JP4553151B2 - 摩擦リング及び連結要素を有するブレーキディスク - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段による摩擦リングと連結要素とを有するブレーキディスクに関する。

この種類のブレーキディスクは特許文献１に記載されている。

特許文献１は、ねじ締結手段（ボルトナット構造）によって相互に接続される摩擦リング及び連結要素を有するブレーキディスクを開示している。この場合、ボルトナット構造は、ボルト、中間要素、座金及びナットを有する。ねじ締結手段のボルトは、連結要素の穴並びに摩擦リングの穴を貫通している。中間要素は、それが摩擦リングと連結要素との間の接触を防ぐように配置される。この構造の欠点は、摩擦リングと連結要素とが軸方向又は半径方向に膨張できないことにある。

特許文献２において、ブレーキディスクの摩擦リングと連結要素とが共にボルト締めされる他の構造が開示されている。ここではねじ頭部下のばね座金が摩擦リングと連結要素との間での軸方向の膨張を可能にする。この発明の欠点は、特に異なる材料を使用すると、腐食する可能性がある摩擦リングと連結要素との間の直接接触にある。さらに、この発明は半径方向の膨張に対しては何も提供しない。

欧州特許出願公開第０ ９８７ ４６２ Ａ１号明細書 独国実用新案９４ ２２ １４１ Ｕ１号明細書

本発明の目的は、半径方向及び軸方向の膨張を可能にする摩擦リングと連結要素との間の接続を提供することであり、該接続は追加的に摩擦リングと連結要素との間の腐食を防ぐ。

この目的は請求項１に記載の特徴によって達成される。請求項１は、ねじ締結構造によって互いに接続される摩擦リングと連結要素とを有するブレーキディスクを開示している。ねじ締結構造は、ねじ、ナット及び中間要素を含み、中間要素は摩擦リングと連結要素との間の直接接触を防ぐように配置される。本発明は、少なくとも部分的にスリーブ要素上で押される摺動ブロックを特色とする。中間要素は、少なくとも部分的に摺動ブロックを包囲するように配置される。それによって、中間要素の構造は、摩擦リングと連結要素との間に軸方向に弾性力を与える。

本発明によれば、中間要素は、摩擦リングと連結要素との間の接触を防ぎ、それによってこれらの２つの構成要素間での腐食を防止することができる。この構造は、摩擦リングがセラミック材料から製造され、連結要素がアルミニウム合金から製造される場合に特に有利となる。この場合、中間要素は、温度上昇の際に起こり得る、連結要素の局部的変形をも防ぐ。同時に、弾性力を与えることで、連結要素は、摩擦リングと連結要素と間での軸方向の膨張を可能にする。

摺動ブロックの構造は、半径方向の摩擦リングと連結要素との間での熱膨張を可能にする。このように摩擦リングと連結要素とは、軸方向及び半径方向の自由度を有し、それによって制動中に生じる機械的応力が著しく低減される。

本発明の有利な実施形態において、摩擦リングは、内蔵された周方向固定リングを特色とする。この固定リングは、固定穴を特色とし、連結要素を摩擦リングにねじ止めすることを可能にする。

本発明の他の有利な実施形態において、連結要素は半径方向の長円形凹所を特色とする。これらの長円形凹所は、歯車状に外周部に開口しても良く、又はそれらは長穴の形状でも良い。長円形凹所は、長円形凹所内に挿入され、半径方向に十分に移動できる摺動ブロックを介してねじ締結構造の半径方向への膨張を可能にする。

本発明の１つの実施形態において、中間要素は、Ｕ形状として設計される。Ｕ形状中間要素の長寸面は、連結要素の長円形凹所に嵌るフラップを特色とする。中間要素のＵ形状構造及びフラップは、長円形凹所内に中間要素を確実に係止し、連結要素と摩擦リングとの間の直接接触を防ぐ。

本発明の他の有利な実施形態において、中間要素のフラップは、弾性成形部を特色とする。これらの弾性成形部は、軸方向に中間要素の弾性力を提供する。ここで、中間要素は、薄板から簡単に打ち抜き、曲げて作ることができるので、製造費を低減できることが利点である。

本発明の有利な実施形態を以下の図を用いて詳細に説明する。

本発明によるブレーキディスクは、摩擦リング（２）と連結要素（４）とを有する通例の種類の構造のものである。摩擦リング（２）は、２つの摩擦表面（図示せず）間に囲まれている内部通気部（個々では図示せず）を特色とする。ブレーキパッド（図示せず）は、これらの摩擦表面での制動作用を造りだすために使用される。

摩擦リングは炭素繊維強化セラミック材料、例えば、炭素繊維強化炭化ケイ素セラミック（Ｃ／ＳｉＣ）から製造されることが好ましい。このようなセラミック材料は、高温度において高耐摩耗性及び耐久性を示す。それらの機械的強度は、しかしながら、ねずみ鋳鉄と比べて僅かに劣る。

