JP6815031B2 - ディスクローター組立て構造体 - Google Patents

Description

本発明は、回転するディスクローターにブレーキパッドを押しつけることでブレーキの制動を行うディスクブレーキ装置に関し、特にディスクローターの構造に関する。

自動車のブレーキ装置として、ディスクブレーキ装置がよく知られている。ディスクブレーキ装置は、車軸とともに回転する金属製の円盤であるディスクローターを、摩擦材が貼られたブレーキパッドで挟み込むことにより摩擦を発生し、ディスクローターの回転を止めることでブレーキ制動を行う装置である。

図６は、従来のディスクローター組立構造体の一例の斜視図である。図７（ａ）（ｂ）は、図６のディスクローター組立構造体を構成する主要部品の斜視図である。図８（ａ）（ｂ）は、図６のディスクローター組立構造体の側断面展開図及び側断面図である。

ディスクローター組立構造体１１０は、ディスクローター１０１、ベルハウジング１０２、ボビン１０３、ボルト１０４及びナット１０５で構成される。ディスクローター１０１は、効率的な冷却を実現するためのベンチレーション通路を形成されている。ベルハウジング１０２は、車軸への取付部材として用いられる。ディスクローター組立構造体１１０は車軸とともに回転する。

図７（ａ）に示すように、ディスクローター１０１は、環状の一対の摺動板であるアウターディスク１０１ａ（車体において外側に配置）及びインナーディスク１０１ｂ（車体において内側に配置）と、これらのディスクの対向面同士を連結する壁状の多数のフィン１０１ｃと、隣り合うフィン同士の間に形成されたベンチレーション通路１０１ｄ（図７（ａ）では一部のみを点線で表示）とを有する。各フィン１０１ｃは、両ディスク１０１ａ、１０１ｂの外周縁から内周縁まで略放射状に延在し、よって各ベンチレーション通路１０１ｄも同様である。図示の例のような曲線形状のベンチレーション通路１０１ｄも公知である（例えば特許文献１）。

ディスクローター１０１はさらに、アウターディスク１０１ａにおいて内周縁の周方向に等角度間隔で配置された複数のフランジ突起１０１ｅを設けている。各フランジ突起１０１ｅは、アウターディスク１０１ａの内周縁から径方向内側に所定の長さで突出しており、貫通孔であるボルト孔１０１ｆをそれぞれ形成されている。隣り合うフランジ突起１０１ｅ同士の間はそれぞれ凹部となる。一方、インナーディスク１０１ｂには、フランジ突起は設けられていない。

図７（ｂ）に示すように、ベルハウジング１０２は、円形の周縁をもつハウジング本体１０２ａを有し、図示の例では略円板状である。ハウジング本体１０２ａは、その中心に車軸用貫通孔である中心孔１０２ｂと、車軸との固定用のボルト孔１０２ｃが形成されている（ハウジング本体１０２ａの形状はこの例に限られず多様である）。ハウジング本体１０２ａは、その周縁に周方向に等角度間隔で配置された複数のフランジ突起１０２ｄを設けている。各フランジ突起１０２ｄは、ハウジング本体１０２の周縁から径方向外側に所定の長さで突出しており、その外縁から径方向内側に切り欠かれた切欠き部１０２ｅを形成されている。切欠き部１０２ｅには、固定用補助部品であるボビン１０３が挿入設置される。ボビン１０３は、ボルトを貫通させる貫通孔と、切欠き部１０２を跨ぐように載置するための一対のフランジ部とを具備する。

図８（ａ）の展開図及び（ｂ）の即断面図に示すように、ディスクローター１０１とベルハウジング１０２は、ボビン１０３、ボルト１０４及びナット１０５により、次のようにして固定される。先ず、ディスクローター１０１のフランジ突起１０１ｅにベルハウジング１０２のフランジ突起１０２ｄが合うように両者を重ね、前者のボルト孔１０１ｆと後者の切欠き部１０２ｅの位置を合わせる。ベルハウジング１０２の切欠き部１０２ｅにボビン１０３を挿入設置する。次に、ボルト１０４をアウターディスク１０１ａの裏側から、ボルト孔１０１ｆ及びボビン１０３（ベルハウジング１０１の切欠き部１０２ｅ）に貫通させ、ベルハウジング１０１の表側でナット１０５により締結する。

