JP2006520450A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】
これらは高い機能上の信頼性及び低い保守コストと相俟って、ブレーキの製造コスト及び重量を軽減することができるディスクブレーキを提供する。
【解決手段】
車に固定することができ且つボルトが締結されるブレーキキャリア１０を有するディスクブレーキは、その支持板にＵ字形の凹所４０、４０´が形成されたブレーキパッド３２ａ、３２ｂを備え、該支持板はボルトに配置され、ブレーキパッドはブレーキディスクに対し軸方向に可動に案内される。

Description

本発明は、ボルトを有し且つ、車に固定することのできるブレーキキャリアと、ブレーキパッドと、キャリパ又はフレームとを備える、ディスクブレーキに関する。

この型式のブレーキは、広く知られている。従来、支持板と摩擦パッドとから成るブレーキパッドは、ブレーキキャリアに締結されたボルトによってブレーキディスクに対し軸方向に案内される。ディスクブレーキの場合、「軸方向」という語は、全体として、ブレーキディスクの回転軸線に対し平行な方向を意味する。「半径方向」という語は、これに相応して、上述した意味の軸方向に対し垂直な方向を意味する。

以下の特許文献は、例えば、かかるディスクブレーキの先行技術を示す。すなわち、ドイツ国特許明細書１ ２３８ ２８４号、ドイツ国特許明細書１ ５０５ ４９１号、ドイツ国特許明細書１ ５７５ ９２０号、ドイツ国特許明細書２ ８０４ ８０８号、ドイツ国特許明細書２ ８４５ ４０４号、ドイツ国特許明細書４１ １５ ０６４号及びドイツ国特許明細書４ ４１６ ８１５号。先行技術に属する更なる特許文献は、ドイツ国特許明細書１０１ １３ ３４７号、米国特許明細書３ ９１５ ２６３及び米国特許明細書４ ３５５ ７０７号である。

ディスクブレーキの設計における絶えざる技術的目的は、ブレーキの製造コスト及び重量を軽減することであり、これらは高い機能上の信頼性及び低い保守コストと共に目的とされる。最後に述べた２つの目的は、特に、腐食に起因するブレーキの損傷され易さを回避することも含む。全てのブレーキの設計に関する特別な課題は、振動に起因するブレーキのきしみ音を回避することである。

本発明は、これらの技術的目的を対象とするものである。

本発明に従ったディスクブレーキは、それ自体、既知の要領にてブレーキキャリアを備えており、該ブレーキキャリアは、車のフレームに固定することができ、また、ボルトが設けられている。上述した技術的目的は、本発明に従い、少なくとも１つのブレーキパッドによって実現される。この少なくとも１つのブレーキパッドは、Ｕ字形の凹所を備え、該凹所にはブレーキキャリアの案内ボルトが係合し、ブレーキを掛けるため、ブレーキパッドがブレーキディスクに対し軸方向に可動である。

このブレーキの設計により、上述の目的が実現されるのみならず、ブレーキの容易な組み立ても可能となり、このことは、保守作業を行う間、特に有利なことである、
ディスクブレーキの１つの好ましい実施の形態は、車の外側部（すなわち、ブレーキディスクの外部から見ることが出来る側の側部）に向けてブレーキの面に配置されたブレーキパッドが、Ｕ字形の凹所が関係したボルトと係合した状態にてブレーキディスクに対し軸方向に可動に案内されることを可能にする。

本発明の更なる好ましい実施の形態に従い、２つのブレーキパッドには、両側部（ブレーキの前側部（leading side）及び後側部（trailing side））にＵ字形の凹所が設けられ、ブレーキキャリアのボルトがこれらの凹所と係合してブレーキパッドを軸方向に案内する。

本発明の上記に開示した変形例によれば、ブレーキパッドは、ブレーキキャリアのそれぞれの関係したボルトとＵ字形の凹所内にて線接触のみするようにすることが可能とされることが好ましい。このため、保持ボルトにおけるブレーキパッドの支持面は、好ましくは可能な限り小さく設計され、このことは、「線接触（line contact）」という語にて表現される。

