JP5678049B2 - ディスクブレーキのブレーキキャリパ - Google Patents

Description

本発明は、アキシアル軸受を有するディスクブレーキのブレーキキャリパに関し、このブレーキキャリパは、軸方向に移動可能なピストンが配置されるボアホールを有するハウジングと、回転可能で軸方向に移動可能に支えられ、一方のシャフト端がハウジング開口を貫通する駆動用シャフトと、１つ傾斜路部材がハウジングに回転固定され、１つの傾斜路部材がシャフトに回転固定される２つの二重反転傾斜路部材と、スピンドルを有しかつシャフトとピストンとの間に配置される調節装置と、スピンドルとシャフトとの間で作用するアキシアル軸受とを備える。

特許文献１は、アキシアル軸受を有する自動車ディスクブレーキ用の一般的な形式の複合ブレーキキャリパを開示する。このブレーキキャリパは、ボアホールを有するハウジングを備え、このボアホール内にブレーキ作動ピストンが移動可能に配置される。駐車ブレーキを作動するため、ブレーキハウジング内にシャフトが回転可能に支持されており、このシャフトは、ブレーキハウジングを貫通し、傾斜路装置（ramp arrangement）の一方の傾斜路部材に接続されている。第２の関連する傾斜路部材は、ハウジングに固定されて配置されている。シャフトと傾斜路装置との間のくさび機構状の作動により、シャフトも回転駆動運動の下で軸方向に移動される。シャフトは、この軸方向移動を調節装置のスピンドルに伝達し、このシャフトとスピンドルとの間にはアキシアル軸受が配置されている。この軸方向移動は、調節装置を介してピストンに伝達される。ここに、調節装置のケーシングが、ハウジングと一体の傾斜路装置に回転固定されている。

ねじれ防止装置（torsional safeguard）の構成部材を省略するため。アキシアル軸受を鋼板で形成し、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene）の低摩擦コーティングを施し、これに、鉛−銅混合体を埋設することが提案されている。

特に集中的な応力及び／又は長時間にわたる作動で、このように被覆された鋼板は、被覆が剥れるという難点があることが判明した。この剥離は、関連する摩擦対間に、例えば僅かなゆがみが発生したときに発生する。そして、被覆の局部的な過大応力による過度の表面圧力が、アキシアル軸受の基材と被覆との間の境界面の領域で剥れを生じさせる。アキシアル軸受の摩擦力低減特性が喪失することの結果、剥離した被覆片又は粒子がブレーキ流体内に入り、ブレーキ流体を汚染する虞がある。一般的な形式のブレーキキャリパでは、軸方向アライメントの誤差又はゆがみは完全には排除できず、このため、特許文献１では、この問題を避けるために凸状に湾曲したアキシアル軸受が特に推奨されている。

欧州特許公報ＥＰ０４３６９０６Ｂ１

本発明の目的は、特に、製造コスト低減のために改善された磨耗特性を有する、一般的な形式の改善されたブレーキキャリパを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴により達成される。この発明では、特定のプロセスの全工程、すなわち、基板の被覆工程が省略でき、複雑な球状面形状を形成する必要がない、という特に有益な利点が得られる。これは、製造コストを低減する。更に、本発明の詳細は、好ましい実施形態の図を参照する説明と共に、従属形式の請求項から得られる。

図１は、第１の実施形態による調節および駆動装置を有するブレーキキャリパの拡大断面図である。 図２は、アキシアル軸受ディスクを有する実施形態の分解図である。 図３は、ａ），ｂ），ｃ）でアキシアル軸受ディスクの拡大図を示す図である。

特に、自動車ディスクブレーキのブレーキキャリパ１は、ハウジング２とピストン３とを備え、このピストンはブレーキを作動させるために、ボアホール４内に移動可能に配置されている。ここでは、ピストン３は、通常のブレーキ作動中、液圧的に加圧されることで移動される。駐車ブレーキ作動に移行するため、シャフト５が設けられており、このシャフトにより、ピストン３は駆動装置１０を介して長手方向軸９に沿ってボアホール４内で移動することができる。シャフト５は、作動レバー7を取付けられる一方のシャフト端６が、ハウジング２の開口を貫通する。駆動装置１０は可変長の調節装置２０を介してピストン３に作用する。

