JP2014505219A - 複合型ブレーキディスク - Google Patents

Abstract

本発明は、接合工程によって接続されるブレーキディスクチャンバ（２）と関連するブレーキリング（３、３’）とを備え、これによって、１つの接合領域（６）において、内側のブレーキリング歯形（８）が、ブレーキディスクチャンバ歯形（７）と係合する、特に自動車用の複合型ブレーキディスクに関する。本発明は、ブレーキディスクチャンバ歯形（７）が、円弧状のブレーキディスクチャンバ歯面（１０）を有し、ブレーキリング歯形（８）が、インボリュートの形態でブレーキリング歯面（１１）を有することが必須である。特別な型である２つの異なる歯の形式の対により、ブレーキディスクチャンバ（２）とブレーキリング（３）との間に、安定した耐荷重接続を提供することができる。

Description

本発明は、請求項１の序文に記載のブレーキディスクチャンバおよびブレーキリングを備える、特に自動車用の複合型ブレーキディスクに関する。

現在、一体鋳造のブレーキディスクが使用され、ブレーキリングおよびブレーキディスクチャンバは、鋳造材料から製造されている。この一体成形タイプの構造上の不都合は、アンスプラング重量が大きいことである。重量を減らすために、アルミニウム材料から製造されたチャンバと、鋳鉄ブレーキリングとを有する、複合型ブレーキディスクがますます使用されている。かかる複合型ディスクブレーキの重量は、この材料を対で用いて減少することができるが、ブレーキディスクチャンバおよびブレーキリングの材料の熱膨張係数が異なるため問題が生じている。このため、ブレーキディスクチャンバが、鋼鉄または鉄を含有する他の材料から製造された複合型ブレーキディスクも、ますます多く市販されるようになっている。ブレーキディスクの重量を好都合に減少させるように、鋼板が使用されることが好ましい。

鋼板およびブレーキリングから構成されたブレーキディスクチャンバを有する、かかる複合型ブレーキディスクは、独国特許出願公開第１０２００９０１２２１６Ａ１明細書により公知である。この場合、ブレーキリングは、２つの部品、すなわち、互いに分離され、スタッドにより互いに接続される、２つの摩擦リングを備える。したがって、２つの摩擦リング間の分離により、２つの摩擦リングの間でチャネルが形成され、これによって、周囲空気が流れ、熱を逃がすことができる。摩擦リングの１つは、ブレーキディスクチャンバの歯形が挿入される内側の歯形を備える。軸方向の安全性および取付け支持を設けるため、クリップおよび支持要素がブレーキディスクチャンバ上に形成される。クリップおよび支持要素によってブレーキディスクチャンバ上の摩擦リングの浮動支持を得ることができるので、ある程度の遊びが軸方向、さらに半径方向に残される。この手段によって、例えば、摩擦リングおよびブレーキディスクチャンバの異なる熱膨張量を調整することができる。

独国特許出願公開第１０２００９０１２２１６Ａ１明細書

本発明は、一般的なタイプの複合型ブレーキディスクの改良実施態様または少なくとも代替実施態様を提供する課題に関し、特に、嵌合ブレーキディスクチャンバ（ｍａｔｉｎｇ ｂｒａｋｅ ｄｉｓｋ ｃｈａｍｂｅｒ）およびブレーキリングの部品の、部品ベースの位置決めを簡易に行うことができるという特徴を有する。

本発明によれば、この問題は、独立請求項の目的によって解決される。好都合な実施態様は、従属請求項の保護対象である。

本発明は、ブレーキディスクチャンバ歯形との接合工程前に、少なくともその開放端において、ブレーキディスクチャンバを備え、内側のブレーキリング歯面との接合工程前に、ブレーキディスクチャンバが備えられるように、少なくとも１つのブレーキリングを形成し、これによって、ブレーキディスクチャンバ歯のブレーキディスクチャンバ歯面、およびブレーキリング歯形のブレーキリング歯面が、接合領域で異なる嵌合を有するという一般的な概念に基づくものである。

ブレーキディスクチャンバ歯形は、円弧状のブレーキディスクチャンバ歯面を有し、ブレーキリング歯形は、インボリュートの形態で歯面を有することが好ましい。

両方の歯形が互いに対してオーバーサイズ寸法に形成された場合、２つの部品はオーバーサイジングによって接合され、これによって、応力がかかった状態が、個々の接合された部品の間に存在し、これによって、ブレーキディスクチャンバおよびブレーキリングの固定が容易になる。ブレーキリングおよびブレーキディスクチャンバの歯面のこのような展開により、部品の接合相手との部品の中心の位置決めが、歯面のセンタリングの原理によって簡単に得られる。また、これによって、ブレーキリングの歯面および／またはブレーキディスクチャンバの歯面は、接合工程時に、弾塑性変形され得る。少なくとも１つの歯形上で弾塑性変形が生じるので、指定された歯の形式は、例えば、ＤＩＮ５４８０に記載されるように、スプライン／インボリュートスプラインと混同されない。したがって、本明細書に係る方法は、ブレーキディスクチャンバおよびブレーキリング間で、トルク荷重および係合（咬合）量が異なる場合であっても、主として、応力の確定状態を達成する目的を有する「面心」構造である。

