JP5224198B2 - ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクのブレーキバンド - Google Patents

Description

本発明は、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクのブレーキバンドに関するものである。

広く知られているように、ディスクブレーキ用のディスクは、車両のハブにディスクを繋げるためのキャップ即ちハブを有し、ディスクのそのハブからキャリパーのパッドと協働するブレーキバンドと呼ばれている環状部が放射方向へ伸びている。ベンチレーテッド型ディスクの場合には、ブレーキバンドは、互いに対向し且つ相互に、例えば、複数のピラー又はタブ形態の接続手段によって接続された二つのプレートによって構成されている。その二つのプレートの外側面は夫々制動面を構成し、他方、内側面は、ピラー又はタブと協働してディスク冷却用の複数の通気ダクトを区画し、エアーがディスクの回転運動中に該通気ダクトを介して遠心方向に流れる。

ディスクの制動面に対するパッドの作用によって発揮させられる制動作用によって熱が発生し、その結果、特に過酷な運転の場合には、ディスクを白熱状態にさせるまでディスクの温度が上昇する。制動作用中にディスクがそのような高温に達するために、ディスクは変形し、パッドと制動面との接触状態が低下する。更に、パッドの摩擦材がディスクの材料によってガラス化させられたり及び汚染させられたりする。

更に、制動面の中央環状部、即ち、各プレートの外側面の中央環状部で最も高温に達することも分かっている。ディスクの耐用期間中に、そのような領域にはクラックが生じ易い。

上述の如き欠点を除去するために、一方で、制動作用中及び制動作用に続いてディスクが達する高温を制限するように、制動作用によって発生させられる熱の分散効率を向上させるという要請と、他方で、ブレーキバンドの中央部の機械的強度を向上させるという要請とがディスクブレーキの分野において特に高まっている。

その解決策については、特許文献１〜９から知ることができる。これら公知の解決策は、様々な観点から満足のいくものではあるが、ブレーキバンドの中央環状領域において機械的強度を向上させるという要請と、制動作用によって齎される高い局所的温度上昇を回避させることの可能なエアーの流れを該中央環状領域において最大限にさせるという矛盾した要請とを両立させることができるに至っていない。

ＷＯ２００４／１０２０２８ ＷＯ２００２／０６４９９２ 米国特許７０６６３０６ 米国特許７２６７２１０ 米国特許出願公開２００６０２４３５４６ 米国出願公開２００４０１２４０４７ 米国特許６３６７５９９ 米国特許５５４２５０３ 米国特許４８６５１６７

本発明が解決しようとする課題は、従来技術に関連して上述した欠点を除去しつつ、上述した要請に応えられるような構造的及び機能的な特徴を有する、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクのブレーキバンドを提供することにある。

そのような課題は、請求項１に記載のベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクのブレーキバンド，請求項１８に記載のディスク及び請求項１９に記載のピラー部材によって達成される。

本発明の一般的な実施形態によれば、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクのブレーキバンドは、互いに対向し且つそれらの間に隙間を区画している二つのプレートを有し、該二つのプレートが熱分散機能を兼ね備えた複数の接続手段によって相互に接続されて二つのプレート間の隙間内に複数の通気ダクトが形成され、それら熱分散機能を兼ね備えた接続手段のうちの少なくとも或るものが、一方のプレートから他方のプレートへ突出した、ピラー形態の小さな柱体として形成されている。

複数のピラーは、ディスクの円周方向に沿って少なくとも一列に配列され、その少なくとも一列に配列されたピラーのうちの少なくとも幾つかが、通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面において、四つの側部によって繋がれた四つの頂部を備えた略斜方形又は略菱形の横断面を有し、その横断面を構成している四つの側部が、凹状に形成されて、互いに相俟って略星形を呈している。

上述した実施形態と必ずしも関連させて具体化されるものではない、本発明の別の実施形態によれば、複数のピラーが同心円状の複数列となって配列され、それらピラー列のうちの、ブレーキバンドの回転軸から離れたブレーキバンドの放射方向外側縁の近くに配列されたピラー列のピラーの少なくとも幾つかが、ディスクの外側に向いたベース部と通気ダクト内に位置して凹んだ側面を備えた側部とを有する略三角形状の横断面を有し、その略三角形状の横断面は、その凹んだ側部を隣接したピラー列に対して放射方向へはみ出させることにより伸長されている。

本発明による、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクのブレーキバンドの更なる特徴及び利点については、本発明を何ら限定するものではない、本発明の好ましい実施形態に関して添付図面を参照して行った下記説明を参照することにより明確になるであろう。

