JP2003090368A

JP2003090368A - ブレーキディスク構造

Info

Publication number: JP2003090368A
Application number: JP2001286976A
Authority: JP
Inventors: Nobuhide Takeshige; 伸秀武重; Makoto Fujita; 誠藤田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】周辺部品の設計やレイアウト変更を必要とす
ることなく、ブレーキング時におけるディスク温度の上
昇を有効に抑制できるブレーキディスク構造を提供す
る。【解決手段】回転機構に取り付けられる取付部と、ブ
レーキング時にブレーキパッドと摺接する摺接部Ｋを備
えた摩擦板部Ｐと、該摩擦板部と上記取付部とを連結す
る連結部Ｊとを有するディスク本体Ｂ１を備えてなるブ
レーキディスクＤ１の構造において、上記取付部と摺接
部との間にディスク本体から張り出す張り出し部Ｗ１が
設けられ、該張り出し部の表面積は、ディスク本体の上
記張り出し部が設けられた部分の表面積に等しいか若し
くはそれ以上に設定されていることを特徴とする。

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、自動車あるいは
産業用車両等の車両用ブレーキ装置などに適用可能なブ
レーキディスク構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等の車両用のブレーキ装置
において、車体の所謂バネ下重量を大幅に低減して操縦
安定性を向上させることなどを目的に、ブレーキディス
クをアルミニウム合金で製作することが考えられてお
り、一部の超軽量スポーツカーや電気自動車などの所謂
コンセプトカーに採用され始めている。例えば、特開２
０００−１７０８０４号公報には、ブレーキパッドとの
摩擦面に耐摩耗性金属のメッキ層を形成するとともに、
該メッキ層の全域に微細な網目状のクラックを形成して
熱応力の発生の抑制を図るようにしたアルミニウム合金
製ブレーキディスクが開示されている。

【０００３】このように、従来の例えば鋳鉄等の鉄系材
料に代えてアルミニウム合金を素材として採用すること
により、ブレーキディスクの大幅な重量低減を実現でき
るのであるが、反面、アルミニウムは鋳鉄よりも比熱が
かなり小さく、ブレーキキング時の温度上昇が大きくな
るという問題がある。

【０００４】尚、この問題に関連して、例えば、特開平
８−２８６１３号公報には、アルミニウム合金マトリッ
クス複合材料のベンチレーティッド・タイプのブレーキ
ディスクとして、一対のブレーキプレートにおけるブレ
ーキパッドとの摺接部どうしの間に、放熱用通風路を形
成するためのフィン体を取り付けるようにしたものが開
示されている。しかしながら、この構成では、別部材と
してのフィン体が必要であり、また、構造が複雑化する
という難点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】また、上記ブレーキン
グ時における温度上昇の問題に対して、ディスク本体の
サイズ（例えば、ディスクの最外径や各部の肉厚など）
を大きく設定して熱容量を増大せしめることにより、温
度上昇を抑制することが考えられる。上記ディスク本体
は、周知のように、基本的には、回転機構に取り付けら
れる取付部と、ブレーキング時にブレーキパッドと摺接
する摺接部を備えた摩擦板部と、該摩擦板部と上記取付
部とを連結する連結部とで構成されている。

【０００６】このうち、上記摺接部と取付部について
は、直接に係合又は当接する周辺部品（例えば、キャリ
パ等のブレーキ系部品やステアリングナックル或いは駆
動軸ハブ等の駆動系部品など）があるので、肉厚等のサ
イズを大きく設定すると、上記周辺部品の設計やレイア
ウトも変更する必要が生じ、ブレーキディスク周辺が大
型化し、また、全体として大幅なコストアップを余儀な
くされるという問題があった。

【０００７】一方、上記摺接部と取付部との間に位置す
る部分については、直接に係合又は当接する周辺部品は
特にないので、この部分の肉厚を厚く設定してディスク
本体の熱容量を大きくすることが考えられる。しかしな
がら、この摺接部と取付部との間の部分についても、唯
単に肉厚を大きくするだけでは、ブレーキング時におけ
るディスク温度の上昇を有効に抑制することは、なかな
かに難しいという問題があった。

【０００８】この発明は、かかる技術的課題に鑑みてな
されたもので、ディスク本体に直接に係合又は当接する
周辺部品の設計やレイアウト変更を必要とすることな
く、ブレーキング時におけるディスク温度の上昇を有効
に抑制することができるブレーキディスク構造を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、量産車
両にも適用可能で実用的なアルミニウム合金製のブレー
キディスクの研究開発を重ねる中で、ディスク本体の熱
容量の増大を目的にして、ディスク本体の一部分の肉厚
を大きく設定しても、その肉厚増大によってその部分の
表面積が減少する場合には、ブレーキング時におけるデ
ィスク温度の上昇を有効に抑制することはできず、却っ
て温度上昇が大きくなる場合すらあることを見出した。
これは、当該厚肉部を設けたことによって放熱面積が減
少する結果、放熱による冷却効果が減じられることによ
るものと考えられる。

