JP4193575B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、右輪のディスクに取付けられる一対のパッドと、左輪のディスクに取付けられる一対のパッドとを備えるディスクブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両は、通常、右輪と左輪のそれぞれにディスクを有する。そしてディスクブレーキ装置は、右輪のディスクに押圧される一対のパッドと、左輪のディスクに押圧される一対のパッドを有する。これら一対のパッドは、一つがディスクのインナ側に取付けられ、他の一つがディスクのアウタ側に取付られる。
そしてパッドは、従来鳴き対策として様々な構成を有していた。例えば、特許文献１に係るパッドが従来知られていた。
特許文献１に係るパッドは、摩擦材とその摩擦材の裏面を支持する裏板を備えていた。そして裏板には、縦方向（ディスク径方向）に溝が形成されていた。したがって裏板は、その溝を中心として曲がりやすい構造になっていた。そのためパッドは、制動時において曲げられることで中央部がディスクに対して食い込みやすい構造になっていた。そのためパッドは、偏摩耗によって中央部が凹んでしまった場合においても、中央部をディスクに対して押圧することができる。かくして摩擦材の面圧を均一にし、鳴きの発生が抑制されていた。
【０００３】
【特許文献１】
実開平６−６９４５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしパッドは、一般に図４〜６に示すように様々なモードで鳴き（振動）を発生させている。例えば一次曲げ方向の振動による鳴き（図４）、一次捩れ方向の振動による鳴き（図５）、二次曲げ方向の振動による鳴き（図６）などにより鳴きを発生させている。
そしてこれらのモードによる鳴きは、図７に示すようにそれぞれ特有の周波数を有する。例えば一次曲げ方向の振動による鳴きにおいてはＰ１、一次捩れ方向の振動による鳴きにおいてはＰ２、二次曲げ方向の振動による鳴きにおいてはＰ３の周波数を有する。
そして特許文献１に係るパッドは、一次曲げ方向の振動の鳴きを効果的に抑制する構造ではあったが、一次捩れ方向の振動の鳴きを効果的に抑制する構造ではなかった。
ところで従来、特許文献１と異なる他のパッドも知られていた。すなわち摩擦材の表面に溝（スリット）を有する構造である。そしてその溝が摩擦材の表面を斜めに横断するものも従来知られていた（実物が知られていた）。しかしこの溝は、摩擦材の摩耗粉を除去することを目的として形成されたものであった。そのため溝の方向が問題にされることは従来なかった。そのためすべてのパッドに同一傾斜方向の溝が形成されていた。
そこで本発明は、一次捩れ方向の振動の鳴きを効果的に抑制することができるディスクブレーキ装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、上記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装置であることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によると、パッドのそれぞれは、パッドを斜めに捩れやすくするためにパッドを斜めに横断する捩れ許容部を有する。またディスクのインナ側に取付けられるインナパッドとディスクのアウタ側に取付けられるアウタパッドは、それぞれの捩れ許容部が交差する位置関係になるようにディスクに取付けられている。そして右輪のインナパッドと左輪のインナパッドは、それぞれの捩れ許容部が平行な位置関係、右輪のアウタパッドと左輪のアウタパッドは、それぞれの捩れ許容部が平行な位置関係になるように各ディスクに取付けられている。
