ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК F16D65/847 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к тормозным устройствам транспортных средств.

Известен дисковый тормозной механизм, содержащий ротор со ступицей с вентиляционными ребрами для охлаждения диска воздухом при торможении, расположенными по касательной к наружной образующей его ступицы до обода диска (см. патент Российской Федерации 2165040 С1, МПК 7 F 16 D 65/847, 10.04.2001 г.). Установка ребер в виде лопаток по касательной к наружной образующей его ступицы приводит к большим гидравлическим потерям давления вентиляционного воздуха из-за увеличенных углов атаки на входе и большой диффузорности каналов на выходе, а следовательно, и к низкой эффективности охлаждения дисков при торможении.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому дисковому тормозному механизму является устройство, описанное в патенте Российской Федерации 2170862 С1, МПК 7 F 16 D 65/847, 20.07.2001 г. Этот тормозной механизм содержит тормозные колодки, диск с тормозными дорожками и ступицу. При этом внутри диска равномерно по окружности от ступицы до обода диска выполнены сквозные вентиляционные каналы, образованные перегородками в виде лопаток. Лопатки на входе загнуты для придания динамичности потоку охлаждающего воздуха, однако, в основной своей части лопатки расположены радиально с большой диффузорностью межлопаточных каналов, что из-за несоответствия площадей проходных сечений на входе и на выходе межлопаточных каналов приводит к увеличенным потерям давления вентиляционного воздуха, к появлению срывных течений воздуха в межлопаточных каналах, а следовательно, и к снижению КПД и эффективности охлаждения диска при торможении.

Задачей изобретения является получение максимального КПД использования охлаждающего воздуха и повышении эффективности охлаждения диска вентиляционным воздухом при торможении.

Указанный технический результат достигается за счет того, что лопатки выполнены плоскими и одинаково наклонены назад относительно направления вращения диска, причем каждая лопатка через одну выполнена короче соседних длинных лопаток и не достигает ступицы на величину отрезка, отсекаемого перпендикуляром, опущенным из точки пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы предыдущей длинной лопатки на среднюю линию последующей длинной лопатки, а углы наклона лопаток определяются из соотношения
cosβ₂ = (R₁/R₂)•cosβ₁,
где β₁ - угол между средней линией лопатки и касательной, проведенной к наружной образующей ступицы;
β₂ - угол между средней линией лопатки и касательной, проведенной к наружной образующей обода диска;
R₁ - радиус наружной образующей ступицы;
R₂ - радиус наружной образующей обода диска.

Указанный технический результат достигается за счет того, что лопатки выполнены изогнутыми и одинаково наклонены назад относительно направления вращения диска, причем каждая лопатка через одну выполнена короче соседних длинных лопаток и не достигает ступицы на величину отрезка, отсекаемого перпендикуляром, опущенным из точки пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы предыдущей длинной лопатки на среднюю линию последующей длинной лопатки, а углы наклона лопаток определяются из соотношения
ctgϕ = [R₂-R₁•cos(β₁+β₂)]/R₁•sin(β₁+β₂),
где ϕ - угол между радиусом, проведенным к выходной кромке в точку пересечения средней линии лопатки с наружной образующей обода диска и хордой лопатки, соединяющей данную точку с точкой пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы;
β₁ - угол между касательными, проведенными к средней линии на входе в лопатку и к наружной образующей ступицы;
β₂ - угол между касательными, проведенными к средней линии на выходе из лопатки и к наружной образующей обода диска;
R₁ - радиус наружной образующей ступицы;
R₂ - радиус наружной образующей обода диска.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема дискового тормозного механизма.

На фиг.2 изображен вариант тормозного диска с плоскими лопатками.

На фиг.3 изображен разрез по А-А на фиг. 2.

На фиг.4 изображен вариант тормозного диска с изогнутыми лопатками, а на фиг.5 - разрез по А-А на фиг.4.

Дисковый тормозной механизм содержит диск 1 с тормозными дорожками 2 и 3, тормозными колодками 4 и 5, ступицей 6. Диск содержит четное количество плоских лопаток 7 и 8 длинных и обрезанных или изогнутых лопаток 9 и 10 длинных и обрезанных соответственно, межлопаточные каналы 11, тормозной суппорт 12 и поршень 13. На принципиальной схеме также условно стрелкой ω показано направление вращения диска, средние линии 14 и 15 плоских и изогнутых лопаток, касательные линии 16 и 17 к наружным образующим 18 и 19 обода и ступицы диска, касательные линии 20 и 21 к средней линии изогнутых лопаток, углы входа β₁ и выхода β₂ установки лопаток, угол ϕ - угол между радиусом R₂ обода и хордой 22 изогнутой лопатки, перпендикуляр 23 и 24, отсекающий отрезок на подрезанной короткой плоской и изогнутой лопатке соответственно, а также стрелками указано направление движения охлаждающего воздуха в межлопаточных каналах диска.

Углы β₁,β₂ и ϕ определяются расчетным и экспериментальным путем.

Радиусы R₁ и R₂ - фактические геометрические размеры конкретных тормозных дисков колес.

