Тормозной диск (варианты) и способ его изготовления
Владельцы патента RU 2677836:
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи (US)
Группа изобретений относится к области транспорта. Тормозной диск включает в себя наружный фрикционный элемент и внутренний фрикционный элемент. Тормозной диск включает в себя множество реберных элементов, присоединяющих наружный фрикционный элемент к внутреннему фрикционному элементу. Каждый реберный элемент включает в себя первую и вторую опоры, которые соединены соединительным участком с образованием проема в реберном элементе. Проем выполнен с возможностью обеспечения протекания воздуха через реберный элемент. Достигается уменьшение массы диска и улучшение вентиляции. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил., 3 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к тормозным дискам транспортного средства. В частности, настоящее изобретение относится к вентилируемым тормозным дискам с ребрами рассеяния тепла и способам изготовления таких дисков.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Тормозные диски, или тормозные диски, выполнены с возможностью устанавливаться на и вращаться со ступицей колеса транспортного средства в качестве части тормозной системы транспортного средства. Тормозные диски, например, в целом включают в себя две противоположно обращенные кольцевые поверхности трения, которые, во время работы тормозов, зацепляются двумя колодками фрикционного материала (например, тормозными накладками), которые перемещаются в направлении друг к другу в контакт с двумя поверхностями трения, так что силы трения возникают и замедляют вращение диска, а отсюда, колесо транспортного средства. Эти силы трения, однако, также могут заставлять диски, тормозные накладки и скобу (которая размещает тормозные накладки и насаживает на диск) становиться очень горячими, что может приводить к пониженной эффективности торможения. Высокие температуры, например, могут вызывать проблемы, такие как снижение эффективности тормозов из-за перегрева (временную потерю торможения вследствие уменьшения коэффициента трения между фрикционным материалом и тормозным диском), испарение тормозной жидкости, износ компонентов (в том числе, тепловая деформация тормозных дисков) и тепловое дрожание (вибрации, которые может ощущать и слышать водитель).
Чтобы понижать температуру/накопление тепла в тормозных дисках, которые вызваны силами трения, диски, например, могут включать в себя вентиляционные каналы, которые спрятаны в кромку диска, чтобы предоставлять возможность отходить теплу, которое накопилось в металле диска. Традиционные вентилируемые диски, например, могут включать в себя фрикционные элементы (которые несут противоположно обращенные кольцевые поверхности трения), которые расположены в находящемся на определенном расстоянии параллельном взаимном расположении. Фрикционные элементы соединены лопастями или ребрами между ними, которые образуют воздушные каналы охлаждения, продолжающиеся радиально и наружу диска. Воздушные каналы охлаждения расположены так, чтобы, по мере того, как диск вращается, воздух проходил через воздушные каналы и действовал для охлаждения фрикционных элементов.
Хотя такие конструкции вентилируемого диска обеспечивают некоторое рассеяние тепла с диска (чтобы помогать охлаждать фрикционные элементы), обеспечиваемое рассеяние тепла ограничено величиной площади поверхности ребра, подвергаемой воздействию потока воздуха, проходящего через воздушные каналы. Поток воздуха через каждый воздушный канал, например, подвергается воздействию только одной стороны каждого ребра, тем самым, ограничивая величину конвективного рассеяния тепла, обеспечиваемого каждым ребром.
Поэтому, может быть полезно предоставить вентиляционный тормозной диск с увеличенной площадью рассеяния тепла для рассеяния большего количества тепловой энергии с диска. Также может быть полезно предоставить конструкцию вентилируемого тормозного диска, которая уменьшает массу диска.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с различными примерными вариантами осуществления, тормозной диск для прикрепления к колесу транспортного средства может включать в себя наружный фрикционный элемент и внутренний фрикционный элемент. Тормозной диск дополнительно может включать в себя множество реберных элементов, присоединяющих наружный фрикционный элемент к внутреннему фрикционному элементу. Каждый реберный элемент может включать в себя первую и вторую опоры, которые соединены соединительным участком с образованием проем в реберном элементе. Проем может быть выполнен с возможностью обеспечения протекания воздуха через реберный элемент.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором реберные элементы расположены таким образом, чтобы при вращении диска воздушный проток создавался по длине каждого реберного элемента.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором проемы в реберных элементах выполнены таким образом, чтобы при вращении диска воздушный проток создавался через каждый реберный элемент.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором воздушный проток через каждый реберный элемент выполнен с возможностью образования турбулентности на реберных элементах.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, дополнительно содержащий поверхность установки ступицы, продолжающуюся от наружного фрикционного элемента и выполненную с возможностью присоединения к колесу транспортного средства.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором наружный и внутренний фрикционные элементы соответствующе содержат наружный и внутренний кольцевые диски, при этом реберные элементы продолжаются радиально между наружным и внутренним дисками.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором множество реберных элементов включает в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы; и
при этом соединительный участок каждого первого реберного элемента присоединен к внутреннему фрикционному элементу, а соединительный участок каждого второго реберного элемента присоединен к наружному фрикционному элементу.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором ориентация каждого реберного элемента одинакова.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к наружному фрикционному элементу.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к внутреннему фрикционному элементу.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором соединительный участок образует скос между первой и второй опорами.
