JP5059267B2 - ディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクブレーキの、シリンダーとピストンとのユニットのためのピストンに関するけれども、自動車に適用するためのディスクブレーキのためにデザインされたものに限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダーとピストンとのユニットのための既知のピストンは、本体と、ディスクのブレーキ片に作用するパッドと接触するようにデザインされたヘッドとを有する。
この種形式のピストンは、例えば、乗り物を停止させるために、必要な制動作用を生じさせるように、ディスクの環状のブレーキ片にパッドを押圧させることが知られている。制動の間に、ディスクのブレーキ片に押圧されると、パッドは、ディスクに対して正接方向に向い、所望の制動効果を達成させるためには反対方向の力でディスクにより歪が生じる。このために、パッドはキヤリパー内に設けられた支持体に支持されて、前記正接方向の力に対して反作用をなす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
知られているように、制動動作の間に、振動がディスクブレーキに生じる。ディスクブレーキのこれら振動は、自身が煩わされるようなキーという雑音の形態で表される。
【０００４】
本発明が関係している問題は、前記従来技術を参照して説明された欠点を克服するような構造上並びに機能上の特徴を有する、ディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この問題は、ヘッドとピストンの本体との間に緩衝部材を具備することを特徴とする上記形式のシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンにより解決される。
本発明に係わるディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンのさらなる特徴と効果は、添付の図面を参照し、限定する意図のない指針のために記載された好ましい実施の形態の以下の説明により明らかになるであろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図面において、符号１０は、高性能車両に特に適したディスクブレーキの全体を示す。このディスクブレーキは、軸Ｘ−Ｘを有する環状のブレーキ片１３を備えたディスク１２を有する。
前記ディスクブレーキ１０は、また、ディスク１０のブレーキ片１３の両側に沿って延びたキヤリパーハウジング１４を有する。
車両の前進の間、前記ブレーキ片１３は、キャリパーハウジング１４内で一方向Ｖ１に動く。しかし、後進の間には、ブレーキ片１３は、Ｖ１とは反対のＶ２で示す方向に動く。
【０００７】
前記キャリパーハウジング１４は、適当なアルミ合金から鋳造により形成された２つのハウジング半体１５，１６により形成されている。これらハウジング半体は、Ｘ−Ｘ軸に垂直な面内で隣接されており、ねじ１７により互いに固定されている。
前記ブレーキ片１３の両側に配置され、パッド１９，２０を受けるためのソケットが、前記ハウジング１４内に形成されている。
【０００８】
前記パッド１９，２０は、スチールプレート２１，２２と、摩擦ライニング２１ａ，２２ａとを夫々有する。これら摩擦ライニングは、摩擦係数の高い材料により形成されており、また、前記プレート２１，２２によりしっかりと支持され、そして、制動動作の間に前記ブレーキ片１３の力を直接受けるようになっている。
【０００９】
前記パッド１９，２０は、既知の留め手段２３により脱落するのが防止されている。この留め手段は、前記プレート２１，２２に形成されたスロット状の孔を貫通している。
前記ハウジング半体１５，１６内に装着された２対の対抗するシリンダーとピストンとのユニット２４は、以下に詳細に説明されるように、ブレーキ片１３の対応する面にパッド１９，２０を押圧させる制動動作の間、駆動する。
前進での制動動作の結果として、前記ブレーキ片１３は、パッド１９，２０に、矢印Ｖ１により示されるようにディスクに正接方向に向いた力をかける。ディスクブレーキ１０は、前記パッド１９（２０）を留めるように、キャリパーハウジング１４内に設けられた支持体２５（２６）を有する。
【００１０】
