JP2008025838A

JP2008025838A - 内部換気式ディスクブレーキ

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Publication number: JP2008025838A
Application number: JP2007188103A
Authority: JP
Inventors: Alexander Prahst; アレクサンダー・プラースト
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2008-02-07
Also published as: EP1881224A2; EP1881224B1; CN101122312A; EP1881224A3; CN101122312B; DE102006033772A1; US20080017460A1; US8220600B2; KR20080008985A

Abstract

【課題】リブ（４）により互いに間隔を開けて配置された、二つの摩擦リング（２，３）から成るブレーキディスクを備えた内部換気式ディスクブレーキ（１）であって、これらのブレーキディスクの間には、複数の冷気チャネル（５）が形成されており、摩擦リング（２，３）の間には、少なくとも一つの排熱部品（６，１１，１３，１８）が配置されているディスクブレーキである。
【解決手段】両方の摩擦リング（２，３）と排熱部品（６，１１，１３，１８）は、成形物体（７）内の少なくとも一部領域に排熱部品（６，１１，１３，１８）を注入した形のほぼ一体的な成形物体（７）を形成しており、排熱部品（６，１１，１３，１８）は、ブレーキディスクの少なくとも一つの冷気チャネル（５）内の少なくとも一部領域に突き出ており、排熱部品（６，１１，１３，１８）は、ほぼ摩擦リング（２，３）に対して平行に延びる、成形物体（７）の分離面（８）内に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、請求項１の上位概念にもとづく内部換気式ディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキでは、ブレーキシューによるブレーキプロセスの間にブレーキディスクの摩擦リング内で熱が発生し、その熱は、ディスクブレーキ機能の信頼性のために絶えず排出されなければならない。この目的を果たすために、後でブレーキディスクの製造プロセス後に、冷気チャネル内に固く嵌め込むことが可能な排熱部品を、例えば、冷気チャネルの形状に合致した成形物体内に配置した装置が周知である。しかし、そのような周知の装置は、非常に構造的な負担がかかるとともに、大抵は比較的不十分な排熱挙動しか備えていない。
ドイツ特許公開第３７４０３０９号明細書

この発明の課題は、ブレーキディスクからの排熱を改善すると同時に、簡単で安価な構造を可能とする内部換気式ディスクブレーキを実現することである。

この課題は、この発明にもとづき、請求項１の特徴部に記載した特徴によって解決される。従属請求項は、この発明の別の有利な特徴を記載している。

この発明は、冷気チャネルの空気に触れる表面を拡大した場合、既存の空気流量でブレーキディスクの内部冷却を強化することができるという知見にもとづくものである。この課題は、この発明にもとづき、内部換気式ディスクブレーキの製造プロセスの間に、少なくとも一つの排熱部品をブレーキディスクに注入するか、或いは鋳込んで、ブレーキディスクを形成する成形物体内に配置することによって解決される。この発明により成形物体の分離面又は中心面に配置されるとともに、成形物体内の少なくとも一部領域に注入された排熱部品は、摩擦リング上で発生する摩擦熱を排熱部品に放出するか、或いは伝達して、そこから冷気を用いて排出することを可能とする役割を果たすものである。有利な手法では、排熱部品は、ブレーキディスクの少なくとも一つの冷気チャネル内の少なくとも一部領域に突き出る形で成形物体内に配置することができる。しかし、ブレーキディスクの製造プロセス後に、排熱部品がブレーキディスク上に形成された複数又は全ての冷気チャネル内に突き出る形で排熱部品を構成するか、或いは成形物体内に配置するのが特に有利であると看做すことができる。

排熱部品が、早くもブレーキディスクの鋳造プロセス又は製造プロセスの間に早期に成形物体内に嵌め込まれるか、或いは注型されることにより、排熱部品を備えたブレーキディスクの特に簡単で安価な、そのため極めて効果的な実施構成を実現することができる。従って、排熱部品を統合した成形物体の製造が、排熱部品自体のその後の仕上げ処理を必要とすること無く、単一の成形プロセスで行われることとなる。ほぼ摩擦リングに対して平行に延びる成形物体の分離面内に排熱部品を配置することは、それにより冷気チャネルの空気に触れる表面が非常に効果的に拡大されるので、その位置では排熱部品が非常に良好な作用効果を発揮することができるという利点を有する。この場合、排熱部品の半径方向の拡がりは、リブの半径方向の拡がり又は冷気チャネルの半径方向の拡がりと一致させることができる。この発明の範囲内では、排熱部品をほぼ任意の形態でリブ及び／又は冷気チャネルと合致させることができるので、リブ及び／又は冷気チャネル自体は、どの形態でも、何ら影響を及ぼさない。この場合、分離面との用語は、成形物体を製造するための器具内に有る器具の分離面を表し、その面は、有利には、同時に成形物体の中心面である。成形物体を製造する際に、この分離面内に排熱部品を置いて、製造プロセスの間そこに保持することができる。

