JP2008032041A - ベンチレーテッドディスクロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ鳴きの発生を効果的に抑制し得るベンチレーテッドディスクロータを提供する。
【解決手段】一対のブレーキパッドによって挟持される環状の摺動板部２を有し、その摺動板部２内に放射線状に延出する冷却フィン５と通気孔６が周方向に交互に複数形成されたベンチレーテッドディスクロータ１であって、複数の冷却フィン５のうちの少なくとも一つ５ａが、他の冷却フィン５の周方向幅よりも幅広である。そして幅広の冷却フィン５ａを有する摺動板部２の幅広部位２ａに、厚み方向に貫通した質量削除部８が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ベンチレーテッドディスクロータに関し、とりわけブレーキ鳴きの発生を低減させるために振動特性を改善したベンチレーテッドディスクロータに関する。

従来、様々なベンチレーテッドディスクロータが知られており、例えば特許文献１〜３に記載のベンチレーテッドディスクロータが知られている。ベンチレーテッドディスクロータは、一対のブレーキパッドによって挟持される環状の摺動板部を有し、その摺動板部内に放射線状に延出する冷却フィンと通気孔が周方向に交互に複数形成されている。そして特許文献１の摺動板部には、他の部位に比べて剛性の低い低剛性部位が一直線位置に形成されている。したがってディスクロータを回転させた際の振動モードは、低剛性部位によってディスクロータに固定されてディスクロータとともに回転する。これにより定常な振動モードの発生を防止し、ブレーキ鳴きの発生を低減することができる構成になっている。

特許文献２の摺動板部には、他の部位に比べて剛性の高い高剛性部位が一直線位置に形成されている。特許文献３の摺動板部は、摺動板部を周方向に等分した四つの領域を有しており、対向する領域と剛性が同じで、隣接する領域と剛性が異なっている。したがってこれらも、特許文献１と同じ理由によってブレーキ鳴きの発生を抑制することができる構成になっている。しかしブレーキ鳴きの発生は、特許文献１〜３においても完全に抑制することはできなかった。
特開昭５９−１７０３５号公報 特開昭５８−２２１０２６号公報 実開平１−２２９８５号公報

そこで本発明は、ブレーキ鳴きの発生を効果的に抑制し得るベンチレーテッドディスクロータを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるベンチレーテッドディスクロータであることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によると、複数の冷却フィンのうちの少なくとも一つが、他の冷却フィンの周方向幅よりも幅広である。そしてその幅広の冷却フィンを有する摺動板部の幅広部位に、厚み方向に貫通した質量削除部、または幅広部位の表面に凹設された質量削除部が形成されている。

したがって摺動板部は、周方向の一箇所または複数箇所に幅広部位を有している。そのため摺動板部の周方向の剛性が幅広部位において他の部位と異なる。また幅広部位には、質量削除部が形成されている。そのため質量削除部によって摺動板部の回転時の動力学的な不釣合いが発生することが防止されている。したがって動力学的な不釣合いを抑制しつつ、剛性の異なる幅広部位を所望位置に形成することができる。例えば、従来は、回転時の動力学的な釣合いを保持するために、剛性の異なる部位を直線的な位置に一対として形成する必要等があった。しかして本発明によると幅広部位を摺動板部の所望位置に形成することで、従前のものよりもブレーキ鳴きの発生を強く抑制することができる。

このようにブレーキ鳴きの発生を強く抑制できる理由は、ディスクロータを完全円盤から遠い形状である不完全な形状にすることによって、振動モードをディスクロータに固定し、かつ各振動モードに現れるコサインモードとサインモードの固有振動数の差を大きくできるためである、と理論的に推測できた。

また請求項２に記載の発明によると、幅広部位が摺動板部に一つのみ形成されている。したがって摺動板部は、周方向に剛性の異なる部分を一箇所のみ有しており、剛性の異なる部分を複数箇所有する場合に比べて、ブレーキ鳴きの発生を強く抑制することができる。この理由は、幅広部位を一箇所のみにすることで、各振動モードに現れるコサインモードとサインモードの固有振動数の差を確実に大きくできるためである、と理論的に推測できた。

