JP2009535587A - ブレーキキャリパー - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、駆動装置を有するディスクブレーキのブレーキキャリパーであって、従来技術の欠点を回避し、特にブレーキ駆動後にピストンが復帰されることが効果的に確保されているブレーキキャリパーを開示することである。
【解決手段】本発明は、キャリパーハウジングを有するディスクブレーキ用ブレーキキャリパーに関し、キャリパーハウジングでは、孔内にピストンを有する駆動装置が設けられている。前記ピストンは孔内に孔軸に沿って移動可能に設けられ、作用方向及び復帰方向の夫々への移動が可能である。ピストンと孔との間に、径方向溝内にシールリングを有するシール配置体が設けられている。
本発明の目的は、本発明に従い、溝の溝底部が、孔軸方向に、溝底部が作用方向へと孔軸に接近するように、孔軸に対し非平行に形成されているという、請求項１の特徴部分の特徴によって達成される。
【選択図】図１

Description

本発明はキャリパーハウジングを有するディスクブレーキ用ブレーキキャリパーに関し、キャリパーハウジングでは、孔内にピストンを有する駆動装置が設けられている。ピストンは孔内に孔軸に沿って移動可能に設けられており、作用方向及び復帰方向の夫々への移動が可能である。ピストンと孔との間に、径方向溝内にシールリングを有するシール配置体が設けられている。

このようなディスクブレーキのブレーキキャリパーは欧州特許第０４０３６３５号明細書から知られる。前記文献には車両ディスクブレーキ用複合ブレーキキャリパーが記載されており、ブレーキキャリパーはキャリパーハウジングを有し、孔内にブレーキを作動するためのピストンが移動可能に配置されている。駐車ブレーキ機能を提供するために、キャリパーハウジング内にシャフトが回転可能に設けられており、シャフトは、キャリパーハウジングを通って延び、ランプ配置体のランプ要素に接続されている。ピストンと孔との間で、溝内にシールリングが配置されており、シールリングは、ディスクブレーキの液圧駆動のための圧力媒体が漏れることを防止するためのものである。
欧州特許第０４０３６３５号明細書

本シール配置体は、ピストンがブレーキライニングと共に不充分な復帰移動しか行わず、ブレーキライニングとブレーキディスクとの間に不充分なエア遊びが形成されることがあるため、快適さ並びにライニング及び摩擦リングの磨耗について、大きな欠点を有することが知られている。ディスクブレーキが駆動されていない場合に、ブレーキライニングがブレーキディスクに支承される結果、ブレーキ残存トルクが生成され、これにより、燃料の消費が増大され、騒音の生成、ブレーキライニング及び摩擦リングの過剰な磨耗が生じる。上述された欠点は、ブレーキが機械的に駆動される場合には、シールリングによって生じる復帰移動が減少されるため、特に問題となる。

本発明の目的は、駆動装置を有するディスクブレーキのブレーキキャリパーであって、従来技術の欠点を回避し、特にブレーキ駆動後にピストンが復帰されることを効果的に確保するブレーキキャリパーを開示することである。

本目的は、本発明に従い、溝の溝底部が、孔軸方向に、溝底部が作用方向へと孔軸に接近するように、孔軸に対して非平行に形成されているという、請求項１の特徴部分の特徴によって達成される。作用方向へのブレーキ作動においては、ピストンは、それと共にシールリングをある程度引っ張り、従って、シールリングをテーパ溝の領域へと移動させる。ここで、シールリングは、変形され、ピストンに対して、また、溝底部に対して径方向に作用する力を生成する。ブレーキ駆動後にピストンが作用されなくなると、溝底部の傾斜とシールリングとの相互作用により復帰方向に作用する力成分が生成され、当該力成分は、下降傾斜力として、シールリングを溝の作用側側面から離間するように移動させる。ここで、シールリングはそれと共にピストンを駆動し、この結果、前記ピストンが復帰され、ブレーキディスクとブレーキライニングとの間にエア遊びが形成される。上述したシール配置体は、角度誘因復帰力によって通気性能が向上されるため、機械的に駆動されるピストン及びブレーキキャリパーと液圧的に駆動されるピストン及びブレーキキャリパーとの両方に効果的である。しかしながら、本概念は機械的駆動装置において特に有用であることが理解される。これは、液圧駆動の場合には、シールリングがそれに作用する液圧によって圧縮変形され、この結果、変形誘因復帰力が生成されるためである。機械的駆動の場合には、上記現象は利用不能なため、本発明に従う本概念及びこのようにして生成される復帰移動が特に効果的であることが理解される。

