JP2004503718A - ディスクブレーキキャリパ - Google Patents

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Abstract

ディスクブレーキキャリパは、ブレーキの作動中に相対的に移動するように連結された鋳造金属ハウジング(100)及びアンカーブラケットを含む。ハウジング(100)は、使用時に架橋するためのブリッジ区分(114)、ディスクブレーキロータ、及び使用時に自由に移動できるようにブリッジ区分(114)に対して実質的に垂直方向に延びる軸線方向に間隔が隔てられた第1及び第2のブレーキパッド取り付け面(M)であって、ディスクブレーキロータの両側に設けられており、ブレーキパッドをロータに対して軸線方向に取り付けるためのブレーキパッド取り付け面を有する。第1及び第2の内フィンガ半径(120)の夫々が、ブリッジ区分(114)とブレーキパッドの周囲の一部を半径方向で支持するための第1及び第2のブレーキパッド取り付け面(M)の各々との間の接合部のところで延びている。第1ブレーキパッドを第1部分パッド取り付け面(M)から遠ざかる方向に軸線方向に変位してディスクブレーキロータと係合させるため、ピストン作動手段が設けられている。第1及び第2のブレーキパッド取り付け面(M)及び前記内フィンガ半径(120)は、ブレーキパッドとの接触面に亘って機械加工が施されている。ブリッジ区分(114)と第2ブレーキパッド取り付け面(M)との間の第2内フィンガ半径(120)は、その各端部のところにそれらの間を延びる区分に対して盛り上がった区分(102)を有する。

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車で使用するためのディスクブレーキキャリパに関し、詳細には、このようなキャリパの新たな構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスクブレーキキャリパは自動車産業で周知である。確かに、少なくとも近年製造された多くの車輛は、ディスクブレーキキャリパを使用するディスク式制動装置を備えている。様々な製造者のディスクブレーキキャリパは、それらのキャリパの特定アスペクト(specific aspect)に関して変化するけれども、キャリパは、一般的には全体として同様の形状を有する。これは、これらのキャリパが、多くの場合、全体として同じ種類の構造内に設ける必要があるためである。即ち、ほぼ例外なく、キャリパは、ホイールキャビティ内に、ホイールとともに回転するロータの周囲に装着する必要がある。かくして、キャリパの全体形状は、一般的には、大部分は、比較的に同様であり、キャリパを位置決めするためにホイールキャリパ内で利用できる空間によって決まる。
【0003】
図1は、従来技術のキャリパ10の全体形状を示し、このキャリパは、ハウジング11及びアンカーブラケット12を含む。ハウジング11は、ブレーキの作動中、アンカーブラケット12に対して移動できる。図1のキャリパでは、ハウジング11は、このハウジングのブリッジ区分14から実質的に垂直方向に垂下した三つのフィンガ13を有し、ブリッジ区分はピストン取り付け区分15から延びている。ピストン取り付け区分15は、フィンガ13の平面と実質的に平行な平面内を延びる。ピストン取り付け区分15は一対の細長い取り付けシャフトを含み、これらのシャフトにアンカーブラケット12が方向Aに相対的に移動するように取り付けられる。取り付けシャフトは、これらのシャフトがハウジング11及びアンカーブラケット12内に収容されているために図1では見えないけれども、ピストン取り付け区分15のアーム16に形成された開口部と同軸に延び、個々にヘッド−ナット装置17、18によって固定される。この装置は、キャリパ10の一方の側部にしか示してないが、二つの取り付けシャフトのうちの他方のため、取り付け区分15の他端19に同じ装置が設けられている。
【0004】
ディスクブレーキキャリパ10には、摩擦ライニングが取り付けられた一対のブレーキパッドが設けられており、これらのパッドは、制動力を加えるときにディスクロータと強制的に係合する。キャリパ10をこのように作動させることは、当業者にはよく理解されよう。従って、これは本発明の目的に対して重要ではない。その代わりに、キャリパの特定の構造が重要であり、これが以下の説明の要旨である。
