(57)【要約】【課題】繁雑な製造工程を必要としない断熱性に優れたディスクブレーキ装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】  車輪とともに回転するロータ１４と、ロータ１４の側面に対向配置される摩擦パッド１３と、ロータ１４側に開口するシリンダ穴２を有するキャリパ１１と、シリンダ穴２内に取付けられたピストンシール１５に支持され、シリンダ穴２内を摺動する摺動部３１と、ロータ１４側に開口し、摺動部３１よりロータ１４側に位置する受容部６とからなる金属製の有底のピストン３と受容部６に圧入される圧入部９と摩擦パッド１３をロータ１４側に押し出す押出部１０からなるセラミックス製のインサート部材８とからなるディスクブレーキ装置とする。【選択図】  図1
2010112478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪とともに回転するロータと、
前記ロータの側面に対向配置される摩擦パッドと、
前記ロータ側に開口するシリンダ穴を有するキャリパと、
前記シリンダ穴内に取付けられたピストンシールに支持され、前記シリンダ穴内を摺動する摺動部と、前記ロータ側に開口し、前記摺動部より前記ロータ側に位置する受容部とからなる金属製の有底のピストンと、
前記受容部に圧入される圧入部と、前記摩擦パッドを前記ロータ側に押し出す押出部からなるセラミックス製のインサート部材と
からなるディスクブレーキ装置。
【請求項２】
前記受容部の外径寸法は前記摺動部の外径寸法以下であることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ装置。
【請求項３】
前記シリンダ穴の開口端部が大径となっ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。
【請求項４】
前記インサート部材がジルコニアであることを特徴とする請求項１から3いずれか一項に記載のディスクブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキシリンダ用ピストンに関するものであり、特に過酷な条件で用いられるレース用自動車のブレーキ等にも使用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディスクブレーキ装置では、キャリパのシリンダ穴内に摺動可能に設けられたピストンがロータ側に押し出されることにより、金属製ピストンと一体に動く摩擦パッドをロータに押し付けることによってロータが固定されている車輪を制動する。このときロータと摩擦パッドの間には、摩擦熱が発生する。この為、車両の走行状態によっては、非常に高い摩擦熱が発生し、熱伝導率の高い金属製ピストンを介してブレーキ液に伝わり、ベーパーロック現象を引き起こすという問題が生じていた。この問題を解決するものとして、特許文献1、２には、ロータを制動する為に生じた摩擦熱をピストンに伝わりにくくすることを目的として、インサート部材を摩擦パッドとピストンの間に設ける技術が開示されている。特許文献１では、摩擦パッドとピストンの間に樹脂で形成されたインサート部材を固定している。詳細には、キャリパのシリンダ穴内を摺動するピストンにロータ側に開口する受容部を形成し、この受容部内壁にインサート部材を螺合して固定している。特許文献２では、摩擦パッドとピストンの間にセラミックスで形成されたインサート部材を固定している。詳細には、キャリパのシリンダ穴内を摺動するピストンにロータ側に開口する受容部を形成し、インサート部材を圧入して固定している。
【特許文献１】特開２０００−１８６７２９号
【特許文献２】WO２００４／０５９１８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、摩擦パッドからピストンへの熱伝導を妨げるためのインサート部材として樹脂を用いている。摩擦熱が非常に高くなると、その摩擦熱がインサート部材に伝わり、インサート部材が膨張する。膨張したインサート部材は、ピストンの受容部を圧迫し、ピストンの外径を広げ、ピストンの摺動部が摺動時にシリンダ穴にピストンが引っ掛かるなどの問題を発生させる。
また、特許文献１では、インサート部材のピストンの接合にねじを用いるので、インサート部材とピストンの受容部との螺合部分に、複雑なねじ加工を施す必要がある上、ねじを締め付ける工程においても、ねじの締め付けトルクを制御する必要があり、製造工程が複雑になり、コストが高くなるといった問題がある。加えて、特許文献１には、インサート部材をピストンに接着剤を用いて接合する技術も開示されているが、接着剤の特性により、高温時または低温時の接合強度が低下する問題が生じる。
