(57)【要約】【課題】摩擦リングおよびハブプレートをセラミック材料によって一部品で形成する。【解決手段】金属ハブプレートを用いることなく車軸に対して直接に固定できるカーボンセラミックブレーキディスクであって、炭素繊維で補強され且つ回転軸の近傍でハブプレートの形状を成すとともに外周の近傍で環状ディスクの形状を成すセラミックによって形成されているカーボンセラミックブレーキディスク。【選択図】図１
2006105396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ハブプレートを用いることなく車軸に対して直接に固定できるカーボンセラミックブレーキディスク（１）であって、炭素繊維で補強され且つ回転軸（６）の近傍でハブプレートの形状を成すとともに外周の近傍で環状ディスクの形状を成すセラミックによって形成されているカーボンセラミックブレーキディスク。
【請求項２】
少なくとも３つの孔または凹部が内周（２）にわたって設けられ、これらの孔または凹部は、車軸上の同様の孔または凹部もしくは装着ピンと一致していることを特徴とする請求項１記載のカーボンセラミックブレーキディスク。
【請求項３】
内径が４０ｍｍ〜１００ｍｍであり、また、前記回転軸に近い内側平坦ディスク部（３）が、半径に沿う経路の１０％〜２５％から始まって２０％〜４５％で終わるべく回転軸（６）に対して垂直に径方向で延び、その後、半径に沿う経路の２０％〜３５％から始まって２５％〜７０％で終わるクランク部（４）へと続き、その後、摩擦リング部（５）が前記クランク部に隣接して半径に沿う経路の２５％〜７０％から半径に沿う経路の１００％まで延びるように、ディスク本体が分けられていることを特徴とする請求項１記載のカーボンセラミックブレーキディスク。
【請求項４】
ブレーキディスクの材料は、その基質が実質的にシリコンカーバイド、シリコンおよびカーボンを含む炭素繊維で補強されたセラミックであることを特徴とする請求項１記載のカーボンセラミックブレーキディスク。
【請求項５】
平均長が３０ｍｍを超える炭素繊維が、表面（３）およびクランク部（４）の領域を含むハブプレートの形状を成す領域で使用されることを特徴とする請求項１記載のカーボンセラミックブレーキディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハブプレートを用いることなく車軸に対して直接に固定できるカーボンセラミックブレーキディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンセラミックブレーキディスクは特許文献から周知である。例えば、特許文献１は、円筒状のリングの形態を成す摩擦部材であって、摩擦ディスクを車軸に対して固定できる孔が内周に沿って形成された摩擦部材について記載している。この場合、摩擦ディスクの内径と外径との間の比率は約４０％である（図１Ａ参照）。
【０００３】
また、内側から通気され且つカーボンセラミック材料によって形成されるブレーキディスクも、互いにピンによって接続された２つの平行なディスクを備える特許文献２から周知である。この場合２つのディスクは円筒状のリングの形態を成しており、特許文献２の図２によれば、内径は外径の約３３％である。
【０００４】
特許文献３にも、カーボンセラミックから成る円筒状のリングディスクが開示されている。この円筒状のリングでは、特許文献３の図１３において、内径と外径との間の比率が約４８％である。
【０００５】
特許文献４には、金属ハブプレートを有するセラミックブレーキディスクを含むブレーキユニットが開示されている。ハブプレートおよびブレーキディスクは互いにボルトで取り付けられており、ボルトのための受け部は、塑性変形可能な材料から成るスリーブで裏打ちされており、あるいは、ブレーキディスクは、それ自体がボルトの領域で塑性変形可能である。この手法は、異なる材料の異なる熱膨張によって引き起こされる問題を未然に防ごうとするものである。特許文献４の図６ａでは、ブレーキディスクの内径が外径の約３３％であり、ブレーキディスクおよびハブプレートにおいて異なる材料が使用されている。したがって、特許文献４では異なる材料の問題が扱われるが、それは特定の形態の固定によって解決される。
【０００６】
ハブプレートの使用を完全に避けることにより、ハブプレートとブレーキディスクリングとの間の異なる熱膨張の問題を解決できることは、従来技術ではこれまで知られていなかった。金属ハブプレートは絶対に必要なものであると考えられてきた。その理由は、特に、２つの金属部間でのみ接続が行なわれることから、ハブプレートと摩擦リングとから成るブレーキディスクをシャフト上に装着する際に特定の注意を払う必要がないからである。摩擦リングに対するハブプレートの固定は、異なる熱膨張の更なる問題を伴っており、非常に重大な作業であった。また、金属ハブプレートは、摩擦リングを支持するだけでなく、ホイールを固定するためにも使用されるため、回転軸の方向で互いにオフセットされる２つの平面を有していなければならない。従来、摩擦リングは、ホイールから離れた側に装着され（カーボンセラミックブレーキディスクの場合）、あるいは、それ自体が摩擦リングを形成している（鋳鉄ブレーキディスクの場合）。ホイールを装着できるように２つの平面間のオフセットは十分に大きくなければならない。そのため、ホイールと動作中に熱くなるブレーキディスクとの間には十分なクリアランスが維持される。
【０００７】
