麦鹏

（西安汽车科技职业学院 710600)

汽车作为高速运动的交通工具，必须具备良好的制动功能，根据路况能够实现快速有效的制动，产生良好的制动效果。当车辆需要长时间制动时，车轮制动器在摩擦力作用下会产生很多热量，使制动盘或者制动鼓温度逐渐升高，当温度过高时就会影响制动效果，不利于车辆的制动安全。现有的制动散热是通过制动盘上散热孔散热及鼓式制动通过洒水散热。本文介绍的是另外一种散热方法：热传导散热。

1 热传导散热系统的构成。

该散热系统是由吸热片、导热片和散热片构成。吸热片安装于制动盘的内表面，是由导热效果较好的材料制成，通过铆钉固定于制动盘上。车辆在紧急制动时，吸热片可以迅速吸收制动片与制动盘摩擦产生的热量。通过焊接或螺栓固定的方式将导热片与吸热片连为一体，利于导热片及时将吸热片吸收的热量传递给散热片。散热片固定于车辆底部，可以做成片状或栅状结构。当空气流经该散热片时，利用空气的流动将来自于吸热片的热量及时转移至空气中，进而降低制动盘的热量。

2 热传导散热系统的工作原理。

该系统是利用温度由高向低进行热传递的原理，空气流动将散热片上的热量转移走，加快散热速度，提高车辆制动效果。车辆在紧急制动和长时间制动时会产生大量的热量，制动盘温度会急剧提高。此时制动盘内侧的吸热片吸收其热量，提高导热片将热量迅速传至散热片，在空气的快速流动下将热量转移至空气中。

3 热传导散热系统构成部件的设计

3.1 热传导散热系统构成部件外部的设计与安装

制动盘安装在车轮中间位置，固定在轮毂上，夹在内外摩擦片之间，与车轮一起转动。制动盘的大部分区域需要留给制动摩擦片，因而吸热片只能安装于制动盘的内圈位置。因该区域有效空间较小，因此需要将吸热片做成圈片型结构来增加吸热面积，通过铆钉或者螺栓固定的方式进行固定。当车辆制动时，吸热片可以随着制动盘一起转动，且不影响摩擦片的正常工作，同时还可以吸热，利于制动盘散热。

由于吸热片是随着制动盘一起转动，而车轮悬架结构相对简单且占据空间较大，无论驱动轮还是从动轮，悬架结构都不能随着车辆一起转动，因此导热片随吸热片转动会受到空间限制。所以设计导热片要根据不同车型来设计导热片的型号，将导热片一端与吸热片进行固定，另一端设计成环形结构，通过轴承将导热片的两部分连为一体。一方面可以让吸热片有足够的接触面积吸取热量，另一方面利用悬架结构的狭小空间将热量传至散热片或散热栅。

轴承与导热片连接处会因摩擦产生一定热量，故需要对轴承进行润滑处理。导热结构选择导热性比较好的材料，而导热好，耐磨性又差，需对导热轴承选择复合型材料进行设计与制作，导热结构两端通过轴承与吸热片和散热片相连。汽车高速运行时在大气压力作用下，汽车底部空气流动速度比较快，因此散热片位于车辆底部可以有效散热[1]。由于车辆底部比较容易受到尘埃的覆盖，所以每次车辆进行保养或洗车时，可以用抹布擦拭或水枪冲洗散热片上的尘埃。

3.2 热传导散热系统构成部件内部的设计与安装

汽车在急制动时产生大量热量，为提高制动系统实现快速散热，该系统是利用导热片进行散热的，吸热片固定在制动盘上吸热，导热片传递热量，散热片在车辆底部，利用空气流动散热[2]。但是车辆底部很容易沾染灰尘，不利于散热，为提高部件的散热效果，设计该制动系统散热结构时，将吸热片、导热片及散热片设计成中空回路连接结构。