一方で、特許文献２では、ピストンに設けた受容部にセラミックス製のインサート部材を圧入することで、インサート部材をピストンに接合している。この方法により金属製ピストンとセラミックス製インサート部材を接合させるとき、ピストンの受容部の内径寸法とインサート部材の圧入部の外径寸法はほぼ等しくなっている。ここで、金属はセラミックスよりも硬度が低い為、セラミックス製のインサート部材をピストンに圧入すると硬度が低い金属製のピストンが変形し、その結果、ピストンの受容部およびその近傍の外径寸法が拡径する。よって、ピストンとインサート部材を接合後に広がったピストン外径を研磨し、寸法を再調整する工程を設ける必要があった。
【０００４】
本発明は、従来技術の有する前記問題に鑑みなされたものであって、簡易な製造方法で断熱性に優れたディスクブレーキ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明では、車輪とともに回転するロータと、ロータの側面に対向配置される摩擦パッドと、ロータ側に開口するシリンダ穴を有するキャリパと、シリンダ穴内に取付けられたピストンシールに支持され、シリンダ穴内を摺動する摺動部と、ロータ側に開口し、摺動部よりロータ側に位置する受容部とからなる金属製の有底のピストンと、受容部に圧入される圧入部と、摩擦パッドをロータ側に押し出す押出部からなるセラミックス製のインサート部材とからなるディスクブレーキ装置とした。
【０００６】
本発明では、ピストンの受容部を摺動部よりもロータ側にすることで、インサート部材の圧入によって、ピストンの受容部が拡径しても、ピストンの摺動部の拡径を防ぎ、ピストン摺動への抵抗を防止し得る。
【０００７】
また、受容部の外径寸法を摺動部の外径寸法よりも小さくしてもよい。これにより、圧入によって受容部の外径寸法が拡径したとしても、受容部の外径寸法が摺動部の外径寸法よりも小さい分だけ、受容部の拡径を許容し得る。
【０００８】
また、シリンダ穴の開口端部を大径としてもよい。これにより圧入により受容部の外径寸法が拡径したとしても、シリンダ穴の開口端部の径を大きくした分だけ受容部の拡径を許容し得る。
【発明の効果】
【０００９】
ピストンの受容部とインサート部材の圧入部を圧入により接合させる際に、圧入部が受容部の内周を押し広げ、受容部には内径寸法および外径寸法を拡径する方向に力が働く。このとき、ピストンの摺動部は受容部とは別領域、つまり受容部は摺動部よりロータ側に設けられているため、インサート部材を圧入させる際に、受容部を拡径させる方向の応力の影響を摺動部が受けにくし、その結果として摺動部の外径寸法を広がるのを抑制でき、ピストンの摺動に影響が発生しないようにすることができる。
したがって、インサート部材とピストンに組付け後、ピストン外径寸法を調整する工程を廃止することも可能となる。
【００１０】
また、摺動部の外径寸法よりも受容部の外径寸法を小さくしたり、シリンダ穴の開口端部を大径としたりすることで、圧入により受容部の外径寸法が拡大したとしても、摺動時にピストンがシリンダ穴の開口端部に当たることによる動作不良の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を添付の図面に基づいて説明する。
第１の実施形態
本発明を適用した第１の実施形態を図１を用いて説明する。
図１に示されるように、キャリパ１には車輪と共に回転するロータ１４側に開口したシリンダ穴２が設けられている。シリンダ穴２にはアルミニウム製ピストン３が摺動自在に配置され、シリンダ穴２とピストン３の摺動部３１との間に周知のピストンシール４、キャリパ１とピストン３の受容部６との間に周知のピストンブーツ５が設けられている。ピストン３はロータ１４側に開口した受容部６と、シリンダ穴２内を摺動する摺動部３１が形成されており、受容部６には圧入によってジルコニア製の略円筒形状のインサート部材８が離脱不能に固定されている。ここで、図１に示したピストン３の受容部６と摺動部３１の外径寸法は等しく、受容部６のロータ側には、肉厚が摺動部３１より薄くなっている領域が設けられている。インサート部材８は、受容部６に圧入される圧入部９と、圧入部９と一体で形成され圧入部９よりも大径の押出部１０よりなり、押出部１０には裏板１２と摩擦パッド１３が周知の方法で接合されている。
また、摩擦パッド１３と対向するロータ１４の反対側には、キャリパ１がロータ１４を跨ぐように形成されており、このキャリパ１には図１と同様な構成のシリンダ穴、ピストン、インサート部材、摩擦パッドがロータ１４とキャリパ１との間に配置されている。（図示省略）
なお、図１は、ブレーキ非作動時を示しており、ピストン３がシリンダ穴２内で最も左側に位置しているときの図であり、このときのピストン３の位置を初期位置とする。
【００１２】
図１のインサート部材８の圧入部９は、ピストン３の摺動部３１よりもロータ１４側の受容部６に圧入されている。ここで、ピストン３の摺動部３１とは図１に示した破線A−Aより左側部分、受容部６とはこの破線A−Aより右側部分のことをいう。つまり、摺動部３１は、シリンダ穴２の内周と摺動する部分とし、摺動部３１よりもロータ側の部分を受容部６と定義する。よって、受容部６には、インサート部材８の圧入部９が圧入されていない部分も含まれる。
【００１３】
