JP4852209B2 - ブレーキキャリパの補強ブラケット - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、平行四辺形効果に対して、キャリパの矩形開口を補強するブラケットを有するディスクブレーキのキャリパに関する。
【０００２】
（背景技術）
摩擦ブレーキは、自動車、列車、航空機、エレベータ等に利用されている。自動車の各々の車輪に関して、従来のディスク型ブレーキは、２つの対向するスチールプレートを有し、各々は、ブレーキパッドとして知られる耐熱性及び耐摩耗性のあるライニングに向かい合っている。一対のブレーキパッドの間には、エンジンからの伝達力により回転する車軸につれて回転するブレーキロータがある。ブレーキロータは、２つの放熱面を備えており、これらに対して一対のブレーキパッドを作用させて、滑りを制限しながら自動車を減速又は停止させることができる。ブレーキロータは、２つの環状リングで構成されており、その内側にはリングの内面から外面へ空気を送る半径方向に延びる通路が設けられている。通過空気は、ブレーキロータから熱を奪い、熱を回転するブレーキロータの方向に向けて半径方向外側に放出する。
【０００３】
スチールプレートが裏打ちされたブレーキパッドをブレーキロータへ作用させるために、各々のプレートは、該プレートを軸方向へ移動させる２つの流体ピストンによって支持されている。これらのピストンは、２つのＣ型（又はＵ型）本体部内に配置される円筒型ピストンボアに収容されている。各々のＣ型本体部は、ピストンボアを支持する基部から延びる２つのアームを含んでいる。２つのＣ型本体部をボルト結合すると、２つのＣ型本体部により形成される矩形形状の中央部に対応してアクセス用の開口が形成される。この開口は、車軸の半径方向上側の位置からブレーキパッドの取り付け及び取り外しを可能にする。ブレーキロータ（又はディスク）の側面に押し付けられる摩擦材料が裏打ちされている、２つのプレートを備える部材はディスクブレーキキャリパとして知られている。
【０００４】
自動車を減速又は停止させるために、運転者はブレーキペダルを踏み込む。ブレーキペダルの移動によりバルブが作動し、ピストンの一方側に大気圧が導入されるが、ピストンの他方側にはエンジンの吸気負圧が加えられている。ピストンは、この大きな差圧により移動する。この移動は、高い流体圧を用いて各々の対向する対のブレーキパッドに配置されているピストンに伝達される。運転者がペダルに圧力を加えると、これらのピストンによって、ブレーキパッドは、回転しているブレーキロータの各々の表面に押し付けられる。パッド及びロータ表面の間の摩擦接続は、滑りを制限しながら自動車を減速又は停止させる。
【０００５】
ブレーキパッドとディスクロータとの間の摩擦接続の間に、キャリパの矩形形状部にその形状部を変形させようとする種々の力が作用する。例えば、ピストンに対してピストンボア内で加えられる流体圧は、ボアの円筒型形状を変形するよう作用する。また、この流体圧は、各々のキャリパプレートを軸方向に押しつける。ブレーキは主として走行中に作用するので、ブレーキロータの回転方向に対する反動トルクが発生するが、このトルクは、各プレートの一対の対向するアームの内面に作用する。一般に、この内面はステンレス鋼表面を有しており、ブレーキパッドの先端は内面を滑らかに摺動できるようになっている。
【０００６】
矩形形状キャリパのステンレス鋼表面に接する力により、キャリパは、固定リンケージに該当するステンレス鋼表面を有する矩形形状のために、４節リンクのように振る舞う。キャリパ内に生じる種々の力は、この４節リンクを一方又は他方の方向へ回転するよう作用するので、矩形形状の内側直角は、平行四辺形の鈍角及び鋭角になる。しかし、Ｃ型本体部の剛性及びキャリパ内に生じる力の不規則な適用に起因して、この平行四辺形効果によって実際には矩形形状キャリパはＳ型になる。Ｓ型はキャリパの後端では特に顕著になる。
【０００７】
この平行四辺形効果は、ブレーキパッド表面の不要な摩耗をもたらす。この不要な摩耗は、ブレーキパッドの全体性能を低下させるのみならず、パッドがブレーキロータから離れた直後にブレーキパッドから生じる振動騒音を増加させる。このことは、自動車を振動、騒音、不快感（ＮＶＨ）に関する連邦基準に適合させることを困難にする。従って、平行四辺形効果をもたらすブレーキトルク反力に対してキャリパの矩形形状を補強する手段が必要とされる。
【０００８】
（発明の開示）
