JPH0953672A

JPH0953672A - 水冷式ディスクブレーキ装置

Info

Publication number: JPH0953672A
Application number: JP20610195A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Matsukawa; 勉松川; Takao Morita; 隆夫森田; Mitsuhiko Harayoshi; 光彦原良
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: JP3136956B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却水でパッドを冷却する水冷式ディスクブ
レーキ装置において、常にパッドの温度分布を均一化
し、安定した制動を実現可能に図る。【解決手段】車輪と共に回転し、両面に摩擦材(2,3)
が固着されたディスクロータ(1)と、ディスクロータの
両側に配設された一対の金属パッド(4,5)と、一対の金
属パッドを、ディスクロータを挟むように押圧する押圧
手段(7、9)と、金属パッドの内部に、それぞれディスク
ロータの回転方向に沿って形成され、それぞれの流路断
面積がディスクロータの回転中心側のものから順次大き
くなっている複数の冷却水通路(14a〜14e,15a〜15e)と
を具備するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水冷ディスクブ
レーキ装置に係り、詳しくは車両用の水冷式ディスクブ
レーキ装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】車両の制動装置として、確実な制
動力を得られることからディスクブレーキが多用されて
いる。しかしながら、このディスクブレーキはディスク
ロータとパッドとの摩擦を利用しているため、ディスク
ロータの温度が上昇し易く、長時間に亘って制動を行う
と、ディスクロータやパッドは高温になり、所謂フェー
ド現象やベイパロック現象を引き起こす虞がある。

【０００３】そこで、固定側のパッド内に冷却水を導
き、これによりパッドの温度を低下させる構成の水冷式
ディスクブレーキ装置が特開平６−７４２７１号公報等
に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常、ディ
スクロータは周速度が外周側になるほど速くなり、この
ことから、ディスクロータの外周側に対向するパッドの
外周部分が内周側に対向するパッドの内周部分よりも高
温になる。しかしながら、上記公報等に開示されるよう
な水冷式ディスクブレーキ装置にあっては、冷却水がパ
ッドの外周部分に充分且つ確実に行き渡るようにはなっ
ていない。従って、高温となるパッドの外周部分を充分
に冷却できず、温度分布が均一化せずにパッドの部分間
に摩擦係数のばらつきが生じ、安定した制動を維持する
ことが困難となっている。

【０００５】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、常にパッドの温度分
布を均一化し、安定した制動を実現可能な水冷式ディス
クブレーキ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、冷却水をディスクブレーキの
パッドに導き、制動時、摩擦熱により昇温した前記パッ
ドを冷却する水冷式ディスクブレーキ装置において、車
輪と共に回転し、両面に摩擦材が固着されたディスクロ
ータと、前記ディスクロータの両側に配設された一対の
金属パッドと、前記一対の金属パッドを、前記ディスク
ロータを挟むように押圧する押圧手段と、前記金属パッ
ドの内部に、それぞれ前記ディスクロータの回転方向に
沿って形成され、それぞれの流路断面積が前記ディスク
ロータの回転中心側のものから順次大きくなっている複
数の冷却水通路とを具備することを特徴としている。従
って、制動時にディスクロータの摩擦材と一対の金属パ
ッドとの摩擦によって発生する摩擦熱はディスクロータ
の周速度の大きい外周側の方が多く、金属パッドの外周
部分の温度が内周部分よりも高くなるが、金属パッド内
を流れる冷却水は金属パッド外周部分の方がその流量が
多くなっているため、金属パッドは温度差なく均一に冷
却され、常に安定した制動が実現される。

【０００７】また、請求項２の発明では、前記金属パッ
ドは、前記押圧手段からの押圧力を直接受け熱伝導率の
低い第１の部材と、前記第１の部材に嵌合され、前記デ
ィスクロータの摩擦材に直接接触可能な前記第１の部材
より熱伝導率の高い第２の部材とからなることを特徴と
している。従って、ディスクロータと第２の部材との摩
擦によって発生する摩擦熱は、熱伝導率の高い第２の部
材に伝達された後、冷却水により良好に冷却される。ま
た、第１の部材は熱伝導率が低いことから、摩擦熱が押
圧手段側に伝達されることがない。