【0005】
ブレーキキャリパ10のハウジング11及びアンカーブラケット12は、通常は、金属から鋳造される。キャリパハウジング及びアンカーブラケットを鋳造することは製造の観点から見て適当であるが、場合によっては、凝固後に表面上の欠陥を除去するため、鋳造体をバレル磨きし又は鋳造体にショットブラスティングを施す。これを行うとき、処理の対象である表面に残留圧縮応力が導入され、これにより、有利には、疲労破損に対する抵抗を高めることができる。しかしながら、上文中に説明した方法で処理を施した鋳造体表面に対して続いて行われる機械加工には、残留圧縮応力が加えられた金属を除去する作用がある。これには、鋳造体の疲労強度が、機械加工を施した領域で減少するという望ましからぬ効果がある。大部分について、鋳造によって得ることができる表面仕上げは、キャリパが使用される用途について満足のいくものである。しかしながら、幾つかの表面は、更に精密な表面仕上げを要求し、詳細には、ブレーキパッドが取り付けられる表面は、通常の鋳造技術で可能であるよりも更に平滑で平らな表面仕上げを要求し、及び従って、これらの表面は、通常は機械加工される。ブレーキパッド対を取り付けるために機械加工が通常施される図1のキャリパ10の表面には、図2及び図3においてハッチングが付けてある。
【0006】
図2では、フィンガ13とブリッジ14との間のキャリパ10の接合部、即ち本出願人が「内フィンガ半径」と認識している円弧として形成されたキャリパの区分に機械加工が施されることがわかる。上記用語は、キャリパのこの区分を説明するのに本明細書中に亘って使用する。機械加工を行う前に、ブリッジ14の内面とフィンガ13との間に内フィンガ半径を盛り上がったビード20として鋳造し、次いで、ブレーキパッドを取り付けるためにこれを機械加工する。ビード20を機械加工し、ハウジング11の隣接した一つの縁部21から隣接した反対側の縁部22まで延びる円弧状表面を形成する。機械加工を施した表面には図2でハッチングが付けてあり、個々に参照番号23が附してある。機械加工を施した表面23は、夫々の縁部21と22との間の中央が隙間24で中断している。隙間24は、ここにブレーキパッドを当てて位置決めするために設けられている。
【0007】
図3は、図1及び図2に示すのと同じハウジング11を示すが、ピストン取り付け区分15の内側面を示すため、角度が異なる。図2と同様に、機械加工を施した表面23にハッチングが付けてある。
【0008】
上述の構造で製造されたキャリパの欠点は、内フィンガ半径に形成されたビードに機械加工を施すことにより、キャリパがその領域で破損し易くなってしまうということである。これは、このような種類の機械加工がキャリパの疲労強度を上文中に説明したように局部的に低下させてしまうためである。即ち、鋳造体の表面の残留圧縮応力が機械加工により除去されるため、及び機械加工プロセス中に機械加工を受ける表面に引っ掻き傷やノッチ等の凹凸が形成されることによって、疲労強度の局部的低下が起こる。機械加工を施した領域でのキャリパの疲労強度は、例えばショットピーニング等による表面の加工硬化によって或る程度回復できるが、これは、キャリパの製造に要する費用を大幅に引き上げてしまう。この種のキャリパ10での疲労強度は、大抵の場合、そのいずれかの端部21又は22での内フィンガ半径の機械加工を施した区分で生じるということがわかっている。
【0009】
更に、キャリパは、制動中のキャリパの変形により、制動機能を行うキャリパの有効性が低下するため、最大剛性について設計される必要がある。剛性は、最も変形し易い区分のキャリパの厚さを大きくすることによって高めることができるが、キャリパの最大厚さは、キャリパを限られたホイールキャビティ内に装着する必要によって決まり、制動効率を最大にするためにロータをできるだけ大径にするのが好ましい。かくして、キャリパの厚さをできるだけ小さくする必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、疲労破損し難いディスクブレーキキャリパを提供することである。本発明の別の目的は、内フィンガ半径のところが疲労破損し難いディスクブレーキキャリパを提供することである。