JPH06147241A - キャリパブレーキ装置用ロータ - Google Patents

キャリパブレーキ装置用ロータ

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JPH06147241A
JPH06147241A JP19133192A JP19133192A JPH06147241A JP H06147241 A JPH06147241 A JP H06147241A JP 19133192 A JP19133192 A JP 19133192A JP 19133192 A JP19133192 A JP 19133192A JP H06147241 A JPH06147241 A JP H06147241A
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JP
Japan
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rotor
copper
brake
weight
silicon carbide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19133192A
Other languages
English (en)
Inventor
Seong Kwan Rhee
ソン・クワン・リー
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Honeywell International Inc
Original Assignee
AlliedSignal Inc
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/02Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12Discs; Drums for disc brakes
    • F16D65/125Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body
    • F16D65/126Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body the material being of low mechanical strength, e.g. carbon, beryllium; Torque transmitting members therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレーキ作動により発生する熱エネルギーに
耐え得るようにした、高い熱伝導率及び比較的軽量の組
成物から成るブレーキロータを提供する。 【構成】 ブレーキロータ12は、車輪と共に回転する
ように車軸に取付けるための開口25を有するハブ26
と、該ハブ26から環状ヘッド部まで半径方向に延びた
スポーク29とを有し、ヘッド部はブレーキパッドと係
合する摩擦面16を有する。ブレーキロータ12は、5
0〜85重量%の炭化ケイ素と0〜15重量%の黒鉛と
50〜15重量%の鉛との組成物から作られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、50〜85重量%の炭化ケイ素
と50〜15重量%の銅との組成物から成るキャリパブ
レーキ装置用ロータに関する。組成物中の銅は、ブレー
キ作動中キャリパ内に配設されたブレーキパッドと第1
及び第2摩擦面との間で発生された熱エネルギーを取り
去るように高い熱伝導特性を与えている。
【0002】車両の燃料効率を高めるため、車両の全重
量が減少してきている。重量を減少させる1つの方法
は、鋳鉄製のブレーキロータをアルミニウム又は他の軽
金属に替えることである。残念ながら、アルミニウムは
一般に摩耗に対する抵抗がない。結果として、アルミニ
ウムを用いる場合には、米国特許第4,290,510号
に開示されたタイプの耐摩耗性表面コーティングを摩擦
係合面に施さなければならない。アルミニウム製ロータ
のためのこの種の保護は、ブレーキ作動中に発生された
熱エネルギーが約482℃(900°F)以下である限
りは、ほとんどの場合十分である。しかしながら、或る
場合には、発生された熱エネルギーがアルミニウムの融
点に近づき、その結果ロータが軟らかくなり過ぎること
がある。従って、摩擦面から熱エネルギーを伝えること
ができる一方、ブレーキ作動中の高温において硬度及び
強さのような機械的性質を良好に維持するロータを開発
することが必要である。
【0003】クロム−銅合金で作られたロータは、鋳鉄
よりも約6倍大きい熱伝導率を有し、満足な性能を呈す
る。残念ながら、このようなクロム−銅製ロータの密度
は鋳鉄製ロータよりも大きく、その結果、車両の全重量
が増大して、燃料効率を向上させることができない。
【0004】多種の組成物を評価した後、炭化ケイ素−
銅合金がブレーキロータとして用いるために開発され、
高い熱伝導率及び鋳鉄の約2/3の密度を有している。
この合金は、50〜85重量%の炭化ケイ素と0〜15
重量%の黒鉛と50〜15重量%の銅との組成物から選
択される。組成物が、型内で加熱されてブレーキロータ
を形成する。ブレーキロータは、車両の車輪と共に回転
するように車両の車軸に取付けるための複数の開口を有
するハブと、該ハブから環状ヘッド部まで半径方向に延
びたスポークとを有する。ヘッド部は、ブレーキ作動中
ブレーキパッドと係合する第1及び第2摩擦面を有す
る。ブレーキロータは4.0〜6.0g/cm3の密度及び2
80〜310W/m・Kの熱伝導率を有する。
【0005】本発明の目的は、ブレーキロータに用いる
ための炭化ケイ素と銅又は銅合金の組成物を提供するこ
とにある。
【0006】本発明の他の目的は、品質低下を伴うこと
なく、ブレーキ作動中の熱エネルギーの発生に耐え得る
ようにしたブレーキロータに用いるための高い熱伝導率
及び比較的軽量の組成物を提供することにある。
【0007】本発明の更に他の目的は、鋳鉄の約70%
の密度且つ約6倍の熱伝導率を有していてブレーキ装置
の有効性を広い作動範囲にわたって維持するようにし
た、炭化ケイ素、黒鉛繊維及び銅の組成を有するブレー
キロータ用合金を提供することにある。
【0008】以下、本発明の実施例について添付図面を
参照して説明する。
【0009】図1に示すブレーキ装置において、キャリ
