JP2012067888A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクブレーキについて、制動有効径をキャリパに左右されずに大きくすることを可能にしてブレーキの寸法増加、重量増加を招かずに、また、パッドの偏摩耗を増加させずに緊急時などに大きな制動力を発揮させ得るようにすることを課題としている。
【解決手段】浮動型キャリパやピストン対向型キャリパを有する車両用のディスクブレーキに、以下の構成を付与した。即ち、パッド５を押圧するピストン６の先端に、ディスクロータ外径側に配置されるパッド押圧面６ａをピストンの外径面よりもディスクロータの外径側に突出させる突出部８を設け、その突出部８のパッド押圧面８ａを、ディスクロータ２から離間する方向、かつ、その離間量がディスクロータ２の外径側で大となる方向に傾斜させた。
【選択図】図２

Description

この発明は、ブレーキの所謂鳴きや異音、ディスクロータによるパッドの引きずりなどの原因となるパッドの偏摩耗を増加させずに、緊急時などに制動有効径を増大させて制動力を大きくすることを可能にした車両用のディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキの制動力を向上させる方法として、ブレーキパッドの摩擦係数を高める高μ化、ブレーキ液圧の高圧化、制動有効径の大径化（増加）などが知られている。

ところが、パッドの高μ化は、ブレーキ振動や鳴き・異音の発生を招き易い。また、ブレーキ液圧の高圧化は、ブレーキペダル操作量の増加などが生じてブレーキ操作フィーリングの悪化を招き易い。

これに対し、制動有効径の大径化は、異音、ブレーキ振動、ブレーキ操作フィーリングへの影響が少なく、制動力向上の有効な手法である。しかしながら、単純にディスクロータを大径にし、それに合わせてキャリパやブレーキパッドも大きくすると、ブレーキやホイールの重量増を招く。

なお、同一ロータ径を維持しながら制動有効径を大きくする手法として、下記特許文献１に開示された技術がある。同文献に開示されたブレーキキャリパは、浮動型キャリパであって、ディスクロータの外周を跨いでシリンダ部とリアクション部の爪を連結する結合部（ブリッジ部）をディスクロータの外周に沿ってほぼ円弧状にしている。また、リアクション部を結合部の端に連なる三日月状の端壁とそれに連なる前記爪で構成しており、この構成により、ピストンの中心をディスクロータの外径側に偏らせて制動有効径を大きくすることを可能にしている。

実開昭５７−８７８３６号公報

前掲の特許文献１に開示されたブレーキキャリパは、必要剛性を確保するためにロータ周方向の寸法を大きくする必要があり、一般的な形状をもつ浮動型キャリパに比べて重量が増加する。

乗用車などの車両は、低燃費化の観点から軽量化することが求められており、ブレーキの重量増はその要求に背反する。

この発明は、制動有効半径を大きくすることを可能にし、ブレーキの寸法増加、重量増加を招かずに、また、パッドの偏摩耗を増加させずに緊急時などに大きな制動力を発揮させ得るようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、車輪と一体的に回転するディスクロータと、このディスクロータの外周を跨いで支持体に組み付けられるキャリパと、前記ディスクロータを挟持可能に配置されて前記支持体もしくは前記キャリパにロータ軸方向移動可能に支持される対向一対のブレーキパッドと、前記キャリパに組み付けられるピストンを有し、前記ピストンで少なくとも一方のブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧して制動力を発生させる車両用のディスクブレーキに、以下の構成を付与した。
即ち、前記ピストンのパッド押圧面のうち、ディスクロータ外径側に配置されるパッド押圧面を、ピストンの外径面よりもディスクロータの外径側に突出させる突出部を設け、その突出部のパッド押圧面を、前記ディスクロータから離間する方向、かつ、その離間量がディスクロータの外径側で大となる方向に傾斜させた。

このディスクブレーキは、前記突出部のパッド押圧面の傾斜角を、通常制動では前記突出部がブレーキパッドに接触せず、前記ピストンによる押圧が規定以上の圧力でなされたときに前記キャリパの変形により前記突出部がブレーキパッドに接触するように設定したものが好ましい。ここで言う通常制動とは、ブレーキ液圧が例えば３ＭＰａ以下でなされるような制動である。

