JP4481074B2 - フローティング型ブレーキディスク - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車等の制動装置に使用するフローティング型ブレーキディスクに関する。

近年、自動二輪車等の制動装置には、フローティング型ブレーキディスクが多く採用されている。

このフローティング型ブレーキディスクは、パッドが圧接する環状のロータと、このロータの内側に同心に配置されるハブとに分割して構成され、ロータとハブとは、所定の隙間を維持して等間隔に設けられた結合部によって結合されている。この結合部は、例えば、ピン孔を形成し、このピン孔にかしめピンを遊嵌するなどして上記隙間を維持しつつロータとハブとを結合させている。

この結合部に上記隙間を維持させることにより、制動時のロータの熱膨張による歪みを吸収させ、摺動部分の偏磨耗や制動力の低下等を防ぐことができる。

上記ハブには、中心を環状に開口した取付部に駆動軸が装着され、走行時には、上記結合部を介してトルクがロータに伝達される。一方、制動時には、パッドでロータを挟むと、ロータからハブに制動トルクが作用する。

たとえば上記制動時には、ハブの回転する力とロータの止まろうとする力とによって上記結合部からハブに大きな荷重、すなわち、剪断力が作用する。この剪断力によるハブの破損を防ぐためには、この剪断力に耐え得るだけの数の結合部を設けて荷重の分散を図らなければならない。

なお、上記剪断力は、制動時にハブに作用する荷重の一例にすぎず、他にも走行時の荷重も含めて径方向力や曲げモーメントなどの様々な荷重がハブに作用するものと考えられる。

近年、エンジンの高出力化が進むことによって、上記荷重も増大している。従って、ディスク全体の剛性を向上させるためには、上記結合部の数も自ずと増加せざるをえなくなっている。一方、接合部の増加は、ディスク全体の重量増加につながり、燃費に少なからず影響を与えるおそれがあった。また、ハンドル操作性にも影響があった。

そこで、従来、ディスク全体の軽量化を図るために、ハブに複数の開口部を設けていた（例えば、特許文献１参照。）。

図２を参照して、１００は上記従来のブレーキディスクの例である。ブレーキディスク１００は、環状のロータ２００と、ロータ２００の内側に同心に配置されたハブ３００と、所定の隙間を介してロータ２００及びハブ３００を結合する結合部４００ａおよび４００ｂとから構成されいる。

本例では、結合部は、かしめピン４１０を遊嵌した４００ａと、ロータ２００から半径方向に突出させた凸部に、ハブ３００にこの凸部に対向する位置に設けた凹部を係合させた４００ｂとを周方向に等間隔で交互に配置して構成されているが、結合部をすべて４００ａのように、かしめピンで結合させたものにしてもよい。また、この従来技術では、結合部４００ａと４００ｂとはそれぞれ４箇所ずつで合計８箇所設けられているが、例えばエンジンの出力などにより、剛性を向上させる必要がある場合は、結合部の数を増やせばよい。

ハブ３００の中心には、駆動軸（図示せず）を装着する環状の取付部３１０が同心に配されている。ハブ３００の半径方向には、上記各結合部４００ａ及び４００ｂから取付部３１０に向かって軸部３２０と、ロータ２００と取付部３１０との間に同心の環状軸部３３０とが形成されるように開口部３４０が８箇所設けられている。

環状軸部３３０によって、走行時や制動時に結合部４００ａ及び４００ｂまたは軸部３２０からかかる荷重をバランスよく分散してハブ３００の剛性を向上させる一方で開口部３４０によって、ハブ３００全体の軽量化を図っていた。
特開２００２−２２７８９１（発明の実施の形態）

しかしながら、上記の通り走行または制動によって上記ブレーキディスクには、径方向力、剪断力、曲げモーメントなどの様々な荷重が作用するため、ハブを軽量化するためにあまり多数の開口部を設けると、ハブの剛性が低下するおそれがあった。

今後エンジンの高出力化がさらに追求されると、ロータとハブとの接合部の増加も必要とされ、ディスク全体の軽量化を図るうえで、ハブの軽量化はさらに重要な課題となる。

従って、たとえば、上記従来技術のように、ハブにロータと同心の環状軸部を設けることは、ハブの剛性を向上させるうえで必要欠くべからざるものではあるが、ディスク全体の軽量化を図るうえでは障害になっていた。

