JPH03504756A - ブレーキユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ブレーキユニット この発明は車輪のブレーキユニットに関するものである。

従来の車両用車輪のディスクブレーキユニットは鋳鉄製または銑鉄製の回転デ゛ イスクを具えており、これが車輪を支持するハブ及びベアリングと一体になって いて、車軸への取付けを容易にしている。また車輪に取付けられたとき、車輪と 一緒に回転する。この取付けの後、ブレーキカリパスがディスクの両側に張り出 すようにして取付けられる。

このカリパスは通常鋳鉄または鋳造合金製の本体を有しており、これがディスク に対してブレーキ摩擦材パッドを正しい位置に保持しており、このパッドはディ スクの各面に取付けられる。このカリパス本体中には、１個以上のピストンが摺 動可能に収容されている。このカリパスは主シリンダユニットから油圧作用で駆 動されるもので、ブレーキ流体は主シリンダからブレーキラインを経てカリパス に送られる。このブレーキ流体は高圧下にカリパス中に導入され、これによりピ ストンがカリパス中でディスク面に向けて移動する。

このピストンは研磨材パッドに作用してディスクに押付ける。これらのピストン は銑鉄やアルミニウムから製造され、仕上げとしてクロムメッキまたは陽極化処 理が施される。

銑鉄製の油圧ピストンにおいて問題となるのは、通常、非常に熱伝導性が高いと いう点である。従って車輪に続けてブレーキを掛けると、摩擦バットに非常な熱 が発生し、これが油圧ピストンとカリパス本体により伝導されて、ブレーキ流体 とシールに伝わることになる。このようにブレーキ流体の蒸発を招く熱伝導を小 さくするには、ブレーキ流体の沸騰点を高くすることが必要となる。

現在入手できるディスクブレーキ用流体の公称沸騰点は、はぼ２７０℃である。

この沸騰点は、カリパス本体からピストンを油圧作用でシールしている合成ゴム シールの分解点より僅か３０℃低いだけである。もしブレーキ流体が少しでも水 によって汚染されていると、その沸騰点は１４０℃位に下がる。

多くのブレーキ流体は吸湿性であって、急速に水分を吸収し、その沸騰点が顕著 に低下する。これにより「ペーパーロック」と呼ばれるプレーキネ良が発生する 。これはディスクパッドからブレーキ流体への熱伝導によって、蒸気の小さなポ ケットが生じたときに起こる現象である。

ディスクブレーキ装置における最も普通のピストンとしてクロムメッキ銑鉄が知 られているが、特殊な場合にはアルミニウムやチタニウムにも使われている。ア ルミニウムやチタニウム製のピストンは軽量であって、鉄に比べて腐食が少ない という利点があるが、その熱伝導は高い。

従来のピストンの場合には、さらに環境条件や汚染されたブレーキ流体によりピ ストンやカリバスの表面に腐食や孔が発生するという欠点がある。このような腐 食が起きるとピストンの表面が粗くなり、磨耗により油圧作用によるシールの劣 化が促進されることになる。

また車両のサスペンシーンの重量を減らすために、多くの努力が払われている。

ピストンが軽くなるとブレーキシステムの慣性も減少し、反応が早くなると共に 重量も減少する。

上記したようにアルミニウムやチタニウムをピストンに用いると、軽量化はする ものの腐食や熱伝導の問題が出てくる。

これらの諸問題を解決すべく、この発明にあっては非金属製のピストンを用いる ものであって、これは熱伝導が低く腐食性があり、且つ、ブレーキ流体から水分 を吸収してベーパーロックの危険を低減するものである。

このため、この発明のブレーキユニットは、少なくとも１個の摩擦パッドと、こ のパッドに作用する少なくとも１個のピストンとを具えており、このピストンが 粘土をベースとした材料または低熱伝導性のカオリンなどの通常のセラミック材 料を有するものである。

好ましくはセラミックピストンを有孔性として、上記の材料がブレーキ流体から 水分を吸収できるようにし、ピストンそのものはブレーキ流体を吸収しないよう にする。

この発明の他の形式の油圧ブレーキピストンは、粘土をベースとした材料または カオリンをベースとしたセラミックなどのセラミック材料からなるものである。

以下、添付の図面に示した実施態様により、さらにこの発明について説明すると 、図面はこの発明のセラミックピストンを構成するブレーキカリパスの概要の側 断面図である。

