JP2006177443A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストを低減しつつ、打音の発生と引きずりの低減の両立が可能なディスクブレーキ装置を提供すること。
【解決手段】 ディスクロータ５と、制動時にこのディスクロータに対し押圧される摩擦パッド１５，１８と、制動時に該摩擦パッド１５、１８に作用する制動トルク を受けるマウンティング６、２６と、を有するディスクブレーキ装置において、摩擦パッド１５、１８とマウンティング６、２６の間に、周波数応答材２０、２５を介装させたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両を制動するブレーキ装置に関し、特にディスクロータを摩擦パッドで狭持するディスクブレーキに関する。

車両用のディスクブレーキ装置は、車輪と一体回転する円盤状のディスクロータと、このディスクロータを挟んで対向配置される一対の摩擦パッドと、これらの摩擦パッドをディスクロータに押し付けるためのピストンを内蔵したキャリパと、車体側に取り付けられると共に前記キャリパボディをディスクロータの軸方向に摺動可能に支持したマウンティングとを備えた構成をなしている。

かかるディスクブレーキ装置では、制動時にそのディスクロータに一対の摩擦パッド（インナパッドおよびアウタパッド）が作用することで制動力が発生する。ディスクロータと圧接した摩擦パッドに作用する制動トルクは、マウンティング や該マウンティング と摩擦パッドとの間に介在してこの摩擦パッドを支持するサポートプレート等（以下、マウンティング等という）とが受け止めるように構成される。

一方、制動操作が終了する時には摩擦パッドをディスクロータから引き離し、これにより摩擦パッドとディスクロータとの接触による鳴きの防止や、引きずりトルクの低減を行うようになっている。しかしながら、悪路の走行中等、車両に大きな振動が生じると摩擦パッドが動き、マウンティング等と接触し打音が発生する場合がある。

車両の振動による摩擦パッドとマウンティング等との隙間を広げると、車両の振動による打音を低減できるが、制動初期において、摩擦パッドとマウンティング等が接触する場合に打音が発生するという不都合がある。

摩擦パッドとマウンティング等との隙間に摩擦パッドの振動を抑制するスプリングを設けることで、車両の振動や制動初期の打音の発生が防止される。しかしながら、スプリングに錆が発生すると、摩擦パッドとマウンティング等との隙間が狭まり、摩擦パッドをスムースに移動させることが困難になる。かかる場合、引きずりトルクが増大し、ロータ径方向の厚さが不均一となり摩擦パッドが振動しブレーキ鳴きが生じるという問題がある。

そこで、摩擦パッドとマウンティング等との間に弾性部材を設けたディスクブレーキ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載のディスクブレーキ装置では、当該弾性部材が、摩擦パッドとマウンティング等との接触による打音を防止すると共に、摩擦パッドをディスクロータから引き離すので、引きずりやブレーキ鳴きを低減可能としている。
特開２００４−１７６８６９号公報

しかしながら、特許文献１記載の弾性部材は、構造が複雑でコスト高となるという問題がある。また、使用し続けると制動トルクの吸収による劣化が起こる場合があり、劣化により所望の弾性的性質が失われると引きずりやブレーキ鳴きが発生する。

本発明は、上記問題に鑑み、コストを低減しつつ、打音の発生と引きずりの低減の両立が可能なディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、ディスクロータと、制動時にこのディスクロータに対し押圧される摩擦パッドと、制動時に該摩擦パッドに作用する制動トルクを受けるマウンティング と、を有するディスクブレーキ装置において、摩擦パッドとマウンティングの間に周波数応答材を介装させたことを特徴とする。

本発明によれば、コストを低減しつつ、打音の発生と引きずりの低減の両立が可能なディスクブレーキ装置を提供することができる。

また、本発明の周波数応答材は、変形の速さに応じてバネ定数が変化することを特徴とする。したがって、変形が速い場合にはバネ定数が増大するので、大きな振動や減速Ｇに対してマウンティングと摩擦パッドとの打音を低減する。

また、本発明の周波数応答材は、変形の大きさに応じて非線形にバネ定数が変化することを特徴とする。すなわち、周波数応答材は、変形の速さだけでなく変形の量に応じてバネ定数を変化させてもよく、バネ定数の変化は、変形量に対し非線形であることが好適である。なお、変形の速さに対してバネ定数が非線形に変化してもよい。

また、本発明の一形態において、制動時、周波数応答材が圧縮され、摩擦パッドと前記マウンティングとが圧接することを特徴とする。周波数応答材が所定量変形すると、摩擦パッドとマウンティングとが圧接するので、周波数応答材の過変形を防止でき、周波数応答材の経年変化を低減できる。