なお、ハブに開口部を設けて軽量化を図るうえで、上記環状軸部は必ずしも必須のものではないが、環状軸部を形成しない場合は、環状軸部を形成させる場合に比べて剛性が低減するおそれがあるため、開口部の大きさ、数などが著しく制限されるものと考えられる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、従来以上に軽量化を図るとともに、剛性も向上させることが可能なハブを有するフローティング型ブレーキディスクを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるブレーキディスクは、制動時にパッドが圧接する環状のロータとこのロータの内部に同心に配置されたハブとを備え、このロータとハブとの間を所定の隙間を維持して周方向に等間隔に設けられた結合部で結合し、上記ハブの中心に駆動軸を装着する環状の取付部が開口されたフローティング型ブレーキディスクにおいて、上記結合部同士を連結する環状軸部を設けずに、上記結合部と上記取付部との間を２本の軸部で取付部方向に末広がりに連結させる、該２本の軸部間に開口部を有するトラス状の支持片を形成し、この支持片を周方向に等間隔で配列させたハブを備え、上記支持片を構成する軸部とこの軸部に隣接する他の支持片を構成する軸部とを相互に斜交するように重畳させ、この重畳させた部分に斜交した各軸部の交点と取付部の外周部との外接点とを節点とするトラス状の開口部を設けたことを特徴とする。

この構成によれば、結合部と取付部との間にはトラス状に開口部が形成されているため、ハブにかかる荷重は軸部に対する径方向力、すなわち、圧縮力と引張力のみである。

上記２本の軸部が等辺となるように支持片を形成すれば、結合部からハブにかかる荷重は、均等に２本の軸部に分力される。

更に、本発明の如く、上記支持片を構成する軸部とこの軸部に隣接する他の支持片を構成する軸部とを相互に斜交するように重畳させ、この重畳させた部分に斜交した各軸部の交点と取付部の外周部との外接点とを節点とするトラス状の開口部を設ければ、結合部から２本の軸部に分力された荷重は、上記交点で合成されるが、交点から取付部方向に向かって再び２つに分力される。

さらに、上記外接点を隣接する他の支持片を構成する２本の軸部の両外接点の中点に設けてもよい。この場合、支持片の２本の軸部は、それぞれ隣接する他の支持片の軸部が、上記中点で外接点を共有する。

なお、上記結合部の数は、従来のブレーキディスクより多数の結合部、たとえば１０個または１２個の結合部を設けてもよい。

以上の説明からも明らかなとおり、本発明にかかるブレーキディスクは、ハブに設けられた開口部がトラス状であるため、節点に作用する荷重は、すべて軸部に分力される径方向力（圧縮力と引張力）のみであり、従来に比べてハブに大きな荷重が作用してもハブは変形しにくい。

従って、ハブにロータと同心の環状軸部を設けなくても剛性を向上させることが可能になるため、エンジンの高出力化に伴い結合点を増加しても、従来よりも軽量化を図ることができ燃費向上に資することが可能になる。

また、２本の軸部を等辺となるように支持片を構成すれば、結合部からハブにかかる荷重は、均等に２本の軸部に分力されるため、いずれの軸部にも同等の荷重が作用し、ハブ全の剛性を向上させることができる。

さらに、上記支持片を構成する軸部とこの軸部に隣接する他の支持片を構成する軸部とを相互に斜交するように重畳させ、この重畳させた部分に斜交した各軸部の交点と取付部の外周部との外接点とを節点とするトラス状の開口部を設ければ、上記結合部から２本の軸部に分力された荷重は、上記交点で合成されるが、交点から取付部方向に向かって再び２つに分力されるため、軽量化のために開口部を増やしても、剛性を向上させることができる。

図１を参照して、１は、本発明にかかるフローティング型ブレーキディスクである。ブレーキディスク１は、制動時にパッド（図示せず）が圧接する環状のロータ１１と、このロータ１１と同心に配置されるハブ１２とから構成される。

ロータ１１には、円形の孔１１ａが周方向に複数個開口されている。この孔１１ａは、制動時の磨耗粉、水分あるいは泥などがロータ１１に滞留するのを防止するとともに、軽量化にも寄与する。

ロータ１１の内周縁部の周方向には、先端を半円の凹状に形成し、半径方向内側に突出させた突出部１１ｂが等間隔に１２箇所形成されている。

ハブ１２は、ロータ１１の内部で周方向に連続配列させた略台形状の支持片１２１と内部に設けられたロータ１１と同心の円環状の取付部１２２とから構成されている。

支持片１２１の先端部１２１ａは、突出部１１ｂと同様に半円の凹状に形成されている。この先端部１２１ａは、隙間１３を介して突出部１１ｂと対向配置され、環状の孔を形成している。この環状の孔にかしめピン１４を遊嵌し、ロータ１１とハブ１２とを結合する結合部１５を形成している。ここで、結合部１５にバネ等の弾性部材を介して保持したフローティング型ブレーキディスクであってもよい。

制動時のロータ１１の熱膨張による歪みをこの隙間１３が吸収するため、パッドとの摺動部分の偏磨耗や制動力の低下等を防ぐことができる。

なお、ロータ１１とハブ１２との結合は、フローティング型ブレーキディスクであれば、上記本実施の形態に限定されるものではない。また、本実施の形態では、結合部１５の数は、１２個であるが、この数は１２個に限定される趣旨ではなく、このブレーキディスクを使用する車両のエンジン出力に依存し、例えば１０個であってもよい。