パ10はブレーキロータ12に係合するブレーキパッド
34及び36を保持し、ロータ12は後述の表1に示す
組成から選択された合金で作られている。
【0010】ロータ12は、車両の車軸27に取付ける
ための複数の開口25,25′・・・25を設けたハブ
26を有する。ロータ12は車輪と共に回転し、上記ハ
ブ26から環状ヘッド部14まで半径方向に延びたスポ
ーク29,29′・・・29を有する。ヘッド部14
は、半径方向に延びるスペースを有するようにして複数
のウェブ24により互いに連結された一対の摩擦面16
及び18を有する。ウェブ24は摩擦面16及び18を
平行に保持するのに対し、摩擦面間のスペースはロータ
12の冷却を促進するようにウェブ間に冷却空気を流通
させることができる。また、スポーク29,29′・・・
29間のスペースもロータ12を冷却するように空気
を流通させる。
【0011】車両に設置されたキャリパ10は、ロータ
12の摩擦面16及び18に対して平行に隔置された一
対の脚30及び32を有する。摩擦ライニング38とバ
ッキングプレート40を設けたブレーキパッド34及び
36は、キャリパ10のブリッジ部28に装架されて、
流体モータ42の室41に供給された流体圧力に応答し
てロータ12の回転平面に対し略直角な方向に軸線方向
に移動できる。
【0012】流体モータ42はキャリパ10の脚32に
支持され、シリンダ孔46内に配設されたピストン44
を有する。可撓性ブーツ又はシール48が一端部をキャ
リパ10に固定されるとともに、他端部をピストン44
に固定されて、室41を密封するとともに、塵埃、水及
び他の不純物が孔46内に侵入するのを防止する。
【0013】ブレーキ作動時、流体が室41に供給され
てピストン44とブレーキパッド34をロータ12の摩
擦面18に向けて移動させ、同時に脚32がウェブ31
と脚30を介して作用してブレーキパッド36をロータ
12の摩擦面16に向けて引き寄せる。ブレーキパッド
34及び36の摩擦ライニング38が摩擦面16及び1
8に係合するので、熱エネルギーが発生される。約20
4℃(400°F)以下の温度では、摩擦ライニングの
摩耗率はその材料中の摩擦調節剤を選択することにより
主として制御されるが、約204℃(400°F)以上
の温度では、摩擦ライニング材料中の結合剤の熱的劣化
により、摩耗率は温度の上昇に伴って指数関数的に増大
する。従って、ブレーキ作動中に発生された熱エネルギ
ーが摩擦ライニング材料からできるだけ速く伝え去るこ
とが重要である。
【0014】ロータ12を製造するための多種の材料及
びその物理的詳細が下記表1に示されている。
【0015】
【表1】
【0016】経験から、ねずみ鋳鉄から作られた代表的
なロータ12は約5.5Kg(12ポンド)の重量がある
ことがわかっている。この種のロータは、ブレーキパッ
ド34及び36から48W/m・Kの熱エネルギーを14(M2
/sec)×10-6の熱拡散率で伝え去ることが予期できる。
ブレーキ作動中に発生される温度が約871℃(160
0°F)以下である限りは、この種のロータは満足に機
能する。しかしながら、車両の全重量を軽減させるた
め、鋳鉄を、20重量%の炭化ケイ素を含有するアルミ
ニウム材料マトリックス合成物のようなアルミニウムに
替えることが示唆されている。この組成物から作られた
代表的なロータ12は約2.1Kg(4.6ポンド)の重量
がある。アルミニウム合金組成物を使用することは、重
量を相当軽減させることができるが、熱エネルギーの熱
伝導率を約3.5倍に増加させるとともに、摩擦ライニ
ング材料からの熱拡散の比率を約5倍にしている。ブレ
ーキ作動中に発生された熱エネルギーが約482℃(9
00°F)以下である限りは、このタイプのアルミニウ
ム合金組成物から作られたロータは満足に機能する。残
念ながら、今日の制動基準を満たすには、発生された熱
エネルギーは約482℃(900°F)を超えることが
あり、摩擦ライニング及びアルミニウム合成ロータの摩
擦面の品質低下を招く結果となる。従って、ブレーキロ
ータの熱性能を高めることが必要である。
【0017】ブレーキロータ12はクロム−銅合金から
作られた。クロム−銅合金は約6倍の熱伝導率及び熱拡
散率を有していて、車両の試験では満足に機能したが、
ロータの重量が約6.9Kg(15.2ポンド)に増大し
た。従って、このタイプの銅合金を使用することは、車
両の全重量を増大させることになる。高い熱伝導特性の
銅を利用するため、表1にA,B及びCで示した組成物
が開発された。
【0018】50重量%の炭化ケイ素と50重量%の銅
とを有する組成物Aから作られたブレーキロータ12
は、鋳鉄製のロータよりも少ない約4.7Kg(10.2ポ
ンド)の重量を有し、表1に示すように、熱伝導率及び
熱拡散率は共にクロム−銅合金のものと略同じである。
【0019】85重量%の炭化ケイ素と15重量%の銅
とを有する組成Bから作られたブレーキロータ12は、
鋳鉄製ロータよりも少ない約3.1Kg(6.8ポンド)の
重量を有し、表1に示すように、熱伝導率及び熱拡散率
は共にクロム−銅合金のものと略同じである。
【0020】ロータに構造強さを与えるため、基本の炭
化ケイ素及び銅組成物に黒鉛繊維を付加して表1に示す
組成物Cを生成することが提案された。約55重量%の
炭化ケイ素と15重量%の黒鉛繊維と30重量%の銅と
を有する組成物Cから作られたブレーキロータ12は、
鋳鉄製ロータよりも少ない重量を有し、表1に示すよう
に、熱伝導率及び熱拡散率は共にクロム−銅合金と略同
じである。
【0021】組成物A,B又はCからロータを製造する
際、炭化ケイ素と黒鉛繊維は略1100〜1400℃で
溶融した銅又はクロム−銅のような銅合金により浸透さ
れる。炭化ケイ素と黒鉛繊維の融点以下であるこの温度
は、銅を流動させロータ12のための結合母体を形成す
るに十分である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に応じて作られたロータを備えたキャリ
パブレーキ装置の断面図である。
【図2】図1のロータの正面図である。
【符号の説明】
10 キャリパ 12 ブレーキロータ 14 環状ヘッド部 16,18 摩擦面 24 ウェブ 25,25′,25″ 開口 26 ハブ 27 車軸 28 ブリッジ部 29,29′,29″ スポーク 30 脚 31 ウェブ 32 脚 34,36 ブレーキパッド 38 摩擦ライニング 40 バッキングプレート 41 室 42 流体モータ 44 ピストン 46 シリンダ孔 48 ブーツ又はシール

