JP4423236B2 - フローティング型ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、車輛、例えば自動二輪車の制動に用いられるフローティング型ディスクブレーキに関する。

この種のディスクブレーキでは、ブレーキ操作による制動を繰り返しても制動ロータ自体が変形する等の不具合を防止できるように、制動ロータとこの制動ロータの内側に配置され、車軸に取付られるハブとを別個に形成し、制動ロータとハブとを所定の間隙を介して連結することで、この間隙で制動ロータの熱膨張を吸収するように構成したブレーキディスクを用いている。

この場合、制動ロータの内周縁部に、所定の間隔を置いて第一の連結凹部を形成すると共に、この第一の連結凹部に突き合わせ可能な第二の連結凹部をハブの外周縁部に形成し、各連結凹部を突合せて組付けたときに形成される連結部である孔に、連結ピンをかしめることで、ハブからの制動ロータの抜け止めを行ないつつ制動ロータとハブとが連結される。

また、連結ピンと、制動ロータ及びハブの軸方向の面との間に位置するように、皿ばねである付勢手段が連結ピンの胴体部に外嵌状に設けられ、この付勢手段によって軸方向に付勢することで制動ロータとハブとがフローティング状態に連結されている（特許文献１）。
特開２００２−３０３３４２号公報（例えば、特許請求の範囲の記載参照）

しかしながら、上記のものでは、連結ピンの胴体部に外嵌状に付勢手段を設けた状態で連結ピンをかしめるため、例えば連結ピンのかしめが強いと、付勢手段のばね特性に制限が加えられ、フローティング量が規制される。他方で、連結ピンのかしめが弱いと、軸方向への付勢が不十分になり、また、半径方向に大きな遠心力が加わった場合に連結部が外れる虞もある。このため、連結ピンを精度よくかしめる必要があり、その組付作業が面倒である。

また、付勢手段として皿ばねを用いると、軸方向の作用量の自由度が低く、軸方向の作用量を大きくしてフローティング量を大きくするには、皿ばねを軸方向に重ねたり、大きな径の皿ばねを用いる必要があり、この場合、制動時に制動ロータ面内の熱分布が不均一になり易く、制動を繰り返すと制動ロータに熱変形や熱劣化が生じる虞がある。

そこで、本発明の課題は、簡単な構造で付勢手段の作用量の自由度が高く、かつ、組付容易なフローティング型ブレーキディスクを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のフローティング型ディスクディスクは、制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、付勢手段により制動ロータを軸方向に付勢した状態で制動ロータとハブとを連結したフローティング型ディスクブレーキであって、前記付勢手段を、基部とこの基部に対し鈍角で屈曲した制動ロータに作用する板状のばね部とから構成し、この基部を軸方向に規制して付勢手段の脱落を防止する規制手段を設け、前記ばね部の略中央領域を、このばね部の作用方向に対して反対側に向かって円弧状に湾曲させると共に、ばね部の先端部を前記規制手段によりばね部の作用方向に対して反対側から押さえることを特徴とする。

本発明によれば、制動ロータの内側にハブを組付ける際、制動ロータが軸方向に付勢されるように付勢手段をセットし、この状態でこの付勢手段の脱落を防止する規制手段を設けて制動ロータとハブとを連結する。この場合、基部に対し鈍角で屈曲した板状のばね部を有する付勢手段を用いることで、皿ばねなどの付勢手段を連結ピンの胴体部に外嵌状に設ける場合に比べてばねの作用量の自由度を高くでき、その上、制動ロータへの作用方向と規制手段による規制方向とが一致するため、付勢手段の構造を簡単にできてよい。また、皿ばねのようにその縁部が当接するものではないため、当接面保護用のワッシャ等の部品を設ける必要がなく、部品点数の削減になる。

また、本発明では、前記ばね部の略中央領域を、このばね部の作用方向に対して反対側に向かって円弧状に湾曲させると共に、ばね部の先端部を前記規制手段によりばね部の作用方向に対して反対側から押さえるため、ばね部の有効長を大きくできてよい。

