JP2004527698A - ディスクブレーキのための制動バンドとディスク - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】ディスクブレーキの冷却効果を高める通常とは異なる能力を有するディスクブレーキディスク（１０）の制動バンド（１４）は、第１のプレート（２０）と、スペース（２４）を形成するようにこれと体面して位置された第２のプレート（２２）とを有する。第１のプレートと第２のプレートとを接続する一連のスペーサ部材（２６〜３２）が、制動バンドの同軸状の円の周りに繰り返されたモジュールを構成している。この一連のスペーサ部材は、第１のプレートを第２のプレートに接続して円弧（３６）に沿って延びた第１のフィン（２６）を有する。一連のスペーサ部材は、更に、第１のプレートを第２のプレートに接続し、２つの隣接した円弧（３６）の間に位置された更なる円弧（４６）に沿って延びている第２のフィン（２８）、第３のフィン（３０）及び第４のフィン（３２）を有する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、これに限定はされないが、自動車業界で応用される、放熱性のよいディスクブレーキのための制動バンドとディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、上述されたタイプのディスクは、２つの同軸状部分から構成されている。第１の部分、支持ベルは、車両のホイールハブに接続するためのもので、残りの周辺部、いわゆる制動バンドは、車両に制働力を働かせるためにディスクブレーキのキャリパーと共働するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、知られているのは、ブレーキを作動するとブレーキキャリパのパッドと制動バンドの表面との間に摩擦が起こり、放散されるべき大量の熱が発生することである。実際に、熱が発生されることによって、例えば、制動面に傷ができたり、冷却後に永久的に変形したり、あるいは、振動を招くような局所的な変化が起きたりといった、多くの望ましくないことが起きる。
【０００４】
特に、高い制動効果を備えた高性能の自動車の場合は、放散されるべきエネルギーが非常に高く、制動中に発生される熱を放散される必要性が高い。
【０００５】
こうして高い冷却効率が求められるが、意図された車両の停止を変えないために、ディスクによって占められるスペースを変えずに残すことも必要である。
【０００６】
このため、放熱性のよいディスクは、特に、従来式に通気ダクトを形成するように２つのプレートの間及び２つのプレートを横方向に接続する複数のフィンの間に規定されたいわゆる通気ダクトの数と構成とに関して、絶え間なく改良されてきている。
【０００７】
例えば、モジュラー間隔を空けて繰り返された曲線状の壁によって構成されたフィンでは、モジュール自身が長いもの短いものとの２つのフィンによって構成されており、このフィンは米国特許５、４２７、２１２号によって知られている。
【０００８】
上述されたディスクブレーキディスクの例によっても、上述された欠点を完全に克服するような効果的な冷却を確実にすることはできない。
【０００９】
かくして、本発明が有する課題は、上述された要求を満たすと同時に従来技術を参照して示された問題を解決し得るような構造的かつ機能的な特徴を有するディスクブレーキディスクを案出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この問題は、請求項１に係る制動バンドと請求項２４に係るディスクブレーキディスクとによって解決される。
【００１１】
本発明に係るディスクブレーキディスクの更なる特徴と利点とは、非限定的な例として添付図面を参照した、以下の好ましい実施形態の説明によって明らかにされるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を参照すると、自動車などの車両のディスクブレーキ(図示されず)で使用するための本発明に係る放熱性のよいディスクが全体に参照符号１０で示されている。
【００１３】
ディスク１０は、ほぼ円形の形状を有し、図１に示された軸Ｚ−Ｚを中心にして延びている。
【００１４】
