JP3211757U

JP3211757U - セラミック化表面を備えたブレーキディスク

Info

Publication number: JP3211757U
Application number: JP2017002271U
Authority: JP
Inventors: 清汗王
Original assignee: 煌傑金屬複合材料科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2027-05-22

Abstract

【課題】耐磨耗性、色の多様化と軽量化の特性を具備した、セラミック化表面を備えたブレーキディスクを提供すること。【解決手段】鉄金属材質より成る中央盤体１０と、軽金属材質より成る少なくとも２つの外側盤体２０ａ，２０ｂを含み、中央盤体１０及び外側盤体２０ａ，２０ｂが円形ディスク状部材又は円環状部材であり、外側盤体２０ａ，２０ｂが中央盤体１０の相対する両側である第１表面１１と第２表面１２にそれぞれ積層され、外側盤体２０ａ，２０ｂの外側表面にセラミック層２１が形成され、中心箇所にホイールハブに組み込むための軸孔１３が設けられる。【選択図】図１

Description

本考案は、耐磨耗性、色の多様化、軽量化の特性を備えた、セラミック化表面を備えたブレーキディスクに関する。

ブレーキディスクはディスク式ブレーキシステムを構成する部材の１つであり、車両の制動に用いる重要な部材である。
その制動原理は、ブレーキディスクを車両のホイールハブに設置して、車輪とともに回動可能とし、油圧装置により動かされるブレーキパッドがブレーキディスクの相対する両側に設置され、車両の速度を低下させたいとき、または車両を運動状態から停止させたいとき、油圧装置によりブレーキパッドを動かして、ブレーキディスクを徐々に緊密に挟み、ブレーキパッドとブレーキディスクの間的摩擦力によって、車両の速度を低下させる、または車両を運動状態から停止させるというものである。
また、ブレーキパッドは使用時間の累積に伴って徐々に磨耗する消耗品に属するが、一方でブレーキディスクはより優れた耐磨耗性でより長い使用寿命を必要とする。さらに、ブレーキディスクはさらに軽く強度が高いという特性を備えていることが好ましい。

一般的なブレーキディスクは、主に耐磨耗性に優れた鉄金属材料より成るが、重量が重く、かつ色が単調で、軽量化と色の多様化という目的を実現することが困難である。
材料の進歩によって、重量が軽く、耐磨耗性に優れた材料がすでにブレーキディスクの製造に応用されており、例えばグラファイト複合材料やセラミック複合材料で製造されたブレーキディスクは上述の目的を達成することができる。しかしながら、これらの複合材料は価格が高く、現在は主に航空機とレーシングカー産業の製品に応用されており、コストと利益を考慮すると、一般的な消費者向けの車両に普及させることは難しい。

特許文献１に記載された「複合材質を備えたブレーキディスク」は、外盤体と内盤体を結合したブレーキディスクである。
上記従来のブレーキディスクは、外盤体が鉄金属材料、内盤体が高強度アルミ合金金属材料でそれぞれ製造され、アルミ合金材質で成る内盤体を加えることで軽量化と内盤体の色の多様化という目的を達している。
しかしながら、ブレーキパッドと摩擦する外盤体が鉄金属材料で製造されているため、その表面処理が大きく制限され、かつ完全な軽量化と色の多様化という目的を達することができない。軽金属材料だけで成るブレーキディスクがあったとしても、表面の耐磨耗性と強度が不足する問題があるため、どのようにブレーキディスクの耐磨耗性を高めると同時に、軽量化の特性を具備させるかが、ブレーキディスク製造業者の改善努力目標の１つとなっている。

台湾特許第Ｉ３１２３９２号明細書

本考案が解決しようとする課題は、上述の問題を解決し、耐磨耗性、色の多様化と軽量化の特性を具備した、セラミック化表面を備えたブレーキディスクを提供することにある。

本考案のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、中央盤体と、少なくとも２つの外側盤体を含み、前記中央盤体が円形ディスク状部材であり、かつ鉄金属材質より成り、前記少なくとも２つの外側盤体が前記中央盤体の相対する両側である第１表面と第２表面にそれぞれ積層され、前記外側盤体が円形ディスク状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記外側盤体の外側表面にセラミック層が形成され、前記外側盤体の中心箇所に前記中央盤体をも貫通する軸孔が設けられる。

或いは、本考案のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、中央盤体と、少なくとも２つの外側盤体を含み、前記中央盤体が円形ディスク状部材であり、かつ鉄金属材質より成り、前記中央盤体の中心箇所に軸孔が設けられ、前記中央盤体と前記外側盤体とは中心軸を共有し、前記少なくとも２つの外側盤体が、前記中央盤体の相対する両側である第１表面と第２表面にそれぞれ積層され、前記外側盤体が円環状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記外側盤体の外側表面にセラミック層が形成される。