矢印Ｖ２により示された方向の力を生じさせる後進ときの制動動作に従ってパッド１９（２０）を留めるために、ディスクブレーキ１０は、さらなる支持体２７（２８）を有する。
前述した制動動作は、既知の流体圧ブレーキ回路により、前記シリンダーとピンとのユニット２４に作動流体を供給することにより、発生される。
【００１１】
前記両シリンダーとピンとのユニット２４の形状と直径とは、互いに同じか釣り合いがとれており、このために、これらユニットの一方のみが以下に詳述される。
シリンダーとピストンとのユニット２４のためのピストン３０は、本体３２、即ち、ピストンの動作部分と、ヘッド３４、即ち、ピストンの押圧部分とを有する。前記本体は、ヘッドと相互作用し、このヘッドは、パッド２０のプレート２２と接触するようにデザインされている。前記本体３２は、キャリパー１５のハウジング半体１６内に形成され、押圧チャンバー３８を形成するシリンダー３６内に液密に適合されている。また、シリンダー３６により案内される、ピストン３０の本体３２は、押圧チヤンバー３８内の作動流体の作用により、シリンダー内でＹ−Ｙ軸に沿って摺動可能である。前記作動流体に対する密封は、前記シリンダーのチャンネル中に収容されてピストンの本体３２に作用する、リングシールのようなシール手段４０により与えられる。
【００１２】
本発明の一実施の形態において、前記ピストンの本体３２は、カップ形状をしている。パッド１９と面する凹所４１、即ち、換言すれば内方チャンバーが、ピストンの本体３２に設けられている。このカップ形状の本体３２は、シリンダー内で摺動するようにデザインされた外面４４と、内面４６とを備えた環状の側壁４２を有する。前記内面は、ベース４８と共に凹所４１を規定するように側方で制限されている。このベースは、パッド１９とは反対の側で前記環状の側壁４２を閉じるように配設されている。また、このベース４８は、前記凹所４１を規定している内面５０と、押圧チャンバー３８内の作動流体の押圧作動を受けるようにデザインされた外面５２とを有する。本発明の特別な実施の形態において、カップ形状の本体３２は、円筒状であり、凹所４１の直径とほぼ等しい深さの凹所４１を有する(図２)。
【００１３】
前記ベース４８の内面５０には、ボゥル（ｂｏｗｌ）形状の座部５４、例えば、球状のボゥル形状の中空部の形状の座部５４が設けられている。環状のチャンネル、即ち、座部５６が、側壁４２の内面４６に形成され、前記ベース４８から所定距離（Ｄ）を有して側壁４２の自由端５８近くに好ましくは配置されている。前記自由端５８は、カップ形状の本体３２の内端の所に環状のフレアー部、即ち、チャンネル６０を有する。このチャンネルは、カップ形状の本体３２の凹所４１の入口の所で広くなるようにデザインされている。前記本体３２は、金属材料、例えば、アルミニウムにより好ましくは形成されている。
【００１４】
ピストンの前記ヘッド３４は、カップ形状の本体３２の凹所４１内に収容されるようにデザインされたステム６２を有する。このステム６２は、これの側面６６と、カップ形状の本体３２の側壁４２の内面４６との間にギャップ６４を形成するように、カップ形状の本体３２の凹所４１内に収容されている。例えば、ヘッド３４の前記ステム６２は、円筒形であり、円筒形状の凹所４１の直径の半分に等しい外径を有し、また、前記ギャップ６４は、ヘッド３４のステム６２の径の半分に等しい幅を有する。
【００１５】
前記ステム６２は、カップ形状の本体３２と接触している。ヘッドとカップ形状の本体３２との間の接触は、カップ形状の本体３２のベース４８上にステムの自由端６３を支持させることによりなされている。例えば、ステムの自由端６３は、ドーム６８の形状に成形されており、特に、球形ドーム６８の形状に成形されている。この球形のドーム６８は、カップ形状の本体３２のベース４８に設けられたボゥル形状の座部５４内に収容されている。また、好ましくは、ステムの端部６３とベース４８のボゥル形状の座部５４とは、一致した表面を有する。前記端部６３とボゥル形状の座部５４とは、ジョイント、特に、ボールジヨイントを、ピストンの本体３２とヘッド３４との間に形成している。このジョイントによって、ヘッド３４は、カップ形状の本体３２に対して揺動可能となっている。特に、このジョイントの存在により、ステム６２の、かくしてヘッド３４のＹ‘−Ｙ’軸は、カップ形状の本体３２のＹ−Ｙ軸により規定された軸とは異なる方向に向けられ得る。
【００１６】
