(57)【要約】  ディスクブレーキの軽量化のためにバックプレートの素材として軽量素材を用いたディスクブレーキにおいて、バックプレートに亀裂及び破断が生じることを抑制し、且つ摩擦材の偏摩耗も抑制されたディスクブレーキを提供する。該ディスクブレーキは、具体的には、摩擦材とバックプレートを備えるディスクブレーキパッドと、制動時に前記ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧するキャリパピストンを有し、前記バックプレートの構成素材として引張弾性率が１５０ＧＰａ以下の素材を含み、前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜８５％であるディスクブレーキである。
2019107559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦材とバックプレートを備えるディスクブレーキパッドと、
制動時に前記ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧するキャリパピストンを有し、
前記バックプレートの構成素材として引張弾性率が１５０ＧＰａ以下の素材を含み、
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜８５％である、ディスクブレーキ。
【請求項２】
摩擦材とバックプレートを備えるディスクブレーキパッドと、
制動時に前記ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧するキャリパピストンを有し、
前記バックプレートの構成素材として繊維強化樹脂、アルミニウム合金、セラミック粒子分散アルミニウム合金複合材、チタン合金、及びマグネシウム合金からなる群から選択される少なくとも一つを含み、
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜８５％である、ディスクブレーキ。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂中の繊維が単繊維である、請求項２に記載のディスクブレーキ。
【請求項４】
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜７０％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のディスクブレーキ。
【請求項５】
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部が、中央部に円形の開口部を有する輪環形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のディスクブレーキ。
【請求項６】
前記バックプレートの構成素材の引張弾性率が１０〜１２０ＧＰａである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のディスクブレーキ。
【請求項７】
前記バックプレートの構成素材としてアルミニウム合金を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のディスクブレーキ。
【請求項８】
前記キャリパピストンの構成素材として繊維強化樹脂を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
二輪車又は四輪自動車の制動に用いられるディスクブレーキは、摩擦材とバックプレートを備えるディスクブレーキパッドと、制動時にディスクブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧するキャリパピストンを有する。【０００３】
ディスクブレーキパッドは、通常１対で用いられ、制動時にキャリパピストンを介してブレーキディスクに押圧される。【０００４】
摩擦材は、例えば、結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材等を含有する、いわゆるレジンモールド材により構成され、バックプレートに固着されている。
このようなディスクブレーキパッドは、例えば、上記のレジンモールド材を圧粉成形した摩擦材で構成した摩擦材層を、バックプレートの側面に重ね合わせ、熱圧成形して一体に固着したのち表面加工を施すことにより製造されている。【０００５】
近年、自動車の環境対応対策及び低燃費化等の観点から、各自動車部品の軽量化が実施又は検討されている。通常、自動車部品の原材料構成比において、鋼等の金属材料が半分以上を占めているが、車体の軽量化のため、その使用量は年々低下傾向にあり、アルミニウム合金及び樹脂等の軽量素材の使用が増加傾向にある。
鋼の比重は約７．８であるのに対し、アルミニウム合金の比重は約２．７であり、樹脂の比重は約１．５である。アルミニウム合金及び樹脂等の軽量素材を使用することにより、車両重量で従来の５０％以下への軽量化が見込まれる。
