JP2001153161A

JP2001153161A - ディスクブレーキ用パッド

Info

Publication number: JP2001153161A
Application number: JP33315299A
Authority: JP
Inventors: Haruhisa Baba; 晴久馬場; Kenji Kakihara; 健治柿原; Naoki Kotani; 直樹小谷; Tei Terasawa; 禎寺澤; Tomio Inoue; 富雄井上
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ブレーキ鳴き等の低減、防止を図ることができ
るディスクブレーキ用パッドを提供することを目的とす
る。【解決手段】ディスクロータに摺接して該ディスクロー
タの回転を抑制するライニング部材と該ライニング部材
の裏面に一体的に固着された裏板とからなるディスクブ
レーキ用パッドにおいて、前記裏板は、熱膨張係数の異
なる複数の部材が前記ライニング部材の裏面にそれぞれ
一体的に固着されていることを特徴とするディスクブレ
ーキ用パッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクブレーキ
に使用するディスクブレーキ用パッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車両の速度制御は原動機と制動装置によ
り行われる。そして、ドラムブレーキ、ディスクブレー
キ等の制動装置は、原動機から車両に与えられた運動エ
ネルギーを熱エネルギーに変換し、大気中に放出するこ
とによって車両の減速、停止を制御するものである。特
に、ディスクブレーキは、そのリニアな制御性、熱的安
定性、冷却性能等から、現在、自動車、二輪車、産業車
両等に広く利用されている。以下、このディスクブレー
キについて述べる。

【０００３】ディスクブレーキは、車輪と一体的に回転
するディスクロータと、このディスクロータに摺接して
その回転を抑制するディスクブレーキ用パッドと、その
パッドを押圧するキャリパとから基本的に構成される。
そして、ディスクブレーキ用パッドは、ディスクロータ
に摺接するライニング部材と該ライニング部材の裏面に
一体的に固着されライニング部材をディスクロータに押
圧する裏板とからなる。このディスクブレーキの性能は
制動性能と感性的な性能の両面から評価する必要がある
が、特に、最近、自動車等の高級化が進み、感性的な性
能の向上が強く求められつつある。このようなブレーキ
性能に前述のディスクブレーキ用パッドの性能が深く関
係している。このため、ディスクブレーキ用パッドは、
高摩擦係数、摩擦係数の熱的安定性、機械的・熱的強度
等といった制動性能の他に、ブレーキ鳴き・ジャダ等の
摩擦振動の低減、防止といった感性的な性能の向上が強
く求められている。

【０００４】ここで、ブレーキ鳴き等の発生原因につい
ては必ずしも明らかではないが、ディスクブレーキ用パ
ッドの偏摩耗や熱変形が原因の一つと言われている。つ
まり、この偏摩耗や熱変形によりディスクロータとライ
ニング部材とが不均一に接触し、いわゆるスティックス
リップ現象が生じてブレーキ鳴き等が生じると考えられ
ている。この理由を図４を用いて詳説すると、図４
（ａ）に示すように、当初、ディスクブレーキ用パッド
４０はディスクロータ４１の摺接面と平行状態にある。
このとき、それらは略均一に接触しており、ブレーキ鳴
き等も生じないと考えられる。ところが、ブレーキの係
合が開始されると、ディスクブレーキ用パッド４０のラ
イニング部材４５の摺接面が加熱され、この摺接面側と
裏板４４の押圧面側との間に大きな温度勾配が生じる。
その結果、図４（ｂ）に示すような反りがディスクブレ
ーキ用パッド４０に発生することになる（以下、この状
態を「凸状態」と仮称する。）。

