JP5035711B2 - ディスクブレーキ用ピストン、およびディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキ用ピストン、およびディスクブレーキに係り、特に、シリンダの内部に配置されるディスクブレーキ用ピストン、およびこのピストンを備えたディスクブレーキに関する。

液圧を利用したディスクブレーキには、主として、ブレーキペダルの踏み込みに基づいて作動するいわゆるサービスブレーキと、サービスブレーキにおけるピストンをパーキングレバー（あるいはフットペダル等）の操作に基づいて機械的に押出すことで制動力を生じさせるパーキング機構を組み込んだパーキング機構付ディスクブレーキとが知られている。

サービスブレーキとしては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているようなものが知られている。具体的には、キャリパボディに形成されたシリンダに配されるピストンと、シリンダとピストンとの間に設けられる、ブーツと呼ばれるジャバラ状のダストシールを有することを基本とする。

一方、パーキング機構付ディスクブレーキとしては、特許文献３、４に開示されているようなものが知られている。パーキング機構付ディスクブレーキは、キャリパボディに形成されたシリンダに配されるピストンと、このピストン内にパッドとロータとの隙間を自動調整するアジャスタ機構と、前記アジャスタ機構を介してピストンをロータ側へ押圧するカム機構とを基本として構成される。また、このような基本構成を有するパーキング機構付ディスクブレーキにも、シリンダとピストンとの間には、ダストシールであるブーツが設けられている。

特開平７−２２４９３４号公報 特開平８−２８６１４号公報 特開２００６−９９２０号公報 特開２００９−２４８６７号公報

上記のような基本構成を有するサービスブレーキやパーキング機構付ディスクブレーキにおいて、ダストシールであるブーツは、シリンダやピストンに設けられた溝に、リップと呼ばれる枠状の係合部を嵌め込む事で固定される。ピストンとブーツとの係合部は、制動時に生ずる熱や経年変化等の影響により固着してしまう場合がある。

ピストンシール交換などのブレーキのメンテナンス時には、キャリパボディからピストンを抜き取ることがある。この際、溝とリップとの間に固着が生じていると、ピストンの取り外しをスムーズに行なうことができず、ブーツの一部に破れが生じてしまう虞がある。また、パーキング機構付ディスクブレーキでは、パッド交換時にピストンを押し戻す際、アジャスタ機構のピストン側とシリンダ側はネジで螺合しているため、ピストンを回転させる作業が必要となる。この際に溝とリップとの間に固着が生じていると、ブーツの捻れや破れといった不都合が生ずることが懸念される。

このような問題に対し従来、一部のディスクブレーキでは、ブーツのリップに凹状のへこみを設け、当該へこみに潤滑剤となるグリスを充填することで、溝とリップとの固着を抑制する構成としていたが、ブーツのリップに凹状のへこみを設けると、リップの剛性が弱まり、ピストン溝への嵌め込み時に反転しやすく、正常な組付けが阻害される可能性があった。

そこで本発明では、ピストンに形成されるブーツ溝とブーツにおけるリップとの固着を防止し、メンテナンス性の向上とブーツの破損防止を効果的に図ることができ、かつブーツの共用化を図ることのできるディスクブレーキ用ピストンと、このディスクブレーキ用ピストンを装備したディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキ用ピストンは、ディスクブレーキを構成するキャリパボディに形成された筒状のシリンダに嵌入されるピストンであって、前記ピストンの外周に設けられ、蛇腹状の本体と、円環状のリップとを有するブーツにおける前記リップを嵌合させるブーツ溝と、前記ブーツ溝の底部に設けられ、嵌合された前記リップと前記ブーツ溝との間の潤滑を成す潤滑剤を配置する凹部とを有することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ用ピストンにおいて、前記凹部は、前記ブーツ溝形成領域に沿って全周に亙って形成される小溝とすることができる。このような構成とすることにより、十分な量の潤滑剤を充填することが可能となる。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ用ピストンにおいて、前記凹部は、前記ブーツ溝形成領域に沿って点在させるようにしても良い。このような構成とした場合であっても、潤滑剤を充填することができる。また、凹部を鍛造時に形成することにより、切削工程を減らすことが可能となる。