このような車両の軽量化への流れの中、車両のボディ及びフレームのみならず、車両を構成する各要素に対しても軽量化の要求が大きくなっている。例えば、車両の制動に用いられるブレーキシステムの構成要素であるディスクブレーキパッドに対しても軽量化の要求がある。【０００６】
ディスクブレーキパッドの構成部材であるバックプレートは、従来、鋼製の板材からなるものが広く用いられてきたが、近年では、軽量化の要求に応える部材として、樹脂製のバックプレートに関する提案もなされている。具体的には、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度のガラス繊維を含有したフェノール樹脂をコンプレッション成形したもの等が提案されている（特許文献１及び２参照）。【０００７】
バックプレートを、繊維強化樹脂、アルミニウム合金、アルミニウム合金中にセラミック粒子を分散させたセラミック粒子分散アルミニウム合金複合材、チタン合金、マグネシウム合金等の軽量素材（以下、単に「軽量素材」という。）からなるものに変更することで、ディスクブレーキパッドの軽量化を図ることができる。
しかし、これら軽量素材からなるバックプレートは、鋼製の板材からなるバックプレートに比べて、強度及び靭性が低いという問題があり、且つ弾性率が小さいため、固有振動数が低下することによって鳴きが生じ易くなるという問題がある。このような問題を解決することを課題として、熱硬化性樹脂を含む摩擦材とバックプレートとを備え、前記バックプレートの一方の側面に前記摩擦材が配置されるディスクブレーキパッドにおいて、前記バックプレートが、熱硬化性樹脂を引張り弾性率が１５０ＧＰａ以上の繊維からなる繊維集合体により強化した繊維強化樹脂層Ａと、熱硬化性樹脂を引張り弾性率が１５０ＧＰａ未満の繊維からなる繊維集合体により強化した繊維強化樹脂層Ｂからなり、少なくとも１層の前記繊維強化樹脂層Ａと、少なくとも１層の前記繊維強化樹脂層Ｂが厚さ方向に積層された複合繊維強化樹脂からなるディスクブレーキパッドが提案されている（特許文献３参照）。特許文献３では、織布又は不織布等の繊維集合体を必須としており、繊維強化樹脂層自体の引張り弾性率は不明であるが、繊維強化樹脂層中の該繊維の引張り弾性率が特定されている。しかし、バックプレートの構成素材としては織布又は不織布等の繊維集合体を使用しないことも多いのが実用であり、織布又は不織布等の繊維集合体を必須としない技術の開発も重要である。【０００８】
また、本発明者等の検討により、バックプレートの構成素材として前記軽量素材を採用すると、制動時、すなわち、キャリパピストンを介してディスクブレーキパッドをブレーキディスクへ押圧する際に、バックプレートに亀裂及び破断等が生じる虞があることが判明した。ここで、特許文献４が内径側の凹部先端形状が半球状である樹脂製ディスクブレーキピストン、つまりキャリパピストンを開示しているが、特許文献４は金属製ピストンと比較して安価な樹脂製ディスクブレーキピストンを提供することを目的としたものであり、また、バックプレートの構成素材が鋼である時代の技術であり、バックプレートの構成素材に軽量素材を採用したときに生じる課題及びそれを解決し得るキャリパピストンの提案はされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１６５２１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３９９８号公報
【特許文献３】特開２０１７−０７２２０８号公報
【特許文献４】特開平０９−１７７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者等の更なる検討により、軽量素材からなるバックプレートを採用した場合、摩擦材が偏摩耗する場合があることが判明した。【００１１】
本発明は、ディスクブレーキの軽量化のためにバックプレートの構成素材として軽量素材を用いたディスクブレーキにおいて、バックプレートに亀裂及び破断が生じることを抑制し、且つ摩擦材の偏摩耗も抑制されたディスクブレーキの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は鋭意検討した結果、軽量素材からなるバックプレートを用いる際に、所定の形状のキャリパピストンを組み合わせることにより、ディスクブレーキパッドの軽量化を図りつつ、バックプレートに亀裂及び破断が生じることが抑制され、且つ摩擦材の偏摩耗も抑制され得ることを見出し、本発明を完成させた。【００１３】
すなわち、本発明は、以下の＜１＞〜＜８＞に関する。
＜１＞摩擦材とバックプレートを備えるディスクブレーキパッドと、
制動時に前記ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧するキャリパピストンを有し、
前記バックプレートの構成素材として引張弾性率が１５０ＧＰａ以下の素材を含み、
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜８５％である、ディスクブレーキ。
＜２＞摩擦材とバックプレートを備えるディスクブレーキパッドと、