【００１０】そこで、本願の請求項１に係る発明(以
下、第１の発明という)は、回転機構に取り付けられる
取付部と、ブレーキング時にブレーキパッドと摺接する
摺接部を備えた摩擦板部と、該摩擦板部と上記取付部と
を連結する連結部とを有するディスク本体を備えてなる
ブレーキディスク構造において、上記取付部と上記摺接
部との間に上記ディスク本体から張り出す張り出し部が
設けられ、該張り出し部の表面積は、上記ディスク本体
の上記張り出し部が設けられた部分の表面積に等しいか
若しくはそれ以上に設定されていることを特徴としたも
のである。

【００１１】また、本願の請求項２に係る発明(以下、
第２の発明という)は、上記第１の発明において、上記
張り出し部は、その表面部が凹凸状に形成されているこ
とを特徴としたものである。

【００１２】更に、本願の請求項３に係る発明(以下、
第３の発明という)は、上記第１又は第２の発明におい
て、上記張り出し部は上記ディスク本体と一体に形成さ
れていることを特徴としたものである。

【００１３】また、更に、本願の請求項４に係る発明
(以下、第４の発明という)は、上記第１〜第３の発明の
何れか一において、上記張り出し部は、上記取付部と上
記摩擦板部の両部にわたって設けられていることを特徴
としたものである。

【００１４】また、更に、本願の請求項５に係る発明
(以下、第５の発明という)は、上記第１〜第４の発明の
何れか一において、上記ディスク本体は、アルミニウム
合金を素材として形成されていることを特徴としたもの
である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明実
施例に係るブレーキディスクの説明に先立って、その基
本となる一般的な形状を有する比較例について説明す
る。図１は本発明の比較例１を成すブレーキディスクの
車両駆動系への取付状態を概略的に示す断面説明図、ま
た、図２は上記比較例１に係るブレーキディスクの基本
形状を拡大して示す拡大断面説明図である。

【００１６】これらの図に示すように、本比較例１に係
るブレーキディスクＤａのディスク本体Ｂａは、駆動軸
１０の先端に一体的に設けられた駆動軸ハブ１１に取り
付けられる取付部Ｍと、ブレーキング時にブレーキパッ
ド１６と摺接する摺接部Ｋを備えた摩擦板部Ｐと、該摩
擦板部Ｐと上記取付部Ｍとを連結する連結部Ｊとを有し
て構成されている。

【００１７】上記取付部Ｍ及び摩擦板部Ｐは、共に板状
で所定の幅及び厚さの環状に形成され、摩擦板部Ｐが取
付部Ｍの外側に位置している。上記連結部Ｊは所定の高
さ及び厚さの円筒状に形成され、取付部Ｍの外周部と摩
擦板部Ｐの内周部とを一体的に連結している。この摩擦
板部Ｐは、摺接部Ｋから連結部Ｊに至るまでの両者の間
の部分Ｐｙを基部とし、この基部Ｐｙと摺接部Ｋとで構
成されている。

【００１８】上記ディスク本体Ｄａは、その取付部Ｍを
上記駆動軸ハブ１１に締結固定して車両の駆動系の一部
をなす回転機構に取り付けられ、上記摩擦板部Ｐの外周
側部分に位置する摺接部Ｋに対向するように、キャリパ
１５に保持されたブレーキパッド１６が位置しており、
ブレーキング時には、例えば油圧によってブレーキング
パッド１６が摩擦板部Ｐの摺接部Ｋに対して押圧され、
両者１６，Ｋが相互に摺接することになる。

【００１９】すなわち、上記ブレーキディスクＤａのデ
ィスク本体Ｂａの上記摺接部については、直接に係合又
は当接する周辺部品として、ブレーキ系部品であるキャ
リパ１５がある。また、ディスク本体の取付部について
は、直接に係合又は当接する周辺部品として、駆動系の
一部をなす回転機構の部品である駆動軸ハブ１１が存在
することになる。

【００２０】尚、上記ブレーキディスクＤａは、所謂ベ
ンチレーティッド・タイプのもので、摺接部Ｋにはその
内周側と外周側とを連通させる所謂ベンチホールＨが半
径方向に多数設けられている。本比較例１では、このベ
ンチホールＨは、断面の周縁形状が矩形状を成すように
形成されている。

【００２１】本比較例１では、上記ディスク本体Ｄａが
アルミニウム（以下、適宜、その元素記号Ａｌで略称す
る。）合金製で、その素材材料としては、例えば、ＪＩ
ＳＨ５２０２に規定されたＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のＡｌ合
金ＡＣ４ＣＨを用い、高圧鋳造法により製造した。

【００２２】かかるアルミニウム合金製のディスク本体
を製造する場合、摺接部に高い摩擦特性を付与し、ま
た、その耐用温度を高めることなどを目的として、セラ
ミック粒子を分散させたインゴットを溶解し、砂型鋳造
法により製造するのが、従来、一般的であった。すなわ
ち、従来のＡｌ合金製ブレーキディスクでは、一般に、
ディスク本体全体がセラミック粒子を均一に分散させた
Ａｌ合金で形成されていた。

