WO2010004913A1

WO2010004913A1 - フローティング型ブレーキディスク

Info

Publication number: WO2010004913A1
Application number: PCT/JP2009/061955
Authority: WO
Inventors: 伸弘藤田; 祐人中山; 秀計川合
Original assignee: 株式会社ユタカ技研
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US8353391B2; US20110079474A1; EP2299143A1

Abstract

　ロータ（１）からハブ（２）への熱引けを可及的に抑制でき、且つ、軽量化も図れるようにしたフローティング型ブレーキディスクを提供する。ハブ（２）の外周の周方向複数箇所に、連結ピン（３）をブレーキディスクの径方向内方と周方向片側と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れるピン受け部（６_１，６_２）が形成される。ロータ（１）の内周の周方向複数箇所に、ハブ（２）に形成するピン受け部（６_１，６_２）の開口部を閉塞するようにして径方向内方にのび、連結ピン（３）をハブ（２）に形成するピン受け部（６_１，６_２）との間に挟み込む舌片状のピン受け部（６_３，６_４）が形成される。

Description

フローティング型ブレーキディスク

　本発明は、環状のロータと、このロータの内側に配置されるハブとを備え、ロータとハブとを周方向複数箇所で連結ピンにより連結してなるフローティング型ブレーキディスクに関する。

　従来、この種のフローティング型ブレーキディスクにおいては、ロータの内周の周方向複数箇所に、径方向内方に突出し、径方向内端に半円形の切り欠きを有するピン受け部を形成すると共に、ハブの外周の周方向複数箇所に、径方向外方に突出し、径方向外端に半円形の切り欠きを有するピン受け部を形成し、ロータのピン受け部とハブのピン受け部とを突き合わせて両者の切り欠き部によりピン孔を構成し、このピン孔に連結ピンを挿通している（例えば、特許文献１参照）。

　ところで、制動時はロータがブレーキパッドの摺接で高温に発熱する。そして、ロータのピン受け部と連結ピンとを介してハブ側への熱引けを生ずる。上記従来例のものでは、ロータのピン受け部の先端に連結ピンの半周部分を受け入れる切り欠きを形成する関係で、ピン受け部を介しての熱引け量が大きくなる。その結果、ロータに温度差の大きな温度むらを生じ、制動の度にこれが繰り返されると、ロータに熱変形を生じる虞がある。

　また、図５に示すように、ロータａのピン受け部ｂを、連結ピンｃをブレーキディスクの径方向外方と周方向片側とから囲うように形成すると共に、ハブｄのピン受け部ｅを、連結ピンｃをブレーキディスクの径方向内方と周方向反対側とから囲うように形成したものも従来から知られている（例えば、特許文献２参照）。

　このものでは、ロータａのピン受け部ｂの連結ピンｃに対する接触面積が特許文献１記載のものより小さくなり、ピン受け部ｂを介しての熱引けをある程度は抑制できる。然し、ロータａのピン受け部ｂは、連結ピンｃをブレーキディスクの径方向外方から囲う部分ｂ１を有するため、この部分ｂ１からの熱引けを生じ、熱引けを十分には抑制できない。

　また、ハブは、一般的にアルミニウム合金で形成され、ロータは、耐熱性確保のため、ステンレス鋼板で形成される。ブレーキディスクを軽量化するには、比重の大きなステンレス鋼板で形成されるロータの軽量化が必要になり、そのためには、ロータのピン受け部をできるだけ小型化することが必要になる。ここで、特許文献２記載のものでは、ロータａのピン受け部ｂが特許文献１記載のものに比し小型になるが、一層の軽量化のためには、ピン受け部ｂから上記部分ｂ１を切除することが望まれる。