図示の実施態様は車両用のディスクブレーキに関するものである。このブレーキ ユニットのカリパス本体ｌＯにシリンンダが設けられており、これにセラミック ピストン１１が収容されている。油圧ブレーキ流体は、圧力下でピストンとハウ ジングとの間に形成されたカリパス本体中の間隙１２に導入され、その結果、ピ ストンがハウジングから離間移動する、ハウジングとピストン間において、シリ ンダ壁の中にシール１３が設けられていて、ブレーキ流体がピストンを通ってカ リパス本体から外部に流出するのを防止している。ピストンの外面近くにはディ スクパッド１４が支持されており、ピストンとこのディスクパッドの間に、結材 １５が必要に応じて介装されている。ブレーキ流体がカリパスハウジング内に導 入されると、ピストンがハウジングから外方に駆動され、ディスクパッドを押圧 してディスクに圧接させる。

ピストンはカップ状で、その閉鎖端は間隙１２の一方を画定している。ピストン の壁は外端に向けて収斂しており、これによりピストンとパッド１４との間に不 注意によって浸入した水分を除くようになっている。ピストンが形成されている セラミックは、粘土をベースとした材料や、カオリンをベースとしたセラミック などの通常のセラミック材料を含んでいる。典型的な粘土をベースとしたセラミ ックの組成としては下記のようなものがある。

５ｔｏｔ　　　　　５０　７０％ Ａｌｔｏｓ　　　　　１０　４０％ ＫｔＯ０−１０％ Ｃａ０Ｏ−５％ Ｎａｎｏ　　　　　　　　　０−１０％この他にも長石、ネフェリンシェナイト 、コーンウオール石、シリカおよび／またはタルクなどの融剤を含むこともでき 、例えば下記のような組成となる。

Ｓ　ｔ　Ｏｚ　　　　　　５０−７０％Ａ１□０．　　　　１０−４０％ に、Ｏ０−１０％ ＣａＯＯ−５％ ＮａｚＯ０１０％ ＦｅｔＯｓＯ−２％ ＭｇＯＯ−５％ Ｔｉ１ｔ　　　　　　　０　　２％ Ｍｎ０Ｏ−１％ ピストンに使われるセラミックの特殊な例としては、グーマリング粘土をベース とする標準食器用セラミックがある。

このセラミックの組成は、高級な適状食器を製造するためのもので、グーマリン グ粘土に他の材料を添加し、次のような組成としたものである。

Ｆ　ｅｘ　Ｏ＊　　　　　　０．３３ ＣａＯＯ，１４ Ｍ　ｇ　Ｏ０，８４ Ｎａｇ○　　　　　　０．６０ ＫｚＯ１，９０ Ｔｉ　○ｔ　　　　　　　　　　０．６３ＬＯＩ（＊）　　　　　　　６．００ ＊ＬＯＴ、点火損失 ついで、これを１２００℃で燃やして計量によって決まる調節された有孔性を与 え、さらに水に浸して４時間沸騰させる。最後に水中で冷却し、表面水を除いて から再計量する。

このようなセラミックピストンの性能を、現在使用されている金属性ピストン（ クロムメッキ鉄、稀にアルミニウムやチタ云つムを使用）のそれと比べると次の ようになる。

圧縮強度　　　　　　密度 （Ｋｇ／ｃｍ”　）　　　　（ｇ／ｃｍ”　）セラミック　　　　４５００　　 　　　１５鉄　　　　　　　　　　　５６００　　　　　　　７．８５アルミニ ウム　　　２８００　　　　　２．７７チタニウム　　　　７０００　　　　　 ９．５また、ピストンをダイナモメータ上の回転ディスクに対持して摩擦を測定 した。

摩擦　　熱伝導率　　　熱膨張 （Ｗ／　ｍ／　’Ｃ）　　（Ｘ　１０−ｓ）セラミック　　　１．１０　　　１ ．３０　　０．０２鉄　　　　　　　　　　１．３５　　４５．３０　　　０． ６３３アルミニウム　　１．２０　２２４．７７　　１．２４４クロムメツキ鉄 　１．００　　　］５．５６　　０．４９このようなピストンの製造方法として は、以下のように種々の方法がある。

「方　法ｌ」 粘土に他の成分を加えたものをアーク中で混ぜ、スクリーンにかけてフィルタで 圧し、乾燥してから粉引きする。

乾燥した粉末を鼓型中に１３７９０Ｋｔ／ｍ”で圧入する。このプレスされた脆 いピストンを型から外して炉中に入れ、温度１２００℃で８時間燻焼させる。こ の後、ピストンを仕上寸法とする。

