CN113864370A - 通风式制动盘 - Google Patents

Abstract

提供了一种摩擦环，其配置为以一个或多个固定点固定到轮毂。摩擦环包括环形体；外表面，其配置为由制动机构接触；内表面，其配置为与轮毂或轴的一部分接触，以向该轮毂或轴的该部分施加制动力；至少一个通孔，其用于接收用于将摩擦环固定到轮毂或轴的紧固件；至少两个突出部，其从摩擦环的内表面延伸形成通道。该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积。还提供了一种包括轮毂和固定环的制动组件。

Description

通风式制动盘

分案申请声明

本申请是国际申请日为2017年09月19日、国际申请号为PCT/US2017/052166的PCT国际申请，于2019年06月12日进入中国国家阶段的、发明名称为“通风式制动盘”、申请号为201780076993.2的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月12日提交的申请号为15/375,317的美国专利的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于旋转体(例如车轮)的制动盘，并且更具体地，涉及一种具有通风结构的环形制动盘，该通风结构用于引导气流穿过该盘的至少一部分，以从该盘传递热量。

背景技术

制动盘固定到车轮或转子上，以便提供平滑、坚硬的接触表面，该接触表面可以通过由制动机构(例如制动拉杆头)控制的制动蹄或制动片接触。当盘和蹄或片之间建立接触时，元件之间的摩擦足以减慢或停止车轮的旋转。盘式制动器通常用于各种应用中，包括例如工业机器(例如起重机和升降机)，以及应用于输送装置，例如自动扶梯、电梯、滑雪缆车等。盘式制动器组件也用于运输车辆，例如轨道车、公共运输车辆、卡车和机动车。

众所周知，由于制动蹄与制动盘之间的摩擦接触会产生巨大的热量。该热量可能导致部分制动组件热膨胀，并且可能导致制动组件在长时间使用后变形或退化。更具体地，已知的制动装置通常不能使产生的热量均匀分布，从而导致制动组件上产生宽的温度梯度。这种温度梯度可能导致在制动盘中形成裂纹和裂缝。另外，冷却气流通常既不够均匀也不足够来抵消所产生的热量的破坏性影响。相反，冷却空气实际上可能会增加制动盘上的温度梯度，从而使热过渡现象恶化。另外，在制动元件的接触表面上产生的相当大量的热量传递到安装有制动盘的轴上。这种传递的热量可能导致在轴和/或车轮上发生氧化，使得更换制动元件更加困难。长时间的热暴露还改变了制动元件和/或传动构件的定心或校准，进一步影响了制动系统和车轮的性能。

Poli的标题为“具有用于制动盘的可更换衬垫的制动盘(Braking disc withreplaceable linings,for brake-discs)”的公开号为4,132,294的美国专利(以下简称为“294专利”，其通过引用并入本文)公开了一种包括径向翅片或腮状物的环形制动盘，径向翅片或腮状物用于引导制动组件的前制动盘和后制动盘之间的气流。前制动盘和后制动盘包括位于车轮或轮毂的中心部分附近的盘表面上的开口。空气被吸入开口并通过翅片或鳃状物沿着制动盘的内表面径向向外地引导。制动盘产生的热量传递到翅片或鳃状物上，并通过气流进行通风。如此，翅片或鳃状物将热量从制动盘和车轮去除，以改善制动盘和车轮的性能。

制动组件的热膨胀和退化也通过盘本身的形状来解决。更具体地，为了使制动衬垫和/或制动盘更易接近且为了简化维护，已经开发了由两个或更多个互锁区段或摩擦环形成的制动盘，互锁区段或摩擦环可以单独地移除和更换。例如，294专利公开了一种盘式制动器，包括围绕中心毂设置的两个或更多个衬垫。

在其他已知的分段盘式制动器中，各个区段间隔开一定间隙，以允许各区段在受热时膨胀。例如，Poli的标题为“用于旋转体的制动盘组件(Brake disc assembly for arotational body)”的公开号为5,788,026的美国专利(其通过引用并入本文)公开了一种盘式制动器，其具有固定到旋转体上以形成环形圈的多个制动盘区段。盘式制动器的相应区段通过穿过区段和旋转体上的通孔延伸的紧固件彼此连接。通过从区段的插接部延伸至相邻区段的相应插接部的连接件或销，所述区段也可滑动地连接到环形盘式制动器中的相邻区段。以这种方式，区段可以响应于由盘式制动器和制动机构之间的接触引起的热量、摩擦及压力而移动和膨胀。

然而，需要一种具有改进的冷却和通风结构的制动盘。具体地，应使盘上的气流量和速度最大化，以增加冷却效果。此外，应改善气流模式，以使气流可用于最可能暴露于大量热量的盘的部分。这里公开的制动盘为这种优化和改进的气流而设计。

发明内容

鉴于前述内容，本发明的制动组件提供了摩擦环或制动盘，该摩擦环或制动盘连接到车轮、转子或轮毂，并通过沿着盘的内表面径向向外地引导气流来使热量从制动盘通风。制动盘的结构包括径向突出部或翅片以及通孔和紧固件的布置，该制动盘的结构设计为使通过盘的通风最大化。特别地，本发明人认识到，通过通孔和翅片结构的特定布置，盘和轮毂之间的气流被有效地最大化。由于这种气流，有效地减少了盘的热应力和热膨胀所造成的损坏。因此，制动盘组件不易受到基于磨损的损坏的影响，并且能够比已知的可选系统更安静地运行。

