JP2009108940A

JP2009108940A - ディスクブレーキ装置

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Publication number: JP2009108940A
Application number: JP2007282304A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Nakayama; 知視中山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】シム部もしくはシム部とブレーキパッドとの間のスペースが少なくてもブレーキパッドの振動の減衰を十分に行って、鳴きの発生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】ディスクブレーキ装置１０は、ディスクロータ１１と接触して摩擦を発生させる第１ブレーキパッド２１および第２ブレーキパッド３１と、これらブレーキパッド２１，３１をディスクロータ１１に押圧させるピストン１８と爪部１５，１６とを備え、第１ブレーキパッド２１とピストン１８との間、および、第２ブレーキパッド３１と爪部１５，１６との間にそれぞれダイラタント流体２８ａ及び３８ａが介在されている。
【選択図】図４

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では、ブレーキ作動時のディスクロータとブレーキパッドとの接触によりブレーキパッドが振動し、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、ブレーキパッドの裏金にパッドシムからなるシム部を設けて、ブレーキパッドの振動を減衰させる装置が知られている。

また、金属板にゴム等の弾性体を接着又は挟み込んだ構成としたシム部によって、ブレーキパッドの振動を減衰させる装置も知られている（たとえば、特許文献１）。更に、内部に空間を設けその中に高粘度のシリコーンオイルやグリースを充填した構成としたシム部によって、ブレーキパッドの振動を更に減衰させる装置も知られている（たとえば、特許文献２）。
実開平２−７８８２７号公報特開平７−１０３２６９号公報

ところで、特許文献１に記載されたシム部は、波形鋼板から形成された金属板にゴムを接着等した構成であり、波形の構造上、ある程度の厚みが必要とされる。また、特許文献２に記載されたシム部は、振動が大きくなっても減衰能力が一定である高粘度のシリコーンオイル等を内包した構成であり、振動を抑制して効果的に鳴きを防止するには、所定以上の量のシリコーンオイル等が必要とされる。したがって、特許文献１および２に記載されたシム部によって効果的に鳴きを防止するには、十分なスペースが必要とされる。

一方、ディスクブレーキ装置が薄型化するにつれ、ディスクロータの回転軸に沿った方向（厚み方向）において、シム部自体の厚みやシム部とブレーキパッドとの間の隙間も薄型化するようになってきている。しかし、上記特許文献１および２に記載された従来技術では、十分なスペースを確保できず、鳴きの防止が不十分になってしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明の課題は、シム部もしくはシム部とブレーキパッドとの間のスペースが少なくてもブレーキパッドの振動の減衰を十分に行って、鳴きの発生を効率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、ディスクロータと接触して摩擦を発生させるブレーキパッドと、このブレーキパッドをディスクロータに押圧させる押圧部材とを備え、ブレーキパッドと押圧部材との間にダイラタント流体が介在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、本発明者は、せん断速度が大きくなるに連れてせん段力が急激に増加する、すなわち振動が大きくなるに連れて振動の減衰能力が急激に増加するという性質をダイラタント流体が有していることに着眼した。そして、一般的によく使用されているシリコーングリース単体に代え、せん断速度が大きくなるに連れてせん段力が急激に増加するダイラタント流体をディスクブレーキ装置に使用することによって、上記課題が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、ブレーキパッドと押圧部材との間にダイラタント流体が介在されている。このため、ディスクロータの回転軸に沿った方向（厚み方向）のスペースが少なくても、ブレーキパッドの振動の減衰効果を十分に得ることができる。その結果、鳴きの発生を効果的に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、ダイラタント流体が封入される流体封入部材を更に備え、この流体封入部材に封入されるダイラタント流体が、ブレーキパッドと押圧部材との間に介在されるようにしてもよい。このようにすると、ダイラタント流体の取扱いが容易になる。また、ダイラタント流体の流失による減少を防止することもできる。

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接合される裏金と、この裏金の押圧部材側に取り付けられるシム部とを有し、ダイラタント流体がこのシム部に配置されるようにしてもよい。このようにすると、シム部の空きスペースにダイラタント流体を配置することができ、厚み方向のスペースを有効に活用できる。

本発明に係るディスクブレーキ装置において、シム部は、裏金に取り付けられる第１パッドシムとこの第１パッドシムに対向して押圧部材側に設けられる第２パッドシムとを有し、ダイラタント流体が第１パッドシムと第２パッドシムとの間に配置されるようにしてもよい。このようにすると、第１パッドシムと第２パッドシムとダイラタント流体とを層状に配置することができ、厚み方向のスペースを有効に活用できる。

本発明に係るディスクブレーキ装置は、ダイラタント流体を取り囲む流体漏洩防止部材を更に備え、第１パッドシムと第２パッドシムと流体漏洩防止部材とによって形成される封止空間にダイラタント流体が配置されていることが好ましい。このようにすると、封止空間内にダイラタント流体が配置されることになり、封止空間外へのダイラタント流体の漏れを防止することができ、ブレーキパッドと押圧部材との間に十分な量のダイラタント流体を簡易な構成で維持することができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置において、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接合される裏金と、この裏金の押圧部材側に取り付けられるシム部を有し、ダイラタント流体がこのシム部と裏金との間に配置されるようにしてもよい。このようにすると、シム部と裏金とダイラタント流体とを層状に配置することができ、厚み方向のスペースを有効に活用できる。