【０００５】一方、その後ブレーキが解放されると、図
４（ｃ）に示すように、逆にライニング部材４５の摺接
面が急冷されて、温度勾配が逆転し、ディスクブレーキ
用パッド４０は反対側に反るようになる（以下、この状
態を「凹状態」と仮称する。）。なお、ここで温度勾配
が逆転するのは、次の理由によると考えられる。ディス
クブレーキは走行風や自然放熱により全体的に冷却され
るが、ライニング部材４５の摺接面はその冷却に加え
て、ディスクロータ４１の回転に連れ回される高速空気
流によっても冷却される。このため、ライニング部材４
５の摺接面は、その周辺部（例えば、裏板４４）よりも
速く冷却されることになるからである。この凹状態にな
ったときに、再度、ブレーキを係合し始めると、図４
（ｃ）に示すように、ライニング部材４５とディスクロ
ータ４１とがライニング部材４５の両端部４５ａ、４５
ｂで、不均一若しくは部分的に当接して、いわゆるステ
ィックスリップ現象が発生し、ブレーキ鳴き等を起すと
考えられる。特に、その凹状態になったライニング部材
４５の回入部（リーディング部）４５ａで発生しやすい
と言われている。これは、楔効果により、回入部４５ａ
での面圧が回出部（トレーリング部）４５ｂでの面圧よ
りも高くなるためと考えられる。

【０００６】このような状況を踏まえて、ブレーキ鳴き
を低減、抑制できるディスクブレーキ用パッドが、実公
平４−２９１４０号公報、実開昭６０−１２３４３７号
公報および特開平８−２１０３９８号公報に開示されて
いる。実公平４−２９１４０号公報に開示されているディス
クブレーキ用パッドは、予めそのディスクブレーキ用パ
ッド自体に凸状態の反りを与えておき、凹状態となるの
を抑制しようとするものである（図５参照）。実開昭６０−１２３４３７号公報のディスクブレーキ
用パッドは、形状記憶合金を裏金に用いて、低温時には
ディスクブレーキ用パッドが凸状態となるようにしてお
き、高温時にはディスクブレーキ用パッドが平たくなる
ようにしたものである。特開平８−２１０３９８号公報のディスクブレーキ用
パッドも同様に形状記憶合金を用いるものであるが、降
温過程における所定の高温域でディスクブレーキ用パッ
ドを凸状態となるようにするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の公報に
開示されたいずれのディスクブレーキ用パッドも、ブレ
ーキ鳴き等を十分に低減、防止することは難しいと思わ
れる。何故なら、いずれのディスクブレーキ用パッド
も、結局、ブレーキ鳴き等が発生する状況下でディスク
ブレーキ用パッドを凸状態にして、ディスクロータの摺
接面からディスクブレーキ用パッドの回入部および回出
部を直接引離すことしか考えていないからである。この
ようなディスクブレーキ用パッドは、ブレーキの使用回
数の少ない初期段階では効果があるかもしれない。

【０００８】ところが、ブレーキの使用回数が増える
と、凸状態となったライニング部材の中央部だけが偏摩
耗し、ライニング部材の摺接面は結局凹状態となってし
まう。その結果、前述の図４（ｃ）に示すような状況の
場合、裏板４４自体はディスクロータに対して平行であ
ったとしても、ライニング部材の回入部と回出部とが再
びディスクロータに片当りすることになり、ブレーキ鳴
き等が発生してしまうと思われる。本発明は、このよう
な事情に鑑みてなされたものであり、ブレーキ鳴きを安
定的に低減、防止できるディスクブレーキ用パッドを提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明者は試行錯誤の結果、ディスクブレーキ用パ
ッドの裏板自体の変形を低減することを思い付き、本発
明を為すに至ったものである。

【００１０】すなわち、本発明のディスクブレーキ用パ
ッドは、ディスクロータに摺接して該ディスクロータの
回転を抑制するライニング部材と該ライニング部材の裏
面に一体的に固着された裏板とからなるディスクブレー
キ用パッドにおいて、前記裏板は、熱膨張係数の異なる
複数の部材が前記ライニング部材の裏面にそれぞれ一体
的に固着されていることを特徴とする。

