JP4298099B2

JP4298099B2 - ベンチレーテッド型ディスク

Info

Publication number: JP4298099B2
Application number: JP34764499A
Authority: JP
Inventors: 忠小林
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: DE10060881A1; DE10060881B4; JP2001165211A; US6367599B2; US20010002638A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るベンチレーテッド型ディスクは、自動車の制動に使用するディスクブレーキに組み込んだ状態で使用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の制動を行なう為の制動装置としてディスクブレーキが、従来から広く使用されている。図７は、JIS D 0107に提示されているディスクブレーキを示している。車輪と共に回転するディスク１を挟む様にして懸架装置に支持するシリンダボデー２に設けたシリンダ３にはピストン４を、油密に嵌装している。制動時にはこのシリンダ３内に圧油を送り込み、上記ディスク１の両側に設けた１対のパッド５、５を、このディスク１の両側面に押し付ける。
【０００３】
この様なディスクブレーキを構成するディスク１として従来から、図８に示す様なソリッドディスク６の他、図９に示す様なベンチレーテッド型ディスク７も使用されている。このベンチレーテッド型ディスク７は、間隔をあけて互いに平行に且つ同心に配置された、それぞれが円輪状であるインナーディスク部８及びアウターディスク部９と、これら両ディスク部８、９の互いに対向する面同士を結合する多数の結合リブ（放熱フィン）１０、１０とを備える。円周方向に隣り合う結合リブ１０、１０同士の間は、直径方向に亙る空気流路１１、１１としている。この様なベンチレーテッド型ディスク７は、上記両ディスク部８、９と同心に設けた取付部１２により、車輪を懸架装置に回転自在に支持する為のハブユニットに取付固定する。自動車の走行時には、上記ベンチレーテッド型ディスク７が車輪と共に回転し、遠心力に基づいて上記各空気流路１１、１１内を空気が、内径側から外径側に向けて流れ、上記ベンチレーテッド型ディスク７を冷却する。
【０００４】
この様なベンチレーテッド型ディスク７は、大きな制動能力を必要とする高性能車等を中心に採用されている。尚、従来のベンチレーテッド型ディスク７は一般的に、図１０に示す様に、複数の結合リブ１０、１０を放射方向に配置している。但し、図１１に示す様に、結合リブ１０ａ、１０ａを回転方向に傾斜させたベンチレーテッド型ディスクも、従来から知られている。
【０００５】
更には、図１２に示す様に、それぞれが円弧状に湾曲した結合リブ１０ｂ、１０ｂを回転方向に傾斜させたベンチレーテッド型ディスクも、例えば特開平８−１６４８２８号公報、特公昭５４−１４７１０号公報に記載されている様に、従来から知られている。この様に結合リブ１０ａ、１０ｂを回転方向に傾斜させたベンチレーテッド型ディスクは、回転に伴うポンプ作用が大きくなる。この為、高速走行時等、制動時に発生する熱量が多い場合に、円周方向に隣り合う結合リブ１０ａ、１０ｂ同士の間に存在する空気流路１１ａ、１１ｂ内に多量の空気を流通させるので、ベンチレーテッド型ディスクの温度上昇を抑える効果が大きい。但し、図１１〜１２に示したベンチレーテッド型ディスクは、空気流路１１ａ、１１ｂ内に多量の空気を流通させる為には回転方向（図１１〜１２の反時計方向）を規制した状態で使用する必要がある。従って、自動車の右側と左側とで、ベンチレーテッド型ディスクの部品を共通化する事はできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９〜１２に示す様な、従来から一般的に使用されているベンチレーテッド型ディスク７の場合には、次の様な理由で、高速走行状態からの急制動時等にジャダー（judder）と呼ばれる振動が発生し易い。即ち、図９〜１２に示した従来構造は何れも、円周方向に隣り合う結合リブ１０、１０ａ、１０ｂ同士の間隔が、ベンチレーテッド型ディスク７の内径側で狭く、外径側で広い。一方、このベンチレーテッド型ディスク７の軸方向に関する剛性は、結合リブ１０、１０ａ、１０ｂに対応する部分で大きく、空気流路１１、１１ａ、１１ｂに対応する部分で小さい。この為、上記結合リブ１０、１０ａ、１０ｂに対応する部分の剛性と、上記空気流路１１、１１ａ、１１ｂに対応する部分の剛性との相違が、内径側に比べて外径側で著しくなる。この結果、上記ベンチレーテッド型ディスク７の両側面を平坦にする為の仕上加工に伴って、上記両側面に円周方向に関する僅かな凹凸が形成され易い。
