JP4060370B2 - ディスク・ブレーキ・システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両の車輪などのディスク・ブレーキ・システムに関する。
従来の車両のディスク・ブレーキ・システムは、中心回転軸回りにサスペンション・リンクに対して回転自在な、サスペンション・リンクに装着されたハブを備える。ハブは車輪の取付部を提供している。システムは、ハブに装着されてそれとともに回転するディスク・ブレーキ、ディスクの両側に配置構成された摩擦材パッド、およびパッドをディスクと係合させてハブを制動し、したがって車輪を制動するよう作動可能な少なくとも１つのピストンおよびシリンダのアセンブリを備える。従来は、ピストンおよびシリンダのアセンブリは、車両のサスペンション・リンクにボルト締めされたスライドに摺動可能に装着される。ディスクは、慣習的にハブにしっかり固定され、パッドおよび／またはディスクの摩耗は、シリンダの摺動動作によって適応される。
ハブに対しては回転しないが、ハブのスプラインまたは他の非円形によってハブ上で摺動可能なディスクを有するディスク・ブレーキ・システムも知られており、例えばイギリス特許第1 396 503号を参照されたい。しかし、このようなシステムは技術的問題を伴う。例えば、ディスクが比較的薄いので、ハブ上で傾斜し、制動能力に影響を及ぼす傾向がある。また、ハブに対するディスクのガタつきにより騒音が発生する傾向がある。ディスク温度が高いと、これらの問題が特に厳しくなることがある。というのは、ディスクとハブの制動表面間に、例えば６００℃などの大きい温度差があると、ディスクが大幅に膨張し、ハブから離れ、傾斜およびガタつきの問題が悪化してしまう。
本発明はこれらの技術的問題に対処する。
本発明によると、ハブおよびディスクを備え、ハブが中心回転軸回りに回転自在に装着され、ディスクがハブとともに回転自在にハブに装着され、ディスクが、ハブ上で前記中心回転軸と平行の方向に摺動することができるディスク・ブレーキ・システムであって、システムがハブとディスクとの間に装着された複数の弾性力アプリケータも備え、力アプリケータがディスクに半径方向の力をかけるよう作用し、力アプリケータがハブの周囲に円周方向に配置されることを特徴とするディスク・ブレーキ・システムが提供される。
本発明によるディスク・ブレーキ・システムでは、弾性力アプリケータにより加えられる力は、ハブに対するディスクのガタつきからの騒音を軽減し、ハブ上のディスクの摺動動作を制御し、ハブに対するディスクの同心性を制御し、ディスクに安定性を与えてチッピングを回避する働きをする。ディスクの摩耗を軽減するため、本発明によるディスク・ブレーキ・システムは、同じハブ上に並んで装着される２つ以上のディスクと、全ディスクに作用する弾性力アプリケータとを有することができる。
ハブ上のディスクの同心性を改善するため、弾性力アプリケータは前記中心回転軸回りにほぼ等間隔であることが好ましい。少なくとも３つの等間隔の弾性力アプリケータがあってもよい。
力アプリケータは板ばねであることが好ましい。各板ばねは、ディスクがハブ上に装着されていない場合に、ばねがハブに対して正接して延在するような態様で、ハブの外表面に固定することができる。
一つの可能な方法では、ハブおよびディスクが、ハブとディスクとの相対的な回転動作は防止するが、中心回転軸と平行な相対動作は許容する噛み合い表面機構を有し、前記噛み合い表面機構間にスペースがあって、そこに前記力アプリケータが装着される。前記噛み合い表面機構は、ハブの外表面上に軸方向に延在するスプラインと、ディスクの内表面から突き出す歯とを備えることができる。
ハブとディスクが互いに噛み合う摩耗問題と、噛み合い表面機構を製造する際の困難とを軽減する別の可能な方法では、ディスクの内表面とハブの外表面とに、複数の軸方向に延在するローラを捕捉することができる窪みを形成し、ローラがハブとディスクとの間で回転駆動力を伝達する働きをし、ディスクがローラ上を軸方向に摺動でき、従ってハブに対して摺動することができる。イギリス特許第983 548号から、軸方向に延在してハブとディスクとの間で捕捉できるローラによって、ハブとディスクとの間で駆動力を伝達することが知られている。この場合、板ばねはハブの周囲のローラ間に配置することができる。あるいは、少なくとも幾つかの板ばねは、ローラのうち１つを受ける開口を有することができる。腐食問題を軽減するため、ローラは、鋼より耐腐食性が高い材料、例えばニッケル・クロムから形成した表面を有することが好ましい。
次に、本発明を例証する３つのディスク・ブレーキ・システムの添付図面を参照して読まれるべき詳細な記述を示す。
図１は、第１の例証的なシステムの前面図である。
図２は、図１の破線Ａ−Ａで切り取った第１の例証的なシステムの断面図である。
図３は、第２の例証的なシステムの前面図である。
図４は、図３の破線Ａ−Ａで切り取った第２の例証的なシステムの断面図である。
図５は、第３の例証的なシステムの一部を形成するローラおよび板ばねの斜視図である。
