JP2011514862A - 機外側ハブバレル取付けロータ - Google Patents

Abstract

車両ホイール組立体（１１１）は、車両ホイール（１１９、２１９）と、ディスクブレーキロータ（１１５、２９５）と、回転可能なハブ（１１３、２９７）とを含み、そこにおいて、ホイールとロータとの間のどのような物理的接触もなく、ロータおよびホイールの望ましい一体の連結を提供するハブに対するホイールのクランプ留めとは独立して、ロータがハブに固定的にクランプ留めされる。ハブは、ロータおよびホイールの両方を、それらの間の直接接触を排除して支持するための中間部材として機能し、ホイールとハブとの間にロータをクランプ留めする、より従来の技術によって誘発される恐れのある、どのようなロータ変形も低減する。ハブ（１１３、２９７）は、軸支可能なバレル（１２１、２９９）、および、半径方向に延在する一体のフランジを含み、それは、ホイールおよびロータをそれぞれ受け入れるための第１（１５５、１５７、１５９、１６１、１６３、３０７）および第２（１６５、１６７、３１５）の軸方向に間隔をあけて配置された離れた面を、第１の面は車両に対して第２の面から軸方向の機外側にある状態で備える。第１の面は、複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に延在する花弁状部で構成され、ロータは、花弁状部の間に介挿される同数の複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に内向きに延在するタブを含む。花弁状部の軸方向の寸法は、介在ロータタブの厚さを超えて、ホイールとブレーキロータとの間の望ましい空間を提供する。ホイールをハブに連結する典型的な複数のホイール取付けボルト（１８５、１８７、１８９、２８５、２８７、２８９）および耳付き締め具に加えて、第２の複数の締め具（１４５、２４５）がハブとロータとを一体に連結する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスク制動システム、より詳細には、回転可能なホイールハブにディスクブレーキロータを固定するための変形低減技術に関する。

多くの自動車は、制動効果を及ぼすための、ブレーキキャリパによって担持されたブレーキパッドによってクランプ留めされた、対向する制動表面を有する円形金属ディスクブレーキロータを備えるディスクブレーキシステムを含む。ホイールハブは、減摩ホイールベアリング組立体を組み込み、そこにおいて、ベアリングの一方の軌道輪は車両サスペンションに連結され、他方は、ブレーキロータおよびホイールを回転的に取り付ける。通常、ロータ、ホイール、およびハブ組立体の回転構成要素は個別に製作され、ホイールをハブフランジに、その間にクランプ留めされたロータのいわゆる帽子状部分、すなわち、取付けフランジ部分を伴って、クランプ留めする複数のボルトおよび耳付きナットによって、一体に組み立てられる。制動システムの性能を向上させるために、ロータが回転する際、ロータ制動表面の寸法の特性を慎重および正確に制御することが望まれる。ディスクの厚さの変化、および、表面が回転する際のそれらの横方向への振れ、または、横方向への撓みは最小公差に保たれる必要がある。ディスクロータの制動表面の横方向への振れを制御する要望はよく知られ、そのような振れを低減するために、ロータ製作技術は改善されてきた。

例えば、米国特許第５、９８８、７６１号は、ディスクブレーキロータまたはブレーキドラムのような自動車ブレーキ構成要素を、そのホイールハブに対して、正確に、および、確実に、方向付ける機械的保持機能を組み込んだ、自動車のためのホイールおよびハブ組立体を教示する。このやり方では、ブレーキ構成要素の制動表面のための機械切削は、ハブの基準面から正確に作成できる。組立体は、例えば、ロータ取付けフランジのようなブレーキ構成要素上にクランプ留めする力を及ぼすホイール取付けボルトにねじ付けられ、さらにハブおよびブレーキ構成要素の相対的位置を構築する保持用ナットを組み込む。この特許権を有する構成において、ホイールは、取付けボルトに係合し、制動構成要素に対してホイールをクランプ留めする耳付きナットを伴って、ハブに固着される。

