JP2006097816A - 液圧式車両用ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンシールの耐久性を向上させ、適切なロールバック量を確保できるとともに、安定した操作感を得る。
【解決手段】 ピストンシール１１及びピストンシール装着溝９の形状を、ピストンシール装着溝９にピストンシール１１を嵌着した状態で、ピストンシール１１の外周面１１ａとピストンシール装着溝９の底面９ａとが密着し、ピストンシール１１のシリンダ孔開口側側面１１ｂとピストンシール装着溝９のシリンダ孔開口側壁面９ｂとが密着し、ピストンシール１１の角部１１ｃと、ピストンシール装着溝９の隅部９ｆとが密着する形状に形成する。ピストンシール装着溝９のシリンダ孔開口側壁面９ｂの内周側をシリンダ孔開口側に傾斜させてピストンシールのシリンダ孔開口側側面から離間させたロールバック発生面９ｃを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液圧式車両用ディスクブレーキに関し、詳しくは、シリンダ孔の内周面に周設したピストンシール装着溝に、ピストンを液密かつ移動可能に支持するとともに、ピストンをロールバックさせるピストンシールを嵌着した液圧式車両用ディスクブレーキにおけるピストンシール及びピストンシール装着溝の関係に関する。

車両用液圧ディスクブレーキは、ディスクロータ側が開口した有底のシリンダ孔内にピストンを摺動自在に内挿し、ピストンとシリンダ孔底部との間に画成された液圧室内に供給される作動液によってピストンをディスクロータ方向へ前進させ、ピストンで摩擦パッドをディスクロータの側面に圧接させることにより制動力を得ている。シリンダ孔の内周面には、断面角形のピストンシール装着溝が周設されており、このピストンシール装着溝に断面角形のピストンシールを嵌着することにより、ピストンを液密かつ移動可能に保持するとともに、制動時に前進するピストンとの摺接によって弾性変形したピストンシールの復元力により、制動力解除後のピストンを所定量後退（ロールバック）させて摩擦パッドとディスクロータとの間隙を自動調整するようにしている。

前記ピストンシール溝の形状として、ピストンシール装着溝のシリンダ孔開口側壁面の全体をシリンダ孔開口側に傾斜させ、該シリンダ孔開口側壁面とピストンシールのシリンダ孔開口側側面との間に大きな間隙を設けたり（例えば、特許文献１参照。）、ピストンシール装着溝のシリンダ孔開口側壁面を溝内側に向けて膨らんだ弧状に形成したり（例えば、特許文献２参照。）することにより、ピストン前進時におけるピストンシールの弾性変形を許容し、所定のロールバック量を得るようにしたものがある。

また、ピストンシール溝の底面形状はシリンダ孔開口側に向かって拡開する傾斜面（例えば円錐面）で形成され、両側の溝壁面はシリンダ軸線に対して直交する方向の平面状に形成されている。したがって、この形状のピストンシール溝に断面が正方形あるいは長方形のピストンシールを嵌着すると、ピストンシールの外周面とシリンダ孔開口側側面とが交わる角部と、ピストンシール装着溝の底面とシリンダ孔開口側壁面とが交わる隅部との間に僅かな隙間が発生する。なお、一般に、ピストンシール溝にピストンシールを嵌着した状態を図示する場合、前記隙間を省略して角部と隅部とが密着した状態で図示することが行われているが、実際には、図４に示すように、ピストンシール５１の外周面５１ａとシリンダ孔開口側側面５１ｂとが交わる角部５１ｃと、ピストンシール装着溝５２の底面５２ａとシリンダ孔開口側壁面５２ｂとが交わる隅部５２ｃとの間には、僅かな隙間５３が発生している。
特公昭４４−２３８５０号公報 実開昭５２−４１４４６号公報

しかし、前記特許文献１に記載されたように、シリンダ孔開口側の全体に間隙を形成すると、ピストンの前進時にピストンシールの全体が大きく弾性変形することになり、ピストンシールの耐久性に難点があった。また、特許文献２に記載のものは、特許文献１に記載された溝形状を改良したものであるが、このような溝形状を採用してもピストンシールの変形量は大きくなっている。また、角部と隅部との間に隙間があると、隙間内に侵入して閉じこめられた空気、グリス、作動液等の流体の影響でピストンシールの変形状態にばらつきを生じることがあり、ピストンのロールバック量が変動したり、制動時の操作感が変化したりすることがあった。