図６は、図５で示したローラおよびばねを示す第３の例証的なシステムの一部の前面図である。
図１および図２で示す第１の例証的ディスク・ブレーキ・システム１０は、車両の車輪用である。システム１０は、車輪を装着することができるハブ１２と、２つの環状ブレーキ・ディスク１４を備える。ハブ１２は中心回転軸２２回りに回転自在に装着され、ディスク１４はハブ１２とともに回転自在に、互いに平行の状態でハブに装着される。しかし、ディスク１４は軸２２に平行な方向でハブ１２上を摺動することができる。システム１０は、ディスクの側面と噛み合うことによってディスク１４を制動するため、４つの摩擦パッド１６（図２）も備える。摩擦パッド１６は、３枚の受板１８に固定され、１枚の受板１８ａがディスク１４の間に、他の受板はディスク１４の受板１８ａとは反対の側にある。中間の受板１８ａは、その両方の面に固定された摩擦パッド１６を有する。ブレーキ・パッド１６および受板１８は図１には図示されていない。
ハブ１２とディスク１４との間の相対的回転運動は防止するが、中心回転軸２２に平行な相対的動作は可能にするため、ハブおよびディスクは噛み合い表面機構を有する。特に、ハブ１２は、ディスク１４が装着されている外面に形成され軸方向に延在するスプライン２８を有する。スプライン２８は、ハブ１２の外面にある３つの７５°の弧２４がスプライン２８を有し、弧２４が、スプラインがない３つの４５°の弧２６によって分離され、ディスク１４から間隔をあけるよう、群になって配置構成される。スプライン２８は、ディスク１４の内面の対応する弧３２上の内側に突き出す歯３０と、軸方向に摺動する噛み合い関係で噛み合う。
システム１０は、ハブ１２とディスク１４との間に装着された複数の弾性力アプリケータも備える。この力アプリケータは、ハブ１２の円周に周方向に配置された３枚の板ばね３４によって提供される。板ばね３４の１枚は、ハブ１２のスプラインのない弧２６のそれぞれに固定される。したがって、板ばね３４は、中心回転軸２２回りに等間隔になる。各板ばね３４は、これが固定されているハブ１２の外面の弧２６の円周方向中心に固定され、したがってばね３４は、ディスク３４がハブ１２に装着されていない場合は、ハブ１２に正接状態で延在する。しかし、ばね３４はディスク１４の存在によって変形し、したがってそれぞれがばね３４の円周方向の端部でディスク１４を圧迫する。板ばね３４は概ね長方形のばね鋼の部片で、０．２５〜０．３ｍｍの厚さである。板ばね３４はそれぞれ、中心ねじ３６でハブ１２に固定される。代替実施形態では、４つ以上の板ばね３４があってよい。ばね３４は、ディスク１４に半径方向の力をかけるよう作用する。
代替実施形態では、板ばね３４は、ばねをハブに固定するためにハブ１２の受け口に挟み込まれた突起を有する。
ディスク・ブレーキ・システム１０を車両に装着する場合、２つの外部受板１８のうち一方が固定装着され、他方の外部受板１８および中間受板１８ａは、軸２２に平行な方向に摺動自在に装着される。車両を制動するため、外部可動受板１８はパッド１６が隣接するディスク１４を圧迫するようディスク１４に向かって移動する。これによって、このディスク１４がハブ１２上を摺動し、したがってディスクが中間受板１８ａのパッド１６の一方を圧迫する。これによって、中間受板１８ａがハブ１２上を摺動し、したがってその他方のパッド１６が他方のディスク１４を圧迫する。これによって、他方のディスク１４は固定受板１８のパッド１６に押しつけられるまで、ハブ１２上を摺動する。これで、パッド１６とディスク１４との間の摩擦力がハブ１２を制動し、したがってそれに取り付けられた車輪を制動する。ディスク１４の摺動動作の間、板ばね３４によってかかる力が動作を制御し、ディスクを軸２２に対して同心に維持し、傾斜を防止してガタつきを防止する。
図３および図４に示された第２の例証的ディスク・ブレーキ・システム４０は、概ねシステム１０と同様であるが、以下で述べる点が異なり、同様の部品には同じ参照番号を使用する。システム４０はハブ１２および２枚のブレーキ・ディスク１４を備える。ハブ１２は中心回転軸２２回りに回転自在に装着され、ディスク１４はハブ１２上にそれとともに回転するよう、互いに平行に装着される。しかし、ディスク１４は軸２２と平行の方向にハブ１２上を摺動することができる。
システム４０はハブ１２の設計、ハブ１２とそのディスク１４との接続の形態、およびねじ３６によってハブ１２に装着された板ばね３４の形態での３つではなく４つの力アプリケータを有することが、システム１０と異なる。特に、システム１０のスプライン２８および歯３０が存在しない。代わりに、各ディスク１４の内面には軸２２回りに等間隔の４つの凹状窪み４２が形成され、窪み４２は横断面がほぼ半円形であり、ハブ１２の外面には、各窪み４４が窪み４２の１つと協力して円筒形のスペースを形成するよう配置された４つの対応する凹状窪み４４が形成される。
