JP2004125081A

JP2004125081A - ディスクブレーキパッド

Info

Publication number: JP2004125081A
Application number: JP2002291209A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujikawa; 藤川　裕之; Yoshihide Yamada; 山田　　佳秀; Yukio Shimokawa; 下川　　行夫
Original assignee: Advics Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Advics Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22
Also published as: DE10346030A1; US20040084258A1

Abstract

【課題】ディスクブレーキパッドにおいて鳴き特性と効き特性とを適切に両立させる。
【解決手段】回転するディスクに押しつけられることでディスクの回転を制御するディスクブレーキパッドＤ１において、ディスクの回入側であるリーディング側の部位に第１の摩擦材１０が配置されており、ディスクの回出側であるトレーリング側の部位に、第１の摩擦材１０に比べて摩擦係数およびヤング率が大きく且つ摩耗しやすい第２の摩擦材２０が配置されており、ディスクに当たる面において第１の摩擦材１０は第２の摩擦材２０よりも突出しており、第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０との間にはスリット４０が設けられ、このスリット４０を介して両摩擦材１０、２０は離間した形で区画されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するディスクに押しつけられることでディスクの回転を制御するディスクブレーキパッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のディスクブレーキパッドは、有機繊維、無機繊維等の繊維原料と摩擦調整剤、充填剤等の粉末原料、フェノール樹脂等のバインダーレジンを混合し、熱成形により成形したものである。
【０００３】
このようなディスクブレーキパッドにおいては、当該パッドの摩擦係数が大きくなるほどブレーキの効きは良くなるが、反面ブレーキの鳴きが発生しやすく、一方、当該摩擦係数が小さいほど、鳴きは抑制されるが、反面効きが悪くなってしまう。
【０００４】
そこで、従来より、種々の摩擦特性を持つ摩擦材を複数個設置することで、鳴き特性と効き特性の両立を図ろうとしたものがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このものでは、所望の特性を得るための複数個の摩擦材の配置に制約がある。
【０００５】
それに対して、１個のディスクブレーキパッドにおいて、複数個の摩擦材の位置を最適化したものとして、ディスクの回入側であるリーディング側の部位とディスクの回出側であるトレーリング側の部位とで硬度の異なった摩擦材を配置したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
それによれば、リーディング側摩擦材の硬度が小さく、トレーリング側摩擦材の硬度が大きいことから、トレーリング側摩擦材の面圧をリーディング側摩擦材の面圧よりも大きくできるため、トレーリング側のディスクブレーキパッドの振動が抑制され、鳴きが防止されるというものである。
【０００７】
しかしながら、１個のディスクブレーキパッドにおいてリーディング側とトレーリング側とで硬度の異なった摩擦材を配置したものでは、効きに関しての効果が不十分であり、さらに、硬度の低いリーディング側摩擦材の摩耗粉がディスクの回転方向に沿って、トレーリング側へ移着し、リーディング側とトレーリング側とで見かけ上同じような摩擦特性となってしまうという問題が発生することがわかった。
【０００８】
また、従来では、リーディング側摩擦材とトレーリング側摩擦材との間にスリットを設けたものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。それによれば、このスリットを介してリーディング側摩擦材の摩耗粉を排出し、リーディング側摩擦材の摩耗粉がトレーリング側へ移着するのを防止できると考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１１２６０６号公報（第４頁、第１−２図）
