专利名称：通风制动圆盘以及相应的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车工业领域。更具体地说，本发明涉及包括通过通风螺栓相互连接的两个相互间隔的盘这一类型的制动圆盘。
背景技术：
制动圆盘必须能够储存制动过程中吸收的卡路里(calories)并在两个相继的制动作用之间足够快速地释放它们。
这一目的是要避免改变制动衬片和圆盘的制动轨迹材料之间的摩擦系数，这样使制动距离基本上不会改变。
在本发明的范围内，在“所有的”或“大多数”圆盘与“通风”圆盘之间有区别。
“大多数”圆盘被设计成储存大量的热。因此它们构成了大容量卡路里储存装置，卡路里的释放实现得非常缓慢。
这些圆盘存在如下缺陷-它们构成了尺寸相当大的“未安装弹簧的”质量，几乎难以完全利用；-它们引起了燃料的过量消耗(由于它们的重量)；-它们引起了能量“污染”(通过卡路里的重新积聚)。
通风圆盘包括热交换流体在其间循环的两个盘(制动轨迹)并且通风圆盘被设计成储存少量的可以快速释放的能量。尽管这些圆盘不如大多数圆盘紧凑，但它们可以-降低“未安装弹簧的”质量；-使圆盘的热容量得到最佳利用；-降低燃料消耗；-降低能量污染。
在这种情况下，设置在盘之间的通风元件必须被设计成(形状、布置)在热交换流体的流入和流出方面最大程度地利用流体的机械特性。
目前已知多种用于通风圆盘的方法，利用多种装置实现通风圆盘的通风，这些装置的有效性有时是有争议的并且就用于通风的装置的效果来说，其合理性不总是能够清楚地确定。
实践中，通风装置经常是根据经验设计，并在部件的生产和/或使用过程中遇到许多问题时进行改进。
根据图1所示的方法，通风装置通过连接两个制动轨迹并且其纵轴线(从上面观察)向圆盘的旋转中心会聚的叶片构成。术语“叶片”用在通风元件的长度大于或等于制动轨迹宽度的50％的情况下。
就基于对流的热交换表面来说，这些叶片获得了相对满意的结果。
同时，就以下能力来说，这些叶片获得了有限的结果-提供大的基于传导的热交换表面；-不受环境的影响提高空气的循环速度；-促进空气流动。
另一方面，在通过制动衬片施加在圆盘上的温度和压力的影响下，就其限制轨道的变形的能力来说，这些叶片产生不令人满意的结果。
为了提高这些叶片的性能，一种变型在于在圆盘的周边一侧采用圆形突起(使叶片具有水滴形状)。
根据图2所示的另一方法，通过连接两个制动轨迹的螺栓构成通风装置，其具有或不具有纵轴线(在存在纵轴线的情况下，这些纵轴线向圆盘的旋转中心会聚)。术语“螺栓”用在通风装置在径向上的尺寸小于或等于制动轨迹宽度的50％的情况。
从图2可以明显看出，螺栓20可以具有各种形状，在本案中，内排和外排螺栓具有椭圆形状，而中间排螺栓具有菱形。
这些螺栓就以下能力来说获得了相对满意的效果-提供大的基于对流的热交换表面；-提供大的基于传导的热交换表面；
-不受环境的影响提高空气的循环速度；-促进空气流动；-在通过制动衬片施加在圆盘上温度和压力的影响下限制轨道的变形。
尽管如此，这种通风圆盘的性能还与所采用的螺栓的数量有关。
现在，增加这些螺栓的数量引起铸造阶段的问题，尤其是铸芯的形成变得非常复杂。
而且，发现采用这些螺栓对将材料浇注到铸模内形成障碍，从而导致产生或多或少的铸造废品。
根据图3所示的第三种方案，通风装置包括小柱30，其从轨道中的一个延伸但不使该轨道与另一轨道相连。将会注意到这些小柱通常与螺栓20和/或叶片30相结合。
这种方法就以下能力来说具有有限的结果-不受环境的影响提高空气的循环速度；-促进空气流动。
发明内容
本发明的具体目的是解决现有技术的这些缺陷。
更具体地说，本发明的目的是提出一种通风制动圆盘，其通风装置使制动过程中积聚的卡路里更快速地释放。
本发明的另一目的是提供一种通风圆盘，这种类型的通风圆盘可以增加在制动圆盘的盘之间循环的空气的流量和/或速度。
本发明的另一目的是提供一种通风圆盘，这种类型的通风圆盘可以降低易于在通风元件之间出现的盘的变形。