【０００７】
又、この様な円周方向に関する凹凸は、制動時に上記ベンチレーテッド型ディスク７が温度上昇する事によっても生じる。即ち、制動時には１対のパッド５、５（図７）が上記ベンチレーテッド型ディスク７を、軸方向両側から強く押圧する。そして、このベンチレーテッド型ディスク７の両側面と上記各パッド５、５との摩擦に基づき、このベンチレーテッド型ディスク７の温度が上昇し、このベンチレーテッド型ディスク７が熱膨張する。この様な温度上昇に基づく熱膨張は、熱容量の大きな上記結合リブ１０、１０ａ、１０ｂに対応する部分に比べて、熱容量の小さな空気流路１１、１１ａ、１１ｂ部分で著しくなる。そして、上記結合リブ１０、１０ａ、１０ｂに対応する部分が凹部となり、空気流路１１、１１ａ、１１ｂに対応する部分が凸部となって、円周方向に亙る僅かな凹凸が生じる。特に、図１０〜１２に示した従来構造の様に、円周方向に隣り合う結合リブ１０、１０ａ、１０ｂ同士の間隔が内径側と外径側とで大きく異なると、上述の様な温度上昇の差に基づいて生じる凹凸が大きく、しかも内径側と外径側とで不同になり易く、前記振動が発生し易くなる。
【０００８】
又、図１０〜１２に示した従来構造の場合には、軽量化と放熱性能の向上とを両立させる事が難しい。即ち、放熱性能の向上を図る為には、結合リブ１０、１０ａ、１０ｂの数を増やして、空気流路１１、１１ａ、１１ｂ内を流れる空気との熱交換面積を広くする事が考えられる。これに対して上記結合リブ１０、１０ａ、１０ｂの数を増やすと、その分重量が増大する。車輪側に固定されるベンチレーテッド型ディスク７は、所謂ばね下荷重となり、僅かな重量の増大も乗り心地を中心とする自動車の性能悪化に結び付く為、好ましくない。又、結合リブ１０、１０ａ、１０ｂの厚さを小さくして重量増大を抑える事は、ベンチレーテッド型ディスク７の強度を確保する上から難しい。
本発明は上述の様な事情に鑑みて、軸方向両側面が円周方向に亙りうねる様に変形するのを防止でき、しかも軽量なベンチレーテッド型ディスクを実現すべく発明したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のベンチレーテッド型ディスクは、前述の従来から知られているベンチレーテッド型ディスクと同様に、それぞれが円輪状で間隔をあけて互いに平行に且つ同心に配置されたインナーディスク部及びアウターディスク部と、これら両ディスク部の互いに対向する面同士を結合する多数の結合リブとを備える。そして、車輪に固定された状態でこの車輪と共に回転し、制動時に車体側に支持されたパッドと擦れ合う。
【００１０】
特に、本発明のベンチレーテッド型ディスクに於いては、上記各結合リブは、それぞれが多数設けられた第一〜第四結合リブである。このうちの第一結合リブは、上記両ディスク部の内径側部分同士の間に設けられたもので、それぞれが上記各ディスク部の直径方向に長い。又、第二、第三結合リブは、上記両ディスク部の外径側部分同士の間に円周方向に亙って交互に設けられたもので、これら両ディスク部の直径方向に対して互いに逆方向に傾斜している。又、第四結合リブは、上記第二、第三結合リブ同士の間隔が最も広くなっている部分の円周方向中央部に設けられたものである。
【００１１】
又、本発明の場合、円周方向に隣り合う上記第一結合リブの内径側端部同士の間隔と、外径側端部で円周方向に隣り合う上記第二結合リブと上記第三結合リブとの間が最も狭くなった部分の間隔と、円周方向に隣り合うこの第二結合リブと上記第四結合リブとの外径側端部同士の間隔と、円周方向に隣り合う上記第三結合リブとこの第四結合リブとの外径側端部同士の間隔とを、互いにほぼ同じとしている。
【００１２】
又、好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記第二、第三結合リブを、それぞれの内径側端部の円周方向に関する位相が上記第一結合リブと一致する部分に設ける。又、上記両ディスク部の径方向中間部同士の間で円周方向に関する位相が上記第一結合リブに対して半ピッチ分ずれた部分に、多数の第五結合リブを設ける。
【００１３】
【作用】
