JPWO2005111457A1 - フローティング型ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

車輛、例えば自動二輪車の制動に用いられるフローティング型ディスクブレーキであり、制動ロータＡを、環状のロータ部１１と、このロータ部の内周縁部に、その半径方向内側に向かって突出させて形成した複数個の突出片１３Ａとから構成し、各突出片をハブ２Ａの外周縁部に突合せ、この状態で、連結ピン３によって制動ロータとハブとを連結する。ロータ部と突出片との境界領域で、ロータ部及び各突出片の少なくとも一方にくぼみ部１３ｂを設けた。そして、ブレーキ操作による制動時に、ロータ部のうち突出片を設けた領域の熱引けが局所的に早くなることを抑制して、制動時のロータ部の熱分布のばらつきを少なくできる。

Description

本発明は、車輛、例えば自動二輪車の制動に用いられるフローティング型ディスクブレーキに関する。

この種のフローティング型ディスクブレーキでは、制動ロータとハブとを所定の間隙を介して連結することで、ブレーキ操作による制動時に、発熱に起因した制動ロータの熱膨張が、制動ロータとハブとの間に設けた間隙で吸収され、制動ロータ自体が変形する等の不具合は解消される。ところが、ブレーキ操作による制動時に制動ロータに発生した熱がハブ側に伝播され難いことから、制動ロータ自体が高温になり易いという問題があった。

このため、第１の従来技術として、制動ロータを、環状に形成したロータ部と、その内周縁部に、その半径方向内側に向かって突出させて形成した複数個の凸状の突出片とから構成し、各突出片をハブの外周縁部に突合せ、この状態で連結手段によって制動ロータとハブとをフローティング状態に連結する際に、制動ロータの突出片とハブとにわたる伝熱部材を設けることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、この種のフローティング型ディスクブレーキでは、このディスクブレーキを装着した車両の燃費向上などの理由から、必要な強度を有しつつ、可能な限り重量軽減を図ることが要請されている。このため、第２の従来技術として、制動ロータの軸方向の面にその全面に亘って貫通孔を複数形成すると共に、ハブの軸方向の面にもまた、打抜き加工などにより複数の貫通孔を設けることが考えられ、この場合、ハブの外周縁部に、円弧状の梁部が残るように貫通孔を形成している（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３０３３４２号公報（例えば、特許請求の範囲の記載参照） 特開２００２−２２７８９１号公報（例えば、図１参照）

しかしながら、第１の従来技術のものでは、制動ロータの突出片とハブとにわたる伝熱部材を設けることで、ブレーキ操作による制動時にロータ部に生じた熱を、突出片から伝熱部材を介して積極的にハブに逃がしているため、ロータ部のうち突出片を設けた領域における単位時間あたりの熱引けが局所的に早くなるという問題があった。

この場合、ロータ部に、温度差の大きい温度むらが生じ、ブレーキ操作による制動時毎にこれが繰り返されると、ロータ部に熱変形や熱劣化が生じる虞がある。このことは、ディスクブレーキの軽量化のためにハブのピン数を減らした場合に突出片相互の間隔が大きくなるとより顕著になる。

また、第２の従来技術では、ブレーキ操作による制動時にハブに荷重が作用した場合、梁部を円弧状に形成しているため、特にねじり方向の荷重が逃げやすくなるという問題がある。このため、ねじり方向の荷重を受けても十分な強度を有するようにハブを形成するには、この梁部の断面積（梁部の太さ）を大きくしたり、貫通孔の面積を小さくする必要があり、結果として軽量化の要請に十分対応できない。

そこで、本発明の第１の目的は、ブレーキ操作を繰り返しても、ロータ部に熱変形や熱劣化が生じ難いようにしたフローティング式ディスクブレーキを提供することにある。また、本発明の第二の目的は、十分な強度を有しつつ軽量化が可能なフローティング式ディスクブレーキを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のフローティング型ディスクブレーキは、制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、前記制動ロータを、環状のロータ部と、このロータ部の内周縁部に、その半径方向内側に向かって突出させて形成した複数個の突出片とから構成し、各突出片をハブの外周縁部に突合せ、この状態でロータとハブとを連結する連結手段を設けたフローティング型ディスクブレーキにおいて、ロータ部と突出片との境界領域で、ロータ部及び各突出片の少なくとも一方にくぼみ部を設けたことを特徴とする。

これによれば、ブレーキ操作による制動時に、ロータ部に生じた熱は、突出片から連結部材を経てハブへと伝播する。この場合、ロータ部と突出片との境界領域で、ロータ部及び各突出片の少なくとも一方にくぼみ部を設けたため、ロータ部及び各突出片との接触面積及びロータ部との境界領域における各突出片の伝熱面積の少なくとも一方が減少して、単位時間当たりにおけるロータ部から突出片への熱引けが抑制される。

このため、ロータ部のうち突出片を設けた領域の熱引けが局所的に早くなることを防止して、制動時のロータ部の熱分布のばらつきを少なくできる。これにより、ブレーキ操作を繰り返しても、ロータ部に熱変形や熱劣化が生じることを防止でき、その上、突出片にくぼみ部を設けることで、軽量化にも寄与する。

この場合、前記くぼみ部を、突出片の半径方向に沿った両側面に対称に形成しておけば、ロータ部との境界領域における各突出片の伝熱面積を減少させることができる。

また、前記くぼみ部は、前記突出片とロータ部との境界に面して形成しておけば、ロータ部及び各突出片との接触面積を減少させることができる。

前記くぼみ部は、応力が集中しないように湾曲させた外形を有するようにすれば、応力集中によって、例えば突出片に亀裂が発生することを防止できてよい。

尚、前記ロータ部と各突出片との境界領域で、ロータ部に開口を設けておけば、ロータ部から各突出片への熱引けを起こす領域の伝熱面積が減少し、ロータ部の熱分布を均一できてよい。

