JP2002303342A - ブレーキディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制動ディスクからハブディスクへの伝熱を促
進することで、制動ディスクの熱変形や熱劣化を効果的
に防止して制動性能の向上及び安定化を図りつつ、制動
ディスクを薄肉軽量に構成し得るブレーキディスクを提
供する。 【解決手段】 平板環状の制動ディスク２と、制動ディ
スク２の内側に配置したハブディスク３と、両ディスク
２，３をフローティング状態に連結する複数の連結手段
４であって、両ディスク２，３の突き合わせ部に装着し
た連結ピン１５を有する複数の連結手段４と、制動ディ
スク２とハブディスク３とにわたって設けた伝熱部材５
とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制動ディスクとハ
ブディスクとを分割構成してフローティング状態に連結
したブレーキディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディスクブレーキ装置のブレー
キディスクとして、ブレーキディスクを、ブレーキパッ
ドが圧接される環状の制動ディスクと、制動ディスクの
内側に装着されるハブディスクとに分割構成し、両ディ
スクを複数の連結手段を介してフローティング状態に連
結し、ブレーキ操作時の発熱による制動ディスクの熱膨
張を両ディスク間の隙間で吸収して、制動ディスクの熱
変形を防止し、制動ディスクの熱変形による制動性能の
低下や不安定化を抑制した、所謂フローティングブレー
キディスクが広く実用化されている。

【０００３】前記連結機構としては、例えば実公平２−
４２８９７号公報に記載のように、制動ディスクの内周
縁部に複数の制動側連結凹部を形成し、ハブディスクの
外周縁部に制動側連結凹部と突き合わせ可能なハブ側連
結凹部を形成し、両連結凹部を組み合わせて形成される
連結孔に連結ピンを装着し、連結ピンと連結ピンに外嵌
状に装着した皿バネ及び座金を介して両ディスクをフロ
ーティング状態に連結するように構成したものが広く採
用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ブレー
キディスクにおいては、制動ディスクの発熱によるブレ
ーキディスクの変形は抑制できるものの、制動ディスク
とハブディスクとが隙間を介して縁切りされているの
で、制動ディスクの熱がハブディスク側へ伝熱され難
く、制動ディスクの温度が高くなり易い。このため、制
動ディスクを厚肉に構成してその熱容量を大きく設定
し、制動ディスクの温度上昇を抑制して、温度上昇によ
る制動ディスクの熱変形及び熱劣化を防止するように構
成されている。この場合、ブレーキディスクの重量が大
きくなり、操縦安定性が悪化する傾向にある。更に、コ
ストアップにもなる。

【０００５】本発明の目的は、制動ディスクからハブデ
ィスクへの伝熱を促進することで、制動ディスクの熱変
形や熱劣化を効果的に防止して制動性能の向上及び安定
化を図りつつ、制動ディスクを薄肉軽量に構成し得るブ
レーキディスクを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
るブレーキディスクは、平板環状の制動ディスクと、前
記制動ディスクの内側に配置したハブディスクと、前記
両ディスクをフローティング状態に連結する複数の連結
手段であって、両ディスクの突き合わせ部分に装着した
連結ピンを有する複数の連結手段と、前記制動ディスク
とハブディスクとにわたって設けた伝熱部材とを備えた
ものである。

【０００７】このブレーキディスクにおいては、制動デ
ィスクとハブディスクとが分割構成されて、複数の連結
手段でフローティング状態に連結されているので、ブレ
ーキ操作時の発熱による制動ディスクの熱膨張は両ディ
スク間の隙間で吸収され、制動ディスク乃至ブレーキデ
ィスク全体が変形するという不具合が防止される。ま
た、制動ディスクとハブディスクとにわたって伝熱部材
が設けられ、制動ディスクからハブディスクへの伝熱が
促進されるので、ブレーキ操作時における制動ディスク
の温度上昇を抑制して、制動ディスクの熱変形及び熱劣
化を防止できる。その結果、制動性能の向上及び安定化
を図りつつ、制動ディスクとして熱容量の小さい薄肉軽
量のものを採用することが可能となる。

