JP5330821B2 - ディスクブレーキのピストン変位量測定方法およびその方法に使用する装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車・二輪車等の車両用或いは産業用のピストンリトラクション（ピストン戻し）機構を持ったディスクブレーキ装置におけるピストン変位量測定装置に関するものである。

液圧作動の一般的なディスクブレーキにおいては、制動時に前進して摩擦パッドをディスクロータに押し付けたブレーキピストンを、除圧時（制動解除時）にピストンシールと称されるゴムリングで引き戻すピストンリトラクション機構が設けられている。（特許文献１）。

特開２００５−９０７５７

前記公報に記載のピストンリトラクション機構においては、シール溝の反液圧側（ロータに近い側）の溝縁が適度に面取りされ、その面取りの範囲でピストンシールの内径側が前進するピストンに追従して弾性変形し、それによって生じる弾性復元力で除圧後にピストンを引き戻す構成となっている。
ところでキャリパアッセンブリの状態におけるピストンの戻り量は、上記ピストンリトラクション機構とキャリパの変形やパッドの圧縮歪みの総合的な結果として通常１ｍｍ以下の値を示すことが良いとされている（非特許文献１）。

自動車規格 ＪＡＳＯ Ｃ ４４８−８９−解説 Ｐ３８ピストン戻り量、Ｐ３９ピストン戻り量試験方法

即ちピストンの戻り量が小さすぎる場合にはパッドによる引摺り原因となり、一方戻り量が過大の場合にはブレーキペダルの遊び（無効ストローク）が大きくなり、ペダルフィーリングが悪くなる等の問題が発生する。
このため、ピストンの戻り量試験方法の一例として前記自動車規格に記載されているようなダイヤルゲージによるもの等が提案されている。

このダイヤルゲージを使用した試験方法は、フィストタイプキャリパ（フローティング型ディスクブレーキ）の場合、アウタ側にシリンダがないのが一般的で、測定を阻害しないためピストン戻り量（以下ピストン変位量という）を比較的簡単に測定できるものの、ピストン対向型ディスクブレーキでは、ロータの両側にシリンダがある為ピストン変位量を直接測定するのは難しかった。

そこで、本発明は、非接触型変位計を利用した新しいピストン変位量を測定できる装置を提案し、ロータの両側にピストンを有するピストン対向型ディスクブレーキであっても、正確なピストン変位量を測定可能とした。

このため本発明は、本発明が採用した課題を解決するための手段は、
ディスクロータを跨いで配置するディスクブレーキのキャリパ２に、ロータ１に対向する少なくとも１個のシリンダ３を設け、前記シリンダに挿入したピストン４でブレーキパッド７を押圧して前記ディスクロータに摺接しブレーキを働かせることができるようにしたディスクブレーキにおいて、
前記ディスクロータにギャップセンサ１０を設けるとともに前記ピストン４には前記ギャップセンサ１０のターゲットを配置し、前記ギャップセンサ１０の先端部は前記ピストンで押圧される摩擦パッドに形成した孔を介して前記ターゲット２１に対向して配置されており、さらに、前記ピストン変位測定装置は、前記ピストン４とシリンダ３によって形成された液圧室５と、この液圧室に導入される液圧と、導入された液圧により、前記ピストン４を前進させてブレーキ作動状態にすることができ、さらに前記ブレーキパッドによるブレーキ作動状態の時に前記ギャップセンサ１０とターゲット２１とによりピストン移動量を測定し、ついで、前記液圧室５の液圧を開放しピストン４が初期位置に復帰した状態の時にギャップセンサ１０とターゲットとによりピストン移動量を測定し、両測定値にもとづいて実際のピストン４の変位量を測定できるようにしたことを特徴とするピストン変位測定装置である。
また、前記ギャップセンサはディスクロータに孔を設け、同孔にアタッチメントを介して取り付けられていることを特徴とするピストン変位測定装置である。
また、前記アタッチメントはディスクロータに取り付けられていることを特徴とするピストン変位測定装置である。
また、前記ギャップセンサは前記アタッチメントに軸方向への変位が可能なようにネジ結合して取り付けられていることを特徴とするピストン変位測定装置である。