また、請求項６記載のフローティング型ディスクブレーキは、制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、前記制動ロータの軸方向の面に、その全面に亘って円形の貫通孔を複数設けたフローティング型ディスクブレーキにおいて、前記貫通孔の各々を制動ロータの回転中心を中心とする複数の第１円周上のいずれかに位置させ、いずれか１個の貫通孔の中心から所定半径の第２円周上に、半径方向にずれたいずれかの第１円周上に位置する２個の貫通孔が存するようにしたことを特徴とする。

これによれば、ブレーキ操作による制動時、制動ロータがキャリパーにセットされたブレーキパッドに挟入されて制動力を発揮する。この場合、制動ロータは、制動時の摩擦により発熱するが、上記のように各貫通孔の形成することで、十分な強度を保持しつつ、制動ロータ面内の熱分布のばらつきを少なくでき、その結果、制動を繰り返しても制動ロータ自体に熱変形や熱劣化が生じることを防止できる。

この場合、前記制動ロータの半径方向の内周縁部及び外周縁部の少なくとも一方に、断面略半円形であって制動ロータの内周面及び外周面に対し凹状に他の貫通孔を設けておけば、制動時の摩擦による温度上昇量が少ない部分を取り除くことができ、制動ロータ面内の熱分布のばらつきをさらに少なくできる。その上、軽量化にも寄与する。

また、前記各貫通孔の縁部を、相互に隣接する第１円周に近接または接触させるようにしておけば、制動時毎に、各貫通孔の縁部によって制動ロータを挟入するブレーキパッドがその全面に亘ってクリーニングされるため、常時良好なブレーキ性能が得られる。

前記制動ロータを、環状のロータ部とその内周縁部に所定の間隔を置いて複数の突出片とから構成すると共に、各突出片に対応してハブの外周縁部に凹部を形成し、各突出片を各凹部に嵌挿させつつ制動ロータの内側にハブを組付け、各突出片を各凹部に嵌挿させた領域に、制動ロータとハブとの軸方向の抜止めを行う規制手段を設けるようにすればよい。この場合、制動時の摩擦により制動ロータに生じた熱は、各突出片、規制手段を経てハブへと伝播されるが、制動ロータとハブとの連結箇所が小さくなることで、その連結箇所でハブへの熱引けが局所的に高くなることが防止され、制動ロータ面内の熱分布のばらつきをさらに少なくできる。

また、前記突起片の半径方向に沿った両側面に対称にくぼみ部を設けておけば、制動ロータに生じた熱を規制手段に伝達する突出片の伝熱面積が減少することで、ハブへの熱引けが抑制され、制動ロータ面内の熱分布のさらにばらつきを少なくできる。その上、軽量化にも寄与する。

さらに、前記ロータ部への前記突出片の投影面に、ロータ部及び突出片の境界からロータ部の厚さより長い距離を離して貫通孔を設けて、十分な強度を保持しつつ、突出片への熱引けを抑制するようにしてもよい。

尚、前記制動ロータの各貫通孔を、前記突出片の中心を通る半径方向の腺に左右対称になるようにしてもよい。

さらに、請求項１３記載のフローティング型ディスクブレーキは、制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、制動ロータ内周縁部にその半径方向内側に向かって突出させて形成した複数個の突出片をハブの外周縁部に突合せ、この状態で制動ロータとハブとを連結する連結手段を設けたフローティング型ディスクブレーキにおいて、前記ハブは、その外周縁部のうち前記突出片と突合った部分をそれぞれ直線状に連結する梁部を有し、この梁部の長手方向に沿った中心線を、連結手段の中心を結ぶ仮想線の内側に位置させたことを特徴とする。

これによれば、ブレーキ操作による制動時に、所定の回転速度で回転している制動ロータをブレーキパッドに挟み込むと、この制動ロータを停止しようとする力と、ハブの回転しようとする力とによって、連結手段により連結された各連結箇所を介して、ハブに荷重が作用する。この場合、ハブへの荷重が入力するポイントは連結手段とハブの外周縁部との接触した箇所、つまり、仮想線より内側に発生し、このポイントの両側に直線状の梁部が位置することで、この梁部によって、ハブへの入力荷重を分力させて受け止めることが可能になる。これにより、梁部の荷重入力方向の断面積（梁の太さ）が小さい場合でも、ハブの強度を高めることができる。

また、特にねじり方向の荷重が受け止めるには、前記梁部の中心を、制動ロータの最内周とハブに形成した中央開口の縁部とを結ぶ半径方向線の中間点より外側に位置させておけばよい。

さらに、前記ハブは、前記各突出片と突合うように前記中央開口から半径方向外側に向かって線状の軸部が延出するように形成したものとすれば、軸部に作用する力は、半径方向力、つまり、圧縮力または引張力のみとなり、この軸部の圧縮力または引張力入力方向の断面積（軸部の太さ）が小さい場合でも十分な強度が得られ、その結果、梁部の断面積を小さくしても十分な強度が得られることと相俟って、ハブの体積を小さくでき、ハブの外周縁部に円弧状の梁部が残るようにしたものと比較して、十分な強度を保持したまま軽量化を図ることが可能になる。

以上説明したように、本発明のフローティング型ディスクブレーキでは、ブレーキ操作を繰り返しても、ロータ部に熱変形や熱劣化が生じ難く、その上、十分な強度を有しつつ軽量化が可能であるという効果を奏する。

図１乃至図５を参照して説明すれば、Ａは、第１の実施の形態に係るフローティング型ディスクブレーキである（図１では、フローティング型ディスクブレーキＡを正面側から示している）。このフローティング型ディスクブレーキＡは、制動ロータ１Ａと、この制動ロータ１Ａの内側に配置されるハブ２Ａとから構成される。

図２に示すように、制動ロータ１Ａは、ステンレスなどの耐磨耗性を有する金属材料から構成され、平板で環状に形成されたロータ部１１を有する。このロータ部１１の軸方向の面には、例えば制動性能の向上や重量軽減を図るために、径が同一である円形の貫通孔１２が複数形成されている。そして、ブレーキ操作時に、キャリパーＺ（図１参照）にセットしたブレーキパッドに挟み込まれて制動力を発揮する。