制動時に前記ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに向かって押圧するキャリパピストンを有し、
前記バックプレートの構成素材として繊維強化樹脂、アルミニウム合金、セラミック粒子分散アルミニウム合金複合材、チタン合金、及びマグネシウム合金からなる群から選択される少なくとも一つを含み、
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜８５％である、ディスクブレーキ。
＜３＞前記繊維強化樹脂中の繊維が単繊維である、上記＜２＞に記載のディスクブレーキ。
＜４＞前記キャリパピストンのバックプレート側の端部面積が、キャリパピストンの受圧面積の３５〜７０％である、上記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載のディスクブレーキ。
＜５＞
前記キャリパピストンのバックプレート側の端部が、中央部に円形の開口部を有する輪環形状を有する、上記＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載のディスクブレーキ。
＜６＞前記バックプレートの構成素材の引張弾性率が１０〜１２０ＧＰａである、上記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載のディスクブレーキ。
＜７＞前記バックプレートの構成素材としてアルミニウム合金を含む、上記＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載のディスクブレーキ。
＜８＞前記キャリパピストンの構成素材として繊維強化樹脂を含む、上記＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載のディスクブレーキ。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バックプレートに軽量素材を用いたディスクブレーキにおいて、ディスクブレーキパッド全体での強度及び剛性を向上させ、高負荷制動、繰り返し制動における強度及び剛性を実用水準まで向上させたディスクブレーキを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ（浮動型のディスクブレーキ）が用いられたディスクブレーキ装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの断面図である。
【図３】図２のディスクブレーキの上面図である。
【図４】図２のディスクブレーキの下面図である。
【図５】対向型のディスクブレーキが用いられたディスクブレーキ装置の断面図である。
【図６】キャリパピストンの受圧面積（Ｓ１）を示す図である。
【図７】キャリパピストンのバックプレート側の端部面積（Ｓ２）を示す図である。
【図８】他の実施形態に係るディスクブレーキの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明をその実施形態に基づき詳細に例示説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
（ディスクブレーキ装置）
本発明のディスクブレーキは、例えば、図１に示すディスクブレーキ装置で使用される。このディスクブレーキ装置は、自動車等の車両制御用のものであり、車輪と一体的となって車軸の回転軸心回りに回転するブレーキディスク１と、このブレーキディスク１の両側の摩擦面に対向する一対のディスクブレーキパッド２、３と、ディスクブレーキパッド２をキャリパピストン４によりブレーキディスク１に押付可能なシリンダ機構５とから構成されている。
シリンダ機構５は、キャリパピストン４を前後移動自在なアクチュエータにより構成され、ブレーキディスク１を跨いだＵ字形状をなすキャリパ６に搭載されている。
【００１８】
キャリパ６は、シリンダ機構５が設けられるシリンダ部７と、このシリンダ部７とブレーキディスク１を挟んで対向する位置に配置されるリアクション部８と、シリンダ部７とリアクション部８とを連結する連結部９とから構成されている。
【００１９】
ディスクブレーキパッド２、３は、キャリパ６におけるシリンダ部７側に配置されるインナパッド２と、リアクション部８側に配置されるアウタパッド３である。このインナパッド２及びアウタパッド３は、摩擦材１０、１１の基端部がバックプレート１２、１３に固定されて構成されている。
【００２０】
インナパッド２は、バックプレート１２の前後端部がマウンティングブラケット（図示しない）に形成された一対のガイド部材（図示しない）に支持されている。そして、キャリパ６のシリンダ部７に装着されたシリンダ機構５のキャリパピストン４の先端部が、このインナパッド２におけるバックプレート１２の基端面に対向している。一方、アウタパッド３は、バックプレート１３がキャリパ６におけるリアクション部８に固定又は移動自在に支持されている。
【００２１】
