JP2008185064A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることができるディスクブレーキ装置を提供する。
【解決手段】低減速領域ではインナピストン（第１ピストン）６Ｂの小径の押圧部６Ｂ１の先端の押圧面６Ｂ２がディスクロータ２の振れや倒れが小さい径方向内側に対応した押圧面中心でブレーキパッド７の裏金７Ａを押圧するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象が抑制される。また、高減速領域ではアウタピストン（第２ピストン）６Ａの開口側端面６Ａ１におけるディスクロータ２の径方向外側の押圧部位Ｐでブレーキパッド７の裏金７Ａを押圧するため、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より増大する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に制動装置として装備されるディスクブレーキ装置に関するものである。

車両に装備されるディスクブレーキ装置は、一般に、ディスクロータの両面に対向して配置されたブレーキパッドをキャリパシリンダに嵌挿されたキャリパピストンによりディスクロータの両面に押圧するように構成されている。このディスクブレーキ装置では、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じて制動力が変化する。

この種のディスクブレーキ装置として、キャリパピストンによるブレーキパッドの押圧位置をディスクロータの径方向外側の部位に設定することで、制動性能を向上させるようにしたディスクブレーキ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−２８０２８０号公報

ところで、特許文献１に記載のディスクブレーキ装置においては、ディスクロータの振れや倒れが大きい径方向外側の部位にブレーキパッドが押圧されるため、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧が低い低減速領域では、振動やブレーキ鳴き現象が発生し易い。

もっとも、このような振動やブレーキ鳴き現象は、キャリパピストンによるブレーキパッドの押圧位置をディスクロータの径方向内側の部位に設定することで抑制可能であるが、そうした場合には、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧が高い高減速領域での制動力が低下する。すなわち、従来のディスクブレーキ装置においては、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることが困難である。

そこで、本発明は、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることができるディスクブレーキ装置を提供することを課題とする。

本発明に係るディスクブレーキ装置は、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じてキャリパピストンによりブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を得るディスクブレーキ装置において、キャリパピストンとして、ブレーキ液圧の低い低減速領域でブレーキパッドを押圧する第１ピストンと、ブレーキ液圧の高い高減速領域でブレーキパッドを押圧する第２ピストンとを備え、第２ピストンは、第１ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るディスクブレーキ装置にあっては、低減速領域では第１ピストンがディスクロータの振れや倒れが小さい径方向内側に対応した押圧面中心でブレーキパッドを押圧するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象が抑制される。また、高減速領域では第２ピストンが第１ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するため、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より増大する。

ここで、本発明のディスクブレーキ装置は、所定のブレーキ液圧により第２ピストンが第１ピストンに対しディスクロータ側へ相対移動してブレーキパッドを押圧するように構成することができる。この場合、第１ピストンがブレーキパッドを押圧する低減速領域と、第２ピストンがブレーキパッドを押圧する高減速領域とがキャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じて切り替わる。

また、本発明のディスクブレーキ装置は、第２ピストンがキャリパシリンダ内に嵌挿され、この第２ピストン内に第１ピストンが相対移動可能に嵌挿されており、この第１ピストンと第２ピストンとの間には、第２ピストンに対して第１ピストンをディスクロータ側へ付勢する付勢部材が配設されている構造とすることができる。

この場合、第１ピストンがブレーキパッドを押圧する低減速領域と、第２ピストンがブレーキパッドを押圧する高減速領域とがキャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧および付勢部材の付勢力に応じて切り替わるため、その切り替えを付勢部材の付勢力の設定値で変更することができる。また、キャリパシリンダを設計変更することなく、第２ピストンを第１ピストンと共にコンパクトにキャリパシリンダ内に収容することができる。

本発明のディスクブレーキ装置において、第２ピストンの断面形状がディスクロータの周方向に長手となる楕円形または長円形とされていると、第２ピストンの回動が規制されてそのブレーキパッドを押圧する押圧部位の位置が安定するので好ましい。

また、第１ピストンの押圧面中心が第２ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向内側に偏倚して設定されていると、第１ピストンによりブレーキパッドがディスクロータの径方向内側に確実に押圧されるので好ましい。