本発明の一改良態様では、溝底部は孔軸に対して２°乃至１０°（度）の角度だけ傾斜されている。このような溝底部の傾斜によって、復帰作用が特に効果的に生じる。前記範囲で、ブレーキキャリパーに応じて、ブレーキキャリパーの剛性及び拡大性、ブレーキライニングの圧縮性といったディスクブレーキの他の特性との相互作用によりシールリングが効果的なエア遊びを提供するような、適切な傾斜を見出すことが可能である。これは、エア遊びの大きさに関して、目的の競合があるためである。溝、その溝底部及びシールリングが特に強い復帰力を生成するように形成される場合には、ピストンがブレーキライニングと共にブレーキディスクから離間するように移動され、大きなエア遊びが形成され、この結果として、続くブレーキ作動中、ブレーキ作動を得る前に前記エア遊びを解消しなければならない。このため、ブレーキを要求してもブレーキが直接的に反応しないことになるため、制動距離の増大、ドライバーの不安感を招来することがある。

本発明のさらなる特徴的態様では、溝底部は孔軸に対して３°乃至７°（度）の角度だけ傾斜されている。さらに、試験により、角度が略３°あるいは７°（度）の場合に、本発明の効果が特に有利であることが示されている。上述した特徴は液圧的あるいは機械的に駆動されるブレーキキャリパーに適用されるが、特に機械的及び液圧的駆動を用いる複合ブレーキキャリパーにおいて顕著な効果を奏する。これは、前記ブレーキキャリパーにおいては、異なる復帰作用が互いに重ね合わされ、これら作用については互いに精密にバランスをとらなければならず、これは３°乃至７°（度）、特に３°及び７°（度）の角度において驚くほど達成されるためである。機械的、電気的及び液圧的な駆動装置の夫々の特定の形態は本発明には関係ない。

なお、上述したプラスの効果は、溝底部の全体ではなく、前記溝底部の一部分のみが傾斜されている場合にも得られる。さらに、溝底部の異なる部分が効果的な異なる傾斜であることも考えられる。ここで、溝底部の一部分が溝底部が孔軸に接近するように作用方向へと傾斜し、さらに、他の部分が同様に復帰方向へと孔軸に接近するようにしてもよい。これにより、シールリング従ってエア遊びを適切な中央位置とすることが可能である。

本発明の効果的な一改良形態では、溝の側面は少なくとも部分的に面取部として形成されており、面取部は孔の孔面と共に少なくとも９０°（度）の角度を囲んでいる。この手段は、傾斜されている溝底部によって生じる復帰作用をブレーキキャリパーの幾何学的及び機能的状況に適合させるように機能する。

復帰側側面の面取部は、過剰なエア遊び及び関連する不都合を意味するピストンの過剰な復帰移動を減殺する。このような過剰な復帰移動、所謂ノックバックは、ブレーキディスクの揺動により又は車両ホイールへの極端な横方向力によって招来され得る。ノックバックが生じた場合には、ピストンはシールリングを復帰方向に過剰な復帰位置へと駆動し、シールリングは面取部により形成されている斜面部内へと弾性変形される。シールリングは低形状変化エネルギー状態をとるようになっているため、復帰変形が生じる。シールリングは復帰側斜面部から移動され、これにより、それと共にピストンが作用方向に駆動され、過剰なエア遊びが減少される。復帰側側面の面取部は好ましくは孔面と共に１００°乃至１２０°の角度を囲んでいる。

溝の作用側側面の面取部により、シールリング及びピストンの復帰作動が最適化される。ここで、作用側面取部は孔面と共に９３°乃至９７°の角度を囲んでいる。作用側側面に面取部を明確に設けず、代わって、作用側側面と孔面との間の遷移領域に、例えば０．２ｍｍ、４５°（度）の簡単な斜面部を設けることも可能である。

作用側及び／又は復帰側の側面の面取部によって得られ得る効果は、面取部の切込深さが溝の切込深さの少なくとも３０％の深さである場合に特に顕著となる。溝の切込深さ及び面取部の切込深さは孔の孔軸に直交して測定される。

