JP2009174568A - ディスクブレーキ用パッド - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ鳴きを効果的に抑制できるディスクブレーキ用パッドを提供する。
【解決手段】ディスクロータＲに押圧されて制動力を発生する摩擦材２と、摩擦材２の裏面に取付けられた裏板３とを有するディスクブレーキ用パッド１であって、裏板３は、制動時にディスクロータＲが回入する回入側部３ａと、回出する回出側部３ｂを有している。そして回入側部３ａの板厚方向のばね定数が、回出側部３ｂの板厚方向のばね定数よりも小さくなるように設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディスクロータに押圧されて制動力を発生する摩擦材と、その摩擦材の裏面に取付けられた裏板とを有するディスクブレーキ用パッドに関する。とりわけブレーキ鳴き対策が施されたディスクブレーキ用パッドに関する。

パッドには、従来、様々なブレーキ鳴き対策が施されている（特許文献１〜３参照）。その対策としては、例えば摩擦材の材料を選択するものであった。
特開２００１−１７２６１３号公報 特開２００１−２４０８４７号公報 特開２００２−１７３６６７号公報

しかし摩擦材は、摩擦係数の向上や耐磨耗性など様々な特性が要求されているために材料選択に制約が多い。そのため摩擦材の材料選択によってブレーキ鳴き対策を達成することは容易でなかった。そこで本発明は、摩擦材ではない部分においてブレーキ鳴きを効果的に抑制できるディスクブレーキ用パッドを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるディスクブレーキ用パッドであることを特徴とする。すなわち請求項１に記載の発明によると、摩擦材と裏板を有するディスクブレーキ用パッドであって、裏板は、制動時にディスクロータが回入する回入側部と、回出する回出側部を有している。そして回入側部の板厚方向のばね定数が、回出側部の板厚方向のばね定数よりも小さくなるように設定されている。

したがってパッドのばね定数は、裏板によって回出側部よりも回入側部が小さくなる。ところでパッドは、制動時において回入側部と回出側部の二点でディスクロータに当接すると不安定振動を生じ、その結果、ブレーキ鳴きが発生する場合がある。しかしこの現象は、パッドの回入側部のばね定数を回出側部のばね定数より小さく設定することによって抑制され得る。そして本発明によるとパッドのばね定数は、摩擦材ではなく、裏板のばね定数を調整することで調整されている。したがって摩擦材の材料の選択性を狭めることなく、ブレーキの鳴きを抑制できる構成になっている。そして本発明によるブレーキの鳴きの抑制効果は、本発明者が独自に求めた理論式等から求められ、かつ実験からも得ることができた。

請求項２に記載の発明によると、裏板は、回入側部の板厚が回出側部の板厚よりも薄く、これにより回入側部の板厚方向のばね定数が回出側部の板厚方向のばね定数よりも小さくなっている。したがって裏板は、幅長さや高さを変えることなく、板厚を調整することでばね定数が調整されている。そのため裏板に取付けられる摩擦材の摩擦面積等に影響なく、裏板のばね定数を簡易に調整することができる。

請求項３に記載の発明によると、摩擦材に対面する裏板の表面は、一平面状に形成されている。そして裏板の裏面は、回入側部が回出側部よりも表面側に近接している。したがって裏板は、表面が一平面状であるために、摩擦材の厚みに影響を与えない構成になっている。そして裏板の裏面形状によってばね定数が調整されている。そのため摩擦材の厚みに影響を与えることなく、裏板のばね定数が調整され得る構成になっている。

請求項４に記載の発明によると、裏板の回入側部は、裏板をディスクロータに向けて押す押圧部材に押される押圧領域部から回入端部に向けて表面側に傾斜している。したがって摩擦材の板厚は、力を受ける押圧領域部の近傍において厚く、回入端部に向けて除々に薄くなっている。したがって裏板は、押圧力に対応した板厚になっており、強度的に優れた構成になっている。

