JP2014181786A

JP2014181786A - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP2014181786A
Application number: JP2013057865A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tsurumi; 泰昭鶴見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】ディスクブレーキにおいて、ディスクロータの冷却性を向上させる。
【解決手段】ディスクブレーキは、円環状を成したベンチレーティッド型のディスクロータ３２と、ディスクロータ３２の内周側から跨ぐキャリパとを含む。キャリパの連結部７４の周方向の両端部に、それぞれ、通風穴９０，９２が設けられる。車両の走行中に車両の幅方向の外側から内側に向かって風が流れるが、風は、通風穴９０，９２を経てディスクロータ３２に供給される。風はディスクロータ３２の中空部を経てディスクロータ３２とリム部との間の隙間から抜けたり、ディスクロータ３２の摩擦面に沿って流れたりする。それによって、ディスクロータ３２を良好に冷却することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、車両の車輪に設けられ、車輪の回転を抑制するディスクブレーキに関するものである。

特許文献１には、(i)ホイールのリムの内周側に一体的に回転可能に設けられた円環状のディスクロータと、(ii)そのディスクロータを内周側から跨いで設けられ、摩擦材を前記ディスクロータに押し付けるキャリパとを備えたディスクブレーキが記載されている。

特開平１０−２９２８３２号公報

本発明は、ディスクブレーキの冷却性の向上を図るものである。

課題を解決するための手段および効果

本発明に係るディスクブレーキのキャリパは、連結部に半径方向に貫通して形成された通風穴を含むものとされる。
ホイールの回転に伴ってディスクロータが回転させられる。キャリパにより摩擦材がディスクロータに押し付けられ、これらが摩擦係合させられることにより、ホイールの回転が抑制される。また、摩擦材とディスクロータとの間の摩擦により熱が発生させられ、ディスクロータが加熱される。
一方、ホイールの回転に伴って、風が通風穴から吸引されてディスクロータに供給される。ディスクロータに供給された風は、ベンチレーティッドのフィンが形成された空間を経て外周側から抜けたり、ディスクロータの両側の摩擦面に沿って流れたりする。それにより、ディスクロータを冷却することができる。