図８（ｂ）に示すように、この従来例では、ディスクローター１０１の片側（図では上側）のみで、すなわちアウターディスク１０１ａのみを用いてベルハウジング１０２との固定が行われることになる。このような構成は、従来公知である（特許文献２等）

特開２０００−７４１０９号公報 特開２００６−１４４８５４号公報

しかしながら、ディスクローター１０１のアウターディスク１０１ａのみを用いてベルハウジング１０２と固定する従来のディスクローター組立構造体１１０には、以下のような問題点がある。
・アウターディスク１０１ａとインナーディスク１０１ｂの形状が異なるため、稼働時の摩擦熱よる膨張状態が異なる結果、熱による変形ストレスがディスクローター１０１に発生する。この場合、ディスク１０１ａと１０１ｂの変形は、軸方向への変形を含む。すなわち図８（ｂ）においてディスクローター１０１の両端が上下方向のいずれかに反るように生じる。この変形によりベルハウジング１０２とディスク１０１ａが固結しないように、図８に示すベルハウジング１０２の厚さｔ１をボビン１０３の厚さｔ２より薄くし両者の間に遊びを設けて固定している。しかしながら、この遊びの分だけブレーキパッドとディスク面との間の距離が長くなることから、ブレーキ制動時間が長くなったり、ブレーキの踏み直しが必要となったりするという問題がある。
・アウターディスク１０１ａのみで非対称な固定を行っているので、固定箇所が均等に配置されておらず、固定強度を確保するために十分な強度を備えた材料を選択する必要がある。
・図６に示したように、所定の曲線形状のベンチレーション通路１０１ｄを設けた場合、左右の車輪の回転方向との対応から、鏡像対称の関係となる左右別個のディスクローター１０１が必要となる。

以上の現状に鑑み、ディスクブレーキ用のディスクローター、特にベンチレーテッドディスクローター及びその組立構造体において、ディスクローターの好ましくない熱変形を生じず、固定強度を向上させると共に、左右別個の設計を不要とすることを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の符号は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
・ 本発明の第１の態様は、所定の間隔を空けて対向する環状の第１及び第２のディスク（1a,1b）と、前記第１及び第２のディスク（1a,1b）の対向面同士を連結する壁状の多数のフィン（1c）と、隣り合う２つの前記フィン（1c）の間に形成された多数のベンチレーション通路（1d）と、を具備するディスクブレーキ用のディスクローター（1）と、前記ディスクローター（1）に固定されたベルハウジング（2）と、を有する組立構造体（10）であって、
前記ディスクローター（1）は、前記第１及び第２のディスク（1a,1b）の各々において、内周縁の周方向に等角度間隔で設けられかつ該内周縁から径方向内側にそれぞれ突出する複数のフランジ突起（1e,1g）を有すると共に、前記第１のディスク（1a）における前記複数のフランジ突起（1e）の各々と前記第２のディスク（1b）における前記複数のフランジ突起（1g）の各々とは、同形状でありかつ互いに対向する位置にて対をなすと共に、双方のディスクの対をなす前記フランジ突起（1e,1g）にはボルト孔（1f,1h）がそれぞれ形成されており、
前記ベルハウジング（2）は、円形の周縁を有するベルハウジング本体（2a）と、前記ベルハウジング本体（2a）の周縁の周方向に等角度間隔で設けられかつ該周縁から径方向外側に突出する複数のフランジ突起（2d）と、各前記フランジ突起（2d）の外縁から切り欠かれた切欠き部（2e）と、を有すると共に、前記ディスクローター（1）における双方のディスクの対をなす前記フランジ突起（1e,1g）のボルト孔（1f,1h）と、対をなす前記フランジ突起（1e,1g）の間に配置された前記ベルハウジング（2）におけるフランジ突起（2d）の切欠き部（2e）とに貫通させたボルト（4）によって固定されており、
前記切欠き部（2e）に筒状のボビン（3）が挿入設置され、前記ボビン（3）が前記ボルト（4）を貫通させており、前記ディスク（1a,1b）の軸方向（C）において前記切欠き部（2e）の厚さ（t1）を前記ボビン（3）の厚さ（t2）より薄くすることにより前記ベルハウジング（2）が遊びを設けて固定されていることを特徴とする。

