JP2008522106A - ディスクブレーキ用キャリパー - Google Patents

Abstract

【課題】応力に耐える構成を備える複数の構成部材を有し、複数の構成部材は、不都合な張力集中なく、均一で低い応力を受ける、一般的なディスクブレーキのブレーキキャリパーを開示する。
【解決手段】本発明は、ボアを有するハウジングであって、ボア内にピストンが軸方向に移動可能に設けられているハウジングと、回転可能かつ軸方向に移動可能に設けられている駆動用シャフトと、互いに回転可能な２つの傾斜要素と、軸部を有する再調節装置と、軸部とシャフトとの間で作動する軸方向軸受と、を有するディスクブレーキのブレーキキャリパーに関する。
本発明に従い、目的は、軸部の周囲に歯部が設けられており、歯部のための形状嵌収容手段が設けられており、収容手段は、ハウジングに回転不能に連結され、ねじれないように軸部を保持する、ことにおいて達成されている。
課題の別個の解決手段では、丸天井配列体が軸方向軸受として設けられており、丸天井配列体は、凹状に湾曲されている一面を備える丸天井殻と、凸状に湾曲されている一面を備える丸天井回転軸部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボアを有するハウジングであって、ボア内にピストンが軸方向に移動可能に設けられているハウジングと、回転可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、シャフト端部がハウジングの開口を通って延びている駆動用シャフトと、相対的に回転可能な２つの傾斜要素であって、それらの１つの傾斜要素がハウジングに回転不能に連結されており、１つの傾斜要素がシャフトに回転不能に連結されている、２つの傾斜要素と、軸部を有する再調節装置であって、再調節装置はシャフトとピストンとの間に設けられている再調節装置と、シャフトと軸部との間で作動する軸方向軸受と、を有するディスクブレーキのブレーキキャリパーに関する。

欧州特許０４０３６３５Ｂ１号明細書は、車両ディスクブレーキで用いられるこのタイプの複合ブレーキキャリパーを開示している。ブレーキキャリパーはボアを備えるハウジングを有し、ブレーキ作用のために、ボア内にピストンが移動可能に配置されている。駐車ブレーキの作動のために、ブレーキハウジング内でシャフトが回転可能であり、シャフトはブレーキハウジングを通って延びており、傾斜配列体の傾斜要素に連結されている。第２の対応する傾斜要素はハウジングに固定して配置されている。

シャフトと傾斜配列体との連結により、シャフトは、駐車ブレーキが作動された場合には、回転及び軸方向への移動を行う。シャフトは軸方向への移動を再調節装置の軸部に伝達し、回転運動から並進運動を分離するために、シャフトと軸部との間に軸方向軸受が介設されている。軸方向への移動は再調節装置によってピストンへと伝達される。回転を軸方向への運動に変換するために、再調節装置の軸部は、再調節装置のカートリッジを用いてハウジング内で接線方向に支持されなければならない。この反回転保護装置は、軸方向軸受が残留トルクを軸部へと伝達するため、必要となる。
欧州特許０４０３６３５Ｂ１号明細書

この形態では、カートリッジは、ハウジングの傾斜配列体に回転不能に連結され、３つの軸方向スリットを有し、軸部は３つの突出部によって接線方向に支持される。これは、スロットのエッジ及び軸部の突出部において、かなりの表面圧力及び張力集中が生じ、この不均一な応力成分によって磨耗が増大するため、不都合である。縦方向スリットはカートリッジの安定性を低下させるため、カートリッジには大きな壁厚が必要となる。

反回転保護装置の構成部材において応力を軽減するために、シャフトと軸部との間の軸方向軸受をころ軸受あるいは滑り軸受として形成することが開示されている。ころ軸受を用いることで、反回転保護装置へと導入されるトルクの減少を実現することが可能である。ころ軸受は高価であり、複数の構成部材の複雑さ、各摺動面に必要な硬度を増大させるため、このような解決手段は、高い製造コストを伴い、従って実用的なものではない。これに対して、軸方向作動滑り軸受プレートを有する滑り軸受はコスト上の利益をもたらすが、比較的大きな軸受摩擦により、再調節装置において張力成分の増大が生じる。

上述した観点に鑑み、本発明の目的は、応力に耐える構成を備える複数の構成部材を有し、複数の構成部材は、不都合な張力集中なく、均一で低い応力を受ける、一般的なブレーキキャリパーを開示することである。

