(57)【要約】【課題】トルク受け面に対する制動初期のパッドの衝突をばねの力で緩和する方法でのクロンク音対策では十分な効果を期待できない場合があるので、車両用ディスクブレーキのクロンク音を、従来とは異なる発想で効果的に抑制できるようにすることを課題としている。【解決手段】同一ブレーキ液圧を受けて作動する第１ピストン１と第２ピストン２を備える。第２ピストン２は、パッド４との摩擦係数が第１ピストン１とパッドとの摩擦係数よりも大きく、この第２ピストン２が付勢手段１３により戻り方向に付勢されて非作動時に第１ピストン１の先端よりも後退した位置にあり、制動初期に第１ピストン１が第２ピストン２に先行してパッド４に接触し、その後、パッド４がトルク受け面８に接触するまでの過程で第２ピストン２がパッド４に接触するように構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリパ（３）のシリンダ（７）に挿入された液圧作動のピストンでブレーキパッド（４）を押圧して車両の車輪とともに回転するディスクロータ（Ｄ）に摺接させ、制動力を発生させるディスクブレーキであって、
前記ピストンとして、同一ブレーキ液圧を受けて作動する第１ピストン（１）と第２ピストン（２）を備え、
前記第２ピストン（２）は、前記ブレーキパッド（４）との摩擦係数が前記第１ピストン（１）とブレーキパッド（４）との摩擦係数よりも大きく、この第２ピストン（２）が付勢手段（１３）により戻り方向に付勢されて非作動時に第１ピストン（１）の先端よりも後退した位置にあり、制動初期に前記第１ピストン（１）が第２ピストン（２）に先行して前記ブレーキパッド（４）に接触し、この後、前記ブレーキパッド（４）がトルク受け面（８）に接触するまでの過程で第２ピストン（２）がそのブレーキパッド（４）に接触するように構成された車両用ディスクブレーキ。
【請求項２】
前記第１ピストン（１）がカップ状であり、この第１ピストン（１）の内側に前記第２ピストン（２）が第１ピストンの底壁に設けた貫通孔（１ａ）との間を液密にシールして、かつ、第１ピストン（１）の内径面と第２ピストン（２）の外径面との間に大気空間（１１）を生じさせて相対スライド可能に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ディスクブレーキ。
【請求項３】
前記ブレーキパッド（４）に対する前記第２ピストン（２）の接触面積が、前記第１ピストン（１）の接触面積よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ディスクブレーキ。
【請求項４】
前記第１ピストン（１）が同一キャリパ（３）にディスクロータ（Ｄ）の回転方向に沿って複数個設置され、前記第２ピストン（２）と付勢手段（１３）が、ロータ回出側に配置された第１ピストン（１）の内側に設置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ディスクブレーキ。
【請求項５】
前記第１ピストン（１）が同一キャリパ（３）にディスクロータ（Ｄ）の回転方向に沿って複数個設置され、前記第２ピストン（２）と付勢手段（１３）が各第１ピストン（１）の内側に設置され、ロータ回入側に配置される第２ピストン（２）のブレーキパッド（４）に対する接触面積が、ロータ回出側に配置される第２ピストン（２）のブレーキパッド（４）に対する接触面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用のディスクブレーキ、詳しくは、車両の前進制動や後進制動時にブレーキパッドがディスクロータに引き摺られてキャリパやマウンティングに形成されたトルク受け面に衝突し、このときに発生する異音（クロンク音）を抑制したディスクブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクブレーキにおけるクロンク音対策として、従来は、ブレーキパッド（以下では単にパッドと言う）をばねで押圧して非制動時にディスク回転方向の中立位置に保持すること（図６参照）がなされている。この技術は、下記特許文献１に開示されたものであって、トルク受け面に対するパッドの衝突力をばねで減衰させてクロンク音を抑える。
【０００３】
同様の対策として、パッドをばねで押圧して予め片側のトルク受け面に押し当てることもなされている。
【０００４】
また、上記以外の対策として、トルク受け面とパッドとの間のクリアランスを小さくすることや、パッドが衝突する部位に緩衝材を貼り付けることなども試みられている。
