JP4147662B2 - ディスクブレーキ装置とそれに用いる角シールの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車や自動車等の各種走行車両に用いられるディスクブレーキ装置に係り、詳しくはリトラクション機能を安定させた消費液量の少ないディスクブレーキ装置とそれに用いる角シールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスクブレーキの形態が対向型・浮動型のいずれであっても、又、ピストンが多数存在していても、シリンダ内の液圧室の液密性を維持する手段には共通して角シールが用いられる。
【0003】
図11に、従来の角シール6の中心線から半分の自由状態における断面図を示す。該角シール6は、ブタジェンアクリロニトリルゴム(NBR)やエチレンプロピレン共重合体(EPDM)等をチューブ状にモールドし、加硫した後カッターで略矩形断面に輪切りしたものである。
【0004】
図12に、ピストンの中心線から半分の断面図を用いて、従来の角シールが発揮するリトラクション機能を角シール周辺を拡大して説明する。図12(a)において角シール周辺は、キャリパボディ1に配置されるシリンダ2内に、ピストン3が摺動自在に収納され、液圧室4の液密性を維持するためシリンダ2に角シール溝5を設けたところに、角シール6が嵌装され、そして液圧室4の制動液圧の上昇に伴ってピストン3は、ディスクロータ7側に摩擦パッド8を押圧することで制動力を発生させる構成になっている。
【0005】
図12(a)において、角シール6を角シール溝5に嵌装すると、角シール溝5の底面5aにはαの傾きが設けられているので、ピストン3との液圧室4側での密着点bは摩擦パッド8側の密着点aより締め代が大きく、摩擦パッド8側での密着点aは、リトラクション機能を発揮させるため角シール6の弾性復元力を阻害しない程度の締め代となっている。
【0006】
一方、角シール溝5は機械加工で形成されるが、角シール溝5において摩擦パッド8側の前壁5bと液圧室4側の後壁5cとが交わる底面5aの隅には、加工バイトの刃先の欠けや摩耗を防ぐため、5d乃至5eに示す0.2〜0.5Cまたは0.2〜0.5Rの面取りが付与されている。また、摩擦パッド8側の口元には、ピストン3の引戻し量を決定するβの傾きを有する前方面取り5fが形成されている。
【0007】
図12(a)は、液圧室4に制動液圧が発生していない状態を示し、図12(b)は、制動液圧が入力された直後で角シール6がxだけ摩擦パッド8側に移動した状態を示している。この状態では、角シール6の摩擦パッド8側の外周コーナーは、角シール溝5の面取り5dに倣って弾性変形することになるので、この移動量xは、ピストン3、角シール溝5、角シール6等の集積誤差により可成り不安定となって、消費液量やリトラクション機能のバラツキの要因となる。
【0008】
図12(c)は、更に制動液圧が上昇して角シール6が、摩擦パッド8側の前壁5bの前方面取り5fの空間にyだけ移動した状態を示している。図12(a)、(b)、(c)では共に、角シール6のピストン3上での密着点aは同一位置にあるが、ディスクロータ7に摺動している摩擦パッド8が損耗すれば、その損耗量だけ密着点aはピストン3上を滑ることになる。そして、制動後の除圧でピストン3は、角シール5の弾性復元力により理論的にはx+yだけ液圧室4側に引戻されることになるが、実際には、図12(a)で示す初期状態に確実に復帰するのではなく、再び制動液圧が入力された際、復帰量によっては消費液量のバラツキの要因となる。
【0009】
その他リトラクション機能の安定化を図るため、特開平8−233002号公報には図13に示すリトラクションリングが提案されている。図13(a)の断面図において、キャリパボディ101に配置されるシリンダ102内に、ピストン103が摺動自在に収納され、液圧室104の液密性を維持するためシリンダ102にリング溝105を設けて、リトラクションリング106を嵌装する。液圧室104の制動液圧の上昇に伴ってピストン103は、ディスクロータ107側に摩擦パッド108を押圧することで制動力を発生させる。