【０００８】また、請求項３の発明では、前記ディスク
ロータの摩擦材に対向する前記第２の部材の表面には、
前記ディスクロータの回転方向に垂直にして複数のスリ
ットが形成されていることを特徴としている。従って、
第２の部材に摩擦熱による熱歪が発生しても、その熱歪
はスリットによって良好に吸収される。また、請求項４
の発明では、前記第１の部材は剛性が高いことを特徴と
している。従って、金属パッドは、押圧手段によって強
く押されても大きく変形することがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づき説明する。図１には、水冷式ディスクブレーキ装
置の概略構成図を示してある。同図に示すように、符号
１はディスクロータを示し、このディスクロータ１は、
図示しない車軸に固定されている。ディスクロータ１は
円板状に形成され、その外周部の両面には、それぞれ断
熱性有機材からなる摩擦部材２，３が全周に亘って固着
されている。これら摩擦部材２，３の摺動摩擦面２ａ，
３ａに対向して一対の金属パッド４，５がディスクロー
タ１の前部に位置して配設されている。

【００１０】ディスクロータ１の外周部には、金属パッ
ド４，５を介してディスクロータ１を挟むようにキャリ
パ６が配置されている。このキャリパ６には、金属パッ
ド５の背面をディスクロータ１側に押圧するピストン
（押圧手段）７を収納するピストン収納部８と、金属パ
ッド５の背面を支持するキャリパ爪部（押圧手段）９と
が一体形成されている。キャリパ６は、図示しないキャ
リパサポートによって、ディスクロータ１の回転軸に平
行な方向に摺動自在に支持されている。

【００１１】ピストン７は、中空円筒状に形成され、ピ
ストン収納部８に摺動自在に嵌合されている。ピストン
７の背面には、油圧室７ａが形成され、この油圧室７ａ
には、ピストン収納部８に設けられた油路８ａが連通し
ている。金属パッド４，５は、熱伝導率の低いアウタ部
材（例えば、鋳鉄）１０，１１に熱伝導率の高いインナ
部材（例えば、銅或いは銅合金）１２，１３が嵌入され
て構成されている。詳しくは、インナ部材（第２の部
材）１２，１３の外周部１２ａ，１３ａが、アウタ部材
（第１の部材）１０，１１の外周に形成されたフランジ
１０ａ，１１ａの内面側に、これらの先端とアウタ部材
１０，１１の内面１０ｂ，１１ｂとが当接するようにし
て圧入され、接着されている。そして、アウタ部材１
０，１１とインナ部材１２，１３で囲まれて室１４，１
５が形成されている。

【００１２】インナ部材１２，１３には、それぞれアウ
タ部材１０，１１側に向け凸状にして隔壁１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ，１２ｅ及び隔壁１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，
１３ｅが形成されている。これらの隔壁１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ，１２ｅ及び隔壁１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，
１３ｅの先端も外周部１２ａ，１３ａと同様にしてアウ
タ部材１０，１１の内面１０ｂ，１１ｂと当接してい
る。従って、室１４，１５はこれらの隔壁１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ，１２ｅ及び隔壁１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，
１３ｅによって区分され、外周部１２ａ及び隔壁１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅと内面１０ｂとに囲まれて
冷却水通路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ
が、また外周部１３ａ及び隔壁１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄ，１３ｅと内面１１ｂとに囲まれて冷却水通路１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅが形成されてい
る。

【００１３】また、インナ部材１２，１３の表面には、
ディスクロータ１の回転方向と直角方向に溝状の複数の
スリット１２ｇ，１３ｇが設けられている（図３参
照）。図２には、図１中のＡ−Ａ線に沿う金属パッド４
の断面図を示してあり、以下金属パッド４についてより
詳細に説明する。なお、金属パッド５についても同様で
あるため、ここでは金属パッド５についての説明は省略
する。

【００１４】同図に示すように、インナ部材１２の隔壁
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは、図中矢印Ｘで示す
ディスクロータ１の回転方向に沿う同心円状に、外周部
１２ａ，１３ａと所定の間隔を有するとともに、各隔壁
間で所定の間隔を有して配列されている。この所定の間
隔は、図中にａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの符号でそれぞれ示し
てあるが、これらの間隔の関係は、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ＜ｅ
となっている。つまり、冷却水通路１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄ，１４ｅは、ディスクロータ１の回転中心
から離間した外周側ほど通路幅が広く、通路断面積が大
きくなっている。

