JP5605648B2 - ベンチレーテッド型ブレーキディスク - Google Patents

Description

本発明は、車両用、特に自動車用のディスクブレーキに関するものである。

一般にブレーキ、特にディスクブレーキは、車両を減速及び又は停止させることができ、ディスクとパッドとの間の摩擦作用によって車両の運動エネルギーを熱エネルギーに変換させる。この理由から、ブレーキそれ自体の効率性を保つためには、ディスクとパッドを過熱状態にさせないことが重要である。従って、そのような環境下での熱の効率的な放散を確保することが重要である。

その目的のために、ブレーキディスクは、外側摩擦面と内側通気チャネルとを有する一対のサイドフランジを含んでいることが知られている。

それらフランジは、通常、ピン又は舌接ぎ（ｔｏｎｇｕｅｓ）のような接続要素によって互いに接続されている。その接続要素は、ブレーキディスクを冷却するための内側通気チャネルを構成するように形成されるのが好ましい。

ディスクは、ブレーキバンド用のサポートベル（ｓｕｐｐｏｒｔ ｂｅｌｌ）を有し、そのサポートベルは、車両のホイールハブに接続されるものであって、駆動要素によってブレーキバンドに接続される。

このような公知のディスクは幅広く高く評価されているけれども、欠点がないわけではない。

実際に、公知のディスクで得られるディスクベンチレーション（ｄｉｓｃ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）は、最適でなく、結果的に熱放散に十分な効率性がないということが指摘されている。その低い放散効率性は、実質的には、駆動要素が最適な空気の流れを許さない通気チャネルに干渉することに起因するものである。

実際に、従来技術の駆動要素は、通気チャネルに干渉するフランジ内径の側で、ピン又は舌接ぎにおける接線方向の厚みを有する。換言すると、舌接ぎ又はピンが、通気チャネルへの吸気口を少なくとも部分的に塞いで空気の流量を制限する。そのような厚みは、機械的耐性という要請によって課せられている。

本発明の目的は、従来技術に係る前記欠点を取り除くことができるブレーキディスクを創作し、提供することにある。

特に、本発明の課題は、最適な通気を確実にし、それにより、熱放散と制動過程中の機械的変形に対する改善された制御とを確実にするブレーキディスクを提供することにある。

このような目的及び課題は、本願の特許請求の範囲の独立請求項に記載のブレーキディスクによって達成される。

本発明によるブレーキディスクの更なる特徴と利点については、添付図面を参照して行った、非限定的な本発明の実施形態についての後述の説明から更に明らかになるであろう。

添付図面を参照すると、参照符号１は、本発明によるブレーキディスク全体を示している。

本発明によるブレーキディスク１は、回転軸Ｘを共有する二つ部分を有している。第一の内側部、即ち、サポートベル２は、車両のホイールハブへ接続されるのに対し、残りの周辺部、即ち、ブレーキバンド３は、車両に制動作用を波及させるためにブレーキディスクに跨って配置された、ディスクブレーキの関連キャリパーと協働することを意図したものである。

サポートベル２は、例えば従来の方法で車両のホイールハブに連結される中央部５と、例えばブレーキディスクの回転軸Ｘ−Ｘに略平行な方向に沿って中央部５から突出している周辺環状部６を有している。

サポートベル２は、周辺環状部６に設けられた径方向の複数の座部（ｒａｄｉａｌ ｓｅａｔｓ）８を含んでいる。そのような径方向の座部８は、ベル２の本体と一体となるように、好ましくはベル２の本体と一体に形成された軸線方向の壁１０と径方向の壁部１２によって区画されている。

ブレーキバンド３は、サポートベル２の周辺環状部６によって同軸的に支持された、所定の厚さＳ及び高さＨを有する環状ディスクを構成している。ブレーキバンド３は、車輌に制動作用を波及させるためにブレーキディスクキャリパーと協働するためのものである。