本発明に係るディスクブレーキ装置において、ダイラタント流体は、車両の減速に応じて流体封入部材内におけるトレーリング側に移動可能な状態で流体封入部材に封入されるようにしてもよい。このようにすると、ブレーキを作動させて車両を減速させる際、ブレーキパッドのトレーリング側にダイラタント流体を集中させることができる。その結果、ブレーキ作動時に、トレーリング側の剛性をリーディング側の剛性より大きくすることができ、ブレーキ鳴きを抑制することができる。

ここで、「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し、「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する。

本発明に係るディスクブレーキ装置において、ダイラタント流体は、低粘度溶媒と微細粒子との混合物であるようにすることもできる。このようにすると、常態時である製造時は低粘性の流体として取り扱いが容易である一方、ブレーキ作動時はダイラタンシーにより急激にせん断力を増加させてブレーキパッドの振動の減衰を効果的に行うことができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置は、車両の車軸と一体になって回転するディスクロータと、ディスクロータの一面に接離可能な第１ブレーキ部と、ディスクロータの他面に接離可能な第２ブレーキ部と、第１ブレーキ部をディスクロータに押圧させる第１押圧部材と、第２ブレーキ部をディスクロータに押圧させる第２押圧部材とを有している。第１ブレーキ部は、ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第１ブレーキパッドと、第１ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第１シム部と、ダイラタント流体を含む第１振動吸収部とを備えている。また、第２ブレーキ部は、ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第２ブレーキパッドと、第２ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第２シム部と、ダイラタント流体を含む第２振動吸収部とを備えている。そして、この第１振動吸収部が第１ブレーキ部と第１押圧部材との当接箇所に配置されるとともに、第２振動吸収部が第２ブレーキ部と第２押圧部材との当接箇所に配置されるようにすることが好ましい。

上記構成のディスクブレーキ装置は、第１振動吸収部が第１ブレーキ部と第１押圧部材との当接箇所に配置され、第２振動吸収部が第２ブレーキ部と第２押圧部材との当接箇所に配置されている。このため、振動の発生源に近い第１ブレーキ部と第１押圧部材との当接箇所及び第２ブレーキ部と第２押圧部材との当接箇所で振動を減衰させるので、ブレーキパッドの振動を効率的に減衰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は、車両の車軸と一体になって回転するディスクロータと、ディスクロータの一面に接離可能な第１ブレーキ部と、ディスクロータの他面に接離可能な第２ブレーキ部と、第１ブレーキ部をディスクロータに押圧させる第１押圧部材と、第２ブレーキ部をディスクロータに押圧させる第２押圧部材とを有している。第１ブレーキ部は、ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第１ブレーキパッドと、第１ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第１パッドシムとこの第１パッドシムに対向して第１押圧部材側に設けられる第２パッドシムとを含む第１シム部と、第１パッドシムと第２パッドシムとの間に配置され、横長形状であり、その長手方向にわたって厚みが均一である弾性体容器からなる第１流体封入部材と第１流体封入部材に封入されるダイラタント流体とを含み、第１流体封入部材にはダイラタント流体以外の流体が存する内部空間を形成した第１振動吸収部とを備えている。また、第２ブレーキ部は、ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第２ブレーキパッドと、第２ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第３パッドシムと第３パッドシムに対向して第２押圧部材側に設けられる第４パッドシムとを含む第２シム部と、第３パッドシムと第４パッドシムとの間に配置され、横長形状であり、その長手方向にわたって厚みが均一である弾性体容器からなる第２流体封入部材と第２流体封入部材に封入されるダイラタント流体とを含み、第２振動吸収部材にはダイラタント流体以外の流体が存する内部空間を形成した第２振動吸収部とを備えている。そして、第１流体封入部材および第２流体封入部材の一端がトレーリング側に対応する箇所に設けられるとともに他端がリーディング側に対応する箇所に設けられ、かつ、第１流体封入部材および第２流体封入部材の長手方向が車両の進行方向に沿うように、第１ブレーキ部および第２ブレーキ部が車両側に取り付けられていることが好ましい。

上記構成のディスクブレーキ装置では、第１，第２流体封入部材の厚みが均一であるという簡易な構成なので、第１，第２流体封入部材を各シム部内に設置する際の調整が容易に行える。しかも、第１，第２流体封入部材の長手方向が車両の進行方向に沿うように取り付けられているので、ブレーキを作動させて車両を減速させた場合、車両の進行方向であるトレーリング側に慣性の法則によりダイラタント流体を容易に集中させることができる。したがって、製造しやすい簡易な構成であるにもかかわらず、トレーリング側の剛性をリーディング側の剛性より容易に大きくすることができ、ブレーキ鳴きを効果的に抑制することができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置によれば、シム部もしくはシム部とブレーキパッドとの間のスペースが少なくてもブレーキパッドの振動の減衰を十分に行って、鳴きの発生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、図３（ａ）（ｂ）は図２の矢印Ａ、Ｂ方向からのキャリパの側面図である。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１０は、図１〜図３に示すように、ディスクロータ１１、マウンティング１２、浮動式キャリパ１３、第１ブレーキ部２０、第２ブレーキ部３０を備えている。