図３に示すように、ハブ２Ａは、ステンレスやアルミ合金などの制動時の荷重に耐え得る金属材料から形成され、車軸Ｓ（図１参照）への装着を可能とする中央開口２１ａを設けた平板で円形の基部２１と、この基部２１から半径方向外側に延出させた軸部２２Ａとから構成されている。この場合、軸部２２Ａは、基部２１を形成した円板のワークを出発材料とし、軸方向の面に、打抜き加工によって１２個の略三角形状の貫通孔２３ａ及び略五角形状の貫通孔２３ｂを、それぞれ同一円周上に等間隔で形成すると共に、外周縁部に略正三角形の切込み部２３ｃを等間隔で形成し、Ｘ字状の支持片がその周方向に沿って連続するように構成され、強度を保持しつつ軽量化を図っている。

図４及び図５に示すように、制動ロータ１Ａとハブ２Ａとは次のように連結されている。即ち、ハブ２Ａの軸部２２Ａの外側に突出した部分の先端には半円形の凹部２２０が形成され、この突出した部分に対応させてロータ部１１の内周面にはその半径方向内側に向かって突出する１２個の凸状の突出片１３Ａが形成されている。この場合、各突出片１３Ａの先端にもまた、半円形の凹部１３ａが形成されている。そして、制動ロータ１Ａの各突出片１３Ａとハブ２Ａの軸部２２Ａとを突合わせ、この状態で、各突出片１３Ａの先端に形成した半円形の凹部１３ａと、半円形の凹部２２０とで形成された略円形の開口を通して、連結手段である連結ピン３を制動ロータ１Ａ及びハブ２Ａを軸方向に付勢する皿ばねＰとワッシャＷ（図５参照）を介して取付けることで、制動ロータ１Ａとハブ２Ａとがフローティング状態に連結される。

連結ピン３は、各凹部１３ａ、２２０で形成された略円形の開口より大きい面積を有する円形の基部３１と、この基部３１から直角方向に延出させ、各凹部１３ａ、２２０で形成された略円形の開口の内径に略一致した外形を有する柱状部３２とから構成される。そして、柱状部３２を、各凹部１３ａ、２２０で形成された略円形の開口に軸方向から挿入し、基部３１が突出片１３Ａ及び軸部２２Ａの軸方向の面に面接触するように連結ピン３をセットした後、各凹部１３ａ、２２０で形成された略円形の開口を貫通した柱状部３２の一端に皿ばねＰを介在させた状態でかしめて固定される。

これにより、ブレーキ操作のため、キャリパーＺ（図１参照）にセットしたブレーキパッドにロータ部１１が挟み込まれて制動力を発揮する際に、発熱によってロータ部１１が熱膨張しても、この熱膨張がロータ部１１とハブ２Ａとの間に設けた間隙で吸収される。

ところで、上記のように制動ロータ１Ａとハブ２Ａとを連結した場合、ブレーキ操作による制動時にロータ部１１に生じた熱は、各突出片１３Ａから、この突出片１３Ａと面接触した連結ピン３の基部３１を経て、この基部３１と面接触したハブ２Ａの軸部２２Ａに伝播する。この場合、連結ピン３の基部３１は伝熱部材としての役割も果たすことから、ロータ部１１のうち各突出片１３Ａを設けた領域における単位時間あたりの熱引けが局所的に早くなってロータ部１１に温度差の大きい温度むらが生じる虞がある。このため、ブレーキ操作による制動の際に、ロータ部１１の熱分布のばらつきを少なくして、ひいては、ロータ部１１に熱変形や熱劣化が生じ難いようにする必要がある。

そこで、第１の実施の形態では、ロータ部１１と各突出片１３Ａとの境界領域で、各突出片１３Ａに、この突出片１３Ａの半径方向に沿った両側面に対称にかつ略円弧状に湾曲させてくぼみ部１３ｂを設けることとした。併せて、制動性能の向上や重量軽減を図るためにロータ部１１に形成する円形の貫通孔１２のうち一個の貫通孔１２０を、ロータ部１１と各突出片１３Ａとの境界の近傍にそれぞれ位置させて形成した（図２参照）。

これにより、くぼみ部１３ｂを設けることで、ロータ部１１及び各突出片１３Ａの境界領域における各突出片１３Ａの伝熱面積の少なくなることと、一個の貫通孔１２０を、ロータ部１１と各突出片１３Ａとの境界の近傍に位置させることで、ロータ部１１から各突出片１３Ａへの熱引けを起こす領域の伝熱面積が減少することとが相俟って、単位時間当たりにおけるロータ部１１から各突出片１３Ａへの熱引けが抑制される。

このため、ロータ部１１のうち各突出片１３Ａを設けた領域の熱引けが局所的に早くなることが防止され、ブレーキ操作による制動時におけるロータ部１１の熱分布のばらつきが少なくなる。これにより、ロータ部１１に熱変形や熱劣化が生じ難くできる。その上、応力集中によって、各突出片１３Ａに亀裂の発生することを防止できる。

この場合、くぼみ部１３ｂを形成した箇所の突出片１３Ａの最小横幅Ｗを、このくぼみ部１３ｂを形成しないとした場合の突出片１３Ａの横幅Ｗ１の９０％以下にし、くぼみ部１３ｂを形成した領域で最小幅の部位の横断面積を、このくぼみ部１３ｂを形成しないとした場合の横断面積９０％以下であって、突出片１３Ａの強度が保持できる範囲に設定される（図４参照）。

尚、第１の実施の形態では、各突出片１３Ａの両側面に対称に略円弧状のくぼみ部１３ｂを設けたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に点線で示すように、ロータ部１１と突出片１３Ａとの境界に面して、ロータ部１１及び各突出片１３Ａとの接触面積を減少させるように各突出片１３Ａにくぼみ部１３ｃを設けてよく、このくぼみ部１３ｃは、貫通孔１２０とは別個にロータ部１１側に設けることもできる。

次に、図６乃至図１１を参照して説明すれば、Ｂは、第２の実施の形態に係るフローティング型ブレーキディスクである（図６では、フローティング型のブレーキディスクＢを正面側から示している）。このブレーキディスクＢもまた、制動ロータ１Ｂと、この制動ロータ１Ｂの内側に配置されるハブ２Ｂとから構成される。尚、上記第１の実施の形態に係るブレーキディスクと同一の部材または要素については同一の符号を用いて説明する。

