JP2006250188A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキパッドとディスクロータの摺動面における面圧を均一にする。
【解決手段】 ディスクブレーキは、車輪とともに回転するディスクロータ２６と、ディスクロータ２６の摩擦摺動面に相対して配置されるブレーキパッド４２と、ブレーキパッド４２に貼着された第１裏金部材４０ａと、第１裏金部材と面接触して配置される平板状の第２裏金部材４０ｂと、第２裏金部材４０ｂを押圧してブレーキパッド４２をディスクロータ２６に摺接させる押圧面７４をひとつ以上有するキャリパと、を備える。第２裏金部材４０ｂの第１裏金部材側の面に、キャリパの押圧面７４が該第２裏金部材に当接する箇所の裏側にあたる部分に凹み３４が形成されている。この凹み３４は、キャリパにより第２裏金部材４０ｂが押圧されたとき、ブレーキパッド４２とディスクロータ２６との摺接面に発生する面圧を略均一ならしめる形状を有している。
【選択図】 図５

Description

本発明はディスクブレーキに関し、より詳細には、ディスクロータとブレーキパッドとの接触面圧を均等にする技術に関する。

一般にディスクブレーキにおいては、キャリパの内側にディスクロータを挟んだ状態で一対のブレーキパッドが配設されている。車両の非回転部分に固定されたマウンティングは、ディスクの周方向に沿って隔置された左右一対の支持アームを有し、支持アームにはガイド孔が設けられている。ガイド孔に摺動自在に嵌挿されたスライドピンが、ボルトによりキャリパに固定されている。ガイド孔とスライドピンの摺動によりキャリパがディスクロータに向かって移動すると、一対のブレーキパッドによりディスクロータが挟圧されて車輪の制動が行われる。

上記ディスクブレーキ構造において、ブレーキパッドがディスクロータに対して均一に押し付けられないことがある。こうすると、制動時に面圧不均一に起因するブレーキ振動やブレーキ鳴きが発生したり、ブレーキパッドの偏摩耗が生じたりする。

ブレーキパッドの面圧不均一に起因する種々の不具合を解消する様々な技術が知られている。例えば、特許文献１には、ブレーキパッドの背面に当接する断面円形の当接棒を取り付けたディスクブレーキ装置が開示されている。これによると、ブレーキパッドを押圧したとき、円形の当接棒のためにブレーキパッドの押圧力中心が保持されるため、ディスクロータに対するブレーキパッドの圧接力が各部略均等になり、パッドの偏摩耗を防止できるとしている。
実開昭５５−１７７５３３号公報 実開昭５７−２４３３５号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、当接棒とブレーキパッドとの接触面積が小さいため、ブレーキパッドの圧接力が高かったりブレーキディスクにうねりがあるときなどに、ブレーキパッドをディスクロータに適切に押し付けられないことも起こり得る。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディスクロータとブレーキパッドとの接触面圧を均等にする構造を有したディスクブレーキを提供することにある。

本発明のある態様は、ディスクブレーキに関する。このディスクブレーキは、車輪とともに回転するディスクロータと、前記ディスクロータの摩擦摺動面に相対して配置されるブレーキパッドと、前記ブレーキパッドに貼着された第１裏金部材と、前記第１裏金部材と面接触して配置される平板状の第２裏金部材と、前記第２裏金部材を押圧して前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに摺接させる押圧面をひとつ以上有するキャリパと、を備える。そして、前記第２裏金部材の第１裏金部材側の面に、前記キャリパの押圧面が該第２裏金部材に当接する箇所の裏側にあたる部分に凹みが形成されていることを特徴とする。

この態様によれば、第２裏金部材のうち、キャリパの押圧面が当接するために面圧が高くなる箇所に凹みを設けて、第１裏金部材を直接に押圧しないようにしたので、当接箇所で局部的に高い面圧が発生しにくくなり、ブレーキパッドとディスクロータの摺接面に発生する面圧をならすことができる。したがって、ディスクブレーキの振動や異音が低減され、またブレーキパッドの偏摩耗が少なくなる。