シリンダ機構５は、シリンダ部７にキャリパピストン４が移動自在に支持されると共に、シリンダ部７の内面にキャリパピストン４の外面に対してシール可能なシール機構１４が装着されることで構成されている。そして、シリンダ部７とキャリパピストン４とシール機構１４により液圧室Ｐ１が区画されている。
この液圧室Ｐ１に作動液を供給して加圧すると、キャリパピストン４が矢印Ａ方向に前進し、このキャリパピストン４の前面がインナパッド２のバックプレート１２を押圧し、このインナパッド２の押圧面をブレーキディスク１の摩擦面に接近させることができる。このとき、キャリパ６は、キャリパピストン４が前進するその移動反力によりこのキャリパピストン４とは逆方向、つまり、矢印Ｂ方向に前進し、アウタパッド３の押圧面をブレーキディスク１の摩擦面に接近させることができる。
【００２２】
各ディスクブレーキパッド２、３がブレーキディスク１の各摩擦面に押し付けられると、各ディスクブレーキパッド２、３と、回転するブレーキディスク１との間で摩擦抵抗力が発生し、ブレーキディスク１に制動力を付与することができる。
【００２３】
（ディスクブレーキ）
図２〜図４に示すように、ディスクブレーキは、摩擦材１０とバックプレート１２を備えるディスクブレーキパッド２と、制動時にディスクブレーキパッド２をブレーキディスク１に向かって押圧するキャリパピストン４を有する。
【００２４】
［ディスクブレーキパッド］
ディスクブレーキパッド２は、引張弾性率が１５０ＧＰａ以下である素材を含むバックプレート１２を備える。
引張弾性率が１５０ＧＰａ以下である素材を含むバックプレート１２とすることで、ディスクブレーキパッド全体での剛性確保と軽量化とを両立することができる。前記引張弾性率は、１４０ＧＰａ以下が好ましく、１２０ＧＰａ以下が好ましく、１００ＧＰａ以下がより好ましく、８０ＧＰａ以下が更に好ましく、７０ＧＰａ以下がより更に好ましく、６５ＧＰａ以下が特に好ましい。
また、ディスクブレーキパッド全体での剛性と軽量化とをより高度に両立させる観点からは、前記素材の引張弾性率は、１０ＧＰａ以上が好ましく、２０ＧＰａ以上がより好ましく、２５ＧＰａ以上が更に好ましく、４０ＧＰａ以上であってもよく、５０ＧＰａ以上であってもよい。
以上より、前記素材の引張弾性率は、１０〜１５０ＧＰａが好ましく、１０〜１４０ＧＰａがより好ましく、１０〜１２０ＧＰａが更に好ましく、２０〜１００ＧＰａがより更に好ましく、２５〜８０ＧＰａであってもよく、４０〜７０ＧＰａであってもよい。
【００２５】
バックプレート１２は、軽量化の観点から、前記特定の引張弾性率を有する素材を３０質量％以上含むことが好ましく、５０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことが更に好ましく、前記特定の引張弾性率を有する素材のみからなることが特に好ましい。特に好ましい態様について換言すると、バックプレート１２が単一素材からなり、且つ、該単一素材の引張弾性率が前記所定値であることが特に好ましい態様である。
キャリパピストン４と対向するバックプレート１２が、引張弾性率が１５０ＧＰａ以下である素材を含むものであれば、本発明の効果を奏することができるが、キャリパピストン４と対向しないバックプレート１３（図１）も、同じ素材で構成することが好ましい。
引張弾性率は通常用いられている方法で測定することができ、例えば、金属素材の場合はＪＩＳ  Ｚ２２４１（２０１１年）に従い測定することができ、繊維強化樹脂の場合はＪＩＳ  Ｋ７１６４（２００５年）に従い測定することができる。
バックプレート１２の比重は、軽量化の観点から、１．０〜６．０であることが好ましく、１．２〜５．５であることがより好ましく、１．２〜５．０であることが更に好ましく、１．２〜３．５であることが特に好ましく、１．２〜３．０であることが最も好ましい。
【００２６】
バックプレート１２の構成素材としては、例えば、繊維強化樹脂、アルミニウム合金、セラミック粒子分散アルミニウム合金複合材、マグネシウム合金、チタン合金等が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
バックプレート１２の構成素材として、繊維強化樹脂、アルミニウム合金、セラミック粒子分散アルミニウム合金複合材、及びマグネシウム合金からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
【００２７】
バックプレート１２の構成素材の一例である、繊維強化樹脂とは、繊維と樹脂を複合化したものを指す。繊維としては、無機繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられる。
