WO2008047840A1

WO2008047840A1 - Étrier de frein pour frein à disque

Info

Publication number: WO2008047840A1
Application number: PCT/JP2007/070279
Authority: WO
Inventors: Shozo Kurita
Original assignee: Nukabe Corporation
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-04-24
Also published as: EP2075483A4; JPWO2008047840A1; EP2075483A1; EP2075483B1; ATE524670T1; KR20090068340A; JP4418991B2; US20090255769A1

Description

明細書

ディスクブレーキのブレーキキヤリノ技術分野

[0001] 本発明は、自動車や自動二輪車等の走行車両に用いられるディスクブレーキのブレーキキヤリバに関する。

背景技術

[0002] 車両用ブレーキキヤリパ装置は、ブレーキディスクの片側だけにピストンのあるタイプとブレーキディスクを挟んで対向するようにピストンを設けたタイプがある。また、ピストンは片側あたり 1個設けるタイプと 2個以上の複数個設けるタイプがある。高性能車にはブレーキディスクを挟んで対向するようにピストンを設けるタイプが多ぐレース用車両やラリー用車両ではピストンを片側 3個（合計 6個）以上設ける場合も知られている。

[0003] 従来のブレーキキヤリバの構造を図 13〜； 15に示す。

図 13はブレーキキヤリバ 2の取付け状態を概略的に示した斜視図である。ブレーキのディスクロータ 1を挟むようにブレーキキヤリパ 2が配置されている。このブレーキキャリパ 2は通常アウターピース 3、インナーピース 4および両者を締結するボルト 5で構成されている。

[0004] 図 14はブレーキキヤリパ 2の断面図である。アウターピース 3は、ァウタキヤリパ本体 100と、該ァウタキヤリパ本体 100に設けられたピストン収納穴 101に摺動可能に収納される円筒形のピストン 6によって構成され、ピストン収納穴 101の底壁とピストン 6 の底部との間に油圧室 7が画成され図示しない油圧マスタシリンダで昇圧した作動油が図示しない給油管を通って供給されるようになっている。ピストン 6の外周とピストン収納穴 101の周壁との間には作動油が漏洩しないようにシール部材の角シール 8が設けられ、さらに外部からの塵等の浸入を防止するダストシール 9が設けられている。

[0005] また、ブレーキパッド 10、 10は、裏板 104に固着形成され、ピストン 6の移動によつて前記裏板 104を介してブレーキパッド 10をディスクロータ 1に押し付けて制動力を作用させている。インナーピース 4に対しても同様にインナキヤリバ本体 105にピストン収納穴 101を設けて構成され、前記アウターピース 3及びインナーピース 4は統合してブレーキキヤリバ 2が形成されている。

[0006] 図 15は従来構造におけるブレーキパッド 10とピストン 6との相互関係を示す一部を破断した正面図である。この図に示すようにブレーキパッド 10に比べピストン 6はかなり小さくピストン 6の外側及び車両中心側（この図の下側）にはピストン 6で押圧出来ていない部分が多ぐブレーキパッド 10の不均等磨耗の要因の一つになっていた。また、このピストン 6で押圧出来ていない部分の自由振動がブレーキ鳴きの要因の一つになっていた。

[0007] これを防止するために、ピストンを片側 3個以上設けたブレーキキヤリバが種々提案されている。例えば、特許文献 1では、片側 3個のピストンを設けて確実にブレーキパッド'を押圧するようにして!/ヽる。

[0008] 一方、ブレーキ作動時にその発生液圧によりブレーキパッドを介してブレーキデイスクを押圧したブレーキピストン力ブレーキ液圧解除後はブレーキピストン周上に設けた角シールの弾性復元力により押圧開始前の位置に復帰さるべく種々の工夫がなされている。例えば、特許文献 2では、理想的な除圧時ピストン戻り量としてキヤリパ撓み量とパッド圧縮歪量を足し合わせた二次曲線が開示されている。また角シールを収納する溝の面取り量と角シールのゴム硬度を変えることで前記の理想曲線に近づける工夫が開示されている。

[0009] 特許文献 1：特開 2002— 213502号公報

特許文献 2 :特開平 10— 325432号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] しかしながら、上述した特許文献 1にお!/、ては、片側 3個のピストンを設ける構造のため、ブレーキキヤリバの構造が複雑化し加工工数が増大し、さらに、多数個のピストンを収納するための収納部が大きくなるのでブレーキキヤリパ本体の剛性が低下し、それを補うための補強が必要になり、重量の増大やコストの上昇を招きやすいと言う欠点があった。 [0011] 一般に、高性能車のブレーキキヤリパは、ブレーキディスクを挟んで片側 2個以上のピストンを対向させて配置したものが多!/、が、一方ブレーキパッドはピストンの数に関係なく車両重量に応じて面積が設定される。即ち、車両重量が重くなるに比例しブレーキパッド面積も増大する。従って、例えばピストンが片側 2個の場合は、ピストンで押圧する部分からブレーキパッドがはみ出し、ブレーキパッドの不均等磨耗ゃブレーキ鳴きの原因になっていた。

[0012] また、ピストン押圧部からブレーキパッドがはみ出すのを回避する手段しては、ビストンを 3個以上に増やしはみ出しを防ぐことは構造上可能だが、各ピストンを製作し、かつブレーキキヤリバに各ピストンを収納する収納部を設ける必要があるので、重量増大やコスト上昇を招きやすい。更に各ピストン同士が接近してくるのでブレーキディスクに対するブレーキキヤリバの強圧時の剛性が低下するので、これを補償するための周辺部分の補強が必要になり更なる重量増大やコスト上昇が発生する。