そこで本発明は、ピストンシールの耐久性を向上させ、適切なロールバック量を確保できるとともに、安定した操作感を得ることができる液圧式車両用ディスクブレーキを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の液圧式車両用ディスクブレーキは、キャリパボディに形成されたシリンダ孔に、摩擦パッドをディスクロータの側面に向けて押動するピストンを内挿し、前記シリンダ孔の内周面に周設した断面角形のピストンシール装着溝に、前記ピストンを液密かつ移動可能に支持し、かつ、復元力によって前記ピストンをロールバックさせる断面角形のピストンシールを嵌着した液圧式車両用ディスクブレーキにおいて、前記ピストンシール及び前記ピストンシール装着溝の形状が、ピストンシール装着溝にピストンシールを嵌着した状態で、ピストンシールの外周面とピストンシール装着溝の底面とが密着し、ピストンシールのシリンダ孔開口側側面とピストンシール装着溝のシリンダ孔開口側壁面とが密着し、ピストンシールの外周面とシリンダ孔開口側側面とが交わる角部と、ピストンシール装着溝の底面とシリンダ孔開口側壁面とが交わる隅部とが密着する形状に形成され、前記ピストンシールは、前記外周面から前記角部を経て前記シリンダ孔開口側側面まで連続的に前記ピストンシール装着溝と密着するとともに、ピストンシール装着溝における前記シリンダ孔開口側壁面の内周側をシリンダ孔開口側に傾斜させてピストンシールのシリンダ孔開口側側面から離間させたロールバック発生面を形成したことを特徴としている。

また、前記ピストンシール装着溝の底面をシリンダ孔開口側に向かって拡開する傾斜面で形成し、ピストンシール装着溝のシリンダ孔開口側壁面を前記傾斜面と直角に交わる傾斜面で形成してもよく、前記ロールバック発生面は、シリンダ孔開口側壁面に対する傾斜角度が異なる単数又は複数の傾斜面を組み合わせ、シリンダ孔開口方向に連接して形成されるものでもよい。

本発明の液圧式車両用ディスクブレーキによれば、ピストンシール装着溝とピストンシールとの密着性を確保するとともに、適切なロールバック発生面を形成することにより、ロールバック量の安定化を図りながら、ピストンシールの変形量を小さくして耐久性を向上でき、制動時の操作感も安定させることができる。

また、溝底面とシリンダ孔開口側壁面とを直交状態に形成することにより、断面正方形や断面長方形のピストンシールを使用しても両者の密着性を確保できる。さらに、ロールバック発生面を複数の傾斜面の組み合わせで形成することにより、ピストンの適切なロールバック量を確保しながらピストンシールの変形量を必要最小限に抑えることができる。

図１は本発明の一形態例を示す液圧式車両用ディスクブレーキの要部拡大断面図、図２は液圧式車両用ディスクブレーキの断面図である。

まず、液圧式車両用ディスクブレーキ１は、ディスクロータ２の一側部に配設される作用部３ａと、ディスクロータ２の他側部に配設される反作用部３ｂと、これらをディスクロータ２の外側を跨いで連結するブリッジ部３ｃとを有するキャリパボディ３をスライドピン（図示せず）及びキャリパブラケット４を介して車体に固設している。

前記ディスクロータ２の両側部に対向配置される一対の摩擦パッド５は、ディスクロータ２の側面に摺接するライニング５ａと、キャリパボディ３に保持される裏板５ｂとで形成されており、ブリッジ部３ｃの内側で作用部３ａと反作用部３ｂの間にディスクロータ２を挟んでディスク軸方向へ移動可能に設けられ、ブリッジ部３ｃとの間に縮設されたパッドスプリングによってディスク中心方向に付勢された状態で装着されている。

前記キャリパボディ３の作用部３ａには、ディスクロータ２側が開口した有底のシリンダ孔６が設けられており、該シリンダ孔６内には、コップ状のピストン７が液密かつ移動可能に内挿されている。このピストン７は、ピストン７とシリンダ孔６の底部との間に画成された液圧室８に供給される作動液により、シリンダ孔６内をディスクロータ方向へ移動して作用部側の摩擦パッド５をディスクロータ２の側面に向けて押動する。

前記シリンダ孔６の内周面には、軸方向中間部に環状のピストンシール装着溝９が周設されるとともに、該ピストンシール装着溝９よりもシリンダ孔開口側に環状のダストシール装着溝１０が周設されている。ピストンシール装着溝９には、ピストン７の外周面に液密かつ移動可能に摺接するとともに、その復元力でピストンをロールバックさせるピストンシール１１が嵌着しており、ダストシール装着溝１０には、ピストン７の外周面に移動可能に摺接してシリンダ孔内への塵埃の侵入を防止するダストシール１２が嵌着している。