一般地，本公开涉及一种制动组件，该制动组件配置为连接到旋转体的轮毂或轴。有利地，该组件解决或克服了与现有制动系统相关的一些或全部缺陷和缺点。

根据本公开的一个方面，摩擦环包括：环形体；外表面，其配置为由制动机构接触；内表面，其配置为与轮毂或轴的一部分接触，以向轮毂或轴的该部分施加制动力；至少一个通孔，其用于接收紧固件，该紧固件用于将摩擦环固定到轮毂或轴；至少两个突出部，其从摩擦环的内表面延伸形成通道。该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积。

根据本公开的另一方面，制动组件包括制动盘，该制动盘包括一个或多个区段，该一个或多个区段布置为形成前摩擦环和后摩擦环。摩擦环配置为与制动机构接触。该组件还包括轮毂，该轮毂配置为连接到轴，该轮毂包括中心转子和环绕中心转子的至少一部分的径向延伸的凸缘。该组件还包括销，该销固定到凸缘并且延伸穿过凸缘，以将制动盘固定到凸缘。每个区段都包括：主体，其具有配置为由制动机构接触的外表面，和配置为与轮毂或轴的一部分接触以向轮毂或轴的该部分施加制动力的内表面；通孔，其延伸穿过该主体，用于接收销，该销用于将该区段连接到轮毂或轴；以及至少两个突出部，其从内表面延伸形成通道。该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积。

根据本公开的另一方面，制动盘配置为以一个或多个固定点固定到轮毂和/或轴，该制动盘包括一个或多个区段，该一个或多个区段布置为形成前摩擦环和后摩擦环。该一个或多个区段中的每一个均包括：主体，其具有配置为由制动机构接触的外表面，和配置为与轮毂或轴的一部分接触以向轮毂或轴的该部分施加制动力的内表面；通孔，其延伸穿过该主体，用于接收销，该销用于将该区段连接到轮毂或轴；以及至少两个突出部，其从内表面延伸形成通道。该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积。

现在将在以下编号的项目中描述本发明的示例：

项目1：一种摩擦环，包括：环形主体；外表面，其配置为由制动机构接触；内表面，其配置为与轮毂或轴的一部分接触，以向该轮毂或轴的该部分接触施加制动力；至少一个通孔，其用于接收紧固件，该紧固件用于将摩擦环固定到轮毂或轴；至少两个突出部，其从摩擦环的内表面延伸形成通道，其中所述通道的流入部分的横截面积小于所述通道的流出部分的横截面积。

项目2：根据项目1所述的摩擦环，其中所述通道在所述摩擦环的圆周内边缘和圆周外边缘之间延伸，并且定位为引导气流穿过所述摩擦环的内表面。

项目3：根据项目1或2所述的摩擦环，其中所述通道的流入部分从所述通道的流出部分径向向内地设置，使得所述气流从摩擦环的内圆周边缘被引导到外圆周边缘。

项目4：根据项目1至3中任一项所述的摩擦环，其中所述至少一个通孔从每个突出部的径向内端径向向内地设置。

项目5：根据项目1至5中任一项所述的摩擦环，其中摩擦环配置为采用一定数量的固定点固定到轮毂或轴，以使空气入口面积最大化，从而使穿过摩擦环的内表面的空气通量最大化。

项目6：根据项目1至5中任一项所述的摩擦环，其中突出部包括径向延伸的翅片。

项目7：根据项目6所述的摩擦环，其中径向延伸的翅片在径向方向上为锥形，使得径向延伸的翅片的径向内部部分比径向延伸的翅片的径向外部部分窄，并且在横向方向上，使得翅片邻近内表面的部分比翅片的中心部分宽。

项目8：根据项目6或项目7所述的摩擦环，其中径向延伸的翅片限定了中心纵向轴线，中心纵向轴线从区段的半径偏移至少5度。

项目9：根据项目6至8中任一项所述的摩擦环，还包括至少一个横向肋，所述至少一个横向肋在相邻的径向延伸的翅片之间延伸，由此限定曲线的气流路径。

项目10：根据项目9所述的摩擦环，其中至少一个通孔从横向肋径向向内地定位。

项目11：根据项目1至10中任一项所述的摩擦环，其中所述至少两个突出部定位为使得所述摩擦环的单个半径穿过两个突出部。

项目12：一种制动组件，包括：制动盘，其包括一个或多个区段，该一个或多个区段布置为形成前摩擦环和后摩擦环，所述摩擦环配置为制动机构接触；轮毂，其配置为连接到轴，轮毂包括中心转子和环绕中心转子的至少一部分的径向延伸的凸缘；销，其固定到凸缘并延伸穿过凸缘，以将制动盘固定到凸缘，其中每个区段都包括：主体，其具有配置为由制动机构接触的外表面，和配置为与轮毂或轴的一部分接触以向轮毂或轴的该部分施加制动力的内表面；通孔，其延伸穿过该主体，用于接收销，该销用于将该区段连接到轮毂或轴；以及至少两个突出部，其从内表面延伸形成通道。该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积。