また、前記ステムには、このステムの自由部分を規定している環状の突条７０，７２が設けられている。これら環状の突条７０，７２は、支持体と案内体とを形成するように、互いにアラインメントされた端面を有している。留め、即ち、スナップ装着手段が、ステムの自由端６３から所定の距離（Ｄ）だけ、好ましくは、座部５６が、カップ形状の本体３２の壁に形成されている座部５６の所でのベースからの距離（Ｄ）と等しい距離（Ｄ）だけ、隔てて設けられている。例えば、外周チャンネル７４が、弾性のワイヤーリング７６を収容可能な座部を形成するように、設けられている。動作状態において、この弾性のリング７６は、前記環状のチャンネル７４から部分的に突出している。
【００１７】
本発明の一実施の形態において、ピストン３０のヘッド３４は、マッシュルーム形状をしており、これの上部は、皿部７８を形成している。この皿部７８は、前記パッド２０のプレート２２と相互作用を果たすようにデザインされた押圧面８０を外面として有する。この押圧面８０には、刻み目（スコア）として一般に知られている複数のチャンネル８２が形成されている。これらチャンネルは、押圧面８０を互いに分離し、プレート２２上に支持されるようにデザインされた複数の部分、即ち、領域８４を形成している。例えば、前記スコアは、互いに平行なチャンネル８２により形成されるか、代わって、互いに同心的な環状チャンネルにより形成されている。前記ヘッド３４は、中空である。例えば、ヘッド３４の所定部分を通るめくら穴８６が、ヘッド３４のＹ‘−Ｙ’軸と同軸的に形成されている。例えば、前記めくら穴８６は、球状ボゥル６８の近くの地点まで、ステム６２内で延びている。このめくら穴８６は、ヘッド３４の皿部７８からヘッド３４のステム部分に向かって序々に小さくなっている異なる径の複数の部分を有している。前記ヘッド３４のキャビテイの上述した形状により、カップ形状の本体３２により加えられてパッド２０に伝えられる押圧動作に対してヘッド３４の抵抗を減少させないで、キャビテイが大きい面を有することを可能にしている。径方向に延びた複数の透孔８８が、皿部７８の近くでヘッド３４に形成されている。例えば、これら透孔８８は、ヘッド３４の外部を内方のキャビテイ８６に連通させている。好ましくは、これら透孔８８は、互いに等しく離間されている。
前記ヘッド３４は、金属材料、例えば、チタニウムもしくは好ましくはスチールにより形成されている。
【００１８】
効果的に、緩衝部材が、ヘッド３４のステム６２と、カップ形状の本体３２の側壁４２との間のギャップ内に収容されている。“緩衝部材（ｄａｍｐｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）”という用語は、制動動作によりピストン３０のヘッド３４内に生じる振動を緩衝することのできる部材を示している。例えば、合成樹脂材、天然ゴム、もしくは、振動阻止（ａｎｔｉ−ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）または静止ブロック支持（ｓｉｌｅｎｔ ｂｌｏｃｋ ｓｕｐｐｏｒｔｓ）を果たすために一般的に知られている材料のような緩衝材料により形成されているリング９０が、ギャップ６４内に収容されている。本発明の一実施の形態において、ＥＰＤＭ、もしくはＶＩＴＯＮとして一般に知られているような合成樹脂のシリコーンベースの材料で形成されているリングが、ギャップ６４内に収容されている。
【００１９】
さらに効果的には、前記緩衝リング９０は、ステムと接触する面に内方ライニング９２を、また，カップ形状の本体３２と接触する面に外方ライニング９４を有する。例えば、これらライニング９２，９４は、対向する面に前記緩衝リング９０が固定された同心的な金属ブッシュである。この緩衝リング９０は、強制的に挿入することにより、ギャップ内に効果的に収容されている。特に、前記外方ライニング９４は、カップ形状の本体３２の側壁４２に形成された環状座部５６内に収容され、また、前記内方ライニング９２は、ステム６２の環状突条７０，７２により支持されている。この内方ライニング９２には、中心部から両端部へ向かうテーパが形成されている。即ち、内方ライニングは、フレアーリング９６，９８をステム６２と面したエッジに有する。動作位置において、緩衝リング９０は、ステム６２の外周チャンネル７４から部分的に突出した弾性のワイヤーリング７６上に支持されている。