本発明のディスクブレーキのブレーキピストン変位量測定装置によれば、ピストン対向型ディスクブレーキのピストン変位量を正確に測定することができる。また各ピストン毎の変位量の正確に測定することができる。キャリパアッシイ状態でのピストン変位量の測定が可能となったため，実際の加減圧時のピストン変位量を同時に測定でき、この測定値に基づいて液量やキャリパ剛性、引摺りトルク等とデータを突き合わせてシール特性の良否を検討することができる、等々の優れた特有の作用効果を達成することができる。
なお、本ピストン変位量測定装置は、ピストン対向型ディスクブレーキに限らず、当然のことながらピストンが片側にあるフローティング型ディスクブレーキのピストン変位量測定にも使用することができる。

ディスクブレーキのピストンまたはディスクロータの一方にギャップセンサを設け、そのセンサによりディスクロータまたはピストンとの距離を計測し、ピストンの軸方向の変位量を測定する。この方法によりキャリパアッシ状態でのピストン変位量の測定が可能となるとともに、実際の加減圧時のピストン変位量を同時に測定できため、この測定値に基づいて他のデータと突き合わせることでシール特性の良否を検討することができる。

本発明の一実施形態の対向型ディスクブレーキのブレーキピストン変位量測定装置を図面を参照して説明する。

図１は、本実施例に係る対向型ディスクブレーキのピストン変位量測定装置の断面図、図２〜４は、ピストン４に取り付けるアタッチメントの別の実施例を示す図である。
図１において、ディスクブレーキは、ディスクロータ（以降ロータという）１と、このロータ１を跨ぐように配置されたキャリパ２とを備えており、ロータの左右キャリパ２には少なくとも１個以上のシリンダ３が左右それぞれ同数形成され、そのシリンダ３内にピストン４が軸方向に摺動自在に配置されている。前記ピストン４はロータ１を挟んで対向して配置されている。

シリンダ３内にはピストン４とシリンダ底部との間に液圧室５が形成され、またシリンダ３の内周壁にはピストン４の外周上に当接しピストンリトラクション機構を構成するシール６が設けられている。液圧室５は図示せぬ液圧発生源に接続されており、また左右ピストン４のロータ側の端部には従来公知のブレーキパッドアッセンブリ（以降ブレーキパッドという）７が取り付けられている。これらディスクブレーキの基本構成は従来のディスクブレーキと同じである。

前記左右ピストン４の中心部にはロータ側に開口した円筒状の穴８が形成されており、この穴の底部にアタッチメント９（例えば金属で構成されたもの）を接着等で固定し、このアタッチメント９にギャップセンサ１０が取り付けられている。アタッチメント９は後述するようにゴム部品により支持されるなど種々のアタッチメント形状を採用することができる。なお、図１において、アタッチメント９を穴８の底部に接着材などで固定する代わりに、アタッチメント９の周囲の空間をゴムで埋め、そのゴムによってアタッチメント９を保持することも可能である。
アタッチメント９を介してピストン４に取り付けられたギャップセンサ１０の先端部は、ブレーキパッド７に形成した孔１１を介してロータ１の側面に対向して配置されている。またギャップセンサ１０は図示せぬリード線を介して不図示のセンサ表示部に接続されている。図１中、符号４０はキャリパの変形を測定するダイヤルゲージである。

前記ピストン４に取り付けるアタッチメントの別の例を図２を参照して詳細に説明すると、アタッチメントは一側にスリット１２を有する円筒状のアルミ部材１３と、このアルミ部材の中心部に取り付けたゴム部１４を有しており、ゴム部にギャップセンサ１０の外周に形成したネジ部をネジ込むことによりギャップセンサ１０をアタッチメント９に取り付けることができる。アタッチメント９をピストン４に固定した後、ギャップセンサを取り付けると、ギャップセンサとロータ１の押圧面との距離調整を自由に調整することができる。

アタッチメント９にギャップセンサ１０を取り付けるためのさらに別の実施例を図３を参照して説明する。
アタッチメントを図３に示すようにＡ部材、Ｂ部材によって構成し、Ｂ部材をＡ部材内に螺合できる構成とする。またギャップセンサ１０は外周に傾斜面を有する深さ調整ナット１５を備えた構成とする。このアタッチメントでは、アタッチメントのＡ部材をピストン４に取り付けた後、深さ調整ナット１５にてセンサ長さを調整し、つづいてＢ部材をＡ部材にネジ結合することによりナット１５の傾斜面によりギャップセンサ１０をアタッチメントの中心部に位置決めすることができる。

