(57)【要約】【課題】ブレーキ鳴きの発生を抑えつつパーキングブレーキ使用時の制動力を確保する。【解決手段】ブレーキパッド１４は、ディスクロータ１８に対して押し付けられた際に摩擦による制動力を発生する摩擦部材２０と、摩擦部材２０がディスクロータ１８と接する領域以外の少なくともいずれかの領域に固着され、摩擦部材２０をディスクロータ１８に押し付けるパッド裏金２２と、を備える。摩擦部材２０は、温度低下とともに膨張する負膨張材料２１を含有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に対して押し付けられた際に摩擦による制動力を発生する摩擦部材と、
前記摩擦部材が前記回転体と接する領域以外の少なくともいずれかの領域に固着され、該摩擦部材を前記回転体に押し付ける押し付け部材と、を備え、
前記摩擦部材は、温度低下とともに膨張する負膨張材料を含有することを特徴とするブレーキパッド。
【請求項２】
前記摩擦部材は、該摩擦部材の体積全体に対して前記負膨張材料を１体積％〜２０体積％含む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】
前記摩擦部材は、ＺｒＷ２Ｏ８、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ｎＳｉＯ２、およびこれらの少なくともいずれかが混入された結晶化ガラス、からなる群から選択される負膨張材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキパッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のブレーキパッドと、
前記摩擦部材が押し付けられるディスクロータと、
を備えたディスクブレーキ。
【請求項５】
車両の不使用時に前記摩擦部材を前記ディスクロータに押し付けたまま保持するパーキングブレーキ機構を更に備えることを特徴とする請求項４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、パーキングブレーキに用いることができるブレーキパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧によって動くブレーキパッドが備える摩擦部材により、タイヤとともに回転するディスクロータを両側から挟み込むことで車両の制動を行うディスクブレーキが知られている。このようなディスクブレーキの制動時にはブレーキ鳴きが発生することがある。そのため、ディスクロータとブレーキパッドの接触状態を調整して、ブレーキ鳴きのような振動音を防ぐための技術が従来幾つか提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、降温過程における所定の高温域で、摩擦部材及び裏金の少なくとも一方の熱変形により、摩擦部材のロータ回転方向側の両端部をディスクロータから離間する方向へ変形させるディスクブレーキ装置用ブレーキパッドが開示されている。また、特許文献２には、パッド裏金の少なくとも一部をバイメタルで形成し、高温時にバイメタルからピストン又はキャリパのホイール側爪にそれらをディスクから離反させる力を付与するように構成したディスクブレーキ用温度感知型パッドが開示されている。
【０００４】
また、ブレーキ鳴きを防止するその他の技術として、特許文献３には、振動減衰部材に形状記憶合金からなる形状記憶部材を組み合わせ、設定温度以下では振動減衰部材が摩擦パッドに接触し、設定温度以上では振動減衰部材が摩擦パッドから離間するように形状記憶合金の形状を構成したディスクブレーキの鳴き防止装置が開示されている。
【特許文献１】特開平８−２１０３９８号公報
【特許文献２】実公昭６２−４０１８１号公報
【特許文献３】実開平２−２５７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、パーキングブレーキ機構を内蔵した、いわゆるビルトインタイプのディスクブレーキでは、車両走行中の制動におけるブレーキ鳴きの発生を抑えつつ、車両不使用時におけるパーキングブレーキの制動力の確保が求められる。しかしながら、これらの要求を両立することは従来の技術を駆使しても非常に難しい。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブレーキ鳴きの発生を抑えつつパーキングブレーキ使用時の制動力を確保することが可能なブレーキパッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキパッドは、回転体に対して押し付けられた際に摩擦による制動力を発生する摩擦部材と、前記摩擦部材が前記回転体と接する領域以外の少なくともいずれかの領域に固着され、該摩擦部材を前記回転体に押し付ける押し付け部材と、を備える。前記摩擦部材は、温度低下とともに膨張する負膨張材料を含有する。
