JP4978442B2 - ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキの改良に関する。

特許文献１には、シール部材の熱膨張によるパッドクリアランスの増大を防止するための液圧式ディスクブレーキの開示がある。このディスクブレーキは、シリンダボアの内周面にシール溝が形成され、このシール溝には長方形断面のリング状のシール部材が嵌合される。そして、シール部材は、シリンダボアとピストンとの間をシールする。このディスクブレーキは、シール溝におけるシリンダボアの開口側の端面が２つの傾斜面によって形成され、これら傾斜面とシール部材との間には隙間が形成される。さらに、シール溝の底面には、切子分断溝がシリンダボアの底部側に配置される。この構成により、制動時の摩擦熱の伝達によってシール部材が熱膨張した場合、シール部材が切子分断溝によって拘束されてその熱膨張分が隙間に収容される。その結果、シール部材は、シリンダボアの底部側への熱膨張が抑制され、ピストンは、シール部材の熱膨張による後退が防止される。

上述した従来のディスクブレーキは、シール溝の底面における切子分断溝よりもシリンダボアの底部側の部分に、シール部材の熱膨張を阻止する構造が存在しない。したがって、例えば、急制動時にシール部材の温度が急上昇してシール部材の熱膨張分が隙間の容量を越えた場合、シール部材がシリンダボアの底部側へ熱膨張する。これにより、シール部材に引き摺られてピストンがシリンダボアの底部側へ後退し、パッドクリアランスが増加する。その結果、ブレーキの操作性及び応答性が低下する虞がある。
特開２００６−１０５１６９号公報

そこで本発明は、シール部材の急激な温度上昇に起因するパッドクリアランスの増大を防ぐことが可能なディスクブレーキを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、切子分断溝よりもシリンダボアの底部側のシール溝の底部に拘束部を設け、該拘束部は、シール溝におけるシリンダボアの開口側の端面からの距離が、自由長のシール部材の矩形断面におけるシリンダボアの軸方向の長さに等しく設定され、シール溝に嵌合されたシール部材におけるシリンダボアの底部側の側面を拘束する。

本発明のディスクブレーキによれば、シール部材の急激な温度上昇に起因するパッドクリアランスの増大を防ぐことができる。

（第１の実施形態）
本発明の一実施形態を図１及び図２に基いて説明する。
図１に示されるように、第１の実施形態のディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型ディスクブレーキであって、アクスルハブ（図示省略）に固定されるディスクロータ２、車体の非回転部（図示省略）に固定されるキャリア３、該キャリア３に浮動支持されるキャリパ本体４、及び、ディスクロータ２の両側に配置されてキャリア３によって支持される一対のブレーキパッド５，６を備える。

キャリパ本体４は、一方のブレーキパッド５に対向するシリンダボア７を有する。また、キャリパ本体４は、ディスクロータ２を跨いで他方のブレーキパッド６に対向する爪部８を有する。シリンダボア７には、ピストン１１が摺動可能に嵌装される。シリンダボア７とピストン１１の外周面との間は、シリンダボア７のシール溝９に嵌合されたシール部材１０によってシール（閉塞）される。また、シリンダボア７の開口周縁には、シリンダボア７とピストン１１との間に異物が侵入するのを防止するためのダストブーツ１２が設けられる。なお、シリンダボア７の底部には、シリンダボア７にブレーキ液を供給するためのポート１３が設けられる。

このディスクブレーキ１は、マスタシリンダ（図示省略）からポート１３を介してシリンダボア７にブレーキ液が供給されると、ピストン１１が前進して一方のブレーキパッド５がディスクロータ２に押しつけられる。これにより生じる反力によってキャリパ本体４が移動し、爪部８によって他方のブレーキパッド６がディスクロータ２に押しつけられ、その結果、制動力が発生する。なお、マスタシリンダからシリンダボア７へ供給するブレーキ液の加圧が解除されると、ピストン１１が後退してブレーキパッド５，６がディスクロータ２から離間し、その結果、制動力が解除される。