【０００８】ここで、前記連結ピンを介して伝熱部材を
取り付けることが好ましい。このように構成すると、部
品点数を増やすことなく伝熱部材をブレーキディスクに
取り付けることが可能となる。しかも、連結ピンは両デ
ィスクの分割部位に装着されているので、無理なくコン
パクトに組み付けることが可能となる。

【０００９】前記連結ピンに弾性部材を外装し、弾性部
材の付勢力を利用して伝熱部材を両ディスクに圧接させ
てもよい。このように構成すると、ブレーキディスクを
構成する弾性部材を利用して、伝熱部材を両ディスクに
圧接させ、部品点数を増やすこなく伝熱部材と両ディス
ク間における伝熱効率を向上できる。

【００１０】前記連結ピンに弾性部材を外装するととも
に、伝熱部材に連結ピンの胴体部が挿通する挿通孔を形
成し、伝熱部材の挿通孔に連結ピンを装着するととも
に、弾性部材の付勢力を利用して伝熱部材を両ディスク
に圧接させてもよい。このように構成すると、ブレーキ
ディスクを構成する連結ピンを利用して、伝熱部材をブ
レーキディスクに取り付けることができるとともに、弾
性部材を利用して伝熱部材を両ディスクに圧接させ、部
品点数を増やすこなく両ディスク間における伝熱効率を
向上できる。

【００１１】前記伝熱部材として円盤状の部材を用いる
ことが好ましい。伝熱部材として多角形状の板状部材を
用いることも可能ではあるが、走行時やブレーキ操作時
等の振動で、伝熱部材が連結ピンを中心に回転してその
姿勢が変化すると、ブレーキディスクの見栄性が低下す
るので、少なくとも外面側に配置する伝熱部材として
は、回転しても見栄性が低下しない円盤状の部材からな
るものを用いることが好ましい。

【００１２】前記伝熱部材として方形状の部材を用いて
もよい。この場合には、伝熱面積を大きく設定できると
ともに、伝熱部材の製作時における素材金属の無駄が少
なくなるので好ましい。

【００１３】前記伝熱部材として両ディスクの突き合わ
せ部分に沿って延びるリング状の部材を用いてもよい。
つまり、両ディスクは突き合わせ部分に形成される隙間
により熱的に分離されるので、伝熱部材を突き合わせ部
分に沿ってリング状に形成することで、両ディスク間の
伝熱効率を全体的にバランスよく向上することが可能と
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１〜図３に示すよ
うに、ブレーキディスク１は、平板環状の制動ディスク
２と、制動ディスク２の内側に所定の隙間１０をあけて
装着したハブディスク３と、制動ディスク２とハブディ
スク３とをフローティング状態に連結する複数の連結手
段４と、制動ディスク２とハブディスク３とにわたって
設けた伝熱部材５とを備えている。但し、本実施例で
は、１０個の連結手段４で制動ディスク２とハブディス
ク３とを連結した、１０個以外の個数の連結手段４で連
結することも可能である。

【００１５】制動ディスク２は、耐磨耗性に優れたステ
ンレス鋼や炭素鋼などの金属材料を用いて、平板な環状
に形成されている。制動ディスク２には、制動性能の向
上や安定化、冷却性能やウォーターリカバリー性の向
上、重量軽減などのため、複数の貫通孔２ａが所定のパ
ターンで形成されている。

【００１６】ハブディスク３は、制動時における荷重に
耐え得るものであれば各種金属材料で構成できるが、ス
テンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム合金などが挙げら
れ、特にブレーキディスク１を極力軽量に構成するた
め、アルミニウム合金などの金属材料で構成することが
好ましい。ハブディスク３は平板な環状に形成され、ハ
ブディスク３の半径方向の途中部には軽量化のための複
数の第１軽減孔６が一定間隔おきに形成されるととも
に、ホイールハブ（図示略）に対する取付用の複数の取
付孔７が形成されている。但し、ハブディスク３として
は、ホイールハブの形状等に応じて例えば深皿状などの
立体形状に形成したものを採用してもよい。また、第１
軽減孔６の形状や個数、取付孔７の個数は任意に設定す
ることが可能である。