本発明に係るディスクブレーキ装置によれば、低減速領域では第１ピストンがディスクロータの振れや倒れが小さい径方向内側に対応した押圧面中心でブレーキパッドを押圧し、高減速領域では第２ピストンが第１ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係るディスクブレーキ装置の最良の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の外観を示す斜視図、図２は図１に示したディスクブレーキ装置のキャリパの断面構造を模式的に示す部分断面図、図３は図２に示したキャリパピストンの拡大断面図である。

一実施形態に係るディスクブレーキ装置は、図示しない車両に制動装置として装備されている。このディスクブレーキ装置は、例えば図１に示すように、車軸のハブ１に固定されて一体に回転するディスクロータ２と、図示しない車体のサスペンションパーツ等に支持されてディスクロータ２の外周部を跨ぐように配置されたマウンティング（トルクメンバ）３と、このマウンティング３に一対のスライドピン４，４を介してディスクロータ２の回転軸と平行にスライド可能に装着された浮動式のキャリパ５とを備えている。

図２に示すように、ディスクロータ２の外周部を跨いで配置されたブリッジ構造のキャリパ５は、ディスクロータ２の外周部に形成された内側ロータ面２Ａに臨むキャリパシリンダ５Ａと、外側ロータ面２Ｂに臨む一対の爪部５Ｂ，５Ｂ（図１参照）とを有し、キャリパシリンダ５Ａ内にはキャリパピストン６が嵌挿されている。このキャリパピストン６は、図示しない車両のブレーキ配管を介してキャリパシリンダ５Ａ内に供給されるブレーキ液圧に応じ、ディスクロータ２の回転軸と平行に進退するように構成されている。

キャリパシリンダ５Ａに嵌挿されたキャリパピストン６とディスクロータ２の内側ロータ面２Ａとの間にはブレーキパッド７が配置され、また、キャリパ５の爪部５Ｂ，５Ｂとディスクロータ２の外側ロータ面２Ｂとの間にも同様のブレーキパッド７が配置されている。

ブレーキパッド７，７は、裏金７Ａ，７Ａにパッド部材７Ｂ，７Ｂが接合された構造を有し、一方のブレーキパッド７は、裏金７Ａがキャリパピストン６に対面し、パッド部材７Ｂがディスクロータ２の内側ロータ面２Ａに対面している。また、他方のブレーキパッド７は、裏金７Ａがキャリパ５の爪部５Ｂ，５Ｂに対面し、パッド部材７Ｂがディスクロータ２の外側ロータ面２Ｂに対面している。

なお、制動時にブレーキパッド７，７が発生する高周波の振動を抑制して所謂ブレーキ鳴き騒音を防止するため、一方のブレーキパッド７の裏金６Ａには、キャリパピストン６に対面するパッドシム８が添設され、他方のブレーキパッド７の裏金７Ａには、キャリパ５の爪部５Ｂ，５Ｂに対面するパッドシム８が添設されている。

ここで、図３に示すように、キャリパピストン６は、ブレーキ液圧が供給されるキャリパシリンダ５Ａ（図２参照）内に摺動自在に嵌挿されてブレーキ液圧を受けるカップ状のアウタピストン（第２ピストン）６Ａと、このアウタピストン６Ａ内に摺動自在に嵌挿されたインナピストン（第１ピストン）６Ｂと、このインナピストン６Ｂとカップ状のアウタピストン６Ａの底部６Ａ１との間に配設されたコイルばね（付勢部材）６Ｃとを備えて構成されている。

第１ピストンとしてのインナピストン６Ｂは、アウタピストン６Ａの開口部に対面する一端面の中央部に小径の押圧部６Ｂ１が突設された構造を有する。このインナピストン６Ｂの外周には、アウタピストン６Ａの内周面に摺接するテフロンリング(テフロンは登録商標である)６Ｄが装着されている。そして、このインナピストン６Ｂは、アウタピストン６Ａの内周面の開口部近傍に装着されたＣリング等のストッパリング６Ｅに係止されており、この状態で小径の押圧部６Ｂ１の先端の押圧面６Ｂ２がアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２から所定量突出している。

