JP4885543B2 - ディスクブレーキ用キャリパ - Google Patents

Description

本発明の課題は、ディスクブレーキ用の固定タイプのキャリパである。

キャリパ本体が、ブレーキディスクの両側に配置され、ディスクをまたぐ２つ以上の接続ブリッジの手段によって相互に接続された２つの壁を備える、固定型キャリパディスクブレーキが知られている。典型的に、２つの壁は、接続ブリッジ内部に収容された接続ねじによって相互に結合している。車両内部に向いたキャリパ本体の壁は、回転および並進時に一体化できるようにキャリパ本体を車両サスペンションに取り付けるための、対応する取り付けねじを収容するための２つの穴を備えている。キャリパ本体の両壁の内部には、ブレーキディスクに向いた、摩擦材料のライニングを有するパッドを収容するための台座が作成されており、また、壁の少なくとも１つは、ブレーキ力を生成するべく、パッドをブレーキディスクに対してクランプ留めすることが可能な、油圧シリンダ／ピストンユニット用の１つ以上の台座を画定している。

ブレーキングの最中に、固定型キャリパの本体が高度に複雑な力系統に晒される。軸方向へのディスクのクランプ留めに反応する力には、接続ブリッジ内における軸方向への引張力と、ブレーキディスクの回転軸に対して実質的に径方向な軸周囲における壁内の曲げモーメントと、さらに、やはりディスクの回転軸に対して実質的に径方向に向かう軸の実質的周囲に位置する接続ブリッジにおける反応の曲げモーメントとが関与している。

ブレーキディスクからパッドへ、また、これらパッドからキャリパ本体を介して車両サスペンションへ、摩擦によって伝播されるブレーキ力には、キャリパ本体上の歪み負荷および剪断負荷がさらに関与している。この結果、接続ブリッジには、大きな剪断力に加え、さらなる曲げモーメントが付加される。ブレーキングの最中にキャリパ本体上にかかる３次元負荷のこの状態により、本体に実質的な変形および歪みが生じる。つまり、２つの取り付け地点の相対的な軸方向への動作を防止して、キャリパ本体の歪みを制限するために、キャリパを取り付ける地点において、キャリパ本体自体とサスペンションの両方を必要以上に大きく設ける必要がある。

キャリパの適切な寸法とは、所定の限度内の変形を包むようにサイズが大きいということである。

軸方向に滑動できるように支持され、より単純な状態の力および変形に晒される浮遊タイプのキャリパは、滑動ピンに沿った取り付け地点の相対動作の手段により変形の補正が可能である一方で、固定型キャリパが過剰に歪む傾向は、サスペンションの過負荷、パッドの詰まりや押し込みのリスク、およびパッドの摩擦ライニングの一様でない摩耗に現れる。

したがって、本発明の目的は、周知の技術の参照により引用した欠点を排除できる特徴を有する、車両の２つ以上の地点に軸方向に固定された固定型キャリパを可能にすることである。

この目的は、ディスクブレーキ用のキャリパによって達成され、このキャリパは、ブレーキディスクの一部分を収容する空間を画定する、相互に対して離間した場所に２つの側壁を備えており、上記２つの側部壁の一方は、回転および並進において一体となるよう、キャリパを車両に取り付ける手段を備え、上記壁は、ブレーキディスクの一部分を収容するために設けられた空間をまたぐ接続構造の手段によって相互に接続しており、上記壁の各々は、少なくとも１つのパッドの収容が可能な少なくとも１つの台座を画定し、上記キャリパは、パッドをブレーキディスクに対して強制押圧して、これをクランプ留めすることが可能なスラスト手段を備え、上記スラスト手段は、上記壁に、上記壁が総クランプ留め力を吸収する形で固定されており、また、上記パッド用の台座は、パッドを、パッドによってブレーキディスクに摩擦で付加された総ブレーキモーメントをも壁が吸収する形で固定することが可能であり、上記接続構造は、外部円周縁に沿って両方の壁と一体となるように接続された、弧状の、または１つの弧に沿って配置された１つ以上のシェルを備え、ブレーキディスクの回転軸に関連した円周延長部に対する厚さの比率として表される、上記１つ以上のシェルのそれぞれの細さが、１７／１００未満である。

