JP2009097531A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】朝夕の冷間時に発生する鳴きを効果的に防止することができるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】Ｒ方向に回転するディスクロータ２にブレーキパッド１０，２０を接触させて摩擦力で制動を行うディスクブレーキ装置１において、ブレーキパッド１０のリーディング側Ａの側面１２ａにスリット部１６が形成されている。また、ブレーキパッド２０にも、ブレーキパッド１０同様のスリット部が形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両の制動装置であるディスクブレーキ装置に関するものであり、特に、ディスクブレーキ作動時に発生する鳴きを防止するのに好適なディスクブレーキ装置に関する。

車両に用いられるブレーキ装置として、従来、ディスクロータにブレーキパッドを押圧し両者の摩擦により制動力を得る車両用ディスクブレーキ装置が知られている。このディスクブレーキ装置を作動させると、ディスクロータとブレーキパッドとの接触により、いわゆる鳴きといわれる異音が発生することがある。この鳴きを防止するため、ブレーキパッド表面に、ディスクロータの回転軸方向（ブレーキパッドの厚さ方向）へスリットを設ける構成としたものが知られている。

また、ブレーキパッドのトレーリング側がブレーキパッドのリーディング側に比べて突出するように、ブレーキパッドの肉厚を一部薄くして鳴きを防止する構成としたものが知られている（たとえば、特許文献１）。更に、ブレーキパッドの両側面に面取用の欠肉部を形成して鳴きを防止する構成としたものも知られている（たとえば、特許文献２）。これらのブレーキパッドでは、ブレーキパッドにおける鳴き防止の効果を得ることができる。
特開２００５−２４９１７３号公報 特開平８−４８０７号公報

しかしながら、ディスクロータとブレーキパッドとの接触による鳴きの発生原因としては様々な理由や状況が考えられる。その一例として、朝夕の冷間時に発生する鳴きが知られている。このような鳴きについても効果的に防止するブレーキパッドが望まれている。この点、上記特許文献１および特許文献２に開示されたブレーキパッドでは、朝夕における鳴きについての考慮がされていない。このため、朝夕における鳴きの防止を効果的に行うことができないという問題があった。

そこで、本発明の課題は、朝夕の冷間時に発生する鳴きを効果的に防止することができるディスクブレーキ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るディスクブレーキ装置は、回転するディスクロータにブレーキパッドを接触させて摩擦力で制動を行うディスクブレーキ装置であって、ブレーキパッドのリーディング側の側面にスリット部が形成されていることを特徴とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、朝夕の冷間時、ブレーキパッド両端部の面圧は高くなる一方、中央部の面圧は低くなるという傾向があることを突き止めた。本発明者は、この点を朝夕の冷間時に発生する鳴きの原因として着眼し、ブレーキパッドの面圧分布からブレーキパッドの数学モデルとして２接点モデルを考え、運動方程式を解いて朝夕の冷間時に鳴きが発生しないための条件を算出した。その結果、リーディング側のブレーキパッドのばね定数（弾性係数）がトレーリング側のブレーキパッドのばね定数（弾性係数）より少し低くなるように設定することによって上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。

上記構成のディスクブレーキ装置は、ブレーキパッドのリーディング側の側面にスリット部が形成されている。このため、リーディング側のばね定数をトレーリング側のばね定数より低くすることができ、朝夕の冷間時に発生する鳴きを効果的に防止することができる。しかも、スリット部を形成するという簡易な構成なので、リーディング側のばね定数をトレーリング側のばね定数より容易に低くすることができる。

ここで、「リーディング側」とは、ブレーキパッドにおいて、ディスクロータの回転方向の入側を意味し、「トレーリング側」とは、ブレーキパッドにおいて、ディスクロータの回転方向の出側を意味する。

