JP2007211809A - ベンチレーティッドディスクロータ - Google Patents

Abstract

【課題】空気取込口にスムーズかつ効率的に空気を導くベンチレーティッドディスクロータを提供する。
【解決手段】ベンチレーティッドディスクロータ１０は、２枚のディスクに挟まれた複数のフィン１８と、隣接する２枚のフィン１８の内周側の基部の間に配置され、ディスクの内周側付近の空気を隣接する２枚のフィン１８で形成される空気通路２０の空気取込口２４に送り込む送気部材２６とを含み、ディスクの周方向に関する車軸と平行な断面形状は略山型である。略山型の送気部材２６において、ディスクの前進時回転方向に対して前側斜面３０がディスクの前進時回転方向前側のフィン１８の基部に接続されている。また、ディスクの前進時回転方向に対して後側の後側斜面３２が前側斜面より緩やかにディスクの回転方向後側のフィン１８に向かって傾斜している。送気部材２６の周囲の空気は、後側斜面３２に沿って空気取込口２４に流れ空気通路２０へ送られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置に用いるベンチレーティッドディスクロータ、特にベンチレーティッドディスクロータの空気通路に効率的に空気を送り込むことのできる送気構造の改良に関する。

車両の制動を行う制動装置の一つとして、ディスクブレーキ装置がある。このディスクブレーキ装置は、車輪と共に回転するディスクロータの両側の摩擦摺動面に対向して配置される一対のブレーキパッドを摩擦摺動面に押圧することにより制動力を発生させている。

ディスクロータがブレーキパッドにより押圧挟持されると摩擦熱が発生する。発生する摩擦熱が許容値を超えると、ディスクブレーキの制動力が低下する場合がある。そのため、ディスクロータを冷却する構造が種々提案されている。その中の一つとして、ディスクロータの内部に空気を流し、内部からディスクロータを空冷することにより制動時の温度上昇を抑制するものがある。これは、一般にベンチレーティッドディスクロータと呼ばれ、ディスクロータ自体が２枚のディスクで構成され、その間に放射状または渦巻き状に配置される複数の棒状部材を挟み込み、空気通路を形成している。ベンチレーティッドディスクロータは回転することにより、内周付近の空気を空気通路内に取り込み、外周側に流して冷却効果を発揮している。このようなベンチレーティッドディスクロータにおいて、たとえば特許文献１に開示されるベンチレーティッドブレーキロータは、空気通路への空気の取り込みを効率的に行うように、ロータの内周側に平板状の吸気フィンを設けている。この吸気フィンは、ロータの回転方向に向けて前傾し、空気の取り込み量を増大させている。
実開平４−１２２８３５号公報

しかし、特許文献１に記載のベンチレーティッドブレーキロータは、平板状の吸気フィンをロータの回転方向に対して前倒しして配置しているため、吸気フィンに大きな風圧がかかり、振動や異音が発生するとともに、空気の流れを乱す原因になっていた。また、吸気フィンの形状が直線形状であるため、先端部で流れてくる空気がカットされたり渦を巻いたりして、空気取込み口に効率よく空気を導くことができないという問題がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気取込口にスムーズかつ効率的に空気を導くことができるベンチレーティッドディスクロータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様では、車輪と共に回転する円盤状の２枚のディスクを所定間隔で対向させ、当該２枚のディスクの間に空気を送り込むことでディスクの冷却を行うベンチレーティッドディスクロータであって、対向配置される前記ディスクの間に挟まれ、当該ディスクの内周側から外周側に向かい放射状または渦巻き状に所定の間隔で配置される複数のフィンと、隣接する２枚のフィンの内周側の基部の間に配置され、前記ディスクの内周側付近の空気を隣接する２枚のフィンで形成される空気通路の空気取込口に送り込む送気部材と、を含み、前記送気部材は、前記ディスクの半径方向に所定の長さを有すると共に前記ディスクの周方向に関する車軸と平行な断面形状が略山型であって、当該略山型の頂部より前記ディスクの前進時回転方向に対して前側斜面が前記ディスクの前進時回転方向前側のフィンの内周側の基部に接続され、前記頂部より前記ディスクの前進時回転方向に対して後側の後側斜面が前記前側斜面より緩やかに前記ディスクの前進時回転方向に対して後側のフィンの基部に向かって傾斜していることを特徴とする。