一つの実施構成は、排熱部品が、有利には、円環形状の横断面を有し、ほぼディスク形状及び／又は平板形状の部品として形成されるものと規定する。そのことは、特に簡単であるとともに、更に特に有利な製造方法を保証するものである。

排熱部品自体は、単一の壁面及び／又は二つの壁面による部品として構成することができる。単一の壁面による実施構成は、排熱部品の非常に簡単で安価な製造を保証する一方、二つの壁面による実施構成は、一層改善された排熱値を持つことができる。

有利には、排熱部品が、冷気チャネルの領域内に材料隆起部及び／又は材料成形部を備えることができ、その場合材料隆起部及び／又は材料成形部は、有利には、打抜き、プレス又はエンボス加工法で製造することができるものと規定する。従って、排熱部品上に多くの材料隆起部及び／又は材料成形部を速く簡単に配備することができる。しかし、材料隆起部は、例えば、後から排熱部品の外側と溶接、鑞付け、及び／又は鋲留めすることができる別個の部品として構成することも考えられる。

この場合、有利には、材料隆起部は、毛羽状（ドイツ語でnoppenartig ）に構成される。しかし、材料隆起部を突起状（ドイツ語でzapfenartig ）又はピン状（ドイツ語でstiftartig）に形成することも考えられる。それに対して、材料成形部は、ほぼ枠状（ドイツ語でstegartig ）又は折返し状（ドイツ語でlaschenartig）に構成することができる。材料隆起部及び／又は材料成形部を用いることで、滑らかな部品と比べて、一層改善された排熱挙動又は気流挙動を実現することができる。

更に、両方の摩擦リングの安全で確実な接続を保証するために、排熱部品は、少なくとも摩擦リング上に配設されたリブの領域に窪み及び／又は貫通孔を備えているものと規定する。

この場合、窪み及び／又は貫通孔は、有利には、形状と数に関して、ほぼ摩擦リング上に配設されたリブと合致する。

特に有利には、排熱部品は、特に、アルミニウム、鋼鉄、銅又はそれらの合金から成る金属板から製作される。金属板から製作された排熱部品は、重量に関する利点を有し、安価に製造するとともに、更に容易に加工することができる。

特に有利な実施構成は、排熱部品が摩擦リング又は成形物体よりも大きな熱伝導度を有するものと規定する。

この発明の四つの実施例を図面に図示して、以下において詳しく説明する。

図１に図示された内部換気式ディスクブレーキ１は、第一と第二の摩擦リング２，３から成るブレーキディスクを有し、摩擦リング２，３は、図示されていないブレーキシューと周知の手法で協力して動作する。第一の摩擦リング２は、複数のリブ４によって第二の摩擦リング３と接続されており、リブの間には、多くの冷気チャネル５が形成されている。回転方向Ｒに回転するブレーキディスクでは、リブ４の間に空気の流れが発生し、その流れは、制動時にブレーキシューとブレーキディスクの摩擦リング２，３の間で発生する摩擦熱を排出し、それによってディスクブレーキ１を冷却している。

ブレーキディスクの内部冷却の空気流量を増強するために、或いは冷気チャネル５の空気と触れる表面を拡大するために、ブレーキディスク内には、排熱部品６が配置されており、排熱部品６と摩擦リング２，３又はブレーキディスクは、ほぼ一体的な成形物体７を形成している。

