JP2020094693A - ブレーキキャリパおよびブレーキキャリパの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールブーツの変形を自由にし、他の欠点を回避しつつ、軸方向に適切に短縮されたブレーキキャリパを提供する。【解決手段】ブレーキキャリパ装置は、車両に支持されるように構成されたキャリパ部１０と、前記キャリパ部の環状キャビティ１２内に配置されたピストンシール２０と、キャリパ部の円筒状凹１５部内に配置され、ピストンシールと密封接触する円筒形外面３５を有し、軸方向に沿って円筒状凹部内で移動可能なピストン３０と、ピストンの軸方向端部に配置されたヒートシールド４０と、ヒートシールドの取り付け部４１でヒートシールドに取り付けられた第１の端部５１、及びキャリパ部の係合部１７でキャリパ部に係合された第２の端部５２を有するシールブーツ５０と、を備え、ピストンシールおよび係合部は、軸方向に対して垂直な共通平面上にある。【選択図】図１

Description

本発明は、概ねブレーキキャリパおよびブレーキキャリパの製造方法に関する。

ハイブリッド電気および電気車両の需要が増加するにつれて、これら車両に使用するために直径をより大きく、幅をより狭くして、転がり抵抗および空気力学を改良したタイヤに対する要求が高まっている。

しかしながら、このようなタイヤを使用することは、ブレーキの設計上、省スペース化を必要とする。１つの有意な空間節約手段は、ブレーキキャリパの軸方向長さを短くすることである。しかし、ブレーキキャリパを再設計して軸方向長さを短くしようと先に試みたところ問題があることがわかった。例えば、図１１に示すような以前のある設計では、その蛇腹が径方向に圧縮されるように、シールブーツを配置している。しかしながら、この配置では蛇腹の壁は軸方向に延在し、軸方向の短縮が制限される。軸方向長さを短くする別の試みでは、シールブーツの変形を十分に自由にすることはできない。したがって、シールブーツの変形を十分に自由にし、他の欠点を回避しつつ、軸方向に適切に短縮されたブレーキキャリパに対する需要がある。

本開示によるブレーキキャリパ装置は、車両に支持されるように構成されたキャリパ部と、前記キャリパ部の環状キャビティ内に配置されたピストンシールと、前記キャリパ部の円筒状凹部内に配置され、前記ピストンシールと密封接触する円筒形外面を有し、軸方向に沿って前記円筒状凹部内で移動可能なピストンと、前記ピストンの軸方向端部に配置されたヒートシールドと、前記ヒートシールドの取り付け部で前記ヒートシールドに取り付けられた第１の端部、及び前記キャリパ部の係合部で前記キャリパ部に係合された第２の端部を有するシールブーツと、を備える。ピストンシールおよび係合部は、軸方向に対して垂直な共通平面上にある。

本開示によるブレーキキャリパ装置の製造方法は、車両に支持されるように構成されたキャリパ部の環状キャビティ内にピストンシールを配置することと、前記キャリパ部の円筒状凹部内にピストンを配置することによって、前記ピストンの円筒形外面を前記ピストンシールと密封接触させ、前記ピストンが軸方向に沿って前記円筒状凹部内で移動可能とすることと、前記ヒートシールドの取り付け部において、シールブーツの第１の端部をヒートシールドに取付けることと、前記ピストンの軸方向端部に前記ヒートシールドを配置することと、前記キャリパ部の係合部で前記シールブーツの第２の端部を前記キャリパ部に係合させることと、を含む。ピストンシールおよび係合部は、軸方向に対して垂直な共通平面上にある。