【特許文献１】特開平１１−２０１１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ばねの力でパッドを中立位置に保持してトルク受け面に対するパッドの衝突力を和らげる方法は、クロンク音対策として従来から多用されているが、スペース上、ばねの形状の制約が多く、最適なばね力が得られないことがあり、その場合、衝突力の抑制が不十分になる。
【０００６】
パッドを片側のトルク受け面に予め押し当てておく方法も同様である。この方法では、前進制動時と後進制動時のどちらか一方ではパッドの動き代が無くてクロンク音の防止が効果的になされるが、ばねによる押圧方向とは逆向きにパッドが引き摺られたときには、ばねの力に依存することになるので、衝撃の効果的な抑制を期待できないことがある。
【０００７】
また、トルク受け面とパッド間のクリアランスを小さくする方法は、パッドの組み付け性や除圧時のパッド復帰性の悪化が懸念され、緩衝材を用いる方法は耐久性の低下が避けられない。
【０００８】
この発明は、上記の問題を生じさせずにクロンク音を抑制できる車両用ディスクブレーキを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、パッドを、キャリパのシリンダに挿入された液圧作動のピストンで押圧し、車両の車輪とともに回転するディスクロータに摺接させて制動力を発生させるディスクブレーキを以下の通りに構成した。
【００１０】
すなわち、前記ピストンとして、同一ブレーキ液圧を受けて作動する第１ピストンと第２ピストンを備え、前記第２ピストンは、パッドとの摩擦係数が第１ピストンとパッドとの摩擦係数よりも大きく、この第２ピストンが付勢手段により戻り方向に付勢されて非作動時に第１ピストンの先端よりも後退した位置にあり、制動初期に前記第１ピストンが第２ピストンに先行して前記パッドに接触し、その後、前記パッドがトルク受け面に接触するまでの過程で第２ピストンがそのパッドに接触するものにした。
【００１１】
パッドと第２ピストンの相互接触面の摩擦係数は、相互接触面のどちらか一方又は双方に、その相互接触面の摩擦係数を前記パッドと前記第１ピストンとの接触面の摩擦係数よりも高める表面加工を施すことによって大きくすることができる。また、パッドと第２ピストンの相互接触面の一方又は双方を、パッドと第１ピストンとの接触面を構成する素材よりも摩擦係数の大きな素材で形成することでも第１ピストンとパッドとの摩擦係数よりも大きくすることができる。
【００１２】
前者の方法での表面加工は、例えば、面粗度を粗くする方法や、ローレット加工などで表面に微細な凹凸をつける方法などが知られており、そのような加工方法で行える。
【００１３】
この発明のディスクブレーキの好ましい形態を以下に挙げる。
（１）第１ピストンをカップ状ピストンにし、この第１ピストンの内側に第２ピストンを第１ピストンの底壁に設けた貫通孔の内径面との間を液密にシールして、かつ、第１ピストンの内径面と第２ピストンの外径面との間に大気空間を生じさせて相対スライド可能に配置する。
（２）パッドに対する第２ピストンの接触面積を、第１ピストンの接触面積よりも小さくする。
【００１４】
なお、この発明は、第１ピストンがディスクロータの回転方向に沿って同一キャリパに複数個設置されるいわゆる多ポット型のディスクブレーキにも適用することができる。多ポット型のディスクブレーキの場合、第２ピストンとその第２ピストンを戻り方向に付勢する付勢手段を１組だけにしてロータ回出側に配置された第１ピストンの内側に設置すると好ましい。この構造は、第２ピストンが１つしかないので、その第２ピストンの動作タイミングの調整が難しくならない。また、第１ピストンのみに押圧される部分と第１、第２ピストンの２者に押圧される部分を混在させることで、パッド押圧力の分布を適性化することも可能になる。パッド押圧力をロータ回入側で小さくすることは、制動時のいわゆる鳴きの対策として有効なことが知られており、鳴きの抑制効果が期待できる。
【００１５】
多ポット型のディスクブレーキにおいて、各第１ピストンの内側に第２ピストンとその第２ピストンを戻り方向に付勢する付勢手段をそれぞれ設置することも可能である。この構造も、ロータ回入側に配置される第２ピストンのパッドへの接触面積をロータ回出側に配置される第２ピストンのパッドへの接触面積よりも小さくすることで、パッド押圧力の分布を適性化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のディスクブレーキは、制動が開始されると第１ピストンが先行してパッドに接触し、パッドがディスクロータに押し当てられる。この押し当てにより、パッドがディスクロータに引き摺られて移動し、その移動の過程において（パッドがトルク受け面に到達する前に）第２ピストンがパッドに接触してディスクロータとの間にパッドを挟み込む。この第２ピストンは、パッドとの摩擦係数が第１ピストンの摩擦係数よりも大きい。そのために、移動中のパッドのピストンとの摩擦抵抗が増大してパッドの移動速度が落ち、トルク受け面に対する衝突力が緩和される。
