JP5864522B2 - ディスクブレーキのピストン−シリンダーユニットの保護ブーツ - Google Patents

Description

この発明は、ディスクブレーキに使用することが可能なピストン−シリンダーユニットを防御するための塵埃ガードとしても知られている可撓性ブーツに関する。

一般に、ディスクブレーキにおいては、制動力が、適当なキャリパ内に形成され、それぞれがシリンダーを有し、その内部でピストンが、パッドによって、回転ディスクの対向面に作用することができるようにスライドすることが可能であるピストン−シリンダーユニットによって発生される。

このピストン−シリンダーユニットは、典型的には、シリンダーとピストン（特に、それらのスライド面）を、例えば、埃、汚物、水蒸気のような飛来物質および／または腐食剤の侵入に抗してこれを保護するための可撓性のブーツを備えており、前記のブーツは、制動作動が行われる間、シリンダー内部においてピストンが正確にスライドするように、および／または、ピストンのスライド面とシリンダーのスライド面に腐蝕が発生しないように保護する。

正常に使用されるこれらの可撓性ブーツは、ベロース状であり、そのようなブーツは、それらの両端部の一方をピストンの周囲に、他方の端部をシリンダーの周囲に固定することによって、ピストン−シリンダーユニットにフィットされて、シリンダーの開口部の領域内においてピストン−シリンダーユニットを包囲して延出する保護バリヤーを形成している。

可撓性保護ブーツが、休止状態にあるとき、すなわち、それがディスクブレーキ内にフィットされて、ピストンがシリンダー内にすっかり配置されているときは、ブーツが、磨耗していないパッドに起きるように、ブーツの或る一部分が互いの周囲にめくられて１または複数の湾曲部またはプリーツ部が形成される形態をとる。可撓性ブーツが、ディスクブレーキ面にフィットされているときは、これらのプリーツ部が、パッド側に向き合う突出部分、特に、パッドの摩擦ライニングの支持板側に向き合う突出部分を有する点に注目すべきである。パッドの摩擦ライニングが磨耗する結果として、ピストンは、ディスクに向かって延出し、可撓性ブーツは、展延されてピストンによって占められる新しい位置に順応する。

ディスクブレーキを組み立てる間に、特に、ピストン−シリンダーユニットとその可撓性防御ブーツを組み付ける間に、一定量の空気が、ブーツとピストン−シリンダーユニットの間の空隙部にトラップされたままになることが知られている。

ブレーキの作動中に、パッドが作用するディスクの過熱が原因となって、熱が放出されてピストンによって前記のトラップされた空気に伝わり、空気が可撓性ブーツに及ぼす圧力が増大する。この圧力は、可撓性ブーツの膨脹をもたらす原因となり、ブーツのプリーツ部その他の部分が、パッド、特に、支持プレートと直接接触する。この接触は、新しい、つまり磨耗していない摩擦ライニングを有し、ピストンが実質的に完全にシリンダー内に格納され、可撓性ブーツのプリーツ部の突出部が支持プレートに近接しているディスクブレーキに特に発生する傾向がある。

制動作動の結果として、特に、この作動が長引いた結果として、パッドは高温に達して燃え出す可能性があり、いずれにせよ、パッドが接触する可撓性ブーツを損傷する可能性があるので、問題が見つかり次第ブーツを交換しなければならないことが指摘されている。

更には、可撓性ブーツとパッドとの間の接触という問題は、ブーツがパッドに接近する数プリーツ部を備える相当量の可撓性ブーツを必要とする浮動キャリパを使用するディスクブレーキにおいて、特に注目されている。

この損傷を防ぐために従来技術によって提案された１つの方法は、トラップされた空気の出口となる１つの適当な孔を備える可撓性ブーツの使用を提供している。この技術によれば、空気の放出がブーツの膨脹を防ぎ、したがってまた、パッドとの接触を防ぐ。

米国特許第４，８０９，８２１号から知られるように、別の方法は、シリンダーの近傍において適当な環状チャンネルの形成を提供しており、この場合、可撓性ブーツを形成するプリーツ部が、前記チャンネル内に完全に収容されることができるのでプリーツ部は、パッドから適当に離間したままである。

