JP6086980B2 - ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に制動力を付与するディスクブレーキに関する。

一般に、自動車等の車両に設けられるディスクブレーキは、車両の非回転部分に取付けられる取付部材と、該取付部材に支持されキャリパへの液圧供給によりディスクの両面に押圧される一対の摩擦パッドと、該摩擦パッドと前記取付部材との間に設けられ前記摩擦パッドをディスクの前進時の回転方向出口側（周方向）に付勢する付勢ばね（いわゆる、アンチラトルスプリング）等とを備えて構成され、付勢ばねに摩擦パッドの摩耗状態を検知する機能を持たしているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３３１８８３号公報

ところで、上述した従来技術で採用している付勢ばねを備えたディスクブレーキでは、摩擦パッドの摩耗状態によって発生する検知音が十分に得られないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、検知音が十分に得られるようにしたディスクブレーキを提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明によるディスクブレーキは、ディスクを跨いで車両に固定されて制動時のトルクを受けるトルク受面が形成され、前記ディスクの両面に対向して設けられる摩擦パッドを前記ディスクに押圧するキャリパが摺動可能に設けられる取付部材を有し、前記摩擦パッドは、前記取付部材にディスクの周方向両側で支持され、前記取付部材のトルク受面と当接する側面部にトルク伝達部が形成された裏金と、該裏金の一面側に固着して前記ディスクに当接して摩擦力を発生する摩擦材と、前記摩擦パッドをディスクの回出側に向けて付勢する付勢手段と、を有し、前記付勢手段は、前記裏金に固定して取付けられる取付部と、該取付部に基端側が接続され前記ディスクから離間する方向に延出された第１の延出部と、該第１の延出部の先端側に前記ディスクから離間する方向に向けて弧状に形成され先端が前記ディスク側に向くように折曲げられた折曲げ部と、該折曲げ部の先端側から前記ディスクに近付く方向に延び前記取付部材側に弾性変形状態で弾接する第２の延出部とを有し、該第２の延出部の先端は、前記摩擦材が所定量摩耗したときに前記ディスクに当接するようになっており、前記折曲げ部は、前記第１の延出部と前記折曲げ部との第１の境界部位よりも剛性が高く設定されてなる

上述の如く、本発明によれば、摩擦パッドの摩耗状態によって発生する検知音が十分に得られるようにしたディスクブレーキを提供することにある。

本発明の実施の形態によるディスクブレーキを上方からみた平面図である。 ディスクブレーキを図１中の矢示II−II方向からみた一部破断の正面図である。 図２に示すディスクブレーキの背面図である。 図１中のキャリパを取外した状態で取付部材、摩擦パッド、パッドスプリングおよび付勢ばね等を示す一部破断の平面図である。 図４中の取付部材、摩擦パッド、パッドスプリングおよび付勢ばね等を前側からみた正面図である。 取付部材、摩擦パッド、パッドスプリングおよび付勢ばね等を図４中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 図６中の摩擦パッドに付勢ばねを取付けた状態を示す正面図である。 図４中の矢示IX部分を拡大して示す要部断面図である。 図８の付勢ばねのみを左側から見た左側面図である。 図８の付勢ばねのみを右側から見た右側面図である。 図８の付勢ばねのみの自然状態を現した図である。 付勢ばねのばね特性を示す特性線図である。 摩擦センサの自励振動の原理図

以下、本発明の実施の形態によるディスクブレーキを、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図中、１は回転するディスクを示し、このディスク１は、例えば車両が前進方向に走行するときに車輪（図示せず）と共に図１中の矢示Ａ方向に回転し、車両が後退するときには矢示Ｂ方向に回転するものである。

２は車両の非回転部分に取付けられる取付部材としてのキャリアで、該キャリア２は、図１〜図３に示す如く、ディスク１の回転方向（周方向）に離間してディスク１の外周を跨ぐようにディスク１の軸方向に延びた一対の腕部２Ａ，２Ａと、該各腕部２Ａの基端側を一体化するように連結して設けられ、ディスク１のインナ側となる位置で前記車両の非回転部分に固定される厚肉の支承部２Ｂ等とから構成されている。

また、キャリア２には、ディスク１のアウタ側となる位置で腕部２Ａ，２Ａの先端側を互いに連結する補強ビーム２Ｃが図２に示す如く弓形状をなして一体に形成されている。これにより、キャリア２の各腕部２Ａ，２Ａは、ディスク１のインナ側で支承部２Ｂにより一体的に連結されるとともに、アウタ側で補強ビーム２Ｃにより一体的に連結されている。

そして、腕部２Ａのディスク１の軸方向の中間部には、図２、図６中に示すようにディスク１の外周（回転軌跡）に沿って弧状に延びるディスクパス部３が形成されている。該ディスクパス部３のディスク１の軸方向両側には、インナ側，アウタ側のパッドガイド４がそれぞれ形成されている。また、各腕部２Ａには、図２、図６中に示すようにピン穴２Ｄがそれぞれ設けられている。これらのピン穴２Ｄ内には、後述の摺動ピン７が摺動可能に挿嵌される。

上記パッドガイド４は、図２〜図６に示す如く、後述の摩擦パッド１０の耳部１１Ａの形状にあった矩形形状をなす凹溝として形成され、後述の摩擦パッド１０がディスク１の軸方向、すなわち摺動変位する方向に延びている。なお、溝の形状は、完全な矩形である必要はない。