前記凹みは、前記キャリパにより前記第２裏金部材が押圧されたとき、前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとの摺接面に発生する面圧を均一ならしめる形状を有していることが好ましい。こうすると、ブレーキパッドが部分的にディスクブレーキの摺接面に当たることがなくなるため、ブレーキパッドの偏摩耗がさらに少なくなる。

本発明の別の態様も、ディスクブレーキに関する。このディスクブレーキは、車輪とともに回転するディスクロータと、前記ディスクロータの摩擦摺動面に相対して配置されるブレーキパッドと、前記ブレーキパッドに貼着され、該ブレーキパッドの背面に空間を画成するように形成された第１裏金部材と、前記空間内に配置される平板状の第２裏金部材と、前記第１裏金部材と前記第２裏金部材の間に充填される弾性部材と、前記第２裏金部材を押圧して前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに摺接させる押圧面をひとつ以上有するキャリパと、を備える。そして、前記第１裏金部材と前記第２裏金部材の間には、前記キャリパにより該第２裏金部材が押圧されたときの前記弾性部材の変形を許容するための間隙が形成されることを特徴とする。

この態様によれば、キャリパの爪部で押圧された第２裏金部材からの圧力が弾性部材の変形により第１裏金部材に略均一に伝達されるため、ブレーキパッドとディスクロータとの摺接面に発生する面圧を略均一にすることができる。したがって、ディスクブレーキの振動や異音が低減され、またブレーキパッドの偏摩耗が少なくなる。

前記第１裏金部材は、前記第２裏金部材の外周を囲う側壁部を有し、前記間隙は、前記第１裏金部材の側壁部と前記第２裏金部材の外周との間に形成されてもよい。こうすると、第２裏金部材がディスクロータにより引き摺られる方向に間隙の分だけ移動できるため、ブレーキパッドの微少振動を弾性部材で吸収してブレーキ鳴きを軽減することができる。

本発明のディスクブレーキによれば、ブレーキパッドとディスクロータとの接触面圧を略均等にすることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ１０を示す。ディスクブレーキ１０は、図示しない車両の非回転部材に固定されたマウンティング１２と、マウンティング１２に摺動自在に支持されるキャリパ１６とを備えている。キャリパ１６は、内部にピストン４６を有するシリンダ部５８と、シリンダ部から伸び出してディスクロータ２６を間にしてシリンダ部と対向する爪部５６（図２を参照）とを有している。シリンダ部５８と爪部５６との間には、車輪とともに同軸に回転するディスクロータ２６を挟んで、インナブレーキパッド３２と、アウタブレーキパッド４２（合わせて「ブレーキパッド」とも呼ぶ）が対向して配設されている。インナブレーキパッド３２およびアウタブレーキパッド４２のディスクロータ２６に対向していない側には、それぞれ裏金構成体３０、４０が貼着されている。裏金構成体３０は、ディスクロータ２６のインナ側において、マウンティング１２によりディスクロータ２６の軸方向に摺動可能に支持されている。また、裏金構成体４０は、ディスクロータ２６のアウタ側において、マウンティング１２によりディスクロータ２６の軸方向に摺動可能に支持されている。裏金構成体３０、４０の構造については、図５を参照して後述する。

裏金構成体３０の背部には、上述したキャリパ１６のピストン４６が配設されている。ピストン４６が作動して裏金構成体３０を押すと、インナブレーキパッド３２がディスクロータ２６のインナ側（図１に示す矢印７０の方向）に押圧される。また、裏金構成体４０の背部には、キャリパ１６の爪部５６が配置されている。この爪部５６が移動して裏金構成体４０を押すと、アウタブレーキパッド４２がディスクロータ２６のアウタ側（図１に示す矢印７２の方向）に押圧される。