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−１２０７３号公報（第３頁、第１図）
【００１１】
【非特許文献１】
発明協会公開技報公技番号２００１−５７９０号
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者らの検討によれば、両側の摩擦材の間に単純にスリットを設けただけでは、スリットの幅が狭い場合には、摩耗粉がスリットに詰まってしまい、その排出が阻害されることがわかった。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ディスクブレーキパッドにおいて鳴き特性と効き特性とを適切に両立させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転するディスクに押しつけられることでディスクの回転を制御するディスクブレーキパッドにおいて、ディスクの回入側であるリーディング側の部位に第１の摩擦材（１０）が配置されており、ディスクの回出側であるトレーリング側の部位に、第１の摩擦材に比べて摩擦係数およびヤング率が大きく且つ摩耗しやすい第２の摩擦材（２０）が配置されており、ディスクに当たる面において第１の摩擦材は第２の摩擦材よりも突出しており、第１の摩擦材と第２の摩擦材との間にはスリット（４０）が設けられ、このスリットを介して両摩擦材は離間した形で区画されており、さらに、第１の摩擦材と第２の摩擦材との摩擦係数の差が０．０５以上であってスリットの幅が１ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
一般に、ディスクブレーキパッドにおいては、当該パッドをディスクに押しつける圧力（パッド押圧力）が小さいほど鳴きが発生しやすい。その点、本発明では、ディスクに当たる面において第１の摩擦材が第２の摩擦材よりも突出しているため、鳴きが発生しやすい低パッド押圧力時には、比較的摩擦係数の小さい第１の摩擦材がディスクに接して摩擦が行われることで鳴きが抑制される。
【００１６】
一方、効きが必要な高パッド押圧力時には、第１の摩擦材のヤング率が第２の摩擦材のヤング率よりも小さいため、高いパッド押圧力によって第１の摩擦材が圧縮され、比較的摩擦係数の大きい第２の摩擦材がディスクに接した状態で摩擦が行われる。そのため、十分な効きが得られる。
【００１７】
そして、このような摩擦係数の異なる第１の摩擦材と第２の摩擦材による鳴きの抑制や十分な効きを実現するためには、本発明者らの検討によれば、第１および第２の摩擦材の摩擦係数の差が０．０５以上であれば良いことを見出した。
【００１８】
また、リーディング側の第１の摩擦材の方が、トレーリング側の第２の摩擦材よりも摩耗しにくいため、ディスクブレーキパッド全体の摩耗が進行しても、第１の摩擦材の方が第２の摩擦材よりも突出しているという構成を維持することができる。
【００１９】
さらに、本発明では、第１の摩擦材と第２の摩擦材との間にはスリットが設けられ、このスリットを介して両摩擦材は離間した形で区画されているため、リーディング側の第１の摩擦材の摩耗粉は、スリットから排出され、トレーリング側の第２の摩擦材に移着することが抑制される。
【００２０】
そして、このスリットの効果を適切に実現するためには、本発明者らの検討によれば、スリット幅が１ｍｍ以上であれば良いことを見出した。
【００２１】
このようにして、第１の摩擦材の突出構成が維持されること、および第１の摩擦材の摩耗粉の移着の抑制がなされることのため、上述した鳴きの抑制と十分な効きの実現とが長期に渡って達成可能となる。
【００２２】
以上のように、本発明によれば、ディスクブレーキパッドにおいて鳴き特性と効き特性とを適切に両立させることができる。
【００２３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係るディスクブレーキパッドＤ１の構成図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【００２５】
図１（ａ）では、ディスクブレーキパッドＤ１におけるディスク（ディスクローター、図示せず）へ押し付けられる面が正対して示されている。そして、ディスクブレーキパッドＤ１は、図１（ｂ）中の白抜き矢印Ｙ１に示すように、図示しないピストン等により圧力（以下、パッド押圧力という）が印加され、ディスクに押し付けられるようになっている。
【００２６】
また、図１中においては、矢印Ｙ２によってディスクの回転方向が示されている。ディスクブレーキパッドＤ１は、このように回転するディスクに押しつけられることで当該ディスクの回転を制御する。