その突出部のパッド押圧面は、突出部の突出方向に向ってディスクロータからの離反量と傾斜角が漸増していくＲ面にするとより好ましい。

キャリパは、前記支持体にロータ軸方向スライド自在に支持され、インナー側のシリンダに組み付けたピストンで一方のブレーキパッドを押圧し、反力で変位するアウター爪で他方のブレーキパッドを押圧する浮動型のキャリパと、
前記支持体に固定され、インナー部とアウター部の各シリンダにそれぞれ組み付けたピストンで対のブレーキパッドを対向して押圧する対向ピストン型のキャリパの２通りが考えられる。この発明の適用対象は、どちらのキャリパを備えるディスクブレーキであってもよい。

この発明のディスクブレーキは、制動反力によるキャリパの変形が小さい所謂弱ブレーキ時や通常制動時には、ピストン先端のパッド押圧面のうち、ピストン外径よりも内側にある押圧面がディスクロータの側面と平行に保たれて前記突出部を除く押圧面の全域でブレーキパッドが均一に押圧される。そのことが有効に寄与してパッドの偏摩耗が抑制される。

また、ブレーキペダルが通常制動での踏力を超える力で強く踏み込まれてピストンによる押圧力が高まると、キャリパの変形（キャリパのインナー部とアウター部の自由端側が互い離反する所謂口開き現象）が顕著になり、その変形により、ピストンの後部がロータ径方向外側に持ち上がるようにピストンが傾いて予め傾斜させている前記外径側押圧面の突出部がパッドに接触する。

これにより、ピストンによるパッドの押圧領域がディスクロータの外径側に偏って制動有効径が大きくなる。その結果、制動力も大きくなる。

なお、外径側押圧面の突出部をＲ面で形成して傾斜させたものは、ピストンによるパッド押圧点がキャリパの変形量の増加に伴って徐々にロータ外径側に移動し、そのために、制動力の変化が滑らかに起こる。

この発明のディスクブレーキの実施の形態を示す平面図 図１のディスクブレーキの断面図 図１のディスクブレーキに採用したピストンの正面図 図１のディスクブレーキに採用したピストンの斜視図 ピストン先端に設けた突出部のパッド押圧面をＲ面で形成した例を示す断面図 この発明のディスクブレーキに採用するピストンの変形例を示す正面図 この発明のディスクブレーキに採用するブレーキパッドの一例を示す背面図 この発明のディスクブレーキの他の実施の形態を示す断面図

以下、この発明のディスクブレーキの実施の形態を、添付図面の図１〜図８に基づいて説明する。
この発明を浮動型ディスクブレーキに適用した例を図１及び図２に示す。

このディスクブレーキ１は、車輪と一体的に回転するディスクロータ２と、このディスクロータ２の外周を跨いで支持体（図のそれはトルクメンバ）３に組み付けられるキャリパ４と、ディスクロータ２を間にして対向配置される一対のブレーキパッド（以下では単にパッドと言う）５，５と、インナー側（図１の右側）のパッド５を押圧するピストン６（図２参照）を有している。

キャリパ４は、ディスクロータ周方向の両端部に設けたスライドガイド部７，７によってディスクロータ２の軸線方向にスライド自在に支持されている。スライドガイド部７，７は、キャリパ４に固定したディスクロータ軸線方向のガイドピン（図示せず）を支持体３に設けたピン孔（これも図示せず）にスライド自在に挿入して構成される周知の機構である。

パッド５は、車体に固定される支持体３によってディスクロータの軸線方向にスライド自在に支持されている。アウター側（図１において左側）のパッド５は、本実施例ではキャリパのアウター爪４ａに固定してキャリパで支持されている。勿論、アウター側のパッド５は支持体３に固定されるなど、他の方法で支持されていてもよい。

