[发明专利]一种全碳陶轴装制动盘

说明书

本发明公开了一种全碳陶轴装制动盘，包括盘毂以及套装在盘毂上并同轴叠装的多片摩擦盘；多片摩擦盘之间以及摩擦盘和盘毂之间通过连接结构锁合连接成一体；所述摩擦盘为碳陶复合材料，由盘面和背面沿径向设置的散热加强筋构成，叠装后的摩擦盘之间的散热加强筋一一对应接触，在所述散热加强筋的两侧形成径向散热通道，在所述散热加强筋之间形成连通两侧径向散热通道的连通槽。本发明的全碳陶轴装制动盘具有结构简单，散热效果优异，连接可靠，结构强度高，维护方便，重量轻等优点，在保证制动可靠的同时降低了运载工具的能源消耗及维护成本。

技术领域

本发明属于运载工具(包括列车、汽车及重载卡车等)制动技术，具体涉及一种全碳陶轴装制动盘。

背景技术

制动盘是运载工具的关键部件，关系到运载工具运行安全，因其工作环境复杂恶劣，维修更换不便，所以要求制动盘产品必须具有制动可靠、维护方便及较长的使用寿命。目前运载工具使用的制动盘一般采用铸钢(铁)或锻钢等金属材料，其具有技术成熟度高、成本低、适用速度范围广的特点，已在国内外得到了广泛的应用。但是传统的铸钢(铁)或锻钢制动盘重量大，不仅安装维护不方便，还会导致运载工具能耗的增加。同时，在制动过程中，巨大的制动热负荷使制动盘产生很大的热应力，不均匀温度场和应力场的循环作用容易使制动盘产生微裂纹，当微裂纹扩展到一定程度时，制动盘就会发生疲劳断裂。尤其在高速列车领域，随着列车不断增速，其速度达到甚至高于350Km/h时，刹车产生的温升急剧增加，现有制动盘材料极易产生摩擦面裂纹，基本达到了材料的极限。

采用碳陶复合材料制动盘替代现有的金属制动盘，可以减轻运载工具簧下重量，降低功率损耗，而且其具有摩擦性能优异、耐高温、适用环境范围广等一系列优点，是制动盘材料未来的发展方向。但是碳陶复合材料的散热性较金属材料要差，且高速下摩擦带来的热量更多，因此结构上需要设计散热性更为优异的结构来大幅提高盘的散热效果。同时，碳陶复合材料的脆性大，加工性能差，尤其是轴装制动盘，制动盘内部的散热筋很难机加工成型。除此之外，针对碳陶制动盘，如何实现其与运载工具接口结合同时保证结构强度，也是需要考虑的。

目前，制动盘的结构设计大多数都是针对金属制动盘的，其散热结构通常采用整体铸造而成，因此并不适用于碳陶制动盘。而关于碳陶制动盘的报道一般也是只局限于盘的工艺制备过程，并未涉及具体的结构设计。因此，如何设计制备一款散热效果优异，实现其与运载工具接口结合，同时保证制动盘结构强度的全碳陶制动盘，仍然是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对碳陶复合材料的材料特性导致其在运载工具制动器上的应用难题，提供一种新型的全碳陶轴装制动盘。

本发明采用如下技术方案实现：

本发明，一种全碳陶轴装制动盘，包括盘毂2以及套装在盘毂2上并同轴叠装的多片摩擦盘1；多片摩擦盘之间以及摩擦盘1和盘毂2之间通过连接结构锁合连接成一体；所述摩擦盘1为碳陶复合材料，由盘面和背面沿径向设置的散热加强筋11构成，叠装后的摩擦盘之间的散热加强筋11一一对应接触。

所述摩擦盘1，在所述散热加强筋11的两侧形成径向散热通道12，所述散热加强筋11之间形成连通两侧径向散热通道的连通槽13。

所述摩擦盘盘面的厚度为摩擦盘1厚度的2/5-2/3。散热加强筋11的厚度为摩擦盘1厚度的1/3-3/5。摩擦盘盘面的厚度+散热加强筋11的厚度＝摩擦盘1的厚度。

所述散热加强筋11以盘面圆心为中心，呈对称分布；所述散热加强筋11包含两类加强筋，定义散热加强筋11中，沿摩擦盘盘体外圆周分布的散热加强筋为第一类散热加强筋11a，定义散热加强筋11中，沿摩擦盘盘体内圆周分布的散热加强筋为第二类散热加强筋11b；第一类散热加强筋11a与第二类散热加强筋11b在周向方向错开一定角度交错排布，角度范围为10°-45°。

相邻的第一类散热加强筋11a之间留有间隙，所述间隙构成径向散热通道12的进风口12a。