JP2002303343A - ブレーキディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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の突き合わせ部分に装着
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の温度上昇を抑制するための放熱部材５であっ
て、制動ディスク２又は両ディスク２，３にわたって取
り付けた取付部２１と、取付部２１から制動ディスク２
の面外方向へ突出する放熱フィン２３と有する放熱部材
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】一方、特開平８−２０３１９号公報には、
熱伝導面の外周部からフランジ状に立ち上がった放熱面
とを有する放熱メンバーを、ブレーキディスクとともに
ホイールハブに固定して、ブレーキディスク及びホイー
ルハブを冷却するように構成した冷却装置が記載されて
いる。

【０００５】

【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。しかし、この場合には、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。

【０００６】一方、前記公報に記載の冷却装置では、１
枚もののブレーキディスクの冷却には好適であるが、制
動ディスクとハブディスクとに分割構成したブレーキデ
ィスクにおいては、前述したように制動ディスクの熱が
ハブディスク側へ伝熱され難くいことから、制動ディス
クを冷却できないという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、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。

【０００８】

【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
の温度上昇を抑制するための放熱部材であって、制動デ
ィスク又は両ディスクにわたって取り付けた取付部と、
取付部から制動ディスクの面外方向へ突出する放熱フィ
ンと有する放熱部材とを備えたものである。

【０００９】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、放熱部材による放熱作用で、ブレーキ作動時におけ
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。

【００１０】ここで、前記連結ピンを介して放熱部材を
両ディスクに取り付けてもよい。この場合には、放熱部
材による放熱作用で制動ディスクの温度上昇を抑制でき
るとともに、放熱部材を介して制動ディスクからハブデ
ィスク側への伝熱を促進して、制動ディスクの温度上昇
を一層効果的に抑制できる。また、連結ピンを介して放
熱部材を両ディスクに取り付けているので、部品点数を
増やすことなく放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。

【００１１】前記連結ピンに弾性部材を外装するととも
に、放熱部材の取付部を両ディスクにわたって配置させ
て、弾性部材の付勢力を利用して取付部を両ディスクに
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、放熱部材を両デ
ィスクに圧接させ、部品点数を増やすことなく放熱部材
と両ディスク間における伝熱効率を向上し、放熱部材へ
の伝熱を促進して制動ディスクの温度上昇を一層効果的
に抑制できる。

【００１２】前記放熱部材を両ディスクの突き合わせ部
分に沿ったリング状に形成してもよい。つまり、両ディ
スク部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、放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、放熱部材による放熱作用及び
制動ディスクからハブディスク側への伝熱作用をブレー
キディスク全体的に作用させて、制動ディスクの温度上
昇を全体的にバランスよく抑制することが可能となる。

【００１３】前記放熱部材の素材板を切り起こして放熱
フィンを形成してもよい。このように構成すると、複数
の放熱フィンを有する放熱部材を安価に製作することが
可能となる。

【００１４】前記制動ディスクからハブディスク側或い
は反対側へ向かう空気の流れが形成されるように放熱フ
ィンを配置してもよい。このような空気の流れを形成す
ると、制動ディスクの放熱性を高めて、制動ディスクの
温度上昇をより一層効果的に抑制できる。

【００１５】前記放熱フィンを両ディスクの半径方向に
放射状に形成してもよい。この場合には、ブレーキディ
スクの回転により放熱フィン付近に乱流が形成されて、
放熱フィンの外面の熱が剥ぎ取られるので、放熱部材に
よる冷却性能を向上できるので好ましい。

【００１６】

【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、連結手段４を介して両ディスク２，３に取り付
けた放熱部材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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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
端部に後述する放熱部材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。

【００２３】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。

【００２４】放熱部材５は、図１、図２、図４〜図６に
示すように、両ディスク２，３の突き合わせ部分に沿っ
たリング状に形成され、連結孔１４に対応する位置には
両ディスク２，３にわたって延びる取付部２１がそれぞ
れ形成され、取付部２１の中央部には連結ピン１５の胴
体部１６が挿通する挿通孔２２が形成されている。取付
部２１は、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、放熱部材５は
連結ピン１５を介して両ディスク２，３に取り付けられ
ている。

【００２５】取付部２１の円周方向両側には両ディスク
２，３の面外方向へ突出する放熱フィン２３が半径方向
に放射状に設けられている。尚、この放熱フィン２３は
放熱部材５の外周側部分に設けることも可能であるし、
内周側部分と外周側部分とに設けることも可能である。
また、隣接する挿通孔２２間に２枚の放熱フィン２３を
設けたが、２枚以外の枚数の放熱フィンを設けることも
可能である。更に、この放熱フィン２３を半径方向に対
して円周一方向に角度を付けて配置させ、ブレーキディ
スク１の回転により、制動ディスク２からハブディスク
３側或いは反対側への空気の流れが形成されるように構
成して、制動ディスク２の放熱効率を高めてもよい。更
にまた、放熱フィン２３に凹凸部や貫通孔を形成して、
放熱フィン２３の表面付近の空気の流れを乱し、放熱効
率を高めてもよい。

【００２６】放熱部材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の素材に応じて放熱部材
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。

【００２７】放熱部材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、０．２〜２．
０mm、望ましくは０．４〜１．５ｍｍに設定することに
なる。また、放熱フィン２３の面外方向への突出長さ
は、長すぎると空気抵抗が大きくなり、短すぎると放熱
効果が十分に得られないので、３〜２０ｍｍ、望ましく
は５〜１８ｍｍに設定することになる。更に、放熱フィ
ン２３の幅はブレーキ装置やホイールハブと干渉しない
ように適宜に設定可能である。