また、上記のような特徴を有するディスクブレーキ用ピストンにおいて、前記凹部は、前記ブーツ溝における溝幅の中心を基点として形成されるようにすると良い。このような構成としたことにより、リップとブーツ溝との間に満遍無く潤滑剤を供給することができる。
さらに、上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキは、上記いずれかに記載のディスクブレーキ用ピストンを搭載したことを特徴とする。

上記のような特徴を有するディスクブレーキ用ピストン、およびディスクブレーキによれば、ピストンに形成されるブーツ溝とブーツにおけるリップとの固着を防止し、ブーツの組付け性を良好に保ちながらメンテナンス性の向上とブーツの破損防止を効果的に図ることができる。

サービスブレーキにおけるピストンの断面構成を示す図、およびその部分拡大図である。 図６に示すピストンを備えるサービスブレーキの構成を示す図である。 Ｐ付ディスクブレーキにおけるピストンの断面構成を示す図、およびその部分拡大図である。 図１に示すピストンを備えるＰ付ディスクブレーキの構成を示す図である。 ピストンにおけるブーツ溝に形成する小溝の断面形態の第１の変形例である。 ピストンにおけるブーツ溝に形成する小溝の断面形態の第２の変形例である。 ピストンにおけるブーツ溝に形成する小溝の断面形態の第３の変形例である。

以下、本発明のディスクブレーキ用ピストン、およびディスクブレーキに係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、図２を参照して、一般的なサービスブレーキ５０について説明する。サービスブレーキ５０は、キャリパボディ５１とピストン１０、およびパッド８８（８８ａ，８８ｂ）を基本として構成される、液圧式のディスクブレーキである。

キャリパボディ５１は、ロータ９４のインナ側に配置される作用部５２と、ロータ９４のアウタ側に配置される反作用部５４、およびロータ９４を跨いで作用部５２と反作用部５４とを連結するブリッジ部５６とを有する。作用部５２には、ロータ９４側に開口部を有するシリンダ５８が形成されている。シリンダ５８には、詳細を後述するパッド８８との当接面側に開口部を有し、シリンダ５８の底部側に閉塞部１６（図１参照）を有するカップ状のピストン１０が設けられる。

なお、ピストン１０とシリンダ５８との間には、少なくとも油圧シールとしてのシールリング６２と、ダストシールとしてのブーツ６６が設けられる。シールリング６２は、円環状に形成された樹脂部材であり、シリンダ５８の内壁に設けられたシール溝６０に配置され、内周面をピストン１０の外周面に当接させる。このような構成を有することによりピストン１０は、ロータ９４の軸方向への摺動を可能としつつ、シリンダ５８内に供給される作動油の漏洩を防止することができる。一方ブーツ６６は、内周側から外周側へ蛇腹状に折り畳まれた円環状の膜から成る本体６６ａと、この本体の内周側、および外周側のそれぞれに設けられる固定部であるリップ６６ｂを有する樹脂部材である。ブーツ６６は、本体６６ａの外周側に設けられたリップ６６ｂをシリンダ５８に設けられたブーツ溝６４へ、本体６６ａの内周側に設けられたリップ６６ｂ（図１参照）をピストン１０に設けられたブーツ溝１２（図１参照）へそれぞれ嵌め込むことで固定される。このような構成とすることで、シリンダ５８とピストン１０との間の摺動面に、ダストが挟み込まれる虞が無く、シール性が保持される。