請求項５に記載の発明によると、裏板の回入側部は、裏板がディスクロータに向けて押圧部材に押される押圧領域部よりも回入側に位置している。回出側部は、押圧領域部よりも回出側に位置している。ところでパッドが不安定振動した際に生じるブレーキ鳴きは、押圧領域部を避けた両端部におけるばね定数の差によって効果的に抑制し得ることが本発明者の理論等によって予測できた。そのため本発明によると、ブレーキ鳴きを効果的に抑制し得ることが理論的に予測され得る。

（実施の形態１）
実施の形態１を図１〜４にしたがって説明する。ディスクブレーキ１０は、図１に示すように対向型ディスクブレーキであって、キャリパ１１と一対のパッド１を有している。キャリパ１１は、ディスクロータＲを軸方向に跨いでおり、インナ側（図下側）とアウタ側（図上側）にシリンダ部１１ａを有している。シリンダ部１１ａには、ピストン（押圧部材）１２が移動可能に挿入されており、ピストン１２によってパッド１をディスクロータＲに押圧する。

キャリパ１１は、図１に示すようにパッド１が挿入される開口部１１ｂを有している。開口部１１ｂの四つ角には、パッド１の端面に沿ってディスクロータＲの中心部に延出するトルク受部１１ｃが設けられている。したがって制動時にパッド１がトルク受部１１ｃによって移動規制され、パッド１とディスクロータＲの間に生じる摩擦力によって制動力が発生する。一対のパッド１は、開口部１１ｂから挿入され、吊り下げピン１３によってキャリパ１１に対して軸方向に移動可能に支持される。

パッド１は、図２，３に示すように摩擦材２と裏板３を有している。摩擦材２は、ディスクロータＲに押圧されることで制動力を発生する。摩擦材２は、略直方体であって、厚みがいずれの場所においてもほぼ等しくなっている。裏板３は、金属性であって、摩擦材２の裏面に取付けられている。

裏板３は、図２，３に示すように回入側部３ａと回出側部３ｂと押圧領域部３ｃを有している。押圧領域部３ｃは、制動時にピストン１２によって押されて、ほぼ押圧力が一定になる領域である。回入側部３ａは、車両前進時にディスクロータＲが回入する側であって、詳しくは、ディスクロータＲが回入する回入端部と押圧領域部３ｃとの間の領域である。回出側部３ｂは、車両前進時にディスクロータＲが回出する側であって、詳しくは、ディスクロータＲが回出する側の回出端部と押圧領域部３ｃとの間の領域である。

摩擦材２と裏板３は、それぞれパッド１の図心とディスクロータＲの回転中心とを結んだ中心線に対してほぼ対象な形状になっている。ただし裏板３の厚みは、回入側部３ａが回出側部３ｂよりも薄くなっている。裏板３の表面３ｄは、一枚平面状であって、摩擦材２と対面している。裏板３の裏面３ｅは、押圧領域部３ｃと回出側部３ｂにおいて表面３ｄと平行な一枚平面状になっている。一方、回入側部３ａの裏面３ｅは、押圧領域部３ｃよりも表面３ｄに向けて近接し、かつ傾斜部３ａ１を有している。

傾斜部３ａ１は、押圧領域部３ｃから回入端部に向けて直線的に傾斜している。そして回入端部の厚みは、押圧領域部３ｃの厚みの５０％以下に設定されている。例えば、押圧領域部３ｃの板厚が５ｍｍ、回入端部の板厚が２ｍｍに設定されている。したがって回入側部３ａの板厚方向のばね定数は、回出側部３ｂのばね定数よりも小さくなっている。そして回入側部３ａのばね係数は、回出側部３ｂのばね係数の８０％以下、好ましくは５０％以下、３３％以下に設定されている。

そして発明者は、この構成によってブレーキ鳴きを抑制し得ることを独自の理論式等から予測することができた。そして実験からもそれを立証することができた。すなわちパッド１は、制動時に熱膨張によって真ん中がディスクロータＲ側へ膨らむため、真ん中が削られ易い。あるいは真ん中がピストン１２などの押圧部材によって強い力で押圧されるため、両端部に比べて削られ易い。そのためパッド１は、冷えた状態において両端部がディスクロータＲに当接し易い。