本発明のディスクローターにおいては、第１ディスクと第２ディスクの双方に、ボルト孔を形成した複数のフランジ突起を設けて対称的な形状としたことにより、第１ディスクと第２ディスクの対向するフランジ突起の間に、ベルハウジングのフランジ突起を配置し、第１ディスクと第２ディスクの外側からボルトとナットで固定することができる。この結果、稼動時に好ましくない熱変形を生じずかつ強固で均等な固定を実現できる。また、ベンチレーション通路の形状に関わらず、左右別個のディスクローターを作製する必要がなくなり、在庫量を減らせる。

図１は、本発明によるディスクローター組立構造体の構成例を概略的に示した斜視図である。 図２（ａ）（ｂ）は、図１のディスクローター組立構造体におけるディスクローターの斜視図及び側面図である。 図３（ａ）（ｂ）は、図１のディスクローター組立構造体におけるベルハウジングの斜視図及び側面図である。 図４は、図１のディスクローター組立構造体の側断面図である。 図５（ａ）（ｂ）は、図１のディスクローター組立構造体の展開図と、固定用補助部品の斜視図である。 図６は、従来のディスクローター組立構造体の一例の斜視図である。 図７（ａ）（ｂ）は、図６のディスクローター組立構造体を構成する主要部品の斜視図である。 図８（ａ）（ｂ）は、図６のディスクローター組立構造体の側断面展開図及び側断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明によるディスクローター及びその組立構造体の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明によるディスクローター組立構造体の構成例を概略的に示した斜視図である。図２（ａ）（ｂ）は、図１のディスクローター組立構造体におけるディスクローターの斜視図及び側面図である。図３（ａ）（ｂ）は、図１のディスクローター組立構造体におけるベルハウジングの斜視図及び側面図である。図４は、図１のディスクローター組立構造体の側断面図である。図５（ａ）（ｂ）は、図１のディスクローター組立構造体の展開図と、固定用補助部品の斜視図である。

ディスクローター組立構造体１０は、ディスクローター１、ベルハウジング２、ボビン３（図４、図５参照）、ボルト４、及び、ナット５（図４、図５参照）で構成される。通常、これらは金属製である。ディスクローター１は、効率的な冷却を実現するためのベンチレーション通路を形成されたベンチレーテッドディスクローターである。ベルハウジング２は、車軸への取付部材として用いられる。ディスクローター組立構造体１０は車軸とともに回転する。

図１及び図２に示すように、ディスクローター１は、所定の間隔で対向する環状の一対の摺動板である第１ディスク１ａ及び第２ディスク１ｂを有する。これらのディスク１ａ、１ｂの対向面同士は、壁状の多数のフィン１ｃにより連結されている。各フィン１ｃは、両ディスク１ａ、１ｂの内周縁と外周縁の間に略放射状に延在する。なお、ディスクローター１は、通常、鋳造によりディスク１ａ、１ｂ及びフィン１ｃが一体的に作製される。

隣り合うフィン１ｃ同士の間には、ディスクの内周縁と外周縁の間で貫通するベンチレーション通路１ｄが形成されている。図２では、多数のベンチレーション通路１ｄの一部のみを点線で表示している。図示の例では、ベンチレーション通路１ｄの形状が、ディスクの径方向に対して傾斜しかつ曲線状であるが、本発明の適用対象はこのような形状のベンチレーション通路をもつディスクローターに限られない。例えば、ベンチレーション通路が、ディスクの径方向に沿った放射状の形態、ディスクの径方向に対して傾斜しているが直線状の形態のディスクローターも、本発明を適用可能である。