図１ａは、本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ用ディスクの一部切欠き斜視図である。 図１ｂは、本発明の上記実施形態が適用されたディスクブレーキ用ディスクの別の一部切欠き斜視図である。 図２は、図１に示したディスクブレーキ用ディスクの部分切断平面図である。 図３は、図２に示したディスクの部分拡大図である。 図４は、図２に示したディスクのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、ピラーの部分断面斜視図である。 図６ａは、本発明の別の実施形態が適用されたディスクブレーキ用ディスクの一部切欠き斜視図である。 図６ｂは、本発明の上記別の実施形態に係るディスクブレーキ用ディスクの別の一部切欠き斜視図である。 図７ａは、図６ａに示したディスクの部分拡大図である。 図７ｂは、本発明の更に別の実施形態に係るピラー列の詳細を示した正面断面図である。 図８ａは、図６ａに示した本発明の実施形態に係るディスクブレーキ用ディスクにおける熱分布に関する理論的結果を示した図で、後述する図８ｃ及び図８ｄに示した最先端技術に係るディスクブレーキ用ディスクにおける熱分布に関する理論的結果と比較するための図である。 図８ｂは、図６ａに示した本発明の実施形態に係るディスクブレーキ用ディスクにおける熱分布に関する理論的結果を示した、図８ａとは別の図で、後述する図８ｃ及び図８ｄに示した最先端技術に係るディスクブレーキ用ディスクにおける熱分布に関する理論的結果と比較するための図である。 図８ｃは、最先端技術に係るディスクブレーキ用ディスクにおける熱分布に関する理論的結果を示した図である。 図８ｄは、最先端技術に係るディスクブレーキ用ディスクにおける熱分布に関する理論的結果を示した、図８ｃとは別の図である。 図９ａは、図６ａに示した本発明の実施形態に係る（動作中の）ディスクブレーキ用ディスクの通気ダクト内でのエアー速度の分布に関する理論的結果を示した図で、後述する図９ｂに示した最先端技術に係るディスクブレーキ用ディスクの通気ダクト内でのエアー速度の分布に関する理論的結果と比較するための図である。 図９ｂは、最先端技術に係るディスクブレーキ用ディスクの通気ダクト内でのエアー速度の分布に関する理論的結果を示した図である。

添付図面を参照すると、本発明によるベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスクは、参照符号１０で示されている。また、ディスクのキャップ即ちハブは参照符号１２で示され、ブレーキバンドは参照符号１４で示されている。

ディスクが中心として回転する軸は参照符号Ｘ−Ｘで示されている。ディスク即ちブレーキバンドに対する軸線方向とは、回転軸Ｘ−Ｘに対して平行な方向を意味する。また、ディスク即ちブレーキバンドに対する放射方向、即ち、軸線方向又は回転軸Ｘ−Ｘに対して直交する方向は、参照符号Ｚ−Ｚで示されている。更に、ディスクに対する接線方向即ち円周方向Ｔ−Ｔとは、回転軸Ｘ−Ｘ上に中心を有し且つ回転軸Ｘ−Ｘに対して直交する平面上に在る円周に接線する方向を意味する（例えば、図４参照）。

ブレーキバンド１４は、回転軸Ｘ−Ｘ寄りのディスクの内径Ｄ１と回転軸Ｘ−Ｘから離れたディスクの外径Ｄ２との間に伸びている（例えば、図３参照）。

ブレーキバンドは、複数の、例えば、ピラー形態の接続手段２０によって接続された二つのプレート１６，１８を有している。これら二つのプレート１６，１８間には隙間２２が区画形成され、該隙間２２は接続手段２０によって複数の通気ダクトとして分割されている。

これら二つのプレート１６，１８のうちの、二つのプレート間の隙間２２の中間平面２４に対してキャップ１２が伸びている側に位置しているプレートは、参照符号１６で示され、他方、二つのプレート間の隙間２２の中間平面２４に対してキャップ１２が伸びている側のプレートと反対側に位置しているプレートは、参照符号１８で示されている。

本発明の一実施形態によれば、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク１０のブレーキバンド１４の二つのプレート１６，１８間に設けられた接続ピラー２０は、通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面で、四つの側部によって繋がれた四つの頂部を備えた略斜方形又は菱形の横断面を有している。その横断面を区画している四つの側部は、凹んでいる。換言すると、それら側部は、略放射／接線方向へ伸びて、互いに相俟って略星形を呈し、その凹んだ側部のアールは直線状というよりはかなり変化している。