図１に示すように、前記ピストンシール装着溝９は、底面９ａがシリンダ孔６の開口側に向かって拡開する傾斜面となる円錐面で形成され、シリンダ孔開口側壁面９ｂが、底面９ａの前記円錐面と直角に交わる傾斜面となる緩やかな傘状の円錐面で形成されている。さらに、ピストンシール装着溝９におけるシリンダ孔開口側壁面９ｂの内周側の角部には、シリンダ孔開口側に傾斜したロールバック発生面９ｃが設けられており、シリンダ孔底部側壁面９ｄの内周側の角部には、シリンダ孔６内にピストン７を押し込む際にピストンシール１１の弾性変形を許容するための面取り部９ｅが設けられている。また、ピストンシール装着溝９の深さはピストンシール１１の径方向の厚さ寸法より僅かに小さく、本形態例では底面９ａの径は、ピストンシール１１の外径より僅かに小さい。さらに、溝幅（シリンダ軸線方向の寸法）は、ピストンシール１１の幅寸法（軸線方向の長さ）よりも大きく設定されている。

一方、本形態例におけるピストンシール１１は、角シールとも呼ばれる断面が四角形状を有するものであって、特に径方向と軸方向に沿った辺を含む断面正方形を成している。ピストンシール１１を、上述のような断面形状に形成したピストンシール装着溝９に嵌着すると、底部９ａの径がピストンシール１１の外径より僅かに小さく、さらに底部９ａがシリンダ孔開口方向に拡開した円錐面となっているので、ピストンシール１１が僅かに変形して、ピストンシール１１の外周面１１ａとピストンシール装着溝９の底面９ａとが密着する。さらに、ピストンシール１１のシリンダ孔開口側側面１１ｂとピストンシール装着溝９のシリンダ孔開口側壁面９ｂとが密着し、ピストンシール１１の外周面１１ａとシリンダ孔開口側側面１１ｂとが交わる角部１１ｃと、ピストンシール装着溝９の底面９ａとシリンダ孔開口側壁面９ｂとが交わる隅部９ｆとが密着した状態になり、ピストンシール１１は、外周１１ａから角部１１ｃを経てシリンダ孔開口側側面１１ｂにかけて、連続的にピストンシール装着溝９の内面となる底面９ａ，隅部９ｆ，シリンダ孔開口部側壁面９ｂと密着する（即ち、図４に示す隙間５３が発生しない状態）。ただし、ピストンシール１１のシリンダ孔開口側側面１１ｂとロールバック発生面９ｃとは、ディスクブレーキ１の非作同時には所定距離だけ離間した状態となる。また、ピストンシール１１のシリンダ孔底部側側面１１ｄとピストンシール装着溝９のシリンダ孔底部側壁面９ｄとは離間した状態となり、ピストンシール１１の内周面１１ｅは、シリンダ孔開口側が僅かに拡開した円錐面となる（図示略）。

シリンダ孔６内にピストン７を内挿した状態では、ピストンシール１１の内周面１１ｅにおけるシリンダ孔底部側がピストン７の外周面に強く圧接する状態になるので、ピストンシール１１はシリンダ孔底部側が圧縮されて弾性変形し、ピストンシール１１のシリンダ孔開口側側面１１ｂの内周側がピストンシール装着溝９のシリンダ孔開口側壁面９ｂから僅かに離れた状態となる。

運転者の制動操作によってキャリパボディ３の液圧室８に昇圧した作動液（ブレーキ液）が供給されると、ピストン７がシリンダ孔６内を開口方向（ディスクロータ方向）へ前進し、作用部３ａ側の摩擦パッド５をディスクロータ２の方向に押動し、該摩擦パッド５のライニング５ａをディスクロータ２の一側面へ押圧する。次に、この反作用により、キャリパボディ３がスライドピンの案内にて作用部３ａ方向へ移動し、反作用部３ｂの反力爪３ｄが反作用部３ｂ側の摩擦パッド５を押動し、該摩擦パッド５のライニング５ａをディスクロータ２の他側面へ押圧する。これにより、ディスクロータ２に制動力が作用する。

制動時のピストン７の前進によってピストンシール１１の内周面１１ｅがピストン７の外周面に引き摺られ、ピストンシール１１のシリンダ孔開口側側面１１ｂは、その内周端部分がロールバック発生面９ｃに当接し、それよりも外周側がピストンシール装着溝９のシリンダ孔開口側壁面９ｂ全面に当接するように弾性変形する。

制動操作の解除によって液圧室８の圧力が低下すると、ピストンシール１１が、図１に示す形状に戻る復元力によってピストン７が所定量ロールバックする。このロールバック量は、ピストンシール１１の内周部分がシリンダ孔開口側に弾性変形する変形量に対応しているため、シリンダ孔開口側壁面９ｂに対するロールバック発生面９ｃの角度や径方向の寸法等の形状を適当に設定することにより、ピストン７の口径や使用条件等に応じてロールバック量を最適化することができる。

