JPH09250577A - デイスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱歪や外部応力等に有利なデイスクブレーキ
の提供。 【解決手段】 全体として略リング状をなすブレーキデ
イスク８を回転方向へ３分割して、それぞれが円弧状を
なす３個の分割デイスク１０で構成する。各分割デイス
ク１０はセラミック強化アルミ複合材料からなる共通部
材として構成し、隣接端部間に外周側が斜めに回転方向
へ突出する分割間隙１５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動２輪車のデ
イスクブレーキ装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】実開昭６０−６０３８５号には、自動２
輪車用前輪を構成するホイールのリムにリング状のブレ
ーキデイスクを取付けたデイスクブレーキ装置が示され
ている。

【０００３】また、ブレーキデイスクの側面にはブレー
キパッドをクリーニングするための溝が形成されてい
る。

【０００４】さらに、このようなブレーキデイスクを、
アルミ等の適当な金属マトリックスからなるＭＭＣ（金
属基複合材料）を用いて鋳造等により製造することも公
知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにブレーキデ
イスクをリムへ取付けると、制動時におけるブレーキデ
イスクの発熱をリムへ逃がすことができ、冷却性能が向
上する。

【０００６】特に、ブレーキデイスクをアルミ合金材料
で製造した場合は、冷却性を向上できるため、冷却の点
では問題なく使用でき、そのうえバネ下荷重を軽くでき
る。

【０００７】しかし、デイスクブレーキが１枚物のリン
グ状をなすために以下の問題点がある。

【０００８】 発熱により全体がコーン状に熱変形
し、締め付けボルトに曲げ応力が発生する。特に、ブレ
ーキデイスクをアルミ合金材料にする場合は、迅速に発
熱を冷却することが必要である。

【０００９】 地面等から過大荷重がホイールへ加わ
ると、全体に大きな外部応力が発生する。

【００１０】 ブレーキデイスクを比較的大型のリン
グ状に形成するため、材料歩留りが悪く、製造時の加熱
や研磨にコストがかかる。特にＭＭＣを用いる場合は、
加熱処理のための連続炉を単位時間に通過する個数をで
きるだけ多くしなければコストがかかってしまう。

【００１１】 ホイールへブレーキデイスクを着脱す
るには、必ず前輪をフロントフォークから外した状態で
行わなければならず組付手順が制限される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明は、車両のホイール側面にブレーキデイス
クを取付けたデイスクブレーキにおいて、ブレーキデイ
スクを、回転方向へ並べたとき全体として略リング状を
なす複数の分割デイスクで構成するとともに、隣り合う
各分割デイスクの隣接端部間を離して分割間隙を設けた
ことを特徴とする。

【００１３】このとき、ブレーキデイスクをホイールの
リム、ハブ、スポークのいずれかへ取付けできる。

【００１４】また、各分割デイスクを共通部材とするこ
とができる。

【００１５】さらに、分割デイスクの回転方向端部を斜
めにし、先にブレーキキャリパで制動されるリーデイン
グ側をホイールへ固定することができる。

【００１６】さらにまた、分割デイスクの回転方向端部
の肉厚を回転方向に向って先端側が次第に薄くなるよう
テーパー状にすることができる。

【００１７】そのうえ、分割デイスクをセラミック強化
アルミ複合材料で形成することもできる。

【００１８】

【発明の効果】ブレーキデイスクを複数の分割デイスク
で構成し、各分割デイスクの隣接端部間に間隙を設ける
と、制動時の発熱により熱変形が発生しても、リング状
に連続してないので、リング状をしたブレーキデイスク
のようにコーン状に変形することがない。

【００１９】このため、熱歪が少なくなり、かつ、締め
付けボルトに対する曲げ応力の発生を抑制できる。

【００２０】また、ホイールに過大荷動が加わっても、
この外部応力は、分割デイスクの回転方向端部が分離し
ているので、この外部応力を除去もしくは減少できる。

【００２１】さらに、各分割デイスク間に設けた分割間
隙により、ブレーキパッドの摺動面をクリーニングでき
る。

【００２２】そのうえ、各分割デイスクを共通部材にす
れば、従来の略１／３程度の大きさの部材である分割デ
イスクを１種類だけ製造すれば足りるので、製造が容易
である。しかも、材料歩留りが良くなり、製造時の加
熱、研磨コストを低減できる。