すなわち捩れ許容部は、パッドを斜めに横断する。そしてインナパッドとアウタパッドの捩れ許容部は、相互に交差する位置関係になっている。
したがってパッドは、捩れ許容部を中心線として捩れやすい構造になっている。そしてインナパッドとアウタパッドは、捩れ方向が交差する。そのためインナパッドとアウタパッドの間に連成振動が発生することが抑制される。かくして一次捩れ方向の振動における鳴きが効果的に抑制される。
【０００６】
さらに本発明は、右輪のインナパッドの捩れ許容部と左輪のインナパッドの捩れ許容部は、平行な位置関係になっている。そして右輪のアウタパッドの捩れ許容部と左輪のアウタパッドの捩れ許容部は、平行な位置関係になっている。
すなわち右輪側の捩れ許容部と左輪側の捩れ許容部は、右輪のインナ・アウタの関係と左輪のインナ・アウタの関係とが左右対称であることから、左右対称の関係を有する。
ところで鳴きは、各要素が複雑にからまって生じており、ディスクの特性（例えば固有振動）も要素の一つになっている。そして右輪のディスクと左輪のディスクの特性は、一般に左右対称になっている。
これに対して本発明は、右輪側の捩れ許容部と左輪側の捩れ許容部が左右対称の関係になっている。したがって鳴きを効果的に抑制することができる。例えば、右輪の鳴きを効果的に抑制することで、左輪の鳴きも同時に効果的に抑制することができる。
かくして本発明によると、一次捩れにおける鳴きを効果的に抑制することができる。
【０００９】
さらに請求項１に記載の発明によると、インナパッドとアウタパッドから振動の発生しやすい一のパッドを求める。そして一のパッドが捩れやすい方向における捩れ方向を求め、その捩れ方向における捩れ中心線と交差する傾斜方向の捩れ許容部を一のパッドに設ける。
すなわち実験やシミュレーション等によって、振動の発生しやすい一のパッドを求め、その一のパッドの捩れやすい方向を求める。そしてその捩れ中心線と交差する方向に捩れ許容部の傾斜方向が決定されている。
したがって一のパッドは、捩れやすい方向と逆方向に捩れやすくなる。そのため一のパッドは、全体として捩れにくい構成になり、一次捩れ方向の振動の鳴きが抑制される。そして一のパッドの捩れ許容部の傾斜方向が決定されることで、他のパッドの捩れ許容部の傾斜方向も決定される（請求項１参照）。
かくして複数のパッドは、それぞれの捩れ許容部の傾斜方向が容易に決定される。そして捩れ許容部によって一次捩れ方向の振動が効果的に抑制される。
また請求項１に記載の発明によると、捩れ許容部は、それぞれパッドの略中央を通って斜めにパッドを横断する構成になっている。
請求項２に記載の発明によると、捩れ許容部は、ディスク径方向に対して３５°〜５５°の傾斜角度を有している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１を図１〜８にしたがって説明する。
ディスクブレーキ装置１は、図２に示すように複数（例えば四つ）のパッド２ａ〜２ｄを有する。パッド２ａ〜２ｄの内の一対のパッド２ａ，２ｂは、右輪のディスクＤに取付けられる。そして他の一対のパッド２ｃ，２ｄは、左輪のディスクＤに取付けられる。
【００１１】
またディスクブレーキ装置１は、パッド２ａ，２ｂを支持するために右輪側の車両本体に取付けられるマウンティングと、パッド２ｃ，２ｄを支持するために左輪側の車両本体に取付けられるマウンティングを有する（図２への記載省略）。そしてパッド２ａ〜２ｄは、マウンティングによってディスク軸方向に移動可能に支持されている。
またディスクブレーキ装置１は、パッド２ａ，２ｂを右輪のディスクＤに押し付ける押付手段と、パッド２ｃ，２ｄを左輪のディスクＤに押付ける押付手段を有する。
押付手段は、マウンティングに対してディスク軸方向に移動可能に支持されるキャリパを有する。そしてキャリパは、インナパッド２ａ，２ｃをディスクＤに押付けるピストンと、アウタパッド２ｂ，２ｄをディスクＤに押付ける爪部を有する。