また請求項３に記載の発明によると、幅広部位を厚み方向に貫通する質量削除部が、幅広部位の径方向全長に渡って延出している。したがって摺動板部が制動時の摩擦熱等によって体積変化すると、その体積変化により、質量削除部の幅が変化する。そのため摺動板部の熱による体積変化によって生じ得る摺動板部の厚み方向の熱傾れを質量削除部によって防止することができる。しかも質量削除部は、幅広部位の径方向全長に渡って形成されているため、熱倒れを径方向全長に渡って防止することができる。

また請求項４に記載の発明によると、幅広部位を厚み方向に貫通する質量削除部を複数有しており、これら複数の質量削除部が周方向にずれた位置において協同して幅広部位の径方向全長に渡って形成されている。したがって摺動板部が制動時の摩擦熱等によって体積変化すると、その体積変化により、質量削除部の幅が変化する。そのため摺動板部の熱による体積変化によって生じ得る摺動板部の厚み方向の熱傾れを質量削除部によって防止することができる。しかも複数の質量削除部は、協同して幅広部位の径方向全長に渡って形成されているため、熱倒れを径方向全長に渡って防止することができる。

（実施の形態１）
実施の形態１を図１〜３にしたがって説明する。実施の形態１に係るディスクロータ（ベンチレーテッドディスクロータ）１は、図１に示すようにホイールハブ１０に取付けられる取付部７と、環状の摺動板部２を有している。

取付部７は、図１に示すようにハット型であって、摺動板部２の内周縁に立設する円筒状の円筒部７ａと、円筒部７ａの先端部を覆うドーナツ円盤状の円盤部７ｂを有している。円盤部７ｂには、ホイールハブ１０のスタッドボルトが挿通される取付穴が複数形成されている。

摺動板部２は、一対のブレーキパッドによって挟持されて、ブレーキパッドとの間に発生する摩擦力によって制動力を生じる部材である。摺動板部２は、図１に示すように車両外側に位置するアウタ円盤部３と、ホイールハブ１０側に位置するインナ円盤部４を有しており、これらの間に、放射線状に延出する冷却フィン５と通気孔６を周方向に交互に複数有している。

冷却フィン５は、図２に示すように摺動板部２内を径方向に延出し、図３に示すようにアウタ円盤部３とインナ円盤部４間に跨って立設している。複数の冷却フィン５は、図２に示すように周方向にほぼ等間隔に形成されており、そのうちの一つ（５ａ）は、他の冷却フィン５の周方向幅よりも幅広になっている。例えば５倍以上の厚さを有している。

通気孔６は、図２に示すように摺動板部２を径方向に貫通している。したがってディスクロータ１が回転した場合に、冷却フィン５によって空気が摺動板部２の内周側から通気孔６を通って外周側に向けて押出される。複数の通気孔６は、周方向幅がほぼ等しくなるように冷却フィン５によって仕切られている。

摺動板部２は、図２に示すように幅広の冷却フィン５ａを有する幅広部位２ａを一つのみ有している。そして幅広部位２ａに質量削除部８が形成されている。質量削除部８は、幅広部位２ａの内周縁近傍から外周縁近傍に渡って径方向に延出し、図３に示すように摺動板部２を厚み方向に貫通している。質量削除部８の体積は、ディスクロータ１を回転させた際に摺動板部２の遠心力に対するバランスを保持するのに適した大きさになっている。例えば摺動板部２を任意の直径で２領域に仕切った際に両領域における体積がほぼ等しくなるように、質量削除部８の体積が決定されている。

幅広の冷却フィン５ａの具体的な作成方法は、例えば通気孔６を等間隔に形成するところその通気孔６の一つまたは複数を穴埋めすることで形成する。そして質量削除部８の体積を穴埋めした通気孔６とほぼ同じにする。