パッド８８は、金属製の平板などで形成されたプレッシャプレート９０と、このプレッシャプレート９０に貼付された摩擦部材であるライニング９２を基本として構成される。パッド８８ａ，８８ｂは、ロータ９４のインナ側とアウタ側に、それぞれライニング９２を対向させるように配置される。インナ側に配置されるパッド８８ａは作用部５２に、アウタ側に配置されるパッド８８ｂは反作用部５４に設けられる。このように配置されたパッド８８は、例えば通常のブレーキ動作では、図示しないブレーキペダルの操作により、作用部５２におけるシリンダ５８内に作動油が供給され、シリンダ５８からピストン１０が押し出されると、作用部５２に配置されたパッド８８ａがピストン１０に押圧され、ロータ９４に当接する。インナ側のパッド８８ａがロータ９４に当接すると、その反作用を受けてキャリパボディ５１がインナ側へシフトし、反作用部５４に配置されたパッド８８ｂがロータ９４に当接されることとなる。この状態からさらに作動油がシリンダ５８に供給されると、ピストン１０による押圧力の作用と、その反作用により、対を成すパッド８８ａ，８８ｂによりロータ９４が挟持され、摩擦による制動力を生じさせることとなる。

このような基本構成を有するサービスブレーキ５０において、本実施形態ではピストン１０におけるブーツ溝１２の底部に、さらに小溝１４を形成している（図１参照）。小溝１４は、断面形状を略矩形としており、底部の角が面取りされた形態となっている。小溝１４には、ブーツ６６のリップ６６ｂとブーツ溝１２との固着を防止するための潤滑剤としてのグリス（不図示）が充填される。このような構成とすることで、小溝１４からブーツ溝１２に対し、グリスが適宜供給されることとなる。

また、このような構成とすることで、ブーツ６６の形態変更を行なうことなく、メンテナンス時におけるブーツ６６の破れを防止することができる。また、ブーツ６６におけるリップ６６ｂの剛性は弱まらずに確保され、ピストン１０におけるブーツ溝１２への嵌め込み時に反転、のり上げ等の不都合の懸念が無く、組付け性が向上する。更に、ピストン１０のブーツ溝１２に小溝１４を設けた場合、熱の繰り返し等による小溝１４の変形・劣化がないので、シール性やグリースの保持が保たれる。また、このような構成であれば、旋盤による切削加工が可能となる。また、ブーツ溝１２の切削加工の際にバイト形状を工夫すれば、小溝１４を同時に加工することができる。さらに、小溝１４の有り、無しの選択も、バイトの交換だけで行なうことができる。

次に、図４を参照して、パーキング機構付のディスクブレーキ（以下、単にＰ付ディスクブレーキと称す）について簡単に説明する。なお、Ｐ付ディスクブレーキにおける殆どの構成は、上述したサービスブレーキ５０と同様である。よって、その構成を同一とする箇所には図面に１００を足した符号を付して、詳細な説明は省略することとする。Ｐ付ディスクブレーキ１５０は、キャリパボディ１５１と、ピストン１１０、アジャスタ機構１６８、カム機構１７８、およびパッド１８８（１８８ａ，１８８ｂ）を基本として構成される、液圧式のディスクブレーキである。

キャリパボディ１５１は、ロータ１９４のインナ側に配置される作用部１５２と、ロータ１９４のアウタ側に配置される反作用部１５４、およびロータ１９４を跨いで作用部１５２と反作用部１５４とを連結するブリッジ部１５６とを有する。作用部１５２には、ロータ１９４側に開口部を有するシリンダ１５８が形成されている。シリンダ１５８の先端側には、詳細を後述するパッド１８８との当接面側に閉塞部１１６（図３参照）を有し、シリンダ１５８の底面側に開口部を有するカップ状のピストン１１０が設けられる。一方、シリンダ１５８の後端側には、カム機構１７８が設けられ、カム機構１７８とピストン１１０における当接面側閉塞部１１６との間には、アジャスタ機構１６８が配置される。

実施形態に係るカム機構１７８は少なくとも、カム板１８４と、このカム板１８４を貫通するカムシャフト１８０、カムシャフト１８０に固定される駆動側カム板１８２、およびランプボール１８６を備える。カム板１８４、および駆動側カム板１８２の対向面には、ランプボール１８６を配置、転動させるためのランプ溝が設けられ、カムシャフト１８０を所定方向に回転させることにより、駆動側カム板１８２がロータ１９４側へ押し出されることとなる。