効果的には、前記緩衝リング９０は，ステム６２の幅、即ち、径と等しい高さと、ステム６２の幅の少なくとも半分に等しい幅とを有する。
【００２０】
本発明に係わるディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンの組み立てと動作とが、以下に説明される。
ピストン３０の組み立てのために、カップ形状の本体３２と緩衝リング９０とが、最初に、一緒に装着される。緩衝リング９０が、カップ形状の本体３２の凹所４１内に挿入され、外方ライニング９４が、側壁４２に形成された座部５６内に強制的に挿入される。この動作は、カップ形状の本体３２の凹所４１の所にフレア部を形成することにより、能率良くできる。緩衝リング９０が挿入された後に、ピストン３０のヘッド３４が装着される。そして、ステム６２が、球形のドーム６８の形態に成形された端部６３が、カップ形状の本体３２のベース４８内のボゥル形状の座部５４と接触するようになるまで、内方ライニング９２中に挿入される。換言すれば、環状の突条７０，７２が、球形のドーム６８の形態に成形されたステム６２の端部６３が、カップ形状の本体３２のベース４８に配置された座部５４内に収まるまで、内方ライニング９２の表面を摺動する。この動作は、ステム６２の環状の突条７０，７２上をライニング９２を摺動可能にする、内方ライニング９２のフレア部９６，９８の形成により、能率良くなされる。内方ライニング９２に形成されたフレア部９６は、また、緩衝リング９０中でのステム６２の摺動の間に、外周チャンネル７４内で完全に動くことを可能にしている。前記ステムが動作状態に持たらされたときに、緩衝リング９０は、外周チャンネル７４を越えて位置される。これは、ベース４８から、緩衝リング９０のための座部５６までの距離（Ｄ）に等しい、ステム６２の端部６３からの距離の所に外周チャンネル７４が形成されている結果である。このことによって、弾性のワイヤーリング７６がチャンネル７４から突出して、ストッパーを、即ち、支持部材を形成している。この支持部材は、ステム６２を動作位置にスナップロックさせることにより、ステム６２が脱落するのを防止している。組み立てられたピストン３０は、キャリパーハウジング１４内に設けられたシリンダー３６内に既知の方法で収納され、この結果、ピストンは、押圧チャンバ３８内の作動流体によりパッド２０に押圧され得る。
【００２１】
制動動作の間、制動流体により押されるピストン３０は、ディスク１２のブレーキ片１３にパッド２０を押圧させて、振動を生じさせるであろう制動動作を果たす。パッドからのこのような振動は、皿部の押圧面を介してピストンのヘッドに部分的に伝達される。そして，ヘッドが、ピストンの本体に対して動く、即ち、振動するのに従って、振動を緩衝する緩衝リングが変形する。
【００２２】
換言すれば、パッドからピストンのヘッドに伝達される振動に存在するエネルギーは、緩衝リングにより部分的に消費され、緩衝、即ち、減衰により、パッドの振動と、制動動作によりディスクに生じる振動とは、煩わしい雑音を減じる。前記緩衝リングと，これの材料とのディメンションは、制動動作により生じ、所定の周波数分布を有する振動を緩衝するように選定されている。
【００２３】
上記説明から明らかなように、本発明に係わるディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンは、制動動作により生じる振動を緩衝するように、従って、制動動作の間に発生される煩わしい雑音を減衰する前述した要求を満たすことが可能である。
【００２４】
特に、ピストンの本体とヘッドとの間に設けられた緩衝部材によって、制動動作の間に生じ、シリンダーとピストンとのユニットを介してキャリパーハウジングに伝達される振動を緩衝することができる。
【００２５】
しかし、皿形状の上部を備えたマッシュルーム形状のピストンにより、パッドに加えられる圧力が、精度良く制御され得る。換言すれば、皿部により、ピストンの大きい押圧面、即ち、支持領域を有することを可能にして、パッドに加えられる圧力が減じられ得、またパッドがディスクのブレーキ片に対して均一に押圧され得る。
【００２６】
ヘッドとカップ形状の本体とを有するピストンを設け、また、中空のヘッド、換気用透孔、並びに皿部の押圧面のスコア設けることにより、断熱性を高めることができる。かくして、制動動作の間に発生し、シリンダーとピストンとのユニットに伝達される熱は、これが、ピストンの本体並びに押圧チャンバーに収容された流体に達する前に、ヘッドの延長された熱交換面により、かなり発散される。