本发明的另一目的是提供一种通风圆盘，在这种类型的通风圆盘中，通风元件提供大的基于对流和大的基于传导的热交换表面。
本发明的另一目的是提供一种通风圆盘，这种类型的通风圆盘设计简单并且制造廉价。
本发明的另一目的是提供一种通风圆盘，这种类型的通风圆盘可以被铸造成具有较低的铸造废品发生率。
通过本发明实现这些目的以及下文表现出的其他目的，本发明的主题是一种制动圆盘，其包括通过以同心圆排分布的通风螺栓相互连接的两个相互间隔的盘，所述同心圆排包括被称为出口排的第一螺栓排，空气通过其离开所述盘之间的空间；以及被称为上游排的第二排，其在空气流动方向上在所述出口排的上游，所述螺栓从一排到另一排成角度地偏移，其特征在于，所述出口排和所述上游排的所述螺栓被布置成在它们之间提供第一环，进入所述盘之间的空气在其中被压缩；以及第二环，在所述第一环内的压缩的空气被吸入其中，随后从所述盘之间的所述空间中排出。
由此获得了通风圆盘，其通风装置可以不受环境影响地使盘之间的空气的速度和流量增加。
通过显示的方式，根据本发明的通风圆盘例如包括七十二个通风元件，在规定操作条件下从450℃温度到达250℃温度需要160秒。
在相同的操作条件下，现有技术的螺栓式圆盘(例如图2所示的具有90个元件的圆盘)需要170秒并且叶片式圆盘(例如图3所示的具有36个元件的圆盘)需要190秒。换句话说，根据本发明的圆盘与刚刚引用的现有技术的两种圆盘相比可以分别降低6％和16％的冷却时间。
这可以通过在吸入环上游设置压缩环来解释，其易于产生具有以下特性的文氏管效应，即增加空气的流量和速度。
而且，通风螺栓布置成刚好两个同心排使得可以在不必形成复杂的铸芯并且不产生现有技术螺栓式圆盘中存在的缺陷的情况下使用较多数量的螺栓。
而且，通风螺栓可以按如下方式布置，即它们可以明显降低所预想的盘在制动衬片、机械切削工具以及凸缘力的作用下或者实际上在盘的温度增加的影响下的变形。
利用两种在前使用的圆盘实施了对比试验，以进行冷却时间的比较。在100巴的压力(与制动钳盘的压力相对应)和300℃的温度下实施这些试验。
结果表明根据本发明的圆盘相对于在先的螺栓式圆盘可以使所预想的变形降低几乎100％，相对于叶片式圆盘可以使变形降低几乎1000％。
此外，根据本发明的圆盘的通风螺栓可以在数量和形状上被形成为使得它们具有大的基于对流和大的基于传导的热交换表面。
有利地，所述上游排的所述螺栓在所述螺栓之间界定空间，其宽度在所述出口排的方向上减小。
由此以非常简单和有效的方式获得分布在环内的压缩区域。
根据一种有利的方案，所述上游排的所述螺栓相对于所述圆盘的半径具有对称轴线。
优选地，所述上游排的所述螺栓优选具有椭圆形形状，其周长由通过两个直线部分连接的两个圆形端限定，所述圆形端在横向上具有不同的尺寸，从而所述螺栓在所述圆形端之间逐渐加宽。
根据另一特征，所述上游排的所述螺栓在所述螺栓之间界定空间，其宽度在所述圆盘圆周方向上增加。
由此以如下方式布置出口排的螺栓和上游排的螺栓，即，在实施制动时使圆盘最热区域(彗星状)的耐热性增加。
因此，为压缩区域内的压缩空气形成吸气区域，这样由于上述文氏管效应可以使空气加速。
吸入的空气直接排出，而不会产生任何有可能使其速度降低的障碍。
根据一种有利的方案，所述出口排的所述螺栓相对于所述圆盘的半径具有对称轴线。
优选地，所述出口排的所述螺栓优选地具有椭圆形形状，其周长由通过两个直线部分连接的两个圆形端限定，所述圆形端在横向上具有不同的尺寸，从而所述螺栓在所述圆形端之间逐渐加宽。
根据优选方案，一排中每个螺栓的对称轴线在另一排中相邻螺栓的对称轴线之间的角度中心。
因此空气的循环均质地分布在盘的整个表面上。
根据一种有利的方案，所述出口排和所述上游排通过中间环相互分隔。
由此形成用于空气循环的通道。而且该螺栓排之间的间距还可以使材料流入铸模内形成良好的流通。
实际上，在流动特性方面，对空气适用的同样对通风元件的模制过程适用。