项目13：根据项目12所述的制动组件，其中所述通道在所述区段主体的内表面的圆周内边缘和圆周外边缘之间延伸，所述通道定位为引导气流穿过所述区段的主体的内表面。

项目14：根据项目12或项目13所述的制动组件，其中所述一个或多个区段中的每一个都包括单个通孔，使得所述一个或多个区段中的每一个以单个固定点固定到所述轮毂。

项目15：根据项目14所述的制动组件，其中，当固定到凸缘时，每个区段均能围绕单个固定点转动。

项目16：根据项目12至15中任一项所述的制动组件，其中所述一个或多个区段中的每一个采用多个固定点固定到所述轮毂，以使空气入口面积最大化，从而使穿过每个区段的主体的内表面空气通量最大化。

项目17：根据项目12至17中任一项所述的制动组件，其中所述轮毂包括至少一个流入端口，所述至少一个流入端口定位为将冷却空气引导到通道。

项目18：根据项目17所述的制动组件，其中流入端口包括至少一个圆周槽，所述至少一个圆周槽围绕转子的一部分延伸。

项目19：根据项目12至18中任一项所述的制动组件，其中所述突出部包括径向延伸的翅片，并且还包括在相邻的径向延伸的翅片之间延伸的一个或多个横向肋，所述横向肋定位为限定弯曲气流路径。

项目20：根据项目12至19中任一项所述的制动组件，其中所述至少两个突出部定位为使得所述区段的半径穿过所述至少两个突出部中的每一个。

项目21：一种制动盘，其配置为以一个或多个固定点固定到轮毂和/或轴，制动盘包括布置为形成前摩擦环和后摩擦环的一个或多个区段，其中所述一个或多个区段中的每一个都包括：主体，其具有配置为由制动机构接触的外表面，和配置为与轮毂或轴的一部分接触以向轮毂或轴的该部分施加制动力的内表面；通孔，其延伸穿过该主体，用于接收销，该销用于将该区段连接到轮毂或轴；以及至少两个突出部，其从内表面延伸形成通道。该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积。

项目22：根据项目21所述的制动盘，其中所述通道在所述摩擦环的圆周内边缘和圆周外边缘之间延伸，并且定位为引导气流穿过所述内摩擦环的内表面。

项目23：根据项目21或项目22所述的制动盘，其中每个区段都包括单个通孔，以使每个区段以单个固定点固定到轮毂和/或轴。

项目24：根据项目23所述的制动盘，其中当固定到轮毂和/或轴时，每个区段都能够围绕所述单个固定点旋转。

项目25：根据项目21至24中任一项所述的制动盘，其中所述一个或多个区段中的每一个都采用最少数量的固定点固定到所述轮毂，以使得空气入口面积最大化，从而使得穿过每个区段的主体的内表面的空气流量最大化。

在参考附图(所有附图构成本说明书的一部分，其中各附图中相同的附图标记表示对应的部分)考虑以下描述和所附权利要求后，前述和其他特点及特征，以及结构的相关元件的操作方式和结构的相关元件的功能，和部件的组合以及产品经济性将变得更加明显。然而，应该清楚理解的是，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为本发明的限制的定义。如说明书和权利要求书中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括多个所指物，除非该内容清楚地表示其他含义。

附图说明

上文已经概述了本发明优选实施例的一些优点和特征。当参考以下附图并结合与附图有关的具体实施方式时，这些实施例以及该装置的其他可能实施例对于本领域技术人员将变得显而易见：

图1为根据本发明的实施例的制动盘组件的前视图；

图2为沿着图1中的A-A线的图1的组件的一部分的剖视图；

图3为沿着图1中的B-B线的图1的组件的一部分的剖视图；

图4为沿着平行于制动盘区段的表面的平面截取的图1的组件的一部分的剖视图；

图5为根据本发明的实施例所述的另一示例性制动盘组件的前视图；

图6为沿着图5中的A2-A2线的图5的组件的一部分的剖视图；

图7为沿着图5中的B2-B2线的图5的组件的一部分的剖视图；及

图8是沿着平行于制动盘区段的表面的平面截取的图1的组件的一部分的剖视图。

具体实施方式

提供以下描述以使得本领域技术人员能够制造和使用预期用于实施本发明的所述实施例。然而，各种修改、等同物、变化和替代物对于本领域技术人员来说仍然是显而易见的。任何以及所有这些修改、变化、等同物和替代物都旨在落入本发明的精神和范围内。还应理解，附图中示出的，以及在以下说明书中描述的特定设备仅是本发明的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被视为限制。为了便于理解本发明，附图和说明书示出了本发明的优选实施例，从中可以理解和领会本发明的结构的各种实施例、构造和操作方法以及许多优点。

出于描述的目的，以下术语“端部”、“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及它们的衍生物应当与在附图中定向的本发明相关。

本公开涉及一种摩擦环或制动盘，其用于旋转体或车轮结构，例如铁路车辆车轮。摩擦环或制动盘可以是单一结构(例如整体的盘)或分区段的，如附图所示。制动盘可用于限制铁路车辆车轮的旋转，并且具体地，用于速度小于200km/hr的低速铁路车辆。制动盘是指适于连接到旋转体并且配置为由制动机构(例如制动拉杆头、制动片或制动蹄)接触的结构。制动盘和制动蹄之间的摩擦会减慢或停止旋转体的旋转。制动盘通常是安装于轮毂或安装于车轮。安装于轮毂的制动盘(也称为轴装盘)连接到旋转体的轮毂或轴。相反，安装于车轮的制动盘直接连接到车轮本身的表面而不是连接到轮毂或轴。