【００２７】
前記ヘッドのステムとピストンの本体との間の制限された接触により、ピストンの本体のさらなる断熱が、また可能である。
【００２８】
前記ヘッドと本体との間の接触は、球状のジョイントにより果たされるので、ピストンは、制動動作のためにキャリパーハウジングの変形が生じても、最適な状態でパッドに押圧動作を与えることができる。また、このボール状のジョイントは、環状のブレーキ片に対して傾斜している面上にプレートがあるようにパット位置自身を持たらすことにより、摩擦ライニングが不均一に磨耗している場合でも、最適な押圧を可能にしている。これは、ピストンのヘッドがピストンの本体の軸に対して傾斜されるであろう場合に、押圧面をパッドのプレートに対して充分に支持させることを可能にするからである。
【００２９】
本発明のさらなる効果は、非常に低いコストで製造され得る新規で簡単な構成であることである。
特別な効果において、ステム６２の自由端６３は、ヘッド３４の回転中心、即ち、揺動中心をパッドに面したヘッド端の近くに位置させるのに充分なディメンションの半径を有するドーム６８の形態に成形されている。例えば、図２に示されているように、ヘッドの揺動中心は、皿部７８のベース上にほぼ位置されている。このようなヘッドの揺動中心の配置により、皿部の振動振幅が小さくてもステムにより大きくされて、大きくされた振動振幅と、緩衝部材の大きくされた変形とを生じさせる。この結果、効果的な振動減衰がカップ形状の本体に伝達され得る。
【００３０】
明かに、変更並びに／もしくは追加が前に説明並びに示された本発明になされ得る。 図２に示された装置の変形として、ヘッド３４は、ホーン（ｈｏｒｎ）形状にされ得、また、この中に形成されたキャビテイ１００は、ファネル（ｆｕｎｎｅｌ）形状にされ得る（図３）。
ヘッドの表面を大きくするために、従って、熱交換表面を大きくするために、皿部の近くか、皿部自身の所で、ヘッド３４から径方向に延びたフイン１０２を設けることが可能である（図３，４並びに５）。
カップ形状の本体３２の変形例として、ベースプレート１０２により閉成されたスリーブ１０４を備えた本体３２を設けることが可能である（図４）。
球形のドーム６８の形態に成形されたステム６２の端部の変形例として、球形のヘッド１１０を備え、ねじが形成された部材１０８を設けることが可能である。
【００３１】
当業者は、自由な要求や特別な要求を満たすために、上述したようなディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンの好ましい実施の形態に、請求の範囲から逸脱しないで、種々の変更並びに適用させ得るか、部品を他の機能的に同じものに変更させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ディスクブレーキを上側から一部部を断面して示す概略図である。
【図２】 図２は、図１に示すディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンを一部切断して示す図である。
【図３】 図３は、本発明の第２の実施形態に係わるディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンの断面図である。
【図４】 図４は、本発明の第３の実施形態に係わるディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンの断面図である。
【図５】 図５は、本発明の第４の実施形態に係わるディスクブレーキのシリンダーとピストンとのユニットのためのピストンの断面図である。

Claims (20)

1. ディスク（１２）のブレーキ片（１３）に作用するように、パッド（２０）と接触できるようにデザインされた本体（３２）並びにヘッド（３４）と、ピストン（３０）の本体（３２）とヘッド（３４）との間に設けられた緩衝部材とを具備する、ディスクブレーキ（１０）のシリンダーとピストンとのユニット（２４）のためのピストン（３０）において、
   前記ヘッド（３４）並びに前記本体（３２）は、前記ヘッド（３４）がステム（６２）を有し、前記本体（３２）が前記ステム（６２）に対する凹所（４１）を有し、かつ、前記緩衝部材がリング（９０）であって前記リング（９０）のためのギャップ（６４）を形成し、