本発明は、開口を有するブレーキキャリパ用の補強ブラケットに関する。開口は対角線長さを有する。ブラケットは、第１の端部及び第２の端部を有する支持部を含む。また、ブラケットは、第１の端部に取り付けられる第１の延長部、及び第２の端部に取り付けられる第２の延長部を有する。ブラケットの第１の延長部から第２の延長部まで測った長さは、開口の対角線長さ以下である。
【０００９】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、本発明のキャリパ組立体１００の分解等角図を示す。キャリパ組立体１００は、第１の本体部１１０、第２の本体部１３０、クリップ１５０、ブラケット２００を含み、更に、図２に示すように、それぞれピストン（図示せず）に支持される２つの対向する鋼プレート３０２、３０４を含む。各ピストンは、図１に示すピストンボア１１５に収容されている。
【００１０】
第１の本体部１１０は、基部１１６から延びるアーム１１２及びアーム１１４を有するＣ型（又はＵ型）本体部であることが好ましい。第２の本体部１３０は、基部１３６から延びるアーム１３２及びアーム１３４を有するＣ型（又はＵ型）本体部であることが好ましい。第１の本体部１１０及び第２の本体部１３０は、ボルト１１８によって本体１０２として相互に固定できるようになっている。ここでは、各々のピストンボア１１５は、第１の本体部１１０に形成される流体圧入口ポート１２２及び流体圧出口ポート１２３に接続できる流体ラインへ流体連通している。また、第１の本体部１１０及び第２の本体部１３０は、図２の本体１０２として示すように、一体成形体として形成できる。
【００１１】
２つのＣ型本体部１１０及び１３０をボルトで固定する場合に、第１の本体部１１０及び第２の本体部１３０により形成される矩形形状の中央部に対応してアクセス用開口１２６が形成される。開口１２６は、２つの対角線上で向かい合う特徴部を有する如何なる開口であってもよい。例えば、これらの特徴部は、コーナー部であってもよい。また、開口１２６は、不等辺四角形又は正方形等の四辺形であってもよい。更に、開口１２６は、対向する辺が平行であり必然的に等長である直線の四辺形、又は長方形等の幅広というよりは細長い四辺形であってもよい。
【００１２】
図１の開口１２６に見られる矩形形状を補強するために、本発明は、図２に示す実施形態に示すように、開口１２６内に配置されるブラケット２００を備えている。図２は、組み立てられたキャリパ組立体１００の実施形態を示す。１つの実施形態において、ブラケット２００は、開口１２６内に配置される矩形の金属製中実ブロックである。しかし、金属製中実ブロックは、ブレーキパッド３０１及び３０５の検査を妨げ、同時にブレーキロータからの空気通路を塞いでしまう。従って、ブレーキパッドの摩耗検査及びブレーキロータの通気を可能にするように、金属製中実ブロックがキャリパ組立体１００に付与する必須の補強支持を維持しながら、ブラケット２００から材料を取り除くことが好ましい。
【００１３】
ブラケット２００は、矩形形状の開口１２６の内側直角を平行四辺形の鈍角及び鈍角に変形するように作用する力に対抗する必要がある。従って、ブラケット２００は、開口１２６の対向するコーナー部を結合することが重要である。
【００１４】
本発明の好適な実施形態において、ブラケット２００は、一端に第１の延長部２０４を有し、他端に第２の延長部２０６を有する支持部２０２を備える。第１の延長部２０４及び第２の延長部２０６は、外側周縁が精密平面２０７とされると共に、それぞれ貫通孔２１０及び２１２を含む。精密表面２０７は、平坦であり、深さが４０マイクロインチを越える擦り傷、打痕、段差、又は割れ目がない表面を備えることができる。精密表面２０７の平面度は、全ての表面が０．００５インチ離れた互いに平行な２つの平面の間に存在できる大きさである。支持部２０２は、延長部２０４及び２０６の軸方向先端部にまで広がっていないことが好ましい。このように狭くすることで、ユーザがブレーキパッド３０１及び３０５の摩耗を目視検査するのを可能にする図２の間隙３０９が形成される。
【００１５】
ブラケット２００は、図１において外観上はＩ型に見えるが、開口１２６に与えられる補強支持は、開口１２６の対角線上に対向するコーナー部の動きに対抗することによってもたらされる。４節リンク理論に基づいて、第１の組の対角線上に対向するコーナー部の間の長さが増加すると、第２の組の対角線上に対向するコーナー部の間の長さが減少する。第１の組の対角線上に対向するコーナー部の間に連結される補強材は、引張り状態になるので対角線長さが増加することを防ぐことができる。第２の組の対角線上に対向するコーナー部の間に連結される補強材は、圧縮状態になるので対角線長さが減少することを防ぐことができる。本発明によれば、対角線長さの増加又は減少のどちらも制限される。