アジャスタ機構１６８は、アジャストボルト１７０とアジャストナット１７６とを基本として構成されている。アジャストボルト１７０は、アジャストナット１７６に螺合されており、アジャストボルト１７０の先端１７４がピストン１１０内部の閉塞部１１６に当接されていることより、アジャストナット１７６を回転させることでアジャストボルト１７０がロータ１９４側へ押し出される。アジャストボルト１７０の先端１７４側には、クラッチ板１７２が設けられており、押し出されたアジャストボルト１７０がアジャストナット１７６の回転に供回りして引き戻されることを防止している。このような構成とすることで、アジャストボルト１７０を介して押圧されるピストン１１０は、パッド１８８をロータ１９４に押し付け可能な位置に保持されることとなり、機械式のパーキング機構が作動可能な状態が保たれる。

なお、ピストン１１０とシリンダ１５８との間には、上記サービスブレーキ５０と同様に、油圧シールとしてのシールリング１６２と、ダストシールとしてのブーツ１６６が設けられる。シールリング１６２は、円環状に形成された樹脂部材であり、シリンダ１５８の内壁に設けられたシール溝１６０に配置され、内周面をピストン１１０の外周面に当接させる。このような構成を有することによりピストン１１０は、ロータ１９４の軸方向への摺動を可能としつつ、シリンダ１５８内に供給される作動油の漏洩を防止することができる。一方ブーツ１６６は、内周側から外周側へ蛇腹状に折り畳まれた円環状の膜から成る本体１６６ａと、この本体の内周側、および外周側のそれぞれに設けられる固定部であるリップ１６６ｂを有する樹脂部材である。ブーツ１６６は、本体１６６ａの外周側に設けられたリップ１６６ｂをシリンダ１５８に設けられたブーツ溝１６４へ、本体１６６ａの内周側に設けられたリップ１６６ｂ（図３参照）をピストン１１０に設けられたブーツ溝１１２（図３参照）へそれぞれ嵌め込むことで固定される。
このような構成とすることで、シリンダ１５８とピストン１１０との間の摺動面に、ダストが挟み込まれる虞が無く、シール性が保持される。

以下、パッド１８８の構成、およびブレーキ動作時の作用等は、上述したサービスブレーキ５０と同様なため、上記説明を援用することとする。
このような基本構成を有するＰ付ディスクブレーキ１５０において、本実施形態ではピストン１１０に、ブーツ溝１１２の底部に、さらに小溝１１４を形成している（図３参照）。小溝１１４は、断面形状を略矩形としており、底部の角が面取りされた形態となっている。小溝１１４には、ブーツ１６６のリップ１６６ｂとブーツ溝１１２との固着を防止するための潤滑剤としてのグリス（不図示）が充填される。ここで、ピストン１１０を組付ける際には、アジャストボルト１７０とアジャストナット１７６とを螺合させることとなり、ピストン１１０を回動させる必要が生ずる。しかし、このような構成とすることで、小溝１１４からブーツ溝１１２に対し、グリスが適宜供給されることとなる。このため、ブーツ１６６とブーツ溝１１２との間での固着が防止され、ピストン１１０を回動させた際、ブーツ１６６のリップ１６６ｂをスムーズに回動させることが可能となる。これにより、ピストンシール（シールリング１６２）やパッド１８８交換などのメンテナンス時におけるブーツ１６６の捻れや破れを防ぐことが可能となる。また、ブーツ１６６におけるリップ１６６ｂの剛性は弱まらずに確保され、ピストン１１０におけるブーツ溝１１２への嵌め込み時に反転、のり上げ等の不都合の懸念が無く、組付け性が向上する。

なお、このような機能を有する小溝１１４は、ブーツ溝１１２の形成領域に沿ってピストン１１０の外周全周に亙って形成することが望ましい。このような構成とすることにより、十分な量のグリスを充填することが可能となるからである。

また、小溝１１４は、ブーツ溝１１２の底部であって、溝幅の中心を基点として、小溝１１４における溝幅の中心を一致させるように形成すると良い。このような構成とすることにより、リップ１６６ｂのパッド１８８側、およびシリンダ１５８側のいずれにもグリスを供給可能となるからである。