【００１２】
パッド２は、図１に示すように摩擦材３と裏板４を有する。
裏板４は、金属板材から成形されており、摩擦材３の裏面を支持する。
摩擦材３は、ほぼ板状に成形されており、表面側に押圧面３０を有する。
押圧面３０は、パッド２がディスクＤに押付けられることでディスクＤの表面に押圧される面であって、押圧されることでディスクＤの表面を摺動し、制動力を生じる。
【００１３】
また摩擦材３は、図１に示すように捩れ許容部５を有する。
捩れ許容部５は、押圧面３０の表面に溝状に形成されている。そして捩れ許容部５は、押圧面３０を斜めに横断する。すなわち捩れ許容部５は、図１に示すようにディスクＤ外周側の端縁とディスクＤ内周側の端縁に向けて横断すると同時にディスク周方向へも延出する。換言すると捩れ許容部５は、ディスク径方向とディスク周方向のどちらに対しても傾斜角度を有する構成になっている。
そして捩れ許容部５は、ディスク径方向に対して傾斜角度５０を有する。
【００１４】
傾斜角度５０は、パッド２の捩れによる鳴きを効果的に抑制するために、図５に示すようにパッド２が捩れた際の捩れ中心線（捩れの腹）６１と同一の角度、あるいは捩れ中心線６１と左右対称の傾斜角度を有する。例えばパッド２ａ，２ｂは、図３に示すように右上がりの傾斜角度を有する。またパッド２ｃ，２ｄは、左上がりの傾斜角度を有する。そしてパッド２ａ〜２ｄは、二品番によって構成されている。
また傾斜角度５０は、３５°〜５５°であることが好ましい（図１参照）。傾斜角度５０をこの角度にすることで、摩擦材３の欠けを抑制することが実験等によって求められているからである。
【００１５】
パッド２ａ〜２ｄは、図２に示すようにそれぞれディスクＤに取付けられる。そしてインナ側（車両内側）に取付けられるインナパッド２ａ，２ｃと、アウタ側（車両外側）に取付けられるアウタパッド２ｂ，２ｄは、それぞれの捩れ許容部５ａ〜５ｄが交差する位置関係になるようにディスクＤに取付けられる。
また右輪のインナパッド２ａと左輪のインナパッド２ｃは、それぞれの捩れ許容部５ａ，５ｃがほぼ平行な位置関係になるようにディスクＤに取付けられる。そして右輪のアウタパッド２ｂと左輪のアウタパッド２ｄは、それぞれの捩れ許容部５ｂ，５ｄがほぼ平行な位置関係になるようにディスクＤに取付けられる。
【００１６】
次に、パッド２の鳴きの発生を説明する。
パッド２は、一般に図４〜６に示すように様々なモードで鳴き（振動）を発生させている。例えば一次曲げ方向の振動による鳴き（図４）、一次捩れ方向の振動による鳴き（図５）、二次曲げ方向の振動による鳴き（図６）などにより鳴きを発生させている。
そしてパッド２は、図４に示すように一次曲げ方向の振動においては、縦線６０を中心に振動する。そして図５に示すように一次捩れ方向の振動においては、捩れ中心線６１（腹）を中心に振動し、図６に示すように二次曲げ方向の振動においては、二本の縦線６２，６３を中心に振動する。
そしてこれらのモードによる鳴きは、図７に示すようにそれぞれ特有の周波数を有する。例えば一次曲げ方向の振動による鳴きにおいてはＰ１（約４０００Ｈｚ）、一次捩れ方向の振動による鳴きにおいてはＰ２（約６０００Ｈｚ）、二次曲げ方向の振動による鳴きにおいてはＰ３（約８０００Ｈｚ）の周波数を有する。
【００１７】
そして捩れ許容部５は、一次捩れ方向の振動を抑制するために、次のように傾斜方向が決定されている。
先ず、インナパッド２ａ，２ｃとアウタパッド２ｂ，２ｄから振動の発生しやすい一のパッド２を求める。例えば実験やシミュレーション等によって一のパッド２を求める。
