JP4295106B2 - ディスクブレーキのためのブレーキディスク - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキのための、請求項１の上位概念に記載の形式のブレーキディスク、殊に実用車のディスクブレーキのためのブレーキディスクに関する。

車両のためのディスクブレーキはスライドキャリパ型ディスクブレーキ、旋回キャリパ型ディスクブレーキ若しくは固定キャリパ型ディスクブレーキとして公知である。実用車の分野で標準的に使用されているスライドキャリパ型ディスクブレーキにおいては、スライドキャリパは車軸に剛性に取り付けられたブレーキ支持体に摺動可能に支承されている。スライドキャリパ型ディスクブレーキ若しくは旋回キャリパ型ディスクブレーキは、車軸に固定された構成部分、ブレーキ操作時にブレーキジョーの周方向力を受け止めるためのブレーキ支持体、並びに車両軸に対して摺動可能若しくは旋回可能に支承されたブレーキキャリパによって形成されている。

スライドキャリパの代わりに固定キャリパを使用する場合には、ブレーキディスクはスライドディスクとして構成され、スライドディスクは車軸上に軸線方向摺動可能に支承されている。制動時に、スライドディスクはまず一方のブレーキライニングによって接触され、次いでブレーキディスク１の反対側の側面に配置されたブレーキライニングへ向けてスライドさせられる。この場合一般的に力発生装置、即ち締め付け装置及び摩耗補償調節装置はブレーキディスク１の片側に配置されている。摩耗の増大に伴って、ブレーキディスクはブレーキライニング摩耗の補償のために車軸上を軸線方向に移動させられる。ブレーキジョー間でのブレーキディスクの相対運動は、作動行程のための運動と摩耗行程のための運動とに分けられる。

作動行程は制動操作毎に行われて、運動遊びを克服し、かつブレーキライニング及びブレーキキャリパの弾力性を補償するようになっている。

摩耗行程は、多数の制動操作の後にブレーキキャリパを移動させてブレーキの摩擦面の摩滅を補償するための摩耗調節距離である。摩耗行程は、外側に位置するブレーキライニング及び外側に位置するブレーキディスク摩擦面の摩滅に基づいていて、一般的に２０乃至２５ｍｍであるのに対して、作動行程、即ち運動遊びの克服のための移動距離は数ｍｍである。

ブレーキディスクの各側面にそれぞれ少なくとも１つ若しくは複数の後調節装置、例えば電動モータ操作式の調節用回動装置を設けて加圧片をブレーキライニングに向けて移動させる場合には、ブレーキディスクの各側でブレーキライニングとブレーキディスクとの間の間隔が調節可能である。このようにして、作動遊びを克服しかつブレーキライニング及びブレーキキャリパの弾性的な変形を補償するためのブレーキディスクの移動運動、即ち作動行程は実施される。スライド支承部は相応に極めて短い移動距離を行うだけでよい。

ブレーキディスクの両方の側面にそれぞれ調節機構を使用することは著しい改善をもたらすものの、作動行程は相変わらずディスクブレーキの軸線方向の移動によって実施されている。ディスクブレーキを実用車に使用する場合に一般的である頻繁な操作は、発生する力に基づき、ブレーキディスクとハブとの間のスライド案内部の摩耗を生ぜしめ、ブレーキディスクの動きを悪くし、適切な保守整備作業を必要とすることになる。このことは必然的にコストにつながり、このようなコストは保守整備作業並びに運転中断によって生じるものである。

従って本発明の課題は、冒頭に述べた形式のブレーキディスクを改善して、構造的に簡単な手段で高い耐用年数を達成することである。

前記課題が、請求項１に記載の構成によって達成される。

本発明に基づく構成では、摩擦リングの軸線方向の運動の実現のための装置は、ブレーキディスクと車輪ハブ及び／又は車軸との結合のために、摩擦リングに配置されかつ又は該摩擦リングに結合された接続部分として形成されており、該接続部分は摩擦リングに対して別個に形成されていてかつ摩擦リングに対して相対的に弾性変形可能である。