ディスクロータ１１は、略円板形状を有しており、その一面が内側ロータ面１１Ａ、他面が外側ロータ面１１Ｂとされている。また、ディスクロータ１１は、車軸Ｓに固定されており、ディスクロータ１１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１１の回転軸の軸線とは一致する。

マウンティング１２は、ディスクロータ１１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１２は、後述する浮動式キャリパ１３を、ディスクロータ１１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１３は、図１および図２に示すように、ディスクロータ１１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１４から構成され、他方は一対の爪部１５，１６から構成されている。そして、このシリンダ部１４と一対の爪部１５，１６は連結されている。この浮動式キャリパ１３は、マウンティング１２に対し一対のスライドピン１７，１７を介して装着され、上述したように、ディスクロータ１１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１４の内部には、図２に示すように、ピストン１８が備えられている。このピストン１８は、ディスクロータ１１の内側ロータ面１１Ａに面して配置されている。また、このピストン１８は、図示しない車両のブレーキ配管を介してシリンダ部１４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１１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１８がまずディスクロータ１１に向かって移動させられる。そして、このピストン１８の移動により、第１ブレーキ部２０がディスクロータ１１の内側ロータ面１１Ａへ移動・押圧させられる。

一対の爪部１５，１６は、図１および図２に示すように、ディスクロータ１１の回転Ｒ方向に離間した状態で、ディスクロータ１１の外側ロータ面１１Ｂに面して配置されている。この一対の爪部１５，１６は、ピストン１８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１１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１５，１６がまず、ピストン１８と同様、ディスクロータ１１に向かって移動させられる。そして、この一対の爪部１５，１６の移動により、第２ブレーキ部３０がディスクロータ１１の外側ロータ面１１Ｂへ移動・押圧させられる。

第１ブレーキ部２０は、第１ブレーキパッド２１と第１シム部２２とを備えている。この第１ブレーキ部２０は、ディスクロータ１１とピストン１８との間に配置されている。また、第１ブレーキ部２０は、図１および図２に示すように、ディスクロータ１１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１３に保持される。ブレーキ非作動時には、第１ブレーキ部２０は、ディスクロータ１１とピストン１８とに接触しないようになっている。

第１ブレーキパッド２１は、パッド本体部２３と裏金２４とを備えている。パッド本体部２３は、金属等を焼結したものから構成され、ディスクロータ１１の内側ロータ面１１Ａに接触して、その接触により摩擦抵抗を発生させる。裏金２４は、略平板形状を有する剛性体から構成される。この裏金２４の一方の面にパッド本体部２３が接合される。

第１シム部２２は、ブレーキ作動時に第１ブレーキパッド２１に発生する振動を抑制してブレーキ鳴きを防止する部材である。この第１シム部２２は、上述した裏金２４の他方の面に添えた状態に設けられる。第１シム部２２の詳細については後述する。

第２ブレーキ部３０は、第２ブレーキパッド３１と第２シム部３２とを備えている。この第２ブレーキ部３０は、ディスクロータ１１と一対の爪部１５，１６との間に配置されている。また、第２ブレーキ部３０は、図１および図２に示すように、ディスクロータ１１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１３に保持される。ブレーキ非作動時には、第２ブレーキ部３０は、ディスクロータ１１と一対の爪部１５，１６とに接触しないようになっている。

第２ブレーキパッド３１は、パッド本体部３３と裏金３４とを備えている。これらパッド本体部３３と裏金３４は、第１ブレーキパッド２１を構成するパッド本体部２３と裏金２４と同様の構成であり、説明を省略する。また、第２シム部３２は、上述した第１シム部と同様の構成であり、詳細については第１シム部とあわせて以下、説明する。

第１ブレーキ部２０の構成要件の１つである第１シム部２２および第２ブレーキ部３０の構成要件の１つである第２シム部３２について、図４〜図６を用いて更に詳細に説明する。なお、図４（ｂ）および図６（ｂ）の分解斜視図では説明を容易にするため、パッド本体部２３，３３をそれぞれ省略している。

まず、第１シム部２２について説明する。第１シム部２２は、図４および図５に示すように、第１パッドシム２６、第２パッドシム２７、第１振動吸収部２８、Ｏリング２９を備えている。

第１パッドシム２６は、表面の形状が横長形状である金属製薄板から構成されている。この第１パッドシム２６は、ピストン１８と対向する側に配置されている。第２パッドシム２７は、第１パッドシム２６と略同様の外形を有する金属製薄板から構成されている。この第２パッドシム２７は、裏金２４に添えた状態に設けられている。上述した第１パッドシム２６と第２パッドシム２７は、ブレーキパッドの振動を減衰させてブレーキ鳴きを防止する機能を有している。

第１振動吸収部２８は、ダイラタント流体２８ａと流体封入部材２８ｂとを備えている。この第１振動吸収部２８は、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間に配置される。このような配置により、第１シム部２２は三層構造となる。また、第１振動吸収部２８は、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７の長手方向中央付近に配置される。このような配置により、図２に示すピストン１８と第１シム部２２とが当接する箇所に対応した位置に、第１振動吸収部２８がくるようになる。