アタッチメントにギャップセンサを取り付けるためのさらに別の実施例を図４を参照して説明する。
図４において、ピストン４の穴に固定するアタッチメント９は全てゴム材で構成し、中央部にギャップセンサ１０を取り付けることができる穴１６を形成する。アタッチメント９の外周は多少凹凸のある表面とし、また、アタッチメント９の表側一面には適宜形状をしたアタッチメント引き抜き用の突起１７を形成しておく。アタッチメント９をピストン４に固定した状態でギャップセンサ１０をギャップセンサ１０とアタッチメント９とのシメシロを利用してアタッチメントに取り付ける。この構成では、ギャップセンサ１０がピストン４にセンタリングが可能であり、またアタッチメント９の外周面の剛性を落とす為凹凸とさせたことによりアタッチメント９をピストン４に容易に挿入をさせ固定することができる。また、突起１７を利用してアタッチメント９をピストン４から容易に取り外すことができる。

図１に戻り、上記ピストン変位測定量測定装置を使用してピストン変位量を測定する測定方法を説明する。
ピストン４とシリンダ３によって形成された液圧室５に液圧を導入すると、ピストン４が前進し、ピストン４に押圧されたブレーキパッド７がロータ面を押し、ブレーキ作動状態を再現することができる。このときブレーキパッドも反作用でロータに押圧されるため圧縮され僅かに歪む。このブレーキ作動状態の時にギャップセンサ１０によりギャップ先端部とロータ１の押圧面との距離Ｘを測定する。

ついで、液圧室５の液圧を開放すると、ピストン４はピストンリトラクション機能を有するシール６による戻し作用、およびブレーキパッド７の歪み開放作用、キャリパ自体の変形開放作用等により初期位置に復帰する。復帰した状態でギャップセンサ１０によりギャップ先端部とロータ１の押圧面との距離Ｘを測定する。
前記したブレーキ作動時のギャップセンサとロータ１との距離およびブレーキ開放時のギャップセンサとロータ１との距離から、実際のピストン４の変位量を正確に測定することができる。
なお、ダイヤルゲージ４０はキャリパ剛性（キャリパの一次変形）を測定するための変位計であり、非接触型としても良い。

ところで、前記実施例はいずれもギャップセンサをピストン側に取り付けた例であるが、ギャップセンサをロータ側に取り付けこともできる。
図５は、ギャップセンサをロータ側に取り付けた状態の断面図である。
図５（イ）（ロ）においてロータ１にはギャップセンサ１０を取り付けるためのネジ孔１８を形成する。ネジ孔１８に螺合するネジ部材１９は円筒状に形成されており、このネジ部材の中心部に（ロ）に示すように両側からギャップセンサ１０を螺合することができる構成となっている。また、ピストン４に固定するブレーキパッド７には孔２２を開け、その孔２２内にギャップセンサ１０のターゲット（適宜太さを有する棒状体）２１を挿入し、そのターゲット２１の端部をピストン４内に設けた硬質ゴム２０に差し込み保持する。

ギャップセンサ１０はピストン４に固定されたターゲット２１の端面との距離Ｘを計測することでピストン変位量を測定することができる。ピストン変位量測定装置は、静的なテストであるため、制動トルクは入力されないことから、ギャップセンサ１０をロータ１に取り付けることを可能としている。ギャップセンサをロータに取り付けた方がピストン内部に配置するよりも作業中にギャップセンサに触れたり、損傷することが少ない。

続いてギャップセンサをロータ１側に取り付けた他の例を図６〜９を参照して説明する。
図６〜９においてロータ１の左右面にはアタッチメント２３を固定する孔３０が形成されており、この孔３０に連通してリード線２８を通すためのスリット２９が形成されている。ロータ１の孔には左右からアタッチメント２３が適宜手段で前記孔３０内に固定される。
ロータ１に固定したアタッチメント２３には左右からギャップセンサ１０が挿入固定される。アタッチメント２３とギャップセンサ１０との固定はネジまたはアタッチメントの変形を利用した方法等が採用できる。