本開示による別のブレーキキャリパ装置は、車両に支持されるように構成されたキャリパ部と、前記キャリパ部の環状キャビティ内に配置されたピストンシールと、前記キャリパ部の円筒状凹部内に配置され、前記ピストンシールと密封接触する円筒形外面を有し、軸方向に沿って前記円筒状凹部内で移動可能なピストンと、前記ピストンの軸方向端部に配置されたヒートシールドと、前記ヒートシールドの取り付け部で前記ヒートシールドに取り付けられた第１の端部、及びキャリパ部の外周面でキャリパ部に係合された第２の端部を有するシールブーツと、を備える。ピストンの軸方向端部に配置されたヒートシールドは、ピストンの円筒形外面より径方向外側に少なくとも２ｍｍの取り付け部を有する。更に、ピストンが、キャリパ部の円筒状凹部内へ最大限に移動するとき、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｄ＞２．０が成り立つ。但し、Ｌ１は、少なくとも１つの外側折り返し部とピストンの中央軸との間の最大径方向距離、または、取り付け部とピストンの中心軸との間の径方向距離の何れか大きい方であり、Ｌ２は、少なくとも１つの内側折り返し部と、ピストンの中心軸との間の最小径方向距離であり、Ｄは取り付け部と、取り付け部から軸方向に最も遠い折り返し部の中心点との間の軸方向距離とする。

ブレーキピストンの中心軸の一方の側におけるブレーキキャリパ装置の第１の実施形態の断面図である。 ブレーキキャリパ装置の相対的な寸法を示す概略図である。 例示的な実施形態によるブレーキキャリパ装置に対する図２の相対的な寸法の断面図である。 図２および図３の相対的な寸法における長さＤに対する折り返し部の測定位置の位置を示す概略図である。 ブレーキピストンの中心軸の一方の側におけるブレーキキャリパ装置の第２の実施形態の断面図である。 シールブーツを形成し、ブレーキキャリパ装置のヒートシールドにそれを固定するための金型の断面図を示す図である。 代替的な実施形態による取り付け部の断面図である。 代替的な実施形態による取り付け部の断面図である。 ピストンを最大距離移動させた実施形態によるブレーキキャリパ装置の概略図である。 ピストンを最大距離移動させた比較例によるブレーキキャリパ装置の概略図である。 従来技術のブレーキキャリパの部分断面図である。 ブレーキピストンの中心軸の一方の側におけるブレーキキャリパ装置の第３の実施形態の断面図である。

図１は、本開示によるブレーキキャリパ装置の一実施形態を示す。本装置は、固定ブレーキキャリパの車外側を形成するキャリパ部１０を含む。キャリパ部１０は、例えば、アンカプレートを介して車両に固定された固定−ブレーキキャリパの対応する車内側を介して、車両に支持されるように構成されている。この装置はまた、キャリパ部１０の環状キャビティ１２内に配置されたピストンシール２０と、キャリパ部１０内の円筒状凹部１５内に配置され、キャリパ部１０内を軸方向に沿って移動可能なピストン３０とを含む。ピストン３０は、その軸方向端部に形成された凹部３７と、ピストンシール２０と密封接触し、円筒状凹部１５との間に小さな隙間を形成する円筒形外面３５とを有する。

ヒートシールド４０は、ピストン３０の、円筒状凹部１５の底部とは反対側の軸方向端部に配置されており、凹部３７を覆っている。ヒートシールド４０は、概ね板状であり、典型的にはめっき鋼で形成される。ヒートシールド４０は、ブレーキ作動時に発生する熱から、ピストン３０とブレーキ流体、ならびに以下で詳細に説明するシールブーツ５０を遮蔽するように構成されている。

装置に関連するブレーキの起動時に、加圧されたブレーキ流体は、公知の方法でキャリパ部１０の通路を介してピストン３０の後方の円筒状凹部１５内に導入され、ピストン３０は、円筒状凹部１５の底部から離れる方向に強制される。ピストン３０は、ヒートシールド４０を介してブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧し、これにより、車両の制動を行う。ピストンシール２０は、ピストン３０の環状キャビティ１２および円筒形外面３５の壁と協働して、ピストン３０の円筒状外面３５と円筒状凹部１５との間の小さな隙間を通して、円筒状凹部１５からブレーキ流体が逃げるのを防止する。対応する内側ブレーキキャリパおよびブレーキパッドは、従来の方法でブレーキディスクの他側に設けられている。

この装置はまた、ピストン３０の円筒形外面３５とキャリパ部１０の円筒状凹部１５との間の小さな隙間に破片または他の素材が侵入することを防止するためのシールブーツ５０を含む。シールブーツ５０の第１の端部５１はヒートシールド４０の取り付け部４１に取り付けられ、シールブーツ５０の第２の端部５２はキャリパ部１０の係合部１７に係合される。