または、中央盤体と、少なくとも２つの外側盤体と、ディスクフレームを含み、前記中央盤体が円環状部材であり、かつ鉄金属材質より成り、前記外側盤体が前記中央盤体の相対する両側である第１表面と第２表面にそれぞれ積層され、前記外側盤体が円環状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記外側盤体の外側表面にセラミック層が形成され、前記ディスクフレームが前記中央盤体に連接され、かつ前記中央盤体の中心箇所に配置され、前記ディスクフレームの中心箇所に軸孔が設けられる。
この場合、前記ディスクフレームが、ボルトまたはフローティングピンで前記中央盤体に連接されることがある。
前記鉄金属材質が、鋳鉄材質とステンレスのうちのいずれかを含み、前記軽金属材質が、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びその合金のうちのいずれかを含んでもよい。

或いは、本考案のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、主盤体を含み、前記主盤体が円形ディスク状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記主盤体の中心箇所に軸孔が設けられ、前記主盤体の相対する両側である外側表面にセラミック層が形成され、前記軽金属材質がアルミニウム、マグネシウム、チタン、その合金のうちのいずれかを含む。
前記主盤体が、前記主盤体を貫通する複数の貫通孔を備え、透かし彫り構造が形成され、前記貫通孔の間に複数のリブ部が形成され、前記リブ部が前記主盤体の円心を中心に対称の位置に分布され、前記主盤体に複数の放熱孔が貫通されていることがある。

または、主盤体と、ディスクフレームを含み、前記主盤体が円環状であり、かつ軽金属材質より成り、前記主盤体の相対する両側である外側表面にセラミック層が形成され、前記軽金属材質が、アルミニウム、マグネシウム、チタン、その合金のうちのいずれかを含み、前記ディスクフレームが前記主盤体に連接され、かつ前記主盤体の中心箇所に位置し、そのうち、前記ディスクフレームの中心箇所に軸孔が設けられる。
前記ディスクフレームは、ボルトまたはフローティングピンで前記主盤体に連接されることがある。
前記ディスクフレームが、複数の貫通孔を備え、透かし彫り構造が形成され、前記貫通孔の間に複数のリブ部が形成され、前記リブ部が前記主盤体の円心を中心に対称の位置に分布されてもよい。

本考案のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、軽金属材料を用いているので軽量化することができ、外側表面に着色が容易で摩耗に強いセラミック層が形成されているため、耐磨耗性と色の多様化という特性を備えており、全体として、耐磨耗性、色の多様化、充分な構造強度、軽量化の特性を備えている。

本考案の実施例１を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの分解斜視図である。本考案の実施例１を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの斜視図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本考案の実施例２を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの分解斜視図である。本考案の実施例２を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの斜視図である。本考案の実施例３を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの分解斜視図である。本考案の実施例３を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの斜視図である。本考案の実施例４を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの斜視図である。本考案の実施例５を示すセラミック化表面を備えたブレーキディスクの分解斜視図である。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下の説明において、上下左右を含む方向は、特別に記載がなければ、いずれも図面において示される方向に準じる。

図１〜図３は、本考案の実施例１を示す。
図１及び図２に示すように、実施例１のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、中央盤体１０と少なくとも２つの外側盤体２０ａ、２０ｂを含む。
中央盤体１０は、円形ディスク状部材であり、かつ鉄金属材質で成る。
外側盤体２０ａ、２０ｂは、中央盤体１０の相対する両側である第１表面１１と第２表面１２にそれぞれ積層される。外側盤体２０ａ、２０ｂは冶金反応を有するプロセスでそれぞれ中央盤体１０の第１表面１１と第２表面１２に結合される。外側盤体２０ａ、２０ｂは円形ディスク状部材であり、かつ軽金属材質で成り、外側盤体２０ａ、２０ｂの外側表面にセラミック層２１（図３参照）が形成される。
外側盤体の中心箇所にはホイールハブに組み込むために用いる軸孔１３が設けられ、かつ軸孔１３が中央盤体１０を貫通している。

好ましくは、外側盤体２０ａ、２０ｂが相互に位置合わせされ、かつ外側盤体２０ａ、２０ｂを貫通する複数の放熱孔２２を備え、放熱孔２２も中央盤体１０を貫通している。
好ましくは、外側盤体２０ａ、２０ｂが、相互に位置合わせされ、かつ外側盤体２０ａ、２０ｂを貫通する複数の貫通孔２３を備える。貫通孔２３は中央盤体１０も貫通して透かし彫り構造を形成し、貫通孔２３の間に複数のリブ部２４が形成され、リブ部２４が中央盤体１０の円心を中心に対称の位置に分布され、ブレーキディスクの重量を軽減し、軽量化の効果を達する。

