(57)【要約】      （修正有）【課題】摩擦熱による制動性能の変化に対応するディスクブレーキ用ブレーキパッドを提供すること。【解決手段】摩擦材３は、ディスクロータと当接する摩擦面に２本の溝５を有する。２本の溝５は、各溝５と摩擦材３の外周縁との交点であり、摩擦材３の長手方向の寸法をＬとしたとき、互いの間隔がＬ／２よりも小さい外周縁端点６と、各溝５と摩擦材３の内周縁との交点である内周縁端点７と、を有し、外周縁端点６から内周縁端点７に進むに連れて互いに接近する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクロータと当接する摩擦材と、前記摩擦材と異なる線膨張係数を有して前記摩擦材を支持し押圧部による押圧を受ける裏板と、を有する略扇形のブレーキパッドにおいて、
前記摩擦材は、
前記ディスクロータと当接する摩擦面に２本の溝を有し、
２本の該溝は、
各溝と前記摩擦材の外周縁との交点であり、前記摩擦材の長手方向の寸法をＬとしたとき、互いの間隔がＬ／２よりも小さい外周縁端点と、
各溝と前記摩擦材の内周縁との交点である内周縁端点と、を有し、
前記外周縁端点から前記内周縁端点に進むに連れて互いに接近することを特徴とするブレーキパッド。
【請求項２】
２本の前記溝は、
前記押圧部の押力の中心点から等距離に前記外周縁端点を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
【請求項３】
前記摩擦材は、
２点の前記外周縁端点を結ぶ線分の垂直二等分線を中心線とし、該中心線に対して左右対称に２本の前記溝を有することを特徴とする請求項２に記載のブレーキパッド。
【請求項４】
前記摩擦材は、
前記押圧部の押力の中心点を通りブレーキパッド長手方向に対して直交する線を中心線とし、該中心線に対して左右対称に前記外周縁端点及び内周縁端点を結んだ直線上に２本の前記溝を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
【請求項５】
２本の前記溝は、
前記内周縁端点で一点に交わることを特徴とする請求項３又は４に記載のブレーキパッド。
【請求項６】
前記外周縁端点の間隔がＬ／６であることを特徴とする請求項５に記載のブレーキパッド。
【請求項７】
２本の前記溝は、
前記摩擦材の厚さをＴとしたとき、前記摩擦材の前記摩擦面から４Ｔ／５以上の深さであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のブレーキパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のディスクブレーキに用いられる、ブレーキパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ブレーキパッドは、ディスクロータと当接する摩擦材と、摩擦材を支持し押圧部による押圧を受ける裏板と、を有し、略扇形に形成される。車両に用いられるディスクブレーキは、ディスクブレーキに備えられたディスクロータとブレーキパッドの摩擦材との接触により、車両の運動エネルギーを熱エネルギーに変換し制動力とするものである。
【０００３】
ところで、ディスクブレーキにおいて制動時に発生する熱によってブレーキパッドが湾曲する現象（いわゆる熱反り）がある。ディスクブレーキは、制動力発生時にブレーキパッドの摩擦材とディスクロータとの接触により、運動エネルギーが熱エネルギーに変換され摩擦熱が発生する。該摩擦熱は摩擦材側から発生するので、ブレーキパッドには摩擦材から裏板へ厚み方向の温度差が生じ、ブレーキパッドはディスクロータの周縁に沿う長手方向の中央部が両端部よりディスクロータ側へ凸状に湾曲する。また、ブレーキパッドの裏板と摩擦材とは、線膨張係数に差がある。上記摩擦熱により、線膨張係数の高い摩擦材が線膨張係数の低い裏板よりも膨張するため、厚み方向の温度差による湾曲と相互に作用してブレーキパッドは裏板側に湾曲する。
【０００４】