ディスクローター１はさらに、第１ディスク１ａにおいて内周縁の周方向に等角度間隔で配置された複数のフランジ突起１ｅを設けている。フランジ突起１ｅは、第１ディスク１ａと同じ厚さで第１ディスク１ａと同一面上に延在する。図示の例ではフランジ突起１ｅを７箇所に設けているが、フランジ突起１ｅの数は適宜設定される。各フランジ突起１ｅは、第１ディスク１ａの内周縁から径方向内側に所定の長さで突出し、図示の例では全体が略台形状である。この場合、各フランジ突起１ｅの先細状の先端は直線状の内縁を形成し、その両端からなだらかな曲線を描いて内周縁へと繋がっている。隣り合うフランジ突起１ｅ同士の間は、所定の長さの内周縁がそのまま残されており、凹部となっている。フランジ突起１ｅの形状は、図示の例に限られない。さらに、第１ディスク１ａの各フランジ突起１ｅには、貫通孔であるボルト孔１ｆがそれぞれ形成されている。

ディスクローター１はさらに、第２ディスク１ｂにおいても内周縁の周方向に等角度間隔で配置された複数のフランジ突起１ｇを設けている。フランジ突起１ｇは、第２ディスク１ｂと同じ厚さで第２ディスク１ｂと同一面上に延在する。第２ディスク１ｂに設けられた各フランジ突起１ｇは、第１ディスク１ａに設けられた各フランジ突起１ｅと対をなすように形成されている。対をなすフランジ突起１ｅとフランジ突起１ｇとは、同じ形状であり、互いに対向する位置にある。回転軸Ｃの方向から視ると、対をなすフランジ突起１ｅとフランジ突起１ｇは互いの輪郭が重なっている。

第２ディスク１ｂの各フランジ突起１ｇにも、貫通孔であるボルト孔１ｈがそれぞれ形成されている。対をなすフランジ突起１ｅとフランジ突起１ｇのボルト孔１ｆ、１ｈは、双方に対して１本のボルトを貫通可能な位置に形成されている。すなわちボルト孔１ｆ、１ｈは、１つの軸上に形成されている。

本発明のディスクローター１は、第１ディスク１ａと第２ディスク１ｂに互いに対をなす複数のフランジ突起１ｅ、１ｇを設けたことにより、回転軸Ｃに垂直な厚さ方向中央断面について対称的な形状となっている。この中央断面を対称面とする対称性は、ベンチレーション通路の形状に関係なく成り立つ。よって、本発明のディスクローター１は、車体に対して左右別個のものを作製する必要がない。このことによってディスクローター１の在庫量を低減できる。

加えて、ディスクローター１が対称的な形状であるので、稼働時の熱が均等に伝達されるため、熱による変形ストレスが発生し難い。特に本発明のディスクローター１では、上述した図８の従来技術で示したような熱による軸方向への反りが生じることはなく、周方向又は径方向にのみ生じる。この周方向又は径方向への変形は、ディスクローター1全体において対称である。

図１及び図３に示すように、ベルハウジング２は、略ドーム状のハウジング本体２ａを有する。ベルハウジング２は、例えばアルミニウム製又はステンレス鋼製である。ハウジング本体２ａの周縁は円形である。ハウジング本体２ａは、その中心に車軸用の貫通孔である中心孔２ｂと、車軸との固定用のボルト孔２ｃが形成されている。ハウジング本体２ａは、その周縁に周方向に等角度間隔で配置された複数のフランジ突起２ｄを設けている。これらのフランジ突起２ｄの数は、ベルハウジング２が取り付けられるディスクローター１におけるフランジ突起１ｅ、１ｇの対の数と同じである。すなわち、図示の例では７箇所である。各フランジ突起２ｄは、ハウジング本体２ａの周縁から径方向外側に所定の長さで突出し、全体形状が略台形状である。ディスクローター１におけるフランジ突起１ｅ、１ｇの突出長さと、ベルハウジング２におけるフランジ突起２ｄの突出長さは、同程度であってもよく、異なっていてもよい。それぞれの突出長さは、必要な応力及び冷却性能に応じて設定される。それぞれの周方向の幅についても同様に、必要に応じて設定される。

ベルハウジング２のフランジ突起２ｄはさらに、その外縁から径方向内側に切り欠かれた切欠き部２ｅを形成されている。切欠き部２ｅには、図４及び図５に示す固定用補助部品であるボビン３が挿入設置される。ボビン３は、図示の例では、固定用のボルトを貫通させる部品である。ベルハウジング２のフランジ突起２ｄに、貫通孔ではなく切欠き部を形成することにより、ディスクローター１との組立て精度に遊びを持たせることができる。