本発明の解決法の好都合な更なる展開において、すべての動作温度範囲で、歯形の歯先端部と歯根部との間に隙間が設けられるので、歯先端部および歯根部は、接触領域を有さず、このため、トルクは、主として歯面を介して伝達され、これによって、（歯）面を中心とする概念の基本的特徴が提供される。

さらに、装備されてない状態のブレーキディスクチャンバは、基本的に円錐形状である。したがって、ブレーキディスクチャンバは、歯の開放端の方へ漸増する基準径を有する。これにより、弾力性の増加を補正することができ、さらに、軸方向に均一の割合の接触領域を得ることができる。

さらに、できる限り広い接触パターンが歯面を介して達成され、表面圧ができる限り低く保たれ、できる限り均一に分散されるように、チャンバ側の歯面の円弧が、ブレーキリングの歯面形状に対応して配置されるので、好都合である。本明細書において、接触パターンという用語は、組み立てられた状態における互いとの歯面の接触領域を示す。

接合工程時に、少なくともブレーキディスクチャンバは、接合領域で弾性変形および弾塑性変形する。この手段によって、従来の弾性レイアウトの場合よりも、より広くかつより効果的に材料を利用することができる。繰返しの第２の接合工程における弾塑性変形と比較して、最初の接合工程における弾塑性変形は、より高い圧入力が加えられることによって生じることを示している。

本発明の更なる重要な特徴および利点は、従属請求項、図面、および、図面に基づく関連する説明から生ずる。

上に挙げた特徴および次に説明する特徴は、それぞれの所定の組合せだけでなく、本発明の枠組みにとらわれず、他の組合せまたは単独でも用いられることが明らかである。

本発明の好適な例示実施態様を図面に示し、次の説明においてより詳細に説明する。同じ参照符号は、同一のもしくは類似する、または、機能的に等しい部品に関係する。
図面の説明は、次に示すとおりである。

図１は、ブレーキディスクチャンバおよび２つのブレーキリングを有する本発明のツーパーツ複合型ブレーキディスクを概略的に表す。 図２は、ブレーキディスクチャンバおよびブレーキリングの接合領域を概略的に表す。 図３は、ブレーキディスクチャンバの歯を概略的に表す。 図４は、最初のおよび繰返し接合の圧入力パターンを概略的に表す。 図５は、周囲面取り部を有するブレーキディスクチャンバの開放端を概略的に表す。

図１に、複合型ブレーキディスク１、ブレーキディスクチャンバ２、および少なくとも１つのブレーキリング３、３’を示す。２つのブレーキリング３、３’を備える場合、ブレーキリング３、３’は、多数の接続スタッド４によって互いに接続され、同じ手段によって互いに間隔を置いて配置されるので、多数のチャネル５がブレーキリング３、３’の間で形成され、該チャネルを通じて周囲空気が流れ、このため、摩擦により生じた熱を逃すことができる。接合領域６において、ブレーキディスクチャンバ２は、少なくとも１つのブレーキリング３の内側のブレーキリング歯形８と接触して共動する外側に向いた歯形７を有するので、ブレーキディスクチャンバ２と少なくとも１つのブレーキリング３との間でトルクを伝達することができる。

図２において、ブレーキディスクチャンバ２が、少なくとも１つのブレーキリング３と接続される、接合領域６を示す。このことから、ブレーキディスクチャンバ２が、少なくとも接合領域６において薄壁によって形成され、これによって、少なくとも接合領域６において、ブレーキディスクチャンバ２の最初の壁厚は、接合工程前の閉塞されていない状態で、１．５ｍｍから５ｍｍの値を有し得ることが明らかである。最初の壁厚は２．５ｍｍであることが好ましい。さらに、接合領域６の接合長さは、１０ｍｍから１５ｍｍであり、１２．５ｍｍであることが好ましい。この範囲の接合長さはまた、１６０ｍｍから２００ｍｍの接合径において用いることができる。本明細書において、接合径は、歯のアセンブリ７、８の基準径であると理解される。上述する接合長さおよび接合径を有する、かかる実施態様において、接合長さと接合径の比は、１：１０よりも明らかに大きい。これは、慣習的な軸‐ハブ接続の極端な比を表すものであり、他の接合長さおよび接合径も用いられる可能性がある。