В соответствии с различными дополнительными примерными вариантами осуществления, тормозной диск для прикрепления к колесу моторного транспортного средства может включать в себя наружный кольцевой диск и внутренний кольцевой диск. Тормозной диск дополнительно может включать в себя множество реберных элементов, продолжающихся радиально между наружным и внутренним дисками и присоединяющих наружный диск к внутреннему диску. Каждый реберный элемент может включать в себя первую и вторую опоры, и соединительный участок, соединяющий первую и вторую опоры. Соединительный участок может формировать скос между первой и второй опорами.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором опоры и скос образуют проем в каждом соответствующем реберном элементе.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором проемы в реберных элементах выполнены таким образом, чтобы при вращении диска воздушный проток создавался через каждый реберный элемент.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором воздушный проток через каждый реберный элемент выполнен с возможностью образования турбулентности на каждом реберном элементе.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, дополнительно содержащий поверхность установки ступицы, продолжающуюся от наружного фрикционного элемента и выполненную с возможностью присоединения к колесу транспортного средства.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором множество реберных элементов включает в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы;
при этом соединительный участок каждого первого реберного элемента присоединен к внутреннему диску, а соединительный участок каждого второго реберного элемента присоединен к наружному диску.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к наружному диску.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к внутреннему диску.
В одном из вариантов предложен тормозной диск, в котором наружный диск выполнен с возможностью обращения от транспортного средства, когда диск прикреплен к колесу, при этом внутренний диск выполнен с возможностью обращения к транспортному средству, когда диск прикреплен к колесу.
В соответствии с различными дополнительными примерными вариантами осуществления, способ изготовления тормозного диска может включать в себя расположение множества реберных элементов между наружным фрикционным элементом тормозного диска и внутренним фрикционным элементом тормозного диска. Каждый реберный элемент может включать в себя первую и вторую опоры, которые соединены соединительным участком с образованием проем в реберном элементе. Реберные элементы могут быть расположены таким образом, чтобы, по мере того, как диск вращается, воздушный проток создавался по длине каждого элемента. Проемы в реберных элементах могут быть выполнены таким образом, чтобы, по мере того, как диск вращается, воздушный проток создавался через каждый реберного элемента.
В одном из вариантов предложен способ, в котором множество реберных элементов включает в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы;
при этом расположение включает в себя этап, на котором располагают реберные элементы, чтобы соединительный участок каждого первого реберного элемента был присоединен к внутреннему фрикционному элементу, а соединительный участок каждого второго реберного элемента был присоединен к наружному фрикционному элементу.
В одном из вариантов предложен способ, в котором расположение включает в себя этап, на котором располагают реберные элементы, чтобы соединительный участок каждого реберного элемента был присоединен к внутреннему фрикционному элементу.
В одном из вариантов предложен способ, в котором расположение включает в себя этап, на котором располагают реберные элементы, чтобы соединительный участок каждого реберного элемента был присоединен к наружному фрикционному элементу.
Дополнительные цели и преимущества раскрытия будут частично изложены в описании, которое следует, и частично будут очевидны из описания или могут быть изучены при осуществлении раскрытия на практике. Цели и преимущества раскрытия будут реализованы и достигнуты посредством элементов и комбинаций, подробно указанных в прилагаемой формуле изобретения.
Следует понимать, что как вышеизложенное общее описание, так и последующее описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения, являются всего лишь примерными и поясняющими, а не ограничивающими раскрытие, которое заявлено формулой изобретения.
