制动鼓的制作方法

1.本发明涉及一种用于车辆的鼓式制动器的制动鼓。此外，本发明涉及一种用于车辆的鼓式制动器。此外，本发明涉及一种车辆。
2.本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将关于卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用于其他车辆，诸如公共汽车和建筑设备。


背景技术：

3.车辆可以包括多个车轮。此外，一个或多个车轮可以配备有鼓式制动器。鼓式制动器包括制动鼓和制动蹄，其中，制动蹄适于邻接制动鼓的制动表面以用于使车轮制动。
4.为了控制制动鼓的冷却，us 2003/0178270 a1提出在制动鼓中布置通风口。然而，us 2003/0178270 a1可能导致制动鼓的某些区域的不期望的大量冷却。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种能够以适当的方式控制其冷却的制动鼓。
6.该目的通过根据权利要求1的制动鼓实现。
7.因此，本发明涉及一种用于车辆的鼓式制动器的制动鼓。车辆具有沿纵向方向和竖直方向延伸并将车辆分成第一纵向半部和第二纵向半部的纵向中心平面。纵向方向在平行于车辆的预期行驶方向的方向上延伸。制动鼓包括制动表面，其适于接收鼓式制动器的至少一个制动蹄。制动表面具有在周向方向上的周向延伸部和在轴向方向上的轴向延伸部。制动鼓还包括至少部分地包围制动表面的外表面。
8.制动鼓还包括冷却装置，该冷却装置包括位于制动表面与外表面之间并且至少部分地在轴向方向上延伸的一组冷却管道。制动鼓包括位于制动表面的轴向延伸部内的内轴向截面和外轴向截面，其中，当制动鼓安装到车辆时，如从轴向方向观察的，内轴向截面定位成比外轴向截面更靠近中心平面。冷却装置还延伸穿过内轴向截面和外轴向截面中的每一个截面。
9.在径向上位于该组冷却管道与制动表面之间的制动鼓的材料在内轴向截面处具有内轴向总热导率。在径向上位于该组冷却管道与制动表面之间的制动鼓的材料在外轴向截面处具有外轴向总热导率。
10.根据本发明，内轴向总热导率不同于外轴向总热导率。
11.通常，术语板的“热导率”可以定义为当板的相反两面的温度相差1开尔文时，在单位时间内穿过特定面积和厚度的板的热量。热导率取决于板的材料的导热率、板的厚度以及板的面积。
12.因此，如本文使用的，术语“轴向总热导率”是指当制动鼓的相反两面(即，制动表面和冷却管道的表面)的温度相差1开尔文时，在单位时间内——对于制动鼓截面的在轴向方向上的预定长度单位，假设制动鼓的截面恒定——穿过在径向上位于该组冷却管道与制
动表面之间的制动鼓的材料的热量。“轴向总热导率”取决于材料的热导率、材料的厚度以及材料的面积。
13.由于内轴向总热导率不同于外轴向总热导率的事实，可以以适当的方式控制制动鼓的冷却。例如，取决于具有制动鼓和至少一个制动蹄的鼓式制动器的设计，可能期望制动鼓的某一部分比其另一部分冷却得更多，并且这种受控冷却可以通过总热导率的上述差异实现。
14.可选地，内轴向总热导率小于外轴向总热导率。
15.由于内轴向总热导率小于外轴向总热导率的事实，制动表面的朝向外侧(即，远离上述中心平面)的冷却将大于朝向内侧(即，朝向上述中心平面)的冷却。这进而意味着鼓式制动器(其中，制动蹄适于邻接制动表面的内侧)的适当制动能力，因为当制动蹄邻接制动表面时获得的制动效果可以受益于接触制动蹄的制动表面不被过度冷却。换言之，如果适于接收制动蹄的冷却表面的温度处于或高于特定温度，则鼓式制动器的制动效果可能是合适的。
16.可选地，该组冷却管道在内轴向截面处共同具有内轴向冷却截面面积。该组冷却管道在外轴向截面处共同具有外轴向冷却截面面积。内轴向冷却截面面积不同于外轴向冷却截面面积。