パッドガイド４は、後述する摩擦パッド１０の耳部１１Ａ，１１Ｂを上，下方向（ディスク径方向）から挟むように、即ち耳部１１Ａ，１１Ｂが凹凸嵌合する。これらの耳部１１Ａ，１１Ｂを介して摩擦パッド１０をディスク軸方向にガイドするものである。パッドガイド４の奥側壁面には、所謂トルク受部としてのトルク受面５が構成されている。このトルク受面５は、ブレーキ操作時に発生する制動トルクを摩擦パッド１０が耳部１１Ａ，１１Ｂを介して受承するものである。

即ち、図２中に示す左，右のパッドガイド４，４のうち、矢示Ａ方向に回転するディスク１の回転方向出口側（以下、回出側という）に位置する左側のパッドガイド４、特に、底部側のトルク受面５は、ブレーキ操作時に後述の摩擦パッド１０がディスク１から受ける制動トルクを裏金１１の耳部１１Ｂおよび、後述するパッドスプリング１４の案内板部１４Ａを介して受承する。また、矢示Ａ方向に回転するディスク１の回入側（以下、回入側という）に位置するパッドガイド４の底部側、すなわち、トルク受面５は、ブレーキ操作時に摩擦パッド１０の耳部１１Ａから僅かに離間した状態となるようになっている。

キャリパ６は、キャリア２に摺動可能に設けられている。該キャリパ６は、図１に示す如くディスク１の一側であるインナ側に設けられたインナ脚部６Ａと、キャリア２の各腕部２Ａ間でディスク１の外周側を跨ぐようにインナ脚部６Ａからディスク１の他側であるアウタ側へと延設されたブリッジ部６Ｂと、該ブリッジ部６Ｂの先端側であるアウタ側からディスク１の径方向内向きに延び、先端側が二又状をなしたアウタ脚部６Ｃとにより構成されている。

そして、キャリパ６のインナ脚部６Ａには、ピストンが摺動可能に挿嵌されるシリンダ（いずれも図示せず）が形成されている。また、インナ脚部６Ａには、図１、図３中の左，右方向に突出する一対の取付部６Ｄ，６Ｄが設けられている。該各取付部６Ｄは、キャリパ６全体を後述の摺動ピン７を介してキャリア２の各腕部２Ａに摺動可能に支持する。

摺動ピン７は、図１に示す如くキャリパ６の各取付部６Ｄにそれぞれボルト８を用いて締結されている。各摺動ピン７の先端側は、キャリア２の各腕部２Ａのピン穴２Ｄに向けて延びており、図２中に例示するようにキャリア２の各ピン穴２Ｄ内に摺動可能に挿嵌されている。

各腕部２Ａと各摺動ピン７との間には、それぞれ保護ブーツ９，９が取付けられ、摺動ピン７と腕部２Ａのピン穴２Ｄとの間に雨水等が浸入するのを防いでいる。

摩擦パッド１０は、ディスク１の両面に対向して配置されている。摩擦パッド１０は、図１〜図６に示す如く、ディスク１の周方向（回転方向）に略扇形状をなして延びる平板状の裏金１１と、該裏金１１の表面側に固着して設けられディスク１の表面に摩擦接触する摩擦材としてのライニング１２等とにより構成されている。

摩擦パッド１０の裏金１１には、ディスク１の周方向両側に位置する側面部に嵌合部としての凸形状をなした耳部１１Ａ，１１Ｂが設けられている。裏金１１の耳部１１Ａ，１１Ｂは、車両のブレーキ操作時にディスク１から摩擦パッド１０が受ける制動トルクをキャリア２のトルク受面５に当接して伝達するトルク伝達部を構成するものである。

摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａ，１１Ｂは、例えば図２、図３に示すように左，右対称に形成され、互いに同一の形状をなしている。そして、一方の耳部１１Ａは、車両の前進時に矢示Ａ方向に回転するディスク１の回入側（回入側）に配置され、他方の耳部１１Ｂは、ディスク１の回転方向出口側（回出側）に配置されるようになっている。

摩擦パッド１０のトルク伝達部となる左，右の耳部１１Ａ，１１Ｂのうちディスク１の回入側に位置する耳部１１Ａには、付勢ばね１５が設けられている。

摩擦パッド１０の裏金１１には、その長さ方向両側、すなわち、ディスク１の回入側，回出側に位置する側面部に平坦面部１１Ｃ，１１Ｄが形成されている。平坦面部１１Ｃ，１１Ｄは、耳部１１Ａ，１１Ｂの突出方向に対してほぼ垂直な方向で、ディスク１の径方向外向きに延びている。

摩擦パッド１０の裏金１１には、耳部１１Ａ，１１Ｂの基端（根元）側寄りに位置してカシメ部１１Ｅ，１１Ｅが設けられている。カシメ部１１Ｅは、図７、図８に示す如く裏金１１のライニング１２が設けられる一方の面（以下、表面１１Ｆという）側に突出して設けられている。該各カシメ部１１Ｅのうちディスク１の回入側に位置するカシメ部１１Ｅには、後述の付勢ばね１５を摩擦パッド１０の裏金１１に固定するために、カシメ加工が施されるものである。

裏金１１の耳部１１Ａには、凹溝１３が設けられている。該凹溝１３は、図７、図８に示すように耳部１１Ａの先端側（突出側）端面１１Ａ1 を部分的にＬ字状に切欠くことにより形成され、後述する付勢ばね１５の一部を収納するための収納溝を構成している。そして、耳部１１Ａの端面１１Ａ1 に対する凹溝１３の溝深さｈは、図８に示すように後述する付勢ばね１５の板厚ｔに対してほぼ２倍の寸法に設定されている。

凹溝１３は、耳部１１Ａの幅方向（ディスクの径方向）の中心位置よりも径方向外側寄りとなる位置に配置されている。なお、ディスク１の回出側に位置する耳部１１Ｂについても、回入側の耳部１１Ａと同様に凹溝１３を形成する構成とするのが好ましい。これにより、摩擦パッド１０は、ディスク１のインナ側とアウタ側とで部品の共通化を図ることが可能となり、ディスクブレーキの部品点数を削減して、その製造上の煩雑さを解消することが可能となる。