[0013] 一方、前記特許文献 2では、理想的な除圧時ピストン戻り量としてキヤリバ橈み量とパッド圧縮歪量を足し合わせた二次曲線が開示され、角シールを収納する溝の面取り量と角シールのゴム硬度を変えることで前記の理想曲線に近づける工夫が開示されて!/、るが、十分と言えずさらなる改良が必要であった。

軽くブレーキを踏んだ時のような低液圧時と ABS (Anti Lock Brake System) が作動するような高液圧時の両方にぉレ、て、良好なブレーキペダルフィーリングの確保と通常走行時のブレーキパッドとブレーキディスク間の引き摺りを解消することを同時に達成することは困難という問題があった。

[0014] 一般に、ブレーキキヤリパは、ブレーキディスクを挟んで片側 1個以上のピストンを配置し、油圧によりこのピストンを作動させブレーキパッドを介してブレーキディスクを挟むことにより制動力を発生させる。当該ピストンの周上には作動油の漏れを防ぐとともに、ブレーキを解除し作動油の圧力がなくなった時にピストンを作動前の位置に戻す目的で角シールが装着されている。

[0015] しかしながら、ブレーキの作動油圧は高力、つたり低かったりと一定ではなぐまたブレーキパッドが磨耗してくるとブレーキ作動前のピストンの位置が当該パッドの磨耗に伴いブレーキディスク側に近づいてくるので、前記ピストンの周上に配置した角シールの変形の形態も一定ではなぐ結果的に全てのブレーキ作動条件で漏れがなぐかつ必要とされるピストンの戻り特性を満足する角シールを構築することは困難であつた。

[0016] そこで、本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンパタトな構造でありながら多数個ピストンのブレーキキヤリバと同等の性能を有し、かつ通常走行時のブレーキパッドとブレーキディスク間の引き摺り抵抗を極小とし、さらに、ブレーキパッドの不均等磨耗やブレーキ鳴きの発生を回避し、重量増大やコスト上昇を抑えるとともに良好なブレーキペダルフィーリングが得られるブレーキキヤリパを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0017] 前記課題を解決するため、ディスクブレーキのブレーキキヤリバにかかる第一発明は、ディスクロータを挟んでブレーキピストンを設けたディスクブレーキのブレーキキヤリバにおいて、前記ピストンは円環筒状に形成され円環状の押圧部によってディスクロータへ押圧力を作用するように構成され、キヤリバ本体には前記ピストンをピストン軸方向に摺動可能に収納する円環状に凹設されたピストン収納穴が形成されたことを特徴とする。

[0018] かかる第一発明によれば、従来技術においてはピストンの押圧部の形状が円形であるのに対して本発明においては押圧部が円環状であるため、ピストンの受圧面積が同じでも受圧部全体の外径を大きくすることができる。

このため、例えば、片側 2個のピストンを具備したブレーキキヤリバの場合、ブレーキノ /ドの面積は車両重量とパッド寿命から一義的に決まってくるので、従来技術では 2個のピストンの押圧部の外側や車輪中心寄りの部分にはみ出し部が出来、当該パッドの不均一磨耗、ブレーキ鳴き等の問題が発生するのに対して、本発明によれば受圧部分の外径が大きくなるため当該はみ出し部が大幅に少なくなり、ノッド全体を均等に押し付けることができ、パッドとロータとの間にあそび部分が生じることがなく優れた制動力を発揮し、かつパッド磨耗の均一化が計れてブレーキ鳴きの問題を解消できる。

[0019] さらに、はみ出し部を防ぐためにピストンを 3個以上に増やさずに対応できるため、各ピストンの製作、各ピストンを収納する収納部の加工、さらに収納部の増加に伴う補強が不要になり、重量の増大やコストの上昇を抑えることができる。

[0020] また、第一発明において望ましくは、前記ピストン収納穴の内側周壁を形成する中央突起部が前記キヤリバ本体と別部材によって形成されるとよい。

[0021] 力、かる構成によれば、前記ピストン収納穴の内側周壁を形成する中央突起部が前記キヤリバ本体と一体的に構成したものに比べ、ピストン収納穴の複雑な中ぐり加工が不要で量産性が良く安価に製作することが出来る。

また、通常ブレーキキヤリパ本体はインナーピースとアウターピースを各々別個に製作し、ボルト締めするのでキヤリパ全体のブレーキディスクへの強圧時の剛性は十分な数値を確保し難いが、本発明の場合はインナーピースとアウターピースとを一体構造としても前記ピストン収納穴を形成することができるので、一体構造が採用可能となるためボルト締めに伴うブレーキディスクの強圧時の剛性の低下がなぐ軽量でかつ高剛性となり優れた制動力を発揮することが出来る。

[0022] また、かかる別体構造において、前記中央突起部が前記キヤリバ本体の一部を含みピストン軸方向に分離可能な別部材によって形成されてもよぐ前記中央突起部の先端側部分だけを分離可能な別部材によって形成されてもよい。

[0023] 前記中央突起部が前記キヤリバ本体の一部を含みピストン軸方向に分離可能な別部材によって形成する場合には、前記したようにピストン収納穴の複雑な中ぐり加工が不要となり生産性が向上する。

また、前記中央突起部の先端側部分だけを分離可能な別部材によって形成する場合には、ピストン収納穴を加工する場合に、中央突起部がないので加工用の工具が中央突起部に干渉することがないため加工しやすい。さらに、干渉する恐れがないため加工工具の剛性を確保して加工精度を高めることができる。