無機繊維としては、ガラス繊維；α−アルミナタイプ、γ−アルミナタイプ等のアルミナ繊維；ボロン繊維などが挙げられる。有機繊維としては、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維等のアラミド繊維；セルロース繊維、ナノセルロース繊維、ＰＢＯ繊維などが挙げられる。炭素繊維としては、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維等が挙げられる。これらの繊維は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、強度、剛性の観点でガラス繊維、炭素繊維が好ましい。前記繊維強化樹脂に用いられる繊維の繊維長は特に制限されず、短繊維であってもよいし長繊維であってもよいが、平均繊維長１００μｍ〜４ｍｍの繊維が好ましく、強度の観点から、平均繊維長１ｍｍ以上の繊維がより好ましく、平均繊維長１〜４ｍｍの繊維がさらに好ましく、平均繊維長１〜２ｍｍの繊維が特に好ましい。また、前記繊維強化樹脂に用いられる繊維の繊維長は１００〜８００μｍであってもよく、１５０〜４５０μｍであってもよい。
また、前記繊維強化樹脂に用いる繊維としては、フェルト等の不織布；抄造品、連続繊維からなる織物、編物、交織物等の織布なども用いることができるが、本発明においては、不織布及び織布といった布の形状ではない繊維状のもの（つまり単繊維）をそのまま使用することも可能である。
【００２８】
繊維強化樹脂に用いられる樹脂としては、耐熱性の観点で熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、耐熱性及び強度の観点から、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、これらは硬化剤と共に用いてもよい。
【００２９】
上記のフェノール樹脂としては、レゾールタイプのフェノール樹脂、ストレートノボラックタイプのフェノール樹脂、アラルキル変性タイプのフェノール樹脂、アクリルエラストマー、シリコーンエラストマー等で変性したエラストマー変性タイプのフェノール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性の観点で、ストレートノボラックタイプのフェノール樹脂又はレゾールタイプのフェノール樹脂が好ましい。なお、フェノール樹脂は、入手容易な市販品の使用も可能であり、常法により合成することもできる。フェノール樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
上記のエポキシ樹脂としては、強度及び耐熱性の観点から、芳香環を有するエポキシ樹脂であることが好ましい。具体的には、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等を好適に使用することができる。また、シリコーン、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプロピル系ゴム、ポリアミド系樹脂等により変性したエポキシ樹脂なども使用することができる。なお、エポキシ樹脂は、入手容易な市販品の使用も可能であり、常法により合成することもできる。エポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
繊維強化樹脂においては、上記の繊維及び樹脂以外に、その他の添加剤を配合することができる。その他の添加剤としては、固体粒子状の充填材が挙げられ、具体的には、無機充填材、有機充填材、金属粉等が挙げられる。これらは、各々について、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
固体粒子状の充填材は、繊維集合体中に分散させるために粒径が細かいことが好ましい。上記の充填材の具体例としては、摺動性を向上させるために用いられるものとしては、黒鉛、二硫化モリブデン、硫化タングステン、フッ素樹脂、コークス等が挙げられ、難燃性を向上させるために用いられるものとしては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、アンチモン化合物等が挙げられ、軽量化するために用いられるものとしては、中空無機粒子等が挙げられ、樹脂の硬化速度を向上させるために用いられるものとしては、水酸化カルシウム等が挙げられ、熱伝導率を向上させるために用いられるものとしては、金属粉、黒鉛、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。
【００３２】
バックプレートの構成素材として繊維強化樹脂を用いる場合、繊維強化樹脂を成形し、必要に応じて形状加工を施すことによって繊維強化樹脂製のバックプレート１２を製作した後、繊維強化樹脂製バックプレート１２を従来の鋼製バックプレートに替えて用いることで、上記のディスクブレーキパッドを製造することができる。
すなわち、摩擦材１０の熱成形金型の型孔に必要に応じて予備成形を行った摩擦材組成物を挿入し、次いで、前記摩擦材組成物に接して前記繊維強化樹脂からなるバックプレート１２に予め接着剤を塗布したものを配置する。そして、摩擦材組成物を熱成形して摩擦材を形成することで前記繊維強化樹脂と摩擦材を一体化することができる。
前記繊維強化樹脂からなるバックプレート１２の熱成形と、摩擦材１０の熱成形を同時に行うことにより、別に行う場合よりもエネルギー効率を高めることができる。