【００２３】また、ブレーキデイスクのホイールに対す
る着脱は、ホイールが車体へ取付けられているか否かに
かかわらず、分割デイスクを随時着脱できるので、組付
性が向上する。

【００２４】このブレーキデイスクは、リム、ハブ、ス
ポークのいずれにも取付けることができ、特にリムへ取
付けると、ブレーキデイスク全体を大径にするとともに
制動時の発熱をヒートマスの大きなリムへ逃がすことが
できるので、アルミ合金材料のブレーキデイスクに好適
となる。

【００２５】また、分割デイスクの回転方向端部を斜め
にし、リーデイング側をホイールへ固定したので、変形
や取付精度により回転方向端部が回転面から多少ずれて
もキャリパのブレーキパッドがスムーズに摺動でき、異
音の発生や異常摩耗を減少できる。

【００２６】同様の効果は、回転方向端部の肉厚を回転
方向に向って徐々に薄くなるように変化させることによ
っても得られる。なお、これらを組み合せることも任意
にできる。

【００２７】そのうえ、分割デイスクをセラミック強化
アルミ複合材料で形成した場合は、ブレーキデイスクに
要求される諸性能を向上できるとともに、軽量化により
バネ下荷重を軽くできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１乃至図４に第１の実施形態を
示す。図１は自動２輪車用前輪デイスクブレーキ装置側
面図、図２はその２−２線断面図、図３はキャリパ部分
の拡大側面図、図４は図３の４−４線断面図である。

【００２９】まず、図１及び図２において、前輪１は左
右一対のフロントフォーク２の下端部において、車軸３
を介して支持されている。

【００３０】前輪１はタイヤ１ａ及びホイール４からな
り、このホイール４は、車軸３を介してフロントフォー
ク２へ支持されるハブ５と、これから放射状に延びるス
ポーク６と、その先端部に連結されたリム７とからな
り、アルミ合金やスチール等の適宜材料で形成されてい
る。

【００３１】リム７の側面には、全体として略リング状
をなすブレーキデイスク８が取付けられている。

【００３２】ブレーキデイスク８は回転方向へ３分割さ
れた３個の分割デイスク１０で構成されている。

【００３３】各分割デイスク１０は同一部材を共通使用
するものであり、全体として一つのリングを形成するよ
うに円弧状をなし、その長さ方向両端１１、１２のう
ち、回転方向（矢示Ｘ）の端部１１は、外周側先端１１
ａが内周側先端１１ｂよりも回転方向へ長く突出するよ
う斜めに形成され、他側の端部１２は逆向きの傾斜にな
っている。

【００３４】これにより、回転時に外周側先端１１ａが
内周側先端１１ｂよりも先にブレーキキャリパのブレー
キパッド（後述）に摺接するようになり、ブレーキキャ
リパに対してリーデイング側になっている。

【００３５】図４に明らかなように両端１１、１２は、
いずれも、先端側程薄肉になるよう徐々に肉厚が変化す
るテーパー部１４になっている。なお、テーパー部１４
は回転方向端部１１側のみに形成してもよい。

【００３６】さらに、各分割デイスク１０は、各分割デ
イスク１０の外周部は、両端及び中間の計３ヶ所で締め
付けボルト１３により、リム７の側面に形成されたボス
９（図２）へ取付けられている。

【００３７】特に、回転方向端部１１側の締め付けボル
ト１３は、内周側先端１１ｂよりも回転方向へ出た位置
になっている。また、中間部の締め付けボルト１３はス
ポーク６の付け根部分になっている。但し、締め付けボ
ルト１３は必ずしも端部でなくてもよく、また、その取
付ヶ所の数も任意である。

【００３８】ブレーキデイスク８は、隣り合う分割デイ
スク１０の端部１１と１２の間は離れており、ここに斜
めの分割間隙１５が形成され、この分割間隙１５は外周
側がリーディング側になるように傾斜している。

