JP7098114B2 - キャリパー及びキャリパー支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキに関し、特にキャリパーを支持するための構造に関する。

自動車のブレーキ装置として、ディスクブレーキが周知である。ディスクブレーキは、車軸とともに回転する円盤であるディスクローターと、ディスクローターを跨ぐように配置されるキャリパーと、キャリパーに取り付けられディスクローターを両側から挟むブレーキパッドとを有する。キャリパーには、片側のみにピストンを有する浮動型（例えば特許文献１）と、両側にピストンを有する対向ピストン型（例えば特許文献２）がある。

図９（ａ）～（ｄ）は、従来のディスクブレーキの一例を説明するための図であり、（ａ）は外側面図、（ｂ）は内側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は平面図である。図９（ｃ）の左右方向がディスクローターの回転軸（図示せず）の方向である。

ディスクブレーキ１００は、ディスクローター５０と、ディスクローター５０を跨ぐように配置されたキャリパー１０３とを備えている。キャリパー１０３は、キャリパー支持ステー１０４を介して車体に固定される。図９（ｃ）に示すように、キャリパー１０３の幅方向の略中央面に対して片側にキャリパー支持ステー１０４が取り付けられている。ここでは、図９（ｃ）の左右方向を、キャリパーの幅方向と称することとする。

図９（ｂ）に示すように、キャリパー支持ステー１０４は、車体に固定するためのボルト通し孔がプレート状部分の下端に２箇所形成されている。さらに、キャリパー１０３に取り付けるためのボルト通し孔（又はボルト螺子穴）が、プレート状部分の上端に２箇所形成されている。

図９（ｃ）（ｄ）に示すように、キャリパー１０３の幅方向片側において前後２箇所に１つずつ形成されたボルト通し孔１０３ａ、１０３ｂにボルト１０６をそれぞれ貫通させ、キャリパー支持ステー１０４のボルト通し孔を通してナットで締結するか、又は、キャリパー支持ステー１０４に形成されたボルト螺子穴にねじ込むことにより、キャリパー１０３とキャリパー支持ステー１０４が固定される。

特開２０００－８８０１４号公報 特開２００７－１３９１８６号公報

しかしながら、キャリパーとキャリパー支持ステーの固定が、キャリパーの片側のみで行われる構成では、制動時に負荷がかかると、キャリパーにおける固定されていない片側が著しく変形し易いという問題がある。特に、キャリパーの非固定側が鉛直面内で大きく変形することから、固定側と非固定側でディスクローターを掴む力が異なることになり、ブレーキディスクの負荷が固定側と非固定側で異なり、両側のブレーキパッドの摩耗量に差を生じることとなる。さらに、キャリパーの変形が大きくなるため、ペダルストロークが増大する。

上記の問題に鑑み、本発明は、ディスクブレーキのキャリパーを支持する構造において制動時のキャリパーの変形を低減することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の符号は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
・ 本発明の一態様は、ディスクブレーキ（１）のキャリパー（３）であって、
ディスクローター（５０）を跨ぐ形状をもつキャリパー本体（３ａ）と、
前記キャリパー（３）を支持するために前記キャリパー本体（３ａ）に設けられた第１の支持部（３ｄ）及び第２の支持部（３ｅ）と、を有し、
前記第１の支持部（３ｄ）は、前記キャリパー本体（３ａ）におけるディスクローター（５０）の回転方向に向いた一方の先端にて該回転方向と直交する第１の端面に位置してディスクローター（５０）を跨ぐ方向に延在し、かつ、ディスクローター（５０）を跨ぐ方向に垂直に前記キャリパー本体（３ａ）の略中央を通る略中央面（Ｃ）の一方の側に第１のボルト取付部（３ｄ１）を具備すると共に他方の側に第２のボルト取付部（３ｄ２）を具備し、
前記第２の支持部（３ｅ）は、前記キャリパー本体（３ａ）におけるディスクローター（５０）の回転方向とは反対方向に向いた他方の先端にて該反対方向と直交する第２の端面に位置してディスクローター（５０）を跨ぐ方向に延在し、かつ、前記略中央面（Ｃ）の一方の側に第３のボルト取付部（３ｅ１）を具備すると共に他方の側に第４のボルト取付部（３ｅ２）を具備し、かつ、
前記第１及び第２の支持部（３ｄ、３ｅ）を介して前記キャリパー本体（３ａ）が車体に取り付けられることを特徴とする。
・ 本発明の別の態様は、上記態様のキャリパー（３）と、前記キャリパー（３）を支持するキャリパー支持ステー（４）と、を備えたキャリパー支持構造であって、
前記キャリパー支持ステー（４）が、
車体に固定されかつディスクローター（５０）の面に平行に延在するアーム部（４ｃ）と、
前記アーム部（４ｃ）の両端からそれぞれ延びる部分の先端に形成されかつ前記キャリパー（３）の前記第１の支持部（３ｄ）及び前記第２の支持部（３ｅ）にそれぞれ取り付け可能である第１のヘッド部（４ａ）及び第２のヘッド部（４ｂ）と、を有し、
前記第１のヘッド部（４ａ）は、前記第１の支持部（３ｄ）の前記第１及び第２のボルト取付部（３ｄ１、３ｄ２）にそれぞれ対応する第５及び第６のボルト取付部（４ｄ１、４ｄ２）を具備し、かつ、
前記第２のヘッド部（４ｂ）は、前記第２の支持部（３ｅ）の前記第１及び第２のボルト取付部（３ｅ１、３ｅ２）にそれぞれ対応する第７及び第８のボルト取付部（４ｅ１、４ｅ２）を具備することを特徴とする。
・ 上記態様において、前記キャリパー（３）における前記第１の支持部（３ｄ）及び第２の支持部（３ｅ）の各々が、制動時に、前記キャリパー支持ステー（４）における前記第１のヘッド部（４ａ）及び第２のヘッド部（４ｂ）の各々に対して、前記ディスクローター（５０）を跨ぐ方向において所定の範囲でそれぞれスライド可能であることを特徴とする。
・ 上記態様において、前記キャリパー（３）における前記第１の支持部（３ｄ）及び第２の支持部（３ｅ）の各々が、制動時に、前記キャリパー支持ステー（４）における前記第１のヘッド部（４ａ）及び第２のヘッド部（４ｂ）の各々に対して、所定の旋回軸の周りで所定の角度範囲でそれぞれ旋回可能であることを特徴とする。