しかしながら、これまでに提案された諸方法は、可撓性保護ブーツと、付随的に燃え出してブーツを損傷するパッドとの接触を防ぐことができないことが見出されている。

実際、制動中に到達される高温のために、空気の出口孔を利用しても、空気および空気をトラップするブーツの膨張を完璧に防ぐには充分ではない。

ブーツとパッドの間の接触は、上に述べた空気の膨張によってのみ惹起されるばかりでなく、ブーツを形成するプリーツ部の不正確な配置が原因で発生することも注目されている。例えば、ブーツのプリーツ部の不正確な配置は、製造者による組立作業中に発生することがあり、メンテナンス作業者によるパッドの交換に引き続く可撓性ブーツの再折り曲げの結果として発生する場合は一層発生しやすい。実際、パッドの交換は、ピストンをシリンダー内に戻さなければならないので、その作業が行なわれる状態においては、取り外されたパッドによって自由になるスペースが限られているために、ブーツの正確な再折り曲げが必ずしも保証されない。

内部にシリンダーが形成されるキャリパの構造を複雑化、脆弱化するのと同様に、可撓性ブーツを完全に収容するための適当なチャンネルの存在は、ブーツの不正確なマウントまたはトラップされた空気の過熱によって起こる膨れによって創り出される問題を解決しないこともまた念頭に置かなければならない。

米国特許第４，８０９，８２１号

この発明が依拠する問題解決策は、従来技術に関する上記の欠点を持たない、ディスクブレーキに利用することが可能なピストン−シリンダーユニットを保護するための可撓性ブーツを提供することである。

この問題は、シリンダー内でスライドしてブレーキパッドに作用するピストンを含むディスクブレーキのピストン−シリンダーユニットを保護するための可撓性ブーツによって解決され、前記可撓性ブーツは、パッド壁と対向することが可能な部分を備える表面を有するとともに、前記表面と関連して、前記表面の前記の部分をパッド壁から離間状態に維持することを意図してパッド壁と接触する少なくとも１つのスペーサ部材を備える点を特徴としている。

この発明の別の特徴と利点は、添付図面に関連する非限定的な例示を介して与えられる好ましい具体例の以下の説明から明らかになろう。

この発明のディスクブレーキの一部が断面で描かれた平面図。 図１のディスクブレーキの一部を拡大尺度で示す。 拡大尺度で示す完全に摩損したパッドを備える図１のディスクブレーキの一部。 この発明の可撓性ブーツの第１の具体例を示す。 この発明の可撓性ブーツの第２の具体例を示す。 この発明の可撓性ブーツの第３の具体例を示す。

図１、２は、特に図示しない自動車用のディスク２の制動バンドに作用するディスクブレーキ１を一般的に示している。

図１に示す特別な具体例において、ディスクブレーキ１は、浮動キャリパ型であるが、この発明は、例えば、固定キャリパ型ディスクブレーキのような異なる型のディスクブレーキにも応用することができる。

ディスクブレーキ１は、自動車の車輪に関連するディスク２と、ブラケット４およびブラケット４に機械的に連結された浮動本体５を含むキャリパ３を有する。

自動車のサスペンションのスタブアクスルに固定されるブラケット４は、ほぼＵ字状を呈し、ディスクブレーキ１の軸線Ｉ−Ｉの右側と左側においてそれぞれ、ディスク２を跨いで設けられた第１のブリッジ部材６と第２のブリッジ部材７を有する。第１および第２のブリッジ部材６、７は、ディスク２の対向する両側において軸線Ｉ−Ｉに対してほぼ直角をなして延出する第１のクロス部材８と第２のクロス部材８´によって、互いに強固に接続される。

更に、ブラケット４内には、それぞれのパッド１３、１４を収容するために２つの座１１と１２が形成されている。これらのパッド１３、１４は、対応する摩擦ライニング３５、３６を支持するためのそれぞれのプレート２５、２６を有している。

