JP2013245794A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドの追従性、センタリング性が良好で、引き摺りを効果的に防止することのできる機構を備えたディスクブレーキ装置を提供する。
【解決手段】キャリパに配設されたシリンダ１０に収容されてロータ６０の軸方向へ摺動するピストン１３を備えるディスクブレーキ装置であって、ピストン１３は、シリンダ１０に収容されて、突出側主面に凹部１８を備えるピストン本体１４と、押圧対象物に当接する押圧部３６と、押圧部３６に接続されて凹部に収容される軸部３８とを備え、押圧部３６をピストン本体１４の突出方向に配置するヘッド３４と、ヘッド３４の軸部３８をピストン本体１４の凹部底面に付勢させる付勢手段３２と、を備え、軸部３８と凹部底面との接触部に、ヘッド３４を揺動自在に支持する継手部２１を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置に係り、特にロータに対するブレーキパッドの追従性、引き摺り抑制等に優れたディスクブレーキ装置に関する。

ロータに対してブレーキパッドを追従させる技術として、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているようなものが知られている。

特許文献１に開示されているディスクブレーキ装置は、鉄道用のブレーキを対象としているものであるが、ブレーキパッドを配置する面に、所謂首振り機能を持たせている。

具体的には図７に示すように、シリンダ１に収容されるピストン本体２の押圧側端面に凹部３を形成し、この凹部３に、ブレーキパッドに接触するヘッド４の一部を収容するという構成を採っている。ヘッド４における収容部は、凹部３の直径よりも小さく、収容部と凹部内周面との間には両者の隙間を埋めるシール部材５が配置されている。また、収容部と凹部底面との接触面は、球面接触部６とされている。このため、ヘッド４に力が付与されると、シール部材５が撓んでヘッド５が傾倒することとなる。

一方、特許文献２に開示されているディスクブレーキ装置は、自動車等の車両のブレーキを対象としているものであるが、その特徴的構成は近似している。具体的な相違点としては図８に示す通りである。すなわち、特許文献１に開示されているディスクブレーキ装置では、ピストン本体２の凹部３に対してヘッド４を支持する手段として、シール部材５を配置している。これに対して特許文献２に開示されているディスクブレーキ装置では、ゴムやシリコン等で形成した弾性部材７を配置し、ヘッド４が原点位置に復帰するための復元力、すなわちセンタリング作用を与えることとしている。

特開２００２−１９５３１７号公報 特表２００３−５１１６３６号公報

特許文献１、２に開示されているディスクブレーキ装置では、確かにロータの傾き等に対してブレーキパッドの摺動面を倣わすように、ヘッドを傾倒させることができる。このため、押圧時の追従性が良く、押圧面に対して付与する押圧力の均等化を図るのに有利となると考えられる。

しかし、特許文献１に開示されているディスクブレーキ装置では、傾倒したヘッドを元の状態に戻すための復元力として、収容部と凹部との間に配置したシール部材が採用されているだけである。このため、その復元力が微弱であり、また、ロータの軸線方向に対して、ヘッドがズレる虞がある。

一方特許文献２に開示されているディスクブレーキ装置では、ヘッドの抜け止めが図られていると共に、ヘッド位置を元に戻す復元力も備えられているため、上記のような問題は解消することができる。

しかし、特許文献１、２に開示されているいずれのディスクブレーキ装置であっても、ピストン本体に形成された凹部に対して、弾性部材を介してヘッドを押し込むことで構成している。このような構成とした場合、組付け作業の際、ヘッドにおける収容部と凹部内周面との間に配置されたシール部材等の弾性部材には、ロータの軸線方向に沿った方向への撓みが生ずる。このため、無負荷時には、シール部材等の弾性部材に復元力が生じ、収容部と凹部底面との間の球面接触部が離間するように浮き上がる虞がある。

ディスクブレーキ装置におけるピストン本体の戻り量は、ピストン本体とシリンダとの間に配置された弾性部材が撓んだ後の復元量であるこのため、上記のような浮き上がりが生ずると、ロータ周動面からブレーキパッドが離間せず、引き摺りを生じさせる可能性がある。