これにより、ピストンシール１１の弾性変形量を必要最低限に抑えることができるので、ピストンシール１１の耐久性が向上する。さらに、ディスクブレーキ１の作動時・非作動時に拘わらず、角部１１ｃと隅部９ｆとが密着し、ピストンシール装着溝９とピストンシールとの間に空気、グリス、作動液等の流体が閉じこめられることがないため、ロールバック量を常に一定にすることができ、制動時の操作感も安定化させることができる。また、シリンダ孔開口側壁面９ｂと底面９ａとを直角に交わるように形成することにより、ピストンシール１１として、生産性が良好で安価な断面正方形又は断面長方形のピストンシールを使用することができる。

また、ロールバック発生面９ｃの形状は、ピストンシール装着溝９やピストンシール１１の状態、必要なロールバック量に応じて適宜設定することができ、例えば図３に示すように、シリンダ孔開口側壁面に対する傾斜角度が異なる複数の傾斜面９ｇ，９ｈを組み合わせ、シリンダ孔開口方向に連続して形成することにより、所望するロールバック量をより確実に設定することができる。また、ロールバック発生面９ｃの一部に弧面を用いてもよい。さらに、本形態例では、ピストンシール装着溝９のシリンダ孔開口側壁面９ｂと底面９ａとが直角に交わるように形成することにより、断面正方形又は断面長方形のピストンシール１１を使用できるようにしたが、ピストンシールの断面形状が変形四角形等、その他の形状の場合には、両面を直角に形成する必要はなく、ピストンシールの断面形状に合わせてピストンシール装着溝を形成することができる。また、ピストンシール装着溝のシリンダ孔底部側の形状も、本形態例に限定されるものではない。

本発明の一形態例を示す液圧式車両用ディスクブレーキの要部拡大断面図である。 同じく液圧式車両用ディスクブレーキの断面図である。 ロールバック発生面を複数の傾斜面を組み合わせ形成したディスクブレーキの要部拡大断面図である。 従来の液圧式車両用ディスクブレーキの一例を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１…液圧式車両用ディスクブレーキ、２…ディスクロータ、３…キャリパボディ、３ａ…作用部、３ｂ…反作用部、４…キャリパブラケット、５…摩擦パッド、６…シリンダ孔、７…ピストン、８…液圧室、９…ピストンシール装着溝、９ａ…底面、９ｂ…シリンダ孔開口側壁面、９ｃ…ロールバック発生面、９ｄ…シリンダ孔底部側壁面、９ｅ…面取り部、９ｆ…隅部、１０…ダストシール装着溝、１１…ピストンシール、１１ａ…外周面、１１ｂ…シリンダ孔開口側側面、１１ｃ…角部、１１ｄ…シリンダ孔底部側側面、１１ｅ…内周面、１２…ダストシール

Claims (3)

1. キャリパボディに形成されたシリンダ孔に、摩擦パッドをディスクロータの側面に向けて押動するピストンを内挿し、前記シリンダ孔の内周面に周設した断面角形のピストンシール装着溝に、前記ピストンを液密かつ移動可能に支持し、かつ、復元力によって前記ピストンをロールバックさせる断面角形のピストンシールを嵌着した液圧式車両用ディスクブレーキにおいて、前記ピストンシール及び前記ピストンシール装着溝の形状が、ピストンシール装着溝にピストンシールを嵌着した状態で、ピストンシールの外周面とピストンシール装着溝の底面とが密着し、ピストンシールのシリンダ孔開口側側面とピストンシール装着溝のシリンダ孔開口側壁面とが密着し、ピストンシールの外周面とシリンダ孔開口側側面とが交わる角部と、ピストンシール装着溝の底面とシリンダ孔開口側壁面とが交わる隅部とが密着する形状に形成され、前記ピストンシールは、前記外周面から前記角部を経て前記シリンダ孔開口側側面まで連続的に前記ピストンシール装着溝と密着するとともに、ピストンシール装着溝における前記シリンダ孔開口側壁面の内周側をシリンダ孔開口側に傾斜させてピストンシールのシリンダ孔開口側側面から離間させたロールバック発生面を形成したことを特徴とする液圧式車両用ディスクブレーキ。
2. 前記ピストンシール装着溝の底面をシリンダ孔開口側に向かって拡開する傾斜面で形成し、ピストンシール装着溝のシリンダ孔開口側壁面を前記傾斜面と直角に交わる傾斜面で形成したことを特徴とする請求項１記載の液圧式車両用ディスクブレーキ。
3. 前記ロールバック発生面は、シリンダ孔開口側壁面に対する傾斜角度が異なる単数又は複数の傾斜面を組み合わせ、シリンダ孔開口方向に連接して形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液圧式車両用ディスクブレーキ。

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