CN114810872A - 制动盘、制造制动盘的方法及制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动盘，包括第一盘体、第二盘体以及位于所述第一盘体和第二盘体之间的环状腔室，所述第一盘体和第二盘体在所述环状腔室的外围通过边缘密封连接以形成连续的散热带，所述环状腔室内容纳有恒定质量的相变工质。本发明所揭示的制动盘具有两种散热方式，即连续的散热带所实现的被动式散热以及相变工质所实现的主动式散热；制动盘通过第一盘体和第二盘体连接而形成，其外部结构光滑平整，有利于低风阻系数的实现。本发明所描述的制动盘的制造方法简单，通过密封连接第一盘体和第二盘体即能够满足被动式散热结构和主动式散热结构的结合，极大地提高了生产效率。

Description

制动盘、制造制动盘的方法及制动装置

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，更具体地，涉及一种用于车辆制动装置的制动盘、制造该制动盘的方法以及一种制动装置。

背景技术

随着经济的发展和国家节能法规的日益完善，车辆空气动力学逐渐被国家和车企重视，车辆在行驶过程中的气动特性已经成为影响行车稳定性和安全性的重要因素，其中，车辆行驶中的风阻系数更是成为重要指标。

特别是，对于电动车而言，存在里程焦虑的问题。一方面，由于电机的工作特性，车辆加速时间短，使用刹车的频次也会高于传统车辆，因此刹车盘(亦称作制动盘)的受热问题会更严重，而刹车盘的温度升高会影响刹车性能；另一方面，主流的刹车盘提升降温性能的方式是在刹车盘上增加各种通风结构或导流结构，利用强化空气对流而实现快速降温，但该方式显然会增加车辆行驶过程的风阻系数，并且，通风结构或导流结构的制造工序复杂，不利于提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种制动盘，以及提供一种制造该制动盘的方法和一种包括该制动盘的制动装置。其中，制动盘具有较佳的散热性能，并且，制动盘的构造有利于低风阻系数的实现。

根据本发明的第一方面，提供了一种制动盘，包括第一盘体、第二盘体以及位于所述第一盘体和第二盘体之间的环状腔室，所述第一盘体和第二盘体在所述环状腔室的外围通过边缘密封连接以形成连续的散热带，所述环状腔室内容纳有恒定质量的相变工质。

根据上述技术构思，本发明可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。

在一些可选形式中，所述环状腔室的至少局部空间内固定有环状翅片，在所述环状腔室的径向方向上，所述环状翅片具有多个弯折。

在一些可选形式中，所述环状翅片包括第一环状翅片和第二环状翅片，所述第一环状翅片与所述第一盘体固定连接，所述第二环状翅片与所述第二盘体固定连接，所述第一环状翅片和所述第二环状翅片固定连接。

在一些可选形式中，在所述环状腔室的径向方向上，所述环状翅片的单位长度的弯折数和各个弯折之间的间距是变化的。

在一些可选形式中，所述制动盘适于与制动钳接触，在所述制动盘与所述制动钳的接触位置，所述环状翅片的单位长度内具有增加的弯折数。

在一些可选形式中，所述环状翅片为铝合金翅片。

在一些可选形式中，所述第一盘体的外边缘形成第一翻边，所述第二盘体的外边缘形成第二翻边，所述第一翻边和所述第二翻边紧密贴合以形成所述散热带，所述散热带被构造为环形波浪。

在一些可选形式中，所述第一盘体和第二盘体在所述环状腔室的内围通过边缘密封连接以形成所述制动盘的安装部。

在一些可选形式中，所述相变工质为固-液相变工质。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造根据本发明的第一方面所述的制动盘的方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供扁平的且环状的第一盘体和第二盘体，在所述第一盘体或第二盘体上开设至少一个注液孔；

