JP2005299930A - ワンピース摺動ブレーキキャリパ - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単なワンピースキャリパハウジング設計を提供することにある。
【解決手段】
互いに対向する第一および第二壁を備えたワンピースハウジングを有するキャリパ組立体。１対のブリッジ側部が第一および第二壁を連結している。第一壁には１対のボアが形成され、各ボアがピストン組立体を受入れている。第一壁と、第二壁と、１対のブリッジ側部との間には開口が形成されている。この開口は、キャリパ本体内へのアクセスを可能にする。第二壁には少なくとも１つまたは２つの孔が形成され、これらの孔は前記開口に連続していて、本体内へのアクセスを可能にしている。
【選択図】図１

Description

本発明はブレーキシステムに関し、より詳しくは、ブレーキキャリパに関する。

「フィスト（fist）」ブレーキキャリパとして知られている一般的な摺動ブレーキキャリパは、ブレーキキャリパで２つの別々の機能を遂行する２つのキャスティング（鋳型品）を使用している。第一キャスティングすなわちキャリパ本体は、両摩擦パッドを押圧する流体ピストンのハウジングを構成する。第二キャスティングすなわち支持ブラケットは、パッド固定部材およびキャリパ本体を所定位置に保持するスライドピンの支持体を構成する。これらの２つの部品は比較的高価なキャスティングから作られ、かつ両部品を組合せかつ一体に組付けるための広範囲にわたる機械加工を必要とする。

「フィス（FIS）」として知られている他の形式のキャリパは、支持ブラケットを備えていない。キャリパ本体は、キャリパスライドピンのポート、およびアウトボード側摩擦パッドの固定部材を構成する。インボード側摩擦パッドはナックルに固定され、かくして、インボード側の摩擦ブレーキトルクの反作用が直接ナックルアームに作用する。キャリパ本体は２つの半部から作られ、かつ一体にボルト止めされる。キャリパ本体のブリッジはかなり厚く、キャリパ本体用ボルトの固定を行う。ナックルへのキャリパの組付けは、キャリパ本体の取付けの前にインボード側パッドをナックルに取付けなくてはならないというように、幾つかの段階で行わなくてはならない。この設計では、ナックルがブレーキパッドおよび衝合体（abutment）を備えているので、キャリパコストは低減されるが、このコストはナックルに転化される。

下記特許文献１には、インボード側およびアウトボード側の両パッドブレーキトルクに反作用するようにナックルに直接組付けられたアームを使用するキャリパ設計が開示されている。キャリパ本体は、該キャリパ本体を所定位置に保持すべくナックルにボルト止めされるスライドピン機構を収容している。
米国特許第５，２４９，６４９号明細書

本発明は、簡単なワンピースキャリパハウジング設計技術を提供する。

本発明は、支持ブラケット並びにキャリパ本体の両機能を有するキャリパハウジングを提供する。本発明は、ワンピース本体ケーブル並びにワンピース摺動キャリパを提供する。本発明は、キャリパ本体の簡単化された機械加工を提供する。本発明は、両ブレーキパッドをキャリパ内に収容することを可能にする。本発明は、張力が作用する比較的薄いキャリパブリッジを提供する。また、本発明は、キャリパブリッジに当接するように取付けたときにパッドの摩擦中心より上方に位置するパッド衝合体を提供する。

以下の詳細な説明、添付図面および特許請求の範囲の記載から、当業者には本発明の目的および長所が明らかになるであろう。

図面を参照すると、キャリパ組立体が参照番号２０で示されている。キャリパ組立体２０は、ワンピースキャリパハウジング３０と、１対のブレーキパッド３２，３４と、１対のピストン組立体３６、３６′とを有している。

キャリパハウジング３０は、第一壁３８と、第二壁４０と、２つの側部４４、４６を備えたキャリパブリッジとを有している。第一壁３８と第二壁４０とは互いに対向している。キャリパブリッジの側部４４、４６は、第一および第二壁３８、４０を連結しておりかつ互いに対向している。第一壁３８、第二壁４０およびキャリパブリッジの側部４４、４６は開口５０を形成している。開口５０は、キャリパブリッジの外側半径上に形成されておりかつ該開口５０を通してか両ブレーキパッド３２、３４を挿入できる。