すなわち、熱硬化前の状態の繊維強化樹脂と必要に応じて予備成形を行った摩擦材組成物を挿入し、同時に熱成形を行い、熱成形の工程において前記繊維強化樹脂中の熱硬化性樹脂と摩擦材組成物中の熱硬化性樹脂が溶融、硬化することで、接着材を使用することなく一体化することができる。
【００３３】
上記のようにバックプレートを、繊維と熱硬化性樹脂を複合化した繊維強化樹脂で構成し、摩擦材を、バックプレートに用いる熱硬化性樹脂と、熱硬化により相互に化学結合を形成し得る化学成分を含む熱硬化性樹脂で構成することにより、バックプレートと摩擦材を、接着材を使用せずに熱圧成形で一体成形することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。更に、バックプレートと摩擦材を、この組合せとすることで、バックプレートの強度、靭性が向上するという効果も得られる。
【００３４】
バックプレートの構成素材の一例であるアルミニウム合金としては、展伸用、鋳造用及びダイキャスト用に用いられる一般的なもの、それらを熱処理することで高強度化したもの等が挙げられる。具体的には、例えば、１０００系アルミニウム、２０００系〜７０００系アルミ合金、ＡＣ１〜５，７〜９系鋳造用アルミ合金、ＡＤＣ１，３，５，６，１０，１２，１４系ダイキャスト用アルミ合金等が挙げられる。アルミニウム合金は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
バックプレートの構成素材の一例であるセラミック粒子分散アルミニウム合金複合材とは、例えば、炭化珪素粉等のセラミックスとアルミ合金を複合化したものを指す。セラミック粒子分散アルミニウム合金複合材は、一般的なアルミ合金に比べて引張弾性率が高く、バックプレート１２の素材として用いた場合、ディスクブレーキパッド２全体での剛性を高くするのに好適である。セラミック粒子分散アルミニウム合金複合材は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
バックプレートの構成素材の一例であるマグネシウム合金としては、アルミニウム、亜鉛、カルシウム、希土類元素等を添加した各種マグネシウム合金が挙げられる。これらの中でも、難燃性の観点でカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金が好ましい。マグネシウム合金は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
バックプレートの構成素材の一例であるチタン合金としては、アルミニウム、パラジウム、コバルト、クロム、ニッケル、ルテニウム、タンタル、バナジウム、炭素等を添加した各種チタン合金が挙げられる。チタン合金は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３８】
バックプレートの厚みは３〜１２ｍｍであることが好ましく、４〜１０ｍｍであることがより好ましく、４〜９ｍｍであることが更に好ましい。バックプレートの厚みを３ｍｍ以上とすることで、バックプレートの強度、剛性を確保することができ、１２ｍｍ以下とすることで、ディスクブレーキパッドの重量増加を抑制することができ、またディスクブレーキパッドを収納するディスクブレーキの大型化を避けることでディスクブレーキ装置全体の重量増加を抑制することができる。
【００３９】
［キャリパピストン］
図１の実施形態では、キャリパピストン４が、１対のディスクブレーキパッド２、３の内、車軸側のディスクブレーキパッド２側に存在する形態を説明したが、他の実施形態として、図５に示すように、キャリパピストン４が、１対のディスクブレーキパッド２、３の双方に存在する形態とすることもできる。
すなわち、本発明のディスクブレーキは、ブレーキディスク１の車軸側にのみキャリパピストン４を有する浮動型のディスクブレーキ、及び、ブレーキディスク１の両側に１対以上のキャリパピストン４を有する対向型のディスクブレーキのどちらの形態でもよい。
【００４０】
キャリパピストン４は、キャリパピストン４のバックプレート１２側の端部面積（図７に「Ｓ２」として示す）が、キャリパピストン４の受圧面積（図６に「Ｓ１」として示す）の３５〜８５％である。ここで、受圧面積とは、キャリパピストン４が、図１に示す液圧室Ｐ１の作動液から圧力を受ける面積を意味する。なお、キャリパピストン４のバックプレート側の端部の形状は特に限定されないが、例えば、中央部に円形の開口部を有する輪環形状を有することができる。
３５％≦（Ｓ２／Ｓ１）×１００とすることで、キャリパピストン４とバックプレート１２との接触面積を大きく確保し、その部分に発生する応力、すなわち面積当たりの荷重を減少させ、バックプレート１２の破損の原因となる応力集中を緩和することができる。
（Ｓ２／Ｓ１）×１００≦８５％とすることで、キャリパピストン４の中心部直下（Ｄ）の摩擦面の応力と、キャリパピストンの受圧面積（Ｓ１）の外部（図２の「Ｅ」）の摩擦面の応力との差を低減することができ、キャリパピストン４の中心部直下（Ｄ）で摩擦材２が偏摩耗するのを防ぐことができる。
