TWI280326B - Hydraulic disk brake device - Google Patents

Description

1280326 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於碟剎裝置’特別是關於以夾著車輛框架 上裝成自由旋轉的車輪上所安裝的不能旋轉的碟形轉子來 制動車輪的活塞復位方式之油輪碟剎裝置。 【先前技術】 Φ 自行車等車輛制動用的碟刹裝置，是以夾著車輪上裝 成不能旋轉的碟形轉子來制動車輪。做爲如此的碟刹裝置 ，習知有活塞復位方式的碟剎裝置（參照專利文獻1 )， 其具備有：具油缸部的卡鉗；安裝在油缸部形成爲可自由 進退的活塞；及，壓接於活塞由密封著活塞和油缸部之間 間隙的彈性構件所形成的活塞環。活塞復位方式，是利用 活塞環的彈性恢復力解除油壓使活塞返回解除方向。於油 缸部的內周面，形成有活塞環安裝用的環狀密封溝。活塞 Φ 復位式的碟剎裝置，是於密封溝的制動方向的側面，形成 有：限制活塞環朝制動方向移動的移動限制部；及，容許 1 移動的移動容許部。習知的碟剎裝置的移動容許部，是由 被削面成從移動限制部起愈往內徑側愈逐漸朝制動方向傾 斜的錐形面所構成。 如此構成的活塞復位式的碟剎裝置，是在活塞已經移 動往制動方向時，利用追隨著活塞朝移動容許部彎曲的活 塞環內周圍側的朝制動方向的移動所形成的彈性變形於油 壓解除時使活塞朝解除方向移動。 (2) 1280326 【專利文獻1】日本特開平1 0-325432號公報 【發明內容】 【發明欲解決之課題】 於上述習知的碟刹裝置中，移動容許部是由朝向制動 方向的前端細錐形面所構成。如此以錐形面來構成移動容 許部時，當活塞環的與活塞接觸的內周面朝移動容許部彎 φ 曲進行彈性變形時，有時成爲移動容許部相接部份和相離 部份邊界的彈性變形支點的支點位置會在移動限制部和移 動容許部的邊界部份從該邊界部份逐漸朝中心側移動。如 此，當支點位置移動時，彈性係數（彈簧常數）會變高， 相對於位移的負載位移會變大。其結果，制動解除時的活 塞移動量不均，即剎車間隙不均，恐怕會使制動時機掌握 變動造成制動感變差。 本發明的課題，是提供一種能夠抑制制動解除時的活 # 塞移動量不均來維持高制動感的油壓碟刹裝置。 【用以解決課題之手段】 發明1相關的油壓碟剎裝置，是以夾著車輛框架上裝 成自由旋轉的車輪上所安裝的不能旋轉的碟形轉子來制動 車輪的裝置，其具備有卡鉗、活塞及活塞環。卡鉗，是被 安裝在框架上，至少具有1個油缸部，該油缸部是被配置 成是夾著碟形轉子，在內周面具有密封溝。活塞，至少是 爲1個，其是被安裝在油缸部形成爲可自由進退，利用油 -6- (3) 1280326 壓可使其朝制動方向移動來夾持著碟形轉子。活塞環，其 是由被安裝在密封溝上對油缸部和活塞之間的間隙進行密 封的同時，利用其彈性恢復力使活塞朝制動解除方向移動 的彈性構件所形成。油缸部的密封溝，是於制動方向的側 面具有：活塞朝制動方向移動時，限制活塞環移動的移動 限制部；及，對移動限制部是以段差形成爲凹陷來容許活 塞環移動的移動容許部。 φ 於該油壓碟刹裝置中，利用油壓來推壓活塞時，活塞 會朝制動方向移動在油缸部內來夾持著碟形轉子進行制動 。此時，活塞環其與活塞進行滑動的部份會因摩擦而被拉 向制動方向，活塞環的移動容許部所面對的部份是與活塞 一起朝制動方向變形。於這樣的狀況下，在活塞環的變形 時因移動容許部對移動限制部是以段差來形成爲凹陷，所 以成爲移動容許部的相接部份和相離部份邊界的彈性變形 支點的支點位置變成是經常在段差和移動限制部相交的交 φ 點附近。