特許請求可能な発明

（１）車両の車輪と共に回転可能な円環状を成したディスクロータと、
そのディスクロータを、内周側において跨ぐ状態で設けられ、前記ディスクロータの両側の摩擦面に摩擦材をそれぞれ押し付けるキャリパと
を含むディスクブレーキであって、
前記キャリパが、前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の、互いに周方向に隔たった位置に、半径方向に貫通して形成された少なくとも２つの通風穴を含むとともに、それら少なくとも２つの通風穴が、各々と平行に延びる線同士が互いに交差する姿勢とされたことを特徴とするディスクブレーキ。
例えば、少なくとも２つの通風穴のうちの１つの姿勢（例えば、傾斜の状態で表すことができる）を、前進方向に回転している場合にエア（風）を吸引し易い姿勢とし、他の１つの姿勢を、後退方向に回転している場合に吸引し易い姿勢とすることができる。
また、少なくとも２つの通風穴の姿勢を、キャリパの開き剛性の低下を抑制し得る姿勢とすることができる。キャリパの開き剛性とは、キャリパの、摩擦材をディスクロータの摩擦面に押し付ける軸方向力の反力に起因する変形（摩擦材が摩擦面から離間する方向の変形）し難さをいい、開き剛性が大きい場合は小さい場合より、反力により変形し難くなる。
なお、例えば、キャリパが、内周側（ディスクロータを跨ぐ側）において非回転体に固定される場合において、内周側の部分（連結部と称することができる）が外周側（ディスクロータの摩擦面に対向する側）の部分より周方向に長い台形状を成したものである場合には、通風穴が連結部に形成されても、それに起因するキャリパの開き剛性の低下が抑制され得る。
（２）前記キャリパが、(i)前記ディスクロータの両側の摩擦面に対向してそれぞれ設けられ、前記摩擦材に軸方向力を付与する軸方向駆動部と、(ii)それら軸方向駆動部を、前記ディスクロータの内周側において連結する連結部とを含み、その連結部に前記少なくとも２つの通風穴が形成された(1)項に記載のディスクブレーキ。
軸方向駆動部は、ディスクロータの両側の摩擦面の各々に対向して設けられるが、軸方向駆動部の一方はリアクションディスク部とすることもできる。また、軸方向駆動部は、それぞれ、液圧シリンダ等の液圧アクチュエータによって出力される軸方向力を付与するものであっても、電動モータ等の電動アクチュエータによって出力される軸方向力を付与するものであってもよい。
（３）前記少なくとも２つの通風穴が、前記各々と平行に延びる線同士が、前記車輪の前記キャリパの前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の内周側において交差する状態で形成された(1)項または(2)項に記載のディスクブレーキ。
少なくとも２つの通風穴が、通風穴と平行に延びる線同士が内周側において交差する姿勢で形成された場合には、外周側において交差する姿勢で形成された場合と比較して、通風穴の形成に起因するキャリパの開き剛性の低下を良好に抑制し得る。このことは、有限要素法の解析により明らかである。
（４）前記少なくとも２つの通風穴の各々と平行に延びる線同士が、前記車輪の前記キャリパの前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の外周側において交差する状態で、前記少なくとも２つの通風穴が形成された(1)項または(2)項に記載のディスクブレーキ。
（５）前記キャリパが、前記車輪の回転軸線と平行な方向から見た場合に、概して台形状を成したものであり、前記少なくとも２つの通風穴が、各々と平行な線の各々と、前記台形の長辺の中心と短辺の中心とを通る台形中心線とのなす角度が、それぞれ、鋭角となる姿勢で形成された(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載のディスクブレーキ。
少なくとも２つの通風穴のうちの２つの通風穴は、台形中心線に対して対称に形成することができるが、対称に形成することは不可欠ではない。
（６）前記少なくとも２つの通風穴が、前記車輪の回転に伴って、前記内周側から外周側に向かって空気を吸引し易い向きに傾斜した姿勢で形成された(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載のディスクブレーキ。
（７）前記円環状のディスクロータが、前記車輪のリム部に、前記リム部の内周面と前記円環状のディスクロータの外周面との間に隙間を隔てて取り付けられた(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載のディスクブレーキ。
ディスクロータがベンチレーティッドタイプのものである場合には、風が、一対の板状部材の間のフィンが設けられた部分（中空部）を内周側から外周側に向かって流れ、外周面とリム部との間の隙間から抜ける。

（８）前記キャリパの前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の周方向の中央部に、前記車輪の回転軸線と平行な方向に伸び、内周側と外周側とを貫通する中央貫通穴が形成されるとともに、前記跨ぐ部分の前記中央貫通穴の外周側の開口周辺の前記回転軸線と平行な方向の両端部に、前記内周側から外周側に向かって凸となる持ち上がり部が形成された(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載のディスクブレーキ。
中央貫通穴は、例えば、少なくとも２つの通風穴の間に設けることができる。
持ち上がり部は、中央貫通穴の開口周辺に、軸方向駆動部に向かって凸（半径方向に凸）となる形状とすることができる。
（９）前記キャリパの前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の周方向の中央部に、前記車輪の回転軸線方向に伸び、内周側と外周側とを貫通する中央貫通穴が形成されるとともに、前記跨ぐ部分の前記中央貫通穴の外周側の開口周辺の前記回転軸線と平行な方向の中心部と両端部の各々との間の部分に周方向に傾斜した切欠が形成された(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載のディスクブレーキ。
切欠の切欠面の少なくとも一部は平面であっても曲面であってもよい。
（１０）前記キャリパの前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の周方向の中央部に、前記車輪の回転軸線方向に伸び、内周側と外周側とを貫通する中央貫通穴が形成されるとともに、前記跨ぐ部分の前記中央貫通穴の外周側の開口周辺の形状が、前記中央貫通穴の周方向の中心を通り、かつ、前記回転軸線を含む第１面に対して対称とされるとともに、前記中央貫通穴の前記回転軸線と平行な方向の中心を通り、かつ、前記第１面に対して直交する第２面に対して対称とされた(1)項ないし(9)項のいずれか１つに記載のディスクブレーキ。
持ち上がり部、切欠は、それぞれ、中央貫通穴の外周側の開口周辺にそれぞれ４つずつ設けられる。