【００１５】また、同図に示すように、アウタ部材１０
の一方の下端部には、アウタ部材１０を貫通して冷却水
の給水孔１６が穿設されている。一方、アウタ部材１０
の他方の下端部には、同様にして冷却水の排水孔１７が
穿設されている。これにより、給水孔１６から金属パッ
ド４内に冷却水が流入し、この冷却水は、冷却水通路１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに分流して矢印
のように流れた後、排水孔１７から排水されることにな
る。

【００１６】図３には、金属パッド４，５と各給排水パ
イプとの接続関係を示してある。同図では、図中上下方
向が車両上下方向となっている。同図に示すように、金
属パッド４，５の下端部の各吸水孔１６には、給水パイ
プ２０，２１がそれぞれ接続されている。給水パイプ２
０の他端は、接続継手２２の接続口２２ａに接続されて
いる。一方、給水パイプ２１の他端は、接続継手２３の
接続口２３ａに接続されている。そして、接続継手２２
の接続口２２ｂと接続継手２３の接続口２３ｂとは、蛇
腹部２４を有する接続パイプ２５によって互いに接続さ
れている。接続継手２３の接続部２３ｃには、給水パイ
プ２６が接続されており、この給水パイプ２６は後述す
る熱交換器４１に接続されている。

【００１７】金属パッド４，５の上端部の各排水孔１７
には、排水パイプ３０，３１がそれぞれ接続されてい
る。排水パイプ３０，３１は、給水パイプ２０，２１と
同様に、接続継手３２，３３を介し、蛇腹部３４を有す
る接続パイプ３５によって互いに接続されており、排水
パイプ３６も熱交換器４１に接続されている。図４に
は、金属パッド４，５を冷却する冷却水回路４０を示し
てある。同図に示すように、冷却水回路４０は、高温に
なった冷却水を冷却する熱交換器４１と、この熱交換器
４１から各車輪に設けられた金属パッド４，５に冷却水
を給水する給水経路４２と、各金属パッド４，５によっ
て高温になった冷却水を熱交換器４１に戻す排水経路４
３と、冷却水回路４０に冷却水を循環させるポンプ４４
とから構成されている。ポンプ４４は給水経路４２の途
中部分に配設されている。

【００１８】以下、このように構成された水冷式ディス
クブレーキ装置において、車両の制動を行ったときの金
属パッド４，５の冷却作用について説明する。ブレーキ
ペダル（図示せず）が踏み込まれると、油圧回路（図示
せず）から油路８ａを介してブレーキ油が流れて油圧室
７ａに油圧がかかる。そして、ピストン７がディスクロ
ータ１側に摺動し、金属パッド５を摺動摩擦面３ａに押
圧する。同時にキャリパ６が、ピストン７の反力によっ
てピストン７の移動する向きとは反対の方向に摺動さ
れ、キャリパ爪部９が金属パッド４を摺動摩擦面２ａに
押圧する。

【００１９】これにより、金属パッド４，５がディスク
ロータ１を両側から挟むように押圧することになり、デ
ィスクロータ１に摩擦力が働き制動が行われる。この制
動が繰り返し行われると、摩擦部材２，３と金属パッド
４，５との摩擦により摩擦熱が発生する。この摩擦熱
は、摩擦部材２，３が断熱性の有機材によって形成され
ているので、ディスクロータ１には殆ど伝わらず、大方
熱伝導率の高い金属パッド４，５に伝導し、各冷却水通
路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ及び各冷却
水通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ内を流
れる冷却水の温度を上昇させる。

【００２０】このとき、図４に示すように、ポンプ４４
がエンジン（図示せず）の始動と同時に作動しており、
冷却水が冷却水回路４０内を図中矢印で示す向きに循環
している。このように冷却水の循環が行われると、金属
パッド４，５によって昇温させられた冷却水は、金属パ
ッド４，５から排水経路４３を通り熱交換器４１に戻さ
れ、この熱交換器４１で冷却される。そして、給水経路
４２を通り、再び金属パッド４，５に循環されることに
なる。

【００２１】金属パッド４，５内では、冷却水は、上述
したように、図２中に矢印で示すように、各冷却水通路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ及び各冷却水
通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅに分流し
て流れる。このとき、上述したように、各冷却水通路の
通路幅はディスクロータ１の中心から離間した外周側ほ
ど広くなることから、冷却水の単位時間当たりの流量は
冷却水通路１４ａ，１５ａにおいて最も少なく、一方冷
却水通路１４ｅ，１５ｅにおいて最も多くなっている。
これにより、通常、ディスクロータ１の外周側ほどディ
スクロータ１の周速度が速く、発生する摩擦熱が多く、
これに対応する金属パッド４，５の外周部分の温度が特
に高温になるのであるが、この高温になる外周部分の冷
却水流量を多くすることで、充分に金属パッド４，５を
冷却し、金属パッド４，５の温度分布、ひいては摩擦係
数を均一化して、安定した制動を維持できることにな
る。

