JP2011190906A - ブレーキ用ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造時にブレーキ用ディスクの形状の安定性を向上することを可能にするとともに、ディスク外周材の予備加工時の切削性を向上することを可能にする。
【解決手段】車輪を支持するホイールハブ１４に接続されるディスク中央部３１と、このディスク中央部３１の廻りに形成されるディスク外周材３２と、を備えたブレーキ用ディスク３０において、ディスク外周材３２に、ブレーキの摺動面となる外周リング部４７と、この外周リング部４７の内周５１から径方向に突出させた複数の接続部４８と、これらの接続部４８の先端を連続的に繋ぐように、外周リング部４７の内側に形成される内周リング部４９と、を備え、ディスク中央部３１に、内周リング部４９の内径（内周）４９ｃよりも大きい外径４１ａにて内周リング部４９の側面を両側から挟み込むように形成する鋳ぐるみ部４１を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪が取付けられるホイールハブに接続され、このホイールハブとともに車軸側に取付けられるブレーキ用ディスクに関する。

ブレーキ用ディスクは、ホイールハブに取付けられるディスク中央部と、このディスク中央部の廻りに形成されるディスク外周材と、を備えている。
ディスク中央部は、アルミニウムなどの軽合金で形成される。また、ホイールハブに取付けるためのねじ孔やホール取付用ボルトが貫通する貫通孔が形成される。ディスク外周材は、鋳鉄で形成される部分である。さらに、ブレーキの摺動部となる円板であって、放熱のためにディスクの径方向に貫通させた複数の空洞部若しくは溝と、ディスク中央部に接続するために内周から径方向に突出させた複数の接続部とが設けられる。

このブレーキ用ディスクによれば、ディスク中央部をアルミニウムなどの軽合金で形成したので、軽量化することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００８−５１８１７５公報

ここで、特許文献１のブレーキ用ディスクは、アルミニウムなどの軽合金でディスク中央部を形成するときに、予め鋳鉄で形成されたディスク外周材の接続部を鋳ぐるみ、ディスク中央部及びディスク外周材を一体的に製造する。すなわち、ディスク中央部で複数の接続部を別々の箇所を鋳ぐるむ構造なので、鋳造後の冷却時に熱歪みを低減することが望ましい。

特許文献１のブレーキ用ディスクのように、ディスク外周材の接続部を断面視矩形に形成した場合には、一般的に、ディスク中央部で鋳ぐるまれる接続部の先端部分の４側面に機械加工（切削加工）を施す必要があった。このため、ディスク外周材の予備加工である機械加工に時間がかかっていた。

また、ディスク中央部がアルミニウムなどの軽合金で形成され、ディスク外周材が鋳鉄で形成されている。この構造では、ディスク中央部及びディスク外周材の熱膨張率が異なる。従って、熱膨張時の配慮が必要である。

本発明は、鋳造時にブレーキ用ディスクの形状の安定性を向上できるとともに、ディスク外周材の予備加工時の切削性を向上することができるブレーキ用ディスクを提供することを課題とする。また、ディスク中央部及びディスク外周材の結合強度を確保するとともに、軽量化を図ることができるブレーキ用ディスクを提供することを課題とする。さらに、異種材料で形成されるディスク中央部及びディスク外周材の熱膨張時の摺動抵抗の低減を図ることができるブレーキ用ディスクを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車輪が取付けられるホイールハブに接続されるディスク中央部と、このディスク中央部の廻りに形成されるディスク外周材と、を備えたブレーキ用ディスクにおいて、ディスク外周材に、ブレーキの摺動面となる外周リング部と、この外周リング部の内周から径方向に突出させた複数の接続部と、これらの接続部の先端を連続的に繋ぐように、外周リング部の内側に形成される内周リング部と、を備え、ディスク中央部に、内周リング部の内径よりも大きい外径にて内周リング部の側面を両側から挟み込むように形成する鋳ぐるみ部を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、内周リング部に、鋳ぐるみ部に突出させた複数の突起を備えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、複数の突起が、複数の接続部よりも個数が多く形成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、複数の突起が、先端に向けて先細に形成されることを特徴とする。

本発明は以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明では、ブレーキ用ディスクは、車輪が取付けられるホイールハブに接続されるディスク中央部と、このディスク中央部の廻りに形成されるディスク外周材と、を備える。
ディスク外周材に、ブレーキの摺動面となる外周リング部と、この外周リング部の内周から径方向に突出させた複数の接続部と、これらの接続部の先端を連続的に繋ぐように、外周リング部の内側に形成される内周リング部と、を備え、ディスク中央部に、内周リング部の内径よりも大きい外径にて内周リング部の側面を両側から挟み込むように形成する鋳ぐるみ部を備えたので、鋳ぐるみ部の鋳造後の冷却時に熱歪みが発生しにくい。これにより、鋳造時にブレーキ用ディスクの形状安定性の向上を図ることができる。また、ディスク外周材の鋳ぐるまれる部分は、連続的に形成された内周リング部なので、内周リング部の両側面（２面）のみを予備加工（切削加工）すればよい。この結果、予備加工時の切削性も向上する。