前述の構造的な簡単な構成によって、車輪ハブ及び／又は車軸へのブレーキディスクの弾性的な取り付け結合が、ブレーキディスクの軸線方向のスライド若しくはブレーキディスクと車輪ハブ及び／又は車軸との間の軸受なしに有利に行われる。

ブレーキディスクをハブに堅く、しかし剛性的ではなく結合してあるので、軸線方向のスライドにとっては不可欠な摩耗部品も省略されている。さらに、故障しにくく、従って保守整備並びに運転コストが公知のものに比べて削減できる。

有利には一体構造若しくは複数構造の接続部分は車軸に対して半径方向に延在していて、摩擦リングに対して相対的に軸線方向に弾性変形可能である。

接続部分は特に有利には摩擦リング及び車軸に対して軸線方向に弾性変形可能であり、このような弾性的な変形によって車軸に対する摩擦リングの軸線方向の運動を可能にしており、該運動はディスクブレーキの作動行程の行程量に相当している。

ブレーキディスクは従って、ブレーキディスクの各側に補正調節装置を備えた固定キャリパ型ディスクブレーキに適しており、それというのはこの種のブレーキにおいてはもっぱらブレーキディスクの軸線方向の変位が保証されて、作動行程が実施されねばならないからである。必要に応じて付加的に、ブレーキキャリパのわずかな弾性変位と本発明に基づくブレーキディスクの弾性変位とを組み合わせてもよい。

本発明の別の実施態様では、接続部分は両方の摩擦リング間に配置されていて、該摩擦リングと有利には外側の円周領域で堅く結合されている。

十分な弾性を得るために、ばね弾性的な材料、有利にはばね鋼からなる接続部分は切欠きを有しており、該切欠きによって該切欠きの形状及び数に基づき規定された戻し力が達成される。

接続部分は領域毎に若しくは部分的に摩擦リングと結合され、残りの部分では摩擦リングに対して運動可能、即ち変位可能である。

さらに本発明は、ブレーキディスク内径とハブ外径との間の間隔の小さい場合に小さい戻し力でかつブレーキディスクの十分に大きな変位運動を達成するために適している。他面において、ブレーキディスクの弾性的な取り付けはハブへのブレーキディスクの高いブレーキモーメントの伝達を可能にしている。

接続部分を両方の摩擦リング間に形成された空気通路内に配置することによって、接続部分の比較的大きなたわみ長さが得られ、これによって接続部分はブレーキモーメントの伝達のために十分な寸法に設定されて、ブレーキディスクの変位、ひいてはブレーキの機能を損なわない。過度に高い変位抵抗は両方のブレーキディスク面の同じでない負荷、ひいては同じでないブレーキ摩耗を生ぜしめることになる。

接続部分は多種多様に構成できる。１つの実施態様として、ブレーキディスクの製造のための複合鋳造法においてリング状の接続部分は、ブレーキディスクの空気通路の形成に用いられる鋳造中子内に埋め込まれる。この場合に、鋳造中子は鋳造材料が接続部分の外側の切欠きを通って流れて、接続部分が、鋳造されて互いに結合された両方の摩擦リングに取り付けられるように形成されている。

さらに、ばね薄板からなる接続部分は両方の摩擦リング間に、それも断面図で見て空気通路の中央に、即ち隣接の各摩擦リングに対して同じ距離を置いて配置されてよい。

この場合に、接続部分は両方の摩擦リング間の外側の円周領域に半径方向で固定的に保持されており、摩擦リングと接続部分とはリベット留め、ねじ留め、溶接若しくは類似の結合手段によって互いに結合されている。

ブレーキディスクの押圧方向の弾性作用を高めるために、接続部分は積層体として構成されて、薄く互いに積み重ねられた複数の個別薄板から成っている。

さらに別の実施態様では、接続部分は複数のリングセグメントから形成されており、該リングセグメントは相互の当接領域に互いに合致する成形部を備えており、これによって簡単な組み立て並びに最適な周方向力伝達が可能である。

閉じた１つのリングを一緒に形成する複数のリングセグメントの代わりに、接続部分は複数の個別部材から成っていてよく、該個別部材は一方ではブレーキディスクの円周領域の空隙内に固定され、かつ他方ではハブに結合されている。この場合に、個別部材はスポークのように形成並びに配置されていてよく、横断面の平たい若しくは円いばね鋼から成っていてよい。