【００２２】ところで、上述したように、金属パッド
４，５は、ディスクロータ１と接する側が熱伝導率の高
いインナ部材（例えば、銅或いは銅合金）１２，１３と
され、ピストン７側或いはキャリパ爪部９側が熱伝導率
の低いアウタ部材（例えば、鋳鉄）１０，１１とされて
いる。ここに、アウタ部材（例えば、鋳鉄）１０，１１
の熱伝導率は、例えば、インナ部材（例えば、銅或いは
銅合金）１２，１３の約１／５である。従って、摩擦熱
はインナ部材１２，１３には伝達し易いものの、インナ
部材１２，１３を介してアウタ部材１０，１１には伝達
され難くなっている。

【００２３】このことから、摩擦熱は、インナ部材１
２，１３を介して冷却水で良好に冷却されることに加え
てピストン７側に殆ど伝達することがなく、ピストン７
を押圧する油圧室７ａ内のブレーキ油の昇温を防止し
て、ベイパロック現象を好適に抑止できることになる。
また、通常、金属は熱伝導率が高いほど温度上昇によっ
て膨張する傾向にあるため、高温となるインナ部材１
２，１３は膨張してバイメタルのように変形しようとす
る。しかしながら、インナ部材１２，１３はアウタ部材
１０，１１に圧入され、且つ接着されていることから、
アウタ部材１０，１１によってインナ部材１２，１３の
変形が抑止される。このとき、インナ部材１２，１３内
に熱歪が発生することになるが、この熱歪については、
上述のスリット１２ｇによって良好に吸収されることに
なる。従って、インナ部材１２，１３が膨らんでディス
クロータ１の摩擦部材２，３と片当たりするようなこと
がなく、摩擦係数の低下やインナ部材１２，１３及び摩
擦部材２，３の偏磨耗が防止され、さらには、異音や振
動の発生も抑えられる。

【００２４】なお、熱伝導率の違いから、インナ部材１
２，１３は、昇温により膨張してアウタ部材１０，１１
のフランジ１０ａ，１１ａに押しつけられることにな
る。このことから、金属パッド４，５が昇温すると、イ
ンナ部材１２，１３とアウタ部材１０，１１との接合が
より強固にされ、アウタ部材１０，１１とインナ部材１
２，１３とを溶接等により結合せずとも、低コストにし
て金属パッド４，５の信頼性が確保されることになる。

【００２５】また、アウタ部材（例えば、鋳鉄）１０，
１１の方がインナ部材（例えば、銅或いは銅合金）１
２，１３よりも剛性が高いことから、ピストン７及びキ
ャリパ爪部９との当接やキャリパサポート（図示せず）
の反力による金属パッド４，５の変形を最小限に抑える
こともできる。以上、詳細に説明したように、本発明の
冷却式ディスクブレーキ装置によれば、金属パッド４，
５を熱伝導率の低いアウタ部材１０，１１と熱伝導率の
高いインナ部材１２，１３との２種類の金属から構成
し、アウタ部材１０，１１をピストン７側或いはキャリ
パ爪部９側に、一方インナ部材１２，１３をディスクロ
ータ１の摩擦部材２，３側に配設し、これらアウタ部材
１０，１１とインナ部材１２，１３との間に冷却水を通
すようにしたので、摩擦部材２，３とインナ部材１２，
１３との摩擦により発生する摩擦熱を効率よく好適にイ
ンナ部材１２，１３に伝達して冷却水で冷却するように
でき、さらに、この摩擦熱をピストン７側或いはキャリ
パ爪部９側に伝達しないようにしてベイパロック現象の
発生をより確実に抑止できる。