そこで本発明では、上記問題点を解消し、ヘッドの追従性、センタリング性が良好で、引き摺りを効果的に防止することのできる機構を備えたディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明に係るディスクブレーキ装置は、キャリパに形成されたシリンダに収容されてロータの軸方向へ摺動するピストンを備えるディスクブレーキ装置であって、前記ピストンは、前記シリンダに収容されて、突出側主面に凹部を備えるピストン本体と、押圧対象物に当接する押圧部と、前記押圧部に接続されて前記凹部に収容される軸部とを備え、前記押圧部を前記ピストン本体の突出方向に配置するヘッドと、前記ヘッドの前記軸部を前記ピストン本体の前記凹部底面に付勢させる付勢手段と、を備え、前記軸部と前記凹部底面との接触部に、前記ヘッドを揺動自在に支持する継手部を設けたことを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置において、前記付勢手段は、前記軸部に設けられたフランジと、前記凹部の開口部に対して設けられ、前記開口部よりも小さな開口径を持つリテーナとの間に配置されたバネとすると良い。
このような構成とすることによれば、簡易な構成で、軸部をピストン本体における凹部の底面側へ押し付けることが可能となる。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置において、前記バネは、前記軸部の外周を囲繞するように周回する１つの弦巻バネとすることができる。
このような構成とすれば、バネが配置位置から容易にズレる虞が無い。また、組付け性も良好となる。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置では、前記バネは、前記軸部を中心として放射状に配置された複数の弦巻バネとすることができる。
このような構成とした場合には、ヘッドのセンタリング特性を適宜調整することが可能となる。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置において前記継手部は、ボールジョイント構造とすると良い。
このような構成とすることにより、傾倒方向の制限を受けることなくヘッドを倒すことが可能となる。よって、ヘッドの追従性が良好となる。

また、前記ボールジョイント構造は、前記凹部底面と前記軸部の対向面にそれぞれ凹陥部を設け、対を成す前記凹陥部の間に球体を配置して成るようにすることができる。
このような構成とすることによれば、ピストン本体、ヘッド共に、その加工性が良好となる。また、球体の硬度がピストン本体やヘッドを構成する部材の硬度に比べて低い場合には、摩耗部材を球体に限定することができ、メンテナンス性を向上させることができる。

さらに、前記ボールジョイント構造は、前記凹部底面または前記軸部の対向面のいずれか一方に凹陥部を設け、前記凹部底面または前記軸部の対向面のいずれか他方に、前記凹陥部に対して少なくとも一部が嵌り込む曲面を有する凸部を設けるようにすることもできる。
このような構成とした場合には、その構成部材を低減することができ、組付け性が向上する。

上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置によれば、ヘッドの追従性、センタリング性が良好で、引き摺りを効果的に防止することができる。

第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置における特徴的構成を示す部分断面側面図である。 第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置における特徴的構成の分解側面図である。 第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置において、ブレーキパッドが偏摩耗した際の押圧状態を示す図である。 第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置において、キャリパボディがロータに対して傾いた場合の押圧状態を示す図である。 第２の実施形態に係るディスクブレーキ装置におけるピストン本体、ヘッドの軸部、および弾性部材の平面形態を示す図である。 実施形態に係るディスクブレーキ装置における継手部の変形例を示す側断面図である。 従来のディスクブレーキ装置におけるピストン部分の構成を示す側断面図である。 従来のディスクブレーキ装置におけるピストン部分の構成を示す側断面図である。

以下、本発明のディスクブレーキ装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置における特徴的な構成について、図１から図４を参照して説明する。なお、図１は、実施形態に係るディスクブレーキ装置における特徴的構成を示す部分断面側面図であり、図２は、分解側面図である。また、図３は、ブレーキパッドが偏摩耗した際の押圧状態を示す図であり、図４は、キャリパボディがロータに対して傾いた場合の押圧状態を示す図である。

第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置は、キャリパ本体に設けられるシリンダ１０と、ヘッド３４、および付勢手段３２を特徴的な構成要素として形成されている。

シリンダ１０は、キャリパボディ（図４参照）に配置される。ピストン１３を収容する凹部は、その側壁１２が、キャリパボディを組み付けた状態で、ロータ６０の軸線方向と平行になるように、すなわち、ピストン１３が、ロータ配置方向へ突出可能な状態となるように形成される。シリンダ１０には、ピストン１３が収容される。そして、液圧型のディスクブレーキ装置の場合には、このシリンダ１０に作動のための液体（例えば作動油）が供給されることで、ピストン１３をシリンダ１０から押し出すこととなる。なお、シリンダ１０の側壁１２（内周面）とピストン１３の外周面との間には、シール部材４６が設けられる。