17.将冷却管道布置成使得内轴向冷却截面面积不同于外轴向冷却截面面积意味着内轴向总热导率不同于外轴向总热导率。因此，通过改变制动鼓的两个轴向截面之间的总截面面积意味着制动鼓的优选冷却。
18.可选地，内轴向冷却截面面积小于外轴向冷却截面面积。将冷却管道布置成使得内轴向冷却截面面积小于外轴向冷却截面面积意味着内轴向总热导率小于外轴向总热导率。
19.可选地，内轴向冷却截面面积和外轴向冷却截面面积中较大的一个面积比内轴向冷却截面面积和外轴向冷却截面面积中的另一个面积大至少30％，优选地至少40％。
20.可选地，该组冷却管道在外轴向截面处的两个或更多个冷却管道部分连接到该组冷却管道在内轴向截面处的公共冷却管道部分。
21.可选地，该组冷却管道在内轴向截面处具有距制动表面的平均径向距离，该组冷却管道在外轴向截面处具有距制动表面的平均径向距离。内轴向截面的平均径向距离不同于外轴向截面的平均径向距离。
22.冷却管道与制动表面之间的材料的热导率取决于材料的厚度。因此，将冷却管道布置成使得内轴向截面的平均径向距离不同于外轴向截面的平均径向距离意味着内截面和外截面具有不同的热导率。
23.可选地，内轴向截面的平均径向距离大于外轴向截面的平均径向距离。将冷却管道布置成使得内轴向截面的平均径向距离大于外轴向截面的平均径向距离意味着内轴向总热导率小于外轴向总热导率。
24.可选地，内轴向截面的平均径向距离和外轴向截面的平均径向距离中较大的一个距离比内轴向截面的平均径向距离和外轴向截面的平均径向距离中的另一个距离大至少30％，优选地至少40％。
25.可选地，该组冷却管道中的至少一个冷却管道在轴向上延伸过制动表面的轴向延
伸部的至少90％、优选地100％。该组冷却管道的这种延伸意味着制动表面的适当冷却。
26.可选地，内轴向截面与外轴向截面之间的在轴向方向上的距离为制动表面的轴向延伸部的至少10％，优选地至少20％。
27.可选地，所述内轴向总热导率和外轴向总热导率中较大的一个热导率比所述内轴向总热导率和外轴向总热导率中的另一个热导率大至少30％，优选地至少40％。
28.本发明的第二方面涉及一种用于车辆的鼓式制动器。鼓式制动器包括制动蹄和根据本发明的第一方面的制动鼓。
29.本发明的第三方面涉及一种车辆，该车辆包括根据本发明的第一方面的制动鼓和/或根据本发明的第二方面的鼓式制动器。
30.本发明的其他优点和有利特征在以下描述和从属权利要求中公开。
附图说明
31.参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
32.在附图中：
33.图1是车辆的示意性侧视图，
34.图2是车轮的示意性局部截面透视图，
35.图3是制动鼓的实施例的示意性局部截面透视图，以及
36.图4是制动鼓的另一实施例的截面侧视图。
具体实施方式
37.下面将针对诸如图1中所示的卡车10形式的车辆描述本发明。卡车10应当被视为车辆的示例，该车辆可以包括根据本发明的控制单元，可以对该控制单元执行本发明的方法。然而，本发明可以在多种不同类型的车辆中实施。仅作为示例，本发明可以在卡车、拖车、轿车、公共汽车、工作机械(诸如轮式装载机)或任何其他类型的建筑设备中实施。
38.图1的车辆10包括适于由地面16支撑的一组车轮12、14。虽然图1的车辆10的实施例包括一对前轮12和一对后轮14，但当然可以设想到车辆10的其他实施例可以包括更少或更多的车轮。
39.此外，图1表示出车辆10具有纵向中心平面p，该纵向中心平面p沿纵向方向l和竖直方向v延伸并将车辆分成第一纵向半部和第二纵向半部。图1还示出了车辆10在横向方向t上具有延伸部，该横向方向t垂直于纵向方向l和竖直方向v中的每一个。
40.图2示出了车轮12的部分。图2的车轮12被例示为图1的该组车轮中的前轮中的一个，但图2的车轮当然可以用于其他车辆以及其他车辆类型。