本発明に係るディスクブレーキ装置において、ブレーキパッドは、ディスクロータと接触するパッド本体部とこのパッド本体部の裏面に配置される裏金とを有し、スリット部は、パッド本体部のリーディング側の側面に、裏金の表面と平行に形成されているようにしてもよい。このようにすると、リーディング側の接触部のばね定数を均一にすることができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置において、スリット部がパッド本体部の側面の厚さ方向中央に形成されているようにしてもよい。かかる構成によれば、付与される応力が平均化し構造を安定化しやすくすることができる。また、本発明に係るディスクブレーキ装置において、スリット部が裏金に隣接してパッド本体部の側面に形成されているようにしてもよい。かかる構成によれば、ブレーキパッドのパッド本体部が摩耗して擦り減ってきたとしても、継続的に鳴きの発生を防止することができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置は、スリット部がリーディング側に形成されたことを示す目印がブレーキパッドに備えられていることが好ましい。目印が備えられていることにより、ブレーキパッドをキャリパに取り付ける際、ブレーキパッドのどちらの側面にスリット部が設けられたかを容易に判明させることができ、作業性を向上させることができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置によれば、朝夕の冷間時に発生する鳴きを効果的に防止することができる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る車両用ディスクブレーキ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用ディスクブレーキ装置の外観を示す斜視図、図２は図１に示した車両用ディスクブレーキ装置のキャリパの断面構造を模式的に示す部分断面図である。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

［第１実施形態］
本発明に係る車両用のディスクブレーキ装置１は、図１および図２に示すように、ディスクロータ２、マウンティング３、浮動式キャリパ４、ブレーキパッド１０，２０を備えている。

ディスクロータ２は、略円板形状を有しており、その一面が内側ロータ面２Ａ、他面が外側ロータ面２Ｂとされている。また、ディスクロータ２は、車軸Ｓに固定されており、ディスクロータ２と車軸Ｓとは一体になって図示Ｒ方向へ回転する。この車軸Ｓの軸線と、ディスクロータ２の回転軸の軸線とは一致する。

マウンティング３は、ディスクロータ２の外周部を挟み込むような形状を有している。また、マウンティング３は、後述する浮動式キャリパ４を、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動可能な状態で車両側に連結させるための支持部材であり、図示省略する車体のサスペンションパーツ等に支持固定されている。

浮動式キャリパ４は、図１および図２に示すように、ディスクロータ２の外周部を挟み込むような形状を有し、その一方はシリンダ部５から構成され、他方は一対の爪部６，７から構成されている。そして、このシリンダ部５と一対の爪部６，７は連結されている。この浮動式キャリパ４は、マウンティング３に対し一対のスライドピン８，８を介して装着され、上述したように、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動可能となっている。

シリンダ部５の内部には、図２に示すように、ピストン９が備えられている。このピストン９は、ディスクロータ２の内側ロータ面２Ａに面して配置されている。また、このピストン９は、図示しない車両のブレーキ配管を介してシリンダ部５に供給される作動油のブレーキ油圧に応じ、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動するように構成されている。このような構成により、ブレーキが作動すると、ピストン９がまずディスクブレーキ２に向かって移動させられる。そして、このピストン９の移動により、ブレーキパッド１０がディスクロータ２の内側ロータ面２Ａへ移動・押圧させられる。

一対の爪部６，７は、図１および図２に示すように、ディスクロータ２の回転Ｒ方向に離間した状態で、ディスクロータ２の外側ロータ面２Ｂに面して配置されている。この一対の爪部６，７は、ピストン９が作動油のブレーキ油圧でスライド移動した際の反力によって、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動するように構成されている。このような構成により、ブレーキが作動すると、一対の爪部６，７がまず、ピストン９と同様、ディスクブレーキ２に向かって移動させられる。そして、この一対の爪部６，７の移動により、ブレーキパッド２０がディスクブレーキ２の外側ロータ面２Ｂへ移動・押圧させられる。

ブレーキパッド１０は、裏金１１とパッド本体部１２とパッドシム１３とを備えており、ディスクロータ２とピストン９との間に配置されている。このブレーキパッド１０は、図２および図３に示すように、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動可能な状態で浮動式キャリパ４に保持される。また、ブレーキ非作動時には、ブレーキパッド１０は、ディスクロータ２とピストン９とに接触しないようになっている。

裏金１１は、略平板形状を有する剛性体から構成される。パッド本体部１２は、金属等を焼結したものから構成され、ディスクロータ２の内側ロータ面２Ａに接触して、その接触により摩擦抵抗を発生させる。このパッド本体部１２は、裏金１１の一方の面に接合される。パッドシム１３は、薄板から構成され、制動時に発生する高周波の振動を抑制してブレーキ鳴きを防止する。このパッドシム１３は、裏金１１の他方の面に添えた状態に設けられる。