【００１７】図３、図４に示すように、制動ディスク２
の内側にはハブディスク３が装着され、両ディスク２，
３間には制動ディスク２の熱膨張を吸収するための所定
の隙間１０が形成されている。制動ディスク２の内周縁
部には複数の制動側連結凹部１２が円周方向に一定間隔
おきに形成され、ハブディスク３の外周縁部には制動側
連結凹部１２と突き合わせ可能なハブ側連結凹部１３が
円周方向に一定間隔おきに形成されている。ハブディス
ク３は、両連結凹部１２，１３を対面状に突き合わせて
制動ディスク２の内側に内嵌装着され、両連結凹部１
２，１３により両ディスク２，３間には複数の連結孔１
４が円周一定間隔おきに形成されている。連結孔１４
は、加工が容易なことから平面視円形に形成することが
好ましいが、楕円形や小判型に形成することも可能であ
る。

【００１８】制動ディスク２とハブディスク３の突き合
わせ部分には連結孔１４と第２軽減孔１１が円周方向に
交互に形成されている。但し、連結孔１４及び第２軽減
孔１１の個数は連結手段４の個数に応じて任意に設定す
ることになる。

【００１９】連結手段４は、連結孔１４に装着した連結
ピン１５と、連結ピン１５の胴体部１６に外装した弾性
部材２０とを備えている。連結ピン１５は、図４に示す
ように、連結孔１４に内嵌装着した略円筒状の胴体部１
６と、胴体部１６の一端部に形成した連結孔１４よりも
大径の抜け止め用の第１鍔部１７と、胴体部１６の他端
部に形成した連結孔１４よりも大径の抜け止め用の第２
鍔部１８とから一体的に形成され、弾性部材２０は第２
鍔部１８と両ディスク２，３間において胴体部１６に外
嵌状に装着されている。両ディスク２，３は、連結ピン
１５により相対回転不能で且つ軸方向への相対移動を規
制した状態に連結され、また弾性部材２０により同一平
面内に位置するように付勢されて、フローティング状態
に連結されている。

【００２０】ここで、連結手段４の組付方法について簡
単に説明すると、図５に示すように、一端に第１鍔部１
７を予め形成した連結ピン１５Ａを連結孔１４に装着
し、連結孔１４から外部へ突出した連結ピン１５Ａの他
端部に後述する伝熱部材５と弾性部材２０とを順次外装
してから、連結ピン１５Ａの他端部をかしめて連結ピン
１５Ａの他端に第２鍔部１８を形成することで、両ディ
スク２，３に組み付けられている。

【００２１】尚、連結手段４としては、任意の構成のも
のを採用することが可能である。例えば、連結ピン１５
として、中実のピン部材を用いたり、胴体部１６に段部
を有しないストレートピンを用いたり、第２鍔部１８の
かしめ加工を容易にするため、かしめ前の胴体部を先端
側へ行くほど薄肉に構成したピン部材を用いてもよい。
また、弾性部材２０としては、皿バネの小径端に内側へ
延びる平坦部を形成したものや、皿バネの大径端に外側
へ延びる平坦部を形成したものを採用したり、皿バネに
代えてウェーブワッシャ等を採用することも可能であ
る。更に、第２鍔部１８と弾性部材２０間において胴体
部１６にワッシャを装着したものや、第２鍔部１８と胴
体部１６間にワッシャを挟持させたものや、第１鍔部１
７と両ディスク２，３間において胴体部１６に弾性部材
２０を外装したものなどを採用することも可能である。
また、比較的凹凸の少ない路面を常時走行する例えばレ
ーシング用の自動二輪車に適用する場合には、弾性部材
２０を省略することも可能である。