本形態は、論理的にもブレーキ鳴きの発生の抑制に優れると、本発明者によって見出された。すなわちディスクロータがもし完全円盤であれば、図４に示すように厚み方向に周波数の異なる振動を加えることで、直径節の異なる振動モードが生じて、各モードにピークが一つ現れる。しかしディスクロータは、完全な円盤ではないため、図５に示すように各振動モードにおいて２つのピークが生じる。そして２つのピークは、サインモードとコサインモードの振動によって生じるものであって、ブレーキパッドの質量や押圧力等の様々な要因によってこれらが相互にズレて縮退し、縮退することでブレーキ鳴きが発生するもの、と論理上推測できた。

そこでサインモードとコサインモードの固有振動数の差（Δω_sc＝ω_s−ω_c）を大きくするほど、ブレーキ鳴きを効果的に抑制することができ、Δω_scは、ディスクロータを不完全にするほど大きくなると理論上、推測できた。一方、ディスクロータは、回転物であるために、回転時の動力学的な釣合いを保持する必要がある。回転時の動力学的な不釣合いが生じると異常振動を発生させてしまうためである。

これに対して本形態は、幅広部位２ａを有するために、ディスクロータが強不完全になる。しかも幅広部位２ａは、一つのみであるため、従前のように剛性の異なる部位を一直線上に対として有するものに比べて強い不完全になる。そのため本形態は、理論上からも従来のディスクロータに比べて強不完全になり、ブレーキ鳴きをより強く抑制することができる。一方、幅広部位２ａには、質量削除部８が設けられているために、回転時の動力学的な不釣合いが解消されている。

以上のようにして実施の形態１が形成されている。
すなわち図２に示すように複数の冷却フィン５の一つ（５ａ）が、他の冷却フィン５の周方向幅よりも幅広である。そしてその幅広の冷却フィン５ａを有する摺動板部２の幅広部位２ａに、厚み方向に貫通した質量削除部８が形成されている。

したがって摺動板部２は、周方向の一箇所に幅広部位２ａを有している。そのため摺動板部２の周方向の剛性が幅広部位２ａにおいて他の部位と異なる。また幅広部位２ａには、質量削除部８が形成されている。そのため質量削除部８によって摺動板部２の回転時の動力学的な不釣合いが発生することが防止されている。したがって動力学的な不釣合いを抑制しつつ、剛性の異なる幅広部位２ａを所望位置に形成することができる。例えば、従来は、剛性の異なる部位を直線的な位置に一対として形成する必要等があった。しかして本形態によると幅広部位２ａを摺動板部２の所望位置に形成することによって、従前のものよりもブレーキ鳴きの発生を強く抑制することができる。

このようにブレーキ鳴きの発生を強く抑制できる理由は、ディスクロータを完全円盤から遠い形状である不完全な形状にすることによって、振動モードをディスクロータに固定し、かつ各振動モードに現れるコサインモードとサインモードの固有振動数の差を大きくできるためである、と理論的に推測できた。

また図２に示すように幅広部位２ａが摺動板部２に一つのみ形成されている。したがって摺動板部２は、周方向に剛性の異なる部分を一箇所のみ有しており、剛性の異なる部分を複数箇所有する場合に比べて、ブレーキ鳴きの発生を強く抑制することができる。この理由は、幅広部位２ａを一箇所のみにすることで、各振動モードに現れるコサインモードとサインモードの固有振動数の差を確実に大きくできるためである、と理論的に推測できた。

（実施の形態２）
実施の形態２を図６にしたがって説明する。実施の形態２は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、図３に示す質量削除部８に代えて、図６に示す質量削除部１１を有している。以下、相違点を中心に実施の形態２について説明する。

摺動板部２の幅広部位２ａには、図６に示すように幅広部位２ａの表面（両面）に凹設された質量削除部１１が形成されている。そして質量削除部１１は、実施の形態１と同様に内周縁近傍から外周縁近傍に渡って径方向に延出している（図３参照）。

（実施の形態３）
実施の形態３を図７，８にしたがって説明する。実施の形態３は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、図３に示す質量削除部８に代えて、図７，８に示す質量削除部１２を有している。以下、相違点を中心に実施の形態３について説明する。