費用低減を保つために、これらの摩擦リングの形状は単純でなければならない。そのためＣ／ＳｉＣ材料から製造されたブレーキディスクは、摩擦リング（２）が連結要素（４）に接続されるように２部品から製造されることが好ましい。技術用語においてこの連結要素（４）は、ブレーキディスクハブと呼ばれる。連結要素（４）は、アルミニウム合金から成ることが好ましく、従来のねずみ鋳鉄製のブレーキに対し非常に軽量な摩擦リングによってすでに与えられた重量軽減の利点をさらに最大限に利用する。

ブレーキ作動中に生じる高温に関連して、摩擦リング（２）用のセラミック及び連結要素（４）内のアルミニウムの異なる材料を使用すると、個々の構成要素の異なる熱膨張となる。必然的にこれが原因で生じる機械的応力を避けるために、摩擦リング（２）と連結要素（４）との間に特別な接続が必要とされる。

そのようなねじ締結構造（６）が図１に示されている。ねじ締結構造（６）は、ナット（１０）によって固定される、軸（１６）を備えた、ねじ（８）、好ましくはボルトを有する。ねじ締結構造（６）は、連結要素（４）内の長円形凹所（２０）と、摩擦リング（２）の内部保持リング（２１）内に位置する固定穴（２３）とを貫通する。ねじ（８）の軸（１６）の周りにはスリーブ要素（１４）が配置され、固定穴（２３）と長円形凹所（２０）とねじの軸（１６）との間の直接接触を防ぐ。スリーブ要素（１４）の上には、摺動ブロック（１８）が配置される。摺動ブロック（１８）は、事実上円筒状のものであるが、２つの平行面又は凹所（３０）を連結要素（４）の長円形凹所（２０）に挿入できるようにそれらが配置されることを特色とする。次に、摺動ブロック（１８）の平行凹所（３０）は、図１に示されるように連結要素（４）と摩擦リング（２）の保持リング（２１）との間のスペーサの働きをする肩状部を摺動ブロック（１８）に造る。

さらに中間要素（１２）が提供され、それは連結要素（４）の長円形凹所（２０）の周りに配置される。中間要素（１２）それ自体が図２に詳細に示されている。中間要素（１２）は、事質的にＵ形状であり、その長寸面（２２）からフラップ（２４）を有することを特徴とする。図２による手持ちの例において、弾性成形部（２６）は、これらのフラップ（２４）から打ち抜かれる。これらの弾性成形部（２６）は、図１に示されるように、座金（３２）に押し付け、その座金は次にねじ頭部（３４）と直接接触する。弾性成形部（２６）は、摩擦リング（２）及び連結要素（４）を含む全ねじ締結構造（６）が軸方向に膨張できる十分な遊びを提供する。ねじ止めアセンブリ（６）の領域の軸方向熱膨張は、弾性成形部（２６）によって補正される。

ねじ止めアセンブリの軸方向遊びのもう１つの理由は、ブレーキキャリパ（ここでは図示せず）が機能するモードに基づく。ブレーキキャリパは、ブレーキディスクに対して片側だけで不動に取り付けられる。制動中、力はブレーキキャリパの領域のディスクに作用する。したがって、軸方向モーメントはディスク、摩擦リング（２）、連結要素（４）及びねじ締結構造（６）に作用する。この軸方向モーメントに起因する機械的応力を補正するために、ねじ締結構造（６）内で軸方向の遊びが有用となり、それは次に弾性成形部（２６）によって補正される。

本発明の他の有利な態様は、摺動ブロック（１８）の運動の自由度に基づく。図１の断面図において、摺動ブロック（１８）のこの運動の方向は、図の面に対し垂直である。

図３において、長円形凹所（２０）に中間要素（１２）が挿入される。中間要素（１２）のＵ形状構造は、長円形凹所（２０）の形状に調整される。中間要素（１２）のフラップ（２４）は、それらが長円形凹所（２０）の境界（３６）上に位置決めされるように曲げられ、それによって、これらの長円形凹所（２０）内の軸方向及び半径方向で中間要素（１２）を保持する。注目すべきは図３の中間要素（１２）が図２のものと同一でないことである。図３の中間要素（１２）は、単に他の有利な実施形態にすぎない。中間要素（１２）の実施形態の他の例は、図４に示されている。この実施形態において、中間要素（１２）は、連結要素（４）の係止機構（４４）によって半径方向に拘束される。組立工程において、中間要素（１２）は、連結要素（４）の長円形凹所（２０）に挿入される。一旦中間要素（１２）が正規の位置に到達すると、フラップ係止片（４２）が連結要素（４）の係止機構（４４）と係合する。この場合の係止機構（４４）は、連結要素（４）の凹部か又は隆起部である。凹部の場合、フラップ係止片（４２）はフラップ（２４）から連結要素（４）の方向に曲げられる。