【００２３】これに対して、本実施の形態では、より好
ましくは、セラミック粒子を主体とする予備成形体（プ
リフォーム）を予め製作しておき、このプリフォームを
鋳造型（例えば金型）の摺接部に対応する部位にセット
した上で、溶湯鍛造による高圧鋳造を行い、摩擦板部の
摺接部のみを部分複合化するようにした。

【００２４】かかる製造法を適用することにより、上述
の従来法に比して、摺接部により高い摩擦特性を付与す
ることができ、また、その耐用温度をより高めることが
でき、更に、材料にＡｌ合金を用いて軽量化を図ること
による軽量化のコストを大幅に低下させることができ
る。

【００２５】すなわち、本実施の形態では、プリフォー
ムを用いて部分複合化を行うことにより、セラミックを
均一分散させた素材を用いた従来法に比して、摺接部の
摩擦特性および耐用温度並びに軽量化コストについて、
以下のような向上効果が得られた。

【００２６】摺接部の摩擦係数（μ）については、従来
法では約０．３５程度のレベルであったものが、プリフ
ォームを用いた部分複合化法では約０．４５に上昇し
た。また、耐用温度については、所謂スコアリング発生
温度を測定した結果、従来法では約４５０℃程度であっ
たものが、プリフォームを用いた部分複合化法では約５
００℃に上昇した。更に、軽量化コストについては、プ
リフォームを用いた部分複合化法によれば、従来法に比
べて、１ｋｇ当りの軽量化コストが約１／３以下にまで
低減させることができた。

【００２７】本実施の形態では、ディスク本体に直接に
係合又は当接する周辺部品の設計やレイアウト変更を必
要とすることなく、ブレーキング時におけるディスク温
度の上昇を有効に抑制することを目的として、種々の形
態のブレーキディスク構造について、ブレーキング時の
ディスク温度を調べた。以下、これら種々の形態のブレ
ーキディスク構造について説明する。尚、これらは、何
れも上述の比較例１をベースとしたものであるので、比
較例１における場合と、同様の構成を備え同様の作用を
なすものについては。同一の符号を付し、それ以上の説
明は省略する。

【００２８】まず、比較例２について説明する。図３
は、比較例２に係るブレーキディスクＤｂのディスク本
体Ｂｂの基本形状を示す拡大断面説明図であり、比較例
１についての図２に相当するものである。この図に示す
ように、比較例２では、ディスク本体Ｂｂの熱容量を増
大させるために、取付部Ｍと摩擦板部Ｐの摺接部Ｋとの
間にディスク本体Ｂｂから張り出す張り出し部Ｗｂが設
けられている。この張り出し部Ｗｂは、上記取付部Ｍの
外周部と上記摺接部Ｋの内周部とを掛け渡すようにし
て、つまり、取付部Ｍと摩擦板部Ｐの基部Ｐｙ（摩擦板
部Ｐの摺接部Ｋから連結部Ｊに至るまでの間の部分）に
かけて設けられ、断面形状が三角形状を成すように形成
されている。

【００２９】尚、上記張り出し部Ｗｂは、上記取付部Ｍ
と摺接部Ｋとの間の外側に位置しており、これと直接に
係合又は当接あるいは干渉する周辺部品はない。従っ
て、かかる張り出し部Ｗｂを設けても、周辺部品の設計
やレイアウト変更を必要とすることはない。

【００３０】この比較例２のブレーキング時におけるデ
ィスク温度を調べて、比較例１と比べる試験を行った。
この試験の結果を図１３に示す。この図１３のグラフか
ら分かるように、張り出し部Ｗｂを設けた比較例２の方
が比較例１よりも昇温度合いが大きくなっている。これ
は、上記ディスク本体Ｂｂの熱容量の増大を目的にして
上記張り出し部Ｗｂを設けても、この張り出し部Ｗｂを
設けたことによってディスク本体Ｂｂの放熱面積が減少
する結果、放熱による冷却効果が減じられることによる
ものと考えられる。

【００３１】すなわち、張り出し部Ｗｂの表面積（つま
り、張り出し部Ｗｂの表面Ｆｂの面積）と、上記ディス
ク本体Ｂｂの張り出し部が設けられた部分の表面積（つ
まり、連結部Ｊの外側表面Ｓｊの面積と摩擦板部Ｐの基
部Ｐｙの外側表面Ｓｐｙの面積との総和）とを比較した
場合、上記張り出し部Ｗｂの表面積の方がかなり小さく
なっている。従って、ディスク本体Ｂｂの放熱面積が減
少して、放熱による冷却効果が減じられることになり、
これが、張り出し部Ｗｂを設けたことによる熱容量の増
大に基づく昇温抑制効果を上回る場合には、ディスク本
体Ｂｂの昇温度合いは、結果として大きくなるものと考
えられる。