本発明に従い、この目的は、軸部の周囲に歯部が設けられており、歯部のための形状嵌収容手段が設けられており、収容手段は、ハウジングに回転不能に連結され、回転に対して軸部を保持する、ことにおいて達成されている。ここで、接線方向への力は、軸部の全周にわたって収容部へと振り分けられ、収容部における低い表面圧力が実現される。スリットが設けられていないため、不都合な、切欠の底部の張力が生じることはない。

本発明の好ましい実施態様は、歯部と軸部とは一体的に形成されており、この結果、製造及び組立が簡単化する、という教示を含んでいる。

歯部の複数の歯が、端部において周方向に均一に設けられ、星状断面を形成しているため、張力集中が回避可能である、ことが理解される。支持する歯部が均一で、星型の幾何学的配置をなすため、周方向への力が全ての歯に等分に分配され、この結果、応力レベルが最小化される。

上述した均一な応力成分という効果は、形状嵌収容手段が端部の星状断面に対して反対形状の輪郭部を有する場合には、収容手段についても達成される。

本発明の特に効果的な実施態様では、収容手段は再調節装置のカートリッジ内に一体的に形成されている。カートリッジを星状の収容部として形成することで、当該技術分野の現状のごとく、支持するスロットによって内的な安定性を失う代わりに、カートリッジが強化される。このため、カートリッジの壁厚を減少させることが可能となっており、また、スリットを形成する別個の製造工程が不要となっている。

カートリッジが、特に打抜、深絞、プレスのような非切削製造工程によって製造されている場合には、製造という観点からの効果が達成される。

しかしながら、収容手段をボアの一部分に一体的に形成し、カートリッジを用いずにすますことも可能である。これにより、ハウジングのボア内の適切な内側の輪郭部によって、接線方向への直接的な支持をなすことで、構成部材の個数をさらに削減することが可能である。

本発明の別の実施態様に従い、軸部とシャフトとの間に滑り軸受が設けられている場合には、軸方向作動滑り軸受プレートが少なくとも２つの互いに対向する鼻状部を有し、複数の鼻状部は収容手段の輪郭部に係合されており、これにより滑り軸受プレートが心出しされることにおいて、組立が簡単化される。

課題の別個の解決手段に従い、丸天井配列体が軸方向軸受として設けられており、丸天井配列体は、凹状に湾曲されている一面を備える丸天井殻と、凸状に湾曲されている一面を備える丸天井回転軸部と、を有する。この軸受の概念は、軸受内の接触面が非常に小さくなり、この結果、摩擦が相当に減少されることにおいて好ましい。これにより、再調節装置へ伝達されるトルクが減少され、この結果、軸部及びカートリッジにおける力の発生が減少され、過剰な表面圧力及び張力集中が生じることがない。好ましい面形状では、これらは球状である。

この解決手段の概念は、少なくとも１つの凹面半径が丸天井殻の一面に対応可能であり、少なくとも１つの凸面半径が丸天井回転軸部の一面に対応可能であり、凹面半径は凸面半径よりも大きい場合に、特に好ましいことが明らかとなっている。

複数の試験により、丸天井回転軸部の凸面半径が最大で丸天井殻の凹面半径の大きさの９５パーセントの大きさである場合に、軸受に望まれる機能が最も満足されることが示されている。この値が減少するほど、伝達抵抗が減少するが、この場合には、丸天井回転軸部と丸天井殻との接触面で過剰な表面圧力が作用し合うことになる。この値が限度を越えると、軸受の摩擦はシステマチックに増大し続け、これにより再調節部の伝達抵抗が悪化される。

丸天井殻と軸部の端部とが一体的に形成されており、丸天井殻が軸部の端部の軸方向前面に設けられており、丸天井回転軸部がシャフトの端部と一体的に形成されている場合には、複数の構成部材の製造が簡単化され、これらの個数が減少されるため、製造及び組立のコストがかなり削減される。

丸天井殻と軸部の端部とが一体的に形成されており、丸天井殻がシャフトの端部の軸方向前面に設けられており、丸天井回転軸部が軸部の端部と一体的に形成されている場合に、この形態には同じことが当てはまる。

本発明に従うブレーキキャリパーにおいては、複数の別個の構成部材を集合体とすることにより、組立が充分に簡単化される。これは、ばね保持器が複数の突出ラグによってカートリッジに固定されており、カートリッジが複数の再成形ラグによって回転不能な傾斜要素に連結されており、カートリッジ、ばね保持器、及び、傾斜要素が、アッセンブリユニットを構成している、ことを意味している。