浮動本体５は、ディスク２とパッド１３、１４を跨いで設けられており、プレート２５の傍を延出するサイド４０とプレート２６の傍を延出するサイド４１を有し、プレート２６に作用するフラットな面を備えた突出部４２を備えている。

浮動本体５のサイド４０は、軸線Ｉ−Ｉの対向両端部の領域において、それぞれのシリンダー状の座４３を有しており、それぞれが、案内される態様でスライドするようにブラケット４に固定されたシリンダー状案内部材４４内に係合されている。シリンダー状の座４３とこれに対応している軸線Ｉ−Ｉの左側に位置する案内部材４４だけが、図１において視認することができる。更に、従来の保護ブーツ１７が、各シリンダー状の座４３とこれに対応する案内部材４４の間にフィットされている。

説明した具体例においては、浮動本体５のサイド４０は、２つのピストン−シリンダーユニット１９を含んでおり、図１にはそのうちの１つだけを見ることができる。各ピストン−シリンダーユニット１９は、サイド４０の一部分４５を有しており、前記１部分４５は、内部において軸線ａ−ａの油圧シリンダー９を規定しており、前記シリンダー９は、座１２の方向に向かって対面する開口２７と、ヘッド２９を備えてシリンダー９内を軸方向にスライドしてパッド１４に作用することができるピストン１０を有する。

浮動本体５内には、従来どおりの態様でダクトが存在しており、シリンダー９にブレーキオイルを供給する。このシリンダー９は、従来どおりのシール部２８のための環状溝１８を備えている。

ピストン−シリンダーユニット１９はまた、シリンダー９とピストン１０（特にそれらのスライド面）とを、飛来物質および／または腐食剤の進入から保護するために可撓性ブーツ１００を有する。

この可撓性ブーツ１００は、ベロース状であって、当該ベロースは、ベロースが休止状態にあるとき、または、ベロースが接続されているピストン１０が、シリンダー９の内側にあるとき生じる１または複数のプリーツ部または曲折部を備える捲れ上がった（ｒｏｌｌｅｄ ｕｐ）ような形態を呈する。更に、この可撓性ブーツ１００は、ピストン１０がシリンダー９からディスク１０に向かって延出して、実質的にシリンダー状または切頭円錐形状の形状をとることができる。

特に、パッド１３、１４が新しい状態、すなわち、（図２に例示するように）摩擦ライニング３５、３６が摩滅していない状態にあるときは、可撓性ブーツ１００は、捲れ上がった形態をとるが、ピストン１０が摩擦ライニング３５、３６が摩滅した結果として、延出するときは展延された状態になる。図３は、図１のブレーキのディスクの一部分を、ピストンが、摩擦ライニング３５、３６が殆ど完全に摩滅した結果として前方へ延出された状態で示している。図３の視点においては、可撓性ブーツ１００が、ピストン１０の外側表面に密着しているが、ピストン１０が前方に延出している状態においては、可撓性ブーツ１００が、やはり、表面にほぼ密着はしているけれども、例えば、コルゲート状の形態を有している。

図４は、捲れ上がった形態におけるときの可撓性ブーツ１００の一部の断面図である。

可撓性ブーツ１００は、その一方の端部に、シリンダー９を規定する部分４５に固定することを意図する第１の環状領域、または、第１の係合環１０１を有するとともに、反対側の端部には、ピストン１０に固定することを意図する第２の環状領域または第２の係合環１０２を有する。

可撓性ブーツ１００を固定することができるように、前記の部分４５は、開口部２７に近傍に、第１の環１０１を収容するための溝２０を有するとともに、ピストン１０は、ヘッド２９の近傍に第２の環１０２を収容するための溝２９を有している。例えば、係合環１０１、１０２の厚さと形状は、これらの両環が、可撓性ブーツ１００の固定を確実にするように造形されたた溝２０、２１内に係合することができるように形成されている。いずれにせよ、可撓性ブーツ１００をピストン−シリンダーユニット１９に固定するために、他の任意の適当な手段を用いることができる。