キャリア２の各腕部２Ａには、パッドスプリング１４，１４が取付けられている。パッドスプリング１４，１４は、それぞれインナ側，アウタ側の摩擦パッド１０を弾性的に支持すると共に、これらの摩擦パッド１０の摺動変位を滑らかにするものである。そして、パッドスプリング１４は、ばね性を有するステンレス鋼板等を図１〜図６に示すように曲げ加工（プレス成形）することにより形成されている。

パッドスプリング１４は、一対の案内板部１４Ａと、連結板部１４Ｂと、径方向付勢板部１４Ｃとを含んで構成されている。一対の案内板部１４Ａは、キャリア２の各パッドガイド４内に嵌合するように略コ字状に折曲げて形成され、ディスク１のインナ側とアウタ側とで互いに離間し手形成されている。連結板部１４Ｂは、各案内板部１４Ａをディスク１のインナ側とアウタ側とで一体的に連結するため、ディスク１の外周側を跨いだ状態で軸方向に延びて形成されている。径方向付勢板部１４Ｃ，１４Ｃは、前記各案内板部１４Ａのディスク１の径方向内側部位に一体形成されている。

パッドスプリング１４の各案内板部１４Ａは、図２、図３、図５、図６に示すようにキャリア２の各パッドガイド４内に嵌合して取付けられ、摩擦パッド１０の裏金１１を凸形状の耳部１１Ａ，１１Ｂを介してディスク１の軸方向に案内する機能を有している。また、各径方向付勢板部１４Ｃは、キャリア２の各パッドガイド４内で各摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａ，１１Ｂに弾性的に当接することにより、各摩擦パッド１０の裏金１１をディスク１の径方向外側に向けて付勢している。これにより、各摩擦パッド１０のガタ付きを抑えるものである。

付勢ばね１５は、摩擦パッド１０の裏金１１の各側面部（耳部１１Ａ，１１Ｂ）のうち車両前進時にディスク回入側となる耳部１１Ａ（側面部）と、これに対向するキャリア２のトルク受面５（取付部材の対向面）との間に設けられている。付勢ばね１５は、摩擦パッド１０をディスク１の回出側に向けて付勢する付勢手段を構成している。

そして、付勢ばね１５は、例えば、ばね性を有する厚さがｔで一定のステンレス鋼板等を図９から１１に示すように曲げ加工（プレス成形）することにより形成されている。そして、付勢ばね１５のばね定数ｋ1 は、下記の数１の関係に設定されている。

この場合、数２式によるばね定数ｋは、ブレーキ鳴きの要因としてキャリパ６を起振源として捉えた場合における、キャリア２（取付部材）に取付けた状態でキャリパ６が剛体として振動するときの固有振動数ｆと摩擦パッド１０の質量ｍとにより求められる。そして、付勢ばね１５のばね定数ｋ1 は、例えば板厚ｔを適正に調整することにより、数２式によるばね定数ｋよりも小さく、零よりも大きい値に設定されている。例えば、前記数２式によるばね定数ｋは、固有振動数ｆを２００Ｈｚ、質量ｍを０．２ｋｇとしたときに、下記の如く求められる。

なお、上記固有振動数ｆは、キャリパ６を車両及びキャリア２に取り付けた状態で、キャリパ６をハンマー等で加振し、このとき発生する振動を測定器により測定する加振試験を行なうことにより、特定が可能になっている。また、このような加振試験により測定されるキャリパ６の固有振動数は、２００Ｈｚ〜５００Ｈｚの幅を有している。

付勢ばね１５は、図７〜図１１に示すように、取付部１５Ａと、第１の延出部１５Ｂと、折曲げ部１５Ｃと、第２の延出部１５Ｄと、境界部位１５Ｅとから大略構成される。取付部１５Ａは、摩擦パッド１０（裏金１１）の表面１１Ｆ側にカシメ部１１Ｅにより固定して取付けられるようになっている。第１の延出部１５Ｂは、取付部１５Ａより幅狭（図１０の左右方向を幅とし、上下方向を長手方向とする）となっており、基端側が取付部１５Ａと接続（一体形成）され、裏金１１の一方の面（表面１１Ｆ）とは反対側となる他方の面（裏面１１Ｇ）側に向け、凹溝１３を介してディスク１から離間する方向に延出されている。また、第１の延出部１５Ｂの取付部１５Ａと接続される基端側は、一旦ディスク１に近づく湾曲部１５Ｂ１を有している。境界部位１５Ｅは、第１の延出部１５Ｂと折曲げ部１５Ｃとの境であり、第１の延出部１５Ｂより幅が狭い幅狭部となっており、折れ方向の剛性が小さくなっている。また、その幅は、第２の延出部１５Ｄと同等かそれ以下となっている。折曲げ部１５Ｃは、該第１の延出部１５Ｂの先端側に一体形成され裏金１１の裏面１１Ｇ側でディスク１から離間する方向に向けて凸となる弧状に折曲げられ、折り返され、先端側はディスク１方向に向いている。この折曲げ部１５Ｃの幅は、該第１の延出部１５Ｂや第２の延出部１５Ｄより幅広になっており、弧状の曲率変化する方向の剛性が強められておる。さらに、幅方向の両側は、長手方向に沿って９０度折り曲げられた補強部１５Ｃ１が形成され、弧状の曲率変化する方向の剛性をより高めている。これにより、折曲げ部１５Ｃは、他の部分に比して剛性が高められている。しかし、必要に応じて補強部１５Ｃ１をなくしたり、または、幅方向片側に設けたり、補強部１５Ｃ１の折曲げ角度も９０度以上としても以下としても、折り返すことで、折曲げ部１５Ｃの弧状の曲率変化する方向の剛性が高められるので、適宜設定が可能である。第２の延出部１５Ｄは、該折曲げ部１５Ｃの先端側から裏金１１の表面１１Ｆ側へとディスク１に近付く方向に延びキャリア２のトルク受面５にパッドスプリング１４の案内板部１４Ａを介して弾性変形状態で当接（弾接）するようになっている。また、その先端は、ライニング１２が磨耗した際にディスク１と接触する当接部１５Ｄ１となっている。この当接部１５Ｄ１は、車両の前進回転するＡ方向に先端が曲げられている。第２の延出部１５Ｄの幅は、折曲げ部１５Ｃより狭く、第１の延出部１５Ｂと同等程度のはばとなっており、その曲げ方向の剛性が高められるようにプレスによって、長手方向に延びるようにリブ１５Ｄ２が形成されている。