図示の実施形態では、取り付け部４１は、ヒートシールド４０の軸方向後方に面する表面の径方向最外側部分であり、係合部１７は、キャリパ部１０の円筒形表面１７Ａおよび径方向に延在するリップ１７Ｂを含む。しかしながら、別の実施形態では、取り付け部は、図７に示す取り付け部４１Ａのようなヒートシールドの軸方向後方に面する表面の別の部分、または図８に示す取り付け部４１Ｂのようなヒートシールドの径方向外側に面する表面に設けることができる。

シールブーツ５０はまた、第１の端部５１と第２の端部５２との間に蛇腹状部分を含む。蛇腹状部分は、ピストン３０がキャリパ部１０に対して移動するときに、シールブーツ５０の第１の端部５１とシールブーツ５０の第２の端部５２との間の相対移動を可能とするように構成されている。図１に示すように、蛇腹状部分は、軸方向に沿って配置された複数の壁５４と、複数の壁５４の径方向外側および内側にある１つ以上の外側巻回部５５および内側巻回部５６とを有する。

開示されたブレーキキャリパ装置の図示された実施形態では、キャリパ部１０のピストンシール２０および係合部１７は、軸方向に垂直な共通の平面上にある。ピストンシール２０は、キャリパ部１０の十分前方に設けて、ピストンがブレーキを作動させるときにシールを維持し、またブレーキパッドの摩耗を調節するために前方へスライドできなければならない。したがって、ピストンシール２０の前方ではなく、ピストンシールの直上に係合部を設けることにより、キャリパ部１０の軸方向長さを短くすることができる。

また、ヒートシールド４０の取り付け部４１は、ピストン３０の円筒形外面３５より径方向外側に少なくとも２ｍｍ以上（すなわち、図１、図７、図８における距離Ｘは少なくとも２ｍｍ）に設けられている。特に、図９に示すように、ブレーキライニングの摩耗に対応するため必要とされる必要な最大距離Ｓに対して、蛇腹の必要な長さＬは、完全に伸ばしたとき、ヒートシールド取り付け部がシリンダの外面にまたは非常に近い図１０に示された比較例よりも短くなる。すなわち、ブレーキ筐体の形状によって決まる一定の高さＣ、およびブレーキライニングの摩耗を収容するための一定最大距離Ｓに対して、Ｌ＝（（Ｃ−Ｘ）^２＋Ｓ^２）^０．５で得られる蛇腹の長さＬは、ＸがＣに近づくにつれ減少する。よって、長さＬを短くすることにより、折り畳まれた状態における蛇腹に必要な記憶空間の量は減少する。

図２は、ブレーキキャリパの相対的な寸法を示しており、Ｌ１は、外側折り返し部とピストンの中央軸との間の最大径方向距離（径方向距離Ａ１およびＡ２のうち）、または、取り付け部とピストンの中心軸との間の径方向距離の何れか大きい方であり、Ｌ２は、内側折り返し部と、ピストンの中心軸との間の最小径方向距離（半径距離Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のうち）であり、Ｄは、ヒートシールド４０の取り付け部４１と、ヒートシールド４０の取り付け部４１から軸方向に最も遠い折り返し部の中心点との間の軸方向距離である。ブレーキキャリパ装置の最適な性能および軸方向の短縮は、ピストンがキャリパ部１０の円筒状凹部１５内へ最大限に移動するときに、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｄ＞２．０（すなわち、Ｌ１とＬ２との差を距離Ｄで割った値が、２．０より大きい）という関係となるときに達成できることがわかった。図３は、上記関係を満たす比率（Ｌ１−Ｌ２）／Ｄが５．０である場合の例を示している。また、この図には、外側折り返し部と中心軸との間において、シールブーツの第２の端部に折り返し部が移行することによって比較的大きな平坦領域を有する折り返し部（折り返し部Ａ１）上に最大径方向距離が設けられている一例を示している。 これに対して、折り返し部Ｂ１には、比較的大きな平坦領域がない。また、比較的大きな平坦領域を有する折り返し部Ａ１などの折り返し部については、図４に示すように、距離Ｄを算出するために、平面部の軸方向中央を折り返し部の中心点とする。

