JP5978159B2 - ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキには、摩擦パッドのクサビ効果によるディスク回入側の偏摩耗を抑制するべく、ピストンの摩擦パッド対向面のディスク回入側位置に切欠を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４０２２７号公報

上記のディスクブレーキでは、摩擦パッドが新品の状態では、摩擦パッド回入側の偏摩耗を抑制できるが、摩擦パッドが摩耗してクサビ効果が低減してしまうと、摩擦パッド回出側に偏摩耗が発生するという課題があった。

したがって、本発明は、ライニングの偏摩耗を抑制することができるディスクブレーキの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るディスクブレーキは、ピストンに摩擦パッドとの対向面に該摩擦パッドを押圧しない非押圧部位を形成し、該ピストンがシリンダに対して前記摩擦パッドの摩耗に応じて一方向に回動するように構成した。

本発明に係るディスクブレーキによれば、ライニングの偏摩耗を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキを示す一部を破断した正面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの新品押圧状態を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの限度押圧状態を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの新品押圧状態でのピストンを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ１−Ｘ１断面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの限度押圧状態でのピストンを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ２−Ｘ２断面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの新品押圧状態での取付部材および摩擦パッドに対するピストンを透過状態で示す背面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの限度押圧状態での取付部材および摩擦パッドに対するピストンを透過状態で示す背面図である。

本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。図１〜図４に示す本実施形態に係るディスクブレーキ１０は、自動車等の車両制動用のもので、取付部材１１と、一対の摩擦パッド１２，１３と、キャリパ１４とを備えている。

図１および図２に示すように、取付部材１１は、制動対象となる図示略の車輪とともに回転するディスク１５の径方向の外周側を跨ぐように配置されるもので、この状態で車両の非回転部に固定される。一対の摩擦パッド１２，１３は、ディスク１５の両面に対向配置された状態でディスク１５の軸線方向に移動可能となるように取付部材１１に支持されている。キャリパ１４は、ディスク１５の径方向の外周側を跨いだ状態でディスク１５の軸線方向に移動可能となるように取付部材１１に支持されている。なお、以下においては、ディスク１５の径方向をディスク径方向と称し、ディスク１５の軸線方向をディスク軸方向と称し、ディスク１５の回転方向（周方向）をディスク回転方向と称す。また、車両の前進時におけるディスク回転方向Ｒの入口側をディスク回入側と称し、車両の前進時におけるディスク回転方向Ｒの出口側をディスク回出側と称す。

図３に示すように、一対の摩擦パッド１２，１３は、裏板１７と、この裏板１７に貼付されたライニング１８と、裏板１７のライニング１８とは反対側に装着されたシム１９とを有している。一対の摩擦パッド１２，１３は、いずれもディスク１５にライニング１８を対向させた状態でディスク１５とは反対側の裏板１７において取付部材１１に支持されている。そして、この状態で、シム１９を介して裏板１７がディスク１５とは反対側からキャリパ１４により押圧されることによってライニング１８がディスク１５に接触する。

キャリパ１４は、ディスク１５を跨いだ状態で、図１に示すディスク回転方向両側の摺動案内部２２，２２を介して取付部材１１に支持されるキャリパボディ２０と、図３に示すようにキャリパボディ２０内に保持されてディスク１５の一面側に対向するように配置されるピストン２１とを有している。キャリパ１４は、図１に示す摺動案内部２２，２２によって取付部材１１に対してディスク軸方向に摺動する、いわゆるフローティング型のキャリパとなっている。

図３に示すように、キャリパボディ２０は、ディスク１５の一方の面側に対向配置されてピストン２１を移動可能に保持するシリンダ部２５と、ディスク１５の径方向外側を跨ぐブリッジ部２６と、ディスク１５の他方の面側に対向配置される爪部２７とを有する一体成形品となっている。言い換えれば、キャリパ１４は、ピストン２１をシリンダ部２５内に移動可能に配置している。