この態様によれば、隣接する２枚のフィンの内周側の基部の間に配置される送気部材は、断面形状が略山型であるため、ディスクの回転に伴う大きな風圧に抗する剛性を容易に得ることができる。また、略山型の頂部よりディスクの前進時回転方向に対して後側の後側斜面が前側斜面より緩やかにディスクの前進時回転方向後側のフィンの基部に向かって傾斜してる。そのため、頂部を超えた空気は、緩やかな後側斜面に沿って流れ、送気部材の基部側に導かれるとともに、ディスク前進時回転方向後側に位置する隣接する送気部材の前側斜面に当たり空気取込口へ流れる。その結果、送気部材の先端付近の空気を効率的に空気取込口に導き、空気通路へ流れ込む空気の量を増大し、ベンチレーティッドディスクロータの冷却を効率的に実現する。

また、上記態様において、前記送気部材における前記ディスクの周方向に関する車軸と平行な断面形状の略山型の高さは、前記ディスクの半径方向の外周側から内周側に向かって緩やかに高くなっていてもよい。この態様によれば、ディスクの半径方向に緩やかに傾く後側斜面によって、その後側斜面に沿って流れた空気をスムーズに空気取込口へ流し込むことが可能になる。その結果、空気取込口への空気の流入抵抗が低減し流れ込む空気の量を増加させることができる。また、送気部材の斜面をディスクの半径方向の内周側が高くなるように形成することによりディスクの軸方向の空気を空気取込口に効率的に掻き込むことが可能になり、空気取込口へ導く空気の量をさらに増大できる。

また、上記態様において、前記送気部材と前記フィンが一体成形されてもよい。送気部材とフィンを一体成形することにより、送気部材およびフィンの相互の強度を向上することができる。また、送気部材とフィンを一体化することで、送気部材からフィンへの空気の流導面がなめらかになり、送気部材からフィンへの空気の流れをスムーズにすることができる。

本発明のベンチレーティッドディスクロータによれば、送気部材によって効率よく空気を空気通路の空気取込口へ送り込むことができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。

本実施形態のベンチレーティッドディスクロータは、２枚のディスクに挟まれた複数のフィンと、隣接する２枚のフィンの内周側の基部の間に配置され、ディスクの内周側付近の空気を隣接する２枚のフィンで形成される空気通路の空気取込口に送り込む送気部材とを含む。送気部材は、ディスクの半径方向に所定の長さを有すると共にディスクの周方向に関する車軸平行な断面形状が略山型になっている。そして、この略山型の頂部よりディスクの前進時回転方向に対して前側斜面がディスクの前進時回転方向前側のフィンの内周側の基部に接続されている。また、頂部よりディスクの前進時回転方向に対して後側の後側斜面が前側斜面より緩やかにディスクの回転方向後側のフィンの基部に向かって傾斜している。この送気部材の緩やかた略山型の形状で空気の流れを定めることによりディスクの内周側付近の空気を効率的に２枚のフィンで形成される空気通路へ導くことができる。

図１は、本実施形態のベンチレーティッドディスクロータ１０の構成を説明する図であり、一部を破断し内部を露出させた斜視図である。ベンチレーティッドディスクロータ１０は、車輪を取り付けるハブ１２の端部に取り付けられたアウタディスク１４と、このアウタディスク１４と対面配置されたインナディスク１６を有している。アウタディスク１４とインナディスク１６は、ドーナツ型の円盤状であり、その間には、湾曲した複数のフィン１８が周方向に所定間隔で配置されている。このフィン１８を挟み込むことにより、アウタディスク１４とインナディスク１６は所定の間隔で対向する姿勢を維持することができる。なお、本実施形態において、アウタディスク１４とインナディスク１６の区別を必要としない場合にはアウタディスク１４やインナディスク１６を単にディスクと呼ぶ場合もある。また、図１においては、一例としてディスクの内周側から外周側に向かい渦巻き状に配置された湾曲タイプのフィン１８を示したが、直線タイプのフィンをディスクの内周側から外周側に向かい放射状に配置する構成でもよい。