本発明のディスクブレーキのキャリパーは、その支持部をキャリパー本体の幅方向の略中央面と交差する領域に設けている。従って、キャリパーが左右均等に支持されるため、制動時の負荷がかかっても偏った変形を生じない。また、キャリパー本体の片側のみでキャリパーが支持される従来の構成に比べて、本発明のキャリパーは全体の変形も少なく、全体の剛性が向上する。さらに、従来の構成に比べてブレーキパッドの偏摩耗を低減できる。

図１は、本発明のキャリパー及びキャリパー支持ステーを備えたディスクブレーキの一例の外観斜視図である。 図２は、図１に示したディスクブレーキの概略的な外側面図である。 図３は、図１に示したディスクブレーキの概略的な内側面図である。 図４は、図１に示したディスクブレーキの概略的な正面図である。 図５は、図１に示したディスクブレーキの概略的な平面図である。 図６は、図１に示したディスクブレーキのキャリパーの正面視における変形解析コンター図である。 図７は、図１に示したディスクブレーキのキャリパーの平面視における変形解析コンター図である。 図８は、本発明の概念を模式的に示した正面図であり、（ａ）は対向ピストン型キャリパー、（ｂ）は浮動型キャリパーである。 図９（ａ）～（ｄ）は、従来のキャリパー及びキャリパー支持ステーを備えたディスクブレーキの一例を示している。

以下、図面を参照しつつ、本発明によるキャリパー、キャリパー支持ステー、ディスクブレーキ、及び、キャリパー支持ステーによるキャリパーの支持構造の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明のキャリパー及びキャリパー支持ステーを備えたディスクブレーキの一例の外観斜視図である。図２は、図１に示したディスクブレーキの概略的な外側面図である。図３は、図１に示したディスクブレーキの概略的な内側面図である。図４は、図１に示したディスクブレーキの概略的な正面図である。図５は、図１に示したディスクブレーキの概略的な平面図である。

なお「外側面図」は、車体の外側から視た側面図であり、「内側面図」は、車体の内側から視た側面図である。また本明細書における「前後方向」は、キャリパーが跨いでいる部分におけるディスクローターの回転方向を「前」としその反対方向を「後」とする。「左右方向」は、前後方向に垂直な方向すなわちディスクローターの回転軸の方向である。

ディスクブレーキ１は、ディスクローター５０と、キャリパー３とを備えている。キャリパー３は、ディスクローター５０を跨ぐような形状をもつキャリパー本体３ａを有する。キャリパー本体３ａの内部には、ディスクローター５０の左右両側にそれぞれ配置された１又は複数のシリンダ部３ｂ、３ｃが設けられている。本例のキャリパー３は、対向ピストン型である。しかしながら、本発明は浮動型キャリパーにも適用可能である。また、キャリパー本体３ａの全体形状は、図示の例に限られない。キャリパー本体３ａは、基本的に略左右対称の形状が好適であるが、細部については厳密に対称でなくともよく、適宜設計することができる。