なお、ベルハウジング２のベルハウジング本体２ａは、図示の例では略ドーム状であるが、ベルハウジング本体２ａの形状はその使用される車体に応じて適宜設計されるため、多様である。

図５（ｂ）を参照してボビン３の一例について説明する。ボビン３は、軸上を貫通するボルト孔３ａを形成した筒状部品であり、上端部には両側に所定の長さで突出する板状の一対のフランジ３ｂを具備する。ボビン３をベルハウジング２のフランジ突起２ｄの切欠き部２ｅに挿入設置する際、ボビン３に形成された一対のフランジ３ｂは切欠き部２ｅを挟んで両側の平坦面上に載置される。図示の例ではボビン３の筒状部分は角筒部分と円筒部分を含むが、この部分の形状については適宜設計される。また、ボビンの別の例として、ボビンの孔内に螺子加工を施し、２本のボルトをそれぞれボビンの両端から螺合させ固定してもよい。

本発明においても、ディスクローター１の周方向又は径方向への熱膨張変形の影響がベルハウジング２に及ばないように、ベルハウジング２の厚さｔ１をボビン３の厚さｔ２より薄くし遊びを設けて固定しているが、従来技術のようなディスクローターの軸方向への反りは生じないので、その遊びを、従来よりも少なくすることができる。よって、本発明のディスクローター１を用いることにより、従来に比べてブレーキ制動距離及び制動時間を短くでき、確実なブレーキ作動が可能となる。

図１、図４及び図５を参照して、ディスクローター１とベルハウジング２の組立方法及び組立て後に得られるディスクローター組立構造体について説明する。

ベルハウジング２をディスクローター１に取り付ける際には、先ず、ベルハウジング２の各切欠き部２ｅにボビン３を挿入設置する。次に、ディスクローター１のフランジ突起１ｅ、１ｇとベルハウジング２のフランジ突起２ｄとが軸方向から視て重ならないようにして、ベルハウジング２をディスクローター１の中央部に嵌め込む。すなわち、ベルハウジング２のフランジ突起２ｄが、ディスクローター１の隣り合うフランジ突起１ｅ、１ｇの間の凹部に入るようにする。

次に、ベルハウジング２のフランジ突起２ｄを、ディスクローター１の第１ディスク１ａと第２ディスク１ｂの間に位置させた状態で、ベルハウジング２を軸周りに適宜回動させて、フランジ突起２ｄをフランジ突起１ｅと１ｇの間に配置させる。これにより、第１ディスク１ａのフランジ突起１ｅのボルト孔１ｆと、ベルハウジング２のフランジ突起２ｄの切欠き部２ｅに配置したボビン３のボルト孔３ａと、第２ディスク１ｂのフランジ突起１ｇのボルト孔１ｈとが、１つの直線上に位置することとなる。

その後、１つの直線上に位置する各ボルト孔に１本のボルト４を貫通させ、ナット５により締結し固定する。図１及び図４は、固定後のディスクローター組立構造体を示している。本発明のディスクローター組立構造体では、ディスクローター１の２枚のディスク１ａ、１ｂのフランジ突起１ｅと１ｇの間にベルハウジングのフランジ突起２ｄを配置させ、これらに１本のボルト４を貫通させてナット５で固定するので、強固かつ均等な固定を実現できる。

なお、図示の例では、ベルハウジング２のハウジング本体２ａの平坦な天頂部の位置が、図６及び図８（ｂ）に示した従来例におけるベルハウジング１０２の位置と同じになるように、略ドーム状部分の高さを設定している。略ドーム状部分の高さはこの位置に限られず、また、ハウジング本体２ａの形状もこの形状に限定されない。

なお、図示の例では、ベルハウジング２のハウジング本体２ａがディスクローター１の第１ディスク１ａ側に突出するように取り付けているが、逆に、ハウジング本体２ａが第２ディスク１ｂ側に突出するように取り付けることもできる。車体に対して左右いずれに取り付けるかにより選択する。なお、ベンチレーション通路の形状が、左右によって区別する必要のない形状の場合は、ベルハウジング２を第１又は第２ディスク１ａ、１ｂのいずれに取り付けてもよい。

