(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側で複数の支持部材によって車輪に支持され摩擦パッドにより挟圧されて制動力を発揮するブレーキディスクであって、
外周面に周方向に並んだ複数の外側凹部が設けられて、外周面が凹凸形状をなし、
前記外側凹部の底面が、前記摩擦パッドに接触する制動面の最外周縁よりも径方向内方に位置しており、これによって前記制動面の径方向幅が周方向に変化している車両用ブレーキディスク。
【請求項２】
請求項１において、前記外側凹部の数が前記複数の前記支持部材の数と同一以上である車両用ブレーキディスク。
【請求項３】
請求項２において、前記外側凹部に径方向内方で対向する内周側の部位に、内周面から径方向内方へ突出する支持部が形成され、
前記支持部が、前記支持部材によって前記車輪に支持されている車両用ブレーキディスク。
【請求項４】
請求項１において、内周面の周方向に複数の内側凹部が設けられている車両用ブレーキディスク。
【請求項５】
請求項４において、前記内側凹部は、前記内周面における隣接する前記支持部材間の制動面に設けられている車両用ブレーキディスク。
【請求項６】
請求項４において、前記内側凹部は、前記複数の外側凹部の一部に対して径方向内方で対向する内周面の部位に形成されている車両用ブレーキディスク。
【請求項７】
請求項１において、前記外側凹部の底面が円弧状である車両用ブレーキディスク。
【請求項８】
請求項１において、前記外側凹部の凹み寸法は、制動面の最外周縁と最内周縁とによって区画される制動面最大幅の０．１５〜０．２５倍に設定されている車両用ブレーキディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、自動二輪車のような車両に用いられるディスクブレーキにおけるブレーキディスクに関する。
【背景技術】
自動二輪車に用いられるブレーキディスクとして、従来、図５に示すものがある（意匠登録第１１５１９７６号公報）。図５のブレーキディスク５０は外周が円形とされており、その内周部が、周方向に並ぶ複数本のリベット型ピン５１により、ディスクハブ５２の外周部に連結される。前記ディスクハブ５２を車輪のハブ（図示せず）にボルト止めすることにより、ディスクハブ５２を介してブレーキディスク５０が車輪に支持される。このブレーキディスク５０の両側面の制動面５４を、車体フレームに取り付けられたキャリパの一対の摩擦パッドで挟圧することにより、車輪に制動力が付与される。
ところで、このような自動二輪車のブレーキディスク５０においては、軽量化の要請から、ブレーキディスク５０の外径をより小さく、板厚をより薄くすることが追求されている。しかし、このように外径を小さく、板厚を薄くすると、熱容量および放熱量が減少するので、制動時にブレーキディスク５０の温度が上昇して熱変形し易くなる。また、ディスクの制動面の径方向幅が周方向に一定であるために、ブレーキディスク５０と摩擦パッドの間での共振に起因する制動時のブレーキ鳴きが発生し易い。
そこで、放熱量を確保するために、ブレーキディスクの外径面に周方向に延びる溝を加工したものも知られているが、あまり大きな効果は期待できない。本発明者が行った実験によれば、計測誤差とほとんど差のない程度の効果しか確認されなかった。また、ディスクの制動面の径方向幅が周方向に一定であるために、前記ブレーキ鳴きを防止できない。
このほかに、軽量化と放熱量の増大を図った自動車用のブレーキディスクとして、ディスクの外周面と内周面を正弦波状に形成したものがあるが（米国特許第６，３８６，３４０号）、ディスクの制動面の径方向幅が周方向に一定であるために、やはり前記ブレーキ鳴きを防止できない。
【発明の開示】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、軽量化が可能で、かつ熱変形を抑えることのでき、さらにブレーキ鳴きを防止できる車両用ブレーキディスクを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１構成に係る車両用ブレーキディスクは、内周側で複数の支持部材によって車輪に支持され摩擦パッドにより挟圧されて制動力を発揮するブレーキディスクであって、外周面に周方向に並んだ複数の外側凹部が設けられて、外周面が凹凸形状をなし、前記外側凹部の底面が、前記摩擦パッドに接触する制動面の最外周縁よりも径方向内方に位置しており、これによって前記制動面の径方向幅が周方向に変化している。