付勢部材としてのコイルばね６Ｃは、アウタピストン６Ａの底部６Ａ１にブレーキ液圧が作用すると、アウタピストン６Ａの底部６Ａ１に押されて撓み、アウタピストン６Ａをインナピストン６Ｂに対してブレーキパッド７側に相対移動させる。このコイルばね６Ｃは、図示しない車両の低減速領域と高減速領域との境界の減速度を例えば０．４Ｇとして、これに対応する４Ｍｐａ程度のブレーキ液圧がアウタピストン６Ａの底部６Ａ１に作用した際に、アウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２がインナピストン６Ｂの小径の押圧部６Ｂ１の押圧面６Ｂ２と一致するまで撓むように、そのばね定数が設定されている。

以上のように構成された一実施形態のディスクブレーキ装置においては、図示しない車両のブレーキペダルにより制動操作されると、そのブレーキペダルの踏み込み操作に応じたブレーキ液圧が図２に示したキャリパシリンダ５Ａに供給される。そして、このブレーキ液圧によりキャリパピストン６が一方のブレーキパッド７の裏金７Ａを押圧し、その反力によりキャリパ５の爪部５Ｂ，５Ｂが他方のブレーキパッド７の裏金７Ａを押圧する。その結果、一対のブレーキパッド７，７のパット部材７Ｂ，７Ｂがディスクロータ２の内側ロータ面２Ａおよび外側ロータ面２Ｂに摩擦接触して制動力が得られる。

ここで、キャリパシリンダ５Ａに供給されるブレーキ液圧が車両の減速度０．４Ｇに対応する４Ｍｐａ以下の場合、すなわち、車両の低減速領域では、図４に示すように、キャリパピストン６を構成するインナピストン（第１ピストン）６Ｂの小径の押圧部６Ｂ１の先端の押圧面６Ｂ２が一方のブレーキパッド７の裏金７Ａを押圧する。

このインナピストン６Ｂの押圧面６Ｂ２による押圧中心は、ブレーキパッド７の外周側よりディスクロータ２の径方向内側寄った図心付近であり、このブレーキパッド７の図心付近では外周側に較べてディスクロータ２の内側ロータ面２Ａおよび外側ロータ面２Ｂの面振れや倒れが小さいため、ブレーキパッド７の振動やブレーキ鳴き現象が抑制される。

一方、キャリパシリンダ５Ａに供給されるブレーキ液圧が車両の減速度０．４Ｇに対応する４Ｍｐａを超える場合、すなわち、車両の高減速領域では、図５に示すように、キャリパピストン６を構成するアウタピストン（第２ピストン）６Ａの開口側端面６Ａ２がインナピストン６Ｂの小径の押圧部６Ｂ１の押圧面６Ｂ２と一致するまでコイルばね６Ｃ（付勢部材）が撓むため、アウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２が一方のブレーキパッド７の裏金７Ａを押圧する。

その際、図２に示したキャリパシリンダ５Ａ内の４Ｍｐａを超える高圧のブレーキ液圧の反力により、ブリッジ構造のキャリパ５がキャリパシリンダ５Ａと爪部５Ｂ，５Ｂとの間隔を開くように撓むため、アウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２は、ディスクロータ２の径方向外側に位置する部位Ｐでブレーキパッド７の外周側を押圧する。その結果、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より増大する。

従って、一実施形態のディスクブレーキ装置によれば、キャリパシリンダ５Ａに供給されるブレーキ液圧が例えば４Ｍｐａ以下の低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、ブレーキ液圧が例えば４Ｍｐａを超える高減速領域での制動力の増大とを両立させることができる。

また、一実施形態のディスクブレーキ装置では、インナピストン（第１ピストン）６Ｂがブレーキパッド７を押圧する低減速領域と、アウタピストン（第２ピストン）６Ａがブレーキパッド７を押圧する高減速領域とがキャリパシリンダ５Ａに供給されるブレーキ液圧およびコイルばね（付勢部材）６Ｃのばね定数に応じて切り替わるため、その切り替点をコイルばね６Ｃの低いばね定数の設定値に応じて容易にかつ正確に変更することができる。

