JP2012149674A - Brake pad for disk brake device - Google Patents
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Description
本発明は、ディスクブレーキ装置に使用するブレーキパッドに関し、詳しくは制動時にブレーキディスクローターとブレーキパッドとの摩擦面から発生する熱を効果的に遮断することで車体側のブレーキキャリパーなどに熱が伝わり難くするとともに、発生する熱を速やかに放出することが出来るブレーキパッドに関する。 The present invention relates to a brake pad used in a disc brake device, and more specifically, heat is transmitted to a brake caliper on the vehicle body side by effectively interrupting heat generated from a friction surface between a brake disc rotor and a brake pad during braking. The present invention relates to a brake pad that makes it difficult and quickly releases generated heat.
従来、一対の液圧作用部とブレーキディスクローターの外周部を跨ぎ両液圧作用部を繋ぐブリッジ部とを一体形成したモノコック構造の液圧ピストン対向型のキャリパーボデーは、これらを一体で鋳造乃至鍛造で成形した後、液圧作用部の液圧シリンダー穴を切削加工して液圧シリンダー部が形成されている。前記モノコック構造のキャリパーボデーは、それの出現以前から広く採用されている前記ブリッジ部で車両内側用と車両外側用の二つに分割して各々の液圧シリンダー穴を個別に切削加工で形成した後、両者をボルトで結合するタイプに比べて、キャリパーボデーの口開き剛性(液圧作用時に両液圧作用部の間隔が拡がる方向の剛性)が高いので高性能車やスポーツタイプ車に多く使用されている。 Conventionally, a monocoque hydraulic piston-facing caliper body that integrally forms a pair of hydraulic working parts and a bridge part that spans the outer periphery of the brake disc rotor and connects the two hydraulic working parts is integrally cast or After forming by forging, the hydraulic cylinder part is formed by cutting the hydraulic cylinder hole of the hydraulic action part. The monocoque caliper body is divided into two parts for the vehicle inner side and the vehicle outer side at the bridge part that has been widely adopted before its appearance, and each hydraulic cylinder hole is formed by cutting individually. Later, the caliper body opening rigidity (rigidity in the direction in which the distance between the two hydraulic pressure action parts increases when hydraulic pressure is applied) is higher than the type where both are connected with bolts, so it is often used for high-performance cars and sports type cars Has been.
このモノコック構造のキャリパーボデーは、上記特許文献1に記載のように、片側の開口部から切削加工用の刃物を挿入させ加工するスペースを確保するため、両液圧作用部の間隔が構造上必要とする以上に拡がってしまうという問題があった。この広い間隔を埋めるために上記特許文献1では液圧ピストンをブレーキディスクローター側に延長しているが、制動に伴いブレーキディスクローターから作用する力によりキャリパーボデーの液圧シリンダーと液圧ピストンとの勘合部に大きな反力が作用し勘合部が早期に磨耗してしまうという問題があった。
This monocoque caliper body, as described in the above-mentioned
また、別の対処法として液圧ピストンは延長せずブレーキパッドの摩擦材の部分の厚みを増大して隙間を埋める方法が考えられるが、ブレーキディスクローターと裏板の間隔が拡がるので、ブレーキディスクローターから作用する力と前記間隔によるモーメントが大きくなり摩擦材と裏板の接着部の剥離が発生しやすく、なおかつ当該モーメントで摩擦材が破壊し易いので使用出来る摩擦材料が限定されるだけでなく、制動により発生した熱が摩擦材内部に溜まりやすく摩擦材が熱で変質し易いという問題があった。 Another possible solution is to fill the gap by increasing the thickness of the friction material of the brake pad without extending the hydraulic piston. However, the distance between the brake disk rotor and the back plate is widened. Not only is the friction material that can be used limited because the force acting from the rotor and the moment due to the distance increase, the friction material and the backing plate are easily peeled off, and the friction material is easily destroyed by the moment. There is a problem that heat generated by braking tends to accumulate inside the friction material, and the friction material is likely to be altered by heat.