Прилагаемые чертежи, которые включены в состав и составляют часть этого описания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления раскрытия и, вместе с описанием, служат для разъяснения принципов раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
По меньшей мере некоторые признаки и преимущества будут очевидны из последующего подробного описания вариантов осуществления, совместимых с ними, какое описание должно рассматриваться со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - общий вид примерного варианта осуществления вентилируемого тормозного диска в соответствии с настоящим раскрытием, с участком внутреннего фрикционного элемента диска, отделенным, чтобы показать реберные элементы;
фиг. 2 - вид сбоку тормозного диска по фиг. 1;
фиг. 3 - вид в поперечном разрезе тормозного диска по фиг. 1, взятый по линии 3-3 по фиг. 2;
фиг. 4A и 4B показывают детализированные виды реберного элемента тормозного диска по фиг. 1;
фиг. 5 - увеличенный местный общий вид тормозного диска по фиг. 1 с внутренним фрикционным элементом, удаленным, чтобы показать реберные элементы;
фиг. 6 - общий вид еще одного примерного варианта осуществления вентилируемого тормозного диска в соответствии с настоящим раскрытием, с участком внутреннего фрикционного элемента диска, отделенным, чтобы показать реберные элементы;
фиг. 7 - вид сбоку тормозного диска по фиг. 6;
фиг. 8 - вид в поперечном разрезе тормозного диска по фиг. 6, взятый по линии 8-8 по фиг. 7; и
фиг. 9 - увеличенный местный общий вид тормозного диска по фиг. 6 с внутренним фрикционным элементом, удаленным, чтобы показать реберные элементы.
Хотя последующее описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения делает ссылку на проиллюстрированные варианты осуществления, многие его альтернативные варианты, модификации и разновидности будут очевидны специалистам в данной области техники. Соответствующе, подразумевается, что заявленный предмет изобретения будет рассматриваться в широком смысле.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будет сделана подробная ссылка на различные варианты осуществления, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Различные примерные варианты осуществления не предназначены для ограничения раскрытия. Наоборот, раскрытие предназначено для покрытия альтернативных вариантов, модификаций и эквивалентов.
В соответствии с различными примерными вариантами осуществления, настоящее раскрытие предполагает вентилируемый тормозной диск, имеющий инновационную конструкцию ребра, которая может как уменьшать массу диска, так и улучшать способность рассеяния тепла диска. Например, примерные варианты осуществления, описанные в материалах настоящего описания, используют реберные элементы, имеющие увеличенную площадь рассеяния тепла (то есть, площадь каждого ребра, которая находится в контакте с воздухом, текущим через каждый вентиляционный канал диска). Различные примерные варианты осуществления, описанные в материалах настоящего описания, например, предполагают вентилируемый тормозной диск, содержащий множество реберных элементов, каждый реберный элемент имеет первую и вторую опоры, которые соединены соединительным участком с образованием проем в реберном элементе, который может предоставлять воздуху возможность проходить через реберный элемент. Таким образом, по мере того, как диск вращается, воздушный проток может создаваться как по длине каждого реберного элемента (то есть, между реберными элементами), так и поперек ширины каждого реберного элемента (то есть, через реберные элементы), тем самым, к тому же, образуя турбулентность на реберных элементах, чтобы рассеивать тепло с диска. Кроме того, удаление части каждого реберного элемента (то есть, для формирования проема в каждом реберном элементе) уменьшает массу каждого реберного элемента общую массу самого диска.
Фиг. 1-5 иллюстрируют примерный вариант осуществления вентилируемого тормозного диска 100 в соответствии с настоящим раскрытием. Тормозной диск 100 включает в себя наружный фрикционный элемент 102, который присоединен к внутреннему фрикционному элементу 104 множеством реберных элементов 106, 108 Тормозной диск 100, например, дополнительно включает в себя поверхность 110 установки ступицы, которая продолжается от наружного фрикционного элемента 102, чтобы присоединять тормозной диск 100 к колесу (не показано) моторного транспортного средства (не показано) Как лучше всего показано на виде в поперечном разрезе по фиг. 3, поверхность 110 установки ступицы может быть присоединена к наружному фрикционному элементу 102 диска 100, например, через участок 111 шейки. Поверхность 110 установки ступицы, например, может включать в себя множество расточенных отверстий 113, которые выполнены с возможностью принимать болты круглого сечения (не показаны), чтобы прикреплять диск 110 к колесу моторного транспортного средства. Таким образом, наружный фрикционный элемент 102 выполнен с возможностью обращения от транспортного средства, когда диск 100 прикреплен к колесу, а внутренний фрикционный элемент 104 выполнен с возможностью обращения к транспортному средству, когда диск 100 прикреплен к колесу.