ベンチレーティッドディスクロータ１０のアウタディスク１４とインナディスク１６は、図示しない一対のブレーキパッドにより押圧挟持されて制動される。制動時、アウタディスク１４とブレーキパッドの接触により発生する摩擦熱およびインナディスク１６とブレーキパッドの接触により発生する摩擦熱によりベンチレーティッドディスクロータ１０全体が高温になる。ベンチレーティッドディスクロータ１０は、この摩擦により上昇したディスク温度を低下させるために、２枚のフィン１８で形成される複数の空気通路２０に空気を流し込むことにより空冷効果を得る。すなわち、ベンチレーティッドディスクロータ１０は、当該ベンチレーティッドディスクロータ１０が車輪の前進回転と共に回転しているときに、インナディスク１６側から取り付けられる車軸の取り付け部付近の空気を空気通路２０に送り込みディスクの冷却を行っている。

図２（ａ）は、説明のためベンチレーティッドディスクロータ１０のフィン１８が露出するように、インナディスク１６を外した状態を示す平面図である。なお、図１に示すようにフィン１８は、ディスクの周方向に所定間隔で複数配置されているが、図２（ａ）においては、図示を簡略化すると共に、機能を明確化するために、フィン１８の配置間隔を広くしている。また、一部のフィン１８のみを図示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）における線分Ａ−Ａで切断した場合の断面図である。なお、図２（ｂ）の場合、インナディスク１６が図示されると共に、インナディスク１６側からハブ１２の背面に接続される車軸２２も図示されている。

本実施形態におけるフィン１８は、図２（ａ）に示すように湾曲形状の板状部材である。車輪の前進時の回転方向、すなわち、前進時のディスクの回転方向が矢印Ｋ方向（時計回り方向）であるとすると、フィン１８の外側弧面がディスクの回転方向前側を向くように配置されている。結果的に、各フィン１８はディスクの内周側から外周側に向かい渦巻き状に延びるように配置される。

本実施形態のベンチレーティッドディスクロータ１０の場合、隣接する２枚のフィン１８の内周側の基部の間には、インナディスク１６の内周側付近の空気を隣接する２枚のフィンで形成される空気通路２０の空気取込口２４に送り込む送気部材２６が配置されている。ベンチレーティッドディスクロータ１０が矢印Ｋ方向に回転した場合、送気部材２６の周囲の空気は相対的に反時計回り方向に流れ、送気部材２６により空気取込口２４に流れ込む。

図３、図４、図５を用いて、送気部材２６の形状および機能について説明する。図３は、ベンチレーティッドディスクロータ１０の内周側、すなわち、図２に示す矢印Ｖ方向（車軸がある側）から外周側を見た場合の斜視図であり、図２の線分Ｂ−Ｂで示される位置が拡大図示されている。また、図４は、図３と同じ方向から見た場合の斜視図であり、送気部材２６と空気取込口２４を示す図である。図５は、送気部材２６において、ディスクの周方向の関する車軸と平行な断面である。つまり、図４におけるディスクの周方向の断面である曲面Ｍで切ったときの断面形状を示す図である。

図３に示すように、送気部材２６は隣接する２枚のフィン１８の内周側の基部の間に配置されている。この送気部材２６は図３、図４に示すようにディスクの半径方向（矢印Ｒ方向）に所定の長さＬを有すると共に、図５に示すように、ディスクの周方向の関する車軸と平行な断面形状が略山型になっている。この略山型は、頂部２８を挟んで前側斜面３０と後側斜面３２を有している。そして、ディスクの前進時回転方向（矢印Ｋ方向）に対して前側斜面３０がディスクの前進時回転方向前側のフィンの基部に接続されている。また、頂部２８よりディスクの前進時回転方向に対して後側の後側斜面３２が前側斜面３０より緩やかにディスクの前進時回転方向後側のフィンの基部に向かって傾斜している。たとえば、図３の場合、ある送気部材２６ａに対して、ディスクの前進時回転方向前側のフィンとは、フィン１８ａとなる。また、ディスクの前進時回転方向後側のフィンとは、フィン１８ｂとなる。同様に、ある送気部材２６ｂに対して、ディスクの前進時回転方向前側のフィンとは、フィン１８ｂとなる。