前記車両用ブレーキディスクによれば、前記外側凹部の分だけ軽量化が可能となるだけでなく、内周部よりも径が大きいために熱変形量の大きい外周部が、外側凹部内に向かって周方向へせり出せることから、周方向および径方向への熱膨張が十分許容される。つまり外周部の熱変形の逃げが容易になり、熱によるディスク厚み方向（軸方向）への変形を抑えることができる。また、制動面の径方向幅が周方向に変化していることから、ブレーキディスクの回転に伴い摩擦パッドが挟む制動面の面積が変化することになり、ブレーキディスクと摩擦パッドの間での共振を防止して、共振に起因する制動時のブレーキ鳴きの現象を低減することができる。
前記外側凹部の数は前記支持部材の数と同一以上とするのが好ましい。この構成によれば、内側の支持部材で拘束される部位の数と同一以上の外側凹部が存在するから、外側凹部への熱変形の逃げが容易になる。
本発明の一実施形態では、前記外側凹部の底面が円弧状である。したがって、底面が径方向外方に迫り出す形状であるから、外側凹部にごみが溜まり難い。
好ましくは、前記外側凹部の凹み寸法は、制動面の最外周縁と最内周縁とによって区画される制動面最大幅の０．１５〜０．２５倍に設定されている。０．１５倍未満では、制動面の径方向幅の周方向における変化率が小さ過ぎるために、軽量化、熱変形の抑制およびブレーキ鳴きの防止という、本発明の効果が小さくなる。また、０．２５倍を越えると、ブレーキディスクにおける外側凹部の存在する部位の制動面の径方向幅が小さくなり過ぎて、制動力が低下する。
前記車両用ブレーキディスクにおいて、内周面の周方向に複数の内側凹部を形成しても良い。この構成によれば、前記内側凹部が加わることにより、より一層軽量化が可能になると共に、制動面の径方向幅の変化もより大きくなり、制動時の前記ブレーキ鳴きの現象をより一層低減できる。
前記内側凹部は前記内周面における隣接する前記支持部材間の制動面に設けることができる。
また、前記内側凹部は、前記複数の外側凹部の一部に対して径方向内方で対向する内周面の部位に形成してもよい。これにより、ブレーキディスクにおける内側凹部の存在する部位での制動面の径方向幅の変化を大きくできる。
前記内側凹部の底面は例えば円弧状である。
好ましくは、前記内側凹部の凹み寸法は、制動面の最外周縁と最内周縁とによって区画される制動面最大幅の０．１５〜０．２５倍に設定されている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用ブレーキディスクを設けた自動二輪車の前車輪を示す側面図である。
図２は、同ブレーキディスクの取付状態を示す横断面図である。
図３Ａは、同ブレーキディスクをディスクハブに連結した状態を示す側面図、図３Ｂは、同ブレーキディスクの部分拡大図である。
図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る車両用ブレーキディスクをディスクハブに連結した状態を示す側面図，図４Ｂは、同ブレーキディスクの部分拡大図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る車両用ブレーキディスクを取り付けた自動二輪車の前車輪を示す側面図である。自動二輪車に装着されたディスクブレーキ１は、車輪４に固定されて車輪４と一体回転するブレーキディスク２と、車体、この場合はフロントフォーク５に取り付けられたキャリパ６とを有する。ブレーキディスク２は、図２に示すように、車輪４のハブ４ａにボルト７で固定されるディスクハブ３を介して、車輪４に取り付けられている。キャリパ６は、マスタシリンダから発生する油圧によりピストン（図示せず）を介して互いに接離方向に移動する左右一対の摩擦パッド８，８を、後述するように、２対内蔵しており、これら摩擦パッド８，８によりブレーキディスク２の両側面の制動面９，９を挟圧して、車輪４に制動力を付与する。
