Вентилируемый тормозной диск плоской формы из цельной заготовки

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВЕНТИЛИРУЕМЫЙ ТОРМОЗНОЙ ДИСК ПЛОСКОЙ ФОРМЫ ИЗ ЦЕЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ(71) Заявитель Республиканское унитарное производственное предприятие Белорусский автомобильный завод(72) Авторы Поляков Александр Анатольевич Лось Геннадий Имполитович Садченко Александр Валерьевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное производственное предприятие Белорусский автомобильный завод(57) Вентилируемый тормозной диск плоской формы из цельной заготовки, содержащий поверхности трения и средства вентиляции, отличающийся тем, что снабжен болтовыми отверстиями для крепления к фланцу или ступице и системой кольцевых канавок суммарной глубиной от 30 до 40 от толщины диска, при этом со стороны привалочной поверхности диска канавки выполнены сверху и снизу от болтовых отверстий, а на стороне обратной привалочной поверхности выполнена одна канавка снизу от болтовых отверстий, при этом средства вентиляции выполнены в виде системы полуглухих радиальных отверстий, направленных лучеобразно от периферии к центру диска. 12603 1 2009.12.30 Изобретение относится к тормозным системам транспортных средств, в частности карьерных самосвалов. Известен вентилируемый тормозной диск цельного исполнения вместе с фланцевой частью тормозного диска и средствами вентиляции, представляющий собой единую отливку, дисковая часть которого состоит из двух кольцевых пластин, соединенных цилиндрическими перемычками, расположенными в виде полярного массива на одной кольцевой осевой линии, причем полярные массивы смещены относительно друг друга в шахматном порядке, образуя пространство для прохождения воздушных масс, отводящих тепловую энергию в окружающую среду 1. Недостатками данного вентилируемого тормозного диска являются возможность изготовления только из отливки, технологическая сложность конструкции и высокая трудоемкость при обслуживании в процессе эксплуатации транспортного средства, так как конструктивные особенности, а именно выполнение известного тормозного диска совместно с фланцевой частью тормозного диска для установки на ступицу колеса, повышают трудоемкость установки и демонтажа тормозного диска при износе или поломке, увеличивают неподрессоренную массу моста или оси автомобиля (прицепа). Система кольцеобразного шахматного размещения цилиндрических перемычек между кольцевыми пластинами, образующими поверхности трения, не позволяет с максимальной скоростью воздушного потока отводить тепловую энергию, накопляемую в вентилируемом тормозном диске в процессе торможения, что сказывается на эффективности последующих торможений автотранспортного средства и склонности к температурным напряжениям и деформациям. Изготовление вентилируемого тормозного диска цельного исполнения вместе с фланцевой частью тормозного диска из чугунной отливки не позволяет использовать данный вентилируемый тормозной диск в составе тормозной системы автотранспортных средств при условиях эксплуатации с высокой частотой вращения, что приведет к расколу тормозного диска из-за инерционных центростремительных нагрузок. Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является вентилируемый тормозной диск плоской формы, представляющий собой единую отливку и средства вентиляции 2. Недостатками прототипа являются технологическая сложность конструкции и высокая трудоемкость при обслуживании в процессе эксплуатации транспортного средства,так как конструктивные особенности, а именно использование пистонов в зубчатом венце крепления вентилируемого тормозного диска к фланцу ступицы колеса для компенсации отклонения сопряженных поверхностей, термо- и виброизоляции, не позволяет произвести съем вентилируемого тормозного диска со ступицы колеса без расколки последнего на составные части. Выполнение средств вентиляции в виде системы кольцеобразного шахматного размещения цилиндрических перемычек между кольцевыми пластинами, образующими поверхности трения, не позволяет с максимальной скоростью воздушного потока отводить тепловую энергию, накопляемую в вентилируемом тормозном диске в процессе торможения, что сказывается на эффективности последующих торможений автотранспортного средства и склонности к температурным напряжениям и деформациям. Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности работы, долговечности эксплуатации тормозного диска и эффективности отвода тепловой энергии от внутренней части тормозного диска, способствует более быстрому достижению равномерной температуры в объеме тормозного диска для предотвращения возникновения тепловых деформаций и напряжений, благодаря чему показатели эффективности торможения оказываются в меньшей степени зависимыми от температурной нагрузки на тормозной диск. Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет снизить трудоемкость изготовления и обслуживания в процессе эксплуатации автомобиля. Поставленная задача решается тем, что вентилируемый тормозной диск плоской формы из цельной заготовки содержит поверхности трения и средства вентиляции, снабжен болтовыми отверстиями для крепления к фланцу или ступице и системой кольцевых кана 2 12603 1 2009.12.30 вок суммарной глубиной 3040 от толщины диска, при этом со стороны привалочной поверхности диска канавки выполнены сверху и снизу от болтовых отверстий, а на обратной стороне диска - одна канавка снизу от болтовых отверстий, при этом средства вентиляции выполнены в виде системы полуглухих радиальных отверстий, направленных лучеобразно от периферии к центру диска. Отличительными признаками предлагаемого вентилируемого тормозного диска от указанного выше известного, наиболее близкому к нему, являются выполнение средств вентиляции в виде системы полуглухих радиальных отверстий, направленных лучеообразно от периферии к центру диска, наличие болтовых отверстий для крепления к фланцу тормозного диска и системы кольцевых канавок суммарной глубиной 3040 от толщины диска, выполнение кольцевых канавок со стороны привалочной поверхности диска сверху и снизу от болтовых отверстий, а на обратной стороне диска - одной канавки снизу от болтовых отверстий. Наличие средств вентиляции в виде системы полуглухих радиальных отверстий, направленных лучеообразно от периферии к центру диска, позволяет эффективно отдать тепловую энергию вентилируемого тормозного диска воздушным массам окружающей среды, тем самым сократить время остывания между торможениями автомобиля и повысить качество системы активной безопасности автомобиля. Система кольцевых канавок суммарной глубиной 3040 от толщины диска и выполнение кольцевых канавок со стороны привалочной поверхности диска сверху и снизу от болтовых отверстий, а на обратной стороне диска - одной канавки снизу от болтовых отверстий, позволяет компенсировать осевую, радиальную и окружную термодинамические деформации нагретого объема тормозного диска, кроме того, кольцевая канавка над болтовыми отверстиями крепления к фланцу тормозного диска отделяет условный объем тормозного диска, подвергающийся высокочастотному термодинамическому нагружению,снижая поверхностные осевые тепловые напряжения и деформации на привалочной поверхности болтовых отверстий крепления к фланцу тормозного диска, тем самым реакция от момента трения воспринимается не только болтами крепления тормозного диска к фланцу, но и моментом трения от усилия затяжки указанных болтов, что снижает нагрузку на срез болтов крепления тормозного диска к фланцу, повышает надежность и долговечность системы активной безопасности автомобиля и узла в целом. Наличие в вентилируемом тормозном диске систем компенсационных канавок и вентиляционных каналов в виде полуглухих радиальных отверстий, направленных лучеобразно от периферии к центру диска, позволяет уменьшить массу изделия и снизить его металлоемкость при незначительном увеличении трудоемкости изготовления изделия. На фиг. 1 показан вентилируемый тормозной диск, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 3 выносной элемент Б. Вентилируемый тормозной диск 1 содержит полуглухие радиальные отверстия 2,кольцевые компенсационные канавки 3 и 4, отверстия 5 для крепления к фланцу тормозного диска либо ступице колеса (на фигурах не показаны), поверхности трения 6. Вентилируемый тормозной диск работает следующим образом. В течение вращения диска 1, жестко прикрепленного к фланцу тормозного диска, при прижатии тормозных колодок (на фигурах не показаны) к поверхности трения 6 кинетическая энергия автомобиля, приходящаяся на один тормозной дисковый механизм (на фигурах не показан), преобразовывается в тепловую энергию. Тепловая энергия, поглощаемая диском 1,генерируется на поверхности трения 6 и передается от внешних слоев к внутренним до равномерного прогрева всего объема диска 1. В процессе нагрева диска 1 из-за разности температур на поверхности трения 6, внутренних и удаленных от поверхности трения 6 слоев, характеризуемой температурным градиентом, возникают температурные напряжения и деформации, приводящие к короблению диска 1. Наличие системы кольцевых компенсационных канавок 3 и 4 позволяет разделить объем тормозного диска 1 на три 3 12603 1 2009.12.30 условных объема, которые нагреваются в течение торможения последовательно, и снизить осевые поверхностные тепловые напряжения и деформации. Система охлаждения внутренней части вентилируемого тормозного диска 1 работает следующим образом. В процессе движения автотранспортного средства диск совершает вращательное движение относительно своей оси. Линейная скорость точек, принадлежащих внешнему радиусу поверхности трения 6, значительно выше, чем линейная скорость точек внутреннего радиуса поверхности трения 6. В результате возникающей разницы скоростей возникает перепад давления на входе и выходе вентиляционных каналов 2, расположенных радиально от внутреннего радиуса к наружному, что приводит к принудительному прохождению воздушных масс через вентиляционные каналы 2, отводя тепловую энергию от внутренних слоев тормозного диска 1 в окружающую среду. Источники информации 1. Дисковые тормозные механизмы с пневмоприводом 6/7 (стандартное и радиальное исполнение) Руководство по ремонту (-0002). Представительство фирмы Кнорр-Бремзе, 2001.- С. 34. 2. Кравцов И.В., Перфильев , Галашин В.А. Пневматический дисковый тормоз Кнорр-Бремзе с разъемным диском. Особенности конструкции // Международный специализированный журнал Коммерческий транспорт.-3 (25).- Май-июнь 2003.- Издатель - ООО Издательский дом КТ.- С. 116-117. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5