JPH0668302B2 - 摩擦ライニング支持体とハブを結合するスプリングコレットを備えた摩擦素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、摩擦ライニングを支えている支持板およびそ
れに固く結合した、支持板よりも厚い内側ハブを備えた
摩擦素子、特にクラッチディスク、ブレーキディスク、
等に関する。

（従来技術及び本願が解決しようとする課題） 支持板およびハブが、一体になった肉厚の環状物体の一
部であり、そこに摩擦ライニングが付いているようなこ
の種の摩擦素子は公知である。

摩擦素子とシャフトを結合している内側の噛み合わせ機
構におけるトルクの伝達による面圧力のために、比較的
肉厚の環状物体が必要である。振動による破損（knocki
ng）は、防がねばならないからである。重機械の構成に
使用されているようなクラッチディスクやブレーキディ
スクには、少ない材料コスト、低い慣性モーメントおよ
び高い耐久性が要求される。それには、摩擦ライニング
の部分における支持板厚さを少なくするのが良い。回転
する質量が低下する他に、摩擦素子の所要面積を少なく
することもでき、組み付けの際に使える組込み空間が少
ない場合に有利となる。摩擦素子全体の厚さが予め決ま
っている場合は、支持板を薄くすることにより、摩擦ラ
イニングの厚さを増し、摩擦ライニング中の油を導くた
めの溝を深くすることができ、それによって熱を排除し
易くし、摩擦素子の寿命を長くすることができる。一般
に、支持板を薄くすることによって、より厚い摩擦ライ
ニングを使用すると、摩擦素子の全体の厚さは小さくす
ることができる。

摩擦ライニングを支持する部分において、肉厚の材料を
切削加工し、ハブ部分に対して相対的に薄くすることも
できる。しかし、そのような製作方法は、非常に時間と
経費がかかる。

西独特許公開公報第2758840号（DE−OS2758840）によ
り、上記の様式の摩擦素子が既に提案されているが、そ
こでは、摩擦ライニング支持体として作用する支持板お
よびハブが別個の部品であり、これらの部品自体から形
成された、脱落することのない継ぎ手結合により互いに
連結されている。ハブと一体化形成してあり、開口部に
より支持板の中で噛み合い、リベット接続の技術によ
り、圧力をかけて変形させるボルトを開示している。さ
らに、ハブと支持板の接続可能な端部の成形およびハン
ダ、溶接または接着剤接続のような継ぎ合わせ接続を提
案している。

ハブと外リングのリベット接続は西独特許公開公報第34
36306号、英国特許公報第1474964号（GB−PS1474964）
および米国特許公報第3300853号および4022310号（US−
PS3300853および4022310）により公知である。後でより
詳しく説明するように、リベット接続においては、接続
する部分に応力がかかり、平面性の問題が生じる。提案
された、ハブと支持板との間の成形による継ぎ手接続
は、製作技術上非常に経費がかかる。接着剤接続は、負
荷容量と耐久性で問題がある。製作技術的な理由から、
摩擦ライニングを支持板に取り付けた後、初めて接続を
行なう必要がある場合、生じる熱的負荷のために、溶接
による接続は考えられない。

ハブと支持板をリベット接続する場合、摩擦素子をハブ
部分で比較的広く作る。そのため、この構造は、場所が
不足するために常に使用できるわけではない。トルクを
伝達するための、持続性のある接続をリベットにより達
成するためには、充填度をできるだけ良くする必要があ
るが、これは非常に大きな力をかけてリベットを強く流
動的に変形させた場合にのみ可能である。これによっ
て、支持板のボアの幾つかの箇所に不均一な高い圧力が
生じ、支持板に好ましくない皿形状の変形や凹凸を付け
ることがある。そのため、摩擦素子をブレーキディスク
としてトラクターやオフロード自動車の軸に使用する場
合に要求される狭い公差を保つのが困難となる。そのよ
うなブレーキディスクは、ブレーキピストンと走行円盤
との間に配置し、自動車を停止させるか、またはその速
度を低下させる場合に、動いている自動車の運動エネル
ギーをすべて、または部分的に、摩擦により熱に変換す
る。予め規定されるペダル経路の最大値があるのと同様
に運転者のペダルを操作する力が限られているため、遊
びの空間はほとんどとることができない。厚さの公差の
ほんの僅かな超過、凹凸、皿形状の変形および波形状の
変形でも、ブレーキディスクを隣接する部分と接触させ
る。このために許容できない位に高いひきずりトルク、
隣接部分の消耗および加熱、並びに性能損失につなが
る。

