JP4505928B2

JP4505928B2 - ホイールシリンダ

Info

Publication number: JP4505928B2
Application number: JP2000054229A
Authority: JP
Inventors: 伸之大井; 登志隆須賀; 泰幸花井; 則博小林
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2001241474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキのホイールシリンダに関し、特にシリンダボディとピストンとがともにアルミニウム合金材からなるホイールシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ブレーキのホイールシリンダ１０１は、図５、図６に示すように、シリンダボディ１０７と、その中に摺動可能に嵌挿されたピストン１０８と、シリンダボディ１０７とピストン１０８との間に装着された液密シール１０９とを有する。図５に示すように、ホイールシリンダ１０１がドラムブレーキ１００に用いられた場合、シリンダボディ１０７は、車両の非回転部分に連結されたアンカープレート１０６に取り付けられている。ブレーキシュー１１１のアンカ側１１１ａは、シリンダボディ１０７の底部１０７ａで、また他端１１１ｂは、ピストン１０８の端部１０８ａで支持されている。マスタシリンダ（図示せず）によって加圧されたブレーキ液がシリンダボディ１０７内に流入すると、ピストン１０８によってブレーキシュー１１１が拡張されてブレーキドラム１１２に押付けられ、ブレーキトルクが発生する。
【０００３】
上記従来のホイールシリンダ１０１は、シリンダボディ１０７とピストン１０８は、異なる素材からなり、凝着摩耗の発生を防いでいる。たとえは、シリンダボディ１０７の素材を鋳鉄としピストン１０８の素材をアルミニウム合金としたり、逆にシリンダボディ１０７の素材をアルミニウム合金としピストン１０８の素材を鋳鉄としたりする。
【０００４】
近年、省資源、低燃費、環境保護等の観点から、自動車部品にも軽量化が強く求められるようになり、主要構成部品であるシリンダボディとピストンの両方の素材を軽量なアルミニウム合金材とするホイールシリンダが生産されだしている。
【０００５】
ただし、シリンダボディとピストンとに同素材が用いられると、上記の凝着摩耗が発生するため、通常はシリンダボディとピストンの両方にアルマイト処理を施して凝着摩耗を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、長年の使用によりアルマイト皮膜が摩耗してアルミニウム合金材の素地が露出しないように、シリンダボディとピストンのアルマイト皮膜は、ともに膜厚が厚く硬度もほぼ同じである。
【０００７】
ところが、アルマイト皮膜の厚さが増加すると皮膜の表面粗さは悪化するという一定の相関関係が知られており、液密シールの摺動面でもあるシリンダボディのアルマイト皮膜の表面粗さの悪化は、液密シールのシールリップの傷付きによるブレーキ液の液洩れ、ひいてはブレーキ機能失陥につながる。このため、シリンダボディのアルマイト皮膜の表面粗さを改善するためには、アルマイト処理後に研削加工等の精密加工が必要となり、大幅なコストアップにつながる。
【０００８】
また、シリンダボディとピストンのアルマイト皮膜の硬度がともに大きく且つ同程度の場合、上記の凝着摩耗は防止できるが、ピストンのシリンダボディへの攻撃性が強くなって、一般的にはシリンダボディのピストン摺動面の摩耗は、ピストンのシリンダボディ摺動面の摩耗よりも大きくなる傾向がある。
【０００９】
本発明は、耐摩耗性に優れシールリップへの傷付きを引起こさないシリンダボディとピストンとを実現し、軽量で信頼性の高いホイールシリンダを提供することを、その技術的課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために、請求項１に記載のように、車両の非回転部分に取付けられたシリンダボディと、前記シリンダボディに摺動自在に嵌挿されたピストンと、前記シリンダボディと前記ピストンとの間に装着された液密シールとを備えたホイールシリンダにおいて、前記シリンダボディ及び前記ピストンは、ともにアルマイト処理を施されたアルミニウム合金材からなり、前記シリンダボディの前記ピストンとの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が３６０以上５００以下、膜厚が３μｍ以上１３μｍ以下であり、且つ前記ピストンの前記シリンダボディとの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が２００以上３４０以下、膜厚が１５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とするホイールシリンダを構成した。
【００１３】
請求項１にかかる発明においては、シリンダボディのピストン摺動面に形成されたアルマイト皮膜を、ヴィッカース硬度が３６０以上５００以下、膜厚が３μｍ以上１３μｍ以下とした。このため、液密シールの摺動面でもあるシリンダボディのピストン摺動面のアルマイト皮膜を、液密シールのシールリップが傷付きにくい表面粗さに経済的に維持できるとともに、シリンダボディのピストン摺動面のアルマイト皮膜の硬度が、ピストンのシリンダボディとの摺動面のアルマイト皮膜の硬度以下とならず、摺動におけるピストンのシリンダボディへの攻撃性が緩和されて、シリンダボディのアルマイト皮膜が薄くともシリンダボディの磨耗が最小限に抑えられる。
