ディスクブレーキ装置用ブレーキパッド

【課題】液圧ピストンと液圧シリンダーの勘合部の早期磨耗や、摩擦材の破壊、裏板との接着剥離を防止しながら、重量を増やさずに制動により発生する熱が作動液に伝わるのを防止する。
【解決手段】車輪と共に回転するブレーキディスクローターに対して接離可能に配置され、ブレーキディスクローターに対向状態で配置される摩擦材７と、この摩擦材７が固着され当該摩擦材７をブレーキディスクローターに圧接させる裏板８とを含み、当該裏板８に空洞、溝または穴１２またはこれらを組み合わせたものを形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２８７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一発明の実施例を示すブレーキパッドの斜視図
【図２】第一発明の実施例を示すブレーキパッドの正面図
【図３】第一発明の実施例を示すブレーキパッドの平面図
【図４】図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図
【図５】第一発明の別の実施例を示すブレーキパッドの斜視図
【図６】第一発明の別の実施例を示すブレーキパッドの正面図
【図７】第一発明の別の実施例を示すブレーキパッドの左側面図
【図８】図７におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図９】第二発明の実施例を示すブレーキパッドの背面図
【図１０】図９におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図
【図１１】図３における力の伝わり方を示す説明図
【図１２】従来のブレーキキャリパーを示す正面図
【図１３】従来のブレーキキャリパーを示す平面図
【図１４】図１２におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図
【図１５】図１２におけるＤ−Ｄ線に沿う別の従来例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【実施例１】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【実施例２】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【実施例３】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【実施例４】
【００３２】
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。
【実施例５】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
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。
【符号の説明】
【００３６】
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

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と共に回転するブレーキディスクローターに対して接離可能に配置され、ブレーキディスクローターに対向状態で配置される摩擦材と、この摩擦材が固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とを含んで構成されるディスクブレーキ装置用ブレーキパッドであって、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してなることを特徴とするディスクブレーキ装置用ブレーキパッド。
【請求項２】
前記裏板の摩擦材が接着されている側と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してなることを特徴とするディスクブレーキ装置用ブレーキパッド。
【請求項３】
前記裏板がアルミニウム合金などの非鉄系の材料であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスクブレーキ装置用ブレーキパッド。
【請求項４】
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あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスクブレーキ装置用ブレーキパッド。

【図１】