Как проиллюстрировано на фиг. 1-3, в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия, наружный и внутренний фрикционные элементы 102 и 104 соответствующе могут содержать наружный и внутренний кольцевые диски, и реберные элементы 106, 108 могут продолжаться радиально между наружным и внутренним дисками, чтобы создавать множество вентиляционных каналов 130 между дисками. Таким образом, как показано на фиг. 1 и 5, реберные элементы 106, 108 расположены таким образом, чтобы, по мере того как диск 100 вращается (например, когда диск 100 прикреплен к колесу моторного транспортного средства), воздушный проток F1 создавался внутри вентиляционных каналов 130 по длине каждого реберного элемента 106, 108. В соответствии с различными вариантами осуществления, например, как показано на фиг. 5, входы 132 для воздуха в вентиляционные каналы 130 предусмотрены на внутренних кромках наружного и внутреннего фрикционных элементов 102 и 104, так что диск 100 функционирует в качестве центробежного вентилятора, выгоняющего воздух наружу через вентиляционные каналы 130 в выходы 134 для воздуха на наружных кромках наружного и внутреннего фрикционных элементов 102 и 104.
Как пожалуй лучше всего показано на фиг. 4A, 4B и 5, каждый из реберных элементов 106, 108 включает в себя соответствующие первую и вторую опоры 112 и 114, которые соединены соединительным участком 116. Опоры 112, 114 и соединительный участок 116 образуют аркообразный проем 118 в каждом соответствующем реберном элементе 106, 108, который выполнен с возможностью предоставлять воздуху (то есть, из вентиляционных каналов 130) возможность проходить через реберные элементы 106, 108. В различных вариантах осуществления, например, соединительный участок 116 образует скос 120 между первой и второй опорами 112 и 114, чтобы проем 118 имел закругленную треугольную форму. Как показано на фиг. 1 и 5, например, проемы 118 в реберных элементах 106, 108 выполнены, чтобы, по мере того, как диск 100 вращается (например, когда диск 100 прикреплен к колесу моторного транспортного средства), воздушный проток F2 создается поперек ширины каждого реберного элемента 106, 108. Например, в различных вариантах осуществления, многочисленные воздушные протоки F2 создаются вокруг диска 100, в том числе, например, отдельный воздушный проток F2 для каждого реберного элемента 106, 108; и воздушный проток F2, который продолжается через многочисленные реберные элементы 106, 108, как показано на фиг. 1 и 5. Таким образом, турбулентность также создается на реберных элементах 106, 108, чтобы рассеивать тепло с диска 100.
Другими словами, реберные элементы 106, 108 выполнены, чтобы, по мере того, как диск 100 вращается, воздух частично течет внутри каждого вентиляционного канала 130 (вдоль воздушного протока F1), а затем, частично через каждый проем 118 в реберных элементах 106, 108 (вдоль воздушного протока F2). Воздух, текущий через проемы 118 (вдоль воздушного протока F2) затем может частично продолжаться как через смежные проемы 118 (то есть, вокруг диска 100), так и частично снаружи, через смежный вентиляционный канал 130. Таким образом, реберные элементы 106, 108 выполнены, чтобы, по мере того, как диск 100 вращается, также создавался воздушный проток F3, который является комбинацией воздушных протоков F1 и F2 (например, воздушный проток F1 может быть удлинен отрезком, соответствующим воздушному протоку F2), чтобы рассеивать большее количество тепла с диска 100.
Как проиллюстрировано на фиг. 1-5, в соответствии с различными примерными вариантами осуществления, множество реберных элементов может включать в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы 106 и 108, расположенные вокруг оси вращения диска 100, чтобы соединительный участок 116 каждого первого реберного элемента 106 был присоединен к внутреннему фрикционному элементу 104 диска, а соединительный участок 116 каждого второго реберного элемента 108 был присоединен к наружному фрикционному элементу 102 диска 100. Настоящее раскрытие, однако, предполагает тормозные диски, включающие в себя любое количество, конфигурацию (то есть, размер и/или геометрию) и/или ориентацию реберных элементов 106, 108. Специалисты в данной области техники, поэтому, поняли бы, что тормозной диск 100, проиллюстрированный на фиг. 1-5, является всего лишь примерным и предназначен для иллюстрации одного из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Соответствующе, тормозные диски в соответствии с настоящим раскрытием могут иметь различные конфигурации и/или ориентации фрикционных элементов и реберных элементов, не выходя из объема настоящего раскрытия и формулы изобретения, и не ограничены никакими конкретными геометриями и/или ориентациями.
Например, в соответствии с различными дополнительными вариантами осуществления настоящего раскрытия, вентилируемый тормозной диск может включать в себя множество реберных элементов, все имеют одинаковую ориентацию. Как проиллюстрировано на фиг. 6-9, например, в различных вариантах осуществления, тормозной диск 200 может включать в себя наружный фрикционный элемент 202, который присоединен к внутреннему фрикционному элементу 204 множеством реберных элементов 206, расположенных вокруг оси вращения диска 200, для создания множества вентиляционных каналов 230. Как показано на фиг. 9, подобно варианту осуществления по фиг. 1-5, каждый из реберных элементов 206 включает в себя соответствующие первую и вторую опоры 212 и 214, которые соединены соединительным участком 216 с образованием аркообразный проем 218 в каждом реберном элементе 206. И, в различных вариантах осуществления, соединительные участки 216 каждый образует скос 220 между соответствующими первой и второй опорами 212 и 214.