本発明のさらなる一改良形態は上述した特徴と自由に組み合わせることができ、当該改良形態では、溝の幅はシールリングの幅よりも０．５ｍｍ大きく、この結果、シールリングと溝との間の軸方向溝拡大寸法は０．５ｍｍよりも大きくなる、ことが開示される。さらに、溝の体積はシールリングの体積よりも大きく、体積の相違、所謂自由体積は好ましくは溝の体積の１０％乃至２５％の体積である。これら手段により、シールリングを溝内で最適に移動及び変形させ、この結果、ブレーキキャリパーの最適なエア遊び特性を得ることが可能となっている。溝の切込深さがシールリングの径方向厚さよりも小さくなるように、シールリング及び溝を互いに幾何学的に適合するようにしてもよい。これにより、シールリングは、溝内へと押し潰され、弾性的に変形され、組立状態で予荷重を付与される。

このタイプのブレーキキャリパーについては、様々な形態が考えられ、ブレーキキャリパーは車両に固定される固定キャリパーとして形成されてもよく、あるいは、キャリパーハウジングを車両に固定されているブラケットに軸方向に移動可能に設け、これにより浮動キャリパーの形態を提供するようにしてもよい。

以下の説明に基づいて図面から本発明のさらなる詳細を理解することが可能である。

図１はディスクブレーキを示し、ディスクブレーキは、ブレーキキャリパー１、ブレーキライニング１０を有し、また、ブレーキディスク５を有し、前記構成要素の内、本発明に関連がある部分のみが図示されている。ブレーキキャリパー１は、特に、キャリパーハウジング１１及びピストン１２を有し、ピストン１２は、ブレーキを駆動するため、孔１４内に孔軸１３に沿って移動可能に配置されている。ピストン１２が作用方向２に移動された結果、前記ピストン１２はブレーキライニング１０をブレーキディスク５の摩擦リング７の軸方向摩擦面８に押圧する。前記ブレーキディスク５は回転軸６を中心として回転可能に設けられている。図示されていないが、ブレーキディスク５を越えてハウジング橋部が延びており、この結果、さらなるブレーキライニングを別の摩擦リング７の軸方向摩擦面９に作用可能である。

常用ブレーキ作動中、ピストン１２は液圧による作用により移動される。このために、ピストン１２はキャリパーハウジング１１と共に圧力空間１６を形成し、圧力空間１６内には圧力媒体が提供されている。孔１４とピストン１２との間にシール配置体１７が配置されており、シール配置体１７は、周囲環境に対して圧力空間１６をシールし、ブレーキライニング１０と摩擦面８との間のエア遊びＳを調節する機能を有する。シール配置体１７はシールリング１８を有し、シールリング１８は孔１４の孔面１５を取り囲む径方向溝１９によって保持されている。シールリング１８は好ましくは軸方向溝幅Ｂよりも約０．５ｍｍ小さい軸方向幅ｂを有する。

図２及び図３は、夫々詳細図で、シール配置体１７の溝１９，１９’の２つの実施形態を示す。ここで、シールリング１８は図示されておらず、同一の特徴を示す個々の番号は省略されている。溝１９，１９’は、キャリパーハウジング１１内へと孔１４の径方向４に所定の溝切込深さＴで形成され、溝底部２０，２０’、作用側側面２２及び復帰側側面２１によって規定されている。両実施形態（図２、図３）の溝１９，１９’では、溝底部２０，２０’は、溝底部２０，２０’が作用方向２へと孔軸１３に接近するように孔軸１３に対して角度εだけ傾斜されている。ここで、角度εは、孔軸１３に対する溝底部２０，２０’の軸方向への突出に関連する。孔軸１３に対して、図２に示される第１実施形態の角度εは７°（度）であり、一方、図３に示される角度εは３°（度）である。この結果、シールリング１８と溝底部２０，２０’との相互作用により生じる復帰作用は、第２実施形態よりも第１実施形態のほうが強い。さらに、２つの実施形態は作用側側面２２，２２’について互いに異なる。第１実施形態（図２）の作用側側面２２には面取部２４が設けられており、面取部２４は孔面１５と共に約９５°（度）の角度φを囲んでいる。このように形成されている前記面取部２４及び斜面部は、特に液圧駆動の場合には、復帰摺動において作用する圧力媒体がシールリング１８を面取部２４及びその斜面部によって形成されている容積内へと弾性変形させるため、シールリング１８の復帰作用を増大させる。このタイプの面取部は第２実施形態の溝１９’の作用側側面２２’では用いられておらず、側面２２’から孔面１５への遷移領域に、例えば０．２ｍｍ、４５°（度）の標準斜面部２５が形成されている。両実施形態は、溝１９，１９’の復帰側側面２１に面取部２３が同様に設けられていることで共通しており、面取部２３はピストン１２の過剰な復帰移動を減殺する。前記面取部２３は孔面１５と共に約１６°（度）の角度γを囲んでいる。孔軸１３に直交して測定される面取部２３の切込深さｔは、例示的な本実施形態では、溝切込深さＴに対して３７％の深さに設定される。