【００２８】このような放熱部材５は、例えば図７に示
すような平板状のリング部材５Ａに、Ｔ字状に切り込み
２５を入れてフィン構成部２３Ａを破線で示す折り目線
２６に沿って立起させることにより製作することにな
る。尚、リング部材５Ａは、例えば金属板を打ち抜いて
製作することになるが、金属板の中央部及び外周部に使
用できない部分が多量に発生するので、円周方向に複数
に分割構成して、素材金属の無駄を極力少なくすること
が好ましい。但し、放熱部材５を連結ピン１５の個数に
分割すると、連結ピン１５を中心に放熱部材が回転する
ので、少なくとも２本の連結ピン１５で放熱部材が取り
付けられるように分割することが好ましい。

【００２９】このように放熱部材５を設けると、制動デ
ィスク２の熱を効率的に放熱できるとともに、放熱部材
５の取付部２３を介して制動ディスク２からハブディス
ク３への伝熱を促進して、ブレーキ操作時における制動
ディスク２の温度上昇を抑制でき、制動ディスク２の温
度上昇による熱劣化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。

【００３０】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。放熱
部材５を設けたブレーキディスク１と、放熱部材５を設
けていない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。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から、放熱部材５を設けたブレーキデ
ィスクは、放熱部材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６０℃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。

【００３３】尚、前記実施例では、両ディスク２，３と
弾性部材２０間に取付部２１が配置されるように放熱部
材５を設けたが、両ディスク２，３と第１鍔部１７間に
取付部２１が配置されるように放熱部材５を設けたり、
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間に取付部２１が配置されるように２
枚の放熱部材５を設けることも可能である。また、放熱
部材５は、連結ピン１５以外の別途のリベットやビス等
の固定具で制動ディスク２に取り付けてもよい。更に、
両ディスク２，３と放熱部材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放熱部材５の
取付部２１を両ディスク２，３に密着させてもよい。更
にまた、放熱部材５の取付部２１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、放熱部材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。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係るブレーキディスクによれ
ば、制動ディスク又は両ディスクにわたって放熱部材が
設けられ、この放熱部材による放熱作用で、ブレーキ作
動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。

【００３５】ここで、連結ピンを介して放熱部材を両デ
ィスクに取り付けると、放熱部材による放熱作用で制動
ディスクの温度上昇を抑制できるとともに、放熱部材を
介して制動ディスクからハブディスク側への伝熱を促進
して、制動ディスクの温度上昇を一層効果的に抑制でき
る。また、連結ピンを介して放熱部材を両ディスクに取
り付けているので、部品点数を増やすことなく放熱部材
をブレーキディスクに取り付けることが可能となる。

【００３６】連結ピンに弾性部材を外装するとともに、
放熱部材の取付部を両ディスクにわたって配置させて、
弾性部材の付勢力を利用して取付部を両ディスクに圧接
させると、ブレーキディスクを構成する弾性部材を利用
して、放熱部材を両ディスクに圧接させ、部品点数を増
やすことなく放熱部材と両ディスク間における伝熱効率
を向上し、放熱部材への伝熱を促進して制動ディスクの
温度上昇を一層効果的に抑制できる。

【００３７】放熱部材を両ディスクの突き合わせ部分に
沿ったリング状に形成すると、放熱部材による放熱作用
及び制動ディスクからハブディスク側への伝熱作用をブ
レーキディスク全体的に作用させて、制動ディスクの温
度上昇を全体的にバランスよく抑制することが可能とな
る。

【００３８】放熱部材の素材板を切り起こして放熱フィ
ンを形成すると、複数の放熱フィンを有する放熱部材を
安価に製作することが可能となる。

【００３９】制動ディスクからハブディスク側或いは反
対側へ向かう空気の流れが形成されるように放熱フィン
を配置すると、制動ディスクの放熱性を高めて、制動デ
ィスクの温度上昇を一層効果的に低減できる。

【００４０】放熱フィンを両ディスクの半径方向に放射
状に形成すると、ブレーキディスクの回転により放熱フ
ィン付近に乱流が形成されて、放熱フィンの外面の熱が
剥ぎ取られるので、放熱部材による冷却性能を向上でき
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】 放熱部材の平面図

【図７】 放熱部材の素材板の平面図

【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 放熱部材 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 取付部 ２２ 挿通孔 ２３ 放熱フィン ５Ａ リング部材 ２３Ａ フィン構成部 ２５ 切り込み ２６ 折り目線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 喜久 滋賀県大津市萱野浦８−12 Ｆターム(参考） 3J058 AA48 AA53 AA62 BA32 CB12 CB13 CB28 DD06 DD19 DE05 EA03 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、 前記制動ディスクの温度上昇を抑制するための放熱部材
   であって、制動ディスク又は両ディスクにわたって取り
   付けた取付部と、取付部から制動ディスクの面外方向へ
   突出する放熱フィンと有する放熱部材と、 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放熱部材を両ディ
   スクに取り付けた請求項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するとと
   もに、放熱部材の取付部を両ディスクにわたって配置さ
   せて、弾性部材の付勢力を利用して取付部を両ディスク
   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】 前記放熱部材を両ディスクの突き合わせ
   部分に沿ったリング状に形成した請求項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】 前記放熱部材の素材板を切り起こして放
   熱フィンを形成した請求項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】 前記制動ディスクからハブディスク側或
   いは反対側へ向かう空気の流れが形成されるように放熱
   フィンを配置した請求項１〜５のいずれか１項記載のブ
   レーキディスク。
7. 【請求項７】 前記放熱フィンを両ディスクの半径方向
   に放射状に形成した請求項１〜６のいずれか１項記載の
   ブレーキディスク。