【００１４】
次に、請求項２に記載のように、前記シリンダボディの前記ピストンの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が３９０以上４７０以下、膜厚が５μｍ以上１１μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
請求項２にかかる発明においては、シリンダボディのピストンの摺動面に形成されたアルマイト皮膜を、ヴィッカース硬度が３９０以上４７０以下、膜厚が５μｍ以上１１μｍ以下とした。このため、液密シールの摺動面でもあるシリンダボディのピストン摺動面のアルマイト皮膜を、液密シールのシールリップが傷付きにくい表面粗さよりさらに良好な表面粗さに維持できるとともに、シリンダボディのピストン摺動面のアルマイト皮膜の硬度を、ピストンのシリンダボディとの摺動面のアルマイト皮膜の硬度に比べてより大きくすることにより、摺動におけるピストンのシリンダボディへの攻撃性がさらに緩和されて、シリンダボディのアルマイト皮膜が薄くともシリンダボディの磨耗が抑えられる。
【００１６】
次に、請求項３に記載のように、前記シリンダボディの前記ピストンの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が４２０以上４４０以下、膜厚が７μｍ以上９μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
請求項３にかかる発明においては、液密シールの摺動面でもあるシリンダボディのピストン摺動面のアルマイト皮膜を、液密シールのシールリップが傷付かない最適な表面粗さに維持できるとともに、シリンダボディのピストン摺動面のアルマイト皮膜の硬度と、ピストンのシリンダボディとの摺動面のアルマイト皮膜の硬度との差を最適な値にすることができ、液密シールのシールリップの傷付き、シリンダボディの磨耗を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により具体的に説明する。図１及び図２は、第１の実施形態を示すもので、図１は図２のＡ−Ａ断面図である。図１に示されたものは、２ピストンタイプのホイールシリンダである。
【００１９】
図１の２ピストンタイプのホイールシリンダ１においては、シリンダボディ１１が車両の非回転部分に固定されたアンカプレート（図示せず）に取付けられ、アジャスタ２２、２２が螺合されたピストン２１、２１がシリンダボディ１１に摺動可能に嵌挿され、シリンダボディ１１とピストン２１、２１とで液圧室５が形成され、シール溝２１ｂ、２１ｂに装着されたカップ（液密シール）３１、３１によって液圧室５と大気との間がシールされている。また、シリンダボディ１１のシール溝１１ｂ、１１ｂとアジャスタ２２、２２の段付径部２２ａ、２２ａとには、シリンダボディ１１とピストン２１、２１との摺動面に外部から泥、砂等の異物が入り込まないように、気密シールであるブーツ３２、３２が装着されている。
【００２０】
ブレーキペダル（図示せず）が操作されると、マスタシリンダ（図示せず）でブレーキ液が加圧され、その液圧がブレーキ配管（図示せず）、シリンダボディ１１の開口部１３、スリーブ１２の内孔１２ａを経由して液圧室５に達する。液圧室５の液圧上昇により、ピストン２１、２１が液圧室５の反対側に向けて移動するとともに、ピストン２１、２１に螺合されたアジャスタ２２、２２がブレーキシュー（図示せず）を拡張するように押圧し、ブレーキシューと一体のブレーキライニング（図示せず）がブレーキドラム（図示せず）に押圧されてブレーキトルクが発生する。
【００２１】
なお、ピストン２１、２１とブレーキシューとの隙間の調整は、それらの間に配置されるとともにピストン２１、２１に螺合されたアジャスタ２２、２２を回転させ、アジャスタ２２、２２のピストン２１、２１に対する出入りを調整することで行なわれる。
【００２２】
ブレーキペダルが戻されると液圧室５の液圧が減少し、ブレーキシューがリターンスプリング（図示せず）によって戻されるとともに、ピストン２１、２１がブレーキ非作動位置まで戻される。ピストン２１、２１がブレーキ非作動位置まで戻されることによって、液圧室５に流入していたブレーキ液は、スリーブ１２の内孔１２ａ、シリンダボディ１１の開口部１３、ブレーキ配管を経由してマスタシリンダに戻ることになる。
【００２３】
通常、車両が寿命に至るまでのブレーキ操作回数は、数１００万回におよぶが、その間ピストン２１、２１のロックやブレーキ液の洩れによるブレーキ機能失陥は、絶対許されない。すなわち、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａと、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａの両方の摺動面の過度の摩耗や、カップ３１、３１のシールリップ３１ａ、３１ａの傷付きは許されない。
【００２４】
本実施形態においては、シリンダボディ１１とピストン２１、２１とは、その素材としてともにアルミニウム合金材が用いられている。アルミニウム合金材は、軽量であるが、そのまま摺動部材として用いれば、いわゆる凝着摩耗が発生し急速に摩耗が進行する。そこで、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａと、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａの両方の摺動面にアルマイト皮膜を形成して凝着摩耗を防止している。