また、送気部材２６は当該送気部材２６におけるディスクの周方向に関する車軸と平行な断面形状の略山型の高さは、ディスクの半径方向外周側から内周側に向かって緩やかに高くなっている。つまり、図４において、空気取込口２４に近い側の頂部２８ａの高さより空気取込口２４に遠い側の頂部２８ｂの高さが高くなるように後側斜面３２はディスクの半径方向においても斜面を形成している。

このような送気部材２６の機能について説明する。図３において、ベンチレーティッドディスクロータ１０が車輪前進回転時に矢印Ｋ方向に回転すると、相対的に矢印Ｗ方向の空気の流れが生じる。この場合、ある送気部材２６の頂部２８、たとえば、送気部材２６ａの頂部２８の周辺を通過する空気は、当該送気部材２６ａの後側斜面３２の緩やかな斜面に沿って送気部材２６の基部側に流れる。前述したように、送気部材２６の後側斜面３２は、空気取込口２４に近い側の頂部２８ａの高さより空気取込口２４に遠い側の頂部２８ｂの高さが高くなるようにディスクの半径方向において傾斜している。図４の例では、最も高さの差の大きな頂部２８ａと頂部２８ｂの差は、「Ｈ」である。その結果、後側斜面３２に沿って流れる空気は、送気部材２６の基部側に流れつつ、空気取込口２４に向かって流れる。空気取込口２４に導かれた空気はベンチレーティッドディスクロータ１０の回転による遠心力とベンチレーティッドディスクロータ１０の外周側と内周側の気圧差により空気通路２０内部に吸引されベンチレーティッドディスクロータ１０の外周側へ流れていく。また、ディスクの前進時回転方向後側の送気部材２６、この場合、図３の送気部材２６ｂの前側斜面３０に当たった空気も後側斜面３２の斜面に沿って空気取込口２４へ導かれるので、空気通路２０へと流れていく。

このように、緩やかな傾斜を有する後側斜面３２を形成することにより、後側斜面３２に沿う空気の流れがスムーズになり送気部材２６における空気抵抗が軽減され、送気部材２６の付近を流れる空気を効率よく空気取込口２４に導き、ベンチレーティッドディスクロータ１０の空冷効果を向上することが可能となる。送気部材２６の後側斜面３２がディスクの半径方向の内周側が高くなるように形成することによりディスクの軸方向の空気を空気取込口２４に効率的に掻き込むことが可能になり、空気取込口２４へ導く空気の量をさらに増大できる。また、送気部材２６の形状をディスクの半径方向に長さＬを有し、ディスクの周方向に斜面を有する略山型形状とすることで、送気部材２６自体の剛性を向上することが可能である。送気部材２６の剛性を向上することにより、ベンチレーティッドディスクロータ１０のの回転時に受ける風圧による振動や異音の発生を抑制することができるとともに、振動の抑制により空気の流れをさらにスムーズにすることができる。また、送気部材２６の破損防止にも効果がある。さらに、送気部材２６とフィン１８を一体成形してもよい。送気部材２６とフィン１８を一体成形することにより、送気部材２６およびフィン１８の相互の強度を向上することができる。また、送気部材２６とフィン１８を一体化することで、送気部材２６からフィン１８への空気の流導面がなめらかになり、送気部材２６からフィン１８への空気の流れをさらにスムーズにすることができる。