【００２２】ところで、伝熱部材５を有しない従来のブ
レーキディスクにおいても、制動ディスクとハブディス
クとが連結ピンや皿バネからなる連結手段で連結されて
いる関係上、この連結手段を介して制動ディスクの熱
は、ハブディスク側へ移動することになるが、本発明に
係るブレーキディスク１では、両ディスク２，３にわた
って伝熱部材５を設けることにより、制動ディスク２か
らハブディスク３への伝熱を促進して、伝熱の総熱量が
伝熱部材５を有しない従来のブレーキディスクよりも大
きくなるように構成されている。

【００２３】具体的には、伝熱部材５として、弾性部材
２０や連結ピン１５よりも熱伝導率の高い素材からなる
ものを用いたり、伝熱部材５の直径や厚さ、両ディスク
２，３に対する伝熱部材５の接触面積、両ディスク２，
３の隙間１０に対応する部分における伝熱部材５の断面
積などを調整して、伝熱部材５の熱容量を弾性部材２０
や第１鍔部１７や第２鍔部１８よりも大きく設定した
り、両者を組み合わせたりして、伝熱の総熱量を従来の
ブレーキディスクよりも大きく設定することになる。

【００２４】伝熱部材５は、図１、図２、図４に示すよ
うに、弾性部材２０よりも外方へ延びる方形状の板状部
材で構成され、その中央部には連結ピン１５の胴体部１
６が挿通する挿通孔２１が形成され、弾性部材２０と両
ディスク２，３間において連結ピン１５の胴体部１６に
外装されて、弾性部材２０の付勢力で両ディスク２，３
に圧接されている。本実施例では、基本的には、平面視
における伝熱部材５の面積を弾性部材２０の面積よりも
大きく設定し、両ディスク２，３に対する伝熱部材５の
接触面積を弾性部材２０よりも大きく設定することによ
り、伝熱部材５を有しない従来のブレーキディスクより
も、制動ディスク２からハブディスク３への伝熱の総熱
量を大きく設定している。

【００２５】伝熱部材５の素材としては、特に限定しな
いが、ステンレス鋼、炭素鋼などのような熱容量の大き
な金属材料や、アルミニウム合金、銅や銅合金、銀など
のような熱伝導率に優れる金属材料からなるものを採用
できる。また、ハブディスク３の素材に応じて伝熱部材
５の素材を選定してもよく、例えばハブディスク３をア
ルミニウム合金で構成する場合には、ハブディスク３の
摩耗を防止するためアルミニウム合金で構成し、ハブデ
ィスク３をステンレス鋼で構成する場合には、熱容量を
大きくするため厚肉なステンレス鋼板で構成することが
好ましい。

【００２６】伝熱部材５の厚さは、適宜に設定可能であ
るが、厚すぎるとブレーキディスク１が重たくなり、薄
すぎると破損することが考えられるので、０．０５〜
１．０ｍｍ、好ましくは０．１〜０．８ｍｍに設定する
ことになる。

【００２７】そして、このように伝熱部材５を設ける
と、制動ディスク２からハブディスク３への伝熱が促進
されるので、ブレーキ操作時における制動ディスク２の
温度上昇を抑制して、制動ディスク２の熱変形や熱劣化
を確実に防止できる。その結果、制動性能の向上及び安
定化を図りつつ、制動ディスク２として熱容量の小さい
薄肉軽量のものを採用することが可能となる。

【００２８】ここで、ブレーキディスク１の性能を評価
するために行った性能試験ついて簡単に説明する。伝熱
部材５を設けたブレーキディスク１と、伝熱部材５を設
けないで弾性部材を両ディスクに圧接させたブレーキデ
ィスクとを用意し、ブレーキディスクを一定回転数まで
回転させて制動し、再度回転させて制動するという操作
を一定時間毎に行ったときの制動ディスク２の表面温度
をそれぞれ測定し、表１に示す結果を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から、伝熱部材５を設けたブレーキデ
ィスクは、伝熱部材５を設けていないブレーキディスク
と比較して、最高温度が３０℃以上低く抑えられ、その
分制動ディスク２の熱変形が抑制できることが実証され
た。