本発明の一実施例であるディスクブレーキが搭載されたホイールの斜視図である。上記ディスクブレーキのディスクロータをホイールに取り付ける取付装置の分解斜視図である。上記ホイール（キャリパを外した状態）の正面図である。上記ディスクブレーキのキャリパを内周側から見た図である。図４のＡＡ断面図である。図４のＢＢ断面図である。図４のＣＣ断面図である。図４のＤＤ断面図である。上記ディスクブレーキの斜視図である。上記ディスクブレーキにおける風の流れを示す図である。上記ディスクブレーキのキャリパに設けられた別の通風穴を示す図である。

以下、本発明の一実施形態であるディスクブレーキを図面に基づいて詳細に説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

図１において、非駆動輪であるホイール１０は、ステアリングナックル１２に回転軸線Ｌの回りに回転可能に保持される。ホイール１０は、(i)リム部１４と、(ii)リム部１４に取り付けられた図示しないタイヤと、(iii)ホイール１０の回転軸線方向の一端側に設けられた円板状のディスク部１６とを含む。ステアリングナックル１２は、アクスルハブ２０を回転可能に保持し、そのアクスルハブ２０にホイール１０のディスク部１６が複数対のハブボルト２２およびハブナット（図示を省略する）によって締結される。

ディスクブレーキ３０は、(a)ホイール１０に、そのホイール１０と共に回転可能に取り付けられたディスクロータ３２と、(b)非回転体としてのステアリングナックル１２に固定されたキャリパ３６とを含む。キャリパ３６は、一対の摩擦材３４ａ，ｂ（図５等参照）をディスクロータ３２の両側の摩擦面３５ａ，ｂ（図１，９等参照）にそれぞれ押し付ける。
ディスクロータ３２は、図９に示すようにベンチレーティッド型の円環状を成したものであり、外周縁においてホイール１０のリム部１４の内周面に半径方向（回転軸線Ｌと垂直な方向）に隙間３８（図３参照）等を隔てて取り付けられ、キャリパ３６が、ディスクロータ３２にそれの内周側から跨がる状態で設けられる。

本実施例においては、図２，３に示すように、取付装置４０によってディスクロータ３２がリム部１４の内周側に取り付けられる。取付装置４０は、ディスクロータ３２とリム部１４との間に設けられた(1)中間リング部材４２および(2)固定用リング部材４４を含むとともに、(3)ディスクロータ３２の外周面に、周方向に等間隔で形成された複数個の第１係合凸部５０と、(4)中間リング部材４２の内周面の、前記第１係合凸部５０に対応する位置に設けられた第１係合凹部５２と、(5)中間リング部材４２の外周面に、周方向に等間隔で形成された複数個の第２係合凸部５４と、(6)アダプタリング部材５６の内周面の、前記第２係合凸部５４に対応する位置に設けられた第２係合凹部５８と、(7)固定用リング部材４４に設けられた複数個の雌ねじ部６０とを含む。第１係合凸部５０は、ベンチレーティッド型のディスクロータ３２の幅方向の中央に位置する中空部６２から外れた位置に設けられる。また、アダプタリング部材５６はリム部１４に相対移動不能に設けられる。

ディスクロータ３２は中間リング部材４２の内周側に、第１係合凸部５０が第２係合凹部５２に圧入、焼嵌め等によって嵌合されることにより、相対回転不能に取り付けられる。そして、第１係合凸部５０は、ディスクロータ３２の外周面から外周側へ突出して設けられ、第１係合凹部５２は、中間リング部材４２の内周面から内周側へ突出して設けられたものであるため、これら第１係合凸部５０と第１係合凹部５２との嵌合により、ディスクロータ３２の外周面と中間リング部材４２の内周面との間に隙間３８が形成される。その結果、ディスクロータ３２の中空部６２が開放される。
同様に、中間リング部材４２の第２係合凸部５４とアダプタリング５６の第２係合凹部５８との圧入、焼嵌め等により、中間リング部材４２がアダプタリング５６に相対回転不能に取り付けられるのであるが、第２係合凸部５４が中間リング部材４２の外周面から外周側に突出して設けられ、第２係合凹部５８がアダプタリング５６の内周面から内周側に突出して設けられるため、これら中間リング部材４２の外周面とアダプタリング５６（リム部３０）の内周面との間に隙間６３が形成される。
また、固定用リング部材４４は、雌ねじ部６０が、ディスクロータ３２の第１係合凸部５０と中間リング部材４２の第１係合凹部５２との嵌合部に対応する状態で中間リング部材４２の内周側に配設され、ボルト６４が、第２係合凹部５２に設けられた軸線方向の貫通穴６６と第１係合凸部５０に形成された隙間を通って、雌ねじ部６０に設けられた雌ねじ穴６８において螺合させられることにより、ディスクロータ３２、中間リング部材４２が軸方向に相対移動不能に固定される。