【０００８】
ここで、負膨張材料とは、負の熱膨張率を有する材料ととらえることができる。この態様によると、摩擦部材が回転体に押し付けられた状態でブレーキパッドの温度が低下しても、摩擦部材に含まれる負膨張材料により摩擦部材が膨張することで、ブレーキパッドの回転体に対する押し付け力が大きく低下しないように維持することができる。
【０００９】
前記摩擦部材は、該摩擦部材の体積全体に対して前記負膨張材料を１体積％〜２０体積％含んでもよい。これにより、ブレーキパッドの摩擦部材に求められる種々の性能を満たす他の材料を必要以上に減らさずに、温度低下に伴う摩擦部材の収縮を抑制することができる。
【００１０】
前記摩擦部材は、ＺｒＷ２Ｏ８、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ｎＳｉＯ２、およびこれらの少なくともいずれかが混入された結晶化ガラス、からなる群から選択される負膨張材料を含んでもよい。なお、負膨張材料としては、前述の酸化物以外にも負の熱膨張率を有する複合酸化物を用いることができる。
【００１１】
本発明の別の態様のディスクブレーキは、前記ブレーキパッドと、前記摩擦部材が押し付けられるディスクロータと、を備える。この態様によると、負膨張材料を含有する摩擦部材により、制動時のような高温時には摩擦部材があまり膨張していないため、ディスクロータへブレーキパッドを押し付ける力が必要以上に大きくならず、ディスクパッドの引き摺りやブレーキ鳴き等を低減することができる。
【００１２】
車両の不使用時に前記摩擦部材を前記ディスクロータに押し付けたまま保持するパーキングブレーキ機構を更に備えてもよい。これにより、運転者が走行中に使用するブレーキペダルの操作により制動を与えるブレーキパッドを、車両の不使用時などに用いるパーキングブレーキにも用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ブレーキ鳴きの発生を抑えつつパーキングブレーキ使用時の制動力を確保することが可能なブレーキパッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、パーキングブレーキ機構が内蔵されたビルトイン型のキャリパ構造を有するディスクブレーキについて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係るディスクブレーキ１００の主要部である浮動型のディスクブレーキキャリパ１０（以下適宜キャリパ１０という）の側面図である。本実施の形態に係るキャリパ１０は、図１に示すように、大ディスクロータに押圧され制動力を発生するブレーキパッド１４と、ブレーキパッド１４を駆動するシリンダ部１６とで構成されている。キャリパ１０は、支持部材としてのマウンティング１２を介して図示しない車体側に固定されている。
【００１６】
図２は、本実施の形態に係るディスクブレーキキャリパ１０の要部を模式的に示す図である。車輪とともに回転する回転体としてのディスクロータ１８は、図２に示すように、一対のブレーキパッド１４の間に配置されている。ディスクロータ１８の側面１８ａ、１８ｂは摩擦摺動面を構成し、一対のブレーキパッド１４がディスクロータ１８を挟んで対向配置されており、制動時にはブレーキパッド１４が押し付けられる。
【００１７】
ブレーキパッド１４は、ディスクロータ１８の側面１８ａ、１８ｂと直接接触する摩擦摺動面を有する摩擦部材２０ａ、２０ｂと、この摩擦部材２０ａ、２０ｂの裏側、すなわちディスクロータ１８と接触しない側を支持するパッド裏金２２ａ、２２ｂによって構成されている。なお、以下、左右の摩擦部材を区別しない場合、摩擦部材２０と記する。また、左右のパッド裏金を区別しない場合、パッド裏金２２と記する。摩擦部材２０は、ディスクロータ１８に対して押し付けられた際に摩擦による制動力を発生する。パッド裏金２２は、摩擦部材２０がディスクロータ１８と接する領域以外の少なくともいずれかの領域、本実施の形態では摩擦部材２０の摩擦摺動面とは反対側の面に固着され、後述するピストン２６から受ける力により摩擦部材２０をディスクロータ１８に押し付ける。
