JP2019525078A - ブレーキディスクユニット - Google Patents

Abstract

製造及び組み立てが経済的に現実的なブレーキディスクユニットに、極度の機械的及び熱的負荷の受容力さえをも提供するために、本発明は、多数の噛み合い部を有するアライメントギアリング部を備えたシャフト−ハブ接続部を用いて接続される、フリクションリング及びフリクションリングキャリアを備えたブレーキディスクユニットであって、噛み合い部の横断面が、少なくとも部分的に、延長トロコイドに沿って動作する外形を提供するブレーキディスクユニットを提案する。【選択図】図７ｃ

Description

本発明は、多数の噛み合い部を有するアライメントギアリング部を備えるシャフト−ハブ接続部を用いて接続されるフリクションリング、及び、フリクションリングキャリアを備えるブレーキディスクユニットに関するものである。

一般的なブレーキディスクユニット、いわゆる複合ブレーキディスクは、それ自体既知であり、使用されている。このような機構は、複雑かつ高価な方法で製造される。通常、フリクションリングとフリクションリングキャリアとの間に複合的に製作された歯車機構が形成され、中間シート、ピンなどによって安全なトルク伝達を保証する。複雑な製造手順のみならず、組み立て及び整備もまた、複雑である。製造手順は通常、フライス加工、平削り加工、リーマ加工などを含み、一方で、取り付け部品は、特に複雑な方法で製造されることを必要とする。

アライメントギアリング部は、関連する分野においても既知である。アライメントギアリング部は、複数の噛み合う接続部である。トルクは、たいてい歯面によって伝達される。シャフトが外部から噛み合わさり、ハブが内部で噛み合わさる。

このようなアライメントギアリング部は、歯の構成及び外形に応じた、インボリュート若しくは平行な歯形、又は微細なセレーションとして既知である。

従来のシャフト−ハブ接続部では、中間要素を有するフェザーキー差込型歯部、円形取り付け接続部、又は他の接続部が、非常に一般的である。中間要素は、トルク伝達のために必要とされる接触面の外形を保証することを目的とする。従来技術より公知の他の取り付け接続部はまた、例えばいわゆるＨ−又はＰ３Ｇ−形状といったそれらの中で、多角の外部輪郭を有する噛み合い部として公知である。特により大きな負荷及び大きい構成要素に関しては、これは相当な不利益をもたらす。接続部は、全表面の型嵌め部を有する。動力伝達が、外形の法線方向の位置で、すなわち表面の法線方向に対して直角に行われる。理想的には、特に大きな負荷に関しては、加力の角度は、構成要素の中央に対して接線方向に位置付けられなければならない。しかしながら、これは、既知の多角形状に関する事例はない。さらに、噛み合い部用の多角形状は、製造において困難かつ複雑である。

上記の従来技術を始めとして、本発明は、一般的な形式のブレーキディスクユニットを提供することを目的としており、その製造及び組み立ては、好ましくは中間要素の適用なしで、極度の機械的及び熱的負荷の受容力を伴ってもなお経済的である。

この目的の技術的解決のために、請求項１の特徴を有するシャフト−ハブ接続部が提唱される。他の利点及び特徴は、従属請求項よりもたらされる。

本発明により、噛み合い部の断面は、少なくとも部分的に、延長トロコイドに沿って動作する外形を有する。

噛み合い部の断面は、ゆえに、部分又は位置において、延長トロコイドに沿って動作する外形又は外形の行路を有する。

本発明に関するシャフト−ハブ接続部は、トルク伝達のために内部と外部の構成要素との間のいかなる接続も含む。これらの中には、特にディスク形状のハブ、すなわちブレーキディスクがある。

いわゆるサイクロイド又はサイクリック曲線は、円が誘導する曲線上の定円に沿って回転するときに、円の定点によって記述される経路である。誘導する曲線は、例えば直線又は別の円でもよい。このようにして、例えば、内サイクロイド又は外サイクロイドが、内トロコイド又は外トロコイドと同様に生み出される。典型的な内サイクロイド又は内トロコイドは、滑らずに、別の円の内部に沿って転がる半径Ｒを有する円の定点Ｐによって生み出される。典型的な外サイクロイド又は外トロコイドは、滑らずに、別の円の外側に沿って転がる円Ｐの定点Ｐによって生み出される。半径Ｒの中心からの定点Ｐの距離aは、重要である。距離ａが半径Ｒと異なる場合、これは、トロコイド、それ以外では通常サイクロイドと呼ばれる。ａがＲより小さい場合、これは短縮トロコイドと呼ばれる。ａがＲより大きい場合、これは延長トロコイドと呼ばれる。