なお、上述した実施形態では、矢印Ｗ方向に流れる空気を効率よく空気取込口２４に導くために、空気通路２０に近い側の頂部２８ａの高さより空気通路２０に遠い側の頂部２８ｂの高さが高くなるようにディスクの半径方向においても斜面を形成する例を示した。別の構成では、このディスクの半径方向の斜面を省略することができる。ディスクの半径方向の斜面を省略した場合、後側斜面３２に沿って送気部材２６の基部側に流れた空気は、ディスクの前進回転方向後側の送気部材２６の前側斜面３０に当たり、空気取込口２４へ導かれる。この場合も後側斜面３２は送気部材２６の付近の空気を基部側に導き、空気取込口２４へ導く効果を発揮する。また、ディスクの半径方向の斜面を省略する場合でも、送気部材２６の断面略山型形状は維持され、送気部材２６の剛性向上効果は維持できる。

なお、図６に示すように、送気部材２６の前側斜面３０を空気取込口２４に向かって角度αだけ傾斜させてもよい。この場合、前側斜面３０に当たった空気を空気取込口２４側に効率よく導くことができる。なお、角度αは、空気取込口２４の周囲で空気が渦を巻かない程度に適宜設定することが望ましい。前側斜面３０を傾けることにより、車軸側の空気を空気取込口２４側へ導く機能が向上し、空気取込口２４に流れ込む空気の量を増大できる。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、隣接する２枚のフィンの内周側の基部の間に配置された前側斜面と後側斜面を含む送気部材を有するものであれば、本実施形態と同様な効果を得ることが可能であり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。また、各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

本実施形態に係るベンチレーティッドディスクロータの構成を説明する図であり、一部を破断し内部を露出させた斜視図である。 本実施形態に係るベンチレーティッドディスクロータの構造を説明するための図であり、（ａ）は、インナディスクを取り外した状態の平面図、（ｂ）は、（ａ）の線分Ａ−Ａで切断した場合の断面図である。 図２における矢印Ｖ方向からベンチレーティッドディスクロータの外周側を見た場合の斜視図である。 本実施形態に係るベンチレーティッドディスクロータの送気部材のみを示す斜視図である。 送気部材において、ディスクの周方向の関する断面である。 本実施形態に係るベンチレーティッドディスクロータの送気部材の別の態様を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ベンチレーティッドディスクロータ、 １２ ハブ、 １４ アウタディスク、 １６ インナディスク、 １８ フィン、 ２０ 空気通路、 ２２ 車軸、 ２４ 空気取込口、 ２６ 送気部材、 ２８ 頂部、 ３０ 前側斜面、 ３２ 後側斜面。

Claims (3)

1. 車輪と共に回転する円盤状の２枚のディスクを所定間隔で対向させ、当該２枚のディスクの間に空気を送り込むことでディスクの冷却を行うベンチレーティッドディスクロータであって、
   対向配置される前記ディスクの間に挟まれ、当該ディスクの内周側から外周側に向かい放射状または渦巻き状に所定の間隔で配置される複数のフィンと、
   隣接する２枚のフィンの内周側の基部の間に配置され、前記ディスクの内周側付近の空気を隣接する２枚のフィンで形成される空気通路の空気取込口に送り込む送気部材と、
   を含み、
   前記送気部材は、前記ディスクの半径方向に所定の長さを有すると共に前記ディスクの周方向に関する車軸と平行な断面形状が略山型であって、当該略山型の頂部より前記ディスクの前進時回転方向に対して前側斜面が前記ディスクの前進時回転方向前側のフィンの内周側の基部に接続され、前記頂部より前記ディスクの前進時回転方向に対して後側の後側斜面が前記前側斜面より緩やかに前記ディスクの前進時回転方向に対して後側のフィンの基部に向かって傾斜していることを特徴とするベンチレーティッドディスクロータ。
2. 前記送気部材における前記ディスクの周方向に関する車軸と平行な断面形状の略山型の高さは、前記ディスクの半径方向の外周側から内周側に向かって緩やかに高くなっていることを特徴とする請求項１記載のベンチレーティッドディスクロータ。
3. 前記送気部材と前記フィンが一体成形されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のベンチレーティッドディスクロータ。

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