因此，支點位置是難以產生變化，使活塞環的彈 性係數難以產生變化。其結果，相對於負載的位移不均而 會變小，形成爲能夠抑制制動解除時的活塞移動量不均來 維持高的制動感。 發明2相關的油壓碟剎裝置，是於發明1所記載的裝 置中，以配置成平行的平面來構成移動限制部和移動容許 部。於該狀況時，因移動限制部或移動容許部的機械加工 變容易所以能夠降低製造成本。 發明3相關的油壓碟剎裝置，是於發明1或發明2所 -7- (4) 1280326 記載的裝置中，移動限制部和移動容許部的邊界部份的段 差兩端是倒圓角。於該狀況時，因段差的兩端是倒圓角， 所以活塞即使接觸到成爲支點位置的段差的一端也難以使 活塞環形成損傷。 發明4相關的油壓碟刹裝置，是於發明3所記載的裝 置中，移動限制部側段差的端部倒圓角半徑是爲0.1mm〜 0.5mm的範圍。於該狀況時，因段差兩端的半徑是爲較小 φ ，所以能夠形成爲較小的段差。 發明5相關的油壓碟剎裝置，是於發明1至發明4任 一發明所記載的裝置中，段差是由平行於活塞的直線所形 成。於該狀況時，因段差和活塞是形成爲平行，所以較容 易形成段差。 發明6相關的油壓碟刹裝置，是於發明1至發明5任 一發明所記載的裝置中，密封溝的內周面，是爲朝制動方 向擴徑的錐形面。於該狀況時，在使用矩形剖面的活塞環 • 時，活塞環制動方向相反側的內周面會比制動方向側的內 周面還要強地被壓接於活塞的外周面。因此，組裝時容易 插入活塞。另外組裝後密封效果提昇的同時，活塞環的內 周面容易因應制動方向的移動而朝制動方向變形。 發明7相關的油壓碟刹裝置，是於發明1至發明6任 一發明所記載的裝置中，活塞環，是使用含有氫化丁腈橡 膠（HNBR )的丁腈橡膠（NBR )製彈性構件。這是挑選 彈性係數（彈簧常數）低的構件來做爲活塞環。 -8 - (5) 1280326 【發明效果】 根據本發明時，在活塞環的變形時因移動容許部對移 動限制部是以段差來形成爲凹陷，所以成爲移動容許部的 相接部份和相離部份邊界的彈性變形支點的支點位置變成 是經常在段差和移動限制部相交的交點附近。因此，支點 位置是難以產生變化，使活塞環的彈性係數難以產生變化 。其結果，相對於負載的位移不均而會變小，形成爲能夠 φ 抑制制動解除時的活塞移動量不均來維持高的制動感。 【實施方式】 【發明之最佳實施形態】 於第1圖中，本發明之一實施形態所採用的自行車是 附有前後避震裝置的越野自行車，其具備有：框架1，該 框架1具有附帶著後避震裝置13r的框架體2及附帶著前 避震裝置13f的前叉3;方向把手部4;包括著前後的變 # 速裝置8、9的驅動部5;被安裝在前叉3上的前輪6;被 安裝在框架體2後部的後輪7;及，根據本發明之一實施 形態的前後的碟刹裝置12f、12r。 框架1的框架體2，是異型角管焊接後所製成的框架 體。於框架體2上，安裝有座墊18及包括著驅動部5的 各部。前叉3，是被安裝在框架體2前部傾斜的軸周圍形 成爲擺動自如。 前後的碟剎裝置1 2f、1 2r，因彼此是形成爲大致相同 的構成，所以在下述說明中，是針對前碟刹裝置1 2f來進 -9- (6) 1280326 行說明。 前碟刹裝置1 2f，是爲活塞復位式碟刹裝置，是以夾 著前叉3前端裝成自由旋轉的前輪6的輪軸6b上所安裝 的不能旋轉的碟形轉子20f來制動前輪6。即，碟形轉子 2 Of，是形成爲不能旋轉地被安裝在前叉3前端裝成自由 旋轉的前輪6的輪軸6b上。