[0024] また、かかる別体構造において、前記別部材がネジ要素、摩擦圧接、拡散接合、溶接、または接着剤によってキヤリバ本体側に接合されるとよい。

各々がネジ要素で螺合されて!/、るかまたは摩擦圧接等で接合されて!/、るので、ビストン内周に中央突起部を有しない従来技術のブレーキキヤリバの加工工程を大きく変更することなく中央突起部を形成することができる。 [0025] また、かかる別体構造において、前記別部材の中央突起部外周に前記ピストン内周に摺接する内側シール部材を収納する内側シール溝が形成されるとょレ、。

ピストン内周に摺接する内側シール部材を収納する溝をキヤリバ本体とは別の別部材に形成するので、精度よく加工された内側シール溝を有する当該中央突起部を付加するだけで容易にピストン内周に摺接するシール部材を所定の位置に精度良く配置することが出来る。

[0026] また、前記中央突起部の先端側部分だけを分離可能な別部材によって形成する場合において、前記先端側部分の外径を前記中央突起部の基部側の外径より大きく形成するとよい。

力、かる構成によれば、キヤリバ本体の中央突起部が組み合わされる外径よりも当該先端側部分の外径の方が大きいので、キヤリバ本体の中央突起部が組み合わされる突起部分の外径をさらに精度良く仕上げる等の工程が不要で、精度良く加工された中央突起部の先端側部分だけを付加するだけでよい。その結果、容易にピストン内周に摺接する内側シール部材を設けることができる。

[0027] さらに、第一発明において望ましくは、前記ピストンの外周と前記ピストン収納穴の外側周壁との間に隙間を形成するとともに、前記ピストンの内周と前記ピストン収納穴の内側周壁との間にも隙間を形成し、前記両隙間の大きさを異ならせるとよ!/、。

[0028] 力、かる構成によれば、ブレーキキヤリパにおけるピストン収納穴に対するピストン外周との隙間と、ピストン内周とピストン収納穴の内側周壁との隙間とを異なる設定としたので、ピストン収納穴の内側周壁によって形成される中央突起部を強度的に有利な設計とすることが出来る。詳細については第 3実施形態において説明するが、中央突起部がピストンによる曲げモーメントを受けに《なるので強度的に有利となる。また、ブレーキを作動させるための油圧が解放された時に当該ピストンの元の位置への復元性を確実なものとすることが出来る。

[0029] さらに、第一発明において望ましくは、前記ピストンは、その内部に円環状の空洞部を設けるとよい。

力、かる構成によれば、ピストンの内部に空洞部を設けたので、ブレーキキヤリバの重量の増大を抑えることが出来、またブレーキキヤリバがブレーキ作動する際に発生する熱に対するピストンの熱容量を適正なものに設定することが出来る。

[0030] 次に、ディスクブレーキのブレーキキヤリバにかかる第二発明は、ディスクロータを挟んでブレーキピストンを設けたディスクブレーキのブレーキキヤリパにおいて、前記ピストンは円環筒状に形成され円環状の押圧部によってディスクロータへ押圧力を作用するように構成され、キヤリバ本体には前記ピストンをピストン軸方向に摺動可能に収納する円環筒状のピストン収納穴が設けられ、前記ピストンの外周と前記ピストン収納穴の外側周壁との間に外側シール部材を設けるとともに、前記ピストンの内周と前記ピストン収納穴の内側周壁との間に内側シール部材を設けたことを特徴とする。

[0031] 力、かる第二発明によれば、ピストンの外周に外側シール部材を設ける他に、内周側にも内側シール部材を設けたので、これら両シール部材がブレーキディスクを押圧するための油圧が作用した時に変形し、押圧するための油圧が解放された時に当該両シール部材の変形に対する復元力でピストンを押し戻す働きが確実になり、ブレーキディスクとブレーキパッドの引き摺り現象が生じ難くなる。

[0032] また、かかる第二発明にお!/、て、好ましくは、前記外側シール部材のせん断剛性を前記内側シール部材のせん断剛性よりも大きくするとよい。

このようにせん断特性を設定することによって、径が大きい外側シール部材を高せん断特性に、かつ径が小さい内側シール部材を低せん断特性として、特性が異なるシール部材を組み合わせることで、狙!/、とする理想的なシール部材の特性を得ることができる。

すなわち、ピストンが戻りすぎてブレーキペダルを踏んだときには遊びが生ずることがなぐまたピストンが十分に戻らずにいわゆる引き摺り現象が生じないように、除圧時にピストンを理想とする適切な位置に、軽くブレーキを踏んだ時のような低液圧時と ABS (Anti Lock Brake System)が作動するような高液圧時の両方において、正確に戻すことができるようなシール部材のせん断特性とすることが可能になる。発明の効果

[0033] 第一発明によれば、従来技術においてはピストンの押圧部の形状が円形であるのに対して本発明においては押圧部が円環状であるため、ピストンの受圧面積が同じでも受圧部全体の外径を大きくすることができ、コンパクトな構造でありながら多数個ピストンのブレーキキヤリバと同等の性能を有することができる。

[0034] 例えば、片側 2個のピストンを具備したブレーキキヤリバの場合、ブレーキパッドの面積は車両重量とパッド寿命から一義的に決まってくるので、従来技術では 2個のピストンの押圧部の外側や車輪中心寄りの部分にはみ出し部が出来、当該パッドの不均一磨耗、ブレーキ鳴き等の問題が発生するのに対して、本発明によれば受圧部分の外径が大きくなるため当該はみ出し部が大幅に少なくなり、ノンド全体を均等に押し付けることができ、パッドとロータとの間にあそび部分が生じることがなく優れた制動力を発揮し、かつパッド磨耗の均一化が計れてブレーキ鳴きの問題を解消できる。