図７及び図８に示すように、制動ロータ１Ｂは、ロータ部１１を有し、ロータ部１１の軸方向の面１１ａには、その全面に亘って例えば制動性能の向上や重量軽減を図るため、径が同一である円形の貫通孔１２が複数形成されている。ここで、ブレーキ操作時にロータ部１１がキャリパーＺにセットしたブレーキパッドに挟み込まれて制動力を発揮する際、ロータ部１１は摩擦により発熱するが、このときロータ部１１自体に温度差の大きい温度むらが生じ、制動時毎にこれが繰り返されたのでは、ロータ部１１に熱変形や熱劣化が生じる虞がある。

そこで、第２の実施の形態では、各貫通孔１２の孔径を所定値に設定すると共に、それらの形成位置及び形成すべき個数を次のように設定した。即ち、各貫通孔１２の中心Ｈｃを、制動ロータ１の回転中心Ｒｃを中心とする複数の第１円周（ロータ部１１の半径方向の幅及び貫通孔１２の孔径に応じて数が設定される）Ｃ１乃至Ｃ６上のいずれかに位置させると共に、いずれか１個の貫通孔１２の中心から半径ｒの第２円周上に、半径方向にずれたいずれかの第１円周Ｃ１乃至Ｃ６上に位置する２個の貫通孔１２が存すると共に、後述する各突出片の中心を通る半径方向腺に左右対称になるように設定した。

この場合、それぞれ同一の第１円周Ｃ１乃至Ｃ６上で、第１円周Ｃ１乃至Ｃ６の全長Ｌ（図８参照）に対して貫通孔１２を通過しない部分の長さ（同一の第１円周上で相互に隣接する貫通孔間の距離ｌの総和）が７６〜８９％の範囲となることが好ましい。その長さが７６％より短いか、または８９％を超えると、十分な強度を保持しつつ、ロータ部１１面内の熱分布のばらつきが小さく抑制できない。また、各貫通孔１２の縁部によってロータ部１１を挟入するブレーキパッドをその全面に亘ってクリーニングして常時良好なブレーキ性能が得られるように、貫通孔１２の縁部を、相互に隣接する第１円周Ｃ１乃至Ｃ６に近接または接触させている。

さらに、制動時の摩擦による温度上昇量が少ない部分を取り除くために、ロータ部１１の半径方向の内周縁部及び外周縁部に、断面略半円形であってロータ部１１の内周面１１ｂ及び外周面１１ｃに対し凹状に貫通孔１２１、１２２を設けている。この場合、凹状の貫通孔１２１、１２２の断面積は、貫通孔１２の断面積の略半分になるように形成され、上記と同様、制動ロータ１Ｂの回転中心Ｒｃを中心とする内周縁部及び外周縁部を通る円周の全長に対して貫通孔１２１、１２２を通過しない部分の長さがそれぞれ７６〜８９％の範囲となるようにその形成位置を設定している。

図９に示すように、第２の実施の形態に係るハブ２Ｂは、フローティング型のブレーキディスクＡの軽量化のために、車軸への装着を可能とする中央開口２１ａを設けた平板で円形の基部２１と、この基部２１から所定の間隔を置いて半径方向外側に向かって延出させた断面略台形状の５本の軸部２２Ｂとから構成され、略星形に形成した５軸仕様である。この場合、ブレーキディスクＢの背面側に向かって屈曲させている（図１０参照）軸部２２Ｂの軸方向の面には、主として重量軽減を図るために、複数の貫通孔２３０がそれぞれ形成されている。尚、第２の実施の形態では、５軸仕様のものについて説明するが、これに限定されるものではなく、その軸数は任意に設定することができる。

ところで、上述したようにロータ部１１を構成することで、ロータ部１１面内の熱分布のばらつきを少なくできるが、制動時にロータ部１１に生じた熱が、連結箇所を通じてハブ２Ｂ側に積極的に伝播されたのでは、ロータ部１１のうち、連結箇所における単位時間あたりの熱引けが局所的に早くなり、結果として、ロータ部１１自体に温度差の大きい温度むらが生じる虞がある。

そこで、第２の実施の形態では、制動ロータ１Ｂとハブ２Ｂとを連結するため、ハブ２の各軸部２２Ｂの外周縁部に半径方向の凹部２２１を形成し、各凹部２２１に対応してロータ部１１の内周縁部にその半径方向内側に向かって突出する５個の突出片１３Ｂを形成した（図７及び図８参照）。この場合、突出片１３Ｂの板厚はロータ部１１の厚さと同じであり、その半径方向の高さは、各突出片１３Ｂを凹部２２１に嵌挿したとき、各突出片１３Ｂの先端と凹部２２１の底面との間に所定の間隙が形成されるように定寸されている。

ロータ部１１と各突出片１３Ｂとの境界領域で、各突出片１３Ｂには、この突出片１３Ｂの半径方向に沿った両側面に対称にかつ略円弧状に湾曲させてくぼみ部１３１が形成され、ロータ部１１への突出片１３Ｂの投影面に、ロータ部１１及び突出片１３Ｂの境界からロータ部１１の板厚より長い距離Ｄを離して他の貫通孔１２３を設けている。この場合、他の貫通孔１２３の断面積は、十分な強度を保持すべく、貫通孔１２の断面積より小さく設定しているが、ロータ部１１に形成した貫通孔１２と同じ断面積とすることもできる。

これにより、制動ロータ１Ｂの十分な強度を保持しつつ、制動時にロータ部１１から各突出片１３Ｂへの熱引けを起こす領域の伝熱面積が減少して、単位時間当たりにおけるロータ部１１から各突出片１３Ｂへの熱引けが抑制され、ロータ部１１面内の熱分布のばらつきを少なくできる。