米国特許第６、９８８、５９８号は、従来のディスクブレーキシステムにおいて、ロータが、ホイールまたはハブに概ね一体に取り付けられることを指摘する。この種の取り付け方法では、ロータ振れは、約０．００７６２ｃｍ（０．００３インチ）から０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）内に概ね制御されなくてはならない。ドラッグレースの幾つかの種類で使用されるような、幾つかのレース用車両は、特殊化されたレース用のアルミニウムホイールを利用し、ロータは、そのようなホイールに直接取り付けられなくてはならない。しかし、これらのホイールは、振れの許容範囲内にロータを追加の機械加工なしに、取り付けるのに充分に正確である取付け表面を多くの場合に備えない。この追加の機械加工は、追加の作業時間および費用を必要とし、ホイールの強度を低下させる恐れがある。この課題を解決するために、特許権を有する装置が、ブレーキをかけている間、ロータが、制動圧解放後のホイール面によって決定されない新しい軸方向の位置を仮定しながら、軸方向に摺動することを可能にする。この特許は、ホイール上の精密な取付け表面を必要とせずに、ロータの自己整列を可能にするディスクブレーキロータ取付けシステムを提案する。好ましい実施形態において、概ね円形のホイールアダプタは、ホイールアダプタの円周の周りに間隔をあけて配置された複数のホイール取り付け孔を貫通してハブまたはホイールに係合する留め具によって、ハブまたはホイールの表面に取り付けるように適合される。ホイールアダプタは、その円周の周りに間隔をあけて配置された複数のドライブピン孔を含み、それを貫通して、ドライブピン取り付けボルトは挿入されて、同数の複数のドライブピンにねじ付けて係合できる。ドライブピン取り付けボルトは、ドライブピンをホイールアダプタに固定的に留める。ブレーキロータは、複数のドライブピンを整列するように位置付けられる、複数の半径方向に整列されたドライブスロットを含む。調整ブッシングは、ロータドライブスロットの各々と対応するドライブピンとの間に取り付けられる。調整ブッシングは、中央チャネルと一対のフランジとを含む。隆起されたフランジは、ブレーキロータの対向する側部に摺動的に係合し、その対応するドライブスロットに対して各調整ブッシングを軸方向に保持する。

制動中の操作において、キャリパは、ブレーキロータが取り付けられるホイールの回転に抵抗するブレーキロータ上のトルクを引き起こしながら、ブレーキロータを押圧する。このトルクは、調整ブッシングを通して、ドライブピン、そして、ホイール自体に力として伝えられる。キャリパがブレーキロータを把持する際、どのようなブレーキロータの不整列も、ブレーキロータの一方または他方の側部上により大きい力を及ぼす結果となる。そのような場合において、ブレーキロータ上の正味の力がドラッグリングの抵抗力をいったん上回ると、キャリパがブレーキロータの両方の側部上に同じ力を及ぼすように位置するまで、ブレーキロータはドライブピン上を内側または外側に摺動する。いったん、制動操作が鎮まって、キャリパがもはやどのような力もブレーキロータ上に及ぼさないと、ブレーキロータは、ドラッグリングのために、その新しい位置および方向に固定された状態にとどまる。ロータフランジはハブに取り付けられるので、ホイールがロータフランジに接触する場合に起こる取付けフランジ変形のために、車両上でロータブレーキ板の振れが増加する恐れがあることを、これらの特許権を有する配置のどちらも認識せず、そのような課題に対するどのような解決策も提案しないことは言うまでもない。

横方向への振れの他の原因と共に、ロータの横方向への振れを誘発する取付けを最小にすることが望まれる。

本発明は、ホイールクランプ負荷によって誘発される取り付けられたロータの変形を低減するために、ホイールからハブへのフランジのボルト留めによる接続の他に、ロータをハブフランジに固着することによって、これらの課題に対する解決策を提供する。

