一种低热翘曲的通风盘结构
阅读：1037发布：2020-07-20
专利汇可以提供一种低热翘曲的通风盘结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种低热 翘曲 的通 风 盘结构，主要包括：外 制动 面、 制动盘 帽、内制动面、 散热 筋，制动盘帽固定在外制动面上，外制动面通过散热筋与内制动面连接，外制动面与制动盘帽的帽檐部分的连接厚度为颈部厚度C，外制动面与 车轮 安装面的链接尺寸为制动盘帽厚度G，外制动面的厚度为外制动面厚度O，内制动面到外制动面颈部的高度为颈部高度P。本实用新型的有益效果为：制动盘结构通过多种结构优化的方式降低了制动盘的热翘曲效应，缓解了制动盘表面局部热点的产生，从而有效降低了制动 力 矩和制动压力的 波动 ，提高驾驶安全性及舒适度，且在制造难度及重量成本方面基本无影响。，下面是一种低热翘曲的通风盘结构专利的具体信息内容。
一种低热翘曲的通风盘结构
技术领域
背景技术
[0002] 汽车通风盘式制动器在制动过程中因摩擦生热会使制动盘温度升高，并产生热变形。其中一种典型的热变形形态就是热翘曲，即制动盘由于温度场的作用而引起其工作面整体向某一方向偏斜，失去平面度而呈圆锥化的现象。热翘曲容易引起制动盘表面产生热点，并导致制动盘端面跳动，从而引起制动力矩和制动压力的波动，发生制动热抖动。
[0003] 经过有限元分析，现有的制动盘结构设计方案无控制热翘曲的尺寸匹配，在制动时有可能产生较明显的制动力矩波动现象，在颈部结构、盘帽厚度、内外制动面的尺寸规格等方面有较大的优化空间。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种低热翘曲的通风盘结构。
[0005] 本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种低热翘曲的通风盘结构，主要包括外制动面、制动盘帽、内制动面、散热筋，制动盘帽固定在外制动面上，外制动面通过散热筋与内制动面连接，外制动面与制动盘帽的帽檐部分的连接厚度为颈部厚度C，外制动面与车轮安装面的链接尺寸为制动盘帽厚度G，外制动面的厚度为外制动面厚度O，内制动面到外制动面颈部的高度为颈部高度P。所述颈部厚度C的尺寸为8mm，所述制动盘帽厚度G的尺寸为4mm，所述外制动面厚度O的尺寸为6mm，所述颈部高度P的尺寸为6mm。
[0006] 本实用新型的有益效果为：
[0007] 1、对制动盘颈部结构进行优化，经过分析证明对制动盘热翘曲效应有一定改善作用，且在制造难度及重量成本方面基本无影响；
[0008] 2、对制动盘盘帽厚度进行匹配优化，在对制动盘静强度应力无较大影响的前提下降低了制动盘的热翘曲效应；
[0009] 3、对制动盘内外制动面的尺寸规格进行了匹配优化，在不影响制动盘热裂纹性能的前提下找到了最优厚度尺寸，降低了热翘曲。
[0011] 图1为制动盘剖面结构示意图。
[0012] 图2为制动盘热翘曲测量示意图。
[0013] 图3为制动盘热翘曲量随各变量的变化图1。
[0014] 图4为制动盘热翘曲量随各变量的变化图2。
[0015] 图5为制动盘热翘曲量随各变量的变化图3。
[0016] 图6为制动盘热翘曲量随各变量的变化图4。
[0017] 图7为优化后的新型低热翘曲制动盘结构示意图。
[0018] 附图标记说明：外制动面1、制动盘帽2、内制动面3、散热筋4、颈部厚度C5、制动盘帽厚度G6、外制动面厚度O7、颈部高度P8。
具体实施方式
[0019] 下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：
[0020] 实施例：这种低热翘曲的通风盘结构，主要包括外制动面1、制动盘帽2、内制动面3、散热筋4，制动盘帽2固定在外制动面1上，外制动面1通过散热筋4与内制动面3连接，外制动面1与制动盘帽的帽檐部分的连接厚度为颈部厚度C5，外制动面1与车轮安装面的链接尺寸为制动盘帽厚度G6，外制动面1的厚度为外制动面厚度O7，内制动面3到外制动面1 颈部的高度为颈部高度P8。
[0021] 所述颈部厚度C5的尺寸为8mm，所述制动盘帽厚度G6的尺寸为4mm，所述外制动面厚度 O7的尺寸为6mm，所述颈部高度P8的尺寸为6mm。
[0022] 设计过程如下：
[0023] (1)设定制动盘的结构变量
[0024] 制动盘的设计输入，需要根据整车参数以及制动系统的匹配计算得出，并根据周边零件安装尺寸来调整其结构设计。本实用新型选取某整车厂正在研发的制动通风盘，基本规格为制动匹配计算得出，其余参数根据周边件及布置要求调整。制动盘的主要结构参考图1：
[0025] A：摩擦片内径。摩擦片内径尺寸取决于制动卡钳的设计，与制动盘热翘曲无关，对此变量不做设定；