ピラー断面が上述したような形状であるため、プレート１６，１８に対して接続される領域を広く確保することができると共に、ブレーキバンドの隙間２２を通過するエアー用の通路を大きく維持させることができるので、ディスクの冷却を促進させて、ディスクの構造的強度を阻害することがない。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキバンド１４は、ディスクの回転軸Ｘ−Ｘ寄りの内径Ｄ１とディスクの回転軸Ｘ−Ｘから離れた外径Ｄ２との間に伸びている。ブレーキバンド１４は、互いに対向してその間に隙間２２を区画している二つのプレート１６，１８を有している。これらプレート１６，１８は、熱分散機能を兼ね備えた複数の接続手段２０によって互いに接続され、該熱分散機能を兼ね備えた接続手段２０の少なくとも幾つかは、二つのプレート１６，１８の一方から他方のプレートへ突出したピラー形態の小さな柱体のような形状に形成されている。それらピラー２０は、円周方向に沿って少なくとも一列になって配列されたピラー列３０を構成している。その少なくとも一列のピラー列３０のピラー２０の少なくとも幾つかは、通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面で、四つの側部３６によって繋がれた四つの頂部３５を備えた略斜方形又は菱形の横断面を有している。それら四つの側部は凹状に形成されて、互いに相俟って略星形を呈している。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキバンド１４は、同一ピラー列３０における全てが略斜方形の横断面と凹状の四つの側部とを備えたピラー２０を有している。

本発明の一実施形態によれば、複数列２６，２８，３０に配列されたピラーが設けられていて、これら複数列のピラーは、同心円状に配列されている。各ピラーは、五つ目型配列（ｑｕｉｎｃｕｎｘ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）において並んで配列されたピラー列の最も近いピラーに対して位置的にずれているのが有益である。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略斜方形の横断面は、好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の半径Ｒ、更に好ましくは１２ｍｍの半径Ｒを有する円弧状に凹んだ少なくとも一つの側部を有している。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略斜方形の横断面は、全て凹んだ側部を有し、その少なくとも一部が好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の半径Ｒ、更に好ましくは１２ｍｍの半径Ｒを有する円弧状に形成されている。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略斜方形横断面は、凹んだ側部の少なくとも二つ間に、少なくとも一部が、好ましくは１ｍｍ〜４ｍｍの範囲の半径Ｒｖ、更に好ましくは２．５ｍｍの半径Ｒｖを有する円弧状に形成された凸状頂部を有している。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略斜方形横断面は、全体として曲線によって形作られた凹状側部と凸状頂部とを有し、それら凹状側部と凸状頂部は、エッジ及び直線状伸長部が形成されるのを回避するように、好ましくは、円弧状に形成されている。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略斜方形横断面は、放射方向軸線Ｚ−Ｚ、即ち、回転軸Ｘ−Ｘを横切る軸線ｒに対して対称になっていて、好ましくは、この略斜方形横断面は、放射方向軸線Ｚ−Ｚ及び回転軸Ｘ−Ｘに対して直交する接線方向軸線Ｔ−Ｔに対して対称になっている。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略斜方形横断面は、放射方向へ予め定められた高さＬＲだけ伸びていると共に、接線方向へ予め定められた幅ＬＴだけ伸びている。その高さＬＲは、幅ＬＴの１．５倍〜２倍の範囲の予め設定された値であることが有益である。ＬＲ＝１．７×ＬＴであることが更に有益である。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキバンドの複数のピラー２０は、略三角形又は略斜方形横断面を有するピラーが少なくとも一列になって配列された外側ピラー列２６と、略星形の横断面を有するピラーの中間ピラー列３０と、回転軸Ｘ−Ｘ寄りの内側ピラー列２８との少なくとも三列に区分けされている。内側ピラー列２８のピラーは、通気ダクトに沿ったエアーの流れに平行な平面において略斜方形の横断面を有している。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも二列のピラー列２８，３０のピラーの横断面が、エアーの流れに平行な同一平面において同一放射方向へ伸びている。全てのピラー列のピラーの横断面は、同じ放射方向へ伸びているのが有益である。

本発明の一実施形態によれば、ピラー列２６，２８，３０は、放射方向Ｚ−Ｚで互いにはみ出していない。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの数は、全てのピラー列２６，２８，３０において同数になっている。

本発明の一実施形態によれば、外径Ｄ２と、ディスクの回転軸Ｘ−Ｘに平行な方向で測定される二つのプレート１６，１８間の隙間２２の最大厚みとの比率が、１５と３２、好ましくは、２１と２５好ましくは２３となっている。

本発明の一実施形態によれば、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク１０は、上述したように、キャップ１２とブレーキバンド１４とを有している。

本発明の一実施形態によれば、多くのピラー列、又は、ピラー列２６，２８，３０がブレーキバンドに設けられ、これら多くのピラー列は同心円状に配列されている。ディスクの回転軸Ｘ−Ｘから離れた外径Ｄ２寄りに配列された外側ピラー列２６のピラーの少なくとも幾つかは、ディスクの外側に向いたベース部３２と通気ダクト内に位置して凹状の側面を備えた側部３４とを有した略三角形状の横断面を有している。