すると、この湾曲によって押圧が不安定になると共にブレーキパッド及びディスクロータが偏摩耗を引き起こし、ディスクブレーキに振動が発生し鳴きや異音につながる。さらに、該振動が車両のハンドルやフロアに伝わるジャダーと呼ばれる現象を引き起こす。
【０００５】
このような現象を回避するため、例えば、特許文献１に記載のブレーキパッドは、摩擦材の摩擦面に２本の溝（望ましくは互いに平行な溝）を有している。２本の平行な溝はブレーキパッドがディスクロータに接触した際の熱による裏板側への湾曲を抑制している。２本の平行な溝によって、その剛性を損なうことなく、ブレーキパッドの湾曲を抑制することで、鳴きや異音を抑制し得ると共に、ジャダーの発生を防止する。
【０００６】
より詳細には、特許文献１に記載のブレーキパッドは、摩擦材の摩擦面に２本の溝を備え、両溝が、ディスクロータの回転に対応する方向を摩擦材の横幅方向として、その横幅中心から左右に配置してある。横幅寸法をＬとしたときに、少なくとも一方の溝が横幅中心からＬ／４の位置よりも外側に設けてあり、且つ一方及び他方の溝の間隔をＬ／２よりも大きく設置する。また、各溝が摩擦材の横幅方向に対して９０度から４５度の範囲の角度に沿って形成してあることを特徴としている。該溝をブレーキパッドに構成することによって制動時の熱によるブレーキパッドの湾曲を抑制することで、ブレーキの鳴きや異音、ジャダーの抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４２８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載のブレーキパッドは、ブレーキパッドが略扇形の形状であるとき、平行である該溝によってブレーキパッドの湾曲は抑制されるものの、ディスクロータの内周側、外周側の各半径位置におけるブレーキパッドの湾曲量が異なるため、ディスクロータに当接する際の面圧が不均一になる。これは、ディスクロータの各半径位置におけるディスクロータとブレーキパッドとの相対速度が、内周から外周へ進むにしたがって増加しており、各半径位置で発生する摩擦材の仕事量が変化するためである。また、扇形の形状に関して、中央部が両端部より凸状に湾曲させられた際に内周側が外周側よりも湾曲量が大きくなることが知られている。これらのことから、該溝が平行であると、ブレーキパッドは内周側、外周側で湾曲量に差が生じて面圧が不均一になる。そのため、ブレーキの鳴き及び異音、振動によるジャダーを発生させる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記のような摩擦熱による制動性能の変化に対応するディスクブレーキ用ブレーキパッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、当該ブレーキパッドにおいて、摩擦材が、ディスクロータと当接する摩擦面に２本の溝を有し、２本の溝は、各溝と摩擦材の外周縁との交点であり、摩擦材の長手方向の寸法をＬとしたとき、互いの間隔がＬ／２よりも小さい外周縁端点と、各溝と摩擦材の内周縁との交点である内周縁端点と、を有し、外周縁端点から内周縁端点に進むに連れて互いに接近することに特徴がある。
【００１１】
ディスクブレーキでは、制動時に押圧部によってブレーキパッドはディスクロータと接触する。ディスクロータと接触したブレーキパッドは運動エネルギーを熱エネルギーへと変換する。発生した熱により、ブレーキパッドの摩擦材及び裏板はそれぞれの線膨張係数に応じて膨張する。ブレーキパッドは押圧部によりディスクロータ側へと付勢されている。そのため、ブレーキパッドはディスクロータの周縁に沿う長手方向の中央部が両端部よりディスクロータ側へ凸状に湾曲するように膨張する。また、前述したように、略扇形の形状を有しているブレーキパッドの場合、熱によりブレーキパッドに湾曲が生じた際に、ブレーキパッド内周側がブレーキパッド外周側と比較して湾曲する。
【００１２】