シミュレーションでは、ディスクの特性（固有振動など）やパッド２の規制位置などがパラメータとされる。そしてディスクの特性では、ディスクの形状などがパラメータとなる。またパッド２の規制位置では、ピストンやキャリパの爪によってパッド２が押圧される位置、およびマウンティングによってパッド２が支持される位置などがパラメータとなる。
【００１８】
次に、図５に示すように一のパッド２の捩れやすい方向を実験やシミュレーション等によって求める。
すなわち捩れ許容部を有さない一のパッド２を準備し、あるいは想定する。そして一のパッド２の一次捩れの状態を求める。そしてこの時の捩れ中心線６１を求める。なおシミュレーションでは、ディスクの特性やパッド２の規制位置などがパラメータとなる。
そして次に、捩れ許容部５の傾斜方向を捩れ中心線６１と交差する方向に決定する。例えば捩れ中心線６１と左右対称になる傾斜方向、あるいは直交する傾斜方向に決定する。したがって一のパッド２に設けられる捩れ許容部５の傾斜方向が決定される。
【００１９】
次に、残りのパッド２の捩れ許容部５の傾斜方向を決定する。
すなわちインナパッド（２ａまたは２ｃ）とアウタパッド（２ｂまたは２ｄ）の捩れ許容部５の傾斜方向を図２に示すように交差する関係になるように決定する。そして右輪のインナパッド２ａと左輪のインナパッド２ｃの捩れ許容部５ａ，５ｃの傾斜方向が、平行になるように決定する。また右輪のアウタパッド２ｂと左輪のアウタパッド２ｄの捩れ許容部５ｂ，５ｄの傾斜方向が、平行になるように決定する。
以上のようにしてすべての捩れ許容部５の傾斜方向が決定される。
【００２０】
次に、本形態のディスクブレーキ装置１における鳴きの発生率を実験により求めた。そしてその結果を図８のＬとＲにまとめた。そして従来構造のディスクブレーキ装置の鳴きの発生率も実験により求め、図８のＣ１にまとめた。また比較実験も行いその結果をＣ２−ＲとＣ２−Ｌにまとめた。
Ｌは、本形態の左輪の鳴きの発生率の結果で、Ｒが右輪の鳴きの発生率の結果である。そしてＣ１は、パッドに捩れ許容部を有さない従来構造のディスクブレーキ装置の鳴きの発生率の結果である。
また図８のＣ２−ＲとＣ２−Ｌは、左上がりの捩れ許容部を有するパッド、すなわち図３のパッド２ｃ，２ｄと同じタイプのパッドをすべてのパッドに採用した際の鳴きの発生率の結果である。そしてＣ２−Ｒが右輪の結果、Ｃ２−Ｌが左輪の結果である。
【００２１】
そして図８の結果から以下のことがわかる。
先ず、Ｃ１が他の場合よりも鳴きの発生率が大きい。このことからパッドに捩れ許容部を設けることで鳴きが抑制されることがわかる。
またＣ２−ＲがＣ２−Ｌよりも鳴きの発生率が大きいのに対し、本形態のＲとＬは、ほぼ同じである。このことから本形態のように捩れ許容部５ａ〜５ｄを左右対称の位置関係になるように配設することで、右輪の鳴きと左輪の鳴きを同時に抑制することができることがわかる。
【００２２】
以上のようにディスクブレーキ装置１が形成される。
すなわち捩れ許容部５は、図１に示すようにパッド２を斜めに横断する。そしてインナパッド２ａ，２ｃとアウタパッド２ｂ，２ｄの捩れ許容部５は、図２に示すように相互に交差する位置関係になっている。
したがってパッド２は、捩れ許容部５を中心線に捩れやすい構造になっている。そしてインナパッド２ａ，２ｃとアウタパッド２ｂ，２ｄの捩れ方向が交差する。そのためインナパッド２ａ，２ｃとアウタパッド２ｂ，２ｄの間に連成振動が発生することが抑制される。かくして一次捩れ方向の振動における鳴きが効果的に抑制される。
【００２３】
さらに本形態は、図２に示すように右輪のインナパッド２ａの捩れ許容部５ａと左輪のインナパッド２ｃの捩れ許容部５ｃは、平行な位置関係になっている。そして右輪のアウタパッド２ｂの捩れ許容部５ｂと左輪のアウタパッド２ｄの捩れ許容部５ｄは、平行な位置関係になっている。
すなわち右輪側の捩れ許容部５ａ，５ｂと左輪側の捩れ許容部５ｃ，５ｄは、右輪のインナ・アウタの関係と左輪のインナ・アウタの関係とが左右対称であることから、左右対称の関係を有する。