更に、部分４５には、可撓性ブーツ１００が捲れ上がった形態にあるときに、これを少なくとも部分的に収容するために、開口部２７の領域にオプションによる環状ハウジング２２が形成される。

可撓性ブーツ１００は、外側面１０３と内側面１０４を有し、そして、複数の互いに接続され、異なる直径を有する同心の環状のバンド部分を備えている。

より詳細に言えば、可撓性ブーツ１００は、捲れ上がった上がった状態において、第１の係合環１０１と、座２２の内部に収容され、径方向に設けられることを予定した第２のバンド１０７との間、つまり、可撓性ブーツ１００がピストン−シリンダーユニット１９にフィットされたとき、シリンダー９の軸線ａ−ａにほぼ直角な面内にあるようにされた第１の接続バンド１０６を備える。

第２のバンド１０７は、可撓性ブーツ１００がピストン−シリンダーユニット１９にフィットされたとき、軸線ａ−ａのシリンダーを規定するように、第３のバンド１０８に接続される。第３のバンド１０８は、第１のプリーツ部１０９に接続される。

この第１のプリーツ部１０９は、第４のバンド１１１によって、第２の係合環１０２に接続され、径方向に設けられる、つまり、可撓性ブーツ１００が、ピストン−シリンダーユニット１９にフィットされたとき、シリンダー９の軸線ａ−ａにほぼ直角になるように、第５の帯１１２に接続される。

第１および第２のプリーツ部１０９、１１０は、環状陥没部１１５によって互いに接続されたそれぞれの環状突出部１１３、１１４を有している。

外側面１０３の１つまたは複数の部分は、パッド１４に面することができる（図２参照）、つまり、これらの部分は、パッドと向き合う、特に、可撓性ブーツ１００がピストン−シリンダーユニット１９にフィットされたとき、プレート２５の壁３０と向き合うことができる点が指摘される。特に、図２に示すように、環状突出部１１３、１１４は、パッド１４と対面することができる。

可撓性ブーツ１００は、有利にも、少なくとも１つのスペーサ部材１０５を備えており、これらのスペーサ部材は外側面１０３の少なくとも一部がパッド１４から、特に、プレート２５の壁３０から離間した状態を適切に維持することを可能とする。

図示した具体例においては、スペーサ部材１０５が、環状突出部１１３、１１４の面に配置されている。

これらのスペーサ部材１０５は、外側面１０３とプレート２５の間に介装されて、壁３０と接触するように有利に予定されており、プレートと、例えば、環状突出部１１３、１１４のような可撓性ブーツ１００の諸部分とが直接接触することを防ぎ、したがって、制動作用から結果的にパッド１４と可撓性ブーツ１００との間に生じる熱の交換を減少する。

１つの具体例によれば、スペーサ部材１０５は、ブーツ１００に形成された隆起部であって様々な形状をとることができる。これに関連して、１つの具体例によれば、隆起部とプレート２５の壁３０の間の接触面積を、理想的に１点に減少する形状は、この目的に特に適切である。図４には、スペーサ部材１０５が球状キャップ形の隆起部である。

図５は、別の例として、ほぼ切頭円錐形を備える隆起部１０５´で形成されたスペーサ部材を有する可撓性ブーツを示し、図６は、切頭楕円錐形の隆起部１０５´´で形成されたスペーサ部材を有する可撓性ブーツ１００を示している。

しかしながら、例えば、切頭角錐形や、（１方向または複数方向に更に突出する）不規則断面の形状のような図示したもの以外の他の形状を使用することも可能である。

更に、スペーサ部材１０５は、可撓性ブーツ１００の表面１０３に様々に可能な表面密度で設けることができる。例えば、スペーサ部材１０５は、可撓性ブーツの表面の一部分（例えば、隆起部１１３、１１４の表面）に亘ってほぼ一様に分散配置することができ、或いは、これらのスペーサ部材の２またはそれ以上の群を形成し、これらの群が可撓性ブーツ１００に適切に分散するように設けることもできる。これに関して、図４、５においては、隆起部１０５、１０５´が２つの群をなして配置されているのに対して、図６に示す隆起部１０５´´が、ほぼ一様に分散されていることに注目されたい。

