JP2008518175A - ディスクブレーキのためのディスク - Google Patents

Abstract

本発明は、互いに同軸の支持ベルとブレーキバンドとを有する、ディスクブレーキのためのディスクに関する。この支持ベルは、径方向に延びた複数のハウジングを有し、また、ブレーキバンドは、このブレーキバンドを支持ベルに接続するのに適した複数の接続部材を有している。これら接続部材は、ブレーキバンドと一体的に成形され、対応した前記径方向に延びたハウジングに係合するようにブレーキバンドからハウジング中に突出されている。これら接続部材は、軸線方向並びに正接方向で固定され、かつ径方向で摺動可能なように、支持ベルと一体的に成形された壁部により、少なくとも部分的に囲まれている。

Description

本発明は、限定されないが、特に、自動車分野の適用のためのディスクブレーキのディスクに関する。

上記のタイプのディスクが、回転軸線を共有する２つの部分で構成されていることは、知られている。第１の部分、即ち、支持ベルは、車両のホイールハブに接続されるようになっており、一方、残りの外周部分、即ち、ブレーキバンドは、車両のブレーキ動作を果たすように、ディスクブレーキのキャリパーと共働するようになっている。このブレーキバンドは、ソリッド形式(solid)、若しくは、例えば添付図面に示されているようなベンチレーテッド式であり得る。ベンチレーテッド式のバンドは、冷却用のエアダクトを規定するような複数のブリッジにより接続された２つのバインダーを有している。

ディスクと、このディスクの回転軸線とにおいて、この回転軸線に対して平行な方向は、軸線方向として規定され、回転軸線に対して垂直な放射軸線(incident)方向は、径方向として規定され、そして、回転軸線に心合わせされた円周に対して正接をなした方向は、正接方向として規定されている。

ブレーキが動作されたとき、ブレーキキャリパーのパッドとブレーキバンドの表面との間の摩擦により、解放される必要のあるかなりの熱量が発生される。この発生された熱は、望ましくない複数の現象をもたらし、第１に、部品が過熱され、この結果、部品が熱膨張して変形される。

ディスクブレーキの分野において、所望の摩擦特性を保証することに加えて、動作温度の上昇時に、ブレーキバンドの機械的な特性を出来るだけ変化不能に維持することができる材料のブレーキバンドを提供する必要性が、特に感じられる。以上のことを考慮すると、鋳鉄からなるブレーキバンドを製造することが、特に好都合である。

同様に、できるだけ軽量な材料からなる支持ベルを製造して、第１に、ディスクの質量を減じ、従って車両の非吊下げ部分の(non-suspended)質量を減じる必要性が、特に感じられる。以上のことを考慮すると、アルミ合金のような軽合金からなる支持ベルを製造することが、特に好都合である。

従来技術のディスクにおいて、熱変形によりもたらされる歪みが、ディスクの動作を不都合にし、なによりも、ブレーキキャリパーのパッドの摩耗を不均一にすることに注意すべきである。これは、自身と同一平面状にとどまりつつ径方向に変形される傾向にあるブレーキバンドとは逆に、支持ベルが、ブレーキバンドのねじり(twist)を規定する円錐形状をとることにより変形されるという事実によるものである。支持ベルの変形は、ねじり、従って、ブレーキバンドの共平面性の損失を実質的に規定する。

上述されたことから、制御トルクのブレーキバンドから支持ベルへの伝達を変化不能に維持することと、これと同時に、支持ベルとは出来るだけ無関係にブレーキバンドが受ける熱応力により、ブレーキバンドを径方向に膨張可能にすることとの２つの必要性がもたらされる。

同出願人の欧州特許１０９２８８９号は、アルミ合金からなるベルと鋳鉄からなるブレーキバンドとが、複数のステンレス鋼ピンにより結合されたディスクを開示している。ブレーキバンドに締り嵌め形式でカップリングされ、また、ベルに緩くカップリングされたこれらピンは、ブレーキバンドを径方向に膨張可能にさせる。この解決策は、構成の観点から、特に、高価で複雑である。さらに、これら鋼ピンの小さな断面は、制御トルクをバンドからベルに伝達する工程で、材料に最大の応力をもたらす。