　また、フローティング型ブレーキディスクにおいては、ロータとハブとを軸方向に付勢することで両者をフローティング状態に連結する皿ばね（付勢手段）が連結ピンに外挿される。ここで、皿ばねは、ブレーキディスクの使用時に作用する各種の荷重により弾性変形を繰り返すことになるため、耐久性を有することが求められる。そこで、従来、特許文献３により、皿ばねを連結ピンへの外挿を可能とする開口が形成された円盤状の平板部と、平板部の外周に設けられたスカート状の弾性支持部とから構成したものが知られている。

　然し、特許文献３記載のものでは、連結状態で弾性支持部の先端周縁部がロータ及びハブの軸方向の面と略線接触しているため、荷重が作用して弾性変形（荷重により弾性支持部が拡がるように変形または荷重が除去されて復元）する度に、弾性支持部の先端周縁部がロータ及びハブの軸方向の面上を擦るように摺動し、ロータやハブの表面が摩耗するという問題がある。このような場合に、防錆等の目的でロータやハブの表面にＮｉ等のメッキ処理が施されていると、当該メッキ層が傷つけられたり、剥離されたりする虞がある。この場合、ロータ及びハブの軸方向の面と皿ばねとの間に例えばワッシャを介在させることが考えられるが、これでは、部品点数が増えて、コスト高を招くだけでなく、ロータとハブの連結作業も面倒になる。

特開２００５－４８７８７号公報実用新案登録第２５３４７７１号公報実公平２－４２８９７号公報

　本発明は、以上の点に鑑み、ロータからハブへの熱引けを可及的に抑制でき、かつ、軽量化も図れるようにしたフローティング型ブレーキディスクを提供することを第１の目的とし、また、部品点数を増加することなく、付勢手段の弾性変形に起因したロータ及びハブの摩耗を抑制できる低コストのフローティング型ブレーキディスクを提供することを第２の目的としている。

　上記第１の目的を達成するために、本発明は、環状のロータと、前記ロータの内側に配置されるハブとを備え、前記ロータと前記ハブとを周方向複数箇所で連結ピンにより連結してなるフローティング型ブレーキディスクにおいて、前記ハブの外周の周方向複数箇所に、前記連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向片側と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向反対側に開口部を有するピン受け部が形成され、前記ロータの内周の周方向複数箇所に、前記ハブに形成する前記ピン受け部の前記開口部を閉塞するようにして径方向内方にのび、前記連結ピンを前記ハブに形成する前記ピン受け部との間に挟み込む舌片状のピン受け部が形成されることを特徴とする。

　本発明によれば、ハブに形成するピン受け部が、連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向片側と径方向外方との３方向から囲うため、ロータに形成するピン受け部に、上記特許文献２記載のもののように連結ピンをブレーキディスクの径方向外方から囲う部分を形成する必要がない。そのため、ロータに形成するピン受け部を介しての熱引けを可及的に抑制して、ロータに温度差の大きな温度むらを生ずることを防止できる。

　また、本発明においては、ロータがステンレス鋼板で形成され、ハブがアルミニウム合金で形成されることが望ましい。ここで、本発明によれば、ロータに形成するピン受け部を可及的に小型化できるため、ロータを比重の大きなステンレス鋼板製としても、ロータの軽量化を図ることができる。尚、ハブに形成するピン受け部は大型化するが、ハブを比重の小さなアルミニウム合金製とすれば、ピン受け部が大型化してもハブの重量は然程増加しない。そして、ロータに形成するピン受け部の小型化によるロータの重量の軽減分がハブに形成するピン受け部の大型化によるハブの重量増加分を上回って、ブレーキディスク全体の重量が軽減される。

　また、本発明において、ロータの内周寄りの部分に、ロータに形成するピン受け部と同一の周方向箇所に位置させて、透孔を形成すれば、透孔によりピン受け部への伝熱面積が狭められ、ピン受け部からの熱引けが一層効果的に抑制される。