本発明の更に別の目的は、剛性を改善したディスクブレーキキャリパを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ディスクブレーキキャリパにおいて、ブレーキの作動中に相対的に移動するように連結された鋳造金属ハウジング及びアンカーブラケットを含み、ハウジングは、使用時に架橋するためのブリッジ区分、ディスクブレーキロータ、及び使用時に自由に移動できるようにブリッジ区分に対して実質的に垂直方向に延びる軸線方向に間隔が隔てられた第1及び第2のブレーキパッド取り付け面であって、ディスクブレーキロータの両側に設けられており、ブレーキパッドをロータに対して軸線方向に取り付けるためのブレーキパッド取り付け面を有し、ブリッジ区分とブレーキパッドの周囲の一部を半径方向で支持するための第1及び第2のブレーキパッド取り付け面の各々との間の接合部のところで夫々延びる第1及び第2の内フィンガ半径、及びブレーキパッドを第1部分パッド取り付け面から遠ざかる方向に軸線方向に変位してディスクブレーキロータと係合させるために設けられたピストン作動手段を含み、第1及び第2のブレーキパッド取り付け面及び内フィンガ半径は、ブレーキパッドとの接触面に亘って機械加工が施されており、ブリッジ区分と第2ブレーキパッド取り付け面との間の第2内フィンガ半径はその各端部のところにそれらの間を延びる区分に対して盛り上がった区分を有する、ディスクブレーキキャリパが提供される。
【0012】
好ましい構成では、内フィンガ半径は、内フィンガ半径のいずれかの端部から周方向内方に延びる機械加工を施していない一対の区分、及びこれらの機械加工を施していない区分間を延びる機械加工を施した少なくとも一つの区分を含む。
【0013】
「機械加工を施した」及び「機械加工を施していない」という用語の使用は、キャリパの関連部品の形成に使用される鋳造プロセスに続いて表面仕上げ処理を施したキャリパ区分及び表面仕上げ処理を施していないキャリパ区分の夫々を明らかにするために使用される。かくして、「機械加工を施した」という用語をキャリパの特定の部分に関して使用することにより、その部分から金属を除去するためにフライス削り、研削、及び/又は研磨等の表面処理がその部分に施してあることを明らかにする。「機械加工を施していない」と定義されるキャリパの部分には、こうした方法による表面処理が施していないが、ショットピーニング、ショットブラスティング、表面硬化、焼き戻し、等の他の処理は施してあってもよい。
【0014】
本発明によるディスクブレーキキャリパは、有利には、従来技術のキャリパの最も破損し易い領域で、即ち、内フィンガ半径の各周端部のところで疲労破損に対する抵抗が高めてある。更に、内フィンガ半径の盛り上がった区分では、キャリパは断面厚さが大きく、これらの領域では、キャリパの強度及び剛性が、減少区分よりも大きい。かくして、キャリパの全強度及び剛性もまた向上する。しかしながら、こうした利点は、キャリパの形状及び形体又はブレーキパッドの形状を大きく変化させる必要なく実現され、本発明によるキャリパは、従来使用された製造方法を大幅に変化させる必要に直面しない。
【0015】
本発明の好ましい実施例では、内フィンガ半径は、盛り上がった区分がキャリパのピストン取り付け区分に向かって、これらの区分でのキャリパの断面厚さを増大するように、軸線方向内方に延びるように鋳造され、及びかくしてキャリパの強度及び剛性を更に向上させる。盛り上がった区分の軸線方向長さは、好ましくは、フィンガに取り付けられたブレーキパッド支持プレートの厚さを越えてはならず、そうでない場合には、使用時に、パッドに取り付けられた摩擦ライニングが一杯に摩耗したとき、ロータがこれらの区分と接触してしまう。
【0016】
本発明は、任意の数のピストンアクチュエータを使用するキャリパに適用される。図1乃至図3に示す従来技術のキャリパは、シリンダ25及び26の夫々に取り付けられた(図3参照)二つのピストンアクチュエータを備えており、本発明は、原理的にはこの種のキャリパに関して開発された。しかしながら本発明は、ピストンアクチュエータを一つ備えたキャリパ又は三つ又はそれ以上のアクチュエータを備えたキャリパにも等しく適用される。
【0017】
ピストンアクチュエータを二つ備えたキャリパに関し、本発明の好ましい実施例では、内フィンガ半径は、内フィンガ半径の端部のほぼ中間に別の盛り上がった区分を更に含む。この区分もまた、これに装着されたブレーキパッドの厚さとほぼ等しい軸線方向内方への長さを有するのがよい。第3のこのような区分が存在することにより、内フィンガ半径の領域でブレーキキャリパの強度及び剛性を更に高める。