【００３２】図１４のグラフは、種々の形態のブレーキ
ディスクについて、その重量とブレーキング時における
温度との関係を調べたものである。この図１４のグラフ
において、Ｄａの○印は比較例１を示し、Ｄｂの○印は
比較例２を示している。両者を比較すれば分かるよう
に、張り出し部Ｗｂを設けた比較例２の方がかなり重く
なっている。すなわち、比較例２の場合には、比較例１
に比して昇温度合いが大きく、しかも、重量も重くなっ
ていることが分かる。

【００３３】以上より、ディスク本体に張り出し部を設
けて熱容量の増大を図るにしても、その張り出し部を設
けた部分の表面積が減少する場合には、ブレーキング時
におけるディスク温度の上昇を有効に抑制することはで
きず、却って温度上昇が大きくなる場合があることが分
かる。従って、ディスク本体に張り出し部を設けて熱容
量の増大を図る場合には、該張り出し部の表面積は、デ
ィスク本体の張り出し部が設けられた部分の表面積に等
しいか若しくはそれ以上に設定すべきであることが分か
った。

【００３４】次に、本発明実施例１について説明する。
図４は、本発明実施例１に係るブレーキディスクＤ１の
ディスク本体Ｂ１の基本形状を示す拡大断面説明図であ
る。この図に示すように、本発明実施例１では、ディス
ク本体Ｂ１の熱容量を増大させるために、取付部Ｍと摩
擦板部Ｐの摺接部Ｋとの間にディスク本体Ｂ１から張り
出す張り出し部Ｗ１が設けられている。

【００３５】この張り出し部Ｗ１は、摺接部Ｋを連結部
Ｊまで延長して、つまり、摩擦板部Ｐの基部Ｐｙの全面
に渡ってディスク本体Ｂ１と一体的に形成されている。
ただし、この張り出し部Ｗ１については、ブレーキパッ
ド１６と摺接することは無いので、セラミック粒子を含
有したプリフォームを用いる必要はなく、ディスク本体
Ｂ１の母材（Ａｌ合金）と同材質で形成されている。

【００３６】尚、上記張り出し部Ｗ１は、取付部Ｍと摺
接部Ｋとの間の内側に位置しており、これと直接に係合
又は当接あるいは干渉する周辺部品はない。従って、こ
の本発明実施例１の場合も、かかる張り出し部Ｗ１を設
けても、周辺部品の設計やレイアウト変更を必要とする
ことはない。また、本発明実施例１に係るブレーキディ
スクＤ１の製造方法は、前述の比較例１及び比較例２に
おける場合と同じく、より好ましくは、プリフォームを
用いた部分複合化法によるものである。

【００３７】本発明実施例１に係るブレーキディスクＤ
１の重量およびブレーキング時における温度上昇の調査
結果が、図１４のグラフにおいてＤ１の●印で示されて
いる。この結果から分かるように、本発明実施例１の場
合には、基本形状Ｂａを備えた比較例１（○印Ｄａ）に
比べて、重量はかなり（比較例２：○印Ｄｂとほぼ同程
度に）増加するものの、ブレーキング時における温度上
昇は大幅に抑制することができることが分かった。

【００３８】本発明実施例１の場合、張り出し部Ｗ１の
表面積（つまり、張り出し部Ｗ１の表面Ｆ１の面積）
と、上記ディスク本体Ｂ１の張り出し部Ｗ１が設けられ
た部分の表面積（つまり、摩擦板部Ｐの基部Ｐｙの内側
表面Ｓｐｙ’の面積）とを比較した場合、上記張り出し
部Ｗ１の表面積の方がかなり大きくなっている。従っ
て、本発明実施例１の場合には、張り出し部Ｗ１を設け
たことにより、ディスク本体Ｂ１の熱容量が増大すると
共に、放熱面積も増大して放熱による冷却効果も得られ
ることになり、これにより、ブレーキング時の昇温につ
いてその大幅な抑制が達成されたものと考えられる。

【００３９】以上のように、本発明実施例１に係るブレ
ーキディスクＤ１においては、ディスク本体Ｂ１の取付
部Ｍと摩擦板部Ｐの摺接部Ｋとの間（摩擦板部Ｐの基部
Ｐｙ）に、つまり、直接に係合又は当接する周辺部品が
ない領域に、摺接部Ｋを延長してディスク本体Ｂ１から
張り出す張り出し部Ｗ１が設けられているので、ディス
ク本体Ｂ１の周辺部品の設計やレイアウト変更を必要と
することなく、ディスク本体Ｂ１の熱容量を増大させる
ことができる。

【００４０】この場合において、上記張り出し部Ｗ１の
表面Ｆ１の面積は、ディスク本体Ｂ１の張り出し部Ｗ１
が設けられた部分（上記基部Ｐｙ）の表面Ｓｐｙ’の面
積以上に設定されているので、かかる張り出し部Ｗ１を
設けたことによって放熱面積が減少することはなく、比
較的簡単な構成で、ブレーキング時におけるディスク温
度の上昇を有効に抑制することができるのである。

