CN113007245A - 一种C/SiC通风制动盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于车辆制动技术领域，具体为一种C/SiC通风制动盘，其包括使用C/SiC材料制作盘体，所述盘体包括第一摩擦盘和第二摩擦盘；所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘外端具有环形倒角；所述第一摩擦盘的摩擦面及所述第二摩擦盘的摩擦面上设有一系列由一个小孔径与一个大孔径组合的通风孔组；每两个所述通风孔组/间布置有一个弯曲的通风沟槽；所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘之间由若干加强筋连接；所述加强筋共有三组，为第一加强筋组、第二加强筋组和第三加强筋组。该发明通过对通风制动盘的结构优化，将尽可能多的热量耗散到周围的环境中以提高其散热性能。同时通过对结构的改进减少刹车啸叫现象，提高行驶舒适性及安全性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，具体为一种C/SiC通风制动盘。
背景技术
目前许多乘用车制动盘由铸钢或者铸铁等材料制成，尽管制造工艺相对简单，成本较低，但是由于其耐高温性能较差，容易出现局部温度过高、热应力过大、制动热衰退现象，同时在多次制动下容易出现制动盘的热疲劳现象，导致制动盘内部产生细小裂纹，强度将大大降低。近年来，人们开始将目光投向新型复合材料，其中C/SiC材料因其密度小、耐高温，摩擦性能稳定等优点被广泛认可为理想的替代材料。
车辆在紧急制动过程中，摩擦副产生的摩擦热大部分被制动盘吸收，盘面温度急剧升高，会导致列车制动性能下降，同时给整个制动系统带来多种不利影响。因此，为保障车辆的行驶安全，对制动盘的散热性能的研究极为重要。制动盘中通风孔的结构(如通风肋片的厚薄，角度，柱状等)对制动盘的散热有重要的影响。传统的长直通道无论制动盘转速和通道长度等参数如何变化，其内部总存在着相似的湍流结构，例如入口端的流动分离和背风面的涡流。这些流动现象都严重制约着通道的散热效果。而弯曲通道是另一种常见的通风结构，不同曲率的弯曲通道内部湍流形态相差巨大。弯曲通道又可分为前向和后向弯曲两种形状。后向弯曲通道最有利于制动盘散热。故在通风道设计时应优先采用后向弯曲的结构形式。
C/SiC材料在作为制动材料使用时常伴随着刹车啸叫现象，严重影响乘车的舒适性，因此需要研发一种C/SiC通风制动盘。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于现有中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种C/SiC通风制动盘，通过对通风制动盘的结构优化，将尽可能多的热量耗散到周围的环境中以提高其散热性能。同时通过对结构的改进减少刹车啸叫现象，提高行驶舒适性及安全性。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种C/SiC通风制动盘，其包括使用C/SiC材料制作盘体，所述盘体包括第一摩擦盘和第二摩擦盘；
所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘外端具有环形倒角；
所述第一摩擦盘的摩擦面及所述第二摩擦盘的摩擦面上设有一系列由一个小孔径与一个大孔径组合的通风孔组；
每两个所述通风孔组/间布置有一个弯曲的通风沟槽；
所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘之间由若干加强筋连接；
所述加强筋共有三组，为第一加强筋组、第二加强筋组和第三加强筋组。
所述第一加强筋组，内侧摩擦面环面内圆周设有一系列椭圆形加强筋，所述第一加强筋组连接所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘；
所述第二加强筋组，内侧摩擦面环面中部附近设有一系列椭圆形加强筋，所述第二加强筋组连接所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘；
所述第三加强筋组，内侧摩擦面环面外圆周设有一系列椭圆形加强筋，所述第三加强筋组连接所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘。
作为本发明所述的一种C/SiC通风制动盘的一种优选方案，其中：所述第一加强筋组、所述第二加强筋组、所述第三加强筋组之间的间隙构成通风通道。
作为本发明所述的一种C/SiC通风制动盘的一种优选方案，其中：所述第一加强筋组、所述第二加强筋组、所述第三加强筋组交错布置，在圆周均匀分布。
作为本发明所述的一种C/SiC通风制动盘的一种优选方案，其中：所述第一加强筋组、所述第二加强筋组、所述第三加强筋组与所述通风沟槽旋向一致。