駐車ブレーキ機能を提供するために、シャフト２６を有する機械的駆動装置が設けられており、機械的駆動装置によって、孔１４内でピストン１２が移動可能である。シャフト２６はシャフト端部２７によって延びており、シャフト端部２７には、キャリパーハウジング１１の開口を介して、駆動レバー２９が取り付けられている。機械的駆動装置は可変長さ調節装置３０を介してピストン１２に作用する。機械的駆動装置はランプ配置体３１を有し、ランプ配置体３１は、ハウジングに固定されているランプ要素３２、及び、これに対して回転可能なランプ要素３３、を有する。ここで、ランプ要素３３はシャフト２６のディスク形状端部２８に一体的に形成されている。ランプ要素３２，３３が相対的に回転された場合に、ランプ配置体３１によってシャフト２６が作用方向２へと軸方向に移動されるように、ランプ要素３２，３３間に複数の回転体３４が配置されている。

シャフト２６の端部２８とピストン１２との間に長さを調節可能な調節装置３０が設けられており、ここでは、調節装置３０は、単に模式的に示され、ランプ配置体３１のストロークをピストン１２に伝達し、ブレーキライニング１０及びブレーキディスク５の磨耗を自動的に補償する。前記調節装置３０は、特に、端部３７を備える軸部３６とナット３９とを有し、ナット３９は、軸部３７の脚部３８に螺着され、ピストン１２に支承される。軸部３６の端部側と端部２８との間に軸方向ベアリング３５が設けられている。

軸部３６の端部３７の周囲に複数の一様な歯からなる歯部４０が形成されており、端部３７は星形状の断面を有する。軸部３６が回転するのを防止するために、端部３７の周囲に、ハウジングに対して固定されているカートリッジ４１が係合されている。カートリッジ４１は、少なくとも部分的に、端部３７に対応する星形状の内側輪郭を有するため、歯部４０に係合し、端部３７と共に接線方向（図２）へと形状嵌接続を形成している。これにより、軸部３６は駆動方向に移動可能であるが、同時に、カートリッジ４１内で、従ってまたブレーキキャリパー１内で回転不能に保持されている。

図１は非駆動状態でブレーキキャリパー１を示す。液圧駆動の場合には、圧力空間１６の圧力レベルが増大され、ピストン１２が作用方向２に移動される。シールリング１８は、液圧によって、また、ピストンの移動によって、溝１９，１９’の作用側側面２２，２２’に押圧され、シールリング１８はテーパ溝の切込深さｔに応じて変形される。ブレーキ駆動後、シールリング１８は、傾斜されている溝底部２０，２０’において、拡大寸法Ｕｅだけ復帰方向３に摺動して戻り、これにより、ピストン１２をそれと共に駆動する。エア遊びＳは復帰したピストン１２によって設定される。

以下で、図１に示されるブレーキキャリパー１における駐車ブレーキ作動の作用を順次説明する。駐車ブレーキが作動された場合には、駆動レバー２９によってシャフト２６及び端部２８が回転され、ランプ配置体３１が回転される。これにより、２つのランプ要素３２及び３３によって、シャフト２６及び端部２８が軸方向に移動される。前記軸方向への移動は軸方向ベアリング３５によって軸部３６の端部３７に伝達される。軸部３６は端部３７の歯部４０によってカートリッジ４１内で回転不能に誘導されるため、軸部３６は回転を伴わない純粋な軸方向移動を行う。そして、ピストン１２が脚部３８に螺着されているナット３９によってシールリング１８と共に移動され、ブレーキライニング１０が移動され、ブレーキディスク５に作用される。機械的駆動の終了後、シールリング１８が復帰方向３に移動し、ピストン１２をそれと共に引っ張る。