シリンダ部２５は、ディスク軸方向に沿う筒部３０と、筒部３０のディスク１５とは反対側を閉塞する底部３１とを有しており、その結果、内側にディスク１５側に開口するようにディスク軸方向に沿うボア３２が一つ形成された有底筒状をなしている。シリンダ部２５の底部３１には、爪部２７とは反対側に突出するボス部３５が中央近傍に形成されており、このボス部３５には、爪部２７とは反対側にさらに突出する係止突起３６が形成されている。

シリンダ部２５の底部３１には、ボス部３５の位置に、ボア３２と同軸をなして貫通孔３８が形成されている。貫通孔３８は両端に中間部分よりも大径の座ぐりが形成されている。

貫通孔３８には、ボルト部材４４がユニオンボルト４５によってブレーキ配管４６と共締めされている。ボルト部材４４は、軸方向の一端側から順に、貫通孔３８の中間部分に嵌合する嵌合軸部４８と、嵌合軸部４８より大径で貫通孔３８のボア３２側の座ぐりに嵌合するフランジ部４９と、嵌合軸部４８より小径の中間軸部５０と、中間軸部５０より大径のオネジ５１が形成されたネジ軸部５２とを有している。ボルト部材４４には、その中心部分に、嵌合軸部４８側の端面からネジ穴５４が形成されている。また、ボルト部材４４には、ネジ穴５４の底部位置にネジ穴５４と同軸をなして通路穴５５が形成されており、この通路穴５５と直交してフランジ部４９の位置に開口する通路穴５６が形成されている。

ボルト部材４４の嵌合軸部４８には外周面にシールリング６０が装着されており、このシールリング６０がフランジ部４９と貫通孔３８のボア３２側の座ぐりの底面とで挟持されている。また、ボルト部材４４の嵌合軸部４８の外側には、シールリング６１、ブレーキ配管４６のプラグ６２、シールリング６３がこの順に配置され、これらを通って、ユニオンボルト４５がボルト部材４４のネジ穴５４に螺合されることで、これらがユニオンボルト４５の頭部とボルト部材４４とに挟持されている。このようにして、ボルト部材４４とブレーキ配管４６とがキャリパボディ２０に共締めされ、その結果、ボルト部材４４がキャリパボディ２０に回転不能に固定される。

この状態で、ブレーキ配管４６内の通路６５が、ユニオンボルト４５に形成された通路６６とボルト部材４４のネジ穴５４と通路穴５５と通路穴５６とを介してボア３２内に連通する。シールリング６０は、嵌合軸部４８と貫通孔３８との隙間を密封し、シールリング６１はボルト部材４４とブレーキ配管４６のプラグ６２との隙間を密封し、シールリング６３はプラグ６２とユニオンボルト４５との隙間を密封する。なお、シリンダ部２５の底部３１の係止突起３６は、ブレーキ配管４６のプラグ６２を係止してその回転を規制する。

ボルト部材４４は、上記のようにシリンダ部２５の底部３１に取り付けられた状態で、ネジ軸部５２が、底部３１からボア３２内に突出し、ボア３２内においてボア３２と同軸に配置されることになる。ボア３２の内周面には、底部３１とは反対側に、径方向外方に凹む円環状の装着溝６９が形成されており、この装着溝６９の底部３１側の近傍位置に、径方向外方に凹む円環状のシール溝７０が形成されている。

ピストン２１は、筒部７４と、筒部７４の軸方向一側を閉塞する底部７５と、底部７５の径方向の中央から軸方向に筒部７４と同側に延出する延出部７６とを有する一体成形品である。底部７５および延出部７６には、その中心位置にネジ穴７７が、底部７５側から延出部７６の途中位置まで形成されている。ピストン２１は、底部７５をディスク１５とは反対側に配置した状態で、延出部７６のメネジ７８をボルト部材４４のオネジ５１に螺合させながら、筒部７４においてシリンダ部２５のボア３２内に嵌合される。よって、ピストン２１は、ボルト部材４４の案内でシリンダ部２５に対し周方向に回転しながらディスク軸方向に移動する。オネジ５１とメネジ７８とが、シリンダ部２５に対しピストン２１を、回転しつつディスク軸方向に摺動するように連結する螺合部７９となっている。ピストン２１の底部７５とは反対側の外周部には、径方向内方に凹む円環状の装着溝８０が形成されている。