步骤S2：对所述第一盘体的外边缘进行弯折以形成第一翻边，对所述第二盘体的外边缘进行弯折以形成第二翻边；

步骤S3：紧密贴合并密封连接所述第一翻边和第二翻边，以形成连续的散热带；

步骤S4：密封连接所述第一盘体的内边缘和所述第二盘体的内边缘，以形成制动盘的安装部；

步骤S5：通过所述至少一个注液孔注入相变工质，并在注入完成后，密封所述至少一个注液孔。

在一些可选形式中，所述方法还包括：

在所述步骤S2之后，对所述第一翻边和所述第二翻边进行轧制以形成波浪形翻边。

在一些可选形式中，所述方法还包括：

在所述步骤S3之前，在所述第一盘体和所述第二盘体之间固定连接环状翅片。

在一些可选形式中，所述方法还包括：

在所述步骤S3之前，在所述第一盘体上固定连接第一环状翅片，并在所述第二盘体上固定连接第二环状翅片；

在所述步骤S4之前，固定连接所述第一环状翅片和所述第二环状翅片。

在一些可选形式中，所述方法还包括：

在所述步骤S3之前，在所述第一盘体上固定连接第一环状翅片，并在所述第二盘体上固定连接第二环状翅片；

与所述步骤S4同时进行，固定连接所述第一环状翅片和所述第二环状翅片。

在一些可选形式中，所述步骤S3和步骤S4能够同时进行。

根据本发明的第三方面，提供了一种制动装置，包括制动钳和根据本发明的第一方面所述的制动盘。

本发明所揭示的制动盘具有两种散热方式，即连续的散热带所实现的被动式散热以及相变工质所实现的主动式散热；制动盘通过第一盘体和第二盘体连接而形成，其外部结构光滑平整，有利于低风阻系数的实现。本发明所描述的制动盘的制造方法简单，通过密封连接第一盘体和第二盘体即能够满足被动式散热结构和主动式散热结构的结合，极大地提高了生产效率。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件，其中：

图1a示出了根据本发明一种实施方式的制动盘的立体示意图，图1b示出了图1a中P处的放大示意图；

图2a示出了图1a所示制动盘的平面示意图，图2b示出了图2a中剖面线A-A处的剖视示意图；

图3a示出了根据本发明一种实施方式的环状翅片的立体示意图，图3b示出了图3a中剖面线B-B处的剖视示意图。

技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助增进对本发明实施例的理解。

具体实施方式

如本领域的普通技术人员将理解的，参照任何一个附图示出和描述的实施例的各种特征可以与一个或更多其它附图中示出的特征组合以产生没有明确示出或描述的其它实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现，可以期望与本公开内容的教导一致地对特征进行各种组合和修改。

在本说明书中，术语“第一”、“第二”并不能用于限定先后顺序以及组件数量，除非另有说明。

参照图1a所示的一种实施方式的制动盘10，其整体为环状结构，在车辆的制动装置中，制动盘作为旋转元件，与从两侧夹紧制动盘的摩擦元件(例如，制动钳)相互作用而产生制动。其中，制动盘10的中央形成安装部101，以将制动盘10固定在车辆轮毂上。

具体而言，结合图2a至图2b所示，制动盘10包括第一盘体1、第二盘体2以及位于第一盘体1和第二盘体2之间的环状腔室3，其中，环状腔室3内容纳有恒定质量的相变工质(未示出)，即相变工质与环状腔室3外部以无质量交换的形式在环状腔室3内发生相变。值得注意的是，如图1a所示，制动盘10的外圆周上形成有连续的散热带102，其中，连续的散热带102是第一盘体1和第二盘体2在环状腔室3的外围通过边缘密封连接的方式而形成的。连续的散热带102可选地构造为环状平面。

在可选的实施方式中，参照图2b所示，第一盘体1的外边缘形成第一翻边11，第二盘体2的外边缘形成第二翻边21，第一翻边11和第二翻边21紧密贴合以形成散热带102，并且，如图1a所示，散热带102被构造为环形波浪。进一步可选地，第一翻边11和第二翻边21在连接之前，已经形成有环形波浪，或者，第一翻边11和第二翻边21在连接的同时形成环形波浪，例如采用模具轧制成型。

在可选的实施方式中，第一盘体1的内边缘以及第二盘体2的内边缘也都设置有翻边，通过同样的翻边密封连接的方式而形成安装部101。进一步地，在安装部101上形成安装孔1011。

对于填充了相变工质的环状腔室3，在可选的实施方式中，环状腔室3的至少局部空间内固定有环状翅片4。其中，结合图2b所示的优选实施例，通过设置两个环状翅片而布满整个环状腔室3内的空间。可选地，一个环状翅片也能够布满整个环状腔室3内的空间。这里，至少局部空间是指至少制动盘与制动钳的接触位置所对应的空间，这是由于，制动盘与制动钳的接触位置所产生的热量最为集中，环状翅片在该位置布置能够起到更为直接的导热效果。

参照图2b所示，环状翅片4包括第一环状翅片41和第二环状翅片42，第一环状翅片41与第一盘体1固定连接，第二环状翅片42与第二盘体2固定连接，并且，第一环状翅片41和第二环状翅片42固定连接。以图3a所示的第一环状翅片41为例，在环状腔室3的径向方向上(亦或表述为，在第一环状翅片41的径向方向上)，第一环状翅片41具有多个弯折。可选地，在剖面线B-B处，如图3b所示，第一环状翅片41具有多个呈梯形截面的弯折。具体地，多个弯折中的相邻的两个凸出部411之间形成有凹入部412，各凸出部411可选地具有平面顶部或弧形面顶部，例如梯形凸出部或矩形凸出部形成的平面顶部。另外，为便于第一环状翅片41的固定，其多个弯折的高度设置为在一个平面上，以图3b所示的实施例为例，各凸出部411的高度相同，并且，各凸出部411的顶面在同一平面上，以及各凹入部412的底面也在同一平面上。