ダイラタント流体２８ａは、非ニュートン流体であってダイラタンシー現象を示す流体である。「ダイラタンシー」とは、異常粘性の一種であり、図７に示すように、ニュートン流体などの通常流体に比べて、せん断速度が大きくなるに連れてせん断力が急激に増加する性質をいう。つまり、ダイラタント流体２８ａは、ダイラタント流体２８ａに及ぼされる振動、すなわち、せん断速度が大きくなるにつれて、その振動を減衰する能力であるせん断力が急激に向上する流体である。

本実施形態で使用するダイラタント流体２８ａは、溶媒と微細粒子を質量比で、溶媒：微細粒子＝１：４程度で混合した溶液である。図８に示すように、溶媒であるシリコーンオイルは、通常のグリースに用いられている溶液より一桁小さい動粘度を有する。また、混合される微細粒子は、粒径が数μ〜１０μのものである。

ダイラタント流体２８ａは、せん断速度が大きくなるにつれて、せん断力が急激に向上するため、せん断力と比例する流体粘度を、元々高くしておく必要はない。そこで、本実施形態で使用するダイラタント流体２８ａでは、上述したように、従来、グリースとして使用していたシリコーンオイルより動粘度が小さいものを溶媒として使用している。その結果、通常状態では、ダイラタント流体２８ａはゲル状である。このため、ダイラタント流体２８ａを流体封入部材２８ｂへ封入したり、または、ダイラタント流体２８ａを第１シム部２２に塗布したりする作業を行いやすい。

流体封入部材２８ｂは、中空の略円板形状を有する弾性体容器である。そして、ダイラタント流体２８ａは、流体封入部材２８ｂに封入される。

Ｏリング２９は、円環形状のゴムから構成され、第１振動吸収部２８を取り囲むように第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間に配置される。このような配置により、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間に封止空間Ｔ１が形成される。第１振動吸収部２８は、この封止空間Ｔ１内に位置するように配置される。なお、上述の配置において、Ｏリング２９は、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間から流体が漏れることを防止する流体漏洩防止部材として機能する。

次に、第２シム部３２について説明する。第２シム部３２は、図５および図６に示すように、第３パッドシム３６、第４パッドシム３７、第２振動吸収部３８，３８、Ｏリング３９，３９を備えている。

第３パッドシム３６は、表面形状が横長形状である金属製薄板から構成されている。この第３パッドシム３６は、図１に示す一対の爪部１５，１６と対向側に配置されている。第４パッドシム３７は、第３パッドシム３６と略同様の外形を有する金属製薄板から構成されている。この第４パッドシム３７は、裏金３４に添えた状態に設けられている。上述した第３パッドシム３６と第４パッドシム３７は、ブレーキパッドの振動を減衰させてブレーキ鳴きを防止する機能を有している。

第２振動吸収部３８は、ダイラタント流体３８ａと流体封入部材３８ｂとを備えている。この第２振動吸収部３８は、第３パッドシム３６と第４パッドシム３７との間に配置される。このような配置により、第２シム部３２は三層構造となる。また、第２振動吸収部３８は、第３パッドシム３６と第４パッドシム３７の長手方向の左右に１個ずつ配置される。このような配置により、図２に示す一対の爪部１５，１６と第２シム部３２とが当接する箇所に対応した位置に、第２振動吸収部３８，３８がくるようになる。なお、第２振動吸収部３８のその他の構成は、第１振動吸収部２８と同じであり、ここでは、その説明を省略する。

Ｏリング３９は、円環形状のゴムから構成され、第２振動吸収部３８を取り囲むように第３パッドシム３６と第４パッドシム３７との間に配置される。このような配置により、第３パッドシム３６と第４パッドシム３７との間に封止空間Ｔ２が形成される。第２振動吸収部３８は、この封止空間Ｔ２内に位置するように配置される。なお、上述の配置において、Ｏリング３９は、第３パッドシム３６と第４パッドシム３７との間から流体が漏れることを防止する流体漏洩防止部材として機能する。

以上のように構成された本実施形態のディスクブレーキ装置１０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１３のシリンダ部１４に供給される。このブレーキ油圧の供給により、図１および図２に示すように、ピストン１８がディスクロータ１１の回転軸に沿って、ディスクロータ１１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１８が図２に示した第１ブレーキ部２０の裏金２４を内側ロータ面１１Ａ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１５，１６も、ディスクロータ１１の回転軸に沿って、ディスクロータ１１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１５，１６は第２ブレーキ部３０の裏金３４を外側ロータ面１１Ｂの方向へ押圧する。

その結果、第１ブレーキ部２０のパッド本体部２３がディスクロータ１１の内側ロータ面１１Ａに摩擦接触するとともに、第２ブレーキ部３０のパッド本体部３３がディスクロータ１１の外側ロータ面１１Ｂに摩擦接触する。このように、第１ブレーキ部２０と第２ブレーキ部３０が、ディスクロータ１１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１１には制動力が発生し、ディスクロータ１１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、パッド本体部２３，３３とディスクロータ１１との摩擦接触により、両者間で振動が発生し、いわゆる鳴きが発生する場合がある。この鳴き発生の原因として、たとえば、次のものが挙げられている。１つ目として、ディスクロータ１１の振動特性と、浮動式キャリパ１３またはパッド本体部２３，３３の摩擦材の振動特性とが連成して自励振動が発生することである。２つ目として、パッド本体部２３，３３の摩擦材をディスクロータへ押圧した際の、面圧分布が不適切であることである。３つ目として、パッド本体部２３，３３に採用した摩擦材の摩擦特性が不適切であることである。