マウンティング１２は、内部に互いに平行なガイド孔２０が形成された一対のアーム部１４を備えている。キャリパ１６は、シリンダ部５８からディスクロータ２６の周方向に延在する一対のキャリパアーム１８を備えている。このキャリパアーム１８には、スライドピン２２をキャリパアーム１８にボルト締結するための、互いに平行なピンボルト孔４４が形成されている。ディスクロータ２６の軸方向に向けて、スライドピン２２がそれぞれピンボルト２４にて固定される。スライドピン２２のガイド孔２０に嵌挿される部分の長さは、ガイド孔２０の深さよりも大きくされている。そして、スライドピン２２は、ガイド孔２０に所定の間隙を有して摺動自在に嵌挿される。これにより、キャリパ１６は、スライドピン２２とガイド孔２０の摺動によりディスクロータ２６の軸方向に摺動可能な状態でマウンティング１２に支持される。このような構造のディスクブレーキは、浮動キャリパ型とも呼ばれる。

スライドピン２２の基部と、アーム部１４のガイド孔２０の開口端の間には、ゴム等の可撓性部材で作成された筒状のピンブーツ（ダストブーツともいう）５０が取り付けられている。ガイド孔２０の開口端部内周面には環状溝６４が形成されており、この環状溝６４内に、ピンブーツ５０の一端の取付部５２がスライドピン２２との間に締め代をもって嵌合されている。また、スライドピン２２の基部の外周にも環状溝６６が形成されており、この環状溝６６内にピンブーツ５０の他端の取付部６２が嵌合されている。そして、ガイド孔側の取付部５２とスライドピン側の取付部６２とを連結する蛇腹状の環状連結部６０は、両取付部に比して薄肉であり、スライドピン２２の摺動変位に追従して伸縮するようになっている。この環状連結部６０によって、スライドピン２２とガイド孔２０の摺動面が被覆され、摺動面に塵や埃等の異物が侵入するのを防止している。

マウンティング１２には、凹状のトルク受け部（図示せず）が形成されている。また、裏金構成体３０、４０の両側面には突起９０（図３を参照）が形成されている。この突起９０がマウンティング１２に設けられたトルク受け部に嵌め合わされることで、ブレーキ制動中にブレーキパッド３２、４２がディスクロータ２６に引き摺られた場合でも、ブレーキパッド３２、４２をディスクロータ２６に対向する位置に留めておくことができる。

図２は、図１のディスクブレーキ１０をディスクロータ２６と直角に切断したときの断面図である。ピストン４６は、裏金構成体３０の背面、すなわちブレーキパッドに貼着されていない側に接続されている。また、爪部５６の先端には、裏金構成体４０の背面に平面で接触する押圧面７４が形成されている。爪部５６は二股に分かれ、それぞれの先端に前記押圧面を有し、裏金構成体４０には二つの押圧面７４で接触する。外部から供給される油圧によって、ピストン４６がディスクロータ２６の方向に突き出されると、インナブレーキパッド３２がディスクロータ２６のインナ側に押し付けられるとともに、その反力でキャリパ１６がピストン４６の突き出し方向とは反対の方向（図１の矢印７２の方向）へ移動され、爪部５６の押圧面７４によりアウタブレーキパッド４２がディスクロータ２６のアウタ側に押し付けられる。これにより、ディスクロータ２６がインナブレーキパッド３２およびアウタブレーキパッド４２により挟圧されて、車輪が制動される。

図３は、ディスクブレーキ１０を、図１に示す矢印９２の方向から見たときのキャリパ１６の爪部５６と裏金構成体４０の形状を示す。図示するように、キャリパ１６の爪部５６は、二股に分かれてそれぞれの先端が裏金構成体４０の背面に接触する。詳細は後述するが、爪部５６が裏金構成体４０に接触する部分には、裏金構成体４０の内部に凹み３４が形成されている。

図４は、図３のＡ−Ａ断面におけるブレーキパッドに生じる面圧分布を表すグラフである。図４中、横軸はＡ−Ａ断面上の位置に対応し、縦軸は面圧を表す。キャリパ１６の押圧面７４と裏金構成体４０とが当接する部分（図４中に示すＣ部）では、キャリパの押圧力により周囲よりも面圧が高くなるが、それ以外の部分では裏金構成体４０の反り返りなどによって面圧が低下するため、ブレーキパッドには、図４に示すような不均一な面圧分布が生じる。