【００４１】また、上記張り出し部Ｗ１はディスク本体
Ｂ１と一体に形成されているので、ディスク本体Ｂ１か
ら張り出し部Ｗ１への熱伝達を有効に促進せしめること
ができ、ブレーキング時におけるディスク温度の上昇を
より一層効果的に抑制することができる。また、張り出
し部Ｗ１を設けることによる構造の過度な複雑化を回避
することができる。

【００４２】特に、従来の鋳鉄製のものに比して比熱が
小さく、熱容量不足による温度上昇が大きくなるアルミ
ニウム合金を素材に用いた場合について、比較的簡単な
構成で、実用性の高いアルミニウム合金製のブレーキデ
ィスクＤ１を得ることができるのである。

【００４３】図５〜図７は、それぞれ本発明実施例２〜
４に係るブレーキディスクＤ２〜Ｄ４のディスク本体Ｂ
２〜Ｂ４の基本形状を示す拡大断面説明図である。これ
ら図に示すように、本発明実施例２〜４に係るブレーキ
ディスクＤ２〜Ｄ４においても、ディスク本体Ｂ２〜Ｂ
４の熱容量を増大させるために、取付部Ｍと摩擦板部Ｐ
の摺接部Ｋとの間にディスク本体Ｂ２〜Ｂ４から張り出
す張り出し部Ｗ２〜Ｗ４がそれぞれ設けられている。ま
た、本発明実施例２〜４に係るブレーキディスクＤ２〜
Ｄ４の重量およびブレーキング時における温度上昇の調
査結果が、図１４のグラフにおいてそれぞれＤ２〜Ｄ４
の●印で示されている。

【００４４】尚、上記張り出し部Ｗ２〜Ｗ４は、何れも
取付部Ｍと摺接部Ｋとの間の内側または外側に位置して
おり、これと直接に係合又は当接あるいは干渉する周辺
部品はない。従って、これら本発明実施例２〜４の場合
も、かかる張り出し部Ｗ２〜Ｗ４を設けても、周辺部品
の設計やレイアウト変更を必要とすることはない。ま
た、本発明実施例２〜４に係るブレーキディスクＤ２〜
Ｄ４の製造方法も、前述の比較例１及び比較例２におけ
る場合と同じく、より好ましくは、プリフォームを用い
た部分複合化法によるものである。

【００４５】本発明実施例２においては、図５に示され
るように、張り出し部Ｗ２は、摺接部Ｋを連結部Ｊに至
る途中まで延長して、つまり、摩擦板部Ｐの基部Ｐｙの
中間位置まで延長し、また、その内側部分（図における
上側部分）を傾斜させてディスク本体Ｂ２と一体的に形
成されている。ただし、この張り出し部Ｗ１について
は、ブレーキパッド１６と摺接することは無いので、セ
ラミック粒子を含有したプリフォームを用いる必要はな
く、ディスク本体Ｂ２の母材（Ａｌ合金）と同材質で形
成されている。

【００４６】この本発明実施例２の場合にも、上記張り
出し部Ｗ２の表面Ｆ２の面積は、ディスク本体Ｂ２の張
り出し部Ｗ２が設けられた部分（上記基部Ｐｙの外径
側）の表面の面積以上に設定されているので、かかる張
り出し部Ｗ２を設けたことによって放熱面積が減少する
ことはない。本発明実施例２の場合、本発明実施例１の
ブレーキディスクＤ１に比べて、張り出し部Ｗ２が小さ
いので、ブレーキング時における温度上昇抑制効果は劣
るものの、ベースとなる比較例１よりは温度は低く、し
かも、重量もこの比較例１と大差はない。すなわち、大
幅な重量増加を招くことなく、ブレーキング時の温度上
昇を抑制することができる。

【００４７】また、本発明実施例３，４に係るブレーキ
ディスクおいては、図６，図７に示されるように、断面
形状が弓形状の張り出し部Ｗ３，Ｗ４が、ディスク本体
Ｂ１の取付部Ｍと摩擦板部Ｐの摺接部Ｋとの間に、つま
り、直接に係合又は当接する周辺部品がない領域に設け
られている。具体的には、本発明実施例３の場合は張り
出し部Ｗ３が摩擦板部Ｐの基部Ｐｙの外側に設けられ、
また、本発明実施例４の場合は張り出し部Ｗ４が連結部
Ｊの外側に設けられている。

【００４８】これら本発明実施例３，４の場合にも、上
記張り出し部Ｗ３，Ｗ４の表面Ｆ３，Ｆ４の面積は、デ
ィスク本体Ｂ３，Ｂ４の張り出し部Ｗ３，４が設けられ
た部分（摩擦板部基部Ｐｙの外側，連結部Ｊの外側）の
表面Ｓｐｙ，Ｓｊの面積以上に設定されているので、か
かる張り出し部Ｗ３，Ｗ４を設けたことによって放熱面
積が減少することはない。