請求項２に係る発明では、内周リング部に、鋳ぐるみ部に突出させた複数の突起を備えたので、ディスク中央部及びディスク外周材の結合強度を十分に確保することができる。また、内周リング部に、鋳ぐるみ部に突出させた複数の突起を備えたので、突起は、内周リング部を予備加工（切削加工）するときに、同時に切削されるのでディスク外周材の加工性（切削性）がさらに向上する。

請求項３に係る発明では、複数の突起が、複数の接続部よりも個数が多く形成されたので、例えば、ディスク中央部及びディスク外周材の結合強度を確保するために接続部を増加するよりも、ブレーキ用ディスクを軽量にすることができる。すなわち、ディスク中央部及びディスク外周材の結合強度を確保して信頼性の向上を図るとともに、ブレーキ用ディスクの軽量化を図ることができる。

請求項４に係る発明では、複数の突起が、先端に向けて先細に形成されたので、異種材料で形成されるディスク中央部及びディスク外周材の熱膨張時の摺動抵抗の低減を図ることができる。

本発明に係るブレーキ用ディスクを採用したディスクブレーキ装置の分解斜視図である。 本発明に係るブレーキ用ディスクの斜視図である。 図２に示されたブレーキ用ディスクの正面図である。 図３の４−４断面図である。 図２に示されたブレーキ用ディスクのパーティングラインを示す斜視図である。 本発明に係るブレーキ用ディスクの比較検討図である。 本発明に係るブレーキ用ディスクのパーティングラインの比較検討図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示されるように、ディスクブレーキ装置１０は、車軸１３に取付けられ、車輪（不図示）を支持するホイールハブ１４と、このホイールハブ１４に取付けられ、車軸１３側に支持されるブレーキ用ディスク３０と、車体１１側に取付けられ、ブレーキ用ディスク３０を締め付けるブレーキキャリパ１５と、を主要構成とする装置である。

車軸１３は、ホイールハブ１４が嵌合するスプライン１７が形成されている。ホイールハブ１４は、車軸１３に嵌合するスプライン１８が形成され、車輪（不図示）を取付ける複数の車輪取付用ボルト２１がねじ込まれ、ブレーキ用ディスク３０を取付けるための複数のねじ孔２２が開けられている。さらに、ホイールハブ１４は、車軸１３の雄ねじ部２５にナット２６で締結される。
ブレーキ用ディスク３０はボルト２３でホイールハブ１４に固定される。

図２〜図５に示されるように、ブレーキ用ディスク３０は、車輪が取付けられるホイールハブ１４に接続されるディスク中央部３１と、このディスク中央部３１の廻りに形成されるディスク外周材３２と、を備える。ブレーキ用ディスク３０は、ディスク中央部３１でディスク外周材３２を鋳ぐるみ、一体的に形成される。

ディスク中央部３１は、底部３４と、円筒部３５とからなる略盆状の部材である。底部３４には、車輪取付用ボルト２１を貫通させるボルト貫通孔３６と、ホイールハブ１４に固定するためのボルト２３を貫通させる止め孔３７と、車軸１３を臨ます車軸貫通孔３８と、が形成される。円筒部３５には、ディスク外周材３２の内周リング部４９の内径４９ｃよりも大きい外径４１ａにて内周リング部４９の円筒面（側面）４９ａ，４９ｂを両側から挟み込むように形成する鋳ぐるみ部４１が形成される。

鋳ぐるみ部４１は、円筒部３５に形成される溝底４２と、この溝底４２から径方向にせり出した表鍔部４３及び裏鍔部４４とが形成される。

ディスク外周材３２は、ブレーキの摺動面となる外周リング部４７と、この外周リング部４７の内周５１から径方向に突出させた複数の接続部４８と、これらの接続部４８の先端を連続的に繋ぐように、外周リング部４７の内側に形成される内周リング部４９と、を備える。

外周リング部４７は、鉄系の素材で形成される。詳細には鋳鉄で鋳造等で形成される。
外周リング部４７は、リングの径方向に沿ってリングの内周（内側）５１から外周（外側）５２に貫通させた複数のベンチレート孔（空洞）５３が設けられる。詳細には、ベンチレート孔５３は、長さや形状の異なる複数の第１〜第６リブ５４〜５９で仕切られている。