摺動板部２の幅広部位２ａには、図７，８に示すように幅広部位２ａを厚み方向に貫通する質量削除部１２が形成されている。そして質量削除部１２は、幅広部位２ａの径方向全長に渡って延出している。したがって摺動板部２が制動時の摩擦熱等によって体積変化すると、その体積変化により、質量削除部１２の幅が変化する。そのため摺動板部２の熱による体積変化によって生じ得る摺動板部２の厚み方向の熱傾れを質量削除部１２によって防止することができる。しかも質量削除部１２は、幅広部位２ａの径方向全長に渡って形成されているため、熱倒れを径方向全長に渡って防止することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４を図９，１０にしたがって説明する。実施の形態４は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、図３に示す質量削除部８に代えて、図９，１０に示す質量削除部１３を有している。以下、相違点を中心に実施の形態４について説明する。

摺動板部２の幅広部位２ａには、図９，１０に示すように円孔の質量削除部１３が複数（例えば三つ）形成されている。質量削除部１３は、径方向に所定間隔毎に形成されており、幅広部位２ａを厚み方向に貫通している。

（実施の形態５）
実施の形態５を図１１にしたがって説明する。実施の形態５は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、図３に示す質量削除部８に代えて、図１１に示す質量削除部１４〜１６を有している。以下、相違点を中心に実施の形態５について説明する。

摺動板部２の幅広部位２ａには、図１１に示すように長穴状の質量削除部１４〜１６が複数（例えば三つ）形成されている。質量削除部１４〜１６は、周方向にずれた位置に形成されており、質量削除部１４，１６は、幅広部位２ａの内周縁から外周縁に向けて幅広部位２ａの半径中心位置まで延出している。質量削除部１５は、幅広部位２ａの外周縁から内周縁に向けて延出しており、質量削除部１４，１６と径方向にオーバーラップして延出している。質量削除部１４〜１６は、厚み方向に幅広部位２ａを貫通している。

したがって摺動板部２が制動時の摩擦熱等によって体積変化すると、その体積変化により、質量削除部１４〜１６の幅が変化する。そのため摺動板部２の熱による体積変化によって生じ得る摺動板部２の厚み方向の熱傾れを質量削除部１４〜１６によって防止することができる。しかも複数の質量削除部１４〜１６は、協同して幅広部位２ａの径方向全長に渡って形成されているため、熱倒れを径方向全長に渡って防止することができる。

（実施の形態６）
実施の形態６を図１２にしたがって説明する。実施の形態６は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、図３に示す質量削除部８に代えて、図１２に示す複数の質量削除部１７を有している。以下、相違点を中心に実施の形態６について説明する。

摺動板部２の幅広部位２ａには、図１２に示すように円孔状の質量削除部１７が複数形成されている。複数の質量削除部１７は、周方向にずれた複数の線上位置に配列されており、径方向に所定間隔毎に形成されている。そして質量削除部１７は、厚み方向に幅広部位２ａを貫通している。

（実施の形態７）
実施の形態７を図１３にしたがって説明する。実施の形態７は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、図３に示す質量削除部８に代えて、図１３に示す質量削除部１８〜２０を有している。以下、相違点を中心に実施の形態７について説明する。

摺動板部２の幅広部位２ａには、図１３に示すように長穴状の質量削除部１８〜２０が複数（例えば三つ）形成されている。質量削除部１８〜２０は、周方向にずれた位置に形成されており、質量削除部１８は、幅広部位２ａの内周縁から外周縁に向けて幅広部位２ａの径幅長さ約３分の２の長さを有している。質量削除部１９，２０は、幅広部位２ａの外周縁から内周縁に向けて延出しており、質量削除部１８と径方向にオーバーラップして延出している。質量削除部１８〜２０は、厚み方向に幅広部位２ａを貫通している。