請求項１の発明に係るブレーキパッドによれば、ブレーキパッドの湾曲を抑制し、且つ内外周での湾曲量の差を無くすために２本の溝を配置した。これによれば、摩擦材の外周縁から内周縁に２本の溝を内周縁に進むに連れて互いに接近するように設けることで摩擦材を分け、熱による膨張によって摩擦材にかかる膨張の力を分散させることができる。そのため、面圧の不均衡が抑制され、ブレーキの鳴き及び異音、振動によるジャダーの抑制が可能となる。
【００１３】
また、摩擦材の溝が２本であるので、摩擦材の剛性を損ねない。摩擦材の加工に関しても従来の溝と同様であり、容易に加工をおこなうことができる。
【００１４】
請求項２の発明に係るブレーキパッドにおいては、２本の溝は、押圧部の押力の中心点から等距離に外周縁端点を有する。
【００１５】
請求項２の発明に係るブレーキパッドによれば、溝の位置は押圧部の押力の中心点に基づいて決定され、押圧部の押力に対して２本の溝が作用することで、効果的に摩擦材にかかる膨張の力を分散できる。これにより、上記の請求項１に記載した発明の効果を効果的に得られる。
【００１６】
請求項３の発明に係るブレーキパッドにおいては、摩擦材は、２点の外周縁端点を結ぶ線分の垂直二等分線を中心線とし、該中心線に対して左右対称に２本の溝を有する。
【００１７】
請求項３の発明に係るブレーキパッドによれば、２点の外周縁端点を結ぶ線分の垂直二等分線から左右対称に溝を設けることで、効果的に摩擦材にかかる膨張の力を分散できる。これにより、上記の請求項２に記載した発明の効果を、より効果的に得ることができる。
【００１８】
請求項４の発明に係るブレーキパッドにおいては、摩擦材は、押圧部の押力の中心点を通りブレーキパッド長手方向に対して直交する線を中心線とし、該中心線に対して左右対称に外周縁端点及び内周縁端点を結んだ直線上に２本の溝を有する。
【００１９】
請求項４の発明に係るブレーキパッドによれば、押圧部の押力の中心点を通りブレーキパッド長手方向に対して直交する線から左右対称に溝を設けることで、効果的に摩擦材にかかる膨張の力を分散できる。これにより、上記の請求項１に記載した発明の効果を、より効果的に得ることができる。
【００２０】
請求項５の発明に係るブレーキパッドにおいては、２本の溝は、内周縁端点で一点に交わる。
【００２１】
請求項５の発明に係るブレーキパッドによれば、２本の溝は、略Ｖ字形状を構成する。略Ｖ字形状の溝を構成することで、上記の請求項３又は４に記載した発明の効果を、より効果的に得ることができる。摩擦材の内周及び外周の湾曲量の差を一層抑制することができ、面圧の不均一化を防ぐ事ができる。
【００２２】
請求項６の発明に係るブレーキパッドにおいては、外周縁端点の間隔は、Ｌ／６である。
【００２３】
請求項６の発明に係るブレーキパッドによれば、外周縁端点の間隔をＬ／６とすることで、上記の請求項５に記載した発明の効果を、より効果的に得ることができる。
【００２４】
請求項７の発明に係るブレーキパッドにおいては、２本の溝は、摩擦材の厚さをＴとして、摩擦材の摩擦面から４Ｔ／５以上となる溝の深さを有する。
【００２５】
請求項７の発明に係るブレーキパッドによれば、各溝は摩擦材の厚さをＴとして、溝の深さは、摩擦材の摩擦面から４Ｔ／５以上とされる。上記請求項１で説明したように、溝の存在によって摩擦材にかかる熱による膨張の力が変化し、溝の無い場所では熱による膨張の力が変化しないため、溝の深さは一定の数値以上である必要がある。上記のように溝の深さを定義することで、摩耗した場合にも熱による湾曲による面圧の不均衡を抑制することができるため、上記請求項１から６に記載した効果を、持続してより効果的に得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ブレーキパッドの摩擦材のディスクロータ当接面に外周縁から内周縁に向けて互いに接近する２本の溝を形成することで、ブレーキパッドの面圧の不均衡を抑制し、ブレーキの鳴き及び異音、振動によるジャダーの抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のブレーキパッドの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示すブレーキパッドの変形例１である。