殊に実用車のディスクブレーキのためのブレーキディスクは、間隔を置いて配置されて空隙を形成する互いに結合された２つの摩擦リングから成っていて、車輪ハブ及び／又は車軸に相対回動不能に接続されるものであり、このために半径方向に延びる接続部分を介して車輪ハブの軸線方向で弾性的に変位可能に該車輪ハブに取り付けられている。

本発明の有利なさらなる実施態様が従属請求項に記載してある。

次に本発明の実施例を添付の図面に基づき説明する。

図面において、図１はディスクブレーキの断面図であり、図２はディスクブレーキのブレーキディスクを部分的に破断して示す斜視図であり、図３は別の実施例のブレーキディスクを部分的に破断して示す斜視図であり、図４は図２のブレーキディスクの矢印ＩＶの方向で見た拡大図であり、図５及び図６は互いに異なる実施例のブレーキディスクの部分断面図である。

図１に、特に実用車のためのディスクブレーキを示してあり、該ディスクブレーキは固定式キャリパとして形成されたブレーキキャリパ６を有しており、ブレーキキャリパはブレーキディスク１をブレーキディスクの上側の円周領域で取り囲んでいる。図面に示してあるように、ブレーキディスク１は、互いに間隔を置いて配置されて間に空隙５を形成する２つの摩擦リング３から成っており、両方の摩擦リングは互いに堅く結合されている。

ブレーキディスク１の軸線方向の両方の側面に、ブレーキディスク１に向けて摩滅の補償のために移動可能若しくは後調節可能なブレーキジョー２を配置してある。

各ブレーキジョー２はブレーキライニングを備えており、ブレーキライニングは制動機能時にブレーキディスク１と接触する。このために、旋回レバー２３を有する締め付け装置によって、図１で右側のブレーキジョーをブレーキディスク１に向けて動かす。その結果、右側のブレーキジョー２によってブレーキディスク１の摩擦リング３の外側の領域は軸線方向で左側のブレーキジョー２に向けて移動させられ、これによって両方のブレーキジョー２とブレーキディスク１との間の摩擦係合（摩擦による束縛）が達成される。制動を終えた後には右側のブレーキジョーは、例えば戻しばね（図示省略）の作用によって運動させられ、ブレーキディスク１の摩擦リングは出発位置へ戻される。

ブレーキライニングの摩滅に際してブレーキジョー２を補償調節するために、各ブレーキジョー２はそれぞれ少なくとも１つの調節装置７，８を備えており、該調節装置によって各ブレーキジョー２はブレーキディスク１に向けて相応に移動させられる。

空隙５内に、半径方向へ延びる接続部分４を配置してあり、該接続部分は取り付け舌片９（図２及び図３）を介して弾性的に変位可能にハブに取り付けられている。

図２に示す実施例では、接続部分４はばね薄板から成る一体構造のリングによって形成されており、該リングは、ブレーキディスク１の外側の円周領域内のウエブ１０を介して摩擦リング３に取り付けられ、これによって半径方向で固定されている。摩擦リング３によって大部分を覆われている接続部分４のほかの側面部分は、空隙５内で摩擦リングに対して軸線方向に運動可能である。

図２に示す実施例では、接続部分４は鋳造部品としてブレーキディスク１の製造に際して一緒に鋳ぐるまれる。この場合に、接続部分４は中子内に埋め込まれるようになっており、該中子は空隙５のための空間を形成するものであり、かつ次のように構成され、即ち、一方ではウエブ１０の鋳造を、接続部分４の所定の開口内で可能にし、これによってブレーキディスク１と接続部分４との間の形状係合（形状による束縛）を達成すると共に、他方では、摩擦リング３の互いに向き合う側面間に設けられてピンとして形成されたウエブ１１を、接続部分４の貫通開口１２内に通すようになっており、これによって一方では両方の摩擦リング３間の堅い結合が行われ、かつ他方では接続部分４の軸線方向の申し分のない運動が可能である。