キャリパ３６は、図１，８に示すように、回転軸線Ｌと平行な方向から見た場合に、外周側が内周側より周方向の長さが短い台形状を成す。キャリパ３６は、図４，５，９等に示すように、ディスクロータ３２の両側の摩擦面３５ａ，ｂにそれぞれ対応して設けられた軸方向駆動部としてのシリンダ部７０，７２と、シリンダ部７０，７２をディスクロータ３２の内周側において連結する連結部（ブリッジ部と称することができる）７４とを含む。シリンダ部７０，７２には、それぞれ、液圧シリンダが周方向に２つずつ隙間を隔てて設けられる（図８参照）のであり、本実施例のディスクブレーキ３０はオポーズド型とされる。また、一対の摩擦材３４ａ，ｂが、それぞれ、図８に示すように、アンチ・ラトル・スプリング７６によって連結部７４に押し付けられて保持される。
シリンダ部７０，７２の液圧シリンダに液圧が供給されると、摩擦材３４ａ，ｂがそれぞれディスクロータ３２の摩擦面３５ａ，ｂに押し付けられる。

キャリパ３６の連結部７４の周方向の両端部に、それぞれ、内周側に湾曲して突出した被取付部８０，８２が設けられ、ステアリングナックル１２にボルト等により相対移動不能に固定される。また、連結部７４の軸線方向の両端部にはそれぞれ半径方向に外周側に向かって伸びた補強部８４，８６が設けられる。補強部８４，８６は、連結部７４とシリンダ部７０，７２の各々とをそれぞれ連結するものである。
また、連結部７４の周方向の両端部のディスクロータ３２の中空部（フィンが形成された部分であり、一対の板状部材の間の空間をいう。）６２に対向する部分（軸線方向の中央部）に、それぞれ、内周側と外周側とを貫通する通風穴９０，９２が形成される。換言すれば、通風穴９０，９２により、ディスクロータ３２の中空部６２とキャリパ３６の内周側とが連通させられる。
通風穴９０，９２は、図８に示すように、通風穴９０，９２と平行に延びた穴規定線Ｌ_１，Ｌ_２同士が連結部７４の内周側の点Ｐにおいて交差する姿勢で、かつ、キャリパ３６の周方向の中心線Ｌ_０に対してほぼ４５°傾斜する姿勢とされる。
中心線Ｌ_０とは、２つの被取付部８０，８２から等距離（ｍ_１＝ｍ_２）にあり、かつ、２つの被取付部８０，８２を通る線に垂直な線である。穴規定線Ｌ_１，Ｌ_２は中心線Ｌ_０に対して３０〜６０°傾斜した姿勢とすることが望ましく、特に、４５°傾斜した姿勢とすることが望ましい。

なお、図１１(a)に示すように、通風穴２０２，２０４を、穴規定線Ｌ_１１，Ｌ_２１が中心線Ｌ_０と平行となる姿勢で形成したり、図１１(b)に示すように、通風穴２０６，２０８を、穴規定線Ｌ_１２，Ｌ_２２が連結部７４の外周側の点Ｑにおいて交差する姿勢で形成したりすることもできる。図１１(b)に示すように通風穴２０６，２０８が形成された場合には、前進回転時に、通風穴２０６から風（エア）が吸引され易いため、ディスクロータ３２を良好に冷却することができる。しかし、有限要素法の解析により、通風穴９０，９２のように規定線Ｌ_１，Ｌ_２が連結部７４の内周側の点Ｐにおいて交差する姿勢で設けた方がキャリパの開き剛性の低下を抑制する点で望ましい。