【００１６】
本発明の１つの実施形態において、対角線上で対向するコーナー部は、対角線長さの増加を防ぐようにリンケージによって相互に連結される。例えば、１つのコーナー部から対角線上に対向するコーナー部まで穿孔された孔にボルトを固定できる。しかし、対角線長さの減少を防ぐことは、ブラケット２００の取り付け及び取り外しを容易にすることが実験的に分かっている。つまり、対角線長さの減少を防ぐ目的の下では、ブリッジ又はブラケット２００は、図１のライン２２０及び２２２に示すＸ型ブラケットである。ここで、ブラケット２００は、圧縮的に平行四辺形効果を制限する任意の軽量化形状を含む。
【００１７】
支持部２０２には通気口２１４及び溝部２１６を設けることができる。通気口２１４は、ブレーキロータから半径方向外側に放出される空気を、ブレーキロータ（図示せす）から剥ぎ取るように形作られていることが好ましい。通気口２１４の形状は、回転しているブレーキロータからの空気の流れ方向と反対方向であり、キャリパ組立体１００の内部に向かって下方に延びる、エア・フォイル形リップを含むことが好ましい。従って、ブレーキロータが通気口２１４を通過して回転方向２２４に回転すると、通気口２１４は、ブレーキロータから空気を剥ぎ取る。ブレーキロータから剥ぎ取られた空気は、空気がブレーキロータの接線方向に揃うよう方向付けされる。このことは、ブレーキロータからの空気の排出を改善して、キャリパ組立体１００に対する追加ブラケット２００の空気閉塞作用を軽減する。
【００１８】
溝部２１６は、プレート３０２及び３０４の上へのクリップ１５０の取り付けを可能にする。図２に示すように、クリップ１５０は、キャリパ組立体１００内でブレーキパッド３０１及び３０５を保持する。ブラケット２００の特有の特徴点は、ブレーキパッド３０１及び３０５の取り外しを容易にしながら、取り付け時に、キャリパ組立体１００の剛性を高めることを可能にする点にある。ブラケット２００を取り付けるために、ブラケット２００は、貫通孔２１０及び２１２が、第１の本体部１１０及び第２の本体部１３０に形成されている相補的な孔と一直線になるように、クリップ１５０上で且つ開口１２６内に配置される。次に、ブラケットボルト２２６は、これらの孔を貫通させて、第２の本体部１３０に設けられた雌ネジ孔にねじ込むことができる。第２の本体部１３０に設ける雌ネジ孔は、第２の本体部１３０に形成された孔に挿入したネジ付インサートであってもよい。
【００１９】
ブラケット２００は、キャリパ組立体１００の長手方向及び軸方向において、開口１２６内にぴったりと取り付けることが好ましい。締まりばめは、ブラケット２００が、開口１２６の対角線上の圧縮力を確実に受けるのを助長するが、ブラケットボルト２２６にこの圧縮力を加えるものではない。
【００２０】
キャリパ組立体１００の全体的な剛性は、従前の剛性に対して３倍改善されることがブラケット２００の試験から分かっている。キャリパ組立体に対する３つの力の内の２つを加える試験、即ち、トルク反力を加えない試験において、ディスクの縁変位量は、ブラケット２００を取り付けない場合は０．０１４８０インチ、取り付けた場合は、０．００５４０インチであった。高い制動時に作用するトルク反力を加えると、ディスクの縁変位量は、ブラケット２００を取り付けない場合は０．００１３０インチ、取り付けた場合は、０．０００３１インチであった。
【００２１】
ブレーキキャリパ組立体１００の歪みを低減することで、ブレーキパッド３０１及び３０５の摩耗は更に均一になる。このことはブレーキパッド性能の理論的期待値に合致するように作用すると同時に、ブレーキパッドから出る振動騒音を低減する。言い換えると、このことは自動車を振動、騒音、不快感（ＮＶＨ）に関する連邦基準に適合させることを容易にする。
【００２２】
本明細書に説明した例示的な実施形態は、本発明の原理を単に示すものであり、請求項に記載した発明の主題を限定するものではない。本発明の原理は、広範なシステムに適用して、本明細書に説明した利点及び他の利点を得ること、又は他の目的を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のキャリパ組立体１００の分解等角図である。