そして、各突出片１３Ｂを各凹部２２１に嵌挿させつつ制動ロータ１Ｂの内側にハブ２Ｂを組付けた後、後述する付勢手段Ｋをそれぞれセットし、この状態で制動ロータ１Ｂ及びハブ２Ｂを軸方向に規制すると共に、付勢手段Ｋの脱落を防止する規制手段４、５を設け、付勢手段Ｋによる軸方向への制動ロータ１Ｂの付勢と、ハブ２Ｂからの制動ロータ１Ｂの軸方向の抜け止めを行なうことで、ハブ２Ｂに制動ロータ１Ｂがフローティング状態に連結される。

図１０乃至図１３を参照して説明すれば、規制手段４、５は、制動ロータ１Ｂの突出片１３Ｂをハブ２Ｂの凹部２２１に嵌挿した領域を軸方向両側から覆って少なくともハブ２Ｂの軸方向の面と面接触する一対の押さえ板４、５から構成されている。一方の押さえ板４は、板状部４１と、この板状部４１から軸方向に延出させた２本の円筒形状の柱状部４２とから構成されている（図１２（ａ）及び（ｂ）参照）。

柱状部４２の挿入方向と反対側（フローティング型ブレーキディスクＢの裏面）に配置される他方の押さえ板５は、板状部４１と略同一形状に形成されており、その略中央部には、後述の付勢手段Ｋが収納される凹溝５１が形成されている。また、押さえ板５には、各柱状部４２が貫通する２個の開口５２が形成されている（図１３（ａ）及び（ｂ）参照）。

そして、凹部２２１を挟む両側に位置してハブ２Ｂに、柱状部４２の外形に対応した２個の開口２２２を設け、この開口２２２及び開口５２に軸方向からこの柱状部４２を貫通させ、その先端をかしめることで、ハブ２Ｂに制動ロータ１Ｂが連結される。これにより、付勢手段Ｋを収納する空間が確保されているので、簡単なプレスかしめ等によって柱状部４２の先端をかしめても、ばねの付勢力が変化することはなく、組付作業を容易に行い得る。この場合、かしめ箇所を２箇所としたため、付勢手段Ｋのばね特性を有効に使いつつ、大きな遠心力によっても外れない制動ロータ１Ｂとハブ２Ｂとの簡単でかつ連結強度が高い連結構造が得られる。尚、柱状部４２のかしめる箇所をブレーキディスクの背面側にすれば、美観を損うこともない。

図１４に示すように、付勢手段は板ばねＫから構成されている。板ばねＫは、例えばステンレス製であって所定の長さ寸法を有する板材の一端に、この板材の長手方向延長線に対して一旦略直角に屈曲させて支持部Ｋ１を形成し、屈曲させた屈曲部Ｋ２からの残りの部分を付勢部Ｋ３とした。付勢部Ｋ３はまた、その先端部Ｋ３１がロータ部１１の軸方向の面に面接触して軸方向に付勢し得るように略へ字状に屈曲させている。支持部Ｋ１の上面及び下面には、板材の幅方向に沿って隆起部Ｋ１１、Ｋ１２が形成されている。

そして、支持部Ｋ１を各突出片１３Ｂの先端と凹部２２１の底面との間の間隙に挿設して板ばねＫがセットされる。この場合、隆起部Ｋ１１、Ｋ１２が各突出片１３Ｂの先端と凹部２２１の底面とにそれぞれ当接することで、ロータ部１１に作用する板ばねＫが位置決めされる。また、押さえ板４を装着したとき板ばねＫの屈曲部Ｋ２が凹溝５１に当接して、板ばねＫが軸方向に規制される。

尚、本実施の形態では、突出片１３Ｂの板厚はハブ２Ｂの板厚より小さく設定している。これにより、制動ロータ１が、板状部４１と他方の押さえ板５との間で軸方向に移動自在となり、さらなる軽量化にも寄与する。この場合、突出片１３Ｂの板厚のみを小さくしてもよい。

上記のようにフローティング型ブレーキディスクＢを構成することで、制動時のロータ部１１面内の熱分布のばらつきを小さくするように各貫通孔１２を配置することと、制動ロータ１Ｂからハブ２Ｂへの熱引けが抑制されることと、制動時に生じる熱量が小さい部分を取り除いたこととが相俟って、ロータ部１１面内の熱分布のばらつきを少なくできる。これにより、制動を繰り返してもロータ部１１に熱変形や熱劣化が生じることを防止でき、その上、軽量化も可能となる。

次に、本発明のフローティング型ブレーキディスクＢの組付を説明する。先ず一方の押さえ板４を、その板状部４１を下側にして設置し、ハブ２Ｂをその背面側を上にし、各柱状部４２に、ハブ２Ｂに設けた各開口２２２を差し込むようにしてセットする。次いで、ハブ２Ｂの外側に、各軸部２２Ｂの凹部２２１に各突出片１３Ｂをそれぞれ嵌挿させつつ制動ロータ１Ｂをその背面側を上にして設置する。この場合、ハブ２Ｂに対して制動ロータ１Ｂが同心となるように精度よく位置決めしておく必要はない。

次いで、各突出片１３Ｂの先端と各凹部２２１の底面との間にその上方から板ばねＫの支持部Ｋ１をそれぞれ嵌め込む。この場合、隆起部Ｓ１１、Ｓ１２が、各突出片１３Ｂの先端及び各凹部２２２の底面に当接して、板ばねＫが位置決めされると共に、ハブ２Ｂに対して制動ロータ１Ｂが位置決めされるようになる。

次いで、ハブ２Ｂから上方に突出した柱状部４２に、他方の押さえ板５の各開口５２を差し込むようにして押さえ板５をセットする。この場合、板ばねＫの屈曲部Ｋ２が凹溝５１に当接する。そして、押さえ板５から突出した柱状部４２の先端部分をプレスかしめによりかしめて、ハブ２に制動ロータ１が連結される。この場合、板ばねＫが軸方向に規制されるが、ロータ部１１に作用する板ばねＫの付勢力は変化しない。