シール部材１０は、シール機能に加え、ロールバック機能、すなわち、制動時に、液圧によって前進するピストン１１に追従して弾性変形する一方で、制動解除時には、その弾性によってピストン１１を一定量だけ後退させ、さらに、ブレーキパッド５，６に磨耗が生じた場合、その摩耗分だけ制動時にシール部材１０とピストン１１との間に滑りを生じさせて制動解除時のピストン１１の後退開始位置を調整することにより、常に一定のパッドクリアランスを維持する機能を有する。また、シール部材１０は、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等の弾性を有するゴム材料からなる長方形断面（矩形断面）のリング状部材である。

図２に示されるように、シール溝９は、底面１６がシリンダボア７の開口側（図２における左側）に向って拡径された略台形断面を有する内周溝である。このシール溝９は、軸方向（図２における水平方向）の長さL0（溝幅L0、図３参照）が、シール部材１０の軸方向の長さL1（厚さL1、図３参照）よりも大きい（L0＞L1）。これにより、シール部材１０は、シール溝９に嵌合されると、シール溝９底面１６の傾斜に沿って変形してシール溝９におけるシリンダボア７の開口側の端面９ａに当接する。シール溝９は、その周縁部に、ロールバック時のシール部材１０の弾性変形を許容するための面取り部１４が形成される。なお、シール溝９は、その底面１６とシリンダボア７の開口側の端面９ａとの合せ部にも面取りがなされている。

図２に破線で示されるのは、自由長のシール部材１０、すなわち、外力が作用していないシール部材１０とシール溝９とを同軸上に配置すると共に、その自由長のシール部材１０がシール溝９におけるシリンダボア７の開口側の端面９ａに接するようにして、シール溝９とシール部材１０とを共通の軸断面上で重ね合せた状態の、当該シール部材１０の軸断面の仮想の外形である。なお、以下、自由長のシール部材１０とは、シール溝９に対してその長方形断面が上記配置にある状態の自由長のシール部材１０を指す。この図に示されるように、シール溝９の底面１６には、この底面１６と自由長のシール部材１０におけるシリンダボア７の底部側（図２における右側）の端面１８との稜に沿って周方向へ延びる段部１７（拘束部）が形成される。この段部１７は、シール溝９の底面１６とこの底面１６をステップ状に縮径させた縮径部１８とをテーパ面１９で連続させることにより形成される。

図２に示されるように、シール溝９の底面１６には、周方向に延びるＶ字断面の切子分断溝１５が設けられる。このように、シール溝９の底面１６に切子分断溝１５を形成することにより、シール溝９の切削加工時に、切子を分断して排出することができる。ここで、自由長のシール部材１０におけるシリンダボア７の開口側の端部１０ａと外周面１０ｃとの稜を稜A、シール溝９の底面１６と自由長のシール部材１０の外周面１０ｃとの稜を稜B、シール溝９の底面１６とＶ字断面の切子分断溝１５におけるシリンダボア７の開口側の斜面１５ａとの稜を稜C、切子分断溝１５におけるシリンダボア７の開口側の斜面１５ａと底部側の斜面１５ｂとの稜を稜D、切子分断溝１５におけるシリンダボア７の底部側の斜面１５ｂとシール溝９の底面１６との稜を稜E、及び、シール溝９の底面１６と段部１７のテーパ面１９との稜を稜Fとすると、切子分断溝１５は、稜Bと稜Fとの間（自由長のシール部材１０に対するシール溝９の底面１６の干渉部分）に配置される。

そして、シール部材１０を弾性変形させてシール溝９にシール部材１０を組付けた場合、ディスクブレーキ１の非制動時には、稜Aと稜Bとの間の区間（以下、区間ABという）のシール部材１０とシール溝９との間、言い換えると、シール部材１０とシール溝９におけるシリンダボア７の開口側の底面１６との間に、隙間S1（第１の隙間）が形成される。同様に、区間CDEのシール部材１０とシール溝９との間には、隙間S2（第２の隙間）が形成される。なお、この場合、シール部材１０とシール溝９におけるシリンダボア７の底部側の端面９ｂとの間には、隙間S3が形成される。また、稜Aと稜Fとの間の軸方向の距離L2（図３参照）は、自由長のシール部材１０の軸方向の長さL1（厚さL1）に略等しく設定される（L1＝L2）。