　さらに、本発明においては、ハブに形成するピン受け部は、連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向一方と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向他方に開口部を有する第１のピン受け部と、連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向他方と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向一方に開口部を有する第２のピン受け部とから成り、第１のピン受け部と第２のピン受け部とが周方向の間隔を存して交互に形成され、ロータに形成するピン受け部は、連結ピンを第１のピン受け部との間に挟み込む第３のピン受け部と、連結ピンを第２のピン受け部との間に挟み込む第４のピン受け部とから成り、第３のピン受け部と第４のピン受け部とが周方向の間隔を存して交互に形成されることが望ましい。

　ここで、ロータに対する制動トルクの作用方向が周方向一方である場合、制動トルクは第３のピン受け部と連結ピンと第１のピン受け部とを介してハブに伝達される。従って、ハブに形成するピン受け部とロータに形成するピン受け部とをそれぞれ第１のピン受け部と第３のピン受け部だけにすることも可能である。但し、上記構成では、ブレーキディスクを表裏反転して車軸に連結すると、制動トルクをハブに伝達できなくなる。一方、ハブに上記の如く第１と第２のピン受け部を形成すると共に、ロータに上記の如く第３と第４のピン受け部を形成しておけば、ブレーキディスクを表裏反転して車軸に連結しても制動トルクをハブに伝達でき、有利である。

　また、本発明において、軸方向に付勢力を付与する付勢手段を介在させてロータとハブとを連結ピンにより連結する場合、上記第２の目的を達成するために、付勢手段は、連結ピンへの外挿を可能とする開口が形成された円盤状の平板部と、平板部の外周に設けられたスカート状の弾性支持部とを有し、弾性支持部の先端周縁部を平板部側に曲げたものとすることが望ましい。

　これによれば、連結ピンによる連結状態では、弾性支持部の先端周縁部がロータ及びハブの軸方向の面から離間し、先端周縁部から平板部側に向かう部分でロータ及びハブの軸方向の面に面接触する。そのため、ロータ及びハブの軸方向の面に対し作用する付勢手段の圧力が分散されて減少し、荷重が作用して弾性変形する際の摩耗を抑制できる。その結果、ワッシャ等の別個の部品を用いることなしに、付勢手段だけでロータ及びハブの摩耗を抑制できる構成を実現できる。従って、低コストを図ることができ、その上、部品点数が減少してロータ及びハブの連結作業も簡素化できる。

　また、荷重が作用して弾性変形した際の摩耗を効果的に抑制するために、連結ピンにより連結した状態で弾性支持部の平板部側に曲げられた先端周縁部がロータ及びハブの軸方向の面から離間し、弾性支持部の少なくとも半分の領域がロータ及びハブの軸方向の面に面接触していることが好ましい。

　また、付勢手段を上記の如く構成する場合、連結ピンは、筒状の胴体部と胴体部の長さ方向一端に形成されたフランジ部とを備え、胴体部の内径のうち長さ方向他端側をフランジ部側の内径より局所的に小さくし、前記他端側を肉厚のかしめ部とすることが望ましい。このようにかしめ部を肉厚とすれば、連結ピンによりロータとハブとを連結した際の軸方向の強度を向上させることができ、上記弾性支持部の少なくとも半分の領域がロータ及びハブの軸方向の面に面接触している構成を確実に実現できる。

本発明の実施の形態のブレーキディスクの正面図。（ａ）図１に示すブレーキディスクの第１と第３のピン受け部の部分の拡大正面図、（ｂ）第１と第３のピン受け部の部分の拡大背面図。図２（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した拡大断面図。（ａ）図１に示すブレーキディスクに設けられた付勢手段の正面図、（ｂ）付勢手段の断面図、（ｃ）図４（ｂ）のＡの部分の拡大断面図。従来例のブレーキディスクの要部の拡大図。