本実施形態では、上記の原因などに基づいて発生する鳴きを防止する技術として、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７を有する第１シム部２２に、ダイラタント流体２８ａを含む第１振動吸収部２８を適切な数量設けている。また、第３パッドシム３６と第４パッドシム３７を有する第２シム部３２に、ダイラタント流体３８ａを含む第２振動吸収部３８，３８を適切な数量設けている。その結果、各パッドシムだけでなく、ダイラタント流体２８ａ，３８ａによっても、振動を吸収している。特に、上述したようにダイラタント流体２８ａ，３８ａは、振動が大きくなるにつれ、その振動を減衰する能力が急激に向上するので、それほど多くの量のダイラタント流体２８ａ，３８ａを要せずに適切に振動を減衰でき、鳴きを防止することができる。

以下、上述した本発明に係るディスクブレーキ装置における鳴き試験の結果について、図９に基づいて説明する。図９において、Ｎは従来技術である比較例１における鳴き発生の平均値を示し、Ｇは別の従来技術である比較例２における鳴き発生の平均値を示し、Ｄは本願発明における鳴き発生の平均値を示す。図９に示す表から明らかなように、本実施形態に係るディスクブレーキ装置は、比較例１，２のディスクブレーキ装置に比べ、１０〜３０［ｄＢ］程度、音圧が下がっており、鳴きの発生をかなり防止していることがわかる。

本実施形態では、押圧部材であるピストン１８と第１ブレーキパッド２１との間に、ダイラタント流体２８ａを有する第１振動吸収部２８を備えている。また、一対の爪部１５，１６と第２ブレーキパッド３１との間に、ダイラタント流体３８ａを有する第２振動吸収部３８を備えている。このような構成により、ディスクロータ１１の回転軸に沿った方向のスペースが少なくても、第１ブレーキパッド２１、または第２ブレーキパッド３１で発生する振動の減衰効果を十分に得ることができる。その結果、鳴きの発生を効果的に防止することができる。

本実施形態では、ダイラタント流体２８ａが封入される流体封入部材２８ｂおよびダイラタント流体３８ａが封入される流体封入部材３８ｂを更に備えている。このような構成により、ダイラタント流体２８ａ，３８ａの取扱いが容易になる。また、ダイラタント流体２８ａ，３８ａの流失による減少を防止することができる。

本実施形態では、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間にダイラタント流体２８aが配置されている。また、第３パッドシム３６と第４パッドシムとの間にダイラタント流体３８ａが配置されている。このような構成により、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７とダイラタント流体２８ａとを層状に配置することができる。また、第３パッドシム３６と第４パッドシム３７とダイラタント流体３８ａとを層状に配置することができる。そして、厚み方向のスペースを有効に活用できる。

本実施形態では、第１パッドシム２６と、第２パッドシム２７と、流体漏洩防止部材として機能するＯリング２９とによって形成される封止空間Ｔ１にダイラタント流体２８ａが配置されている。また、第３パッドシム３６と、第４パッドシム３７と、流体漏洩防止部材として機能するＯリング３９とによって形成される封止空間Ｔ２にダイラタント流体３８ａが配置されている。このため、ディスクブレーキ装置１０を連続使用して流体封入部材２８ｂ，３８ｂに磨耗等が発生したとしても、封止空間Ｔ１，Ｔ２外へのダイラタント流体２８ａ，３８ａの漏れを防止することができる。その結果、簡易な構成にもかかわらず、第１ブレーキパッド２１とピストン１８との間、および、第２ブレーキパッド３１と一対の爪部１５，１６との間に十分な量のダイラタント流体２８ａ，３８ａを継続的に維持することができる。また、上述した封止空間Ｔ１またはＴ２内にダイラタント流体２８ａ，３８ａを配置する構成であれば、ダイラタント流体２８ａ、３８ａを流体封入部材２８ｂ，３８ｂに封入せずに第１シム部又は第２シム部に配置することもできる。

本実施形態では、ダイラタント流体２８ａ，３８ａを取り囲むように配置されているＯリング２９，３９はゴム等の弾性部材でできており、上述した流体漏洩防止部材としての封止機能を有するだけでなく、振動を減衰する機能をも有している。その結果、Ｏリング２９を第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間に配置するとともに、Ｏリング３９を第３パッドシム３６と第４パッドシム３７との間に配置することによって、鳴きの発生を更に防止することができる。

本実施形態では、第１振動吸収部２８が第１ブレーキ部２０とピストン１８との当接箇所に配置され、第２振動吸収部３８，３８が第２ブレーキ部３０と一対の爪部１５，１６との当接箇所に配置されている。このため、振動の発生源に近い第１ブレーキ部２０とピストン１８との当接箇所、および第２ブレーキ部３０と一対の爪部１５，１６との当接箇所で振動をそれぞれ減衰させるので、第１ブレーキ部２０と第２ブレーキ部３０の振動を効果的に減衰させることができる。