ここで、螺合部７９を構成するボルト部材４４のオネジ５１とピストン２１のメネジ７８とは、リードが長く軸方向にクリアランスがあるスクリューネジとなっている。つまり、ピストン２１は、その移動量がクリアランスの範囲内であれば、キャリパボディ２０に固定されたボルト部材４４に対して無回転で軸方向に移動可能となっている。また、ピストン２１の移動量がライニング１８の摩耗によって上記クリアランスを超えると、ピストン２１は、ボルト部材４４に対し回転しながら軸方向に移動することになるが、軸方向の移動量に対する回転量は比較的小さくなっている。

ピストン２１は、螺合部７９の螺旋の方向から、ボア３２からの突出量が大きくなるにしたがってシリンダ部２５に対して一方向に回動することになる。図４に示すピストン２１の突出進行回転方向ｒであるこの一方向は、図２に示す車両の前進時におけるディスク１５の回転方向Ｒと同様の方向となっている。ピストン２１は、図３から図４に示すように、ディスク１５との間にある摩擦パッド１２の摩耗が進行し、その厚さが減るにしたがってボア３２からの突出量が大きくなる。このため、ピストン２１は、シリンダ部２５に対して摩擦パッド１２の摩耗に応じて回動することになり、摩耗の進行が進むにしたがって、摩擦パッド１２の新品状態時である初期状態からの回転量がだんだんと大きくなるように上記した突出進行回転方向ｒに回動する。

シリンダ部２５には、そのシール溝７０にピストンシール８１が装着されている。このピストンシール８１は、シリンダ部２５のボア３２とピストン２１との隙間をシールする。また、シリンダ部２５には、その装着溝６９に伸縮可能なブーツ８２の一端が装着されており、このブーツ８２の他端はピストン２１の装着溝８０に装着されている。ブーツ８２は、ピストン２１とシリンダ部２５との隙間への異物の混入を防ぐ。

ピストン２１のディスク軸方向のディスク１５側の端部には、切欠部８５が形成されている。これにより、底部７５のディスク１５側の端部には、切欠部８５と、切欠部８５よりもディスク軸方向のディスク１５側に突出する突出部８６とが形成されている。

切欠部８５は、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すようにディスク軸方向から見て円弧状をなし図５（ａ），（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）に示すようにディスク軸方向の位置が一定となる段差面８７と、段差面８７の周方向の両端部からディスク軸方向に沿って立ち上がる壁面８８，８８とを含んでおり、よって、切欠部８５もディスク軸方向から見て円弧状をなしている。また、突出部８６は、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すようにディスク軸方向から見て円弧状をなし図５（ａ），（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）に示すようにディスク軸方向の位置が一定となる先端面８９と、先端面８９の周方向の両端部からディスク軸方向に沿って下がる上記壁面８８，８８とを含んでいる。よって、突出部８６もディスク軸方向から見て円弧状をなしている。切欠部８５の段差面８７および突出部８６の先端面８９は、ピストン２１とディスク１５との間の摩擦パッド１２に対向する対向面９０となっており、この対向面９０は、ディスク軸方向から見て円形をなしている。

図７および図８に示すように、ピストン２１は、先端面８９を含む突出部８６のうち、ディスク軸方向に見てインナ側の摩擦パッド１２のシム１９に重なり、これに当接して摩擦パッド１２を押圧する部分が押圧部位Ａ（図７における網掛け部分）となる。また、ピストン２１は、段差面８７を含む切欠部８５のうちディスク軸方向に見てインナ側の摩擦パッド１２のシム１９に重なる部分がシム１９に当接せず摩擦パッド１２を押圧しない非押圧部位Ｂとなる。なお、図８に示すように、切欠部８５のうちディスク軸方向に見てインナ側の摩擦パッド１２のシム１９に重ならない部分はパッド外部位Ｃとなり、突出部８６のうち、ディスク軸方向に見てインナ側の摩擦パッド１２のシム１９に重ならず、これに当接しない部分は、パッド外部位Ｄとなる。切欠部８５の中心角は、突出部８６の中心角よりも小さくなっており、具体的には略直角となっている。

