JP2006336852A - ２ピースロータ - Google Patents

Abstract

【課題】 摺動部とハット部からなり、摺動部の熱膨張を確実にする２ピースロータを提供すること。
【解決手段】 制動時に摩擦制動力が加えられる摺動部３と、車軸側に取付けられるハット部２と、ハット部２に対し、摺動部３の挿入部３３に挿入されることによって、摺動部３を支持するピン４と、を備えた２ピースロータにおいて、摺動部３の熱膨張をアシストする力を記憶形状へ戻ることで発生させる形状記憶部５を摺動部３とハット部２の間に介装した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パッド等との摺動により、ブレーキ作用をもたらすディスクブレーキに主に用いられる２ピースロータの技術分野に属する。

従来の技術においては、摩擦リングと支持部を別体にし、ピンで係止する構造であり、ピンと摩擦リング側に存在するピン挿入用の穴には遊び（クリアランス）が存在する。これにより、動作中に発生する高温において、摩擦リングの膨張を許容している（例えば、特許文献１参照）。
特表平８−５０５９２４号公報

しかしながら、従来においてピンとピン挿入用の穴の熱膨張変化は、材料の違いや熱容量の違いにより、同じ膨張変化とならず、クリアランス詰まりを発生させる。すると、ピンの摺動抵抗が増加し、摩擦リングの膨張が制限されてしまい、摩擦リングの膨張を許容する効果が発揮できなくなるものであった。

本発明では、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、環状部材の熱膨張を確実に許容することができる２ピースロータを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の２ピースロータでは、制動時に摩擦制動力が加えられる環状部材と、車軸側に取付けられる取付け部材と、前記取付け部材に対し、前記環状部材を支持する支持部材と、を備えた２ピースロータにおいて、前記環状部材の熱膨張をアシストする力を発生させるアシスト部材を前記環状部材と前記取付け部材との間に介装した、ことを特徴とする。

本発明では、環状部材の熱膨張を確実に許容できる。

以下に、本発明の２ピースロータを実現する実施の形態を、実施例に基づいて説明する。

まず構造を説明する。
図１は実施例１の２ピースロータの側面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は実施例１の２ピースロータの一部拡大断面図である。
実施例１の２ピースロータ１は、ハット部２（取付け部材に相当する）、摺動部３（環状部材に相当する）、ピン４（支持部材に相当する）、形状記憶部５（アシスト部材に相当する）、リブ６を主な構成にしている。なお、リブ６は必ずしも必要ではない。
ハット部２は、摺動部３と別体となるよう２ピースロータ１の中央部分として形成される。実施例１では、図示しない車輪ハブに取り付ける中央部分を円盤状にし、その周縁を円盤から徐々に離れる形状にして、全体で皿状としている。これは、不必要な肉部分を有さないためであり、摺動部３と車輪ハブを離した位置にしたい車両の要求によるものである。
ハット部２の材質例としては、アルミ系材が挙げられる。

摺動部３は、いわゆるベンチレーテッドディスクを構成するものであり、環状板３１を２枚対向させ、内周側から外周側に長い複数のフィン３２で連結した形状である。さらに、このフィン３２は、外周側と内周側の２列とし、外周側に位置するフィン３２の間に内周側のフィン３２の一部が位置するくし歯状の配置となっている。内周側のフィン３２のうち、複数は、フィン３２より厚い形状にして内部に内周端で開口するピン挿入用の穴である挿入部３３を形成する。

さらに、挿入部３３の穴の外周延長方向には、リブ６を挿入し外周方向、周方向への力を受ける受け部３４を形成する。受け部３４は、フィンを兼ねる形状が望ましい。なお摺動部３はベンチレーテッドディスクでなくとも、ソリッドディスクでも構わない。
摺動部３にあっては、２枚を連結した環状板３１の両外側の環状面が、ブレーキングのために、ブレーキパッド等が押し付けられる摺動面となる。
また、この摺動部３では、フィン３２により外周側へ抜ける空気の流れが生成されることにより摺動による発熱を抑制する冷却が行われる。
また、実施例１においては、摺動部３の挿入部３３は、円筒状の穴形状とする。
摺動部３の材質例としては、鋳鉄や耐熱鋼を挙げておく。なお、ハット部２、摺動部３、ピン４は同一材質でもよい。