また、前記規制手段は、制動ロータの内側にハブを組付けた際に、制動ロータ及びハブの軸方向の面の一部を軸方向両側から覆って少なくともハブの軸方向の面に面接触するように構成した一対の押さえ板を有し、前記ハブからの前記制動ロータの軸方向の抜け止めを行うようにすれば、制動ロータとハブとを連結するのに、別個の連結手段が不要で、付勢手段のばね特性を有効に使いつつ大きな遠心力によっても外れない制動ロータとハブとの簡単な連結構造が得られ、組付作業を簡素化できる。

この場合、前記一対の押さえ板の一方を、制動ロータ及びハブの軸方向の面の一部を覆う板状部とこの板状部から軸方向に延出させた少なくとも２本の柱状部とから構成し、各柱状部が貫通する開口を、他方の押さえ板と、付勢手段の基部と、ハブ及び制動ロータの少なくとも一方にそれぞれ設けておけば、柱状部を、他方の押さえ板と、付勢手段の基部と、ハブ及び制動ロータの少なくとも一方にそれぞれ設けた開口に軸方向から貫通させ、その先端をかしめるだけで、制動ロータとハブとをフローティング状態に連結できる。この場合、開口に各柱状部を貫通させるだけで付勢手段はその回転方向の移動が防止されて位置決めされ、また、簡単なプレスかしめを用いても付勢手段の付勢力は変化しない。その結果、組付作業をさらに容易にできる。その際、柱状部のかしめる箇所をブレーキディスクの背面側にすれば、美観を損うこともない。

ところで、この種のフローティング型ディスクブレーキでは、このディスクブレーキを装着した車両の燃費向上などの理由から、必要な強度を有しつつ、可能な限り重量軽減を図ることが要請される。このため、前記制動ロータの内周縁部に所定の間隔を置いて複数の突出片を形成すると共に各突出片に対応してハブの外周縁部に凹部を形成し、各突出片を各凹部に挿入させつつ制動ロータの内側にハブを組付け、各突出片を各凹部に挿入させた領域に前記規制手段を配置し、前記ハブに、その外周縁部のうち前記突出片と突合った部分をそれぞれ直線状に連結する梁部を設け、各突出片を各凹部に挿入させた場合に、梁部の長手方向に沿った中心線上に前記突出片を位置させるのがよい。

これによれば、ブレーキ操作による制動時に、所定の回転速度で回転している制動ロータをブレーキパッドで挟み込むと、この制動ロータの停止しようとする力と、ハブの回転しようとする力とによって、連結手段により連結された各連結箇所を介して、ハブに荷重が作用する。この場合、ハブへの荷重が入力するポイントは制動ロータの突出片とハブの凹部との接触した箇所に発生し、このポイントの両側に直線状の梁部が位置することで、この梁部によって、ハブへの入力荷重を分力させて受け止めることが可能になる。これにより、梁部の荷重入力方向の断面積（梁の太さ）が小さい場合でも、ハブの強度を高めることができるため、ハブの体積を小さくして軽量化を図ることが可能になる。

尚、前記梁部の中心を、制動ロータの内周縁部とハブに形成した中央開口の外周縁部とを結ぶ半径方向線の中間点より外側に位置させておけば、ねじり方向の荷重が加わる場合でも十分な強度が得られる。

また、前記各突出片の両側を、その外側に向かって円弧状に湾曲させておけば、突出片を介してハブに荷重が入力されるとき、突出片の側面と凹部の内壁面とが軸方向で線接触することで、この接触部での応力を略均一にできてよい。

以上説明したように、本発明のフローティング型ディスクブレーキでは、簡単な構造で付勢手段の作用量の自由度が高く、かつ、組付容易であり、その上、軽量化が図れるという効果を奏する。