上述の様に構成する本発明のベンチレーテッド型ディスクの場合、円周方向に隣り合う結合リブ同士の間隔に大きな差が生じる事を防止できるので、両側面の仕上加工や制動時の温度上昇に伴って、この両側面が円周方向に亙りうねる様に変形するのを防止できる。又、それぞれが従来構造を構成する結合リブに比べて短い、第一〜第五の結合リブを、直径方向並びに円周方向に関して配列しているので、強度を低下させたり重量を増大させる事なく、これら各結合リブ全体の表面積を広くできる。この為、軽量なベンチレーテッド型ディスクを実現できる。更には、互いに反対方向に傾斜した第二、第三結合リブを設けているので、内部に多量の空気を流通させて優れた冷却効果を発揮でき、しかも組み付け方向の規制がないベンチレーテッド型ディスクを実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜６は、本発明の実施の形態の１例を示している。本発明のベンチレーテッド型ディスク７ａは、前述の図９に示した従来のベンチレーテッド型ディスク７と同様に、鋳鉄等の金属により一体に造られたもので、間隔をあけて互いに平行に且つ同心に配置された、それぞれが円輪状であるインナーディスク部８ａ及びアウターディスク部９ａを有する。そして、これら両ディスク部８ａ、９ａの互いに対向する面同士を、それぞれが多数ずつ設けられた第一〜第五結合リブ１３ａ、１３ｂ〜１７により、互いに連結して成る。
【００１５】
このうちの第一結合リブ１３ａ、１３ｂは、上記両ディスク部８ａ、９ａの内径側部分同士の間に設けられたもので、それぞれが放射方向に長い直線状に形成されている。又、第二、第三結合リブ１４、１５は、上記両ディスク部８ａ、９ａの外径側部分同士の間に、円周方向に亙って交互に設けられたもので、これら両ディスク部８ａ、９ａの直径方向に対して同じ角度θ（例えば１５度程度）だけ傾斜している。又、各第二結合リブ１４、１４と各第三結合リブ１５、１５とでは、傾斜方向が互いに逆である。
【００１６】
又、上記第二、第三結合リブ１４、１５は、それぞれの内径側端部の円周方向に関する位相が、上記第一結合リブ１３ａ、１３ｂと一致する部分に設けられている。言い換えれば、円周方向に関して一つ置きに存在する第一結合リブ１３ａ、１３ａの外径側延長線上に上記第二結合リブ１４、１４の内端部が存在し、残り半分の第一結合リブ１３ｂ、１３ｂの外径側延長線上に上記第三結合リブ１５、１５の内端部が存在する。又、円周方向に隣り合う第二、第三結合リブ１４、１５は、対となって「ハ」字形となる様に配置されている。
【００１７】
尚、図示の例では、これら第二、第三結合リブ１４、１５の断面形状を直線状にしているが、これら第二、第三結合リブ１４、１５の断面形状に関しては、前述の図１２に示した様に湾曲させても良い。但し、これら第二、第三結合リブ１４、１５同士は、円周方向に関して互いに対称な形状とする。この理由は、回転方向の規制をなくし、自動車の左右に同形のベンチレーテッド型ディスク７ａを使用できる様にする為である。
【００１８】
又、各第四結合リブ１６、１６は、上記両ディスク部８ａ、９ａの外径側部分同士の間に放射方向に設けられたもので、第一〜第三結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４、１５に比べて短い直線状としている。又、上記各第四結合リブ１６、１６は、外径側端部で、円周方向に隣り合う上記第二結合リブ１４、１４と上記第三結合リブ１５、１５との間隔が最も広くなった部分の円周方向中央部に設けられている。
【００１９】
又、各第五結合リブ１７、１７は、上記両ディスク部８ａ、９ａの径方向中間部同士の間に放射方向に設けられたもので、断面形状は、上述した各第四結合リブ１６、１６と同様に、第一〜第三結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４、１５に比べて短い直線状としている。又、上記各第五結合リブ１７、１７は、円周方向に関する位相が上記第一結合リブ１３ａ、１３ｂに対して半ピッチ分ずれた部分に設けられている。従って、上記各第五結合リブ１７、１７は、円周方向に関して隣り合う上記各第一結合リブ１３ａ、１３ｂ同士の間に存在する空気流路１１ｃ、１１ｃの外径側開口部の中央部分に存在する。又、上記各第四結合リブ１６、１６と上記各第五結合リブ１７、１７との、円周方向に関する位相は、互いに一致している。言い換えれば、上記各第四結合リブ１６、１６の内径側延長線上に、それぞれ上記各第五結合リブ１７、１７が存在する。尚、以上に述べた各結合リブ１３ａ、１３ｂ〜１７の長さ方向両端縁部は、それぞれ半円筒面状の凸曲面としている。