［第２実施形態］
次に本発明に係る車両用のディスクブレーキ装置の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態の第１シム部２２と第２シム部３２に代えて、第１シム部６２と第２シム部７２を設けている。また、この第１ブレーキ部６０と第２ブレーキ部７０は、図１０に示すように、長手方向が車両の進行方向に沿うように水平に配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様であり省略する。

なお、ディスクロータ１１は、図１２に示すように、図示Ｒ１からＲ２の方向Ｒに回転する。図１２に示すＲ１は、第１，第２ブレーキパッド２１，３１におけるディスクロータ１１の回転方向の入側を意味する「リーディング側」であり、Ｒ２は、第１，第２ブレーキパッド２１，３１におけるディスクロータ１１の回転方向の出側を意味する「トレーリング側」である。

本実施形態に係る第１ブレーキ部６０は、図１１に示すように、第１ブレーキパッド２１と第１シム部６２とを備え、ディスクロータ１１とピストン１８との間に配置されている。この第１シム部６２は、図１３に示すように、第１パッドシム２６、第２パッドシム２７、第1振動吸収部６８を備えている。第１振動吸収部６８は、ダイラタント流体６８ａと流体封入部材６８ｂとを備えている。この第１振動吸収部６８は、第１パッドシム２６と第２パッドシム２７との間に配置されている。このような配置により、第１シム部６２は三層構造となっている。

ダイラタント流体６８ａは、第１実施形態のダイラタント流体２８ａ，３８ａと同様の性質を有する流体である。流体封入部材６８ｂは、図１３および図１４に示すように、横長形状である略矩形状であり、その長手方向にわたって厚みが均一な弾性体容器である。また、流体封入部材６８ｂの内部容積は、封入されるダイラタント流体６８ａの容積の２倍程度の大きさになるように設定されている。そのため、流体封入部材６８ｂには、ダイラタント流体６８ａが封入されるとともに、ダイラタント流体６８ａが封入されていない内部空間６８ｃには空気などが充填されている。

本実施形態に係る第２ブレーキ部７０は、図１１に示すように、第２ブレーキパッド３１と第２シム部７２とを備えている。第２シム部７２は、図１３に示すように、第３パッドシム３６、第４パッドシム３７、第２振動吸収部７８を備えている。第２振動吸収部７８は、第１振動吸収部６８と同様の構成を有しており説明を省略する。

次に、上述した構成を有する第１シム部６２を有する第１ブレーキ部６０と、第２シム部７２を有する第２ブレーキ部７０の取り付け方法について、以下、説明する。

図１０または図１２に示すように、第１ブレーキ部６０および第２ブレーキ部７０は、長手方向が車両の進行方向に沿うように、浮動式キャリパ１３によって水平に保持されて、車体側に連結される。第１ブレーキ部６０を水平に保持すると、その内部にある第１振動吸収部６８を構成する流体封入部材６８ｂの長手方向も車両の進行方向に沿うように水平になる。同様に、第２ブレーキ部７０を水平に保持すると、その内部にある第２振動吸収部７８を構成する流体封入部材７８ｂの長手方向も車両の進行方向に沿うように水平になる。そのため、車両が等速運動または停止などをしている場合、第１振動吸収部６８および第２振動吸収部７８は、図１４（ａ）に示すように、リーディング側Ｒ１およびトレーリング側Ｒ２のどちらにおいても同じように、流体封入部材６８ｂ，７８ｂの高さ方向の下方にダイラタント流体６８ａ，７８ａを有し、上方に内部空間６８ｃ，７８ｃを形成するようになっている。

第２実施形態のディスクブレーキ装置５０では、第１実施形態のディスクブレーキ装置１０と同様の動作が行われるが、第２実施形態では、第１振動吸収部６８内に内部空間６８ｃが形成され、第２振動吸収部７８内に内部空間７８ｃが形成されている。これにより、第１振動吸収部６８内においてダイラタント流体６８ａは移動可能となっている。また、第２振動吸収部７８内においてもダイラタント流体７８ａは移動可能となっている。そのため、ブレーキが作動されると、第１振動吸収部６８内のダイラタント流体６８ａと第２振動吸収部７８内のダイラタント流体７８ａとは、慣性の法則により、図１４（ｂ）のように、進行方向前方に引き寄せられる。

この進行方向前方という位置は、第１ブレーキ部６０と第２ブレーキ部７０におけるトレーリング側に相当する。そのため、ブレーキ作動時、両ブレーキ部６０，７０のトレーリング側に相当する箇所にダイラタント流体６８ａ，７８ａが集中して存在し、リーディング側に相当する箇所にダイラタント流体６８ａ，７８ａがほとんど存在しない状態となる。このため、リーディング側に相当する箇所のせん断力は変化しない一方、トレーリング側に相当する箇所のせん断力が一時的に増加する。このようなせん断力の増減により、リーディング側に相当する箇所の剛性は変化しない一方、トレーリング側に相当する箇所の剛性が増加し、リーディング側の剛性より大きくなる。