ハブと支持板をリベット接続する場合、リベット締めの
力を小さくした場合にのみ、公差および変形に関して非
常に精確に部品を製作できるが、支持面積が小さく、充
填度が悪くなる。精密な押し抜きにより、累積する寸法
および位置の公差を小さくすることはできる。しかし、
今日の大量生産で到達できる公差では、リベット締めに
より必要な精度を得るには十分ではない。その上、ブレ
ーキをかけた時に摩擦素子に高い温度が生じるが、この
温度によって、リベット締めの際に構築された応力状態
が変化する。このために新たな変形が起こることがあ
る。伝達すべきトルクは小さいものではある。無論、ト
ルクの衝撃により、加工性の要求のために柔らかくして
あるリベットが少なからず変形することがある。

（課題を解決するための手段および作用） 本発明の目的は、摩擦ライニングの支持体として作用す
る支持板を、 1.長期間安定したトルク伝達、 2.接続すべき部分公差の均等化、 3.摩擦ライニングを取り付けた支持板の無変形、の三つ
の要件を満たす、製作技術的に経費がかからない方法で
接続してある、冒頭に述べた様式の摩擦素子を提供する
ことである。

この目的は、整列されたボアの中に脱落しないように取
り付けた、トルクを伝達するスプリングコレットによ
り、支持板とハブを相互に遊びがないように接続してあ
る摩擦素子により達成される。

本発明により使用するスプリングコレットは、リベット
接続の際に生じるような応力無しに、支持板とハブとの
間のトルク接続を確保する。支持板とハブとを接続する
前に、摩擦ライニングを支持板に取り付け、そこに溝を
通常通りに加工することができる。

スプリングコレットは、特に長手方向にスリットを持
つ、硬化処理したばね鋼製の円筒状ブッシュ本体を備
え、その一端、好ましくは両端にベベル（斜面状の面取
り）を設けると共に、場合によってはスリット方向に伸
びたベベルを施してあっても良い。スプリングコレット
は、好ましくは、支持板とハブのボアの中に、初期張力
を持って収容されるような寸法にする。スプリングコレ
ットのスリット端は、組み付けた状態で、互いに突き合
わせになっているか、またはボアの回りにほぼ均等の強
さの圧力を生じるように、僅かな遊びを持って離れてい
る。スプリングコレットは、トルクがかかっている時
は、自己支持し、閉じたリングとして作用する。このス
プリングコレットの弾性は、異なった直径公差および位
置公差でもってボアに適合し、支持板の変形につながる
力を生じないものである。スプリングコレットは、その
ばね特性により、撃力に対し弾性的に作用する。これに
よって一様な圧力がボアに配分され、長期間安定した接
続が得られる。

スプリングコレット中を通り、支持板とハブを軸方向で
結合させる、好ましくは長手方向にスリットを持ち、ス
プリングコレット中に初期張力無しに位置する組み立て
スリーブ（鉄製スリーブ）を組み付けることができる。
この鉄製スリーブは、トルクの伝達には貢献しない、ま
たは余り貢献せず、摩擦素子を軸方向で結合させ、スプ
リングコレットをその組込み位置に固定するだけであ
る。鉄製スリーブは、大掛かりな変形作業をせずに容易
に変形させることができる材料から成る、両端に折り曲
げることができるスリーブで良い。好ましい材料は軟鉄
である。この材料から成るスリーブを折り曲げる際に
は、ライニング支持体と成る支持板の平面性が損なわれ
るような圧力は生じない。

本発明に係わる摩擦素子のハブは、好ましくは支持板の
両側に配置した二枚のハブプレートから成る。これによ
って、力が一様にかかり、それに応じて負荷容量が高く
なる。ハブプレートは、同じ成形ツール、特に精密パン
チングツールにより製作し、成形ツールから出てくるま
まの軸方向の整列および相対的な角度位置、即ち相対的
な角度のずれがない位置で支持板に取り付ける。初期張
力を持たせてボアの中に組み付けたスプリングコレット
は、ハブプレートが完璧に整列するように作用するの
で、ハブプレートは分離誤差や遊びがなく、正確に並ん
で支持板に接続され、それに応じて正確に同じ配分で支
持する。

（実施例） 以下に、本発明を図に示す実施形態により、より詳しく
説明する。

ブレーキディスク10は、互いに平行に配置した二枚のハ
ブプレート12,14を備え、その間に摩擦ライニング支持
体として作用する支持板16を取り付けてある。ハブプレ
ート12,14は、本質的に輪状で、その内周部に駆動軸を
受け入れるための内側噛み合わせ機構18が付いている。
ハブプレート12,14の厚さは、歯の部分に生じる面圧に
より異なる。両ハブプレート12,14は、その直径の外側
部分に、同心円周上で等角間隔に配置した同数のボア20
を備えている。