本発明をより理解するために、いくつかの実施形態は、添付の図面を参照しながら非限定的な例証の方法で提供されている。

図面を参照すると、ディスクブレーキ用の固定型キャリパの全体を参照符号１で示している。キャリパ１は、相互に対して離間した２つの側壁２を備え、ブレーキディスクの一部分（図示せず）を収容するディスク空間３を画定している。上記側壁２の一方は、キャリパ１を、車両（図示せず）、特に車両のサスペンションに取り付ける手段を備えているため、これらは一体となって回転および並進することができる。

例えば、これらの取り付け手段は、上記側壁２によって画定された少なくとも２つの穴４として具現化される。穴４は相互に対して離間しており、それぞれの取り付けねじを収容することができる。

壁２は、ディスク空間３と、パッド７を収容するために少なくとも１つの台座６を画定する壁２の各々とにまたがる、接続構造５の手段によって相互に接続している。

さらにキャリパ１はスラスト手段を備えるが、これは例えば、側壁２によって作成された台座９内に配置され、パッド７をブレーキディスク（図示せず）に対して強制押圧し、これをクランプ留めすることができる、１つ以上の油圧シリンダ／ピストンユニット８である。

スラスト手段、特に油圧シリンダ／ピストンユニット８、あるいはリニアモータは、側壁２がクランプ力全体を吸収するように側壁２に固定されており、また、パッド７用の上述の台座６は、パッド７によってブレーキディスクへ摩擦で伝播された、ブレーキ力または接線力全体をも側壁２が吸収する形で、パッド７を固定するように配置されている。

上述の接続構造５は、１つ以上のシェル１０、１１を備え、これらのシェルは、弧状であるか、または弧状に沿って配置されており、両方の側壁２に堅固に接続され、好ましくはこれの円周縁１２に沿って両方の側壁２と一体に設けられており、この場合、ブレーキディスクの回転軸に関した円周延長部分の長さに対する厚さの比率として表される、上記１つ以上のシェル１０、１１の細さは、１７／１００未満である。

本発明の実施形態のこの記述において、方向および位置を示すために使用された「円周」、「軸方向の」、「径方向の」という用語は、ブレーキディスクの回転軸に関している。この回転軸は、側壁２が在る平面に対して実質的に垂直な形で、横切って向きが調整されている。

１つの実施形態によれば、シェル１０、１１は、１つ以上の通し開口部１３、１４を画定している。シェルタイプの接続構造５、１０、１１の高い堅固性を得るためには、上述の通し開口部１３、１４の総開口面積を、接続構造５の総面積、つまり通し開口部１３、１４の面積を含んだ上記１つ以上のシェル１０、１１の面積の４０％未満の値に制限することが有利であり、重要である。

上記の通し開口部１３、１４の総開口面積は、通し開口部１３、１４の総面積を含む１つ以上のシェル１０、１１の総面積の１０〜３０％であることが好ましく、また、１５〜２５％であることがさらに好ましい。

通し開口部１３、１４を含む、上記１つ以上のシェル１０、１１によって形成された接続構造５全体の、ブレーキディスクの回転軸に関連した円周延長部に対する厚さの比率として表される細さは、有利には２／１００〜４／１００であり、また、好ましくは約３／１０５である。

有利な実施形態によれば、ブレーキディスクの回転軸に対する円周方向における、上記通し開口部１３同士の間のシェル１０、１１の延長部に対する厚さの比率として表されるシェル１１の細さは、５／１００〜１７／１００、好ましくは約１０／１００である。

好ましい実施形態によれば、シェル形状をした接続構造５、１０、１１は、実質的に、１８０〜２７０ｍｍ、好ましくは１９０〜２１０ｍｍの半径を有する円周の弧に沿って延びており、この場合、１つまたは複数のシェルの平均厚さは２０ｍｍ未満、有利には５〜１５ｍｍ、さらにより有利には約１２ｍｍである。

接続構造５は、上述した個々のシェル１０、１１の細さ特徴および延長特徴と組み合わせた場合に、特に高い堅固性を呈し、上記シェルタイプの接続構造５は、９０〜１８０°、好ましくは１００〜１３０°、さらにより好ましくは約１２５°の円の弧に沿って延びている。

一実施形態によれば、側壁２はディスク空間３から見て凹状の湾曲形状を有し、この場合、２つの壁２の端部間の距離が、２つの壁２の中心部分同士の間の距離よりも短い。これにより、上記端部における接続構造５の軸方向への延長は、側壁２の中心範囲における接続構造５の軸方向への延長よりも短くなる。この場合、ブレーキディスクの回転軸に対する軸方向への延長部の厚さの比率として表される、中心範囲あるいはパッド７用の台座６の範囲内における１つ以上のシェル１１の細さは、３／３５〜１０／３５、好ましくは５／３５〜７／３５であり、一方、ブレーキディスクの回転軸に関連した軸方向への延長部に対する厚さの比率として表される、パッド７用の台座６の外部の、壁２の範囲内におけるシェル１０の細さは、２／７〜５／７、好ましくは３／７である。