Подобно проемам 118, описанным выше, проемы 218 выполнены с возможностью предоставлять воздуху (то есть, из вентиляционных каналов 230) возможность проходить через реберные элементы 206. Таким образом, подобно диску 100 по фиг. 1-5, по мере того как диск 200 вращается (например, когда диск 200 прикреплен к колесу моторного транспортного средства), реберные элементы 206 создают воздушный проток F1 в пределах вентиляционных каналов 230 по длине каждого реберного элемента 206, а проемы 218 в реберных элементах 206 создают воздушный проток F2 поперек ширины каждого реберного элемента 206, чтобы создавать турбулентность на реберных элементах 206.
Как приведено выше, в различных вариантах осуществления, многочисленные воздушные протоки F2 создаются вокруг диска 200, в том числе, например, отдельный воздушный проток F2 для каждого реберного элемента 206; и воздушный проток F2, который продолжается через многочисленные реберные элементы 206, как показано на фиг. 6 и 9.
Подобно реберным элементам 106, 108, реберные элементы 206 также выполнены, чтобы, по мере того, как диск 200 вращается, создавался воздушный проток F3, который является комбинацией воздушных протоков F1 и F2 (например, воздушный проток F1 может быть удлинен отрезком, соответствующим воздушному протоку F2), чтобы рассеивать большее количество тепла с диска 200.
В различных вариантах осуществления, как показано на фиг. 6-9, соединительный участок 216 каждого реберного элемента 206 присоединен к внутреннему фрикционному элементу 204. Хотя и не показано, рядовые специалисты в данной области техники поняли бы, что, в различных дополнительных вариантах осуществления, соединительный участок 216 каждого реберного элемента 206 взамен может быть присоединен к наружному фрикционному элементу 202.
Чтобы подтвердить и оптимизировать ожидаемое улучшение рассеяния тепла и уменьшение массы вентилируемых тормозных дисков в соответствии с настоящим раскрытием по сравнению с традиционными вентилируемыми тормозными дисками, вентилируемые тормозные диски в соответствии с настоящим раскрытием, подобно тормозным дискам 100 (то есть, чередующимся реберными элементам) и 200 (то есть, однонаправленным реберными элементам), проиллюстрированным и описанным выше со ссылкой на фиг. 1-9, были смоделированы в модели вычислительной гидромеханики (CFD) с использованием программного обеспечения FLUENT®. Образцовый традиционный вентилируемый тормозной диск также моделировался в модели CFD в целях сравнения. Все модели CAD (автоматизированного проектирования) создавались с использованием CATIA®.
С использованием моделей, план эксперимента (DOE) был разработан на основании традиционных производственных параметров (то есть, для моделирования дисков) для испытания различных размеров диска для оптимизации: (1) массового расхода воздуха через реберные элементы, и (2) теплового потока из реберных элементов. Примерные размеры и допуски A-H (например, смотрите фиг. 4A и 4B) для дисков 100 и 200 на основании этого анализа представлены ниже в таблицах 1-3.