上述した集合体は、ばね保持器が複数の突出ラグを有し、これによりアッセンブリユニットがボアの凹部に固定可能である場合に、アッセンブリユニットとして特に好ましい。

本発明のさらに適切で詳細な特徴は、以下で詳細に説明される、図面中の実施形態から理解されるだろう。

図１に示される車両ディスクブレーキのブレーキキャリパー１は、特に、ハウジング２と、ブレーキ作用のために、ボア４内に移動可能に配置されているピストン３と、を有する。ピストン３は、常用ブレーキの作動の際には、液圧により移動可能である。駐車ブレーキを作動させるためにシャフト５が設けられており、シャフト５により、ボア４内で駆動装置１０を介してピストン３を移動させることが可能である。シャフト５のシャフト端部６には操作レバーが嵌合されており、シャフト端部６はハウジング２の開口を通って延びている。駆動装置１０は、長さが可変な再調節装置２０の仲介によって、ピストン３を作動させる。

駆動装置１０は傾斜配列体１１（ｒａｍｐ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を有し、傾斜配列体１１は、ハウジングに固定して形成されている傾斜要素１２と、それに対して回転可能な傾斜要素１３と、を有する。傾斜要素１３は、シャフト５のディスク状端部８に一体的に形成されている。両傾斜要素１２，１３間に複数の回転体１４が介設されており、傾斜配列体１１により、両傾斜要素１２，１３が相対的に回転されると、シャフト５が軸方向に駆動方向へと移動される。

シャフト５の端部８とピストン３との間に長さが可変な再調節装置２０が介設されており、再調節装置２０は、傾斜配列体１１のストロークをピストン３に伝達し、図示しないブレーキパッド及びブレーキディスクの磨耗を自動的に補償する。再調節装置２０は、特に、端部２２を備える軸部２１と、軸部２１の柄部２３に螺着されピストン３に当接されているナット２４と、を有する。軸部２１の前面と端部８との間には軸方向ころ軸受２５が設けられている。軸受２５に対して、ばね２６がばね保持器２７を介して軸部２１を付勢している。複数の突出ラグ２８により、ばね保持器２７がボア４において凹部２９に軸方向及び径方向に支持されている。

軸部２１の端部２２の周囲に歯部３０の規則的な複数の歯が設けられており、端部２２は星状断面を有する。軸部２１を回転しないように保持するため、ハウジングに固定して形成されているカートリッジ３１が端部２２を取り囲んでいる。カートリッジ３１は少なくとも部分的には端部２２に対応する星状の内側輪郭部３４を有し、内側輪郭部３４は歯部３０に係合されており、端部２２との接線方向への形状ロック係合を形成している（図２）。そして、軸部２１は駆動方向に移動可能であるが、同時にカートリッジ３１内に収容されており、従って、ブレーキキャリパー１において同様に回転しないように保持されている。

本発明に従い、取り扱いが容易なアッセンブリユニットを提供するために、機械的な駆動装置１０及び再調節装置２２の必須な構成部材がサブアッセンブリにまとめられる。これは、ばね保持器２７及び傾斜要素１２と連結されているカートリッジ３１によって達成され、これら要素はサブアッセンブリの個々の構成部材を取り囲んでいる。予め組立可能なサブアッセンブリは、ばね保持器２７に加えて、傾斜配列体１１、シャフト５、軸方向軸受、軸部２１、ばね２６、及び、カートリッジ３１を有する。最初に、傾斜配列体１１、軸受、及び、軸部２１がカートリッジ３１内に取り付けられ、続いて、カートリッジ３１が、再成形ラグ３２を用いて、回転不能な傾斜要素１２によって閉塞され、これにより、各部品がカートリッジ３１内に拘束されて保持される。この後、ばね保持器２７を内向きばね２６と共に複数の突出ラグ３３によってカートリッジ３１にロック可能である。このようにして予め組み立てられたユニットは単独で取り扱い可能であり、ボア４内に挿入した後、ばね保持器２７の追加の突出ラグ２８によって、ブレーキキャリパー１の凹部２９に係止される。

図３及び図４は本発明の別の実施形態を示す。この形態では、シャフト５の端部６と軸部２１との間で、ころ軸受２５に代わって、滑り軸受プレート１５が用いられている。プレート１５はその周囲に２つの対抗する鼻状部１６を有し、鼻状部１６はカートリッジ３１の星状輪郭部３４に係合されている。このようにして、滑り軸受プレート１５が心出しされる。この実施形態では、ハウジングカバーがハウジングの貫通孔を閉塞しており、この実施形態は、ハウジングカバー、カートリッジ３１、ばね２６を備えるばね保持器２７、傾斜配列体１１、軸部２１、軸受、及び、シャフトを有するアセンブリユニットを開示しており、未公開の本出願人の独国特許出願第１０２００５００８４２５４号に詳細に開示されている。形態及び組立に関する開示がここで特に参照される。

