JP2000027906A - ブレ―キ・ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 かさ状またはその他のゆがみが少なく、熱放
散が改善されたブレーキ・ディスクを提供する。 【解決手段】 ブレーキ・ディスク（１０）は、鋳造ア
ルミニウム合金で作られたカバー（１２）と鋳鋼または
鋳鉄で作られたブレーキ・リング（１４）とを有する。
カバー（１２）は、ポケット（２２）の上に鋳込まれ
る。ポケット（２２）は、ポケット端（２６）に隣接し
て半径方向内側に面するポケット開口部を有し、ブレー
キ・リングの内周（Ｕｉ）上に形成され、カバー（１
２）とブレーキ・リング（１４）との間に半径方向の間
隔（ｂ）を作る。ポケット端（２６）は鋳造カバー（１
２）によって囲繞され、ポケット（２２）は鋳造アルミ
ニウム合金で実質的に充填される。ブレーキ・リング
（１４）をカバー（１２）に接続するこの方法によっ
て、かさ状のゆがみを大幅に回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、鋳造アルミニウム
合金で作られたカバーと、鋳鋼または鋳鉄で作られたブ
レーキ・リングとを有するブレーキ・ディスクに関し、
前記カバーが、ブレーキ・リングの内周から半径方向内
側に突き出た固定片の上に、カバーとブレーキ・リング
との間に半径方向の間隙を残して、鋳込まれたブレーキ
・ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】通気型または中実の鋳鉄ブレーキ・ディ
スクが一般に知られている。カバーを介してハブ接続が
なされており、カバーは通常ブレーキ・ディスクと一体
に鋳込まれるかあるいはプレスド・オン・プレート構造
（pressed-on plate construction）である。ブレーキ
・ディスクの重量は設計によって異なるが、自動車では
約６〜１５ｋｇであり、貨物車両の場合約４０〜５０ｋ
ｇまである。

【０００３】ブレーキ・リングをねずみ鋳鉄で作りカバ
ーをアルミニウム合金で作るという概念は、ATZ Automo
biltechnische Zeitschrift 96 (l994)に示されてい
る。ここでは、接続をステンレス鋼ボルトで行ってい
る。このタイプの設計による軽量化は、通常の単一材料
からなるブレーキ・ディスクに比べて約１０％である。
しかしながら、この概念は極めて費用がかかるので、高
級車の少量生産にしか使用されていない。

【０００４】最初に述べたタイプのブレーキ・ディスク
は、英国出願Ａ−２１０７０１２号明細書に公表されて
いる。ここでは、ディスクはアルミニウム合金で作られ
ており、アルミニウム合金はブレーキ・リングの上に鋳
込まれる。この解決策の著しく不利な点は、ブレーキ・
リングへのカバーの接続が極めて堅いことである。この
ためかさ状のゆがみを生じ、ブレーキのこすれ（rubbin
g）を引き起こす傾向がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ブレーキ・ディスク
は、車両中のアンスプラング・マスを代表するものであ
る。このことは、この領域での軽量化が乗り心地の大幅
な改善につながり、さらなる軽量化をもたらすことを意
味している。アルミニウム合金のような熱伝導性材料の
使用によって、ブレーキ・ディスクの寿命も大幅に延長
できる。

【０００６】従って、本発明は、冒頭に述べたタイプの
ブレーキ・ディスク、すなわち、かさ状またはその他の
ゆがみが少なく熱放散が改善されたブレーキ・ディスク
を作るという課題に基づくものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による問題の一つ
の解決策は、ブレーキ・リング上に形成されたポケット
として固定片を構成することである。ポケットは放射状
に内部に向いたポケット開口部を縁どるポケット端を有
しており、該ポケット端はカバー鋳物によって囲繞され
かつポケットは鋳造アルミニウム合金で実質上充填され
る。