ブレーキバンド３は、それ自体公知のベンチレーテッド型のものである。ベンチレーテッドバンド３は、複数の接続要素３３によって接続された二つのフランジ３１，３２を含んでいる。それら接続要素３３は冷却空気のための通気チャネル３４を区画している。

本発明によるディスクブレーキにおいては、異なった形状及び又は寸法を有する複数の接続要素３３が、ブレーキバンド３に沿って多数回反復するモジュールに従って配置される。

ブレーキディスク１及びその回転軸Ｘに関連して、Ｘ軸に平行な方向を「軸線方向」として定義し、Ｘ軸と直交する方向を「径方向」として定義し、Ｘ軸を中心とし且つ軸Ｘと直交する平面上にある周方向、または、それの接線の方向を「周方向」又は「接線方向」として定義する。

ブレーキバンド３は、径方向内側の円周Ｃｉと径方向外側の円周Ｃｅとによって区画された円形クラウン（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｒｏｗｎ）である。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキディスク１のブレーキバンド３のフランジ３１，３２の接続要素３３は、舌接ぎ（ｔｏｎｇｕｅｓ）４０を含んでいる。

茲で及び以下に用いる用語「舌接ぎ」は、細長い断面を有する構造を意味する。

ブレーキディスク１の中間平面に設けられた舌接ぎ４０の断面に関して、その中間ラインＬを定めることができる。そのような中間ラインＬは、例えば、舌接ぎの側面に内接する円周の中心に位置するものとして定めることができる。

本発明に係る幾つかの実施形態によれば、舌接ぎの中間ラインＬは湾曲するよう設計されている。その湾曲した中間ラインＬは、ディスクの回転方向Ｒに向かって凹むように設計してもよいし、また、ディスクの回転方向Ｒと反対方向に向かって凹むように設計してもよい。

舌接ぎ４０の断面に関して、弦（ｃｈｏｒｄ）Ｃｏをも定めることができる。そのような弦Ｃｏは、例えば、二つの舌接ぎ端部の側面に内接する円周の中心を繋ぐ直線のセグメントとして定めることができる。

複数の舌接ぎ４０は、特定の要請に従って異なった長さを有していてもよいが、どのような場合でも、中間ラインＬを横切る方向の長さよりもかなり長い長さを持って中間ラインＬに沿って伸びている。

舌接ぎ４０は、二つのフランジ３１，３２の各々に連続して接続されている。好ましくは、舌接ぎ４０とフランジ３１，３２との接続は、連結部４２によって達成される。

好ましくは、舌接ぎ４０は、ブレーキバンド３の円形クラウンに沿って８列に配置される。

当業者にとって明白であるが、舌接ぎ４０は、流体が遠心ターボマシーンのブレード（ｂｌａｄｅｓ）の中間ラインＬと略平行な局所的方向に流れるようになっている遠心ターボマシーンのブレードと略同様に形成され且つ配置されている。

本発明の一実施形態によれば、接続要素３３はピン６０を含んでいる。ピン６０は、より頑丈な断面を有しているという点で舌接ぎ４０と異なっている。ピン６０に関しても、舌接ぎ４０の場合と同様な中間ラインＬを定めることができる。中間ラインＬに沿ったピンの伸長範囲と中間ラインＬを横切る方向へのピン伸長範囲とを考えると、これら二つの伸長範囲の差は舌接ぎの場合よりも大きくはない。

ブレーキディスクは、ブレーキバンド３をサポートベル２に拘束させるための複数の駆動要素６９を含んでいる。そのような駆動要素６９は、好ましくは、ブレーキバンド３と一体に形成される。

これら駆動要素６９は、サポートベル２の径方向の周縁に設けられた複数の専用の径方向座部８内に少なくとも部分的に据え付けられている

駆動要素６９は、両端で付け根部７１と突起部７２とによって区画された駆動本体７０を有している。

駆動本体７０は、フランジ間に囲まれた通気チャネルの軸線方向の寸法よりも小さい軸線方向の寸法を有しているのが有益である。

突起部７２は、サポートベル２に設けられた専用の径方向座部８内に挿入されるものであり、付け根部７１は、駆動要素６９とブレーキバンド３との間の、好ましくは一体的な機械的結合を発揮するものである。