【0018】
本発明の別の好ましい実施例では、キャリパのフィンガに取り付けられたパッドと向き合ってブレーキパッドを取り付けるために設けられたキャリパの区分もまた、周方向内方に、一対の盛り上がった区分を含み、これらの区分は、それらの間を延びる減少区分まで周方向内方に延びる。更に、キャリパに二つ又はそれ以上のピストンアクチュエータが設けられている場合には、減少区分が各ピストンアクチュエータの中間に配置されているのがよい。キャリパのこの部分の盛り上がった区分は、キャリパを作動することにより、ピストン取り付け区分に取り付けられたブレーキパッドを前記区分から遠ざかる方向に移動させる場合、有利には、キャリパのフィンガに向かって、内フィンガ半径の相補的区分よりも大きな距離に亘って軸線方向内方に延びることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
添付図面は、上述の種類の本発明の実施の形態の一例を示す。これらの図面の詳細及び関連した説明は、本発明の以上の大まかな説明の一般性に取って代わるものではない。
【0020】
図4は、本発明によるキャリパハウジング100を示す。この図では、ハウジング100は、フィンガ101の内面を示すため、所定の角度で示してある。キャリパハウジング100の特徴の多くは、図1乃至図3に示してあるのと同じであり、従って、同様の部品には、100を加えた同じ参照番号が附してある。図4でわかるように、フィンガ内面は、ブレーキパッドの後面と当接係合するように機械加工してある。しかしながら、機械加工は、図1乃至図3を参照して上文中に説明した従来の装置とは異なる方法で行われる。
【0021】
図4のキャリパ100では、本発明は、内フィンガ半径の構造で具体化される。これは、図1乃至図3に示す内フィンガ半径とは大幅に異なることがわかる。内フィンガ半径は、図1乃至図3に示す種類の従来技術のキャリパのように円弧をなして形成されているのでなく、その代わりに、図4の実施例では、フィンガ101及び内フィンガ半径の機械加工は、実質的にU字形状形体で行われる。
【0022】
機械加工を施した表面は実質的に同じであり、文字「M」で示す。機械加工を施した表面Mは、内フィンガ半径の全周に亘って延びているのではないということが図4から明らかである。詳細には、内フィンガ半径の各端部102は鋳造形態のままであり、換言すると、機械加工を施した表面Mの各々を形成する作業で機械加工されない。かくして、各端部102は、機械加工を施した表面Mの円弧状表面120に対して盛り上がった区分を形成する。図示の構成では、内フィンガ半径の各端部102は、機械加工前に内フィンガ半径に亘って延びる鋳造されたビード形状を保持する。
【0023】
更に、図4に示す内フィンガ半径は、機械加工を施した二つの表面Mの中間の参照番号103を附した位置に機械加工が施してない。端部102と同様に、中間区分103は、表面Mの機械加工前の内フィンガ半径の鋳造形態のままである。
内フィンガ半径の厚さTは、機械加工を施した表面Mに当てて装着されるブレーキパッド支持プレートの厚さと等しいか或いはそれよりも僅かに薄い。機械加工を施していない区分102の存在により、図示の種類のキャリパで疲労破損を最も被り易いそれらの領域で、キャリパ100を疲労破損に対して強化する。更に、キャリパ100の厚さを区分102で大きくすることにより、キャリパの剛性を図1乃至図3に示す周知のキャリパと比較して増大する。機械加工が施してない区分103の存在により、内フィンガ半径の疲労破損に対する抵抗並びにキャリパの剛性を更に高める。
【0024】
キャリパを図4に従って製造することによって得られる利点は、その剛性及び強度が向上するということである。こうした利点は、キャリパの形状及び製造を大幅に変更することなく実現され、有利には、通常のキャリパ構造に存在するキャリパの特徴を使用する。即ち、剛性及び強度の向上は、鋳造中に形成されたキャリパの一部を保持することによって得られるが、これは、そうでない場合には、通常は、機械加工によって低下する。
【0025】
キャリパエレメント100の製造は、周知のキャリパとは形状が異なるブレーキパッドを必要とする。このようなブレーキパッド104を図5に示す。このパッドは、キャリパエレメント100の区分102及び103を受け入れるための凹所をなした区分105及び106を含む。図5に示すパッドは、周知の技術を使用して容易に製造され、及び従って、本発明のキャリパを採用することの妨げとならない。