本発明は、その一形状として、複数の概ね等角に間隔をあけて配置された取付けボルト受け入れ開口部を有する従来の車両ホイールと、取付けフランジを備えるディスクブレーキロータと、ホイールを受け入れるための概ね平らなホイール接触域を備える軸支されたホイールハブとを含む車両ホイール組立体を具備する。ロータ取付けフランジを受け入れるための概ね平らなロータフランジ接触域が存在する。ロータフランジ接触域は、ホイール接触域に対して概ねに平行に延在し、ホイール接触域から軸方向に間隔をあけて配置される。ホイール接触域は、対応するホイール取付けボルトを受容するために、各ホイール取付けボルト開口部につき１つの、複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に延在する軸方向に隆起された突出部を備え、ロータフランジ接触域は、対応する凹部に嵌合するように各々形成された、概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に内向きに延在するロータ指状部を受け入れるために、突出部に介挿される同数の複数の凹部を具備する。

本発明の一利点は、ホイールとロータとの間のどのような直接の物理的接触もなく、ロータのホイールへの望ましい一体的な連結を提供するハブに対するホイールのクランプ留めとは独立して、ロータがハブに固定的にクランプ留めされることである。

従来技術によるホイール取付け組立体の一部分の断面図である。 本発明によるホイール取付け組立体の一部分の断面図である。 ホイールを取り外した状態の図２の組立体の斜視図である。 図３の組立体の分解斜視図である。 図４に類似であるが、本発明の改良された形状を例示する分解斜視図である。 本発明の変形例によるホイール取付け組立体の一部分の断面図である。

複数の図面を通して、対応する符号は対応する部分を指す。

ここで図面、特に図１を参照すると、米国特許第５、９８８、７６１号によるホイール取付け組立体１１の断面図が示される。組立体は、ハブ１３、ブレーキロータ１５、ハブ１３に取り付けられたカートリッジ式ホイールベアリング組立体１７、および、ロータ１５に対して取り付けられたホイール１９を含む。ベアリング組立体１７の外部軌道輪６９は、複数組のテーパーローラベアリングのための外部軌道輪表面を形成する単体の組立体であり、それを車両のサスペンション構成要素に取り付けられることを可能にするフランジ７１および孔７３を含む。ホイールベアリング組立体１７はまた、ホイール速度に関連したホイール速度センサ７５のための信号を提供する歯車を含むことができる。これらの構成要素は、車両アンチロックブレーキシステムまたはトラクションコントロールシステムの部分として使用される。ロータ１５は、ブレーキパッド４１および４３を支持するキャリパによって跨がれる。ハブ１３は、概ね円筒状のバレル部２１、および、半径方向に突出するロータ環状取付けフランジ２３を含む。フランジ２３は、ホイール取付けボルト２７を受け入れる複数のホイール取付けボルト孔２５を形成する。ブレーキロータ１５は、ホイール取付けボルト孔２５と位置合わせされた複数のボルトクリアランス穴３１を含む、概ね円形の取付けフランジ２９を含む。ロータ取付けフランジ２９は、機内側表面３３、および、対向する機外側表面３５を画定する。取付けフランジ２９の表面３３は、３７のようなナットによってハブ１３の取付けフランジ２３の機外側表面に対してクランプ留めされる。ホイール１９は、３９のようなナットによってロータフランジ２９の機外側表面３５に対してクランプ留めされる。ホイール１９をハブ１３に、それらの間に拘束されたロータフランジ２９を伴って、固定するための締め付けナット３９は、寸法Ａによって例示されるように、望まれない横方向のロータ振れを引き起こすロータフランジ２９の変形を誘発する場合がある。クランプ留めはまた、図１に寸法Ｂによって示されるような、いくらかの半径方向の振れを誘発する場合があるが、本発明は、横方向への振れに主に関係している。

