RU2817821C1 - Ventilated brake disc with cooling device - Google Patents

Abstract

FIELD: transport machine building.

SUBSTANCE: invention relates to braking devices of vehicles containing brake ventilation discs with cooling device. Vehicle brake disc with cooling device is a hollow brake disc with interchannel radial partitions, formed to create air flow passing through radial channels. Brake disc has forced cooling unit, the latter consists of control device for compressed air supply controlled by controller, connecting tubes with system of nozzles of pneumatic confusers and contactless infrared temperature sensor. This system is connected to standard pneumatic braking system.

EFFECT: higher efficiency of brake discs ventilation apparatus, higher safety of movement, and extended capabilities of vehicle brake systems.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к тормозным устройствам транспортных средств, и может найти применение при снижении тепловой нагруженности тормозных механизмов, вызванной интенсивной работой тормозной системы при различных режимах торможения.The invention relates to the field of transport engineering, namely to brake devices of vehicles, and can find application in reducing the thermal load of brake mechanisms caused by intensive operation of the braking system under various braking modes.

Известен вентилируемый диск тормоза (см. патент №2370683, Голубев Юрий Анатольевич, 20.10.2009, F16D 65/12), который содержит фланец или шлицы для крепления к ступице колеса транспортного средства; рабочие поверхности для взаимодействия с тормозными накладками с целью создания сил трения и тормозного момента, обеспечивающего торможение транспортного средства. Вентиляционные каналы расположены в области между рабочими поверхностями. При этом ширина вентиляционных каналов А и толщина В выполнены так, что справедливо соотношение А к В больше 0,38 (А/В>0,38).A ventilated brake disc is known (see patent No. 2370683, Yuri Anatolyevich Golubev, October 20, 2009, F16D 65/12), which contains a flange or splines for attachment to the vehicle wheel hub; working surfaces for interacting with brake linings in order to create friction forces and braking torque that ensures braking of the vehicle. Ventilation ducts are located in the area between the working surfaces. In this case, the width of the ventilation ducts A and the thickness B are designed in such a way that the ratio A to B is greater than 0.38 (A/B>0.38).

Недостатком данного устройства является недостаточностью потока воздуха для охлаждения тормозных дисков при низких и средних скоростях движения транспортных средств.The disadvantage of this device is the insufficient air flow to cool the brake discs at low and medium vehicle speeds.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому экономическому эффекту является техническое решение, в котором способ охлаждения дискового тормозного механизма реализуется с помощью устройства (см. патент №198449, Тарасенко Борис Федорович, Макаров Илья Иванович, Горовой Сергей Алексеевич, F16D 65/847, 09.07.2020, Бюл. №19), включающего полый тормозной диск с межканальными радиальными перегородками, сформированными для придания динамизма потока, проходящим по радиальным каналам, включающий отверстия, выполненные по концентрическим окружностям в тормозных дорожках диска, для поступления воздуха через них между диском и тормозными колодками, пыльники, вентилятор с электродвигателем с пониженным стартовым напряжением, датчик частоты вращения, воздушный патрубок смонтированный в пыльнике тормозного диска, выключатель стоп-сигнала.The closest in technical essence and achieved economic effect is a technical solution in which the method of cooling the disc brake mechanism is implemented using a device (see patent No. 198449, Boris Fedorovich Tarasenko, Ilya Ivanovich Makarov, Sergey Alekseevich Gorovoy, F16D 65/847, 09.07. 2020, Bull. No. 19), including a hollow brake disc with interchannel radial partitions formed to impart dynamism to the flow passing through the radial channels, including holes made along concentric circles in the brake tracks of the disc for air to flow through them between the disc and the brake pads , boots, fan with electric motor with reduced starting voltage, speed sensor, air pipe mounted in the brake disc boot, brake light switch.

Недостатком известного технического решения является то, что оно теряет эффективность при возникновении термических перегрузок вызванные продолжительным торможением, движением «в нагрузку» при отрицательном уклоне или при резком экстренном торможении, что приводит к увеличению тормозного пути, износу фрикционных накладок и уменьшению безопасности в виду отсутствия контроля температуры рабочей поверхности тормозного диска и отсутствия возможности работы принудительной системы охлаждения после снятия тормозного усилия на тормозной механизм. Кроме того, данная конструкция не имеет возможности работы после полной остановки транспортного средства, в виду отсутствия управляющего сигнала после снятия тормозной нагрузки. При применении последующего повторного или многократного торможения перегретыми тормозными механизмами приводит к ухудшению тормозных характеристик транспортных средств и как следствие увеличению тормозного пути, напрямую влияющее на безопасность движения.The disadvantage of the known technical solution is that it loses effectiveness when thermal overloads occur caused by prolonged braking, movement “under load” on a negative slope or during sudden emergency braking, which leads to an increase in braking distance, wear of friction linings and a decrease in safety due to lack of control temperature of the working surface of the brake disc and the inability of the forced cooling system to operate after removing the braking force on the brake mechanism. In addition, this design does not have the ability to operate after the vehicle has come to a complete stop, due to the absence of a control signal after the brake load is removed. When subsequent repeated or multiple braking is applied with overheated brake mechanisms, it leads to a deterioration in the braking characteristics of vehicles and, as a consequence, an increase in braking distance, which directly affects traffic safety.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности работы вентиляционного аппарата тормозных дисков транспортных средств.The technical objective of the claimed invention is to increase the efficiency of the ventilation apparatus of vehicle brake discs.