[0035] さらに、はみ出し部を防ぐためにピストンを 3個以上に増やさずに対応できるため、各ピストンの製作、各ピストンを収納する収納部の加工、さらに収納部の増加に伴う補強が不要になり、重量の増大やコストの上昇を抑えることができる。

[0036] また、第二発明によれば、ピストンの外周に外側シール部材を設ける他に、内周側にも内側シール部材を設けたので、これら両シール部材がブレーキディスクを押圧するための油圧が作用した時に変形し、押圧するための油圧が解放された時に当該両シール部材の変形に対する復元力でピストンを押し戻す働きが確実になり、ブレーキディスクとブレーキパッドの引き摺り現象が生じ難くなる。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]第 1実施形態におけるブレーキキヤリバを示す断面図である。

[図 2]第 1実施形態におけるブレーキパッドとピストンの配置状況を示す正面図である

[図 3]第 2実施形態におけるブレーキキヤリバを示す断面図である。

[図 4]ピストンに摺接する角シールの収納状態を示す断面図である。

[図 5]ピストンに摺接する角シールの作動時の変形状態を示す断面図である。

[図 6]ブレーキキヤリバの除圧時ピストン戻り量と負荷液圧の関係を示す特性図である

[図 7]第 3実施形態におけるピストンと摺接するキヤリバ本体及び中央突起部との隙間状態を示す断面図である。

[図 8]第 4実施形態におけるブレーキキヤリバを示す断面図である。 [図 9]第 5実施形態におけるブレーキキヤリバを示す断面図である。

[図 10]第 5実施形態における他のブレーキキヤリバを示す断面図である。

[図 11]第 6実施形態における中央突起部の詳細を示す断面図である。

[図 12]第 7実施形態におけるブレーキキヤリバを示す断面図である。

[図 13]従来技術のブレーキキヤリバの取付け状態を概略的に示す斜視図である。

[図 14]従来技術のブレーキキヤリバの構造を示す断面図である。

[図 15]従来技術におけるブレーキパッドとピストンの配置状況を示す正面図である。発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなぐ単なる説明例に過ぎない。

[0039] (第 1実施形態）

本発明の第 1実施形態を、図 1、 2を参照して説明する。従来技術の図 13〜； 15で説明した部品と同一構成には同一符号を付する。

ブレーキキヤリパ 2の全体構成は、図 13で示したブレーキキヤリパ 2の取付け状態と同様であり、ブレーキキヤリパ 2はブレーキのディスクロータ 1を挟むように配置されている。このブレーキキヤリパ 2はアウターピース 3、インナーピース 4および両者を締結するボルト 5で構成されて!/、る。

[0040] 図 1に示すように。アウターピース 3は、ァウタキヤリパ本体 100と、該ァウタキヤリパ本体 100に設けられたピストン収納穴 21に摺動可能に収納されるピストン 23によつて構成され、ピストン収納穴 21の底壁とピストン 23の底部との間に油圧室 25が画成され図示しない油圧マスタシリンダで昇圧した作動油が図示しない給油管を通って供給されるようになってレ、る。

このピストン 23は円環筒状に形成され、円環状の押圧部 27によってディスクロータ 1へ押圧力を作用するように構成され、ァウタキヤリバ本体 100に形成されたピストン収納穴 21は、前記ピストン 23をピストン軸方向に摺動可能に収納するように円環状の溝が凹設されて形成されてレ、る。 [0041] また、ブレーキパッド 10、 10は、裏板 104に固着形成され、ピストン 23の移動によつて前記裏板 104を介してブレーキパッド 10をディスクロータ 1に押し付けて制動力を作用させている。

インナーピース 4に対しても同様にインナキヤリバ本体 105にピストン収納穴 21を設けて構成され、前記アウターピース 3及びインナーピース 4は統合してブレーキキヤリノ 2が形成されている。

[0042] 図 2に示すように、本実施形態のブレーキキヤリパ 2は、インナーピース 4及びァウタ一ピース 3の各々のピストン 23のピストン収納穴 21の中央には、ピストン収納穴 21の内側周壁を形成する中央突起部 22が形成され、かつピストン 23の中央には該中央突起部 22に対応する個所に、図 2に示すような嵌合穴 29が設けられている。

即ちピストン 23は中空であり、外周がピストン収納穴 21の外側周壁と摺接すると同時に、内周がピストン収納穴 21の内側周壁を形成する中央突起部 22とも摺接するド一ナツ状、または円環筒状に形成されている。

なお、インナーピース 4とアウターピース 3は図 2に示すようにボルト 5によって結合されている。

[0043] また、ピストン 23の外周とピストン収納穴 21の外側周壁との間には作動油が漏洩しないように外側シール部材の角シール 31が設けられると共に、その角シール 31の外側には外部からの塵等の浸入を防止するダストシール 33が設けられ、さらに中央突起部 22の先端には外部からの泥や埃の侵入を防止するダストブーツ 60が嵌合されている。

[0044] ピストン 23は、図 1に示すインナーピース 4及びアウターピース 3の中央突起部 22 に対して、図 2に示すように中央突起部 22に対応する嵌合穴 29の面積に相当する分だけ従来の構造のピストンに比べブレーキ油圧の受圧面積が減少する。車両としてのブレーキ力を低下させることは出来ないので、この減少分を補償するためにビストン 23の外径を増大する必要が生ずる。従って、図 2に示すように、ピストン 23の受圧面積が同じでも受圧部全体の外径を従来の D1 (図 15)から大きく D2 (図 2)とすること力 Sできる。前述のブレーキパッド 10のピストン 23で押圧し切れない部分がおのずと減少する構成とすることが出来る。 [0045] また、円環状の押圧部 27における外径 D2と内径 Pとの比は、 P/D2力 5%〜65 %の範囲にあることが好ましい。

