(57)【要約】【課題】  シール溝が設けられる円筒部の肉厚を薄くすると共に、環状端面の幅寸法を大きくして面圧を低下させ得るシール構造を提供する。【解決手段】  円筒部３０の外周面に成形ダイスを押圧して冷間転造加工を施すことによりシール溝３２が形成される一方、その冷間転造加工によって、環状端面５２の径方向における幅寸法ｗが円筒部３０の肉厚寸法ｔよりも拡大された押圧部３８がピストンの開放端に同時に設けられるため、切削加工で形成する場合に比較して円筒部３０の肉厚を薄くしつつ、環状端面５２の幅寸法ｗを十分に大きくしてインナパッドとの当たり面の大きさを大きくし、延いては面圧を低下させることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が開放された金属材料製の円筒部を有すると共にシール部材が配設される環状のシール溝がその円筒部の一端側の外周面に形成された押圧部材を備え、その円筒部の一端側の環状端面が所定の相手部材に押し当てられるシール構造であって、
前記シール溝が転造加工で前記円筒部を局部的に内周側へ塑性変形させることによって形成され、且つ、前記環状端面の径方向の幅寸法が前記円筒部の肉厚寸法よりも拡大された押圧部を前記一端に有することを特徴とするシール構造。
【請求項２】
前記シール溝は前記円筒部の他端側に位置する前記押圧部の裏面によって前記一端側の内壁面が構成されたものである請求項１のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒部の外周面にシール溝を有し且つその環状端面で相手部材に押し当てられるシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属材料製の円筒部を有するとともに、その円筒部の一端部の外周面に環状のシール溝が形成され、更に、その一端部の環状端面が所定の相手部材に押し当てられる押圧部材が、各種の技術分野で広く使用されている。例えばディスクブレーキのピストンはその一例で、シール溝にはＯリング等のシール部材が配設されて外周側に嵌合されるシリンダ部材等との間がシールされると共に、その環状端面でパッド(すなわち所定の相手部材)を押圧するようになっている(例えば特許文献１等を参照)。
【特許文献１】特開２０００−１４０９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のようなシール溝は一般に横断面が四角形状で、切削加工によって形成されていた。切削加工でシール溝を加工する場合、強度を確保する上で円筒部の肉厚を厚くする必要があるため、シール溝以外の部分では必要以上に肉厚が厚くなり、材料コストが高くなるとともに重量が重くなるという問題があった。
【０００４】
これに対して、本発明者等は、前記特許文献１において、円筒部の外周面に成形ダイスを押圧してその円筒部を局部的に内周側に塑性変形させて、シール溝を転造加工で形成することを提案した。これによれば、切削加工で形成する場合に比較して、シール溝の肉厚を確保しつつシール溝以外の部分の肉厚を薄くすることが可能となる。そのため、重量および材料コストを低減できる。
【０００５】
しかしながら、上記のようにシール溝を転造加工によって形成すると、ディスクブレーキのパッド等に押圧される環状端面の幅寸法は、円筒部の肉厚寸法と同一であるから、切削加工で形成する場合に比較して、その環状端面の幅寸法も小さくなる。そのため、円筒部を強度確保に十分な肉厚に構成すると、パッドを押さえる環状端面の面積が小さくなって面圧が高くなる問題があった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、シール溝が設けられる円筒部の肉厚を薄くすると共に、環状端面の幅寸法を大きくして面圧を低下させ得るシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、一端側が開放された金属材料製の円筒部を有すると共にシール部材が配設される環状のシール溝がその円筒部の一端側の外周面に形成された押圧部材を備え、その円筒部の一端側の環状端面が所定の相手部材に押し当てられるシール構造であって、前記シール溝が転造加工で前記円筒部を局部的に内周側へ塑性変形させることによって形成され、且つ、前記環状端面の径方向の幅寸法が前記円筒部の肉厚寸法よりも拡大された押圧部を前記一端に有することにある。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、押圧部材のシール溝が転造加工によって形成される一方、環状端面の幅寸法が円筒部の肉厚寸法よりも拡大された押圧部が一端すなわち開放端に備えられるため、切削加工でシール溝を形成する場合に比較して円筒部の肉厚を薄くしつつ、環状端面の幅寸法を十分に大きくして前記相手部材との当たり面の大きさを大きくし、延いては面圧を低下させることが可能となる。そのため、ディスクブレーキのピストン等に用いられる場合にも、パッドに直接または間接的に押し付けられる環状端面の面積を十分な大きさで確保して面圧を低下させることができる。なお、「円筒部の肉厚寸法」は、円筒部のうちシール溝の転造加工によって寸法変化の生じていない部分の肉厚寸法を意味する。