次に、第１の実施形態のディスクブレーキ１の作用を説明する。
制動時のディスクロータ２とブレーキパッド５，６との間の摩擦熱の伝達によりシール部材１０が熱膨張する場合、シール部材１０は、シール溝９の底面１６の傾斜により、シリンダボア７の開口側（図２における左側）の隙間S1（第１の隙間）へ向けて熱膨張する。これにより、シール部材１０は、シリンダボア７の底部側（図２における右側）、すなわち、隙間S3の方へ殆ど熱膨張することがない。加えて、切子分断溝１５をシール溝９の底面１６におけるシリンダボア７の底部側に配置したので、シール部材１０の熱膨張分が切子分断溝１５による隙間S2（第２の隙間）に収容され、シール部材１０がシリンダボア７の底部側、すなわち、隙間S3の方へ熱膨張するのを阻止することができる。

さらに、第１の実施形態のディスクブレーキ１は、シール溝９の底面１６に段部１７（拘束部）が形成され、非制動時の熱膨張前の状態のシール部材１０をシール溝９の段部１７に当接させた、より詳しくは、この状態のシール部材１０におけるシリンダボア７の底部側の端面１０ｂの下部をシール溝９の段部１７に当接させたので、例えば、急制動時にシール部材１０の温度が急上昇し、シール部材１０の熱膨張分が隙間S1及びS2の容量を越えた場合であっても、段部１７によってシール部材１０がシリンダボア７の底部側、すなわち、隙間S3の方へ熱膨張するのを確実に阻止することができる。

第１の実施形態によれば、シール部材１０とシール溝９におけるシリンダボア７の開口側の底面１６との間に隙間S1（第１の隙間）を形成し、シール部材１０とシール溝９の底面１６の切子分断溝１５との間に隙間S2（第２の隙間）を形成し、さらに、シール溝９の底面１６に形成した段部１７（拘束部）を、シール溝９に嵌合したシール部材１０、より詳しくは、シール部材１０におけるシリンダボア７の底部側の端面１０ｂの下部に当接させたので、例えば、急制動時にシール部材１０の温度が急上昇し、シール部材１０の熱膨張分が隙間S1及びS2の容量を越えた場合であっても、段部１７によってシール部材１０がシリンダボア７の底部側、すなわち、隙間S3の方へ熱膨張するのを確実に阻止することができる。したがって、熱膨張するシール部材１０に引き摺られてピストン１１がシリンダボア７の底部側へ後退し、パッドクリアランスが増加することを阻止することができる。その結果、操作性及び応答性が安定したディスクブレーキ１を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、図３に基いて第２の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態においては、上述した第１の実施形態に対して同一あるいは相当の構成要素については、同一の名称及び符号を付与すると共に、その詳細な説明を省略する。
第２の実施形態のディスクブレーキ２１は、第１の実施形態のディスクブレーキ１における稜B、稜C、稜D、稜E、及び稜Fの相対位置を限定したものである。

ここで、ディスクブレーキ２１では、
自由長のシール部材１０の軸方向（図３における水平方向）の長さ（厚さ）をL1、
区間AFの軸方向の距離をL2、
区間ABの軸方向の距離をL3、
区間BFの軸方向の距離をL4、
区間BDの軸方向の距離をL5、
区間BCの軸方向の距離をL6、
区間CEの軸方向の距離をL7、
区間EFの軸方向の距離をL8、
とすると、
(L1/4)≦L3≦(L1/2)
L1≦L2≦(1.1*L1)
(L4/2)≦L5
ただし、L6＞0, L7＞0, L8＞0
のように、稜B、稜C、稜D、稜E、及び稜Fの相対位置が設定される。

第２の実施形態によれば、上述したように稜B、稜C、稜D、稜E、及び稜Fの相対位置を設定することにより、シール部材１０の熱膨張前の隙間S1（第１の隙間）及びS2（第２の隙間）の容量が確保されると共に、シール部材１０の熱膨張時には、熱膨張分のシール部材１０を効率よく隙間S1および隙間S2に誘導して収容することができる。

