JP4650434B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両に制動装置として装備されるディスクブレーキ装置に関するものである。
車両に装備されるディスクブレーキ装置は、一般に、ディスクロータの両面に対向して配置されたブレーキパッドをキャリパシリンダに嵌挿されたキャリパピストンによりディスクロータの両面に押圧するように構成されている。このディスクブレーキ装置では、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じて制動力が変化する。
この種のディスクブレーキ装置として、キャリパピストンによるブレーキパッドの押圧位置をディスクロータの径方向外側の部位に設定することで、制動性能を向上させるようにしたディスクブレーキ装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開平9−280280号公報
ところで、特許文献1に記載のディスクブレーキ装置においては、ディスクロータの振れや倒れが大きい径方向外側の部位にブレーキパッドが押圧されるため、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧が低い低減速領域では、振動やブレーキ鳴き現象が発生し易い。
もっとも、このような振動やブレーキ鳴き現象は、キャリパピストンによるブレーキパッドの押圧位置をディスクロータの径方向内側の部位に設定することで抑制可能であるが、そうした場合には、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧が高い高減速領域での制動力が低下する。すなわち、従来のディスクブレーキ装置においては、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることが困難である。
そこで、本発明は、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることができるディスクブレーキ装置を提供することを課題とする。
本発明に係るディスクブレーキ装置は、キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じてキャリパピストンによりブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を得るディスクブレーキ装置において、キャリパピストンとして、ブレーキ液圧の低い低減速領域でブレーキパッドを押圧する第1ピストンと、ブレーキ液圧の高い高減速領域でブレーキパッドを押圧する第2ピストンとを備え、第2ピストンは、第1ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するように構成されていることを特徴とする。
本発明に係るディスクブレーキ装置にあっては、低減速領域では第1ピストンがディスクロータの振れや倒れが小さい径方向内側に対応した押圧面中心でブレーキパッドを押圧するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象が抑制される。また、高減速領域では第2ピストンが第1ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するため、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より増大する。
ここで、本発明のディスクブレーキ装置は、所定のブレーキ液圧により第2ピストンが第1ピストンに対しディスクロータ側へ相対移動してブレーキパッドを押圧するように構成することができる。この場合、第1ピストンがブレーキパッドを押圧する低減速領域と、第2ピストンがブレーキパッドを押圧する高減速領域とがキャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じて切り替わる。
また、本発明のディスクブレーキ装置は、第2ピストンがキャリパシリンダ内に嵌挿され、この第2ピストン内に第1ピストンが相対移動可能に嵌挿されており、この第1ピストンと第2ピストンとの間には、第2ピストンに対して第1ピストンをディスクロータ側へ付勢する付勢部材が配設されている構造とすることができる。
この場合、第1ピストンがブレーキパッドを押圧する低減速領域と、第2ピストンがブレーキパッドを押圧する高減速領域とがキャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧および付勢部材の付勢力に応じて切り替わるため、その切り替えを付勢部材の付勢力の設定値で変更することができる。また、キャリパシリンダを設計変更することなく、第2ピストンを第1ピストンと共にコンパクトにキャリパシリンダ内に収容することができる。
本発明のディスクブレーキ装置において、第2ピストンの断面形状がディスクロータの周方向に長手となる楕円形または長円形とされていると、第2ピストンの回動が規制されてそのブレーキパッドを押圧する押圧部位の位置が安定するので好ましい。
また、第1ピストンの押圧面中心が第2ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向内側に偏倚して設定されていると、第1ピストンによりブレーキパッドがディスクロータの径方向内側に確実に押圧されるので好ましい。