【００３１】次に、伝熱部材５の構成を部分的に変更し
た他の実施例について説明する。 １）伝熱部材５は、連結ピン１５以外の連結具で、両デ
ィスク２，３の少なくとも一方に対してスライド可能に
取り付けてもよい。また、伝熱部材５を柔軟な部材で構
成したり、伝熱部材５の途中部に柔軟な部分を形成する
場合には、伝熱部材５を両ディスク２，３にそれぞれリ
ベットやビス、溶接などにより固定することも可能であ
る。 ２）両ディスク２，３と伝熱部材５間における伝熱効率
を改善するため、シリコンオイルなどを介して伝熱部材
５を両ディスク２，３に密着させてもよい。

【００３２】３）両ディスク２，３と弾性部材２０間に
伝熱部材５を配置したが、両ディスク２，３と第１鍔部
１７間に配置したり、両ディスク２，３と弾性部材２０
間及び両ディスク２，３と第１鍔部１７間に配置するこ
とも可能である。 ４）伝熱部材５と両ディスク２，３との接触面積を増や
して伝熱性能を高めるため、伝熱部材５を方形状に形成
したが、走行時やブレーキ操作時等における振動で伝熱
部材５が傾くと、ブレーキディスク１の外観が低下する
ので、少なくとも外部に露出する側の伝熱部材５は円盤
状に形成することが好ましい。

【００３３】５）伝熱部材５に両ディスク２，３の隙間
１０内へ延びて両ディスク２，３の突き合わせ部分に圧
接される突部を形成し、伝熱部材５と両ディスク２，３
との接触面積を増やして、伝熱能力を高めてもよい。 ６）伝熱部材５に代えて、両ディスク２，３の突き合わ
せ部分に沿ったリング状の伝熱部材を用いてもよい。こ
の場合には、生産性や組付性を格段に向上できる。ま
た、伝熱部材を複数に分割して、成形時における材料の
無駄を極力少なくしつつ、生産性や組付性を向上しても
よい。

【００３４】７）伝熱部材５として放熱フィンを外方へ
突出状に形成したものを用いてもよい。例えば、図６〜
図８に示すように、両ディスク２，３の突き合わせ部分
に沿ったリング状の伝熱部材３０を設け、この伝熱部材
３０の連結孔１４に対応する位置に挿通孔３１を形成す
るとともに、第２軽減孔１１に対応する部分を切り起こ
して挿通孔３１の両側に１対の放熱フィン３２をそれぞ
れ形成し、ブレーキディスク１が回転することで放熱フ
ィン３２が冷却され、伝熱部材３０及び制動ディスク２
の温度上昇が抑制されるように構成してもよい。尚、本
実施例では、放熱フィン３２を放射状に設けたが、半径
方向に対して傾斜させて、ハブディスク３側から制動デ
ィスク２側へ向かう空気の流れが形成されるように構成
してもよい。また、放熱フィン３２を放射状に設けると
ブレーキディスク１の回転抵抗が増えるので、伝熱部材
５の外周縁や内周縁を立起させて接線方向に延びる放熱
フィンを形成してもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係るブレーキディスクによれ
ば、制動ディスクとハブディスクとにわたって伝熱部材
が設けられ、制動ディスクからハブディスクへの伝熱が
促進されるので、ブレーキ操作時における制動ディスク
の温度上昇を抑制して、制動ディスクの熱変形及び熱劣
化を防止できる。その結果、制動性能の向上及び安定化
を図りつつ、制動ディスクとして熱容量の小さい薄肉軽
量のものを採用することが可能となる。

【００３６】ここで、連結ピンを介して伝熱部材を取り
付けると、部品点数を増やすことなく伝熱部材をブレー
キディスクに取り付けることが可能となる。しかも、連
結ピンは両ディスクの分割部位に装着されているので、
伝熱部材を無理なくコンパクトに組み付けることが可能
となる。

【００３７】連結ピンに弾性部材を外装し、弾性部材の
付勢力を利用して伝熱部材を両ディスクに圧接させる
と、ブレーキディスクの弾性部材を利用して、伝熱部材
を両ディスクに圧接させ、部品点数を増やすこなく伝熱
部材と両ディスク間における伝熱効率を向上できる。