ディスク１０は、支持ベル１２と、この支持ベル１２と同軸状の制動バンド１４とを有する。支持ベル１２と制動バンド１４とは、堅く、即ち、様々な拡張を可能にする複数の接続部によって、互いに接続され得る。組立てられた状態のベル１２と制動バンド１４との一例が図７に示されている。制動バンド１４は、制動ディスクに通常使用されるタイプの鋳鉄、例えば、炭素含有量が高い鋳鉄で形成されるのが好ましい。
【００１５】
支持ベル１２は、従来の方法で車両のホイールハブに接続するための中心部１６と、軸Ｚ−Ｚに平行な方向へとこの中心部１６から延びた環状の周辺部１８とを有する。
【００１６】
制動バンド１４は、制動力を車両に発生させるようにディスクブレーキのキャリパーと共働することを意図されている。この制働バンド１４は、排気スペース２４を形成するように互いに対面して配置された第１のプレート２０と第２のプレート２２とを有する。第１のプレート２０は、支持ベル１２と同じ側面に配置されており、第２のプレート２２は、反対側の側面に配置されている。
【００１７】
第２のプレート２２は、スペーサ部材、例えば、該実施形態では通気ダクト３４を規定するように成形されたフィン２６、２８、３０、３２によって、第１のプレート２０に固定されている。
【００１８】
フィン２６、２８、３０、３２は、２つのプレートの間のスペースの周方向に均等に位置された複数の通気ダクト３４を形成するように、制動バンド１４の周方向に所定の間隔を空けてモジュールを形成する。
【００１９】
第１のフィン２６は、図４に見られるように、第１のプレート２０と第２のプレート２２とを連続的に接続する。
【００２０】
第１のフィン２６の内側端部２６ａは、“Ｖ”字形であり、制動バンド１４の中心の方を向いた凹部を有する。第１のフィン２６の外側端部２６ｂは、第１のプレート２０と第２のプレート２２との両方にほぼ直交する断面（profile）を有する。
【００２１】
更に詳しくは、“Ｖ”字形の端部は、第１のプレート２０と第２のプレート２２とに対してほぼ４５°だけ夫々に傾斜して第１のフィンの中心線の領域につながった２つの直線部を有する。
【００２２】
内側端部２６ａは、中央の円、即ち、未加工かつ未完成の状態(図２)にある制動バンド１４の内径と外径の中間の直径を有する円上に位置されている。外側端部２６ｂは、制動バンド１４の外周の付近に位置されている。
【００２３】
つまり、図２に示されるように、プレート２０と２２との両方に平行な平面で見ると、第１のフィン２６は、円弧３６に沿って延び、この円弧に対して第１のフィンの凹面３８と凸面４０とが規定され得る。
【００２４】
ディスク１０の原則的な回転方向、即ち、車両が前進する方向に相当する回転方向を示す矢印が符号４２で表わされている。
【００２５】
第１のフィン２６は、この回転方向において、凹面３８、凸面４０が夫々に円弧３６の上流、下流に来るように実質的に位置されている。
【００２６】
円弧３６は、図２に示されたデカルト軸Ｘ、Ｙを有するシステムを参照して以下に規定されているような２つの円に沿って連続的に延びている。
【００２７】
具体的には、第１のフィン２６の内側部分、即ち、軸Ｚ−Ｚに最も近い部分は、半径Ｒ_１と中心点A_１とを有する円の一部分に沿って延びている。他方で、第１のフィン２６の外側部分、即ち、軸Ｚ−Ｚから最も離れた部分は、半径Ｒ_２と中心点A_２とを有する円に沿って延びている。
【００２８】
第１のフィン２６の内側部分の半径Ｒ_１は、第１のフィン２６の外側部分の半径Ｒ_２よりも長い。
【００２９】
上述された２つの中心点A₁、Ａ_２の位置は、図２に示されている。特に、中心点A_１は、制動バンド１４の外側の、半径Ｒ_３を有する円上に位置され、中心点A_２は、未加工かつ未完成の制動バンド１４の内径と外径の中間の直径及び半径Ｒ_４を有する円上に位置されている。
【００３０】
かくして、第１のフィン２６の外側部分は内側部分よりも曲線が急であり、従って、各通気ダクト３４の外側部分はディスク１０の回転方向とは逆方向に更にそれている。
【００３１】
図２では、寸法調節ステージにおいて、中心点A_１は、半径Ｒ_３を有する円と、軸Ｘ及びＹを有するシステムの中心を通って延びて軸Ｘに対して約１４°傾斜された直線との交差部に位置されている。同様に、中心点A_２は、半径Ｒ_４を有する円と、軸Ｘ及びＹを有するシステムの中心を通って延びて軸Ｘに対して約４０°傾斜された直線との交差部に位置されている。
【００３２】