また、鋳鉄からなるブレーキバンドと軽合金からなる支持ベルとを有したディスクが、同出願人の米国特許６，１５２，２７０号から知られている。両部材は、互いに密接に取着されるように、後のキャスティング成形により製造され、互いに一体的である。この解決策は、費用効果があり、具体化するのが容易であるが、ベルと無関係にバンドを径方向に膨張させることができない。

本発明の中心となる課題は、上述した必要性を満たすような構造並びに機能的な特性を有し、これと同時に、従来技術に参照された欠点を克服する、ディスクブレーキのためのディスクを考えることである。

この課題は、請求項１による、ディスクブレーキのためのディスクにより解決される。

本発明によるディスクブレーキのためのディスクの更なる特徴並びに効果は、単なる説明のための非限定的な本発明の好ましい実施形態の、添付図面を参照した説明から明らかになるだろう。

参照される図面において、車両、例えば自動車のディスクブレーキ（図示されず）に使用されるようになっている、本発明に係るディスクは、全体が１で示されている。

このディスク１は、ｘ−ｘで示されている対称軸線を中心として展開したほぼ円形の形状を有し、中央平面が規定されることができ、この中央平面の外形は、図６に点線で示されている。

このディスク１は、支持ベル２と、この支持ベル２と同軸のブレーキバンド３とを有している。この支持ベルには、ブレーキバンド３を支持ベル２に接続するのに適した複数の接続部材４が、設けられている。

前記支持ベル２は、車両のホイールハブに通常の形態で接続されるようになっている中央部分５と、この中央部分５から、例えば、ｘ−ｘ軸線に対してほぼ平行な方向で片持ち支持された環状の外周部分６とを有している。

前記ブレーキバンド３は、予め設定された厚さＳと高さＨの環状のディスクにより具体化されている。このディスクは、支持ベル２の前記環状の外周部分６によりこれと同軸に支持されている。このブレーキバンド３は、ブレーキ動作を車両に与えるように、ディスクブレーキのキャリパーと共働するようになっている。

特に図８ｂ並びに９ａにおいて、複数の接続手段４の各々が、ブレーキバンド３を支持ベル２に径方向で接続するのに適した四角形の断面を有した、例えばプリズム状の突出部により具体化されている。図９ａには、このプリズム状の突出部の両側面４０が、突出部４の中央を通る径方向軸線ｒ−ｒに対してどのように平行であるかが示されている。

代わりに、異なる形状を有した突出部が使用されることもできる。

特に図９ｂにおいて、例えば、突出部４の両側面４０は、互いに並行ではない。これら側面の各々は、突出部の中央を通る径方向軸線ｒ−ｒに平行な方向ｒ’−ｒ’に対して、角度αを規定している。この角度αは、特にデザインの必要性に応じて、０°ないし３°の範囲で変更されることができる。従って、互いに対向した２つの面４０間に規定された角度２αは、０°ないし６°の範囲で変更されることができる。

特に図９ｃにおいて、再び、突出部４は、先端に続く第１の長さの互いに平行な側面４０を有し、また、面取り部分４２が形成された第２の長さの端部で終端している。言い換えると、図９ｃの突出部は、図９ａの突出部に類似しており、径方向で軸線ｘ−ｘに近い端部のシャープなエッジは、面取りされている。

面取りされたシャープなエッジを有する図９ｃの構成は、互いに平行な側面４０を有する図９ａの幾何学形状の構成に加えて、わずかに傾斜した側面を有する図９ｂの幾何学形状の構成から取り入れることもできる。

選択された幾何学形状とは別に、単一の突出部４の側面４０は、側面の表面粗さを所定の範囲内に限定するように形成されている。好ましくは、突出部の側面４０は、６．４×１０^−６メータより小さな平均表面粗さを有している。

前記接続部材４、即ち、突出部は、前記ブレーキバンド３と一体的であるように、このブレーキバンドに一体成形されている。

添付図面に見られ得るように、前記突出部４は、フィレット４４により、ブレーキバンド３のボディに結合されている。より詳細には、図６の（ａ）のバンド部分の詳細図と、図８ａ並びに８ｂの中央面の部分の詳細図とに見られる。デザイン工程の間に特定の結合範囲(union radius)を規定する際には、ブレーキバンド３を知られた方法で製造するのに使用される材料のタイプが、考慮されるべきである。