【０００８】本発明のポケット形の固定片は、カバー鋳
物によって隙間なく囲繞された後、ブレーキ・リングの
準浮動取り付けを実現する。この特殊な接続のため、こ
の二つの材料からなるブレーキ・ディスク内のブレーキ
・リングは、ブレーキ操作による発熱の際に自由に半径
方向に膨張できる。この場合ポケットはガイドとして作
用し、さらに軸方向の力を吸収する。ブレーキ・リング
のこの「自由」膨張のため、ブレーキ・リングはかさ状
にならない。カバーとブレーキ・リングとの間の接続部
付近に僅かな応力が生じるにすぎない。しかし、これら
の応力は材料の弾性域内の応力である。

【０００９】ブレーキ・リングからの熱は鋳造アルミニ
ウム合金で充填されたポケットの内面を経由してのみカ
バーへ移動する。この熱移動は、使用された鋳造アルミ
ニウム合金がその機械的特性を失わない程度の大きさで
ある。ＨＦＴ試験、すなわちブレーキ・ディスクに特に
高い熱負荷をかけて行うブレーキ試験で、カバー内の温
度が２７０℃を超えないことが示された。この温度は通
常の単一材料ディスクの温度範囲内にある。

【００１０】本発明の構造によって、単一材料からなる
ブレーキ・ディスクに比べて約１０％の軽量化が得られ
る。アンスプラング・マスの減少は、さらに乗り心地を
向上させ、車両サスペンションのさらなる軽量化をもた
らす。

【００１１】ブレーキ・リングに接続されるポケットの
数は、好ましくは３と１４との間である。

【００１２】カバーへのブレーキ・リングの接続を改善
するため、外側に突き出た環状リッジをポケット壁の上
に形成することができる。さらにポケットは、ポケット
端付近に環状アンダーカットを具備することができる。

【００１３】カバーを鋳込む間ポケットは閉じているの
で、エア・クッションが生じることがある。カバーをブ
レーキ・リング上に鋳込む間にポケットを鋳造アルミニ
ウム合金で完全に充填すること、したがってブレーキ・
リングからカバーへの熱移動を最適にすることを確実に
するために、ポケット床の近くにガス抜き孔を備えるこ
とができる。

【００１４】冷却を更に改善するため、空気をブレーキ
・リングに直接通すための凹部を隣接するポケットの間
のカバー壁に設けることができる。この凹部はカバー壁
の端から始まる凹みでもよいしあるいはスロットとして
設計したものでもよい。この対策によって、カバーの加
熱も弱くなるのに加えてブレーキ・リングの冷却がよく
なる。

【００１５】内部通気型ブレーキ・ディスクは、放射状
に配置された接続ウェブを有する外部および内部摩擦リ
ングを具備するブレーキ・リングを有する。好ましく
は、ポケットは接続ウェブに接続される。ここで、凹部
によって摩擦リングの間を直接空気が通過できるように
なる。

【００１６】凹部は、製造後のフライス削りによって作
ることができる。凹部の形成は、製造工程中、すなわち
鋳造中の成形によって行うのが好ましい。

【００１７】本発明のブレーキ・ディスクの好ましい設
計において、カバーは耐熱性の、必要があれば繊維およ
び／または粒子で強化された、鋳造アルミニウム合金で
作られ（スプレー成形してもよい）、かつブレーキ・リ
ングは鋳鋼または鋳鉄、特に炭素含有量の高い鋳鉄合金
で作られる。

【００１８】カバーは、好ましくはブレーキ・リングの
上に鋳込まれ、カバーとブレーキ・リングとの間の接続
部は砂型鋳造、低圧鋳造、チル鋳造、圧力鋳造、ダイカ
スト、スクイーズキャスティングまたはチクソキャステ
ィングによって作られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のさらなる利点、特徴およ
び詳細について、以下に述べる好ましい設計例および図
面に従って説明する。

【００２０】図１および図２に示したブレーキ・ディス
ク１０は、ハブ・セクションまたはカバー１２と、これ
に接続する内部通気型ブレーキ・リング１４とを有す
る。ブレーキ・ディスク１０の組立のため、車両ホイー
ルハブ（図に示さない）が底部１２ａと円筒部１２ｂと
からなるカバー１２の上にディスクのｘ軸方向に置か
れ、これに堅くボルト締めされる。