3.2.1 设计框架

吸热片、导热片及散热片均选用热传导性比较好、耐压强、抗振动，及耐机械压力的材料构成。因制动盘表面空间有限，为提高吸热片的吸热效果，可将吸热片包裹在制动盘内圈，充分利用制动盘可利用面积与吸热片紧密结合。将吸热片内部设计成平行流层的中空模式，让导热液体能够从吸热片的一侧进入吸热片，充分吸热后从吸热片的另外一侧流出。在驱动轮上导热片固定于轴承外表面，从动轮利用悬架结构间隙固定于汽车底盘。吸热片与导热片间外部采用轴承结构连接，保证了吸热片随车轮的转动需求。吸热片随着车轮一起转动，导热片处于固定状态，为保证充分散热且导热液体能够正常流动，该轴承连接结构需要精密设计。

3.2.2 轴承内部导热油管道的设计

轴承连接吸热片与导热片，且内部为导热液体提供通道，利于液体在吸热片、导热片、散热片等部件间来回流动，提高散热效率。该轴承由轴承密封外壳、轴承静态部分、轴承动态部分、导热液压油管道及滚珠等5部分构成。轴承的动态部分与吸热片连接为一体，可随制动盘一起转动，且该轴承的动态部分分为内外双层结构，内、外双层结构均为中空结构，外层与吸热片液压管道出油口连接，内层与吸热片液压油进油口连接。轴承的静态部分也是内外双层结构构成，内、外层结构也是中空设计，且该中空结构位置刚好与动态部分液体出入口对接。

该轴承内有动、静态两部分液体流动端口进行密闭性的设计，有利于保证轴承的动态部分在高速旋转时，液体也能够在回路中流动，增强制动盘的散热效果。轴承的内部动、静态两部分机构外有密封壳体，且该壳体外围通过滚珠与外围部件连接，有利于减少轴承内部运动产生的摩擦力，该壳体所起到的作用是将流进吸热片的导热油密封在内部，不与外界联系。

为保障液体流动的密封性，静态部件的出油口、动态部件的入油口设计成环形结构。静态出油口少细小，动态进油口稍粗。静态出油口直接塞入动态进油口内[3]。静态与动态部件的液体流通的总管道设计有止回阀，防止液体回流，从而对液体流动的方向性。同样，轴承外层结构也是设计成与内层类似的结构。在外出结构的动态部件出油口比静态部件的进油口稍细，同样设计有止回阀，防止液体回流。

3.2.3 导热片与散热片的设计

导热片本身具有较好的散热效果，为使液体流动性好，在导热片内部设计2个油路，该油路一端通过轴承与吸热片相连，另一端通过连接阀与散热片相连接。散热片表面设计成凹凸不平的结构，有利于增大散热面积，当空气流经车底时，利于空气带走热量。散热片内部设计成回形管状结构，当导热液体在内部流通时可以通过散热片散热。散热片与导热片的连接阀设计有密封圈，可以实现部件间的软接触，避免部件因车辆振动引起的机械摩擦。

3.2.4 导热液体动力源的设计

为提高液体的流动性，吸热片内部管道结构可以设计成斜槽结构。当车轮在高速运行时，依靠车轮高速转动给吸热片内部的导热油提供甩力，将油从轴承的外部结构的出口甩出，经导热片进入散热片散热。当吸热片将油甩出时，内部压力减小，轴承内部动态部件的进油口可将导热片出油口的油吸入吸热片。如此，在车轮高速转动时提供的甩力作用下，导热油可在吸热片、导热片及散热片间循环流动。

3.3 热传导散热系统构成部件保护结构的设计

驱动轮的导热片可以顺着驱动轮的轴承安装，从动轮的导热片经过悬架间隙顺着汽车底盘与散热片相连。散热片位于汽车底盘下，易受到来自地面的撞击。为保证轴承、导热片及散热片不受撞击，在其外围设计有栅形结构，将散热系统的主要构成部件包裹起来，也不会影响空气流通和散热效果。因散热部件很容易被灰尘沾染，所以在保养车量时，可以通过拆卸螺栓，取下栅形结构，用抹布擦拭散热部件表面的灰尘，恢复散热系统的散热效果，进而有效避免制动盘过热现象，提高车辆的制动力。

4 结束语

车辆安装的热传导散热系统，可以通过热传递原理迅速将来自制动盘与摩擦片之间摩擦所产生的热量传至散热片，在依靠车辆底部空气流动进行快速、有效散热，进而保证车辆在紧急制动或长距离制动时的制动效果，确保车辆在制动时的行驶安全性。