前碟剎裝置12f，如第2圖所 示，是具有：被安裝在前叉3中途的卡鉗21;被安裝在卡 φ 鉗21形成爲可自由進退的一對活塞22a、22b;及，一對 活塞環23a、23b。 卡鉗2 1，例如是2分割構成的構件，具有溝部2 1 a能 夠讓碟形轉子20f侵入在成爲分割部份的中間部的同時， 還具有是開口在溝部21a被配置成是夾著碟形轉子20f形 成爲筒狀的一對油缸部30a、30b。活塞22a、22b是可自 由進退分別插入在該油缸部30a、30b。於卡鉗21的內部 ，形成有2個連通於油缸部30a、30b的油路（未圖示） • ，於右側的油缸部3 Ob，因應制動操作供給著從方向把手 部4所安裝的刹車操縱桿1 5的油箱經由刹車配管1 6的壓 ~ 油。左側的油缸部30a，是以卡鉗21本身堵塞著，右側的 油缸部30b，是由螺入在卡鉗21的蓋構件34堵塞著。於 油缸部3 0 a、3 0 b的內周面，分別形成有活塞環2 3 a、2 3 b 安裝用的環狀密封溝3 1 a、3 1 b。 活塞22a、22b，是爲前端具有凸緣部32a、32b的帶 邊緣圓柱狀構件。於活塞22a、22b的凸緣部32a、32b， 安裝有對碟形轉子20f進行接觸的刹車塊33a、33b。 -10- (7) 1280326 活塞環23a、23b，是分別密封著油缸部30a、30b和 活塞22a、22b之間間隙的同時，利用彈性恢復力使活塞 22a、22b返回制動解除位置。活塞環23a、23b，是剖面 大致爲矩形的環狀構件，例如是使用含有氫化丁腈橡膠（ HNBR )的丁腈橡膠（NBR )製彈性構件。活塞環 23a、 23b，是安裝在密封溝31a、31b上形成爲壓接於活塞22a 、2 2 b的外周面。 φ 密封溝3 1 a、3 1 b，如第3圖所示，是於制動方向的側 面具有：活塞22a、22b朝制動方向（朝向碟形轉子20f 的方向）移動時限制活塞環23a、23b移動的移動限制部 3 5a、3 5b ;及，對移動限制部35a、35b是形成爲凹陷來 容許活塞環23a、23b移動的移動容許部37a、3 7b。另， 第3圖只圖示著密封溝3 1 b，密封溝3 1 a，因是與密封溝 3 1 b成鏡射圖像關係所以於此省略說明。密封溝3 1 a、3 1 b 的內周面3 1 c，是爲朝制動方向擴徑的錐形面。如此形成 # 內周面31c時，當是爲利用矩形剖面活塞環23a、23b的 狀況時，活塞環2 3 a、2 3 b制動方向相反側的內周面會比 制動方向側的內周面還要強地被壓接於活塞22a、22b的 外周面。因此，活塞環的內周面容易因應制動方向的移動 而朝制動方向變形。 移動容許部37a、37b，是由正交於活塞22a、22b移 動方向的平面所形成。移動容許部3 7a、3 7b，是以平行於 移動限制部35a、35b的面所構成，對移動限制部35a、 3 5b是以段差36a、36b來形成爲凹陷。成爲移動限制部 -11 - (8) 1280326 3 5a、3 5b和移動容許部37a、3 7b邊界部份的段差36a、 3 6b，是形成爲圓筒形狀其具有和活塞22a、22b成平行的 直線，其兩端角部是形成爲倒圓角。移動限制部35a、35b 側的角部其倒圓角部份的半徑R1是爲0.1mm至0.5mm的 範圍，移動容許部3 7a、3 7b側的角部其倒圓角部份的半 徑R2也是爲0.1mm至0.5mm的範圍。於該狀況時，因段 差3 6a、3 6b兩端的半徑Rl、R2是爲較小，所以能夠形成 0 爲長度是較短的小段差36a、36b。 另，後輪用的碟剎裝置1 2r也是相同構成，碟刹裝置 1 2r，是以夾持著被安裝在後輪7形成爲不能旋轉的碟形 轉子20r來制動後輪7。 