【００４９】これら本発明実施例３，４を比較した場
合、張り出し部Ｗ３，Ｗ４を設けたことによる重量増加
は同程度であり、また、両者共にベースとなる比較例１
よりはブレーキング時における温度は低くなっている
が、実施例３の場合には、実施例４の場合に比べてブレ
ーキング時における昇温度合いがより低くなっている。

【００５０】これは、本発明実施例３の場合、ブレーキ
ング時の発熱源に最も近い摺接部Ｋにより近い部位に張
り出し部Ｗ３が設けられていることによるものと考えら
れる。従って、張り出し部を設ける場合、摺接部Ｋによ
り近い部位に設ける方が、ブレーキング時における温度
上昇を抑制する上で効果的である。

【００５１】図８〜図１０は、それぞれ本発明の他の実
施例（実施例５〜７）に係るブレーキディスクＤ５〜Ｄ
７のディスク本体Ｂ５〜Ｂ７の基本形状を示す拡大断面
説明図である。これら図に示すように、本発明実施例５
〜７に係るブレーキディスクＤ５〜Ｄ７においても、デ
ィスク本体Ｂ５〜Ｂ７の熱容量を増大させるために、取
付部Ｍと摩擦板部Ｐの摺接部Ｋとの間にディスク本体Ｂ
５〜Ｂ７から張り出す張り出し部Ｗ５〜Ｗ７がそれぞれ
設けられている。

【００５２】尚、上記張り出し部Ｗ５〜Ｗ７は、何れも
取付部Ｍと摺接部Ｋとの間の内側または外側に位置して
おり、これと直接に係合又は当接あるいは干渉する周辺
部品はない。従って、これら本発明実施例２〜４の場合
も、かかる張り出し部Ｗ２〜Ｗ４を設けても、周辺部品
の設計やレイアウト変更を必要とすることはない。ま
た、本発明実施例５〜７に係るブレーキディスクＤ５〜
Ｄ７の製造方法も、前述の比較例１及び比較例２におけ
る場合と同じく、より好ましくは、プリフォームを用い
た部分複合化法を基本としたものである。

【００５３】本発明実施例５においては、図８に示され
るように、張り出し部Ｗ５は摩擦板部Ｐの基部Ｐｙの外
側にディスク本体Ｂ５と一体的に設けられており、この
点においては、本発明実施例３と同様であるが、実施例
５の張り出し部Ｗ５は、断面形状が半円状のものを３つ
連ねて構成され、その表面部が凹凸状に形成されてお
り、実施例３よりも表面積が大きくなっている。

【００５４】また、本発明実施例６においては、図９に
示されるように、張り出し部Ｗ６は、取付部Ｍの外周部
と摺接部Ｋの内周部の近傍とを掛け渡すようにして、つ
まり、取付部Ｍと摩擦板部Ｐの基部Ｐｙにかけて、ディ
スク本体Ｂ６と一体的に設けられており、この点におい
ては、比較例２と類似しているが、実施例６の張り出し
部Ｗ６の場合は、その表面部が階段状の凹凸を有して形
成されており、比較例２の場合よりも表面積がかなり大
きくなっており、少なくともディスク本体Ｂ６の張り出
し部Ｗ６が設けられた部分の表面積と等しいか、若しく
はそれ以上に設定されている。

【００５５】本発明実施例５，６のように、張り出し部
Ｗ５，Ｗ６の表面部を凹凸状に形成することにより、放
熱面積をより大きく確保することができ、ブレーキング
時におけるディスク温度の上昇をより効果的に抑制する
ことができるのである。また、本発明実施例６のよう
に、上記張り出し部Ｗ６を取付部Ｍと摩擦板部Ｐの両部
にわたって設けることにより、比較的簡単な構成で、デ
ィスク本体Ｂ６の剛性を向上させることができる。

【００５６】本発明実施例７においては、図１０に示さ
れるように、張り出し部Ｗ７は摩擦板部Ｐの基部Ｐｙの
外側に設けられているが、この張り出し部Ｗ７は、アル
ミニウム合金等の金属材料を溶射することによって形成
されている。このように金属溶射法を適用することによ
り、鋳造金型に特別な加工を施すことなく、極めて簡易
に、しかも所望の部位に張り出し部を形成することがで
きる。

【００５７】図１１は、ブレーキディスクのディスク本
体に設けられるベンチホールの変形例を示している。こ
の変形例では、ディスク本体自体は前述の比較例１の場
合と同様であるが、ベンチホールＨｃの形状が、比較例
１におけるものとは異なっている。すなわち、比較例１
では、ベンチホールＨは、その周縁形状がほぼ完全な矩
形状に形成されていたが（図２参照）、この変形例で
は、その矩形（図１１における１点鎖線参照）の長辺の
途中部がベンチホール内方に向かって、例えば弓形状に
膨出するように形成されている。