図２から４において、類似部分は、図１の対応する符号より１００大きい符号を持つ。接合されたハブ１１３、ブレーキロータ１１５、およびホイール１１９は、共通軸１５３の周りを一体に回転する。ロータ１１５は、機内側表面１３３および機外側表面１３５を有する取付けフランジ１２９を備える。図３の１４５、１４７、１４９のようなねじ切りされた締め具は、対応するロータフランジ穴１８１（図４）を貫通し、１８３のようなハブ開口部にねじ付けられて係合し、機内側表面１３３は、その締め具によって、ハブ１１３のフランジに対してクランプ留めされる。しかし、ロータ面１３３がクランプ留めされたハブ表面１５１（図４で最もよく分かる）は、フランジ２３の機外側表面とは全く異なる。ホイールハブ１１３は、ホイール１１９の機内側表面を受け入れるために、複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に延在する軸方向に隆起された突出部１５５、１５７、１５９、１６１、１６３を含む、概ね平らなホイール取付け面、すなわち、ホイール接触域を備える。分離されたホイール取付けフランジは、ホイールクランプ負荷による変形が局所化されることを可能にし、ロータ上への影響を大幅に低減する。ロータ取付けフランジ１２９を受け入れるために、概ね平らなロータフランジ接触域１５１は、１６５および１６７のような介入凹部を具備する。図４は、隣接する突出部の間の対応する凹部に嵌合するように各々形成された、複数（ここでは５つ）の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に内向きに延在する指状部１７７、１７９として、ロータ取付けフランジ１２９を表す。ロータフランジ接触域１５１は、ホイール接触域に概ね平行に延在し、図２に表されるように、そこから距離Ｃの間隔が軸方向にあけて配置される。このクリアランス距離を存在させるために、指状部１７７、１７９の最大の軸方向の寸法は、対応する凹部１６５、１６７内でホイール接触域１５５等とロータフランジ接触域１５１との間の軸方向の間隔未満でなくてはならない。乗用車のためのホイール取付けラグの典型的な数は、４または５であり、一方、幾分より大きいピックアップトラックまたはバンは、８つ以上を採用できる。各１９１のようなホイール取付けボルト開口部につき１つの、１８５、１８７、１８９のような５つのホイール取付けボルトが例示される。同数の突出部１５５、１５７、１５９、１６１、１６３と、１６５、１６７のような凹部と、１７７、１７９のような指状部と、１４５、１４９のようなロータ取付けボルトが表される。

図５および６は、本発明の多くの可能な代替実施形態の１つを例示する。ホイールの３６０度の完全な支持が望まれる場合、この実施形態は採用できる。先のように、先に述べられたものに類似する構成要素は、先に使用されたものより１００大きい符号を持つ。したがって、車両ホイール２１９は、共通軸２５３の周りを回転可能な組立体と共に、ホイールをブレーキロータ、および、軸支されたハブ２９７に固着するために、２９１のようなホイール取付けボルト開口部を貫通する２８９のような取付けボルトを備える。先と同様に、ハブ２９７は、バレル２９９およびフランジ部分を備え、それらは、共通軸の周りの共回転のために、ホイールおよびロータを一体に連結し、ロータおよびホイールの両方を、それらの間の直接接触を排除して、支持するための中間部材として機能する。図４と５との間の最も特筆すべき相違点は、付加的な輪状の環３０３、ならびに、ロータ帽子状部分１９３と３０１との全く異なる形の図５における存在である。図５および６において、帽子状部分は、ここで、取り付けフランジ、および、２８１のようなそのロータフランジ穴に向かって内向きに裁頭円錐にテーパーし、ホイール２１９がクランプ留めされる表面は、ここで、環３０３の機外側表面３１３と、軸方向に隆起された突出部によって形成されたハブ表面との２つの分離可能な部材で構成される。よく調べると、ホイールおよびロータをそれぞれ受け入れるために、これらの突出部は、２つの軸方向に間隔をあけて配置された平らな表面、すなわち、面３０７および３０９を備えることが明らかである。環３０３は表面３０９上に座し、一方、ホイール２１９は環の表面３１３および表面３０７に係合する。半円形ノッチ３１１は、取付けボルト２８９の外側半分を受け入れる。ハブ面３０７は、車両に対して第２の面３０９から軸方向の機外側にある。先の実施形態におけるように、第１の面３０７は、複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に延在する花弁状部を具備し、ロータは、花弁状部の間に介挿される、同数の複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に内向きに延在するタブを含む。しかし、各タブの部分は、取付け環３０３のために、クリアランスを提供する裁頭円錐部を形成するので、ロータタブの一部分だけが、隣接する花弁状部の間に据えられる。しかし、花弁状部の軸方向の寸法は、依然として、介在ロータタブの厚さを超える。環３０３は、フランジすなわち花弁状部分３０９によって形成された凹部上に案内され、ハブ花弁状部または指状部の間に据えられ、それによって、図２における間隔Ｃと同様に、ロータフランジとホイール２１９との間に隙間すなわち分離３０５が依然として存在する。先のように、第１の複数のホイール取付けボルト２８９および耳付き締め具は、ホイールをハブ２９７に連結し、第２の複数の締め具２８３は、ハブおよびロータを一体に連結する。