ブレーキパッド２０は、裏金２１とパッド本体部２２とパッドシム２３とを備えており、ディスクロータ２と一対の爪部６，７との間に配置されている。このブレーキパッド２０は、図２および図３に示すように、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動可能な状態で浮動式キャリパ４に保持される。また、ブレーキ非作動時には、ブレーキパッド２０は、ディスクロータ２と一対の爪部６，７とは接触しないようになっている。ブレーキパッド２０を構成する裏金２１、パッド本体部２２、パッドシム２３は、ブレーキパッド１０を構成する裏金１１、パッド本体部１２、パッドシム１３と同様な構成とされている。

なお、図３に示すように、ブレーキパッド１０及び２０において、Ａ側からＢ側へ回転するディスクロータ２の回転方向の入側であるＡ側を「リーディング側」といい、ディスクロータ２の回転方向の出側であるＢ側を「トレーリング側」という。

次に、図４および図５を用いて、第１実施形態のブレーキパッド１０について更に詳細に説明する。なお、ブレーキパッド１０と共に用いられる他方のブレーキパッド２０の構成は、後述するブレーキパッド１０の構成をディスクロータ２の回転面を基準として平面対称にしたものであり、ここではその説明を省略する。

ブレーキパッド１０は、上述したとおり、図２に示す、裏金１１と、その裏金１１に接合されたパッド本体部１２と、パッドシム１３とを有している。さらに、この裏金１１には、ブレーキパッド１０のリーディング側Ａおよびトレーリング側Ｂからそれぞれ外方へ突出した保持片１４，１５が設けられている。この保持片１４，１５により、ブレーキパッド１０が浮動式キャリパ４に接続されている。

パッド本体部１２のリーディング側Ａには、図５に示すように、その側面１２ａの厚み方向中央にスリット部１６が形成される。この図５に示すスリット部１６は、図４に記載したスリット部底面１６ａで示すように、側面１２ａの長手方向全体に渡って形成される。また、このスリット部１６とディスクロータ２との間には、ディスクロータ２と接触する接触部１７が残されている。パッド本体部１２の表面長手方向の中央部には、パッド本体部１２の厚み方向に対するスリット溝１８が形成されている。このスリット溝１８は、パッドシム１３，２３と同様にブレーキの鳴きを防止する。

保持片１４の表裏面には、スリット部がリーディング側Ａに形成されたことを示すため、赤色インクを付着した目印Ｍ１，Ｍ２が設けられ、ブレーキパッド１０を浮動式キャリパ４に取り付ける際、ブレーキパッドのどちらの側面にスリット部１６が設けられたかが容易に判明するようになっている。特に、スリット部１６は、表面側から見えにくい側面１２ａに形成されており、このような目印Ｍ１，Ｍ２は取り付け作業の効率性を向上させる。

以上の構成からなるブレーキパッド装置１０，２０を有するディスクブレーキ装置１の動作について以下説明する。

図示しない車両のブレーキペダルにより制動操作が行われると、ブレーキペダルの踏み込み操作に応じた作動油のブレーキ油圧が浮動式キャリパ４のシリンダ部６に伝達され、図１および図２に示すように、ピストン９がディスクロータ２の回転軸に沿って、ディスクロータ２を挟み込む方向にスライド移動する。そして、このピストン９が図２に示したブレーキパッド１０の裏金１１を内側ロータ面２Ａの方向へ押圧する。また、その押圧の反力により一対の爪部６，７も、ディスクロータ２の回転軸に沿って、ディスクロータ２を挟み込む方向にスライド移動する。そして、この一対の爪部６，７はブレーキパッド２０の裏金２１を外側ロータ面２Ｂの方向へ押圧する。

その結果、ブレーキパッド１０のパッド本体部１２がディスクロータ２の内側ロータ面２Ａに摩擦接触するとともに、ブレーキパッド２０のパッド本体部２２がディスクロータ２の外側ロータ面２Ｂに摩擦接触する。このように、ブレーキパッド１０，２０がディスクロータ２を挟み込むように摩擦接触することにより、ディスクロータ２には制動力が発生し、ディスクロータ２と一体になって回転する車軸Ｓの回転を制動させる。