【００１８】
キャリパ１０は、矢印Ｌ、矢印Ｒ方向に変位可能に例えば公知のスライドピン機構等によりマウンティング１２に支持されている。キャリパ１０のシリンダ部１６には、図２に示すように、有底の穴２４が形成されており、この穴２４には、ピストン２６が摺動可能に挿入されている。穴２４の底は液圧配管２８によりマスターシリンダ（不図示）に接続されている。運転者がブレーキペダルを操作するとマスターシリンダからのブレーキフルードが液圧配管２８を介して穴２４に流入し、ピストン２６を矢印Ｌまたは矢印Ｒ方向に駆動するようになっている。
【００１９】
ブレーキフルードが穴２４に流入すると、ピストン２６が図２に示す非動作状態から矢印Ｒ方向、すなわちピストン２６の押圧方向に摺動し、パッド裏金２２ａを介して摩擦部材２０ａをディスクロータ１８の側面１８ａに押圧する。摩擦部材２０ａがディスクロータ１８に押圧されると、ピストン２６は摺動を停止する。ピストン２６が摺動を停止した後も、ブレーキフルードが穴２４に流入すれば穴２４内の液圧がさらに上昇する。その結果、停止したピストン２６が逆に穴２４の内面を矢印Ｌ方向に押圧し、シリンダ部１６を構成するシリンダハウジング１６ａを矢印Ｌ方向に押圧する。つまり、液圧の上昇に伴って、シリンダハウジング１６ａが矢印Ｌ方向に変位する。
【００２０】
シリンダハウジング１６ａのシリンダが形成されていない側には爪部３０が形成されており、シリンダハウジング１６ａの矢印Ｌ方向への変位に伴って、爪部３０がパッド裏金２２ｂを介して摩擦部材２０ｂをディスクロータ１８の側面１８ｂに押圧する。この結果、ディスクロータ１８を一対の摩擦部材２０ａ，２０ｂが押圧挟持する状態となり、ディスクロータ１８が効率的に制動される。
【００２１】
ところで、本実施の形態のキャリパ１０は、パーキングブレーキ（以下適宜ＰＫＢという）として動作する機能を有している。シリンダハウジング１６ａの内部には、シリンダ部１６の背面側にパーキングブレーキ機構としてのＰＫＢユニット５４が内蔵されている。ＰＫＢユニット５４は、ピストン２６の背面側に延在するプッシュロッド５８と、ピストン２６の押圧方向に平行な駆動回転軸Ａ周りの回転運動をプッシュロッド５８の矢印Ｌまたは矢印Ｒ方向の直線往復運動に変換する公知のカム機構とを備える。シリンダハウジング１６ａの外部へと突出するＰＫＢ駆動レバー７０を駆動することにより、カム機構に駆動回転軸Ａ周りの回転運動が入力される。ＰＫＢ駆動レバー７０にはＰＫＢケーブル５６の一端が接続されており、ＰＫＢケーブル５６の他端は図示されないハンドブレーキレバーに接続される。
【００２２】
ＰＫＢケーブル５６は、ハンドブレーキレバーからＰＫＢユニット５４の近傍までＰＫＢケーブル配管６２により保持されて案内されている。ＰＫＢケーブル配管６２のＰＫＢユニット５４側の末端はブラケット６０にボルト等により固定されている。ブラケット６０は、マウンティング１２に固定された部材である。なお、本実施の形態においてはブラケット６０をマウンティング１２に取り付けているが、これに代えて例えばサスアームなどの車体側の他の部位にブラケット６０を取り付けてもよい。
【００２３】
ディスクブレーキをＰＫＢとして利用する場合には、まず、運転者がハンドブレーキレバーを操作することによりＰＫＢケーブル５６に引張力が作用する。この引張力によりＰＫＢ駆動レバー７０は駆動回転軸Ａ周りに回転する。ＰＫＢ駆動レバー７０の回転によりＰＫＢユニット５４内のカムが回転しプッシュロッド５８が前進する。このプッシュロッド５８の前進により、ピストン２６は矢印Ｒ方向に移動し、ブレーキパッド１４の摩擦部材２０ａをディスクロータ１８に押し付ける。そして、シリンダ部１６は、ピストン２６がブレーキフルードにより駆動したときと同様に矢印Ｌ方向にスライドして、ブレーキパッド１４の摩擦部材２０ｂがディスクロータ１８に押圧される。その結果、ディスクロータ１８をブレーキパッド１４で挟持して、ディスクロータ１８の静止状態を維持する静止力を発生する。つまり、ＰＫＢユニット５４は、車両の不使用時に摩擦部材２０をディスクロータ１８に押し付けたまま保持するパーキングブレーキ機構として機能する。
【００２４】