【００１７】
なお、この発明では、第１ピストンと第２ピストンが時間差を生じてパッドに接触する。このタイムラグが重要である。その理由は、後に説明する。
【００１８】
また、パッドに対する第２ピストンの接触面積が大きすぎるのは好ましくなく（その理由も後に述べる）、接触面積の限られた第２ピストンを利用してパッドの移動速度を効果的に低下させるために、第２ピストンのパッドとの摩擦係数を第１ピストンの摩擦係数よりも大きくする。
【００１９】
上記（１）の形態のディスクブレーキは、第１ピストンの内部に第２ピストンを設置するので、大型化が回避される。また、ピストンを交換することで、この発明を既存のディスクブレーキに適用することができる。さらに、第１ピストンの内径面と第２ピストンの外径面との間に生じた大気空間による断熱作用によって摩擦熱（ディスクロータとパッドの摩擦によって生じた熱）がシリンダ内のブレーキ液に伝わることを抑制することができる。
【００２０】
また、第２ピストンのパッドに対する接触面積を第１ピストンの接触面積よりも小さくした上記（２）の形態のものは、トルク受け面によるパッドの受け止めが不安定にならず、ブレーキの鳴きが発生し難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を、添付図面の図１〜図７に基いて説明する。図１及び図２は、この発明をピストン対向型のディスクブレーキに適用した例を示している。このディスクブレーキは、キャリパ３と、ディスクロータＤを間にして対向配置する対のパッド（ブレーキパッド）４，４と、各パッドを個別に押圧する第１ピストン１、及び第２ピストン２を主たる要素として備えている。
【００２２】
パッド４は、キャリパ３の窓部に横架したパッドピン５を裏板の貫通孔に通してそのパッドピン５で吊り下げており、ディスクロータＤの軸方向にスライドすることができる。
【００２３】
キャリパ３は、ディスクロータＤの一面側に配置されるインナー部３ａとディスクロータＤの他面側に配置されるアウター部３ｂを、ディスクロータＤの外周を跨ぐブリッジ部３ｃを介して連結し、インナー部３ａにマウントに対する取り付け足６を設けた構造になっている。
【００２４】
このキャリパ３には、インナー部３ａとアウター部３ｂに対向配置のシリンダ７，７が設けられ、そのシリンダ７，７にそれぞれ第１ピストン１，１が挿入されている。８は、パッド４を受け止めるトルク受け面であり、キャリパ３のロータ回入側とロータ回出側の双方にこのトルク受け面が存在する。９は、第１ピストン１の外周を液封する機能と、制動解除時（除圧時）に第１ピストン１を復帰さる機能を兼ね備えた周知のピストンシールである。
【００２５】
第１ピストン１はカップ状ピストンであり、この第１ピストン１の内部に第２ピストン２が軸方向スライド可能に配置されている。第２ピストン２は、後方に小径部２ａを有しており、その小径部２ａを第１ピストン１の底壁に設けた貫通孔１ａにその孔の内径面との間をシール部材１０（図のそれはＯリング）でシールして液密に挿入しており、第１ピストン１と第２ピストン２は、シリンダ７に挿入された同一のブレーキ液圧を背面に受ける。
【００２６】
第２ピストン２は、パッド４に対する接触面積が第１ピストン１のパッド４に対する接触面積よりも小さい。また、この第２ピストン２は、外径を第１ピストン１の内径よりも小さくしてその外径と第１ピストン１の内径面との間に大気空間１１を生じさせている。この大気空間１１による断熱効果によって、制動時に発生する摩擦熱がシリンダ内のブレーキ液に伝わり難くなっており、ベーパーロック防止性能の低下が抑えられる。
【００２７】
さらに、第１ピストン１の先端側内径部に設けたリテーナ１２と第２ピストン２の外周の段差面との間に付勢手段（図のそれは渦巻きばね）１３を配置し、その付勢手段１３で第２ピストン２を戻り方向に付勢している。第２ピストン２は、非作動状態で復帰しているときは第１ピストン１よりも僅かに後退した位置にあり、その位置のずれを利用して制動時に第１ピストン１と第２ピストン２がパッド４に接触する時期にタイムラグを生じさせる。