【００２０】
又、上記各第五結合リブ１７、１７の長さＬ₁₇は、直径方向に隣り合う第一結合リブ１３ａ、１３ｂと第二、第三結合リブ１４、１５との間に存在する径方向隙間１８、１８の長さＬ₁₈よりも大きく（Ｌ₁₇＞Ｌ₁₈）している。又、上記各第五結合リブ１７、１７の径方向に関する中心位置と上記各径方向隙間１８、１８の径方向に関する中心位置とは互いに一致させている。従って、これら各径方向隙間１８、１８を円周方向に通過した空気は、上記第五結合リブ１７、１７にぶつかる事になり、そのまま（径方向外方に流れずに）隣の径方向隙間１８、１８に達する事はない。
【００２１】
更に、上記両ディスク部８ａ、９ａの直径方向に対する、上記第二、第三結合リブ１４、１５の傾斜角度θ（更には各リブの幅）を規制する事により、円周方向に隣り合う上記各第一結合リブ１３ａ、１３ｂの内径側端部同士の間隔Ｄ₁₃と、外径側端部で円周方向に隣り合う上記第二結合リブ１４、１４と上記第三結合リブ１５、１５との間隔が最も狭くなった部分の間隔Ｄ_14-15 と、円周方向に隣り合う上記各第二結合リブ１４、１４と上記各第四結合リブ１６、１６との外径側端部同士の間隔Ｄ_14-16 と、円周方向に隣り合う上記各第三結合リブ１５、１５と上記各第四結合リブ１６、１６との外径側端部同士の間隔Ｄ_15-16 とを、互いにほぼ同じ（Ｄ₁₃≒Ｄ_14-15 ≒Ｄ_14-16 ≒Ｄ_15-16 ）としている。尚、これら各間隔Ｄ₁₃、Ｄ_14-15 、Ｄ_14-16 、Ｄ_15-16 の間隔がほぼ同じとは、最大値と最小値との差が、最大値側から見た場合で２０％以内、好ましくは１０％以内の事を言う。
【００２２】
上述の様に構成する本発明のベンチレーテッド型ディスク７ａの場合、円周方向に隣り合う結合リブ同士の間隔に大きな差が生じる事を防止できる。即ち、円周方向に隣り合う結合リブ同士の間隔が大きくなり易い、外径側に設けた第二、第三結合リブ１４、１５を径方向に対し傾斜させているので、円周方向に隣り合う第二、第三結合リブ１４、１５の外径側端部同士の間隔を、１個所置きに狭くして、円周方向に隣り合う上記各第一結合リブ１３ａ、１３ｂの内径側端部同士の間隔Ｄ₁₃と同等にできる。又、円周方向に隣り合う第二、第三結合リブ１４、１５の外径側端部同士の間隔が１個所置きに広くなるが、この広くなった部分には上記各第四結合リブ１６、１６を設けているので、この部分の間隔も、実質的に上記各第一結合リブ１３ａ、１３ｂの内径側端部同士の間隔Ｄ₁₃と同等にできる。
【００２３】
この様に本発明の場合には、上記ベンチレーテッド型ディスク７ａ全体で、円周方向に隣り合う上記各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１６同士の間隔Ｄ₁₃、Ｄ_14-15 、Ｄ_14-16 、Ｄ_15-16 を互いにほぼ等しくできる。この為、両側面の仕上加工や制動時の温度上昇に伴って、この両側面が円周方向に亙りうねる様に変形するのを防止できる。即ち、上記間隔Ｄ₁₃、Ｄ_14-15 、Ｄ_14-16 、Ｄ_15-16 を等しくして、上記ベンチレーテッド型ディスク７ａの軸方向に関する剛性を、このベンチレーテッド型ディスク７ａ全体でほぼ等しくしているので、上記仕上加工に伴って、前述したジャダーと呼ばれる振動に結び付く様な凹凸が形成されにくい（加工精度が向上する）。
【００２４】
又、上記間隔Ｄ₁₃、Ｄ_14-15 、Ｄ_14-16 、Ｄ_15-16 が等しい事に伴い、制動時の温度上昇に基づいて上記各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１７に対応する部分と、これら各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１７から外れた空気流路に対応する部分との間で熱膨張量の差が生じた場合でも、この差が上記ベンチレーテッド型ディスク７ａ全体で不均一になる事はない。即ち、本発明の場合も、上記各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１７に対応する部分とこれら各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１７から外れた空気流路に対応する部分との間で熱膨張量の差が生じ、上記ベンチレーテッド型ディスク７ａの両側面に微小な凹凸が生じる事は避けられないが、この凹凸の分布並びに高さが、内径側と外径側とで異なる事はない。言い換えれば、温度上昇に伴って生じる微小な凹凸が、上記ベンチレーテッド型ディスク７ａの両側面全体でほぼ均一になる。この様に均一な凹凸は、制動時の摩擦面全体として見た場合に、このベンチレーテッド型ディスク７ａの両側面とパッド５、５（図７参照）との当接面圧を不均一にする事がなく、上記ジャダーと呼ばれる振動に結び付きにくい。