【0010】
制動後の除圧により、制動中は摩擦パッド108側に弾性変形していたリトラクションリング106が、図13(a)に示すリング溝105の中央に復帰することで、ピストン103を液圧室104側に引戻し摩擦パッド108とディスクロータ107とを離間させ、所謂「引きずり」を防ぐことになる。
【0011】
この従来技術では、リング溝105のV字型内壁に沿った形状でリトラクションリング106を自由状態の形状に成形している。従って、リング溝105にリトラクションリング106を嵌装した時、リトラクションリング106のリング溝105のV字型内壁に密着している辺の長さS1及びS2は同等であり、ピストン103の外周に密着しているリトラクションリング106の内周の圧力分布は均一である。これにより、リトラクションリング106への応力集中が緩和され、劣化が部分的に進行しないと共に、リトラクションリング106は常にリング溝105の中央に復帰するから、リトラクション機能の安定化が図れると説明している。
【0012】
他の実施例として、リトラクションリング106の周辺を拡大した図13(b)に示すようにリング溝105の形状を、図13(a)とは逆のV字型にしたものや、図13(c)に示すようにリング溝105の形状をU字型にして、リング溝105の形状にリトラクションリング106の自由状態の形状を成形し、リング溝105に密着している辺の長さt1及びt2、u1及びu2を同一にして、ピストン103の外周に密着しているリトラクションリング106の内周の圧力分布を均等にしている。これらはいずれも、常にリング溝105の中央にリトラクションリング106を復帰させるという着想では同一である。
【0013】
しかし、この様な構成では、リング溝105の前壁105aとリトラクションリング106の側面との間に、空隙が有り制動液圧が入力された際、該空隙部へのリトラクションリング106の変形を許すことになり、消費液量の増大とバラツキの原因となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
マスターシリンダからディスクブレーキに至る車両の制動装置は、剛性の高い金属製のユニットから構成されているものゝ、キャリパボディ内の液圧室を含め圧力容器は、制動液圧によつて弾性変形したり液封手段の変位によって液量を消費する。消費液量の増大は、マスタシリンダのペダルストロークの増大を招き、制動挙動の応答性を低下させるので好ましくない。
【0015】
なかでも、ディスクブレーキの液圧室は、ピストンが1個だけ存在しても左右輪を制動するので2倍の液量を消費する。ディスクブレーキの形態が対向型でマルチポツトになっている場合は、該部の消費液量は無視できなくなる。本発明は、図12(a)に示す従来の角シール溝に適合する形状に角シールを改善して消費液量とバラツキの少ない、且つ、リトラクション機能の安定したディスクブレーキ装置とそれに用いる角シールの製造方法を提供する。
【0016】
【課題を解決するための手段】
摩擦パッドをディスクロータ側に押圧するピストンがシリンダ内に摺動自在に収納され、シリンダの内径に任意の幅員を有する摩擦パッド側が大径となっている角シール溝を設け、角シール溝の摩擦パッド側の前壁が交わる底面の隅に、0.2〜0.5Cまたは0.2〜0.5Rの面取りを形成し、角シール溝に角シールを嵌装して制動後の除圧時に角シールの弾性復元力を利用してピストンを、液圧室方向に戻すリトラクション機能を有するディスクブレーキ装置において、前壁と角シールが密着する際に干渉しないように、角シールの外周の面取部を成形する。
【0017】
角シールの外周の面取部が両側面共に、前壁と角シールが密着する際に干渉しないように成形すれば、角シール溝に角シールを組付ける際、角シールの方向性に留意する必要はない。
【0018】
角シールの両側面の外周側の面取部終端に略直角のシャープエッジを設ければ、角シールの液圧室側の外周の面取部が制動液圧の上昇に伴って弾性変形するのを緩和し、消費液量のバラツキを小さくできる。
【0019】