35%以下であると、外径が大きくなることによる受圧作用面積の拡大効果が得られにくく、かつ 65%以上であると、中心部の押圧力が低下して均一な押し付け作用が得られなくなる。

[0046] また、ピストン 23の内部は、中実状態でもよいが、本実施形態では空洞部 24が設けられている。

ピストン 23そのものがその内部に空洞部 24を有しているので、ピストン 23が軽量となりブレーキキヤリパ全体の軽量化に寄与するとともに、ブレーキを作動させるブレーキ油圧の印加速度が速!/、場合でもピストン 23が軽!/、ので十分な追従性を確保することが出来る。

[0047] また、ピストン 23が空洞部 24を有しているので、ピストン 23の重量を任意に調整することができ、ブレーキを作動させる時に発生する熱に対して最適な熱容量に設定すること力 S出来る。なおこの空洞部 24は、ピストン 23が金属の場合はピストン 23を二分割して成形して溶接する、ロー付けする、摩擦圧接する等の方法で製作出来、樹脂の場合は二分割し成形した後で溶着等の方法が考えられる。

[0048] 以上詳述した本実施形態によれば、車両の前輪、後輪のブレーキ力のバランスを崩すことなぐブレーキキヤリバのピストン 23の外径を大きくすることが出来るため、ブレーキパッド 10に対するピストン 23で押圧し切れない部分が少なくなりブレーキパッド 10の不均等磨耗やブレーキ鳴きの発生を防止することが出来る。

[0049] また、本実施形態によれば、従来技術の図 15のようにブレーキキヤリパ 2のピストン 6の個数を無闇に増やしたりせずに、ブレーキパッド 10を有効に押圧することが出来る。従って、隣り合うピストンの間隔を多数個のピストンで構成されるブレーキキヤリバよりも広くとること力出来、ブレーキディスクに対するブレーキキヤリバの強圧時の剛性を十分確保することが出来る。この結果、従来技術のような重量やコストの増大を招くことがない。

[0050] (第 2の実施の形態）

次に、本発明の第 2実施形態を、図 3〜図 6を参照して説明する。第 2実施形態は、第 1実施形態の外側シール部材の角シール 31が、ピストン 23の外周とピストン収納穴 21の外側周壁との間に設けられているのに対して、ピストン 23 の内周が嵌合する中央突起部 22の外周部にも内側シール部材の角シール 36が設けられて!/、る構成を特徴とするものである。

この角シール 36はピストン 23側に溝を設けピストン 23側に移設しても機能上は問題な!/、ことは言うまでもなレ、。

[0051] ピストン 23は、図 3に示すようにその外周において角シール 31と、その内周において角シール 36と接触して!/、る。図 4はブレーキを作動させて!/、な!/、初期状態でのビストン 23の外周で接触している角シール 31の様子を模式的に表したものである。図示しないブレーキペダルを踏むと図示しないブレーキ油圧回路における油圧が上昇し、油圧室 25にこの油圧が作用する。その結果ピストン 23は図 4の左方向へ移動しピストン 23に摺接する角シール 31は図 5のように弾性変形する。この弾性変形量は図 4の面取り 38の大きさや角シールの材料等によって決定される。この作動形態は図 5 に図示しないピストン 23の内周側で摺接する角シール 36においても同様である。

[0052] 図 6に示すとおり、従来設計のシール（図 14に示す角シール 8)を使用した場合は、負荷液圧が P2の場合には従来設計でのシール特性（図 6C線)が示す除圧時ピストン変位量が理想的ピストン戻し量 Bとほぼ合致して!/、るので問題はな!/、が、それより液圧の低い P1の場合は必要なピストン戻し量に対して実際のピストン戻し量が δ 1だけ大きいので、除圧時にピストンはピストンの作動前の位置より δ 1だけ大きく戻る。従って、次にブレーキを踏んだ時にはこの δ 1をなくす分だけブレーキペダルの遊びが増えたようになり運転者に違和感を感じさせてしまう。

[0053] なお、図 6の Α線は最小必要戻し量 =D線値 + Ε線値を示し、 B線は理想的ピストン戻し量、 C線は前記のように従来設計でのシール特性、 D線はブレーキキヤリバの橈み量、 E線はパッドの圧縮変形量をそれぞれ示す。

[0054] 一方、負荷液圧が P2より高い P3の場合は、必要なピストン戻し量に対して実際のピストン戻し量が δ 3だけ不足するので、除圧時にピストンはピストンの作動前の位置より δ 3だけ戻りきらない。従って、ブレーキペダルを踏むのをやめたにもかかわらず δ 3だけブレーキパッドがブレーキディスクに押付けられる、いわゆる引き摺り現象が発生しブレーキパッドの早期磨耗や走行抵抗が増えたために燃費の悪化を招くという不具合が発生する。

[0055] 本実施形態の場合には、ブレーキピストンの外周および内周に各々特性の違う角シール 31、 36を具備しているので、各々の角シール 31、 36の特性を重ね合わせることで図 6に示す理想的ピストン戻し量曲線 Bに近いシール特性を得ることが出来、ブレーキペダルに違和感を感じることなぐまたブレーキパッドの引き摺り現象も発生しないブレーキキヤリバを得ることが出来る。