ピストン１３は、ピストン本体１４と、ヘッド３４、および付勢手段３２を基本として構成され、上述したシリンダ１０内に収容され、ロータ６０の軸線方向に沿って摺動することを可能とされる。実施形態に係るピストン本体１４は、例えば図２に示すように、シリンダ１０における凹部の底面と対向する側の端面に、凹状の液溜まり１６が形成されている。一方、ピストン本体１４におけるロータ配置側端面には、ヘッド３４を収容するための凹部１８が形成されている。凹部１８の底面には、ヘッド３４を揺動自在に支持するための継手部２１（図１参照）を形成するための凹陥部２０が形成されている。凹陥部２０の形態については特に限定するものでは無いが、すり鉢状の底部を有するものであることが望ましい。ボール２２を安定して配置することが可能となるからである。

実施形態に係るピストン本体１４において、凹部１８の開口部には、ヘッド３４の抜け止めを図ると共に、付勢手段３２を配置するための台座としての役割を担うリテーナ２４が配置される。リテーナ２４は、フランジ部２６と挿入部２８、および台座部３０とを有する。フランジ部２６は、ピストン本体１４における凹部１８の開口側端面を覆う部位であり、挿入部２８の挿入高さ、すなわち台座部３０の高さを定める役割を担う。挿入部２８は、凹部１８内部に挿入されることで、ピストン本体１４に対してリテーナ２４を固定すると共に、その芯出しを行う役割を担う。実施形態の場合、挿入部２８の外周には、雄ネジ２８ａが設けられており、凹部１８の開口部に設けられた雌ネジ１８ａに螺合可能な形態とされている。フランジ部２６に連結された挿入部２８が凹部１８の内側に螺合することより、凹部１８の開口部には、リテーナ２４との干渉を避けるための逃げが形成されている。台座部３０は、筒型である挿入部２８の内周側に突出する板片である。台座部３０の形態や厚みに関しては、特に限定をするものでは無いが、少なくとも付勢手段３２を保持することができ、その付勢力を維持することができるだけの機械的強度を有するものであることが望ましい。

ヘッド３４は、上述したピストン本体１４における凹部１８に、その一部を収容される部材であり、押圧部３６と軸部３８とを基本として構成される。押圧部３６は、ブレーキパッド５０を構成するプレッシャプレート５２に当接する部位である。押圧部３６は、プレッシャプレート５２の一部に対する応力集中を避けるために、ピストン本体１４の径と同程度の直径を有するように形成することが望ましい。なお、プレッシャプレート５２に対する当接面の平面形状（押圧部３６の平面形状）については、円形に限定する必要性は無い。

軸部３８は、その一端を押圧部３６に接続され、ピストン本体１４における凹部１８に収容される部位である。このため軸部３８は、凹部１８の直径よりも小径に形成される必要性はあるが、その断面形状については特に限定するものでは無い。軸部３８における他端、すなわち凹部１８の底面と対向する側の端面には、凹部１８の底面と同様に、ヘッド３４を揺動自在に支持するための継手部２１を形成するための凹陥部４２が形成されている。軸部３８における凹陥部４２も、その形態については特に限定するものでは無いが、すり鉢状の底部を有するものであることが望ましい。上述したように、詳細を後述するボール２２を安定して配置することが可能となるからである。

また、軸部３８の他端にはその外周に、フランジ４０が形成されている。フランジ４０は、リテーナ２４との間に配置する付勢手段３２の台座としての役割を担う。フランジ４０の外側面には、配置形態において、ピストン本体１４に形成した凹部１８との間の隙間を埋めるＯリング４４等のシール材を配置するための溝が形成されている。

実施形態に係るディスクブレーキ装置では、ピストン本体１４の凹部１８における凹陥部２０と、ヘッド３４の軸部３８における凹陥部４２との間に、ボール２２が配置されている。このボール２２を一対の凹陥部４２で挟持することにより、ヘッド３４を揺動自在に支持する継手部２１としての、いわゆるボールジョイント構造が成立する。このような構成とすることにより、ボール２２の中心を基点として軸部３８が傾倒することが可能となる。よって、軸部３８に接続された押圧部３６の押圧面にも傾きを持たせることができる。すなわち、押圧面に偏った力が加えられた場合には、その偏りを緩和するように押圧面が傾くこととなる。