ところで鳴きは、各要素が複雑にからまって生じており、ディスクの特性（例えば固有振動）も要素の一つになっている。そして右輪のディスクと左輪のディスクの特性は、一般に左右対称になっている。
これに対して本形態は、右輪側の捩れ許容部５ａ，５ｂと、左輪側の捩れ許容部５ｃ，５ｄが左右対称の関係になっている。したがって鳴きを効果的に抑制することができる。例えば、右輪の鳴きを効果的に抑制することで、左輪の鳴きも同時に効果的に抑制することができる。
かくして本形態によると、一次捩れにおける鳴きを効果的に抑制することができる。
【００２４】
また捩れ許容部５は、図１に示すように摩擦材３の表面を溝状に形成した構成である。そのためパッド２は、捩れ許容部５が設けられた部分においてパッド２の厚みが薄くなる。したがってパッド２は、捩れ許容部を中心に捩れやすい構造になっている。
また捩れ許容部５は、摩擦材３の表面を溝状に形成した構成であって、容易な構成である。そのため捩れ許容部５は、容易に形成される。そして捩れ許容部５は、摩擦材３の表面に形成されている。したがって捩れ許容部５は、摩擦材３の摩耗粉を排出する効果も備える構成になっている。
【００２５】
また捩れ許容部５は、実験やシミュレーション等によって傾斜方向が決定されている。すなわち振動の発生しやすい一のパッド２を求め、その一のパッド２の捩れやすい方向を求める。そしてその捩れ中心線６１（図５参照）と交差する方向に捩れ許容部５の傾斜方向が決定されている。
したがって一のパッド２は、捩れやすい方向と逆方向に捩れやすくなる。そのため一のパッド２は、全体として捩れにくい構成になり、一次捩れ方向の振動の鳴きが抑制される。そして一のパッド２の捩れ許容部５の傾斜方向が決定されることで、他のパッド２の捩れ許容部５の傾斜方向も決定される。
かくして複数のパッド２は、それぞれの捩れ許容部５の傾斜方向が容易に決定される。そして捩れ許容部５によって一次捩れ方向の振動が効果的に抑制される。
【００２６】
（実施の形態２）
実施の形態２を図９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、裏板４に捩れ許容部７を有し、摩擦材３に捩れ許容部（図１の捩れ許容部５）を有さない点が実施の形態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。
パッド２は、図９に示すように摩擦材３と裏板４を有する。そして摩擦材３には、実施の形態１と異なり図１に示す捩れ許容部５が形成されていない。そのため摩擦材３の押圧面は、実施の形態１に係る摩擦材の押圧面よりも面積が広い構成になっている。
【００２７】
裏板４は、裏面に捩れ許容部７を有する。
捩れ許容部７は、裏板４の裏面を溝状に形成した構成であって、裏板４を斜めに横断する。すなわち捩れ許容部７は、ディスク外周側の端縁とディスク内周側の端縁に向けて横断すると同時にディスク周方向へも延出する。換言すると捩れ許容部７は、ディスク径方向とディスク周方向のどちらに対しても傾斜角度を有する構成になっている。
そして捩れ許容部７は、ディスク径方向に対して傾斜角度７０を有する。
傾斜角度７０は、パッド２が捩れた際の捩れ中心線６１（図４参照）と同一方向、あるいは交差する方向（例えば左右対称の方向あるいは直行する方向など）である。そして傾斜角度７０は、３５°〜５５°であることが好ましい。
【００２８】
以上のようにして実施の形態２が形成される。
したがって実施の形態２は、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を奏する。