在一些示例中，制动盘配置为采用通过安全计算所允许的最小数量的固定点固定到轮毂。安全计算可包括用于对在使用期间施加在盘上的力进行建模的计算机建模技术。确定最小数量的固定点可以考虑，例如在制动盘和轮毂之间形成稳定且足够强的连接所需的固定点的数量，以确保在使用期间的足够的制动力。在分区段的制动盘的情况下，每个区段可以以单个固定点安装到轮毂。可以允许该区段围绕单个固定点旋转。以最小数量的固定点将区段和/或盘安装到轮毂上能允许创建具有最大化的空气入口面积的盘，从而提供穿过制动盘的内表面的最大空气通量和最高可能的通风。

参照图1至图3，示出了安装于轮毂的制动盘组件10；然而，应该理解的是，在本公开的范围内，组件10还可以适于直接安装到车轮主体。组件10包括轮毂12，轮毂12具有从其延伸的径向凸缘14。轮毂12可以配置为用于接收旋转体，例如铁路车辆的轴或类似的旋转结构。凸缘14包括前侧表面18和后侧表面20(如图2和图3所示)。凸缘14可以整体具有相同的厚度，或者可以包括具有不同厚度或刚度的区域。例如，凸缘14可包括交替的具有高刚度和低刚度的同心带(未图示)。各种区域的刚度可以通过改变凸缘14的厚度或材料成分来实现。

组件10还包括摩擦环或制动盘2，该摩擦环或制动盘2具有连接到凸缘14的前侧表面18的前侧面24，和连接到后侧表面20的后侧面24'(如图2和图3所示)。通常，优选的是将制动盘2的侧面24和侧面24'固定到凸缘14的刚度较大的区域，以改善制动性能。在以下讨论中，描述了前侧面24的结构。后侧面24'具有与前侧面24类似或相同的结构，因此包括下文描述的特征。

具体参考图1，制动盘2是由多个区段126形成的分区段的盘。例如，盘2可以由五个大致相同形状的区段形成。虽然这里描述和示出了分区段的制动盘2，但是应该理解，在本发明范围内，制动盘也可以是环形的整体结构。如图1所示，区段126可以围绕轮毂12连接，以形成的闭合的环形环。闭合的环可以称为摩擦环。虽然图1中所示的区段126具有相同的尺寸和形状，但应理解制动盘2可包括具有不同形状和尺寸的区段。区段的总数可以是偶数或奇数。

区段126可以通过相邻区段126的径向端部142之间的径向间隙36彼此分开，使得区段126可以根据温度和由制动蹄或制动片所施加的力自由地膨胀或收缩。区段126通过跨过间隙36延伸的连接元件38连接在一起。在图1所示的盘组件10的实施例中，每个区段126都通过位于区段126的外圆周侧面144附近的一个连接元件38连接到相邻区段126上。在某些实施例中，制动盘24可包括在每个区段126之间的多个连接元件38。例如，组件10可以包括在每个区段126之间的两个连接元件38。连接元件38可以定位在距离区段126的中心轴线X的等距位置。连接元件38可以是本领域已知的销、紧固件或滑块。连接元件38配置为插入从每个区段126的径向端部142向内延伸的插接部140中，使得每个连接元件38在相邻区段126的相应插接部140之间延伸。在一个实施例中，每个插接部140的深度大于相关的连接元件38的长度。因此，区段126相对于连接元件38能自由移动，使得连接元件38更深入地插入到一个区段126中，并且从相邻区段126拉出。

具体参考图2和图3，每个区段126的每个侧面24和24'都包括外表面128，该外表面128用作标准制动表面。外表面128提供大致平坦的表面或面，该表面或面配置为由制动表面接触，例如由制动机构控制的制动蹄或制动片。可选地，表面128可以包括已经处理或机械加工过以增加其纹理、硬度或耐久性的区域，以改善接触，并且如果需要，增加外表面128和制动机构之间的摩擦。每个区段126的每个侧面24和24'还包括与外表面128相对的内表面130。内表面130的一部分配置为与前侧表面18和凸缘14接触，以在制动组件10使用时为其提供止动力F。如图2所示，为了便于区段126和凸缘14之间的接触，区段126的内表面130可以包括更厚或更宽的部分132，该更厚或更宽的部分132与凸缘14的前侧表面18物理地接触。在这种情况下，区段具有大致锥形的外观，该区段在轮毂12附近较厚，而在区段126的外圆周侧面144附近较薄。

继续参考图2和图3，区段126还可以包括在每个区段126的前侧面24的内表面130和后侧面24'的内表面130之间延伸的突出部。在一些实施例中，如图1至4所示，突出部包括径向延伸的翅片。在其他实施例中，突出部可包括肋、挡板、柱、壁或它们的任何组合。突出部可以与区段126的内表面130整体形成，或使用已知的粘合剂或紧固件连接到区段126的内表面130。突出部布置为引导冷却气流C(如图3所示)或空气通量穿过凸缘14的表面和区段126的内表面130，以对凸缘14和区段126进行通风和冷却。当盘组件10在使用时，提供连续的冷却空气的供应抵消了由区段126和制动机构之间的接触而产生的热效应。使区段126冷却和通风在区段126上提供了更均匀的温度梯度，这防止了由热应力和热膨胀导致的区段126的退化。