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の車輪と共に回転するように車両の車
    軸に取付けるための複数の開口を有するハブと、該ハブ
    から半径方向に延びたスポークと、該スポークに取付け
    られ、キャリパの駆動時にブレーキパッドと係合してブ
    レーキ作動を行う第1及び第2摩擦面を有する環状ヘッ
    ド部とを備え、50〜85重量%の炭化ケイ素と50〜
    15重量%の銅とを有する160〜250W/m・Kの熱伝
    導率の組成物から成ることを特徴とするキャリパブレー
    キ装置用ロータ。
  2. 【請求項2】請求項1記載のロータにおいて、前記組成
    物が70重量%の炭化ケイ素と30重量%の銅とを有
    し、4.9g/cm3の密度であることを特徴とするロータ。
  3. 【請求項3】請求項2記載のロータにおいて、前記銅
    が、前記ブレーキパッドとの係合時に前記第1及び第2
    摩擦面から熱エネルギーを均一に伝え去る母体をなすこ
    とを特徴とするロータ。
  4. 【請求項4】請求項1記載のロータにおいて、前記組成
    物が85重量%の炭化ケイ素と15重量%の銅とを有
    し、4.0g/cm3の密度であることを特徴とするロータ。
  5. 【請求項5】車両の車輪と共に回転するように車両の車
    軸に取付けるための複数の開口を有するハブと、該ハブ
    から半径方向に延びたスポークと、該スポークに取付け
    られ、キャリパの駆動時にブレーキパッドと係合してブ
    レーキ作動を行う第1及び第2摩擦面を有する環状ヘッ
    ド部とを備え、50〜70重量%の炭化ケイ素と10〜
    15重量%の黒鉛と40〜15重量%の銅とを有し且つ
    280〜310W/m・Kの熱伝導率及び4.0〜6.0(Kg/m
    3)×10-3の密度の組成物から成ることを特徴とするキャ
    リパブレーキ装置用ロータ。
  6. 【請求項6】請求項5記載のロータにおいて、前記銅
    が、前記ブレーキパッドとの係合時に前記第1及び第2
    摩擦面から熱エネルギーを均一に伝え去る母体をなすこ
    とを特徴とするロータ。
  7. 【請求項7】請求項6記載のロータにおいて、前記ヘッ
    ド部からの熱エネルギーが周囲環境へ分散されるように
    前記スポークへ伝えられることを特徴とするロータ。
JP19133192A 1991-06-27 1992-06-26 キャリパブレーキ装置用ロータ Withdrawn JPH06147241A (ja)

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US72204391A 1991-06-27 1991-06-27
US722,043 1991-06-27

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ID=24900284

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JP19133192A Withdrawn JPH06147241A (ja) 1991-06-27 1992-06-26 キャリパブレーキ装置用ロータ

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CA (1) CA2065686C (ja)
GB (1) GB2257213B (ja)

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016516942A (ja) * 2013-05-02 2016-06-09 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG 特に内燃機関のカムシャフトの調整のための調整装置

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GB2257213A (en) 1993-01-06
CA2065686C (en) 1998-04-28
GB2257213B (en) 1994-06-15
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