Техническим результатом является повышение эффективности работы вентиляционного аппарата тормозных дисков, повышение безопасности движения и расширение функциональной возможности тормозных систем транспортных средств.The technical result is to increase the efficiency of the ventilation apparatus of brake discs, increase traffic safety and expand the functionality of vehicle braking systems.

Технический результат достигается тем, что тормозной диск транспортного средства с устройством охлаждения, который является полым тормозным диском с межканальными радиальными перегородками, сформированными для создания потока воздуха, проходящего по радиальным каналам, при этом, согласно изобретению, тормозной диск имеет установку для принудительного охлаждения, состоящую из регулирующего устройства для подачи сжатого воздуха под управлением контроллера, соединительных трубок с системой сопел пневматических конфузоров и бесконтактного инфракрасного датчика измерения температуры. Данная система подключается к штатной пневматической тормозной системе.The technical result is achieved in that the brake disc of a vehicle with a cooling device, which is a hollow brake disc with interchannel radial partitions formed to create an air flow passing through the radial channels, while, according to the invention, the brake disc has a forced cooling unit, consisting from a regulating device for supplying compressed air under the control of a controller, connecting tubes with a system of pneumatic confuser nozzles and a non-contact infrared temperature measurement sensor. This system is connected to the standard pneumatic brake system.

Новизна заявляемого устройства обусловлена тем, что тормозной диск имеет установку для принудительного охлаждения, состоящую из регулирующего устройства для подачи сжатого воздуха под управлением контроллера, соединительных трубок с системой сопел пневматических конфузоров и бесконтактного инфракрасного датчика измерения температуры. Данная система подключается к штатной пневматической тормозной системе.The novelty of the proposed device is due to the fact that the brake disc has a forced cooling unit, consisting of a control device for supplying compressed air under the control of a controller, connecting tubes with a system of pneumatic confuser nozzles and a non-contact infrared temperature measurement sensor. This system is connected to the standard pneumatic brake system.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема работы системы охлаждения тормозного диска; на фиг. 2- фрагмент тормозного диска с указанием направления движения воздушного потока.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general diagram of the operation of the brake disc cooling system; in fig. 2 - fragment of a brake disc indicating the direction of air flow.

Тормозной диск транспортного средства с устройством охлаждения, включает тормозные колодки (на рисунке не показаны), полый тормозной диск 1 межканальными радиальными перегородками 2, сформированными для создания потока воздуха, проходящего по радиальным каналам 3, для поступления воздуха в вентиляционный аппарат применяются подводящие пневмомагистрали 4 с системой сопел 5, пневматических конфузоров 6 размещенных по периметру входных вентиляционных каналов 3. Тормозной диск 1 имеет установку для принудительного охлаждения, состоящую из регулирующего устройства (пневмоострова) 7, системы сопел пневматических конфузоров 6, подводящей магистрали 8 от ресивера 9 со сжатым воздухом, взятым из дополнительного ресивера питания тормозной системой, контроллера управления работой регулирующего устройства 10, бесконтактного инфракрасного датчика измерения температуры 11. Управление регулирующим устройством 7, осуществляется сигналом от контроллера 10 по строго установленному алгоритму работы. Регулирующее устройство соединено воздушными пневмомагистралями 4 с системой сопел 5 пневматических конфузоров 6.A brake disc of a vehicle with a cooling device includes brake pads (not shown in the figure), a hollow brake disc 1 with interchannel radial partitions 2 formed to create an air flow passing through radial channels 3; supply pneumatic lines 4 with a system of nozzles 5, pneumatic confusers 6 located around the perimeter of the inlet ventilation channels 3. The brake disc 1 has a forced cooling unit consisting of a control device (pneumatic island) 7, a system of pneumatic confuser nozzles 6, a supply line 8 from the receiver 9 with compressed air taken from an additional power receiver for the braking system, a controller for controlling the operation of the regulating device 10, a non-contact infrared temperature measurement sensor 11. The control of the regulating device 7 is carried out by a signal from the controller 10 according to a strictly established operating algorithm. The control device is connected by air pneumatic lines 4 to a system of nozzles 5 of pneumatic confusers 6.