【００３８】連結ピンに弾性部材を外装するとともに、
伝熱部材に連結ピンの胴体部が挿通する挿通孔を形成
し、伝熱部材の挿通孔に連結ピンを装着するとともに、
弾性部材の付勢力を利用して伝熱部材を両ディスクに圧
接させると、ブレーキディスクの連結ピンを利用して、
伝熱部材をブレーキディスクに固定できるとともに、弾
性部材を利用して伝熱部材を両ディスクに圧接させ、部
品点数を増やすこなく両ディスク間における伝熱効率を
向上できる。

【００３９】伝熱部材として円盤状の部材を用いると、
走行時やブレーキ操作時等における振動等で伝熱部材が
回転してもブレーキディスクの見栄性が低下しないの
で、好ましい。

【００４０】伝熱部材として方形状の部材を用いると、
伝熱面積を大きく設定できるとともに、伝熱部材の製作
時における素材金属の無駄が少なくなるので好ましい。

【００４１】伝熱部材として両ディスクの突き合わせ部
分に沿って延びるリング状の部材を用いると、両ディス
ク間の伝熱効率を全体的にバランスよく向上することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ブレーキディスクの平面図

【図２】 図１のII-II線断面図

【図３】 制動ディスク及びハブディスクの平面図

【図４】 連結手段付近の縦断面図

【図５】 連結ピンをかしめる前の連結手段付近の縦断
面図

【図６】 他の構成の伝熱部材を用いたブレーキディス
クの平面図

【図７】 図６のVII-VII線断面図

【図８】 同伝熱部材の平面図

【符号の説明】

１ ブレーキディスク ２ 制動ディスク ２ａ 貫通孔 ３ ハブディスク ４ 連結手段 ５ 伝熱部材 ６ 第１軽減孔 ７ 取付孔 １０ 隙間 １１ 第２軽減孔 １２ 制動側連結凹部 １３ ハブ側連結凹部 １４ 連結孔 １５ 連結ピン １５Ａ 連結ピン １６ 胴体部 １７ 第１鍔部 １８ 第２鍔部 ２０ 弾性部材 ２１ 挿通孔 ３０ 伝熱部材 ３１ 挿通孔 ３２ 放熱フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大畑 章人 滋賀県大津市月輪５−６−５ Ｆターム(参考） 3J058 AA48 AA53 AA62 BA32 CB12 CB13 CB28 DD06 DD19 DE05 EA04 EA08 FA01 GA91

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板環状の制動ディスクと、 前記制動ディスクの内側に配置したハブディスクと、 前記両ディスクをフローティング状態に連結する複数の
   連結手段であって、両ディスクの突き合わせ部分に装着
   した連結ピンを有する複数の連結手段と、 前記制動ディスクとハブディスクとにわたって設けた伝
   熱部材と、 を備えたことを特徴とするブレーキディスク。
2. 【請求項２】 前記連結ピンを介して伝熱部材を取り付
   けた請求項１記載のブレーキディスク。
3. 【請求項３】 前記連結ピンに弾性部材を外装し、弾性
   部材の付勢力を利用して伝熱部材を両ディスクに圧接さ
   せた請求項１又は２記載のブレーキディスク。
4. 【請求項４】 前記連結ピンに弾性部材を外装するとと
   もに、伝熱部材に連結ピンの胴体部が挿通する挿通孔を
   形成し、伝熱部材の挿通孔に連結ピンを装着するととも
   に、弾性部材の付勢力を利用して伝熱部材を両ディスク
   に圧接させた請求項１〜３のいずれか１項記載のブレー
   キディスク。
5. 【請求項５】 前記伝熱部材として円盤状の部材を用い
   た請求項１〜４のいずれか１項記載のブレーキディス
   ク。
6. 【請求項６】 前記伝熱部材として方形状の部材を用い
   た請求項１〜４のいずれか１項記載のブレーキディス
   ク。
7. 【請求項７】 前記伝熱部材として両ディスクの突き合
   わせ部分に沿って延びるリング状の部材を用いた請求項
   １〜４のいずれか１項記載のブレーキディスク。