１つまたは複数のシェル１０、１１の厚さは、接続構造５の円周延長部全体に沿って実質的に均一であることが有利であり、また、上記１つまたは複数のシェル１０、１１の厚さは、接続構造５の軸方向への延長部全体に沿って実質的に均一であることが好ましい。

接続構造５またはシェル１０、１１は、上記側壁２と共に単体として、例えば鋳造によって形成されることが有利である。

さらに別の実施形態によれば、接続構造５は、少なくとも１つ、好ましくは３つの通し開口部１３、１４を画定する１つのシェル１０を備え、上記通し開口は、実質的に円形であり、ディスクの回転軸に関連し相互に対して等間隔で円周方向に離間しており、２つの側壁２の間の中間に配置されている。

これら３つの通し開口部１３、１４は、キャリパ１の、パッド７用の台座６も設置される範囲内に配置されることが有利である。

図１から図３の実施形態によれば、接続構造５は、
−ブレーキディスクの円周方向から見た場合に、キャリパ１の対向する両端部１５、１５’に配置されており、側壁２のそれぞれの端部を接続する、２つの外部シェル１０と、
−上記外部シェル１０同士の間のほぼ中間に配置され、パッド７用の台座６の範囲において側壁２同士を接続し、接続構造５が、上記中心シェル１１と上記側部シェル１０の各々との間に、隣接するシェル１０、１１の円周延長部よりも短い円周延長部を有する通し開口部１３を画定している、中心シェル１１と、を備える。

上記通し開口部１３の各々の円周延長部は、隣接するシェル１０、１１の各々の円周延長部の半分以下であることが有利である。

これらの通し開口部１３は、縁および角を面取り処理あるいは丸くした、実質的な矩形であることが好ましい。

一実施形態によれば、中心シェルの厚さは外部シェルの厚さよりも薄い。

上で引用した実施形態のさらなる展開によれば、中心シェル１１は、上記中心シェル１１のほぼ中心に配置されたさらなる通し開口部１４を画定する。このさらなる通し開口部１４の円周延長部は、中心シェル１１の他の部分の各々の円周延長部よりも短い。

上述の通し開口部１３、１４は、ブレーキディスクの冷却に適し、また、図示にはないが、例えばパッドの摩耗を表示する装置用のデータ送信ケーブルの配線に適している。

そのため、接続構造５はシェル構造であり、あるいは、換言すれば、周知の技術を使用した解決法で実施されるように、硬質の節および梁を設けたフレームシステムとして、スラスト手段（油圧ピストン８）の軸スラストに反応する力と、シェルまたは実ブレーキ力とを伝播するのではなく、これらの力を、側壁２の間で、シェルまたは剪断壁構造系統として伝播するために、十分に薄い壁および十分に大きな表面延長部を設けた構造である。

シェル１０、１１の相対厚さまたは細さに関係なく、好ましくは上記シェル１０、１１の一方の径方向外側の側部上に、２つの側壁２内に配置された油圧シリンダ８同士の間に流体を流すためのパイプ（図示せず）を収容できる溝１６を作成することが可能であり、また有利である。

図２、図３、図４に示した実施形態によれば、両方の外部シェル１０は、流体を通過させる各々のパイプを収容するために、このような溝１６を有する。

キャリパ１の歪みへのさらに高い抵抗性を得るためには、上記シェル１０、１１の少なくとも一方の円周延長部を、ディスクの回転軸に対するこれの軸方向への延長部の少なくとも２倍に設ける。

さらに、シェル１０、１１を、２倍の曲率を有し、ディスク空間３から見て凹状に製造することが有利であり、この凹部は、一方で、ディスク空間３を側方に、ブレーキディスクが設置された平面へとまたぐ弧を形成し、他方で、ブレーキディスクの上記平面に正確に位置する弧を形成する。

一実施形態によれば、キャリパ１の２つの側壁２の各々は、油圧シリンダ／ピストンユニット８用の３つの台座９を画定し、この場合、上記３つの台座９は、ブレーキディスクの回転軸に対する異なる円周上に配置されている。特に、３つの台座９は、図５中の矢印Ｆで示す、車両の前進に関連したディスクの動作方向に向かって半径が減少するように、円周上に配置されている。