延長トロコイドは、それらの不連続な形状によって特徴づけられ、すなわち曲線が曲線の進行中に互いに交差する。従来技術は、接続部外形の形式に関する限り、閉じたサイクロイドを記載する一方で、本発明は、シャフトとハブとの間にコネクタ横断面を形成するそれぞれの延長トロコイドの一部断面又は断面に関するものである。延長トロコイドを使用することにより、トルク伝達用の加力が、他の種類のサイクロイドと比較して大幅に向上する。特に、噛み合い部の形状が、より急勾配に設計され得る。このように、特に安定かつ効率的な接続部 を、実現することができる。対応する製造処理の利用は、経済的だけではなく、非常に正確な製造も可能にし、それは延長トロコイドの利用を第一に考慮する理由でもある。複雑な加工作業はむしろ、専門家にこのような形状を避けさることになる。これは、幅の狭い曲線形状、直径急変等があてはまる。

有利な提案によると、接続部は、軸方向に圧縮され、又は、少なくともバックラッシュがないように形成される。

さらに、特別な利点として、歯車機構がカム式旋削加工によって製造されることが示される。これは、少なくともシャフト又はハブ部品のうち１つに適用するが、好ましくは両方ともに適用する。これは、大量生産においても特別な経済的な実現可能性に結びつく。本発明の別の利点は、異なる材料を組み合わせてもよいことである。噛み合い部外形の形式が、最適なトルク伝達に結びつき、個々の噛み合い部に作用する力が必要以上に強くなることはない。

本発明の別の有利な提案によると、噛み合い部は、逃げ溝を含んでもよい。また、孤立したの他の領域は、本発明の範囲内である。形状において孤立した領域とは、シャフト及びハブと接触していない領域である。

本発明は、旋削加工処理によって一手に対応するシャフト−ハブ接続部を製造することを可能にする。外形は、最大にして可能な限りのピッチ及び曲線形状の精度を備えた高精度の旋削加工処理を用いる製造を通じて作り出される。ピッチ誤差は、実際には測定することはできない。

すべての噛み合い部は、同一加工手順に従って製造されることができる。すべての噛み合い部の形状は同一であり、そのため、測定は１つの噛み合い部まで減らされる。数学的に明白に定められた外形のため、本発明は、大規模なバッチに対して好適であり、簡略化した計測によって検査されることができる。

力の伝達ベクトルはむしろ、周辺方向に向いており、結果としてトルクの伝達のための最適化された加力になる。

本発明は、シャフト−ハブ接続部の設計及び製造に関する大きな自由度を許容する。噛み合い部の数、工具軌道の半径、及び加工物への侵入深さは、好適な形状での製造を可能する製造パラメータである。

接続部は、それぞれの個々の事例に対して調整され、最適化されることができる。噛み合い部の数に加えて、それらの幅及び高さ、噛み合い部間の隙間の大きさ、内部及び外部の機能的な直径、シャフトの噛み合い部と接続部のハブとの間の接触面、並びに逃げ溝は、変更してもよい。

実際には、特定の製造パラメータが、好適であると判明している。そのため噛み合い部の数に対しては、１５〜４０が典型的なものとして考えられるのに対して、７〜７０の範囲で噛み合い部が定められる。噛み合い部の幅は、好ましくは＞８ｍｍであり、特に好ましくは＞１２ｍｍである。噛み合い部の高さは、好ましくは＞５ｍｍであるように、特に好ましくは＞８ｍｍであるように作り出される。噛み合い部間の隙間は、好ましくは＞３ｍｍであり、特に好ましくは＞５ｍｍである。これらのデータは、取り付け場所での従属関係における噛み合い部と隙間との関係、及び性能要件は、必ずしも１：１である必要はないことも示す。例えば、２：１、２．５：１、しかし逆に、１：２、１：２．５、及びいかなる中間の関係も好適であり得る。

たとえあるとしても、逃げ溝は、好ましくは数ミリメートルに達してもよい。

特に好ましい方法では、すべての噛み合い部が、同じ形状を有する。

１５０ｍｍ〜３００ｍｍが有利であると証明されているのに対して、少なくとも１００ｍｍ、好ましくは１４０ｍｍ〜２２０ｍｍの機能的な内部直径、及び最大４００ｍｍまでの機能的な外部直径を選択することが有利であると証明されている。

旋削加工処理、特にカム式旋削加工処理を用いた外形の製造は、高度にして可能な限りのピッチ及び曲線形状の正確度を備えた高い製造精度をもたらす。あるとしても、ピッチ誤差は測定することはできない。このように、非常に均一なコンタクトパターンの挙動が得られる。それは、力の伝達領域が最適であり、工業的に再現可能な接続部の製造が可能なことを意味する。従来の対応するシャフト−ハブ接続部では、同等に良好なコンタクトパターン挙動は、長期にわたる慣らし期間の後に発現するだけであるのに対して、このことは、本発明によって基本的には直ちに提供され、事実、たいていは性能を向上させる。