本発明の一実施形態によれば、ピラーの略三角形状の横断面は、隣接したピラー列に対して放射方向へ（図７ａ中に参照符号Ｏで示した距離）はみ出させることにより、側部３４が伸長されている。側部３４は、隣接したピラー列のピラーの１０〜３０％だけ、好ましくは、２０％だけ放射方向へはみ出ているのが有益である。

本発明の一実施形態によれば、略三角形状の横断面において、側部３４は円弧状の少なくとも一つの伸長部を有している。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキバンドのピラー２０は、ディスクの外側に面したベース部３２と通気ダクト内に位置して凹んだ側面を有する側部３４とを備えた略三角形状の横断面を有するピラーを含んだ少なくとも一列の外側ピラー列２６と、略星形の横断面を有するピラーの中間ピラー列３０と、ディスクの回転軸Ｘ−Ｘ寄りの内側ピラー列２８との少なくとも三列に区分されている。内側ピラー列２８のピラーは、通気ダクトに沿ったエアーの流れに平行な平面内で横断面略斜方形の形状に形成されている。

本発明の別の実施形態によれば、ピラー２０は、ディスクの外径Ｄ２寄りに配列された一列の外側ピラー列２６と、ディスクの回転軸Ｘ−Ｘ寄りに配列された一列の内側ピラー列２８と、内側ピラー列２８と外側ピラー列２６との間に配列された中間ピラー列３０とに区分されている。

本発明の更に別の実施形態によれば、内側ピラー列２８のピラーと中間ピラー列３０のピラーとは、通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面において、略斜方形の横断面（図２及び３参照）を有し、その略斜方形横断面の頂部は丸く形成されている。

中間ピラー列３０のピラーは、略星形の横断面形状を有しているのが有益である。換言すると、略星形横断面の頂部の位置を一定に維持しつつ、横断面略星形のピラーの全体寸法が、通気ダクト内に位置した直線状側部を備えた略斜方形ピラーの全体寸法よりも小さくされている。

外側ピラー列２６のピラーは、通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面において、ディスクの外側に向いた拡大ベース部３２と通気ダクト内に位置して凹んだ側面を備えた側部３４とを備えた略三角形状の横断面を有している。換言すると、略三角形状横断面の頂部の位置を一定に維持させつつ、横断面略星形のピラーの全体寸法が、通気ダクト内に位置して直線状の側部を備えた横断面略三角形状のピラーの全体寸法よりも小さくされている。

例えば、３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、ベース部３２は、１４〜２２ｍｍの範囲の、好ましくは１８ｍｍの長さＳを有している。また、例えば、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の別の実施形態によれば、ベース部３２は、１０〜１６ｍｍの範囲の、好ましくは１４ｍｍの長さＳを有している。

本発明の一実施形態によれば、側部３４は、半径Ｒｔを有する円弧状の少なくとも一つの伸長部を有している。また、例えば、２８０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、側部３４は、３６〜４４ｍｍの範囲の、好ましくは４０ｍｍの半径Ｒｔを有する円弧状の少なくとも一つの伸長部を有している。

本発明の一実施形態によれば、側部３４と拡大ベース部３２とは弓形に曲がった伸長部によって相互に繋げられている。また、例えば、３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、側部３４とベース部３２は、２〜４ｍｍの範囲の、好ましくは２．５ｍｍの半径ｒ１を有する円弧によって繋げられている。更に、例えば、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、側部３４とベース部３２は、１．５〜４ｍｍの範囲の、好ましくは２ｍｍの半径ｒ１を有する円弧によって繋げられている。

本発明の一実施形態によれば、側部３４は、通気ダクト内において頂部の所で、弓状に曲がった伸長部によって相互に繋げられている。また、例えば、３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、側部３４は、２〜４ｍｍの範囲の、好ましくは２．５ｍｍの半径ｒ２を有する円弧によって相互に繋げられている。更に、例えば、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、側部３４は、１．５〜４ｍｍの範囲の、好ましくは２ｍｍの半径ｒ２を有する円弧によって相互に繋げられている。

例えば、３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、内側ピラー列２８のピラー２０が存在する場合には、その内側ピラー列２８のピラー２０は、６〜８ｍｍの範囲の、好ましくは、７ｍｍの、ディスクに対する接線方向で測定される最大厚みを有している。また、例えば、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、内側ピラー列のピラーが存在する場合には、その内側ピラー列２８のピラー２０は、４〜６ｍｍの範囲の、好ましくは、５ｍｍの、ディスクに対する接線方向で測定される最大厚みを有している。