図３に示すように、ブリッジ部２６は、ディスク１５を跨ぐためにシリンダ部２５のディスク径方向外側からディスク軸方向へ延びて形成されている。爪部２７は、ブリッジ部２６のシリンダ部２５とは反対側からディスク径方向内方に延出してディスク１５の他方の面側に対向するようになっている。つまり、爪部２７は、ディスク１５に対してピストン２１の反対側に設けられている。

キャリパ１４は、図示せぬマスタシリンダや液圧制御ユニットからブレーキ配管４６を介してボア３２内に導入されるブレーキ液によってピストン２１をディスク１５側に前進させ、このピストン２１で一対の摩擦パッド１２，１３のうちのインナ側の摩擦パッド１２のシム１９を押圧してこの摩擦パッド１２のライニング１８をディスク１５に接触させる。また、キャリパ１４は、ピストン２１の押圧反力で取付部材１１に対してキャリパボディ２０を、そのシリンダ部２５がディスク１５から離れる方向に移動させて、爪部２７で一対の摩擦パッド１２，１３のうちのアウタ側の摩擦パッド１２のシム１９を押圧してこの摩擦パッド１２のライニング１８をディスク１５に接触させる。このようにして、ピストン２１と爪部２７とで両側の摩擦パッド１２，１３を挟持しディスク１５に向かって押圧してディスク１５に摩擦抵抗を発生させ、制動力を発生させる。

ピストン２１は、そのメネジ７８において、シリンダ部２５に固定されたボルト部材４４のオネジ５１に螺合しているため、シリンダ部２５に対するディスク軸方向の位置に応じて回転位置が決められる。ピストン２１は、図３に示すように新品の摩擦パッド１２をディスク１５へ押圧する図５，図７にも示す新品押圧状態から、図４に示すように使用限度まで摩耗した摩擦パッド１２をディスク１５へ押圧する図６，図８にも示す限度押圧状態まで、切欠部８５を常にディスク回入側に配置し、よって、非押圧部位Ｂを常にディスク回入側に配置するようになっている。

より詳しくは、新品押圧状態では、図７に示すように、ピストン２１は、ディスク軸方向に見て切欠部８５の全体が摩擦パッド１２のシム１９と重なり、摩擦パッド１２を押圧しない非押圧部位Ｂがディスク回入側にて最大面積となる。言い換えれば、ピストン２１は、突出部８６のシム１９に重なる部分つまりシム１９に当接する押圧部位Ａが、ディスク回入側にて最大面積切り欠かれた状態となる。そして、この状態から、図８に示す限度押圧状態に近づくほど、ピストン２１は、ディスク軸方向に見て切欠部８５の一部が摩擦パッド１２のシム１９よりもディスク径方向の外側に移動し、摩擦パッド１２を押圧しない非押圧部位Ｂがディスク回入側にてディスク径方向の外側に移動してその面積を減らすようになっている。言い換えれば、新品押圧状態から限度押圧状態に近づくほど、ピストン２１は、突出部８６のシム１９に重なる押圧部位Ａの面積が、摩擦パッド１２のロータ径方向内側にてディスク回入側に増大するようになっている。

ここで、摩擦パッド１２は、そのディスク１５側のライニング１８がディスク１５から回転方向の力を受け、ディスク１５とは反対側の裏板１７が取付部材１１のトルク受け部位から上記とは逆向きの反力を受けることになる。このため、摩擦パッド１２には、ディスク回入側がディスク１５に近づきディスク回出側がディスク１５から離れる方向のモーメントを発生する、いわゆるクサビ効果が生じる。このクサビ効果で、摩擦パッド１２には、ディスク回入側がディスク回出側よりも大きな力でディスク１５に押し付けられることになり、その結果、ライニング１８のディスク回入側がディスク回出側よりも摩耗量が多くなる、ディスク回転方向における偏摩耗を生じてしまう可能性がある。