図１乃至図７を参照して説明すれば、Ａは、本発明のフローティング型ディスクブレーキに用いるブレーキディスクである（図１では、ブレーキディスクＡを正面側から示している）。このブレーキディスクＡは、制動ロータ１と、この制動ロータ１の内側に配置されるハブ２とから構成され、後述する付勢手段３によって、制動ロータ１を軸方向に付勢した状態で相互に連結したものである。

図２に示すように、制動ロータ１は、ブレーキ操作時に、公知の構造を有するキャリパーにセットしたブレーキパッド（図示せず）に挟み込まれて制動力を発揮するロータ部１１を有する。ロータ部１１は、ステンレスなどの耐磨耗性を有する金属材料から構成され、平板で環状に形成されている。ロータ部１１の軸方向の面１１ａには、主として、制動性能の向上や重量軽減を図るために、円形の貫通孔１２が同一の径で複数形成されている。また、制動ロータ１１の内周縁部には、後述するハブの軸部の数に一致させて、その半径方向内側に向かって突出する５本の突出片１３が所定の間隔を置いて形成されている。

図３に示すように、ハブ２は、ステンレスやアルミ合金などの金属材料から形成され、車軸（図示せず）への装着を可能とする中央開口２１ａを設けた平板で円形の基部２１と、所定の間隔を置いて各基部２１から半径方向外側に向かって延出させた平面視略三角形状の５本の軸部２２と、この軸部２２の先端の近傍で両軸部２２相互の間を直線状に連結する梁部２３とから構成されている。この場合、ハブ２は、基部２１を形成した円板のワークを出発材料とし、その軸方向の面に略逆三角形の貫通孔２４１を同一円周上に等間隔で打抜き加工すると共に、直線状の梁部２３が形成されるようにワークの外周縁部を打抜き加工して形成される。

各軸部２２の外周縁部には、半径方向の凹部２２１が形成され、制動ロータ１を組付ける際に、突出片１３が嵌挿できるようになっている。この凹部２２１の両側には、後述する押さえ板４の柱状部４２が貫通する２個の開口２２２が形成されている。また、ハブ２の軽量化を図るため、各軸部２２には、基部２１の外周縁部に渡る三角形状の他の貫通孔２４２が形成されている。尚、軸部２２と梁部２３の端部との連結部分には丸みを持たせて応力集中を防止している。

梁部２３は、その長手方向に沿った中心線ＭＬ上に各凹部２２１に各突出片１３を挿入させたときにこの突出片１３先端部が位置すると共に、梁部２３の中心Ｍｐを、ロータ部１１の最内周と中央開口２１ａの外周縁部とを結ぶ半径方向線ＲＬの中間点Ｌｐより外側に位置するように形成されている（図１参照）。

図４及び図５に示すように、規制手段４、５は、制動ロータ１の突出片１３をハブ２の凹部２２１に嵌挿した領域を軸方向両側から覆って少なくともハブ２の軸方向の面と面接触する一対の押さえ板４、５から構成されている。一方の押さえ板４は、板状部４１と、この板状部４１から軸方向に延出させた２本の円筒形状の柱状部４２とから構成されている（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。

柱状部４２の挿入方向と反対側（ブレーキディスクＡの裏面）に配置される他方の押さえ板５は、後述する付勢手段の外形に対応させて略凸状に成形した板材５１から構成されている。また、一方の押さえ板４の外形に対応した板材５１の左右方向に伸びる部分には、各柱状部４２が貫通する２個の開口５２が形成されている（図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）。

図６に示すように、付勢手段３は、例えばステンレス製であり、基部３１と、ばね部３２とから構成されている。この場合、ステンレス製の平板を出発材料とし、略凸状に加工した後、その上面から下面に向かって２本の切込み３３を形成することで、上方に向かって延びる舌片をばね部３２とし、このばね部３２を除く部分を基部３１としたものである。そして、基部３１とばね部３２との境界面において基部３１とばね部３２とのなす角度αが鈍角となるようにばね部３２を屈曲させている。また、このばね部３２は、軸方向の作用方向に対して反対側に向かって円弧状に湾曲されると共に、ばね部３２の先端部が前記押さえ板５によりばね部３２の作用方向に対して反対側から押さえられており、これによりばね部の有効長が大きくなるようにしている。基部３１にもまた、ばね部３２の先端近傍の両側に位置して、各柱状部４２が貫通する２個の開口３４が形成されている。