41.图2中所示的车轮12包括轮毂18，该轮毂18适于连接到车辆(图2中未示出)的车轴(未示出)。轮毂18连接到适于接收轮胎(未示出)的轮辋20。此外，图2的车轮12包括鼓式制动器22，该鼓式制动器22进而包括具有制动表面26的制动鼓24。鼓式制动器22还包括制动蹄28，并且制动表面26适于接收制动蹄28。
42.此外，制动鼓24包括冷却装置30，该冷却装置30包括一组冷却管道，冷却流体(诸如空气)可以流过该组冷却管道以用于冷却制动鼓24。优选地，并且如图2所示，该组冷却管道中的至少一个冷却管道在轴向上延伸过制动表面26的轴向延伸部的至少90％，优选地超
过100％。
43.图3示出了用于鼓式制动器22的制动鼓24的实施例。制动鼓24包括制动表面26，该制动表面26适于接收鼓式制动器的至少一个制动蹄(图3中未示出)。制动表面26具有在周向方向c上的周向延伸部和在轴向方向a上的轴向延伸部。仅作为示例，并且如图3所示，轴向方向a可以平行于横向方向t。制动鼓24还包括至少部分地包围制动表面26的外表面32。
44.制动鼓24还包括冷却装置30，该冷却装置30包括位于制动表面26与外表面32之间并至少部分地在轴向方向a上延伸的一组冷却管道34、36、38。因此，冷却装置30在制动表面26外部径向地(即，在径向方向r上)延伸。因此，冷却装置30不包括制动表面26中的任何开口。
45.制动鼓24包括位于制动表面26的轴向延伸部内的内轴向截面i和外轴向截面ii。当制动鼓24安装到车辆10时，如从轴向方向a观察的，内轴向截面i定位成比外轴向截面ii更靠近中心平面p。冷却装置30延伸穿过内轴向截面i和外轴向截面ii中的每一个。
46.仅作为示例，制动表面26可以具有在轴向方向a上的制动表面延伸部，并且内轴向截面i与外轴向截面ii之间的在轴向方向上的距离为制动表面延伸部的至少10％，优选地至少20％。
47.此外，在径向上位于该组冷却管道34、36、38与制动表面26之间的制动鼓26的材料在内轴向截面i处具有内轴向总热导率。在径向上位于该组冷却管道34、36、38与制动表面26之间的制动鼓26的材料在外轴向截面ii处具有外轴向总热导率。内轴向总热导率不同于外轴向总热导率。仅作为示例，所述内轴向总热导率和外轴向总热导率中较大的一个可以比所述内轴向总热导率和外轴向总热导率中的另一个大至少30％，优选地至少40％。
48.如下文将进一步解释的，在图3所示的实施例中，内轴向总热导率小于外轴向总热导率。然而，还可以设想到，在本发明的其他实施例中，内轴向总热导率可以大于外轴向总热导率。
49.如发明内容所指出的，术语板的“热导率”可以定义为当板的相反两面的温度相差1开尔文时，在单位时间内穿过特定面积和厚度的板的热量。板的热导率取决于板的材料的热导率、板的厚度以及板的面积。通常，术语板的“热导率”可以根据ka/l定义，其中：
50.k＝板的材料的热导率；
51.a＝板的面积，并且
52.l＝板的厚度。
53.类似地，术语“轴向总热导率”是指当制动鼓的相反两面(即，制动表面和冷却管道的表面)的温度相差1开尔文时，在单位时间内——对于制动鼓的截面的在轴向方向上的预定长度单位，假设制动鼓的截面恒定——穿过在径向上位于冷却装置的该组冷却管道与制动表面之间的制动鼓的材料的热量。
54.可以以多种方式确定两个截面中的每一个的轴向总热导率。仅作为示例，轴向总热导率可以通过生成两个截面中的每一个的计算机模型(诸如有限元模型)来确定，并且从制动表面到冷却管道的表面施加1开尔文的温差，以便确定表示轴向总热导率的值。
55.作为另一种选择，可以使用简化模型来确定轴向总热导率，例如根据kwd/l
av
，其中：
56.k＝制动鼓26的材料的热导率；
57.w＝沿制动鼓26的周界测量的冷却管道的总宽度；