ところで、朝夕の冷間時に、パッド本体部１２，２２とディスクロータ２との摩擦接触により、いわゆる鳴きといわれる異音が発生する場合がある。本願発明の発明者による研究によれば、朝夕の冷間時、ピストン９に油圧０．５［ＭＰａ］をかけたときのディスクロータとブレーキパッドとの接触点は、図７の黒点で示すような結果となった。この結果から、本願発明者は、朝夕の鳴きの原因は、ブレーキパッド両端部の面圧が高くなる点にあると推察した。

そこで、本願発明者は、図７で示された両端部の面圧が高くなるブレーキパッドの模式図として、図８に示すような両端部が突出したブレーキパッド形状を想定した。そして、この図８に示すブレーキパッドの数学モデルとして２接点モデルを考え出し、この２接点モデルに係る運動方程式を解いて朝夕の冷間時に鳴きが発生しないための条件を算出した。その結果、リーディング側を柔らかくすれば鳴かなくなる、つまり、リーディング側のブレーキパッドのばね定数（弾性係数）がトレーリング側のブレーキパッドのばね定数（弾性係数）より少し低くなるように設定すれば、朝夕の冷間時に鳴きが発生しないことがわかった。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１では、ブレーキパッド１０のリーディング側Ａの側面１２ａにスリット部１６を形成している。また、ブレーキパッド２０にも、ブレーキパッド１０同様のスリット部を形成している。このため、上述したブレーキパッド１０，２０のリーディング側Ａのばね定数をトレーリング側Ｂのばね定数より低くなるように設定することができ、朝夕の冷間時に発生する鳴きを効果的に防止することができる。しかも、スリット部１６等を形成するという簡易な構成なので、ブレーキパッド１０，２０のリーディング側Ａのばね定数をトレーリング側のばね定数より容易に低くすることができる。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１において、ブレーキパッド１０，２０は、ディスクロータと接触するパッド本体部１２，２２とこのパッド本体部１２，２２の裏面に配置される裏金１１，２１とを有し、スリット部１６等は、パッド本体部１２，２２のリーディング側Ａの側面１２ａ等に形成されている。このため、リーディング側Ａの接触部１７等のばね定数を均一にすることができる。

また、本実施形態に係るディスクブレーキ装置１において、スリット部１６等がパッド本体部１２，２２の側面１２ａ等の厚さ方向の中央部に形成されている。このため、接触部１７等に付与される応力が平均化し構造を安定化しやすくすることができる。

また、本実施形態に係るディスクブレーキ装置１において、スリット部１６等がリーディング側Ａに設けられたことを示す目印Ｍ１，Ｍ２等が、ブレーキパッド１０，２０の接続片１４等の表裏面に形成されている。このため、ブレーキパッド１０，２０を浮動式キャリパ４に取り付ける際、ブレーキパッド１０，２０のどちらの側面にスリット部１６等が設けられたかを容易に判明させることができ、取り付けの作業性を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、図６を用いて、本発明の第２実施形態のブレーキパッド３０について更に詳細に説明する。なお、ブレーキパッド３０と共に用いられる他方のブレーキパッドの構成は、第１実施形態と同様、後述するブレーキパッド３０の構成をディスクロータ２の回転面を基準として平面対称にしたものであり、ここではその説明を省略する。

ブレーキパッド３０は、裏金３１と、その裏金３１に接合されるパッド本体部３２と、パッドシム３３とを有している。また、ブレーキパッド３０は、第１実施形態と同様、ディスクロータ２とピストン９との間に配置され、ディスクロータ２の回転軸に沿った方向にスライド移動可能な状態で浮動式キャリパ４に保持される。また、ブレーキ非作動時には、ブレーキパッド３０は、ディスクロータ２とピストン９とに接触しないようになっている。