本発明のブレーキパッドは、これらの問題を鑑みてなされたもので、請求項1に記載の第一発明は、摩擦材が接着され当該摩擦材をブレーキディスクローターに圧接させる裏板の厚みを厚くして、当該裏板に裏板の厚み方向に直交する方向に空洞を形成するように構成されているものである。
The brake pad according to the present invention has been made in view of these problems, and the first invention according to
請求項2に記載の第二発明は、前記裏板の厚みを厚くして摩擦材が接着されている側の反対側の面に溝または穴またはこれらを組合わせたものを形成するように構成されているものである。 According to a second aspect of the present invention, the thickness of the back plate is increased so that a groove or a hole or a combination thereof is formed on the surface opposite to the side to which the friction material is bonded. It is what has been.
請求項3に記載の第三発明は、第一発明乃至第二発明の前記裏板がアルミニウム合金などの非鉄系の材料で構成されているものである。 According to a third aspect of the present invention, the back plate of the first or second aspect is made of a non-ferrous material such as an aluminum alloy.
請求項4に記載の第四発明は、第一発明乃至第二発明の前記裏板が樹脂などの高分子材料や炭素繊維などの非金蔵系の材料で構成されているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the back plate according to the first or second aspect is composed of a polymer material such as resin or a non-golden material such as carbon fiber.
上記構成によりなる第一発明のブレーキパッドは、液圧ピストンをブレーキディスクローター側に延長することなく、なおかつブレーキパッドの摩擦材の部分を増大することなく、前記裏板の厚みを厚くして当該裏板の厚み方向に直交する方向に空洞を形成するように構成されているので、制動によりブレーキディスクローターから制動力が作用しても液圧シリンダーに対して液圧ピストンをこじる方向のモーメントが小さいので、キャリパーボデーの液圧シリンダーと液圧ピストンとの勘合部が早期に磨耗してしまうこともなく、なおかつ摩擦材と裏板の接着部の剥離をおこすこともなく、さらに摩擦材の使用材料が限定されることがないという効果を奏する。 The brake pad according to the first aspect of the present invention having the above-described configuration increases the thickness of the back plate without extending the hydraulic piston toward the brake disc rotor and without increasing the friction material portion of the brake pad. Since it is configured to form a cavity in a direction perpendicular to the thickness direction of the back plate, even if a braking force is applied from the brake disk rotor by braking, a moment in a direction that squeezes the hydraulic piston with respect to the hydraulic cylinder is generated. Because it is small, the fitting part between the hydraulic cylinder and the hydraulic piston of the caliper body does not wear out at an early stage, and the friction material and the back plate do not peel off, and the friction material is used. There is an effect that the material is not limited.
なおかつ、当該裏板に裏板の厚み方向に直交する方向に空洞が形成されているので重量の増大を招くこともない。さらに、前記空洞部が制動に伴いブレーキディスクローターと前記摩擦材との間で発生し摩擦材を通して液圧ピストンに伝わる熱を遮断し、なおかつ当該空洞部には走行時の流体が流れこむことで前記裏板の冷却性が大幅に向上するので、制動に伴い発生した熱が前記液圧ピストンからブレーキキャリパーに伝わりにくく、ブレーキキャリパー内部の作動液が沸点を超えることでブレーキが効きにくくなる、いわゆるベーパーロックを起こすことがないという効果を奏する。 In addition, since a cavity is formed in the back plate in a direction perpendicular to the thickness direction of the back plate, the weight is not increased. In addition, the hollow portion cuts off heat generated between the brake disc rotor and the friction material during braking and transmitted to the hydraulic piston through the friction material, and the fluid during running flows into the hollow portion. Since the cooling performance of the back plate is greatly improved, heat generated during braking is not easily transmitted from the hydraulic piston to the brake caliper, and the brake fluid is less effective because the working fluid inside the brake caliper exceeds the boiling point. There is an effect of not causing vapor lock.