　以下、図面を参照して、自動二輪車に装着される本発明の実施の形態のフローティング型ブレーキディスクを説明する。図１に示すように、制動時にパッド（図示せず）が圧接するロータ１は、ステンレス鋼板製であって、環状に形成される。ロータ１の内側には、車軸に連結されるアルミニウム合金製のハブ２が配置される。そして、ロータ１とハブ２とを周方向複数箇所で連結ピン３により連結してフローティング型ブレーキディスクを構成している。尚、図１の左半部は連結ピン３を装着していない状態を示し、右半部は連結ピン３を装着した状態を示している。

　ハブ２には、中央の軸穴４と、軽量化のための大小複数の孔５とが形成されている。ハブ２の外周には、連結ピン３をブレーキディスクの径方向内方と周方向一方（反時計方向）と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向他方に開口部６ａを有する第１のピン受け部６_１と、連結ピン３をブレーキディスクの径方向内方と周方向他方（時計方向）と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向一方に開口部６ａを有する第２のピン受け部６_２とが周方向の間隔を存して交互に形成されている。

　ロータ１の内周には、第１のピン受け部６_１の開口部６ａを閉塞するようにして径方向内方にのび、連結ピン３を第１のピン受け部６_１との間に挟み込む舌片状の第３のピン受け部６_３と、第２のピン受け部６_２の開口部６ａを閉塞するようにして径方向内方にのび、連結ピン３を第２のピン受け部６_２との間に挟み込む舌片状の第４のピン受け部６_４とが周方向の間隔を存して交互に形成されている。尚、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４は、ロータ１の他の部分よりも肉薄に形成されている。

　図２、図３を参照して、連結ピン３は、外径が第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２及び第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４に内接する円の径より僅かに小径の中空ピンからなる胴体部３ａを備えている。胴体部３ａの長さ方向の一端には、第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２及び第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４の軸方向一方の側面に当接するフランジ部３ｂが形成されている。

　また、胴体部３ａの内壁には、フランジ部３ｂ側の一端から略中央部に亘って切削加工等により凹部３ｃが形成されている。そして、胴体部３ａの内径のうち長さ方向他端側をフランジ部３ｂ側の内径より局所的に小さくして、当該他端側を肉厚のかしめ部３ｄとしている。尚、凹部３ｃの深さや当該凹部３ｃが形成された部分の胴体部３ａの肉厚は、連結ピン３の強度が保持できる範囲で適宜選択できる。

　ロータ１とハブ２とを連結する際には、連結ピン３の他端側に付勢手段たる皿ばねＳとワッシャＷとを外挿し、この状態で連結ピン３の他端をローラかしめ等の公知の方法でかしめる。これにより、ワッシャＷを介して皿ばねＳを押圧し、第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２及び第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４の軸方向他方の側面に皿ばねＳを圧接させる。

　ここで、ワッシャＷは、例えばステンレス製で、且つ、略矩形の外形を有し、第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２及び第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４の軸方向の面を覆う面積を有する。

　図３及び図４を参照して、皿ばねＳは、例えばステンレス製であり、連結ピン３への外挿を可能とする開口Ｓａが形成された円盤状の平板部Ｓ１と、平板部Ｓ１の外周に設けられたスカート状の弾性支持部Ｓ２とを有する。そして、弾性支持部Ｓ２の先端周縁部Ｓ３が平板部Ｓ１側（図３、図４で上方）に折り曲げられている。

　連結ピン３の他端をかしめてロータ１とハブ２とを連結した状態では、弾性支持部Ｓ２の先端周縁部Ｓ３がロータ１及びハブ２の軸方向の側面から離間し、弾性支持部Ｓ２の少なくとも半分の領域がロータ１及びハブ２の軸方向の面に面接触する。そして、ロータ１とハブ２とが、第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２及び第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４と連結ピン３の外周面との間に生ずる僅かな隙間分だけ径方向及び周方向に相対変位自在に、且つ、皿ばねＳが撓むことのできる範囲で軸方向に相対変位自在に連結される。そのため、ロータ１の熱膨張をロータ１とハブ２との相対変位で吸収し、ブレーキディスク全体の変形を抑制することができる。なお、弾性支持部Ｓ２が面接触する領域は、荷重が作用したときの皿ばねＳの撓みを可能とする範囲において適宜変更してもよい。