【０００９】
ここで、好適には、前記シール溝は前記円筒部の他端側に位置する前記押圧部の裏面(すなわち環状端面の反対側の一面)によって前記一端側の内壁面が構成されたものである。シール溝と押圧部との位置関係は、シール構造に応じて適宜定められるが、このようにすれば、シール溝を形成するための塑性変形に伴って径方向の内周側に幅寸法が拡大される部分で押圧部が形成され、シール溝と押圧部とが円筒部の軸方向において連続することとなるため、シール構造が簡単になり、延いては転造加工のためのダイス形状も簡単になる利点がある。また、押圧部をシール溝とは別に折曲げ加工等で形成する場合に比較して加工工程が簡単になる利点もある。
【００１０】
また、好適には、前記シール溝および押圧部は、前記円筒部の外周面に成形ダイスを押圧する一方、内周面にその成形ダイス形状に対応する当て金を押し当てることによって形成される。但し、当て金は、成形ダイスに対応する形状を必ずしも有していなくとも良く、例えば、円筒部の内周側への塑性変形を許容する凹所が設けられ、或いは、その塑性変形後の内周面を受ける受け面を有しているだけで足りる。また、当て金は用いられなくとも差し支えない。また、成形ダイスおよび当て金は、略円柱形状を成してその軸心回りに回転させつつ円筒部の内外周面に押し当てるようになっているものが好ましいが、平ダイスを用いることもできる。
【００１１】
また、好適には、前記環状端面は、前記円筒部の内径方向および外径方向に共に拡大されている。環状端面の幅寸法は、内径方向および外径方向の何れか一方のみに拡大されても良いが、このようにすれば、一方のみに拡大されている場合に比較して、相手部材に押し当てられた際に内周縁或いは外周縁に作用する曲げモーメントの増大を抑制できる利点がある。このような形状であっても、ダイス形状や当て金形状等を適宜定めることで転造加工によって容易に形成し得る。
【００１２】
また、好適には、前記環状端面は、前記円筒部の肉厚寸法の１〜２倍の範囲内の幅寸法を有するものである。このようにすれば、環状端面の径方向における幅寸法が比較的小さいことから、成形ダイス形状を形成しようとするシール溝部分の外周面形状に合わせて定めるだけで、内周面に押し当てる当て金(すなわち心金)の形状を、そのシール溝部分の内周面に合わせた形状にしなくとも、例えば塑性変形後の内周面を当て金が受けるようにするだけで、所望の形状を備えたシール溝および環状端面を形成できる。そのため、ストレートすなわち成形面が円筒面形状の心金で加工できる利点がある。
【００１３】
また、好適には、前記環状端面の前記円筒部よりも拡大された部分における肉厚寸法は、その円筒部の肉厚寸法の１．５〜３倍の範囲内である。このようにすれば、面圧を更に下げることができる。
【００１４】
また、好適には、前記環状端面が少なくとも外径方向に拡大されている場合において、その環状端面の外周縁は前記円筒部の外周面よりも内周側に位置する。このようにすれば、環状端面が円筒部よりも外周側にはみ出していないので、シール溝の形成工程の後工程の研磨加工が容易になる利点がある。
【００１５】
また、前記のように環状端面の幅寸法が内径方向および外径方向の何れにも拡大されている場合において、一層好適には、外径方向における拡大寸法は内径方向における拡大寸法の２〜４倍の範囲内の大きさである。このようにすれば、環状端面すなわち当たり面の面積を大きく確保できることから面圧が一層低下すると共に、当たり面の外径が大きくなるので安定した押圧力が得られる。例えば、ディスクブレーキのピストンに用いられた場合にも、パッドを一層安定して押すことができる。
【００１６】
また、好適には、前記円筒部の肉厚は製品の種類に応じて適宜設定されるが、本発明を適用する上では1〜10(mm)程度、更に好ましくは2〜5(mm)程度が良い。溝幅や最大溝深さは、シール部材の大きさを考慮して適宜設定される。円筒部を構成している金属材料としては、例えば低炭素鋼などが好適に用いられる。
【００１７】