裏金３１は、略平板形状を有する剛性体から構成される。また、裏金３１には、ブレーキパッド３０のリーディング側Ａおよびトレーリング側Ｂからそれぞれ外方へ突出した保持片３４，３５が設けられている。この保持片３４，３５により、ブレーキパッド３０が浮動式キャリパ４に接続されている。パッド本体部３２は、金属等を焼結したものから構成され、ディスクロータ２の内側ロータ面２Ａに接触して、その接触により摩擦抵抗を発生させる。このパッド本体部３２は、裏金３１の一方の面に接合される。パッドシム３３は、薄板から構成され、制動時に発生する高周波の振動を抑制してブレーキ鳴きを防止する。このパッドシム３３は、裏金３１の他方の面に添えた状態に設けられる。

パッド本体部３２のリーディング側Ａには、図６に示すように、裏金３１に隣接するように、側面３２ａにスリット部３６が形成される。このスリット部３６は、側面３２ａの長手方向全体に渡って形成される。このスリット部３６とディスクロータ２との間には、ディスクロータ２と接触する接触部３７が残されている。また、パッド本体部３２の表面長手方向の中央部には、第１実施形態と同様、パッド本体部３２の厚み方向に対するスリット溝３８が形成されている。このスリット溝３８は、パッドシム３３と同様の鳴きを防止する手段である。

保持片３４の表裏面には、第１実施形態と同様、スリット部がリーディング側Ａに形成されたことを示すため、赤色インクを付着した目印Ｍ３，Ｍ４が設けられ、ブレーキパッド３０を浮動式キャリパ４に取り付ける際、ブレーキパッドのどちらの側面にスリット部３６が設けられたかが容易に判明できるようになっている。特に、スリット部３６は、第１実施形態より更に表面側から見えにくい側面３２ａの奥側に形成されており、このような目印Ｍ３，Ｍ４は取り付け作業の効率性を向上させる。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１において、スリット部３６等が裏金３１に隣接して形成されている。このため、ブレーキパッド３０のパッド本体部３２が摩耗して擦り減ってきたとしても、継続的に鳴きの発生を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、リーディング側の側面の厚み方向中央などにスリット部を形成する構成としたが、リーディング側のブレーキパッドのばね定数が、トレーリング側のブレーキパッドのばね定数より少し低くなるように設定できるスリット部であれば、必ずしも側面の厚み方向中央部ではなく、裏金側に寄った位置にスリット部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、スリット部を、ブレーキパッドの側面長手方向の全体に渡って形成しているが、リーディング側のブレーキパッドのばね定数が、トレーリング側のブレーキパッドのばね定数より少し低くなるように設定できるスリット部であれば、必ずしも、長手方向の全体に渡って形成せずに、その一部にスリット部を形成するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用ディスクブレーキ装置の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用ディスクブレーキ装置のキャリパ断面構造を模式的に示す部分断面図である。 ディスクブレーキ装置に対するディスクロータ回転方向Ｒを示す図である。 本発明の第１実施形態に係るブレーキパッドの正面図である。 本発明の第１実施形態に係るブレーキパッドの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るブレーキパッドの断面図である。 朝夕の冷間時における、ブレーキパッドの面圧分布を示す模式図である。 朝夕の冷間時における、ブレーキパッド断面模式図である。

符号の説明

２…ディスクロータ、５…シリンダ部、６，７…爪部、９…ピストン、１０，２０，３０…ブレーキパッド、１１，２１，３１…裏金、１２，２２，３２…パッド本体部、１２ａ，３２ａ…側面、１４，３４…保持片、１６，３６…スリット部、Ａ…リーディング側、Ｂ…トレーリング側、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…目印、Ｒ…ディスクロータの回転方向

Claims (5)

1. 回転するディスクロータにブレーキパッドを接触させて摩擦力で制動を行うディスクブレーキ装置において、
   前記ブレーキパッドのリーディング側の側面にスリット部が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記ブレーキパッドは、前記ディスクロータと接触するパッド本体部と前記パッド本体部の裏面に配置される裏金とを有し、前記スリット部は、前記パッド本体部のリーディング側の側面に、前記裏金の表面と平行に形成されてい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. 前記スリット部は、前記パッド本体部の側面の厚さ方向中央に形成されてい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. 前記スリット部は、前記裏金に隣接して前記パッド本体部の側面に形成されてい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。
5. 前記スリット部がリーディング側に形成されたことを示す目印が前記ブレーキパッドに備えられていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキ装置。

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