　このように本実施の形態によれば、ロータ１とハブ２とを連結した場合に、ロータ１及びハブ２の軸方向の面に対し作用する皿ばねＳの圧力が分散されて減少し、荷重が作用して弾性変形する際の摩耗を効果的に抑制できる。その結果、従来技術の皿ばねの場合には、当該皿ばねとロータ及びハブの軸方向の面との間にワッシャ等の別個の部品を用いる必要があるのに対して、本実施の形態では別個の部品を必要とすることなく、皿ばねＳだけでロータ１及びハブ２の摩耗を抑制できる構成を実現できる。そのため、低コストを図ることができ、その上、部品点数が減少してロータ１及びハブ２の連結作業も簡素化できる。

　また、連結ピン３の胴体部３ａの内径のうち長さ方向他端側をフランジ部３ｂ側の内径より局所的に小さくし、当該他端側を肉厚のかしめ部３ｄとしたため、ロータ１とハブ２との連結時に軸方向の強度を向上させることができ、上記弾性支持部Ｓ２の少なくとも半分の領域がロータ１及びハブ２の軸方向の面に面接触している構成を確実に実現できる。

　ところで、ロータ１に対する制動トルクの作用方向が反時計方向である場合、制動トルクは第３のピン受け部６_３と連結ピン３と第１のピン受け部６_１とを介してハブ２に伝達される。ここで、ハブ２に形成するピン受け部とロータ１に形成するピン受け部とを夫々第１のピン受け部６_１と第３のピン受け部６_３だけにすると、ブレーキディスクを表裏反転して車軸に取付けた場合、制動トルクをハブ２に伝達できなくなる。そこで、本実施の形態では、ブレーキディスクを表裏反転して車軸に連結しても制動トルクをハブに伝達できるように、ハブ２に第１と第２のピン受け部６_１，６_２を形成すると共に、ロータに第３と第４のピン受け部６_３，６_４を形成している。

　また、ロータ１には、多数の水切り孔７が形成されている。更に、ロータ１の内周部に、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４と同一の周方向箇所に位置させて、透孔８が形成されている。

　制動時は、ロータ１がパッドの摺接で高温に発熱し、ロータ１の第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４と連結ピン３のフランジ部３ａとを介してハブ２側への熱引けを生ずる。この場合、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４を介しての熱引け量が大きくなると、ロータ１に温度差の大きな温度むらを生ずる。そして、制動の度にこれが繰り返されると、ロータ１に熱変形を生じる虞がある。

　本実施の形態では、ハブ２に形成する第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２が、連結ピン３をブレーキディスクの径方向内方と周方向片側と径方向外方との３方向から囲うため、ロータ１に形成する第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４に、連結ピン３をブレーキディスクの径方向外方から囲う部分を形成する必要がない。そのため、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４と連結ピン３のフランジ部３ａとの接触面積が可及的に減少する。その結果、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４を介しての熱引けが可及的に抑制され、ロータ１に温度差の大きな温度むらを生ずることが防止される。

　また、本実施の形態では、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４が肉薄に形成されると共に、各ピン受け部６_３，６_４に近接した位置に透孔８が形成されるため、各ピン受け部６_３，６_４への伝熱面積が狭められる。従って、各ピン受け部６_３，６_４からの熱引けが一層効果的に抑制される。

　さらに、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４は、連結ピン３をブレーキディスクの径方向外方から囲う部分を有するものと異なり、可及的に小型化される。そのため、比重の大きなステンレス鋼板製のロータ１の軽量化を図ることができる。尚、ハブ２に形成する第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２は大型化するが、ハブ２はアルミニウム合金製であって、比重が軽いため、第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２が大型化してもハブ２の重量は然程増加しない。そして、第３と第４の各ピン受け部６_３，６_４の小型化によるロータ１の重量の軽減分が第１と第２の各ピン受け部６_１，６_２の大型化によるハブ２の重量増加分を上回って、フローティング型ブレーキディスク全体の重量が軽減される。