図３Ａは前記ブレーキディスク２をディスクハブ３に連結した状態を示す側面図である。ブレーキディスク２は、その内周側で周方向の複数箇所（ここでは７箇所）に、内周面２ａから径方向内方へ突出する支持部２２が形成されており、各支持部２２が、支持部材１０によってディスクハブ３の外周側に連結されている。複数（ここでは７個）の支持部材１０は、同一円上で周方向に等間隔で並んで配置されている。ディスクハブ３は、その内周側に周方向に並べて形成された複数のボルト挿通孔１６を有しており、これら挿通孔１６（５ヶ所）に挿通したボルト７を、図２の車輪４のハブ４ａに設けたねじ孔１７にねじ込むことにより、車輪４に固定される。図３Ａの支持部材１０はリベット型ピンからなり、加締めによりブレーキディスク２とディスクハブ３とが連結される。すなわち、ブレーキディスク２は支持部材１０により、ディスクハブ３を介して車輪４（図２）に支持されている。
支持部材１０は、図３Ｂに示すように、ブレーキディスク２およびディスクハブ３における対応する半円状の取付溝２０，３０に対して若干の隙間を持って遊嵌されており、これによって、制動時のブレーキディスク２の振動が車輪４（図２）に直接伝達されるのを抑制している。なお、前記支持部材１０として、ボルトを使用することもできる。
図３Ａに示すブレーキディスク２の外周面２ｂには周方向に等間隔で並んだ複数の外側凹部１１が設けられて、隣接する凹部１１の間に凸部２１が残されている。こうして、外周面２ｂに凹凸部１１，２１が形成されている。ここでは、凹部１１の個数を１４個としている。また、これら外側凹部１１に径方向内方で対向する内周面２ａの部位には、内側凹部１２が形成されている。ここでは、外周側の一つ置きの凹部１１に対向する内周側の各部位に支持部材１０が配置され、他の一つ置きの凹部１１に対向する内周側の各部位、すなわち隣接する支持部材１０，１０間に、内側凹部１２が形成されている。これにより、摩擦パッド８に接触する制動面９の径方向幅が周方向に変化している。摩擦パッド８は、ここでは周方向に離間して２対配置されているが、左右一対のみとしてもよい。
さらに、ブレーキディスク２の制動面９には、軽量化のために複数の肉抜き孔１３，１４が形成されている。図３Ａに二点鎖線で示すように、摩擦パッド８は、その径方向幅Ｗの全体にわたって前記制動面９に接触する。したがって、制動面９は、図３Ｂに示すように、外側凹部１１が存在しない部位における二点鎖線で示す制動面９の最外周縁９ａと、最内周縁９ｂとで区画された、径方向幅Ｗの環状領域Ｓ内に存在する面である。
また、外側凹部１１の凹み寸法ｅは、好ましくは、制動面９の径方向幅ｆの最大値（最大幅）、つまり最外周縁９ａと最内周縁９ｂの間隔ｆｍ（この例ではｆｍ＝Ｗ）に対し、０．１５〜０．２５倍、より好ましくは０．１７〜０．２３倍である。この実施形態では、ｆｍの０．２０倍とされている。また、外側凹部１１の周方向実効長さ（頂部と谷部の中間における周方向長さ）Ｌは、好ましくは、制動面９の最大径方向幅ｆｍの０．３０〜１．４０倍であり、より好ましくは０．６０〜１．３０倍である。この実施形態では、ｆｍの１．０倍とされている。これにより、外側凹部１１の底面１１ａの形状は、ブレーキディスク２の軸心を中心とする円の一部である円弧状となっており、底面１１ａが最外周縁９ａよりも径方向内方に位置している。
内側凹部１２の凹み寸法ｈは、外側凹部１１と同様に、好ましくは、前記最大径方向幅ｆｍの０．１５〜０．２５倍、より好ましくは０．１７〜０．２３倍である。この実施形態ではｆｍの０．２０倍とされている。この内側凹部１２の底面１２ａは最内周縁９ｂよりも径方向外方に位置している。
上記構成において、図３Ａのブレーキディスク２では、外周面２ｂに周方向に並んだ複数の凹部１１が設けられているので、軽量化が可能となるだけでなく、内周部よりも径が大きいために熱変形量の大きい外周部が、凹部内に向かって周方向へせり出せることから、周方向および径方向への熱膨張が十分許容される。すなわち、外周部の熱変形の逃げが容易になる。その結果、熱によるディスク厚み方向（軸方向）への変形を抑えることができる。また、前記外側凹部１１の存在により、摩擦パッド８に接触する制動面９の径方向幅ｆが周方向に変化しているので、ブレーキディスク２の回転に伴い摩擦パッド８が挟む制動面９の面積が変化することになり、この面積が変化しない場合に発生するブレーキディスク２と摩擦パッド８の間での共振を防止して、共振に起因する制動時のブレーキ鳴きの現象を低減できる。