付勢ばね１５は、取付部１５Ａが裏金１１の耳部１１Ａ側に固定されることにより、ブレーキ非操作時や車両前進時におけるブレーキ操作時は図８に示すように摩擦パッド１０に片持ち状態で支持されている。そして、車両後進時におけるブレーキ操作時は、摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａがキャリア２のトルク受面５（パッドスプリング１４の案内板部１４Ａ）に当接して付勢ばね１５が大きく撓み変形したとしても、第２の延出部１５Ｄが第１の延出部１５Ｂと一緒に耳部１１Ａの凹溝１３内に収納されて片持ち状態を維持するようになっている。

また、付勢ばね１５は、図７にも示すように耳部１１Ａの幅方向（ディスクの径方向）の中心位置よりも径方向外側寄りとなる位置に配置されている。これにより、付勢ばね１５は、耳部１１Ａの幅方向の中心位置よりも径方向外側寄りとなる位置で摩擦パッド１０をディスク回出側に付勢することができ、制動時に偶力抜けが発生するのを抑制できるものである。

本実施の形態によるディスクブレーキは、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、車両のブレーキ操作時には、キャリパ６のインナ脚部６Ａ（シリンダ）にブレーキ液圧を供給することによりピストンをディスク１に向けて摺動変位させ、これによりインナ側の摩擦パッド１０をディスク１の一側面に押圧する。そして、このときにはキャリパ６がディスク１からの押圧反力を受けるため、キャリパ６全体がキャリア２の腕部２Ａに対してインナ側に摺動変位し、アウタ脚部６Ｃがアウタ側の摩擦パッド１０をディスク１の他側面に押圧する。

これにより、インナ側とアウタ側の摩擦パッド１０は、図１〜図３中の矢示Ａ方向（車両の前進時）に回転しているディスク１を、両者の間で軸方向両側から強く挟持することができ、このディスク１に制動力を与えることができる。そして、ブレーキ操作を解除したときには、前記ピストンへの液圧供給が停止されることにより、インナ側とアウタ側の摩擦パッド１０がディスク１から離間し、再び非制動状態に復帰する。

また、このようなブレーキ操作時、解除時（非制動時）には、摩擦パッド１０の耳部１１Ａ，１１Ｂのうちディスク１の回入側に位置する耳部１１Ａが、付勢ばね１５によって図２、図３、図５、図６中の矢示Ｃ方向に付勢され、摩擦パッド１０は、ディスク１の回出側（図２中の矢示Ａ方向）に弱い力で常時付勢される。そして、ディスク１の回出側に位置する耳部１１Ｂは、このときの付勢力によりパッドスプリング１４の案内板部１４Ａを介してパッドガイド４のトルク受面５に弾性的に押付けられる。

このため、摩擦パッド１０が車両走行時の振動等でディスク１の周方向にガタ付いたりするのを、ディスク回入側の耳部１１Ａとトルク受面５との間に設けた付勢ばね１５により規制することができる。そして、車両前進時のブレーキ操作時には、摩擦パッド１０がディスク１から受ける制動トルク（矢示Ａ方向の回転トルク）を、回出側の腕部２Ａ（パッドガイド４のトルク受面５）により受承することができる。

これにより、摩擦パッド１０のディスク回出側に位置する耳部１１Ｂは、パッドガイド４のトルク受面５に案内板部１４Ａを介して当接し続ける。しかも、回出側の耳部１１Ｂは、ブレーキ操作前に付勢ばね１５の作用により案内板部１４Ａに当接してクリアランスがない状態となっているので、制動トルクによって摩擦パッド１０が移動して異音を発生してしまうようなことがない。

また、摩擦パッド１０の耳部１１Ａ，１１Ｂは、ディスク１の回入側，回出側に位置するパッドガイド４，４内にパッドスプリング１４の案内板部１４Ａを介して摺動可能に挿嵌され、各径方向付勢板部１４Ｃによってディスク１の径方向外側へと付勢されている。これにより、摩擦パッド１０の耳部１１Ａ，１１Ｂを案内板部１４Ａのディスク径方向外側の面（図中上面）側へと弾性的に押付けることができる。

このため、走行時の振動等により摩擦パッド１０がディスク１の径方向にガタ付いたりするのを、パッドスプリング１４の径方向付勢板部１４Ｃにより規制することができる。そして、ブレーキ操作時には、摩擦パッド１０の耳部１１Ａ，１１Ｂを案内板部１４Ａの上面側に摺接させた状態に保持しつつ、インナ側，アウタ側の摩擦パッド１０を案内板部１４Ａに沿ってディスク軸方向へと円滑に案内することができる。