ピストン１１０に対し、上記のような小溝１１４を設けることによれば、ブーツ１６６におけるリップ１６６ｂに、グリスを保持するための凹部を形成する必要が無くなる。このため、リップに凹部を備え無いブーツを採用しているような一般的なサービスブレーキで用いられているブーツとの間においても部品の共通化を図ることができる。このように、部品の共通化が促進されることによれば、在庫部品点数の削減はもちろん、製造コストの削減も図ることができる。なぜならば、リップの形状の異なるブーツを製造するためには、所望するリップ形状を形成するための金型を逐次製造する必要がある一方、ブーツ溝に小溝を形成する構成では、切削工程においてバイト交換して切削を行なうだけで足りるからである。

上記実施形態ではいずれも、ピストン１０におけるブーツ溝１２に設けた小溝１４の断面形状は、矩形状の角部を面取りした形状としていた。しかしながら、小溝の断面形状としては図５に示すように、単純な矩形状の小溝１４ａとしても良い。また、矩形のみにとどまらず、頂点位置をブーツ溝１２における溝幅の中心に合わせた逆三角形の断面を有する小溝１４ｂとしても良い（図６参照）。このような形態としても、小溝１４ｂにグリスを充填することが可能だからである。さらに、小溝の断面形状としては、図７に示すように、半円形の小溝１４ｃとしても良い。このように、小溝１４の断面形状は種々選択することができ、加工可能であれば、その断面形状は特に限定するものでは無い。

上記実施形態ではいずれも、ピストンのブーツ溝に設ける小溝は、ブーツ溝の形成範囲に沿ってピストンの全周に亙って形成するように記載した。しかしながら、小溝は、ブーツ溝の底部に点在された凹部としても良い。このような構成とした場合であっても、凹部にグリスを充填し、同様な効果を得ることが可能となるからである。なお、このような構成とする場合、ピストンを鍛造する際、予め凹部となる溝を形成しておくと良い。このような構成とすれば、外形切削時にブーツ溝を形成するだけで、その底部に凹部を配置することが可能となるからである。

また、上記実施形態ではいずれも、小溝、または凹部には、グリスを充填する旨を記載した。しかしながら、小溝や凹部には、グリスの代わりに組付油を塗布するようにしても良い。このような構成とした場合であっても、ブーツにおけるリップとブーツ溝との間に潤滑性を持たせることが可能となるからである。

上記実施形態では、いずれもフローティング型のディスクブレーキを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明に係るピストンは、オポーズド型のディスクブレーキにも採用することができる。また、本発明に係るピストンを採用したオポーズド型のディスクブレーキも、本発明の一部とみなすことができる。

１０………ピストン、１２………ブーツ溝、１４………小溝、１６………閉塞部、５０………サービスブレーキ、５２………作用部、５４………反作用部、５６………ブリッジ部、５８………シリンダ、６０………シール溝、６２………シールリング、６４………ブーツ溝、６６………ブーツ、６６ａ………本体、６６ｂ………リップ、８８（８８ａ，８８ｂ）………パッド、９０………プレッシャプレート、９２………ライニング。

Claims (5)

1. ディスクブレーキを構成するキャリパボディに形成された筒状のシリンダに嵌入されるピストンであって、
   前記ピストンの外周に設けられ、蛇腹状の本体と、円環状のリップとを有するブーツにおける前記リップを嵌合させるブーツ溝と、
   前記ブーツ溝の底部に設けられ、嵌合された前記リップと前記ブーツ溝との間の潤滑を成す潤滑剤を配置する凹部とを有することを特徴とするディスクブレーキ用ピストン。
2. 前記凹部は、前記ブーツ溝形成領域に沿って全周に亙って形成される小溝であ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用ピストン。
3. 前記凹部は、前記ブーツ溝形成領域に沿って点在させたことを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ用ピストン。
4. 前記凹部は、前記ブーツ溝における溝幅の中心を基点として形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のディスクブレーキ用ピストン。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のディスクブレーキ用ピストンを搭載したことを特徴とするディスクブレーキ。
   

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