| Таблица 1 | ||||||||
| Оптимизация массового расхода | ||||||||
| Толщина внутреннего элемента трения, A [мм] | Толщина наружного элемента трения, B [мм] | Угол внутреннего элемента трения, C [градусов] | Угол наружного элемента трения, D [градусов] | Ширина второй опоры, E [мм] | Ширина первой опоры, F [мм] | Высота от внутреннего элемента трения до скоса, G [мм] | Высота от наружного элемента трения до скоса, H [мм] | Спрогнозированный максимальный массовый расход [кг/с] |
| 10,6 | 10,6 | 88 | 88 | 9,3 | 12,8 | 1,2 | 5,3 | 0,054 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Оптимизация массового теплового потока | ||||||||
| Толщина внутреннего элемента трения, A [мм] | Толщина наружного элемента трения, B [мм] | Угол внутреннего элемента трения, C [градусов] | Угол наружного элемента трения, D [градусов] | Ширина второй опоры, E [мм] | Ширина первой опоры, F [мм] | Высота от внутреннего элемента трения до скоса, G [мм] | Высота от наружного элемента трения до скоса, H [мм] | Спрогнозированный массовый тепловой поток [кВт] |
| 10,6 | 10,6 | 88 | 88 | 9,3 | 11,2 | 1,2 | 5,3 | 14,374 |
| Таблица 3 | |||||||
| Технологические отклонения | |||||||
| Толщина внутреннего элемента трения, A [мм] | Толщина наружного элемента трения, B [мм] | Угол внутреннего элемента трения, C [градусов] | Угол наружного элемента трения, D [градусов] | Ширина второй опоры, E [мм] | Ширина первой опоры, F [мм] | Высота от внутреннего элемента трения до скоса, G [мм] | Высота от наружного элемента трения до скоса, H [мм] |
| +/- 0,4 | +/- 0,4 | +/- 1 | +/- 1 | +/- 0,8 | +/- 0,8 | +/- 0,8 | +/- 0,8 |
Рассеяние тепла и масса оптимизированных моделей затем сравнивались с образцовой моделью (то есть, традиционным вентилируемым тормозным диском) для подтверждения ожидаемого улучшения рассеяния тепла и уменьшения массы каждой из конструкций диска (то есть, чередующихся реберных элементов и однонаправленных реберных элементов). На основании этого сравнения, было спрогнозировано, что диски с чередующимися реберными элементами (то есть, диск 100) демонстрировали бы на от приблизительно 5,5% до приблизительно 8,3% большее рассеяния тепла, чем традиционный диск, и весили бы на от приблизительно 2,2% до приблизительно 12,3% меньше, чем традиционный диск. Подобным образом, было спрогнозировано, что диски с однонаправленными реберными элементами (то есть, диск 200) демонстрировали бы на от приблизительно 7% до приблизительно 9,8% большее рассеяния тепла, чем традиционный диск, и весили бы на от приблизительно 1,3% до приблизительно 11,3% меньше, чем традиционный диск.
Как приведено выше, настоящее изобретение рассматривает тормозные диски, имеющие различные размеры и/или ориентации фрикционных элементов и реберных элементов. Соответствующе, вышеприведенные размеры и допуски не подразумеваются ограничивающими настоящее раскрытие или объем изобретения в материалах настоящего описания. Скорее, размеры и допуски представляют примерные варианты осуществления различных изображенных компонентов. Рядовые специалисты в данной области техники поняли бы, что модификации в отношении таких размеров и допусков могут быть произведены как желательно и в соответствии с настоящим раскрытием, не выходя из объема настоящего раскрытия.
Настоящее раскрытие, кроме того, рассматривает способы изготовления тормозного диска, например, такого как тормозные диски 100 и 200, описанные выше со ссылкой на фиг. 1-9, чтобы усиливать конвективное рассеяние тепла диска. В соответствии с различными примерными вариантами осуществления, для увеличения количества тепла, рассеиваемого с тормозного диска 100, 200, множество реберных элементов 106, 108, 206 могут быть расположены между наружным фрикционным элементом 102, 202 тормозного диска 100, 200 и внутренним фрикционным элементом 102, 202 тормозного диска 100, 200. Как приведено выше, каждый реберный элемент 106, 108, 206 включает в себя первую и вторую опоры 112, 212 и 114, 214, которые соединены соединительным участком 116, 216, для определения аркообразного проема 118, 218 в реберном элементе 106, 108, 206.
Таким образом, по мере того как диск 100, 200 вращается (например, когда диск 100, 200 прикреплен к колесу моторного транспортного средства), реберные элементы 106, 108, 206 могут создавать воздушный проток F1 по длине каждого реберного элемента 106, 108, 206 (то есть, внутри вентиляционных каналов 130, 230), а проемы 118, 218 в реберных элементах 106, 108, 206 могут создавать воздушный проток F2 поперек ширины каждого реберного элемента 106, 108, 206 для создания турбулентности на реберных элементах 106, 108, 206. В различных вариантах осуществления, например, проемы 118, 218 в реберных элементах 106, 108, 206 могут создавать многочисленные воздушные протоки F2вокруг диска 100, 200, в том числе, например, отдельный воздушный проток F2 для каждого реберного элемента 106, 108, 206; и воздушный проток F2, который продолжается через многочисленные реберные элементы 106, 108, 206. Другими словами, в различных вариантах осуществления, воздушный поток частично перемещается внутри каждого вентиляционного канала 130, 230 (вдоль воздушного протока F1), а затем, частично через каждый проем 118, 218 в реберных элементах 106, 108, 206 (вдоль воздушного протока F2). Воздух, текущий через проемы 118, 218 (вдоль воздушного протока F2) затем может частично продолжаться как через смежные проемы 118, 218 (то есть, вокруг диска 100, 200), так и частично снаружи, через смежный вентиляционный канал 130, 230. Таким образом, создается воздушный проток F3, который является комбинацией воздушных протоков F1 и F2 (например, воздушный проток F1 может быть продлен отрезком, соответствующим воздушному протоку F2), чтобы рассеивать большее количество тепла с диска 100, 200.