进一步地，环状翅片4在所述环状腔室3内构成流体连通的流道，以保证相变工质与环状翅片的最大接触面积，从而使得环状翅片实现更优的导热性能。以图3a所示的第一环状翅片41为例，并且结合图2b所示，第一环状翅片41构造为具有多个同心设置的环带，在同一环带上，相邻的两个凸出部411之间是错位设置的，以形成连通第一环状翅片41的两侧的贯通孔400，使得液体工质能够同时沿着径向方向和圆周方向流动，以实现均匀散热。

在可选的实施方式中，环状翅片4的单位长度的弯折数和各个弯折之间的间距是变化的。这里的“单位长度”是指可供参考的标准，其没有固定值且依设定而变动，并不意味着实际的长度计量单位。如图3b所示，在某一个设定的长度范围内，第一环状翅片41的各凸出部411的宽度是变化的，例如，在从外环到内环的方向上，各凸出部411的宽度由L1减小为L2再增大为L1，并且，各凸出部411的间距由D1减小为D2再增大为D1。值得注意的是，上述宽度或间距的减小均是为了实现在特定位置处，具体而言，在制动盘与制动钳的接触位置处，环状翅片对应制动盘的第一盘体和/或第二盘体的单位面积具有更大的导热面积。因此，在制动盘与制动钳的接触位置，环状翅片的单位长度内具有增加的弯折数。

在可选的实施方式中，环状翅片4为铝合金翅片。进一步地，第一盘体1和第二盘体2为金属材质，第一盘体1、第二盘体2和环状翅片4彼此之间通过焊接的方式连接，优选地，采用炉内钎焊的方式连接。

在可选的实施方式中，相变工质为固-液相变工质。优选地，相变工质为石蜡，其在一定的温度条件下由固体变为液体时要吸收能量，而在由液体变为固体的过程中要释放能量，其具有以下几个方面的优点：价格便宜，容易制备；通过控制石蜡中分子的组成能够很容易地改变其熔点(相变温度)；物理性质稳定；化学性质稳定，对金属没有腐蚀性等。可选地，石蜡在液体状态下被注入环状腔室3，如图1b的放大图所示，制动盘10上设置有至少一个注液孔103，该注液孔103在相变工质注入完成后即封闭，使得环状腔室3内的相变工质质量恒定。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造制动盘的方法，在某些实施方式中，该方法至少包括以下步骤：

步骤S1：提供扁平的且环状的第一盘体1和第二盘体2，在第一盘体1或第二盘体2上开设至少一个注液孔，例如，在第一盘体1上开设注液孔103。对于金属材质的第一盘体1和第二盘体2，可通过冲压裁切工艺形成为环状，对于注液孔，可在上述冲压裁切之前或之后，通过激光切割或钻头开孔的方式形成；

步骤S2：对第一盘体1的外边缘进行弯折以形成第一翻边11，对第二盘体2的外边缘进行弯折以形成第二翻边21；

步骤S3：紧密贴合并密封连接第一翻边11和第二翻边21，以形成连续的散热带102；

步骤S4：密封连接第一盘体1的内边缘和第二盘体2的内边缘，以形成制动盘的安装部101，可选地，该安装部101同样由位于两个盘体的内边缘的翻边连接而成；

步骤S5：通过至少一个注液孔注入相变工质，并在注入完成后，密封该至少一个注液孔。

在可选的实施方式中，在步骤S2之后，可选地，在步骤S3之前，或与步骤S3同时进行地，对第一翻边11和第二翻边21进行轧制以形成波浪形翻边。换句话说，在连接第一翻边11和第二翻边21之前，呈平面的第一翻边11和第二翻边21被轧制成能够相互贴合的波浪形，或者，在连接第一翻边11和第二翻边21的同时，通过例如采用模具而使得第一翻边11和第二翻边21变形。

在可选的实施方式中，在步骤S3之前，在第一盘体1和第二盘体2之间固定连接环状翅片4。优选地，在步骤S3之前，在第一盘体1上固定连接第一环状翅片41，并在第二盘体2上固定连接第二环状翅片42，使得第一盘体1和第二盘体2密封连接后，两者之间的环状腔室3内优选地布满导热性好的翅片。