【００２７】
ディスクブレーキパッドＤ１は、ディスクの回入側であるリーディング側の部位に第１の摩擦材１０が配置されており、ディスクの回出側であるトレーリング側の部位に第２の摩擦材２０が配置されたものとなっている。このように第１の摩擦材１０、第２の摩擦材２０がこの順に、摺動方向に沿って配置されている。
【００２８】
ここで、第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０とでは、摩擦係数、ヤング率、摩耗性の点で次のような相違がある。摩擦係数およびヤング率については、第１の摩擦材１０の方が小さく（低く）、第２の摩擦材２０の方が大きい（高い）。このとき第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０との摩擦係数の差は０．０５以上である。
【００２９】
また、摩耗性については、第１の摩擦材１０の方が摩耗しにくく、第２の摩擦材２０の方が摩耗しやすい。つまり、リーディング側の第１の摩擦材１０の方がトレーリング側の第２の摩擦材２０に比べて、ディスクとの摺動において滑りやすく且つ摩耗しにくく、さらに、ディスクへ押し付けられたときに歪み変形しやすいものである。
【００３０】
これら第１および第２の摩擦材１０、２０は、通常のブレーキパッドに使用される有機繊維、無機繊維、金属繊維等の繊維原料と摩擦調整剤、充填剤等の粉末原料、フェノール樹脂等のバインダーレジンを混合し、熱成形により成形したものである。
【００３１】
例えば、繊維原料としては、アラミド繊維、銅ファイバー、スチール繊維等が挙げられ、摩擦調整剤および充填剤としては、黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、マイカ、硫酸バリウム等が挙げられる。
【００３２】
このような素材を用いて摩擦材を熱成形する場合、摩擦係数の制御は、例えばスチール繊維やアルミナ等の比較的硬い材料の組成を調整することで可能である。また、ヤング率の制御は、例えばアラミド繊維等の比較的やわらかい材料の組成を調整することで可能である。
【００３３】
さらに、摩耗性については、例えば繊維状の原料の組成を増やすことによって摩擦材内の結合力を増加させることにより、摩耗しにくくできる。このような手法により、摩擦係数、ヤング率、摩耗性の制御が可能となる。
【００３４】
また、図１（ｂ）に示すように、ディスクに当たる面において第１の摩擦材１０は第２の摩擦材２０よりも突出している。この突出における両摩擦材１０、２０の段差は、具体的には数十μｍ程度（例えば約３０μｍ）にすることができる。そして、これら両摩擦材１０、２０は、ディスクに当たる面とは反対側にて裏金３０に接着され、この裏金３０に保持固定されている。
【００３５】
また、本実施形態のディスクブレーキパッドＤ１においては、第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０との間に隙間としてのスリット４０が設けられ、このスリット４０を介して両摩擦材１０、２０は離間した形で区画されている。ここで、スリット４０の幅は１ｍｍ以上である。
【００３６】
なお、スリット４０は少なくともディスクと当たる面に開口して形成されていれば良く、スリットの底部すなわち裏金３０の近傍部では第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０とがつながった形となっていても良い。
【００３７】
次に、上記ディスクブレーキパッドＤ１の製造方法について述べる。図２は、本製造方法に用いる金型１００の構成を示す斜視図である。
【００３８】
この金型１００には、第１および第２の摩擦材１０、２０の外形を規定するキャビティ１１０が形成されている。このキャビティ１１０内にはスリット４０を形成するための仕切１２０が設けられ、この仕切１２０を介してキャビティ１１０は、第１の摩擦材形成用のキャビティ１１１と第２の摩擦材形成用のキャビティ１１２とに区画されている。
【００３９】
まず、第１の摩擦材１０および第２の摩擦材１０、２０のそれぞれについて、有機、無機、金属等の繊維原料と摩擦調整剤、充填剤等の粉末原料、フェノール樹脂等のバインダーレジンを混合してなる混合体を作製する。そして、第１の摩擦材１０の混合体は第１の摩擦材形成用のキャビティ１１１へ投入し、第２の摩擦材２０の混合体は第２の摩擦材形成用のキャビティ１１２へ投入する。
【００４０】
その後、キャビティ１１０の一方を覆うように裏金３０を金型１００に取り付ける。このとき裏金３０には、各摩擦材１０、２０との接着を行うための接着剤を配設する。この状態のものを裏金３０の反対側から加圧し、その後、加熱して硬化することにより、成形体を作製する。