【００２１】図に示されたブレーキ・リング１４は、内
部通気され、外部摩擦リング１６と内部摩擦リング１８
とを具備し、これらの摩擦リングは外周Ｕａ付近から内
周Ｕｉ付近まで、放射状に配置されたウェブ２０を介し
て接続される。ウェブ２０の間に放射状に伸びるエアギ
ャップ２１が形成される。各４番目のウェブ２０の末端
がポケット２２になり、そのポケット端２６は内周Ｕｉ
から距離ａだけ突き出る。この例では、１０個のポケッ
ト２２がブレーキ・リング１４の内周Ｕｉの周りに配列
されている。ポケット端２６は、半径方向に見た平面図
ではやや楕円形であり、楕円の長軸はディスクの平面内
にある。

【００２２】ブレーキ・リング１４をカバー１２に鋳込
む間にポケット壁２８を介してポケット床２４からポケ
ット端２６に至る接続部が作られる。ポケット端２６は
カバー外周Ｕｈからカバー壁（カバー１２の円筒部１２
ｂ）中に距離ｃだけ突き出る。そこでカバーを鋳込む間
にポケット２２も充填される。

【００２３】ブレーキ・リング１４の内周Ｕｉはカバー
の外周Ｕｈから距離ｂだけ離れており、ポケット２２の
付近だけが遮断されたエアギャップ３６ができる。

【００２４】図４および図５は、ポケット２２のさらな
る設計態様を示す。ポケット端２６で環状ビードまたは
ウェブ３０が外側に突出している。さらに、ポケット壁
２８とポケット端２６との接合部のポケット内面２９に
環状アンダーカット３２を設けてある。図５では、外部
摩擦リング１６を貫通する孔形のガス抜き孔３４もポケ
ット床２４の付近に設けてある。このガス抜き孔３４
が、ブレーキ・リング１４上へカバー１２を鋳込む際に
ポケット２２が完全に充填されるのを確実にする。

【００２５】図６〜８に示したブレーキ・ディスク１０
の設計態様では、隣接するポケット２２の間のカバー１
２の円筒部１２ｂに凹部３８が設けられている。図７に
よれば、この凹部３８は、円筒部１２ｂの外縁から始ま
ってブレーキ・ディスクの幅全体にわたっている。図８
に示した設計態様の凹部３８は、スロット４０として形
成されている。

【００２６】図６に示したように、凹部３８によって、
ブレーキ・リング１４のウェブ２０で仕切られた放射状
のエアギャップ２１へカバーから直接空気が通過できる
ようになる。

【００２７】カバー１２の製造用材料の一例は、Ｇ‐Ａ
ｌＳｉ12 ＣｕＮｉＭｇ合金である。ブレーキ・リン
グは、例えばねずみ鋳鉄で構成することができる。図面
に示した設計例は、外部摩擦リングと内部摩擦リングと
を有する内部通気型ブレーキ・ディスクに関するもので
あるが、上記の発明は、勿論、中実のブレーキ・リング
へのポケットの接合をもカバーするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブレーキ・ディスクの部分断面図である。

【図２】図１のブレーキ・ディスクをｙ方向に見た平面
図である。

【図３】図１のブレーキ・リング上のポケットの斜視図
である。

【図４】第２の設計態様のポケットの断面図である。

【図５】第３の設計態様の、ガス抜き孔を有するポケッ
トの断面図である。

【図６】空気通過開口部を有するブレーキ・ディスクの
一部の平面図である。

【図７】図６のブレーキ・ディスクをｚ方向に見た部分
図である。

【図８】スロットを有する図６のブレーキ・ディスクを
ｚ方向に見た部分図である。

【符号の説明】

１０ ブレーキ・ディスク １２ カバー １２ａ カバーの底部 １２ｂ カバーの円筒部（カバー壁） １４ ブレーキ・リング １６ 外部摩擦リング １８ 内部摩擦リング ２０ ウェブ ２１ エアギャップ ２２ ポケット ２４ ポケット床 ２６ ポケット端 ２８ ポケット壁 ２９ ポケット内面 ３０ 環状ビードまたはウェブ ３２ アンダーカット ３４ ガス抜き孔 ３６ エアギャップ ３８ 凹部 ４０ スロット ａ、ｂ、ｃ 距離 Ｕａ ブレーキ・リングの外周 Ｕｉ ブレーキ・リングの内周 Ｕｈ カバーの外周