【図２】 組み立てられたキャリパ組立体１００の実施形態を示す。

Claims (21)

1. 対角線上で対向する２つの構成部を有する開口を備え、この対向する各構成部は各構成部の間の長さによって定められるブレーキキャリパ用の補強ブラケットであって、
   この補強ブラケットは、
   第１の端部と第２の端部とを有する支持部と、
   前記第１の端部に連結される第１の延長部と、
   前記第２の端部に連結される第２の延長部と、
   を備え、
   ２つの対角線上で対向する構成部の間の長さの変化を制限するため、前記第１の延長部と第２の延長部がブレーキキャリパに固定され、
   前記支持部、前記第１の延長部、及び前記第２の延長部の各々は、所定の幅を有し、前記支持部の幅は、前記第１の延長部及び前記第２の延長部の幅よりも狭く、
   前記ブラケットはブレーキキャリパの歪みを低減し、少なくとも１つのブレーキパッド上の不均一な摩耗を低減し、
   前記構成部はコーナー部であって、前記ブラケットは前記開口の対向する前記コーナー部を結合することを特徴とするブラケット。
2. 前記第１および第２の延長部は前記ブレーキキャリパ開口内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のブラケット。
3. 前記支持部は、通気口を有することを特徴とする請求項１に記載のブラケット。
4. 前記通気口は、ブレーキロータから空気を剥ぎ取るための前記支持部の第１の表面から前記支持部の第２の表面まで延びるエア・フォイル形リップを有することを特徴とする請求項３に記載のブラケット。
5. 前記支持部は、少なくとも１つの溝部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のブラケット。
6. 前記少なくとも１つの溝部内に配置されるクリップを更に備えることを特徴とする請求項５に記載のブラケット。
7. 前記第１の延長部及び前記第２の延長部の各々は、前記延長部の全幅を貫通して設けられる孔を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のブラケット。
8. 前記第１の延長部及び前記第２の延長部の外周部は、精密表面を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のブラケット。
9. ブレーキキャリパ組立体は２つの対角線上で対向する構成部をもつ開口を有するブレーキキャリパ本体から成り、
   ブレーキキャリパ組立体はさらに、前記開口の前記２つの対角線上で対向する構成部の間の長さの変化を制限する制限手段と、前記ブレーキキャリパ本体への固定手段とを備え、前記制限手段はブラケットであって、第１の端部と第２の端部を有する支持部と、前記第１の端部に連結される第１の延長部と、前記第２の端部に連結される第２の延長部を有し、
   前記支持部、前記第１の延長部、及び前記第２の延長部の各々は、所定の幅を有し、前記支持部の幅は、前記第１の延長部及び前記第２の延長部の幅よりも狭くなっており、
   前記ブラケットはブレーキキャリパ本体の歪みを低減し、少なくとも１つのブレーキパッド上の不均一な摩耗を低減し、
   前記構成部はコーナー部であって、前記ブラケットは前記開口の対向する前記コーナー部を結合することを特徴とする組立体。
10. 前記制限手段は、前記開口内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のブレーキキャリパ組立体。
11. 前記２つの対角線上で対向する特徴部は、第１のコーナー部及び第２のコーナー部であり、前記制限手段は、前記開口の前記２つの対角線上に対向するコーナー部の間に配置されるブラケットを含むことを特徴とする請求項１０に記載のブレーキキャリパ組立体。
12. 前記ブラケットの前記第１の延長部から前記第２の延長部まで測った長さは、前記開口の前記対角線の長さ以下であり、前記支持部は、通気口を有することを特徴とする請求項１１に記載のブレーキキャリパ組立体。
13. 前記通気口は、前記支持部の第１の表面から前記支持部の第２の表面まで延びるエア・フォイル形リップを有することを特徴とする請求項１２に記載のブレーキキャリパ組立体。
14. 前記支持部は、少なくとも１つの溝部を含み、前記組立体は、前記少なくとも１つの溝部内に配置されるクリップを更に含むことを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載のブレーキキャリパ組立体。