排熱部品６は、排熱部品６がブレーキディスクの冷気チャネル５内の少なくとも一部領域に突き出る形で成形物体７内に配置又は注入されており、排熱部品６は、成形物体７の分離面又は中心面８内を摩擦リング２及び３に対してほぼ平行に延びる形に配置されている。排熱部品６は、ほぼ円環形状の横断面を有し、平板形状の部品として構成されており、この平板形状の部品は、金属の板又はそれと同等の物から製作することが考えられる。排熱部品を複数の個別部品から構成するか、或いは複数の同じ又は同じでない排熱部品をブレーキディスク内に配備することも考えられ、そのような排熱部品の実施構成は、ほぼブレーキディスク内を延びる冷気チャネルと合致させることが可能である。この部品の壁厚又は軸方向の拡がりは、有利には、冷気チャネル５の軸方向の拡がりと一致する。しかし、有利には、排熱部品６は、冷気チャネル５の外壁９と排熱部品６の外側の間の十分なフロー挙動を保証するように構成される。

排熱部品６は、リブ４の領域に窪み又は貫通孔１０を有し、それらは、製造又は鋳造プロセス時にリブ４が排熱部品６により分離されたり、或いは摩擦リング２と３の間の形状を合わせた結合が不十分となることを防止するものである。この場合、窪み又は貫通孔１０は、形状と数に関して摩擦リング２と３上に配設されたリブ４又は製造プロセス時におけるリブ４を構成するための成形部品と合致するとともに、一方では摩擦リング２と３の材料レベルでの固い接続と他方ではリブ４と排熱部品６の間の形状を合わせた形の接続を保証するものである。

図２は、図１によるディスクブレーキの軸に対して外側の部分領域の側面を拡大した図面を図示している。ブレーキディスクの間又は摩擦リング２と３の間には、排熱部品６が配置されており、排熱部品６が、成形物体又はブレーキディスクの分離面８内を摩擦リング２と３に対して平行に延びているのが分かる。排熱部品６は、単一の壁面による平板形状の部品として構成されており、リブ４の領域に貫通孔１０を有する。排熱部品６は、ブレーキディスクで発生した熱を摩擦リング２と３を介して排熱部品６に放出し、そこから再び冷気チャネル５を貫流する冷気により排出することを可能とすることを実現するものである。

図３は、図１によるブレーキディスク又はディスクブレーキ１の半径方向に沿った部分断面の模式図を図示しており、排熱部品６の周囲の一部が見える。リブ４と冷気チャネル５の他に、貫通孔１０がリブ４の領域に配設されていることが分かる。ここでは、貫通孔１０は、縦長の孔として形成されており、リブ４の推移又は形態と合致している。しかし、これらの貫通孔及び／又は窪みは、例えば、穴の形に構成することも考えられる。貫通孔及び／又は窪み自体は、例えば、排熱部品内に、打抜き、穿孔及び／又は切削により作ることができる。

図４は、排熱部品１１の第二の実施構成を図示している。この実施構成では、排熱部品１１は、材料隆起部１２を有し、材料隆起部１２は、ほぼ毛羽状に構成されており、排熱部品１１の両方の外側上に配置されている。材料隆起部１２は、排熱部品１１の半径方向に対して外側上に疎らにのみ配備するか、或いは冷気チャネルの全領域内を両側に延びる形で、排熱部品１１の外側全面に渡って拡げて、その上に配置することができる。ここでは、材料隆起部１２は、本来の排熱部品１１から押し出された材料隆起部として構成されている。例えば、材料隆起部１２を打抜き、プレス又はエンボスプロセスで製作することが考えられ、押し出された折返し１２’として構成することもできる。

図５は、排熱部品１３の第三の実施構成を図示しており、そこでは、排熱部品１３は、複数又は二つの壁面による部品として実現されている。排熱部品１３は、二つのメインリブ１４，１５から構成されており、それらの間には、多くの横桁１６が配置されている。更に、排熱部品１３上には、枠状の材料成形部１７が配備されており、材料成形部１７は、打抜き又はプレス加工法により、メインリブ１４と１５から成形されたものである。ここでも、材料成形部１７は、後から別個の部品としてメインリブ１４及び１５と接続することが考えられる。この実施構成の利点は、排熱部品１３が、二つの壁面による実施構成と材料成形部の配備によって、単一の壁面による部品と比べて、一層改善された排熱挙動又はフロー挙動を有することに有る。