前記突出部４は、これに対応した、径方向に延びた複数のハウジング８内にそれぞれ収容され、これらハウジングは、支持ベル２の環状の外周部分６に形成されている。径方向に延びたこれらハウジング８は、支持ベル２と一体的であるようにこの支持ベルに一体成形された壁面８０により規定されている。

後述される方法により形成された前記径方向に延びたハウジング８は、それぞれの突出部４の前記側面４０と相補的であるか、側面の少なくとも幾らかの長さ部分において相補的であることが好ましい。

言い換えると、前記径方向に延びたハウジング８は、前記突出部４の軸線方向並びに正接方向への移動をそれぞれ制限するように、突出部を少なくとも部分的に囲んでいる。

前記突出部４とハウジング８との間のカップリングは、締まり嵌め形式のカップリングではなく、バックラッシュを設けている。しかし、このバックラッシュは非常に小さい。

前記側面４０と壁面８０との表面は、互いに、接着することなく密接にカップリングされている。言い換えれば、これら側面４０と壁面８０との表面は、密接にカップリングされ、非結合されている。

以上のことを考慮すると、前記壁面８０と側面４０との両方により、単一の突出部４は、側面４０が壁面８０に受け入れられている(rest)ので軸線方向並びに正接方向への移動が阻止され、一方、単一のハウジング８内での径方向への移動がなに物にも阻止されないことを可能にするようになっていることは、当業者により理解されるだろう。

特に、径方向の移動は、前記突出部４とハウジング８の壁面８０とを形成している両部材の巨視的な適合(macroscopic fittings)によっても、微小な入れ子式動作(micro-telescoping)によっても阻止されることはない。この微小な入れ子式動作は、側面と壁面との表面の粗さにより生じ得る。

特に図１１において、本発明に係るディスクを製造する上記の方法では、最初に、前記ブレーキバンド３が、適切な材料、例えば鋳鉄で形成される。

効果的には、ブレーキバンド３は、例えば砂型７０内でキャスティング成形されることにより、本質的に知られた形態で与えられる。バンドのこのような製造工程で、前記接続部材４が、また、例えば上述された突出部４として製造される。

このキャスティング成形において、ストック(stocks)３５，４５が、ブレーキバンド３自身と突出部４の側面４０との両方に設けられるのは、特に効果的である。図６には、ストック３５が除去された後、ブレーキバンド３の表面３０がどうであるかが示されている。また、図６の詳細図、並びに図８ａには、ストック４５が除去された後、突出部４の側面４０がどうであるかが示されている。

キャスティング成形の工程の際に形成された前記ストックは、ブレーキバンドを所望の厚さＳにし、これと同時に、突出部４を所望のサイズにするために、除去されなければならない。

前記ストックを除去するこの工程は、工具の機械加工により、本質的に知られた形態で完了されることができる。図８ａ並びに８ｂは、キャスティング成形の工程の終了時、並びに、ストック４５を除去する工程の終了時の２つの突出部４をそれぞれ示している。

一実施形態によれば、この工程で、また、前記突出部４の幾何学形状が規定される。特に、上述されたように、前記側面４０は、互いに平行に設けられても良いし、小さな角度、好ましくは０°ないし６°に互いに傾斜されて形成されても良い。

前記側面４０を互いに平行に選択するのと同時並びに別に、面取り部分４２を設けるか、側面４０をシャープなエッジにさせるかが、また、決定されることができる。

前記方法の一実施形態によれば、この作業工程の間に、所望の表面粗さが、突出部の側面に与えられる。特に、この表面粗さＲａは、６．４×１０^−６メータ未満であることが好ましい。

前記方法の他の実施形態によれば、ブレーキバンドの製造工程の間に、所望の幾何学形状が突出部にすでに与えられるように、いずれのストック４５が、ブレーキバンド３の突出部に形成されることはできない。例えば、ブレーキバンドは、砂型の代わりにチル・キャスティング成形により、得られることができる。かくして、キャスティング成形により製造された一体成形部材の形状の改良された制御を得ることが可能である。この方法によれば、幾何学形状を制御し得る、ブレーキバンド３の製造工程により、表面の仕上げ工程は、余分でさえある。実際に、例えばチル・キャスティング成形により製造された突出部４は、微小の入れ子式動作を防止する更なる作業を必要とすることなく、適切な表面粗さをすでに有することができる。