ピン４は、図３に示すように、頭部４１、鍔部４２、ストレート部４３で構成される。
頭部４１は、ストレート部４３より大径な形状であり、その外周には、鍔形に張り出した鍔部４２を形成する。
ストレート部４３は、頭部４１より小さい一定の径である円筒形状部分である。
なお、実施例１のピン４は、頭部４１、鍔部４２、ストレート部４３の一部分がハット部２に鋳込まれるようインサート成形によりハット部２を鋳造する。これにより、ピン４はハット部２と一体となり、ハット部２の外周からピン４のストレート部４３が突出する形状となる。
ピン４は、ハット部２から外周方向に突出させたストレート部４３を挿入部３３に挿入するようにして、円周方向に係止させる。

形状記憶部５(アシスト部材に相当する)は、ＳＭＡ（Shape Memory Alloy）とも呼ばれるもので、相変移により所定の温度になると予め記憶した形状へ変化するものである。実施例１では、形状記憶部５は、常温でつるまきバネ形状であり、バネとして所定の性能を得ている。温度が上昇し設定温度になると、バネのピッチを長くするようにして全長が長くなる。
形状記憶部５は、バネ形状の基端側をピン４の先端に固定するよう取り付け、バネ形状の先端側をリブに固定するよう取り付ける。

リブ６は、摺動部３の挿入部３３の外周延長方向に設けた受け部３４に挿入される。組み付け時には、形状記憶部５を圧縮した状態で受け部３４へ挿入されることによって、リブ６は常に、受け部３４を外周方向へ付勢する。
このピン４、挿入部３３、形状記憶部５、リブ６、受け部３４により、実施例１の２ピースロータ１は、ピン４と挿入部３３による第１の係止、形状記憶部５、リブ６と受け部３４による第２の係止の２つの係止により、摺動部３をハット部２に係止している。
また例として、摺動部３の内径φ２２０ｍｍ、挿入部３３の穴径φ７ｍｍ、挿入部３３とピン４のクリアランス３５ｍｍが挙げられる。

次に作用を説明する。
[強制的なフローティング作用]
まず、バネ形状である形状記憶部５は、図３に示す組み付け状態よりも伸びた状態を形状記憶している。形状記憶部５に形状記憶させる長さは、摺動部３、ハット部２の温度上昇による膨張を見込んだものにする。
組み付け時には、図３に示す組み付け長さになるよう圧縮して組み付ける。この際には、形状記憶部５には負荷が加わることになる（図４中の動きＡ）。これは常温状態である。

制動により温度が上昇すると、摺動部３及びハット部２は、全体に膨張することになる。しかしながら、挿入部３３とピン４のクリアランスは、摺動部３の熱膨張率よりもピン４の熱膨張が大きい場合、クリアランスは温度上昇に対して小さくなっていく。
クリアランスが小さくなり、ピン４と挿入部３３との摺動抵抗が増大すると、摺動部３が自由に熱膨張しにくくなり歪みを生じだす。すなわちフローティング状態となりにくくなる。

形状記憶部５は、温度が上昇し、設定温度になることにより、予め記憶させた形状に変化する。つまり、この場合には、バネ全長を長くする動きを行う。
それは、ピン４とリブ６間の距離を長くするように働く、つまり、強制的にフローティング状態へ移行する（図４中の動きＣ）。すなわち、クリアランスが小さくなって増大する摺動抵抗に打ち勝つアシスト力を作用させ、摺動部３の熱膨張を補助する。