さらに、キャリパシリンダ５Ａを設計変更することなく、アウタピストン（第２ピストン）６Ａをインナピストン（第１ピストン）６Ｂと共にコンパクトにキャリパシリンダ５Ａ内に収容することができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、その要部の構造は適宜変更することができる。例えば図３に示したキャリパピストン６は、図６に示すように、インナピストン（第１ピストン）６Ｂの押圧部６Ｂ１の先端の押圧面６Ｂ２を湾曲面としてもよい。この場合、押圧面６Ｂ２がブレーキパッド７の裏金７Ａに点接触するため、インナピストン６Ｂはディスクロータ２の内側ロータ面２Ａおよび外側ロータ面２Ｂの面触れの影響をが受け難くなり、低減速領域でのいわゆる引き摺り現象が低減してブレーキ振動が抑制され、車両の燃費が向上する。

また、図３、図６に示したキャリパピストン６は、それぞれ対応する図７、図８に示すように、インナピストン（第１ピストン）６Ｂの押圧部６Ｂ１をブレーキパッド７の内周側に寄った位置に偏倚させてもよい。この場合、押圧部６Ｂ１の押圧面６Ｂ２による押圧中心がブレーキパッド７の内周側に移動するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象をより効果的に抑制することができる。

さらに、図３、図６に示したキャリパピストン６のアウタピストン（第２ピストン）６Ａおよびインナピストン（第１ピストン）６Ｂの縦断面形状は、図９の正面図に示すようなディスクロータ２の周方向に長手となる長円形や楕円形（図示省略）としてもよい。なお、図示省略するが、図７、図８に示したキャリパピストン６も同様に構成することができる。

図９に示した変形例の場合、アウタピストン６Ａおよびインナピストン６Ｂの周方向の回動がそれぞれ規制されるため、これらがブレーキパッド７を押圧する面圧が安定化する。また、アウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２におけるディスクロータ２の径方向外側に位置する部位Ｐがディスクロータ２の周方向に沿って延長されるため、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より一層安定して増大する。

また、図３、図６、図７、図８に示したアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２は、ブレーキパッド７の外周側に対面する部位（ディスクロータ２の径方向外側に位置する部位Ｐ）が若干（０．２ｍｍ以下）突出するように傾斜させてもよい。この場合、高減速領域でアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２がブレーキパッド７を押圧する際、その突出部位がブレーキパッド７の外周側を確実に押圧するため、制動力を確実に増大させることができる。

ここで、図２に示したキャリパピストン６は、図１０に示すような構造としてもよい。このキャリパピストン６は、前述したインナピストン（第１ピストン）６Ｂおよびコイルばね（付勢部材）６Ｃの機能を併せ持つ円筒状のストロークの大きな円筒状ばね部材６Ｆをアウタピストン６Ａ内に配設したものである。この円筒状ばね部材６Ｆは、圧縮変形可能な頭部６Ｆ１がアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２から所定量突出している。

図１０に示したキャリパピストン６を備えるディスクブレーキ装置では、車両の低減速領域で円筒状ばね部材６Ｆの頭部６Ｆ１が一方のブレーキパッド７の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円筒状ばね部材６Ｆの頭部６Ｆ１が圧縮変形してアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２を一方のブレーキパッド７に当接させる。従って、図１０に示したキャリパピストン６を備えるディスクブレーキ装置も、一実施形態のディスクブレーキ装置と同様の作用効果を奏することができる。

また、図１０に示したキャリパピストン６は、図１１に示すような構造としてもよい。このキャリパピストン６は、図１０に示したばね部材６Ｆに代えて円板状ばね部材６Ｇをアウタピストン６Ａの開口部に固定したものである。この円板状ばね部材６Ｇは、中央部に形成された圧縮変形可能な頭部６Ｇ１がアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２から所定量突出している。