前記ブレーキバンド３と突出部４とが、所望のサイズ並びに表面粗さに達すると、本発明に係るディスクを製造するための方法により、ブレーキバンドは、前記支持ベル２をキャスティング成形するための鋳型７２中に位置される。図１１ｃに概略的に示されているこの鋳型７２は、ベル２の形状に対して相補的なキャビティ２’の空間中に突出部４を突出させる(overhang)ように、ブレーキバンド３を収容する。

この後、前記ベル２を形成する溶融金属、好ましくは軽合金、例えばアルミ合金が、前記キャビティ２’内に流し込まれる。

このようにして、各ハウジング８は、各突出部４に対して、前記支持ベル２内に形成される。かくして、前記側面４０と壁面８０との表面は、互いに、接着することなく密接にカップリングされる。

特に、前記壁面８０と側面４０との両方は、単一の突出部４が、単一のハウジング８内で径方向に移動するのを可能にしつつ、側面４０が、壁面８０に受け入れられているので、軸線方向並びに正接方向に移動するのを阻止するように製造されている。

特に、径方向の移動は、突出部４とハウジング８の壁面８０とを形成している両材料の巨視的な適合若しくは微小の入れ子式動作により阻止されない。このような微小の入れ子式動作は、側面と壁面との表面の粗さが大きいことにより生じることができる。

前記方法の一実施形態によれば、前記支持ベル２のキャスティング成形を行う前に、前記突出部４は、保護層によりコーティングされる。かくして、カップリングのバックラッシュの最低限の値を保証し、より確実に、支持ベル２の材料とブレーキバンド３の材料との可能な微小の入れ子式動作を防止することが可能である。

前記保護層は、例えば、粉末のグラファイト若しくは粉末のグラファイトが充填された樹脂で形成されることができる。後者の場合、ベル２の製造の際に、保護層が接触する合金の温度のために、この保護層は、炭化して、粉末のグラファイトに変形される。この粉末のグラファイトは、振動、若しくは、圧縮ガスの局部的なジェットにより容易に除去される。

前記ベルの鋳物が固化された後、鋳型の開成工程により、本発明に従ったディスクが与えられる。

本発明による記載の方法に従って製造された本発明によるディスクが、従来技術に挙げられた課題を克服することは、当業者により理解されるであろう。

特に、本発明によるディスク１は、使用されるとき、ブレーキバンド３に伝えられる高温に関わらず、このバンドの面内の熱膨張によって、変形することはない。実際、各突出部４が、これのハウジング８内で径方向に摺動可能にされるという事実により、ブレーキバンド３は、支持ベル２とは無関係に、バンドの平面内で自由に膨張される。

前記突出部４をハウジング８内で径方向に摺動可能にしているわずかなバックラッシュは、例えば第１の動作サイクルの間に規定されることができる。前記側面４０と壁面８０との表面粗さが小さいと、突出部４は、初期の段階から、ハウジング８に沿って摺動することができる。第１の摺動サイクルは、微小のリリーフの除去を決定し、従って、カップリングのバックラッシュを規定する。

前記突出部４の側面４０が互いにほぼ平行なディスク１の実施形態は、ブレーキバンド３の熱膨張による突出部４の径方向の変位における側面４０の平行度により、ハウジング８に対する突出部４のカップリングのバックラッシュは増加しない。

前記両側面４０間に小さな角度αを設けたディスク１の実施形態は、突出部４の熱膨張が無視できないときはいつでも、更なる効果を得ることができる。実際に、小さな角度２αのために、ブレーキバンド３の熱膨張による各突出部４の径方向の変位は、各突出部４が、ハウジング８内に拘束される危険もなく膨張するのを可能にする。

前記側面４０のシャープなエッジの面取り部分４２を径方向で軸線ｘ−ｘに近い端部に与えているディスク１の実施形態は、使用ごとの終了時に、ディスク１の冷却工程の間に、快適さを改善することができる。実際に、面取り部分４２により、各突出部４が軸線ｘ−ｘに向けて径方向へとわずかに変位する間に、各突出部４がこれのハウジング８内を摺動するという事実により、ノイズが明らかに減少され得る。