【0026】
図6は、ピストン取り付け区分107の内側面を示す、キャリパエレメント100の図である。機械加工を施した二つの区分Mを形成するためにピストン取り付け区分の内側面に同様の機械加工作業が行われたことがこの図からわかる。ピストン取り付け区分107の内面の両端部で、鋳造区分108がフィンガ101に向かって軸線方向内方に延びている。更に、機械加工を施した表面M間で中間鋳造区分109が軸線方向内方に延びている。鋳造区分108及び109の軸線方向内方への長さは、内フィンガ半径区分102及び103よりも大きい。これは、使用時に、ブレーキを作動させることによって、ピストン取り付け区分107のシリンダ110に取り付けられたピストンが、ブレーキパッドを、機械加工を施した表面Mから遠ざかる方向に軸線方向に移動するためである。前記移動は、ブレーキパッドに取り付けられた摩擦ライニングが完全に摩耗した状態に近づき、ブレーキの作動中にブレーキパッドの前面が区分108及び109の各々の軸線方向前端の直ぐ前に延びる位置まで移動したときに最大距離になる。
【0027】
有利には、区分108及び109の、区分102及び103と比較した最大長さにより、キャリパの製造方法又は形成されたキャリパの全体形状を大幅に変更することなく、これらが延びる領域でキャリパの強度及び剛性が更に大きく向上する。ピストン取り付け区分107の内面の新たな形体に合わせて、図5に示すブレーキパッドと同様のブレーキパッドが必要とされる。
【0028】
図7は、図4と同じ形状であるが図5のブレーキパッド104をフィンガ101の機械加工を施した内面Mに当てて装着したブレーキキャリパエレメント100を示す。図7は、更に、ピストン取り付け区分107の機械加工を施した表面に装着したブレーキパッド111を示す。図7は、更に、図1に示すアンカーブラケットと同様のアンカーブラケットが連結されたシャフト112を示す。
【0029】
図8は、図7のキャリパエレメント及びブレーキパッド装置を示すが、ピストン取り付け区分107の内面を見る方向が異なる。この図では、機械加工が施してない鋳造区分108及び109が見える。図9は、図7及び図8のブレーキパッド111を直接見た図である。キャリパエレメント100を通るロータ経路が鎖線で示してある。
【0030】
本発明は、上文中に説明したように、ブレーキキャリパの作動及び性能に対して大きな利点を提供する。従来技術を上回る利点は、キャリパの構造及び製造に比較的些細な変更を加えることによって、キャリパの構造的一体性を大幅に向上できるということである。かくして、本発明は、材料費や製造費を実質的に大きくすることなく、利点を実現できるという点で有利である。
本明細書中に説明した発明には、特定的に説明した以外の変形、変更、及び/又は追加を行うことができ、本発明は、以上の説明の精神及び範囲内のこれらの変形、変更、及び/又は追加を全て含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術のディスクブレーキキャリパ装置の図である。
【図2】従来技術のディスクブレーキキャリパ装置の図である。
【図3】従来技術のディスクブレーキキャリパ装置の図である。
【図4】本発明の一実施例によるディスクブレーキキャリパの斜視図である。
【図5】図4のディスクブレーキキャリパで使用するためのブレーキパッドの支持プレートの斜視図である。
【図6】図4のディスクブレーキキャリパの別の図である。
【図7】一対のブレーキパッドが設置された図4のディスクブレーキキャリパの図である。
【図8】図7のディスクブレーキキャリパの別の図である。
【図9】図8のIX−IX線での端面図である。

Claims (11)

  1. ディスクブレーキキャリパにおいて、
    ブレーキの作動中に相対的に移動するように連結された鋳造金属ハウジング及びアンカーブラケットを含み、前記ハウジングは、
    使用時に架橋するためのブリッジ区分、
    ディスクブレーキロータ、及び
    使用時に自由に移動できるように前記ブリッジ区分に対して実質的に垂直方向に延びる軸線方向に間隔が隔てられた第1及び第2のブレーキパッド取り付け面であって、ディスクブレーキロータの両側に設けられており、ブレーキパッドをロータに対して軸線方向に取り付けるためのブレーキパッド取り付け面を有し、