ピストン６は、キャリパ４のインナー側に設けられたシリンダ４ｂに挿入されている。シリンダ４ｂの液室にブレーキ液圧が導入されるとこのピストン６がシリンダ４ｂから押し出され、インナー側のパッド５をディスクロータ２の一側面に押圧する。また、その際の反力でキャリパ４がインナー側にスライドしてキャリパのアウター爪４ａがアウター側のパッド５をディスクロータ２の他側面に押圧する。これにより、ディスクロータ２が対向一対のパッド５，５に挟みつけられて制動力が発生する。

以上のことはよく知られたことであって、新規なことではない。即ち、この発明は、ピストン６のパッド押圧面６ａに以下の工夫を施しており、そこにこの発明の特徴がある。

この発明では、ピストン６の先端に、そのピストンのパッド押圧面６ａの一部、即ち、ディスクロータ外径側のパッド押圧面をピストン６の外径面よりもディスクロータの外径側に突出させる突出部８を設け、その突出部８の前端のパッド押圧面８ａをディスクロータ２から離間する方向、かつ、その離間量がディスクロータ２の外径側で大となる方向に傾斜させている。

突出部のパッド押圧面８ａの傾斜角（ピストンの軸心と直交する面を基準にした傾斜角）θは、通常制動ではその突出部のパッド押圧面８ａがパッド５に接触せず、ピストン６による押圧が規定以上の圧力でなされたときにキャリパ４の変形によってその突出部のパッド押圧面８ａがパッド５に接触するように設定されていると好ましい。その傾斜角θは、この発明を適用するブレーキ毎に、ブレーキ液圧とキャリパの変形量の関係を調べることで適正値の設定が行える。

ピストン６の先端に上記突出部８を設けてその突出部のパッド押圧面８ａを規定した方向に傾斜させると、ブレーキペダルが通常制動での踏力を超える力で強く踏み込まれてキャリパ４の変形が顕著に生じたときにピストン６によるパッド押圧点が変動する。

制動反力によるキャリパ変形が小さいとき（弱ブレーキ時や通常制動時）には、ピストン先端のパッド押圧面６ａがパッド５の背面にディスクロータ２の一側面とほぼ平行な状態で押し当てられ、これにより、パッド５の摩擦面の全域が平均的な圧力でディスクロータ２に押し付けられる。

一方、キャリパ変形が大きくなるとピストン６がそのピストンの後部がロータ径方向外側に持ち上がる方向（図２の矢印方向）に傾き、これにより予め傾斜させている突出部８のパッド押圧面８ａがパッド５に接触する。このときの接触点はキャリパ変形が大きくなるほどロータ径方向外側に変位し、それによって制動有効径が大きくなって制動力も大きくなる。

なお、浮動型ディスクブレーキでは、アウター側パッドの押圧がキャリパのアウター爪４ａによって行われるので、アウター側ではピストンの傾きによる制動有効径の増加は期待できないが、インナー側だけでも制動有効径が増加すれば制動力は大きくなる。

このように、通常制動では、ピストン先端の突出部８を除く箇所の全域がパッドを押圧し、強ブレーキ操作がなされたときだけ制動有効径を増大させることで、パッドの偏摩耗を増加させずに緊急時の制動力を大きくする要求に応えることが可能になる。

突出部８のパッド押圧面８ａは、その傾斜角θを図２に示すように一定させてもよいが、図５に示すように、突出部８の突出方向に向ってディスクロータからの離反量と傾斜角が漸増していくＲ面にすると、ピストン６によるパッド押圧点がキャリパの変形量の増加に伴って徐々にロータ外径側に移動し、制動有効径の変動による制動力の変化が滑らかになる。

突出部８は、図３、図４に示すように、全域がピストン６の外径とほぼ同一幅を有していると、パッド押圧面８ａのパッドへの接触領域が広く確保されてパッドに対する面圧集中が緩和される。ただし、その突出部８は、図６に示すように、ピストン６の外径寸法よりも幅が小さくても構わない。

また、必要があれば、図７に示すように、パッド５の裏板５ａに突出部８に対応させたディスクロータ径方向の膨出部５ｂを設けてパッドの裏板５ａに対するパッド押圧面８ａの接触を確実化することができる。