支持板16は、その外端部近くの両側に摩擦ライニング2
2,24を取り付けた円輪である。摩擦ライニングは、アス
ベストを含まない有機摩擦材料から成り、支持板16に確
実に固定してある。摩擦ライニング22,24にはリブ状の
溝26が付いているが、そのパターンは、第２図に示す例
示に加え、他の任意の形状をもとりうる。溝をつける利
点は、特に食いつきを早くし、ブレーキの性能を高め、
かつ高い、一様な摩擦係数を保つことにある。さらに、
接触しおよび摺動段階で発生する熱が油の流れにより排
除される。

支持板16の内径はハブプレート12,14の外径よりやや小
さいので、組み付けの際に両ハブプレート12,14の間に
重なり部分が生じる。支持板16は、ハブプレート12,14
のボアの輪の直径と一致する直径を持つ同心円状に並ぶ
ボアの輪を有し、ハブプレート12,14が持つボア20と同
様に、同じ間隔で配置され同じ直径を持つボア28を備え
ている。したがって、組み付け位置では、一方のハブプ
レート12の各ボア20、支持板16のボア28、および他方の
ハブプレート14のボア20が整列される。

トルクを伝えるための、スリットを有する弾力性のある
スプリングコレット（springcollets）30は、両ハブプ
レート12,14および支持板16の整列されたボア20,28の中
に初期張力を有するように挿入してある。このスプリン
グコレット30は、軸方向に延在する長手スリット42（第
４図参照）を持つことができるが、他の様式のスリット
を備えることもできる。このコレットは、ボア20,28の
中での初期張力により、半径方向外側への圧力を生じ
る。このスプリングコレット30の少なくとも一端、好ま
しくは両端にベベル（bevels）32を設けることにより、
このスプリングコレット30のボア20,28への挿入は容易
になっている。また、長手スリット42の端部にもベベル
33が設けてある。スプリングコレット30は、ボア20,28
の中での軸方向中間位置をとり、その両端はハブプレー
ト12,14の外側前面34に対し幾分内側に引っ込んだ位置
をとる。

ボア20,28の中でスプリングコレット30の脱落すること
のない固定を提供するためと同様に、摩擦素子を軸方向
で保持するために、鉄製スリーブ36が設けられ、この鉄
製スリーブは各スプリングコレットの中に挿入され、そ
の自由端は、ハブプレート12,14の前面34を超えてスプ
リングコレットの厚さよりも大きい距離でもって突出す
る。この鉄製スリーブ36には、長手スリット37を有す
る。硬化処理されたばね鋼から成るスプリングコレット
30と反対に、鉄製スリーブ36の材料には軟鋼を使用す
る。挿入完了後、鉄製スリーブ36の両端は、大掛かりな
変形作業なしでフランジを付けることができ、それ故摩
擦素子を保持すると共にスプリングコレット30が外に摺
動しないように、鉄製スリーブは、ハブプレート12,14
の外側前面34に対して支えられる。このようにして、ハ
ブプレート12,14は、回転および振動しないように支持
板16と結合される。

組み付けの順序としては、先ずスプリングコレット30を
ボア20,28に挿入し、それに続く工程で、鉄製スリーブ3
6を通過させ、そのスリーブの端部を折り曲げる。しか
し、スプリングコレット30を鉄製スリーブ36に予め組み
付けておき、それを一緒にボア20,28に差し込む方法も
ある。

支持板16には、組み付けボア20,28の輪と輪状の摩擦ラ
イニング22,24との間に、同様に同じ直径を有し、同じ
角度間隔で配置した、少数の大きなボア38を設けるべき
であろう。これらのボア38は、油の流れをよくすると共
に、重量低減にも役立つ。

両ハブプレート12,14は、同じパンチングツールで製作
した精密パンチ加工部品である。これらのハブプレート
は、互いに、パンチングツールから出た時にそうであっ
た軸方向の位置にある。これ故、例えば、外側前面34が
パンチングツールから出てくるハブプレート12の上側に
なる場合は、他方のハブプレート14の外側前面34は、パ
ンチングツールを離れるときにはその下側となる。ハブ
プレート12,14は、パンチングツールから出てくる時に
そうである相対的な角度位置に配置され、即ち、角度の
ずれがゼロになるように配置してある。これは、ハブプ
レート12,14に開けた、各一対の整列された互いに異な
った直径を持つ案内ボア40,41により保証される。案内
ボア40,41は、同心円状の円の上で、180゜の角度間隔を
置いて、ハブプレート12,14のボア20と内側噛み合わせ
機構18との間に配置されている。