因此本发明的通风螺栓的布置可以使通常用于形成芯的沙/树脂混合物更好地流动。
该布置还可以使填充不足的危险显著降低。
根据优选实施方式，所述上游排的所述螺栓被布置成使得所述螺栓之间的空间相对于所述盘之间的进气开口成角度地偏移。
由此形成一种气泵，其有助于促进在盘之间循环的空气流动。
根据一种有利的方案，所述出口排的所述螺栓、所述上游排的所述螺栓以及所述盘之间的进气开口相互交错地布置。
这一特征产生了类似涡轮的功能，当然有助于(在速度和流量方面)促进在盘之间循环的空气流动。
这种圆盘结构的另一优点是不必使用于右侧车轮的圆盘与用于左侧车轮的圆盘区别开。
根据第一实施方式，所述出口排的所述螺栓、所述上游排的所述螺栓根据规则节距分布。
根据第二实施方式，所述出口排的所述螺栓、所述上游排的所述螺栓根据可变节距分布。
本发明还涉及一种装有至少一个制动圆盘的机动车，所述制动圆盘包括通过以同心圆排分布的通风螺栓相互连接的两个相互间隔的盘，所述同心圆排包括被称为出口排的第一螺栓排，空气通过其离开所述盘之间的空间；以及被称为上游排的第二排，其在空气流动方向上位于所述出口排的上游，所述螺栓从一排到另一排成角度地偏移，其特征在于，所述出口排和所述上游排的所述螺栓被布置成在它们之间设置第一环，进入所述盘之间的空气在其中得到压缩；以及第二环，在所述第一环内的压缩的空气被吸入其中，随后从所述盘之间的所述空间中排出。
通过阅读以下以示例性和非限制性实例的方式给出的本发明优选实施方式的描述以及附图将会更清楚地了解到本发明的其他特征和优点，其中图1-3是根据现有技术的通风圆盘的局部视图；图4是根据本发明的通风圆盘的局部剖面透视图；图5是根据本发明的通风圆盘的局部剖视图；图6和7是根据本发明的通风圆盘的局部剖视图，用于显示圆盘内的空气流动；图8是根据本发明的通风圆盘的另一局部剖视图，用于显示螺栓相对于实施制动产生的热区的分布；图9是根据本发明的左圆盘和右圆盘的局部视图，用于显示螺栓对空气流动的影响；图10a和10b是根据本发明的圆盘的视图，用于显示易于在制动衬面的作用下出现的变形；图11a和11b是根据现有技术的圆盘的视图，用于表示易于在制动器摩擦衬片的作用下出现的变形。
具体实施例方式
如在前所述，本发明的原理在于提供同心的螺栓排用于压缩空气进入圆盘内的一个上游排以及用于吸入和排出上游排内的压缩空气的另一排。
这一点通过图4，6和7示出，其显示了通风圆盘，该通风圆盘包括通过两排42、43的螺栓421、431相互连接的两个盘(制动轨迹)40，41。
在说明书的其他部分，螺栓排42被称为“上游排”，排43被称为“出口排”。
这种通风圆盘还具有在盘之间的进气开口(进气口)44。
根据本发明的原理，排42的螺栓421和排43的螺栓431以提供以下部件的方式布置-第一环420(在图7中标记为“C”以表示“压缩”)，通过开口44进入的空气(在图6中由箭头F1表示)在其中得到压缩；-第二环430(在图7中标记为“D”以表示“减压”)，在环420中的压缩的空气被吸入环430中，随后从盘之间的空间中排出(在图6中由箭头F2表示)。
根据本发明，上游排42的螺栓421在它们之间限定了空间，其宽度在环430的方向上减小(由此产生文氏管效应的这一特性的压缩现象)。
同时，出口排43的螺栓431在它们之间限定了空间，其宽度在圆盘的周向上增加(这有助于产生如下特性的减压现象，即从环420中吸入空气)。
可以看到，排42、43的螺栓421、431根据规则节距分布在盘之间(根据一种可以想到的实施方式，螺栓之间的节距可变，如果需要，可变节距使制动轨迹的振动模式可调，以在制动时既不会产生声音也不会产生振动)。因此螺栓能够根据连续的节距序列布置，例如在10°、9°、8°的螺栓之间具有角度偏差，随后再次以10°、9°、8°的序列等等。
将会注意到排42、43的螺栓421、431每个具有从圆盘旋转中心径向延伸的对称轴线。