以上述べた本発明のディスクローター及びその組立構造体の効果をまとめると次の通りである。

本発明のディスクローターは、回転軸に垂直な中央断面について対称的な形状となっていることにより、稼働時の熱が均等に伝達されるため、熱による変形ストレスが発生し難い。

さらに、ディスクローターが対称的な形状であることにより、車体に対して左右別個のディスクローターを作製する必要がなく、在庫量を低減できる。

本発明では、ベルハウジングのディスクローターへの取付けにおいて、ベルハウジングにおける固定部分が、ディスクローターにおける双方のディスクの固定部分の間に配置される。加えて、ボルトが片側のディスクのみでなく、双方のディスクを貫通してナットで固定される。この結果、ベルハウジングが双方のディスクのいずれとも固定されることで、従来例のようにベルハウジングが片側のディスクのみと固定される場合に比べて、強固かつ均等な固定状態が得られる。

ベルハウジングが片側のディスクのみと固定される場合に比べて、本発明では固定箇所が倍増したことになると共に、周方向においても軸方向においても均等な固定力を得ることができる。この結果、従来に比べて全体の強度が増強されることから、ディスクローター及びベルハウジングの材料の選択肢を拡げることができる。

以上に述べた本発明の実施形態は一例を示したものであり、これら以外にも、設計的変更による多様な変形形態が可能であり、それらについても本発明に含まれるものとする。

１０ ディスクローター組立構造体
１ ディスクローター（ベンチレーテッドディスクローター）
１ａ 第１ディスク
１ｂ 第２ディスク
１ｃ フィン
１ｄ ベンチレーション通路
１ｅ、１ｇ フランジ突起
１ｆ、１ｈ ボルト孔
２ ベルハウジング
２ａ ハウジング本体
２ｂ 中心孔
２ｃ ボルト孔
３ ボビン
３ａ ボルト孔
３ｂ フランジ
４ ボルト
５ ナット
Ｃ 回転軸

Claims (1)

1. 所定の間隔を空けて対向する環状の第１及び第２のディスク（1a,1b）と、前記第１及び第２のディスク（1a,1b）の対向面同士を連結する壁状の多数のフィン（1c）と、隣り合う２つの前記フィン（1c）の間に形成された多数のベンチレーション通路（1d）と、を具備するディスクブレーキ用のディスクローター（1）と、前記ディスクローター（1）に固定されたベルハウジング（2）と、を有する組立構造体（10）であって、
   前記ディスクローター（1）は、前記第１及び第２のディスク（1a,1b）の各々において、内周縁の周方向に等角度間隔で設けられかつ該内周縁から径方向内側にそれぞれ突出する複数のフランジ突起（1e,1g）を有すると共に、前記第１のディスク（1a）における前記複数のフランジ突起（1e）の各々と前記第２のディスク（1b）における前記複数のフランジ突起（1g）の各々とは、同形状でありかつ互いに対向する位置にて対をなすと共に、双方のディスクの対をなす前記フランジ突起（1e,1g）にはボルト孔（1f,1h）がそれぞれ形成されており、
   前記ベルハウジング（2）は、円形の周縁を有するベルハウジング本体（2a）と、前記ベルハウジング本体（2a）の周縁の周方向に等角度間隔で設けられかつ該周縁から径方向外側に突出する複数のフランジ突起（2d）と、各前記フランジ突起（2d）の外縁から切り欠かれた切欠き部（2e）と、を有すると共に、前記ディスクローター（1）における双方のディスクの対をなす前記フランジ突起（1e,1g）のボルト孔（1f,1h）と、対をなす前記フランジ突起（1e,1g）の間に配置された前記ベルハウジング（2）におけるフランジ突起（2d）の切欠き部（2e）とに貫通させたボルト（4）によって固定されており、
   前記切欠き部（2e）に筒状のボビン（3）が挿入設置され、前記ボビン（3）が前記ボルト（4）を貫通させており、前記ディスク（1a,1b）の軸方向（C）において前記切欠き部（2e）の厚さ（t1）を前記ボビン（3）の厚さ（t2）より薄くすることにより前記ベルハウジング（2）が遊びを設けて固定されていることを特徴とする
   ディスクローター組立構造体。

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