本発明の一実施形態によれば、突起部７２は径方向にスライド自在である一方で、接線方向及び軸線方向で拘束されるように座部８内に据え付けられている。

例えば、駆動要素６９は、ブレーキバンド３をサポートベル２に接続させるために少なくとも部分的に座部８内に据え付けられるのに適している、略四角形な断面を有する角柱状突起（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）形状の突起部７２を含んでいる。本発明の一実施形態によれば、突起部７２は、突起部自体の中心とブレーキディスクの回転軸Ｘ−Ｘとを通る径方向の軸線ｒ−ｒ放射軸に対して平行な両側面８０を有している。

ブレーキディスクの組立状態においては、突起部７２の両側面８０は、径方向の座部８の軸線方向の壁１０に対し直交位置している。突起部７２は、両側面８０に対して略垂直な前面８２を更に有している。

一代替手段として、異なった形状を有する突起部７２を用いることもできる。

例えば、本発明の別の実施形態によれば、突起部７２の両側面８０は互いに平行になっていない。

本発明の一実施形態によれば、突起部７２の両側面８０は互いに平行ではなく、それら両側面８０の各々が、突起部７２の中心を通る径方向の軸線ｒ−ｒに平行な方向で角度αを有している。その角度αは、特定の設計条件に従って、０°と３°との間の範囲であってもよい。従って、二つの両側面８０から成る角度２αは、０°と６°との間の範囲であってもよい。

突起部７２は、付け根部近くの第一の部分近くにおいて平行で、面取り部８４が設けられている第二の端部に向かって互いに接近するように伸びている両側面８０を有しているのが好ましい。

平行な両側面８０を備えたジオメトリー又は若干傾斜した両側面８０を備えたジオメトリーを有することに加えて、縁が面取りされた形態の突起部７２を採用することができる。

選択したジオメトリーに関係なく、突起部７２の両側面８０は、その表面粗さが所定の値に限定されるように構成されている。好ましくは、突起部７２の両側面８０は、６．４×１０^−６メートル未満の平均表面粗さＲ_ａを有している。

径方向の座部８は、突起部７２の両側面８０及び前面８２、または、突起部７２の少なくとも一部に相補的な完全に対応する形状を有している。換言すると、径方向の座部８は、軸線方向及び接線方向への突起部７２の動きを抑制するように突起部７２を少なくとも部分的に取り囲んでいる。

突起部７２と座部８と間のカップリングは、干渉のあるカップリングではなく、非常に制限されている場合であっても隙間が設けられる。

突起部７２の両側面８０及び前面８２並びに座部８の壁１０，１２の表面は、互いに接着させることなく緊密にカップリングされている。換言すると、両側面８０，前面８２及び壁１０，１２の表面は緊密にカップリングされているものの、分離している。

上述した点に鑑みると、壁１０，１２と両側面８０及び前面８２が、座部８内で壁１０，１２に支えられている突起部７２の両側面８０及び前面８２の軸線方向及び接線方向の動きを妨げつつ、突起部７２の径方向の動きが妨げられないように形成されていることが当業者にとって明らかになるであろう。

特に、突起部７２と座部８の壁１０，１２とを構成している二つの異なった材料の巨視的結合（ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｊｏｉｎｔ）又はこれら材料の相互ミクロ的侵入（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｍｉｃｒｏ−ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）によっては、突起部７２の径方向の動は妨げられない。そのような相互ミクロ的侵入は、それら表面の表面粗さがより高い場合に起きることがある。

突起部７２を座部の壁に支えさせることで、突起部７２はブレーキトルクをバンド３からベル２へ伝達させることができる。

付け根部７１は、一方で、駆動要素をブレーキバンドへ固定させると共に、他方で、二つのフランジ３１，３２に摩擦によって及ぼされる制動力を突起部７２に伝達してからベル２へと伝達するというように、制動力を伝えるという役割を有している。