优选地，螺栓421和431具有由通过两个直线部分连接的两个圆形端限定的椭圆形形状。而且，螺栓的圆形端具有不同的尺寸，使螺栓具有逐渐加宽的形状。
由于螺栓具有适当的形状并根据本发明的原理布置，因此获得一种布局，其使圆盘在通过实施制动产生的彗星形加热区域80(图8)上得以加强。
而且，如图5所示，螺栓421和431的规则分布被设置成使得分隔一排中的两个螺栓的对称轴线的角度a1等于分隔另一排中的两个螺栓的对称轴线的角度a2。另外将会注意到，根据本发明，使一排中的螺栓的对称轴线与直接相邻的另一排中的螺栓的对称轴线分隔的角度等于角度a1的一半(并因此也是角度a2的一半)。
而且，上游排42的螺栓421优选以如下方式布置，即螺栓之间的间隔相对于圆盘的盘之间的进气开口44成角度地偏移。
可以看到，上游排被设置成使得一个进气开口44的对称轴线与上游排的螺栓421的对称轴线重合，螺栓421插置在定位成面对两个相邻开口44的两个螺栓421之间。
根据另一特征，出口排43的螺栓431、上游排42的螺栓421以及开口44被布置成具有相互交错的结构(如图9所示)。
尽管如此，可以想到如果按照车轮组件的空气动力学的要求可以使开口44偏移以在流量和速度方面具有最大进气。
如果是“直通碗状”制动器构造，则不存在开口44(本实施方式涉及倒置碗状圆盘)。
另外，螺栓与不具有开口44的“倒置碗状”圆盘一起使用(如图4所示)同样可行。
因此，通过刚刚描述的通风圆盘的结构，可以获得“气泵”效应，通风圆盘起到涡轮机的作用，如图9中的箭头F3所示。
另外可以看到利用单个圆盘结构获得该效应，无论所述圆盘安装在右侧车轮还是左侧车轮上。
还将注意到刚刚描述的圆盘可以降低圆盘的盘可能遭受的变形。
这一点通过图10a、10b、11a和11b示出。
对于现有技术例如图11a所示的叶片式圆盘，通常包括36个通风叶片，在衬片压力下，发现与能够在距离d2上延伸的偏移相对应的变形(图11b)。
对于根据本发明例如图10a所示的圆盘，通过显示的方式包括72个通风螺栓，发现与能够在基本上小于距离d2的距离d1(图10b)上延伸的偏移相对应的变形。
根据另一特征，出口排43和上游排42通过环45相互分隔，两排中的螺栓或者一排或另一排都不在该环内延伸。换句话说，在从环420到环430的过渡区域上的，两排中的螺栓的端部没有排列在公共的圆上。
权利要求
1.一种制动圆盘，包括通过以同心圆排方式分布的通风螺栓(421，431)相互连接的两个相互间隔的盘(40，41)，所述同心圆排包括被称为出口排(43)的第一螺栓排，空气通过所述出口排离开所述盘之间的空间；以及被称为上游排(42)的第二排，所述第二排在空气流动方向上位于所述出口排的上游，所述螺栓(421，431)从一排到另一排成角度地偏移，其特征在于，所述出口排(43)和所述上游排(42)的所述螺栓(421，431)被布置成在它们之间提供第一环(420)，进入所述盘(40，41)之间的空气在所述第一环中得到压缩，以及第二环(430)，在所述第一环(420)内的压缩的空气被吸入到所述第二环中，随后从所述盘(40，41)之间的所述空间中排出。
2.如权利要求1所述的制动圆盘，其特征在于，所述上游排(42)的所述螺栓(421)在所述螺栓之间限定了空间，其宽度在所述出口排(43)的方向上减小。
3.如权利要求1和2中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述上游排(42)的所述螺栓(421)具有与所述圆盘的半径相对应的对称轴线。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述上游排(42)的所述螺栓(421)具有椭圆形形状，其周长由通过两个直线部分连接的两个圆形端限定，所述圆形端在横向上具有不同的尺寸，从而所述螺栓在所述圆形端之间逐渐加宽。