また、キャリパ３６の連結部７４の周方向の中央部には、回転軸線Ｌと平行な方向（以下、単に軸線方向と略称する場合がある）に伸び、かつ、半径方向に貫通した中央貫通穴としてのスリット９４が形成される。スリット９４は、摩擦材３４ａ，ｂを保持するアンチ・ラトル・スプリング７６を配設する（通す）機能を備えたものである。
図５、６に示すように、連結部７４の、スリット９４の外周側の開口部周辺の軸線方向の両端部には、それぞれ、内周側から外周側に持ち上がった形状（半径方向に凸）を成す持ち上がり部１００（合計４か所）が設けられる。詳細には、スリット９４の開口縁において最も外周側に位置し、周方向、軸線方向に離れるにつれて内周側に位置する形状とされる。
また、図５，７に示すように、スリット９４の外周側の開口部周辺の軸線方向の中心と両端部の各々との間の中間部には、それぞれ、周方向に傾斜した切欠１０２（合計４か所）が設けられる。切欠１０２の形状は、スリット９４の開口縁が最も内周側に位置し、開口縁から周方向、軸線方向に離れるにつれて外周側に位置する向きに傾斜した形状とされる。切欠１０２は、それぞれ、持ち上がり部１００に隣接した位置、換言すれば、持ち上がり部１００のすその付近に設けられる。
持ち上がり部１００、切欠１０２等によって構成されるスリット９４の外周側の開口部周辺の形状は、半径方向から見た場合に、図４のＡＡに沿った第１面Ｓ１（図６，７参照）および図４のＤＤに沿った第２面Ｓ２（図５参照）にそれぞれ対称な形状とされている。切欠１０２の切欠面１０４と第１面Ｓ１とのなす角度は、３０〜６０°の間の角度とすることが望ましく、特に、ほぼ４５°とすることが望ましい。

キャリパ３６の連結部７４の周方向の中央部に形成されたスリット９４の外周側の開口周辺部（縁部を含む）の形状を、上述のようにすることにより、キャリパの開き剛性を高くし、キャリパ３６に加えられる応力を小さくし得ることが、有限要素法の解析により確かめられている。
スリット９４の開口部周辺の形状とキャリパの開き剛性、応力との関係は明らかではないが、切欠１０２、持ち上がり部１００等により、キャリパ３６の周方向、半径方向の弾性変形が許容されることによりキャリパ３６の軸線方向の弾性変形が抑制されて、開き剛性が高められるとともに、応力が緩和されると考えられる。

以上のように構成されたディスクブレーキにおいて、図１０に示すように、ホイール１０が前進回転方向Ｐに回転している状態でシリンダ部７０，７２に液圧が供給されると、一対の摩擦材３４ａ，ｂがディスクロータ３２の摩擦面３５ａ，ｂに押し付けられるとともに、キャリパ３６が弾性変形させられ、ディスクブレーキ３０が作動させられて、ホイール１０の回転が抑制される。
また、車両の走行中には、車両の幅方向の外側から内側に向かって風が当たるが、図１０に示すように、風は、通風穴９０，９２、スリット９４を経て、ディスクロータ３２に供給される。ディスクロータ３２に供給された風は、ディスクロータ３２の内部の中空部６２を経て、外周面とリム部１４との間の隙間３８から抜けたり、ディスクロータ３２の摩擦面３５ａ，ｂに沿って流れたりする。詳細には、通風穴９０、スリット９４を経てディスクロータ３２に供給される風は、摩擦材３４ａ，ｂ等があるため、主として中空部６２を経て外周側に抜ける。通風穴９２を経てディスクロータ３２に供給される風は、圧力差が小さいため流量が小さいが、中空部６２を経て外周側に抜けたり、ディスクロータ３２の摩擦面３５ａ，ｂに沿って流れたりする。
このように、通風穴９０，９２を設けることにより、ディスクロータ３２を良好に冷やすことができる。

１０：ホイール１２：ナックル１４：リム部１６：ディスク部３２：ロータ３４：摩擦材３６：キャリパ３８：隙間４０：取付装置６２：隙間７４：連結部９０，９２：通風穴９４：スリット１００：持ち上がり部１０２：切欠

Claims

車両の車輪と共に回転可能な円環状を成したディスクロータと、
そのディスクロータを、内周側において跨ぐ状態で設けられ、前記ディスクロータの両側の摩擦面に摩擦材をそれぞれ押し付けるキャリパと
を含むディスクブレーキであって、
前記キャリパが、前記ディスクロータの内周側を跨ぐ部分の互いに周方向に隔たった位置に、半径方向に貫通して形成された少なくとも２つの通風穴を含むとともに、それら少なくとも２つの通風穴が、各々と平行に延びる線同士が互いに交差する姿勢とされたことを特徴とするディスクブレーキ。