このように、好ましい実施形態が開示されたが、多数の変更が当業者に気付かれるだろう。したがって、本発明の範囲は、以下の請求項の範囲によって、判断されるものである。

Claims (10)

1. 複数の概ね等角に間隔をあけて配置された取付けボルト受け入れ開口部を備える車両ホイールと、
   取付けフランジを備えるディスクブレーキロータと、
   軸の周りを回転可能で、前記ホイールを受け入れるための概ね平らなホイール接触域と、前記ロータの前記取付けフランジを受け入れるための概ね平らなロータフランジ接触域とを備え、前記ロータフランジ接触域は、前記ホイール接触域に対して概ねに平行に延在し、前記ホイール接触域から軸方向に間隔をあけて配置された、ホイールハブと、
   を具備する車両ホイール組立体。
2. 前記ホイール接触域は、同数の複数の概ね等角に間隔をあけて配置されて半径方向に延在し且つ軸方向に隆起された突出部を具備し、前記突出部は、対応するホイール取付けボルトを受け入れるために、各ホイール取付けボルト開口部につき１つ設けられている、請求項１に記載の車両ホイール組立体。
3. 前記ロータフランジ接触域は、前記突出部と交互に配置される同数の複数の凹部を具備する、請求項２に記載の車両ホイール組立体。
4. 前記ロータの前記取付けフランジは、対応する前記凹部に嵌合するように各々形成された、同数の複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に内向きに延在する指状部を具備する、請求項３に記載の車両ホイール組立体。
5. 前記対応する凹部内の前記指状部の最大の軸方向の寸法は、前記ホイール接触域と前記ロータフランジ接触域との間の軸方向の間隔未満である、請求項４に記載の車両ホイール組立体。
6. 車両ホイールと、
   ディスクブレーキロータと、
   前記ロータおよび前記ホイールの両方を、それらの間の直接接触を排除して、支持するための中間部材を具備し、前記ホイールおよびロータを、共通軸の周りで共に回転させるために一体に連結するための回転可能なハブと、
   を具備する車両ホイール組立体。
7. 前記ハブは、軸支可能なバレル、および、半径方向に延在する一体のフランジを含み、前記フランジは、前記ホイールおよびロータをそれぞれ受け入れるために、軸方向に間隔があけられた第１および第２の面を備える、請求項６に記載の車両ホイール組立体。
8. 前記第１の面は、車両に対して前記第２の面から軸方向の機外側にある、請求項７に記載の車両ホイール組立体。
9. 前記第１の面は、複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に延在する花弁状部を具備し、前記ロータは、前記花弁状部の間に介挿される同数の複数の概ね等角に間隔をあけて配置され半径方向に内向きに延在するタブを含み、前記花弁状部の前記軸方向の寸法は、介在する前記ロータのタブの厚さを超える、請求項７に記載の車両ホイール組立体。
10. 前記組立体は、前記ホイールを前記ハブに連結する第１の複数のホイール取付けボルトおよび耳付き締め具と、前記ハブおよびロータを一体に連結する第２の複数の締め具とをさらに含む、請求項７に記載の車両ホイール組立体。

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