所定のゴム配合原料を外筒と芯金から構成される金型内に充填し、加硫されたチューブ状の任意の長さの角シール素材の外周に、あらかじめ外筒の内周に形成されている所定ピッチ毎のV字又はU字状の窪みを設け、カッターで所定ピッチ毎に輪切りにする角シールの外周切断面に任意の面取部を施せば、単純な形状のカッターを用いて角シールを切断しても、自動的に角シールの外周切断面には任意の面取部が形成される。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の第1実施例の角シール10の中心線から半分の自由状態における断面図を示す。そして、図2に角シール10が角シール溝5内に嵌装された状態を拡大して示す。従来技術の角シール6に比較すると、図1の角シール10には、角シール溝5の5dに相当する面取り10aが設けられているため、当初から不安定な領域xが消滅し角シール10は、摩擦パッド8側の前壁5bのX−Xに当接しているから、従来の角シール6のように制動初期に角シール6の移動する不安定な領域xにおける液量は消費されない。
【0021】
制動液圧の上昇や除圧における角シール10の挙動は、作動液圧が作用する場合の図12(b)、(c)に示して説明した通りであるが、除圧の場合は図12(a)と異なり、第1実施例によれば、図2に示すように前壁5bのX−Xを基準に角シール10の弾性復元力が作用するから、消費液量やリトラクション機能のバラツキが少ない。
【0022】
図3に、本発明の第2実施例の角シール11の中心線から半分の自由状態における断面図を示す。図4に角シール11を、角シール溝5内に嵌装した状態を示す。第2実施例の場合は、角シール11の面取り11a、11bのいずれが角シール溝5の面取り5dに接してもよく、第1実施例のように角シール10の面取り10aの方向を定めなくとも組付けられる。
【0023】
図4に、角シール11と角シール溝5の接触状態を拡大して示す。図4(a)は、制動液圧が上昇したとき、角シール11の面取り11bに液圧fが作用することを示したものである。制動液圧のレベルによっては、図4(b)に示すように液圧fによりクサビ状に面取り11bがさらに弾性変形し、長期間に亙り制動履歴を累積すれば角シール11のゴム材質の疲労から消費液量のバラツキ要因となる恐れがある。この現象を防ぐためには、第3実施例が有効である。
【0024】
図5に、本発明の第3実施例の角シール12の中心線から半分の自由状態における断面図を示す。この角シール12には、両側面の外周側に面取部12a、12bが設けられると共に、外周側の面取部終端に略直角のシャープエッジ12c、12dが設けられている。
【0025】
図6に、角シール12と角シール溝5の接触状態を拡大して示す。図6(a)は、制動液圧が上昇したとき角シール12の面取り12bに液圧fが作用することを示したものである。制動液圧のレベルによっては、図6(b)に示すように液圧fにより面取り12bがさらに弾性変形し、一点鎖線Y−Yのところまでクサビ状に変形しようとするところを、シャープエッジ12dによりブロックされ、角シール12の変形による消費液量のバラツキを小さくできる。
【0026】
さらに、従来技術のリトラクションリング106は大量に安価に生産するのには不適当な形状であるのに対し、本発明の角シール10、11、12は、チューブ状にモールドした角シール素材を、単純な形状のカッターで切断することで、角シールの外周に面取り10a、11a、11b、12a、12b、12c、12d等の面取部を自動的に形成した安価な角シールを生産できる。
【0027】
図7に、角シール素材50の成形装置40の概念図を示す。41は、ゴム配合原料42を収納するキャビティ41aを有するダイである。ダイ41の上方からキャビティ41a内のゴム配合原料42を押出すシリンダ43が、所定の圧力で矢印A方向に下降する。一方、ダイ41の下方には、角シール素材50の成形金型を構成する中央の芯金44と外筒45が配置され、この両者によって形成されるチューブ状の空間に倣って、ダイ41に設けられる多数のインジェクション孔46からゴム配合原料42が充填される。チューブ状の空間に充満した余剰のゴム配合原料42は、空気と共にダイ41と外筒45の当接面に設けられるバリ溝47を通って外部に排出される。