好ましくは、外側盤体２０ａ、２０ｂが冶金反応を有するプロセスでそれぞれ中央盤体１０の第１表面１１と第２表面１２に結合され、本考案のブレーキディスクが構成された後、例えばフライス盤加工と旋盤加工等の機械加工技術のような二次加工を利用して軸孔１３を形成することができ、かつ中央盤体１０と外側盤体２０ａ、２０ｂとは中心軸を共有する。

前記冶金反応を有するプロセスは、圧延接合成形法（Ｒｏｌｌ−ｂｏｎｄｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ）、プレス接合成形法（Ｐｒｅｓｓ−ｂｏｎｄｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ）、拡散成形法（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−ｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ）のうちのいずれかを含む。
また、中央盤体１０の素材となる鉄金属材質は、鋳鉄材質とステンレスのうちのいずれかを含む。
外側盤体２０ａ、２０ｂの素材となる軽金属材質は、比重が４ｇ／ｃｍ^３より小さい軽金属であり、アルミニウム、マグネシウム、チタン、及びその合金のうちのいずれかを含む。

セラミック層２１は、例えば、マイクロアーク酸化プロセスにより形成され、外側盤体２０ａ、２０ｂの外側にセラミック化表面を形成し、ブレーキディスクの耐磨耗性を高めるために用いられる。
マイクロアーク酸化プロセスは、化学電解液内で高電圧、高電流密度のマイクロアーク酸化プロセスを利用し、外側盤体２０ａ、２０ｂの外側表面に少なくとも１μｍ〜２００μｍのセラミック層２１を形成する。
化学溶液は、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化水素アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはその組み合わせを含む。
好ましい高電圧範囲は２００ボルト〜１０００ボルトであり、好ましい電流密度は１Ａ／ｄｍ２〜２０Ａ／ｄｍ２である。さらに設定温度及び設定時間下で反応を行い、セラミック層２１を形成することができる。

好ましくは、外側盤体２０ａ、２０ｂが冶金反応を有するプロセスでそれぞれ中央盤体１０の第１表面１１と第２表面１２に結合されて、本考案のブレーキディスクが構成された後、さらにマイクロアーク酸化プロセスでセラミック層２１が形成される。
セラミック層２１は着色プロセスで所望の色を形成し、セラミック層２１の色の多様化及びその商業価値向上の目標を達成することができる。

図４及び図５は本考案の実施例２を示す。
実施例２のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、中央盤体４０と少なくとも２つの外側盤体５０ａ、５０ｂを含む。
中央盤体４０は円形ディスク状部材であり、かつ鉄金属材質で成り、中央盤体４０の中心箇所にホイールハブに組み込むために用いる軸孔４３が設けられる。中央盤体４０と外側盤体５０ａ、５０ｂは中心軸を共有する。

外側盤体５０ａ、５０ｂは中央盤体４０の相対する両側である第１表面４１と第２表面４２にそれぞれ積層される。外側盤体５０ａ、５０ｂは冶金反応を有するプロセスでそれぞれ中央盤体４０の第１表面４１と第２表面４２に結合される。
外側盤体５０ａ、５０ｂは円環状部材であり、かつ軽金属材質より成り、外側盤体５０ａ、５０ｂの外側表面にセラミック層５１が形成される。セラミック層５１は、例えば、実施例１と同様にマイクロアーク酸化プロセスで形成される。セラミック層５１は着色プロセスで所望の色を形成し、セラミック層５１の色の多様化及びその商業価値向上の目標を達成することができる。

好ましくは、外側盤体５０ａ、５０ｂが相互に位置合わせされ、かつ外側盤体５０ａ、５０ｂを貫通する複数の放熱孔５２を備える。放熱孔５２は中央盤体４０も貫通する。
好ましくは、中央盤体４０は、中央盤体４０を貫通する複数の貫通孔４４を備え、透かし彫り構造が形成される。貫通孔４４の間に複数のリブ部４５が形成され、リブ部４５は中央盤体４０の円心を中心に対称の位置に分布され、ブレーキディスクの重量を軽減し、軽量化の効果を達する。

図６及び図７は、本考案の実施例３を示す。
実施例３のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、中央盤体６０と、少なくとも２つの外側盤体７０ａ、７０ｂと、ディスクフレーム８０を含む。
中央盤体６０は円環状部材であり、かつ鉄金属材質より成る。