例示的な本実施形態では、機械的駆動装置が駐車ブレーキ作動を提供する機能を有し、液圧駆動装置が常用ブレーキ作動を提供する機能を有する複合ブレーキキャリパーに言及がなされている。これは、駐車ブレーキあるいは常用ブレーキ機能のために、夫々異なる形態の純粋に液圧的、機械的あるいは電気的な駆動装置が同様に考え得るため、いかなる限定的な効果も意図するものではないことを明確に指摘しておく。

シール配置体を有するブレーキキャリパーを示す断面図。 第１実施形態に従うシール配置体を示す詳細図。 第２実施形態に従うシール配置体を示す詳細図。

符号の説明

１…ブレーキキャリパー、２…作用装置、３…復帰装置、４…径方向、５…ブレーキディスク、６…回転軸、７…摩擦リング、８…摩擦面、９…摩擦面、１０…ブレーキライニング、１１…キャリパーハウジング、１２…ピストン、１３…孔軸、１４…孔、１５…孔面、１６…圧力空間、１７…シール配置体、１８…シールリング、１９…溝、１９’…溝、２０…溝底部、２０’…溝底部、２１…側面、２２…側面、２２’…側面、２３…面取部、２４…面取部、２５…標準斜面部、２６…シャフト、２７…シャフト端部、２８…端部、２９…駆動レバー、３０…調節装置、３１…ランプ配置体、３２…ランプ要素、３３…ランプ要素、３４…回転体、３５…ベアリング、３６…軸部、３７…端部、３８…脚部、３９…ナット、４０…歯部、４１…カートリッジ、Ｂ…溝幅、ｂ…幅、Ｓ…エア遊び、Ｔ…溝切込深さ、ｔ…切込深さ、Ｕｅ…溝拡大寸法、ε…角度、γ…角度、φ…角度。

Claims (10)

1. キャリパーハウジングを有する、ディスクブレーキ用ブレーキキャリパーであって、
   キャリパーハウジングでは、孔内にピストンを有する駆動装置が設けられており、
   ピストンは孔軸に沿って作用方向及び復帰方向に移動可能に設けられており、
   ピストンと孔との間に、径方向溝内にシールリングを備えるシール配置体が設けられている、
   ブレーキキャリパーにおいて、
   溝（１９，１９’）の溝底部（２０，２０’）は、孔軸（１３）方向に、溝底部（２０，２０’）が作用方向（２）へと孔軸（１３）に接近するように孔軸（１３）に対して非平行に形成されている、ことを特徴とするブレーキキャリパー。
2. 溝底部（２０，２０’）は孔軸（１３）に対して２°乃至１０°（度）の角度（ε）だけ傾斜されている、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. 溝底部（２０，２０’）は孔軸（１３）に対して３°乃至７°（度）の角度（ε）だけ傾斜されている、ことを特徴とする請求項２に記載のブレーキキャリパー。
4. 溝（１９，１９’）の側面（２１，２２）は少なくとも部分的に面取部（２３，２４）として形成されており、面取部（２３，２４）は、孔（１４）の孔面（１５）と共に少なくとも９０°（度）の角度（φ，γ）を囲んでいる、ことを特徴とする上記項の1以上の項に記載のブレーキキャリパー。
5. 面取部（２３，２４）の切込深さ（ｔ，ｔ’）は溝の切込深さ（Ｔ）の少なくとも３０％の深さである、ことを特徴とする請求項４に記載のブレーキキャリパー。
6. 作用側側面（２２）の面取部（２４）は孔面（１５）と共に９３°乃至９７°の角度（φ）を囲んでいる、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。
7. 復帰側側面（２１）の面取部（２３）は孔面（１５）と共に１００°乃至１２０°の角度（γ）を囲んでいる、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。
8. シールリング（１８）と溝（１９，１９’）との間の軸方向溝拡大寸法（Ｕｅ）は０．５ｍｍよりも大きい、ことを特徴とする上記項の1以上の項に記載のブレーキキャリパー。
9. 溝（１９，１９’）の体積はシールリング（１８）の体積よりも大きい、ことを特徴とする上記項の1以上の項に記載のブレーキキャリパー。
10. キャリパーハウジング（１１）に液圧駆動装置及び機械的駆動装置が設けられている、ことを特徴とする上記項の1以上の項に記載のブレーキキャリパー。

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