(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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】
0004147662.tif 000002
【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
【図１】
0004147662.tif 000003
【図２】
0004147662.tif 000004
【図３】
0004147662.tif 000005
【図４】
0004147662.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004147662.tif 000013
【図１２】
0004147662.tif 000014
【図１３】
0004147662.tif 000015