次に、図１５乃至図１８を参照して説明すれば、Ｃは、第３の実施の形態に係る本発明のフローティング型ディスクブレーキである（図１５では、フローティング型ディスクブレーキＣを正面側から示している）。このフローティング型ディスクブレーキＣもまた、制動ロータ１Ｃと、この制動ロータ１Ｃの内側に配置されるハブ２Ｃとから構成され、上記第１の実施の形態と同様、連結ピン３によってフローティング状態に連結されている。尚、上記第１及び第２の各実施の形態に係るブレーキディスクと同一の部材または要素については同一の符号を用いて説明する。

制動ロータ１Ｃは、上記第１の実施の形態のものと同様に形成されており、後述するように、ハブ２Ｃの軸部の数に一致させて、ロータ部１１の内周縁部にその半径方向内側に向かって突出する１０個の突出片１３Ｃが所定の間隔を置いて形成され、各突出片１３Ｃの先端には、半円形の凹部１３ａが形成されている。

図１６に示すように、ハブ２Ｃは、ステンレスやアルミ合金などの金属材料から形成されている。ここで、このディスクブレーキＣを装着した車両の燃費向上などの理由から、このハブ２Ｃもまた可能な限り重量軽減を図ることが要請されるが、ハブ２Ｃが十分な強度を有するようにする必要がある。

そこで、第３の実施の形態では、車軸Ｓ（図１参照）への装着を可能とする中央開口２１ａを設けた平板で円形の基部２１と、所定の間隔を置いて各基部２１から半径方向外側に向かって線状に延出させた断面略台形状の１０本の軸部２２Ｃと、この軸部２２Ｃの先端の近傍で両軸部２２Ｃ相互の間を直線状に連結する梁部２４とからハブ２Ｃを構成した。ハブ２Ｃは、基部２１を形成した円板のワークを出発材料とし、その軸方向の面に略台形状の貫通孔２３１を同一円周上に等間隔で打抜き加工すると共に、直線状の梁部２４が形成されるようにワークの外周縁部を打抜き加工して形成される。尚、軸部２２Ｃと梁部２４の端部との連結部分には丸みを持たせて応力集中を防止するのがよい。

この場合、梁部２４の長手方向に沿った中心線ＭＬを、連結ピン３の基部３１の中心相互を結ぶ仮想線ＩＬの内側に位置させると共に、梁部２４の中心Ｍｐを、ロータ部１１の最内周と中央開口２１ａの外周縁部とを結ぶ半径方向線ＲＬの中間点Ｌｐより外側に位置させている。また、軸部２２Ｃの先端には、突出片１３Ｃの先端に形成した凹部に対応させて半円形の凹部２２３が形成され、制動ロータ１Ｃの各突出片１３Ｃと、ハブ２Ｃの軸部２２Ｃを突合わせて配置したとき、略円形の開口部が形成されるようにしている。

図１８に示すように、制動ロータ１Ｃとハブ２Ｃとの組付けは、各突出片１３Ｃとハブ２Ｃの各軸部２２Ｃとを突合わせ、この状態で、各突出片１３Ｃの先端に形成した半円形の凹部１３ａと、各軸部２２Ｃの先端に形成した半円形の凹部２２３とで形成された略円形の開口を通して、連結ピン３を制動ロータ１Ｃ及びハブ２Ｃを軸方向に付勢する皿ばねＰとワッシャＷを介して取付けることで、制動ロータ１Ｃとハブ２Ｃとがフローティング状態に連結される。この場合、連結ピン３は、上記第１の実施の形態と同様に形成されている。

これにより、ブレーキ操作による制動時に、連結箇所、つまり、連結ピン３の柱状部３２と軸部２２Ｃの先端に形成した凹部２２３との接触面を介してハブ２Ｃに荷重が作用しても、ハブ２Ｃへの荷重が入力するポイントが仮想線ＩＬより内側に発生し、このポイントの両側に直線状の梁部２４が位置することで、梁部２４によって、ハブ２Ｃへの入力荷重を分力させて受け止めることが可能になる。このため、梁部２４への荷重入力方向の断面積（梁の太さ）が小さい場合でも、ハブ２Ｃの強度を高めることができ、また、梁部２４の中心Ｍｐを半径方向線の中間点Ｌｐより外側に位置させたため、ねじり方向の荷重に対しても十分な強度を有する。他方で、梁部２４を設けることで強度が高くなるため、この軸部２２Ｃの荷重入力方向の断面積（軸部の太さ）を小さくした場合でも十分な強度が得られる。

この場合、梁部２４の荷重入力方向の断面積は、連結部を直線状に、即ち、最短距離を結ぶため、円弧状に梁部が残るようにした従来技術のものと比較して軸方向の荷重に対し、同強度であれば１７％程度の削減が可能になる。そして、制動ロータ１Ｃとハブ２Ｃとを組付けた後、ロータ部１１の連結ピン３の直上の部分に所定値の軸方向荷重を加えたときの最大変位量を測定したところ、ハブの外周縁部に円弧状の梁部が残るようにした従来技術のものと比較して小さくなり、また、ロータ部１１の周方向に沿った複数の点で変位量を測定したところ略均一であった。また、所定値のブレーキトルクをかけた状態での最大応力値も小さくできた。このことから、十分な強度を有し、効果的に軽量化が図れた。

尚、第３の実施の形態では、１０軸仕様のものについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、第２の実施の形態にかかる５軸仕様のハブ２Ｂにおいて梁部２４を設けても同様の効果が得られる。

実施例１では、図１に示す第１の実施の形態に係るディスクブレーキＡを製作し、制動時のロータ部１１の温度分布を測定した。この場合、制動ロータ１Ａをステンレス製とし、各突出片１３Ａの両側に、円弧状のくぼみ部１３ｂを形成した（この場合、くぼみ部１３ｂを形成した領域で最小幅の部位の横断面積を、このくぼみ部１３ｂを形成しないとした場合の横断面積の８５％とした。）また、一個の貫通孔１２０を、ロータ部１１と各突出片１３Ａとの境界に面するようにそれぞれ形成した。

市販のキャリパ及びブレーキパッドを用い、測定条件として、慣性マス１．２５Ｋｇｆ・ｍ・Ｓ^２、回転数１７６０ｒｐｍ、減速度０．７Ｇ、ブレーキ液圧１４Ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。制動回数を一回とし、ディスクブレーキＡの停止直後のロータ部１１の温度分布を示す画像を図１９に示す。
（比較例１）