本発明による駆動要素の付け根部７１は、Ｙ形状又はＴ形状として定めることのできる特定の形状を有している。

特に、駆動要素６９は、ブレーキバンド３と係合する付け根部７１の近傍で、一対の枝部８８に分岐し、それら枝部８８はブレーキバンド３の関連するフランジ３１，３２に一体的に接続されている。

枝部８８は、ディスクの回転軸Ｘ−Ｘに対して直交し且つディスク自体の軸線方向中心線を通るディスクの対称面に対して対称であることが好ましい。

有益なことに、駆動要素の付け根部７１をＹ形状に形成した場合には、その「Ｙ形状」部は、空気流の分散を防ぐ両フランジ３１，３２間においてハブによって直接吸引される冷却空気を運ぶのに適している、冷却空気収集用のスペース９２を区画している。

有益なことに、駆動本体７０が通気チャネルの軸線方向の寸法よりも小さな軸線方向の寸法を有しているという事実によって、ディスクの軸線方向の両側から、即ち、自動車の内部から及びホイール側から達する空気の通路が提供される。

更に、「Ｙ形状」部の二つの枝部は、従来技術の駆動要素に象徴的なトレイル効果（ｔｒａｉｌ ｅｆｆｅｃｔ）を回避することを可能にする。

各フランジに対する付け根部７１の枝部８８の接続領域において、付け根部７１は少なくとも一つの連結部９４を有しているのが好ましい。設計段階においてその特定の連結範囲を決定するには、公知の方法でブレーキバンド３を形成するために用いられる材料の種類を考慮しなければならない。

付け根部７１が、少なくとも二つの連続する又は互いに隣接する舌接ぎに対する接線方向への伸長を有していることが好ましい。

付け根部７１と特記部７２との間に位置する駆動要素６９の中間部分において、駆動要素６９は、フランジ間の冷却空気の流れを通すことを許容するように凹んだ少なくとも一つの凹部９８を有しているのが好ましい。

本発明の一実施形態によれば、突起部７２は、軽量化部（ｌｉｇｈｔｅｎｉｎｇ）１００、即ち、突起部自体を少なくとも部分的に貫通している空洞を有している。

本発明の一実施形態によれば、付け根部７１は、ブレーキバンド３への接続領域において、好ましくは径方向の軸線ｒ−ｒに対して対称な円弧状部１０４を有している。

本発明の一実施形態によれば、円弧状部１０４は、ブレーキバンド３の側に凹状のパターンを有している。

本発明の更に別の実施形態によれば、円弧状部１０４は、ブレーキバンド３の側に凸状パターンを有している。

更に、本発明の一実施形態によれば、付け根部は全体的にテーパーの付いたパターンの形態に形成されている。換言すると、付け根部は、駆動本体に向けて狭まった一対の側面１０８を有している。

上記説明から理解できるように、本発明によるブレーキディスクは、従来技術のブレーキディスクに関連して言及した欠点を克服することができる。

実際に、駆動要素６９が両フランジ３１，３２と係合しているという事実によって、駆動要素が一つのフランジと係合している他の公知の解決策を越えるかなりの構造的利点を確定することとなる。駆動要素が両フランジと係合することにより、実際に、制動作用によって一つのフランジに生じた歪み（ｓｔｒａｉｎ）を、駆動要素が、接続要素３３を介して一方のフランジから他方のフランジへ伝達することを必要とすることなく、蓄積することを可能にする。

このように、接続要素３３、例えば舌接ぎ４０又はピン６０は、構造的観点から、制動作用中にキャリパーによって及ぼされる圧縮力のみに主として耐えられるように寸法付けすることができる。構造的観点から、本発明によるブレーキディスク１では、接続要素３３は他の力の伝達を実質的に必要としない。