上記構成によりなる第二発明のブレーキパッドは、前記裏板部分を厚くして当該裏板の摩擦材が接着されている側の反対側の面に溝または穴またはこれらを組合わせたものを形成するように構成されているので、第一発明と同様に液圧シリンダーと液圧ピストンの勘合部が早期に磨耗してしまうこともなく、なおかつ摩擦材と裏板の接着部の剥離をおこすこともなく、さらに摩擦材の使用材料が限定されることがないという効果を奏する。 The brake pad according to the second invention having the above-described configuration is formed by thickening the back plate portion and forming a groove or a hole or a combination of these on the opposite surface of the back plate to the side to which the friction material is bonded. As in the case of the first invention, the fitting portion between the hydraulic cylinder and the hydraulic piston is not worn out at an early stage, and the friction material and the back plate are peeled off. In addition, there is an effect that the material used for the friction material is not limited.
また、前記裏板の摩擦材が固着されている側の反対側の面に溝または穴またはこれらを組合わせたものが形成されているので、第一発明と同様に、重量の増大を招くこともなく、さらに前記溝または穴またはこれらを組合わせたものが、制動時に摩擦材を通して伝わる熱を遮断し、なおかつ当該溝または穴またはこれらを組合わせたもの部分に走行時の流体が流れこむので前記裏板の冷却性が大幅に向上することで、前記液圧ピストンに制動により発生した熱が伝わりにくく、ベーパーロックを起こすことがないという効果を奏する。 Further, since a groove or a hole or a combination of these is formed on the surface of the back plate opposite to the side to which the friction material is fixed, as in the first invention, an increase in weight is caused. In addition, the groove or hole or a combination of them cuts off the heat transmitted through the friction material during braking, and the running fluid flows into the groove or hole or a combination of them. By significantly improving the cooling performance of the back plate, it is difficult to transmit heat generated by braking to the hydraulic piston, and there is no effect of causing vapor lock.
さらに、第二発明は前記溝または穴またはこれらを組合わせたものが前記裏板の摩擦材が接着されている側の反対側の面に形成されているので、当該裏板をプレス加工などで比較的容易に製造することが出来るという効果を奏する。 Further, in the second invention, the groove or hole or a combination thereof is formed on the surface of the back plate opposite to the side to which the friction material is adhered. There exists an effect that it can manufacture comparatively easily.
上記構成よりなる第三発明のブレーキパッドは、前記第一発明または第二発明の前記裏板がアルミニウム合金などの非鉄系の材料で構成されているので軽量であり、前記裏板を引き抜き加工、押し出し加工、プレス加工などの工法で安価に製造することが出来るという効果を奏する。 The brake pad of the third invention having the above structure is lightweight because the back plate of the first invention or the second invention is made of a non-ferrous material such as an aluminum alloy, and the back plate is drawn. There is an effect that it can be manufactured at low cost by a method such as extrusion or press working.
上記構成によりなる第四発明のブレーキパッドは、前記第一発明または第二発明の前記裏板が樹脂などの高分子材料や炭素繊維などの非金蔵系の材料で構成されているので、軽量であり、前記裏板を射出成形などの工法で安価に製造することが出来るという効果を奏する。 The brake pad according to the fourth invention having the above-described configuration is light in weight because the back plate of the first invention or the second invention is made of a polymer material such as a resin or a non-golden material such as carbon fiber. There is an effect that the back plate can be manufactured at low cost by a method such as injection molding.