そしてパッド１は、ディスクロータＲに対して二点にて当接すると、不安定振動が生じ、その結果、ブレーキ鳴きが発生する場合がある。この不安定振動は、クーロン摩擦による自励振動である考えられており、２自由度以上の多自由度系において生じる。そして図４に示すように発明者は、先ず、摩擦材２の摺動面に対して垂直方向な振動のみが発生すると仮定し、さらに摩擦材２が回入側部と回出側部においてディスクロータＲに当接し、一端部がｙ方向に動作許容された状態にてトルク受部１１ｃに当ると仮定した。

その条件の下で発明者が独自に不安定領域の計算を行った結果、下記の（式１）を満たす場合に不安定領域が現れて、この領域にて不安定振動が発生することを予測することができた。なおＬは、裏板３厚み中心から摩擦材２の摺動面との距離であり、ｋｐ１、ｋｐ２は、回入側部および回出側部のばね定数である。
Ｘ１＜ｋｐ２／ｋｐ１＜Ｘ２ …（式１）
Ｘ１＝（ａ−μ１Ｌ−μ２μ３ａ）／（ａ＋μ２Ｌ＋μ２μ３ａ）
Ｘ２＝（１＋μ１μ３）／（１＋μ２μ３）

次に（式１）に実際に用いるパッド１の数値を代入した。その結果、ｋｐ２／ｋｐ１が１以上において大きければ大きいほど不安定領域を脱することが理論的に予測することができた。そして本形態では、ｋｐ１がｋｐ２よりも小さいために不安定領域を脱し得る。その結果、不安定振動が原因で生じるブレーキ鳴きを抑制し得ることが予測できた。

さらに本発明者は、ピストン１２などの押圧部材によって押される領域において押圧力がほぼ等しくなることに着目した。このことから裏板３は、押圧領域部３ｃを支点として回入側部３ａと回出側部３ｂが片持ち梁状になると仮定した。さらに発明者は、摩擦材２のばね定数が裏板３のばね定数に比べて非常に小さく、例えば１０分の１程度であることに着目した。このことから裏板３は、パッド１のばね定数に大きな影響を与えることがわかった。したがって裏板３の回入側部３ａのばね定数を裏板３の回出側部３ｂのばね定数に比べて小さくすることによって、効果的にブレーキ鳴きを抑制し得ることが理論的に予測できた。そして実験によってもそれを確認することができた。

以上のように、裏板３は、図３に示すように車両前進時の制動時にディスクロータＲが回入する回入側部３ａと、回出する回出側部３ｂを有している。そして回入側部３ａの板厚方向のばね定数が、回出側部３ｂの板厚方向のばね定数よりも小さくなるように設定されている。

したがってパッド１のばね定数は、裏板３によって回出側部よりも回入側部が小さくなる。そして本形態によるとパッド１のばね定数は、摩擦材２ではなく、裏板３のばね定数を調整することで調整されている。したがって摩擦材２の材料の選択性を狭めることなく、ブレーキの鳴きを抑制し得る構成になっている。そして本形態によるブレーキの鳴きの抑制効果は、本発明者が独自に求めた理論式等から求められ、かつ実験からも得ることができた。

また裏板３は、図３に示すように回入側部３ａの板厚が回出側部３ｂの板厚よりも薄く、これにより回入側部３ａの板厚方向のばね定数が回出側部３ｂの板厚方向のばね定数よりも小さくなっている。したがって裏板３は、幅長さや高さを変えることなく、板厚を調整することでばね定数が調整されている。そのため裏板３に取付けられる摩擦材２の摩擦面積等に影響なく、裏板３のばね定数を簡易に調整することができる。

また裏板３の表面３ｄは、図３に示すように一平面状に形成されている。そして裏板３の裏面３ｅは、回入側部３ａが回出側部３ｂよりも表面３ｄ側に近接している。したがって裏板３は、表面３ｄが一平面状であるために、摩擦材２の厚みに影響を与えない構成になっている。そして裏板３の裏面３ｅ形状によってばね定数が調整されている。そのため摩擦材２の厚みに影響を与えることなく、裏板３のばね定数が調整され得る構成になっている。