比較例１では、上記実施例１と同様、図１に示す１２軸仕様のディスクブレーキＡを製作したが、くぼみ部は形成せず、また、ロータ部と各突出片との境界に面する位置に貫通孔を形成していない。そして、上記実施例１と同様の測定条件で、制動回数を一回とし、ディスクブレーキの停止直後のロータ部の温度分布を示す画像を図２０に示す。

図１９及び図２０を参照して説明すれば、比較例１において、ロータ部の最内側であって同一円周上の２点、即ち、２個の各突出片相互の中間に位置するＡ点と、突出片近傍のＢ点との温度を測定すると、Ａ点では２３２℃であったのに対し、Ｂ点では１０９℃であり、突出片近傍の熱引けが局所的に早くなって温度低下量が大きくなった。この場合、Ａ点とＢ点との間の温度差は１２３℃であり、温度むらが大きいことが判る。

それに対して、実施例１では、上記とほぼ同様の位置における２点（Ａ点、Ｂ点）の温度を測定すると、Ａ点では、３１１℃であり、Ｂ点では２４７℃であり、その温度差は６４℃であった。この場合、実施例１では、比較例１に対して温度むらを約５０％減少でき、制動時のロータ部１１の熱分布のばらつきを少なくできたことが判る。

実施例２では、図６に示す第２の実施の形態に係るブレーキディスクＢを製作し、制動時のロータ部１１の温度分布を測定した。この場合、制動ロータ１Ｂをステンレス製とし、各突出片１３Ｂの両側面に円弧状のくぼみ部１３１を形成し、また、ロータ部１１の内周縁部のみ貫通孔１２１を形成した。

市販のキャリパ及びブレーキパッドを用い、測定条件として、慣性マス１．２５Ｋｇｆ・ｍ・Ｓ^２、回転数１６５０ｒｐｍ、減速度０．６Ｇに設定し、制動回数を一回とした。ブレーキディスクＢの停止直後のロータ部１１の温度分布を示す画像を図２１（ａ）に示すと共に、貫通孔１２１近傍を通る半径方向腺（図２１(ａ）に破線で示す線）上での温度分布を図２１（ｂ）に示す。

実施例２では、実施例１と同様、ブレーキディスクＢを製作し、制動時のロータ部１１の温度分布を測定した。この場合、制動ロータ１Ｂをステンレス製としたが、上記実施例１とは異なり、各突出片１３Ｂの両側面に円弧状のくぼみ部１３１を形成せず、また、ロータ部１１の内周縁部及び外周縁部にも貫通孔１２１を形成していない。他方、突出片１３の投影面に形成した貫通孔１２３の断面積を、ロータ部１１に形成した貫通孔１２と同じとした。

市販のキャリパ及びブレーキパッドを用い、測定条件として、慣性マス１．２５Ｋｇｆ・ｍ・Ｓ^２、回転数１６５０ｒｐｍ、減速度０．６Ｇに設定し、制動回数を一回とした。ブレーキディスクＢの停止直後のロータ部１１の温度分布を示す画像を図２２（ａ）に示すと共に、貫通孔１２近傍を通る半径方向腺（図２２(ａ）に破線で示す線）上での温度分布を図２２（ｂ）に示す。
（比較例２）

比較例１では、制動ロータとハブとを連結ピンを用いて連結した従来のブレーキディスク、即ち、制動ロータの内周縁部に、所定の間隔を置いて複数の第一の連結凹部を形成すると共に、この第一の連結凹部に突き合わせ可能な第二の連結凹部をハブの外周縁部に形成し、各連結凹部を突合せて組付けたときに形成される連結部である孔に、軸部に外嵌め状に皿ばねを設けた連結ピンをかしめてなるものを用いた。

市販のキャリパ及びブレーキパッドを用い、測定条件として、慣性マス１．２５Ｋｇｆｆ・ｍ・Ｓ^２、回転数１６５０ｒｐｍ、減速度０．６Ｇに設定し、制動回数を一回とした。ブレーキディスク停止直後のロータ部の温度分布を示す画像を図２３（ａ）に示すと共に、半径方向腺（図２３(ａ）に破線で示す線）上での温度分布を図２３（ｂ）に示す。

図２１乃至図２３を参照して説明すれば、比較例２では、特にロータ部の内周端側であって、連結ピンによる連結箇所の近傍（軸付近内周側）での熱引けが局所的に早いことから、その内周端側で最も温度（最低温度９２℃）が低くなり、ロータ部の略中央において最も温度（最高温度３９０℃）が高くなり、ロータ部の略中央とその内周端側との間で大きな温度差（２９８℃）が生じ（図２３（ｂ）参照）、ロータ部面内で大きな温度むらが生じていることが判る（図２３（ａ）参照）。

それに対して、実施例２では、その内周端側で最も温度（最低温度２０２℃）が低く、ロータ部１１の略中央において最も温度（最高温度３４７℃）が高くなっている。この場合、ロータ部１１の略中央とその内周端側との間の温度差（１４４℃）は、上記比較例１と比べて小さく（図２１（ｂ）参照）、ロータ部１１面内での大きな温度むらの発生が抑制されていることが判る（図２１（ａ）参照）。

また、実施例３には、その内周端側で最も温度（最低温度１６９℃）が低く、ロータ部１１の略中央において最も温度（最高温度３４７℃）が高くなっている。この場合、ロータ部１１の略中央とその内周端側との間の温度差（１７８℃）は、上記実施例１と比べて大きいが、本実施の形態のように各貫通孔１２を配置するだけで、比較例１と比べてロータ部１１の略中央とその内周端側との間の温度差を小さくでき（図２２（ｂ）参照）、ロータ部１１面内での大きな温度むらの発生が抑制されていることが判る（図２２（ａ）参照）。