本発明の更なる変形例は、ブレーキを支持するボルトは、ブレーキキャリアと異なる材料にて出来たものであるようにする。例えば、規格４２ＣｒＭｏＳ４Ｖ（材料番号１．７２２７）又は１７ＣｒＮｉＭｏ６（材料番号１．６５８７；記載した材料の規格番号は、ＤＩＮ、ドイツ国工業標準を意味する）の材料のような、低腐食性材料がボルト用の材料として特に検討の対象となる。ブレーキパッドを支持するボルトは、腐食保護された高グレードのねじスチールにて製造することもできる。

ブレーキパッドを支持するボルトは、防食剤にて被覆することもできる。苛酷な化学的状態（道路の塩等）の下でさえ、ブレーキパッドの長期間の滑動性（slidability）を保証すべく被覆を施すこともできる。本発明の１つの好ましい変形例は、ブレーキパッドを支持するボルトの軸線が跨ぐ面が、摩擦パッドの領域の中心よりもブレーキディスクの回転軸線から半径方向への間隔が小さい。「領域の中心」という語は、当該技術分野の当業者により、摩擦パッドを水平方向に整合して釣合った状態に支持することのできるブレーキパッドの摩擦パッドの位置を意味することが理解される。

更に、ブレーキ構成要素の上述した寸法は、例えば、０．１ｇの所定の減速度まで車にブレーキを掛けることを可能にするブレーキ力を導入するとき、張力のみがブレーキパッドに作用するように選ばれる。図８のブレーキディスクが軸線Ａの周りにて反時計回り方向に回転すると、そのとき、ブレーキの前側部は右方向となる、すなわち凹所４０に相応する方向となる一方、ブレーキの後側部は、凹所４０´に相応する左方向となる。このため、タイヤと路面とが十分に摩擦接触するとき、０．１ｇの範囲の上述した車の最大減速度を超えないブレーキ力の場合、張力のみがブレーキパッド３２ａに存在する、すなわち、前側部（図８にて右側）にて、ブレーキ力は、ブレーキパッドの前側部のローブ４２により吸収される（摩擦力は図８の左側に向けて作用する）。約０．１ｇの減速度を超えるブレーキ力が導入されるときにのみ、ブレーキパッドの前面４６は凹所４０´内の関係したボルトにぶつかり、ブレーキ力は、張力（ローブ４２）及び面４６における圧縮力によって吸収される。

車の外側部にてブレーキパッドに対し実現されることが好ましい上述の目的は、本発明の更なる実施の形態に従って、車の内側部におけるブレーキパッドに対し実現することもできる。

本発明の１つの好ましい実施の形態に従い、ブレーキパッドを支持するボルトの中心軸線を通る平面は、摩擦パッドの領域の中心よりもディスク軸線から半径方向への間隔が小さい。上記半径方向への間隔の差は、上述した２つの間隔の大きい方の５％以上、より好ましくは、１０％以上、更により好ましくは、１５％以上、大きいことが好ましい。

本発明は、また、上述した型式のディスクブレーキのブレーキキャリアを製造する、特に低コストで、従って、経済的な方法であって、機械加工に関して、穿孔、座ぐり及びねじ切削によってのみ行われる方法も教示する。例えば、フライス削りのような更なる機械加工による製造ステップは不要である。「座ぐり」とは、当該技術分野の当業者によって、例えば、鋳造により製造された面を平滑にすることであると理解される。このことは、特に、この場合、ねじ頭等が座ぐりした面と面一となるように、穴の領域の面を平滑にする（平準化）ことを意味する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。

図１、図２、図５、図６に特に示すように、ブレーキキャリア１０は、２つのアーム１０ａ、１０ｂを備えている。ブレーキキャリアの上方には、図示した実施の形態にて２つの部分から成る浮動キャリパの形態とされたブレーキキャリパ１２が配置されている。該ブレーキキャリパは、車の内側部に向けた部分１２ａと、車の外側部に向けた部分１２ｂとを備えている。部分１２ａ、１２ｂは、ねじ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄにより互いに強固に接続されている（図２及び図７を参照）。ブレーキキャリア１０は、従来の要領にて車に強固に固定されており、穴１４ａ、１４ｂ及びねじ（図示せず）がこの目的を果たす。

図６（及び図１、図３、図４、図５）に特に示すように、スタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂはブレーキキャリア１０に強固に接続されている。上述したスタッドボルトには、その長手方向軸の一部分に亙って外ねじが設けられており、該外ねじはブレーキキャリア１０の整合する内ねじ部にねじ込まれる。図６のスタッドボルトの露出部分はねじ無しである。これらスタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂのむき出した部分は、以下により詳細に説明するように、ブレーキパッドを支持する作用を果たす。