本発明によるキャリパ１は、先に明記した特徴を設けた弧状のシェル接続構造の形成により、キャリパ全体を硬質化するために望ましい剪断負荷の状態に晒されるため、ブレーキディスクの軸方向へのクランプ留めに反応する力とブレーキ力との追加による変形に対して高い抵抗性を有する。

高い硬質性に加えて、シェルタイプの接続構造によれば、キャリパの重量およびサイズを、所与のブレーキディスク直径について減少することが可能になる。これの結果、十分に硬質で半径サイズが小さいキャリパが得られ、より大きな直径のディスクの使用が可能にある。

当業者は、副次的且つ特定の要求を満たす目的で、本発明のキャリパに、添付の特許請求の範囲に定義されているとおりの本発明の保護範囲から逸脱しない限りで、さらなる変更を追加し、さらなる応用形を製造できることが明瞭である。

本発明の第１実施形態によるディスクブレーキ用のキャリパの縦断面図である。 本発明の第２実施形態によるディスクブレーキ用のキャリパの縦断面図である。 図２に示したキャリパの斜視図である。 本発明のさらなる実施形態によるキャリパの斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態によるキャリパの縦断面図である。 本発明のさらに別の実施形態によるキャリパの斜視図である。

Claims (23)

1. ブレーキディスクの一部分を収容するのに適した空間（３）を画定する、相互に対して離間した場所に２つの側壁（２）を含むディスクブレーキ用のキャリパ（１）であって、
   上記２つの側壁（２）の一方は、前記キャリパ（１）を車両に取り付ける手段（４）を含み、前記２つの側壁（２）は、前記ディスク空間（３）をまたぐ接続構造（５）の手段によって相互に接続しており、
   前記側壁（２）の各々は、少なくとも１つのパッド（７）の収容が可能な少なくとも１つの台座（６）を画定し、
   前記キャリパ（１）は、パッド（７）をブレーキディスクに対して強制押圧して、これをクランプ留めすることが可能なスラスト手段（８）を含み、前記スラスト手段（８）は前記側壁（２）に、前記側壁（２）がクランプ留め力全体を吸収する形で固定されており、また、前記台座（６）は、パッド（７）を、パッド（７）によってブレーキディスクに摩擦で付加されたブレーキ力全体をも側壁（２）が吸収する形で固定することが可能であり、
   前記接続構造（５）は、外部円周縁（１２）に沿って両方の側壁（２）と一体となるように接続された、弧状の、または１つの弧に沿って配置された、１つ以上のシェル（１０、１１）を含み、
   前記１つ以上のシェルは、前記パッド（７）のための前記台座（６）の領域を円周方向で覆っており、
   ブレーキディスクの回転軸に関連した円周延長部分の長さに対する厚さの比率として表される、前記１つ以上のシェル（１０、１１）の細さが１７／１００未満であり、
   ブレーキディスクの回転軸に関連した円周延長部に対する厚さの比率として表される、通し開口部（１３、１４）を含む、前記１つ以上のシェル（１０、１１）によって形成された接続構造（５）全体の細さは、２／１００〜４／１００であり、
   前記シェルタイプの接続構造（５）の円周延長部は、１００°〜１３０°の円のセクタの孔の角度に関連し、
   前記シェル（１０、１１）のうち少なくとも１つの径方向外側上に溝（１６）が作られており、前記溝（１６）は、２つの側壁（２）内に配置され、前記スラスト手段（８）を具現化する油圧シリンダ同士の間に流体を通過させるためのパイプを収容することができる、キャリパ（１）。
2. 前記１つ以上のシェル（１０、１１）は、１つ以上の通し開口部（１３、１４）を画定し、
   前記通し開口部（１３、１４）の全開口面積は、前記通し開口部（１３、１４）の総面積を含む１つ以上のシェル（１０、１１）の総面積の４０％未満である、請求項１に記載のキャリパ（１）。
3. 前記通し開口部（１３、１４）の全開口面積は、通し開口部（１３、１４）の全面積を含む１つ以上のシェル（１０、１１）の全面積の１０〜３０％である、請求項２に記載のキャリパ（１）。
4. ブレーキディスクの回転軸に関連した円周方向における前記通し開口部（１３、１４）間のシェルの延長部に対する厚さの比率として表される、前記１つ以上のシェル（１０、１１）の各々の細さは、５／１００〜１７／１００である、請求項１または２に記載のキャリパ（１）。
5. 前記シェルタイプの接続構造（５）は、実質的に、１８０〜２２０ｍｍの半径を有する
   円の弧に沿って延びており、
   前記シェル（１０、１１）の平均厚さは２０ｍｍ未満である、請求項１に記載のキャリ
   パ（１）。
6. 前記シェル（１０、１１）の平均厚さは５〜１５ｍｍである、請求項５に記載のキャリパ（１）。