このように面圧分布が不均一になると、ブレーキパッドが安定的に保持されなくなるためにブレーキパッドが振動して、ブレーキ鳴きや異音の発生原因になる。また、ブレーキパッドの偏摩耗の原因ともなる。
これを解決すべく、ある特定の油圧のときにブレーキパッドやキャリパを面圧が均一になるようにセッティングしたとしても、油圧が変化すると面圧分布が均一にならなくなってしまう。また、別の方法として、キャリパ１６の爪部５６を裏金構成体４０となるべく大きな面積で当接させることも考えられる。しかし、一般に、図１に示すようなピストンを有するキャリパを一体的に成形しようとすると、シリンダ部５８にシリンダを穿設するための工具を通す空間を確保する必要があり、爪部５６の面積を大きく取ることができなくなる。キャリパ１６を爪部５６とシリンダ部５８とに分割できる構造とすることも考えられるが、組立工程が増加してコスト的に不利である。

そこで、本実施の形態では、ブレーキパッドとディスクロータとの摺接面に発生する面圧のばらつきを小さくすることで、ブレーキパッドの偏摩耗や、ブレーキ振動、異音の発生を低減するようにした。

図５は、裏金構成体４０およびアウタブレーキパッド４２の詳細な構造を示し、図３のＡ−Ａ断面図に対応する。図５では、下側がディスクロータ２６と摺接する側である。裏金構成体４０は、第１裏金部材４０ａと第２裏金部材４０ｂとから構成される。第１裏金部材４０ａはアウタブレーキパッド４２に貼着される。第２裏金部材４０ｂは、第１裏金部材４０ａと面接触するように配置される。第１裏金部材４０ａには貫通孔７６が設けられており、アウタブレーキパッド４２に形成されている突起３８がこの貫通孔７６に嵌め込まれ、アウタブレーキパッド４２のずれを防止している。第２裏金部材４０ｂの第１裏金部材４０ａと接触する面には、キャリパの爪部５６の押圧面７４が当接する箇所の裏側にあたる部分に、凹み３４が形成されている。凹み３４の底部からは突起３６が突き出ており、この突起３６が第１裏金部材４０ａの貫通孔７６に嵌め込まれる。これによって、第１裏金部材４０ａと第２裏金部材４０ｂのずれが防止される。

図４に関して述べたように、キャリパ１６の爪部５６が第２裏金部材４０ｂに当接する部分は面圧が局部的に高くなる。この部分をくりぬくように凹み３４を設け、第１裏金部材４０ａを直接に押圧しないようにしたことで、当接部分で局部的に高い面圧が発生することがなくなり、ブレーキパッドとディスクロータとの摺接面に発生する面圧をならすことができる。

なお、図５において凹み３４は長方形の断面形状を有しているが、凹み３４の断面は、第１裏金部材４０ａから緩やかに離れるような形状に形成されるのが好ましい。こうすれば、凹み３４のエッジ部分で面圧が局部的に高くなるのを避けることができる。

また、凹み３４の断面は、キャリパの爪部５６により第２裏金部材４０ｂが押圧されたとき、アウタブレーキパッド４２とディスクロータ２６との摺接面に発生する面圧が均一となるように、第２裏金部材４０ｂの厚みを変化させることが好ましい。より具体的には、予めキャリパ１６でブレーキパッド４２をディスクロータ２６に押し付けたときに摺接面に発生する面圧を測定しておく。そして、面圧が均一になるように、凹み３４のうち、測定された面圧が比較的高い部分は、第２裏金部材４０ｂが弾性変形した場合にも第１裏金部材４０ａと接触しないように凹み３４を深く形成する。また、凹み３４のうち、爪部５６の端部が当接する、面圧の比較的低い部分については、第２裏金部材４０ｂが弾性変形したときに第２裏金部材４０ｂが第１裏金部材４０ａと接触する程度の深さに凹み３４を形成する。こうして面圧を略均一にすることによって、ブレーキパッド４２とディスクロータ２６との当たりが略均等になるため、ブレーキの振動や異音が低減され、ブレーキパッド４２の偏摩耗も減少する。