スペーサ部材１０５を備えている可撓性ブーツ１００は、従来の態様で製造することができる。例えば、流動素材を、消極的な形態においては捲り上げられた構造のブーツを再生産することが可能なキャビティーを備えるモールド中へ射出することによって製造される。典型的には、可撓性ブーツ１００を製造するのに用いる材料は、ブレーキオイルに対して耐性があり、ブーツが受ける温度に対して耐える材料である。好ましくは、制動中に到達する温度が増大するのに伴って、下記の材料が、可撓性ブーツ１００を製造するために使用される。：ミネラルオイルの存在する環境下で用いるＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）またはシリコンゴム、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）。

既に説明したように、可撓性ブーツ１００は、その休止状態においては、それが、新しいパッド１３、１４を備えるピストン−シリンダーユニット１９にフィットされるときに、それが有している同じ捲れ上がった形態を自然にとる態様で形成される。

更に、可撓性ブーツ１００によって自然的にとられるこの形態を目立って変更しないようにするために、スペーサ部材１０５は、適切に小さな寸法にすることが有利である。

例えば、球形キャップ型のスペーサ部材１０５は、０．３ｍｍと０．９ｍｍの間、好ましくは０．５ｍｍと０．７ｍｍの間、特定的には約０．６ｍｍの半径を備えている。

展延状態において、可撓性ブーツ１００は、（使用されるパッドの厚さに応じて）相当な長さをとることが指摘される。例えば、固定キャリパを用いる場合は、可撓性ブーツ１００のこの長さは、８ｍｍと２０ｍｍの間、浮動キャリパを用いる場合は２５ｍｍと４０ｍｍの間の値であるが、５０ｍｍに達しても差し支えない。

更に、この可撓性ブーツは、典型的には、２つまたは３つのプリーツ部を有している。

可撓性ブーツ１００は、好ましくは、ブーツとピストン−シリンダーユニット１９の間に存在する空気の導出を利するために知られたタイプの（図示されない）開口部と弁を備えている。

従来の態様で行われる可撓性ブーツ１００のピストン−シリンダーユニット１９への取り付けの間は、可撓性ブーツ１００とスペーサ部材１０５を、これらが捲れ上がった状態のときは、プレート２５の壁３０と接触しないように配置することが可能である。

制動作用が起きると、ピストン１０は、ブレーキオイルの圧力の下でプレート２５を加圧するので、パッド１４は摩擦ライニング３５によってディスク２に作用して、ブレーキバンドに圧力を及ぼす。パッド１４が加圧されてディスク２と接触する結果、案内部材４４によって案内される浮動本体５に反力が作用して、ピストン１０の力に反対方向の力を及ぼす。

この浮動本体５の反作用が原因となって突出部４２が、パッド１３に、したがってディスク２に反作用を及ぼすので、ディスクのブレーキバンドは、パッド１４によって及ぼされる力と大きさが等しく方向が反対である力の作用を受ける。

以上説明したように、制動中に、ディスク２が過熱されて熱を放出し、これが、パッド１３、１４に、したがってまたピストン１０に伝達される。更に、放出された熱はピストン１０によって、可撓性ブーツ１００とピストン−シリンダーユニット１９の間においてトラップされた空気に伝えられて空気がブーツに及ぼす加圧力を増大する。

知られた可撓性ブーツにあっては、この圧力は、ブーツがパッド１４、特にプレート２５と接触するように、可撓性ブーツを膨張させる原因となる。この接触は、摩擦ライニングが新しいほど、つまり、これらが摩滅していないほど発生する傾向があるので、可撓性ブーツは、パッド１４に向かって延出するプリーツ部を有する捲れ上がった形態を備えている。