キャリパー３は、キャリパー支持ステー４により支持され、これを介して車体（図示せず）に固定される。図１の斜視図では、キャリパー支持ステー４の一対のヘッド部４ａ、４ｂのみが現れている。キャリパー支持ステー４のヘッド部４ａ、４ｂは、キャリパー本体３ａの前端と後端にそれぞれ取り付けられている。このために、キャリパー本体３ａの前端には支持部３ｄが設けられ、キャリパー本体３ａの後端には支持部３ｅが設けられる。

キャリパー本体３ａにおける支持部３ｄ及び３ｅは、図４の正面図に示したキャリパー本体３ａの幅方向の略中央面Ｃと交差する領域に設けられている。この領域は、幅方向の略中央面Ｃを挟んで左右方向の所定の範囲を含み、左右対称であることが好ましい。しかしながら、左右対称に限定するものではなく、この領域が左右対称でない場合も本発明の効果は得られる。この領域の大きさは、必要に応じて適宜設計される。支持部３ｄ及び３ｅは、具体的には、例えばボルト螺子穴（又はボルト通し孔）３ｄ１、３ｄ２及び３ｅ１、３ｅ２（図５、図６参照）等を有する。これらのボルト螺子穴（又はボルト通し孔）の位置及び数は、図示の例に限定されず適宜設計される。

キャリパー３をディスクローター５０と組み合わせた状態においては、キャリパー本体３ａの幅方向の略中央面Ｃは、ディスクローター５０を厚さ方向において二等分する中央面と言い換えることもできる。従って、キャリパー３上の支持部３ｄ及び３ｅの位置は、ディスクローター５０を径方向に仮想的に延長した領域と重なっているともいえる。

図３の内側面図に示すように、キャリパー支持ステー４は、図示の例ではディスクローター５０の面に対し平行に延在するプレート状のアーム部４ｃを有する。アーム部４ｃの形状は、図示の例に限られない。アーム部４ｃの下端の前後２箇所に、車体に固定するためのボルト通し孔４ｆ１、４ｆ２が形成されている。ボルト通し孔４ｆ１、４ｆ２を用いる固定では、ボルトはディスクローター５０の面に垂直な方向に配置される。アーム部４ｃと車体との固定構造は、これに限られず多様な形態があり得る。例えば、アーム部４ｃと車体とを固定するボルトが、ディスクローター５０の面に平行な方向に配置される場合もある。

さらに、アーム部４ｃの前後２箇所において斜め上方にそれぞれに枝状に延びる部分の先端には、ヘッド部４ａ、４ｂがそれぞれ形成されている。言い換えると、アーム部４ｃは、一対のヘッド部４ａ、４ｂの間に介在する部分である。図示の例では、ヘッド部４ａ、４ｂは、アーム部４ｃの２つの先端からそれぞれディスクローター５０の方へ屈曲して水平に延在する。ヘッド部４ａ、４ｂの形状は図示の例に限定されず、キャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅに取り付け可能に形成されていればよい。

キャリパー支持ステー４の前側のヘッド部４ａは、キャリパー本体３ａの前端の支持部３ｄに取り付けられる。一方、後側のヘッド部４ｂは、キャリパー本体３ａの後端の支持部３ｅに取り付けられる。このために、前側のヘッド部４ａにはボルト通し孔（又はボルト螺子穴）４ｄ１、４ｄ２が形成されており、これらのボルト通し孔４ｄ１、４ｄ２は、キャリパー本体３ａの前端の支持部３ｄのボルト螺子穴（又はボルト通し孔）３ｄ１、３ｄ２に対応する。同様に、後側のヘッド部４ｂにはボルト通し孔（又はボルト螺子穴）４ｅ１、４ｅ２が形成されており、これらのボルト通し孔４ｅ１、４ｅ２は、キャリパー本体３ａの後端の支持部３ｅのボルト螺子穴（又はボルト通し孔）３ｅ１、３ｅ２に対応する。

キャリパー本体３ａの支持部３ｄとキャリパー支持ステー４のヘッド部４ａとの固定、及び、支持部３ｅとヘッド部４ｂとの固定は、適宜のボルト６とナット（図示せず）との螺合により、又は、ボルト６を螺子穴にねじ込むことにより行うことができる。