　１　ロータ、２　ハブ、３　連結ピン、３ａ　胴部、３ｂ　フランジ部、３ｄ　かしめ部、６_１　第１のピン受け部、６_２　第２のピン受け部、６ａ　開口部、６_３　第３のピン受け部、６_４　第４のピン受け部、８　透孔、Ｓ　皿ばね（付勢手段）、Ｓａ　開口、Ｓ１　平板部、Ｓ２　弾性支持部、Ｓ３　先端周縁部。

Claims

　環状のロータと、前記ロータの内側に配置されるハブとを備え、前記ロータと前記ハブとを周方向複数箇所で連結ピンにより連結してなるフローティング型ブレーキディスクにおいて、
　前記ハブの外周の周方向複数箇所に、前記連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向片側と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向反対側に開口部を有するピン受け部が形成され、
　前記ロータの内周の周方向複数箇所に、前記ハブに形成する前記ピン受け部の前記開口部を閉塞するようにして径方向内方にのび、前記連結ピンを前記ハブに形成する前記ピン受け部との間に挟み込む舌片状のピン受け部が形成されることを特徴とするフローティング型ブレーキディスク。
　前記ロータはステンレス鋼板で形成され、前記ハブはアルミニウム合金で形成され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。
　前記ロータの内周寄りの部分に、前記ロータに形成した前記ピン受け部と同一の周方向箇所に位置させて、透孔が形成され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。
　前記ロータの内周寄りの部分に、前記ロータに形成した前記ピン受け部と同一の周方向箇所に位置させて、透孔が形成されることを特徴とする請求項２記載のフローティング型ブレーキディスク。
　前記ハブに形成する前記ピン受け部は、前記連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向一方と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向他方に開口部を有する第１のピン受け部と、前記連結ピンをブレーキディスクの径方向内方と周方向他方と径方向外方との３方向から囲うようにして受け入れる、周方向一方に開口部を有する第２のピン受け部とから成り、前記第１のピン受け部と前記第２のピン受け部とが周方向の間隔を存して交互に形成され、
　前記ロータに形成するピン受け部は、前記連結ピンを前記第１のピン受け部との間に挟み込む第３のピン受け部と、前記連結ピンを前記第２のピン受け部との間に挟み込む第４のピン受け部とから成り、前記第３のピン受け部と前記第４のピン受け部とが周方向の間隔を存して交互に形成されることを特徴とする請求項１～４の何れか１項記載のフローティング型ブレーキディスク。
　請求項１記載のフローティング型ブレーキディスクであって、軸方向に付勢力を付与する付勢手段を介在させて前記ロータと前記ハブとを前記連結ピンにより連結してなるものにおいて、
　前記付勢手段が、前記連結ピンへの外挿を可能とする開口が形成された円盤状の平板部と、前記平板部の外周に設けられたスカート状の弾性支持部とを有し、前記弾性支持部の先端周縁部を前記平板部側に曲げ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。
　前記ロータと前記ハブとを前記連結ピンにより連結した状態で前記弾性支持部の前記先端周縁部が前記ロータ及び前記ハブの軸方向の面から離間し、前記弾性支持部の少なくとも半分の領域が前記ロータ及び前記ハブの軸方向の面に面接触していることを特徴とする請求項６記載のフローティング型ブレーキディスク。
　前記連結ピンは、筒状の胴体部と前記胴体部の長さ方向一端に形成されたフランジ部とを備え、前記胴体部の内径のうち長さ方向他端側を前記フランジ部側の内径より局所的に小さくし、前記他端側を肉厚のかしめ部としたことを特徴とする請求項６又は７記載のフローティング型ブレーキディスク。