図３、図４、図７から特に理解し得るように、浮動キャリパ１２は、スタッドボルト２０ａ、２０ｂ上を摺動する。スタッドボルト２０ａ、２０ｂは、図３から特に理解し得るように、車の内側部に配置されたスタッドボルト１８ａ、１８ｂ内にねじ込まれる、すなわち、同軸状にねじ込まれる。この目的のため、スタッドボルト１８ａ、１８ｂの中央には、内ねじ部が設けられ、スタッドボルト２０ａ、２０ｂの外ねじ部を該内ねじ部にそれぞれねじ込むことができる。このように、スタッドボルト２０ａ、１８ａ、またスタッドボルト２０ｂ、１８ｂは、それぞれ互いに同軸状である（図３参照）。同様に、スタッドボルト１６ａ、１８ａ、またスタッドボルト１６ｂ、１８ｂは同軸状である（図６）。

図２及び図７に従い、２つのブレーキキャリパ部分１２ａ、１２ｂは、ねじ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄにより互いに強固に接続されている。２つのブレーキキャリパ部分１２ａ、１２ｂの接触面は、図２に参照番号１２ｃで示してある。

ピストン２８を動かすブレーキ流体が従来の仕方にて流体入口２２を介して流体チャンバ３０内に導入される（図４参照）。このため、チャンバ３０内の流体の圧力が上昇する場合、ピストン２８は図４にて右方向に動き、これに相応してブレーキキャリパ１２は左方向に動く。

図８には、同一構造の２つのブレーキパッド３２ａ、３２ｂの一方（３２ａ）が示されている（図４も参照）。ブレーキパッド３２ａは、支持板３４ａ（金属製）と、摩擦パッド３６ａとから成っている。摩擦パッド３６ａは、ブレーキを掛ける間、摩擦によって磨耗する。図８には、また、摩擦パッド３２ａの領域の中心Ｆも示されている。ブレーキパッドは、ブレーキの前側部及び後側部にそれぞれＵ字形の凹所４０、４０´を備えている。図８には、また、ブレーキディスク３８の回転軸線Ａも概略図的に示されている（ブレーキディスクは図８には図示せず。図４参照）。

ブレーキパッド３２ａ、３２ｂは、それらのＵ字形の凹所４０、４０´とともに上方からスタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂのねじ無し部分上に配置されている。これに関して、凹所４０、４０´の壁とそれぞれのスタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの表面との間に線接触が生じる。

ブレーキの構成要素、特に、スタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの位置、及びブレーキパッド３２ａ、３２ｂの凹所４０、４０´の間の間隔、及び凹所４０、４０´自体は、スタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの長手方向軸線を通る平面が摩擦パッドの領域の中心Ｆよりもブレーキディスクの回転軸線Ａからの半径方向間隔が小さい（図８参照）ような寸法とされている。スタッドボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの長手方向軸線が延びる平面は、図１及び図５にＰにて示されている。ブレーキディスクの軸線Ａの位置は、また、図５に概略図的に示されている。この軸線は、図面の面に対し垂直に位置している。図８も参照。ディスクの軸線Ａとスタッドボルトが跨ぐ平面Ｐとの間の間隔は、軸線Ａから平面へ垂線を垂らすことで得られる。この間隔は、図５に参照符号Ｄで示されている。

本発明の１つの変形例に従い、構成要素は、ボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの長手方向軸線が摩擦パッド３６ａ、３６ｂの領域の中心Ｆよりもブレーキディスクの軸線Ａからの半径方向への間隔が小さいような寸法とされている。

上述した２つの（「平面」の）変形例の第一のものにおいて、上述した間隔の差は、比較した値のうちの大きいほうの少なくとも５％、より好ましくは、上述の間隔の少なくとも１０％、更により好ましくは、少なくとも１５％であることが好ましい。