また、好適には、前記シール溝は、その溝底の断面形状が、両側程浅くなる滑らかな円弧形状に構成される。溝底の断面形状は平坦な四角形とされても良いが、このようにすれば、そのような四角形のシール溝に比較して、円筒部が成形ダイスに倣って塑性変形し易く、目的通りの断面形状のシール溝を形成することが容易になる。
【００１８】
また、前記シール溝が上記のように円弧形状の溝底断面形状を備える場合において、一層好適には、そのシール溝の溝底の断面形状における円弧の曲率半径は溝幅の６０％〜１２０％の範囲内で、最大溝深さはその溝幅の５０％以下である。このようにすれば、シール溝の両側で肉が盛り上がったり、シール溝の両側が内側へ引っ張られてダレたりすることが抑制され、成形ダイスに対応する所望通りのシール溝を一層精度良く形成できる。
【００１９】
また、前記シール溝の溝底の断面形状における円弧の曲率半径、溝幅、および最大溝深さは、更に好ましくは、曲率半径が溝幅の８０％〜１００％の範囲内で、最大溝深さが溝幅の３０％以下の関係にある。シール溝の溝底の断面形状における円弧の曲率半径が溝幅の６０％、或いは８０％より小さいと、成形ダイスが食込み易くなるが、シール溝の両側で盛り上がりが生じ易くなり、溝幅の１２０％、或いは１００％より大きいと、溝底が平坦になって変形抵抗が大きくなり、延いてはダレが生じ易くなる。また、シール溝の最大溝深さが溝幅の５０％或いは３０％より大きいと、円筒部の肉厚との関係でダレが生じ易くなる。
【００２０】
また、本発明は、ディスクブレーキ等のピストンなど、金属材料製の円筒部を有するとともに、その円筒部の一端部の外周面に環状のシール溝が形成され、且つその一端部の環状端面で相手部材に押し付けられる種々のシール構造に適用される。このシール構造は、少なくとも一端側が開放された円筒部を備えたものであれば、両端が開口しているものにも、一端が閉塞された有底円筒形状のものにも適用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【００２２】
図１は、本発明のシール構造が適用された車両用ディスクブレーキ１０の要部を説明する図である。図１において、１２はディスクロータ、１４はキャリパ、１６は車両のナックル等に固設されるマウンティングブラケットで、ディスクロータ１２は図示しない車輪と一体的に回転させられるようになっている。キャリパ１４は、ディスクロータ１２の軸心方向（図１における左右方向）の移動可能、且つディスクロータ１２の回転平面と平行な平面内の移動不能に、複数のスライドピンを介してマウンティングブラケット１６に支持される。
【００２３】
上記のキャリパ１４は、ディスクロータ１２の軸心と平行な軸心を有する有底円筒形状のシリンダ部１８と、ディスクロータ１２の外周側を跨ぐようにそのシリンダ部１８から一体に延び出して設けられた連結部２０と、ディスクロータ１２を挟んでシリンダ部１８と反対側に位置するように連結部２０に一体に設けられた爪部２２とを備えており、シリンダ部１８内にはピストン２４が軸方向の摺動可能に嵌合されている。
【００２４】
上記のピストン２４は、押圧部材に相当するものであって、低炭素鋼等の金属板材にプレスによる絞り加工などを施して有底円筒形状に成形され、その底部側からシリンダ部１８内に嵌合されるとともに開口側がシリンダ部１８から突き出す姿勢で配設されている。本実施例においては、上記開口側が一端側に相当する。ピストン２４は、油圧室２６にブレーキ油圧が作用させられることにより、シリンダ部１８の開口部からディスクロータ１２に向かって突き出される一方、シール部材２８の弾性復元力によって所定寸法だけシリンダ部１８内に引き込まれるものであり、円筒部３０の開口側の外周面には、図２にＡ部を拡大してピストン２４の端部を示すように環状のシール溝３２が全周に亘って設けられ、シリンダ部１８の開口部に設けられた段付き部３４との間にダストブーツ３６等のシール部材が嵌め着けられるようになっている(図１参照)。また、ピストン２４の開放端には、外周側に円環形状に延び出す外向きフランジ状の押圧部３８が形成されている。
【００２５】
また、上記図２において、シール溝３２は、円筒部３０の外周面からｄ＝2(mm)程度の深さ寸法で設けられている。この深さ寸法は、例えば肉厚寸法ｔの７５％程度の大きさに定められたものであり、肉厚寸法ｔは例えば1〜10(mm)程度の大きさとされるが、本実施例では2.5(mm)程度である。シール溝３２は、ピストン２４の底部側の内壁面４０が外周側に向かうに従って幅寸法が拡大するように傾斜しているが、開放端側(すなわち押圧部３８側)の内壁面４２はピストン２４の軸方向に垂直な向きに形成されている。押圧部３８は、シール溝３２から開放端側に連続して設けられており、そのピストン底部側の側面(すなわち裏面)がシール溝３２の内壁面４２を構成している。押圧部３８側におけるシール溝３２の深さ寸法すなわち押圧部３８の外周側への突き出し長さ寸法ｈは、上記深さ寸法ｄよりも僅かに小さく、例えば1.5(mm)程度である。したがって、押圧部３８の外周端縁は、円筒部３０の外周面よりもｇ＝0.5(mm)程度の僅かな大きさだけ内周側に位置する。