（他の実施の形態）
本発明は、実施の形態１〜７に限定されず、以下の形態であっても良い。あるいは上記実施の形態と下記の組み合わせからなる形態等であっても良い。
（１）実施の形態１〜７の摺動板部２は、幅広部位２ａを一つのみ有していた。しかし幅広部位２ａを複数有していても良い。そして幅広部位２ａを複数有している形態の場合には、これらが周方向に等間隔に設けられていないことが好ましい。あるいは周方向に偏った位置に設けられていることが好ましい。等間隔に設けないこと、あるいは偏った位置に設けられることでディスクロータが強不完全になり、これによってディスクロータに現れるコサインモードとサインモードとの固有振動数の差が大きくなり、ブレーキ鳴きが強く抑制されるからである。
（２）実施の形態３〜７の質量削除部１２〜２０は、幅広部位２ａを厚み方向に貫通する形態であったが、これらが幅広部位２ａの片側の表面、あるいは両面に凹設される形態であっても良い。
（３）実施の形態１〜７の冷却フィンは、周方向に等間隔に形成されていた。しかし複数の冷却フィンが所定間隔毎、例えば冷却フィンの半数が一つおきに等間隔で形成され、かつ残りの冷却フィンが隣接する冷却フィンに対して所定の距離になるように形成されて、複数の冷却フィンの少なくとも一つが他の冷却フィンに比べて周方向幅が幅広である形態等であっても良い。

ディスクロータとホイールハブの斜視図である。 ディスクロータの一部断面正面図である。 図２のIII−III線矢視図である。 完全円盤ディスクロータの加振周波数―振幅線図である。 不完全円盤ディスクロータの加振周波数―振幅線図である。 実施の形態２の図３に相当する図である。 実施の形態３のディスクロータの一部断面正面図である。 図７のVIII−VIII線矢視図である。 実施の形態４のディスクロータの一部断面正面図である。 図９のＸ−Ｘ線矢視図である。 実施の形態５のディスクロータの一部断面正面図である。 実施の形態６のディスクロータの一部断面正面図である。 実施の形態７のディスクロータの一部断面正面図である。

符号の説明

１・・・ディスクロータ
２・・・摺動板部
２ａ・・・幅広部位
３・・・アウタ円盤部
４・・・インナ円盤部
５・・・冷却フィン
５ａ・・・幅広の冷却フィン
６・・・通気孔
７・・・取付部
８，１１〜２０・・・質量削除部

Claims (4)

1. 一対のブレーキパッドによって挟持される環状の摺動板部（２）を有し、その摺動板部（２）内に放射線状に延出する冷却フィン（５）と通気孔（６）が周方向に交互に複数形成されたベンチレーテッドディスクロータ（１）であって、
   前記複数の冷却フィン（５）のうちの少なくとも一つ（５ａ）が、他の冷却フィン（５）の周方向幅よりも幅広であり、その幅広の冷却フィン（５ａ）を有する摺動板部（２）の幅広部位（２ａ）に、厚み方向に貫通した質量削除部（８；１２〜２０）、または前記幅広部位（２ａ）の表面に凹設された質量削除部（１１）が形成されていることを特徴とするベンチレーテッドディスクロータ（１）。
2. 請求項１に記載のベンチレーテッドディスクロータ（１）であって、
   幅広部位（２ａ）が摺動板部（２）に一つのみ形成されていることを特徴とするベンチレーテッドディスクロータ（１）。
3. 請求項１または２に記載のベンチレーテッドディスクロータ（１）であって、
   幅広部位（２ａ）を厚み方向に貫通する質量削除部（１２）が、幅広部位（２ａ）の径方向全長に渡って延出していることを特徴とするベンチレーテッドディスクロータ（１）。
4. 請求項１または２に記載のベンチレーテッドディスクロータ（１）であって、
   幅広部位（２ａ）を厚み方向に貫通する質量削除部（１４〜１６；１８〜２０）を複数有しており、これら複数の質量削除部（１４〜１６；１８〜２０）が周方向にずれた位置において協同して前記幅広部位（２ａ）の径方向全長に渡って形成されていることを特徴とするベンチレーテッドディスクロータ（１）。
   
   

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