更に、ブレーキ構成要素の上述した寸法は、車を約０．１ｇだけ減速することのできるブレーキ力を導入するとき、張力のみがブレーキパッドに作用するように選ばれる。図８のブレーキディスクが（軸線Ａの周りにて）反時計回り方向に回転すると、そのとき、ブレーキの前側部は右方向となる、すなわち、凹所４０に相応する方向となる一方、ブレーキの後側部は左方向となり、凹所４０´に相応する方向となる。このため、タイヤと路面とが十分に摩擦係合するとき、ブレーキ力が０．１ｇという上述の最大の車の減速度を超えない状態で、ブレーキパッド３２ａすなわち前側部（図８にて右側）に張力のみが存在し、ブレーキ力は、ブレーキパッドの前側部のローブ４２によって吸収される（摩擦力は図８の左方向に作用する）。０．１ｇの減速度を超えるブレーキ力が導入されたときのみ、ブレーキパッドの後側部４６は凹所４０´内の関係したボルトにぶつかり、ブレーキ力は、張力（ローブ４２）及び圧縮力（面４６における）によって吸収される。

更に、ブレーキの寸法は、ブレーキパッド３２ａ、３２ｂが約１０００ｋＰａ（約１０バール）までの液圧ブレーキ圧力に起因し且つ約１ｍ／ｓ^２以下の車の減速度に相応するブレーキ力を伝達するとき、上述した張力のみが常にブレーキパッドに作用し、一方、３ｍ／ｓ^２以上の車の減速度に相応する、３０００ｋＰａ（３０バール）以上の液圧ブレーキ圧力の場合、張力及びかなりの圧縮力が両方とも、（上述したように）常にブレーキパッドに作用するように、選ばれる。１０００ないし３０００ｋＰａ（１０ないし３０バール）の遷移領域にて、次第に増大する伝達力が圧力によって導入される。その結果、このため、ブレーキキャリアは、軽い（軽量な）構造とすることができる。大きい周方向力は、双方のキャリアアームにて好ましいように分配される。

張力及び圧縮による上述した力の伝達は、車の外側部にてブレーキパッドに対して選ばれることが好ましい。車の内側部に配置されたブレーキパッドの場合、これらの寸法は、上記のブレーキパッドが優勢的に張力状態にあるように選ばれることが好ましい。

図９及び図１０には、ブレーキの特定の実施の形態が示されている。ここで、ブレーキキャリア１０には、車の外側部にて、ブレーキキャリア１０の自由アーム１０ａ、１０ｂを互いに接続する架橋部４２が設けられる。該架橋部４２は、例えば、金属薄板から成り且つスタッドボルト１６ａ、１６ｂにより接続することができる。架橋部４２は、ブレーキキャリアを補強し且つ力を伝達することができる。該架橋部は、また、例えば、ラベル又は商標を取り付ける働きをすることもできる。

架橋部４２は、また、多層の金属薄板としての形態、特に、好ましくは金属層の間に減衰層があるサンドイッチ構造にて減衰材料が設けられた形態とすることも可能である。好ましくは、固定箇所の領域内（スタッドボルト１６ａ、１６ｂ）には減衰材料は何ら設けられないものとする。

図８に相応して、Ｕ字形の凹所４０、４０´は、側面の間にてその基部に円形の遷移領域を備え、遷移半径（参照番号４８を参照）は、支持ボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの半径よりも小さい。従って、ブレーキパッドとボルトとの間の接触線をより正確に画成することが可能である。

Ｕ字形の凹所４０、４０´内のボルトの小さく、好ましくは、線状の接触面は、可能な腐食生成物を高い表面圧力によって除去することを許容する。振動は、実質的に回避される。

Ｕ字形の凹所４０、４０´内、すなわち、ボルトと凹所の壁との間には、例えば、「Ｕ」字形の形状に適応し得るようにされた減衰板を配置することができる。ボルト１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂには、また、スリーブ、特に、振動の減衰効果を増すこともできる弾性のある（弾力性のある）スリーブを設けることもできる。

上述したブレーキは、特に、製造及び組み立てが特に容易であるという有利な効果も有する。製造中、ブレーキキャリアを機械加工するため、穿孔、座ぐり及びねじ切削のみが必要とされる。

１つの実施の形態として上述した浮動キャリパブレーキの形態変更例において、本発明は、固定キャリパディスクブレーキにて実現することもできる。この点に関して、ブレーキキャリパ及びボルトは、ブレーキパッドの関係した造作構造に加えて、浮動キャリパディスクブレーキのものに相応する。固定キャリパの場合、ブレーキパッド内への力の導入が異なるのみである。固定キャリパディスクブレーキの場合、凹所（図８の参照番号４０、４０´に相応する）は、細長い穴の形態とされることが好ましい。本発明のこれらの実施の形態において、特に有利な効果は、緊張させたブレーキパッドのため、４ピストンブレーキの場合、全てのピストンの直径を同一寸法とすることができる点に見ることができる。後側部に大きい直径のピストンを設ける必要はない。