【0028】
この様にして充填された角シール素材50は、電熱コイル48により設定される時間と所定の温度で加熱され加硫される。その後、角シール素材50は芯金44を抜き、図8の断面図に示す角シール素材50として取出す。角シール素材50の外周には、あらかじめ外筒45の内面に形成されていた突起によって、所定のピッチ毎に窪み51が刻まれている。この窪み51毎に、直刃のカッターで輪切りにすれば角シールと成る。角シール素材50の輪切り作業は、芯金44の代りに樹脂等の軟質材からなるスピンドルを、角シール素材50の内径に対し締代を付けて挿入し、スピンドルの一端を旋盤の回転軸にチャックし、カッターで輪切りにする。
【0029】
図9に、窪み51の拡大した形状を示す。図9(a)は、V字状の窪み51であり、カッター52の幅をB2に選べば第1実施例(図1)の角シール10が得られる。カッター52の幅をB1に選べば、第2実施例(図3)の角シール11が得られる。図9(b)は、U字状の窪み51であり、カッター52の幅をB2に選べば第1実施例に類似した角シール10が得られる。カッター52の幅をB1に選べば、第2実施例に類似した角シール11が得られる。図9(c)は、垂直部53を有するV字状の窪み51であり、カッター52の幅をB1に選べば第3実施例(図5)のシャープエッジ12c、12dを有する角シール12と成る。
【0030】
さらに、図9(d)、(e)、(f)に示すように、窪み51の底に幅Cに相当するフラット部分を設ければ、カッター52の切断ピッチ誤差を吸収することもできる。
【0031】
次に、従来の角シール6と第1実施例の角シール10を図12に示す従来の角シール溝5に嵌装した際の消費液量の値とバラツキについて説明する。
【0032】
消費液量は、例えば図10の如き装置にて計測する。計測対象となるキャリパボディ1に配置されるシリンダ2内に、ピストン3が摺動自在に収納され、液圧室4の液密性を維持するためシリンダ2に設けられる角シール溝に角シール6、10が嵌装されている。マスターシリンダ20にて加圧された作動液は液圧室4に至り、ピストン3を摩擦パッドを介してディスクロータ7に押圧する。作動圧が高圧になると、オーガニック母材の摩擦パッドは圧縮変形して液量を消費するので、金属製のダミーパッド21を用いるのが好ましい。
【0033】
計測の手順としては、まず、ストップバルブAとBを開弁し、ストップバルブCを閉弁したまゝマスターシリンダ20を煽って、液圧室4内の空気を完全に排出する。この動作が終了したら、ストップバルブBを閉弁する。そして、ストップバルブC、Dを開閉しながら場合によってはマスターシリンダ20を操作してビュレット22の液面を零に合わせて、最終的には、ストップバルブC、Dは閉弁する。
【0034】
ストップバルブB、C、Dを閉弁したまゝ、ストップバルブAを開弁してマスターシリンダ20を操作し、ブルドン管液圧ゲージ23を監視しながら計測液圧に到達したところでストップバルブAを閉弁する。その後、ストップバルブCを開弁してビュレット22の液面の上昇を読み取って、これを所定の液圧における消費液量とする。
【0035】
ブルドン管液圧ゲージ23のように湾曲管の撓みにより指針が動く形式のゲージは、それ自体可成り液量を消費するので、予めストップバルブAからCまでの経路のゲージ液量V0を計測しておき、見掛の液量をV1とすれば、真の液量Vは、V=V1−V0として計測する。
【0036】
ピストン3の直径を48φmmに設定した図2のキャリパボディ1とピストン3を1セット用意し、2種類の角シールの試料数n=10を対象に作動圧30kgf/cm2と70kgf/cm2との消費液量の値とバラツキを計測して表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
表1の結果を考察すると、従来の角シール6に比べ本発明の第1実施例の角シール10の消費液量の平均値は8〜12%減少し、バラツキとなる標準偏差3σは約4倍改善されていることが判る。
【0039】
【発明の効果】