【００２５】
さらに、それぞれアルマイト皮膜が施されたシリンダボディ１１とピストン２１、２１との摺動においては、一般的にピストン２１、２１のシリンダボディ１１に対する攻撃性が強ため、本実施形態においては、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の硬さを、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の硬さより大きくして、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａの摩耗を防止している。
【００２６】
なお、ピストン２１、２１に施されるアルマイト処理は、常温下で処理される一般的な軟質アルマイトであり、シリンダボディ１１に施されるアルマイト処理は、低温下で処理される硬質アルマイトである。
【００２７】
また、カップ３１、３１のシールリップ３１ａ、３１ａの傷付きを防止するためには、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａの表面粗さを良好に保つ必要がある。アルマイト皮膜の表面粗さは、アルマイト皮膜の膜厚が厚くなるほど粗くなるという関係（図６）が知られているが、上記のようにシリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の硬さを、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の硬さより大きくすることにより、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚を薄くすることが可能となると同時に、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の表面粗さを良好に保つことが可能となり、シールリップ３１ａ、３１ａの傷付を防止できる。
【００２８】
具体的には、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜のビッカース硬度を３６０以上５００以下とし、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜のビッカース硬度を２００以上３４０以下としている。
【００２９】
また、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚を３μｍ以上１３μｍ以下とし、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の膜厚を１５μｍ以上く２５μｍ以下とした。
【００３０】
これにより、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の硬度を、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の硬度よりも大きくして、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａの摩耗を最小限に抑えることができるとともに、製造上のバラツキを考慮してそれぞれの硬度に幅を持たせることにより、製造上無理なく低コストで所望の硬度のアルマイト皮膜を形成することが可能となる。
【００３１】
また、製造上のバラツキを考慮して、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚に幅を持たせることにより、製造上無理なく低コストで所望の膜厚すなわち表面粗さのアルマイト皮膜を形成することが可能となる。
【００３２】
好ましくは、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜のビッカース硬度を３９０以上４７０以下とし、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚を５μｍ以上１１μｍ以下とするのがよい。
【００３３】
これにより、硬度のバラツキを小さく抑える必要があり、製造上若干の制約が増えるものの、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の硬度と摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の硬度との差のバラツキが少なく、摺動面１１ａの摩耗量は、より減少する。
【００３４】
また、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚のバラツキを小さく抑える必要があり、製造上若干の制約が増えるものの、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚すなわち表面粗さを良好に保つことが可能となり、シールリップ３１ａ、３１ａの傷付防止は、より完全なものとなる。
【００３５】
さらに好ましくは、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜のビッカース硬度を４２０以上４４０以下とし、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚を７μｍ以上９μｍ以下とするのがよい。