【００２６】また、金属パッド４，５内の冷却水通路１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ及び冷却水通路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅの通路断面積
をディスクロータ１の中心から離間するに従い大きくし
たので、周速度が速く、摩擦熱の発生量の多いディスク
ロータ１の外周側に対向する金属パッド４，５の外周部
分を流れる冷却水量を多くして金属パッド４，５を冷却
することにより、金属パッド４，５の温度分布を好適に
均一化でき、摩擦係数及び熱歪みのばらつきを抑えて常
に安定した制動を実現できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の水冷式
ディスクブレーキ装置によれば、冷却水をディスクブレ
ーキのパッドに導き、制動時、摩擦熱により昇温したパ
ッドを冷却する水冷式ディスクブレーキ装置において、
車輪と共に回転し、両面に摩擦材が固着されたディスク
ロータと、ディスクロータの両側に配設された一対の金
属パッドと、一対の金属パッドを、ディスクロータを挟
むように押圧する押圧手段と、金属パッドの内部に、そ
れぞれディスクロータの回転方向に沿って形成され、そ
れぞれの流路断面積がディスクロータの回転中心側のも
のから順次大きくなっている複数の冷却水通路とを具備
するようにしたので、制動によりディスクロータの周速
度の大きい外周側の方に多く発生して金属パッドの外周
部分の温度を内周部分よりも上昇させる摩擦熱を良好に
冷却でき、金属パッドの温度分布を均一に保持して常に
安定した制動を実現できる。

【００２８】また、請求項２の水冷式ディスクブレーキ
装置によれば、金属パッドは、押圧手段からの押圧力を
直接受け熱伝導率の低い第１の部材と、第１の部材に嵌
合され、ディスクロータの摩擦材に直接接触可能な第１
の部材より熱伝導率の高い第２の部材とからなるので、
ディスクロータと第２の部材との摩擦によって発生する
摩擦熱を、熱伝導率の高い第２の部材に好適に伝達して
冷却水により良好に冷却できる。また、第１の部材は熱
伝導率が低いことから、摩擦熱を押圧手段側に伝達させ
ないようにでき、押圧手段が流体を用いるものである場
合には、ベイパロック現象を好適に防止できる。

【００２９】また、請求項３の水冷式ディスクブレーキ
装置によれば、ディスクロータの摩擦材に対向する第２
の部材の表面には、ディスクロータの回転方向に垂直に
して複数のスリットが形成されているので、摩擦熱によ
り生じる第２の部材の熱歪をスリットによって良好に吸
収でき、第２の部材の変形を好適に防止できる。また、
請求項４の水冷式ディスクブレーキ装置によれば、第１
の部材は剛性が高いので、押圧手段による押圧によって
も金属パッドを変形させないようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水冷式ディスクブレーキ装置を示す横
断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う金属パッドの縦断面図
である。

【図３】金属パッドと給排水パイプとの接続関係を示す
図である。

【図４】冷却水回路の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１ディスクロータ２，３摩擦部材４，５金属パッド６キャリパ７ピストン（押圧手段）９キャリパ爪部（押圧手段）１０，１１アウタ部材（第１の部材）１２，１３インナ部材（第２の部材）１２ｇ，１３ｇスリット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ冷却水通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ冷却水通路１６給水孔１７排水孔４０冷却水回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却水をディスクブレーキのパッドに導
き、制動時、摩擦熱により昇温した前記パッドを冷却す
る水冷式ディスクブレーキ装置において、車輪と共に回転し、両面に摩擦材が固着されたディスク
ロータと、前記ディスクロータの両側に配設された一対の金属パッ
ドと、前記一対の金属パッドを、前記ディスクロータを挟むよ
うに押圧する押圧手段と、前記金属パッドの内部に、それぞれ前記ディスクロータ
の回転方向に沿って形成され、それぞれの流路断面積が
前記ディスクロータの回転中心側のものから順次大きく
なっている複数の冷却水通路と、を具備することを特徴
とする水冷式ディスクブレーキ装置。
【請求項２】前記金属パッドは、前記押圧手段からの
押圧力を直接受け熱伝導率の低い第１の部材と、前記第
１の部材に嵌合され、前記ディスクロータの摩擦材に直
接接触可能な前記第１の部材より熱伝導率の高い第２の
部材とからなることを特徴とする、請求項１記載の水冷
式ディスクブレーキ装置。
【請求項３】前記ディスクロータの摩擦材に対向する
前記第２の部材の表面には、前記ディスクロータの回転
方向に垂直にして複数のスリットが形成されていること
を特徴とする、請求項２記載の水冷式ディスクブレーキ
装置。
【請求項４】前記第１の部材は剛性が高いことを特徴
とする、請求項２または３記載の水冷式ディスクブレー
キ装置。