例えば、３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、中間ピラー列のピラーが存在する場合には、その中間ピラー列３０のピラー２０は、１０〜２０ｍｍの範囲の、好ましくは、１６ｍｍの、ディスクに対する接線方向で測定される最大厚みを有している。また、例えば、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、中間ピラー列のピラーが存在する場合には、その中間ピラー列３０のピラー２０は、８〜１８ｍｍの範囲の、好ましくは、１４ｍｍの、ディスクに対する接線方向で測定される最大厚みを有している。

少なくとも二列のピラー列が設けられている本発明の一実施形態によれば、これら二列のピラー列は、同じ高さＬＲ、即ち、ディスクに対する放射方向で測定される同じ寸法を有している。

少なくとも二列のピラー列が設けられている本発明の別の実施形態によれば、これら二列のピラー列は、ディスクに対する放射方向へはみ出していない。より詳述すれば、ピラー列の各々は、ディスクに対して同心円状の二つの円周の間で伸びていて、それら二つの円周の各々は、隣接したピラー列を区画している二つの円周のうちの一つと一致している。換言すると、三列のピラー列が設けられている実施形態については、内側ピラー列２８を区画している円周はＣ１、Ｃ２によって示され、中間ピラー列３０を区画している円周はＣ２、Ｃ３によって示され、外側ピラー列２６を区画している円周はＣ３、Ｃ４によって示されている。円周Ｃ２は内側ピラー列と中間ピラー列との双方を区画し、他方、円周Ｃ３は中間ピラー列と外側ピラー列の双方を区画している。

本発明の一実施形態によれば、プレートの表面と、複数のピラーの総表面との比率を一定に維持しつつ（通常、複数のピラーの占める表面は、バンド表面の２０〜２５％に略等しい）、中間平面２４において二つのプレートを切断した場合のバンドの環状部を考慮して、本発明によるブレーキバンドは、より多くのピラーを有し、従って、エアーの流れを横切る方向でピラーの全表面はより広くなっている。一つのピラー列のピラーの数は、３５〜５０個の範囲、より好ましくは、３７〜５０個の範囲である。

３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径Ｄ２を有するディスクの場合における本発明の一実施形態によれば、一つのピラー列は、４０〜４７個の、好ましくは４３個のピラーを有している。また、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径Ｄ２を有するディスクの場合における本発明の実施形態によれば、一つのピラー列は、３４〜４１個の、好ましくは３７個のピラーを有している。

複数のピラー列を有する場合には、それらピラー列は同じ数のピラーを有しているのが有益である。

少なくとも二列のピラー列を有する本発明の一実施形態によれば、同一ピラー列における二つの隣接したピラー間の角度距離αは、各ピラー列において等しくなっている。三つのピラー列が設けられている場合には、好ましくは、外側ピラー列のピラーは、放射方向で内側ピラー列のピラーと整列配置され、他方、中間ピラー列のピラーは、外側ピラー列及び内側ピラー列のピラーに対して、外側ピラー列又は内側ピラー列における二つの隣接したピラー間の角度距離αの約半分程度、ずらして配列されている。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキバンドの外径Ｄ２、即ち、ディスクの直径と、Ｘ−Ｘ軸に平行な方向で測定される二つのプレート間の隙間の最大厚みとの比率は、１５と３２、好ましくは２１と２５（更に好ましくは約２３）である。

本発明の一実施形態による、３５０〜４４０ｍｍの範囲の外径を有するディスクを参照すると、二つのプレート間の隙間２２の中間平面２４に対してキャップ側に配置されるプレート１６は、１０〜１６ｍｍの範囲の、ディスクに対する軸線方向で測定される厚みを有している。また、本発明の一実施形態によれば、中間平面２４に対してキャップと反対側に配置されるプレート１８は、１０〜１５ｍｍの範囲の、ディスクに対する軸線方向で測定される厚みを有している。更に、本発明の別の実施形態によれば、二つのプレート間の隙間２２は、１４〜２０ｍｍの範囲の、好ましくは１６ｍｍの、ディスクに対する軸線方向で測定される最大寸法を有している。二つのプレートは同じ厚み又は異なった厚みを有していてもよい。

本発明の一実施形態による、２８０〜３５０ｍｍの範囲の外径を有するディスクを参照すれば、プレート１６，１８は、７〜１０ｍｍの範囲の、好ましくは８ｍｍの、ディスクに対する軸線方向で測定される厚みを有している。また、本発明の別の実施形態によれば、二つのプレート間の隙間２２は、１０〜１５ｍｍの範囲の、好ましくは１４ｍｍの、ディスクに対する軸線方向で測定される最大寸法を有している。この実施形態においても、二つのプレートは同じ厚み又は異なった厚みを有していてもよい。