「方　法２」 方法１と同じようにするが、ガムなど有機バインダーを少量添加してプレス本体 の強度を増加させる。

「方　法３」スリップ鋳造 方法１及び２と同じ固形分を約６０％含んだ非凝固スリップをけい酸ナトリウム および炭酸ナトリウムで処理する。このスリップを１２〜２４時間ねかせて、プ ラスター型に注ぎ込んで大体の外径を形成する。壁厚は時間により調節する。流 体状スリップは壁厚が１０〜１５ｍになってからデカントされる。ついで、型を 緩慢に乾燥して十分に収縮させ、鋳造物を型から除く、ついでこれを燃焼乾燥さ せてから、方法１．２と同じように粉末とする。

「方　法４」 方法■、２と同じ組成の混合物を混ぜ、スクリーンに掛けてフィルタープレスし 、脱気ミルにおいて８０％位の固形分として加工性を改良する。ついで、押出し により得た柱体を所定の長さに切断してピストンを製造するに十分な量とする。

このスラグをローラヘッドカップ機に掛け、所望の形状に展開する。このカップ を通常のトンネルキルン中で燃焼乾燥させる。

この他にも種々の製造法を採用することができるが、いずれの場合もピストンが 、水蒸気は通すがブレーキ流体は通さなくなるようにその有孔性を調節する。有 孔性は燃焼中に飛んでしまうような成分を加えるか、完全に適状とならないよう に燃焼温度を調節することにより得られる。

セラミック体の透通性は注意深く調節し、水蒸気は通るがブレーキ流体は失なわ れないようにする。即ち、ピストンがフィルタとして機能し、高圧流体とブレー キユニットに集まった水を分離するようにする。

ピストンとブレーキパッドとの境界面で熱が発生すると、ブレーキを利かせたと きに接触しているピストン面が熱くなる。ブレーキが緩められると、ディスクと パッドとはカリバス本体より早く冷却し、ピストンの内側から外側に向けて温度 勾配ができる。この温度勾配により水蒸気はセラミック体から追い出され、毛繕 管現象によりピストンの孔はブレーキ流体中の水分や水蒸気を引き込む、ピスト ンの外面は大気と接触しているのでここで蒸発が起きる。

この発明のようにセラミックピストンを採用すると、セラミックピストンが熱い ディスクパッドと接触してブレーキ流体への熱伝導を遅らせ、この結果、ペーパ ーロックが’ｌＫ少する。加えてセラミックピストンは、ビットが生じたり腐食 したり発錆したりすることがなく、ピストンを取り巻いている油圧作用によるシ ールの劣化が促進されることがなくなる。

さらに熱伝導が低いので、シールと接触しているピストン部分の熱が低くなって シールの熱劣化も減少する。

また、この発明のセラミックピストンは湿気を吸収するが、それによって機能が 損なわれることがない、これによりペーパーロックが顕著に少なくなるという利 点がある。加えて鉄やアルミニウムのピストンに比べてセラミックピストンは熱 膨張が小さく、カリバス本体の働きを損ねることもない。

またセラミック材料は電気分解的に中性であるので、シリンダが電気分解的に損 傷されることが少なくなる。

以上記載した他にもこの発明は種々の変更が可能である。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成２年１１月１日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．粘土をベースとしたセラミックまたは通常のセラミック材料からなる油圧ブ レーキピストン。
2. ２．セラミック材料かカオリンをベースとしたセラミックであることを特徴とす る油圧ピストン。
3. ３．セラミックが水分および／または水蒸気に対して有孔性であるが、油圧流体 に対してはそうではないことを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキピ ストン。
4. ４．セラミックが下記の組成 ＳｉＯ２５０−７０％ Ａｌ２Ｏ３１０−４０％ Ｋ２Ｏ０−１０％ ＣａＯ０−５％ Ｎａ２Ｏ０−１０％ を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧ブレーキピスト ン。
5. ５．上記に記載した油圧ブレーキピストン。
6. ６．少なくとも１個の摩擦バッドと、これに作用する少なくとも１個のピストン とを含んでなり、ピストンが粘土をベースとしたセラミックまたは低熱伝導性の 通常のセラミック材料から形成されている油圧ブレーキユニット。
7. ７．セラミックが、カオリンをベースとしたセラミックであることを特徴とする 請求項６に記載の油圧ブレーキユニット。
8. ８．ピストンが水分および／または水蒸気に対して有孔性であるが、油圧流体に 対してはそうではないことを特徴とする請求項６または７に記載の油圧ブレーキ ユニット。
9. ９．セラミックが下記の組成 ＳｉＯ２５０−７０％ Ａｌ２Ｏ３１０−４０％ Ｋ２Ｏ０−１０％ ＣａＯ０−５％ Ｎａ２Ｏ０−１０％ を有していることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の油圧ブレーキユ ニット。
10. １０．添付した図面に図示されている油圧ブレーキユニット。