【００２５】
更に、それぞれが従来構造を構成する結合リブ１０、１０ａ、１０ｂ（図１０〜１２）に比べて短い、上記各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１７を、直径方向並びに円周方向に配列しているので、強度を低下させたり重量を増大させる事なく、これら各結合リブ１３ａ、１３ｂ、１４〜１７全体の表面積を広くできる。この為、軽量なベンチレーテッド型ディスク７ａを実現できる。更には、互いに反対方向に同じ角度θだけ傾斜した第二、第三結合リブ１４、１５を設けているので、内部に多量の空気を流通させて優れた冷却効果を発揮でき、しかも組み付け方向の規制がないベンチレーテッド型ディスクを実現できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のベンチレーテッド型ディスクは、以上に述べた通り構成され作用するので、制動時に振動が発生する事を防止して、乗員等に不快感を与えないディスクブレーキの実現に寄与できる。しかも、優れた冷却効率を有する構造に拘らず、回転方向の規制がないので、左右で同形のものを使用でき、部品の共用化によるコスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、部分切断正面図。
【図２】同要部切断正面図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図。
【図４】図３の左方から見た背面図。
【図５】図４のＢ矢視図。
【図６】図１のＣ−Ｃ断面図。
【図７】ディスクブレーキの部分断面図。
【図８】ソリッドディスクの斜視図。
【図９】従来から知られているベンチレーテッド型ディスクの斜視図。
【図１０】従来構造の第１例を示す、図９の略Ｄ−Ｄ断面図。
【図１１】同第２例を示す、図９の略Ｄ−Ｄ断面図。
【図１２】同第３例を示す、図９の略Ｄ−Ｄ断面図。
【符号の説明】
１ディスク
２シリンダボデー
３シリンダ
４ピストン
５パッド
６ソリッドディスク
７、７ａベンチレーテッド型ディスク
８、８ａインナーディスク部
９、９ａアウターディスク部
１０、１０ａ、１０ｂ結合リブ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ空気流路
１２、１２ａ取付部
１３ａ、１３ｂ第一結合リブ
１４第二結合リブ
１５第三結合リブ
１６第四結合リブ
１７第五結合リブ
１８径方向隙間

Claims

それぞれが円輪状で間隔をあけて互いに平行に且つ同心に配置されたインナーディスク部及びアウターディスク部と、これら両ディスク部の互いに対向する面同士を結合する多数の結合リブとを備えたベンチレーテッド型ディスクに於いて、これら各結合リブは、上記両ディスク部の内径側部分同士の間に設けられた、それぞれがこれら両ディスク部の直径方向に長い多数の第一結合リブと、上記両ディスク部の外径側部分同士の間に円周方向に亙って交互に設けられ、これら両ディスク部の直径方向に対して互いに逆方向に傾斜している、それぞれ多数の第二、第三結合リブと、上記両ディスク部の外径側部分同士の間でこれら第二、第三結合リブ同士の間隔が最も広くなっている部分の円周方向中央部に設けられた多数の第四結合リブとであり、円周方向に隣り合う上記第一結合リブの内径側端部同士の間隔と、外径側端部で円周方向に隣り合う上記第二結合リブと上記第三結合リブとの間が最も狭くなった部分の間隔と、円周方向に隣り合うこの第二結合リブと上記第四結合リブとの外径側端部同士の間隔と、円周方向に隣り合う上記第三結合リブとこの第四結合リブとの外径側端部同士の間隔とを、互いにほぼ同じとした事を特徴とするベンチレーテッド型ディスク。
第二、第三結合リブは、それぞれの内径側端部の円周方向に関する位相が第一結合リブと一致する部分に設けられており、両ディスク部の径方向中間部同士の間で円周方向に関する位相が上記第一結合リブに対して半ピッチ分ずれた部分に多数の第五結合リブが設けられている、請求項１に記載したベンチレーテッド型ディスク。