【００４１】
こうして作製した成形体を金型１００から取り出し、次に、研磨加工を行う。この研磨は、成形体におけるディスクと当たる面を研磨し、ブレーキパッドとして機能させるべく平坦性を向上させるものである。
【００４２】
この研磨においては、上述したように第１の摩擦材１０よりも第２の摩擦材２０の方が摩耗しやすい性質を有することから、第２の摩擦材２０の方が研磨によって摩耗する量が大きい。そのため、上記図１（ｂ）に示したように、ディスクに当たる面において第１の摩擦材１０が第２の摩擦材２０よりも突出した形状が形成される。この研磨を終えて、上記ディスクブレーキパッドＤ１ができあがる。
【００４３】
次に、上記ディスクブレーキパッドＤ１の作用効果等について述べる。一般に、ディスクブレーキパッドにおいては、当該パッドをディスクに押しつける圧力（パッド押圧力）が小さいほど鳴きが発生しやすい。
【００４４】
その点、本実施形態では、ディスクに当たる面において第１の摩擦材１０が第２の摩擦材２０よりも突出しているため、鳴きが発生しやすい低パッド押圧力時には、比較的摩擦係数の小さい第１の摩擦材１０がディスクに接して摩擦が行われることで鳴きが抑制される。
【００４５】
一方、効きが必要な高パッド押圧力時には、第１の摩擦材１０のヤング率が第２の摩擦材２０のヤング率よりも小さいため、高いパッド押圧力によって第１の摩擦材１０が圧縮され、比較的摩擦係数の大きい第２の摩擦材２０がディスクに接した状態で摩擦が行われる。そのため、十分な効きが得られる。この鳴きの抑制と十分な効きの実現は、両摩擦材１０、２０における摩擦係数の差を０．０５以上としたことにより達成可能なものである。
【００４６】
また、リーディング側の第１の摩擦材１０の方が、トレーリング側の第２の摩擦材２０よりも摩耗しにくいため、ディスクブレーキパッドＤ１全体の摩耗が進行しても、第１の摩擦材１０の方が第２の摩擦材２０よりも突出しているという構成を維持することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０との間にはスリット４０が設けられ、このスリット４０を介して両摩擦材１０、２０は離間した形で区画されているため、リーディング側の第１の摩擦材１０の摩耗粉は、スリット４０から排出される。
【００４８】
そのため、第１の摩擦材１０の摩耗粉がトレーリング側の第２の摩擦材２０に移着すること、すなわち当該摩耗粉が移動して第２の摩擦材２０の表面に付着して見かけ上第２の摩擦材２０の摩擦特性が第１の摩擦材１０と同様なものになってしまうようなことが防止される。そして、この移着の抑制はスリット４０の幅を１ｍｍ以上とすることで達成される。
【００４９】
このように、特性の異なる両摩擦材１０、２０を鳴き特性および効き特性を発揮するために適切な位置に配置したこと、且つ、第１の摩擦材の突出構成が維持されること、さらに第１の摩擦材の摩耗粉の移着の抑制がなされることが実現されているため、上述した鳴きの抑制と十分な効きの実現とが長期に渡って達成可能となる。
【００５０】
よって、本実施形態のディスクブレーキパッドＤ１においては、鳴き特性と効き特性とを適切に両立させることができる。
【００５１】
また、上述したように、第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０との摩擦係数の差は０．０５以上であること、および、スリット４０の幅は１ｍｍ以上であることとしているが、このことは以下に述べるような検討結果を根拠とするものである。
【００５２】
図３は、ディスクブレーキパッドＤ１において両摩擦材１０、２０の摩擦係数およびヤング率、スリット４０の幅を変えた種々の例を示す図表である。なお、図３では、本実施形態に係る例としての実施例１〜２と、比較例１〜３とを示してあり、比較的摩擦係数の低い第１の摩擦材１０を「低μ材」、比較的摩擦係数の高い第２の摩擦材２０を「高μ材」と示してある。
【００５３】
また、各例における原料は、繊維基材の成分としてアラミド繊維、銅ファイバー、スチール繊維を用い、摩擦調整剤および充填剤の成分として黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、アルミナ、マイカ、硫酸バリウムを用い、バインダーの成分としてフェノール樹脂を用いている。低μ材、高μ材における各成分の分量については、図３中、ｗｔ％の単位にて示してある。
【００５４】