同様の観点から、Ｓ２は、Ｓ１の３５〜７５％であることが好ましく、３５〜７０％であることがより好ましく、４０〜７０％であることが更に好ましく、４５〜７０％であることが特に好ましく、５０〜６５％であることが最も好ましい。
【００４１】
キャリパピストン４の構成素材は特に限定されず、例えば、鋳鉄、鋼、アルミ素材、チタン合金、マグネシウム合金等の金属；繊維強化樹脂等の有機材料；セラミックスなどを用いることができる。これらの中でも、軽量化の観点からアルミ素材、チタン合金、マグネシウム合金、繊維強化樹脂を用いることが好ましい。これらの構成素材は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
なお、図１の実施形態では、ブレーキパッド１枚に対して、１個のキャリパピストンを押圧する形態を説明したが、ブレーキパッド１枚に対して、２個以上のキャリパピストンで押圧する形態であってもよい。ブレーキパッド１枚に対して、２個以上のキャリパピストンで押圧する場合、少なくとも１個のキャリパピストンが、上記の端部面積を充足するものであればよく、すべてのキャリパピストンが、上記の端部面積を充足するものであることが好ましい。
【００４２】
［シム］
図８に示すように、ディスクブレーキは、バックプレート１２の摩擦材１０面側にシム（緩衝材）１５を装着してもよい。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００４４】
＜実施例１〜４、比較例１〜４、参考例１〜２＞
下記の構成素材からなるバックプレートを用い、ディスクブレーキパッドを作製した。バックプレートは厚み６ｍｍで作製した。なお、摩擦材組成物としてはノンアスベスト摩擦材である「ＨＰ６３Ｈ」（日立化成（株）製、商品名）を用いた。
前記摩擦材組成物を成形プレス（王子機械（株）製）で予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１４５℃、成形圧力３０ＭＰａの条件で５分間成形プレス（三起精工（株）製）を用いて接着剤を塗布したバックプレートと共に加熱加圧成形し、得られた成形品を２００℃で４．５時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、５００℃のスコーチ処理を行って、ディスクブレーキパッド（摩擦材の厚さ１１ｍｍ、バックプレートと接着する部分の摩擦材の面積＝５２ｃｍ２）を得た。【００４５】
（バックプレートの構成素材）
素材１：アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）、引張弾性率６０ＧＰａ
素材２：アルミニウム炭化ケイ素複合材料、引張弾性率１５０ＧＰａ
素材３：ガラス繊維強化フェノール樹脂（ガラス繊維の平均繊維長は３００μｍ）、引張弾性率１５ＧＰａ
素材４：炭素繊維強化フェノール樹脂（炭素繊維の平均繊維長は１，５００μｍ）、引張弾性率３０ＧＰａ
素材５：鋼板（ＳＡＰＨ４００）、引張弾性率２００ＧＰａ
上記構成素材の引張弾性率のうち、素材１、２及び５は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１（２０１１年）に準拠して測定し、素材３及び４は、ＪＩＳ  Ｋ７１６４（２００５年）に準拠して測定した値である。【００４６】
このディスクブレーキパッドを表１に示す仕様のキャリパピストン（材質：ガラス繊維強化樹脂）と組合せ、下記方法により評価した。なお、実施例及び比較例においては、外径５７ｍｍのキャリパピストンを用い、車軸側ディスクブレーキパッド１枚当たり１個のキャリパピストンで押圧した。【００４７】
［ディスクブレーキの評価方法］
（１）バックプレートへの最大応力
ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに対して、キャリパピストンで、４０ｋＮで押圧し、キャリパピストンとバックプレートの間に感圧紙（富士フイルム（株）製）を挟み、バックプレートへの最大応力を測定した。表１に「プレート最大応力」として示す。【００４８】
（２）応力分布
ディスクブレーキパッドをブレーキディスクに対して、キャリパピストンによって４０ｋＮで押圧し、摩擦面に感圧紙（富士フイルム（株）製）を挟み摩擦面の応力分布を測定した。表１に「摩擦面の応力差」として示す。【００４９】
（３）摩擦材の偏摩耗量
ダイナモメータを用い、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓ２の条件で、ベンチレーテッドブレーキディスク（（株）キリウ製、材質ＦＣ１９０）、及び一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパ（シリンダ面積２５ｃｍ２）を用い、自動車技術会規格ＪＡＳＯ  Ｃ４０６を実施したときのディスクブレーキパッドの摩耗量を測定し、摩擦材の摩耗量の最大値と最小値の差を摩擦材の偏摩耗量として求めた。
（４）バックプレートの耐久性
