JP4727878B2 - 液圧室のためのピストン - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した、液圧室、特に液圧ブレーキのピストン用穴のためのピストンに関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４００４７３１号公報により、液圧作動のブレーキのための冷間成形されたピストンが知られている。このピストンは特に深絞り法によって製作され、技術水準によって知られている鋳造ピストンと比較して、壁が比較的に薄く、それによって軽量に形成されている。力を加えたときにピストンの壁の変形を防止するために、公知のピストンは湾曲した底と、その外周に転造された溝を備えている。この底と溝はピストンの形を補強する。このように鋼製ピストンが薄壁に形成されているため、ねずみ鋳鉄鋳造法によって製作されたピストンと比べて、ピストン開放端部の鉢のエッジの端面側のブレーキパッド用支持面が、鋳造されたピストンよりも非常に小さくなる。その結果、単位面積あたりの圧力が大きくなり。不所望である。このようなピストンは更に、薄壁状の形成の際、負荷を受けて許容されないほど大きく変形することが判った。
【０００３】
公知の技術水準から出発して、本発明の課題は、ピストンの負荷能力を制限することなく、少ない材料コストでできるだけ軽量に形成される、簡単な成形法によって製作可能なピストンを提供することである。この課題は請求項１の特徴を有するピストンによって解決される。本発明の原理は、公知の鋳造ピストンと比べて軽量化するために、壁ができるだけ薄く一定の壁厚を有する、特に円形プレス粗材の形をした金属ブランクから、非切削式成形法、特に冷間成形法によって、ピストンを製作することにある。ピストンの負荷能力を高めるために、危険な部分が金属ブランクの成形によって補強される。その際、ピストンが特に強く負荷される範囲に、折り返された部分を備えていると特に有利である。それによって、ピストン壁または底の厚さがその他のピストン壁または底の厚さよりも厚くなる。補強されたこの部分の厚さは、金属ブランクの壁厚の複数倍に相当する。これにより、公知のピストン構造と比べて、必要なピストン強度とピストン剛性が維持されると共に、大幅な軽量化が達成される。
【０００４】
力を加えられて大きく負荷される範囲として特に、鉢状ピストンの開放端部のエッジと、ピストン壁とピストン底の間の移行範囲が、ピストン軸線を中心にして周方向に延びる、この部分を補強するための折り返し部を備えている。金属ブランクの特に２倍の壁厚を有するエッジの折り返し部によって同時に、エッジに形成された円環状の支持面が拡大される。
【０００５】
新規なピストンが液圧作動式ブレーキで使用されると特に有利である。このようなブレーキピストンは通常のごとくそのピストン底が液圧にさらされ、開放したピストン端部の端面側の支持面がブレーキパッドに接触する。その際、円形プレス粗材のような金属ブランクを非切削成形した後で、ピストンエッジはその端面が特に機械的に仕上げ加工される。それによって、滑らかな支持面の寸法精度を高めることができる。支持面は折り返しによって、薄いピストン壁のその他の横断面よりも大きくなり、それに伴いピストンによるブレーキパッドの単位面積あたりの押圧力が低下する。
【０００６】
好ましい実施形では、ピストンはそのピストン壁に半径方向の段差部を備えている。この段差部は折り返されたピストンエッジの部分と共に、ピストン軸線を中心として周方向に延びる溝をピストン外周面に備えている。このような溝は液圧ブレーキにピストンを組み込んだ状態で、特にシールリングまたはその他のシール要素を収容するために使用可能である。従って、今まで知られている鋳造ピストンの場合のように溝を形成するためのピストンの切削仕上げ加工が不要となる。同時に、ピストン壁の内面の周方向に延びる半径方向の段差部は、ピストン内部に延びるブレーキパッド保持ばねのための支持面としの役目を果たす。このブレーキパッド保持ばねは段差部に背後から係合可能である。
【０００７】
ピストンの有利な他の実施形では、ピストン底が湾曲形成されている。この場合、底の外面は凸形に湾曲している。それによって、ピストンは、負荷下の弾性変形が小さく、かつ負荷要求に応じて薄い壁厚で、ひいては最少の材料コストで設計可能である。
【０００８】
図に示した有利な実施の形態に基づいて、本発明思想を詳しく説明する。
【０００９】
図１は、成形法、特に非切削式冷間成形法で金属ブランクから製作された、液圧ブレーキ、特に自動車用スポットタイプディスクブレーキ用のピストン１の縦断面を示している。金属ブランクは好ましくは一定の壁厚を有する円形プレス粗材の形をしている。その際、実質的に片側が開放した円筒形の鉢として形成されたピストン１の成形は好ましくは、深絞り加工または深絞りに似た成形法で行われる。ピストン１は外側に向けて湾曲したピストン底２を備えている。これにより、ピストン底２は変形が防止され、それによって特に自動車ブレーキ内の液圧によって付勢するために適している。ピストンは更にピストン壁３を備えている。このピストン壁は鉢状のピストン１の開放端部でエッジ４に移行している。
【００１０】
ピストン１は開放端部のエッジ４に、ピストン軸線５の方向に１８０°だけ折り返した（折り畳まれたまたは折り曲げられた）周方向に延びる部分６を備えている。折り返し部を有する区間Ｘによって、その他のピストン壁厚またはピストン底厚さよりも大きな材料厚さがエッジ４に生じる。この材料厚さは１回の折り返しの場合金属ブランクの壁厚の２倍に相当する。エッジ４には、図示していないブレーキパッドのための円環状の支持面７が設けられている。その際、支持面７はエッジ４における折り返しにより、ピストン壁３のその他の横断面よりも大きくなっている。この支持面７の大きさは、ねずみ鋳鉄鋳造法で製作されたピストンの普通の支持面の大きさにほぼ一致している。すなわち、本発明に従って製作されたピストンについては、薄壁状の成形部にもかかわらず、液圧で付勢されるときに、鋳造ピストンと比べて、ブレーキパッドの単位面積あたりの押圧力が同じであるかまたは複数回折り返したときには単位面積あたりの押圧力が小さくなる。それによって、大きな支持面７による単位面積あたりの押圧力の低下に基づいて、ブレーキパッドの緩衝要素の不所望な損傷が回避される。
【００１１】
ピストン壁３はエッジ４の近くに、ピストン軸線５を中心に周方向に延びる半径方向の段差部８を備えている。この段差部は同様に、非切削式冷間成形、例えば転造によってピストン壁に成形される。段差部８とエッジ４の折り返された部分６とによって、周方向に延びる溝１０がピストン壁３の外周面９に形成される。一方、ピストン壁３半径方向内側の面には、肩部１１が生じる。図示していない液圧ブレーキにおけるピストン１の組立て状態で、溝１０はシールリングまたはその他のシール要素を収容する役目を果たす。肩部１１はブレーキパッド側に固定された同様に図示していないブレーキパッド保持ばねを簡単に支持または固着することができる。このブレーキパッド保持ばねは肩部１１に背後から係合することができる。
【００１２】
一般的に、ピストンはその製作プロセス中に、一定の壁厚を有する円形プレス粗材状の金属ブランクを非切削式冷間成形、特に深絞りすることによって、片側が開放した鉢形となる。その際、基本的には冷間成形のほかに、他の適当な非切削式成形法を使用することができる。続いて、折り返し部を有する部分Ｘ，Ｙと段差部８が、特に成形加工法と転造法を組み合わせて、ピストン壁３またはピストン底２に非切削式に成形される。勿論、他の冷間成形法を適用することができる。この冷間成形法の他の利点は、成形されたピストン壁部分の冷間加工硬化にある。ピストン材料の成形（折り返し）と冷間加工硬化によって、製作プロセス中に成形によって材料応力が生じるにもかかわらず、ピストンの必要な強度と剛性が達成される。これは特に、折り返し部を備えた部分Ｘ，Ｙについて当てはまる。その後でブレーキパッド側のエッジ４の端面が、特に切削加工によって仕上げ加工されるので、滑らかな支持面７が生じる。この支持面にはブレーキパッドが面で接触可能である。溝１０を任意に機械的に仕上げ加工することができる。それによって、寸法の精度が保証される。
【００１３】
鋳造ピストンと比べて、例えばピストンあたり１００ｇ以上の重量の低減のような他の利点が生じる。なぜなら、冷間成形されたピストンは応力状態に合わせて非常に薄い壁状に形成可能であるからである。ピストンの冷間成形の場合更に、鋳造ピストンの場合に発生するようなブローホール問題やポロシティー問題が回避される。新規なピストンのための有利なピストン材料として、鋼またはステンレス鋼材料が使用される。用途に応じて、例えば非金属または軽金属（アルミニウム）のような他の金属材料を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるピストンの縦断面図である。