以下、本発明の実施の形態を図1乃至図15に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図12に液圧ピストン3と液圧シリンダー5から成る一対の液圧作用部とブレーキディスクローター2の外周部を跨ぎ両液圧作用部を繋ぐブリッジ部とを一体形成したモノコック構造の液圧ピストン対向型のブレーキキャリパー1の正面図を、図14に図12のD−D線に沿う断面図を示す。このモノコック構造のブレーキキャリパー1はそれの出現以前に主流だった、ブレーキディスクローター2を跨ぐブリッジ部でキャリパーボデー4を車両内側用と車両外側用に二分割し各々を個々に切削加工した後で両者を締結ボルトで締付け結合して完成させるタイプに比べ、キャリパー剛性(ブレーキ液圧が作用しブレーキディスクローター2を両側からブレーキパッド6で挟む際に、キャリパーボデー4の開口部がブレーキディスクローター2からの反力によりブレーキディスクローター2の反対側に押し戻され膨らむ剛性)が高いので、図示しないブレーキペダルの踏力に対する制動力の立ち上がりが早く両者の比例関係が良いことからスポーツ車や高級車に採用されている。
FIG. 12 shows a monocoque hydraulic piston in which a pair of hydraulic operating portions including a
しかしながら、このモノコック構造のブレーキキャリパー1は前記先行技術文献が示すとおりキャリパーボデー2の片側の開口部から切削加工用の刃物を挿入するスペースが必要であり、なおかつ挿入した刃物を被加工長さだけ移動させても被加工物に駆動部が干渉しないように刃物取付け部の長さを長くしておく必要がある。また、切削加工する液圧シリンダー5の部分は非常に高い加工精度が要求されるので十分な刃物保持剛性が必要であり、このため刃物を保持し駆動する部分が大きくなる。この大きな切削刃物部分を前記開口部から挿入することになるので必然的に開口部(両液圧シリンダーの間隔)が拡がる。即ち開口部は本来、ブレーキディスクローター2の厚み、ブレーキパッド6の摩擦材7の厚み、同裏板8の厚みに各々の厚み方向の寸法余裕を加えた寸法で決まる開口部寸法に対してかなり大きくなる。
However, the
実際、このタイプのブレーキキャリパー1は図14に示すように液圧ピストン3がブレーキパッド6側に突出している。制動時のブレーキ力BFはブレーキパッド6の裏板8と液圧ピストン3との当接面に、図14の紙面に直角な方向に負荷されるので液圧ピストン3と液圧シリンダー5の勘合部の端部Bには(BF×L1)/L2の力が、同じく端部Aには(BF×L1)/L2+BFの力が印加される。このため当該端部A,Bや液圧シリンダー5の内径および液圧ピストン3の外径の早期磨耗や勘合部のガタおよび液圧シール9のへたりや早期磨耗が発生する。
Actually, in this type of
これらの不具合を回避する方法として図15のようにブレーキパッド6の摩擦材7を厚くして液圧ピストン3の突出量L1を減らすことが考えられる。実際、図14のブレーキパッド6の場合は摩擦材7の厚み10mm、裏板8の厚み5mm程度に対して、図15の場合は裏板8の厚み5mmのままで摩擦材7の厚みが20mm以上の厚いものが存在している。しかしながらこの方法の場合、摩擦材7の厚みが本来必要な厚みに対してかなり厚くなるので、ブレーキディスクローターから作用する力とブレーキディスクローターと裏板の間隔によるモーメントが大きくなり摩擦材と裏板の接着部の剥離が発生しやすく、なおかつ当該モーメントで摩擦材が破壊し易いので使用出来る摩擦材料が限定されるだけでなく、制動により発生した熱が摩擦材7の内部に溜まりやすく摩擦材7が当該熱で変質し易いという問題があった。また摩擦材7の厚みが厚いので液圧ピストン3から作用するブレーキ液圧が摩擦材7の圧縮変形に費やされブレーキディスクローター2の押圧力として作用しにくいという問題があった。
As a method for avoiding these problems, it is conceivable to reduce the protrusion L1 of the
図1に第一発明の第一実施例のブレーキパッドの斜視図を、図2に正面図を、図3に平面図を、図4に図3のA−A線に沿う断面図を示す。本発明のブレーキパッド6は、厚さ10mmの摩擦材7と、頭頂部にブレーキパッド6をキャリパーボデー4に懸架するための係止ピンが通る係止ピン穴11が2個所設けられている厚さ15mmの鉄製の裏板8で構成されている。裏板8には図1の上下方向に貫通する直径6mmの貫通孔が2列交互に合計31個開いている。この構成により、ブレーキパッド6の摩擦材7の厚みを厚くすることなく、また液圧ピストン3のブレーキパッド6側への突出量を増やすことも必要ない。
1 is a perspective view of a brake pad according to a first embodiment of the first invention, FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a plan view, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The
従って、液圧シリンダー5の内径および液圧ピストン3の外径の早期磨耗や勘合部のガタおよび液圧シール9のへたりや早期磨耗が発生しない。また、摩擦材7と裏板8の接着部の端部剥離が発生せず、摩擦材7が破壊することもない。従って、摩擦材7の使用材料が制限されることもない。
Therefore, the early wear of the inner diameter of the