上記した特許文献１では、この偏摩耗を防止するため、摩擦パッドの裏金のディスク回入側に凹部を設けてピストンのディスク回入側の押圧力を下げるようにしている。しかしながら、摩擦パッドのライニングの摩耗が進むと、ディスクから力を受ける位置と反力を受ける位置との間隔が短くなり、クサビ効果によるモーメントは、減少することになる。その結果、摩擦パッドのディスク回入側の押し付け力とディスク回出側の押し付け力との差が小さくなる。よって、特許文献１の構造を採用すると、摩擦パッドのライニングの摩耗が進んだ場合に、逆に、ディスク回入側の押圧力が低くなり過ぎて、ディスク回出側がディスク回入側よりも摩耗量が多くなる、ディスク回転方向における偏摩耗を生じてしまう可能性がある。このような偏摩耗を生じても、摩擦パッドの面圧分布を悪化させ、ブレーキ鳴きの一因となる可能性がある。

これに対して、本実施形態のディスクブレーキ１０によれば、ピストン２１の摩擦パッド１２との対向面９０に摩擦パッド１２を押圧しない切欠部８５による非押圧部位Ｂが形成され、ピストン２１が、シリンダ部２５に対し、摩擦パッド１２の摩耗に応じて突出進行回転方向ｒに回動して非押圧部位Ｂを回動させる。具体的には、クサビ効果によるモーメントが大きい新品押圧状態では、ピストン２１の切欠部８５による摩擦パッド１２を押圧しない非押圧部位Ｂがディスク回入側にて最大面積となってディスク回入側の押圧力を低くする。また、この状態から、限度押圧状態に近づくほど、ピストン２１の切欠部８５による非押圧部位Ｂがディスク回入側にてその面積を減らし、それに伴って、シム１９に重なる突出部８６つまり押圧部位Ａの面積が、ディスク回入側にて増えるようになり、ディスク回入側の押圧力を徐々に高くする。これにより、摩擦パッド１２のライニング１８の摩耗が進んだ場合に、ディスク回入側の押圧力が低くなり過ぎることを抑制する。これにより、ディスク回出側がディスク回入側よりも摩耗量が多くなる、ディスク回転方向における偏摩耗の発生を抑制することができる。したがって、ライニング１８の偏摩耗を良好に抑制できる。

ディスク１５は、ディスクブレーキの非制動時に、その中心側よりも外周側が大きくディスク軸方向に振動する、いわゆる面ブレが生じることが知られている。このような面ブレが生じている状態でディスクブレーキによる制動が行われると、摩擦パッドのディスク径方向内方側よりも外方側が多くディスクに当接することになり、制動を繰り返すことで、摩擦パッドのディスク径方向外方側が内方側よりも摩耗量が多くなる、ディスク径方向の偏摩耗が生じることがある。

本実施形態のディスクブレーキ１０では、新品押圧状態では、ピストン２１の切欠部８５による摩擦パッド１２を押圧する押圧部位Ａがディスク径方向外方部位で大きくなっており、ディスク径方向外方部位の押圧力を高い状態としている。そして、この状態から、限度押圧状態に近づくほど、ピストン２１の切欠部８５による非押圧部位Ｂがディスク径方向外方部位の面積を減らし、それに伴って、シム１９に重なる突出部８６つまり押圧部位Ａの面積が、ディスク径方向外方部位にて減るようになり、ディスク回入側の押圧力を徐々に低くする。これにより、制動を繰り返すことで摩擦パッド１２のライニング１８の摩耗が進んだ場合に、ディスク径方向外方部位の押圧力が低くなり、ライニング１８のディスク径方向外方部位おける摩耗を抑制することができる。よって、摩擦パッドのディスク径方向外方側が内方側よりも摩耗量が多くなる、ディスク径方向の偏摩耗を抑制することが可能になる。

