JP2013155797A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキパッドとマウンティングとの接触状態を安定化してブレーキ鳴きを軽減するとともに、ブレーキフィーリングを向上させる。
【解決手段】ある態様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２６と、ディスクロータ２６の摩擦摺動面に対向配置されるブレーキパッドと、ブレーキパッドの背面側に配置される押圧面７３を有し、その押圧面７３によりブレーキパッドを押圧してディスクロータ２６に押し付けるキャリパと、ブレーキパッドがディスクロータ２６と接触したときに発生する摩擦力によりその回転方向に沿う連れ回り方向に変位したときにそのブレーキパッドに当接してこれを係止し、その変位を規制するマウンティングと、ブレーキパッドとマウンティングとの間に配置され、ブレーキパッドの変位方向に並設されるばね定数の異なる複数の弾性体１１０，１１２と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明はディスクブレーキ装置に関し、特にディスクブレーキのブレーキ鳴きを抑制する技術に関する。

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むように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はマウンティングが固定されており、キャリパがそのマウンティングに対して移動可能に支持されている。ブレーキ液圧が高くなって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、その摩擦により制動力が発生する。

回転するディスクロータをブレーキパッドが挟持すると、ブレーキパッドはディスクロータに引き摺られる状態になりディスクロータから回転方向の摩擦力、つまり制動トルクを受ける。このため、マウンティングにトルク受け部を設け、その回転方向に引き摺られて連れ回り方向に移動するブレーキパッドを係止し、その制動トルクを吸収すると共に、それ以上ブレーキパッドが移動しないようにしている。

このようなディスクブレーキには、キャリパの押圧部とブレーキパッドとの間にいわゆるセルフサーボ機構が設けられるものがある（例えば特許文献１参照）。具体的には、ブレーキパッドの背面を楔状に形成することで、ブレーキパッドが連れ回り方向に移動するにつれてブレーキパッドとディスクロータとの摩擦力を増大するものである。それにより、制動力の増大をアシストするとともにディスクロータとブレーキパッドとの接触状態の安定化を図ることが可能となる。特許文献１には、そのセルフサーボ効果を必要に応じて作用させるために、ブレーキパッドの連れ回り方向の端部とマウンティングとの間にスプリングを設け、ブレーキパッドの摩擦力が設定値より小さい場合にはその連れ回りが阻止される構成も開示されている。通常ブレーキ操作時には連れ回りを阻止してブレーキの効きの安定化を優先する一方、急ブレーキ操作時には連れ回りを許容し、制動力の極大化のためにブレーキの効きの極大化を優先するというものである。

特開平１０−３３１８７６号公報

しかしながら、このようにブレーキパッドの連れ回りを制限する構成では、特にブレーキ液圧が低い低圧域においてブレーキパットとディスクロータとの接触状態が不安定となり、ブレーキパッドの振動や異音（いわゆるブレーキ鳴き）が発生することがある。また、ブレーキペダルの踏み込み初期のくいつき感を高めるいわゆるジャンピング特性が得られないため、ブレーキフィーリングについても改善の余地があった。

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、ブレーキパッドとマウンティングとの接触状態を安定化してブレーキ鳴きを軽減するとともに、ブレーキフィーリングを向上させることが可能な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に、本発明のある態様のディスクブレーキ装置は、車輪とともに回転するディスクロータと、ディスクロータの摩擦摺動面に対向配置されるブレーキパッドと、ブレーキパッドの背面側に配置される押圧面を有し、その押圧面によりブレーキパッドを押圧してディスクロータに押し付けるキャリパと、ブレーキパッドがディスクロータと接触したときに発生する摩擦力によりその回転方向に沿う連れ回り方向に変位したときにそのブレーキパッドに当接してこれを係止し、その変位を規制するマウンティングと、ブレーキパッドとマウンティングとの間に配置され、ブレーキパッドの変位方向に並設されるばね定数の異なる複数の弾性部材と、を備える。