図１の実施形態は、固定ブレーキキャリパ１０の車外側のキャリパ部１０を含む。しかしながら、固定ブレーキキャリパまたは浮動ブレーキキャリパの車内側の軸方向の短縮も有利であり、よって、その特徴は、固定ブレーキキャリパまたは浮動ブレーキキャリパの車内側のキャリパ部にも有利に適用することができる。

図５は、本開示によるブレーキキャリパ装置の第２の実施形態を示す。キャリパ部１０、ピストンシール２０、ピストン３０、およびシールブーツ５０は、図１の実施形態と同じ構成を有する。ヒートシールド４０ａは、凹部３７内に締まり嵌めされるように構成された突出部４５を含み、それによって、ヒートシールド４０ａをピストン３０ａの軸方向端部に固定するという点で異なる。この配置では、シールブーツ５０は、ヒートシールド４０ａとキャリパ部１０の側壁１８との間で圧縮されて、さらに軸方向に短縮できる。

次に、ブレーキキャリパ装置の製造方法について説明する。ピストンシール２０は、キャリパ部１０の環状キャビティ１２内に配置され、ピストン３０はキャリパ部１０内の円筒状凹部１５内に配置される。シールブーツ５０が形成され、その第１の端部５１は、以下で詳細に説明する方法で、ヒートシールド４０の取り付け部４１に取り付けられている。ヒートシールド４０は、次に、ピストン３０の軸方向端部に配置される（または、図５の実施形態では、ピストン３０ａの軸方向端部に固定される）。最後に、シールブーツ５０の第２の端部５２は、キャリパ部１０の係合部１７に係合される。図６にもっともわかりやすく示すように、そして、下記に説明するように、シールブーツ５０の自由状態での第２の端部５２は、係合部１７と係合するとき、その位置よりも径方向内側に位置する。これにより、第２の端部５２が係合部１７と係合する直前に外方へ引っ張られて解放されると、係合部１７のリップ１７Ｂを越えて係合部１７の円筒形表面１７Ａに対して内方へ付勢され、係合部１７と強固に係合する。

シールブーツ５０は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマー）のような架橋性ゴムから形成することができる。図６に示すように、ヒートシールド４０／４０Ａの形状を有する第１の隙間６１と、シールブーツ５０の所望の形状を有する第２の隙間６２とを有する型６０が設けられている。ヒートシールド４０／４０Ａは第１の隙間６１内に配置され、架橋性ゴム（架橋される前に）は第２の隙間６２内に配置されて型を閉じる。成形プロセスは、例えば、圧縮成形または射出成形とすることができる。圧縮成形のために、第２の隙間６２内に配置されたゴムは、リングまたはシートから予め形成されたものである。射出成形では、予備成形することなく、予備加熱による粘度低下を有するゴムを隙間６２内に射出する。

ゴムの架橋に十分な温度に予熱された型は、ゴムをシールブーツ５０の形状で同時に架橋させ、ヒートシールド４０／４０Ａに架橋接着させる。ゴムにトリアジンチオールを配合し、ヒートシールド４０／４０ＡをＮｉ−Ｐでメッキすることにより、ゴムとヒートシールド４０／４０Ａとの架橋接着力を向上させることができる。得られたヒートシールド／シールブーツ組立体は、図５に示されている。このようにして組立体を形成することによって、シールブーツ５０をヒートシールド４０／４０Ａに確実に接合するができる。同時に、耐熱性、剥離力、接着位置精度、耐食性、耐食性を向上させることができる。さらに、開示された製造方法および一体型シールブーツ５０およびヒートシールド４０／４０Ａは、有利には、よりコンパクトに配置ができる。これは、シールブーツおよびヒートシールドを接着するか、またはヒートシールドを曲げることによって接合する他の技術とは対照的であり、その両方とも、ピストンブーツの蛇腹の有効長さを厳しく制限する。