ところで、キャリア２のパッドガイド４内に摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａ，１１Ｂを摺動可能に挿嵌する型式（所謂入れ子式）のディスクブレーキでは、緩制動時のブレーキ鳴き対策を行うことが要求されている。そして、現状では、例えばキャリア２のトルク受面５にグリスを塗布したり、両面テープを貼付けたりする等の応急処置により、緩制動時のブレーキ鳴きに対処しているだけである。

そこで、本発明者等は、緩制動時でのブレーキ鳴き対策について鋭意研究した結果、ディスク１の回出側に向けて摩擦パッド１０を付勢する付勢ばね１５は、そのばね定数ｋ1 を前記数１式、数２式を満たす関係に設定することにより、所謂ブレーキ鳴きの発生を抑えることができることを確認した。これは、キャリパ６を起振源として捉えた場合において、キャリア２（取付部材）に取付けた状態でキャリパ６が剛体として振動するときの固有振動数ｆから、付勢ばね１５により発生する摩擦パッド１０の共振振動数をずらすことができたためである。

即ち、車両前進方向でのブレーキ操作時には、摩擦パッド１０のディスク回出側に位置する耳部１１Ｂは、回入側の耳部１１Ａに設けた付勢ばね１５の作用によりディスク回出側に位置するパッドガイド４のトルク受面５（パッドスプリング１４の案内板部１４Ａ）に弾性的に押付けられた状態で、ディスク１からの制動トルクをトルク受面５との間で受承する。このため、摩擦パッド１０とディスク回出側に位置するキャリア２の腕部２Ａとが一つの剛体となるため、腕部２Ａの変形をばねとして捉えた場合のばね定数ｋ2 は、例えば図１１中に示す特性線１６（ｋ2 ＝２＊１０８Ｎ／ｍ）に沿った特性となる。このようなばね定数ｋ2の特性では、摩擦パッド１０の共振振動数がキャリパ６の固有振動数ｆとはかけ離れたものとなるため、加振試験等でブレーキ鳴きの発生を抑えられることが確認されている。

一方、車両後進（後退）方向でのブレーキ操作時には、摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａがキャリア２のトルク受面５（パッドスプリング１４の案内板部１４Ａ）に当接するまで、付勢ばね１５が図９に示す如く片持ち状態でトルク受面５に制動トルクを伝達することになる。そして、付勢ばね１５のみで制動トルクが伝達される間は、例えば図１２中に示す特性線１７（前記数２式、数３式によるばね定数ｋ、例えばｋ＝３．１６＊１０５ Ｎ／ｍ）よりも、付勢ばね１５のばね定数ｋ1 を小さく設定することにより、ブレーキ鳴きに至る摩擦パッド１０の共振振動数を避けることができる。なお、図１２において、ばね特性での各線の傾き度合いが、ばね定数を表している。また、付勢ばね１５には摩擦パッド１０をキャリア２に取付けた段階で、初期設定荷重が付加されることになるが、この初期設定荷重の大小は付勢ばね１５のばね定数に影響しないようになっている。このため、上記初期設定荷重にかかわらず、各特性線は図１２の示された基準点から延びるようになっている。

これにより、本実施の形態では、付勢ばね１５のばね定数ｋ1を前記数１式の関係(０＜ｋ1＜ｋ)を満たすように、図１２中の特性線１８に沿った特性に設定し、付勢ばね１５のみで制動トルクが伝達される間は、例えばｋ1 ＝７．２＊１０４Ｎ／ｍ程度まで付勢ばね１５のばね定数ｋ1を小さくする構成としている。なお、図１２中、一点鎖線で示す特性線１９は、特許文献１のアンチラトルスプリングのばね定数の特性を示すものである。この特性線１９において、変曲点１９Ａ以前では片持ち状態のばね特性となっており、このばね定数は、上記ばね定数ｋよりも大きくなっている。したがって、摩擦パッドが上記固有振動数ｆで振動するキャリパとの共振を起こしてブレーキ鳴きが発生する可能性を有している。また、上記変曲点１９Ａ以降が両持ち状態のばね特性になっており、そのばね定数は、片持ち状態のばね定数よりも大きくなっている。このような両持ち状態のばね特性時のばね定数も上記ばね定数ｋよりも大きくなっている。したがって、摩擦パッドが上記固有振動数ｆで振動するキャリパとの共振を起こしてブレーキ鳴きが発生する可能性を有している。

そして、付勢ばね１５のばね定数ｋ1は比較的小さく設定されるため、ブレーキ操作後すぐに、摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａがキャリア２のトルク受面５（パッドスプリング１４の案内板部１４Ａ）に当接してディスク１からの制動トルクをトルク受面５との間で受承する。耳部１１Ａがトルク受面５に当接して付勢ばね１５が図１０に示す如く大きく撓み変形しても、付勢ばね１５は片持ち支持の状態を維持するようになっている。このため、付勢ばね１５の見かけ上のばね定数ｋ1 は、図１２中に示す特性線１８の特性線部１８Ａの如く立ち上がり、キャリア２の腕部２Ａと付勢ばね１５とを合成したばね定数ｋ2 （図１２中に示す特性線１６）とほぼ平行な特性となる。したがって、付勢ばね１５の鳴きに至る共振振動数を避けることができて、緩制動鳴きを含めた所謂ブレーキ鳴きの発生を抑えることができる。特に緩制動鳴きで低周波の音域のブレーキ鳴きは、車両のリアに取り付けられるディスクブレーキに起こりやすく、本実施形態の付勢ばね１５をリア側のディスクブレーキに取付けると有効である。また、付勢ばね１５のばね定数ｋ1であれば、ブレーキ鳴きの要因としてディスク１を起振源と捉えた場合におけるディスク１の３直径節モードの固有振動数（約２０００Ｈｚ）に対しても共振振動数を避けてブレーキ鳴きの発生を抑えることができるようになっている。このように、付勢ばね１５のばね定数ｋ１をキャリア２（取付部材）に取付けられた状態でキャリパ６が剛体として振動するときの固有振動数ｆと前記摩擦パッドの質量ｍとから求められるばね定数ｋよりも小さくすることで、他の起振源を要因とするブレーキ鳴きをも抑制することが可能となっている。