（第３の実施形態）
次に、図４に基いて第３の実施形態を説明する。なお、第３の実施形態においても、上述した第１の実施形態に対して同一あるいは相当の構成要素については、同一の名称及び符号を付与すると共に、その詳細な説明を省略する。
第３の実施形態のディスクブレーキ３１は、第１の実施形態のディスクブレーキ１のシール溝９の底面１６の段部１７（拘束部）に置き換えて、シール溝９の底面１６に凸部３２を形成したものである。この凸部３２は、シール溝９の周方向へ延びてその軸断面が斜面３２ａと斜面３２ｂとを有する略三角形に形成される。なお、シール溝９の底面１６と凸部３２におけるシリンダボア７の開口側の斜面３２ａとの稜Fの位置は、第１の実施形態のディスクブレーキ１における稜Fの位置と同一の位置であり、すなわち、稜B、稜C、稜D、稜E、及び稜Fの相対位置を第２の実施形態のディスクブレーキ２１のように設定することができる。
第３の実施形態によれば、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
次に、図５に基いて第４の実施形態を説明する。なお、第４の実施形態においても、上述した第１の実施形態に対して同一あるいは相当の構成要素については、同一の名称及び符号を付与すると共に、その詳細な説明を省略する。
第４の実施形態のディスクブレーキ４１は、第１の実施形態のディスクブレーキ１における段部１７（拘束部）に置き換えて、切子分断溝１５と同様の周方向へ延びるＶ字断面の凹部４２を、シール溝９の底面１６に形成したものである。これにより、ディスクブレーキ４１では、シール部材１０をシール溝９に組付けると、シール端、すなわち、シール部材１０におけるシリンダボア７の底部側の端面の下部が凹部４２に入込み、その結果、図５におけるFの位置近傍のシール部材１０の接触面圧が高まり、シール部材１０が隙間S3へ向けて熱膨張するのを防ぐことができる。
なお、シール溝９の底面１６と凹部４２におけるシリンダボア７の開口側の斜面４２ａとの稜Fの位置は、第１の実施形態のディスクブレーキ１における稜Fの位置と同一の位置であり、すなわち、稜B、稜C、稜D、稜E、及び稜Fの相対位置を第２の実施形態のディスクブレーキ２１のように設定することができる。
第４の実施形態によれば、第１の実施形態ないし第３の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

ディスクブレーキの概略の構造を説明するための断面図である。 第１の実施形態の説明のためのディスクブレーキのシール溝の断面図であって、破線で示されるのは、自由長のシール部材をシール溝に重ねて図示したものである。 第２の実施形態の説明のためのディスクブレーキのシール溝の断面図である。 第３の実施形態の説明のためのディスクブレーキのシール溝の断面図であって、図２における段部を凸部に置き換えた形態を示す断面図である。 第４の実施形態の説明のためのディスクブレーキのシール溝の断面図であって、図４における凸部を凹部に置き換えた形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ディスクブレーキ、２ ディスクロータ、５，６ ブレーキパッド、７ シリンダボア、９ シール溝、１０ シール部材、１１ ピストン、１５ 切子分断溝、１６ 底面（シール溝）、１７ 段部（拘束部）

Claims (4)

1. ディスクロータを挟んで両側に配置されるブレーキパッドと、該ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧するためのピストンと、該ピストンが摺動可能に嵌装されるシリンダボアと、該シリンダボアの内周面に設けられてその底面が前記シリンダボアの開口側へ向けて拡径されるシール溝と、該シール溝に嵌合されて前記ピストンと前記シリンダボアとの間をシールする矩形断面のシール部材と、を含むディスクブレーキにおいて、
   前記シール部材と、前記シール溝における前記シリンダボアの開口側の底面との間に形成される第１の隙間と、
   前記シール溝の底面に設けられる環状の切子分断溝と、
   該切子分断溝と前記シール部材との間に形成される第２の隙間と、
   前記シール溝の底面に設けられて前記切子分断溝よりも前記シリンダボアの底部側に配置される拘束部と、を含み、
   前記拘束部は、前記シール溝における前記シリンダボアの開口側の端面からの距離が、自由長の前記シール部材の矩形断面における前記シリンダボアの軸方向の長さに等しく設定され、前記シール溝に嵌合された前記シール部材における前記シール部材の底部側の側面を拘束することを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記拘束部と前記シール溝における前記シリンダボアの開口側の端面との距離は、自由長の前記シール部材の矩形断面における前記シリンダボアの軸方向の長さの1.0 〜 1.1倍に設定され、
   前記切子分断溝は、自由長の前記シール部材に対する前記シール溝の底面の干渉部分に配置され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。
3. 前記拘束部は、前記シール溝の底面に形成される段部または凸部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクブレーキ。
4. 前記拘束部は、前記シール溝の底面に形成される凹部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクブレーキ。

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