【図３】図１に示すブレーキパッドの変形例２である。
【図４】ブレーキパッドの摩擦材に各種の溝を設けた時のパッドの湾曲量の比較である。
【図５】ブレーキパッドの摩擦材の溝の深さによるパッドの湾曲量の比較である。
【図６】本発明のブレーキパッドの他の実施形態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態により具体的に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００２９】
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態において、ブレーキパッド１は、図示しないキャリパーの押圧部４と当接する裏板２と、裏板２に支持されディスクロータと当接する摩擦材３と、を備える。制動時には図示しないキャリパーの押圧部４（例えば、ピストン及び爪部）により一対のブレーキパッド１が押圧を受けディスクロータを挟持する。
【００３０】
摩擦材３のディスクロータと当接する摩擦面には、ブレーキパッド１の中心線８に対して左右対称に２本の溝５を設けている。ここで、２本の溝５の位置は押圧部４の位置によって決定することができる。図１においては、押圧部４の押力の中心点Ａが摩擦材３の長手方向の中心にあり、中心点Ａを通り長手方向に対し直交するように中心線８を設けている。そして、該中心線８に対して左右対称に２本の溝５が設けられる。なお、後述するように、該中心線８は押圧部４の押圧位置により移動してもよく、該移動に従い２本の溝５も移動する。
【００３１】
溝５と摩擦材３の外周縁との交点を外周縁端点６、溝５と摩擦材３の内周縁との交点を内周縁端点７とする。摩擦材３の長手方向の寸法をＬとしたとき、外周縁端点６の間隔がＬ／２よりも小さく、かつ２本の溝５は外周縁から内周縁に進むに連れて互いに接近し、その間隔が外周縁から内周縁に進むに連れ小さくなっている。また、図１では内周縁端点７の間隔がゼロ、すなわち２本の溝５が内周縁端点７で一点に交わる場合を図示している。
【００３２】
続いて、本実施形態の変形例を説明する。押圧部４の押力の中心点Ａは、摩擦材３の長手方向の中心からオフセットして設けられる場合もある。前述したように、溝５の位置の基準となる中心線８は、押圧部４の押圧位置により移動することができる。以下では、本実施形態の変形例１、２として、中心線８が押圧部４の押圧位置により移動し、該移動に従い２本の溝５が移動する場合を説明する。
【００３３】
図２は図１に示した本実施形態の変形例１である。図２に示すように、摩擦材３は、押圧部４の押力の中心点Ａから等距離に２点の外周縁端点６を設けている。２本の溝５は２点の外周縁端点６を結ぶ線分の垂直二等分線である中心線８に対して互いに対称である。また、図２では内周縁端点７の間隔がゼロ、すなわち２本の溝５が内周縁端点７で一点に交わる場合を図示している。
【００３４】
また、図３は図１に示した本実施形態の変形例２である。図３に示すように、摩擦材３は、押圧部４の押力の中心点Ａを通り長手方向に対し直交するように中心線８を設けている。２本の溝５及びその延長線は中心線８に対して対称である。また、図３では内周縁端点７の間隔がゼロ、すなわち２本の溝５が内周縁端点７で一点に交わる場合を図示している。
【００３５】
以上の構成からなる本実施形態においては、押圧部４による押圧がブレーキパッド１の裏板２をディスクロータ軸方向に押し出し、裏板２に支持される摩擦材３をディスクロータに押圧することで制動力が発生する。
【００３６】
ところで、制動力発生時にブレーキパッド１の摩擦材３のディスクロータとの接触により、運動エネルギーが熱エネルギーに変換され摩擦熱が発生する。該摩擦熱は摩擦材３側から発生するので、ブレーキパッド１には摩擦材３から裏板２へ厚み方向の温度差が生じ、ブレーキパッド１はディスクロータの周縁に沿う長手方向の中央部が両端部よりディスクロータ側へ凸状に湾曲する。