Claims (6)

1. 片側が開放した鉢状の中空シリンダとして形成され、一定の壁厚を有する金属ブランクから成形法によって製作される、液圧室のためのピストン（１）であって、液圧で付勢可能な底（２）と、ピストン壁（３）とを備え、このピストン壁がその開放端部でエッジ（４）に移行し、このエッジが円環状の支持面（７）を備えており、ピストン（１）が少なくとも１つの折り返し部分（Ｘ，Ｙ）を備え、この部分においてピストン壁または底の厚さがその他のピストン壁または底の厚さよりも厚く、金属ブランクの複数倍の壁厚であるピストンにおいて、
   開放したピストン端部のエッジ（４）がピストン軸線（５）を中心にして周方向に延びる折り返された部分（Ｘ）を備え、この部分が金属ブランクの複数倍の壁厚を有することを特徴とするピストン。
2. エッジ（４）の少なくとも支持面（７）が機械的な仕上げ加工によって平滑に加工されていることを特徴とする請求項１記載のピストン。
3. 片側が開放した鉢状の中空シリンダとして形成され、一定の壁厚を有する金属ブランクから成形法によって製作される、液圧室のためのピストン（１）であって、液圧で付勢可能な底（２）と、ピストン壁（３）とを備え、このピストン壁がその開放端部でエッジ（４）に移行し、このエッジが円環状の支持面（７）を備えており、ピストン（１）が底（２）とピストン壁（３）の間のその移行範囲に、ピストン軸線（５）を中心にして周方向に延びる折り返された部分（Ｙ）を備え、この部分においてピストン壁または底の厚さがその他のピストン壁または底の厚さよりも厚く、金属ブランクの複数倍の壁厚であるピストンにおいて、
   底（２）が湾曲するように形成され、前記折り返された部分（Ｙ）において金属ブランクの３倍の壁厚となるよう底の外側の面が凸形に湾曲していることを特徴とするピストン。
4. ピストン壁（３）が半径方向内側に成形された段差部（８）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のピストン。
5. ピストン壁（３）がその外周面に、ピストン軸線（５）を中心にして周方向に延びる溝（１０）を備え、この溝が段差部（８）とエッジ（４）の折り返された部分（６）によって画成されていることを特徴とする請求項２又は４記載のピストン。
6. ピストン（１）が液圧ブレーキ用のブレーキピストンとして形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のピストン。

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