図１１に示したキャリパピストン６を備えるディスクブレーキ装置では、車両の低減速領域で円板状ばね部材６Ｇの頭部６Ｇ１が一方のブレーキパッド７の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円板状ばね部材６Ｇの頭部６Ｇ１が圧縮変形してアウタピストン６Ａの開口側端面６Ａ２を一方のブレーキパッド７に当接させる。従って、図１１に示したキャリパピストン６を備えるディスクブレーキ装置も、一実施形態のディスクブレーキ装置と同様の作用効果を奏することができる。

なお、図示省略したが、図１０に示したキャリパ５の爪部５Ｂ，５Ｂには、他方のブレーキパッド７の裏金７Ａに対面する凹部を形成し、この凹部内に円筒状ばね部材６Ｆと同様の円筒状ばね部材を同様に設置しもよい。この場合、車両の低減速領域では、爪部５Ｂ，５Ｂの凹部から突出した円筒状ばね部材の頭部が他方のブレーキパッド７の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円筒状ばね部材の頭部が圧縮変形して爪部５Ｂ，５Ｂを他方のブレーキパッド７に当接させる。

また、図示省略したが、前述のように爪部５Ｂ，５Ｂに形成した凹部の開口部には、図１１に示した円板状ばね部材６Ｇと同様の円板状ばね部材を固定してもよい。この場合、車両の低減速領域では、円板状ばね部材の頭部が他方のブレーキパッド７の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円板状ばね部材の頭部が圧縮変形して爪部５Ｂ，５Ｂを他方のブレーキパッド７に当接させる。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の外観を示す斜視図である。 図１に示したディスクブレーキ装置のキャリパの断面構造を模式的に示す部分断面図である。 図２に示したキャリパピストンの構造を示す拡大断面図である。 図３に示したキャリパピストンの低減速領域での作用を示す拡大断面図である。 図３に示したキャリパピストンの高減速領域での作用を示す拡大断面図である。 図３に示したキャリパピストンの変形例を示す図４に対応した拡大断面図である。 図３に示したキャリパピストンの他の変形例を示す図４に対応した拡大断面図である。 図６に示したキャリパピストンの変形例を示す拡大断面図である。 図３および図６に示したキャリパピストンの他の変形例を示す正面図である。 図２に示したキャリパピストンのさらに他の変形例を示す図２に対応した部分断面図である。 図１０に示したキャリパピストンの変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

２…ディスクロータ、２Ａ…内側ロータ面、２Ｂ…外側ロータ面、３…マウンティング、４…スライドピン、５…キャリパ、５Ａ…キャリパシリンダ、５Ｂ…爪部、６…キャリパピストン、６Ａ…アウタピストン（第２ピストン）、６Ａ１…底部、６Ａ２…開口側端面、６Ｂ…インナピストン（第１ピストン）、６Ｂ１…押圧部、６Ｂ２…押圧面、６Ｃ…コイルばね（付勢部材）、６Ｄ…テフロンリング、６Ｅ…ストッパリング、７…ブレーキパッド、７Ａ…裏金、７Ｂ…パッド部材。

Claims (5)

1. キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じてキャリパピストンによりブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を得るディスクブレーキ装置において、
   前記キャリパピストンとして、ブレーキ液圧の低い低減速領域でブレーキパッドを押圧する第１ピストンと、ブレーキ液圧の高い高減速領域でブレーキパッドを押圧する第２ピストンとを備え、
   前記第２ピストンは、前記第１ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するように構成されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 所定のブレーキ液圧により前記第２ピストンが前記第１ピストンに対しディスクロータ側へ相対移動してブレーキパッドを押圧するように構成されてい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装置。
3. 前記第２ピストンが前記キャリパシリンダ内に嵌挿され、この第２ピストン内に前記第１ピストンが相対移動可能に嵌挿されており、この第１ピストンと第２ピストンとの間には、第２ピストンに対して第１ピストンをディスクロータ側へ付勢する付勢部材が配設されていることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ装置。
4. 前記第２ピストンの断面形状がディスクロータの周方向に長手となる楕円形または長円形とされていることを特徴とする請求項３に記載のディスクブレーキ装置。
5. 前記第１ピストンの押圧面中心が前記第２ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向内側に偏倚して設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のディスクブレーキ装置。

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