また裏板３の回入側部３ａは、図３に示すように押圧領域部３ｃから回入端部に向けて表面３ｄ側に傾斜している。したがって摩擦材２の板厚は、力を受ける押圧領域部３ｃの近傍において厚く、回入端部に向けて除々に薄くなっている。したがって裏板３は、押圧力に対応した板厚になっており、強度的に優れた構成になっている。

また回入側部３ａは、押圧領域部３ｃよりも回入側に位置し、回出側部３ｂは、押圧領域部３ｃよりも回出側に位置している。ところでパッド１が不安定振動した際に生じるブレーキ鳴きは、押圧領域部３ｃを避けた両端部におけるばね定数の差によって効果的に抑制し得ることが本発明者の独自の理論等によってわかった。そのため本形態によると、ブレーキ鳴きを効果的に抑制し得ることが理論的に予測され得る。

またパッド１は、後進時において回入側と回出側が逆転する。そのため裏板３は、後進時において回出側となる回入側部３ａがトルク受部１１ｃに当接する。そして後進時における制動トルクは、前進時における制動トルクに比べて小さい。そのため板厚が薄い回入側部３ａであっても後進時における制動トルクを十分受けることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２を図５〜７にしたがって説明する。実施の形態２は、実施の形態１とほぼ同様に形成されている。しかし実施の形態２は、ディスクブレーキ２０が浮動型ディスクブレーキである点等において実施の形態１と相違している。以下、相違点を中心に実施の形態２について説明する。

ディスクブレーキ２０は、図５に示すように車体側の部材に取付けられるマウンティング２１と、キャリパ２２と、一対のパッド４を有している。キャリパ２２は、スライドピン２４によってマウンティング２１に対して移動可能に取付けられている。キャリパ２２は、ディスクロータＲを軸方向に跨って延出しており、インナ側にピストン２３を有し、アウタ側に爪２２ａを有している。

マウンティング２１は、図５，６に示すようにパッド４を案内支持するガイド部２１ａを有している。ガイド部２１ａは、凹設されており、パッド４の耳部６ｆを移動可能に支持する。したがってインナ側のパッド４をピストン２３によってディスクロータＲに押付け、その反力によってインナ側に移動したキャリパ２２の爪２２ａによってアウタ側のパッド４をディスクロータＲに押付けることができる。

パッド４は、図６，７に示すように摩擦材５と裏板６を有している。裏板６は、ピストン２３（または爪２２ａ）によって押される押圧領域部６ｃと、車両前進時の制動時にディスクロータＲが回入する回入側部６ａと、回出する回出側部６ｂを有している。回入側部６ａと回出側部６ｂの端部には、耳部６ｆが凸状に形成されている。

摩擦材５と裏板６は、それぞれパッド４の図心とディスクロータＲの回転中心とを結んだ中心線に対してほぼ対象な形状になっている。ただし裏板６の厚みは、回入側部６ａが回出側部６ｂよりも薄くなっている。裏板６の表面６ｄは、一枚平面状であって、摩擦材５と対面している。裏板６の裏面６ｅは、押圧領域部６ｃと回出側部６ｂにおいて表面６ｄと平行な一枚平面状になっている。一方、回入側部６ａの裏面６ｅは、押圧領域部６ｃよりも表面６ｄに向けて近接し、かつ傾斜部６ａ１を有している。

耳部６ｆは、押圧領域部６ｃの厚みとほぼ同じ厚みを有している。耳部６ｆの厚みは、ガイド部２１ａとディスクロータＲの隙間よりも厚く、摩擦材５が磨耗して薄くなった場合であっても該隙間から脱落することが防止され得る厚みに設定されている。耳部６ｆと傾斜部６ａ１の間には、応力集中を避けるためにＲ部６ａ２が形成されている。