第１リブ５４は、リングの内周５１で幅広に形成され、先端に接続部４８が形成される。第２リブ５５は、リングの内周５１の手前で止めた一番短いリブである。第３リブ５６は、リングの外周５２から内周５１に亘って形成されたリブである。第４リブ５７は、リングの内周５１の手前で止めたリブであり、第２リブ５５よりも長い。第５リブ５８は、第３リブ５６と同一のリブである。第６リブ５９は、第２リブ５５と同一のリブである。

内周リング部４９は、内周（内径）４９ｃに、リングの径方向に関して接続部４８と同軸に形成される複数の第１の突起６１と、第１の突起６１，６１同士の間に形成される複数の第２の突起６２と、から構成される。突起６１，６２は、正面視でリングの中心に向けて先細りに形成されている。これらの第１及び第２の突起６１，６２は同一形状である。

第１及び第２の突起６１，６２の先端部６１ｃ，６２ｃは、鋳ぐるみ部４１の溝底４２に鋳ぐるまれる。第１及び第２の突起６１，６２の表裏の端部６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂは、それぞれ鋳ぐるみ部４１の表鍔部４３及び裏鍔部４４で鋳ぐるまれる。

内周リング部４９の表裏の円筒面４９ａ，４９ｂは、切削加工される。このときに、第１及び第２の突起６１，６２の表裏の端部６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂも同時に切削加工される。この切削加工は、旋盤などで表裏の円筒面４９ａ，４９ｂを２行程で行う。すなわち、円筒面４９ａを連続的に１行程で加工し、次に裏の円筒面４９ｂを連続的に１行程で加工する。
内周リング部４９の表裏の円筒面４９ａ，４９ｂは、それぞれ鋳ぐるみ部４１の表鍔部４３及び裏鍔部４４で鋳ぐるまれる。

先にも説明したように、ブレーキ用ディスク３０は、ディスク中央部３１でディスク外周材３２を鋳ぐるみ、一体的に形成される。すなわち、ディスク外周材（摺動部）３２を外周リング部４７と内周リング部４９の２重リング構造とし、内周リング部４９をアルミニウムのハット形状のディスク中央部３１で鋳ぐるむことで結合する。このときに、鋳ぐるみ部４１で鋳ぐるまれる内周リング部４９の表裏の円筒面４９ａ，４９ｂ（ブレーキの摺動面４７ａ，４７ｂと平行な２面）のみを加工する。

ブレーキ用ディスク３０では、図５に示されたように、２通りのパーティングライン６４ａ，６４ｂを選択できる。すなわち、ディスク中央部３１でディスク外周材３２を鋳ぐるむときの金型（鋳ぐるみ金型）のパーティングライン６４ａを内周リング部４９（図３参照）の表の円筒面４９ａに設定する。又は、パーティングライン６４ｂを内周リング部４９（図３参照）の裏の円筒面４９ｂに設定する。

これにより、パーティングライン６４ａ又はパーティングライン６４ｂを簡略化し、鋳ぐるみ金型（不図示）の精度を向上し、ディスク中央部３１の鋳ぐるみ部４１の加工精度及び、ディスク中央部３１を鋳ぐるみ金型へ搭載する際の位置精度管理を簡略化することができる。これにより、ブレーキ用ディスク３０の部品精度向上及びブレーキ用ディスク３０のコストダウンに繋がる。

また、ディスク中央部３１は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金で形成され、ディスク外周材３２は、鋳鉄などの鉄素材で形成される。アルミニウム若しくはアルミニウム合金と鋳鉄などの鉄素材とでは線膨張率が異なる（アルミニウム＞鉄）。そのため、鋳造後においては両者間には微小な隙間が残り、径方向へのディスク外周材３２の膨張が許容される。従って、制動時のディスク外周材３２の膨張に伴うブレーキ用ディスク３０の倒れ（面ひずみ）が抑制できる。

さらに、複数の突起６１，６２が、先端に向けて先細に形成されたので、異種材料で形成されるディスク中央部３１及びディスク外周材３２の熱膨張時の摺動抵抗の低減を図ることができる。

図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）に比較例のブレーキ用ディスク１００、図６（ｃ）及び図７（ｂ）に実施例のブレーキ用ディスク３０が示される。

図６（ａ），（ｂ）に示されたように、比較例のブレーキ用ディスク１００は、ディスク中央部１０１でディスク外周材１０２に形成された複数の接続部１０３を鋳ぐるみ、一体的に形成される。複数の接続部１０３は、ディスク外周材１０２の内周（内側）１０４から突出させた断面矩形の凸部である。

一般的に、複数の接続部１０３をディスク中央部１０１で鋳ぐるむためには、接続部１０３の４面１０３ａ〜１０３ｄを個別に切削加工（機械加工）を施す必要があり、切削に時間とコストを要する。なお、ディスク中央部１０１はアルミニウム系の素材で形成され、ディスク外周材１０２は鉄系の素材で形成されている。