   前記ステム（６２）並びに前記本体（３２）と接触する面にライニング（９２，９４）が設けられており、
   前記リング（９０）は、前記ステム（６２）に設けられた環状の突条（７０，７２）によりステム（６２）を案内かつ支持していることを特徴とするピストン（３０）。
2. 前記リング（９０）は、前記ステム（６２）の幅の半分の幅と、ステム（６２）の高さと等しい高さとを有することを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
3. 前記リング（９０）は、合成樹脂材もしくは天然ゴムで形成されていることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
4. 前記リング（９０）は、ＥＰＤＭもしくはシリコーンをベースとした合成樹脂材で形成されていることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
5. 前記リング（９０）は、前記ギヤップ（６４）の中に強制的に押し込められていることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
6. 前記リング（９０）は、ピストン（３０）の本体（３２）の環状の座部（５６）の中に収容されていることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
7. 前記リング（９０）のライニング（９２）のエッジは、リング（９０）内に前記ステム（６２）を受けるためのファンネル形状を形成するように、面取りされていることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
8. 前記ピストン（３０）は、ピストン（３０）の前記本体（３２）とステム（６２）との間に接触部を有することを特徴とする、請求項１のピストン（３０）。
9. ピストン（３０）の前記本体（３２）とステム（６２）との間の前記接触部は、ボールジョイントにより設けられていることを特徴とする請求項８のピストン（３０）。
10. ピストン（３０）の前記本体（３２）は、前記ステム（６２）を中に受けるようにデザインされたキャビティ（４１）を有するカップ形状であることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
11. 前記カップ形状の本体（３２）は、ベース（４８）を有し、このベースには、球形のドームに成形されたステム（６２）の端部（６３）を中に受けるようにデザインされた座部（５４）が形成されていることを特徴とする請求項９もしくは１０のピストン（３０）。
12. 前記ピストン（３０）の本体（３２）は、ベースプレート（１０６）により閉成されたスリーブ（１０４）であることを特徴とする請求項１１のピストン（３０）。
13. 球形のヘッド（１１０）を備えたねじ付き部材（１０８）が、前記ステム（６２）の端部（６３）に接続されていることを特徴とする請求項１１のピストン（３０）。
14. 前記ヘッド（３４）は、マッシュルーム形状をしており、このトップは、皿部（７８）を構成していることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
15. 前記皿部（７８）は、前記パッド（２０）と相互作用するようにデザインされた押圧外面（８０）を有することを特徴とする請求項１４のピストン（３０）。
16. 前記押圧外面（８０）にはスコアが形成されていることを特徴とする請求項１５のピストン（３０）。
17. 前記ヘッド（３４）は、中空であることを特徴とする請求項１のピストン（３０）。
18. 前記中空のヘッド（３４）には、径方向に延びた複数の透孔（８８）が形成されていることを特徴とする請求項１７のピストン（３０）。
19. 前記ヘッド（３４）は、径方向に突出したフイン（１０２）を有することを特徴とする請求項１４のピストン（３０）。
20. 請求項１ないし１９のいずれか１のピストン（３０）を有する、ピストンとシリンダーとのユニットが設けられたキャリパーハウジング（１４）を具備するディスクブレーキ（１０）。

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