また、本実施の形態では、付勢ばね１５を、ばね性を有する金属板（例えば、ステンレス鋼板）を曲げ加工することにより、上述の如く取付部１５Ａ、第１の延出部１５Ｂ、折曲げ部１５Ｃおよび第２の延出部１５Ｄからなる一体物として形成しているので、付勢ばね１５の板厚ｔを適正に調整することによって、付勢ばね１５のばね定数ｋ1 を前記数１式の関係を満たすように設定することができる。

また、付勢ばね１５は、図５〜図７にも示すように耳部１１Ａの幅方向（ディスクの径方向）の中心位置よりも径方向外側寄りとなる位置に配置する構成としている。これにより、付勢ばね１５は、耳部１１Ａの幅方向の中心位置よりも径方向外側寄りとなる位置で、制動トルクに伴うモーメントが正となる方向に摩擦パッド１０を付勢することができ、制動時に偶力抜けが発生するのを抑制することができる。

また、付勢ばね１５は、摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａ，１１Ｂのうち車両前進時にディスク回入側となる耳部１１Ａと、これに対向するキャリア２のトルク受面５との間にコンパクトに配置することができる。そして、付勢ばね１５の第２の延出部１５Ｄは、車両後進時に耳部１１Ａの端面１１Ａ1 がトルク受面５（案内板部１４Ａ）に当接しても片持ち状態になるように形成しているため、付勢ばね１５のばね定数ｋ1 を、前述した数１〜数３式のように小さな値に容易に設定することができ、車両後退方向の制動時におけるブレーキ鳴き等の異音発生を抑制することができる。

また、摩擦パッド１０の裏金１１のうちライニング１２が設けられた表面１１Ｆ側に付勢ばね１５を設ける構成としているので、車両スペースの有効活用を図ることができ、付勢ばね１５に必要なばね定数、必要荷重（ばね力）の確保が容易となる。また、付勢ばね１５を摩擦パッド１０の裏金１１に固定して設けることにより、付勢ばね１５を摩擦パッド１０に予め組付けたサブアッシー状態で、これらをキャリア２に取付けることができ、組立時の作業性を向上することができる。

特に、本実施の形態では、付勢ばね１５を、裏金１１の表面１１Ｆ側に固定して取付けられる取付部１５Ａと、該取付部１５Ａの先端側から裏金１１の裏面１１Ｇ側に向けてディスク１から離間する方向に延出された第１の延出部１５Ｂと、該第１の延出部１５Ｂの先端側に形成され裏金１１の裏面１１Ｇ側でディスク１に近付く方向に向けて弧状に折曲げられた折曲げ部１５Ｃと、該折曲げ部１５Ｃの先端側からディスク１に近付く方向に延びキャリア２のトルク受面５側に弾性変形状態で弾接する第２の延出部１５Ｄとにより構成している。

このため、付勢ばね１５のばね長を、取付部１５Ａ、第１の延出部１５Ｂ、折曲げ部１５Ｃおよび第２の延出部１５Ｄによって十分な長さに設定することができ、付勢ばね１５に必要なばね定数（前述した数１式、数２式）を容易に確保できる。そして、付勢ばね１５としての必要荷重（ばね力）の確保が容易となり、付勢ばね１５を摩擦パッド１０に取付けた状態で車両スペースを有効に活用することができる。

そして、例えばステンレス鋼板等を用いて形成した付勢ばね１５は、その先端（自由端）側に位置する第２の延出部１５Ｄがキャリア２のトルク受面５にパッドスプリング１４の案内板部１４Ａを介して弾性変形状態で弾接するから、両者の摺動接触を滑らかにすることができ、所謂ジャダー等の発生を良好に抑えることができる。

また、付勢ばね１５の折曲げ部１５Ｃは、例えば図９にも示す通り、裏金１１の耳部１１Ａのうち端面１１Ａ1 よりもディスク周方向（矢示Ｃ方向）の内側となる位置で弧状に折曲げる構成としているので、キャリア２のパッドガイド４により形成される空間を有効に利用して付勢ばね１５の折曲げ部１５Ｃ等を容易に配置することができる。しかも、これにより付勢ばね１５のばね長を十分に確保でき、その付勢力（ばね力）を安定させることができる。

さらに、付勢ばね１５には、の先端部をディスク１と当接する当接部１５Ｄ１としたので、単一部品である付勢ばね１５によりライニング１２の摩耗を検知する磨耗検知センサを兼用することができ、部品点数の低減化を図ることができる。

また、本発明の発明者は、付勢ばね１５を磨耗検知センサとした場合の摩擦音を高めることについて、検討した結果、図１１の示す回転方向Ｋの固有振動数ωｒと上下方向Ｊの固有振動数ωｔを近づけることで、自励振動が発生しやすくなり、検知音が高められるという知見を得た。

以下、図１３に示す２自由度モデルの自励振動モデルを用いて、磨耗検知センサの振動メカニズムを検証した。図１３は摩擦面上を進行する剛体棒の運動モデルを示す。これは剛体の単純棒が板上を進行する際の上下方向並振自由度と重心点回りの回転自由度を考慮している。以下に摩擦面上での単純棒の自励振動発生メカニズムを記す。