为了保证制动盘在高速转动时的稳定性，在步骤S4之前，或者与步骤S4同时进行地，固定连接第一环状翅片41和第二环状翅片42，诸如通过炉内钎焊的方式连接。

在可选的实施方式中，步骤S3和步骤S4能够同时进行。即，第一盘体1和第二盘体2的内边缘以及外边缘是同时密封连接的，以节约工序，并且避免了后续的内边缘密封对先前的外边缘密封的影响。

根据本发明的第三方面，提供了一种制动装置，包括制动钳和本文所述的制动盘。

在车辆刹车时，制动钳与制动盘接触产生热量，该热量首先传递给相变工质，在环状翅片4的作用下，相变工质均匀地逐渐地融化，同时热量传递到整个制动盘的外表面，并且在刹车减速的过程中，通过散热带和气流的交互作用，可以持续地带走制动盘上的热量。待刹车松开，车辆正常行驶时，制动盘高速旋转，连续的波浪形的散热带和气流交互作用，可以使制动盘快速地降温，同时内部的相变工质会重新凝固，为下一次使用刹车做准备。由此可见，相变工质在相变的过程中，一方面主动地吸收热量，另一方面，提升了制动盘的整体热惯性，降低了制动盘的整体温升；连续的散热带则起到被动散热的作用，其迎风面积小，有利于低风阻系数的实现。进一步地，本发明所描述的制动盘，其外表面结构光滑平整，没有设置额外的通风结构或导流结构即可实现良好的散热效果，风阻低且降低了制造的复杂性。

本发明所公开的示例性实施方式可进行各种替换、组合或修改，在不脱离本发明实质的前提下，所有这些变形仍属于本发明的构思，并且落入本发明权利要求所限定的保护范围。

Claims (16)

1.一种制动盘，其特征在于，包括第一盘体、第二盘体以及位于所述第一盘体和第二盘体之间的环状腔室，所述第一盘体和第二盘体在所述环状腔室的外围通过边缘密封连接以形成连续的散热带，所述环状腔室内容纳有恒定质量的相变工质。

2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述环状腔室的至少局部空间内固定有环状翅片，在所述环状腔室的径向方向上，所述环状翅片具有多个弯折。

3.根据权利要求2所述的制动盘，其特征在于，所述环状翅片包括第一环状翅片和第二环状翅片，所述第一环状翅片与所述第一盘体固定连接，所述第二环状翅片与所述第二盘体固定连接，所述第一环状翅片和所述第二环状翅片固定连接。

4.根据权利要求2所述的制动盘，其特征在于，在所述环状腔室的径向方向上，所述环状翅片的单位长度的弯折数和各个弯折之间的间距是变化的。

5.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘适于与制动钳接触，在所述制动盘与所述制动钳的接触位置，所述环状翅片的单位长度内具有增加的弯折数。

6.根据权利要求2所述的制动盘，其特征在于，所述环状翅片为铝合金翅片。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制动盘，其特征在于，所述第一盘体的外边缘形成第一翻边，所述第二盘体的外边缘形成第二翻边，所述第一翻边和所述第二翻边紧密贴合以形成所述散热带，所述散热带被构造为环形波浪。

8.根据权利要求7所述的制动盘，其特征在于，所述第一盘体和第二盘体在所述环状腔室的内围通过边缘密封连接以形成所述制动盘的安装部。

9.根据权利要求7所述的制动盘，其特征在于，所述相变工质为固-液相变工质。

10.一种制造根据权利要求1至9中任一项所述的制动盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：提供扁平的且环状的第一盘体和第二盘体，在所述第一盘体或第二盘体上开设至少一个注液孔；

步骤S2：对所述第一盘体的外边缘进行弯折以形成第一翻边，对所述第二盘体的外边缘进行弯折以形成第二翻边；

步骤S3：紧密贴合并密封连接所述第一翻边和第二翻边，以形成连续的散热带；

步骤S4：密封连接所述第一盘体的内边缘和所述第二盘体的内边缘，以形成制动盘的安装部；

步骤S5：通过所述至少一个注液孔注入相变工质，并在注入完成后，密封所述至少一个注液孔。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述步骤S2之后，对所述第一翻边和所述第二翻边进行轧制以形成波浪形翻边。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述步骤S3之前，在所述第一盘体和所述第二盘体之间固定连接环状翅片。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述步骤S3之前，在所述第一盘体上固定连接第一环状翅片，并在所述第二盘体上固定连接第二环状翅片；

在所述步骤S4之前，固定连接所述第一环状翅片和所述第二环状翅片。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述步骤S3之前，在所述第一盘体上固定连接第一环状翅片，并在所述第二盘体上固定连接第二环状翅片；

与所述步骤S4同时进行，固定连接所述第一环状翅片和所述第二环状翅片。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4能够同时进行。

16.一种制动装置，包括制动钳和根据权利要求1至9中任一项所述的制动盘。

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