【００２６】
図１に戻って、前記ダストブーツ３６は、シリンダ部１８の開口部とピストン２４の嵌合部を覆蓋して泥水や砂塵などの異物の侵入を防止するためのもので、弾性変形可能なゴム製で円環形状を成している。ダストブーツ３６は、伸縮可能な蛇腹部で連結された一対の第１環状部および第２環状部を有し、一方の第１環状部において前記段付き部３４に嵌め着けられると共に、他方の第２環状部において前記シール溝３２に嵌め着けられている。この第２環状部は、シール溝３２の内壁面４２に当接させられている。
【００２７】
また、前記ピストン２４とディスクロータ１２との間にはインナパッド４４が配設されているとともに、ディスクロータ１２と爪部２２との間には、そのディスクロータ１２を挟んでインナパッド４４と対向するようにアウタパッド４６が配設されている。インナパッド４４およびアウタパッド４６は、それぞれディスクロータ１２に押圧されて制動力を発生する摩擦材４８と、その摩擦材４８の裏側に固設された金属製の裏板５０とを備えている。
【００２８】
そして、車両の制動時にシリンダ部１８内へ供給されたブレーキ油圧によってピストン２４がディスクロータ１２に向かって突き出されると、その開放端に設けられた環状の前記押圧部３８でインナパッド４４がディスクロータ１２の図１における左側面に押圧されるとともに、その反作用でキャリパ１４が図１の左方向へ移動させられることにより、爪部２２によってアウタパッド４６がディスクロータ１２の図１における右側面に押圧される。これにより、ディスクロータ１２がインナパッド４４およびアウタパッド４６で挟み着けられ、その回転が制動されることになる。本実施例では、インナパッド４４が相手部材に相当する。
【００２９】
このとき、インナパッド４４は、ピストン２４の開放端に設けられた押圧部３８のそのインナパッド４４側に位置する環状端面５２で押圧されることとなるが、その環状端面５２は、前述したように外周側に円環状にｈだけ延び出すフランジ状を成すことから、その幅寸法ｗは、肉厚寸法ｔよりもｈだけ大きい4.0(mm)程度になる。そのため、円筒部３０の肉厚寸法ｔをその強度確保に十分な範囲で比較的薄い寸法に保ちながら、環状端面５２の径方向における幅寸法ｗが、インナパッド４４を押圧する際の面圧を十分に低くできる程度に比較的大きい幅寸法にされている。
【００３０】
なお、このように構成されたシール溝３２および押圧部３８は、例えば、しぼり加工等で有底円筒形状に成形されたピストン２４の中間製品５４を、シール溝３２に対応する凸形状の成形面５６が形成された成形ダイス５８に押圧しつつ、その軸回りに回転させて冷間転造加工を施すことにより、円筒部３０の一部を局部的に内周側へ塑性変形させることによって形成される。本実施例では、図３に示すように、ストレートすなわち円筒面形状の成形面６０を備えた円柱状の当て金６２を円筒部３０の内周側に配置して転造加工を行うようになっており、成形ダイス５８および当て金６２は、それぞれ中心線Ｓ1、Ｓ2まわりに回転可能に配設され、且つ相対的に接近させられて円筒部３０に押圧されるようになっている。本実施例においては、押圧部３８の環状端面５０の幅寸法ｗが肉厚寸法ｔの１．６倍程度に留められていることから、当て金６２の成形面６０を上記のような円筒面形状にしても差し支えない。なお、成形面６０は、転造加工後のシール溝３２および押圧部３８の形状を一点鎖線で示すように、それらの内径寸法に一致する外径寸法を有しており、転造加工中に円筒部３０の内周面の開放端近傍が成型面６０に押し当てられる。すなわち、成型面６０は、円筒部３０の塑性変形後の内周面を受ける受け面である。
【００３１】
したがって、本実施例のシール構造によれば、円筒部３０の外周面に成形ダイス５８を押圧して冷間転造加工を施すことによりシール溝３２が形成される一方、その冷間転造加工によって、環状端面５２の径方向における幅寸法ｗが円筒部３０の肉厚寸法ｔよりも拡大された押圧部３８がピストン２４の開放端に同時に設けられるため、切削加工で形成する場合に比較して円筒部３０の肉厚を薄くしつつ、環状端面５２の幅寸法ｗを十分に大きくしてインナパッド４４との当たり面の大きさを大きくし、延いては面圧を低下させることが可能となる。
【００３２】
