способ охлаждения дискового тормозного механизма

Формула изобретения

Способ охлаждения дискового тормозного механизма, включающего тормозные колодки и полый тормозной диск с межканальными радиальными перегородками и отверстиями, выполненными по концентрическим окружностям в тормозных дорожках диска, заключающийся в том, что отвод тепла от диска осуществляется естественной конвекцией окружающего воздуха, отличающийся тем, что на тормозном диске как продолжение межканальных перегородок сформированы воздухозаборные лопасти для придания динамизма потокам воздуха, поступающим из радиальных каналов через упомянутые отверстия, и создания воздушного слоя малой толщины между диском и тормозными колодками, что приводит к разрушению плоского вихря и устранению контактного паразитного трения между диском и тормозными колодками.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ охлаждения дискового тормозного механизма встречным потоком воздуха при движении автомобиля, при этом в диске имеются радиальные каналы для более эффективного отвода тепла за счет вентиляционного эффекта /1/.

Недостатком этого способа охлаждения дискового тормозного механизма является отсутствие встречного потока воздуха в зоне тормозного суппорта из-за низко расположенных обтекаемых передних крыльев с подкрылками, передней панели и, самое главное, расположения тормозного механизма в диске колеса. Эти выводы подтверждаются измерениями встречного потока воздуха вокруг тормозного суппорта с помощью трубок и U-образного водяного манометра по методике измерения воздушных потоков в аэродинамике /2/. Также отсутствует вентиляционный эффект и через радиальные каналы в диске. Отвод тепла от диска осуществляется только естественной конвекцией, не считая случайных внешних ветровых потоков.

Кроме этих недостатков в способе охлаждения дискового тормозного механизма имеет место наличие паразитного трения между диском и тормозными колодками, что приводит к дополнительному нагреву диска, его износу и снижению надежности тормозного механизма.

Известен способ охлаждения дискового тормозного механизма с помощью отверстий на тормозных дорожках полого тормозного диска, выполненных по концентрическим окружностям с выходом в радиальные каналы /3/.

Недостатком этого способа является вяло текучая конвекция охлаждающего воздуха по каналам и отверстиям тормозного диска при отсутствии обдувающих воздушных потоков.

Известен способ создания воздушного потока с помощью лопастей центробежного вентилятора /4/.

Сущность изобретения заключается в способе охлаждения дискового тормозного механизма, включающего тормозные колодки и полый тормозной диск с межканальными радиальными перегородками и отверстиями, выполненными по концентрическим окружностям в тормозных дорожках диска, заключающемся в том, что отвод тепла от диска осуществляется только естественной конвекцией окружающего воздуха, поэтому на тормозном диске как продолжение межканальных перегородок сформированы воздухо-заборные лопасти для придания динамизма потокам воздуха, проходящим по радиальным каналам и поступающим через упомянутые отверстия между диском и тормозными колодками, что приводит к разрушению плоского вихря и устранению контактного трения между диском и тормозными колодками.

Предложенный способ охлаждения дискового тормозного механизма поясняется на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 изображена схема измерения атмосферного давления воздуха между диском и тормозной колодкой.

На фиг. 2 приведен график зависимости понижения атмосферного давления воздуха от скорости движения автомобиля между диском и тормозной колодкой.

На фиг. 3 изображен полый тормозной диск с воздухозаборными лопастями и отверстиями на тормозных дорожках и потоками движения воздуха по ним.

На фиг. 1 изображена схема измерения атмосферного давления воздуха в плоскости сопряжения А, соприкосновения тормозного диска 1 с тормозной колодкой 2, расположенных в тормозном суппорте 3 с тормозной колодкой 2а. В тормозной колодке 2 просверлено отверстие с резьбой в металлической пластине, в которую ввинчен штуцер 4 с уплотнительной резиновой шайбой, Штуцер соединен с водяным U-образным манометром 5 трубкой 6 из ПВХ.

При отсутствии давления жидкости в тормозной системе поршень в суппорте 3 отходит от тормозной колодки 2а на 0,15-0,25 мм, колодка же остается в фиксированном положении под действием упорной пружины, закрепленной на ушке колодки. В наиболее неблагоприятных условиях находится тормозная колодка 2, которая прижимается к диску 1 скобой суппорта 3, имеющего значительную массу и не обладающего никаким принудительным механизмом возврата. Во время движения автомобиля между диском и колодками образуется вихревой пограничный слой /2/.

Вихревые движения воздуха сопровождаются разрежением, т. е. понижением атмосферного давления. В результате экспериментов по схеме фиг. 1 получена зависимость - P = f(v) понижения атмосферного давления воздуха от скорости движения автомобиля, фиг. 2, между диском 1 и тормозной колодкой 2 в плоскости сопряжения А. Так, при движении автомобиля со скоростью 100 км/ч среднее статистическое давление воздуха на тормозную колодку составляет 400 кгс/кв. м, или 0,04 кгс/кв.см. При площади тормозной колодки ~ 55 кв. см, колодка прижимается к тормозному диску с усилением 2,2 килограмма, создавая дополнительный нагрев тормозного диска, его износ и дополнительный расход топлива на преодоление паразитного трения. При этом чем лучше приработаны тормозной диск с колодкой, тем стабильнее результаты измерений.

Разрушение плоского вихря осуществляется проходом воздуха в центр вихря через отверстия 7 в тормозных дорожках диска 1 фиг. 3. Отверстия выполнены по концентрическим окружностям тормозных дорожек в радиальные каналы 8 в последовательности, не влияющей на прочность диска.

Для придания большего динамизма потокам воздуха сформированы воздухозаборные лопасти 9, являющиеся продолжением межканальных перегородок 10 с плавным сопряжением. При вращении тормозного диска лопасти захватывают воздух и направляют его в каналы, причем чем выше скорость автомобиля, тем сильнее потоки воздуха в радиальных каналах, оснащенных лопастями, и тем интенсивнее охлаждение тормозного диска. Также потоки воздуха выходят и через отверстия в тормозных дорожках диска; при этом в месте сопряжения тормозного диска с тормозными колодками потоки воздуха поступают через упомянутые отверстия между диском и тормозными колодками, что приводит к разрушению плоского вихря и устранению контактного трения между диском и тормозными колодками, т. е. ликвидации источника тепла.

Источники информации

1. Руководство по ремонту, устройству, эксплуатации и техническому обслуживанию автомобиля "Волга" ГАЗ - 3110. Под редакцией Главного конструктора ОАО "ГАЗ" Кудрявцева Ю.В. Издательство "Колесо", Москва - 1999 г.

2. Н.Я. Фабрикант. Аэродинамика. - М.: Наука - 1964 г.

3. DE 2219770 С2, кл. F 16 D 65/847, опубл. 01.07.82.

4. В.Н. Косточкин. Центробежные вентиляторы. Машгиз - 1951 г.