本発明に係るディスクブレーキ装置によれば、低減速領域では第1ピストンがディスクロータの振れや倒れが小さい径方向内側に対応した押圧面中心でブレーキパッドを押圧し、高減速領域では第2ピストンが第1ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、高減速領域での制動力の増大とを両立させることができる。
以下、図面を参照して本発明に係るディスクブレーキ装置の最良の実施の形態を説明する。参照する図面において、図1は本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の外観を示す斜視図、図2は図1に示したディスクブレーキ装置のキャリパの断面構造を模式的に示す部分断面図、図3は図2に示したキャリパピストンの拡大断面図である。
一実施形態に係るディスクブレーキ装置は、図示しない車両に制動装置として装備されている。このディスクブレーキ装置は、例えば図1に示すように、車軸のハブ1に固定されて一体に回転するディスクロータ2と、図示しない車体のサスペンションパーツ等に支持されてディスクロータ2の外周部を跨ぐように配置されたマウンティング(トルクメンバ)3と、このマウンティング3に一対のスライドピン4,4を介してディスクロータ2の回転軸と平行にスライド可能に装着された浮動式のキャリパ5とを備えている。
図2に示すように、ディスクロータ2の外周部を跨いで配置されたブリッジ構造のキャリパ5は、ディスクロータ2の外周部に形成された内側ロータ面2Aに臨むキャリパシリンダ5Aと、外側ロータ面2Bに臨む一対の爪部5B,5B(図1参照)とを有し、キャリパシリンダ5A内にはキャリパピストン6が嵌挿されている。このキャリパピストン6は、図示しない車両のブレーキ配管を介してキャリパシリンダ5A内に供給されるブレーキ液圧に応じ、ディスクロータ2の回転軸と平行に進退するように構成されている。
キャリパシリンダ5Aに嵌挿されたキャリパピストン6とディスクロータ2の内側ロータ面2Aとの間にはブレーキパッド7が配置され、また、キャリパ5の爪部5B,5Bとディスクロータ2の外側ロータ面2Bとの間にも同様のブレーキパッド7が配置されている。
ブレーキパッド7,7は、裏金7A,7Aにパッド部材7B,7Bが接合された構造を有し、一方のブレーキパッド7は、裏金7Aがキャリパピストン6に対面し、パッド部材7Bがディスクロータ2の内側ロータ面2Aに対面している。また、他方のブレーキパッド7は、裏金7Aがキャリパ5の爪部5B,5Bに対面し、パッド部材7Bがディスクロータ2の外側ロータ面2Bに対面している。
なお、制動時にブレーキパッド7,7が発生する高周波の振動を抑制して所謂ブレーキ鳴き騒音を防止するため、一方のブレーキパッド7の裏金6Aには、キャリパピストン6に対面するパッドシム8が添設され、他方のブレーキパッド7の裏金7Aには、キャリパ5の爪部5B,5Bに対面するパッドシム8が添設されている。
ここで、図3に示すように、キャリパピストン6は、ブレーキ液圧が供給されるキャリパシリンダ5A(図2参照)内に摺動自在に嵌挿されてブレーキ液圧を受けるカップ状のアウタピストン(第2ピストン)6Aと、このアウタピストン6A内に摺動自在に嵌挿されたインナピストン(第1ピストン)6Bと、このインナピストン6Bとカップ状のアウタピストン6Aの底部6A1との間に配設されたコイルばね(付勢部材)6Cとを備えて構成されている。
第1ピストンとしてのインナピストン6Bは、アウタピストン6Aの開口部に対面する一端面の中央部に小径の押圧部6B1が突設された構造を有する。このインナピストン6Bの外周には、アウタピストン6Aの内周面に摺接するテフロンリング(テフロンは登録商標である)6Dが装着されている。そして、このインナピストン6Bは、アウタピストン6Aの内周面の開口部近傍に装着されたCリング等のストッパリング6Eに係止されており、この状態で小径の押圧部6B1の先端の押圧面6B2がアウタピストン6Aの開口側端面6A2から所定量突出している。
付勢部材としてのコイルばね6Cは、アウタピストン6Aの底部6A1にブレーキ液圧が作用すると、アウタピストン6Aの底部6A1に押されて撓み、アウタピストン6Aをインナピストン6Bに対してブレーキパッド7側に相対移動させる。このコイルばね6Cは、図示しない車両の低減速領域と高減速領域との境界の減速度を例えば0.4Gとして、これに対応する4Mpa程度のブレーキ液圧がアウタピストン6Aの底部6A1に作用した際に、アウタピストン6Aの開口側端面6A2がインナピストン6Bの小径の押圧部6B1の押圧面6B2と一致するまで撓むように、そのばね定数が設定されている。
以上のように構成された一実施形態のディスクブレーキ装置においては、図示しない車両のブレーキペダルにより制動操作されると、そのブレーキペダルの踏み込み操作に応じたブレーキ液圧が図2に示したキャリパシリンダ5Aに供給される。そして、このブレーキ液圧によりキャリパピストン6が一方のブレーキパッド7の裏金7Aを押圧し、その反力によりキャリパ5の爪部5B,5Bが他方のブレーキパッド7の裏金7Aを押圧する。その結果、一対のブレーキパッド7,7のパット部材7B,7Bがディスクロータ2の内側ロータ面2Aおよび外側ロータ面2Bに摩擦接触して制動力が得られる。