しかも、本実施例によれば、シール溝３２は開放端側の内壁面４２が押圧部３８の側壁面で構成されることから、シール溝３２を形成するための塑性変形に伴って径方向の内周側に幅寸法が拡大される部分で押圧部３８が形成され、シール溝３２と押圧部３８とが円筒部３０の軸方向において連続することとなるため、シール構造が簡単になり、延いては転造加工のためのダイス５８の形状も前記図３に示されるように簡単になる利点がある。また、押圧部３８をシール溝３２とは別に折曲げ加工等で形成する場合に比較して加工工程が簡単になる利点もある。
【００３３】
図４は、本発明の他の実施例のシール構造におけるシール溝６４および押圧部６６の構成を説明するための前記図２に対応する図である。この実施例においては、シール溝６４はシール溝３２と同様な寸法および形状で構成されているが、押圧部６６は、外周側に延び出す部分と内周側に延び出す部分とを共に有し、断面がＴ字状を成している。外周側への延び出し寸法ｈoは、前記延び出し寸法ｈと同様な1.5(mm)程度の大きさである。一方、内周側への延び出し寸法ｈiは、それよりもやや小さい1.0(mm)程度の大きさである。そのため、この実施例においては、押圧部６６に設けられた環状端面６８の径方向における幅寸法はｗ’＝ｔ＋ｈo＋ｈiすなわち5.0(mm)程度である。
【００３４】
このため、本実施例においては、環状端面６８の径方向の幅寸法が一層拡大され、延いては押圧面の面積が拡大されているので、前記押圧部３８に比較して一層面圧が低下する利点がある。しかも、上記押圧面積の増大は、前記押圧部３８に対して内周側に拡大することで実現されているため、ピストン２４の外径寸法が何ら拡大しない利点もある。なお、本実施例においても、押圧部６６の外周端縁は円筒部７０の外周面よりも僅かな大きさｇ＝0.5(mm)だけ内周側に位置させられている。
【００３５】
図５は、本発明の更に他の実施例のシール構造におけるシール溝７２および押圧部７４の構成を説明するための前記図２、図４に対応する図である。この実施例においては、押圧部６６と同様に内周側に延び出す部分が設けられることに加えて、外周側に延び出す部分の延び出し寸法が押圧部３８，６６に比較して大きくされている。すなわち、内周側への延び出し寸法ｈi’は、押圧部６６の場合と同様に1.0(mm)程度であるが、外周側への延び出し寸法ｈo’は、押圧部３８，６６よりも大きい4.0(mm)程度である。この結果、環状端面７６の径方向における幅寸法ｗ”は、7.5(mm)程度になっている。そのため、前記押圧部６６よりも一層面圧が低下する利点がある。
【００３６】
なお、シール溝７２の寸法および形状は、シール溝３２，６４と同様である。また、上記のように外周側への延び出し寸法ｈo’が大きくされた結果、押圧部７４の外周端縁は、円筒部７８の外周面よりもｐ＝2.0(mm)程度だけ外周側に位置する。上記図４、図５に示される形状のものも、成形ダイスの形状を適宜変更することにより、前記図３に示すような冷間転造加工方法で形成することができる。
【００３７】
図６は、図５に示す形状の場合の形成方法の一例を説明する図である。図６において、中間製品５４の外周側に位置する成形ダイス８０は、前記成形ダイス５８と同様に、一点鎖線で示す成形後の形状に応じた成形面８２を備えている。一方、内周側に配置される当て金８４は、当て金６２とは異なり、成形後の形状に応じた成形面８６を備えている。本実施例においては、これら成形ダイス８０および当て金８４をその軸心Ｓ1、Ｓ2回りに回転させつつ、成形ダイス８０を中間製品５４の外周面に押し当てることで転造加工が行われるが、更に、これと同時に、図６における右方から第３ダイス８８を中間製品５４の開放端面に押し当てることにより、径方向に拡大された押圧部７４を形成するようになっている。
【００３８】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例のシール構造を備えたディスクブレーキの断面構造を説明する図である。
【図２】図１のＡ部を拡大してピストンの一端部の形状を説明する図である。
【図３】図２に示されるシール溝および押圧部を形成する際の加工工程を説明する図である。
【図４】本発明の他の実施例のシール構造を説明するための図２に対応する図である。
【図５】本発明の更に他の実施例のシール構造を説明するための図２に対応する図である。
【図６】図５に示すシール構造のシール溝および押圧部の形成方法を説明するための図３に対応する図である。
【符号の説明】
【００４０】
３０：円筒部、３２：シール溝、３８：押圧部、５２：環状端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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