【００３６】
これにより、硬度のバラツキを小さく抑える必要があり、製造上の制約が増えるものの、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の硬度と摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の硬度との差のバラツキがほとんどなく、摺動面１１ａの摩耗量は、激減する。
【００３７】
また、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚のバラツキを小さく抑える必要があり、製造上の制約が増えるものの、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚すなわち表面粗さを良好に保つことが可能となり、シールリップ３１ａ、３１ａの傷付防止は、完全なものとなる。
【００３８】
図３及び図４は、第２の実施形態を示すもので、図３は図４のＢ−Ｂ断面図である。図３に示されたものは、１ピストンタイプのホイールシリンダである。第２の実施形態は、ピストンが１個しか用いられないが、その作用、機能については、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３９】
図５は、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の硬さを横軸とし、シリンダボディ１１のピストン２１、２１との摺動面１１ａのアルマイト皮膜の摩耗量を縦軸とし、ピストン２１、２１のシリンダボディ１１との摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の硬さをパラメータとし、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の摩耗の傾向を示すグラフである。なお、上記グラフは、作動回数（ブレーキペダル操作回数）５万回、作動液圧７ＭＰａ，作動雰囲気温度７０℃という条件での摩耗の傾向を示すものである。
【００４０】
また、上記条件に加え、摺動面１１ａのアルマイト皮膜のヴィッカース硬度４００、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の膜厚９μｍ、摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜のヴィッカース硬度３００、摺動面２１ａ、２１ａのアルマイト皮膜の膜厚２０μｍという条件で行なわれた摩耗試験においては、摺動面１１ａのアルマイト皮膜の摩耗量は、約１．５μｍであり、実用上全く問題にならない摩耗量であった。
【００４１】
なお、図６は、アルマイト皮膜の膜厚と表面粗さとの関係を示すグラフである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、軽量なアルミニウム合金材からなるシリンダボディとピストンとに、耐摩耗性に優れシールリップへの傷付きを引起こさないアルマイト処理を施すことで、軽量で信頼性の高いホイールシリンダを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態の断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態の側面図。
【図５】アルマイト皮膜の摩耗の傾向を示すグラフ。
【図６】アルマイト皮膜の膜厚と表面粗さの関係を示すグラフ。
【図７】従来例にかかるホイールシリンダの、ドラムブレーキへの取付け説明図。
【図８】従来例にかかるホイールシリンダの、要部拡大断面図。
【符号の説明】
１ホイールシリンダ
１１シリンダボディ
１１ａシリンダボディのピストンとの摺動面
２１、２１ピストン
２１ａ、２１ａピストンのシリンダボディとの摺動面
３１、３１カップ（液密シール）

Claims

車両の非回転部分に取付けられたシリンダボディと、前記シリンダボディに摺動自在に嵌挿されたピストンと、前記シリンダボディと前記ピストンとの間に装着された液密シールとを備えたホイールシリンダにおいて、前記シリンダボディ及び前記ピストンは、ともにアルマイト処理を施されたアルミニウム合金材からなり、前記シリンダボディの前記ピストンとの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が３６０以上５００以下、膜厚が３μｍ以上１３μｍ以下であり、且つ前記ピストンの前記シリンダボディとの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が２００以上３４０以下、膜厚が１５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とするホイールシリンダ。
請求項１において、前記シリンダボディの前記ピストンとの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が３９０以上４７０以下、膜厚が５μｍ以上１１μｍ以下であることを特徴とするホイールシリンダ。
請求項１において、前記シリンダボディの前記ピストンとの摺動面に形成されたアルマイト皮膜は、ヴィッカース硬度が４２０以上４４０以下、膜厚が７μｍ以上９μｍ以下であることを特徴とするホイールシリンダ。