また、ブレーキディスク２の前記外側凹部１１に径方向で対向する内周面２ａの部位にも内側凹部１２が形成されているので、より一層軽量化が可能になると共に、摩擦パッド８に接触する制動面９の径方向幅ｆの周方向変化もより大きくなり、制動時にブレーキディスク２と摩擦パッド８の間での共振防止効果が増大して、共振に起因する制動時のブレーキ鳴きの現象をより一層低減できる。
また、外側凹部１１の数は前記支持部材１０の数と同一以上（ここでは支持部材１０の数の２倍）とされているから、熱変形の逃げ場となる凹部１１の数が、支持部材１０により拘束される内側の支持部２２の数と同一以上になるので、熱変形の逃げが容易になる。
図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る車両用ブレーキディスクをディスクハブに連結した状態を示す側面図である。このブレーキディスク２Ａは、先の実施形態のブレーキディスク２において、その外周面２ｂに周方向に等間隔で並んだ複数の凹凸部１５ａ，１５ｂを設けたものである。内周面２ａにおける隣接する前記支持部材１０，１０間の制動面９に内側凹部１２が設けられることは、先の実施形態の場合と同様であり、これにより、前記摩擦パッド８に接触する制動面９の径方向幅ｆが周方向に変化している。
また、この実施形態の場合も、図４Ｂにブレーキディスク２Ａの一部を拡大して示すように、外側凹部１５ａの凹み寸法ｅは、制動面９の最大径方向幅ｆｍの０．１５〜０．２５倍が好ましく、この例では、０．２０倍とされている。また、外側凹部１５ａの周方向実効長さＬは、制動面９の最大径方向幅ｆｍの０．３３倍とされている。これにより、外側凹部１５ａの谷部形状は、先の実施形態のような円弧状とはならず、ほぼ正弦波状となっている。内側凹部１２の凹み寸法ｈもやはり、制動面９の最大径方向幅ｆｍの０．１５〜０．２５倍が好ましく、この例では、０．２０倍とされている。
このように、このブレーキディスク２Ａでは、外周面２ｂに周方向に並んだ複数の凹凸部１５ａ，１５ｂが設けられているので、先の実施形態の場合と同様に、軽量化が可能となるだけでなく、内周部よりも径が大きいために熱変形量の大きい外周部が、凹部内に向かって周方向へせり出せることから、周方向および径方向への熱膨張が許容されることになり、熱によるディスク厚み方向（軸方向）の変形を抑えることができる。また、前記凹凸部１５ａ，１５ｂの存在により、摩擦パッド８に接触する制動面９の径方向幅ｆが周方向に変化しているので、ブレーキディスク２Ａの回転に伴い摩擦パッド８が挟む制動面９の面積が変化することになり、制動時にブレーキディスク２Ａと摩擦パッド８の間での共振を防止して、共振に起因する制動時のブレーキ鳴きの現象を低減できる。なお、この第２実施形態では、凸部１５ｂの周方向幅が第１実施形態よりも狭い分、凸部１５ｂの熱変形量も少ないので、凹部１５ａの周方向幅が狭くても、凸部１５ｂの周方向および径方向への熱膨張を許容できる。
また、ブレーキディスク２Ａの内周面における隣接する前記支持部材１０，１０間の制動面９にも内側凹部１２が形成されているので、さらなる軽量化が可能になると共に、制動時にブレーキディスク２Ａと摩擦パッド８の間の共振に起因する制動時のブレーキ鴫きの現象をより一層低減できる。
また、外側凹部１５ａの数が前記支持部材１１の数と同一以上とされていることで、外側凹部１５ａの熱変形の逃げが容易になることも、先の実施形態の場合と同様である。
前記各実施形態のブレーキディスク２，２Ａと、図５に示した従来のブレーキディスク２２について行った熱変形実験の結果を比較して表１に示す。この実験は、各実施形態および従来例のブレーキディスクの一側の制動面を５００°Ｃに加熱し、他側の制動面を室温として、ディスク厚み方向（軸方向）への熱変形量（ｍｍ）を測定したものである。
0004610340.tif 000002
表１に示す実験結果から、図５に示した従来例のブレーキディスク５０の場合の熱変形量（１．２１ｍｍ）に比べて、図４に示した第２実施形態のブレーキディスク２Ａの熱変形量（１．１８ｍｍ）が少なく、また、図３に示した第１実施形態のブレーキディスク２の熱変形量（１．０６ｍｍ）はさらに少ないことが判明した。
【図１】
0004610340.tif 000003
【図２】
0004610340.tif 000004
0004610340.tif 000005
0004610340.tif 000006
【図５】
0004610340.tif 000007