应注意，对于安装于车轮的制动盘，区段126的前侧面24和后侧面24'是分开的。在这种情况下，突出部包括接触车轮或旋转体的表面的接触面。有利地，当侧面24和侧面24'以这种方式分开或分离时，它们可相对于彼此自由滑动或移动。因此，区段126的热膨胀不受限制。类似地，由膨胀引起的热应力不会在相对的区段126之间转移，从而降低了在使用期间损坏突出部的可能性。

继续参考图2和图3以及图4，突出部可以是径向的翅片135，该径向的翅片135具有长而薄的结构，具有大致平坦的相对面。翅片135定位为将通过制动盘组件10的通风最大化。将通风最大化增强了制动盘区段126的冷却。如图4所示，翅片135可以具有大致矩形或椭圆形的基部区域，该大致矩形或椭圆形的基部区域与区段126的内表面130接触。翅片135可以沿着区段126的内表面130从区段126的内圆周边缘146径向向外地延伸至外圆周边缘144。翅片135可以是锥形的，随着与内表面130的距离的增加而变窄。翅片135也可以在区段126的内圆周侧面146附近较宽并且在外圆周侧面144附近较窄，使得相邻翅片135之间的距离随着远离轮毂12而增加。

在某些实施例中，翅片135可直接沿着区段126的半径从内圆周侧面146径向向外延伸。可选地，所述翅片135可以定位在区段126的内表面130上的其他位置，以获得各种气流模式。例如，在某些实施例中，一些翅片135可定位为使得翅片135的中心轴线相对于区段126的半径成角度(例如，至少5度)。在该方向上，相邻的翅片135之间的距离从轮毂12大致径向向外地增大。在某些其他实施例中，每个翅片135的中心轴线可以平行于相邻翅片的中心轴线。翅片135还可以是不同长度的，使得位于区段126的径向端部142附近的翅片135比区段126的中心附近的翅片135更长。如将在下文中描述的，使翅片135具有不同的长度允许区段126的内表面130包括各种连接结构，以将区段126连接到其他区段126和/或连接到轮毂12(如图2和图3所示)。

在某些实施例中，翅片135可以定位为在相邻的翅片135之间限定有通道150。例如，通道150可以是径向延伸的通道150，如图1至图4所示。通道150由翅片135的径向延伸的侧面、区段126的相对侧面24和24'的内表面130以及凸缘14的前侧18和后侧20包围。外部冷空气通过位于区段126的内圆周侧面146和轮毂12之间的入口部分152进入通道150，并沿冷却气流C(如图3和图4所示)穿过通道150。空气通过位于区段126的外圆周侧面144附近的出口部分154从通道150排出。入口部分152可以是围绕轮毂12延伸的环形开口。可选地，在某些实施例中，一个或多个入口部分152可以是位于轮毂12周围的多个不同的孔、槽或开口。出口部分154也可以是围绕区段126外圆周侧面布置的环形开口、部分环形开口、槽或多个孔。然而，在每种情况下，入口部分152的横截面积，即使最大化，也小于出口部分154的横截面积。因此，通道150的横截面积随着远离盘24的中心而增加。

具体参考图4，入口部分152和出口部分154之间的横截面积的增加导致气流速率或空气速度沿着通道150的长度增加。增加的空气速度改善了区段126的通风和冷却。为了实现横截面积的改变，在某些实施例中，通道150的宽度沿其长度增加，使得入口部分152附近的通道150的宽度D小于出口部分154的通道150的宽度E(如图3所示)。

翅片135可以以各种模式布置，以增加通过通道150的气流。例如，如上所述，翅片135的长度可以变化，使得位于区段126的径向端部142附近的翅片135比每个区段126的中心部分中的翅片135更长。另外，位于区段126的径向端部142附近的翅片135可以通过横向构件156接触。横向构件156可以容纳图1所示的插接部140和连接元件38。横向构件156可以阻挡或限制通过位于构件156附近的通道150的气流，从而迫使空气通过其他通道150。

再次参考图2至图4，每个区段126还包括至少一个固定点，用于将区段126连接到轮毂12。理想地，每个区段126上的固定点的数量被最小化，以减少从该区段126的内表面130延伸的气流限制结构或突出部的数量。最小化气流限制结构的数量使得区段126和轮毂12之间的空气通量最大化，从而改善通风效果。优选地，区段126仅包括单个固定点，该单个固定点通常位于区段126的内圆周侧面146附近。

例如，固定点可以是在区段126的外表面128(图4中未示出)和内表面130之间延伸的横向通孔158(图3中未示出)。优选地，每个区段126仅包括一个横向通孔158。在某些实施例中，区段126还可包括延伸部分160(如图4所示)或支架，以容纳通孔158。通孔158可以被内表面130的较宽部分132包围。如图4所示，较宽部分132可以与其中一个翅片135一体地形成。翅片135的较宽部分132限制或限定通过制动盘24的气流，降低通风的效能。因此，降低通孔158的数量会增加制动盘的通风效率。较宽部分132可在其任一侧上具有通道150。内表面130的较宽部分132的布置和形状允许良好的气流，以使热量从内表面130的较宽部分132和通孔158通风。