そして、図７に示すように、各突出部１３を各凹部２２１に嵌挿させつつ制動ロータ１の内側にハブ２を組み付けた後、各突出部１３を軸方向に付勢する付勢手段３をセットし、この状態で付勢手段３と共に制動ロータ１、ハブ２を軸方向に規制する規制手段４、５を設け、制動ロータ１の付勢と、ハブ２からの制動ロータ１の軸方向の抜け止めが行ないつつ制動ロータ１とハブ２とが連結される。

これにより、皿ばねなどの付勢手段を連結ピンの胴体部に外嵌状に設ける場合に比べてばねの作用量の自由度を高くでき、その上、基部３１内にばね部３２が位置する構造であるため、小さなスペースで有効長を大きくとることができる。また、皿ばねのようにその縁部が当接するものではないため、当接面保護用のワッシャ等の部品を設ける必要がなく、部品点数の削減になる。

また、一方の押さえ板４の柱状部４２を、他方の押さえ板５、付勢手段３の基部３１と、ハブ２の軸部２２にそれぞれ設けた開口５２、３４、２２２に軸方向から貫通させ、その先端をかしめるだけで、制動ロータ１とハブ２とをフローティング状態に連結できるため、簡単なプレスかしめ等によって柱状部４２の先端をかしめても、ばね部３２の付勢力が変化することはなく、組付作業を容易に行い得る。

また、かしめ箇所を２箇所としたため、付勢手段３はその回転方向の移動が防止されて位置決めされる。その結果、ばね部３２のばね特性を有効に使いつつ、大きな遠心力によっても外れない制動ロータ１とハブ２との簡単でかつ連結強度が高い連結構造が得られる。尚、柱状部４２のかしめる箇所をブレーキディスクの背面側にすれば、美観を損うこともない。

ところで、上記構成のブレーキディスクＡでは、ブレーキ操作による制動時に、連結箇所、つまり、突出片１３と軸部２２の凹部２２１との接触面を介してハブ２に荷重が作用するが、ハブ２への荷重が入力するポイントの両側に直線状の梁部２３が位置することで、梁部２３によって、ハブ２への入力荷重を分力させて受け止めることが可能になる。このため、梁部２３への荷重入力方向の断面積（梁の太さ）が小さい場合でも、ハブ２の強度を高めることができる。

また、梁部２３の中心Ｍｐを半径方向線の中間点Ｌｐより外側に位置させたため、ねじり方向の荷重に対しても十分な強度を有し、梁部２３を設けることで強度が高くなるため、軸部２２に、開口面積の大きな貫通孔２４２を設けても十分な強度が得られ、軽量化が図れる。この場合、梁部２３の荷重入力方向の断面積は、連結部を直線状に、即ち、最短距離を結ぶため、円弧状に梁部が残るようにしたものと比較して軸方向の荷重に対し、同強度であれば１７％程度の削減が可能になる。

また、各突出片１３の両側面１３ａを、その外側に向かって円弧Ｒで湾曲させておけば、ハブ２に荷重が入力されたとき、突出片１３の側面と凹部２２１の内壁面とが軸方向で線接触するようになり、接触部での応力を略均一にできてよい。

尚、本実施の形態では、ハブ２を５軸仕様とし、梁部２３を設けたものついて説明したが、これに限定されるものではなく、制動ロータとハブとの連結部をそれぞれ直線状に連結するように梁部を設ければ、ハブの強度を図りつつ軽量化が可能になる。