    前記ブリッジ区分と前記ブレーキパッドの周囲の一部を半径方向で支持するための前記第1及び第2のブレーキパッド取り付け面の各々との間の接合部のところで夫々延びる第1及び第2の内フィンガ半径、及び
    前記ブレーキパッドを前記第1ブレーキパッド取り付け面から遠ざかる方向に軸線方向に変位してディスクブレーキロータと係合させるために設けられたピストン作動手段を含み、
    前記第1及び第2のブレーキパッド取り付け面及び前記内フィンガ半径は、ブレーキパッドとの接触面に亘って機械加工が施されており、
    前記ブリッジ区分と前記第2ブレーキパッド取り付け面との間の前記第2内フィンガ半径は、その各端部のところにそれらの間を延びる区分に対して盛り上がった区分を有する、ディスクブレーキキャリパ。
  2. 請求項1に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記第2内フィンガ半径は、その前記盛り上がった端区分のほぼ中間に別の盛り上がった区分を含む、ディスクブレーキキャリパ。
  3. 請求項1又は2に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記ブリッジ区分と前記第1ブレーキパッド取り付け区分との間の前記第1内フィンガ半径は、その各端に、それらの間を延びる区分に対して盛り上がった区分を含む、ディスクブレーキキャリパ。
  4. 請求項3に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記第1内フィンガ半径は、その前記端区分のほぼ中間に別の盛り上がった区分を含む、ディスクブレーキキャリパ。
  5. 請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記盛り上がった区分のうちの一つ又はそれ以上は、機械加工が施されておらず鋳造したままの内フィンガ半径でできた区分によって形成されている、ディスクブレーキキャリパ。
  6. 請求項5に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記盛り上がった区分のうちの一つ又はそれ以上は、鋳造後の表面処理によってその表面に導入された残留圧縮応力を含む、ディスクブレーキキャリパ。
  7. 請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記第2内フィンガ半径の前記盛り上がった区分の前記第2ブレーキパッド取り付け面から前記第1ブレーキパッド取り付け面に向かう軸線方向長さは、それに当てて取り付けられるべきブレーキパッドの支持プレートの厚さを越えない、ディスクブレーキキャリパ。
  8. 請求項4乃至7のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、請求項3に従属した場合、前記第1内フィンガ半径の前記盛り上がった区分の前記第1ブレーキパッド取り付け面から前記第2ブレーキパッド取り付け面に向かう軸線方向長さは、前記第1ブレーキパッド取り付け面に当てて取り付けられるべきブレーキパッドの支持プレートの前面の最大変位位置を越えない、ディスクブレーキキャリパ。
  9. 請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記第2内フィンガ半径は、盛り上がった端区分及び盛り上がった中間区分を含み、前記端区分と前記中間区分との間に、前記第2内フィンガ半径は、円弧状に機械加工された表面を有する、ディスクブレーキキャリパ。
  10. 請求項4乃至9のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、請求項3に従属した場合、前記第1内フィンガ半径は盛り上がった端区分及び盛り上がった中間区分を含み、前記第1内フィンガ半径は、前記端区分と前記中間区分との間に円弧状に機械加工された表面を有する、ディスクブレーキキャリパ。
  11. 請求項1乃至10のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパで使用するためのブレーキパッド。
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