付勢手段３２は、後述する作用を発揮することができるものであれば、その材質、形態等を問うものでは無いが、一例としては、弦巻バネであれば良い。実施形態に係る弦巻バネは上述したように、その材質を金属であるか樹脂であるかを問うものでは無いが、耐疲労性や耐環境性を考慮した場合には、ＳＵＳなどの金属部材により構成することが望ましい。弦巻バネは、軸部３８を囲繞可能で、かつフランジ４０の外形よりも小さな巻回直径を有するものであると良い。

付勢手段３２は、リテーナ２４における台座部３０と、軸部３８におけるフランジ４０との間に配置され、両者を離間させる方向の力を生じさせるように圧縮配置される。ここでリテーナ２４は、ピストン本体１４における凹部１８の開口部に固定される。このため付勢手段３２は、台座部３０を基点としてヘッド３４の軸部３８をピストン本体１４における凹部１８の底面側へ押し付けるような力を発揮する役割を担うこととなる。

この作用により、凹部１８の内部に収容された軸部３８（ヘッド３４）に浮き上がりが生ずる虞が無く、ブレーキパッド５０と押圧部３６が接続されている場合には、ピストン本体１４に対する押圧解除時におけるピストン本体１４の戻りに応じてブレーキパッド５０をロータ６０から引き離すことができ、ロータ６０への引き摺りを防止することができる。

また、付勢手段３２の押圧力によりヘッド３４には、元の状態に戻ろうとする力が働くため、センタリング特性が高い。このため、ブレーキパッド５０を構成するライニング５４の偏摩耗を抑制することができる。また、ライニング５４に偏摩耗が生じた場合には、これを修正する方向に面圧が分散されることとなる。すなわち、偏摩耗によりライニング５４の片側が厚くなっている場合、その厚みに応じて付勢手段の圧縮割合が変化するため、ライニング５４の厚みが厚い部位ほど強い反発力が生ずる。よって、ライニング５４が厚い部分には、薄い部分よりも強い押圧力が付与されることとなるのである。

さらに、ヘッド３４のみがブレーキパッド５０の傾きに対応して傾倒することができるため、キャリパボディの姿勢変化によって、ブレーキパッド５０に対して押圧部３６が傾いた状態で接触することを防ぐことができる。換言すると、シリンダ１０に傾きが生じ、いわゆるこじりが生ずるといった虞も無い。このため、こじりによる摺動阻害や、シール部材４６、ピストン本体１４、およびシリンダ１０への傷や摩耗を抑制することができる。

上記実施形態では、軸部３８に形成したフランジ４０の外側面に、Ｏリング４４等のシール部材を配置する旨記載した。この場合、凹部１８の内周面とフランジ４０の外側面との間の密閉性が確保され、ボール２２を配置した空間へのダストの混入等を防ぐことが可能となる。また、Ｏリング４４等のシール部材は、凹部１８の内周面とフランジ４０の外側面との接触に対する緩衝としての働きも担うこととなる。しかし、ボール２２の配置空間を密閉空間とした場合、当該空間に存在するエアにより、ヘッド３４を浮き上がらせようとするダンピング効果が生ずる可能性がある。よって、このようなダンピング効果を抑制するために、フランジ４０の一部に、エア抜き孔４８（図１参照）を形成するようにしても良い。

次に、本発明のディスクブレーキ装置に係る第２の実施形態の特徴的な構成について、図５を参照して説明する。

図５は、ピストン本体１４及びヘッド３４の軸部３８を平面視した際の形態を示すものである。第１の実施形態では、付勢手段３２としての弦巻バネは、軸部３８を囲繞する単体のものを採用する旨記載した。これに対し、本実施形態に係るディスクブレーキ装置では、小径の弦巻バネを複数配置することとしている。図５に示す形態では、同一円の円周上に、等間隔（１２０°）で３つの弦巻バネを配置している。このような構成を採用した場合であっても、上記第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置と同様な効果を奏することができる。なお、このような構成とする場合には、各弦巻バネのズレを防ぐために、弦巻バネの配置位置に、配置穴や配置軸（いずれも不図示）を設けるようにすると良い。

また、本実施形態のような構成とすることによれば、付勢手段３２としての弦巻バネの数や配置形態を調整することにより、ヘッド３４のセンタリング特性を調整することが可能となる。

