CN209430647U - 一种利于散热的分体制动盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利于散热的分体制动盘，其特征在于，所述制动盘是由上、下两个盘体构成的，具有分体式结构；上、下两个所述盘体的结构相同且互相适配后由沉头内六角螺栓配合六角厚螺母固定，所述六角厚螺母与盘体接触的位置设有防止松动的开口垫圈；所述盘体为三圆环式散热结构，其上具有外圈散热结构、中间散热结构和内侧支撑结构，上述散热结构之间满足一定的结构关系，使得该结构在保证制动盘散热、强度、刚度等性能的同时，实现了制动盘盘体的轻量化，为制动盘自身装配，以及制动盘整体与系统主轴的装配都提供了便利，本实用新型具有结构简单，设计合理，使用便利等优点。

Description

一种利于散热的分体制动盘

技术领域

本实用新型涉及盘式制动技术领域，具体而言，尤其涉及一种利于散热的分体制动盘。

背景技术

制动盘是盘式制动器中的关键部件，通过制动闸片在制动盘两侧压紧产生摩擦力来实现制动，从而保证旋转系统安全稳定运行。在制动过程中，制动闸片与制动盘表面摩擦做功，使系统动能快速转化为热量耗散，制动盘表面温度急剧上升，热量在制动盘内传导过程产生温度梯度，使制动盘内部产生不同程度的热应力，导致制动盘发生变形，影响制动效果。

因此，有必要设计一种制动盘，可以有效耗散动能转化的热量防止制动盘变形。

实用新型内容

根据上述提出在制动过程中，制动盘表面温度激增传热不均导致其易变形的技术问题，而提供一种利于散热的分体制动盘。本实用新型主要利用分体式结构，并在制动盘盘体上增设三圆环式散热结构，其目的是降低制动过程中热量造成制动盘内部温度梯度产生的热应力差异。分体结构使其能够沿轴向释放，散热结构加速热量传导；三圆环式散热结构在保证制动盘强度的同时，使制动盘轻量化，提高制动盘材料的利用率。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种利于散热的分体制动盘，其特征在于，

所述制动盘是由上、下两个盘体构成的，具有分体式结构；上、下两个所述盘体的结构相同且互相适配后由沉头内六角螺栓配合六角厚螺母固定，所述六角厚螺母与盘体接触的位置设有防止松动的开口垫圈；

所述盘体为三圆环式散热结构，其上具有外圈散热结构、中间散热结构和内侧支撑结构，上述散热结构之间满足如下关系：

d₃₁＝(0.66～0.67)d_mid；

d₂₂＝(1.17～1.18)d_mid；

d₂₁＝(1.39～1.40)d_mid；

d₁₂＝(1.51～1.52)d_mid；

将所述外圈散热结构、中间散热结构和内侧支撑结构从外至内分别定义为第一圆环、第二圆环和第三圆环，其中：d_ij表示上述散热结构的直径尺寸，i表示圆环次序，分别为1，2，3；j为第i圆环的内/外圈尺寸，外圈时取1，内圈时取2；d_mid为第一圆环的外圈直径与第三圆环的内圈直径的平均值，称为中间直径。

进一步地，所述外圈散热结构和所述中间散热结构上均设有散热筋，上、下两个所述盘体上的散热结构相适配且散热筋两两相对构成中空结构，所述散热筋的尺寸参数如下：

设置在上述散热结构单个圆环上的相邻两个散热筋的底面相邻两边与所述制动盘中心的连线夹角为α，α的取值范围为1.35°～1.40°，所述散热筋底面宽度为b，其取值范围为23～24mm。

进一步地，设第i圆环上的散热筋数目为n，规定夹角α在该圆环内圈直径上所对应的弧长与散热筋底面宽度b之和为该圆环上散热筋的数目，则散热筋的数目n的最大值n_max和最小值n_min计算如下：

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型采用三圆环式散热结构作为制动盘盘体内部结构，一方面使其在制动盘耐热性能提升方面更具有针对性，增加了制动盘盘体与空气间的接触面积，提升制动盘与空气间热量交换速率；另一方面保证了制动盘的刚度及强度，从而确保制动过程的稳定性。

本实用新型的分体式制动盘在保证制动盘散热、强度、刚度等性能的同时，实现了制动盘盘体的轻量化，为制动盘自身装配，以及制动盘整体与系统主轴的装配都提供了便利，具有结构简单，设计合理，使用便利等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型利于散热的分体制动盘的结构示意图。

图2为本实用新型利于散热的分体制动盘内部的结构示意图。

图中：1、盘体；1.1、外圈散热结构；1.2、中间散热结构；1.3、内侧支撑结构；2、沉头内六角螺栓；3、六角厚螺母；4、开口垫圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，本实用新型提供了一种利于散热的分体制动盘，所述制动盘是由上、下两个盘体1构成的，具有分体式结构；上、下两个所述盘体1的结构相同且互相适配后由沉头内六角螺栓2配合六角厚螺母3固定，通过螺栓形式将上下两个盘体1相互固定连接，确保在装配过程中的可行性。本实用新型中的具有散热结构的轻量化分体式制动盘主要用于高速重载制动工况，该工况除产生大量热量以外，还会引起一定的振动，为保证螺栓连接的有效性，在所述六角厚螺母3与盘体接触的位置还设有防止松动的开口垫圈4，进行防松处理。