作为本发明所述的一种C/SiC通风制动盘的一种优选方案，其中：所述第一加强筋组、所述第二加强筋组、所述第三加强筋组的椭圆形加强筋尺寸关系为：所述第二加强筋组面积大于所述第一加强筋组、所述第二加强筋组；所述第二加强筋组椭圆形离心率小于所述第一加强筋组、所述第三加强筋组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对通风制动盘的结构优化，将尽可能多的热量耗散到周围的环境中以提高其散热性能。同时通过对结构的改进减少刹车啸叫现象，提高行驶舒适性及安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例中提供的第一摩擦盘结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的第二摩擦盘结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的第一摩擦盘和第二摩擦盘结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的立体结构示意图；
图中：1、第一摩擦盘；2、第二摩擦盘；3、4、通风孔组；5、通风沟槽；6、第一加强筋；7、第二加强筋；8、第三加强筋。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供如下技术方案：一种制动盘，包括环状的盘体，盘体两侧为摩擦面，为第一摩擦面和第二摩擦面。盘体两侧所述摩擦面上有周向间隔设置的多个由一个小孔径与一个大孔径组合的通风孔组，每个通风孔均贯穿两侧摩擦盘。
每两个通风孔组间布置有一个弯曲的通风沟槽，通风沟槽的弯曲方向为向后弯曲。
第一摩擦面与第二摩擦面所在的两侧摩擦盘分别为第一摩擦盘及第二摩擦盘。所述第一摩擦盘及第二摩擦盘之间有若干加强筋连接。两侧摩擦盘均做倒角处理。
所述加强筋可分为第一加强筋组、第二加强筋组、第三加强筋组。第一加强筋组均布于内侧摩擦面环面内圆周，第二加强筋组均布于内侧摩擦面环面中部附近，第三加强筋组均布于内侧摩擦面环面外圆周。加强筋组之间交错布置，在圆周均匀分布。所述加强筋组中加强筋均为椭圆形。其中第二加强筋组尺寸大于第一加强筋组、第三加强筋组；第二加强筋组椭圆形离心率小于第一加强筋组、第三加强筋组。
与现有制动盘相比，C/SiC材料耐高温、摩擦性能稳定。摩擦盘表面的通风孔和通风沟槽便于气流的流出，使热量可以尽可能多的被气流带走。通风沟槽和摩擦盘表面的倒角可以减少接触面积，一定程度抑制刹车啸叫现象。
为实现加强筋数量、横截面面积，排列方式的优化设计，使用Hypermesh和Starccm+软件，仿真计算具有不同加强筋组的通风制动盘模型，进行在紧急制动工况的模拟。仿真显示加强筋列从内圆周到外圆周采取尺寸排列为“小、大、小”的椭圆形加强筋，相比于传统等尺寸加强筋的制动盘，此种在通道内部将整条加强筋分割成若干段的方法增加了对流换热面积，提高了制动盘散热效率，在制动时最高温度更低，散热效果更好。研究发现，加强筋被间隔成三段时，通风道散热能力提升幅度最大。弧形分布的加强筋列之间构成的弯曲通风通道相比于径向直线型通风通道可以减少制动盘内部湍流现象的产生，提升通风散热能力。总体上提高了驾驶舒适性及安全性。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (5)
1.一种C/SiC通风制动盘，其特征在于：包括使用C/SiC材料制作盘体，所述盘体包括第一摩擦盘(1)和第二摩擦盘(2)；
所述第一摩擦盘(1)和所述第二摩擦盘(2)外端具有环形倒角；
所述第一摩擦盘(1)的摩擦面及所述第二摩擦盘(2)的摩擦面上设有一系列由一个小孔径与一个大孔径组合的通风孔组(3/4)；
每两个所述通风孔组(3/4)间布置有一个弯曲的通风沟槽(5)；
所述第一摩擦盘(1)和所述第二摩擦盘(2)之间由若干加强筋连接；
所述加强筋共有三组，为第一加强筋(6)组、第二加强筋(7)组和第三加强筋(8)组。
所述第一加强筋(6)组，内侧摩擦面环面内圆周设有一系列椭圆形加强筋，所述第一加强筋(6)组连接所述第一摩擦盘(1)和所述第二摩擦盘(2)；
所述第二加强筋(7)组，内侧摩擦面环面中部附近设有一系列椭圆形加强筋，所述第二加强筋(7)组连接所述第一摩擦盘(1)和所述第二摩擦盘(2)；
所述第三加强筋(8)组，内侧摩擦面环面外圆周设有一系列椭圆形加强筋，所述第三加强筋(8)组连接所述第一摩擦盘(1)和所述第二摩擦盘(2)。
2.根据权利要求1所述的一种C/SiC通风制动盘，其特征在于：所述第一加强筋(6)组、所述第二加强筋(7)组、所述第三加强筋(8)组之间的间隙构成通风通道。
3.根据权利要求1所述的一种C/SiC通风制动盘，其特征在于：所述第一加强筋(6)组、所述第二加强筋(7)组、所述第三加强筋(8)组交错布置，在圆周均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种C/SiC通风制动盘，其特征在于：所述第一加强筋(6)组、所述第二加强筋(7)组、所述第三加强筋(8)组与所述通风沟槽(5)旋向一致。
5.根据权利要求1所述的一种C/SiC通风制动盘，其特征在于：所述第一加强筋(6)组、所述第二加强筋(7)组、所述第三加强筋(8)组的椭圆形加强筋尺寸关系为：所述第二加强筋(7)组面积大于所述第一加强筋(6)组、所述第二加强筋(7)组；所述第二加强筋(7)组椭圆形离心率小于所述第一加强筋(6)组、所述第三加强筋(8)组。
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