ここで、「ブレーキパッド」は、ディスクロータを挟むように複数設けられていてもよい。その場合、複数の弾性部材は一方のブレーキパッドに対して設けられてもよいし、双方のブレーキパッドに対して設けられてもよい。「押圧面」は、キャリパを構成するピストンであってもよい。その場合、ピストンがディスクロータの両側に配置されていてもよい。また、「押圧面」は、ピストンにディスクロータおよびブレーキパッドを挟んで対向配置されるキャリパの部分であってもよい。

この態様によると、キャリパの押圧面がブレーキパッドを押圧してディスクロータに押し付けることにより、ブレーキパッドとディスクロータとの間に摩擦による制動力が発生する。このとき、ブレーキパッドはディスクロータに引き摺られて連れ回り方向に移動し、マウンティングがこれを係止する。その際、ブレーキパッドとマウンティングとの間に配置された複数の弾性部材が、そのばね定数の小さいものから順次段階的に弾性変形するようになる。それにより、ブレーキストロークに対するブレーキの効き（「ブレーキ効き勾配」ともいう）を、ブレーキペダルの踏み込み当初から段階的に大きくすることができる。この態様によれば、ブレーキペダルの踏み込み当初からブレーキパッドの連れ回り方向の移動が許容されるため、ブレーキパッドとディスクロータとの接触状態を安定に保持することができ、ブレーキ鳴きを抑制することができる。また、ブレーキペダルの踏み込み当初のブレーキ効き勾配が相対的に小さくなるため、その踏み込み当初のくいつき感を高めることができ、運転者のブレーキフィーリングを向上させることができる。

具体的には、弾性部材として、ブレーキパッドの連れ回り方向の端部に装着される第１の弾性部材と、マウンティングにおける第１の弾性部材との対向面に装着される第２の弾性部材とを含んでもよい。この態様によれば、その２つの弾性部材のうち、ばね定数の小さいものから順次段階的に弾性変形するようになり、いわゆるジャンピング特性によるブレーキフィーリングの向上を図ることができる。第１の弾性部材のばね定数が、第２の弾性部材のばね定数よりも小さくなるように構成すると、まず第１の弾性部材が弾性変形（圧縮）し、続いて第２の弾性部材が弾性変形（圧縮）するようになる。

押圧面とブレーキパッドとの間に設けられ、ブレーキパッドが連れ回り方向に変位するにつれてブレーキパッドとディスクロータとの摩擦力を大きくするセルフサーボ機構を備えてもよい。この態様によれば、セルフサーボ効果によりブレーキの効きがアシストされるところ、ブレーキペダルの踏み込み当初は第１の弾性部材が比較的大きく弾性変形することで、そのセルフサーボ効果によるブレーキの効き過ぎを防止することができ、ブレーキフィーリングを良好に維持することができる。

本発明のディスクブレーキ装置によれば、ブレーキパッドとマウンティングとの接触状態を安定化してブレーキ鳴きを軽減するとともに、ブレーキフィーリングを向上させることができる。

本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の概念構成図である。 図１のディスクブレーキをディスクロータと直角に切断したときの断面図である。 ディスクブレーキを、図１に示す矢印Ｆの方向から見たときのキャリパの爪部と裏金の形状を示す図である。 ディスクブレーキを、図１に示す矢印Ｆの方向から見たときのキャリパの裏金の形状を示す図である。 ディスクブレーキの主要部の構成を表す模式図である。 ブレーキペダルの踏み込み当初からのブレーキの効き状態を概略的に示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について説明する。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、重複する説明を適宜省略する。図１は、本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の概念構成図である。

ディスクブレーキ１０は、いわゆる浮動キャリパとして構成され、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、内部にホイールシリンダ２２０およびピストン４６を有するシリンダ部５８と、シリンダ部５８から延出してディスクロータ２６を間にしてシリンダ部５８と対向する爪部５６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を挟むように、インナパッド３２とアウタパッド４２とが対向配置されている。