7. ブレーキディスクの回転軸に関連した軸方向への延長部に対する厚さの比率で表される、パッド（７）用の台座（６）の範囲における前記１つ以上のシェル（１１）の細さは、３／３５〜１０／３５である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
8. 前記ブレーキディスクの回転軸に関連した軸方向延長部に対する厚さの比率で表される、前記パッド（７）用の台座（６）の外側の壁（２）の範囲における１つ以上のシェル（１０）の細さは、２／７〜５／７である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のキャリパ
   （１）。
9. 前記１つまたは複数のシェル（１０、１１）の厚さは、接続構造（５）の円周延長部全体に沿って実質的に均一である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
10. 前記１つまたは複数のシェル（１０、１１）の厚さは、接続構造（５）の軸方向への延長部全体に沿って実質的に均一である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
11. 前記１つまたは複数のシェル（１０、１１）は、前記側壁（２）と共に単体に製造されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
12. 前記接続構造（５）は、少なくとも１つの実質的に円形の通し開口部（１４）を画定する１つのシェル（１０）を備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
13. 前記１つのシェル（１０）は３つの開口部（１３、１４）を画定し、前記３つの開口部は、実質的に円形で、ディスクの回転軸に対する円周方向において相互に等間隔で離間しており、さらに、２つの側壁（２）の間の中間に配置されている、請求項１２に記載のキャリパ（１）。
14. 前記３つの開口部（１３、１４）は、実質的に、パッド（７）用の台座（６）が内設されたキャリパ（１）の範囲内に配置されている、請求項１３に記載のキャリパ（１）。
15. 前記接続構造（５）は、
    −側壁（２）のそれぞれの端部を接続する、ブレーキディスクの円周方向に見て、キャリパ（１）の対向した２つの端部（１５、１５’）に配置された２つの外部シェル（１０）と、
    −パッド（７）用の台座（６）の範囲内で側壁（２）を接続する、前記外部シェル（１０）間のほぼ中間に配置された中心シェル（１１）と、を含み、
    前記接続構造（５）は、前記中心シェル（１１）と前記外部シェル（１０）の各々との間に、隣接するシェル（１０、１１）の円周延長部よりも短い円周延長部を有する通し開口部（１３）を画定している、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
16. 前記通し開口（１３）のそれぞれの円周延長部が、隣接するシェル（１０、１１）それぞれの円周延長部の半分以下である、請求項１５に記載のキャリパ（１）。
17. 前記通し開口（１３）は実質的に矩形である、請求項１５または１６に記載のキャリパ
    （１）。
18. 前記中心シェル（１１）は、中心シェル（１１）のほぼ中央に配置されるさらなる通し開口部（１４）を画定し、前記さらなる通し開口部（１４）は、隣接する中心セル（１１）の各部分の円周延長部よりも小さい円周延長部を有する、請求項１７に記載のキャリパ（１）。
19. 前記シェル（１０、１１）のうち少なくとも１つの円周延長部は、ディスクの回転軸に対するこれの軸延長部の少なくとも２倍である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
20. 前記１つ以上のシェル（１０、１１）は２倍の曲率を有し、ディスク空間（３）から見て凹状であり、ブレーキディスクの平面へと側方に延びた第１弧と、ブレーキディスクの前記平面に位置する第２弧とを形成する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
21. ２つの側壁（２）の各々は、前記スラスト手段（８）を具現化する油圧シリンダ／ピストンユニットの用の３つの台座（９）を画定しており、前記３つの台座（９）は、ブレーキディスクの回転軸に対する異なる円周上に配置されている、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のキャリパ（１）。
22. 前記３つの台座（９）は、車両の前進移動に関連したブレーキディスクの動作（Ｆ）の方向に向かって半径が減少する形で、円周上に配置されている、請求項２１に記載のキャリパ（１）。
23. 請求項１から２２のいずれか１項に記載のキャリパ（１）を備えた、ディスクブレーキ。

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