既に説明したように、パッド１４は、それがもし可撓性ブーツと直接接触していると仮定すれば、高温に達して燃え出すか、ブーツを損傷するであろう。

従来のディスクブレーキにおいて起こり得る場合とは対照的に、図１のディスクブレーキにおいては、可撓性ブーツ１００は、スペーサ部材１０５による場合を除きパッド１４とは直接接触しない。特に、スペーサ部材１０５は、たとえ、ブーツが内部にトラップした空気によって膨脹しても、可撓性ブーツ１００をパッド１４から離間した状態に維持する。

スペーサ部材１０５の存在は、可撓性ブーツ１００とパッド１４との接触面積を大きく減らすとともに、これらの間のスペースを創造して、可撓性ブーツを燃やすか損傷する原因をなすような熱交換を防ぐ。

スペーサ部材１０５の存在は、ブーツをピストン−シリンダーユニット１９に装着する過程、或いは、パッド１３、１４を交換する作業を行う間に発生するように、ブーツがたとえ、正確に捲れ上がった状態にないような場合であっても、可撓性ブーツがパッド１４と直接接触することを有利に防ぐ。

更に、この発明の教示のおかげで可撓性ブーツの一体性が、ブーツを収容するための適切なチャンネルを形成するために、シリンダーを規定する本体に設計変更を施したり、複雑化したり、および／または、この構造を脆弱化したりすることなく維持されることが可能である。

当然のことではあるが、付随する特定の要件を満足するために、当技術分野の当業者が、上に説明された可撓性ブーツとディスクブレーキに多くの改変を施すことが可能であり、これらはすべて、付属するクレームによって規定されるこの発明の保護の範囲に含まれる。

Claims (1)

1. シリンダー（９）内をスライドしてブレーキパッド（１４）に作用する所定の軸を有するピストン（１０）を含む、ディスクブレーキ（１）のピストン−シリンダーユニット（１９）を保護する可撓性ブーツ（１００）であって、
   前記可撓性ブーツは、一端において、前記シリンダーの第１の溝内に固定するように適合された第１の係合環（１０１）を備え、
   前記溝は前記シリンダーの開口部の近傍に設けられており、
   前記可撓性ブーツは、反対側の端部において、前記ピストンのヘッドの近傍に設けられた第２の溝内に固定された第２の係合環を（１０２）備え、
   前記第１の係合環と前記第２の係合環との間には、前記ピストン（１０）が前記シリンダー（９）の内部にあるときは、捲れ上がった形態をとり、前記ピストンが前記シリンダーから延出しているときは、展延された形態をとるように、複数の接続された環状バンド（１０６、１０７、１０８、１１１、１１２）と複数のプリーツ部（１０９、１１０）とを有し、
   前記可撓性ブーツは、さらに表面を備え、複数の前記プリーツ部は、パッドの壁（３０）と向き合うことができる部分を備える環状突出部（１１３、１１４）を有し、
   前記環状突出部は、前記表面から側面に延出しており前記環状突出部のすべてよりも少ない範囲に亘っている少なくとも１つのスペーサ部材を有し、
   前記スペーサ部材は、円形断面形状を有し、前記スペーサ部材が前記表面から外側面に延出するにつれて断面領域が減少するように先細にされて形成されており、それ故、前記スペーサ部材は、前記スペーサ部材の最小化された表面領域で前記パッドの前記壁と接触し、前記パッドの壁から離された前記表面の環状領域を維持し、
   複数の前記スペーサ部材は、各隣接するペア間に距離を持って前記環状部分に沿って複数のペアになって分散されて形成されており、２つの隣接するスペーサ部材から形成された各ペアは、隣接する各ペア間の距離よりもより近接して配置されており、
   前記複数のプリーツ部（１０９、１１０）は、第１のプリーツ部（１０９）と第２のプリーツ部（１１０）を備えており、
   前記ペアになって分散されて形成されている複数のスペーサ部材（１０５）は、前記第１のプリーツ部（１０９）と前記第２のプリーツ部（１１０）上に互い違いに配置されており、
   前記複数のスペーサ部材（１０５）は、球状キャップ形の隆起部である、
   可撓性ブーツ。
   

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