図１のブレーキキャリパー１における駐車ブレーキの一連の機能が以下で説明される。駐車ブレーキが作動される場合には、作動レバー７がシャフト５及び端部８を回転させ、傾斜配列体１１をねじるのに用いられる。そして、２つの傾斜要素１２，１３によりシャフト５及び端部８が軸方向に移動される。この軸方向への移動は、軸方向軸受２５によって、夫々、端部２２即ち軸部２１に伝達される。軸部２１がカートリッジ３１内で端部２２の歯部３０によって回転不能にガイドされ、軸部２１は回転されずに軸方向への移動のみを行う。そして、ピストン３が、柄部（ｓｈａｎｋ）２３に螺着されているナット２４によって移動され、ブレーキディスク（不図示）をブロックする。

図５は、別の構成の解決手段に従う、再調節装置及び駆動装置を有するブレーキキャリパーを示す断面図である。ここで、当該技術分野の現状において説明され、滑り軸受の大きな摩擦が原因である、再調節装置のカートリッジの過剰な応力成分の問題は、特に小さな摩擦の軸受を用いることで回避される。ここでは、丸天井配列体（ｃａｌｏｔｔｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）３５が用いられ、丸天井配列体３５は、凹状に湾曲されている一面３８を備える丸天井殻（ｃａｌｏｔｔｅ ｓｈｅｌｌ）３６と、凸状に湾曲されている一面３９を備える丸天井回転軸部（ｃａｌｏｔｔｅ ｐｉｖｏｔ）３７と、を有する。

丸天井回転軸部３７を受けるための丸天井殻３６を軸部２１の端部２２に設けることで、軸受３５が形成される。丸天井回転軸部３７は、シャフト５の端部８の前面に配置されている。丸天井回転軸部３７の軸方向面３９は、球状をなし、どこでも一定の凸面半径Ｒ＿ａｂを示す。これに関して、丸天井回転軸部３７の球状面３９が当接される丸天井殻３６の受面３８も一定の凹面半径Ｒ＿ａｕｓを有する。丸天井回転軸部３７が丸天井殻３６内へと広がり得るように、丸天井回転軸部３７の凸面半径Ｒ＿ａｂは丸天井殻３６の凹面半径Ｒ＿ａｕｓよりも小さく、特に、凸面半径は凹面半径の大きさの８９パーセントの大きさとなっており、これよりも小さくてもよく、９５パーセントまで増大させてもよい。両半径間の相違が増大するほど、回転軸部３７と丸天井３６との間の摩擦は小さくなるが、結果として接触点での表面圧力が増大される。

第１の実施形態に従う、再調節装置及び駆動装置を有するブレーキキャリパーを示す断面図。 図１のブレーキキャリパーをＩ−Ｉ線に沿って切断して示す部分断面図。 ころ軸受に代わって滑り軸受プレートが用いられている、図２と同様な、ブレーキキャリパーの別の実施形態を示す断面図。 図３に従う実施形態を示す分解図。 別の構成の解決手段に従う、再調節装置及び駆動装置を有するブレーキキャリパーを示す断面図。

符号の説明

１…ブレーキキャリパー、２…ハウジング、３…ピストン、４…ボア、５…シャフト、６…シャフト端部、７…作動レバー、８…端部、９…長手軸、１０…駆動装置、１１…傾斜配列体、１２…ハウジングに固定して形成されている傾斜要素、１３…回転可能な傾斜要素、１４…回転体、１５…滑り軸受プレート、１６…鼻状部、２０…再調節装置、２１…軸部、２２…端部、２３…柄部、２４…ナット、２５…ころ軸受、２６…ばね、２７…ばね保持器、２８…突出ラグ、２９…凹部、３０…歯部、３１…カートリッジ、３２…ラグ、３３…突出ラグ、３４…輪郭部、３５…丸天井配列体、３６…丸天井殻、３７…丸天井回転軸部、３８…凹状面、３９…凸状面、Ｒ＿ａｂ…凸面半径、Ｒ＿ａｕｓ…凹面半径。

Claims (16)