ここで、キャリパシリンダ5Aに供給されるブレーキ液圧が車両の減速度0.4Gに対応する4Mpa以下の場合、すなわち、車両の低減速領域では、図4に示すように、キャリパピストン6を構成するインナピストン(第1ピストン)6Bの小径の押圧部6B1の先端の押圧面6B2が一方のブレーキパッド7の裏金7Aを押圧する。
このインナピストン6Bの押圧面6B2による押圧中心は、ブレーキパッド7の外周側よりディスクロータ2の径方向内側寄った図心付近であり、このブレーキパッド7の図心付近では外周側に較べてディスクロータ2の内側ロータ面2Aおよび外側ロータ面2Bの面振れや倒れが小さいため、ブレーキパッド7の振動やブレーキ鳴き現象が抑制される。
一方、キャリパシリンダ5Aに供給されるブレーキ液圧が車両の減速度0.4Gに対応する4Mpaを超える場合、すなわち、車両の高減速領域では、図5に示すように、キャリパピストン6を構成するアウタピストン(第2ピストン)6Aの開口側端面6A2がインナピストン6Bの小径の押圧部6B1の押圧面6B2と一致するまでコイルばね6C(付勢部材)が撓むため、アウタピストン6Aの開口側端面6A2が一方のブレーキパッド7の裏金7Aを押圧する。
その際、図2に示したキャリパシリンダ5A内の4Mpaを超える高圧のブレーキ液圧の反力により、ブリッジ構造のキャリパ5がキャリパシリンダ5Aと爪部5B,5Bとの間隔を開くように撓むため、アウタピストン6Aの開口側端面6A2は、ディスクロータ2の径方向外側に位置する部位Pでブレーキパッド7の外周側を押圧する。その結果、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より増大する。
従って、一実施形態のディスクブレーキ装置によれば、キャリパシリンダ5Aに供給されるブレーキ液圧が例えば4Mpa以下の低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象の抑制と、ブレーキ液圧が例えば4Mpaを超える高減速領域での制動力の増大とを両立させることができる。
また、一実施形態のディスクブレーキ装置では、インナピストン(第1ピストン)6Bがブレーキパッド7を押圧する低減速領域と、アウタピストン(第2ピストン)6Aがブレーキパッド7を押圧する高減速領域とがキャリパシリンダ5Aに供給されるブレーキ液圧およびコイルばね(付勢部材)6Cのばね定数に応じて切り替わるため、その切り替点をコイルばね6Cの低いばね定数の設定値に応じて容易にかつ正確に変更することができる。
さらに、キャリパシリンダ5Aを設計変更することなく、アウタピストン(第2ピストン)6Aをインナピストン(第1ピストン)6Bと共にコンパクトにキャリパシリンダ5A内に収容することができる。
本発明に係るディスクブレーキ装置は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、その要部の構造は適宜変更することができる。例えば図3に示したキャリパピストン6は、図6に示すように、インナピストン(第1ピストン)6Bの押圧部6B1の先端の押圧面6B2を湾曲面としてもよい。この場合、押圧面6B2がブレーキパッド7の裏金7Aに点接触するため、インナピストン6Bはディスクロータ2の内側ロータ面2Aおよび外側ロータ面2Bの面触れの影響をが受け難くなり、低減速領域でのいわゆる引き摺り現象が低減してブレーキ振動が抑制され、車両の燃費が向上する。
また、図3、図6に示したキャリパピストン6は、それぞれ対応する図7、図8に示すように、インナピストン(第1ピストン)6Bの押圧部6B1をブレーキパッド7の内周側に寄った位置に偏倚させてもよい。この場合、押圧部6B1の押圧面6B2による押圧中心がブレーキパッド7の内周側に移動するため、低減速領域での振動やブレーキ鳴き現象をより効果的に抑制することができる。
さらに、図3、図6に示したキャリパピストン6のアウタピストン(第2ピストン)6Aおよびインナピストン(第1ピストン)6Bの縦断面形状は、図9の正面図に示すようなディスクロータ2の周方向に長手となる長円形や楕円形(図示省略)としてもよい。なお、図示省略するが、図7、図8に示したキャリパピストン6も同様に構成することができる。
図9に示した変形例の場合、アウタピストン6Aおよびインナピストン6Bの周方向の回動がそれぞれ規制されるため、これらがブレーキパッド7を押圧する面圧が安定化する。また、アウタピストン6Aの開口側端面6A2におけるディスクロータ2の径方向外側に位置する部位Pがディスクロータ2の周方向に沿って延長されるため、高減速領域での制動力が低減速領域での制動力より一層安定して増大する。
また、図3、図6、図7、図8に示したアウタピストン6Aの開口側端面6A2は、ブレーキパッド7の外周側に対面する部位(ディスクロータ2の径方向外側に位置する部位P)が若干(0.2mm以下)突出するように傾斜させてもよい。この場合、高減速領域でアウタピストン6Aの開口側端面6A2がブレーキパッド7を押圧する際、その突出部位がブレーキパッド7の外周側を確実に押圧するため、制動力を確実に増大させることができる。