システム４０は、ニッケル・クロムで作成され、軸方向に延在する４つの円筒形のローラ４６も備える。ローラ４６は、ディスク１４とハブ１２の間に捕捉することができる。各ローラ４６は、ハブ１２の窪み４４の１つと各ディスク１４の一方にある窪み４２のうちの２つによって形成された円筒形のスペースで受ける。したがって、ローラ４６は中心回転軸２２回りに等間隔である。ディスク１４は、ローラ４６と軸方向に摺動する状態で噛み合い、ハブ１２に対して軸方向に摺動することができる。ローラ４６はハブ１２とディスク１４との間で回転駆動力を伝達する。
システム４０の４枚の板ばね３４は、ねじ３６によって、ローラ４６の間にあるハブ１２の外面の部分４８の円周方向中心に固定される。各ばね３４は、ディスク１４がハブ１２に装着されていない場合はハブ１２の正接方向に延在するが、ディスク１４がハブ１２に装着されている場合は曲がり、したがってディスク１４に半径方向の力をかけるよう作用する。図３および図４には板ばね３４の１つしか図示していない。
図５および図６に示す第３の例証的ディスク・ブレーキ・システム６０は、システム４０と同様であるが、以下で述べる点が異なり、同様の部品には同じ参照番号を使用する。システム６０はハブ１２および２枚のディスク１４（一方のディスク１４のみ図示）を備える。ハブ１２およびディスク１４はそれぞれ、ローラ４６を受ける窪み４２および４４を有する。しかし、システム６０は、力アプリケータがばね３４とは異なる設計で異なる配置の４枚の板ばね６２によって提供されることが、システム４０と異なる。
各板ばね６２は、厚さが０．２５〜０．３ｍｍの厚さで、ハブ１２の端部で曲げられてばね６２をハブに固定するタブ６４を除き、概ね長方形であるばね薄鋼板から作成される。各ばね６２は、ばね６２を通る開口６６でローラ４６を受ける状態で、ローラ４６の１つに配置される。

Claims (11)

1. ハブ（１２）およびディスク（１４）を備えたディスク・ブレーキ・システム（１０；４０；６０）で、ハブは中心回転軸（２２）回りに回転自在に装着され、ディスクはハブとともに回転するようハブに装着され、ディスク（１４）は前記中心回転軸（２２）に平行である方向にハブ（１２）上を摺動することができるディスク・ブレーキ・システムにおいて、システムがハブ（１２）の周囲円周方向に配置された複数の板ばね（３４；６２）も備え、各板ばね（３４；６２）がハブ（１２）の外面に固定されて、ディスク（１４）に半径方向の力をかけるよう作用し、ばね（３４；６２）は、ディスク（１４）がハブに装着されていない時にはハブ（１２）の正接方向に延在するが、ディスク（１４）の存在によって変形されるよう配置されることを特徴とするディスク・ブレーキ・システム。
2. 弾性力アプリケータ（３４；６２）が前記中心回転軸（２２）回りに等間隔であることを特徴とする、請求項１に記載のディスク・ブレーキ・システム。
3. ハブ（１２）およびディスク（１４）が、ハブとディスクとの間の相対的な回転動作は防止するが、中心回転軸（２２）に平行な相対的動作は許容する噛み合い表面機構（２８，３０）を有し、前記板ばね（３４）が装着された前記噛み合い表面機構間にスペースがあることを特徴とする、請求項１および２のいずれか１項に記載のディスク・ブレーキ・システム。
4. 前記噛み合い表面機構が、ハブ（１２）の外面上に軸方向に延在するスプライン（２８）と、ディスク（１４）の内面から突き出す歯（３０）とを備えることを特徴とする、請求項３に記載のディスク・ブレーキ・システム。
5. ディスク（１４）の内面とハブ（１２）の外面とに、複数の軸方向に延在するローラ（４６）を捕捉できる窪み（４２，４４）が形成され、ローラがハブとディスクとの間で回転駆動力を伝達する働きをし、ディスクがローラ上を軸方向に摺動することができ、したがってハブに対して摺動できることを特徴とする、請求項１および２のいずれか１項に記載のディスク・ブレーキ・システム。
6. 板ばね（３４）がハブ（１２）の周囲でローラ（４６）間に配置されることを特徴とする、請求項５に記載のディスク・ブレーキ・システム。
7. 少なくとも幾つかの板ばね（６２）が、ローラ（４６）の１つを受ける開口（６６）を有することを特徴とする、請求項５に記載のディスク・ブレーキ・システム。
8. ローラ（４６）が、鋼より耐腐食性が高い材料から形成される表面を有することを特徴とする、請求項５から７のいずれか１項に記載のディスク・ブレーキ・システム。
9. 各板ばね（３４；６２）がその中心でハブ（１２）の外面に固定されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のディスク・ブレーキ・システム。
10. 板ばね（３４；６２）の周方向端部がディスク（１４）の内面を押していることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のディスク・ブレーキ・システム。
11. 各板ばね（６２）が一対のタブ（６４）を有し、該タブがハブ（１２）の軸方向端面上に曲げられて、板ばね（６２）をハブ（１２）に固定していることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のディスク・ブレーキ・システム。

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