通孔158配置为接收用于将制动盘2连接到轮毂12的凸缘14紧固件62，例如销、螺钉或螺栓。凸缘14包括与每个通孔158对准的钻孔64，且配置为用于接收紧固件62。紧固件62应足够坚固，以支撑由制动盘区段126和制动表面之间的接触所产生的载荷。如上所述，本发明人认识到应该使通孔158的数量最小化，以增加通过制动盘24的气流。因此，紧固件62可以具有增强的强度和抗变形性，以吸收更大的旋转力，该更大的旋转力因区段126仅以单个固定点与轮毂12连接而产生。紧固件62可以穿过凸缘14的通孔158和钻孔64插入，以将区段126刚性且固定地连接到凸缘14和轮毂12。

在某些实施例中，通孔158可以足够深，使得紧固件62的顶部凹入通孔158内，使得紧固件62不会突出于通孔158开口上方。使紧固件62凹入确保其不接触或阻碍制动表面，例如制动蹄或制动片。

在使用中，制动盘组件10通过连接到轮毂12的轴的旋转而旋转，使得附接到轮毂12的制动盘2也旋转。旋转产生离心效果，通过该离心效果空气通过由区段126限定的出口部分154从组件10径向向外地受迫。更具体地，在一些示例中，径向翅片135布置成产生离心泵送效果，通过该离心泵送效果空气通过入口部分152被吸入通道150，并沿着图3所示的冷却气流路径C通过出口部分154排出。

为了停止或减慢轴的旋转，将制动力F施加于区段126的外表面128。制动力F通过区段126的突出部和穿过凸缘14延伸的紧固件12传递到凸缘14和轮毂12。更具体地，力F被施加在圆周方向上，使得与制动表面(例如制动蹄或制动片)接触的区段126围绕由通孔158限定的固定点枢转，由此也将力传递到相邻的区段126。由于区段126通过连接元件38可滑动地连接，因此区段126被允许响应于所施加的力枢转或旋转。然而，由于施加到位于所接触的区段126的相对侧上的相邻区段126的力大小相等但方向相反，因此限制了区段126的旋转。因此，区段126有效地锁定在一起，这意味着即使区段126被径向间隙36分开，制动盘10仍用作为连续的或整体的结构，否则将会围绕固定点旋转。

当制动组件10在使用中时，所产生热量H(如图3所示)导致接触的区段126膨胀。热量H通过突出部(例如翅片135)从区段126传递到凸缘14和轮毂12。区段126也承受向心力，该向心力倾向于将区段126径向向外地推离轮毂12。紧固件62必须具有足够的机械强度，以抵消这种向心力，以防止区段126向外滑离轮毂12。由制动盘组件10的旋转引起的旋转力或向心力也通过入口部分152将冷却空气吸入制动盘。气流C被引导通过通道150并流过区段126的翅片135、凸缘14和内表面130。冷却气流C也在环绕通孔158的内表面130的较宽部分132周围流动。由于上述离心泵送运动，热量H从凸缘14和区段126的表面传递到气流C并通过出口部分154被带离制动盘组件10。以这种方式，热量H被通风而离开区段126和制动盘组件10，以改善制动性能并防止区段126、凸缘14和轮毂12因长时间使用而出现结构退化。

参照图5至图8，示出了另一示例性制动盘组件210，其包括连接到轮毂12的摩擦环或制动盘202。制动盘202布置为在与结合图1至图4所描述的制动盘2中的气流相反的方向上引导气流通过制动盘202。例如，如本文所述，通过去除或减少径向翅片135的数量和密度，结合图1至图4所述的泵送效果可以被减小或消除。相反，在制动盘202中，冷却空气可以通过位于盘202的外圆周边缘的开口被吸入盘202内，并且被引导通过制动盘202朝向位于轮毂12或制动组件210的轴附近的流出元件。

在一些示例中，制动盘202包括连接在一起以形成环的多个区段226。盘202可包括大约五个区段，五个区段的大小和形状大致相同。区段226可以通过在相邻区段226之间延伸的销或连接元件238在圆周方向上连接在一起。连接元件238可以在相邻区段226之间形成间隙236。间隙236允许区段226在使用期间膨胀和收缩。

区段226可包括前侧面224和后侧面224'，前侧面224和后侧面224'中的每一个都具有：外表面228，其配置为与制动表面接触，以向该制动表面施加制动力；以及相对的内表面230。如图6和图7所示，前侧面224可以连接到后侧面224'和/或与后侧面224'一体地形成，以形成整体结构。如在先前描述的示例中，区段226以固定点(例如通孔258，其设置在区段226的径向向内的部分上，并且尺寸设计成用于接收销62)固定到轮毂12。在一些示例中，每个区段226仅以一个固定点(例如由单个通孔258限定的固定点)固定到轮毂12。在这种配置中，当连接到轮毂12时，区段226能够围绕单个固定点旋转。

所述区段还包括在区段226的侧面224的内表面230和侧面224'的内表面230之间延伸的多个突出部。如图5至图8所示，一些突出部可以是横向延伸的元件，例如肋236。如本文所述，横向延伸的元件或结构是指横向横截面积大于其径向横截面积的结构。肋236可与区段226一体地形成或固定地连接到区段226。在一些示例中，肋236可具有圆形或椭圆形的径向横截面，该圆形或椭圆形的径向横截面定位为引导气流在弯曲的或曲线的气流路径中穿过区段226。气流路径在图7和图8中有箭头C示出。