外側盤体７０ａ、７０ｂは中央盤体６０の相対する両側である第１表面６１と第２表面６２にそれぞれ積層される。外側盤体７０ａ、７０ｂは冶金反応を有するプロセスでそれぞれ中央盤体６０の第１表面６１と第２表面６２に結合される。
外側盤体７０ａ、７０ｂは円環状部材であり、かつ軽金属材質より成り、外側盤体７０ａ、７０ｂの外側表面にセラミック層７１が形成される。セラミック層７１は、実施例１と同様にマイクロアーク酸化プロセスで形成することができる。セラミック層７１は着色プロセスで所望の色を形成し、セラミック層７１の色の多様化及びその商業価値向上の目標を達成することができる。

ディスクフレーム８０は中央盤体６０に連接され、かつ中央盤体６０の中心箇所に位置し、ディスクフレーム８０の中心箇所にホイールハブに組み込むために用いる軸孔８１が設けられる。
好ましくは、外側盤体７０ａ、７０ｂが相互に位置合わせされ、かつ外側盤体７０ａ、７０ｂを貫通する複数の放熱孔７２を備える。放熱孔７２は中央盤体６０も貫通する。
好ましくは、ディスクフレーム８０は、複数の貫通孔８２を備え、透かし彫り構造がされる。貫通孔８２の間には複数のリブ部８３が形成され、リブ部８３が中央盤体６０の円心を中心に対称の位置に分布される。好ましくは、ディスクフレーム８０がボルトで中央盤体６０に固定されて連接される。別の好ましい実施方法において、ディスクフレーム８０はフローティングピンで浮動可能に中央盤体６０に連接され、フローティングブレーキディスク構造を形成する。

図８は本考案の実施例４を示す。
実施例４のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは主盤体９０を含む。主盤体９０は円形ディスク状部材であり、かつ軽金属材質より成る。主盤体９０の中心箇所にホイールハブに組み込むために用いる軸孔９１が設けられ、主盤体９０の相対する両側の外側表面にマイクロアーク酸化プロセスでセラミック層９２が形成される。
実施例４では、軽金属で成る単一の主盤体９０を含み、かつ主盤体９０の相対する両側の外側表面にセラミック層９２が形成され、より軽量化した特性を備えている。

さらに、主盤体９０は、複数の貫通孔９３を備え、透かし彫り構造が形成される。貫通孔９３の間には複数のリブ部９４が形成され、リブ部９４が主盤体９０の円心を中心に対称の位置に分布される。好ましくは、主盤体９０が、主盤体９０を貫通する複数の放熱孔９５を備えている。

図９は本考案の実施例５を示す。
実施例５のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、主盤体３０と、ディスクフレーム８０を含む。
主盤体３０は円環状であり、かつ軽金属材質より成り、相対する両側の外側表面にマイクロアーク酸化プロセスでセラミック層３１が形成される。
ディスクフレーム８０は主盤体３０に連接され、かつ主盤体３０の中心箇所に位置する。ディスクフレーム８０の中心箇所にはホイールハブに組み込むために用いる軸孔８１が設けられる。

ディスクフレーム８０はボルトで主盤体３０に固定されて連接される。または、ディスクフレーム８０はフローティングピンで主盤体３０に連接され、フローティングブレーキディスク構造を形成する。
ディスクフレーム８０は、複数の貫通孔８２を備え、透かし彫り構造がされる。貫通孔８２の間には複数のリブ部８３が形成され、リブ部８３が主盤体３０の円心を中心に対称の位置に分布される。好ましくは、主盤体３０が、主盤体３０を貫通する複数の放熱孔３２を備えている。

主盤体９０と主盤体３０の製作に用いる軽金属材質は、比重が４ｇ／ｃｍ^３より小さい軽金属アルミニウム、マグネシウム、チタン、及びその合金のうちのいずれかを含む。
好ましくは、ディスクフレーム８０は鉄金属と軽金属のうちのいずれかの材質を採用して製造することができ、そのうち、鉄金属材質は、鋳鉄材質とステンレスのいずれかを含む。

本考案のセラミック化表面を備えたブレーキディスクは、自転車のブレーキディスク等に適用することができ、耐磨耗性、色の多様化、軽量化の特性を備える。
以上は、本考案の実施例の説明であって、本考案の権利範囲を限定するものではなく、本考案の実用新案登録請求の範囲を逸脱しない変更や修飾はいずれも本考案の権利範囲に含まれる。