次に、図８を参照してブレーキディスクＡの組付を説明する。先ず一方の押さえ板４を、その板状部４１を下側にして設置し、ハブ２をその背面側を上にし、各柱状部４２に、ハブ２に設けた各開口２２２を差し込むようにしてセットする。次いで、ハブ２の外側に、各軸部２２の凹部２２１に各突出片１３をそれぞれ嵌挿させつつ制動ロータ１をその背面側を上にして設置する。

次いで、ハブ２から上方に突出した柱状部４２に、付勢手段３の各開口３４及び他方の押さえ板５の各開口５２を差し込むようにして、付勢手段３、押さえ板５を順次セットする。そして、押さえ板５から突出した柱状部４２の先端部分をプレスかしめによりかしめて、ハブ２に制動ロータ１が連結される。この場合、付勢手段３の基部３１が軸方向に規制されるが、ロータ部１１に作用するばね部３２の付勢力は変化しない。

本発明のフローティング型ディスクブレーキの正面図。 制動ロータの正面図。 ハブの正面図。 （ａ）及び（ｂ）は、一方の押さえ板を説明する図。 （ａ）及び（ｂ）は、他方の押さえ板を説明する図。 （ａ）及び（ｂ）は、付勢手段を説明する図。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。 本発明のフローティング型ディスクの組付を説明する図。

符号の説明

Ａ フローティング型ブレーキディスク
１ 制動ロータ
１１ ロータ部
１３ 突出片
２ ハブ
２２ 軸部
２２１ 凹部
２３ 梁部
３ 付勢手段
４、５ 規制手段

Claims (6)

1. 制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、付勢手段により制動ロータを軸方向に付勢した状態で制動ロータとハブとを連結したフローティング型ディスクブレーキであって、前記付勢手段を、基部とこの基部に対し鈍角で屈曲した制動ロータに作用する板状のばね部とから構成し、この基部を軸方向に規制して付勢手段の脱落を防止する規制手段を設け、前記ばね部の略中央領域を、このばね部の作用方向に対して反対側に向かって円弧状に湾曲させると共に、ばね部の先端部を前記規制手段によりばね部の作用方向に対して反対側から押さえることを特徴とするフローティング型ディスクブレーキ。
2. 前記規制手段は、制動ロータの内側にハブを組付けた際に、制動ロータ及びハブの軸方向の面の一部を軸方向両側から覆って少なくともハブの軸方向の面に面接触するように構成した一対の押さえ板を有し、前記ハブからの前記制動ロータの軸方向の抜け止めを行うことを特徴とする請求項１記載のフローティング型ディスクブレーキ。
3. 前記一対の押さえ板の一方を、制動ロータ及びハブの軸方向の面の一部を覆う板状部とこの板状部から軸方向に延出させた少なくとも２本の柱状部とから構成し、各柱状部が貫通する開口を、他方の押さえ板と、付勢手段の基部と、ハブ及び制動ロータの少なくとも一方にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項２記載のフローティング型ディスクブレーキ。
4. 前記制動ロータの内周縁部に所定の間隔を置いて複数の突出片を形成すると共に各突出片に対応してハブの外周縁部に凹部を形成し、各突出片を各凹部に挿入させつつ制動ロータの内側にハブを組付け、各突出片を各凹部に挿入させた領域に前記規制手段を配置し、前記ハブに、その外周縁部のうち前記突出片と突合った部分をそれぞれ直線状に連結する梁部を設け、各突出片を各凹部に挿入させた場合に、梁部の長手方向に沿った中心線上に前記突出片を位置させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフローティング型ディスクブレーキ。
5. 前記梁部の中心を、制動ロータの内周縁部とハブに形成した中央開口の外周縁部とを結ぶ半径方向線の中間点より外側に位置させたことを特徴とする請求項４記載のフローティング型ディスクブレーキ。
6. 前記各突出片の両側を、その外側に向かって円弧状に湾曲させたことを特徴とする請求項４または請求項５記載のフローティング型ディスクブレーキ。

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