第１のフィン２６は、凹面３８から通気ダクト３４内部に向けて突出した２つの突起４４ａ、４４ｂを有する。第１の突起４４ａは、第１のフィン２６の長さのほぼ真中に位置されている。第２の突起４４ｂは、外側端部２６ｂの付近に位置されている。
【００３３】
第１のフィン２６は、スペース２４内で周方向に互いに所定の間隔を空けて繰り返されている。この間隔は、約２５〜５０個の第１のフィンがディスクに形成されるような間隔である。
【００３４】
更なるフィン２８、３０、３２は、説明を簡単にするために、第２のフィン、第３のフィン、第４のフィンとして表わされており、更なる円弧４６に沿って位置されている。
【００３５】
この更なる円弧４６は、円弧３６相互の間隔の半分に等しい分だけ円弧３６に対してオフセットされている。代わって、第１のフィン２６を円弧３６に沿って、または、他のフィン２８、３０、３２を更なる円弧４６に沿って別の方法で配置させると、ほぼ４０〜１００個の通気ダクト３４を有するディスクを製造することができる。
【００３６】
また、更なる円弧４６は、図２に示された軸Ｘ及びＹを有するシステムを参照して以下に規定される２つの円に沿って連続的に延びている。
【００３７】
具体的には、円弧４６の内側部分、即ち、軸Ｚ−Ｚに最も近い部分は、半径Ｒ_１と中心点B_１とを有する円の一部分に沿って延びている。他方で、更なる円弧４６の外側部分、即ち、軸Ｚ−Ｚから最も離れた部分は、半径Ｒ_２と中心点B_２とを有する円の一部分に沿って延びている。
【００３８】
円弧４６の内側部分の半径Ｒ_１は、外側部分の半径Ｒ_２よりも長く、特に、これらの半径は、第１のフィン２６の円弧３６を規定する半径と夫々一致している。
【００３９】
かくして、更なる円弧４６の外側部分はこれの内側部分よりも曲線が急であり、従って、各通気ダクト３４の外側部分はディスク１０の回転方向とは逆方向に更にそれている。よって、全ての通気ダクト３４は、ディスクの回転方向とは逆方向にそれている。
【００４０】
２つの上述された中心点B_１、B_２の位置が図２に示されている。図２に示された好ましい実施形態に関れば、中心点B_１は、制動バンド１４の外側の半径R_３を有する円上に位置しており、中心点B_２は、制動バンド１４の内径と外径との中間の直径及び半径R_４を有する円上に位置している。上述部から容易に推測されるように、中心点A_１と中心点B_１とは、同じ半径R_３を有する円上に位置し、同様に、A_２とB_２とは同じ半径R_４を有する円上に位置しているのが好ましい。
【００４１】
図２では、寸法調節ステージにおいて、中心点B_１は、半径Ｒ_３を有する円と、軸Ｘ及びＹを有するシステムの中心を通って延びて軸Ｘに対して約１９°傾斜された直線との交差部に位置されている。同様に、中心点B_２は、半径Ｒ_４を有する円と、軸Ｘ及びＹを有するシステムの中心を通って延びて軸Ｘに対して約３４°傾斜された直線との交差部に位置されている。
【００４２】
上述されているように、第２のフィン２８、第３のフィン３０及び第４のフィン３２は、更なる円弧４６に沿って位置されている。
【００４３】
第２のフィン２８は、第１のプレート２０と第２のプレート２２とを連続的に接続している。更に、第２のフィン２８は、未加工かつ未完成の状態の制動バンド１４の内径の付近に位置された内側端部２８ａと、中間の円、即ち、未加工かつ未完成の状態の制動バンド１４の内径と外径の中間の直径を有する円の少し上に位置された、出力端部に相当する外側端部２８ｂとを有する。
【００４４】
ほぼ完成した状態の制動バンド１４では、第２のフィン２８は、第１の端部２８ａに成された機械加工が明らかにされている図５に示された構成を有する。
【００４５】
第３のフィン３０は、これの内側端部３０ａが上述された中間の円の少し上に位置付けられ、これの外側端部３０ｂが上述された中間の円と制動バンド１４の外周の中間の直径を有する円の付近に位置付けられるように、同じ円弧４６に沿って位置されている。
【００４６】
内側端部３０ａと外側端部３０ｂとの両方が、フィンの厚さが大きくなった部分４８を有する。
【００４７】
図２に示されるように、第３のフィン３０は、第１のフィン２６の２つの突起４４ａと４４ｂとの間に環状領域内に実質的に位置されている。
【００４８】
第４のフィン３２は、更なる円弧４６に沿って位置されている。このフィンは、第１のフィン２６の第２の突起４４ｂに実質的に対応する円上に位置された内側端部３２ａと、制動バンド１４の外周の付近に位置された外側端部３２ｂとを有する。
【００４９】