なお、上記実施形態では、ヘッド３４の軸部３８とピストン本体１４における凹部１８との間の継手部２１に関しては、ピストン本体１４とヘッド３４の間にボール２２を配置する旨記載した。しかしながら、本発明に係るディスクブレーキ装置では、継手部２１の形態として、図６に示すようなものを採用しても良い。

すなわち、ピストン本体１４における凹部１８の底面と、ヘッド３４の軸部３８の端面のいずれか一方（図６に示す例では凹部１８の底面）に凹陥部２０を設け、いずれか他方（図６に示す例では軸部３８の対向面）に凹陥部２０に対して少なくとも一部が嵌り込む曲面を有する凸部３８ａを設けるようにすれば良い。このような構成とすることによれば、凹部１８の底面と軸部３８の対向面との間には、凹凸接触する球面接触部を設けたこととなるからである。このような構成であっても、上記実施形態における継手部２１と同様な効果を奏することができる。また、ボール２２を用いないことにより、構成部材を減らすことができ、組付け性を向上させることができる。なお、ボール２２を採用する場合には、ピストン本体１４や軸部３８を構成する部材に比べてボール２２を構成する部材を軟らかいものとすることで、ボール２２が積極的に摩耗することとなる。このため、メンテナンス時には、ボール２２のみを交換すれば足りることとなり、メンテナンス性を向上させることができる。

また、上記のような特徴的構成は、フローティング型のキャリパやオポーズド型のキャリパを採用したディスクブレーキ装置のみならず、ピストンを採用した各種のディスクブレーキ装置に適用することができる。さらに、上記実施形態では、ピストンの突出に液圧を利用する例を挙げているが、シリンダ（シリンダに相当する要素）からピストン（ピストンに相当する要素）が突出可能な構成であれば、その動作原理が機械的なものであっても、上記のような特徴的構成を適用することができる。すなわち、ピストン突出構造を採る限り、電動ブレーキ等であっても、本発明の一部とみなすことができる。

１０………シリンダ、１２………側壁、１４………ピストン、１６………液溜まり、１８………凹部、２０………凹陥部、２１………継手部、２２………ボール、２４………リテーナ、２６………フランジ部、２８………挿入部、２８ａ………雄ネジ、３０………台座部、３２………付勢手段、３４………ヘッド、３６………押圧部、３８………軸部、４０………フランジ、４２………凹陥部、４４………Ｏリング、４６………シール部材、４８………エア抜き孔、５０………ブレーキパッド、５２………プレッシャプレート、５４………ライニング、６０………ロータ。

Claims (7)

1. キャリパに配設されたシリンダに収容されてロータの軸方向へ摺動するピストンを備えるディスクブレーキ装置であって、
   前記ピストンは、
   前記シリンダに収容されて、突出側主面に凹部を備えるピストン本体と、
   押圧対象物に当接する押圧部と、前記押圧部に接続されて前記凹部に収容される軸部とを備え、前記押圧部を前記ピストン本体の突出方向に配置するヘッドと、
   前記ヘッドの前記軸部を前記ピストン本体の前記凹部底面に付勢させる付勢手段と、
   を備え、
   前記軸部と前記凹部底面との接触部に、前記ヘッドを揺動自在に支持する継手部を設けたことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記付勢手段は、
   前記軸部に設けられたフランジと、
   前記凹部の開口部に対して設けられ、前記開口部よりも小さな開口径を持つリテーナとの間に配置されたバネであ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. 前記バネは、前記軸部の外周を囲繞するように周回する１つの弦巻バネであ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. 前記バネは、前記軸部を中心として放射状に配置された複数の弦巻バネであ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。
5. 前記継手部は、ボールジョイント構造としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のディスクブレーキ装置。
6. 前記ボールジョイント構造は、前記凹部底面と前記軸部の対向面にそれぞれ凹陥部を設け、
   対を成す前記凹陥部の間に球体を配置して成ることを特徴とする請求項５に記載のディスクブレーキ装置。
7. 前記ボールジョイント構造は、前記凹部底面または前記軸部の対向面のいずれか一方に凹陥部を設け、
   前記凹部底面または前記軸部の対向面のいずれか他方に、前記凹陥部に対して少なくとも一部が嵌り込む曲面を有する凸部を設けたことを特徴とする請求項５に記載のディスクブレーキ装置。
   

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