また、ピストン２１の切欠部８５による摩擦パッド１２を押圧しない非押圧部位Ｂは、常にディスク回入側に配置されているため、クサビ効果によるモーメントを増大するような押圧力を発生させることはない。したがって、ライニング１８の偏摩耗を一層良好に抑制できる。

また、ピストン２１の回動は、車両の前進時におけるディスク回転方向Ｒと同様の回転方向ｒとなっているため、摩擦パッド１２に対して制動時のライニング１８のディスク当接面の図心を中心とする回転モーメントがかかる方向と、ピストン２１の回動方向とが同じになるので、ピストン２１をスムーズに回動させることができる。

また、ピストン２１が回転することにより、摩擦パッド１２の摩耗量の増大にしたがって突出部８６つまり押圧部位Ａの面積をディスク径方向内側にて増大させることになるが、摩擦パッド１２の制動時の仕事量は、ディスク径方向外側の方がディスク径方向内側よりも大きいため、ピストン２１の押圧力がディスク径方向内側において高まることで、摩擦パッド１２のディスク径方向内方の押圧力を高めることになり、ディスク径方向内外の仕事量を均等化することになって、ディスク径方向での偏摩耗をも抑制することになる。

また、螺合するボルト部材４４のオネジ５１とピストン２１のメネジ７８との間に、軸方向のクリアランスが形成されているため、オネジ５１とメネジ７８との噛み込みを抑制できる。また、ボア３２の液圧が低下すると、クリアランスの分、オネジ５１とメネジ７８とに摩擦を生じる回転を伴うことなく、ピストン２１が後退できることになり、摩擦パッド１２のディスク１５への引きずりを抑制できる。

以上においては、フローティング型のキャリパを例にとり説明したが、これに限らず、ディスクの両側にピストンを有してディスクに対して移動しない対向ピストン型のキャリパにも本発明を適用可能である。つまり、一対の摩擦パッドのうち少なくとも一方の摩擦パッドを押圧するピストンをシリンダ内に移動可能に配置するキャリパを有するディスクブレーキに本発明を適用可能である。

以上の実施形態のディスクブレーキは、ディスクの両面に配置される一対の摩擦パッドと、該一対の摩擦パッドのうち少なくとも一方の摩擦パッドを押圧するピストンをシリンダ内に移動可能に配置するキャリパと、を有し、前記ピストンは、前記一方の摩擦パッドとの対向面に該一方の摩擦パッドを押圧しない非押圧部位が形成され、前記シリンダに対して前記摩擦パッドの摩耗に応じて一方向に回動することを特徴とする。これにより、ライニングの偏摩耗を抑制することができる。

また、前記非押圧部位は、車両の前進時におけるディスク回転方向の回入側に配置されていることから、ライニングの偏摩耗を一層良好に抑制できる。

また、前記ピストンの回動は、車両の前進時におけるディスク回転方向と同様の方向となっているため、摩擦パッドに対して制動時のライニングのディスク当接面の図心を中心とする回転モーメントがかかる方向と、ピストンの回動する方向とが同じになるため、ピストンがスムーズに回動するようになっている。

１０ ディスクブレーキ
１２ 摩擦パッド（一方の摩擦パッド）
１３ 摩擦パッド
１４ キャリパ
１５ ディスク
２１ ピストン
２５ シリンダ部
Ａ 押圧部位
Ｂ 非押圧部位

Claims (3)

1. ディスクの両面に配置される一対の摩擦パッドと、
   該一対の摩擦パッドのうち少なくとも一方の摩擦パッドを押圧するピストンをシリンダ内に移動可能に配置するキャリパと、を有し、
   前記ピストンは、前記一方の摩擦パッドとの対向面に該一方の摩擦パッドを押圧しない非押圧部位が形成され、前記シリンダに対して前記摩擦パッドの摩耗に応じて一方向に回動することを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記非押圧部位は、車両の前進時におけるディスク回転方向の回入側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ。
3. 前記ピストンの回動は、車両の前進時におけるディスク回転方向と同様の方向となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ。

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