また、本発明のディスクブレーキ装置の一形態において、摩擦パッドとマウンティングの間に、更に、変形の速さによらず略一定のバネ定数を示す弾性体、を介装させたことを特徴とする。周波数応答材に加え弾性体を介装させることで、変形の速さが変わってもバネ定数の変動を低減できる。

コストを低減しつつ、打音の発生と引きずりの低減の両立が可能なディスクブレーキ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係るディスクブレーキ装置のアウタ側から見た正面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡＡ線断面図を示す。

ディスクブレーキ１は、車輪と一体回転する円盤状のディスクロータ５、このディスクロータ５を挟んで対向配置されるインナパッド１５とアウタパッド１８からなる一対の摩擦パッド、ディスクロータ５の外周縁部を跨いで配設されたキャリパ２、キャリパ２に取り付けられたキャリパ爪７、ボルトによって車体に固定されたマウンティング ６、２６を有するように構成される。

キャリパ２は、シリンダ及びシリンダ内を摺動するピストン２８を備え当該ピストン２８にはインナパッドが連係されている。また、キャリパ２にはディスクロータを跨ぐようにブリッジ部が延出されており、ブリッジ部の先端にはキャリパ爪７が形成されてアウタパッド１８を支持している。

キャリパ２は、ピストンを押動するブレーキフルードの油室３１を備え、油室３１に油入り口２９が連通している。油入り口２９にはブレーキホースが接続されており、制動時には油室３１にブレーキフルードが流入される。

アウタパッド１８は、摩擦材１７とこの摩擦材１７のディスクロータ側に固着された裏金１６とによって構成される。インナパッド１５は、アウタパッド１８と同様に、摩擦材１４とこの摩擦材１４のディスクロータ側に固着された裏金１３とによって構成されている。

インナ側のマウンティング２６には、スライドピン３及びスライドピン４が一体的に固着されている。スライドピン３及びスライドピン４は、インナ側のマウンティング２６から車両外方へ向けて互いに平行に配置されている。

キャリパ２はガイド孔を有し、マウンティング ２６に固定されたスライドピン３、４が所定のクリアランスを持って入り込んでいる。これにより、シリンダがスライドピン３、４の軸線方向（ディスクロータ ５に接離する方向）に沿って移動可能であり、また、キャリパ２がガイド孔に沿って移動可能なキャリパ摺動機構が提供される。

したがって、油室３１にブレーキフルードが流入されると、ピストン２８がディスクロータ５の軸方向へ移動されてインナパッド１５の裏板１３を押圧し、インナパッド１５がディスクロータ５に圧接されて制動トルク を発生させることができると共に、ピストン２８の移動と同時にキャリパ２自体がディスクロータ５から離間する方向へ移動され、キャリパ爪７がディスクロータ ５の方向へ移動されてアウタパッド１８の裏板１６を押圧し、アウタパッド１８がディスクロータ５に圧接されて制動トルクを発生させることができる。

マウンティング６とアウタパッド１８との関係との関係について説明する。なお、インナパッド１５とマウンティング２６との関係についても同様である。アウタパッド１８は、横長の略扇形状に形成されると共に、車両前後方向に突出した凸部１８ａ、１８ｂを有し、該凸部１８ａ、１８ｂがマウンティング６に設けられた凹部６０に収納される。図１（ａ）に示すように、マウンティング６の凹部６０にはアウタパッド１８と一部が接触するように周波数応答材２０が配設される。インナ側のマウンティング２６にも、同様に周波数応答材２５が配設される。周波数応答材２０、２５は、制動トルクにより荷重や変形を受ける制動トルク受け部として作用する。

図２は、アウタパッド１８の凸部１８ａとマウンティング６の凹部６０との間に介装された周波数応答材２０を示す。図１及び図２に示すように、アウタパッド１８の凸部１８ａには対応した形状のサポートプレート１１が固定されている。サポートプレート１１は、板片状に形成され、アウタパッド１８の凸部１８ａとマウンティング６とが直接に当接して互いに磨耗するのを防止し、また、裏金１６の錆による寸法変動を低減するようになっている。

マウンティング６の凹部６０は、上面部６ａ、側面部６ｂ及び底面部６ｃにより構成される。凹部６０には、サポートプレート１１の形状に対応して略Ｌ字型の窪みを有する周波数応答材２０が配設されている。アウタパッド１８は、アウタパッド１８の凸部１８ａの一部が周波数応答材２０と当接すると共に、凸部１８ａと対向するマウンティング６の側面部６ｂと、距離Ｌ１離隔して配設される。制動時、周波数応答材２０が、ディスクロータ５の矢印の回転方向にＬ１の長さ圧縮されると、サポートプレート１１とマウンティング６の側面部６ｂとが圧接する。