15. 前記支持部、前記第１の延長部、及び前記第２の延長部の各々は、所定の幅を有し、前記支持部の幅は、前記第１の延長部及び前記第２の延長部の幅よりも狭くなっており、
    前記第１の延長部及び前記第２の延長部の各々は、前記延長部の全幅を貫通して設けられる孔を有しており、
    前記第１の延長部及び前記第２の延長部の各々は、外周部を有し、前記第１の延長部及び前記第２の延長部の前記外周部は、精密表面を有することを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載のブレーキキャリパ組立体。
16. 前記制限手段は、前記２つの対角線上で対向する構成部の間に連結されるブラケットを有することを特徴とする請求項１０に記載のブレーキキャリパ組立体。
17. 前記ブレーキキャリパ組立体の前記２つの対角線上で対向する構成部は、第１のコーナー部及び第２のコーナー部であって、前記第１のコーナー部に隣接する第１の側から前記第２のコーナー部に隣接する第２の側の間に穿孔された複数の孔を備え、前記ブラケットは前記複数の孔に固定されるボルトを有することを特徴とする請求項９から１６のいずれかに記載のブレーキキャリパ組立体。
18. ブレーキキャリパ組立体は、２つの対角線上で対向する構成部をもつ開口を有するブレーキキャリパ本体から成り、
    前記キャリパ組立体はさらに、前記開口の前記２つの対角線上で対向する構成部の間の長さの変化を制限するための前記ブレーキキャリパ本体に固定されたブラケットを備え、
    前記ブラケットは第１の延長部と、第２の延長部間に連結された支持部から成り、前記支持部、前記第１の延長部、及び前記第２の延長部の各々は所定の幅を有し、前記支持部の幅は、前記第１の延長部及び前記第２の延長部の幅よりも狭くなっており、
    前記ブラケットはブレーキキャリパ本体の歪みを低減し、少なくとも１つのブレーキパッド上の不均一な摩耗を低減し、
    前記構成部はコーナー部であって、前記ブラケットは前記開口の対向する前記コーナー部を結合することを特徴とする組立体。
19. 前記支持部が、この支持部の第１の表面から前記支持部の第２の表面まで延びるエア・フォイル形リップを有する通気口を備えることを特徴とする請求項１８に記載のブレーキキャリパ組立体。
20. 対角線上で対向する２つの構成部を持つ開口を備え、この対向する各構成部は各構成部の間の長さによって定められるブレーキキャリパ用の補強ブラケットであって、
    この補強ブラケットは、
    第１の端部と第２の端部とを有する支持部と、
    前記第１の端部に連結される第１の延長部と、
    前記第２の端部に連結される第２の延長部とを備え、
    前記第１と第２の延長部が２つの対角線上で対向する構成部の間の長さを制限するために、ブレーキキャリパに固定できるようになっており、
    前記支持部は、ブレーキロータから空気を剥ぎ取るための前記支持部の第１の表面から前記支持部の第２の表面まで延びるエア・フォイル形リップを有する通気口を備え、
    前記ブラケットは、ブレーキキャリパの歪みを低減し、少なくとも１つのブレーキパッドの不均一な摩耗を低減し、
    前記構成部はコーナー部であって、前記ブラケットは前記開口の対向する前記コーナー部を結合することを特徴とするブラケット。
21. ブレーキキャリパ組立体は、２つの対角線上で対向する構成部をもつ開口を有し、この対向する構成部は各構成部の間の長さによって定められ、ブレーキキャリパ組立体はさらに、前記開口の前記２つの対角線上で対向する構成部の間の長さの変化を制限するため、前記ブレーキキャリパに固定されたブラケットを有し、
    前記ブラケットは第１の延長部と第２の延長部の間に連結された支持部を備え、
    前記支持部は、ブレーキロータから空気を剥ぎ取るための前記支持部の第１の表面から前記支持部の第２の表面まで延びるエア・フォイル形リップを有する通気口を備え、
    前記ブラケットは、ブレーキキャリパ本体の歪みを低減し、少なくとも１つのブレーキパッドの不均一な摩耗を低減し、
    前記構成部はコーナー部であって、前記ブラケットは前記開口の対向する前記コーナー部を結合することを特徴とする組立体。

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