【００３９】分割デイスク１０の側面にはブレーキキャ
リパ２０のブレーキパッド２１がピストン２２により摺
動して制動時するようになっている。

【００４０】ブレーキキャリパ２０はフロントフォーク
２のステー２４へボルト２５により取付られている。

【００４１】このような分割デイスク１０は、セラミッ
ク強化金属基複合材で成形できる。特に、アルミナ強化
金属基複合材料又は金属基にアルミを用いたセラミック
強化アルミ複合材料が（以下、これらをアルミ複合材料
と総称する）が好適である。

【００４２】このようなアルミ複合材料の一例として
は、ランクサイド株式会社のＰＲＩＭＥＸ（登録商標）
法と呼ばれる、セラミック強化材のプリフォームへ金属
マトリックスを非加圧で浸透させて製造するものが知ら
れている。

【００４３】このセラミック強化金属基複合材材料又は
セラミック強化セラミック基複合材を用いれば、耐熱
性、耐摩耗性及び剛性等の諸特性でブレーキデイスクに
好適な物性が得られ、そのうえ構成金属をアルミ系にす
ればさらに軽量化を実現でき、バネ下荷重の低減に貢献
できる。

【００４４】この方法では、連続加熱炉を通して加熱金
属を浸透する工程があるが、本願発明の分割デイスクは
従来のリング状のものより小型であるから、連続加熱炉
を単位時間に通過する個数を多くでき、成形効率が向上
する。

【００４５】なお、本願発明の分割デイスクは、上記ア
ルミ系ＭＭＣに限定されず、各種のセラミックと金属基
を組合せたＭＭＣが可能である。さらに、このようなＭ
ＭＣによらず、従来のスチール等を用いることもでき
る。

【００４６】次に、本実施形態の作用を説明する。分割
デイスク１０は、ホイール４のそれぞれの間に分割間隙
１５を設けつつ回転方向へ並べて締め付けボルト１３に
よりリム７へ取付けることにより、全体として略リング
状のブレーキデイスク８をなす。

【００４７】このブレーキデイスク８は、３個の分割デ
イスク１０へ分割されているから、予め、前輪１をフロ
ントフォーク２へ取付けた状態であっても、各分割デイ
スク１０毎に随時着脱でき、従来の単一リングと異な
り、工程順序を限定されないので、組付性が向上する。

【００４８】また、前輪１へ過大荷重が加わっても、ブ
レーキデイスク８に発生する応力は、個々の分割デイス
ク１０が分離されているため、全体の応力が大きくなら
ず、外部応力が除去もしくは低減される。

【００４９】さらに、制動時には、分割デイスク１０が
発熱するがこの熱は速にヒートマスの大きなリム７へ逃
げて冷却される。

【００５０】したがって、冷却性能が向上するため、デ
イスクブレーキとして、アルミ系材料で構成しても十分
に使用に耐えることができ、ブレーキデイスク８を軽量
化してバネ下荷重を小さくし、自動２輪車に好適なもの
となる。

【００５１】しかも、ブレーキデイスク８をリム７へ取
付けることにより、ブレーキデイスク８を大径にできる
ので、それだけ、制動時における単位面積あたりの発熱
量を小さくできるから、この点でもアルミ製デイスクブ
レーキを採用するに際して有利となる。

【００５２】また、ブレーキデイスク８を各分割デイス
ク１０に分割したので、制動時に発熱して変形しても、
従来の単一リングのように、全体がコーン状に変形する
ことがなく、締め付けボルト１３に対する曲げ応力の集
中も少なくできる。

【００５３】さらに、ブレーキデイスク８を分割するこ
とにより生じた分割間隙１５の存在により、ブレーキパ
ット２１の表面をクリーニングでき、従来のように、わ
ざわざブレーキデイスクの側面に溝や穴を形成する必要
がない。

【００５４】また、分割間隙１５は、端部１１と端部１
２を斜めにすることでリーディング状をなすよう斜めに
形成されているので、図３に示すように、外周側先端１
１ａ側からブレーキパット２１へ摺接する。

【００５５】このため、仮に端部１１が取付精度や変形
により回転面からずれていても、このような狂いの少な
い外周側先端１１ａが先にブレーキパット２１と摺接す
るから、ブレーキパット２１摺動がスムーズになり、異
音の発生や異常磨耗が少なくなる。