駆動装置１０は、傾斜路装置（ramp arrangement）１１を備え、この傾斜路装置はハウジングと一体の傾斜路部材１２と、この傾斜路部材１２に対して回転可能な傾斜路部材１３とを有する。ここでは、傾斜路部材１３は、シャフト５のディスク状端部８に一体に形成してある。複数の回転部材１４が傾斜路部材１２，１３間に配置されており、傾斜路部材１２，１３が反対方向に回転すると、傾斜路装置１０は、矢印で表示するように、駆動方向に長手方向軸９に沿ってシャフト５を軸方向に移動させる。

シャフト５の端部８とピストン３との間に、可変長の調節装置２０が配置されており、この調節装置は、傾斜路装置１１のストロークをピストン３に伝達し、更に、ブレーキライニング（図示しない）および関連するブレーキディスク（図示しない）の磨耗を補償する。特に、この調節装置２０は、端部２２を有するスピンドル２１とナット２４とを有し、このナットはスピンドル２１の軸部２３上に螺合され、ピストン３を支える。ディスク状スライド軸受の形態のアキシアル軸受１５が、スピンドル２１の端面と端部８との間に設けられている。

ばね２６は、スプリングキャップ２７により、スピンドル２１をアキシアル軸受１５に向けて付勢する。このスプリングキャップ２７は、突出するクリップ２８により、ボアホール４内の凹部２８に軸方向および半径方向に支えられている。

歯部システム３０の複数の通常の歯がスピンドル２１の端部２２の周部に取付けられており、したがって、端部２２は実質的に星形の断面形状を形成する。スピンドル２１を捩じりに対して保護するため、ハウジングと一体のケーシング３１が端部２２を囲んでいる。ケーシング３１は、少なくとも一部が端部２２に対応した実質的に星形の内部断面形状（internal profile）３４を有するため、歯部システム３０に係合し、端部２２と共に接線方向における確実な連結接続部を形成する。これにより、スピンドル２１は駆動方向に移動可能であるが、同時に、捩じりに対して保護された状態で、ケーシング３１の内側、したがってブレーキキャリパ１内でも着座（seated）している。

取り扱い容易な組立ユニットを形成するため、本発明によると、機械的駆動装置１０および調節装置２０の主要部材は、一体的に結合されて１つのユニットを形成しており、これを特に図２に示してある。ここでは、スプリングキャップ２７と傾斜路部材１２との間の固定は、ケーシング３１の予め組立てられた結合体を形成する。この予め組立てられた結合体は、更に、傾斜路部材１１とシャフト５とアキシアル軸受１５とスピンドル２１とスプリング２６とケーシング３１とを、スプリングキャップ２７と共に備える。

ケーシング３１を組立てるため、傾斜路部材１１とアキシアル軸受１５とスピンドル２１とが、最初にケーシング３１内に挿入され、このケーシングは、屈曲したクリップ３２により回転固定された（rotationally fixed）傾斜路部材１２にロックされ、したがって、個々の部材をケーシング３１の外形の内側に共に収容した状態に保持する（captively holding）。スプリングキャップ２７は、突出したクリップ３３上の内側スプリング２６と共にケーシング３１に機械的に保持する（latch）ことができる。これによる予め組立てられた組立てユニットは独立して取扱うことができ、ボアホール４内に導入した後は、スプリングキャップ２７の他の突出クリップ２８により、ブレーキキャリパ１の凹部２９内にスナップ止め（snap）することができる。

駐車ブレーキは以下のように機能する。駐車ブレーキを作動すると、作動レバー７により、シャフト５および端部８が回転され、傾斜路装置１１が回転される。この結果、２つの傾斜路部材１２，１３がシャフト５および端部８を軸方向に移動させる。この軸方向移動は、アキシアル軸受２５により端部２２およびスピンドル２１に伝達される。スピンドル２１は、端部２２の歯部システム３０で、ケーシング３１内に回転固定された状態で案内されるため、スピンドル２１は回転することなく、軸方向にのみ移動する。ピストン３は軸部２３に螺合されたナット２４により軸方向に移動され、ブレーキライニング（図示しない）をブレーキディスク（図示しない）の方向に駆動する。