角シール溝とピストンの外径にて形成される環状空間に、角シール溝の底面コーナーと角シールの外周面取部を同一又は近似の形状に成形した、自由状態で略四角断面の製造コストの安価な角シールを嵌装したので、角シールの外周部コーナーの無駄な弾性変形を排除し、制動初期から角シール溝の摩擦パッド側に当接するから、消費液量は低減されリトラクション機能も安定する。
【0040】
また、角シールの外周面取部を両側面に設けることで、角シール溝に対する組付け方向に留意する必要はなく、該外周面取部終端に略直角のシャープエッジを設ければ、角シールの液圧室側の外周面取り部が制動液圧の上昇に伴って弾性変形するのを緩和し、消費液量のバラツキを小さくできる。
【0041】
そして、角シール素材の外周に、あらかじめ金型の外筒の内面に形成されている突起により所定ピッチ毎の任意の形状のV字又はU字状の窪みを設け、この窪み部分を単にカッターで所定ピッチ毎に輪切りにして形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の角シールの自由状態における断面図である。
【図2】本発明の第1実施例の角シールをシール溝内に嵌装した時の断面図である。
【図3】本発明の第2実施例の角シールの自由状態における断面図である。
【図4】本発明の第2実施例の角シールの挙動を説明する角シール周辺の断面図である。
【図5】本発明の第3実施例の角シールの自由状態における断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の角シールの挙動を説明する角シール周辺の断面図である。
【図7】本発明の角シール素材の成形装置の概念図である。
【図8】本発明の角シール素材の断面図である。
【図9】本発明の角シール素材の外周面に設けられる窪みの拡大図である。
【図10】消費液量を測定する装置のレイアウト図である。
【図11】従来の角シールの自由状態における断面図である。
【図12】従来の角シールの挙動を説明する角シール周辺の断面図である。
【図13】従来のリトラクションリングの断面図である。
【符号の説明】
1:キャリパボディ
2:シリンダ
3:ピストン
4:液圧室
5:角シール溝
5a:底面
5b:前壁
5c:後壁
5d、5e:面取り
5f:前方面取り
6、10、11、12:角シール
7:ディスクロータ
8:摩擦パッド
44:芯金
45:外筒
50:各シール素材
51:窪み
52:カッター
53:垂直部
Claims (4)
- 摩擦パッドをディスクロータ側に押圧するピストンがシリンダ内に摺動自在に収納され、前記シリンダの内径に任意の幅員を有する前記摩擦パッド側が大径となっている角シール溝を設け、前記角シール溝の摩擦パッド側の前壁が交わる底面の隅に、0.2〜0.5Cまたは0.2〜0.5Rの面取りを形成し、前記角シール溝に角シールを嵌装して制動後の除圧時に前記角シールの弾性復元力を利用して前記ピストンを、前記液圧室方向に戻すリトラクション機能を有するディスクブレーキ装置において、前記前壁と前記角シールが密着する際に干渉しないように、前記角シールの外周に前記角シール溝に形成された前記面取りに相当する面取部を成形したことを特徴とするディスクブレーキ装置。
- 前記角シールが、外周側の両側面に面取部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のディスクブレーキ装置。
- 前記角シールの面取部の終端に、略直角のシャープエッジが形成されていることを特徴とする請求項2に記載のディスクブレーキ装置。
- 請求項1記載の角シールの製造方法であって、所定のゴム配合原料を外筒と芯金から構成される金型内に充填し、加硫されたチューブ状の任意の長さの角シール素材の外周に、あらかじめ前記外筒の内面に形成されている突起により所定ピッチ毎の任意形状のV字又はU字状の窪みを設け、前記所定ピッチ毎にこの窪み部分をカッターで輪切りにすることによって、前記角シールの外周の面取部を形成したことを特徴とする角シールの製造方法。
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