図１および図５の実施形態では、キャリパ部の係合部はキャリパ部の外周面である。しかしながら、係合部は、図１２に示される第３の実施形態に示すように、内周面であってもよい。本実施形態では、キャリパ部１０Ａが、取り付けフック１００が突出する内周面１７Ｃを有し、第２の端部５２Ａが、取り付けフック１００に取り付け可能であり内側円周面と係合状態を維持する構成を有していることを除いては、構成要素は、図１の実施形態と同様である。図１および図５の実施形態と同様に、シールブーツ５０Ａの第１の端部５１Ａは、ヒートシールド４０の取り付け部４１に取り付けられ、第１の端部５１Ａと第２の端部５２Ａとの間に軸方向に複数の壁が配置された蛇腹状部分は、ピストン３０がキャリパ部１０Ａに対して相対移動するときにそれらの相対移動を可能とする。さらに、図１および図５の実施形態と同様に、ヒートシールド４０の取り付け部４１は、ピストン３０の円筒形外面３５より径方向外側に少なくとも２ｍｍ以上離れて設けられており、図２に関連して上述した関係が満たされている。

上記の詳細な説明は、ブレーキキャリパおよびブレーキキャリパの製造方法を記載している。しかしながら、本発明は、記載された正確な実施形態および変形例に限定されるものではない。添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者は様々な変更、修正および等価物を実施することができる。請求項の範囲内に入るすべてのこのような変更、修正および等価物は、特許請求の範囲に包含されることを明示的に意図するものである。

１０ キャリパ部
１５ 円筒状凹部
１７Ｂ リップ
２０ ピストンシール
３０ ピストン
３５ 円筒形外面
３７ 凹部
４０ ヒートシールド
４１Ｂ 取り付け部
５０ シールブーツ
５１ 第１の端部
５２ 第２の端部
Ａ１、Ｂ１ 折り返し部

Claims (11)