肋236可定位在区段226的径向外半部或外三分之一上，并且布置成使得区段226的至少一个半径R(如图8所示)穿过至少两个肋236。在一些示例中，通孔258从肋236径向向内地定位。如图8所示，区段226还可以包括径向延伸的翅片235的形式的多个突出部，多个突出部的形状类似于结合图1至图4所描述的翅片135。翅片235限定了通道250，用于引导气流穿过区段226的内表面。在一些示例中，如图8所示，翅片235从区段226的中间部分的内圆周表面延伸。

在使用中，制动盘组件210通过连接到轮毂12的轴的旋转而旋转，使得附接到轮毂12的制动盘202也旋转。旋转产生向心效果，通过该向心效果空气被径向向内地吸引穿过每个区段226。例如，如图7和图8所示，冷却空气C的气流路径在位于每个区段226的外圆周边缘附近的流入部分254被吸入制动盘202。

有利地，肋236仅覆盖或阻挡每个区段226的流入部分254的一小部分，这意味着相当大体积的空气可以通过这种方式吸入区段226。例如，每个区段226的圆周最外部分可以仅具有约三个(3)至六个(6)，优选地，约四个(4)肋236。相比之下，图4中所示的区段126的圆周最外部分包括大约十个(10)至十五个(15)翅片135，十个(10)至十五个(15)翅片135覆盖或阻挡通过区段126的气流的约40％至60％。

为了停止或减慢轴的旋转，将制动力施加到区段226的外表面228。制动力通过区段226的突起部(例如，翅片235和肋236)和穿过凸缘14延伸的紧固件62传递到凸缘14和轮毂12。所述制动力还可以使区段226围绕由通孔258限定的固定点枢转，从而将力传递到相邻的区段226。

当制动力施加于区段226时，产生热量H(如图7所示)使得接触的区段226膨胀。热量H从区段226通过突出部(例如，翅片235和肋236)传递到凸缘14和轮毂12。热量H被冷却气流C抵消。具体地，气流C绕过肋236并穿过由翅片235限定的通道250。热量H从凸缘14和区段226的表面传递到冷却气流C，并且通过出口部分252从制动盘组件210被带走。通过这种方式，热量H被通风以从区段226和制动盘组件210离开，以改善制动性能，并防止区段226、凸缘14和轮毂12因长时间使用而出现结构上的退化。

虽然已经详细描述了制动盘和旋转体的具体实施例，但是本领域技术人员将理解，可以根据本公开的总体教导可以发展出针对那些细节的各种修改和替换。因此，所公开的特定布置仅仅是说明性的，并不限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求的全部范围及其任何和所有等同物给出。此外，尽管为了说明的目的已经基于目前被认为是最实用和优选的实施例详细描述了本发明，但是应该理解，这些细节仅用于该目的，并且本发明不限于所公开的实施例。但是，相反地，本发明旨在覆盖落在所附权利要求的精神和范围内的修改和等同布置。例如，应该理解，本发明设想，在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (20)

1.一种摩擦环，包括：

多个区段，其配置为围绕轮毂或轴定位以形成环形体，所述多个区段中的每一个区段包括：

前侧面和后侧面，其均具有：外表面，其定位为由制动机构接触；和内表面，其定位为与所述轮毂或所述轴的一部分接触以施加制动力；

一个或多个通孔，其在所述前侧面的所述外表面和所述后侧面的所述外表面之间延伸，并定位为接收用于将所述区段固定到所述轮毂或所述轴的一个或多个紧固件；以及

多个突出部，其从所述多个区段中的每一个区段的所述前侧面的所述内表面延伸到所述后侧面的所述内表面，所述多个突出部之间形成径向开口的通道，其中所述多个突出部之间的所述通道的流入部分的横截面积小于所述多个突出部之间的所述通道的流出部分的横截面积，其中所述多个突出部包括多个径向延伸的翅片，还包括在所述多个径向延伸的翅片中的一对相邻的翅片之间延伸的两个以上横向肋，所述两个以上横向肋中的每一个横向肋的横截面大于每一个径向延伸的翅片的横截面，并且所述两个以上横向肋中的每一个横向肋定位在所述多个区段中的至少一个区段的径向外半部上，并且布置为使得每一个区段的至少一个半径穿过所述两个以上横向肋中的至少两个肋。

2.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，对于所述多个区段中的每一个区段，所述通道在所述区段的周向内边缘和周向外边缘之间延伸，并且定位为引导气流通过每一个区段的所述前侧面的所述内表面或所述后侧面的所述内表面。

3.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，对于所述多个区段中的每一个区段，所述通道的所述流入部分从所述通道的所述流出部分径向向内设置，使得气流从每一个区段的内周边缘被引导到外周边缘。

4.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，对于所述多个区段中的每一个区段，所述一个或多个通孔中的至少一个通孔定位为在单个固定点处将每一个区段固定到所述轮毂或所述轴，以相对于在多个固定点处固定到所述轮毂或所述轴的每一个区段增加进气面积。

5.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，所述至少两个横向肋定位在所述多个区段中的至少一个区段的径向外三分之一上。

6.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，所述径向延伸的翅片在径向方向上为锥形，使得所述径向延伸的翅片的径向内部部分比所述径向延伸的翅片的径向外部部分窄。