При отсутствии давления в тормозной системе поршень 13 в суппорте 12 отходит от тормозных колодок 4 и 5, которые отходят от тормозных дорожек 2 и 3, образуя, при этом, зазор между тормозными колодками 4 и 5 и тормозными дорожками 2 и 3 диска 1 соответственно. При движения транспорта, например, автомобиля, и при поступлении давления в тормозную систему, поршень 13 прижимает тормозные колодки 4 и 5 к тормозным дорожкам 2 и 3 диска 1. В результате трения генерируется тепло, которое поглощается диском 1. Одновременно, при вращении диска 1, во внутреннюю полость ступицы 6 поступает холодный воздух из окружающей среды. Лопатки 7 и 8 или 9 и 10 захватывают и направляют его в межлопаточные каналы 11. Проходя по межлопаточным каналам 11, воздух интенсивно охлаждает диск 1 и нагретый выносится в окружающую среду.

Такое выполнение дискового тормозного механизма с установкой как плоских, так и изогнутых лопаток с одинаковым наклоном назад относительно направления вращения диска с конструктивными углами входа и выхода из лопаток, определяемыми из баланса работы, создаваемой лопаточным колесом и величиной потерь давления при прохождении вентиляционного воздуха в межлопаточных каналах, позволяет обеспечить плавное прохождение воздуха по каналам с минимальными потерями давления и максимальным КПД и, кроме того, уменьшение длины каждой второй лопатки, на величину отрезка, отсекаемого перпендикуляром, опущенным из точки пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы предыдущей длинной лопатки на среднюю линию последующей длинной лопатки, позволяет увеличить площадь проходного сечения на входе в лопаточное колесо для прохождения охлаждающего воздуха по сравнению с вариантом, когда половина лопаток не подрезана, то есть когда все лопатки имеют одинаковую длину, и тем самым, обеспечить прохождение заданного расхода вентиляционного воздуха, а следовательно, и более эффективное охлаждение диска тормозного механизма.

Использование системы охлаждения тормозного механизма позволяет обеспечить наиболее эффективный отвод тепла от тормозного диска и тем самым предохранить его от преждевременного износа и наиболее рационально использовать дисковый тормозной механизм по своему прямому назначению.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к тормозным устройствам транспортных средств. Дисковый тормозной механизм содержит тормозные колодки, тормозные дорожки и ступицу, в диске равномерно по окружности от ступицы до обода диска выполнены сквозные вентиляционные каналы, образованные поперечными перегородками в виде лопаток. Лопатки одинаково наклонены назад относительно направления вращения диска. При этом каждая вторая лопатка короче первой длинной и не достигает ступицы на отрезок, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы первой длинной лопатки на среднюю линию последующей длинной лопатки. Лопатки могут быть плоскими или изогнутыми. Углы входа и выхода установки для плоских лопаток определяются из соотношения: cosβ₂ = (R₁/R₂)•cosβ₁, а для изогнутых лопаток - по соотношению ctgϕ = {R₂-R₁•cos(β₁+β₂)}/R₁•sin(β₁+β₂). Технический результат такого выполнения дискового тормозного механизма - обеспечение наиболее эффективного отвода тепла от тормозного диска и тем самым предохранение его от преждевременного износа и наиболее рационального использования дискового тормозного механизма по своему прямому назначению. 2 с.п. ф-лы. 5 ил.

1. Дисковый тормозной механизм, содержащий тормозные колодки, диск с тормозными дорожками и ступицу, при этом в диске равномерно по окружности от ступицы до обода диска выполнены сквозные вентиляционные каналы, образованные поперечными перегородками в виде лопаток, отличающийся тем, что лопатки выполнены плоскими и одинаково наклонены назад относительно направления вращения диска, причем каждая лопатка через одну выполнена короче соседних длинных лопаток и не достигает ступицы на величину отрезка, отсекаемого перпендикуляром, опущенным из точки пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы предыдущей длинной лопатки на среднюю линию последующей длинной лопатки, а углы наклона лопаток определяются из соотношения
cosβ₂ = (R₁/R₂)•cosβ₁,
где β₁ - угол между средней линией лопатки и касательной, проведенной к наружной образующей ступицы;
β₂ - угол между средней линией лопатки и касательной, проведенной к наружной образующей обода диска;
R₁ - радиус наружной образующей ступицы;
R₂ - радиус наружной образующей обода диска. 2. Дисковый тормозной механизм, содержащий тормозные колодки, диск с тормозными дорожками и ступицу, при этом в диске равномерно по окружности от ступицы до обода диска выполнены сквозные вентиляционные каналы, образованные поперечными перегородками в виде лопаток, отличающийся тем, что лопатки выполнены изогнутыми и одинаково наклонены назад относительно направления вращения диска, причем каждая лопатка через одну выполнена короче соседних длинных лопаток и не достигает ступицы на величину отрезка, отсекаемого перпендикуляром, опущенным из точки пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы предыдущей длинной лопатки на среднюю линию последующей длинной лопатки, а углы наклона лопаток определяются из соотношения
ctgϕ = {R₂-R₁•cos(β₁+β₂)}/R₁•sin(β₁+β₂),
где ϕ - угол между радиусом, проведенным к выходной кромке в точку пересечения средней линии лопатки с наружной образующей обода диска и хордой лопатки, соединяющей данную точку с точкой пересечения средней линии лопатки с наружной образующей ступицы;
β₁ - угол между касательными, проведенными к средней линии на входе в лопатку и к наружной образующей ступицы;
β₂ - угол между касательными, проведенными к средней линии на выходе из лопатки и к наружной образующей ступицы;
R₁ - радиус наружной образующей ступицы;
R₂ - радиус наружной образующей обода диска.