[0026] B：外侧颈部外径。该尺寸与C尺寸变量相关，B尺寸越大，C尺寸越小。本文对变量C 进行变量设定，故此处不做重复设定；
[0027] C：颈部厚度-1。颈部厚度是外制动面与帽檐部分的连接厚度，该尺寸会直接影响热翘曲以及制动盘的热裂纹性能，故设定该尺寸为分析的结构变量；
[0028] D：颈部厚度-2。该制动盘C尺寸与D尺寸相同，对此仅设定C尺寸为变量，不考虑变量 D；
[0030] F：外制动面颈部深度。在很多实际应用案例中，外制动面颈部深度0，也就是外制动面厚度从外径到内径不发生尺寸变化。该制动盘同样采用此设计，故对此变量不做设定；
[0031] G：制动盘帽厚度。制动盘帽厚度使制动面与车轮安装面的链接尺寸，该尺寸直接影响制动盘的安全性能，且基本不受周边尺寸的约束，故设定该尺寸为结构变量；
[0033] I：安装制动盘之盘帽倒角半径。该尺寸为过渡尺寸，一般选在5mm以上，改尺寸取决于加工的轮毂轴承的安装尺寸，故对此变量不做设定；
[0034] J：轮毂接触面倒角半径。该尺寸该尺寸为过渡尺寸，一般选在5mm以上，改尺寸取决于加工的轮毂轴承的安装尺寸，故对此变量不做设定；
[0035] K：散热筋内径。散热筋内径尺寸会影响制动盘的热容量以及散热性能，但改尺寸过大又会影响制动盘本体重量，该尺寸取决于散热筋的形式，影响因素较多，本文不做设定；
[0036] L：外制动面内径。外制动面内径使根据制动匹配结果得出，一般来讲，制动面越大，制动盘的热容量越大，热翘曲量也就越小，故对此出变量不做设定；
[0037] M：内制动面内径。同尺寸L；
[0038] N：制动盘厚度。制动盘厚度使根据制动系统的匹配结果得出的，一般来讲，制动盘约厚，制动盘的热容量也就越大，热翘曲量就越小，故此处对此变量不做设定；
[0039] O：外制动面厚度。外制动面厚度通常与内制动面厚度一致，但有时会根据热翘曲性能的需求，对其进行调整，故设定该尺寸为结构变量；
[0040] P：颈部高度。该尺寸直接影响制动盘热翘曲的变化，一般根据虚拟分析的结果对其进行调整，故设定该尺寸为分析的结构变量；
[0041] Q：外侧内部倒角半径。该尺寸为国度尺寸，一般选取在5mm以上，此处对该变量不做设定；
[0043] S：车轮接触面直径。车轮接触面直径使车轮安装到制动盘接触部分的直径。考虑到美观，越来越多的车辆将车轮安装面的直径定义为大于或等于制动盘接触面的直径S。此处设计主要取决车轮造型，制动盘可调整空间有限，故此处对该变量不做设定；
[0044] T：盘帽内径。盘帽内径一般根据根据轮毂法兰外径输出调整，制动盘可调整空间有限，故此处对该变量不做设定。
[0045] U：轮毂接触面直径。轮毂接触面直径一般根据根据轮毂法兰外径输出调整，制动盘可调整空间有限，故此处对该变量不做设定。
[0046] V：散热筋延伸内径。散热筋延伸内径为散热筋与制动面的链接尺寸，该尺寸取决于散热筋的形式，影响因素较多。本文不做设定。
[0047] W：散热筋个数。散热筋个数直接影响制动盘的热容量，散热筋越多，制动盘热容量越大，同时重量越大，所以在前期制动盘重量已经锁定的情况下，该处变量已无法调整，对该变量不做设定。
[0048] 综上，对该制动盘的设计变量如下：
[0049] C——颈部厚度；
[0050] G——制动盘帽厚度；
[0051] O——外制动面厚度；
[0052] P——颈部高度；
[0053] 在研究上述4个变量的同时，保持其他变量为中间值，这样可以保证每次研究的对象结果相对准确。
[0054] (2)对制动盘分析说明及评价指标
[0055] 按照以下条件分析：室温20℃，初始盘温60℃，车辆初始速度100km/h，末速度0km/h，15次连续制动(制动时间5.56s，加速时间14.44s，稳定车速15s，然后再开始下次制动)。根据分析结果，分别测量制动盘内制动面的外径与内径轴向翘曲数值(C1与C2)与外制动面的外径与内径轴向翘曲数值(C3与C4)，单侧制动面两数值相减，即可得出单侧面的翘曲量，取最大翘曲量为制动盘翘曲量，如图2所示。
[0056] 由于本实用新型研究制动盘的结构设计，所以首先选取中间变量作为基准，同时考虑到制动盘的铸造误差，以1mm作为公差间隔进行分析。
[0057] 此外，根据以往项目经验，外制动面厚度O以及颈部高度P对于制动盘热翘曲的变化更为敏感，故扩大该两处尺寸范围。
[0058] (3)分析结果与结论
[0059] 根据以上对每个变量的分析结果，将其概括统计如表1及图3、图4、图5、图6所示表1各个变量分析结果
[0060]
[0061] 根据优化结果，最终设计出新型低热翘曲制动盘结构如图7所示。
[0062] 根据分析统计结果，最终设计出了了低翘曲制动盘的最优结构，有效降低了由于制动盘热变形而产生的制动力矩波动现象，提高了驾驶安全性与舒适度。
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