Как показано в варианте осуществления по фиг. 1-5, в различных вариантах осуществления, множество реберных элементов может включать в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы 106 и 108, и реберные элементы 106 и 108 могут быть расположены между наружным и внутренним фрикционными элементами 102 и 104, чтобы соединительный участок 116 каждого первого реберного элемента 106 был присоединен к внутреннему фрикционному элементу 104, а соединительный участок 116 каждого второго реберного элемента 108 был присоединен к наружному фрикционному элементу 102.
Как показано в варианте осуществления по фиг. 6-9, в различных дополнительных вариантах осуществления, множество реберных элементов может включать в себя реберные элементы 206 с идентичной ориентацией, и реберные элементы могут быть расположены между наружным и внутренним фрикционными элементами 202 и 204, чтобы соединительный участок 216 каждого реберного элемента был присоединен к внутреннему фрикционному элементу 204. Хотя и не показано, в различных других вариантах осуществления, реберные элементы 206 также могут быть расположены между наружным и внутренним фрикционными элементами 202 и 204, чтобы соединительный участок 216 каждого реберного элемента был присоединен к наружному фрикционному элементу 202.
Тормозные диски 100, 200 могут быть произведены с использованием известных способов и/или технологий, известных рядовым специалистам в данной области техники. В различных вариантах осуществления, например, тормозные диски 100, 200 могут быть отлиты из расплавленного металла, например, такого как чугун, который заливается в литейную форму. В различных дополнительных вариантах осуществления, тормозные диски 100, 200 могут быть отлиты из композитного материала, например, такого как армированный углерод-углеродный композитный материал или композит с керамической матрицей.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было раскрыто в показателях примерных вариантов осуществления, чтобы содействовать лучшему пониманию раскрытия, следует принимать во внимание, что изобретение может быть воплощено различными способами, не отходя от принципа раскрытия. Поэтому, понятно, что описание должно включать в себя все возможные варианты осуществления, которые могут быть воплощены, не отходя от принципа раскрытия, изложенного в прилагаемой формуле изобретения. Более того, хотя настоящее изобретение было обсуждено относительно автомобильных транспортных средств, рядовые специалисты в данной области техники поняли бы, что представленные доктрины в качестве раскрытых равным образом вполне бы работали для любого типа транспортного средства, имеющего тормозную систему, которая использует тормозные диски.
В целях описания настоящего изобретения и прилагаемой формулы изобретения, если не указано иное, все числа, выражающие величины, процентные отношения или пропорции, и другие числовые значения, используемые в описании изобретения и формуле изобретения, должны пониматься в качестве модифицируемых во всех случаях термином «приблизительно». Соответствующе, если не указано противоположное, числовые параметры, изложенные в письменном описании и формуле изобретения, являются приближениями, которые могут меняться в зависимости от требуемых свойств, испрашиваемых для получения настоящим раскрытием. По меньшей мере, и не в качестве попытки ограничивать применение теории эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр должен толковаться по меньшей мер в свете числа из сообщенных значащих цифр и посредством применения обычных технологий округления.
Следует ответить, что, в качестве используемых в этом описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, определенные и неопределенные формы единственного числа заключают в себе обозначаемые объекты во множественном числе, если в прямой форме и недвусмысленно не ограничены одним обозначаемым объектом. Таким образом, например, ссылка на «датчик» включает в себя два или более разных датчиков. В качестве используемого в материалах настоящего описания, термин «включает в себя» и его грамматические варианты подразумеваются неограничивающими, так что перечисление элементов в списке не должно исключать другие подобные элементы, которые могут быть подставлены или добавлены в перечисленные элементы.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что различные модификации и варианты могут быть произведены в отношении системы и способа по настоящему раскрытию, не выходя из объема его доктрин. Другие варианты осуществления изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из рассмотрения описания изобретения и осуществления на практике доктрин, раскрытых в материалах настоящего описания. Подразумевается, что описание изобретения и вариант осуществления, описанный в материалах настоящего описания, должны рассматриваться только в качестве примерных.
1. Тормозной диск для прикрепления к колесу транспортного средства, содержащий:
наружный и внутренний фрикционные элементы; и
множество реберных элементов, присоединяющих наружный фрикционный элемент к внутреннему фрикционному элементу, причем каждый реберный элемент содержит радиально дистанцированные первую и вторую опоры, которые соединены единым соединительным участком с образованием проема в реберном элементе,
при этом проем выполнен с возможностью обеспечения протекания воздуха через реберный элемент.
2. Тормозной диск по п. 1, в котором реберные элементы расположены таким образом, чтобы при вращении диска воздушный проток создавался по длине каждого реберного элемента.