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述上游排(42)的所述螺栓(421)在所述螺栓之间限定了空间，其宽度在所述圆盘外周方向上增加。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述出口排(43)的所述螺栓(431)具有与所述圆盘的半径相对应的对称轴线。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述出口排(43)的所述螺栓(431)具有椭圆形形状，其周长由通过两个直线部分连接的两个圆形端限定，所述圆形端在横向上具有不同的尺寸，从而所述螺栓在所述圆形端之间逐渐加宽。
8.如权利要3和6所述的制动圆盘，其特征在于，一排中的每个螺栓的对称轴线位于另一排中相邻螺栓的对称轴线之间的角度中心。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述出口排(43)和所述上游排(42)通过中间环(45)相互分隔。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述上游排(42)的所述螺栓(421)被布置成使得所述螺栓之间的空间相对于所述盘(40，41)之间的进气开口(44)成角度地偏移。
11.如权利要求1-10中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述出口排(43)的所述螺栓(431)、所述上游排(42)的所述螺栓(421)以及所述盘(40，41)之间的进气开口(44)相互交错布置。
12.如权利要求1-11中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述出口排(43)的所述螺栓(431)、所述上游排(42)的所述螺栓(421)根据规则节距分布。
13.如权利要求1-11中任意一项所述的制动圆盘，其特征在于，所述出口排(43)的所述螺栓(431)、所述上游排(42)的所述螺栓(421)根据可变节距分布。
14.一种装有至少一个制动圆盘的机动车，所述制动圆盘包括通过以同心圆排方式分布的通风螺栓(421，431)相互连接的两个相互间隔的盘(40，41)，所述同心圆排包括被称为出口排(43)的第一螺栓排，空气通过所述出口排离开所述盘之间的空间；以及被称为上游排(42)的第二排，所述第二排在空气流动方向上位于所述出口排(43)的上游，所述螺栓(421，431)从一排到另一排成角度地偏移，其特征在于，所述出口排(43)和所述上游排(42)的所述螺栓(421，431)被布置成在它们之间提供第一环(420)，进入所述盘(40，41)之间的空气在所述第一环中得到压缩；以及第二环(430)，在所述第一环(420)内压缩的空气被吸入到所述第二环中，随后从所述盘(40，41)之间的所述空间中排出。
全文摘要
本发明涉及一种制动圆盘，包括相互间隔并通过以同心圆排分布的通风螺栓(421，431)连接在一起的两个盘(40，41)，所述同心圆排包括被称为出口排(43)的第一螺栓排，空气通过其离开两个所述盘之间的间隙，以及被称为上游排(42)的第二排，其沿空气流动方向在所述出口排的上游，所述螺栓(421，431)从一排到另一排成角度地偏移。本发明的特征在于，所述出口排(43)和所述上游排(42)的所述螺栓(421，431)被布置成在它们之间提供第一环(420)，进入所述盘(40，41)之间的空气在其中得到压缩，并提供第二环(430)，在所述第一环(420)内的压缩空气被吸入其中，随后从所述盘(40，41)之间的所述间隙中排出。
文档编号F16D65/78GK1997839SQ200580022909
公开日2007年7月11日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年7月8日
发明者Y·热伊 申请人:汽车底盘国际Snc公司