於如此所構成的碟刹裝置1 2f中，當剎車操縱桿1 5 朝方向把手部4側進行制動操作時，壓油會供給至油缸部 30a、30b，活塞22a、22b會朝制動方向移動使刹車塊33a 、3 3b夾著碟形轉子20f以對前輪6進行制動。此時，活 # 塞環23a、23b的內周面會追隨著活塞22a、22b朝制動方 向前進，使活塞環23a、23b的內周面是朝移動容許部37a 、37b移動。此時的支點位置，經常是在段差36a、36b的 角部附近並不怎麼移動位置。接著，當油壓解除時，活塞 22a、22b是利用活塞環23a、23b的彈性恢復力形成爲後 退使刹車塊33a ' 33b離開碟形轉子20f。 爲確認支點位置並不怎麼有變化而進行模擬的活塞密 封的彈性變形狀態是圖示在第4A圖〜第4E圖（本實施形 態）及第6A圖〜第6E圖（習知例）的同時，其結果整理 -12- (9) 1280326 後的圖表如第5圖所示。於該模擬中，是對活塞作用 〜10kg的負載將此時的活塞環變形狀態圖示在第4A 第4E圖及第6A圖〜第6E圖的同時，將該結果的負 活塞和活塞環之間的摩擦力）和位移（活塞的移動量 關係以圖表整理在第5圖。 第4A圖〜第4E圖及第6A圖〜第6E圖，是圖 第5圖的圖表中在符號4A〜4E及符號6A〜6E所示 φ 載下形成的變形狀態。此外，於第5圖中，空白三角 示安裝在本實施形態密封溝上活塞環23b的負載和位 關係，黑圓點是表示安裝在習知例密封溝上活塞環的 和位移的關係。再加上，於第5圖中，FMAX，是表 有條件下的活塞環和活塞之間的最大摩擦力，FMIN 表示所有條件下的活塞環和活塞之間的最小摩擦力。 ，在摩擦力FMAX和FMIN之間的位移爲較小是能夠 制動解除時的活塞移動量（反轉量）不均，即能夠抑 φ 車間隙的不均，是能夠提昇制動感。 從第4A圖〜第4E圖中可明確得知，本實施例， ‘動容許部37b是以段差36b形成爲凹陷，所以即使負 加也是活塞環23b進行彈性變形，以圈記號圈圍的支 置40於徑方向是沒有變化，經常是在段差36b附近 此一來，就能夠使活塞環23b的彈簧常數抑制成小。 ，在0.3 5mm附近活塞環會接觸於移動容許部37b， ，有位移的反彎點，使相對於負載（摩擦）的位移不 小。這些結果，使摩擦力FMAX和FMIN之間的位移 lkg 圖〜 載（ )的 示著 的負 是表 移的 負載 示所 ，是 因此 抑制 制剎 因移 載增 點位 。如 此外 因此 均變 RB1 -13- (10) 1280326 形成爲〇.〇5mm程度。 另一方面，如習知般以錐形面來構成移動容許部137b 時，如第6A圖〜第6E圖所示，伴隨著負載加大以圈記號 圈圍的支點位置1 4 0會朝徑方向內方移動。其結果，如第 5圖所示，活塞環123b的彈簧常數會變高，負載持續上昇 至0.5mm附近的同時，使使摩擦力FMAX和FMIN之間的 位移RB2形成爲0.18mm程度。 從這些結果，顯示出本實施例制動解除時的活塞移動 量不均與習知例相比是能夠減少60〜70%。 〔其他實施形態〕 (a )於上述實施形態中，雖是以平行於移動限制部 35a、35b的平面來構成移動容許部37a、37b，但移動容 許部3 7 a、3 7 b，只要對移動限制部3 5 a、3 5 b是以段差 3 6a、3 6b來形成爲凹陷時也就可以不必形成爲平行的平面 。例如：移動容許部可以是錐形面，也可以是曲面。 (b )於上述實施形態中，段差3 6 a、3 6 b雖是形成爲 圓筒狀具有和活塞22a、22b成平行的直線，但段差36a、 36b也可形成爲錐形狀。