同様に、アウタパッド１８は、アウタパッド１８の凸部１８ａの下部の一部が周波数応答材２０と接触すると共に、凸部１８ａの下部と凹部６０の底面部６ｃと距離Ｌ２離隔して配設される。距離Ｌ１又はＬ２離隔されることで、アウタパッド１８とマウンティング６との打音を防止できる。

なお、アウタパッド１８の凸部１８ａの上部と凹部６０の上面部６ａとはほぼ隙間なく配設されているが、凸部１８ａと凹部６０の底面部６ｃとを距離Ｌ２離隔せず、アウタパッド１８の凸部１８ａの上部と凹部６０の上面部６ａとを距離Ｌ２離隔してもよい。また、周波数応答材２０の形状は、直方体に略Ｌ字型の窪みを有することが好適であるが、マウンティング１８に押圧されることで直方体の周波数応答材２０が略Ｌ字型の形状に変形したものでもよい。車両後方の周波数応答材２０、インナ側の周波数応答材２５についても同様に構成される。

ブレーキペダルが操作され、インナパッド１５及びアウタパッド１８がディスクロータ５を狭持すると、インナパッド１５及びアウタパッド１８はディスクロータ５の回転方向に移動して、周波数応答材２０が減速Ｇや粘弾性的性質に応じて変形する。車体に固定されたマウンティング６、２６は、周波数応答材２０、２５を介してインナパッド１５とアウタパッド１８に加わる制動トルクを受け止め、車両が制動される。インナパッド１５と周波数応答材２５の作用、アウタパッド１８と周波数応答材２０との作用、は同じであるので、以下では、アウタパッド１８と周波数応答材２０の作用について説明する。

まず、制動トルク受け部を構成する周波数応答材２０、２５について説明する。周波数応答材２０、２５は、変形に応じて内部に抵抗力を生じさせる（以下、変形に応じて内部に生じる抵抗力を応力という）。本実施の形態の周波数応答材２０、２５は、速い変形に対して大きい応力を示し、ゆっくりとした変形に対しては小さい応力を示す材料で構成される。例えば、周波数応答材は高分子材料等であり、シリコンやフッ素系の材料が添加され、また、ゲル状に形成可能であることが好適である。

図３は、本実施の形態の周波数応答材２０の変形量とバネ定数の関係を示すグラフ図である。図３のグラフ図では、カーブＣ１はゆっくりと変形が生じた場合の変形量とバネ定数の関係を、カーブＣ２は速い変形が生じた場合の変形量とバネ定数の関係を、それぞれ示す。なお、点線で示したカーブＣ３は、比較のため弾性体（変形の速さによらずほぼ一定のバネ定数を示す）の変形量と応力の関係を示した。

周波数応答材のカーブＣ１、Ｃ２及び弾性体のカーブＣ３は、いずれも変形量が大きくなると非線形に応力が増大するが、変形量が０の場合、周波数応答材の応力は弾性体に比べ小さい。また、周波数応答材がゆっくりと変形したカーブＣ１は、速く変形したカーブＣ２よりも応力が小さい。したがって、周波数応答材２０では、変形量がＬ１というように同じであっても、速く変形した場合には大きい応力が反力として現れる。

例えば、非制動時において、通常の舗装道路を走行中は変形量が小さいと想定されるので、マウンティング６とアウタパッド１８とは接触せず打音が生じない。また、悪路の走行中など車両に比較的速く大きい変形が生じた場合、周波数応答材２０は速い変形と大きな変形に対し大きい応力を生じさせるので、当該変形を吸収し、アウタパッド１８とマウンティング６との打音の発生を防止する。

また、周波数応答材２０とアウタパッド１８の凸部１８ａ、１８ｂとは弱い力で接触しているため、ブレーキペダルが踏み込まれた場合、アウタパッド１８は、ディスクロータ５の軸方向（図１（ａ）の紙面方向）へスムースに摺動可能に案内される。したがって、引きずりトルクが増大することがなくブレーキ鳴きを低減できる。この点において、図３に示したように、ゴム等の弾性体よりも引きずりトルクが小さい。

また、車両が制動されアウタパッド１８がマウンティング６に制動トルクを加える初期制動において、アウタパッド１８が周波数応答材２０を圧縮し大きく変形させるが、周波数応答材２０に生じる応力により当該制動トルクを吸収するので、アウタパッド１８とマウンティング６との接触による打音を低減できる。特に、大きな減速Ｇとなるように制動された場合、アウタパッド１８に制動トルクが加わり周波数応答材２０が圧縮されるが、減速Ｇが大きい場合周波数応答材２０も速く変形し大きな応力が生じるので、アウタパッド１８の制動トルクを吸収できる。