そして捩れ許容部７は、裏板４の裏面を溝状に形成した構成である。そのためパッド２は、捩れ許容部７が設けられた部分においてパッド２の厚みが薄くなる。したがってパッド２は、捩れ許容部７を中心に捩れやすい構造になっている。
また捩れ許容部７は、裏板４の裏面を溝状に形成した構成であって、容易な構成である。そのため捩れ許容部７は、容易に形成される。そして捩れ許容部７は、裏板４の裏面に形成されるため、ディスクに押圧される摩擦材３の面積を減少させることなく形成される。かくして捩れ許容部７は、パッド２の制動力を落とすことなく形成される。
【００２９】
（他の実施の形態）
また本発明は、実施の形態１，２に限定されず、以下の形態であってもよい。
（１）すなわち実施の形態１，２の捩れ許容部は、どちらも溝状に形成されていた。しかし捩れ許容部が、他の部分よりも柔軟性に富む材料から成形される形態であってもよい。
（２）また実施の形態１では、摩擦材が一枚状の構成であった。しかし摩擦材が捩れ許容部において分割される二枚の摩擦構成体を有する構成であって、摩擦構成体間の隙間によって捩れ許容部が形成される形態であってもよい。
（３）また実施の形態２では、裏板が一枚状の構成であった。しかし裏板が捩れ許容部において分割される二枚の裏板構成体を有する構成であって、裏板構成体間の隙間によって捩れ許容部が形成される形態であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のディスクブレーキ装置によれば、一次捩れ方向の振動の鳴きを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パッドの正面斜視図である。
【図２】ディスクブレーキの模式図である。
【図３】パッドの正面図である。
【図４】パッドの一次曲げ方向の振動の状態を示す正面斜視図である。
【図５】パッドの一次捩れ方向の振動の状態を示す正面斜視図である。
【図６】パッドの二次曲げ方向の振動の状態を示す正面斜視図である。
【図７】各振動モードによる鳴きの大きさと周波数との関係を示す表である。
【図８】従来のディスクブレーキ装置と実施の形態１のディスクブレーキ装置における鳴きの発生率を示す表である。
【図９】実施の形態２に係るパッドの背面斜視図である。
【符号の説明】
１…ディスクブレーキ装置
２…パッド
２ａ，２ｃ…インナパッド（パッド）
２ｂ，２ｄ…アウタパッド（パッド）
３…摩擦材
４…裏板
５，５ａ〜５ｄ，７…捩れ許容部
３０…押圧面
５０，７０…傾斜角度
６１…捩れ中心線

Claims (2)

1. 右輪のディスクに取付けられる一対のパッドと、左輪のディスクに取付けられる一対のパッドとを備え、前記パッドのそれぞれにパッドを斜めに捩れやすくするために前記パッドを斜めに横断する捩れ許容部が設けられているディスクブレーキ装置であって、
   前記ディスクのインナ側に取付けられるインナパッドと前記ディスクのアウタ側に取付けられるアウタパッドから振動の発生しやすい一のパッドを求め、該一のパッドの捩れやすい方向を求め、その捩れ方向における捩れ中心線と交差する傾斜方向の捩れ許容部を前記一のパッドに設け、
   かつ前記インナパッドと前記アウタパッドは、それぞれの捩れ許容部が交差する位置関係になるようにディスクに取付けられており、かつ、右輪のインナパッドと左輪のインナパッドは、それぞれの捩れ許容部が平行な位置関係、右輪のアウタパッドと左輪のアウタパッドは、それぞれの捩れ許容部が平行な位置関係になるように各ディスクに取付けられ、
   前記捩れ許容部は、それぞれパッドの略中央を通って斜めに前記パッドを横断する構成になっていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
   前記捩れ許容部は、ディスク径方向に対して３５°〜５５°の傾斜角度を有することを特徴とするディスクブレーキ装置。

Images