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フーベルト コッホ ドイツ国 ディー 79618 ラインフェル デン ベルツシュトラーセ 16

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造アルミニウム合金で作られたカバー
   （１２）と鋳鋼または鋳鉄で作られたブレーキ・リング
   （１４）とを具備し、前記カバー（１２）が、カバー
   （１２）とブレーキ・リング（１４）との間に半径方向
   の間隙（ｂ）を残して、ブレーキ・リング（１４）の内
   周（Ｕｉ）から半径方向内側に突き出た固定片の上に鋳
   造されたブレーキ・ディスクであって、前記固定片がブ
   レーキ・リング上に形成されたポケット（２２）として
   構成され、ポケットの端（２６）が半径方向内側に面す
   るポケット開口部を縁取り、該ポケット端（２６）がカ
   バー鋳物（１２）によって囲繞されかつポケット（２
   ２）が鋳造アルミニウム合金で実質上充填されているこ
   とを特徴とするブレーキ・ディスク。
2. 【請求項２】 ポケット（２２）の数がほぼ３と１４と
   の間である請求項１記載のブレーキ・ディスク。
3. 【請求項３】 環状ウェブ（３０）がポケット端（２
   ６）の上に形成され、かつ外側に突き出ていることを特
   徴とする請求項１または２記載のブレーキ・ディスク。
4. 【請求項４】 ポケット（２２）がポケット端（２６）
   の付近に環状アンダーカット（３２）を有することを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブレーキ・デ
   ィスク。
5. 【請求項５】 ポケット床（２４）の付近に通気孔（３
   ４）を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載のブレーキ・ディスク。
6. 【請求項６】 カバー壁（１２ｂ）が、隣接するポケッ
   トの間に、ブレーキ・リング（１４）へ直接空気が通過
   するための凹部を有することを特徴とする請求項１〜５
   のいずれかに記載のブレーキ・ディスク。
7. 【請求項７】 凹部（３８）がスロット（４０）である
   ことを特徴とする請求項６記載のブレーキ・ディスク。
8. 【請求項８】 凹部（３８）が鋳造中に形成されること
   を特徴とする請求項６または７記載のブレーキ・ディス
   ク。
9. 【請求項９】 ブレーキ・リング（１４）が放射状に位
   置する接続ウェブ（２０）を有する外部および内部摩擦
   リング（１６，１８）を具備しかつポケット（２２）が
   接続ウェブと一体に形成され、凹部（３８）によって摩
   擦リング（１６，１８）の間を直接空気が通過できるよ
   うにしたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記
   載のブレーキ・ディスク。
10. 【請求項１０】 カバー（１２）が耐熱性の、必要があ
    れば繊維および／または粒子で強化された、鋳造アルミ
    ニウム合金で作られ、かつブレーキ・リング（１４）が
    鋳鋼または鋳鉄、特に炭素含有量の高い鋳鉄合金、で作
    られることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載
    のブレーキ・ディスク。
11. 【請求項１１】 カバー（１２）がブレーキ・リング
    （１４）の上に鋳込まれていることを特徴とする請求項
    １〜１０のいずれかに記載のブレーキ・ディスク。
12. 【請求項１２】 カバー（１２）とブレーキ・リング
    （１４）との間の接続部が砂型鋳造、低圧鋳造、チル鋳
    造、圧力鋳造、ダイカスト、スクイーズキャスティング
    またはチクソキャスティングによって作られることを特
    徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のブレーキ・
    ディスク。