3. Тормозной диск по п. 2, в котором проемы в реберных элементах выполнены таким образом, чтобы при вращении диска воздушный проток создавался через каждый реберный элемент.
4. Тормозной диск по п. 3, в котором воздушный проток через каждый реберный элемент выполнен с возможностью образования турбулентности на реберных элементах.
5. Тормозной диск по п. 1, дополнительно содержащий поверхность установки ступицы, продолжающуюся от наружного фрикционного элемента и выполненную с возможностью присоединения к колесу транспортного средства.
6. Тормозной диск по п. 1, в котором наружный и внутренний фрикционные элементы соответствующе содержат наружный и внутренний кольцевые диски, при этом реберные элементы продолжаются радиально между наружным и внутренним дисками.
7. Тормозной диск по п. 1, в котором множество реберных элементов включает в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы; и
при этом соединительный участок каждого первого реберного элемента присоединен к внутреннему фрикционному элементу, а соединительный участок каждого второго реберного элемента присоединен к наружному фрикционному элементу.
8. Тормозной диск по п. 1, в котором ориентация каждого реберного элемента одинаковая.
9. Тормозной диск по п. 8, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к наружному фрикционному элементу.
10. Тормозной диск по п. 8, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к внутреннему фрикционному элементу.
11. Тормозной диск по п. 1, в котором соединительный участок образует скос между первой и второй опорами.
12. Тормозной диск по п. 1, в котором проем содержит прямую сторону и суженную сторону.
13. Тормозной диск для прикрепления к колесу моторного транспортного средства, содержащий:
наружный и внутренний кольцевые диски; и
множество реберных элементов, продолжающихся радиально между наружным и внутренним дисками и присоединяющих наружный диск к внутреннему диску, причем каждый реберный элемент содержит первую и вторую опоры и соединительный участок, соединяющий первую и вторую опоры,
при этом соединительный участок сужается по всей длине между первой и второй опорами.
14. Тормозной диск по п. 13, в котором опоры и соединительный участок образуют проем в каждом соответствующем реберном элементе.
15. Тормозной диск по п. 14, в котором проемы в реберных элементах выполнены таким образом, чтобы при вращении диска воздушный проток создавался через каждый реберный элемент.
16. Тормозной диск по п. 15, в котором воздушный проток через каждый реберный элемент выполнен с возможностью образования турбулентности на каждом реберном элементе.
17. Тормозной диск по п. 13, дополнительно содержащий поверхность установки ступицы, продолжающуюся от наружного фрикционного диска и выполненную с возможностью присоединения к колесу транспортного средства.
18. Тормозной диск по п. 13, в котором множество реберных элементов включает в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы;
при этом соединительный участок каждого первого реберного элемента присоединен к внутреннему диску, а соединительный участок каждого второго реберного элемента присоединен к наружному диску.
19. Тормозной диск по п. 13, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к наружному диску.
20. Тормозной диск по п. 13, в котором соединительный участок каждого реберного элемента присоединен к внутреннему диску.
21. Тормозной диск по п. 13, в котором наружный диск выполнен с возможностью обращения от транспортного средства, когда диск прикреплен к колесу, при этом внутренний диск выполнен с возможностью обращения к транспортному средству, когда диск прикреплен к колесу.
22. Способ изготовления тормозного диска, включающий в себя этап, на котором:
располагают множество реберных элементов между наружным и внутренним фрикционными элементами тормозного диска таким образом, чтобы направление вдоль длины каждого реберного элемента продолжалось радиально от центра тормозного диска, причем каждый реберный элемент содержит первую и вторую опоры, которые соединены соединительным участком с образованием проема в реберном элементе,
при этом каждый из соединительных участков продолжается от внутренней поверхности одного из фрикционных элементов, причем каждый из проемов дополнительно образован противоположной внутренней поверхностью другого из фрикционных элементов.
23. Способ по п. 22, в котором множество реберных элементов включает в себя первый и второй чередующиеся реберные элементы;
при этом расположение включает в себя этап, на котором располагают реберные элементы, чтобы соединительный участок каждого первого реберного элемента был присоединен к внутреннему фрикционному элементу, а соединительный участок каждого второго реберного элемента был присоединен к наружному фрикционному элементу.
24. Способ по п. 22, в котором расположение включает в себя этап, на котором располагают реберные элементы, чтобы соединительный участок каждого реберного элемента был присоединен к внутреннему фрикционному элементу.
25. Способ по п. 22, в котором расположение включает в себя этап, на котором располагают реберные элементы, чтобы соединительный участок каждого реберного элемента был присоединен к наружному фрикционному элементу.