以上説明したように、実施の形態１によれば、第２裏金部材４０ｂの厚みまたは形状を変えることによって、ブレーキパッドとディスクロータの摺接面に発生する面圧を調整することができる。

図５では、アウタブレーキパッド４２および裏金構成体４０を取り上げて説明したが、インナブレーキパッド３２および裏金構成体３０についても本実施の形態を適用することができる。インナ側では、ピストン４６が裏金構成体３０の一部にのみ押し付けられるため、ピストン接触部分の面圧が局部的に高くなり、制動時にブレーキ振動や異音が発生しうる。本実施の形態を適用して、裏金構成体３０に第１裏金部材および第２裏金部材の二枚構造を採用し、第２裏金部材のうち、ピストン接触部分の裏側にあたる部分に凹みを設けることで、ブレーキ振動や異音を低減することができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態１で述べた裏金構成体４０に代替しうる裏金構成体８０およびアウタブレーキパッド８２の詳細な構造を示し、図３のＡ−Ａ断面図に対応する。図５と同様に、図６の下側がディスクロータ２６と摺接する側である。裏金構成体８０は、第１裏金部材８０ａと、第２裏金部材８０ｂと、弾性部材８０ｃとから構成される。第１裏金部材８０ａはブレーキパッド８２に貼着される。この第１裏金部材８０ａは、ブレーキパッド８２の背面に空間を画成するように箱状に形成される。具体的には、第１裏金部材８０ａは、ブレーキパッド８２の外形より若干大きな形状に形成された底面９４と、この底面の周状に、ディスクロータ２６とは逆向きに起立した側壁部９６とから形成される。平板状の第２裏金部材８０ｂは、第１裏金部材８０ａにより画成された空間内に配置される。第１裏金部材８０ａと第２裏金部材８０ｂにより、両者の間に空間が形成される。この空間を埋めるように、弾性部材８０ｃが充填される。弾性部材８０ｃは、例えば、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）やＮＢＲ（ニトリルゴム）などの弾性体である。第２裏金部材８０ｂは、第１裏金部材８０ａの側壁部９６と第２裏金部材８０ｂの外周との間に間隙９８が空くような大きさに形成される。間隙９８は、例えば０．５ｍｍであり、キャリパ１６の爪部５６により第２裏金部材８０ｂが押圧されたとき、弾性部材８０ｃの変形を許容するために設けられる。すなわち、第２裏金部材８０ｂがディスクロータ２６の方向に押圧されると、弾性部材８０ｃが第２裏金部材８０ｂによって圧縮されて変形し、その一部が間隙９８に押しやられる。弾性部材８０ｃの変形した分だけ、第２裏金部材８０ｂは第１裏金部材８０ａの画成する空間内を下降する。

第１裏金部材８０ａと第２裏金部材８０ｂの形成する空間内に弾性部材８０ｃを封じ込めることによって、弾性部材８０ｃは液体のような挙動を示す。したがって、キャリパ１６の爪部５６で押圧された第２裏金部材８０ｂからの圧力が、第１裏金部材８０ａに略均等に伝達される。第１裏金部材８０ａとブレーキパッド８２とは平面で接しているため、ブレーキパッド８２とディスクロータ２６との摺接面に発生する面圧も略均一になる。このため、ディスクブレーキの振動、異音、またはブレーキパッド８２の偏摩耗が低減される。

また、ディスクブレーキの制動中にディスクロータ２６が振れると、これに追従してブレーキパッドが上下動するが、図６に示す裏金構成体８０によれば、弾性部材８０ｃによりこの上下動の一部が吸収されるため、ブレーキパッド８２および裏金構成体８０を保持するマウンティング１２のトルク受け部（図示せず）に生じるトルク変動を低減することができる。このトルクは、ブレーキパッド８２をディスクロータ２６に対して押し付けるときに摩擦力として作用するので、トルク変動を低減することでブレーキパッドのディスクロータに対する追従性の低下を抑えることができる。