本発明の一実施形態によれば、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク１０は、上述したように、キャップ１２とブレーキバンド１４とを有している。

等しい熱応力の場合における最大温度を制限することにより、又は、達する最大温度を一定に維持し、ブレーキバンドの中央部分の構造的耐性を向上させつつ、高い熱応力に晒されることを許容することにより、本発明によるブレーキバンドとディスクブレーキ用ディスクとが、熱交換効率を如何に顕著に向上させる、即ち、制動作用中の高い応力に晒されることを許容するものであるかについては、上述した内容から理解することができる。

上述した内容から理解されるように、中間ピラー列のピラーの形状及び任意であるが外径Ｄ２寄りの外側ピラー列のピラーの形状によって、熱交換効率が向上されることを、上述した内容から理解することができる。更に、内側ピラー列及び中間ピラー列のピラーの構造と配列及び分布は特に有益である。

更に、特に三列に配列され、上述したところに従ってエアー流れに平行な平面での横断面を有する、ピラーの隣接させた配列を有するディスクを提供することは、特に有益で相乗的な効果があることが分かる。

外側ピラー列２６が放射方向で中間ピラー列の方向へはみ出している、本発明の一実施形態の有益な効果については、バーチャルテストスタンド（ｖｉｒｔｕａｌ ｔｅｓｔ ｓｔａｎｄ）において実施した試験によって証明され、その結果については図に示されている。そのような試験においては、ディスクから予め設定された距離を持って一定速度で流れるエアー流をシミュレーションした。エアーの動きと制動中に発生する熱との双方をシミュレーションした。その結果は、実際のテストスタンドにおけるディスクの挙動を予想すると共に、異なった構造を有する複数のディスクを比較するためにも、特に有用である。

図９ａは、図９ｂに示した現在の最先端技術と比較した、通気ダクト内のエアーの動きの領域、即ち、通気ダクト内でのエアーの速度分布を示している。参照符号３８で示された領域は、エアーの好ましいダクト、即ち、エアー流が最大速度を有する領域に相当し、他方、参照符号４０で示された領域は、熱が殆ど効率的に減少させられていないエアー流領域、即ち、エアー流の速度が最も遅い領域を示している。後者の領域４０は、「ウエイクス（ｗａｋｅｓ）」と呼ばれている。

図８ａ及び８ｂは、図８ｃ及び８ｄに示した現在の最先端技術と比較した、シミュレーション制動中にディスクが達する温度の分布を示している。その温度分布領域は、灰色から黒に変わる濃淡によって示されている。

外側ピラー列のピラーの有益な形状によって下記のような効果を得ることが可能になる。発揮される効果は、プレート間の隙間の有益な寸法と、存在する場合には、内側ピラー列及び中間ピラー列のピラーの特異な形状と数とによって更に向上させられる。

エアー流が、ディスクに対する放射方向へ向けられ、可なり加速されて、エアー流のより均一な分布が達成されることが理解される。実際に、従来技術における領域３８がディスク半径に対して非常に傾斜していることが分かるのに対し、本発明においては、当該領域３８は略放射方向に存在している。特に、外側ピラー列のピラーの形状はエアーの流出を妨げない形状になっているが、それは、エアーを流させて加速させることを可能にする。本発明によれば、熱を効率的に低下させることのない領域４０、即ち、ウエイクスは、従来技術の当該領域と比較してより多く熱を低下させていることが分かる。

有益なことに、本発明によれば、ピラーの全表面上に広く拡がり、より多く外側ピラー列のピラー上に広く拡がるエアー渦の発生についての多くのきっかけを提供することを可能にする。プレート間の隙間の内部に向いた、外側ピラー列のピラーの頂部が拡大されていることは、ピラーの側部の凹状形状のお陰で、横方向でエアー流と対向するピラー面を拡大させることとなり、そのため、ピラーの頂部及び周囲領域全体においてより多くの渦流が発生することを可能にさせる。

外側ピラー列のピラーの所で多く発生するエアー渦は、高いエネルギーを有して、乱流状態を同時に引き起こし、そのことが、熱を除去するという観点から特に効果的であることが更に分かる。

従って、本発明は、エアー乱流の生成とエアー流の高度な攪拌に関する多くのきっかけを提供することを可能にし、同時に、制動作用中に発生する熱の除去に関する効率を向上させることを可能にする。

そのような有益な特徴は、温度、特に、プレートの中央外側部の最大温度をかなり低下させ、他方、ディスクが晒される熱応力を従来のディスクと比較して一定に維持させることとなる点においてかなり際立っている。更に、本発明によるブレーキバンドが達する最大絶対温度が、中間平面２４に対してキャップ側に配置されたプレートの外側部において、８５０°Ｋよりかなり低くなっていることも分かった。同じ条件下で、従来のブレーキバンドは８６８°Ｋにも達した。