ところで、本願発明者は、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、その２接点モデルに係る運動方程式を解くことによって、ブレーキパッドの鳴きを効果的に防止する条件を見出した。すなわち、第１ブレーキ部６０の第１ブレーキパッド２１と第２ブレーキ部７０の第２ブレーキパッド３１のトレーリング側の剛性を、リーディング側の剛性より大きくなるようにするとブレーキ鳴きが効果的に防止できるのである。したがって、第２実施形態に係る第１振動吸収部６８および第２振動吸収部７８の構成によれば、ブレーキ作動時の慣性を利用して、トレーリング側にダイラタント流体を容易に集中させることができる。そして、このダイラタント流体の集中により、両ブレーキパッド２１，３１のトレーリング側の剛性を大きくすることができ、ブレーキ鳴きを効果的に防止することができる。

本実施形態では、ダイラタント流体６８ａ，７８ａは、車両の減速に応じて流体封入部材６８ｂ，７８ｂ内におけるトレーリング側Ｒ２に移動可能な状態で第１，第２流体封入部材６８ｂ，７８ｂに封入されるようにしている。このような構成により、ブレーキを作動させて車両を減速させる際、第１，第２ブレーキパッド２１，３１のトレーリングＲ２側にダイラタント流体６８ａ，７８ａを容易に集中させることができる。その結果、ブレーキ作動時に、トレーリングＲ２側の剛性をリーディングＲ１側の剛性より大きくすることができ、ブレーキ鳴きを抑制することができる。

本実施形態では、第１，第２流体封入部材６８ｂ，７８ｂの厚みが長手方向にわたり均一であるという簡易な構成により、第１，第２流体封入部材を各シム部内に設置する際の調整が容易に行える。しかも、第１，第２流体封入部材６８ｂ，７８ｂの長手方向が車両の進行方向に沿うように水平に取り付けられているので、ブレーキを作動させて車両を減速させた場合、車両の進行方向であるトレーリングＲ２側に慣性の法則によりダイラタント流体６８ａ，７８ａを集中させることができる。したがって、製造しやすい簡易な構成であるにもかかわらず、トレーリングＲ２側の剛性をリーディングＲ１側の剛性より容易に大きくすることができ、ブレーキ鳴きを効果的に抑制することができる。

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、ダイラタント流体をシム部内に設ける構成で説明したが、ディスクブレーキの構成によっては、シム部と裏金との間にダイラタント流体を設ける構成としてもよい。また、上記実施形態では、流体漏洩防止部材として、Ｏリングを用いたが、これに限定される訳ではなく、流体を封止できるものであれば、たとえば、ガスケットなどでもよい。

また、本実施形態では、第１振動吸収部および第２振動吸収部として、流体封入部材に封入されたダイラタント流体を用いて説明したが、ダイラタント流体はシム部またはシム部と裏金との間に介在されて振動を減衰できる形態であればどのような形態でもよく、たとえば、ダイラタント流体をそのままシム部に塗布して設ける構成としてもよい。

また、本実施形態では、ダイラタント流体を、溶媒であるシリコーンオイルと微細粒子（粒径数μｍ〜１０μｍ）を質量比１：４で混合した溶液としたが、ダイラタント流体の溶媒、微細粒子径、混合比率などはこれらに限定される訳ではなく、例えば、シリコーンオイルに代えて、水を溶媒としてもよい。

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。第１実施形態に係る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。（ａ）は図２のディスクブレーキ装置の矢印Ａ方向からの側面図、（ｂ）は図２のディスクブレーキ装置の矢印Ｂ方向からの側面図である。（ａ）は第１実施形態に係る第１ブレーキ部の断面図、（ｂ）は第１実施形態に係る第１ブレーキ部の分解斜視図である。（ａ）は第１実施形態に係る振動吸収部の正面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。（ａ）は第１実施形態に係る第２ブレーキ部の断面図、（ｂ）は第１実施形態に係る第２ブレーキ部の分解斜視図である。ダイラタント流体と通常流体のせん断速度とせん断力の関係を示す表である。ダイラタント流体に使用するシリコーンオイルの動粘度を示す表である。従来のディスクブレーキ装置と本発明に係るディスクブレーキ装置における鳴き試験の結果（平均値）を示す表である。第２実施形態に係るキャリパの取り付け方向を示す側面図である。第２実施形態に係る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。図１０におけるキャリパを拡大した部分拡大図である。（ａ）は第２実施形態に係る第１，第２ブレーキ部の断面図、（ｂ）は第２実施形態に係る第１，第２ブレーキ部の分解斜視図である。 (ａ)は車両が定速走行中の振動吸収部におけるダイラタント流体の位置を示す図、（ｂ）は車両が減速した際の振動吸収部におけるダイラタント流体の位置を示す図、（ｃ）は（ｂ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

符号の説明

１０，５０…ディスクブレーキ装置、１１…ディスクロータ、１１Ａ…内側ロータ面、１１Ｂ…外側ロータ面、１４…シリンダ部、１５，１６…爪部、１８…ピストン、２０，６０…第１ブレーキ部、２１…第１ブレーキパッド、２２，６２…第１シム部、２３，３３…パッド本体部、２４，３４…裏金、２６…第１パッドシム、２７…第２パッドシム、２８，６８…第１振動吸収部、２８ａ，３８ａ，６８ａ，７８ａ…ダイラタント流体、２８ｂ，３８ｂ，６８ｂ，７８ｂ…流体封入部材、２９，３９…Ｏリング、３０，７０…第２ブレーキ部、３１…第２ブレーキパッド、３２，７２…第２シム部、３６…第３パッドシム、３７…第４パッドシム、３８，７８…第２振動吸収部、６８ｃ，７８ｃ…内部空間、Ｒ…ディスクロータの回転方向、Ｒ１…リーディング側、Ｒ２…トレーリング側、Ｔ１，Ｔ２…封止空間