[0056] 特に、ピストン外径側に摺接する角シール 31は径が大きいのでシールの弾性変形に対する抵抗が大きぐ更にゴム硬度を上げ面取り量を多くとることでより図 6に示す直線 Dに近!/、特性が得られ易い。またピストン内径側に摺接する角シール 36は径が小さいのでシールの弾性変形に対する抵抗が小さぐ面取り量を小さくしゴム硬度を下げることで図 6に示す早期収束型の曲線 Eに近い特性が得られる。

すなわち、外側シール部材の角シール 31のせん断剛性を、前記内側シール部材の角シール 36のせん断剛性よりも大きい特性とするように材料、形状を変更することがよい。

これらの各々特性の違うシールを同一のピストンに組み込むことで狙いとする図 6に示す曲線 Bに近似したシール特性を得ることができる。

[0057] (第 3実施形態）

次に、本発明の第 3実施形態を、図 7を参照して説明する。

第 3実施形態は、ピストン収納穴 21内に収納されるピストン 23と、該ピストン収納穴 21との隙間の関係を設定したものである。

[0058] ピストン 23とピストン収納穴 21との関係を詳しく書くと、図 7に示すとおりピストン 23 はキヤリパ本体 100、 105のピストン収納穴 21及び中央突起部 22との間で所定の隙間 δ 1および δ 2をもって収納されている。本実施形態のブレーキキヤリパ 2は、この隙間 δ 1と δ 2が同一でない、すなわち異ならせて設定している。

[0059] 図 7に示すとおり、インナキヤリバ本体 105の油圧室 25にブレーキ油圧が印加された時は、ピストン 23がブレーキパッド 10を介してディスクロータ 1を強く押圧する。一方ディスクロータ 1は紙面直角方向に動いているのでピストン 23も同様に紙面直角方向に移動することを余儀なくさせられる。この時図 7に示すピストン 23の外周の隙間 δ 1は紙面直角方向で 0に近づく。この二つの隙間 δ 1及び δ 2の関係に関しては二つの隙間設定方法が考えられる。

[0060] まず、ピストン 23の外周位置での隙間 δ 1よりピストン 23の内周位置での隙間 δ 2 を大きく設定する場合がある。この場合 δ 1が 0、即ちピストン 23がインナキヤリバ本体 105に接触した時でも δ 2が 0より大きく中央突起部 22との間で隙間があるので、中央突起部 22はピストン 23の紙面直角方向の力による曲げモーメントを受けないので強度的に有利となる。

[0061] 一方、ピストン 23の外周位置での隙間 δ 1よりピストン 23の内周位置での隙間 δ 2 を小さく設定することも可能である。この場合 δ 2が 0、即ちピストン 23が中央突起部 2 2に接触した時でも δ 1が 0より大きくピストン収納穴 21の外側壁面との間で隙間があるので、ピストン 23とキヤリノ本体 100、 105は接触することないので、ブレーキ油圧が無くなった時に角シール 31及び角シール 36の変形復元力でピストン 23は容易に元の位置に復帰することが可能となり、図 1に示すディスクロータ 1とブレーキパッド 1 0との隙間が確保出来、通常走行状態でもディスクロータ 1がブレーキパッド 10と摺動する弓 Iき摺り現象が発生することが防止される。

[0062] (第 4実施形態）

次に、第 4実施形態から第 7実施形態まで、ピストン収納穴 21の内側周壁を形成する中央突起部 22がキヤリバ本体 100、 105と別部材によって形成される場合を説明する。

[0063] 第 4実施形態を、図 8を参照して説明する。

アウターピース 3及びインナーピース 4は二分割構造ではなぐアウターピース 3とィンナーピース 4がー体で形成されている。言うまでも無く両ピースを結合するボルト 5 は存在しない。

この場合、ピストン収納穴 21の加工の容易性を確保するためにインナキヤリバ本体 105に形成された中央突起部 22に相当する部分をインナキヤリバ本体 105から分離可能なように、インナキヤリバ本体 105に、中央突起部 22が形成されたエンドプラグ 4 0を収納するための加工穴 43が設けられている。このエンドプラグ 40が収納する加ェ穴 43が設けられた以外は図 3に示した前記第 2実施形態におけるブレーキキヤリノ 2と基本構成は同じである。

[0064] 本実施形態のブレーキキヤリバにおいても、前記第 1、 2の実施の形態におけるブレーキキヤリバの場合と同様に、アウターピース 3のァウタキヤリパ本体 100、またインナーピース 4のインナキヤリバ本体 105に相当する部分には中央突起部 22がそれぞれ形成されている。

しかしながら、インナキヤリバ本体 105の中央突起部 22はエンドプラグ 40と一体的に形成されている。インナキヤリバ本体 105とエンドプラグ 40は図 8の場合は結合ネジ 45で螺合されて!/、る。ネジ要素以外の結合要素であっても本実施例が成立することは言うまでもない。

[0065] 結合ネジ 45は図 8に示すように、エンドプラグ 40の外側端部に形成されている。そして、その結合ネジ 45よりブレーキパッド 10側には段差部 47が設けられ一段外径側に位置した面に嵌合面 49が形成されている。この段差部 47の縦面によってエンドプラグ 40のインナキヤリバ本体 105に対する抜け止めおよび位置決めがされる。

[0066] 以上詳述した第 4実施形態によれば、インナキヤリバ本体 105の中央突起部 22をィンナキヤリパ本体 105と一体的に加工する必要がない。従って、加工性、組立性がよく安価に生産することが出来る。また、アウターピース 3及びインナーピース 4が二分割構造ではなぐアウターピース 3とインナーピース 4がー体で形成されているので信頼性が高ぐまた、ディスクロータ 1へのブレーキキヤリパ 2の強圧剛性を高くすることが出来るので安定したブレーキ力を確保することが出来る。