【００３７】
また、ブレーキパッド１に使用される裏板２と摩擦材３とには線膨張係数の差がある。一般的に線膨張係数は各種繊維や樹脂等で構成される摩擦材３と、金属で構成される裏板２とでは、摩擦材３のほうが高いことが周知である。制動時に発生する熱により、線膨張係数の高い摩擦材３が線膨張係数の低い裏板２よりも膨張する。発生した該膨張の力はブレーキパッド１の周縁方向に向かう。ブレーキパッド１が押圧部４により受ける押力と、裏板２と摩擦材３との該膨張の力の差とが、厚み方向の温度差による湾曲と相互に作用してブレーキパッド１は裏板２側に湾曲する。
【００３８】
また、一般に扇形形状の物体を長手方向の中央部が凸となるように湾曲させると、内周のほうが外周に比べて湾曲の曲がり具合が大きくなる。従って、ブレーキパッド１（摩擦材３）が略扇形の形状をしている場合、内周と外周とでは湾曲量に差が現れる。そのため、該湾曲によりブレーキパッド１のディスクロータに対する当接面が変化し、面圧の不均一化を引き起こす。
【００３９】
本実施形態においては、摩擦材３に前述のような２本の溝５を設けてある。該溝５によって、摩擦材３にかかる膨張の力を周縁方向だけでなく、溝５方向に分散させることができる。以下では、ブレーキパッド１の湾曲を抑制し、且つ内外周での湾曲量の差を無くすための溝５の配置について実験的に検証した結果を説明する。溝５の有無や形状を変えて、熱による湾曲量を計測した結果（実機及びシミュレーション）を図４に示した。図４において、白抜きのグラフは実機（実パッド）による計測結果であり、ハッチングのグラフはシミュレーション（簡易形状モデル）による解析結果である。
【００４０】
図４は、図１で説明した本実施形態（摩擦材３の長手方向の寸法Ｌに対して外周縁端点６の間隔はＬ／６）の他、比較例として、摩擦材３に溝５が無い場合、及び、摩擦材３に間隔Ｌ／６、Ｌ／２、２Ｌ／３の平行な溝５をそれぞれ設けた場合の結果を示す。各々の場合について、ブレーキパッド１の外周及び内周の湾曲量を計測した結果が示されている。ここで、ハッチングで示されたシミュレーションによる解析結果については、外周及び内周の湾曲量の差がほとんど表れていない。これは、簡易形状モデルを用いたものであることによる。従って、内外周の湾曲量の差については、白抜きで示された実機による計測結果を参照する。
【００４１】
図４から明らかなように、溝５が平行である場合には、溝５が無い場合に対して、それぞれの間隔においてブレーキパッド１の湾曲を抑制することができる。しかし、内周と外周の湾曲量の差は溝５が無い場合と比較して同等もしくは悪化する。一方、図１で説明した本実施形態のように、外周縁端点６の間隔をＬ／６とし、溝５が内周縁端点７で一点に交わる略Ｖ字の形状を取ることで、ブレーキパッド１の湾曲を抑制し、且つ内外周での湾曲量の差についても抑制することができる。これは、Ｖ字形状によって内周、外周のそれぞれの部位に発生する膨張の力を効果的に分散させているからである。その結果、面圧の不均一化を防ぐことができる。これにより、鳴きや異音、ジャダーの抑制につながる。
【００４２】
続いて、ブレーキパッド１の摩擦材３の溝５の深さについて実験的に検証した結果を説明する。図５は、溝５の深さによる湾曲への影響についてみるために、摩擦材３の厚さをＴとして、溝５の深さを０（溝無し）からＴ／５、２Ｔ／５、３Ｔ／５、４Ｔ／５、５Ｔ／５と変えて、その湾曲量を測定した結果を示す。溝５の深さによる効果を確認するために、摩擦材３の長手方向の中心に垂直に幅２ｍｍの一本の溝５を設け、外周及び内周の湾曲量を測定した。
【００４３】
図５から明らかなように、溝５を深くするほど湾曲が抑制されていることがわかる。これは、摩擦材３における溝５の達していない部分において、膨張の力が分散する場所が摩擦材周縁側のみとなるために、溝５の達していない部分において、溝５の無いブレーキパッド１と同様にして、線膨張係数の違いによる湾曲が生じることによる。その結果、溝５が深いほど湾曲量は減少し、特に、溝５の深さは摩擦材３の摩擦面から４Ｔ／５以上の深さであることが好ましい。