インナパッド３２およびアウタパッド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３０、４０が貼着されている。裏金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。なお、本実施形態では、裏金３０とインナパッド３２を併せてインナブレーキパッド、裏金４０とアウタパッド４２を併せてアウタブレーキパッドと呼ぶ場合もある。また、インナブレーキパッド、アウタブレーキパッドを単にブレーキパッドと呼ぶ場合もある。

裏金３０の背部にはピストン４６が配設されている。ピストン４６が作動して裏金３０を押すと、インナパッド３２がディスクロータ２６のインナ側の摩擦摺動面３３に押圧される。インナパッド３２とピストン４６との間にはセルフサーボ機構が設けられている。このセルフサーボ機構は、裏金３０の背面に形成された楔状の突起３６と、ピストン４６の押圧面にガイドされるボール３８を含んで構成される。

突起３６は、裏金３０の背面にピストン４６の押圧面に対して傾斜するように設けられている。したがって、インナパッド３２がディスクロータ２６の回転方向に沿う連れ回り方向に移動すると、ボール３８が相対的に突起３６の傾斜面を上る形となり、インナパッド３２をディスクロータ２６に押しつける力を増大する。すなわち、このようにインナパッド３２の背面を楔状に形成することで、インナパッド３２が連れ回り方向に移動するにつれてインナパッド３２とディスクロータ２６との摩擦力を増大して制動力をアシストするとともに、インナパッド３２とディスクロータ２６との接触状態を安定に維持する。

一方、裏金４０の背部には一対の爪部５６が配置されている。この爪部５６が相対的に移動して裏金４０を押すと、アウタパッド４２がディスクロータ２６のアウタ側の摩擦摺動面３４に押圧される。

マウンティング１２は一対のアーム１４を備えている。これら一対のアーム１４には、互いに平行なガイド孔２０が形成されている。一方、キャリパ１６は、シリンダ部５８から延在する一対のキャリパアーム１８を備えている。ガイド孔２０には、長尺状のスライドピン２２が摺動自在に嵌挿される。スライドピン２２の一端は、ボルト２４によりキャリパアーム１８に締結されている。キャリパ１６は、そのスライドピン２２を介してマウンティング１２に支持されている。

スライドピン２２の基部とアーム１４の開口端との間には、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の開口端部には環状溝６４が形成されており、この環状溝６４に、ピンブーツ５０の一端側の取付部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の基部にも環状溝６６が形成されており、この環状溝６６にピンブーツ５０の他端側の取付部６２が嵌合されている。取付部５２と取付部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。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。

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には、裏金３０の背面側（詳細にはボール３８）を押圧するための押圧面７３が形成されている。また、爪部５６の先端には、裏金４０の背面側を押圧するための押圧面７４が形成されている。爪部５６は図１に示したように二股に分かれ、それぞれの先端に押圧面７４を有し、裏金４０を２箇所でバランスよく押圧するようになっている。

図示しないブレーキペダルが踏み込まれ、マスタシリンダなどが動作してホイールシリンダ２２０内に液圧が供給されると、ピストン４６がディスクロータ２６の方向に突き出る。その結果、インナパッド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へ移動し、爪部５６の押圧面７４によりアウタパッド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がインナパッド３２およびアウタパッド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Ｆの方向から見たときのキャリパ１６の爪部５６と裏金４０の形状を示す図である。図示のように、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４０の背面に接触する。裏金４０を支持するマウンティング１２の部分には、凹状のトルク受け部９０、９２が形成されている。また、裏金４０の両側面には突起９４、９６が形成されている。この突起９４、９６がマウンティング１２に設けられたトルク受け部９０、９２と係合することにより、爪部５６がディスクロータ２６の方向に移動した場合に、アウタパッド４２を裏金４０と共にディスクロータ２６の方向に移動させる。