取付部１２２の内部には、開口部１２２ａが形成され、駆動軸（図示せず）が装着される。取付部１２２の周方向には、６箇所取付孔１２２ｂが開口されている。この取付孔１２２ｂに取り付けネジで螺設等して駆動軸が固定される。

ところで、ブレーキディスク１は、ハブ１２に開口部を設けることによって軽量化を図ることができる。一方、開口部を多数設けるとブレーキディスク１全体の剛性を低下させるおそれがある。

そこで、開口部を多数設け軽量化を図る一方、剛性を低下させないようにするために、開口部の形状をトラス状にすればよい。ハブ１２の開口部の形状をトラス状にすれば、ハブ１２にかかる荷重は、径方向力だけになり、荷重に対して変形しにくい安定した形状になる。

従って、ハブ１２を軽量化するためにトラス状の軸部１２１ｂによって形成された開口部を多数設ければ、従来よりも軽量化を図りつつ、ハブ１２の剛性を向上させることが可能になる。

本実施の形態では、支持片１２１の内部に先端部１２１ａ側を底辺とする略五角形の開口部１２１ｃを設けることによって、結合部１５と取付部１２２との間を同じ長さの２本の軸部１２１ｂで取付部１２２方向に末広りに連結させてトラス状に支持片１２１を形成した。

さらに、支持片１２１を構成する軸部１２１ｂとこの軸部１２１ｂに隣接する他の支持片１２１を構成する軸部１２１ｂとを相互に斜交するように重畳させ、この重畳させた部分に斜交した各軸部１２１ｂの交点１２１ｅと取付部１２２の外周縁部との外接点１２１ｄとを頂点とする略三角形の開口部１２１ｆを設けた。この開口部１２１ｆの３つの頂点は、荷重がかかるときはトラスの節点として機能する。

上記外接点１２１ｄは、本実施の形態では、軸部１２１ｂに隣接する他の支持片１２１を構成する２本の軸部１２１ｂの両外接点１２１ｄの中点となるようにした。

たとえば、制動時に結合部１５を介してハブ１２に作用する力は、径方向力として２本の軸部１２１ｂに等しく分力される。この各軸部１２１ｂに分力された径方向力は、交点１２１ｅで合成されるが、この交点１２１ｅから取付部１２２方向に向かって開口部１２１ｆを構成する各辺に再び分力される。

以上のような構成にすることにより、従来技術のように環状軸部なしに開口部を多数設けても、開口部１２１ｃ及び１２１ｆがトラス状であるために、荷重は、径方向力のみとなり、剛性を向上させることが可能になる。

なお、本実施の形態は、あくまで一例であり、本発明の趣旨に合致する限り、本実施の形態に限定されるものではない。従って、たとえば、軸部１２１ｂを重畳させずに連続配列させるものでもよく、軸部１２１ｂも同じ長さでなくてもよく、また、斜交する軸部１２１ｂの外接点１２１ｄが、斜交する軸部１２１ｂに隣接する他の支持片１２１を構成する２本の軸部１２１ｂの２つの外接点１２１ｄの中点でなくてもよい。

本発明によれば、フローティング型ブレーキディスクの軽量化と剛性の向上を図ることができるので、自動二輪車等の制動装置製造産業の分野で、ブレーキディスクとして適用できる。

本発明にかかるブレーキディスクの正面図 従来のブレーキディスクの正面図

符号の説明

１ ブレーキディスク
１１ ロータ
１２ ハブ
１３ 隙間
１４ かしめピン
１５ 結合部
１２１ 支持片
１２２ 取付部

Claims (3)

1. 制動時にパッドが圧接する環状のロータとこのロータの内部に同心に配置されたハブとを備え、このロータとハブとの間を所定の隙間を維持して周方向に等間隔に設けられた結合部で結合し、上記ハブの中心に駆動軸を装着する環状の取付部が開口されたフローティング型ブレーキディスクにおいて、
   上記結合部同士を連結する環状軸部を設けずに、上記結合部と上記取付部との間を２本の軸部で取付部方向に末広がりに連結させる、該２本の軸部間に開口部を有するトラス状の支持片を形成し、この支持片を周方向に等間隔で配列させたハブを備え、
   上記支持片を構成する軸部とこの軸部に隣接する他の支持片を構成する軸部とを相互に斜交するように重畳させ、この重畳させた部分に斜交した各軸部の交点と取付部の外周部との外接点とを節点とするトラス状の開口部を設けたことを特徴とするフローティング型ブレーキディスク。
2. 上記外接点が、隣接する他の支持片を構成する２本の軸部の両外接点の中点であることを特徴とする請求項１記載のフローティング型ブレーキディスク。
3. 上記結合部の数が１０個または１２個であることを特徴とする請求項１又は２記載のフローティング型ブレーキディスク。

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