【００４４】
次に、本実施形態の作用、効果についてまとめる。ディスクブレーキは、制動力発生時に運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、摩擦熱が発生する。その際、裏板と摩擦材の線膨張係数の違いにより発生する膨張の力の差によってブレーキパッドが湾曲する現象（熱反り）があった。また、略扇形の形状を有しているブレーキパッドの場合、熱によりブレーキパッドに湾曲が生じた際に、ブレーキパッド内周側がブレーキパッド外周側と比較して湾曲する。この問題を解決しようと、本実施形態においてブレーキパッド１の湾曲を抑制し、且つ内外周での湾曲量の差を無くすための溝５の配置について、摩擦材３に各種の溝５を設けて実験的に検証した。その結果、溝５が２本の平行な溝であると、湾曲は抑制されるがブレーキパッド１の内周及び外周の湾曲量の差は溝５が無い場合と比較して同等もしくは悪化し、面圧が不均一になる。これは、ブレーキパッド１（摩擦材３）が略扇形の形状を有している場合、湾曲した際に内周が外周と比較して、曲がり方が大きくなるという扇形の形態的特徴に主として起因するものである。すなわち、従来のブレーキパッドでは十分に摩擦材の内周及び外周の湾曲量の差に対応することができず、ブレーキパッドが湾曲し、面圧が不均衡となる結果、ブレーキの鳴きや異音、ジャダーを引き起こしていた。
【００４５】
しかし、本実施形態では制動時に発生する熱によってブレーキパッド１に湾曲が発生しても、中心線８に対して左右対称な２本の溝５を、摩擦材３の外周縁から内周縁に進むに連れて互いに接近するように持つことで、内周及び外周の湾曲量の差を抑え、面圧を均一化することができる。特に、溝５の形状を両溝５が内周縁端点７で一点に交わるＶ字の形状とし、外周縁端点６の間隔を摩擦材３の長手方向の寸法Ｌに対してＬ／６とした時にその効果は顕著に現れる。その効果は、溝５の無いときに比べると、熱による湾曲量を約７０％低減し、かつ内周及び外周の湾曲量の差を約８０％低減することができる（図４参照）。すなわち、２本の溝５が略Ｖ字形状を構成することで、より確実にブレーキパッド１の湾曲及び内周、外周の湾曲量の差を抑えることができ、面圧を均一化する結果、ブレーキの鳴きや異音、振動によるジャダーを抑制することができる。
【００４６】
＜その他の実施形態の説明＞
図６を参照して他の実施形態のブレーキパッド１について説明する。前述した実施形態においては、内周縁端点７の間隔がゼロ、すなわち２本の溝５が内周縁端点７で一点に交わり略Ｖ字形状を構成する場合を説明した。しかし、本発明において、２本の溝５が略Ｖ字形状を構成することは必須ではない。外周縁端点６の間隔が摩擦材３の長手方向の寸法Ｌに対してＬ／２よりも小さく、かつ２本の溝５が外周縁から内周縁に進むに連れて互いに接近し、その間隔が外周縁から内周縁に進むに連れ小さくなっていればよい。
【００４７】
従って、例えば、図６に示すように、２本の溝５が交わらず、各内周縁端点７が離れていてもよい。図６に示す実施形態によっても、熱による膨張によって摩擦材にかかる膨張の力を分散させることができる。図６において、２本の溝５は摩擦材３及び裏板２の湾曲を抑制し、且つ摩擦材３の内周及び外周における湾曲量の差を抑える。そのため、ブレーキパッド１の面圧を均一化し、ブレーキの鳴きや異音、振動によるジャダーを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ブレーキパッド、２  裏板、３  摩擦材、４  押圧部、５  溝、６  外周縁端点、７  内周縁端点、８  中心線、Ａ  中心点
【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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