第一壁部３８を参照すると、該第一壁部３８は、内側ビーム（梁）部分５２およびシリンダ部分５４を有している。シリンダ部分５４は１対のボア５６、５６′を有し、各ボア５６、５６′はピストン組立体３６、３６′を受入れている。壁部３８はまた１対の孔５８を有し、該孔５８は、ハウジング３０をナックルに固定するボルトを受入れるスライドスリーブ６０を受入れている。スライドスリーブ６０は管状であり、これらにボルトを螺入してキャリパをナックルに固定できる。孔５８の中心はピストンボア５６、５６′の中心の近くで半径方向に配置され、曲げオフセット距離（bending offset distance）を小さくしている。

内側ビーム５２は、両ブリッジ側部４４、４６の間に架けられている。ブリッジ側部４４、４６の重心４５、４７は、ピストンボア５７、５７′とほぼ同一直線上にある。従って、これにより、ブリッジ側部４４、４６が、曲げ力よりもむしろ張力で、流体ピストン力に対して反作用することが可能になる。このため、流体押し退け容積（fluid displacement）の小さい高剛性キャリパを提供しかつ車両ドライバのペダル踏込み量を減少させる改善が可能になる。

ブリッジ側部４４、４６が張力を受けるように作用するので、ブリッジ側部を薄くして、従来のキャリパ設計より薄い所望厚さ（x）にすることができる。ブリッジの厚さ（ｔ）は、８〜１４ｍｍ、好ましくは１０〜１２ｍｍである。また、ブリッジ側部が薄いほど、ホイールの半径方向パッケージスペースを小さくでき、このため、ロータ直径およびキャリパの有効半径を大きくできる。かくして、キャリパは、所与のピストン圧力およびライニング係数に対して、より大きい制動トルクを発生できる。多くの場合に、有効半径が大きいほど、キャリパのピストンサイズを小さくできる。これにより、流体押し退け容積を大幅に減少でき、かつブレーキペダル踏込み量も小さくできる。ロータが大きいほど、制動熱エネルギ吸収のための大きいロータマスを使用できる。このため、ブレーキライニング温度を低くでき、従ってライニング寿命を長くできる。

第二壁４０の外側ビーム１０２には、開口５０に連続しているＵ型孔５５が設けられている。Ｕ型孔５５は、キャリパブリッジから出発して、該キャリパブリッジから離れる方向（これは従来のキャリパとは逆方向である）に延びている。Ｕ型孔５５は、１対の脚６１、６３および細長ウェブ６５により形成されている。脚６１、６３は互いに平行であるか、互いに離れる方向に突出して、開口５０で大きいギャップを形成している。Ｕ型孔５５は、後述のようにキャリパを取扱う工具を受入れる。第二壁４０は、リブ６６、６８を形成する凹み６２、６４を有している。

ブリッジ側部４４、４６は凹み７０、７２を有している。これらの凹み７０、７２は、第二壁４０上で凹み６２、６４に連続している。凹みは、ブリッジ側部４４、４６上でリブ７４、７６、７８、８０を形成している。これらのリブは、キャリパハウジングの周囲に延びている全体としてフープ状の外観を形成している。また、凹み７０、７２、６２、６４には孔を設けることができる。

ピン９０、９２が開口５０に架けられておりかつブレーキパッド３２、３４を支持している。ピン９０、９２は第一および第二壁の孔内に受入れられている。パッド３２、３４には、ステンレス鋼のクリップ９４、９６を設けることができる。ステンレス鋼クリップは、キャリパの腐食抵抗性を高めることができる。両ブレーキパッド３２、３４は、それぞれのブリッジ側部４４、４６上で、ブリッジ部分に当接する。かくして、両パッド３２、３４はキャリパ内に収容される。