【００２８】
この第２ピストン２のパッド４との相互接触面の摩擦係数（便宜上μ２とする）は、第１ピストン１のパッド４との相互接触面の摩擦係数（これをμ１とする）よりも大きい。摩擦係数μ２をμ１よりも大きくするのは、相互接触面のどちらか一方又は双方に摩擦係数を高めるための表面加工（粗面化やローレット加工など）を施す方法や、相互接触面の一方又は双方を摩擦係数の大きな素材で形成する、例えば、相互接触面の一方又は双方にゴムを貼り付けるとか、ゴムをコーティングすると言った方法で行える。
【００２９】
付勢手段１３の力は、第２ピストン２が第１ピストン１に先行して動くことがないように設定されている。また、第１ピストン先端からの第２ピストン２の後退量は、第１ピストン１に押圧されたパッド４がディスクロータＤに接触して引き摺られて動いてトルク受け面８に接触するまでの過程で第２ピストン２がパッド４に接触するように設定されている。
【００３０】
第１ピストン１がパッドに接触してから第２ピストン２をパッドに接触させるまでのタイムラグはさほど大きくはないが、第１ピストン先端からの第２ピストン２の後退量などを適切に設定することで、パッド４がトルク受け面８に接触する前に第２ピストン２をパッド４に接触させることが可能である。
【００３１】
ばねの力でパッド４をディスク回転方向の中立位置に保持する従来の手法を併用してもよい。この場合には、ばねを使用しない場合に比べてトルク受け面に対するパッドの接触が遅れる。従って、上記のタイムラグの設定が難しければ、このような方法を採用するのも一法である。
【００３２】
次に、この発明のディスクブレーキの動作原理を、図３を参照して説明する。車両の走行中に運転者によるブレーキ操作、或いは、自動ブレーキ制御によるブレーキ操作がなされてシリンダ７内にブレーキ液圧が供給されると、その液圧を受けて第１ピストン１が前進し、パッド４を押圧する。このとき、第２ピストン２は、付勢手段１３の力で第１ピストン１との相対位置が固定された状態で第１ピストン１の動きに追従する。
【００３３】
第１ピストン１に押圧されたパッド４はディスクロータＤに押し当てられ、図３のＸ１又はＸ２方向に動いてトルク受け面８に接触する。このときのパッド４の動き出しは、第１ピストン１とパッド４の相互接触面の摩擦係数μ１に依存する。
【００３４】
第１ピストン１がパッド４をディスクロータＤに押圧すると、引き続いて第２ピストン２が前進し、パッド４に接触する。その接触は、パッド４がトルク受け面８に接触する前、つまり、トルク受け面８に向って動いている途中に起こる。
【００３５】
第１ピストン１がパッド４に接触してから第２ピストン２がパッド４に接触するまでのタイムラグはさほど大きくはないが、第１ピストン先端からの第２ピストン２の後退量、付勢手段１３の力、第２ピストン２の受圧面積、パッド４とトルク受け面８間のディスクロータ回転方向クリアランスの大きさなどを適切に設定することで、パッド４がトルク受け面８に接触する前に第２ピストン２をパッド４に接触させることが可能である。
【００３６】
第２ピストン２がパッド４に接触すると、ピストンとの摩擦抵抗が大きくなる。この発明では、第２ピストン２のパッドとの摩擦係数μ２を第１ピストン１のパッドとの摩擦係数μ１よりも大きくしているため、第２ピストン２がパッド４に接触したときの接触部の摩擦抵抗の増加が大きく、パッド４の移動速度が落ちてそのパッド４がトルク受け面８に接触するときの衝撃が緩和される。
【００３７】
このときのパッド変位・ブレーキ液圧・時間の関係は、図４の線図で表すものになる。パッド変位を経過時間で除したΔｄ／Δｔがパッドの衝突速度である。          
なお、第１ピストン１と第２ピストン２がパッド４に接触するときのタイムラグがなければ、パッドの移動速度を低下させる効果は得られない。第１ピストンのみを設けたディスクブレーキのパッド変位・ブレーキ液圧・時間の関係は、図５の線Ｉで表される。また、第１ピストン１と第２ピストン２を併設してその２者を同時にパッドに接触させるときの、パッド変位・ブレーキ液圧・時間の関係は、図５の線IIで表されるものになる。
【００３８】
パッド４の動き出しは、図６におけるばね１４のセット荷重とピストンとパッドの接触部の摩擦抵抗に依存する。第１ピストン１と第２ピストン２を併設してその２者を同時にパッドに接触させると、第２ピストン２による摩擦抵抗が加算されて、図５の線IIのように、パッドが動き出すときのブレーキ液圧が点ａの位置から点ｂの位置までΔＰ上昇する。これにより、パッドが動き出すときのエネルギーが大きくなるため、パッドが衝撃的に動いてトルク受け面に対するパッドの衝突速度はむしろ増幅されると思われる。