【００１１】ディスクブレーキ用パッドの変形（反り）
は、その熱膨張係数の異なる複数の部材毎の小さな変形
（反り）に分割されると共に、熱膨張係数の異なる部分
が相互に変形（反り）を抑制し得ることとなり、ディス
クブレーキ用パッドの変形は全体として非常に小さなも
のとなり得る。その結果、本発明のディスクブレーキ用
パッドを用いると、ライニング部材とディスクロータと
の間の面圧分布がほぼ均一なものとなり、ライニング部
材の偏摩耗が低減、防止され、ブレーキ鳴き等も発生し
難くなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のディスクブレーキ用パッ
ドの変形（反り）が小さくなる理由を以下に詳説する。
ディスクブレーキ用パッドが熱変形する場合を考える
と、従来の裏板はほぼ一部材で構成されていたため、デ
ィスクブレーキ用パッドはその長さに応じた大きな変形
（反り）を発生させていた。これに対し、本発明のディ
スクブレーキ用パッドは、裏板が複数の部材で構成され
ていると共に、それら熱膨張係数の異なる各部材がそれ
ぞれライニング部材の裏面に一体的に固着されている。
このため、裏板を構成する各部材とライニング部材との
間の熱膨張係数の差が、ディスクブレーキ用パッドの位
置（部分）によって異なることになる。このため、ライ
ニング部材と裏板との境界面付近の温度（若しくは温度
勾配）が略等しいとすると、ディスクブレーキ用パッド
に反り易い部分と反り難い部分とができることになる。
そして、この反り難い部分はその反り易い部分の変形
（反り）を低減、緩和し得るようになる。

【００１３】しかも、裏板が分割的に構成されているか
ら、その反り易い部分であっても、それ自体の長さが短
いため、その熱変形（反り）自体も格段に小さなものと
なる。この両者の相乗効果により、全体的にみるとデ
ィスクブレーキ用パッドの変形（反り）は著しく小さな
ものとなる。

【００１４】次に、本発明のディスクブレーキ用パッド
について具体的な実施形態を挙げて説明する。（１）第１実施形態本発明の第１実施形態であるディスクブレーキ用パッ
ド１０を図１に示す。図１（ａ）には、鋳鉄製のディス
クロータ１の摺接面１ａにディスクブレーキ用パッド１
０のライニング部材１５の摺接面１５ａが摺接している
状態を示す。図１（ｂ）には、キャリパのピストン（図
示せず）による押圧側からみたディスクブレーキ用パッ
ド１０の裏板１４を示す。ディスクブレーキ用パッド１
０は、摩擦材で形成されるライニング部材１５と、この
ライニング部材１５の裏面に設けられた裏板１４とから
なる。さらに裏板１４は、軟鉄鋼板製の第１部材１１
と、この第１部材１１よりも熱膨張係数の大きな耐熱性
樹脂製の第２部材１２とからなる。そしては、第２部材
１２はディスクロータ１の回転方向（図中の矢印方向）
に対して裏板１４の中央に配設され、第１部材１１はそ
の両側に配設されている。さらにその第１部材１１の端
部中央にはキャリパに載置するための係止爪１１ｃが一
箇所づつ設けられている。また、裏板１４の第１部材１
１と第２部材１２とは、それぞれ接合面１１ｂ、１２ｂ
でライニング部材１５の接合面１５ｂと一体的に接合さ
れている。勿論、嵌合形状を伴う機械的な結合を伴うも
のでも良い。