舌接ぎ４０又はピン６０のどちらか一方の接続要素３３の設計の基本における別の基準は、ブレーキディスク１の通気チャネル３４を如何に限定するかにある。

流体力学の観点から、駆動要素６９の特定の形状が如何にして全ての通気チャネル３４内における空気循環への自由なアクセスを可能にしているかについて銘記することが重要である。特に、Ｙ又はＴ形状のパターンの付け根部７１が、冷却空気用の通気チャネル３４への自由なアクセスを可能にすると共に、軸線方向と接線方向の双方において、構造的に強固で且つ効果的な方法で駆動要素６９をブレーキバンドに固定することを可能にさせる。

このような解決策は、一つの駆動要素６９が、それの付け根部が接続要素（ピン又は舌接ぎ）となるまで伸びているという公知の解決策よりも好ましい。実際に、このようなタイプの公知の解決策では、構造上の要求と流体力学上の要求とが矛盾する。

特に、そのような公知の解決策では、駆動要素６９の付け根部が拡大されていることが、駆動要素６９自体に対して径方向に整列されている通気チャネルへの空気のアクセスに影響を及ぼす。他方、同公知の解決策で、付け根部を拡大させることを想定していない駆動要素６９は、ブレーキバンドと駆動要素６９自体との間での力の効果的伝達に影響を及ぼす。

一方、本発明による解決策は、駆動要素に関して、構造的機能を流体力学的機能から効果的に切り離すことを可能にさせる。

更に、本発明によるブレーキディスクは、接続要素間、従って、ブレーキバンドとベルとの間での径方向へのスライドを可能にさせる。従って、ブレーキディスクの加熱に起因する如何なる熱膨張もブレーキバンドとディスクの回転軸との間の垂直性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｉｔｙ）の損失を伴わない。

当業者は、付随的な要請に応えるために、本願の特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱することなく、上述した本発明に係るブレーキディスクの実施形態に対して様々な変更及び調整を加え、或いは、機能的に均等な他の要素との置換を実施することができる。実施可能な実施形態に属するものとして説明した各特徴は、上述した他の実施形態とは無関係に得ることができる。

本発明によるブレーキディスクを示した図である。 図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った、図１のブレーキディスクの部分断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、図１のブレーキディスクの断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った、図１のブレーキディスクのブレーキバンドの断面図である。 本発明の別の実施形態に係る、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った、図１のブレーキディスクのブレーキバンドの断面図である。 図２のブレーキディスクのＶＩで示した細部の拡大斜視図である。 本発明の更に別の実施形態によるブレーキディスクの斜視図である。 図７のＶＩＩＩ矢視のブレーキディスクの正面図である。 本発明の更に別の実施形態に係るブレーキディスクの正面部分断面図である。

Claims (18)

1. 車両のホイールハブに接続されるサポートベル（２）と、
   ディスクブレーキのキャリパーと協働するブレーキバンド（３）を有し、
   前記ブレーキバンド（３）が、通気チャネル（３４）を区画する複数の接続要素（３３）によって接続された二つのフランジ（３１，３２）と、前記ブレーキバンド（３）と前記キャリパーとの間でやり取りされる制動力を前記ハブへ伝達するように前記サポートベル（２）と前記ブレーキバンド（３）とを互いに接続するのに好適な少なくとも一つの駆動要素（６９）を有している、回転軸Ｘ−Ｘを有するブレーキディスク（１）において、
   前記駆動要素（６９）が付け根部（７１）と突起部（７２）とそれらの間に伸びた駆動本体（７０）とを有し、
   前記付け根部（７１）が、前記ブレーキバンド（３）に接続され、
   前記突起部（７２）が、前記サポートベル（２）に設けられた専用の座部（８）内に少なくとも部分的に挿入され、
   前記付け根部（７１）が、前記ブレーキディスク（１）の回転軸（Ｘ−Ｘ）に直交する前記ブレーキバンド（３）の中心線面に対して対称になった一対の枝部（８８）を有するＹ形状を有し、
   それら枝部（８８）の各々が、前記ブレーキバンド（３）の対応のフランジ（３１，３２）に接続され、
   前記枝部（８８）の枝部において、前記付け根部（７１）が、空気流の分散を阻止する前記フランジ（３１，３２）間に冷却空気を直接運ぶのに適した、冷却空気収集用のスペース（９２）を区画し、
   前記付け根部（７１）の前記枝部（８８）における各フランジ（３１，３２）との接続部において、前記付け根部（７１）が前記フランジ（３１，３２）への少なくとも一つの連結部（９４）を有し、
   更に、前記付け根部（７１）が、少なくとも二つの連続する又は互いに隣接する舌接ぎに対する接線方向への伸長を有していることを特徴とする、ブレーキディスク（１）。
   