また、前述したように、ディスクロータ２６とアウタパッド４２が接触した場合、裏金４０およびアウタパッド４２はディスクロータ２６の回転方向に引き摺られる。ディスクロータ２６が矢印Ｒ方向に回転している場合、アウタパッド４２が連れ回り方向に移動し、裏金４０の突起９４がトルク受け部９０に押しつけられる。その結果、ブレーキ制動中にアウタパッド４２がディスクロータ２６に引き摺られた場合でも、アウタパッド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４は、ディスクブレーキ１０を、図１に示す矢印Ｆの方向から見たときのキャリパ１６の裏金３０の形状を示す図である。図示のように、裏金３０を支持するマウンティング１２の部分には、凹状のトルク受け部９１、９３が形成されている。また、裏金３０の両側面には突起９５、９７が形成されている。この突起９５、９７がマウンティング１２に設けられたトルク受け部９１、９３と係合することにより、ピストン４６がディスクロータ２６の方向に移動した場合に、インナパッド３２を裏金３０と共にディスクロータ２６の方向に移動させる。

一方、インナパッド３２に対しては、上述のようにセルフサーボ機構が動作するため、ブレーキフィーリングを良好に保つためには、ブレーキペダルの踏み込み当初にそのセルフサーボ効果が過大となるのを防止する必要がある。そこで、裏金３０の片側端部、つまり裏金３０の突起９５の先端（連れ回り方向の先端部）には長方形状の弾性体１１０が装着されている。また、トルク受け部９１の凹部がトルク受け部９０よりも深くされ、長方形状の弾性体１１２が圧入固定されている。本実施形態において、弾性体１１０，１１２はいずれもゴムからなるが、弾性体１１０のばね定数Ｋ１が弾性体１１２のばね定数Ｋ２よりも小さくなるよう材質が選定されている（Ｋ１＜Ｋ２）。

ディスクロータ２６とインナパッド３２が接触した場合、裏金３０およびインナパッド３２はディスクロータ２６の回転方向に引き摺られる。ディスクロータ２６が矢印Ｒ方向に回転している場合、インナパッド３２が連れ回り方向に移動し、裏金３０の弾性体１１０がトルク受け部９１の弾性体１１２に押しつけられる。その結果、ばね定数の小さい弾性体１１０が先に弾性変形（圧縮変形）し、続いてばね定数の大きい弾性体１１２が弾性変形（圧縮変形）する。これにより、ブレーキペダルの踏み込み当初には後述するジャンピング特性を得ることができる。

以下、本実施形態のブレーキ鳴きの抑制構造について説明する。図５は、ディスクブレーキの主要部の構成を表す模式図である。同図には、図４を矢印Ｔ方向から見た場合の概略構成が示されている。図６は、ブレーキペダルの踏み込み当初からのブレーキの効き状態を概略的に示すグラフである。同図の横軸はブレーキストロークを示し、縦軸はブレーキの荷重（効き）を示している。

図５に示すように、インナブレーキパッドの裏金３０のピストン４６との対向面には、上述した突起３６が設けられ、ピストン４６の押圧面７３と突起３６の傾斜面との間にボール３８が配置される。弾性体１１０は、裏金３０の先端にδの厚みで設けられている。弾性体１１０の弾性体１１２との対向面には丸みが設けられている。図示しないブレーキペダルが踏み込まれることによりシリンダ部５８の液圧が高まると、ピストン４６がディスクロータ２６側に移動する（図中黒矢印）。

このとき、インナパッド３２がディスクロータ２６に押しつけられ、その摩擦力によってディスクロータ２６の回転方向に沿う連れ回り方向に移動する（図中白矢印）。それにより、裏金３０の弾性体１１０が弾性体１１２に押しつけられる。その結果、ばね定数Ｋ１の弾性体１１０が先に弾性変形（圧縮変形）し、続いてばね定数Ｋ２の弾性体１１２が弾性変形（圧縮変形）する。すなわち、複数の弾性体がばね定数の小さいものから順次段階的に弾性変形するようになる。

それにより、図６（ａ）に示すように、インナパッドストロークに対するブレーキの効き（ブレーキ効き勾配）を、ブレーキペダルの踏み込み当初から段階的に大きくすることができる。すなわち、ブレーキペダルの踏み込み当初からインナパッド３２の連れ回り方向の移動が許容されるため、ブレーキパッドとディスクロータとの接触状態を安定に保持することができ、ブレーキ鳴きを抑制することができる。