【００５６】特に、端部１１は、内周側先端１１ｂより
も回転方向へ突出する外周側先端１１ａ近傍で締め付け
ボルト１３を取付けているので、なおさら、このような
端部１１の変形を少なくできる。

【００５７】そのうえ、図４に示すように端部１１及び
端部１２の表面を分割間隙１５に向かって薄肉化するテ
ーパー部１４にしたので、この点でもさらに上記効果を
促進できる。

【００５８】しかも、ブレーキデイスク８を分割デイス
ク１０とすることにより、小型化できるので、製造時の
加熱や研磨コストを削減でき、特に、アルミ複合材料で
形成すれば、連続炉の通過量を多くできて、よりコスト
ダウンできる。

【００５９】図５及び図６は第２の実施形態を示し、図
５はデイスクブレーキを取付けた車輪の側面図、図６は
その断面図である。なお、前実施形態と共通する部分に
は同一符号を用いるものとする。

【００６０】この側では、ブレーキデイスク８をスポー
ク６の側面に設けたボス３０へ締め付けボルト１３で取
付けてあり、径方向中間部には、同心円状をなす溝３１
が形成されている。

【００６１】このブレーキデイスク８は、前記と同様に
３分割された分割デイスク１０から構成され、各分割デ
イスク１０は内周側がリーデイング側となり、このため
内周側で締め付けボルト１３により取付けられている。

【００６２】この例では、スチール等で構成され、あま
り大径にしない方が有利なブレーキデイスク８に有利で
あり、より小径の場合には、ハブ５へ取付けることも可
能である。

【００６３】この例でも、前実施形態の効果のうち、リ
ム７へ取付けたことによる効果以外のものを同様に享受
できる。

【００６４】なお、本願発明は前記各実施形態に限定さ
れず、種々に変形可能であり、例えば、分割間隙１５は
必ずしも斜めに形成する必要はなく、かつテーパー部１
４を設ける必要もない。

【００６５】さらに、使用する場所は、後輪でもよく、
４輪自動車その他の車両の車輪に用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態における車輪の側面図

【図２】 その２−２線断面図

【図３】 図１におけるキャリパ部分の拡大図

【図４】 図３の４−４線拡大断面図

【図５】 第２の実施形態における車輪の側面図

【図６】 その６−６線断面図

【符号の説明】

１：前輪、４：ホイール、５：ハブ、６：スポーク、
７：リム、８：ブレーキデイスク、１０：分割デイス
ク、１１：端部、１２：端部、１３：締め付けボルト、
１４：テーパー部、１５：分割間隙

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のホイール側面にブレーキデイスクを
   取付けたデイスクブレーキにおいて、ブレーキデイスク
   を、回転方向へ並べたとき全体として略リング状をなす
   複数の分割デイスクで構成するとともに、隣り合う各分
   割デイスクの隣接端部間を離して分割間隙を設けたこと
   を特徴とするデイスクブレーキ装置。
2. 【請求項２】ブレーキデイスクをホイールのリムへ取付
   けたことを特徴とする請求項１のデイスクブレーキ装
   置。
3. 【請求項３】ブレーキデイスクをハブに取付けたことを
   特徴とする請求項１のデイスクブレーキ装置。
4. 【請求項４】ブレーキデイスクをスポークへ取付けたこ
   とを特徴とする請求項１のデイスクブレーキ装置。
5. 【請求項５】各分割デイスクを共通部材としたことを特
   徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載したデイスク
   ブレーキ装置。
6. 【請求項６】分割デイスクの回転方向端部を斜めにし、
   先にブレーキキャリパで制動されるリーデイング側をホ
   イールへ固定したことを特徴とする請求項５のデイスク
   ブレーキ装置。
7. 【請求項７】分割デイスクの回転方向端部の肉厚を回転
   方向に向って先端側が次第に薄くなるようテーパー状に
   したことを特徴とする請求項５又は６記載のデイスクブ
   レーキ装置。
8. 【請求項８】分割デイスクをセラミック強化アルミ複合
   材料で形成したことを特徴とする請求項１のデイスクブ
   レーキ装置。