さらに、前記貫通孔12の内部の流体は、制動によりブレーキディスクローター2とブレーキパッド6の摩擦材7が摺接することで発生した摩擦熱を液圧ピストン3に伝わりにくくする断熱効果がある。また、この貫通孔12に走行により流体が流入することで摩擦熱を速やかに放出する効果がある。これらの相乗効果により摩擦熱が液圧ピストン3に伝わり液圧室10および図示しない液圧配管内の作動液が沸騰して気泡が発生することでブレーキが効きにくくなるいわゆるベーパーロックが起こりにくい。また、本実施例の場合は貫通孔12が2列交互に配置されているので、図11に示すように液圧ピストン3のブレーキパッド6に対する押圧力Fが貫通孔12を圧縮するのを貫通孔12の両脇の部材の反力Rが効率よく支えるので、軽量化と剛性の確保の両立が図られる。
Further, the fluid inside the through-
本実施例の裏板8の貫通孔12は、厚さ15mmの鉄板にドリルで6mmの孔を開けることで成立するが、図3に示す平面図の方向に、加熱した鉄材を引き抜き加工または押し出し加工で孔を含めて連続的に成形した後に、レーザーなどで図2の正面図の形状に切断することが製造コスト面で好ましい。
The through-
なお、本図面では前記先行技術文献に記載されているようなブレーキパッドの頭頂部中央に1個所の係止ピン穴を設けるタイプではなく一般的な頭頂部に2個の係止ピン穴12を設けるタイプを記載しているが、係止ピン穴数に無関係に本発明が適用可能であることはいうまでもない。 In this drawing, two locking pin holes 12 are not provided in the general top of the head, but a type in which a single locking pin hole is provided in the center of the top of the brake pad as described in the prior art document. Although the type to provide is described, it cannot be overemphasized that this invention is applicable irrespective of the number of locking pin holes.
図5に第一発明の第二実施例のブレーキパッドの斜視図を、図6に正面図を、図7に平面図を、図8に図7のB−B線に沿う断面図を示す。本発明のブレーキパッド6の摩擦材7、裏板8の厚さの構成は第一実施例と同じである。本実施例の場合、当該貫通穴12は直径6mmで図6の左右方向に2列交互に合計18個開いている。この構成により、実施例1と同等の効果が得られる。
FIG. 5 is a perspective view of a brake pad according to a second embodiment of the first invention, FIG. 6 is a front view, FIG. 7 is a plan view, and FIG. 8 is a sectional view taken along line BB in FIG. The structure of the thickness of the
また、ブレーキキャリパー1には通常ブレーキディスクローター2の制動力を受けとめる係止部がキャリパーボデー4に設けられており、ブレーキパッド6の貫通孔12が開いている側面部分がこの係止部に正対し、この貫通穴12の一部が塞がれるため走行時に裏板8の貫通孔12に流体が流入することによる放熱効果は減少するが、貫通穴12に泥などが詰まることは回避でき、なおかつ裏板8の内部に空洞があることによる断熱効果は維持される。
Further, the
第二発明の正面図は図2、図6と同じであるので省略する。図9に第二発明の実施例の背面図、図10に図9のC−C線に沿う断面図を示す。本発明のブレーキパッド6の摩擦材7、裏板8の厚さの構成は第一実施例と同じであるので、液圧シリンダー5の内径および液圧ピストン3の外径の早期磨耗や勘合部のガタおよび液圧シール9のへたりや早期磨耗が発生せず、また、摩擦材7と裏板8の接着部の端部剥離が発生せず、摩擦材7が剪断破壊することもなく、摩擦材7の使用材料が制限されることもないという基本的な効果はそのまま得られる。
The front view of the second invention is the same as FIG. 2 and FIG. FIG. 9 is a rear view of the embodiment of the second invention, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line CC of FIG. Since the configuration of the thickness of the
本実施例の場合、当該裏板8の摩擦材7が接着されている側の反対側の面に垂直に10列で交互に合計141個の直径6mmで深さ13mmの冷却穴13が設けられている。これにより、制動によりブレーキディスクローター2とブレーキパッド6の摩擦材7が摺接することで発生した摩擦熱を液圧ピストン3に伝わりにくくする断熱効果が得られる。また、この冷却穴13に走行風が通過することで摩擦熱を速やかに放出する効果があり、前記のベーパーロックが起こりにくいという効果も得られる。なお、本実施例の冷却穴13はドリルで開けることで成立するが、プレス加工などで裏板8の外周を打ち抜く時に同時に冷却穴を形成することが製造コスト面で好ましい。
In the case of the present embodiment, a total of 141 cooling holes 13 having a diameter of 6 mm and a depth of 13 mm are provided alternately in 10 rows vertically on the surface of the