ブレーキパッド７にはアタッチメントおよびギャップセンサを配置する孔が形成されており、この孔内にロータ１に固定したアタッチメント２３が緩く嵌合して配置されている。ピストン４にはギャップセンサ１０のターゲット２４が取り付けられる。ターゲット２４は図７に示すように円形リング２５とターゲット板２６とから構成され、円形リング２５によりピストン内周面に固定される。ギャップセンサ１０の端部は前記ターゲットと対向して配置される。
ギャップセンサ１０はピストン４に固定されたターゲット２４との距離Ｘを計測することでピストン変位量を測定することができる。
ピストン変位量測定装置は、静的なテストであるため、制動トルクは入力されないことから、ギャップセンサをロータ１に取り付けることを可能としている。
〔００１０〕にも記載したが、フローティング型ディスクブレーキにもこの発明を利用することができる。
図１０にフローティング型ディスクブレーキに本発明を適用した例を示す。図１０において、左側ピストン４の中心部にはロータ側に開口した円筒状の穴８が形成されており、この穴の底に金属等からなるアタッチメント９が取り付けられ、このアタッチメント９にギャップセンサ１０が取り付けられている。なお、アタッチメント９の形状は上述した対向型ディスクブレーキに使用のものを採用することができる。アタッチメントを介してピストン４に取り付けられたギャップセンサ１０の先端部は、ブレーキパッド７に形成した孔１１を介してロータ１の側面に対向して配置されている。またギャップセンサ１０は図示せぬリード線を介して不図示のセンサ表示部に接続されている。
この構成により、フローティング型ディスクブレーキでもキャリパの爪側形状が複雑であったりサポートのアウタブリッジの形状が特殊形状であって計測上問題なく、非接触で安定した、ピストン変位量を測定することが出来る。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、アタッチメントの形状、ギャップセンサの取り付け方法を変更することができる。
さらに、実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明は、ディスクブレーキのピストン変位量測定に利用することができる。

本実施例に係る対向型ディスクブレーキのピストン変位量測定装置の断面図である。 ピストンに取り付けるアタッチメントの別の実施例を示す図である。 ピストンに取り付けるアタッチメントのさらに別の実施例を示す図である。 ピストンに取り付けるアタッチメントのさらに別の実施例を示す図である。 ギャップセンサをロータ側に取り付けた状態の実施例の断面図である。 ギャップセンサをロータ側に取り付けた他の実施例の断面図である。 ピストンに取り付けるターゲットの断面図である。 ギャップセンサをロータ側に取り付けるための説明図である。 ギャップセンサを取り付けた状態のロータの側面図である。 フローティング型ディスクブレーキに本発明を適用した例の断面図である。

符号の説明

１ ロータ
２ キャリパ
３ シリンダ
４ ピストン
５ 液圧室
６ シール
７ ブレーキパッド
８ 穴
９ アタッチメント
１０ ギャップセンサ
１１ 孔
１２ スリット
１３ アルミ部材
１４ ゴム部
１５ 調整ナット
１７ 突起
１８ ネジ孔
１９ ネジ部材
２０ 硬質ゴム
２１ ターゲット
２２ 孔
２３ アタッチメント
２４ ターゲット
２５ 円形リング
２６ テーゲット板
２８ リード線
２９ スリット
３０ 孔

Claims (4)

1. ディスクロータを跨いで配置するディスクブレーキのキャリパ２に、ロータ１に対向する少なくとも１個のシリンダ３を設け、前記シリンダに挿入したピストン４でブレーキパッド７を押圧して前記ディスクロータに摺接しブレーキを働かせることができるようにしたディスクブレーキにおいて、
   前記ディスクロータにギャップセンサ１０を設けるとともに前記ピストン４には前記ギャップセンサ１０のターゲットを配置し、前記ギャップセンサ１０の先端部は前記ピストンで押圧される摩擦パッドに形成した孔を介して前記ターゲット２１に対向して配置されており、さらに、前記ピストン変位測定装置は、前記ピストン４とシリンダ３によって形成された液圧室５と、この液圧室に導入される液圧と、導入された液圧により、前記ピストン４を前進させてブレーキ作動状態にすることができ、さらに前記ブレーキパッドによるブレーキ作動状態の時に前記ギャップセンサ１０とターゲット２１とによりピストン移動量を測定し、ついで、前記液圧室５の液圧を開放しピストン４が初期位置に復帰した状態の時にギャップセンサ１０とターゲットとによりピストン移動量を測定し、両測定値にもとづいて実際のピストン４の変位量を測定できるようにしたことを特徴とするピストン変位測定装置。
2. 前記ギャップセンサはディスクロータに孔を設け、同孔にアタッチメントを介して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のピストン変位測定装置。
3. 前記アタッチメントはディスクロータに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のピストン変位測定装置。
4. 前記ギャップセンサは前記アタッチメントに軸方向への変位が可能なようにネジ結合して取り付けられていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載のピストン変位測定装置。

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