Тормозной диск с устройством охлаждения работает следующим образом. При движении транспортного средства тормозной диск 1 имеет вращение, зависящее от скорости движения транспортного средства. Радиальные перегородки 2 тормозного диска 1 засасывают наружный воздух через вентиляционные каналы 3, охлаждая при этом тело тормозного диска. Во время движения, торможения и остановки транспортного средства, контроллер 10 производит постоянное измерение температуры рабочей поверхности тормозного диска при помощи бесконтактного инфракрасного датчика измерения температуры 11. В случае превышения установленного допустимого температурного порога, контроллер 10 подает управляющий сигнал на регулирующее устройство 7, в результате чего сжатый воздух, находящийся в ресивере 9, подается по пневмомагистрали 8 в регулирующее устройство 7 и далее по подводящим пневмомагистралям 4 к системе сопел 5 пневматических конфузоров 6, направляя выходящий поток сжатого воздуха в вентиляционные каналы 3. Работа регулирующего устройства 7 зависит от алгоритма работы контроллера 10. Подача сжатого воздуха осуществляется до того момента, пока температура рабочей поверхности тормозного диска 1 не опустится до порогового значения. В зависимости от интенсивности торможения регулирующее устройство 7 может подавать сжатый воздух по пневмомагистралям 4 к системе сопел 5 пневматических конфузоров 6, управляя разными каналами включения по сигналам контроллера 7, обеспечивая при этом интенсивное принудительное охлаждение тормозного диска 1. Принудительное охлаждение возможно и после полной остановки транспортного средства, в том числе и для последующего торможения.The brake disc with cooling device works as follows. When the vehicle moves, the brake disc 1 rotates depending on the speed of the vehicle. Radial partitions 2 of the brake disc 1 suck in outside air through the ventilation ducts 3, while cooling the body of the brake disc. While driving, braking and stopping the vehicle, controller 10 continuously measures the temperature of the working surface of the brake disc using a non-contact infrared temperature sensor 11. If the set permissible temperature threshold is exceeded, controller 10 sends a control signal to the control device 7, resulting in The compressed air located in the receiver 9 is supplied through the pneumatic line 8 to the control device 7 and then through the supply lines 4 to the system of nozzles 5 of pneumatic confusers 6, directing the outgoing flow of compressed air into the ventilation ducts 3. The operation of the control device 7 depends on the operating algorithm of the controller 10 Compressed air is supplied until the temperature of the working surface of the brake disc 1 drops to a threshold value. Depending on the intensity of braking, the control device 7 can supply compressed air through pneumatic lines 4 to the system of nozzles 5 of pneumatic confusers 6, controlling different switching channels according to signals from the controller 7, while providing intensive forced cooling of the brake disc 1. Forced cooling is also possible after a complete stop of the vehicle means, including for subsequent braking.

Таким образом, в сравнении с известными устройствами, с помощью предлагаемого тормозного диска с устройством охлаждения достигается повышение эффективности его охлаждения путем регулируемого принудительного охлаждения в зависимости от нагрузки на тормозную систему, снижение термических напряжений и интенсивности износа, как диска, так и тормозных накладок, увеличение ресурса деталей тормозного механизма, в том числе повышение эффективности торможения, безопасности движения и стабильности тормозных свойств, а также стабильность температуры тормозного диска.Thus, in comparison with known devices, using the proposed brake disc with a cooling device, an increase in the efficiency of its cooling is achieved through controlled forced cooling depending on the load on the brake system, a reduction in thermal stress and wear rate of both the disc and the brake linings, an increase in service life of brake mechanism parts, including increased braking efficiency, traffic safety and stability of braking properties, as well as stability of brake disc temperature.

Claims (1)

Тормозной диск с устройством охлаждения, выполненный с межканальными радиальными перегородками, сформированными для создания потока воздуха, проходящего по радиальным каналам, отличающийся тем, что содержит установку для принудительного охлаждения, состоящую из системы сопел пневматических конфузоров с подводящими пневмомагистралями, подключенными к распределительному устройству, находящемуся под управлением контроллера в строго установленном алгоритме работы по сигналу бесконтактного инфракрасного датчика измерения температуры, позволяющего производить охлаждение в зависимости от температуры рабочей поверхности диска, в том числе и после остановки транспортного средства и при последующем торможении.A brake disc with a cooling device, made with interchannel radial partitions formed to create an air flow passing through the radial channels, characterized in that it contains a forced cooling unit consisting of a system of pneumatic confuser nozzles with supply pneumatic lines connected to a distribution device located under controlled by the controller in a strictly established operating algorithm based on a signal from a non-contact infrared temperature measurement sensor, which allows cooling depending on the temperature of the working surface of the disk, including after stopping the vehicle and during subsequent braking.