2. 前記駆動要素（６９）が、前記付け根部（７１）と前記突起部（７２）との間に伸びている前記駆動本体（７０）において、前記フランジ（３１，３２）間の冷却空気の流れを通すことを許容するように凹んだ少なくとも一つの凹部（９８）を有している、請求項１に記載のブレーキディスク（１）。
3. 前記突起部（７２）が、前記突起部自体を少なくとも部分的に貫通している空洞である軽量化部（１００）を有している、請求項１〜３の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
4. 前記付け根部（７１）が、前記ブレーキバンド（３）との接続領域において、円弧状部（１０４）を有している、請求項１〜３の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
5. 前記円弧状部（１０４）が、前記ブレーキディスク（１）の径方向軸線（ｒ−ｒ）に対して対称となっている、請求項４に記載のブレーキディスク（１）。
6. 前記円弧状部（１０４）が、前記ブレーキバンド（３）の側で、凹状のパターンを有している、請求項４又は５に記載のブレーキディスク（１）。
7. 前記円弧状部（１０４）が、前記ブレーキバンド（３）の側で、凸状のパターンを有している、請求項４又は５に記載のブレーキディスク（１）。
8. 前記付け根部（７１）が、全体的にテーパーの付いたパターンの形態をしている、請求項１〜７の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
9. 前記付け根部（７１）が、前記駆動本体（７０）に向けて狭まった一対の側面（１０８）を有している、請求項１〜８の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
10. 前記駆動本体（７０）が、前記通気チャネル（３４）の軸線方向の寸法よりも小さな軸線方向の寸法を有している、請求項１〜９の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
11. 前記突起部（７２）が、径方向でスライド自在で、接線方向及び軸線方向で拘束されるように座部（８）内に据え付けられている、請求項１〜１０の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
12. 前記突起部（７２）が、前記ブレーキバンド（３）と前記サポートベル（２）とを接続するために、少なくとも部分的に座部（８）内に据え付けるのに適している、略四角形の断面を有する角柱状の突起として形成されている、請求項１〜１１の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
13. 前記突起部（７２）が、その突起部自体の中心部及び前記ブレーキディスクの前記回転軸（Ｘ−Ｘ）を通る径方向の軸線（ｒ−ｒ）に対して共に平行な両側面（８０）を有している、請求項１〜１２の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
14. 前記突起部（７２）の両側面（８０）が、互いに平行ではない、請求項１〜１２の何れか一項に記載のブレーキディスク。
15. 前記両側面（８０）の各々が、前記突起部（７２）の中心を通る径方向の軸線（ｒ−ｒ）に対して平行方向で角度（α）を有している、請求項１４に記載のブレーキディスク（１）。
16. 前記角度（α）が０°と３°との間である、請求項１５に記載のブレーキディスク（１）。
17. 前記突起部（７２）が、前記駆動本体（７０）において平行で、面取り部（８４）が設けられている前記突起部（７２）に向かって互いに接近するよう伸びている両側面（８０）を有している、請求項１３〜１６の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。
18. 前記突起部（７２）の両側面（８０）が、６．４×１０^−６メートル未満の平均表面粗さＲ_ａを有している、請求項１〜１７の何れか一項に記載のブレーキディスク（１）。

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