ここで、図2に示したキャリパピストン6は、図10に示すような構造としてもよい。このキャリパピストン6は、前述したインナピストン(第1ピストン)6Bおよびコイルばね(付勢部材)6Cの機能を併せ持つ円筒状のストロークの大きな円筒状ばね部材6Fをアウタピストン6A内に配設したものである。この円筒状ばね部材6Fは、圧縮変形可能な頭部6F1がアウタピストン6Aの開口側端面6A2から所定量突出している。
図10に示したキャリパピストン6を備えるディスクブレーキ装置では、車両の低減速領域で円筒状ばね部材6Fの頭部6F1が一方のブレーキパッド7の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円筒状ばね部材6Fの頭部6F1が圧縮変形してアウタピストン6Aの開口側端面6A2を一方のブレーキパッド7に当接させる。従って、図10に示したキャリパピストン6を備えるディスクブレーキ装置も、一実施形態のディスクブレーキ装置と同様の作用効果を奏することができる。
また、図10に示したキャリパピストン6は、図11に示すような構造としてもよい。このキャリパピストン6は、図10に示したばね部材6Fに代えて円板状ばね部材6Gをアウタピストン6Aの開口部に固定したものである。この円板状ばね部材6Gは、中央部に形成された圧縮変形可能な頭部6G1がアウタピストン6Aの開口側端面6A2から所定量突出している。
図11に示したキャリパピストン6を備えるディスクブレーキ装置では、車両の低減速領域で円板状ばね部材6Gの頭部6G1が一方のブレーキパッド7の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円板状ばね部材6Gの頭部6G1が圧縮変形してアウタピストン6Aの開口側端面6A2を一方のブレーキパッド7に当接させる。従って、図11に示したキャリパピストン6を備えるディスクブレーキ装置も、一実施形態のディスクブレーキ装置と同様の作用効果を奏することができる。
なお、図示省略したが、図10に示したキャリパ5の爪部5B,5Bには、他方のブレーキパッド7の裏金7Aに対面する凹部を形成し、この凹部内に円筒状ばね部材6Fと同様の円筒状ばね部材を同様に設置しもよい。この場合、車両の低減速領域では、爪部5B,5Bの凹部から突出した円筒状ばね部材の頭部が他方のブレーキパッド7の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円筒状ばね部材の頭部が圧縮変形して爪部5B,5Bを他方のブレーキパッド7に当接させる。
また、図示省略したが、前述のように爪部5B,5Bに形成した凹部の開口部には、図11に示した円板状ばね部材6Gと同様の円板状ばね部材を固定してもよい。この場合、車両の低減速領域では、円板状ばね部材の頭部が他方のブレーキパッド7の図心付近を押圧する。そして、車両の高減速領域では、円板状ばね部材の頭部が圧縮変形して爪部5B,5Bを他方のブレーキパッド7に当接させる。
2…ディスクロータ、2A…内側ロータ面、2B…外側ロータ面、3…マウンティング、4…スライドピン、5…キャリパ、5A…キャリパシリンダ、5B…爪部、6…キャリパピストン、6A…アウタピストン(第2ピストン)、6A1…底部、6A2…開口側端面、6B…インナピストン(第1ピストン)、6B1…押圧部、6B2…押圧面、6C…コイルばね(付勢部材)、6D…テフロンリング、6E…ストッパリング、7…ブレーキパッド、7A…裏金、7B…パッド部材。
Claims (5)
- キャリパシリンダに供給されるブレーキ液圧に応じてキャリパピストンによりブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を得るディスクブレーキ装置において、
前記キャリパピストンとして、ブレーキ液圧の低い低減速領域でブレーキパッドを押圧する第1ピストンと、ブレーキ液圧の高い高減速領域でブレーキパッドを押圧する第2ピストンとを備え、
前記第2ピストンは、前記第1ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向外側の押圧部位でブレーキパッドを押圧するように構成されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。 - 所定のブレーキ液圧により前記第2ピストンが前記第1ピストンに対しディスクロータ側へ相対移動してブレーキパッドを押圧するように構成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装置。
- 前記第2ピストンが前記キャリパシリンダ内に嵌挿され、この第2ピストン内に前記第1ピストンが相対移動可能に嵌挿されており、この第1ピストンと第2ピストンとの間には、第2ピストンに対して第1ピストンをディスクロータ側へ付勢する付勢部材が配設されてい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。
- 前記第2ピストンの断面形状がディスクロータの周方向に長手となる楕円形または長円形とされていることを特徴とする請求項3に記載のディスクブレーキ装置。
- 前記第1ピストンの押圧面中心が前記第2ピストンの押圧面中心よりディスクロータの径方向内側に偏倚して設定されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のディスクブレーキ装置。
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