さらに、Ｕ形状中間要素（１２）の下方端部における中間要素（１２）の半径方向緩衝部（４６）は、長円形凹所（２０）内での中間要素（１２）の確実な取り付けを保証する。

半径方向緩衝部（４６）と共に中間要素（１２）の半径方向の係止片（４２）、係止機構（４４）は、中間要素（１２）が連結要素（４）に対して所定位置に留まることを保証する。相対的半径方向運動（連結要素（４）と摩擦リング（２）との熱膨張によって引き起こされる）は、摺動ブロック（１８）と中間要素（１２）との間で生じる。したがって、連結要素（４）の比較的軟質の材料（通常アルミニウム合金）の材料磨耗が防止される。このような材料磨耗はブレーキの騒音の原因になる可能性がある。

摺動ブロック（１８）の平行凹所（３０）は、中間要素（１２）のまた平行な長寸面（２２）に当接する。摩擦リング（２）及び連結要素（４）の半径方向膨張中、図３に示されない摺動ブロック（１８）は、中間要素（１２）の長寸面（２２）と平行な半径方向（３８）に移動することができる。図１において、半径方向（３８）は、図の面（紙面）に対して垂直な線に対応する。注目すべきは、手持ちの例における長円形凹所（２０）が連結要素（４）しか想定されていないことである。固定穴（２３）を特色とする、内部保持リング（２１）を含む摩擦リング（２）は、この実施形態において、半径方向の運動を許容しない円形穴を示す。ゆえに、半径方向運動は、連結要素（４）の長円形凹所（２０）内でしか起こらない。ねじ締結構造（６）の半径方向の膨張は摺動ブロック（１８）によって許容される。

原理上、連結要素（４）内の長円によって半径方向遊びの補正用の長円形凹所（２０）を構成することが可能である。半径方向補正は、長円形凹所又は摩擦リング（２）の保持リング（２１）の長円を介して行われるが、連結要素（４）内の円形凹所を利用することも有用である。

中間要素（１２）は、弾性ステンレス鋼から製造されても良い。これにより、高温で、ねじ締結構造（６）が高圧縮応力を受けたとき、連結要素（４）の比較的軟質のアルミニウム材料が、ねじ頭部（３４）または座金（３２）の比較的硬質の材料により変形することを防ぐことができる。中間要素（１２）の弾性は、それにより連結要素（４）の塑性変形を防ぐ。

図１に示されるように、スリーブ要素（１４）は、座金（３２）とナット（１０）との間の総距離よりも僅かに短い。これは、ねじ締結構造が取り付けられる間にスリーブ要素（１４）がつぶれるのを避けるのに必要である。ねじの軸（１６）に沿うスリーブ要素（１４）の残りの遊びは、１ｍｍと６ｍｍとの間である。したがって、摺動ブロック（１８）はスリーブ要素（１４）によってその全長で支えられない。空隙（４０）がねじの軸（１６）と摺動ブロック（１８）との間に残る。しかしながら、摺動ブロック（１８）は基本的にスリーブ要素（１４）だけねじ（８）の軸（１６）から離される。空隙（４０）は、摺動ブロック（１８）の傾斜を防止するのに十分なほど小さく保たれる。摺動ブロック（１８）の一部としてスリーブ要素（１４）を構成することも考えられる。しかしながら、２つの部品を用いた実施形態は最も費用効果が高い。

ねじ締結構造の領域の摩擦リングと連結要素とを有するブレーキディスクについての断面図である。 中間要素の斜視図である 連結要素の長円形凹所に挿入される中間要素。 半径方向緩衝部を有する連結要素の長円形凹所内に挿入される中間要素。

Claims (4)

1. 炭素繊維強化セラミックから製造された摩擦リング（２）と、アルミニウム合金から製造された連結要素（４）と、前記連結要素（４）と前記摩擦リング（２）との接続用のねじ締結構造（６）とを備え、前記ねじ締結構造（６）が少なくとも１つのねじ（８）、ナット（１０）、前記摩擦リング（２）と前記連結要素（４）との直接接触を防ぐ中間要素（１２）を有するブレーキディスクであって、
   前記中間要素（１２）が、実質的にＵ形状であり、前記摩擦リング（２）と前記連結要素（４）との間に軸方向に弾性力を与え、前記中間要素（１２）の長寸面（２２）上の、前記連結要素（４）の凹所（２０）との係合用の弾性成形品（２６，４２）を有するフラップ（２４）を有し、
   前記フラップ（２４）が前記長円形凹所（２０）の境界（３６）上に位置決めされるようにそれらが曲げられ、それによってこれらの長円形凹所（２０）内での半径方向にも前記中間要素（１２）を保持し、
   摺動ブロック（１８）が設けられ、
   前記中間要素（１２）は、該中間要素（１２）が前記摩擦リング（２）及び前記連結要素（４）の半径方向運動を補正するために前記摺動ブロック（１８）を少なくとも部分的に包囲するように配置されることを特徴とするブレーキディスク。
2. 前記摩擦リング（２）が固定穴（２３）を有する内部回転保持リング（２１）を有す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。
3. 前記連結要素（４）の前記凹所（２０）が長円形であり、半径方向に揃えられ、前記ねじ締結構造（６）を保持することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のブレーキディスク。
4. 前記中間要素（１２）が、前記連結要素（４）に対する半径方向緩衝部（４６）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレーキディスク。

Images