バックプレートの耐久性の試験は、ダイナモメータを用い、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓ２の条件で、ベンチレーテッドブレーキディスク（（株）キリウ製、材質ＦＣ１９０）、及び一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパ（シリンダ面積２５ｃｍ２）を用いて自動車技術会規格ＪＡＳＯ  Ｃ４０６を実施し、下記基準に従って耐久性を評価した。
Ａ：バックプレートの破損、０．５ｍｍを超える変形及びクラックの発生がいずれもない。
Ｂ：バックプレートの破損がないが、０．５ｍｍ以上の変形、又はクラックが発生した。
Ｃ：バックプレートの破損があり、且つ０．５ｍｍ以上の変形、又はクラックが発生した。【００５０】
【表１】
2019107559.tif 000003
【００５１】
表１中の各実施例が示すように、引張弾性率が鋼板より小さな軽量素材をバックプレートの構成素材として採用した場合においても、キャリパピストンのバックプレート側の端部面積をキャリパピストンの受圧面積の３５〜８５％とすることで、バックプレートのキャリパピストン４の押圧部直下（図２の「Ｃ」）での応力集中を緩和することができ、使用過程におけるバックプレートの破損、変形及びクラックを抑制することができた。更に、キャリパピストン４の中心部直下（Ｄ）の摩擦面の応力と、キャリパピストンの受圧面積（Ｓ1）の外部（図２の「Ｅ」）の摩擦面の応力との差（表１中「摩擦面の応力差」）を低減することができており、これが摩擦材の偏摩耗の抑制につながったものと考えられる。【００５２】
一方、各比較例の結果より、引張弾性率が鋼板より小さな軽量素材をバックプレートの構成素材として採用した場合、キャリパピストンのバックプレート側の端部面積をキャリパピストンの受圧面積が３５％未満であるとバックプレートのキャリパピストン４の押圧部直下（Ｃ）での応力集中が大きくなる傾向にあり、使用過程におけるバックプレートの破損、変形及びクラックを十分に抑制できなかった。また、キャリパピストンのバックプレート側の端部面積をキャリパピストンの受圧面積が８５％超であると、キャリパピストン４の中心部直下（Ｄ）の摩擦面の応力と、キャリパピストンの受圧面積（Ｓ1）の外部の摩擦面の応力との差が大きくなっており、摩擦材の偏摩耗量が大幅に増加した。
軽量素材からなるバックプレートを用いた場合、鋼製の板材からなるバックプレートに比べて弾性率が小さく、ディスクブレーキパッド全体での剛性が低下するため、ブレーキディスクとの摩擦面において応力差が生じ、それによって摩擦材が偏摩耗したものと推察する。
このように、引張弾性率が鋼板より小さな軽量素材をバックプレートの構成素材として採用した場合には、摩擦材の偏摩耗量を低減しながら、バックプレートの破損、変形及びクラックを十分に抑制することは容易なことではなく、これまで、軽量化されたバックプレートの実用化になかなか至らなかったのはこのためである。このことは、鋼板等が採用されてきた従来のバックプレートを使用した場合には生じなかった課題であり（参考例１及び２参照）、バックプレートの構成素材として軽量素材を採用した場合に特有の課題である。【００５３】
なお、参考例１〜２で用いた鋼板製バックプレートの質量は２５０ｇであるが、実施例及び比較例で用いた引張弾性率が１５０ＧＰａ以下の素材からなるバックプレートの質量は６０〜１００ｇである。従って、引張弾性率が１５０ＧＰａ以下の素材からなるバックプレートを使用したディスクブレーキパッドを用いることで、１つのディスクブレーキパッド当たり、１５０〜１９０ｇの質量の低減を図れることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のディスクブレーキパッドは、引張弾性率の低い軽量素材をバックプレートに用いた場合であってもバックプレートに亀裂及び破断が生じることが抑制され、且つ摩擦材の偏摩耗も抑制され、実用上問題のない剛性及び耐久性を備えていることから、二輪車又は四輪自動車の制動に用いられているディスクブレーキパッドとして好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ブレーキディスク
２  ディスクブレーキパッド（インナパッド）
３  ディスクブレーキパッド（アウタパッド）
４  キャリパピストン
５  シリンダ機構
６  キャリパ
７  シリンダ部
８  リアクション部
９  連結部
１０、１１  摩擦材
１２、１３  バックプレート
１４  シール機構
１５  シム
【図１】
2019107559.tif 000004
【図２】
2019107559.tif 000005
【図３】
2019107559.tif 000006
【図４】
2019107559.tif 000007
【図５】
2019107559.tif 000008
【図６】
2019107559.tif 000009
【図７】
2019107559.tif 000010
【図８】
2019107559.tif 000011
【国際調査報告】
2019107559.tif 000012
2019107559.tif 000013
2019107559.tif 000014