１０、４０、６０中央盤体
１１、４１、６１第１表面
１２、４２、６２第２表面
１３、４３、８１軸孔
２０ａ、２０ｂ、５０ａ、５０ｂ、７０ａ、７０ｂ外側盤体
２１、３１、５１、７１、９２セラミック層
２２、３２、５２、７２、９５放熱孔
２３、４４、８２、９３貫通孔
２４、４５、８３、９４リブ部
８０ディスクフレーム
３０、９０主盤体

Claims

セラミック化表面を備えたブレーキディスクであって、中央盤体と、少なくとも２つの外側盤体を含み、前記中央盤体が円形ディスク状部材であり、かつ鉄金属材質より成り、前記少なくとも２つの外側盤体が前記中央盤体の相対する両側である第１表面と第２表面にそれぞれ積層され、前記外側盤体が円形ディスク状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記外側盤体の外側表面にセラミック層が形成され、前記外側盤体の中心箇所に前記中央盤体をも貫通する軸孔が設けられたことを特徴とする、セラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記鉄金属材質が、鋳鉄材質とステンレスのうちのいずれかを含み、前記軽金属材質が、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びその合金のうちのいずれかを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。
セラミック化表面を備えたブレーキディスクであって、中央盤体と、少なくとも２つの外側盤体を含み、前記中央盤体が円形ディスク状部材であり、かつ鉄金属材質より成り、前記中央盤体の中心箇所に軸孔が設けられ、前記中央盤体と前記外側盤体とは中心軸を共有し、前記少なくとも２つの外側盤体が、前記中央盤体の相対する両側である第１表面と第２表面にそれぞれ積層され、前記外側盤体が円環状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記外側盤体の外側表面にセラミック層が形成されたことを特徴とする、セラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記鉄金属材質が、鋳鉄材質とステンレスのうちのいずれかを含み、前記軽金属材質が、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びその合金のうちのいずれかを含むことを特徴とする、請求項３に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。
セラミック化表面を備えたブレーキディスクであって、中央盤体と、少なくとも２つの外側盤体と、ディスクフレームを含み、前記中央盤体が円環状部材であり、かつ鉄金属材質より成り、前記外側盤体が前記中央盤体の相対する両側である第１表面と第２表面にそれぞれ積層され、前記外側盤体が円環状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記外側盤体の外側表面にセラミック層が形成され、前記ディスクフレームが前記中央盤体に連接され、かつ前記中央盤体の中心箇所に配置され、前記ディスクフレームの中心箇所に軸孔が設けられたことを特徴とする、セラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記ディスクフレームが、ボルトまたはフローティングピンで前記中央盤体に連接されたことを特徴とする、請求項５に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記鉄金属材質が、鋳鉄材質とステンレスのうちのいずれかを含み、前記軽金属材質が、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びその合金のうちのいずれかを含むことを特徴とする、請求項５に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。
セラミック化表面を備えたブレーキディスクであって、主盤体を含み、前記主盤体が円形ディスク状部材であり、かつ軽金属材質より成り、前記主盤体の中心箇所に軸孔が設けられ、前記主盤体の相対する両側である外側表面にセラミック層が形成され、前記軽金属材質がアルミニウム、マグネシウム、チタン、その合金のうちのいずれかを含むことを特徴とする、セラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記主盤体が、前記主盤体を貫通する複数の貫通孔を備え、透かし彫り構造が形成され、前記貫通孔の間に複数のリブ部が形成され、前記リブ部が前記主盤体の円心を中心に対称の位置に分布され、前記主盤体に複数の放熱孔が貫通されていることを特徴とする、請求項８に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。
セラミック化表面を備えたブレーキディスクであって、主盤体と、ディスクフレームを含み、前記主盤体が円環状であり、かつ軽金属材質より成り、前記主盤体の相対する両側である外側表面にセラミック層が形成され、前記軽金属材質が、アルミニウム、マグネシウム、チタン、その合金のうちのいずれかを含み、前記ディスクフレームが前記主盤体に連接され、かつ前記主盤体の中心箇所に位置し、そのうち、前記ディスクフレームの中心箇所に軸孔が設けられたことを特徴とする、セラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記ディスクフレームが、ボルトまたはフローティングピンで前記主盤体に連接されたことを特徴とする、請求項１０に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。
前記ディスクフレームが、複数の貫通孔を備え、透かし彫り構造が形成され、前記貫通孔の間に複数のリブ部が形成され、前記リブ部が前記主盤体の円心を中心に対称の位置に分布されたことを特徴とする、請求項１０に記載のセラミック化表面を備えたブレーキディスク。