Claims

ディスクロータと接触して摩擦を発生させるブレーキパッドと、
前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧させる押圧部材とを備え、
前記ブレーキパッドと前記押圧部材との間にダイラタント流体が介在されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
前記ダイラタント流体が封入される流体封入部材を更に備え、前記流体封入部材に封入される前記ダイラタント流体が、前記ブレーキパッドと前記押圧部材との間に介在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。
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接合される裏金と、前記裏金の前記押圧部材側に取り付けられるシム部とを有し、前記ダイラタント流体が前記シム部に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のディスクブレーキ装置。
前記シム部は、前記裏金に取り付けられる第１パッドシムと前記第１パッドシムに対向して前記押圧部材側に設けられる第２パッドシムとを有し、前記ダイラタント流体が前記第１パッドシムと前記第２パッドシムとの間に配置されていることを特徴とする請求項３記載のディスクブレーキ装置。
前記ダイラタント流体を取り囲む流体漏洩防止部材を更に備え、前記第１パッドシムと前記第２パッドシムと前記流体漏洩防止部材とによって形成される封止空間に、前記ダイラタント流体が配置されていることを特徴とする請求項４記載のディスクブレーキ装置。
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接合される裏金と、前記裏金の前記押圧部材側に取り付けられるシム部とを有し、前記ダイラタント流体が前記シム部と前記裏金との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のディスクブレーキ装置。
前記ダイラタント流体は、車両の減速に応じて前記流体封入部材内におけるトレーリング側に移動可能な状態で前記流体封入部材に封入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。
前記ダイラタント流体は、低粘度溶媒と微細粒子との混合物であることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載のディスクブレーキ装置。
車両の車軸と一体になって回転するディスクロータと、
前記ディスクロータの一面に接離可能な第１ブレーキ部と、
前記ディスクロータの他面に接離可能な第２ブレーキ部と、
前記第１ブレーキ部を前記ディスクロータに押圧させる第１押圧部材と、
前記第２ブレーキ部を前記ディスクロータに押圧させる第２押圧部材と、を有し、
前記第１ブレーキ部は、
前記ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第１ブレーキパッドと、
前記第１ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第１シム部と、
ダイラタント流体を含む第１振動吸収部と、を備え、
前記第２ブレーキ部は、
前記ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第２ブレーキパッドと、
前記第２ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第２シム部と、
ダイラタント流体を含む第２振動吸収部と、を備え、
前記第１振動吸収部が前記第１ブレーキ部と前記第１押圧部材との当接箇所に配置されると共に、前記第２振動吸収部が前記第２ブレーキ部と前記第２押圧部材との当接箇所に配置されることを特徴とするディスクブレーキ装置。
車両の車軸と一体になって回転するディスクロータと、
前記ディスクロータの一面に接離可能な第１ブレーキ部と、
前記ディスクロータの他面に接離可能な第２ブレーキ部と、
前記第１ブレーキ部を前記ディスクロータに押圧させる第１押圧部材と、
前記第２ブレーキ部を前記ディスクロータに押圧させる第２押圧部材と、を有し、
前記第１ブレーキ部は、
前記ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第１ブレーキパッドと、
前記第１ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第１パッドシムと前記第１パッドシムに対向して前記第１押圧部材側に設けられる第２パッドシムとを含む第１シム部と、
前記第１パッドシムと前記第２パッドシムとの間に配置され、横長形状であり、その長手方向にわたって厚みが均一である弾性体容器からなる第１流体封入部材と前記第１流体封入部材に封入されるダイラタント流体とを含み、前記第１流体封入部材には前記ダイラタント流体以外の流体が存する内部空間を形成した第１振動吸収部と、を備え、
前記第２ブレーキ部は、
前記ディスクロータと接触して摩擦を発生させる第２ブレーキパッドと、
前記第２ブレーキパッドの裏金に取り付けられる第３パッドシムと前記第３パッドシムに対向して前記第２押圧部材側に設けられる第４パッドシムとを含む第２シム部と、
前記第３パッドシムと前記第４パッドシムとの間に配置され、横長形状であり、その長手方向にわたって厚みが均一である弾性体容器からなる第２流体封入部材と前記第２流体封入部材に封入されるダイラタント流体とを含み、前記第２流体封入部材には前記ダイラタント流体以外の流体が存する内部空間を形成した第２振動吸収部と、を備え、
前記第１流体封入部材および前記第２流体封入部材の一端がトレーリング側に対応する箇所に設けられるとともに他端がリーディング側に対応する箇所に設けられ、かつ、前記第１流体封入部材および前記第２流体封入部材の長手方向が車両の進行方向に沿うように、前記第１ブレーキ部および前記第２ブレーキ部が車両側に取り付けられていることを特徴とするディスクブレーキ装置。