（他の実施の形態）
本発明は、実施の形態１，２に限定されず、以下の形態等であっても良い。
（１）実施の形態１，２の裏板３，６は、回入側部３ａ，６ａの裏面に傾斜部３ａ１，６ａ１を有しており、これによって回入側部３ａ，６ａのばね定数が回出側部３ｂ，６ｂのばね定数よりも小さく設定されていた。しかし裏板の回入側部に貫通穴もしくは有底凹部などを設け、これによって回入側部のばね定数が回出側部のばね定数よりも小さく設定されている形態などであっても良い。
（２）実施の形態１，２の回入側部３ａ，６ａは、裏面に傾斜部３ａ１，６ａ１を有していた。しかしこれに代えて、裏板の回入側部が表面に裏面側へ近接する傾斜部などを有している形態などであっても良い。
（３）実施の形態１，２の裏板３，６は、回入側部３ａ，６ａに傾斜部３ａ１，６ａ１を有していた。しかし回入側部全体が回出側部よりも略均一に薄く形成されている形態であっても良い。

ディスクブレーキの上面図である。 図１のII―II線断面矢視図である。 図２のIII―III線断面矢視図である。 制動時におけるディスクロータの模式図である。 実施の形態２のディスクブレーキの斜視図である。 図５のVI―VI線断面矢視図である。 図６のVII―VII線断面矢視図である。

符号の説明

１，４…パッド
２，５…摩擦材
３，６…裏板
３ａ，６ａ…回入側部
３ａ１，６ａ１…傾斜部
３ｂ，６ｂ…回出側部
３ｃ，６ｃ…押圧領域部
３ｄ，６ｄ…表面
３ｅ，６ｅ…裏面
１０，２０…ディスクブレーキ
１２，２３…ピストン（押圧部材）
２２ａ…爪（押圧部材）
Ｒ…ディスクロータ

Claims (5)

1. ディスクロータ（Ｒ）に押圧されて制動力を発生する摩擦材（２；５）と、その摩擦材（２；５）の裏面に取付けられた裏板（３；６）とを有するディスクブレーキ用パッド（１；４）であって、
   前記裏板（３；６）は、制動時に前記ディスクロータ（Ｒ）が回入する回入側部（３ａ；６ａ）と、回出する回出側部（３ｂ；６ｂ）を有し、前記回入側部（３ａ；６ａ）の板厚方向のばね定数が、前記回出側部（３ｂ；６ｂ）の板厚方向のばね定数よりも小さくなるように設定されていることを特徴とするディスクブレーキ用パッド（１；４）。
2. 請求項１に記載のディスクブレーキ用パッド（１；４）であって、
   裏板（３；６）は、回入側部（３ａ；６ａ）の板厚が回出側部（３ｂ；６ｂ）の板厚よりも薄く、これにより前記回入側部（３ａ；６ａ）の板厚方向のばね定数が前記回出側部（３ｂ；６ｂ）の板厚方向のばね定数よりも小さくなっていることを特徴とするディスクブレーキ用パッド（１；４）。
3. 請求項２に記載のディスクブレーキ用パッド（１；４）であって、
   摩擦材（２；５）に対面する裏板（３；６）の表面（３ｄ；６ｄ）は、一平面状に形成され、前記裏板（３；６）の裏面（３ｅ；６ｅ）は、回入側部（３ａ；６ａ）が回出側部（３ｂ；６ｂ）よりも前記表面（３ｄ；６ｄ）側に近接していることを特徴とするディスクブレーキ用パッド（１；４）。
4. 請求項３に記載のディスクブレーキ用パッド（１；４）であって、
   裏板（３；６）の回入側部（３ａ；６ａ）は、裏板（３；６）をディスクロータ（Ｒ）に向けて押す押圧部材（１３；２３）に押される押圧領域部（３ｃ；６ｃ）から回入端部に向けて表面（３ｄ；６ｄ）側に傾斜していることを特徴とするディスクブレーキ用パッド（１；４）。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のディスクブレーキ用パッド（１；４）であって、
   裏板（３；６）の回入側部（３ａ；６ａ）は、前記裏板（３；６）がディスクロータ（Ｒ）に向けて押圧部材（１３；２３）に押される押圧領域部（３ｃ；６ｃ）よりも回入側に位置しており、回出側部（３ｂ；６ｂ）は、前記押圧領域部（３ｃ；６ｃ）よりも回出側に位置していることを特徴とするディスクブレーキ用パッド（１；４）。
   
   

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