本発明のアキシアル軸受１５の主たる特徴について、以下に説明する。これによると、アキシアル軸受１５は均質材料の基材（homogeneous material matrix）から一体的に形成される。言い換えると、このアキシアル軸受１５は、種々の割合（fractions）の複数の成分（constituents）からなる極めて均質な混合体からなる材料成分から形成されており、この結果、ベース又は基材（担体）と被覆材料（被膜）との区分はない。このような実質的に均質材料の基材は、均一の一体ボディを形成し、ある程度の範囲にわたって磨耗が生じても、この部材の全寿命にわたって完全に同じ摩擦特性を有する。したがって、経年劣化による摩擦特性の変化、被覆又は被覆粒子の分離脱落の虞がない。この構成は、アキシアル軸受の基板を別個に製造し、その被覆のために準備し、更に、そのような被覆工程を行うことを省略でき、したがって、特に費用効率が高い製造工程が可能となる点で極めて有益である。製造は、例えば、費用効率を高めるために、高分子複合材料のポリマー材料を射出成形（thermal injection molding）等の鋳造により行うことができ、鋳型はアキシアル軸受１５の端面３５，３６に平行に分離されることが特に有益である。本発明によれば、剥離、すなわち層の剥れは生じない。

好ましい実施形態では、アキシアル軸受１５は非金属のポリマー材料から形成されており、これが材料の基材を形成する。これにより、例えば銅、錫および鉛成分であるスライド軸受の重量金属は、ほとんど使用されない。更に、アキシアル軸受１５の領域に防食手段が必要でなくなるという利点が得られる。ステンレス製のキャリア部材（ディスク）は必要なく、これは、基本的に吸湿性のブレーキ流体は、全体的に非金属材料で形成されたアキシアル軸受１５に対して何ら腐食させることの原因とはならないからである。

材料基材を補強するため、例えば繊維強化材のような補強用充填材（inlays）を少なくとも一部に有してもよく、原則として複数の統計的（statistically）すなわち理論的に無方向性の合成繊維（繊維、糸又は撚糸）、特に、炭素、ガラス又はアラミド繊維の割当分（portions）を実質的に均質に複合材料の基材に埋設することが可能である。他の成分（fractions）又は上述の繊維部分の混合体（mixtures）であってもよい。原則として、代替又は追加のいずれの場合でも、繊維強化材は織物の形態を取ることができる。これは、アキシアル軸受１５に内部結合力を付与し、更に、ミスアライメントおよび傾斜磨耗（skewed wearing）に対する終局的強度抵抗を付与し、高温強度を増大する。炭素繊維を使用することが特に有益であり、これは、原子格子構造が、一般的にステンレス合金鋼材料を含む摩擦対の特に好ましい摩擦特性とすることができるからである。

繊維は、少なくともその成形の際に、少なくとも大部分（in the main）が粘性の塊状樹脂であるポリマー材料内に完全に埋設される。ここで、この材料は、例えば、特に、ポリエーテル ケトン（略称 PEK）のグループの１つ、特に、ポリテーテル エーテル ケトン（略称 PEEK; PEEEK, PEEKEK）のような熱可塑性の強固な（tough）ポリマー材料（プラスチック）がより好ましく、これは、これらの材料が高いガラス転移温度と、溶融温度とを有し、これにより、特に好ましい高温強度特性を有するからである。

各アキシアル軸受１５は、原則として、径Ｄの平坦な面状円形ディスク(flat, plane circular disk)で形成されており、このディスクは、摩擦対に面する端面３５，３６と、円形ディスクの中心３７に設けられた貫通孔３８とを有する。

アキシアル軸受１５の端面３５，３６の少なくとも一方、好ましくは両端面３５，３６は、均一のデザインで中心３７から半径方向外方に放射状に延び、同じ角度αで規則的に分布させた複数の溝３９，４０，４１を有する。両面に配置する場合は、ノッチ効果（notch effect）を生じさせないため、端面３５の溝３９，４０，４１を端面３６の溝に対して、好ましくはα／２の角度だけオフセットさせる。この実施形態では、３つの溝３９，４０，４１が設けられている。これらの溝３９，４０，４１は、半径方向外方に向けて幅が広がる（通路）断面形状を有する。ここで、溝３９，４０，４１の断面形状は、大部分（largely）矩形形状である。溝３９，４０，４１の深さｔはほぼ一定である。平面視では、各溝３９，４０，４１は台形形状である。溝３９，４０，４１は、半径方向外方で、半径ｒの丸みを付けられ、すなわち次第に、アキシアル軸受の周部Ｕに移行する。スプルーＡの残留物は、射出成形による製造であることを表示する。アキシアル軸受の周部Ｕにおける環状の周方向に延びる、鋳型仕切部のバリ（mold parting burr）も残留し、同様に、射出成形により製造されたことを表示する。