特に本実施形態では、弾性体１１０の厚みδまでがジャンピング領域となるように設定されているため、ブレーキペダルの踏み込み当初のブレーキパッドの振動を確実に抑えることが可能となっている。また、このような設定によりブレーキ効き勾配を段階的に大きくすることにより、ブレーキペダルの踏み込み初期のくいつき感を高めるいわゆるジャンピング特性が得られ、ブレーキフィーリングを向上させることができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

上記実施形態では、インナパッド３２側の裏金３０の片側の突起９５、つまり車両が前進中にブレーキをかけた場合の連れ回り方向先端側にのみ複数の弾性体を設ける例を示したが、反対側の突起９７、つまり車両が後進中にブレーキをかけた場合の連れ回り方向先端側にも複数の弾性体を設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、インナパッド３２側の裏金３０にのみ、複数の弾性体を設ける例を示したが、アウタパッド４２の裏金４０についても同様に設けてもよい。その場合、アウタパッド４２側の裏金４０の片側の突起９４、つまり車両が前進中にブレーキをかけた場合の連れ回り方向先端側にのみ複数の弾性体を設けてもよい。あるいは、反対側の突起９６、つまり車両が後進中にブレーキをかけた場合の連れ回り方向先端側にも複数の弾性体を設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、複数の弾性部材としてばね定数の異なる複数のゴムを用いる例を示したが、例えばばね定数の異なる複数のスプリングを直列に配置するなど、他の弾性部材を用いるようにしてもよい。また、上記実施形態では、ばね定数の異なる２つの弾性体を重ねるように配置する例を示したが、ばね定数の異なる３つ以上の弾性体を重ねるように配置してもよい。さらに、上記実施形態では、ブレーキパッド側に１つの弾性体、トルク受け部側に１つの弾性体をそれぞれ配置する例を示したが、ブレーキパッドおよびトルク受け部の一方にばね定数の異なる弾性体を重ねて設け、他方には設けない構成としてもよい。

上記実施形態では特に述べなかったが、弾性体１１０の形状の変更等により、例えば図６（ｂ）に示すようにブレーキ荷重の変曲点に丸みを設けることにより、ブレーキフィーリングを向上させることもできる。

１０ ディスクブレーキ、 １２ マウンティング、 １６ キャリパ、 ２６ ディスクロータ、 ３０ 裏金、 ３２ インナパッド、 ３６ 突起、 ３８ ボール、 ４０ 裏金、 ４２ アウタパッド、 ４６ ピストン、 ５８ シリンダ部、 ７３，７４ 押圧面、 ９０，９１，９２，９３ トルク受け部、 １１０，１１２ 弾性体、 ２２０ ホイールシリンダ。

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対向配置されるブレーキパッドと、
   前記ブレーキパッドの背面側に配置される押圧面を有し、その押圧面により前記ブレーキパッドを押圧して前記ディスクロータに押し付けるキャリパと、
   前記ブレーキパッドが前記ディスクロータと接触したときに発生する摩擦力によりその回転方向に沿う連れ回り方向に変位したときにそのブレーキパッドに当接してこれを係止し、その変位を規制するマウンティングと、
   前記ブレーキパッドと前記マウンティングとの間に配置され、前記ブレーキパッドの変位方向に並設されるばね定数の異なる複数の弾性部材と、
   を備えることを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記弾性部材として、前記ブレーキパッドの連れ回り方向の端部に装着される第１の弾性部材と、前記マウンティングにおける第１の弾性部材との対向面に装着される第２の弾性部材とを含む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. 前記第１の弾性部材のばね定数が、前記第２の弾性部材のばね定数よりも小さくなるように構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. 前記押圧面と前記ブレーキパッドとの間に設けられ、前記ブレーキパッドが前記連れ回り方向に変位するにつれて前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとの摩擦力を大きくするセルフサーボ機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のディスクブレーキ装置。

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