このように、本発明のキャリパー３においては、キャリパー本体３ａに対するキャリパー支持ステー４の取付部分である支持部３ｄ、３ｅが、キャリパー本体３ａの幅方向の略中央線と交差する領域に配置されている。これにより、キャリパー３が左右均等に支持されることになるので、制動時の負荷によるキャリパー３の変形においても左右の偏りを生じない。この結果、ブレーキパッドの偏摩耗が低減され、ブレーキペダルストロークが短くなる。キャリパー３の変形量も従来に比べて小さくなることから、ドライバーがペダル剛性の高さを実感できることによりブレーキ操作の安心感が向上する。

図示しないが別の例として、上述した実施形態において、キャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅとキャリパー支持ステー４のヘッド部４ａ、４ｂとをそれぞれ固定するボルト６が、そのまま車体とも固定される実施形態も可能である。この実施形態においては、キャリパー支持ステー４のアーム部４ｃは不要となり、一対のヘッド部４ａ、４ｂによりキャリパー支持ステー４が構成される。

図示しないがさらに別の例として、上述した実施形態において、キャリパー支持ステー４を用いない実施形態も可能である。その場合、例えば、キャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅのボルト螺子穴（又はボルト通し孔）３ｄ１、３ｄ２、３ｅ１、３ｅ２に適用されるボルト６を直接、車体に固定する。

図示しないがさらに別の例として、キャリパー３におけるキャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅが、車体との位置関係において全く不動に固定支持されるのではなく、車体に対して所定の範囲内で可動に支持される実施形態も可能である。例えば上述した実施形態で言えば、キャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅが、キャリパー支持ステー４のヘッド部４ａ、４ｂに対して左右方向に所定の範囲でそれぞれスライド可能であるように構成することができる。

これに替えて又はこれに加えて、キャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅが、キャリパー支持ステー４のヘッド部４ａ、４ｂに対して旋回軸（例えば図４のＣ線上）の周りで所定の角度範囲でそれぞれ旋回可能であるように構成することもできる。

キャリパー本体３ａの支持部３ｄ、３ｅがスライド可能及び／又は旋回可能に支持される構成によれば、制動時にディスクローター５０が変形して車体に対して傾斜した場合にも、キャリパー３がディスクローター５０の変形に追随してその位置を変更することができる。よって、キャリパー３は、ディスクローター５０を左右対称に跨いだ配置を維持することができ、これによってもブレーキパッドの偏摩耗を低減できる。

図６及び図７を参照して、本発明による制動時のキャリパーの変形解析の結果を示す。
図６は、図１に示したディスクブレーキのキャリパーの正面視における変形解析コンター図である。図７は、図１に示したディスクブレーキのキャリパーの平面視における変形解析コンター図である。図６及び図７とも（ａ）が図９の従来例、（ｂ）が図１の実施例についての結果である。

正面視及び平面視とも、解析されたＸＹ平面において、従来例のキャリパー１０３では、輪郭の変形が大きくかつ偏っているのに対し、実施例のキャリパー３では輪郭の変形が小さくかつ変形しても均等に変形することが確認された。また、図６及び図７はグレースケールであるため分かり難いが、元のカラーのコンター図では、内部の変形量についても従来例に比べて実施例では変形量が明らかに少ないことが確認された。このように、本発明により、制動時のキャリパーの変形の偏りと変形量が改善された。

図８は、本発明の概念を模式的に示した正面図であり、（ａ）は対向ピストン型キャリパー、（ｂ）は浮動型キャリパーである。

図８（ａ）の対向ピストン型キャリパーの場合は、図１の実施例と同じであるので上述した通りである。補足すると、キャリパー本体３ａの内部には左右に対向して１又は複数のシリンダ部３ｂ、３ｃが配置されている。シリンダ部３ｂ、３ｃの内部にはそれぞれピストンが設けられ、ピストンの対向する端部にブレーキパッド３ｇ、３ｆがそれぞれ取り付けられている。

図８（ｂ）の浮動型キャリパーの場合、キャリパー本体３ａの片側にのみ１又は複数のシリンダ部３ｃを有し、制動時にキャリパー本体３ａが移動する。例えば、キャリパー本体３ａはこれと一体に移動するキャリパーピン３ｈを備えている。この場合、例えば、キャリパーピン３ｈを摺動させる適宜の部材上に支持部（図示せず）を形成することができる。

浮動型キャリパーの場合、制動時にキャリパー本体３ａが移動するが、例えば、非制動時のキャリパー本体３ａの位置を基準として本発明を適用する。すなわち、非制動時のキャリパー本体３ａの幅方向の略中央面と交差する領域に支持部を配置する。そして、キャリパー支持ステー４は、それらの支持部に取り付けられる。