如图2所示，所述盘体1为三圆环式散热结构，其上具有外圈散热结构1.1、中间散热结构1.2和内侧支撑结构1.3，上述散热结构之间需满足一定关系：

以本实用新型中所涉及的各个部分为例，将所述外圈散热结构1.1、中间散热结构1.2和内侧支撑结构1.3从外至内分别定义为第一圆环、第二圆环和第三圆环，其中：d_ij表示上述散热结构的直径尺寸，i表示圆环次序，分别为1，2，3；j为第i圆环的内/外圈尺寸，外圈时取1，内圈时取2；如d₂₁，表示第二圆环(中间散热结构1.2)的外圈直径。d_mid为第一圆环(外圈散热结构1.1)的外圈直径d₁₁与第三圆环(内侧支撑结构1.3)的内圈直径d₃₂的平均值，称为中间直径。

在制动过程中，制动钳带动制动闸片与制动盘最外侧区域接触，造成制动盘在径向方向成为一个以制动盘轴孔为支点的悬臂结构，为保证制动盘在制动过程中的刚度、强度等要求，在制动盘轴孔位置设计内侧支撑结构1.3作为第三圆环(最内侧圆环)。第三圆环(最内侧圆环)的内圈直径d₃₂为制动盘所安装轴及相关配件，如套筒等的尺寸，为已知尺寸；其外圈直径满足：d₃₁＝(0.66～0.67)d_mid。

在制动闸片与制动盘接触区域会在制动过程中，瞬时产生大量的热，热量通过传导导入制动盘内部，为防止制动盘受热应力影响产生热疲劳，进而出现裂纹等现象的发生，需要提高制动盘盘体的导热性能。由此本实用新型在这一区域分别设置了外圈散热结构1.1和中间散热结构1.2，即第二圆环(中间散热结构1.2)和第一圆环(外圈散热结构1.1)。第二圆环(中间散热结构1.2)的内圈直径满足d₂₂＝(1.17～1.18)d_mid；其外圈直径满足d₂₁＝(1.39～1.40)d_mid。第一圆环(外圈散热结构1.1)的内圈直径满足d₁₂＝(1.51～1.52)d_mid；其外圈直径d₁₁为本实用新型所述分体式制动盘的外形最大直径尺寸，设计时受安装条件限制，为已知尺寸。

为提升本实用新型所述制动盘在制动过程中的散热能力，增加制动盘盘体1与空气间的接触面积，在制动盘盘体1的第一圆环(外圈散热结构1.1)和第二圆环(中间散热结构1.2)上设置了一定数目的散热筋结构。所述散热筋的数目及尺寸参数选择如下：

设置在上述散热结构单个圆环上的相邻两个散热筋的底面相邻两边与所述制动盘中心的连线夹角为α，α的取值范围为1.35°～1.40°，所述散热筋底面宽度为b，其取值范围为23～24mm。

设第i圆环上的散热筋数目为n，规定夹角α在该圆环内圈直径上所对应的弧长与散热筋底面宽度b之和为该圆环上散热筋的数目，则散热筋的数目n的最大值n_max和最小值n_min计算如下：

上述结构通过散热筋的设计能够提高制动过程中热量的传导效率，同时增加了制动盘与空气间的接触面积，进而提高了制动盘盘体与空气间热量对流效率。两部分的共同作用效果，提高了本实用新型中具有散热结构的轻量化分体制动盘耐热性能。同时中间散热结构1.2和外圈散热结构1.1还起到支撑作用，提高制动盘与制动闸片接触区域刚度的作用。本实用新型中所描述制动盘盘体1结构中相邻圆环间均为中空结构，此设计增强了空气在制动盘内部的流动，提高制动盘盘体的耐热性能，同时降低了制动盘盘体的质量，达到轻量化的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种利于散热的分体制动盘，其特征在于，

所述制动盘是由上、下两个盘体(1)构成的，具有分体式结构；上、下两个所述盘体(1)的结构相同且互相适配后由沉头内六角螺栓(2)配合六角厚螺母(3)固定，所述六角厚螺母(3)与盘体接触的位置设有防止松动的开口垫圈(4)；

所述盘体(1)为三圆环式散热结构，其上具有外圈散热结构(1.1)、中间散热结构(1.2)和内侧支撑结构(1.3)，上述散热结构之间满足如下关系：

d₃₁＝(0.66～0.67)d_mid；

d₂₂＝(1.17～1.18)d_mid；

d₂₁＝(1.39～1.40)d_mid；

d₁₂＝(1.51～1.52)d_mid；

将所述外圈散热结构(1.1)、中间散热结构(1.2)和内侧支撑结构(1.3)从外至内分别定义为第一圆环、第二圆环和第三圆环，其中：d_ij表示上述散热结构的直径尺寸，i表示圆环次序，分别为1，2，3；j为第i圆环的内/外圈尺寸，外圈时取1，内圈时取2；d_mid为第一圆环的外圈直径与第三圆环的内圈直径的平均值，称为中间直径。

2.根据权利要求1所述的利于散热的分体制动盘，其特征在于，所述外圈散热结构(1.1)和所述中间散热结构(1.2)上均设有散热筋，上、下两个所述盘体(1)上的散热结构相适配且散热筋两两相对构成中空结构，所述散热筋的尺寸参数如下：

设置在上述散热结构单个圆环上的相邻两个散热筋的底面相邻两边与所述制动盘中心的连线夹角为α，α的取值范围为1.35°～1.40°，所述散热筋底面宽度为b，其取值范围为23～24mm。

3.根据权利要求2所述的利于散热的分体制动盘，其特征在于，设第i圆环上的散热筋数目为n，规定夹角α在该圆环内圈直径上所对应的弧长与散热筋底面宽度b之和为该圆环上散热筋的数目，则散热筋的数目n的最大值n_max和最小值n_min计算如下：