1. ブレーキキャリパ装置であって、
   車両に支持されるように構成されたキャリパ部と、
   前記キャリパ部の環状キャビティ内に配置されたピストンシールと、
   前記キャリパ部の円筒状凹部内に配置され、前記ピストンシールと密封接触する円筒形外面を有し、軸方向に沿って前記円筒状凹部内で移動可能なピストンと、
   前記ピストンの軸方向端部に配置されたヒートシールドと、
   前記ヒートシールドの取り付け部において前記ヒートシールドに取り付けられた第１の端部と、前記キャリパ部の係合部において前記キャリパ部に係合された第２の端部とを有し、前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記軸方向に沿って配置された複数の壁を有する蛇腹状部分を有するシールブーツと、を備え、
   前記ピストンシールおよび前記係合部は、前記軸方向と直交する共通平面上にあるブレーキキャリパ装置。
2. 前記取り付け部は、前記ピストンの前記円筒形外面より径方向外側に少なくとも２ｍｍ存在する請求項１に記載のブレーキキャリパ装置。
3. 前記ピストンが、前記キャリパ部の前記円筒状凹部内へ最大限に移動するとき、Ｌ１を前記少なくとも１つの外側折り返し部と前記ピストンの中央軸との間の最大径方向距離、または、前記取り付け部と前記ピストンの前記中心軸との間の径方向距離の何れか大きい方とし、Ｌ２を前記少なくとも１つの内側折り返し部と、前記ピストンの前記中心軸との間の最小径方向距離とし、Ｄを前記取り付け部と、前記取り付け部から前記軸方向に最も遠い前記折り返し部の中心点との間の軸方向距離とするとき、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｄ＞２．０が成り立つ請求項２に記載のブレーキキャリパ装置。
4. 前記ピストンの前記軸方向端部に凹部が形成され、前記ヒートシールドは、前記ヒートシールドを前記ピストンの前記軸方向端部に固定するために前記凹部内に締まり嵌めされる突出部を含む請求項３に記載のブレーキキャリパ装置。
5. 車両に支持されるように構成されたキャリパ部の環状キャビティ内にピストンシールを配置することと、
   前記キャリパ部の円筒状凹部内にピストンを配置することによって、前記ピストンの円筒形外面を前記ピストンシールと密封接触させ、前記ピストンが軸方向に沿って前記円筒状凹部内で移動可能とすることと、
   前記ヒートシールドの取り付け部において、シールブーツの第１の端部をヒートシールドに取付けることと、
   前記ピストンの軸方向端部に前記ヒートシールドを配置することと、
   前記キャリパ部の係合部で前記シールブーツの第２の端部を前記キャリパ部に係合させることと、を含み、
   前記ピストンシールおよび前記係合部は、前記軸方向に対して垂直な共通平面上にあるため、前記第１の端部と前記第２の端部との間の前記シールブーツの蛇腹状部分は、前記軸方向に沿って配置された複数の壁を有しているブレーキキャリパ装置の製造方法。
6. 前記シールブーツは、架橋されたゴムから作られ、前記取り付け部において、前記シールブーツの第１の端部を前記ヒートシールドに取付けることは、前記架橋されたゴムを形成する反応と同時に前記シールブーツの前記第１の端部を前記取り付け部に架橋接着することを含む請求項５に記載の方法。
7. 前記ピストンの前記軸方向端部に配置された前記ヒートシールドは、前記ピストンの前記円筒形外面より径方向外側に少なくとも２ｍｍの前記取り付け部を有する請求項６に記載の方法。
8. 前記ピストンが、前記キャリパ部の前記円筒状凹部内へ最大限に移動するとき、Ｌ１を前記少なくとも１つの外側折り返し部と前記ピストンの中央軸との間の最大径方向距離、または、前記取り付け部と前記ピストンの前記中心軸との間の径方向距離の何れか大きい方とし、Ｌ２を前記少なくとも１つの内側折り返し部と、前記ピストンの前記中心軸との間の最小径方向距離とし、Ｄを前記取り付け部と、前記取り付け部から前記軸方向に最も遠い前記折り返し部の中心点との間の軸方向距離とするとき、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｄ＞２．０が成り立つ請求項７に記載の方法。
9. 前記ピストンの前記軸方向端部に前記ヒートシールドを配置することは、前記ヒートシールドの突出部を前記ピストンの前記軸方向端部に形成された凹部内に締まり嵌めして、前記ヒートシールドを前記ピストンの軸方向端部に固定すること、を含む請求項８に記載の方法。
10. ブレーキキャリパ装置であって、
    車両に支持されるように構成されたキャリパ部と、
    前記キャリパ部の環状キャビティ内に配置されたピストンシールと、
    前記キャリパ部の円筒状凹部内に配置され、前記ピストンシールと密封接触する円筒形外面を有し、軸方向に沿って前記円筒状凹部内で移動可能なピストンと、
    前記ピストンの軸方向端部に配置されたヒートシールドと、
    前記ヒートシールドの取り付け部において前記ヒートシールドに取り付けられた第１の端部と、前記キャリパ部の外周面において前記キャリパ部に係合された第２端部とを有し、前記第１の端部と前記第２端部との間で前記軸方向に沿って配置された複数の壁を有する蛇腹状部分を有するシールブーツと、を備え
    前記ピストンの前記軸方向端部に配置された前記ヒートシールドは、前記ピストンの前記円筒形外面より径方向外側に少なくとも２ｍｍの前記取り付け部を有し、
    前記ピストンが、前記キャリパ部の前記円筒状凹部内へ最大限に移動するとき、Ｌ１を前記少なくとも１つの外側折り返し部と前記ピストンの中央軸との間の最大径方向距離、または、前記取り付け部と前記ピストンの前記中心軸との間の径方向距離の何れか大きい方とし、Ｌ２を前記少なくとも１つの内側折り返し部と、前記ピストンの前記中心軸との間の最小径方向距離とし、Ｄを前記取り付け部と、前記取り付け部から前記軸方向に最も遠い前記折り返し部の中心点との間の軸方向距離とするとき、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｄ＞２．０が成り立つブレーキキャリパ装置。
11. 前記ピストンの軸方向端部に凹部が形成され、前記ヒートシールドは、前記ヒートシールドを前記ピストンの軸方向端部に固定するために前記凹部内に締まり嵌めする突出部を含む請求項１０に記載のブレーキキャリパ装置。