此外，段差36a、3 6b的兩端也可 以不用倒圓角。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明之一實施形態所採用的自行車側面圖 -14- (11) 1280326 第2圖爲自行車的碟剎裝置局部剖面圖。 第3圖爲表示密封溝的構造剖面放大圖。 第4A圖爲表示本實施形態密封溝上活塞環的變形狀 態剖面圖。 第4B圖爲表示本實施形態密封溝上活塞環的變形狀 態剖面圖。 第4C圖爲表示本實施形態密封溝上活塞環的變形狀 φ 態剖面圖。 第4D圖爲表示本實施形態密封溝上活塞環的變形狀 態剖面圖。 第4E圖爲表示本實施形態密封溝上活塞環的變形狀 態剖面圖。 第5圖爲表示相對於負載的活塞環位移圖表。 第6A圖爲表示習知例密封溝上活塞環的變形狀態剖 面圖。 # 第6B圖爲表示習知例密封溝上活塞環的變形狀態剖 面圖。 第6C圖爲表示習知例密封溝上活塞環的變形狀態剖 面圖。 第6D圖爲表示習知例密封溝上活塞環的變形狀態剖 面圖。 第6E圖爲表示習知例密封溝上活塞環的變形狀態剖 面圖。 -15- (12) 1280326 【主要元件符號說明】

3 f :前叉（框架之一例） 12f、12r :碟剎裝置 20f、20r :碟形轉子 21 :卡鉗 22a > 22b ：活塞 23a、23b ：活塞環 30a、30b ：油缸部 3 1 a、3 1 b :密封溝 31c :內周面 35a、35b :移動限制部 36a、36b :段差 37a、37b :移動容許部

Claims (1)

1. (1) (1)1280326 十、申請專利範圍 1 · 一種油壓碟剎裝置，是以夾著車輛框架上裝成可自 由旋轉的車輪上所安裝的不能旋轉的碟形轉子來制動車輪 的裝置，其特徵爲，具備有··卡鉗，該卡鉗是被安裝在上 述框架上，該卡鉗至少具有1個油缸部，該油缸部是被配 置成夾著上述碟形轉子，在油缸部內周面具有密封溝；至 少爲1個活塞，該活塞被安裝在上述油缸部形成可自由進 退，利用油壓可使其朝著制動方向移動來夾持上述碟形轉 子；及活塞環，該活塞環是由被安裝在上述密封溝上對上 述油缸部和上述活塞之間間隙進行密封的同時，利用其彈 性恢復力使上述活塞朝著制動解除方向移動的彈性構件所 形成，另外，上述密封溝於上述制動方向的側面具有：上 述活塞朝上述制動方向移動時，限制上述活塞環移動的移 動限制部；及對上述移動限制部是以段差形成凹陷來容許 上述活塞環移動的移動容許部。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的油壓碟刹裝置，其 中’是以配置成平行的平面來構成上述移動限制部和上述 移動容許部。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所記載的油壓碟刹 裝置，其中，上述移動限制部和上述移動容許部的邊界部 份的段差兩端是呈倒圓角。 4 ·如申請專利範圍第3項所記載的油壓碟剎裝置，其 中，上述移動限制部側段差端部的上述倒圓角半徑爲 0.1mm〜0.5mm的範圍。 -17- (2) 1280326 5 ·如申請專利範圍第1項或第2項所記載的油壓碟剎 裝置，其中，上述段差是由平行於上述活塞的直線所形成 〇 6 ·如申請專利範圍第1項或第2項所記載的油壓碟刹 壯置，其中，上述密封溝的內周面爲朝著上述制動方向擴 徑的錐形面。 7如申請專利範圍第1項或第2項所記載的油壓碟刹 裝置，其中，上述活塞環’是使用含有氯化丁膳橡膠（ HNBR)的丁腈橡膠（NBR)製彈性構件。 -18-