【００１５】次に、ブレーキが一旦係合し、その後、
ブレーキが解除された状態を考える。最初のブレーキイ
ングによりディスクロータ１とライニング部材１５とが
摺接し、ディスクブレーキ用パッド１０は加熱される。
その熱はライニング部材１５から裏板１４に伝達され、
やがて裏板１４も加熱される。その後、ブレーキが解放
されて、ディスクロータ１を挟持するように配設されて
いるライニング部材１５の摺接面１５ａ間をディスクロ
ータ１が回転し始めると、空気流動により、急激にライ
ニング部材１５の摺接面１５ａが冷却され始める。この
とき、ライニング部材１５の熱伝達率は通常あまり大き
くないので、ディスクブレーキ用パッド１０に大きな温
度勾配が生じる。この温度勾配によりディスクブレーキ
用パッド１０に生じる変形（反り）を図２に模式的に示
す。

【００１６】図２において、本発明のディスクブレーキ
用パッド１０は実線で、従来のディスクブレーキ用パッ
ドは２点鎖線で、さらに熱による変形（反り）を生じる
前の原形を破線で示した。ここで、本発明のディスクブ
レーキ用パッド１０と従来のディスクブレーキ用パッド
との曲率半径をそれぞれ添字１と添字０を付して示し
た。また、ディスクブレーキ用パッドの摺接面側（ディ
スクロータ１側）と押圧面側（キャリパのピストン側）
との曲率半径をそれぞれｒ、Ｒで表した。裏板１４とラ
イニング部材１５との材質および厚さ方向の形状がそれ
ぞれ同一であれば、曲率半径ｒ₀とｒ₁、およびＲ₀とＲ₁
は略等しいと考えて良い。図２では、ｒ₀＝ｒ₁、Ｒ₀＝
Ｒ₁として描いた。

【００１７】図２から明らかなように、本発明のディス
クブレーキ用パッド１０と従来のディスクブレーキ用パ
ッドとでは、原形（破線）からの変形の程度に大きな相
違が見られることが解る。これは、前述したように、変
形量に大きく影響する第１部材１１の長さが従来のディ
スクブレーキ用パッドの半分以下になっているからであ
る。しかも、本発明のディスクブレーキ用パッド１０
は、中央部に第１部材１１よりも熱膨張係数の大きな第
２部材１２を備えるので、変形方向が第１部材１１の部
分と逆転して、第１部材１１の変形量を抑制するように
作用する。従って、ライニング部材１５の摺接面１５ａ
上の変形を著しく低減できることとなった。そして、摺
接面１５ａが、ほぼディスクロータ１に平行な摺動面を
形成するようになり、偏摩耗やブレーキ鳴き等を起し難
い。

【００１８】図２では、摺接面１５ａが急冷された状
態を考えたが、逆にブレーキング初期のように摺接面１
５ａが急加熱された場合でも、変形（反り）の方向が逆
になるだけであり、摺接面１５ａの変形（反り）量は同
様に小さい。

【００１９】このように、本発明のディスクブレーキ
用パッド１０は、その熱履歴に拘らず、ライニング部材
１５の摺接面１５ａがディスクロータ１の摺接面１ａに
ほぼ平行となっており、ライニング部材１５の偏摩耗、
ブレーキ鳴き等を低減、防止できる。さらには、ブレー
キの引き摺り等も殆ど起さないようになり、燃費向上に
もなる。また、ディスクロータ１の摺接面１ａとライニ
ング部材１５の摺接面１５ａとの接触関係（面圧分布）
が良好になるので、ディスクブレーキの制動性能の向上
にも繋がる。

【００２０】これらから、本発明のディスクブレーキ用
パッドがさらに次のようなものであると、好適である。
すなわち、本発明のディスクブレーキ用パッドは、熱膨
張係数の異なる複数の部材がディスクロータの回転方向
に対して交互に配置されていると、好適である。これに
より、それぞれの変形が打消し合うように作用し易くな
り、ディスクブレーキ用パッド全体の変形量がより低減
されるからである。また、本発明のディスクブレーキ用
パッドは、熱膨張係数の異なる複数の部材が熱膨張係数
の大きな部材を略中央に配設していると、好適である。
これにより、全体的な変形量を抑制できる共に、偏摩耗
等の生じやすい両端部の変形をより低減できる。さら
に、熱膨張係数の大きな部材を熱膨張係数の小さい部材
より短くすると、ディスクブレーキ用パッドの全体的な
変形量を一層低減できるので、好適である。