また、突出部４の中央を通る放射軸線ｒ−ｒに対する小さな角度αほど、前記側面４０を傾斜させることにより、同様の効果が得られる。

特に、前記ブレーキバンド３と一体的に製造された突出部４が、正接方向の大きな負荷に耐え、かくして、かなりの制御トルクを伝達し得ることに注意すべきである。特に、フィレット４４の存在が、突出部からブレーキバンドへの、またこの逆の応力の分配を最適にすることができる。

同様に、前記支持ベル２と一体的に製造された前記ハウジング８の壁面８０は、また、正接方向の高い負荷に耐え、かくして、かなりの制御トルクを伝達することができる。

ディスク１の好ましい実施形態によると、全ての制御トルクは、適切な(congruous)複数の突出部４に分配される。添付図面に示されている特別な実施形態は、例えば、全てのトルクを１２個の突出部に分配している。突出部の数は、６個より多いことが好ましく、１０個より多いことがさらに好ましい。

添付図面に示されている前記突出部４とハウジング８との特別な幾何学形状は、また、各突出部に適した単一の制御トルクの割当て分を、ハウジング８の壁面８０へと、突出部４の側面４０の幅広い接触面に分配することができる。このようにして、側面４０の壁面８０とのカップリングに対する最大応力を劇的に減じることが可能である。

明らかに、起こり得る特有の必要性を満たすことを意図する当業者は、本発明によるディスクブレーキ用のディスクに複数の変形並びに変更を果たすことができるが、これら全ては、請求項に規定されているように、本発明の保護の範囲内であると考えられる。

従って、例えば、前記突出部４の側面４０の表面処理の工程は、他の知られた方法により、例えば、研摩材を収容した振動タンク内にワークピースを浸すことにより完了されることができる。

代わって、突出部４の部分は、以前に十分に説明された矩形の部分から変更され、また、径方向に延びたハウジングの部分が対応した形態に変更されることができる。

本発明によるディスクブレーキのためのディスクを斜視図で示している。 図１のディスクを示しており、一部が断面斜視図である。 図１のディスクを示しており、一部が断面斜視図である。 図１のディスクを示しており、一部が切断された前方図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿って切断された断面を示している。 図７のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断された、本発明によるブレーキバンドを示しており、（ａ）は、これの細部を示している。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断された、本発明によるブレーキバンドを示している。 製造プロセスの工程における、本発明に従ったブレーキバンドの細部を示している。 製造プロセスの工程における、本発明に従ったブレーキバンドの細部を示している。 本発明によるブレーキバンドの細部の異なる実施形態を示している。 本発明によるブレーキバンドの細部の３つの異なる実施形態を示している。 本発明によるブレーキバンドの細部の３つの異なる実施形態を示している。 本発明によるブレーキバンドの細部の３つの異なる実施形態を示している。 本発明による、ディスクを製造するための方法のシーケンスの工程である。 本発明による、ディスクを製造するための方法のシーケンスの工程である。 本発明による、ディスクを製造するための方法のシーケンスの工程である。 本発明による、ディスクを製造するための方法のシーケンスの工程である。 本発明による、ディスクを製造するための方法のシーケンスの工程である。

Claims (26)