本発明は、特大の接続部（圧縮接続部）の製造を可能にし、そのため、シャフト及びハブの別々の膨張よる接触損は存在しない。表面の法線方向が外側へ向くことが好ましいところで、逃げ溝は、接続部が外れることのないように保証する。滑り嵌め接続部を備える逃げ溝を利用する場合、逃げ溝は、接続部のバックラッシュの最大値が、シャフト及びハブの別々の膨張により制限されることを保証する。

シャフトをハブに連結するのを容易にするために、シャフト及びハブの両方に段のある内外の外形を使用してもよい。本目的のために、シャフト及びハブにおける少なくとも２つ工程は、接続部の第１の軸領域において、別個のバックラッシュが設けられるように必要な大きさにされ、それは、大幅に連結操作を容易にする。構成要素が最終工程で互いに接触する前に、接続部は、それ自体をすでに中央に合わせている。２つの構成要素は、半径方向又は軸方向の振れの品質を損なうことなく大きなオーバーサイズによって連結させることができる。最終的な組立状態では、設計によって画定されるオーバーサイズの接続部全体が、負荷に耐えるようになり、すなわち、接続部の全軸長が利用される。この付加機能によって、特に大いに負荷をかけた接続部に関して、特に接続部の機能性のために大きなオーバーサイズが必要とされる場合には、接続部のための取り付け空間が、最適化されることができる。段のある設計の助けを借りて、組み立ての間の加熱又は急速冷却の手数を省くことができ、それは、少なからぬ利点である。

本発明によるブレーキディスクユニットは、多くの利点を備える。フリクションリング及びフリクションリングキャリアは、異なる材料から成ることができる。候補としては、アルミニウム又は薄鋼板と組み合わせたねずみ鋳鉄、セラミックなどがある。自己完結型の独立したトルクを伝達する要素を構成する伝達部分を形成してもよい。

有利な方法では、フリクションリングとフリクションリングキャリアとの間の予期される最大の温度差を有してさえ、バックラッシュがなにもないことが依然として保証されるように、２つの構成要素間のオーバーサイズを形成してもよい。

接続部は、軸方向に移動することができないが、それにもかかわらず、有利な提案によれば、軸が抜け出ることを防ぐためのロック機構が設けられてもよい。この場合には軸の位置を画定するために、平面支持体が、本発明の有利な提案にしたがって設けられてもよい。

平面支持体は、非円形加工と共に同じ設定によって製造されてもよい。

凹部及び噛み合い部を、ブランクで予め形成してもよく、非円形加工によって仕上げることができる。有利な方法では、機能的な直径範囲は、予想される力に応じて選択される。噛み合い部の幅、隙間、噛み合い部の高さなどの寸法も同様とする。

本発明の別の有利な提案によると、例えばフリクションリングキャリアは、ポットの形状をした形成方法で製造されることができ、そのため、それは接続部領域で更なる機械加工を必要としない。

フリクションリングとフリクションリングキャリアとの間の軸のかみ合い率は、結果としてシャフト−ハブ接続部の軸の取り付け空間になる。本発明の別の有利な提案によると、シャフト−ハブ接続部は、取り付け空間よりも軸方向に短く、有利なことに５０％未満である。

本発明は、新規のブレーキディスクユニットを提案する。この装置は、いかなる中間要素もなしで済ますことができて、極めて高い機械的及び熱的負荷の受容力を有する。

トランジション取り付け部品、圧縮接続部として、又は、ごくわずかしかないオーバーサイズによってのみでさえ形成される得るバックラッシュフリー接続部は、非常に高い熱的負荷の受容力をもたらす。それにもかかわらず、本発明に起因して、ブレーキディスクユニットは、ほとんど経済的労力なしに、及び、新規の製造手順に起因して、非常に短い製造時間で製造されることができる。

本発明の他の利点及び特徴を、図に基づいて以下の記載から推察することができる。

図中、同一要素は、同一参照番号によって特定される。

現況技術によるシャフトの多角形状の平面図を示す。 現況技術によるシャフトの多角形状の平面図を示す。 本発明によるシャフト−ハブ形状の例示的実施形態の（図式化された）断面図を示す。 工具軌道の表示を伴った図３による図を示す。 本発明によるシャフト−ハブ形状に対する例示的実施形態において法線方向の拡大図を示す。 逃げ溝を備える例示的実施形態の図５による図を示す。 本発明によるシャフトの断面図を示す。 本発明によるハブの断面図を示す。 組立体の図を示す。

図１及び２によれば、それ自体既知であるインボリュート歯形、平行な歯形、又は微細セレーションといった標準的な歯車機構に加えて、いわゆる多角歯車機構もある。示されたもののような多角形の外形は、従来技術より公知である。図１は、例として、いわゆるＨ６の形状１を示し、それには、６つの角部２を備える外形が形成される。トルク伝達のためのこの横断面は、表面の法線４を有する。