第４のフィン３２は、構造的に第３のフィン３０と等しい。どちらの内側端部（３２ａ、３２ｂ）も、フィンの厚さが大きくなった部分４８を有する。
【００５０】
本発明に係るディスクブレーキディスクは、上述された必要性を満たし、従来技術に見られた問題を解決する。具体的には、上述されたように、本発明に係るディスクの構造は、米国特許５、４２７、２１２号の教示に従って制御部材として製造されたディスクブレーキディスクと比較して、以下の表に示されたテストの結果に表わされているように冷却効果を高めるものである。
【表１】

２つめの欄は、米国特許５、４２７、２１２号に説明された特徴を有するディスク、即ち、従来技術の一部を成し、制御部材として選択された放熱性のよいディスクに関する。３つめの欄は、上述された特徴を有するディスク、かくして、本発明に係るディスクに関する。
【００５１】
検討材料とされた個々のパラメータは、以下のような意味を有する。まず第１に、“重量”という項目は、機械加工された完成した制動バンド１４（図５）の重量を意味する。
【００５２】
ディスクの温度は、テストサイクルにおいてディスクが定常状態に戻された後に制動動作を開始した時に測定された制動バンド１４の表面の温度に相当する。
【００５３】
パッドの温度は、ディスクの温度が測定されたのと同じときに測定されたパッドの平均温度に相当する。
【００５４】
“キャリパーの流体の温度”という用語は、テストサイクルの終わりに測定された、キャリパー内の制動流体の最高温度を意味する。
【００５５】
“パッドの摩擦”という用語は、テストサイクルが完了したときのパッドの平均摩擦値を示す。
【００５６】
“ディスクの剛性”という表現は、キャリパーピストンが毎ミリメーター移動するごとにポンプが発生させる圧力として評価された、制動ペダルの移動の指標を規定する。
【００５７】
上述したような結果は、動力測定ベンチ(dynamometric bench)でのテストサイクルで得られ、テストのパラメータは、検討されたどちらの場合においても一定に維持された。特に、一定に維持されたパラメータは、各制動動作時に放散されるエネルギーと、１制動動作の開始と次の制動動作の開始との間の時間と、各制動動作中に発生されるトルクと、制動動作の回数とであった。
【００５８】
前述された説明によって理解されるように、フィンと、かくして、通気ダクトとの新規の構成によってより高い冷却効果があげられ得ることが明らかである。
【００５９】
本発明に係るディスクブレーキディスクの更なる利点は、構造的かつ機能的に単純なので製造が安価であり、長期にわたって信頼性の高い動作が確実にされることにある。
【００６０】
従って、偶発的な及び特定の要求を満たすために、当業者は、添付請求項に規定された本発明の保護範囲を逸脱することなく本発明に係るディスクブレーキディスクを多くの変形例及び応用例に適用することができる。
【００６１】
例えば、突起即ち増大部は、説明された以外の形状とサイズと位置とを有してもよい。
【００６２】
同じように、制動面は、平坦でも、穿孔されていても、線形もしくは弓形の溝を有しても、穿孔されて溝を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るディスクブレーキディスクの斜視図である。
【図２】図１の細部が未加工かつ未完成の状態で示された正面からの断面図である。
【図３】図２の細部をIII−III線に沿って切取った断面である。
【図４】図２の細部をIV−IV線に沿って切取った断面である。
【図５】図１の完成された細部の正面図である。
【図６】図５の細部をVI−VI線に沿って切取った断面である。
【図７】可能な変形例に係るディスクブレーキディスクの斜視図である。

Claims (24)

1. ディスクブレーキディスク（１０）のための制動バンド（１４）であって、
   スペース（２４）を形成するように対面して配置された第１のプレート（２０）及び第２のプレート（２２）と、
   第１のプレート（２０）と第２のプレートとを接続し、前記制動バンドと同軸状の円に沿って繰り返されたモジュールを構成する一連のスペース部材（２６〜３２）とを具備し、
   前記一連のスペース部材は、第１のプレート（２０）を第２のプレート（２２）に接続し、円弧（３６）に沿って延びた第１のフィン（２６）を有し、