[0067] さらに、図 8に示すように、エンドプラグ 40を組付ける前には、加工穴 43を通してァウタ一ピース 3側のピストン収納穴 21の加工工具を揷入することができるため、ァウタ一ピース 3側のピストン収納穴 21の加工が容易になり、アウターピース 3とインナーピース 4がー体で形成されている構造であってもピストン収納穴 21を容易に加工できる

〇

[0068] (第 5実施形態）

次に、第 5実施形態について図 9、 10を参照して説明する。

第 5実施形態は、ピストン収納穴 21の中央に形成される中央突起部 22が、中央突起部 22の先端側部分だけを分離可能な別部材のガイド部材 50を組み付けて形成される。

なお、第 1実施形態〜第 3実施形態で説明した構成部品と同一構成については同一符号付して説明を省略する。

[0069] 図 9に示すように、インナキヤリバ本体 105の中央部に形成された中央突起部 22は、基部 52と、先端側部分のガイド部材 50とをネジ要素 54で螺合して結合されている。また、図 10に示すようにネジ要素 54でなぐ摩擦圧接 55によって接合してもよい。さらに、拡散接合、溶接、または接着剤等によって接合しても良いことは勿論であるガイド部材 50の頂部には、ガイド部材 50を螺合、または圧接するための工具が嵌合するリセス部 56が凹設されて!/、る。

また、ガイド部材 50の外周には、内側シール部材の角シール 36を収納する内側シール溝 58が形成され、該内側シール溝 58内に角シール 36が嵌合している。

[0070] ピストン 23の内径側に摺接する角シール 36が設けられたガイド部材 50は、中央突起部 22の基部 52に組み合わされるので、インナキヤリバ本体 105のピストン収納穴 2 1を加工する時にガイド部材 50に相当する部分がないため、加工がしゃすいだけでなぐ加工用の工具が中央突起部 22に干渉する恐れもないので、十分な加工工具の剛性を確保できる力加工精度がよぐかつ生産性が高い。

また、別個に精度良く加工したガイド部材 50を組み付けるだけで、ピストン 23を収納する部分の外径、内径とも精度良く提供出来るので、生産性を阻害することなく精度を高めることが出来る。

[0071] また、インナキヤリバ本体 105のピストン収納穴 21の内径とピストン 23の外径、およびピストン 23の内径とガイド部材 50の外径との隙間は、角シール 31および 36の性能を設計値どおりに発揮させるために隙間ばらつきを極限まで抑える必要がある。そこでばらつきを抑える手段としてピストン 23の外径加工寸法の許容差内の部品をカロェ仕上がり寸法毎に例えば 3段階に層別管理し、インナキヤリバ本体 105のピストン収納穴 21の内径の加工寸法を計測した結果により前記 3段階に層別したピストンのうちどの区分のものを組み付けるか決定する手法をとる。なお、この手法を以下選択嵌合という。

[0072] ピストン 23は中空であるが故にその外径と内径に嵌合部を有する。従って、角シール 31および 36の性能を確保するために、外径にも内径にも選択嵌合を実施する必要があることになる。ピストン 23の内径側に嵌合する前記ガイド部材 50までを一体とした場合、ピストン収納穴 21の内径寸法と中央突起部 22の外径寸法を各々計測し、ピストン 23の外径および内径寸法を例えば各々 3段階に層別しておき選択嵌合をすることになり、 3 X 3の 9種類の寸法のピストンを層別準備する必要があるため現実的ではない。

[0073] 一方、ピストン 23の内径側に嵌合する中央突起部 22を、本実施形態のように中央突起部 22の基部 52とガイド部材 50とに分離し組み立てる手法をとると、インナキヤリパ本体 105のピストン収納穴 21の内径加工寸法を計測し、予め外径を 3種類に層別しておいたピストン 23を選択して組み合わせる。なお、ここまでは従来技術の製造方法と同じであるが、本実施形態ではこの時に、ピストン 23の内径寸法も計測して予め別に 3種類に層別しておいたガイド部材 50を選択する。そして、選択した寸法のガイド部材 50を中央突起部 22の基部 52にネジ要素で螺合させるか、摩擦圧接で接合して前記の寸法のピストン 23を組み立てる。

これにより、 3 X 3の 9種類の寸法のピストンを層別準備する必要がなぐ生産性を阻害することなく角シール 31および 36の所望の性能を得ることが出来る。

[0074] (第 6実施形態）

次に、第 6実施形態を、図 11を参照して説明する。

第 6実施形態は、第 5実施形態に対して図 11に示すようにガイド部材 50の外径 dl が中央突起部 22の基部 52の外径 d2に対して大きく設定している。第 5実施形態で示した構成部品と同一構成については同一符号付して説明を省略する。

図 11に示すように、中央突起部 22の基部 52の外径は、根元部の d3から先端部の d2にかけてテーパ状に変化している。基部 52の外径 d2、 d3はいずれも、ガイド部材 50の外径 dlより小径となっている。また、ガイド部材 50の先端には外部からの泥や埃の侵入を防止するダストブーツ 60が嵌合されている。

[0075] 以上の実施形態によれば、ガイド部材 50の外径 dlに対して中央突起部 22の基部 52の外径 d2を小さく構成したので、ブレーキ作動時に中心線 X—Xに対してピストン 23がピストン収納穴 21の内径とピストン 23の外径の隙間分だけ紙面に直角方向に Yのように回転運動した場合でも、ピストン 23と中央突起部 22の基部 52が干渉することが無い。