以上に述べた本発明の実施形態は一例を示したものであり、これら以外にも、設計的変更による多様な変形形態が可能であり、それらについても本発明に含まれるものとする。

１ ディスクブレーキ
３ キャリパー
３ａ キャリパー本体
３ｂ、３ｃ シリンダ部
３ｄ、３ｅ 支持部
３ｄ１、３ｄ２、３ｅ１、３ｅ２ ボルト螺子穴（ボルト通し孔）
３ｆ、３ｇ ブレーキパッド
３ｈ キャリパーピン
４ キャリパー支持ステー
４ａ、４ｂ ヘッド部
４ｃ アーム部
４ｄ１、４ｄ２、４ｅ１、４ｅ２ ボルト通し孔（ボルト螺子穴）
４ｆ１、４ｆ２ ボルト通し孔
６、１０６ ボルト
１００ ディスクブレーキ
１０３ キャリパー
１０３ａ、１０３ｂ ステー取付部
１０４ キャリパー支持ステー
５０ ディスクローター
Ｃ 幅方向の略中央面

Claims (4)

1. ディスクブレーキ（１）のキャリパー（３）であって、
   ディスクローター（５０）を跨ぐ形状をもつキャリパー本体（３ａ）と、
   前記キャリパー（３）を支持するために前記キャリパー本体（３ａ）に設けられた第１の支持部（３ｄ）及び第２の支持部（３ｅ）と、を有し、
   前記第１の支持部（３ｄ）は、前記キャリパー本体（３ａ）におけるディスクローター（５０）の回転方向に向いた一方の先端にて該回転方向と直交する第１の端面に位置してディスクローター（５０）を跨ぐ方向に延在し、かつ、ディスクローター（５０）を跨ぐ方向に垂直に前記キャリパー本体（３ａ）の略中央を通る略中央面（Ｃ）の一方の側に第１のボルト取付部（３ｄ１）を具備すると共に他方の側に第２のボルト取付部（３ｄ２）を具備し、
   前記第２の支持部（３ｅ）は、前記キャリパー本体（３ａ）におけるディスクローター（５０）の回転方向とは反対方向に向いた他方の先端にて該反対方向と直交する第２の端面に位置してディスクローター（５０）を跨ぐ方向に延在し、かつ、前記略中央面（Ｃ）の一方の側に第３のボルト取付部（３ｅ１）を具備すると共に他方の側に第４のボルト取付部（３ｅ２）を具備し、かつ、
   前記第１及び第２の支持部（３ｄ、３ｅ）を介して前記キャリパー本体（３ａ）が車体に取り付けられることを特徴とするキャリパー。
2. 請求項１に記載のキャリパー（３）と、前記キャリパー（３）を支持するキャリパー支持ステー（４）と、を備えたキャリパー支持構造であって、
   前記キャリパー支持ステー（４）が、
   車体に固定されかつディスクローター（５０）の面に平行に延在するアーム部（４ｃ）と、
   前記アーム部（４ｃ）の両端からそれぞれ延びる部分の先端に形成されかつ前記キャリパー（３）の前記第１の支持部（３ｄ）及び前記第２の支持部（３ｅ）にそれぞれ取り付け可能である第１のヘッド部（４ａ）及び第２のヘッド部（４ｂ）と、を有し、
   前記第１のヘッド部（４ａ）は、前記第１の支持部（３ｄ）の前記第１及び第２のボルト取付部（３ｄ１、３ｄ２）にそれぞれ対応する第５及び第６のボルト取付部（４ｄ１、４ｄ２）を具備し、かつ、
   前記第２のヘッド部（４ｂ）は、前記第２の支持部（３ｅ）の前記第１及び第２のボルト取付部（３ｅ１、３ｅ２）にそれぞれ対応する第７及び第８のボルト取付部（４ｅ１、４ｅ２）を具備することを特徴とするキャリパー支持構造。
3. 前記キャリパー（３）における前記第１の支持部（３ｄ）及び第２の支持部（３ｅ）の各々が、制動時に、前記キャリパー支持ステー（４）における前記第１のヘッド部（４ａ）及び第２のヘッド部（４ｂ）の各々に対して、前記ディスクローター（５０）を跨ぐ方向において所定の範囲でそれぞれスライド可能であることを特徴とする請求項２に記載のキャリパー支持構造。
4. 前記キャリパー（３）における前記第１の支持部（３ｄ）及び第２の支持部（３ｅ）の各々が、制動時に、前記キャリパー支持ステー（４）における前記第１のヘッド部（４ａ）及び第２のヘッド部（４ｂ）の各々に対して、所定の旋回軸の周りで所定の角度範囲でそれぞれ旋回可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載のキャリパー支持構造。

Images