図２によれば、いわゆるＰ３Ｇの形状が示され、表面の法線７が形成される。

図１及び２では、それぞれの法線は、全体の周囲を囲んで示される。特に、力の伝達又は運動量の伝達にとって部分的に極めて好ましくない法線方向を、ここで確かめることができる。

図３及び４は、ギヤの歯の形状についての例示的実施形態である。形状１０は、噛み合い高さ１３及び隙間１２を有する噛み合い部１１を備え、対応する逆形状と係合する。噛み合い部は、噛み合い幅１４を有する。それらは、機能的な内部直径１６と機能的な外部直径１５との間に位置付けられる。示された例示的実施形態では、噛み合い部は逃げ溝１７を有し、根元の領域ではテーパーがつく。工具軌道１８が、図４に示される。

図５は、図３によるシャフト−ハブ接続部の噛み合い部１１の拡大図を示す。示された拡大図では、噛み合い部１１は、法線２０の表示によって補足され、噛み合い部表面上の対応する半直線によって例示される。ここで、特に好ましい法線方向が提供され、力及びトルクの伝達に対する特別な適合性をもたらすという結果になる。

図６に示される対応する図は、噛み合い部１１及び放射状の法線２１を示す。この図では、逃げ溝１７が特に印される。それは、噛み合い部の少なくとも直線の又は接線方向の摺り合わせ下方からのずれより生じる。逃げ溝の外形は、それに応じて記載される利点を提供する。

本発明によるブレーキディスクユニットの例示的実施形態が、図７ａ〜７ｃに示される。シャフト２２は、噛み合い部２３を備えており、隙間２４がそれらの間に残存する状態である。噛み合い部２３は、示された例示的実施形態において逃げ溝を備える。

図７ｂに示されるハブ２５は、対応する凹部２６、及び、隙間又は噛み合い部２７を有する。

互いに接合され、これは結果として７ｃに記載の図になり、それは法線に沿った伝達接触点が最適化されることを示す。

例示の例示的実施形態は、例えば、中央ハブ本体又はポット２２に対するブレーキディスク２５を示す。

記載される例示的実施形態は、より良好な理解に役立つのみであり、限定的ではない。

１ 多角形状
２ 角部
４ 法線
５ 多角形状
７ 法線
１０ シャフト−ハブ接続部
１１ 噛み合い部
１２ 隙間
１３ 噛み合い高さ
１４ 噛み合い幅
１５ 機能的な外部直径
１６ 機能的な内部直径
１７ 逃げ溝
１８ 工具軌道
２０ 法線
２１ 法線
２２ シャフト
２３ 噛み合い部
２４ 隙間
２５ ハブ
２６ 凹部
２７ 中間領域

Claims (17)

1. 多数の噛み合い部を有するアライメントギアリング部を備えたシャフト−ハブ接続部を用いて接続される、フリクションリング及びフリクションリングキャリアを備えたブレーキディスクユニットであって、前記噛み合い部の断面が、少なくとも部分的に、延長トロコイドに沿って動作する外形を有することを特徴とするブレーキディスクユニット。
2. 前記延長トロコイドが、延長内トロコイドであることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキディスクユニット。
3. 前記延長トロコイドが、延長外トロコイドであることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキディスクユニット。
4. 異なる外形を有する噛み合い部も存在することを特徴とする、請求項１〜３のうち少なくとも一項に記載のブレーキディスクユニット。
5. 異なる外形を有する前記噛み合い部が、インボリュート、若しくは平行な歯形、及び／又は微細なセレーションの一部として存在することを特徴とする、請求項４に記載のブレーキディスクユニット。
6. 非接触領域が、前記噛み合い部の前記外形に形成されることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
7. 前記シャフト及び前記ハブが圧縮されることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
8. 前記圧縮の程度が、前記２つの構成要素間の予想される最大の温度差に応じて選択されることを特徴とする、請求項７に記載のブレーキディスクユニット。
9. 歯車機構のうち少なくとも１つが、カム式旋削加工によって製造されることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
10. 噛み合い部が、逃げ溝を備えることを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
11. シャフト及びハブの噛み合い部の数が、同じ基礎パラメータに基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
12. 前記フリクションリング及び前記フリクションリングキャリアが、異なる材料でできていることを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
13. 前記噛み合い部が、断面に配置されることを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
14. 個々の断面が、独立したトルク伝達ユニットを構成することを特徴とする、請求項１３に記載のブレーキディスクユニット。
15. アライメントギアリング部が、軸方向に階段状の領域を備えることを特徴とする、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
16. 軸方向変位量に逆らったロック装置が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。
17. 前記アライメントギアリング部が、両方の構成要素の軸のかみ合い率の割合を通じてのみ形成されることを特徴とする、請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載のブレーキディスクユニット。

Images