第三発明の実施例に関する図は、前記の図1乃至図10と同じである。本発明のブレーキパッド6は、前記第一発明または第二発明における前記裏板8が鉄製であるのに対してアルミニウム合金などの非鉄系の材料で構成されている。アルミニウム合金などの非鉄系の材料は鉄材に比べて成形性がよく、鉄材が加熱してから成形しなければならない場合でも常温のまま成形が可能であり、前記裏板を引き抜き加工、押し出し加工、プレス加工などの工法で安価に製造することが出来る。また、本発明によるブレーキパッド6は前記のとおり制動に伴う裏板8の温度上昇を走行時の流体の導入などにより低く抑えることができるので、アルミニウム合金などの重量が軽く融点が低い材料でも使用できる。
The drawings relating to the embodiment of the third invention are the same as those shown in FIGS. The
第四発明の実施例に関する図は、前記の図1乃至図10と同じである。本発明のブレーキパッド6は、前記第一発明または第二発明における前記裏板8が鉄製であるのに対して、樹脂などの高分子材料や炭素繊維などの非金蔵系の材料で構成されている。樹脂などの高分子材料や炭素繊維などの非金蔵系の材料は鉄材に比べて軽量で成形性がよく、射出成形などの工法で安価に製造することが出来る。また、本発明によるブレーキパッド6は前記のとおり制動に伴う裏板8の温度上昇を走行時の流体の導入などにより低く抑えることができるので、樹脂などの高分子材料のように重量が軽く耐熱性が低い材料でも使用できる。
The drawings relating to the embodiment of the fourth invention are the same as those shown in FIGS. The
上述の実施例は、説明のため例示したもので、ブレーキディスクローターの外周部を跨ぎ一対の液圧作用部を有するモノコック構造のブレーキキャリパーに用いるブレーキパッドに限定されるものではなく、従来の2分割タイプのブレーキキャリパーや片側のみに液圧作用部を有するブレーキキャリパーに用いるブレーキパッドにも適用可能ある。また、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から当業者が認識できる本発明の技術思想に反しない限り変更および付加が可能である。 The above-mentioned embodiment is illustrated for explanation, and is not limited to a brake pad used for a brake caliper having a monocoque structure having a pair of hydraulic pressure action portions straddling the outer periphery of the brake disc rotor. The present invention can also be applied to a brake pad used in a split type caliper or a brake caliper having a hydraulic pressure acting part only on one side. Further, the present invention is not limited to them, and can be changed and added without departing from the technical idea of the present invention that can be recognized by those skilled in the art from the description of the scope of claims.
本発明は、ディスクブレーキ装置用ブレーキパッドに限定されるものではなく、被制動部材に対して接離可能に配置され、摩擦材と当該摩擦材を被制動部材に圧接させる裏板とを有し、例えば直線運動をする被制動部材の片面だけを押圧するタイプのブレーキパッドに対しても有効で産業用機器にも適用できる。 The present invention is not limited to a brake pad for a disc brake device, and has a friction material and a back plate that presses the friction material against the brake member, and is arranged so as to be able to contact and separate from the brake member. For example, it is effective for a brake pad of a type that presses only one side of a member to be braked that moves linearly, and can be applied to industrial equipment.
1 ブレーキキャリパー
2 ブレーキディスクローター
3 液圧ピストン
4 キャリパーボデー
5 液圧シリンダー
6 ブレーキパッド
7 摩擦材
8 裏板
9 液圧シール
10 液圧室
11 係止ピン孔
12 貫通孔
13 冷却穴
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