また、図６において、第１裏金部材８０ａと第２裏金部材８０ｂとの間に間隙９８が形成されているために、第２裏金部材８０ｂは第１裏金部材８０ａに対して図６の横方向、つまりディスクロータ２６により引き摺られる方向にも間隙９８の分だけ移動することができる。このため、ブレーキパッド８２の微少な振動も弾性部材８０ｃにより吸収することができるので、制動時のブレーキパッドの微少振動により発生するブレーキ鳴きを軽減する効果も有する。

第１裏金部材８０ａの底面９４には、凸部８４を設けてもよい。この凸部８４は、キャリパ１６の押圧力が所定値より高くなり、弾性部材８０ｃの変形で押圧力を吸収しきれなくなったときに、第２裏金部材８０ｂと直接接触して、弾性部材８０ｃが押しつぶされて間隙９８からはみ出すことを防止する。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、ピストンがひとつのキャリパについて述べたが、ピストンが二つあるダブルピストン型のキャリパについても本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態に係るディスクブレーキを示す図である。 図１のディスクブレーキの断面図である。 キャリパと裏金構成体の形状を示す図である。 図３のＡ−Ａ断面における面圧分布を表すグラフである。 実施の形態１に係る裏金構成体およびブレーキパッドの詳細な構造を示す断面図である。 実施の形態２に係る裏金構成体およびブレーキパッドの詳細な構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ディスクブレーキ、 １２ マウンティング、 １６ キャリパ、 １８ キャリパアーム、 ２６ ディスクロータ、 ３０ 裏金構成体、 ３２ インナブレーキパッド、 ３４ 凹み、 ４０ 裏金構成体、 ４０ａ 第１裏金部材、 ４０ｂ 第２裏金部材、 ４２ アウタブレーキパッド、 ４６ ピストン、 ５６ 爪部、 ５８ シリンダ部、 ７４ 押圧面、 ８０ 裏金構成体、 ８０ａ 第１裏金部材、 ８０ｂ 第２裏金部材、 ８０ｃ 弾性部材、 ８２ アウタブレーキパッド、 ８４ 凸部、 ９４ 底面、 ９６ 側壁部、 ９８ 間隙。

Claims (4)

1. 車輪とともに回転するディスクロータと、
   前記ディスクロータの摩擦摺動面に相対して配置されるブレーキパッドと、
   前記ブレーキパッドに貼着された第１裏金部材と、
   前記第１裏金部材と面接触して配置される平板状の第２裏金部材と、
   前記第２裏金部材を押圧して前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに摺接させる押圧面をひとつ以上有するキャリパと、
   を備え、
   前記第２裏金部材の第１裏金部材側の面に、前記キャリパの押圧面が該第２裏金部材に当接する箇所の裏側にあたる部分に凹みが形成されていることを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記凹みは、前記キャリパにより前記第２裏金部材が押圧されたとき、前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとの摺接面に発生する面圧を均一ならしめる形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
3. 車輪とともに回転するディスクロータと、
   前記ディスクロータの摩擦摺動面に相対して配置されるブレーキパッドと、
   前記ブレーキパッドに貼着され、該ブレーキパッドの背面に空間を画成するように形成された第１裏金部材と、
   前記空間内に配置される平板状の第２裏金部材と、
   前記第１裏金部材と前記第２裏金部材の間に充填される弾性部材と、
   前記第２裏金部材を押圧して前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに摺接させる押圧面をひとつ以上有するキャリパと、
   を備え、
   前記第１裏金部材と前記第２裏金部材の間には、前記キャリパにより該第２裏金部材が押圧されたときの前記弾性部材の変形を許容するための間隙が形成されることを特徴とするディスクブレーキ。
4. 前記第１裏金部材は、前記第２裏金部材の外周を囲う側壁部を有し、
   前記間隙は、前記第１裏金部材の側壁部と前記第２裏金部材の外周との間に形成されることを特徴とする請求項３に記載のディスクブレーキ。

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