（効 果） 本発明に係わるブレーキディスクの製造は、切削加工を
せず、比較的小さな力でプレス加工できるので、価格的
に有利である。ハブと支持板との間をリベット結合した
際に生じるような、ブレーキディスクの円板状および／
または波状変形が避けられるので、本発明によるブレー
キディスクは、大変良好な平面度を有する表現によって
特徴づけられる。ハブ部分の設計により、本発明に係わ
るブレーキディスクは非常に小型である。そのためこの
ブレーキディスクは、狭い場所での組み付けにも使用で
き、かつ、スプリングコレット30を通して伝えられるト
ルクは究めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ブレーキディスクの軸方向から見た平面図
を、 第２図は、第１図のII−IIから見たブレーキディスクの
片側の断面図を、 第３図は、拡大詳細図として、第１図および第４図のII
I−IIIから見たブレーキディスクの結合位置の軸方向の
断面図を、 第４図は、第３図のIV−IVから見た断面図を示す。 ［主要部分の符号の説明］ 10……ブレーキディスク 12……ハブカバー 14……ハブカバー 16……支持板 18……内側噛み合わせ機構 20……ボア 22……摩擦ライニング 24……摩擦ライニング 26……溝 28……ボア 30……スプリングコレット 32……ベベル 33……ベベル 34……外側前面 36……組立てスリーブ（鉄製スリーブ） 38……ボア 40……案内ボア 41……案内ボア 42……スリット

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】摩擦素子、特に、クラッチディスク、ブレ
   ーキディスク等であって、摩擦面（24）を有するディス
   ク（16）と、該ディスク（16）より厚くかつスプリング
   コレット（30）により遊びなしに該ディスク（16）に固
   定接続された内側ハブと、該スプリングコレット（30）
   内を挿通しかつスプリングコレットを固定する保持要素
   を有し、該スプリングコレット（30）により剪断力が、
   従ってトルクが伝達される摩擦素子において、該スプリ
   ングコレットがディスク（16）およびハブの整列したボ
   ア（20,28）内に確実に保持されており、かつ該保持要
   素が縁部を曲げてフランジを付けられる取り付けスリー
   ブ（36）であって、該取り付けスリーブ（36）はフラン
   ジを付けた状態においてディスク（16）とハブを軸方向
   に一体に保持することを特徴とする摩擦素子。
2. 【請求項２】該スプリングコレット（30）が、初期張力
   を持って、ボア（20,28）の中に位置することを特徴と
   する請求項１に記載の摩擦素子。
3. 【請求項３】該スプリングコレット（30）が、長手方向
   にスロットを持つ円筒状のブッシュ体を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の摩擦素子。
4. 【請求項４】該ブッシュ体は少なくともその一端部に面
   取り部（32）を有することを特徴とする請求項３に記載
   の摩擦素子。
5. 【請求項５】該ブッシュ体は該スロットの長手方向に伸
   びる面取り部を有することを特徴とする請求項３または
   ４に記載の摩擦素子。
6. 【請求項６】該スプリングコレット（30）が、硬化処理
   された鋼からなることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１に記載の摩擦素子。
7. 【請求項７】該取り付けスリーブ（36）が、長手方向の
   スロット（37）を持ち、初期張力無しにスプリングコレ
   ット（30）の中に位置することを特徴とする請求項１乃
   至６のいずれか１に記載の摩擦素子。
8. 【請求項８】該取り付けスリーブ（36）が、その両端
   で、フランジを付けることができるスリーブ体を持つこ
   とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の摩
   擦素子。
9. 【請求項９】該取り付けスリーブ（36）が、複雑な変形
   作業無しで変形できる材料からなることを特徴とする請
   求項１乃至８のいずれか１に記載の摩擦素子。
10. 【請求項１０】該取り付けスリーブが軟鉄からなること
    を特徴とする請求項９に記載の摩擦素子。
11. 【請求項１１】該ハブが、ディスク（16）の両側に配置
    した２枚のハブプレート（12,14）から構成されること
    を特徴とする請求項１乃至10のいずれか１に記載の摩擦
    素子。
12. 【請求項１２】請求項11の摩擦素子を製造する方法にお
    いて、該２枚のハブプレート（12,14）を同じモールド
    で製作し、該モールドからでてくるまま軸方向整列およ
    び相対角度位置で該ディスク（16）に装着することを特
    徴とする摩擦素子の製造方法。