オフセット平面を有する１つのハブプレートを使用する解決策に代わるものとして、２つのフランジがシャフト上に装着されても良い。この場合、これらのフランジのうち、内側のフランジが摩擦ディスクを支持し、外側のフランジがホイールを支持する。しかしながら、取り付けおよび取り外しのため、円筒リングの形状を成す摩擦ディスクは、シャフト上に装着される際にホイールを支持するフランジの外径と少なくとも同じ大きさの内径を有していなければならない。この場合、ホイールから摩擦ディスクへ及びその逆に力がシャフトにより伝えられ、この力により、かなりの捻れ応力が後者に対して作用する。これは、回転軸に近いほど、力が増大するためである。したがって、これは、技術的に十分な解決策を与えない。
【特許文献１】独国特許出願公開第４４３８４５６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９５４３７９９号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９７２１６４７号
【特許文献４】独国特許出願公開第１９７１９６３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明において、この課題は、摩擦リングおよびハブプレートをセラミック材料によって一部品で形成することにより解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明は、ハブプレートを用いることなく車軸に対して直接に固定されるカーボンセラミックブレーキディスクであって、炭素繊維で補強され且つ回転軸の近傍でハブプレートの形状を成すとともに外周の近傍で環状ディスクの形状を成すセラミックによって形成されているカーボンセラミックブレーキディスクに関する。ここで、内径は、車軸上の固定フランジの寸法によってのみ決定される。内径の近傍には、車軸上の対応する固定手段と協働して接続部を形成する固定手段が設けられている。
【００１０】
少なくとも３つの孔または凹部が内周にわたって設けられ、これらの孔または凹部が、車軸上の同様の孔または凹部、例えばネジ、もしくは装着ピンと一致していると有利である。ブレーキディスクを組み立てる場合には、固定手段を固定する際に、ほぼ同じ圧力が各固定点でセラミック材料に加わるように注意しなければならない。
【００１１】
この種のアセンブリを用いると、短い距離にわたって且つより均一に力が摩擦リングに導入され、したがって、補強構造体にも導入されるという、従来の実施形態に勝る利点が得られる。そのため、従来の構造と比較すると、応力の局所定なピークが減少する。驚くべきことに、このプラス効果は、短いレバーアームによって引き起こされる大きな力の欠点を補償して余りあることが分かった。ここでは、ブレーキディスクのために必要な固定手段の数が少ないことも更なる利点となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るブレーキディスクの寸法は、内径が約４０ｍｍ〜約１００ｍｍ、好ましくは４０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように設定されることが好ましく、また、ディスク本体は、回転軸に近い内面が、半径に沿う経路の１０％〜２５％から始まって２０％〜４５％で終わるべく回転軸に対して垂直に径方向で延び、その後、半径に沿う経路の２０％〜３５％から始まって２５％〜７０％で終わるクランク部へと続くように、分けられている。このクランク部には、その後、摩擦リング部が隣接し、摩擦リング部は、クランク部に隣接して、半径に沿う経路の２５％〜７０％から半径に沿う経路の１００％まで延びる。
【００１３】
図１は、本発明に係るブレーキディスクの断面を示している。この断面には、先の段落で説明した寸法が示されている。
【００１４】
ここで、図１において、ブレーキディスク１には、回転軸６に対して垂直な平坦内側ディスク部３を画定する内周面が符号２で示されている。これに隣接して、クランク部４が続いている。このクランク部４は摩擦リング部５と一体になって繋がっている。内周面２へと径方向に延びる開口の大きさは、回転軸６から測定して３０ｍｍ〜５０ｍｍであり、また、内側平坦ディスク部３は、半径に沿う経路の１０％〜４５％延びるとともに、クランク部４は、半径に沿う経路の２０％〜７０％延びている。そして、その後、その比較的大きな表面７および７’が同様に回転軸６と垂直である摩擦リング部５は、半径に沿う経路の２５％から７０％〜１００％まで延びている。
【００１５】
本発明に係る構成の利点は、前述したように異なる熱膨張係数によって生じる応力が回避されるという事実に起因するだけでなく、摩擦リング部からハブ部への力の導入における更に好ましい状態にも起因する。
【００１６】
本発明に係るブレーキディスクを、その基質が実質的にシリコンカーバイド、シリコンおよびカーボンを含む炭素繊維で補強されたセラミックによって形成することが好ましい。
【００１７】
ここで、平均長が３０ｍｍを超える炭素繊維、特に好ましくは平均長が少なくとも５０ｍｍの炭素繊維が、ハブプレートの形状を成す領域、すなわち、表面３およびクランク部４の領域で使用されれば、特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るブレーキディスクの断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ブレーキディスク
２  内周面
３  平坦内側ディスク部
４  クランク部
５  摩擦リング部
６  回転軸
７  表面
【図１】
2006105396.tif 000003