多数のブレーキディスクチャンバ歯９は、ブレーキリング歯形８で係合し、これによって、外側のブレーキディスクチャンバ歯面１０は、トルクが歯面１０、１１を介して主に伝達されるように、それぞれブレーキリング歯面１１で支持される。

図３は、外側の円形のブレーキディスクチャンバ歯面１０を有する、ブレーキディスクチャンバ歯９の可能な配置を示す。本明細書において、外側のブレーキディスクチャンバ歯面１０および内側のブレーキディスクチャンバ歯面１０’は、円形状である。ブレーキディスクチャンバ歯先端部１２は、平坦なブレーキディスクチャンバ歯根部１３と隣接している。内側または外側のブレーキディスクチャンバ歯根部１３の領域における位置は、基準点１４とされ、ブレーキディスクチャンバ歯面１０、１１を形成するそれぞれの円形状の円の中心として有用である。

少なくとも１つのブレーキリング３でのブレーキディスクチャンバ２の第１の押圧圧入力１５のプロットは、少なくとも１つのブレーキリング３でのブレーキディスクチャンバ２の第２の押圧圧入力傾向１６よりも大きな力を必要とすることが、図４から明らかである。これは、図４の力変位図１７に示され、力が座標１８に表され、変位が座標１９に表される。さらに、第１の押圧および第２の押圧間の少なくとも１つのブレーキリング３からのブレーキディスクチャンバ２の圧縮における圧入力曲線２０も、図４に表される。力変位図１７において、少なくとも１つのブレーキリング３を有する、ブレーキディスクチャンバ２の第１および第２の押圧の押圧力曲線１５、１６により、少なくとも１つのブレーキリング３が、弾性変形に加えて、弾塑性変形されることを意味する。

図５に表す、ブレーキディスクチャンバ２の開放端２１は、ブレーキディスクチャンバ２の外側に備えた面取り部２２を有し得る。この面取り部２２は、ブレーキディスクチャンバ歯面１０、ブレーキディスクチャンバ歯先端部１２、および／またはブレーキディスクチャンバ歯根部１３周辺で形成され得る。この面取り部２２によって、ブレーキディスクチャンバ２は、少なくとも１つのブレーキリング３と容易に接合され、これに接続することができる。

本発明のブレーキディスク１によって、次に示す利点が得られる：
‐接合された部品２、３の部品中心の位置決めが簡易に行えること、
‐ワンピースキャストのブレーキディスクと比較して軽量であること、
‐少なくとも１つのブレーキディスク３、３’を有したブレーキディスクチャンバ２を接合する際の、弾塑性変形による材料の特に効果的な利用。

Claims (5)

1. 接合工程によって接合されたブレーキディスクチャンバ（２）と少なくとも１つの関連するブレーキリング（３、３’）とを備え、これによって、接合領域（６）において、内側のブレーキリング歯形（８）が、ブレーキディスクチャンバ歯形（７）と係合する、自動車用の複合型ブレーキディスクであって、
   該ブレーキディスクチャンバ歯形（７）のブレーキディスクチャンバ歯面（１０）、および、さらに、該ブレーキリング歯形（８）のブレーキリング歯面（１１）が、該接合領域（６）で異なる嵌合を有することを特徴とする、複合型ブレーキディスク。
2. 前記ブレーキディスクチャンバ歯形（７）が、円弧状のブレーキディスクチャンバ歯面（１０）を有し、前記ブレーキリング歯形（８）が、インボリュート形態のブレーキリング歯面（１１）を有することを特徴とする、請求項１記載の複合型ブレーキディスク。
3. それぞれの歯形（７、８）が、歯先端部（１２）と歯根部（１３）とを有し、これによって、すべての関連する動作温度範囲で、該それぞれの歯形（７、８）の前記歯先端部（１２）と前記歯根部（１３）との間に、隙間が配置されることを特徴とする、請求項１または２記載の複合型ブレーキディスク。
4. 前記内側のブレーキリング歯形（８）、および／または前記ブレーキディスクチャンバ歯形（７）が、前記接合工程により、少なくともそれぞれの歯面（１０、１１）の領域で弾塑性変形されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合型ブレーキディスク。
5. 前記ブレーキディスクチャンバ（２）が、前記接合工程前に、円錐形の基本的形状と、その開放端（２１）の方へ増加する歯の基準径と、を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合型ブレーキディスク。

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