さらに、ピストン６は、先端が閉鎖され後部が開口した図２の構造であると、突出部８の強度確保が容易であるが、先端の開口した一般的なカップ型ピストンの先端外周に前述の突出部８を設けることも可能である。また、必要があれば、ピストン６の回転を防止する回り止め部を設けてもよい。回り止め部は、例えば、パッド５の裏板５ａのピストンとの対向面に凸部を設け、ピストン６側に凸部を収納する凹部或いは孔を設ける、などの方法で可能である。

このほか、上の説明は浮動型ディスクブレーキを例に挙げて行ったが、この発明は、図８に示すようなピストン対向型のディスクブレーキにも適用することができる。このピストン対向型のディスクブレーキ１０は、キャリパ４のインナー側とアウター側にそれぞれシリンダ４ｂが設けられ、各シリンダ４ｂ、４ｂに挿入したピストン６，６で対向一対のパッド５，５を押圧する。

図８の９は、キャリパ４のインナー側とアウター側間に横架されたパッドピンであり、このパッドピン９により、対のパッド５，５がディスクロータ２軸線方向にスライド可能に吊下支持されている。このピストン対向型のディスクブレーキ１０では、キャリパのアウター側においても制動有効径の増加が起こる。

１，１０ ディスクブレーキ
２ ディスクロータ
３ 支持体
４ キャリパ
４ａ アウター爪
４ｂ シリンダ
５ パッド
５ａ 裏板
５ｂ 膨出部
６ ピストン
６ａ パッド押圧面
７ スライドガイド部
８ 突出部
８ａ 突出部のパッド押圧面
θ 突出部のパッド押圧面の傾斜角

Claims (5)

1. 車輪と一体的に回転するディスクロータ（２）と、このディスクロータ（２）の外周を跨いで支持体（３）に組み付けられるキャリパ（４）と、前記ディスクロータ（２）を挟持可能に配置されて前記支持体（３）もしくは前記キャリパ（４）にロータ軸方向移動可能に支持される対向一対のブレーキパッド（５，５）と、前記キャリパ（４）に組み付けられるピストン（６）を有し、前記ピストン（６）で前記ブレーキパッド（５）の少なくとも一方を前記ディスクロータ（２）に押圧して制動力を発生させる車両用のディスクブレーキであって、
   前記ピストン（６）の先端に、そのピストンのパッド押圧面（６ａ）のうち、ディスクロータ外径側のパッド押圧面をピストン（６）の外径面よりもディスクロータ外径側に突出させる突出部（８）を有し、その突出部（８）のパッド押圧面（８ａ）が前記ディスクロータ（２）から離間する方向、かつ、その離間量がディスクロータの外径側で大となる方向に傾斜していることを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記パッド押圧面（８ａ）の傾斜角（θ）が、前記ピストン（６）による押圧力が所定値未満の状態では前記突出部（８）がブレーキパッド（５）に対して接触せず、前記ピストン（６）による押圧力が前記所定値を超えたときに前記キャリパ（４）の変形によりその突出部（８）がブレーキパッド（５）に接触するように設定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。
3. 前記突出部のパッド押圧面（８ａ）が前記突出部（８）の突出方向に向ってディスクロータ（２）からの離反量と傾斜角（θ）が漸増していくＲ面で構成され、前記ピストン（６）による押圧力の増加、それによる前記キャリパ（４）の変形量の増加に伴って前記ブレーキパッド（５）に対する前記突出部のパッド押圧面（８ａ）の接触点がロータ径方向外側に移動す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。
4. 前記キャリパ（４）として、前記支持体（３）にロータ軸方向スライド自在に支持され、インナー側のシリンダ（４ｂ）に組み付けた前記ピストン（６）で一方のブレーキパッド（５）を押圧し、反力で変位するアウター爪（４ａ）で他方のブレーキパッド（５）を押圧する浮動型のキャリパを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディスクブレーキ。
5. 前記キャリパ（４）として、前記支持体（３）に固定され、インナー部とアウター部の各シリンダ（４ｂ、４ｂ）にそれぞれ組み付けたピストン（６，６）で前記対のブレーキパッド（５，５）を対向して押圧する対向ピストン型のキャリパを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディスクブレーキ。

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