ブレーキパッド３４の表面積は、ブレーキパッド３２の表面積より小さくできる。ブレーキパッド３４は、パッド衝合体がブリッジ側部４４、４６に当接してパッド摩擦中心より上方に位置するように、ピストン組立体３６、３６′に当接して配置されている。外側パッド３２は、ライニング寿命を改善するため、面積を大きくすることができる。また、パッド表面積を大きくすることにより、ブレーキパッド３２のパッド厚さを小さくして、キャリパのための車両ホイールの軸線方向パッケージングスペースをより大きくすることができる。パッド３２はブリッジ側部４４、４６に当接しかつ第二壁の外側ビームに接触する。外側ビーム１０２は、ブレーキパッド３２を支持しかつピストンの流体力に抵抗するのに必要な剛性を与える。また、重要でない領域の材料を除去して凹みを形成し、キャリパ剛性を維持すると同時に全重畳を低減させることもできる。

図４には、本発明の第二実施形態が示されている。この実施形態によるキャリパ組立体２０′は前述のキャリパ組立体２０と同様であるが、第二壁４０′が、その外側ビーム１０２′に１対のＵ型孔５５′（該孔５５′は開口５０に連続している）を有している点で異なっている。かくして、Ｕ型孔５５′は、キャリパブリッジから出発して、該キャリパブリッジから離れる方向（これは従来のキャリパとは逆方向である）に延びている。Ｕ型孔５５′は、１対の脚６１′、６３′およびウェブ６５′により形成されている。脚６１′、６３′は互いに平行であるか、互いに離れる方向に突出して、開口５０で大きいギャップを形成している。両Ｕ型孔５５′は、後述のようにキャリパを取扱う工具を受入れる。

図５には第三実施形態が示されている。この第三実施形態は第二実施形態と同様であるが、分離ポスト１０４が両孔５５′の間で所望高さで延びている点で異なっている。分離ポスト１０４は、パッドピン１０８を受入れるボア１０６を有している。また、壁３８″が突出部１１０を有し、該突出部１１０は、パッドピン１０８の一端を受入れるボア１１２を有している。これにより単一パッドピン設計が可能になり、コストおよび重畳を低減させかつ組立て効率を向上できる。

以下、図６〜図１０を参照して、キャリパハウジングおよび組立体の形成方法について説明する。

キャリパハウジング３０は、キャスティング等により製造される。キャスティングの後、ピストンボア５６、５６′は、これらの内面を仕上げるべく機械加工される。２つの仕上げ工具がＵ型孔５５および開口５０内に下降され、かつボア５６、５６′内へと軸線方向に通される。次に、ミリングカッタ（フライス工具）１２０をキャリパハウジング３０の開口５０内に下降させ、ブリッジ側部４４を機械加工する。フライス工具が細長ウェブに沿って移動され、第二壁４０の内面を仕上げる。必要ならば、第一壁３８についてもこれを行う。次にフライス工具を取出し、ブリッジ側部４６を機械加工する。理解されようが、ミリングカッタ１２０のシャフト１２２はＵ型孔５５内に入る。ミリングカッタが回転されて内面が仕上げられた後に、ミリングカッタが取出される。かくして、キャリパハウジング３０の内面を簡単な方法で仕上げることができる。

キャリパ３０の内面が仕上げられた後に、ピストン組立体３６、３６′がボア５６、５６′内に配置される。次に、ステンレス鋼クリップがブリッジ側部に取付けられる。ブレーキパッド３２、３４がキャリパハウジング３０内に挿入される。ブレーキパッド３２、３４にピン９０、９２を取付け、ブレーキパッド３２、３４を所定位置に保持する。次にスライドスリーブ６０を孔５８内に配置して、ナックルに組付ける。

図８および図９を参照して、キャリパハウジングを形成する第二方法を説明する。

キャリパハウジング３０′は、キャスティング等により製造される。キャスティングの後、ピストンボア５６、５６″は、これらの内面を仕上げるべく機械加工される。２つの仕上げ工具がＵ型孔５５′、５５″および開口５０内に下降され、かつボア５６′、５６″内へと軸線方向に通される。かくして、Ｕ型開口５５″を最小にすることができる。なぜならば、Ｕ型開口５５′は、工具全体の直径ではなく、工具のシャフトを受入れることができる大きさであれば充分だからである。次に、ミリングカッタ１２０が、開口５０′およびキャリパハウジング３０′のＵ型孔５５の１つの中に下降される。フライス工具は、ブリッジ側部４４の内面並びに第二壁４０の内面を仕上げ、必要ならば、第一Ｕ型孔の領域内の第一壁３８′の内面を仕上げる。次に、ミリングカッタを取出して、ハウジング３０′の開口５０′および他のＵ型孔５５′内に下降させる。ブリッジ側部４６の内面並びに第二壁の内面が仕上げられ、必要ならば、第一壁が第二孔の領域内で仕上げられる。理解されようが、ミリングカッタ１２０のシャフト１２２は両Ｕ型孔５５′、５５″内に入る。ミリングカッタが回転されかつ内面が仕上げられたならば、ミリングカッタが取出される。かくして、キャリパハウジング３０の内面を簡単な方法で仕上げることができる。