【００５８】この変形例に係るベンチホールＨｃを備え
たブレーキディスクについて、ブレーキング時における
ディスク温度を調べて、比較例１と比べる試験を行っ
た。この試験の結果を図１５に示す。この図１５のグラ
フから分かるように、ベンチホールＨｃに膨出部Ｗｃを
設けた変形例の方が比較例１よりも温度がかなり低くな
っている。

【００５９】これは、ベンチホールＨｃの内周に膨出部
Ｗｃを設けたことにより、ディスク本体の熱容量がそれ
だけ増大するとともに、ベンチホールＨｃの表面積が矩
形状の場合に比して大きくなり、ベンチホールＨｃの放
熱面積が増大し、ベンチレーションによる冷却効果を高
めることができることによるものと考えられる。以上よ
り、ベンチホールＨｃの断面形状を工夫することによっ
ても、ブレーキング時におけるディスク温度の上昇を抑
制することができることが分かった。

【００６０】更に、ブレーキディスクのブレーキング時
における温度上昇の抑制を図る場合、ディスク本体の輻
射率を向上させることも、有力な方法の一つである。こ
の輻射率は、ディスク本体の表面状態を変えることによ
って調整することができる。次に、輻射率の向上による
ディスク温度の抑制を図った例について説明する。

【００６１】輻射による熱流束Ｑ［Ｗ／ｍ^２］は、大気
温度をТａ［Ｋ］，ディスク温度をТｄ［Ｋ］，輻射率
をεとし、ステファンボルツマン定数をσとすれば、次
式で表される。・Ｑ＝ε・σ・（Тｄ^４−Тａ^４）… ここに、σ＝５．６７０３２×１０^−８

【００６２】一般に、金属材料の輻射率εは、その表面
の加工度が高くて表面性状が良好な場合（例えば、研磨
状態あるいは鏡面状態など）には、表面性状が良くない
場合（例えば、酸化して表面が荒れている場合など）に
比べて、大幅に小さくなる。アルミニウムの場合、機械
加工面の輻射率εは、７００Ｋ程度の温度下で約０．２
程度であるが、この表面を強酸化処理すれば、同様の温
度条件で輻射率εは約０．３程度に向上する。大気温度
Тａを３００Ｋ（約２７℃）とすれば、上記の輻射率ε
の差による熱流速Ｑの違いは、下記表１のようになる。

【００６３】

【表１】

【００６４】従って、ディスク本体の表面状態を変えて
輻射率を高めることは、ブレーキング時におけるディス
ク本体の温度上昇の抑制を図る上で有効である。そこ
で、図１２に示すように、比較例１におけるものＤａと
同様のブレーキディスクＤｄのディスク本体Ｂｄについ
て、周辺部品と直接に係合又は当接あるいは組立時に干
渉し得る箇所、すなわち、摺接部Ｋの内外両面と、取付
部Ｍの内外両面及び内径側面と、連結部Ｊの内径側とを
除く全ての表面について機械加工を施し、その後、これ
ら機械加工面に酸化処理を施した。

【００６５】この表面酸化処理は、濃度約４８％のふっ
酸１０ｍｌと水９０ｍｌの割合で混合させた腐食液を用
意しておき、一方、上述の摺接部Ｋの内外両面と取付部
Ｍの内外両面及び内径側面と連結部Ｊの内径側とにマス
キング処理を施し（図１２における破線表示参照）、こ
のマスキング処理を施したディスク本体Ｂｄを上記腐食
液中に浸漬させて行った。そして、ディスク本体Ｂｄの
機械加工面に黒色皮膜が形成されるまで浸漬させた後、
ディスク本体Ｂｄを取り出し、温水にて洗浄した後、乾
燥させてマスキングを取り外すようにした。

【００６６】このようにして表面に強酸化処理を施して
輻射率を高めたブレーキディスクについて、ブレーキン
グ時におけるディスク温度を調べて、比較例１と比べる
試験を行った。この試験の結果を図１６に示す。この図
１６のグラフから分かるように、強酸化処理を施したも
のの方が比較例１よりも温度が低くなっている。以上よ
り、表面に酸化処理を施して輻射率を高めることによっ
ても、ブレーキング時におけるディスク温度の上昇を抑
制することができることが確認された。

【００６７】尚、以上の実施の形態は、ブレーキディス
クのディスク本体をアルミニウム合金で製作する場合に
ついてのものであったが、本発明は、かかる場合に限定
されるものではなく、他の材料、例えば従来の鋳鉄製の
ブレーキディスクについても、有効に適用することがで
きるものである。このように、本発明は、以上の実施態
様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能で
あることは言うまでもない。

【００６８】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、取付部と摺
接部との間に、つまり、直接に係合又は当接する周辺部
品がない領域に、ディスク本体から張り出す張り出し部
を設けたので、ディスク本体の周辺部品の設計やレイア
ウト変更を必要とすることなく、ディスク本体の熱容量
を増大させることができる。この場合において、上記張
り出し部の表面積は、ディスク本体の張り出し部が設け
られた部分の表面積に等しいか若しくはそれ以上に設定
されているので、かかる張り出し部を設けたことによっ
て放熱面積が減少することはなく、比較的簡単な構成
で、ブレーキング時におけるディスク温度の上昇を有効
に抑制することができる。