各記号は、以下を意味する。単純棒の質量：M単純棒の慣性モーメント：D単純棒の並進方向の支持剛性：H単純棒の回転方向の支持剛性：G単純棒と摩擦面との間の接触剛性：kc単純棒と摩擦面との間の摩擦係数：μ摩擦面からの垂直抗力：Ｆ重心位置から接触部の上下方向距離：ｐ重心位置から接触部の進行方向距離：ｑ単純棒の傾き：Φ単純棒の上下方向変位：y単純棒の回転角：θ並進方向，回転方向の運動方程式は、以下の通りとなる。

数式５は、以下のように求められる。摩擦面からの反力はフックの法則により接触剛性kcに変位量を掛け算すれば良い。並進について考えると,ｙ変位するのでｋｃ×ｙが並進運動によるばね力となる。次に回転について考えると,重心位置回りでθ回転したとすると（時計回りが正）単純棒の上昇方向に変位する。つまり線Ｚの分だけばねを伸ばすことになる。線Ｚの長さはｑ×tanθ≒ｑθとなる。並進では縮み、回転では伸び方向のため変位量はｙ−ａθとなるため垂直抗力（反力）Fが数式５のように定まる。

回転運動の運動方程式（数４式の下段）の右辺は摩擦面からの反力Fおよび摩擦力μFによる重心点回りのモーメントである。

これを整理すると以下の通り。

２自由度系において不安定振動（自励振動）が発生する条件は以下の２つ。（1）並進方向の固有振動数ωtと，回転方向の固有振動数ωrが一致（2）復元項の非対角要素の積が負よって以下の条件を満たした場合，本対象では自励振動が発生する。

つまり、数式７より，単純棒と摩擦面が離れている状態ではkcは零とみなせるため，ωtは√(H/M)となる。単純棒と摩擦面が接触する場合は接触剛性が高くなるにつれてωtは大きくなることがわかる。一方，ωrは単純棒と摩擦面と離れている場合は上記と同様にkcは零であり√(G/D)となる。単純棒と摩擦面が接触する場合は、数式８の条件により接触剛性が高くなるにつれてωrは小さくなることがわかる。つまり，自励振動を発生させるためには，接触（摩擦）前の状態では並進自由度の固有振動数ωｔが回転自由度の固有振動数ωrより低く（非接触時：ωｔ＜ωｒ），かつ，接触後各々の固有振動数が早期に一致するように，離間周波数を近づけておくことが求められる。

ここで、裏金に固定して取付けられる取付部と、該取付部に基端側が接続され前記ディスクから離間する方向に向けて弧状に形成され先端が前記ディスク側に向くように折曲げられた折曲げ部と、該折曲げ部の先端側から前記ディスクに近付く方向に延び前記取付部材側に弾性変形状態で弾接する第２の延出部とからなる一般的な付勢ばねを、板厚一定の金属板からプレスやレーザー等によるカットで平面状に切り出し、塑性変形させて製作した場合、回転方向Ｋの固有振動数ωｒより上下方向Ｊの固有振動数ωｔが低くなるので、回転方向Ｋの固有振動数ωｒを低めるか、または、上下方向Ｊの固有振動数ωｔを高めるかすることで、固有振動を近づけることが可能となる。なお、回転方向Ｋの固有振動数ωｒを低め、上下方向Ｊの固有振動数ωｔを高めてもよい。

よって、上記実施の形態では、回転方向Ｋの剛性に最も影響を及ぼす境界部位１５Ｅの剛性を低めることで、回転方向Ｋの固有振動数ωｒを低めることとした。そのため、境界部位１５Ｅの幅を狭くすることで、剛性を下げた。なお、製作工数はかかるが、境界部位１５Ｅの板厚を薄くするなどにより剛性を下げてもよい。

また、上記実施の形態では、上下方向Ｊの剛性に最も影響を及ぼす折曲げ部１５Ｃの剛性を高めることで、回転方向Ｋの固有振動数ωｔを高めることとした。そのため、折曲げ部１５Ｃの幅を広くすることで剛性を高めた。さらに、幅方向の両側は、長手方向に沿って９０度折り曲げられた補強部１５Ｃ１が形成され、弧状の曲率変化する方向の剛性をより高めた。なお、折曲げ部１５Ｃの剛性を高めるには、１５Ｄ２のようなリブを折曲げ部１５Ｃに設けてもよく、また、肉厚を厚くするなどの方法もある。

なお、上記実施の形態では、付勢ばね１５の基端側を裏金１１の耳部１１Ａに固定して設け、付勢ばね１５の先端側（延出部１５Ｄ）をキャリア２のトルク受面５に弾接させる構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばパッドスプリングに付勢ばね（付勢手段）を一体に設け、その先端側（延出部）を摩擦パッドのトルク伝達部（耳部）側に弾性的に当接させる構成としてもよい。そして、この場合でも、付勢ばねを摩擦パッド１０（裏金１１）の耳部１１Ａとキャリア２のトルク受面５との間にコンパクトに配置する構成とすることが可能となる。

また、上記実施の形態では、キャリア２の腕部２Ａに凹形状なすパッドガイド４を形成し、裏金１１の嵌合部となる耳部１１Ａ、１１Ｂを凸形状に形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば摩擦パッドの裏金に凹形状をなす嵌合部を設け、取付部材の腕部には凸形状をなすパッドガイドを設ける構成としてもよいものである。

また、上記実施の形態では、コ字形状の凹溝からなるパッドガイド４の奥側壁面によりトルク受部となるトルク受面５を構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばパッドガイドから離間した位置（パッドガイドとは異なる位置）にトルク受けとしてのトルク受面を設ける構成とした型式のディスクブレーキにも適用できるものである。