従って、中央突起部 22の基部 52はピストン 23による曲げモーメントを受けることがないので、細くとも強度的に問題となることがない。また、中央突起部 22の基部 52はガイド部材 50の外径より小さ!/、ので、中央突起部 22の基部 52を機械加工することなくダイキャスト等による素材寸法のまま使用することが出来、安価に製造することが出来る。

[0076] さらに、当該ピストン 23の内周に摺接するように設ける角シール 36を収納するガイド部材 50は、別の部材で構成され、中央突起部 22の基部 52の外径より大きいので、組み合わされるガイド部材 50の外径をさらに精度良く仕上げる等の工程が不要で、精度良く加工された当該ガイド部材 50を付加するだけで容易にピストン 23内周に摺接する角シール 36を設けることが出来る。

[0077] (第 7実施形態）

次に、第 7実施形態を、図 12を参照して説明する。

第 7実施形態は、図 9、 10に示した第 5実施形態の外側シール部材の角シール 31 の配置を、インナキヤリバ本体 105側から、ピストン 23側に移設して、角シール 61としたものである。

このように角シール 61をピストン 23の外周に形成したシール溝に収納して配置することによって、シール機能上においては、前記第 5実施形態で示したインナキヤリバ本体 105側に配置した場合と同等である力 S、本第 7実施形態においては、インナキヤリパ本体 105に形成するピストン収納穴 21の加工力、シール溝がないため加工が容易になる。

産業上の利用可能性

[0078] 本発明によれば、従来技術においてはピストンの押圧部の形状が円形であるのに対して本発明においては押圧部が円環状であるため、ピストンの受圧面積が同じでも受圧部全体の外径を大きくすることができ、コンパクトな構造でありながら多数個ピストンのブレーキキヤリバと同等の性能を有することができる。その結果、パッド全体を均等に押し付けることができ、パッドとロータとの間にあそび部分が生じることがなく優れた制動力を発揮し、かつパッド磨耗の均一化が計れてブレーキ鳴きの問題を解消できる。

さらに、ピストンの外周に外側シール部材を設ける他に、内周側にも内側シール部材を設けたので、これら両シール部材がブレーキディスクを押圧するための油圧が作用した時に変形し、押圧するための油圧が解放された時に当該両シール部材の変形に対する復元力でピストンを押し戻す働きが確実になり、ブレーキディスクとブレーキパッドの引き摺り現象が生じ難くなる。

従って、自動車や自動二輪車等の走行車両に用いられるディスクブレーキのブレーキキヤリバへの利用に適する。

Claims

請求の範囲

[1] ディスクロータを挟んでブレーキピストンを設けたディスクブレーキのブレーキキヤリパにおいて、

前記ピストンは円環筒状に形成され円環状の押圧部によってディスクロータへ押圧力を作用するように構成され、キヤリバ本体には前記ピストンをピストン軸方向に摺動可能に収納する円環状に凹設されたピストン収納穴が形成されたことを特徴とするデイスタブレーキのブレーキキヤリノく。

[2] 前記ピストン収納穴の内側周壁を形成する中央突起部が前記キヤリバ本体と別部材によって形成されることを特徴とする請求項 1に記載のディスクブレーキのブレーキキヤリバ。

[3] 前記中央突起部が前記キヤリバ本体の一部を含みピストン軸方向に分離可能な別部材によって形成されることを特徴とする請求項 2記載のディスクブレーキのブレーキキヤリバ。

[4] 前記中央突起部の先端側部分だけを分離可能な別部材によって形成されることを特徴とする請求項 2記載のディスクブレーキのブレーキキヤリバ。

[5] 前記別部材がネジ要素、摩擦圧接、拡散接合、溶接、または接着剤によってキヤリパ本体側に接合されることを特徴とする請求項 3または 4に記載のディスクブレーキのブレーキキヤリパ。

[6] 前記別部材の中央突起部外周に前記ピストン内周に摺接する内側シール部材を収納する内側シール溝が形成されることを特徴とする請求項 3または 4に記載のディスタブレーキのブレーキキヤリパ。

[7] 前記先端側部分の外径を前記中央突起部の基部側の外径より大きく形成したことを特徴とする請求項 4記載のディスクブレーキのブレーキキヤリパ。

[8] 前記ピストンの外周と前記ピストン収納穴の外側周壁との間に隙間を形成するとともに、前記ピストンの内周と前記ピストン収納穴の内側周壁との間にも隙間を形成し、前記両隙間の大きさを異ならせたことを特徴とする請求項 1に記載のディスクブレーキのブレーキキヤリパ。

[9] 前記ピストンは、その内部に円環状の空洞部を設けたことを特徴とする請求項 1に記載のディスクブレーキのブレーキキヤリパ。

[10] ディスクロータを挟んでブレーキピストンを設けたディスクブレーキのブレーキキヤリパにおいて、

前記ピストンは円環筒状に形成され円環状の押圧部によってディスクロータへ押圧力を作用するように構成され、キヤリバ本体には前記ピストンをピストン軸方向に摺動可能に収納する円環筒状のピストン収納穴が設けられ、前記ピストンの外周と前記ピストン収納穴の外側周壁との間に外側シール部材を設けるとともに、前記ピストンの内周と前記ピストン収納穴の内側周壁との間に内側シール部材を設けたことを特徴とするディスクブレーキのブレーキキヤリパ。

[11] 前記外側シール部材のせん断剛性を前記内側シール部材のせん断剛性よりも大きくしたことを特徴とする請求項 10に記載のディスクブレーキのブレーキキヤリバ。