【００３９】
この発明は、その不具合を、第２ピストンの非作動時位置を第１ピストン１の先端よりも後退させて第２ピストン２のパッド４に対する接触を遅らせることで解消している。
なお、パッド４に対する第２ピストン２の接触面積が大きすぎると、ピストンによるパッドの拘束力が増加し、パッド４が移動途中に拘束されてトルク受け面８に対しての接触が不安定になる。この事態は、ブレーキ鳴きを助長して好ましくない。従って、パッド４に対する第２ピストン２の接触面積は第１ピストン１の接触面積よりも小さくすることが望ましい。
【００４０】
第１ピストン１と第２ピストン２は、図１に示したように、その両者を同軸上に配置するとブレーキの加工性が良くなるが、両者の中心をディスクロータの径方向に意図的にずらすことも考えられる。そのようにすることで、ディスクロータの径方向におけるパッドの面圧分布（押圧力の分布）を調整することができる。
【００４１】
図７は、この発明の多ポット型ディスクブレーキへの適用例を示している。多ポット型ディスクブレーキでは、第１ピストン1がディスクロータの回転方向に沿って同一キャリパ３に複数個設置される。この多ポット型ディスクブレーキでは、第２ピストン２とその第２ピストン２を戻り方向に付勢する付勢手段１３を、図のように、ロータ回出側に配置された第１ピストン１の内側に設置すると好ましい。この構造は、ロータ回入側にも第２ピストンを設ける構造で考えられる第２ピストンの作動のタイミングずれが起こらない。また、ロータ回入側でのパッド押圧力がロータ回出側でのパッド押圧力よりも小さくなって制動時の鳴きの抑制効果が高まることを期待できる。
【００４２】
多ポット型ディスクブレーキにおいて、全数の第１ピストンにこの発明を特徴づける第２ピストンを伴わせる構造も勿論考えられる。この構造も、第２ピストンが遅れてパッドに接触することでトルク受け面にパッドが接触するときの衝撃が緩和される。また、ロータ回入側に配置される第２ピストンのパッドへの接触面積をロータ回出側に配置される第２ピストンのパッドへの接触面積よりも小さくすることで、パッド押圧力の分布の適性化が図れる。
【００４３】
なお、この発明は、例示のピストン対向型ディスクブレーキに適用すると特に顕著な効果を期待できるが、インナー側のパッドをピストンで押圧し、アウター側のパッドは、キャリパのアウター爪で押圧する浮動型ディスクブレーキに適用してもその有効性が発揮され、トルク受け面に対するインナー側パッドの衝突を和らげることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明のディスクブレーキの一形態を示す部分破断平面図
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図３】作用説明用の図
【図４】第２ピストンがタイムラグを生じてパッドに接触する場合のパッド変位・ブレーキ液圧・時間の関係を示す線図
【図５】第１ピストンのみがパッドに接触する場合と第１、第２ピストンが同時にパッドに接触する場合のパッド変位・ブレーキ液圧・時間の関係を示す線図
【図６】パッドがばねに押圧されてディスク回転方向の中立位置に保持された状態を模式化して示す図
【図７】この発明のディスクブレーキの他の形態を示す平面視断面図
【符号の説明】
【００４５】
１          第１ピストン
１ａ        貫通孔
２          第２ピストン
２ａ        小径部
３          キャリパ
３ａ        インナー部
３ｂ        アウター部
３ｃ        ブリッジ部
４          パッド
５          パッドピン
６          取り付け足
７          シリンダ
８          トルク受け面
９          ピストンシール
１０          シール部材
１１        大気空間
１２        リテーナ
１３        付勢手段
１４        ばね
Ｄ          ディスクロータ
Ｍ          マウント
Δｄ        パッド変位
Δｔ        経過時間
ΔＰ        昇圧値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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