次に、上記実施の形態に含まれる発明について述べる。付勢手段は、摩擦パッドの各トルク伝達部のうち車両前進時にディスク回入側となるトルク伝達部と取付部材のトルク受面との間に設けられ、前記トルク伝達部とトルク受面のうちいずれか一方に弾接する延出部により前記摩擦パッドをディスクの回出側に向けて付勢する構成としている。

これにより、摩擦パッドの各トルク伝達部のうち車両前進時にディスク回入側となるトルク伝達部と取付部材のトルク受面との間に付勢手段をコンパクトに配置することができ、摩擦パッドをディスクの回出側に向けて付勢する付勢力を安定させることができる。

また、付勢手段の延出部は、車両後進時にトルク伝達部が取付部材のトルク受面に当接するまで片持ち状態が維持されるように形成している。これにより、付勢手段のばね定数をより小さな値に容易に設定することができ、車両後退方向の制動時におけるブレーキ鳴き等の異音発生を低減することができる。

また、付勢手段は摩擦パッドの裏金に固定して設ける構成としている。これにより、付勢手段を摩擦パッドに予め組付けたサブアッシー状態で、取付部材に取付けることができ、組立時の作業性を向上することができる。

また、付勢手段は、摩擦パッドの裏金のうちライニングが設けられた一方の面側に固定して設ける構成としている。これにより、付勢手段に必要なばね定数、必要荷重（ばね力）の確保が容易となり、限られた車両のスペースを有効に活用することができる。

一方、付勢手段は、裏金の一方の面側に固定して取付けられる取付部と、該取付部に基端側が接続され前記裏金の一方の面とは反対側となる他方の面側に向けてディスクから離間する方向に延出された第１の延出部と、該第１の延出部の先端側に形成され前記裏金の他方の面側でディスクに近付く方向に向けて弧状に折曲げられた折曲げ部と、該折曲げ部の先端側からディスクに近付く方向に延び取付部材側に弾性変形状態で弾接する第２の延出部とを有する構成としている。

これによって、付勢手段のばね長を、第１の延出部、折曲げ部および第２の延出部により十分に確保でき、付勢手段に必要なばね定数を容易に確保できると共に、必要荷重（ばね力）の確保が容易となり、限られた車両のスペースを有効に活用することができる。

また、付勢手段の折曲げ部は、裏金のトルク伝達部のうち取付部材のトルク受面に対向する端面よりもディスク周方向の内側となる位置で弧状に折曲げる構成としている。これにより、付勢手段のばね長を十分な長さに形成することができ、付勢力（ばね力）を安定させることができる上に、限られた車両スペースを有効に活用することができる。

一方、付勢手段は、摩擦パッドの裏金のうちライニングとは反対側となる他方の面側に固定して設ける構成としている。これにより、裏金の他方の面側に付勢手段を固定して設けることができ、裏金の一方の面側に設けるライニングの占有面積を大きくすることができる。

また、付勢手段は、取付部材に設けられるパッドスプリングに形成してなる構成としている。これにより、付勢手段をパッドスプリングに一体で形成することができ、部品点数を低減できると共に、取付け時の作業性を向上することができる。

１ ディスク ２ キャリア（取付部材） ２Ａ 腕部 ５ トルク受面 ６ キャリパ ７ 摺動ピン １０ 摩擦パッド １１ 裏金 １２ ライニング（摩擦材） １３ 凹溝 １４ パッドスプリング １５ 付勢ばね（付勢手段） １５Ａ 取付部 １５Ｂ 第１の延出部 １５Ｃ 折曲げ部 １５Ｄ 第２の延出部 １５Ｅ 境界部位

Claims (5)

1. ディスクを跨いで車両に固定されて、制動時のトルクを受けるトルク受面が形成され、
   前記ディスクの両面に対向して設けられる摩擦パッドを前記ディスクに押圧するキャリパが前記ディスクの軸方向に摺動可能に設けられる取付部材を有し、
   前記摩擦パッドは、前記取付部材にディスクの周方向両側で支持され、前記取付部材のトルク受面と当接する側面部にトルク伝達部が形成された裏金と、該裏金の一面側に固着して前記ディスクに当接して摩擦力を発生する摩擦材と、
   前記摩擦パッドをディスクの回出側に向けて付勢する付勢手段と、
   を有し、
   前記付勢手段は、
   前記裏金に固定して取付けられる取付部と、
   該取付部に基端側が接続され前記ディスクから離間する方向に延出された第１の延出部と、
   該第１の延出部の先端側に前記ディスクから離間する方向に向けて弧状に形成され先端が前記ディスク側に向くように折曲げられた折曲げ部と、
   該折曲げ部の先端側から前記ディスクに近付く方向に延び前記取付部材側に弾性変形状態で弾接する第２の延出部とを有し、
   該第２の延出部の先端は、前記摩擦材が所定量摩耗したときに前記ディスクに当接するようになっており、
   前記折曲げ部は、前記第１の延出部と前記折曲げ部との境界部位よりも剛性が高く設定されてなることを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記境界部位は、前記第１の延出部よりも剛性が低く、前記折曲げ部は、前記第１の延出部よりも剛性が高く設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
3. 前記付勢手段は、金属板で構成され、
   前記境界部位は、前記第１の延出部よりも幅が狭い幅狭部となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ。
4. 前記付勢手段は、金属板で構成され、
   前記折曲げ部は、前記第１の延出部よりも幅が広い幅広部となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディスクブレーキ。
5. 前記付勢手段は、金属板で構成され、
   前記折曲げ部は、幅方向の少なくとも片側が長手方向に沿って折り曲げた補強部を有することを特徴とする請求項４に記載のディスクブレーキ。

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