この伸びの場合には、ピン４とリブ６間の距離が伸びることにより、形状記憶部５に常温時に与えられている負荷は緩和される（図４中の動きＢ）。
よって、確実に温度上昇の際にフローティング状態へ移行するため、摺動部３に異常な歪等を生じさせない。これにより良好な摺動性能が維持される。

その後に、車両が制動状態でなくなることにより、２ピースロータ１の温度が低下し、常温になると、摺動部３及びハット部２全体が径縮小方向へ収縮する。この際には、ピン４とリブ６間の距離が常温の距離に縮まるため、形状記憶部５は、初期と同じ圧縮した状態となる（図４中の動きＡ）。つまり、制動(温度変化)が繰り返し行われると、形状記憶部５は、図４において、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａの上記説明した動きを繰り返すことになる。

なお、強制的なフローティング作用について説明したが、形状記憶部５による摺動部３への外周方向への力は、フローティングをアシストする程度に留めてもよい。２ピースロータを用いる車両からの要求、システムの仕様から決めればよい。

[つるまきバネ形状による作用]
ハット部２は、２ピースロータ回転方向へ回転し、係止された摺動部３もこれに伴い回転している。制動によるトルクは、摺動部３へロータ回転方向と逆に負荷される。よって、ハット部２と摺動部３は、挿入部３３とピン４のクリアランスで許容される分、位相がずれる。その際に、形状記憶部５はつるまきバネ形状であるため、柔軟に変形することになる。

この位相ずれは、形状記憶部５の記憶形状への変化と戻りの動きにより、ずれが矯正される。ずれの矯正は、このような状態でも、温度上昇時のフローティング状態への移行をより確実にする。また、常温時に同じ状態となることは、ピン４と挿入部３３の係止等を同じ良好な状態で繰り返させるため、２ピースロータの作用を安定させる。
また、ずれが矯正される際には、ピン４と挿入部３３の接触を緩和することになり、ピン４と挿入部３３の摩擦が軽減される。

また、実施例１では、ピン４と挿入部３３の係止、形状記憶部５及びリブ６お受け部３４の係止の２つの係止を２ピースロータ１は有することになる。形状記憶部５がつるまきバネ形状であり、周方向へ柔軟な変形をすることで、必要以上に強固な係止とならないようにしている。つまり、リブ６へトルクを伝えすぎないようにしているのである。

次に効果を説明する。
本実施の形態の２ピースロータにあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(1)制動時に摩擦制動力が加えられる摺動部３と、車軸側に取付けられるハット部２と、ハット部２に対し、摺動部３を支持するピン４と、を備えた２ピースロータにおいて、摺動部３の熱膨張をアシストする力を発生させる形状記憶部５を摺動部３とハット部２との間に介装したため、摺動部３の熱膨張を確実に許容させることができる。

(2)アシスト部材は、温度上昇により長さを変えて、摺動部３を外周方向へ押し出す力を発生する形状記憶部５であるため、形状記憶部５が記憶した形状へ戻ることにより、摺動部３を外周方向へ向かうよう押し出し、強制的に摺動部３を熱膨張した状態にし、摺動部３の熱膨張を確実に許容させることができる。

(3)形状記憶部５は、温度上昇により伸長する長さが、摺動部３とハット部２が熱膨張した長さに対応する長さであるため、摺動部３が熱膨張した状態となるのに必要充分な量の外周方向の押し出しを行い、確実に摺動部３の熱膨張を許容させることができる。また、必要以上の押し出しを行わないようにできる。

(4)形状記憶部５は、つるまきバネ形状であるため、摺動部３へトルクを伝えすぎないようにしつつ、磨耗をさらに軽減できる。

(5)支持部材は、摺動部３とハット部２との間で径方向に配置され、両部材を支持する複数のピン４であり、摺動部３にピン４が挿入される挿入部３３を設け、アシスト力を摺動部３へ伝達するリブ６を設け、形状記憶部５と、ピン４と、リブ６を直列状に連結したため、形状記憶部５が記憶した形状から戻る際に、軸ずれが矯正でき、摺動部３とハット部２の位置関係を良好な状態に保つことができる。