第１の実施の形態に係るフローティング型ディスクブレーキを説明する斜視図。 図１に示す制動ロータの正面図。 図１に示すハブの正面図。 図１に示す制動ロータとハブとの連結を説明する部分拡大図。 図４のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。 第２の実施の形態に係るフローティング型ブレーキディスクを説明する図。 図６に示す制動ロータの正面図。 図６に示す制動ロータの一部を拡大して説明する図。 図６に示すハブの正面図。 図６のＶ−Ｖ線に沿った断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の実施の形態に係るフローティング型ブレーキディスクにおいて制動ロータ及びハブを連結するための一方の押さえ板を説明する図。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の実施の形態に係るフローティング型ブレーキディスクにおいて制動ロータ及びハブを連結するための他方の押さえ板を説明する図。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の実施の形態に係るフローティング型ブレーキディスクにおいて制動ロータ及びハブを付勢する付勢手段を説明する図。 第３の実施の形態に係るフローティング型ディスクブレーキを説明する斜視図。 図１５に示すハブを説明する正面図。 図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図。 図１５に示す制動ロータとハブとの連結を説明する部分拡大図。 実施例１のフローティング型ディスクブレーキでのブレーキ操作後のロータ部の温度分布を示す画像。 比較例１のロータ部の温度分布を示す画像。 （ａ）は、実施例２のフローティング型ブレーキディスクを用い、制動回数を１回としてブレーキ操作した後のロータ部の温度分布を示す画像。（ｂ）は、そのときの半径方向線に沿った温度分布を示すグラフ。 （ａ）は、実施例３のフローティング型ブレーキディスクを用い、制動回数を１回としてブレーキ操作した後のロータ部の温度分布を示す画像。（ｂ）は、そのときの半径方向線に沿った温度分布を示すグラフ。 （ａ）は、比較例２のフローティング型ブレーキディスクを用い、制動回数を１回としてブレーキ操作した後のロータ部の温度分布を示す画像。（ｂ）は、そのときの半径方向線に沿った温度分布を示すグラフ。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ フローティング型ディスクブレーキ
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 制動ロータ
１３Ａ 突出片
１３ｂ、１３ｃ くぼみ部
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ ハブ
２２Ａ 軸部
３ 連結ピン
４、５ 規制手段

Claims (15)

1. 制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、制動ロータを、環状のロータ部と、このロータ部の内周縁部に、その半径方向内側に向かって突出させて形成した複数個の突出片とから構成し、各突出片をハブの外周縁部に突合せ、この状態で制動ロータとハブとを連結する連結手段を設けたフローティング型ディスクブレーキにおいて、ロータ部と突出片との境界領域で、ロータ部及び各突出片の少なくとも一方にくぼみ部を設けたことを特徴とするフローティング型ディスクブレーキ。
2. 前記くぼみ部を、突出片の半径方向に沿った両側面に対称に形成したことを特徴とする請求項１記載のフローティング型ディスクブレーキ。
3. 前記くぼみ部を、前記突出片とロータ部との境界に面して形成したことを特徴とする請求項１記載のフローティング型ディスクブレーキ。
4. 前記くぼみ部は、応力が集中しないように湾曲させた外形を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフローティング型ディスクブレーキ。
5. 前記ロータ部と各突出片との境界領域で、ロータ部に開口を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフローティング型ディスクブレーキ。
6. 制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、前記制動ロータの軸方向の面に、その全面に亘って円形の貫通孔を複数設けたフローティング型ディスクブレーキにおいて、前記貫通孔の各々を制動ロータの回転中心を中心とする複数の第１円周上のいずれかに位置させ、いずれか１個の貫通孔の中心から所定半径の第２円周上に、半径方向にずれたいずれかの第１円周上に位置する２個の貫通孔が存するようにしたことを特徴とするフローティング型ディスクブレーキ。
7. 前記制動ロータの半径方向の内周縁部及び外周縁部の少なくとも一方に、断面略半円形であって制動ロータの内周面及び外周面に対し凹状に他の貫通孔を設けたことを特徴とする請求項６記載のフローティング型ディスクブレーキ。
8. 前記各貫通孔の縁部を、相互に隣接する第１円周に近接または接触させたことを特徴とする請求項６または請求項７記載のフローティング型ディスクブレーキ。
9. 前記制動ロータを、環状のロータ部とその内周縁部に所定の間隔を置いて複数の突出片とから構成すると共に、各突出片に対応してハブの外周縁部に凹部を形成し、各突出片を各凹部に嵌挿させつつ制動ロータの内側にハブを組付け、各突出片を各凹部に嵌挿させた領域に、制動ロータとハブとの軸方向の抜止めを行う規制手段を設けたことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のフローティング型ディスクブレーキ。
10. 前記突起片の半径方向に沿った両側面に対称にくぼみ部を設けたことを特徴とする請求項９記載のフローティング型ディスクブレーキ。
11. 前記ロータ部への前記突出片の投影面に、ロータ部及び突出片の境界からロータ部の厚さより長い距離を離して貫通孔を設けたことを特徴とする請求項９または請求項１０記載のフローティング型ディスクブレーキ。
12. 前記制動ロータの各貫通孔を、前記突出片の中心を通る半径方向の腺に左右対称になるようにしたことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載のフローティング型ディスクブレーキ。
13. 制動ロータと、この制動ロータの内側に配置されるハブとを備え、制動ロータ内周縁部にその半径方向内側に向かって突出させて形成した複数個の突出片をハブの外周縁部に突合せ、この状態で制動ロータとハブとを連結する連結手段を設けたフローティング型ディスクブレーキにおいて、前記ハブは、その外周縁部のうち前記突出片と突合った部分をそれぞれ直線状に連結する梁部を有し、この梁部の長手方向に沿った中心線を、連結手段の中心を結ぶ仮想線の内側に位置させたことを特徴とするフローティング型ディスクブレーキ。
14. 前記梁部の中心を、制動ロータの内周縁部とハブに形成した中央開口の外周縁部とを結ぶ半径方向線の中間点より外側に位置させたことを特徴とする請求項１３記載のフローティング型ディスクブレーキ。
15. 前記ハブは、前記各突出片と突合うように前記中央開口から半径方向外側に向かって線状の軸部が延出するように形成したものであることを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のフローティング型ディスクブレーキ。