【００２１】なお、第１実施形態では、第１部材１１
と第２部材１２との２種の部材から構成したが、より多
種の熱膨張係数をもつ部材で構成してもよい。また、第
１実施形態では、一つの第２部材１２の両側に第１部材
１１を配設しただけだが、第２部材１２を複数設けて、
それらの両側により多くの第１部材１１を配設するよう
にしても良い。このようにすると、第１部材の長さがよ
り短くなり、一層ディスクブレーキ用パッドの変形（反
り）が少なくなり、熱履歴に拘らずライニング部材の摺
接面の平坦度が安定し、好都合である。

【００２２】（２）第２実施形態本発明の第２実施形態であるディスクブレーキ用パッド
２０を図３に示す。図３（ａ）は、ディスクブレーキ用
パッド２０を押圧面側から見た図であり、図３（ｂ）
は、同図（ａ）に示したディスクブレーキ用パッド２０
のＡ−Ａ断面図である。このディスクブレーキ用パッド
２０は、第１実施形態の第１部材１１と第２部材１２と
の形状を変更したものである。つまり、裏板２４の外形
線に対して略同間隔ｄを保持して搾設された略楕円形状
の中空部をもつ第１部材２１と、この中空部に配設され
た第２部材２２とで裏板２４を形成した。第１実施形態
では、ブレーキ鳴き等に大きな影響を与える方向（ディ
スクロータ１の回転方向）の変形の低減を主に考えた。
これに対し、ディスクブレーキ用パッド２０は、その方
向の変形のみならず、その他の方向の変形も低減できる
ものである。つまり、変形に大きな影響を及す長さを裏
板全体に分散させて全体的に短くし、ディスクブレーキ
用パッド全体の変形量を低減するものである。

【００２３】なお、ディスクロータ１の回転方向に対し
て第１部材２１の上下端部分に多少長い部分ができるこ
ともある。しかし、その部分の変形量は、その周辺部か
らの影響によりあまり大きくならない。しかも、その部
分は回入部先端に位置しないため、ブレーキ鳴き等に殆
ど影響を与えない。このように、本発明のディスクブレ
ーキ用パッドは、熱膨張係数の異なる複数の部材が、略
中央に中空部をもつ第１部材と、該中空部に配設される
第２部材とからなると、ライニング部材の摺接面におけ
る変形量が全面的により小さくなり、好適である。

【００２４】（３）その他熱膨張係数の大きな部材を裏板の中央部に配設した実
施形態を列挙したが、逆の配置でも良い。ライニング部
材の回入部、回出部において熱変形が僅かに大きくなっ
たとしても、変形（反り）の方向が逆であり、ディスク
ロータとその回入部等とは逆に離れる方向に変形するこ
とになり、好都合である。

【００２５】上述の第２部材には別途用意した耐熱樹
脂を使用したが、熱膨張係数がライニング部材とほぼ等
しい材料を使用しても良いし、ライニング部材を裏板側
に突出させて、ライニング部材の一部を上述の第２部材
としても良い。その他、第２部材の材質として、耐熱と
熱膨張との観点からフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミ
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アリ
ル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などの
熱硬化性樹脂や、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、
ポリエーテルスルホン、ポリアリルエーテルケトン、ポ
リエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリアリレ
ートなどの熱可塑性樹脂も利用できる。