ここで、インサート部材８をピストン３に圧入により固定する為、圧入部９の外径寸法は、受容部６の内径寸法と同等もしくは若干大きくしてある。従って、受容部６を圧入部９に圧入すると、受容部６を径外方向へ拡げる応力が生じ、受容部６の外径寸法が拡径する可能性がある。しかし、本実施形態によれば、受容部６と摺動部３１は別の領域となっており、具体的には摺動部３１よりロータ１４側に受容部６が設けられているため、インサート部材８のピストン３への圧入により発生する受容部６を拡径させる応力の影響を摺動部３１が受けにくくする。その結果、摺動部３１が拡径するのを防止できる。これに伴って、インサート部材８をピストン３に圧入した後に、摺動部３１の外径寸法を再調整する工程を省くことが可能になる。
【００１４】
また、本実施形態では、シリンダ穴２の開口端部２１の内径寸法を、摺動部３１が摺動するシリンダ穴２の内径寸法よりも大きく設定してある。この構造により、インサート部材８をピストン３に圧入することで、受容部６が拡径したとしても、開口端部の内径寸法を大きくした分だけ受容部６の拡径を許容でき、ピストン3の作動時に拡径した受容部６がシリンダ穴２に当接する問題の発生を防止できる。
なお、本実施形態では、インサート部材８の押出部１０がピストン３の受容部６の短面に当接させることを、インサート部材８の圧入時の位置決めとして、インサート部材の圧入部９の軸方向長さを適宜設定することによって、圧入部９がピストン３の受容部６に圧入されるように構成されている。一方で、ピストン３の軽量化のためにピストン３１の内部に形成した小径部６１との段差部６２を受容部６の領域に形成し、この段差部６２にインサート部材８の受容部６の先端を当接させて圧入時の位置決めを行うこともできる。なお、本実施形態のように圧入部９の軸方向長さを調整する方法は、ピストン３の内周に段差部６２を形成し受容部６の先端を当接させる方法に比べて、加工が容易であり有利である。
【００１５】
ピストン３の材料としては、アルミニウム、鉄、チタンなどの金属が挙げられるが、防錆性に優れ、軽量であることからアルミニウムが望ましい。また、ピストン３の材料として鉄を用いた場合には、防錆性等を目的とした表面処理を行うことが望ましい。
【００１６】
ここで、上記実施形態の作動について説明する。運転者のブレーキを操作すると、シリンダ穴２内のブレーキ液に圧力が掛かり、ピストン３がロータ１４方向に押し出されることにより摩擦パッド１３がロータ１４の片面を押圧する。それと同時に、他方の摩擦パッドもロータ１４の他面を押圧するため、摩擦パッドが両面からロータ１４を挟持し、ロータ１４が制動される。
【００１７】
第２の実施形態
図２を用いて、本発明を適用した第２実施形態を説明する。第２の実施形態は、ピストン３の受容部６３の外径寸法をピストン３の摺動部３１の外径寸法よりも大幅に小さくしたことを除き、第１の実施形態の構造と同様であり、図２には図１で用いた符号と同じ符号を付与し、その詳細な説明は割愛する。
【００１８】
第１実施形態と同様にピストン３の材質にはアルミニウム、インサート部材８の材質にはジルコニアを用い、摺動部３１よりもロータ１４側にある受容部６には、インサート部材８の圧入部９が圧入により接合されている。また、インサート部材８の押出部１０には裏板１８、摩擦材１９が周知の方法で接合され、図２の破線A−Aを境に左側が摺動部３１、右側が受容部６３となっている。
本実施形態では、図２に示すように受容部６３の外径寸法が摺動部３１の外径寸法に比べ小さくなっている。一方で、インサート部材８と圧入により接合する前の受容部６３の内径寸法は、圧入部９の外径寸法と同等もしくは若干大きくなっているため、圧入により、受容部６３の内径寸法および外径寸法を拡径する方向に力が働く。そして、本実施形態では、受容部６３の外径寸法を摺動部３１の外径寸法よりも小さくすることで、圧入時に受容部６３が拡径することを許容している。
【００１９】
なお、受容部６３全体の外径寸法を摺動部３１の外径寸法よりも小さくする必要はなく、少なくとも圧入部９の圧入を受け入れる部分の外径寸法を小さくすることで対応できる。
さらに、本実施形態ではシリンダ穴２の開口端部２１が大径となっているため、圧入により受容部６３が拡径しても、摺動時にピストン３が開口端部２１にあたり、摺動部３１の外径寸法よりも外径寸法の小さい受容部６３を有するピストン３とあわせて用いることで、摺動抵抗が発生することをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態を適応したディスクブレーキ装置のピストン部分の図。
【図２】本発明の第２の実施形態を適応したディスクブレーキ装置のピストン部分の図。
【符号の説明】
【００２１】
１…キャリパ    ２…シリンダ穴  ３…ピストン  ４…ピストンシール
６…受容部  ８…インサート部材  ９…圧入部  １０…押出部  
１３…摩擦パッド  １４…ロータ  ２３…開口端部  ３１…摺動部
【図１】
2010112478.tif 000003
【図２】
2010112478.tif 000004