図３に示す実施例では、両方の摩擦リング３は個別の部品として形成されていて、互いにリベット留めによって結合されており、このために外側の縁部領域にリベットピン１３を設けてあり、該リベットピンは摩擦リング３も接続部分４も貫通している。鋳造されるウエブ１０と同じように、リベットピン１３は接続部分の所定の開口内に密接に案内されている。

摩擦リング３の平面のほかの領域で互いに向き合う側にスペーサピン１４を設けてあり、該スペーサピンは互いに当接して、空隙５の高さを規定しており、該空隙内に接続部分４が軸線方向に変位可能に保持されている。該実施例でも、図２に示してある実施例においても、スペーサピン１４若しくはウエブ１１の直径は、対応する貫通開口１２の直径よりも小さくなっている。このことは、図２の実施例を破断拡大して示す図４から特に明瞭に見て取れる。

図２及び図３は、一体構造のリングとしての接続部分４を示しているのに対して、図５には変化例を図示してあり、該変化例では接続部分４は複数のリングセグメント１５によって形成されており、該リングセグメント（円弧片）は互いに向き合う側に、互いに形状係合する成形部１９を備えている。摩擦リング３へのリングセグメント１５の取り付けは、ここでもウエブ１０の領域で行われ、該ウエブによってブレーキディスク１の外側の縁部領域での半径方向及び必要に応じて軸線方向の固定が達成される。

空隙の形成のために、ここでは半径方向へ延びるスペーサリブ１６を両方の摩擦リング３に一体成形されており、該摩擦リングは鋳造部品として一体構造であるのに対して、スペーサリブは両方の摩擦リング３を個別に形成する場合にはそれぞれ各摩擦リング３に設けられて、図３に示す実施例と同様に互いに当接するようになっている。

スペーサリブ１６はリングセグメント１５の切欠き１７内に案内されており、この場合、切欠き１７はその輪郭をほぼスペーサリブ１６の輪郭に対応させてあるものの、切欠きの幾何学形状寸法はスペーサリブ１６の寸法よりも大きくなっており、従って、空隙５内での接続部分４の軸線方向での自由な運動は保証されている。

さらに別の実施例を図６に示してある。この場合に接続部分４は、ばね鋼から成る複数のスポーク１８によって形成されており、スポークは条件に応じて異なる横断面を有していてよく、例えば円形若しくは方形であってよい。

スポーク１８はそれぞれ対を成して組み付けられ、かつ互いにＶ字形に配置されている。この場合に、各スポーク１８はブレーキディスク１の外側の縁部領域で摩擦リング３に、それも前述の実施例と同様にウエブ１０若しくはリベットピン１３に取り付けられている。

各スポーク対の両方のスポーク１８は逆の側では一緒に接続部２０を介して内側リング２１に結合されており、内側リングは内側に歯列２２を有しており、歯列はブレーキモーメントの伝達のために車輪ハブ及び／又は車軸に形状係合している。

スポーク１８によって覆われる領域の外側に配置されているウエブ１１は、空隙５を橋絡して両方の摩擦リング３を互いに結合し、若しくはスペーサピン１４として空隙５の形成のために摩擦リング３間の間隔を生ぜしめるようになっている。

ディスクブレーキの断面図 ディスクブレーキのブレーキディスクを部分的に破断して示す斜視図 別の実施例のブレーキディスクを部分的に破断して示す斜視図 図２のブレーキディスクの矢印ＩＶの方向で見た拡大図 異なる実施例のブレーキディスクの部分断面図 異なる実施例のブレーキディスクの部分断面図

符号の説明

１ ブレーキディスク、 ３ 摩擦リング、 ４ 接続部分、 ５ 空隙、 ２ ブレーキジョー、 ６ ブレーキキャリパ、 ７，８ 調節装置、 ９ 取り付け舌片、 １０ ウエブ、 １２ 貫通開口、 １３ リベット、 １４ スペーサピン、 １５ リングセグメント、 １６ スペーサリブ、 １７ 切欠き、 １８ スポーク、 ２０ 接続部、 ２１ 内側リング、 ２２ 歯列、 ２３ 旋回レバー

Claims (17)