(7)制動時に摩擦制動力が加えられる摺動部３と、車軸側に取付けられるハット部２と、摺動部３とハット部２との間で径方向に配置され、両部材を支持するピン４と、摺動部３に設けられ、ピン４が挿入される挿入部３３と、を備えた２ピースロータにおいて、摺動部３の熱膨張の際に、ピン４と挿入部３３との間で摺動するときの摺動抵抗に打ち勝つ力を発生させる形状記憶部５を摺動部３とハット部２との間に介装したため、摺動部３の熱膨張を確実に許容させることができる。

実施例２は、形状記憶部５をつるまきバネ形状から変更した例である。
実施例２では、形状記憶部５の形状の別の例として３形状を示す。
図５は実施例２の２ピースロータの一部拡大断面図である。
図５では、形状記憶部５ａがＶ字型のバネ形状である。このようにつるまきバネ形状以外の形状記憶部５ａであってもよい。

図６は実施例２の２ピースロータの一部拡大断面図である。
図６では、形状記憶部５ｂがバネ形状でなく、円柱形状である。このようにバネ形状以外の形状記憶部５ｂであってもよい。

図７は実施例２の２ピースロータの一部拡大断面図である。
図７では、形状記憶部５ｃが板形状である。このような形状の形状記憶部５ｃであってもよい。
形状記憶部の形状は、ピン４と合わせて、どのくらいのトルクを摺動部３へ伝達してもよいのか、設定温度まで上昇した際にどのくらい膨張すればよいのか等、車両、それに用いられるブレーキシステムの要求に応じて決めればよい。

また、形状記憶部５ｂ、５ｃが円柱形状や板形状である場合、磨耗の低減作用がより作用効果として顕著となる。この磨耗は以下のように発生する。
ピンと摩擦リング側ピン挿入用の穴のクリアランスが存在することにより、フローティングする際に、ピンとピン挿入用の穴に部分的に接触する部分が生じ、接触部分で磨耗が進行する。

これに対して、実施例２では、形状記憶部５ｂ、５ｃが円柱、板形状であるので、その軸ズレの矯正作用が強く得られる。そのため、フローティングする際に偏ったピン４と挿入部３３の接触が防止され、磨耗を軽減させる。
なお、この作用効果は、つるまきバネ形状であっても得ることができるが、本実施例２が顕著である。

効果を説明する。本実施例２にあっては、上記(1)〜(3)に記載する効果に加えて、以下の効果を有する。
(6)形状記憶部５ｂ，５ｃは、棒形状であるため、ピンとピン挿入部の磨耗を軽減させることができる。
その他構成、作用効果は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

実施例３の２ピースロータは、形状記憶部をハット部側に設けた例である。
図８は実施例３の２ピースロータの一部拡大断面図である。
実施例３では、ハット部２に収容穴２１を設け、円柱状のピン４ａが、収容穴２１及び挿入部３３の穴内に摺動自在に位置する。収容穴２１の穴底とピン４ａの基端側を接続し、ピン４ａを支持するように、形状記憶部５を設ける。
ピン４ａの先端は、挿入部３３から、さらに外周側に突出させるようにして、リブ６の基端側に接続する。
温度上昇時には、形状記憶部５の伸長する変化により、ピン４ａ及びリブ６が外周方向に押されることになる。
実施例３においては、ピン４と挿入部３３の係止をより強くしつつ、形状記憶部５の押し出しにより、確実にフローティング状態へ移行できる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態を実施例１〜実施例３に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
摺動部３への形状記憶部またはピンの連結は、リブ６と受け部３４によるもの以外であってもよい。

例えば、図９に示すように、ハット部２に収容穴２１を設け、摺動部３に収容穴を有する収容部３５を設けて、ピン４に並行して形状記憶部５を設けるようにしてもよい。
また、ピンそのものが形状記憶合金でもよい。すなわち、摺動部３(環状部材)とハット部２(取付け部材)との間に介装される形状記憶部５(アシスト部材)は、介装される途中にピン４やリブ６が存在しなくてもよい。