【００２６】なお、ライニング部材は、通常、繊維基
材と、結合剤と、摩擦摩耗調整剤とからなり、繊維基材
の種類により、有機系、金属系、無機系に大別される
が、これらいずれのものを使用しても良い。例えば、自
動車には有機系の摩擦材が多く使用される。特に、環境
面からノンアスベスト系のものを利用すると良い。フェ
ノール等の結合レジンを用いてレジンモールドにより摩
擦材を形成し、これを軟鉄鋼板製の裏板に固着させる
と、両者の熱膨張係数の差が大きくなり、熱による変形
（反り）が大きくなる傾向にあるが、上述した本発明の
ディスクブレーキ用パッドを用いると、その変形（反
り）が低減されて非常に有効である。

【００２７】

【実施例】前述の第１実施形態であるディスクブレーキ
用パッド１０について、より具体的な実施例を挙げて、
以下に本発明を説明する。（１）ディスクブレーキ用パッド１０は、ライニング部
材１５にノンアスベストフェノールレジンモールド摩擦
材を用い、これと裏板１４とを熱圧縮成形法により成形
温度１８０℃、圧力４０ＭＰａの条件下で一体的に接合
することにより製作できる。

【００２８】（２）ここで、裏板１４の第１部材１１は
圧延鋼板製でファインブランキングにより製作できる。
また第２部材１２は、アラミド繊維強化フェノール樹脂
製でトランスファー成形により製作できる。それらの接
合はフェノール系接着剤により行うと良い。（３）このようにして、２ピストン押圧使用の自動車の
ディスクブレーキ用パッドを製作できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のディスクブレーキ用パッドは、
熱膨張係数の異なる複数の部材がライニング部材の裏面
にそれぞれ一体的に固着されて裏板が形成されているの
で、各部材の変形量自体が小さくなる。また、それらが
相互に変形を打消し合うことも可能となり、ディスクブ
レーキ用パッド全体の変形を非常に小さなものとするこ
とができる。従って、本発明のディスクブレーキ用パッ
ドは、ディスクブレーキ用パッドの偏摩耗等を著しく低
減し、ブレーキ鳴き等の対策に格別な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるディスクブレーキ
用パッドを示す図であり、同図（ａ）はその平面図であ
り、同図（ｂ）は正面図である。

【図２】本発明の第１実施形態のディスクブレーキ用パ
ッドの変形を示す図である。

【図３】本発明の第２実施形態であるディスクブレーキ
用パッドを示す図であり、同図（ａ）はその正面図であ
り、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。

【図４】ブレーキ鳴き等の発生過程を模式的に説明する
図であり、同図（ａ）はブレーキ係合前を示す図であ
り、同図（ｂ）はブレーキ係合初期段階を示す図であ
り、同図（ｃ）はブレーキ解放後を示す図である。

【図５】従来のブレーキ鳴き対策の施されたディスクブ
レーキ用パッドを示す図である。

【符号の説明】

１ディスクロータ１５ライニング部材１４裏板１１、２１第１部材１２、２２第２部材

フロントページの続き (72)発明者柿原健治愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者小谷直樹愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者寺澤禎愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者井上富雄愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野字大川ケ原 1141番地１アイシン化工株式会社内Ｆターム(参考） 3J058 BA21 BA23 CA47 EA03 EA13 EA22 FA01 FA02 FA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスクロータに摺接して該ディスクロー
タの回転を抑制するライニング部材と該ライニング部材
の裏面に一体的に固着された裏板とからなるディスクブ
レーキ用パッドにおいて、前記裏板は、熱膨張係数の異なる複数の部材が前記ライ
ニング部材の裏面にそれぞれ一体的に固着されているこ
とを特徴とするディスクブレーキ用パッド。
【請求項２】前記熱膨張係数の異なる複数の部材は、デ
ィスクロータの回転方向に対して交互に配置されている
請求項１記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項３】前記熱膨張係数の異なる複数の部材は、熱
膨張係数の大きな部材が略中央に配設されている請求項
２記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項４】前記熱膨張係数の異なる複数の部材は、略
中央に中空部をもつ第１部材と、該中空部に配設される
第２部材とからなる請求項１記載のディスクブレーキ用
パッド。