参照符号のリスト
１ ブレーキキャリパ
２ ハウジング
３ ピストン
４ ボアホール
５ シャフト
６ シャフト端
７ 作動レバー
８ 端部
９ 長手方向軸
１０ 駆動装置
１１ 傾斜路装置
１２ 傾斜路部材
１３ 傾斜路部材
１４ 回転部材
１５ アキシアル軸受
２０ 調節装置
２１ スピンドル
２２ 端部
２３ 軸部
２４ ナット
２６ ばね
２７ スプリングキャップ
２８ クリップ
２９ 凹部
３０ 歯部システム
３１ ケーシング
３２ クリップ
３３ クリップ
３４ 内部断面形状
３５ 端面
３６ 端面
３７ 中心
３８ 貫通孔
３９ 溝
４０ 溝
４１ 溝
α 角度
ｔ 深さ
ｒ 半径
Ｕ 周部
Ａ スプルー
Ｄ 径

Claims (13)

1. 内部に軸方向に移動可能なピストン（３）が配置されるボアホール（４）を有するハウジング（２）と、このハウジング内で回転可能かつ軸方向に移動可能に支持され、一方のシャフト端（６）がハウジング開口を貫通する駆動用シャフト（５）と、シャフト（５）の回転をピストン（３）の軸方向移動に変換する２つの反転傾斜路部材（１２，１３）を備え、１つの傾斜路部材（１２）はハウジング（２）に回転固定され、１つの傾斜路部材（１３）はシャフト（５）に回転固定され、更に、スピンドル（２１）と、このスピンドル（２１）とシャフト（５）との間に配置されたアキシアル軸受（１５）とを備える、ディスクブレーキのブレーキキャリパ（１）であって、
   前記アキシアル軸受（１５）は、均質材料の基材から一体的に形成され、さらにアキシアル軸受（１５）の少なくとも１の端面（３５，３６）は、中心（３７）から半径方向外方に放射状に延びる複数の溝（３９，４０，４１）を有し、これらの溝（３９，４０，４１）は、半径方向外方に向けて幅が広がる断面形状、又は、平面視で台形形状を有することを特徴とするブレーキキャリパ。
2. 前記アキシアル軸受（１５）は非金属材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
3. 前記均質材料の基材は、少なくとも一部に、繊維強化材を備えることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
4. 構成要素として、前記繊維強化剤は、フィラメント、意図又は撚糸の形態、特に、合成繊維部、合成繊維織布又は１又は複数のこれらの成分の組合せの形態の１又は複数の統計的に無方向性の埋設された合成繊維を備えることを特徴とする請求項３に記載のブレーキキャリパ。
5. 前記繊維強化材は、少なくとも１の炭素繊維部を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のブレーキキャリパ。
6. 前記繊維強化材は、少なくとも１のガラス繊維部を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載のブレーキキャリパ。
7. 前記均質な材料の基材は、少なくとも１のプラスチック材料部を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
8. 前記プラスチック材料は、特に熱可塑性ポリマー材料であるポリマー材料を備えることを特徴とする請求項７に記載のブレーキキャリパ。
9. 前記ポリマー材料は、ポリエーテル ケトン（ＰＥＫ）のグループに属することを特徴とする請求項８に記載のブレーキキャリパ。
10. 前記溝（３９，４０，４１）の断面形状は、ほぼ矩形形状であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
11. 前記溝（３９，４０，４１）は、一定の深さ（ｔ）に形成されることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
12. 前記溝（３９，４０，４１）は、半径方向外方に開口し、半径（ｒ）の丸みを付けられ、アキシアル軸受（１５）の周部（Ｕ）に連続することを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
13. 前記溝（３９，４０，４１）は、アキシアル軸受（１５）の双方の端面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。
    

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