【００６９】また、本願の第２の発明によれば、基本的
には、上記第１の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、上記張り出し部はその表面部が凹凸状に形成
されているので、放熱面積をより大きく確保することが
でき、ブレーキング時におけるディスク温度の上昇をよ
り効果的に抑制することができる。

【００７０】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第１又は第２の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、上記張り出し部は上記ディスク本体
と一体に形成されているので、ディスク本体から張り出
し部への熱伝達を有効に促進せしめることができ、ブレ
ーキング時におけるディスク温度の上昇をより一層効果
的に抑制することができる。また、張り出し部を設ける
ことによる構造の過度な複雑化を回避することができ
る。

【００７１】また、更に、本願の第４の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第３の発明の何れか一と同様の
効果を奏することができる。特に、上記張り出し部は取
付部と摩擦板部の両部にわたって設けられているので、
比較的簡単な構成で、ディスク本体の剛性を向上させる
ことができる。

【００７２】また、更に、本願の第５の発明によれば、
従来の鋳鉄製のものに比して比熱が小さく、熱容量不足
による温度上昇が大きくなるアルミニウム合金を素材に
用いた場合について、上記第１〜第４の発明の何れか一
と同様の効果を奏することができる。すなわち、比較的
簡単な構成で、実用性の高いアルミニウム合金製のブレ
ーキディスクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の比較例１に係るブレーキディスクの
車両駆動系への取付状態を概略的に示す断面説明図であ
る。

【図２】上記比較例１に係るブレーキディスクのディ
スク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図３】本発明の比較例２に係るブレーキディスクの
ディスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図４】本発明実施例１に係るブレーキディスクのデ
ィスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図５】本発明実施例２に係るブレーキディスクのデ
ィスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図６】本発明実施例３に係るブレーキディスクのデ
ィスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図７】本発明実施例４に係るブレーキディスクのデ
ィスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図８】本発明実施例５に係るブレーキディスクのデ
ィスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図９】本発明実施例６に係るブレーキディスクのデ
ィスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図１０】本発明実施例７に係るブレーキディスクの
ディスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図である。

【図１１】変形例に係るディスク本体のベンチホール
の形状を拡大して示す説明図である。

【図１２】表面に酸化処理を施したブレーキディスク
のディスク本体の基本形状を示す拡大断面説明図であ
る。

【図１３】比較例１，比較例２に係るブレーキディス
クのブレーキング時の温度上昇を示すグラフである。

【図１４】比較例１，２及び本発明実施例１〜４係る
ブレーキディスクのブレーキング時の温度上昇と重量と
を示すグラフである。

【図１５】変形例に係るベンチホールを備えたブレー
キディスクと比較例１に係るブレーキディスクのブレー
キング時の温度上昇を示すグラフである。

【図１６】表面に酸化処理を施したブレーキディスク
比較例１に係るブレーキディスクのブレーキング時の温
度上昇を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…駆動軸１１…駆動軸ハブ１６…ブレーキパッドＢ１〜Ｂ７…ディスク本体Ｄ１〜Ｄ７…ブレーキディスクＦ１〜Ｆ４…張り出し部の表面部Ｊ…連結部Ｋ…摺接部Ｍ…取付部Ｐ…摩擦板部Ｐｙ…摩擦板部の基部Ｓｊ…取付部の（張り出し部が設けられた部分の）表面
部Ｓｐｙ，Ｓｐｙ’…基部の（張り出し部が設けられた部
分の）表面部Ｗ１〜Ｗ７…張り出し部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転機構に取り付けられる取付部と、ブ
レーキング時にブレーキパッドと摺接する摺接部を備え
た摩擦板部と、該摩擦板部と上記取付部とを連結する連
結部とを有するディスク本体を備えてなるブレーキディ
スク構造において、上記取付部と上記摺接部との間に上記ディスク本体から
張り出す張り出し部が設けられ、該張り出し部の表面積
は、上記ディスク本体の上記張り出し部が設けられた部
分の表面積に等しいか若しくはそれ以上に設定されてい
ることを特徴とするブレーキディスク構造。
【請求項２】上記張り出し部は、その表面部が凹凸状
に形成されていることを特徴とする請求項１記載のブレ
ーキディスク構造。
【請求項３】上記張り出し部は上記ディスク本体と一
体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のブレーキディスク構造。
【請求項４】上記張り出し部は、上記取付部と上記摩
擦板部の両部にわたって設けられていることを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか一に記載のブレーキデ
ィスク構造。
【請求項５】上記ディスク本体は、アルミニウム合金
を素材として形成されていることを特徴とする請求項１
〜請求項４のいずれか一に記載のブレーキディスク構
造。