   前記一連のスペース部材は、更に、第１のプレート（２０）を第２のプレート（２２）に接続し、隣接した２つの円弧（３６）の間に位置付けられた更なる円弧（４６）に沿って延びた第２のフィン（２８）、第３のフィン（３０）及び第４のフィン（３２）を有する制動バンド。
2. 前記円弧（３６）は、２つの円各々の一部分に沿って延びている請求項１の制動バンド。
3. 前記円弧（３６）の内側部分は、半径R_１と中心点A_１とを有する円の一部分に沿って延び、円弧（３６）の外側部分は、半径R_２と中心点A_２とを有する円の一部分に沿って延び、R_１はR_２より大きい、請求項２の制動バンド。
4. 前記A_１は、A_２と比べて制動バンドの中心から更に離れている請求項３の制動バンド。
5. 前記A_１は、制動バンド（１４）の外周の外側の半径R_３を有する円上に位置し、A_２は、未加工かつ未完成の制動バンド（１４）の外周と内周との間の半径R_４を有する円上に位置している請求項４の制動バンド。
6. 前記更なる円弧（４６）は、２つの円各々の一部分に沿って延びている請求項１乃至５のいずれか１の制動バンド。
7. 前記更なる円弧（４６）の内側部分は、半径R_１と中心点B_１とを有する円の一部分に沿って延び、更なる円弧（４６）の外側部分は、半径R_２と中心点B_２とを有する円の一部分に沿って延び、R_１はR_２よりも大きい、請求項６の制動バンド。
8. 前記B_１は、B_２と比べて制動バンドの中心から更に離れている請求項７の制動バンド。
9. 前記B_１は、制動バンド（１４）の外周の外側の半径R_３を有する円上に位置し、B_２は、未加工かつ未完成の制動バンド（１４）の外周と内周との間の半径R_４を有する円上に位置している請求項８の制動バンド。
10. 前記円弧（３６）と更なる円弧（４６）との内側部分が沿って延びる前記複数の円の半径は等しい請求項３もしくは７の制動バンド。
11. 前記円弧（３６）と更なる円弧（４６）との外側部分が沿って延びる前記複数の円の半径は等しい請求項３もしくは７の制動バンド。
12. 前記B_１は、中心点A_１が位置しているのと同じ、半径R_３を有する円上に位置している請求項５もしくは９の制動バンド。
13. 前記B_２は、中心点A_２が位置しているのと同じ、半径R_４を有する円上に位置している請求項５もしくは９の制動バンド。
14. 前記第１のフィン（２６）は、少なくとも１つの突起（４４ａ、４４ｂ）を有する請求項１の制動バンド。
15. 前記少なくとも１つの突起（４４ａ、４４ｂ）は、第１のフィン（２６）の凹面（３８）に位置されている請求項１４の制動バンド。
16. 前記凹面（３８）は、第１のフィン（２６）の長さのほぼ中心に位置された第１の突起（４４ａ）と、第１のフィン（２６）の外側端部付近に位置された第２の突起（４４ｂ）とを有する請求項１５の制動バンド。
17. 前記第１のフィン（２６）は、未加工かつ未完成の制動バンド（１４）の内径と外径のほぼ中間の直径を有する円上に位置された内側端部（２６ａ）を有する請求項１の制動バンド。
18. 前記第１のフィン（２６）は、“Ｖ”字形の内側端部（２６ａ）を有する請求項１の制動バンド。
19. 前記“Ｖ”字形の内側端部（２６ａ）は、制動バンドの中心の方を向いた凹部を有する請求項１８の制動バンド。
20. 前記第２のフィン（２８）は、制動バンド（１４）の内周付近に位置された内側端部（２８ａ）と、未加工かつ未完成の制動バンド（１４）の内径と外径のほぼ中間の直径を有する円の付近に位置された外側端部（２８ｂ）とを有する請求項１の制動バンド。
21. 前記第３のフィン（３０）は、未加工かつ未完成の制動バンド（１４）の内径と外径のほぼ中間の直径を有する中間の円の付近に位置された内側端部（３０ａ）と、制動バンド（１４）の外周と前記中間の円の中間の直径を有する円の付近に位置された外側端部（３０ｂ）とを有する請求項１の制動バンド。
22. 前記第３のフィン（３０）は、第３のフィンの厚さに比べて大きくなった部分（４８）を有する内側端部（３０ａ）及び外側端部（３０ｂ）を有する請求項１の制動バンド。
23. 前記第４のフィン（３２）は、第４のフィンの厚さに比べて大きくなった部分（４８）を有する内側端部（３２ａ）及び外側端部（３２ｂ）を有する請求項１の制動バンド。
24. 請求項１乃至２３のいずれか１の制動バンド（１４）を具備するディスクブレーキディスク（１０）。

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