更に、本発明によるブレーキバンドの最大温度が０．３７０Ｗ／ｍｍ^２の熱流で約５００℃であるのに対し、従来のブレーキバンドは同じ位置において６０４℃にも達したことが分かった。更に確認できたことは、本発明によるブレーキバンドが、最大温度を一定に維持しつつ、従来のブレーキバンドの熱流（０．３６Ｗ／ｍｍ^２）よりも高い熱流（約０．４５Ｗ／ｍｍ^２）に晒されたことである。

先ず、本発明によるブレーキバンドは、構造的強度を向上させつつ、制動面においてクラックが発生する可能性のあるポイントにおいて達する最大温度を低下させることを可能にする。このことは、制動表面にクラックが通常の時間的インターバルで発生するのを回避することを可能にさせる。次に、ディスクの回転軸Ｘ−Ｘに平行な方向を特に考慮すると、ダクトとキャップの双方で温度低下が同時に起こって、キャップの熱変形が低減された状態に維持される。

上述した事項に加えて、中間ピラー列の、及び、有益なことに、外側ピラー列のピラーの特異な形状が、外側ピラー列のピラーのベース部を拡大させることを許容し、他方、ディスクの外径とピラーの全体寸法を一定に維持させて、エアーの通路を塞いでしまう石やゴミ等の侵入を阻止することを可能にする。実際には、このディスクは、トラック等の輸送手段に特に取り付けられ、更に、例えば、作業場の如き実践性に乏しい領域においても用いられる。

本発明によるブレーキバンドのピラーの分布，数及び特異形状とプレートの厚さを低減させたこととが相俟って、従来のディスクと比較して、ディスクの重量を約１０〜１５％も低減させている。

ピラーを隣接させて配置することは、ディスクの熱効率を向上させるという要請と、クラックに対する耐性を向上させるという要請と、ディスク又はブレーキバンドの溶融コアを製造する上での煩雑さを回避するという要請等の矛盾する要請を両立させるという企てにおいて最善であることが分かる。

プレート間の隙間の最大厚みは、従来のディスクと比較して厚くされ、それにより、特に通気ダクトの断面を増加させるのに有益であることが分かる。

上述した実施形態に対して何らかの変更を加え及び／又は何らかの追加を加えることができることは明らかである。

二つのプレート間の接続手段としては、中間ピラー列だけを含んでいてもよく、又、外側ピラー列のみを含んでいてもよく、又、内側ピラー列に代わる別の実施形態が適用されたものであってもよい。特に、別のピラー形状、即ち、別の接続手段形状を採用することもできる。

ブレーキバンドは、キャップを備えた一体品であってもよく、又、キャップと独立に製造され、その後にキャップが接続されるものであってもよい。

当業者は、付随的及び特別な要請に応えるべく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述したディスクの実施形態に対して、様々な修正及び応用を加え、そのディスクの構成要素を機能的に均等な他の構成要素と置換することができる。

Claims (19)

1. ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）であって、前記ブレーキバンド（１４）が、ディスクの回転軸（Ｘ−Ｘ）寄りの内径（Ｄ１）と前記ディスクの前記回転軸（Ｘ−Ｘ）から離れた外径（Ｄ２）との間に伸びて、
   相互に対向配置されて間に隙間（２２）を区画している二つのプレート（１６，１８）を有し、
   前記二つのプレート（１６，１８）が熱分散機能を兼ね備えた複数の接続手段（２０）によって接続されて、前記二つのプレート（１６，１８）間の前記隙間（２２）内に複数の通気ダクトが形成され、
   前記熱分散機能を兼ね備えた接続手段（２０）の少なくとも幾つかが、ピラー形態で、前記プレートの一方から他方へ突出した小さな柱体として形成され、
   前記ピラーが、前記プレートの円周方向に沿って少なくとも一列（３０）に配置され、
   前記少なくとも一列（３０）になって配列されている前記ピラーの少なくとも幾つかが、前記通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面において、四つの側部（３６）によって繋がれた四つの頂部（３５）を備えた略斜方形の横断面を有し、前記略斜方形の横断面を区画している前記四つの側部（３６）が凹んで互いに相俟って略星形を呈していることを特徴とする、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
2. 前記少なくとも一列（３０）となって配列された前記ピラー（２０）の全てが、凹んだ側部を備えた略斜方形横断面を有している、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
3. 前記ピラーが同心円状に複数列（２６，２８，３０）に配置され、各ピラーが、五つ目型配列において並んで配列された列の最も近いピラーに対して位置的にズレている、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
4. 前記斜方形横断面が、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の、又は、１２ｍｍの半径（Ｒ）を有する円弧形態の少なくとも一つの凹んだ側部を有している、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
5. 前記斜方形横断面が、側部の全てが凹んでいて、その少なくとも一つの側部が、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の、又は、１２ｍｍの半径（Ｒ）を有する円弧形態に形成されている、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
6. 前記斜方形横断面が、前記凹んだ側部の少なくとも二つの側部間に、少なくとも一部が１ｍｍ〜４ｍｍの範囲の、又は、２．５ｍｍの半径（Ｒｖ）を有する円弧形態に形成された凸状頂部を有している、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
7. 前記斜方形横断面が、曲線だけで形成された凹状側部と凸状頂部とを有し、それら凹状側部と凸状頂部は、エッジ及び直線状伸長部が形成されるのを回避するように円弧状に形成されている、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
8. 前記斜方形横断面が、回転軸（Ｘ−Ｘ）に対して直交する放射方向軸線（Ｚ−Ｚ）、又は、該放射方向軸線（Ｚ−Ｚ）及び回転軸（Ｘ−Ｘ）に対して直交する接線方向軸線（Ｔ−Ｔ）に対して対称になっている、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
9. 前記斜方形横断面が、放射方向へ予め定められた高さ（ＬＲ）だけ伸びていると共に、接線方向へ予め定められた幅（ＬＴ）だけ伸び、前記高さ（ＬＲ）が、前記幅（ＬＴ）の１．５倍〜２倍の範囲、又は、ＬＲ＝１．７×ＬＴである、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
10. 多くのピラー列（２６，２８，３０）が設けられ、これら多くのピラー列が同心円状に配列され、ディスクの回転軸（Ｘ−Ｘ）から離れた外径（Ｄ２）寄りに配列された外側ピラー列（２６）のピラーの少なくとも幾つかが、ディスクの外側に向いたベース部（３２）と、前記通気ダクト内に位置して凹状の側面を有する側部（３４）とを有した略三角形状の横断面を有している、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
11. ピラーの前記略三角形状の横断面が、隣接したピラー列に対して放射方向へはみ出させることにより伸びた側部（３４）を有し、該側部が隣接したピラー列のピラーの１０〜３０％だけ、又は、２０％だけ放射方向へはみ出ている、請求項１０に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
12. 前記略三角形状の横断面において、前記側部（３４）が、円弧状の少なくとも一つの伸長部を有している、請求項１０に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
13. 前記複数のピラーが、略三角形状の横断面を有する少なくとも一列の外側ピラー列（２６）と、略星形の横断面を有する中間ピラー列（３０）と、前記回転軸（Ｘ−Ｘ）寄りの内側ピラー列（２８）とに区分けされ、前記内側ピラー列（２８）のピラーが、前記通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面において、略斜方形の横断面を有している、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
14. エアーの流れに対して略平行な平面において少なくとも二列（２８，３０）のピラーの横断面、又は、全てのピラー列のピラーの横断面が、同じ放射方向へ伸びた伸長部を有している、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
15. 前記複数のピラーが複数列（２６，２８，３０）に配列して設けられ、前記ピラーのこれら複数列が放射方向（Ｚ−Ｚ）ではみ出していない、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
16. 前記複数のピラーが複数列（２６，２８，３０）に配列して設けられ、これら複数列の全てにおけるピラーの数が同じである、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
17. 前記外径（Ｄ２）と、ディスクの前記回転軸（Ｘ−Ｘ）に平行な方向で測定される前記二つのプレート（１６，１８）間の隙間（２２）の最大厚みとの比率が、１５と３２、又は、２１と２５又は２３である、請求項１に記載の、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）。
18. ハブ（１２）と請求項１に記載のブレーキバンド（１４）とを有することを特徴とする、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）。
19. ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）の二つのプレート（１６，１８）を接続するためのピラー（２０）であって、前記ブレーキバンド（１４）が、ディスクの回転軸（Ｘ−Ｘ）寄りの内径（Ｄ１）と前記回転軸（Ｘ−Ｘ）から離れた外径（Ｄ２）との間に伸びて、前記二つのプレート（１６，１８）が、対向配置されて、それらの間に隙間（２２）を区画すると共に、前記ピラーによって相互に接続されて、前記隙間（２２）内に通気ダクトが形成され、前記ピラー（２０）が、前記通気ダクトに沿ったエアーの流れに略平行な平面において、四つの側部によって繋がれた四つの頂部（３５）を備えた略斜方形横断面を有し、前記斜方形横断面を構成している前記四つの側部が凹んで互いに相俟って略星形を呈していることを特徴とする、ベンチレーテッド型ディスクブレーキ用ディスク（１０）のブレーキバンド（１４）の二つのプレート（１６，１８）を接続するためのピラー（２０）。

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