形状記憶部以外を用いて、温度上昇時に摺動部を外周方向へ押し出す例を示す。例えば、常温で曲げた状態であるバイメタルが、温度と共に直線状に変化する作用で、上記実施例同様、リブを介すなどして摺動部を外周方向へ押し出す。
バイメタルでは、温度上昇に従った連続した変化量を得るため、温度上昇が小さい場合も、その分の効果を得ることが有利である。
さらに、別の例として、熱膨張率の高い液体やゲル状の物質を封入することにより、ピン若しくは別の部材を外周方向へ押し出すようにしてもよい。

実施例１の２ピースロータの側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の２ピースロータの一部拡大断面図である。 形状記憶部の特性を示す特性図である。 実施例２の２ピースロータの一部拡大断面図である。 実施例２の２ピースロータの一部拡大断面図である。 実施例２の２ピースロータの一部拡大断面図である。 実施例３の２ピースロータの一部拡大断面図である。 実施例の２ピースロータの他の例を示す一部拡大断面図である。

符号の説明

１ ２ピースロータ
２ ハット部
２１ 収容穴
３ 摺動部
３１ 環状板
３２ フィン
３３ 挿入部
３４ 受け部
４ ピン
４１ 頭部
４２ 鍔部
４３ ストレート部
４ａ ピン
５ 形状記憶部
５ａ 形状記憶部
５ｂ 形状記憶部
５ｃ 形状記憶部
６ リブ

Claims (7)

1. 制動時に摩擦制動力が加えられる環状部材と、
   車軸側に取付けられる取付け部材と、
   前記取付け部材に対し、前記環状部材を支持する支持部材と、
   を備えた２ピースロータにおいて、
   前記環状部材の熱膨張をアシストする力を発生させるアシスト部材を前記環状部材と前記取付け部材との間に介装した、
   ことを特徴とする２ピースロータ
2. 請求項１に記載の２ピースロータにおいて、
   前記アシスト部材は、
   温度上昇により長さを変えて、前記環状部材を外周方向へ押し出す力を発生する形状記憶部である、
   ことを特徴とする２ピースロータ
3. 請求項２に記載の２ピースロータにおいて、
   前記形状記憶部は、
   温度上昇により伸長する長さが、
   前記環状部材と前記取付け部材が熱膨張した長さに対応する長さである、
   ことを特徴とする２ピースロータ。
4. 請求項２又は請求項３に記載の２ピースロータにおいて、
   前記形状記憶部は、つるまきバネ形状である、
   ことを特徴とする２ピースロータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の２ピースロータにおいて、
   前記支持部材は、前記環状部材と前記取付け部材との間で径方向に配置され、両部材を支持する複数のピンであり、
   前記環状部材と前記取付け部材との少なくとも一方に前記ピンが挿入されるピン挿入部を設け、
   アシスト力を前記環状部材へ伝達するリブを設け、
   前記形状記憶部と、前記ピンと、前記リブを直列状に連結した、
   ことを特徴とする２ピースロータ。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の２ピースロータにおいて、
   前記形状記憶部は、棒形状である、
   ことを特徴とする２ピースロータ。
7. 制動時に摩擦制動力が加えられる環状部材と、
   車軸側に取付けられる取付け部材と、
   前記環状部材と前記取付け部材との間で径方向に配置され、両部材を支持するピンと、
   前記環状部材と前記取り付け部材との少なくとも一方に設けられ、前記ピンが挿入されるピン挿入部と、
   を備えた２ピースロータにおいて、
   前記環状部材の熱膨張の際に、前記ピンと前記ピン挿入部との間で摺動するときの摺動抵抗に打ち勝つ力を発生させるアシスト部材を前記環状部材と前記取付け部材との間に介装した、
   ことを特徴とする２ピースロータ。
   

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