制動時の周波数応答材２０の変形量は、所定の減速Ｇの場合にＬ１変形し、アウタパッド１８の凸部１８ａとマウンティング６の側面部６ｂとが圧接するように設計することが好適である（以下、凸部１８ａとマウンティング６の端部６ａが圧接することをメタルタッチという）。

例えば、ゆっくりと減速する場合（減速Ｇ＝０．０５Ｇ程度）に、メタルタッチするように設計すれば、比較的小さい制動トルクを吸収した後にメタルタッチするので、打音が防止できると共に、メタルタッチした後は、それ以上周波数応答材２０が変形しないので、周波数応答材２０の劣化や摩耗が低減できる。

また、例えば、車両が停止するような通常の減速の場合（減速Ｇ＝０．１５〜０．２５Ｇ程度）に、メタルタッチするように設計してもよく、ゆっくりと減速した場合と同様の効果が得られる。また、通常の減速Ｇの場合にメタルタッチするように設計された場合、メタルタッチするまでは、制動により生じるディスクロータ５の比較的速い回転振れを周波数応答材２０が吸収し、アウタパッド１８がディスクロータ５から受ける面圧を均一化させることができる。したがって、制動トルクの変動を低減し、また、ブレーキ鳴きの低減が可能となる。

また、減速Ｇとメタルタッチの関係にかかわらず、制動により車両が低速になり、ブレーキペダルの踏み込みが戻される場合、周波数応答材２０の変形が終了した状態となり、周波数応答材２０に生じる応力も小さいので、アウタパッド１８をディスクロータ５からスムースに引き戻すことが可能となる。

なお、制動トルク受け部は、周波数応答材と他の材料とを組み合わせて構成してもよい。図４は、アウタパッド１８の凸部１８ａとマウンティング６の凹部６０との間に介装された、周波数応答材２０と弾性体３０により構成された制動トルク受け部を示す。なお、図４において、図２と同一成分には同一の符号を付しその説明は省略する。

図４の制動トルク受け部では、周波数応答材２０と変形量に対し所望のバネ定数と、変形の速さによらず略一定のバネ定数を示す弾性体とを用いることで、車両走行時のサポートプレート１１とマウンティング６との接触による打音防止、制動初期のサポートプレート１１とマウンティング６の摺動抵抗、制動時のディスクロータ５の振動振れ、メタルタッチにかかる減速Ｇ、ブレーキ操作終了時のディスクロータ５の引きずり、等を柔軟に設計可能となる。

以上のように、本実施の形態のディスクブレーキ装置によれば、打音の発生と引きずりの低減の両立が可能となる。制動トルク受け部は、簡易な形状で構成可能であるので、ディスクブレーキ装置の製造コストの増大を抑えることができる。また、一定の変形量を超えるとマウンティング６とアウタパッド１８がメタルタッチするので、制動トルクを受けることによる摩耗や経年による劣化が起こりにくく、耐久性を向上させることができる。

ディスクブレーキ装置の正面図及び断面図である。 アウタパッドの凸部とマウンティングの凹部との間に介装された周波数応答材である。 周波数応答材の変形量とバネ定数の関係を示すグラフ図である。 弾性体と周波数応答材により構成された制動トルク受け部を示す。

符号の説明

１ ディスクブレーキ
２ キャリパ
３，４ スライドピン
５ ディスクロータ
６ マウンティング（アウタ側）
７ キャリパ爪
１１、１２、２１、２２ サポートプレート
１５ インナパッド
１８ アウタパッド
２０、２５ 周波数応答材
２６ マウンティング（インナ側）
２８ ピストン
３１ 油室

Claims (5)

1. ディスクロータと、制動時にこのディスクロータに対し押圧される摩擦パッドと、制動時に該摩擦パッドに作用する制動トルクを受けるマウンティングと、を有するディスクブレーキ装置において、
   前記摩擦パッドと前記マウンティングの間に、周波数応答材を介装させたことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記周波数応答材は、変形の速さに応じてバネ定数が変化することを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ装置。
3. 前記周波数応答材は、変形の大きさに応じて非線形にバネ定数が変化することを特徴とする請求項２記載のディスクブレーキ装置。
4. 制動時、前記周波数応答材が圧縮され、前記摩擦パッドと前記マウンティングとが圧接することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のディスクブレーキ装置。
5. 前記摩擦パッドと前記マウンティングの間に、更に、変形の速さによらず略一定のバネ定数を示す弾性体、を介装させたことを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ装置。

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