1. 回転軸線ｘ−ｘを規定し、径方向に延びた複数のハウジング（８）を有している支持ベル（２）と、前記回転軸線ｘ−ｘとほぼ同軸のブレーキバンド（３）と、このブレーキバンドを前記支持ベル（２）に接続する複数の接続部材（４）とを具備する、ディスクブレーキのためのディスクであって、
   前記複数の接続部材（４）は、これらにそれぞれ対応した前記径方向に延びた複数のハウジング（８）に係合するように、前記ブレーキバンド（３）からハウジング中に突出され、また、
   前記複数の接続部材（４）は、前記ブレーキバンド（３）と一体的に成形され、さらに、
   前記複数の接続部材（４）は、前記径方向に延びた複数のハウジング（８）内にそれぞれ収容され、軸線方向並びに正接方向で固定され、かつ径方向で自由なように、前記支持ベル（２）と一体的に成形された壁面（８０）により少なくとも部分的に囲まれているディスク。
2. 前記複数の接続部材は、突出部（４）をそれぞれ有している請求項１のディスク。
3. 前記接続部材（４）は、四角形の断面を有している請求項１又は２のディスク。
4. 前記接続部材（４）は、複数の側面（４０）を有している請求項１ないし３のいずれか１のディスク。
5. 前記複数の側面（４０）は、互いに平行である請求項４のディスク。
6. 前記複数の側面（４０）は、互いに角度２αで傾斜されている請求項４のディスク。
7. 前記角度２αは、０°ないし６°である請求項６のディスク。
8. 前記複数の側面（４０）は、面取り部分（４２）を有している請求項４ないし７のいずれか１のディスク。
9. 前記複数の側面（４０）は、６．４×１０^−６メータ未満の平均表面粗さを有している請求項４ないし８のいずれか１のディスク。
10. 前記ブレーキバンド（３）と前記複数の接続部材（４）との間には、フィレット（４４）がそれぞれ設けられている前記全ての請求項のいずれか１のディスク。
11. 前記複数の接続部材（４）と、前記複数のハウジング（８）の側面（８０）とは、密接にカップリングされ、非結合されている前記全ての請求項のいずれか１のディスク。
12. 前記複数の接続部材（４）の前記複数のハウジング（８）へのカップリングは、バックラッシュを有するカップリングである前記全ての請求項のいずれか１のディスク。
13. 回転軸線ｘ−ｘを規定するブレーキバンド（３）を製造する工程と、
    前記ブレーキバンド（３）から突出され、かつこのブレーキバンド（３）と一体的に成形された複数の接続部材（４）を、前記ブレーキバンドに配設する工程と、
    前記回転軸線ｘ−ｘとほぼ同軸の支持ベル（２）を製造する工程と、
    前記支持ベル（２）と一体的に成形された壁面（８０）により規定されている、径方向に延びた複数のハウジング（８）を、前記支持ベル（２）に形成する工程とを具備し、
    前記複数のハウジングは、前記複数の接続部材（４）を、軸線方向並びに正接方向で固定し、かつ径方向で摺動させ得るように、これら接続部材を少なくとも部分的に収容する、ディスクブレーキのためのディスクを製造するための方法。
14. 前記ブレーキバンドを製造する工程は、キャスティング成形の工程を有する請求項１３の方法。
15. 前記キャスティング成形の工程は、砂型のキャスティング成形の工程を有する請求項１４の方法。
16. 前記キャスティング成形の工程は、チル・キャスティング成形の工程を有する請求項１４の方法。
17. ストック（３５，４５）を除去する工程が、前記ブレーキバンド（３）を製造する工程に続く請求項１３ないし１６のいずれか１の方法。
18. 前記ブレーキバンド（３）を製造する工程は、複数の面取り部分（４２）を前記複数の接続部材（４）に形成する工程を有する請求項１３ないし１７のいずれか１の方法。
19. 前記ブレーキバンド（３）を製造する工程は、前記複数の接続部材（４）を表面仕上げする工程を有する請求項１３ないし１８のいずれか１の方法。
20. 前記複数の接続部材（４）を表面仕上げする工程は、６．４×１０^−６メータ未満の平均表面粗さＲαを得ることを可能にする請求項１９の方法。
21. 前記複数の接続部材（４）に表面保護層を配設する工程が、前記ブレーキバンド（３）を製造する工程に続く請求項１３ないし２０のいずれか１の方法。
22. 前記複数の接続部材（４）に表面保護層を配設する工程は、グラファイトを含んだ保護層を配設する工程を有する請求項２１の方法。
23. 前記支持ベル（２）を製造する工程は、前記ブレーキバンド（３）を製造する工程に続く請求項１３ないし２２のいずれか１の方法。
24. 前記支持ベル（２）を製造する工程は、前記複数の接続部材（４）を表面仕上げする工程に続く請求項１９の方法。
25. 前記支持ベル（２）を製造する工程は、キャスティング成形の工程を有している請求項１３ないし２４のいずれか１の方法。
26. 前記表面保護層を除去する工程が、前記支持ベル（２）を製造する工程に続く請求項２１の方法。

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