58.d＝在轴向方向上的预定长度单位，以及
59.l
av
＝制动表面与冷却管道之间的平均厚度。
60.应当注意，在轴向方向上的预定长度单位d可以设定为任意正值，只要内轴向截面i和外轴向截面ii采用相同的值即可。
61.如可以从上文认识到的，轴向总热导率随着冷却管道的总宽度w的增加而增加。此外，轴向总热导率随着平均厚度l
av
的减小而增加。此外，通过对两个截面i、ii使用具有不同热导率的不同材料，可以获得两个截面i、ii的轴向总热导率的不同值。当然，可以设想到以上三种选项的任何组合。
62.可以以多种不同方式实现轴向总热导率的上述差异。在图3所示的实施例中，轴向总热导率的差异分别由内轴向截面和外轴向截面处的不同截面面积获得。换言之，轴向总热导率的差异可以通过冷却管道的不同总宽度来获得。
63.因此，在图3的实施例中，该组冷却管道在内轴向截面i处共同具有内轴向冷却截面面积a
i
。此外，该组冷却管道在外轴向截面ii处共同具有外轴向冷却截面面积a
ii
。内轴向冷却截面面积a
i
不同于外轴向冷却截面面积a
ii
。作为非限制性示例，所述内轴向冷却截面面积a
i
和所述外轴向冷却截面面积a
ii
中较大的一个可以比所述内轴向冷却截面面积a
i
和所述外轴向冷却截面面积a
ii
中的另一个大至少30％，优选地至少40％。在图3的实施例中，内轴向冷却截面面积a
i
小于外轴向冷却截面面积a
ii
。
64.不同的轴向冷却截面面积a
i
、a
ii
可以以多种不同的方式获得。仅作为示例，冷却管道34、36、38中的一个或多个沿轴向方向a可以具有不同的截面面积。作为非限制性示例，冷却管道34、36、38中的一个或多个可以是漏斗形的，因此在外轴向截面ii处比在内轴向截面i处更宽，或者反之。
65.然而，图3示出了制动鼓26的实施例，其中，该组冷却管道在外轴向截面ii处的两个或更多个冷却管道部分38'、38”连接到该组冷却管道在内轴向截面i处的公共冷却管道部分38”'。因此，图3的实施例中的冷却管道38基本上是y形的。
66.代替沿轴向方向a布置具有不同截面面积的冷却管道34、36、38或除此之外，可以以其他方式获得不同的轴向总热导率。
67.例如，如上文提及的，轴向总热导率随着平均厚度l
av
的减小而增加。为此，参考图4，示出了制动鼓26的另一实施例在v
‑
t平面中的截面图。在图4的实施例中，该组冷却管道34、36、38在内轴向截面i处具有距制动表面26的平均径向距离r
i
。上述平均距离r
i
在图4中仅针对一个冷却管道34示出。此外，该组冷却管道在外轴向截面ii处具有距制动表面的平均径向距离r
ii
。内轴向截面i的平均径向距离r
i
不同于外轴向截面ii的平均径向距离r
ii
。
68.仅作为示例，内轴向截面i的平均径向距离r
i
和外轴向截面ii的平均径向距离r
ii
中较大的一个距离可以比内轴向截面i的平均径向距离r
i
和外轴向截面ii的平均径向距离r
ii
中的另一个距离大至少30％，优选地至少40％。
69.在图4的实施例中，内轴向截面i的平均径向距离r
i
大于外轴向截面ii的平均径向距离r
ii
。然而，还可以设想到内轴向截面i的平均径向距离r
i
小于外轴向截面ii的平均径向距离r
ii
的实施例。
70.应当理解，本发明不限于上述和附图所示的实施例；相反，技术人员将认识到在所
附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。仅作为示例，虽然图3示出了在内轴向截面i和外轴向截面ii处具有不同截面面积的实施例，并且图4示出了具有不同平均径向距离r
i
、r
ii
的实施例，但当然可以设想到本发明的实施例可以包括不同截面面积和两个截面i、ii之间的不同平均径向距离的组合。