1. ディスクブレーキのためのブレーキディスク、殊に実用車のディスクブレーキのためのブレーキディスクであって、
   ａ）互いに結合された２つの摩擦リング（３）を有しており、該摩擦リング間に空隙（５）が形成されており、
   ｂ）車輪ハブ又は車軸に対する摩擦リング（３）の軸線方向の運動の実施のための装置を有しており、
   ｃ）摩擦リング（３）の軸線方向の運動の実現のための装置が、ブレーキディスクと車輪ハブ又は車軸との結合のために摩擦リングに配置され又は摩擦リングと結合された接続部分（４）として形成されており、該接続部分が摩擦リング（３）に対して別個に形成されていて、かつ該摩擦リングに対して相対的に弾性変形可能である形式のものにおいて、
   ｄ）接続部分（４）が摩擦リング及び車軸に対して軸線方向に相対的に弾性変形して、該弾性変形によって摩擦リングが車軸に対して相対的に、ディスクブレーキの作動行程の行程量に相当する軸線方向の運動を行うようになっており、
   ｅ）接続部分（４）が空隙（５）内に配置されていて、該空隙内において半径方向で固定され、かつ軸線方向で変位可能に保持されていることを特徴とする、ディスクブレーキのためのブレーキディスク。
2. 接続部分（４）が車軸に対して半径方向に延びていて、摩擦リングに対して軸線方向に相対的に弾性変形可能である請求項１記載のブレーキディスク。
3. 接続部分（４）が一体構造若しくは複数構造で形成されている請求項１又は２記載のブレーキディスク。
4. 接続部分（４）がばね鋼から成っている請求項１から３のいずれか１項記載のブレーキディスク。
5. 接続部分（４）が外側の縁部領域で摩擦リング（３）に堅く結合されている請求項１から４のいずれか１項記載のブレーキディスク。
6. 接続部分（４）が、ハブに向けられた円周領域に取り付け舌片（９）を備えており、該取り付け舌片で以てブレーキディスク（１）がハブに取り付け可能である請求項１から５のいずれか１項記載のブレーキディスク。
7. 接続部分（４）が部分的に摩擦リング（３）によって覆われている請求項１から６のいずれか１項記載のブレーキディスク。
8. 接続部分（４）がリング状に形成されている請求項１から７のいずれか１項記載のブレーキディスク。
9. 接続部分（４）がリングセグメント（１５）から成っている請求項１から８のいずれか１項記載のブレーキディスク。
10. リングセグメント（１５）が互いに向き合う側に、互いに形状係合する成形部（１９）を備えている請求項１から９のいずれか１項記載のブレーキディスク。
11. 接続部分（４）が、互いに積み重ねられた複数の個別薄板から成る積層体として形成されている請求項１から１０のいずれか１項記載のブレーキディスク。
12. 接続部分（４）が複数のスポーク（１８）から成っている請求項１から１１のいずれか１項記載のブレーキディスク。
13. 各２つのスポーク（１８）が、互いにＶ字形を成すスポーク対として配置されていて、摩擦リングの外側の縁部領域に個別に取り付けられ、かつハブの領域に一緒に取り付けられている請求項１から１２のいずれか１項記載のブレーキディスク。
14. 摩擦リングを一体構造の鋳造品として形成してある場合に、接続部分（４）が摩擦リングの鋳造の前に、空隙（５）の形成のための中子内に埋め込まれている請求項１から１３のいずれか１項記載のブレーキディスク。
15. 接続部分（４）が、摩擦リングの周囲に分配して設けられたウエブ（１０）に半径方向又は軸線方向で固定的に保持されている請求項１から１４のいずれか１項記載のブレーキディスク。
16. 摩擦リング（３）がウエブ（１１，１６）によって互いに結合されており、この場合に、ウエブが接続部分（４）の貫通開口（１２）又はリングセグメント（１５）の切欠き（１７）を通して案内されており、貫通開口又は切欠きが輪郭を、対応するウエブ（１１）の輪郭に適合されていて、かつ寸法を該ウエブ（１１，１６）よりも大きくされている請求項９から１５のいずれか１項記載のブレーキディスク。
17. 摩擦リング（３）が外側の円周領域で互いにリベット留めされており、この場合に接続部分（４）がリベットピン（１３）によって半径方向で固定されている請求項１から１６のいずれか１項記載のブレーキディスク。

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