また、比較例のブレーキ用ディスク１００は、図７（ａ）に示されたように、鋳ぐるみ金型のパーティングライン１０６は、接続部１０３の中央部分にディスク中央部１０１の外周１０５に沿わせて形成されている。そのため、パーティングライン１０６は凹凸形状に設けることとなり、鋳ぐるみ金型のコストの高騰を招く。

図６（ｃ）に示されたように、実施例のブレーキ用ディスク３０では、内周リング部４９を鋳ぐるむようにした構成なので、切削加工（機械加工）は、旋盤などで内周リング部４９の表裏の円筒面４９ａ，４９ｂの２面を連続的に行えばよい。従って、切削性がよい。また、図７（ｂ）に示されたように、鋳ぐるみ金型のパーティングライン６４ａ若しくはパーティングライン６４ｂは、ディスク中央部３１の円筒部３５に沿わせて直線で形成されているので、鋳ぐるみ金型を簡素にすることができる。

図１〜図５に示されたように、ブレーキ用ディスク３０では、ディスク外周材３２に、ブレーキの摺動面４７ａ，４７ｂとなる外周リング部４７と、この外周リング部４７の内周５１から径方向に突出させた複数の接続部４８と、これらの接続部４８の先端を連続的に繋ぐように、外周リング部４７の内側に形成される内周リング部４９と、を備え、ディスク中央部３１に、内周リング部４９の内径（内周）４９ｃよりも大きい外径４１ａにて内周リング部４９の側面を両側から挟み込むように形成する鋳ぐるみ部４１を備えたので、鋳ぐるみ部４１の鋳造後の冷却時に熱歪みが発生しにくい。これにより、鋳造時にブレーキ用ディスク３０の形状安定性の向上を図ることができる。また、ディスク外周材３２の鋳ぐるまれる部分は、連続的に形成された内周リング部４９なので、内周リング部４９の両側面（表裏の円筒面）４９ａ，４９ｂの２面のみを予備加工（切削加工）すればよい。この結果、予備加工時の切削性も向上する。

ブレーキ用ディスク３０では、内周リング部４９に、鋳ぐるみ部４１に突出させた複数の突起６１，６２を備えたので、ディスク中央部３１及びディスク外周材３２の結合強度を十分に確保することができる。また、内周リング部４９に、鋳ぐるみ部４１に突出させた複数の突起６１，６２を備えたので、突起６１，６２は、内周リング部４９を予備加工（切削加工）するときに、同時に切削されるのでディスク外周材３２の加工性（切削性）がさらに向上する。

複数の突起６１，６２は、複数の接続部４８よりも個数が多く形成されたので、例えば、ディスク中央部３１及びディスク外周材３２の結合強度を確保するために接続部４８を増加するよりも、ブレーキ用ディスク３０を軽量にすることができる。すなわち、ディスク中央部３１及びディスク外周材３２の結合強度を確保して信頼性の向上を図るとともに、ブレーキ用ディスク３０の軽量化を図ることができる。

尚、本発明に係るブレーキ用ディスクは、図４に示すように、リングの径方向に関して接続部４８と同軸に形成される第１の突起６１と、第１の突起６１，６１同士の間に形成される第２の突起６２と、から構成されたが、これに限るものではなく、接続部４８の位置に関わらず突起を形成したものであってもよく、突起の個数も任意の数であってよい。

本発明に係るブレーキ用ディスクは、セダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

１４…ホイールハブ、３０…ブレーキ用ディスク、３１…ディスク中央部、３２…ディスク外周材、４１…鋳ぐるみ部、４１ａ…外径、４７…外周リング部、４７ａ，４７ｂ…摺動面、４８…接続部、４９…内周リング部、４９ａ，４９ｂ…両側面（表裏の円筒面）、４９ｃ…内径（内周）、５１…内周、６１，６２…突起（第１及び第２の突起）。

Claims (4)

1. 車輪が取付けられるホイールハブに接続されるディスク中央部と、このディスク中央部の廻りに形成されるディスク外周材と、を備えたブレーキ用ディスクにおいて、
   前記ディスク外周材は、ブレーキの摺動面となる外周リング部と、この外周リング部の内周から径方向に突出させた複数の接続部と、これらの接続部の先端を連続的に繋ぐように、前記外周リング部の内側に形成される内周リング部と、を備え、
   前記ディスク中央部は、前記内周リング部の内径よりも大きい外径にて前記内周リング部の側面を両側から挟み込むように形成する鋳ぐるみ部を備えたことを特徴とするブレーキ用ディスク。
2. 前記内周リング部は、前記鋳ぐるみ部に突出させた複数の突起を備えることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ用ディスク。
3. 前記複数の突起は、前記複数の接続部よりも個数が多く形成されることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ用ディスク。
4. 前記複数の突起は、先端に向けて先細に形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のブレーキ用ディスク。

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