各例について、ブレーキパッドは次のように作製した。原料をアイリッヒミキサーを用いて５分間乾式で均一に混合し原料混合物（混合体）を得た。熱成形は、１６０℃に加熱された金型１００中に各原料混合物を投入して１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ^２で加圧した。その後、この成形体を２３０℃で３時間硬化し、続いて研磨加工することで作製を行った。
【００５５】
また、図３に示す摩擦係数は、ＪＡＳＯ　Ｃ４０６に準拠してダイナモメータを用いた測定により求めたものである。この図３に示す各例では、スチール繊維やアルミナの組成を調整することで摩擦係数の制御を行い、アラミド繊維の組成を調整することでヤング率の制御を行っており、各例において低μ材は高μ材よりも摩擦係数およびヤング率が小さくなっている。
【００５６】
また、摩耗性については、低μ材における繊維原料の組成を高μ材よりも増やすことによって、低μ材の方を高μ材よりも摩耗しにくいものとしている。実際に、各例において、ダイナモメータを用いて試験温度１００℃にて１０００回制動を繰り返した後の摩耗量を調べたところ、各例のいずれも、低μ材の方が高μ材よりも摩耗量が少なかった。
【００５７】
また、図４は図３に示す各例について、鳴き特性としての「鳴き発生率（％）」、「効き」、「履歴後鳴き」、「履歴後効き」を調べた結果を示す図表である。
【００５８】
鳴き発生率は、ダイナモメータを用いた試験において、鳴き回数を全制動回数で除した値の百分率である。また、効きについては、実車試験で確認したものである。また、履歴後の鳴きや効きは、ダイナモメータを用いて２５０℃の温度にて５００回制動を繰り返した後に、同様に鳴き発生率を求めたり、効きを測定したものである。
【００５９】
これら図３、図４から、まず、スリット４０の幅が０．５ｍｍと小さいものであると（比較例１参照）、低μ材（第１の摩擦材）の摩耗粉が高μ材（第２の摩擦材）に移着し、履歴後の効きが低下することがわかる。
【００６０】
また、低μ材と高μ材との摩擦係数の差が０．０２や０．０３と小さいものであると、鳴きの悪化や効きの低下が起こる（比較例１、２参照）。これは、低μ材と高μ材とで摩擦係数の大小の差による特性を十分に顕わすことが困難になるためである。
【００６１】
それに対して、実施例１、２では、低μ材と高μ材との摩擦係数の差を０．０５以上、スリット４０の幅を１ｍｍ以上とすることにより、初期および履歴後の鳴き、効き共に良好なものとなっている。なお、実施例２では上記摩擦係数の差が０．０６以上であるが、当該摩擦係数の差が０．０５以上であれば、同様に良好な結果が得られることを確認している。
【００６２】
これら図３、図４に示す各例の結果を比較し検討すると、第１の摩擦材１０と第２の摩擦材２０との摩擦係数の差は０．０５以上であることが必要であり、スリット４０の幅は１ｍｍ以上であることが必要となる。
【００６３】
なお、スリット４０の形成方法については、上述した仕切を有する金型を用いる方法以外にも、第１および第２の摩擦材１０、２０がくっついた状態の成形体を形成した後、両者の界面部分を切り取って除去し、除去された部分がスリット４０となるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るディスクブレーキパッドの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】上記実施形態に係るディスクブレーキパッドの製造方法に用いる金型の構成を示す斜視図である。
【図３】ディスクブレーキパッドにおいて第１の摩擦材および第２の摩擦材の摩擦係数およびヤング率、スリットの幅を変えた種々の例を示す図表である。
【図４】図３に示す例について鳴き特性および効き特性をを調べた結果を示す図表である。
【符号の説明】
１０…第１の摩擦材、２０…第２の摩擦材、４０…スリット。

Claims

回転するディスクに押しつけられることで前記ディスクの回転を制御するディスクブレーキパッドにおいて、
前記ディスクの回入側であるリーディング側の部位に第１の摩擦材（１０）が配置されており、
前記ディスクの回出側であるトレーリング側の部位に、前記第１の摩擦材に比べて摩擦係数およびヤング率が大きく且つ摩耗しやすい第２の摩擦材（２０）が配置されており、
前記ディスクに当たる面において前記第１の摩擦材は前記第２の摩擦材よりも突出しており、
前記第１の摩擦材と前記第２の摩擦材との間にはスリット（４０）が設けられ、このスリットを介して前記両摩擦材は離間した形で区画されており、
前記第１の摩擦材と前記第２の摩擦材との摩擦係数の差が０．０５以上であり、前記スリットの幅が１ｍｍ以上であることを特徴とするディスクブレーキパッド。