1. ボアを有するハウジングであって、ボア内にピストンが軸方向に移動可能に設けられているハウジングと、
   回転可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、シャフト端部がハウジングの開口を通って延びている駆動用シャフトと、
   相対的に回転可能な２つの傾斜要素であって、それらの１つの傾斜要素がハウジングに回転不能に連結されており、１つの傾斜要素がシャフトに回転不能に連結されている、２つの傾斜要素と、
   軸部を有する再調節装置であって、シャフトとピストンとの間に設けられている再調節装置と、
   軸部とシャフトとの間で作動する軸方向軸受と、
   を具備するディスクブレーキのブレーキキャリパーにおいて、
   軸部（２１）の周囲に歯部（３０）が設けられており、
   歯部（３０）のための形状嵌収容手段が設けられており、
   収容手段は、ハウジング（２）に回転不能に連結され、軸部（２１）を回転しないように保持する、
   ことを特徴とするブレーキキャリパー。
2. 歯部（３０）と軸部（２１）とは一体的に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパー。
3. 歯部（３０）の複数の歯が、端部（２２）において周方向に均一に設けられ、星状断面を形成している、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキキャリパー。
4. 形状嵌収容手段は端部（２２）の星状断面に対して反対形状の輪郭部（３４）を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のブレーキキャリパー。
5. 収容手段は再調節装置（２０）のカートリッジ（３１）に一体的に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパー。
6. カートリッジ（３１）は、特に打抜、深絞、プレスのような非切削製造工程によって製造されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のブレーキキャリパー。
7. 収容手段はボア（４）の一部分に一体的に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパー。
8. 軸方向作動滑り軸受プレート（１５）が少なくとも２つの互いに対向する鼻状部（１６）を有し、複数の鼻状部（１６）は収容手段の輪郭部（３４）に係合されており、これにより滑り軸受プレート（１５）が心出しされる、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のブレーキキャリパー。
9. ボアを有するハウジングであって、ボア内にピストンが軸方向に移動可能に設けられているハウジングと、
   回転可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、シャフト端部がハウジングの開口を通って延びている駆動用シャフトと、
   相対的に回転可能な２つの傾斜要素であって、それらの１つの傾斜要素がハウジングに回転不能に連結されており、１つの傾斜要素がシャフトに回転不能に連結されている、２つの傾斜要素と、
   軸部を有する再調節装置であって、再調節装置はシャフトとピストンとの間に設けられている再調節装置と、
   軸部とシャフトとの間で作動する軸方向軸受と、
   を具備するディスクブレーキのブレーキキャリパーにおいて、
   丸天井配列体（３５）が軸方向軸受として設けられており、丸天井配列体（３５）は、凹状に湾曲されている一面（３８）を備える丸天井殻（３６）と、凸状に湾曲されている一面（３９）を備える丸天井回転軸部（３７）と、を有する、
   ことを特徴とするブレーキキャリパー。
10. 丸天井回転軸部（３７）の一面（３９）及び丸天井殻（３６）の一面（３８）は球状である、
    ことを特徴とする請求項９に記載のブレーキキャリパー。
11. 少なくとも１つの凹面半径（Ｒ＿ａｕｓ）が一面（３８）に対応可能であり、少なくとも１つの凸面半径（Ｒ＿ａｂ）が一面（３９）に対応可能であり、凹面半径（Ｒ＿ａｕｓ）は凸面半径（Ｒ＿ａｂ）よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のブレーキキャリパー。
12. 凸面半径（Ｒ＿ａｂ）は最大で凹面半径（Ｒ＿ａｕｓ）の大きさの９５パーセントの大きさである、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のブレーキキャリパー。
13. 丸天井殻（３６）と軸部（２１）の端部（２２）とは一体的に形成されており、丸天井殻（３６）は軸部（２１）の端部（２２）の軸方向前面に設けられており、丸天井回転軸部（３７）はシャフト（５）の端部（８）と一体的に形成されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載のブレーキキャリパー。
14. 丸天井殻（３６）とシャフト（５）の端部（８）とは一体的に形成されており、丸天井殻（３６）はシャフト（５）の端部（８）の軸方向前面に設けられており、丸天井回転軸部（３７）は軸部（２１）の端部（２２）と一体的に形成されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載のブレーキキャリパー。
15. ばね保持器（２７）は複数の突出ラグ（３３）によってカートリッジ（３１）に固定されており、カートリッジ（３１）は複数の再成形ラグ（３２）によって回転不能な傾斜要素（１２）に固定されており、カートリッジ（３１）、ばね保持器（２７）、及び、傾斜要素（１２）は、アッセンブリユニットを構成している、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のブレーキキャリパー。
16. ばね保持器（２７）は複数の突出ラグ（２８）を有し、これによりアッセンブリユニットがボア（４）の凹部（２９）に固定可能である、
    ことを特徴とする請求項９に記載のブレーキキャリパー。

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