正面図、すなわち車の外側部から見たときの組み立てた状態にあるディスクブレーキの図である。 上方からブレーキキャリパを見たときの図１によるディスクブレーキの平面図である。 側部から、すなわちブレーキディスクの平面の方向に見たときの図１及び図２によるディスクブレーキの図である。 図１ないし図３によるブレーキディスクの断面図である。 ブレーキキャリアの正面図である。 ブレーキキャリアの平面図である。 背面図、すなわち車の内側部から見たときの組み立てた状態にあるときの図１ないし図６によるディスクブレーキの図である。 図１ないし図７によるディスクブレーキと共に使用されるブレーキパッドの図である。 ブレーキキャリアの１つの実施の形態を示す平面図である。 図９によるブレーキキャリアの背面図である。

Claims (10)

1. 車に固定することができ、ボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）を有するブレーキキャリア（１０）を備え、ブレーキパッド（３２ａ、３２ｂ）の少なくとも１つは、Ｕ字形の凹所（４０、４０´）がボルトと係合した状態にてブレーキディスク（３８）に対し軸方向に可動に案内されるディスクブレーキにおいて、
   ブレーキパッド（３２ａ、３２ｂ）は、そのＵ字形の凹所（４０、４０´）と共に上方からボルト上に配置される
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
2. 請求項１に記載のディスクブレーキにおいて、
   車の外側部に配置されたブレーキパッド（３２ｂ）が、Ｕ字形の凹所が関係したボルト（１６ａ、１６ｂ）と係合した状態にてブレーキディスク（３８）に対し軸方向に可動に案内される
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
3. 請求項１又は２に記載のディスクブレーキにおいて、
   ２つのブレーキパッド（３２ａ、３２ｂ）が、Ｕ字形の凹所（４０、４０´）がボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）と係合した状態にてブレーキディスク（３８）に対し両側部にて軸方向に可動に案内され、且つ、上方からボルト上に配置されることを特徴とする、ディスクブレーキ。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載のディスクブレーキにおいて、
   Ｕ字形の凹所（４０、４０´）内で、ブレーキパッド（３２ａ、３２ｂ）が、それぞれの関係したボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）と線接触する
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載のディスクブレーキにおいて、
   ボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）がブレーキキャリア（１０）と異なる材料、特に非腐食性スチールから成り、又はボルトに非腐食性材料の被覆が施される
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載のディスクブレーキにおいて、
   ボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）の中心軸線が延びる平面は、摩擦パッド（３６ａ、３６ｂ）の領域の中心（Ｆ）よりも、ブレーキディスクの軸線（Ａ）からの半径方向間隔が小さい
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
7. 請求項１ないし５の何れか１項に記載のディスクブレーキにおいて、
   ボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）は、摩擦パッド（３６ａ、３６ｂ）の領域の中心（Ｆ）よりも、ブレーキディスクの軸線（Ａ）からの半径方向間隔が小さい
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
8. 請求項１ないし７の何れか１項に記載のディスクブレーキにおいて、
   浮動キャリパディスクブレーキ、浮動フレームディスクブレーキ又は固定キャリパディスクブレーキである
   ことを特徴とする、ディスクブレーキ。
9. ブレーキパッドがディスクブレーキのブレーキディスク（３８）に対し軸方向に可動であるようにブレーキパッドを支持するボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）を備え、また、軸方向に動くようボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）を受容する寸法とされた２つのＵ字形の凹所（４０、４０´）を備える、ディスクブレーキ用のブレーキパッド（３２ａ、３２ｂ）において、
   ブレーキパッド（３２ａ、３２ｂ）は、そのＵ字形の凹所（４０、４０´）と共に上方からボルト上に配置され且つ該ボルトをもって可動に案内される
   ことを特徴とする、ブレーキパッド。
10. 請求項９に記載のブレーキパッドにおいて、
    Ｕ字形の凹所（４０、４０´）は、それぞれの関係したボルト（１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ）に対し線接触するような寸法とされる
    ことを特徴とする、ブレーキパッド。

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