キャリパ３０の内面が仕上げられた後、ピストン組立体３６、３６′がボア５６′、５６″内に配置される。ブレーキパッド３２、３４がキャリパハウジング３０内面に挿入される。ピンがブレーキパッド内に配置され、ブレーキパッドを所定位置に保持する。次に、スライドスリーブが孔内に配置され、ナックルに組付ける。

図１０には、第三実施形態による方法が示されている。この実施形態では、ステップは、図８および図９に示した第二実施形態と同じである。ミリングカッタ１２０は孔５５″から、ポスト１０４より高く持上げられる。

ツインピストンキャリパ設計を示したが、この設計は、３つ、４つまたはこれより多いピストンを用いるものに容易に変更できることを理解すべきである。これは、開口を拡大することにより、またはＵ型孔を付加することにより行うことができる。

本発明の説明は、本質の単なる例示であり、かくして、本発明の本質から逸脱しない変更は本発明の範囲内に包含されると考えるべきである。このような変更は、本発明の精神および範囲から逸脱するものと考えるべきではない。

本発明による第一キャリパ設計を示す斜視図である。 図１のキャリパの後部を示す斜視図である。 図１の３−３線を通る断面図である。 本発明による第二実施形態を示す斜視図である。 本発明による第三実施形態を示す斜視図である。 キャリパ本体の製造方法を示す概略図である。 キャリパ本体の製造方法を示す概略図である。 キャリパ本体の製造方法を示す概略図である。 キャリパ本体の製造方法を示す概略図である。 キャリパ本体の製造方法を示す概略図である。

符号の説明

２０ キャリパ組立体
３６、３６′ ピストン組立体
３８ 第一壁
４０ 第二壁
４４、４６ ブリッジ側部
４５、４７ 重心
５０ 開口
５５ Ｕ型孔
５６、５６′ ボア
１２０ ミリングカッタ

Claims (21)