図６に図示された排熱部品１８の第四の実施構成は、又もや単一の壁面による部品としての排熱部品１８を図示している。排熱部品１８は、折返し又は鉤状の形態の材料成形部１９を有する。この場合、材料成形部１９は、打抜き及び／又は曲げ加工法により、平板形状の部品から成形されたものであり、排熱部品１８の外側２０に対してほぼ９０度の角度で形成されている。更に、排熱部品１８上には、材料成形部２１が、リブ４の領域に配設されており、これらの成形部は、成形物体内における支持の改善を保証するものである。

排熱部品の図１〜６に図示した幾つかの実施構成を用いて、冷気チャネル内における内側表面の著しい拡大と熱伝導に関して重要な気流速度又は空気渦流の増大が可能となり、気流の境界層構造を制御し、それにより排熱部品への熱伝導係数が大幅に向上されるものである。ここで図示した実施構成は、決してそれに尽きると看做してはならず、この発明による排熱部品を統合した内部換気式ディスクブレーキの考えられる実施例を図示したに過ぎない。

排熱部品を統合した内部換気式ディスクブレーキの模式図図１によるディスクブレーキの軸に対して外側の部分領域の側面図図１によるディスクブレーキ１の半径方向に沿った部分断面図第二の実施構成による排熱部品を備えたディスクブレーキの軸に対して外側の部分領域の側面図第三の実施構成による排熱部品を備えたディスクブレーキの軸に対して外側の部分領域の側面図第四の実施構成による排熱部品を備えたディスクブレーキの軸に対して外側の部分領域の側面図

符号の説明

１内部換気式ディスクブレーキ
２摩擦リング
３摩擦リング
４リブ
５冷気チャネル
６排熱部品
７成形物体
８分離面
９外壁
１０貫通孔
１１排熱部品
１２材料隆起部
１３排熱部品
１４メインリブ
１５メインリブ
１６横桁
１７材料成形部
１８排熱部品
１９材料成形部
２０外側
２１材料成形部

Claims

リブ（４）により互いに間隔を開けて配置された、二つの摩擦リング（２，３）から成るブレーキディスクを備えた内部換気式ディスクブレーキ（１）であって、これらのブレーキディスクの間には、複数の冷気チャネル（５）が形成されており、摩擦リング（２，３）の間には、少なくとも一つの排熱部品（６，１１，１３，１８）が配置されているディスクブレーキにおいて、
両方の摩擦リング（２，３）と排熱部品（６，１１，１３，１８）は、成形物体（７）内の少なくとも一部領域に排熱部品（６，１１，１３，１８）を注入した形のほぼ一体的な成形物体（７）を形成しており、
排熱部品（６，１１，１３，１８）は、ブレーキディスクの少なくとも一つの冷気チャネル（５）内の少なくとも一部領域に突き出ており、
排熱部品（６，１１，１３，１８）は、ほぼ摩擦リング（２，３）に対して平行に延びる、成形物体（７）の分離面（８）内に配置されている、
ことを特徴とするディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、有利な円環形状の横断面を有し、ほぼディスク形状及び／又は平板形状の部品として構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、単一の壁面による部品として構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、二つの壁面による部品として構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、冷気チャネル（５）の領域に材料隆起部（１２）及び／又は材料成形部（１７，１９，２１）を有し、材料隆起部（１２）及び／又は材料成形部（１７，１９，２１）が、ほぼ打抜き、プレス又はエンボス加工法により製作されたものであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のディスクブレーキ。
材料隆起部（１２）が、ほぼ毛羽、突起又はピン状に構成されていることを特徴とする請求項５に記載のディスクブレーキ。
材料成形部（１７，１９，２１）が、ほぼ枠又は折返し状に構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、少なくとも摩擦リング（２，３）上に配設されたリブ（４）の領域に窪み及び／又は貫通孔（１０）を備えていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載のディスクブレーキ。
窪み及び／又は貫通孔（１０）が、形状と数に関して、ほぼ摩擦リング（２，３）上に配設されたリブ（４）と合致することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載のディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、特に、アルミニウム、鋼鉄、銅又はそれらの合金から成る金属板から構成されることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載のディスクブレーキ。
排熱部品（６，１１，１３，１８）が、有利には、摩擦リング（２，３）又は成形物体（７）よりも大きな熱伝導度を有することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載のディスクブレーキ。