7.根据权利要求6所述的摩擦环，其特征在于，所述径向延伸的翅片在横向方向上为锥形，使得所述径向延伸的翅片相对于所述外表面更靠近所述内表面的部分比所述径向延伸的翅片的更靠近所述径向延伸的翅片的中心的部分宽。

8.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，所述多个径向延伸的翅片中的每一个径向延伸的翅片限定了从每一个翅片的径向内部部分延伸到每一个翅片的径向外部部分的线性纵轴线，并且所述多个径向延伸的翅片中的每一个径向延伸的翅片的线性纵轴线从所述环形体的半径偏移至少5度。

9.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，所述一个或多个通孔从所述两个以上横向肋径向向内地定位。

10.根据权利要求1所述的摩擦环，其特征在于，所述多个突出部定位为使得所述环形体的单个半径穿过所述多个突出部中的每一个突出部。

11.一种制动组件，包括：

制动盘，其包括布置为形成前摩擦环和后摩擦环的多个区段，所述前摩擦环和所述后摩擦环配置为与制动机构接触；

轮毂，其配置为连接到轴，所述轮毂包括中心转子和环绕所述中心转子的至少一部分的径向延伸的凸缘；以及

销，其固定到所述凸缘并延伸穿过所述凸缘以将所述制动盘固定到所述凸缘，其中所述制动盘的所述多个区段中的每一个区段包括：

前侧面和后侧面，所述前侧面和所述后侧面中的每一者包括：外表面，其配置为由所述制动机构接触；内表面，其连接到所述轮毂或所述轴的一部分以向所述轮毂或所述轴施加制动力的；

一个或多个通孔，其在每一个区段的所述前侧面的所述外表面和所述后侧面的所述外表面之间延伸，用于容纳用于将每一个区段连接到所述轮毂或所述轴的销；以及

多个突出部，其从每一个区段的所述前侧面的所述内表面延伸到所述后侧面的所述内表面，所述多个突出部之间形成径向开口的通道，其中所述多个突出部之间的所述通道的流入部分的横截面积小于所述多个突出部之间的所述通道的流出部分的横截面积，其中所述多个突出部包括多个径向延伸的翅片，还包括在所述多个径向延伸的翅片之间延伸的两个以上横向肋，所述两个以上横向肋中的每一个横向肋的横截面大于每一个径向延伸的翅片的横截面，并且所述两个以上横向肋中的每一个横向肋定位在一个或多个区段的径向外半部上以限定弯曲气流路径，并且布置为使得每一个区段的至少一个半径穿过所述两个以上横向肋中的至少两个肋。

12.根据权利要求11所述的制动组件，其特征在于，对于所述多个区段中的每一个区段，所述通道在所述区段的所述侧面的所述内表面的周向内边缘和周向外边缘之间延伸，所述通道定位为引导气流通过每一个区段的所述前侧面和所述后侧面的所述内表面。

13.根据权利要求11所述的制动组件，其特征在于，所述多个区段中的每一个区段在单个固定点处固定到所述轮毂。

14.根据权利要求13所述的制动组件，其特征在于，所述多个区段中的每一个区段在固定到所述轮毂的同时，能够围绕所述单个固定点转动。

15.根据权利要求11所述的制动组件，其特征在于，所述多个区段中的每一个区段在单个固定点处固定到所述轮毂，以相对于在多个固定点处固定到所述轮毂的区段增加进气面积。

16.根据权利要求11所述的制动组件，其特征在于，所述两个以上横向肋定位在一个或多个区段的径向外部三分之一上。

17.根据权利要求11所述的制动组件，其特征在于，所述多个突出部定位为使得所述多个区段中的一个或多个区段的半径穿过所述多个突出部中的至少两个突出部。

18.一种制动盘，包括：

一个或多个区段，其均包括前侧面和后侧面，所述前侧面和所述后侧面中的每一者包括：外表面，其配置为由制动机构接触；和内表面，其配置为与轮毂或轴的一部分接触以向所述轮毂或所述轴施加制动力；

一个或多个通孔，其从所述前侧面的所述外表面延伸到所述后侧面的所述外表面，所述一个或多个通孔成形为接收用于连接到所述轮毂或所述轴的一个或多个销；以及

多个突出部，其从所述前侧面的所述内表面延伸到所述后侧面的所述内表面，所述多个突出部之间形成径向开口的通道；

其中，在所述多个突出部之间的所述通道的流入部分的横截面积小于在所述多个突出部之间的所述通道的流出部分的横截面积，其中，所述多个突出部包括多个径向延伸的翅片，还包括在所述多个径向延伸的翅片中的一对相邻的翅片之间延伸的两个以上横向肋，所述两个以上横向肋中的每一个横向肋的横截面大于每一个径向延伸的翅片的横截面，并且所述两个以上横向肋中的每一个横向肋定位在至少一个区段的径向外半部上，并且布置为使得每一个区段的至少一个半径穿过所述两个以上横向肋中的至少两个肋。

19.根据权利要求18所述的制动盘，其特征在于，所述通道在周向内边缘和周向外边缘之间延伸，并且定位为引导气流通过所述前侧面的内表面和所述后侧面的内表面。

20.根据权利要求18所述的制动盘，其特征在于，所述至少两个横向肋定位在所述至少一个区段的径向外部三分之一上。

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