1. ワンピース本体を有し、該本体は、第一壁およびこれに対向する第二壁と、第一および第二壁を連結する１対のブリッジ側部とを備え、
   第一壁は少なくとも２つのボアを備え、各ボアはピストン組立体を受入れ、
   第一壁と、第二壁と、１対のブリッジ側部との間には開口が形成され、該開口は本体内へのアクセスを可能にし、
   第二壁に形成された少なくとも１つの孔を更に有し、該孔は前記開口に連続していて、本体の内面を機械加工する工具が、前記孔および開口を通って本体内にアクセスすることを可能にすることを特徴とするブレーキキャリパ。
2. 前記ブリッジ側部は少なくとも２つのボアの中心と実質的に整合する重心を形成し、ブリッジ側部の引張り曲げを可能にすることを特徴とする請求項１記載のブレーキキャリパ。
3. 前記ブリッジ側部は８〜１４ｍｍの所望厚さを有することを特徴とする請求項１記載のブレーキキャリパ。
4. 前記第二壁には１対の孔が形成されており、両孔は前記開口に連続していることを特徴とする請求項１記載のブレーキキャリパ。
5. １つの壁セクションが前記１対の孔を分離し、前記壁は、パッドピンの受入れを可能にする所望距離だけ延びていることを特徴とする請求項４記載のブレーキキャリパ。
6. 前記孔はＵ型またはＶ型であることを特徴とする請求項４記載のブレーキキャリパ。
7. ワンピース本体を有し、該本体は、第一壁およびこれに対向する第二壁と、第一および第二壁を連結する１対のブリッジ側部とを備え、
   第一壁は少なくとも２つのボアを備え、各ボアはピストン組立体を受入れ、
   第一壁と、第二壁と、１対のブリッジ側部との間に形成された開口を有し、該開口は本体内へのアクセスを可能にし、
   第二壁に形成された少なくとも１つの孔を有し、該孔は前記開口に連続していて、本体内にアクセスすることを可能にし、
   第一および第二ブレーキパッドを有し、第一ブレーキパッドは第一壁に当接しかつ第二ブレーキパッドは第二壁に当接し、
   少なくとも２つのピストン組立体を有し、各ピストン組立体は前記少なくとも２つのボアの１つのボア内に配置され、
   ナックルへの連結を可能にする、前記第一壁に設けられた１対の孔を更に有することを特徴とするキャリパ組立体。
8. 前記ブリッジ側部は８〜１４ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項７記載のキャリパ組立体。
9. 前記少なくとも１つの孔はブリッジ側部から出発して、第二壁上でブリッジ側部から離れる方向に延びていることを特徴とする請求項７記載のキャリパ組立体。
10. 前記第二壁には１対の孔が形成され、両孔が前記開口に連続していることを特徴とする請求項７記載のキャリパ組立体。
11. １つの壁セクションが前記１対の孔を分離し、前記壁は、パッドピンの受入れを可能にする所望距離だけ延びていることを特徴とする請求項１０記載のキャリパ組立体。
12. 前記ブリッジ側部は少なくとも２つのボアの中心と実質的に整合する重心を形成し、ブリッジ側部の引張り曲げを可能にすることを特徴とする請求項１０記載のキャリパ組立体。
13. 前記ブリッジ側部は８〜１４ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１２記載のキャリパ組立体。
14. 前記第一ブレーキパッドは、前記パッド衝合体がパッドの摩擦中心より上方に位置するようにピストン組立体に当接することを特徴とする請求項７記載のキャリパ組立体。
15. 前記少なくとも１つの孔がＵ型またはＶ型の形状を有していることを特徴とする請求項１０記載のキャリパ組立体。
16. 少なくとも２つのボアを備えた第一壁と、該第一壁に対向しかつ単一の孔を備えた第二壁と、第一壁および第二壁を連結しかつ前記少なくとも１つの孔に連続した開口を形成する１対のブリッジ側部とを有するキャリパ本体を形成する段階と、
    前記開口および孔内に工具を下降させて第一衝合体を仕上げる段階と、
    前記壁に沿って工具を横行させる段階と、
    キャリパ本体の内面を仕上げる段階と、
    キャリパ本体から工具を取出して第二衝合体を仕上げる段階とを有することを特徴とするキャリパ製造方法。
17. 前記ブリッジ側部の内面を仕上げる段階を更に有することを特徴とする請求項１６記載のキャリパ製造方法。
18. 前記少なくとも１つの孔および開口内に工具を下降させ、該工具を軸線方向に移動させて前記ボアの１つを仕上げ、かつ前記段階を反復させて前記ボアの他方を仕上げる段階を更に有することを特徴とする請求項１７記載のキャリパ製造方法。
19. 前記第二壁は１対の孔を有し、前記工具を各孔内に下降させて前記表面を仕上げる段階を更に有することを特徴とする請求項１６記載のキャリパ製造方法。
20. 少なくとも２つのボアを備えた第一壁と、該第一壁に対向しかつ少なくとも１つの孔を備えた第二壁と、第一壁および第二壁を連結しかつ前記少なくとも１つの孔に連続した開口を形成する１対のブリッジ側部とを有するキャリパ本体を形成する段階と、
    キャリパ本体の前記開口および少なくとも１つの孔内に工具を下降させる段階と、
    キャリパ本体の内面を仕上げる段階と、
    キャリパ本体から工具を取出す段階と、
    第一壁の少なくとも２つのボアの各ボア内にピストン組立体を配置する段階と、
    第一ブレーキパッドを第一壁に隣接させかつ第二ブレーキパッドを第二壁に隣接させて、第一および第二ブレーキパッドをキャリパ本体内に固定する段階とを有することを特徴とするキャリパ組立体製造方法。
21. 前記少なくとも１つの孔はＵ型またはＶ型の形状を有することを特徴とする請求項２０記載のキャリパ組立体製造方法。

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