このようなパーキングブレーキ機構が内蔵されたビルトイン型のディスクブレーキでは、車両の使用中の制動によりブレーキパッドが高温になっている状態で車両を駐車しようとすると、高温状態のブレーキパッドでディスクロータを挟持することになる。車両が長時間放置されるとブレーキパッドの温度は徐々に低下するため、一般的な摩擦部材は収縮することになり、ディスクパッドがディスクロータを押さえ付ける力が低下する可能性がある。そこで、温度変化に対する摩擦部材の寸法変化を小さくするために、緻密な、換言すれば硬い摩擦部材を用いることも考えられるが、この場合、摩擦部材とディスクロータとの接触が不安定となり通常のブレーキ使用時におけるブレーキ鳴きの悪化を招く可能性がある。そこで、本実施の形態に係るブレーキパッド１４は、以下に説明する摩擦部材を採用することにより、ブレーキ鳴きの発生を抑えつつパーキングブレーキ使用時の制動力を確保することが可能となる。
【００２５】
（ブレーキパッドの製造方法）
本実施の形態に係るブレーキパッド１４は、ディスクブレーキ用のもので、パッド裏金２２とパッド裏金２２の表面に固着された摩擦部材２０からなる。摩擦部材２０は、表１に示す組成で複数の原料を混合したものに加え、温度低下とともに膨張する負膨張材料が添加されている。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
添加する負膨張材料の割合は、温度低下に対する負膨張材料以外の熱収縮量と負膨張材料の熱膨張量とを考慮しながら、要求されるブレーキ性能に応じて適宜選択すればよい。具体的には、製造後に摩擦部材の体積全体に対して負膨張材料が１体積％〜２０体積％の範囲で含まれるように負膨張材料の配合量を決めるとよい。これにより、ブレーキパッド１４の摩擦部材２０に求められる種々の性能を満たすために配合された表１に示すような材料を必要以上に減らさずに、温度低下に伴う摩擦部材２０の収縮を抑制することができる。
【００２８】
摩擦部材２０が含有する負膨張材料としては、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ２Ｏ８）や、シリコン酸化物（Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ｎＳｉＯ２）、およびこれらの少なくともいずれかが混入された結晶化ガラスなどを用いることができる。なお、負膨張材料としては、これらの酸化物以外にも負の熱膨張率を有するものであれば用いることが可能である。
【００２９】
上述の観点から決定された配合量の負膨張材料を表１に示す原料とともにＶ型ブレンダを使用してそれぞれ混合し、その後金型内で約６００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で約３０秒間加圧して予備成形体を作製した。次いで、予備成形体を熱成形金型内に収容して約１６０℃の温度で約４００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で１０分間加熱成形して一体化した。得られた熱成形体をパッド裏金２２の表面に載置して２５０℃で約３時間熱処理して、パッド裏金２２と摩擦部材２０とが一体となったブレーキパッド１４を得た。
【００３０】
次に、このブレーキパッド１４をパーキングブレーキとして用いた場合の動作について説明する。図３（ａ）は、本実施の形態に係るブレーキパッドが高温の状態におけるディスクロータ近傍の制動状態を模式的に示した図である。図３（ｂ）は、本実施の形態に係るブレーキパッドが低温の状態におけるディスクロータ近傍の制動状態を模式的に示した図である。図４は、一般的なブレーキパッドが低温の状態におけるディスクロータ近傍の制動状態を模式的に示した図である。
【００３１】
ディスクブレーキ１００を用いた制動によりブレーキパッド１４が高温となっている場合、例えば１５０℃〜３００℃程度の場合、本実施の形態に係るブレーキパッド１４の摩擦部材２０は、常温時に比べて負膨張材料２１の働きにより膨張せずに体積が減少している。そのため、制動時における運転者のブレーキ操作量が増し、ディスクロータ１８への摩擦部材２０のあたりが弱くなるため、ディスクロータ１８へブレーキパッド１４を押し付ける力が必要以上に大きくならず、ブレーキパッド１４の引き摺りやブレーキ鳴き等を低減することができる。
【００３２】
また、車両の使用中の制動によりブレーキパッド１４が高温になっている状態で車両を駐車する場合、図２に示すＰＫＢユニット５４により、図３（ａ）に示す高温状態のブレーキパッド１４でディスクロータ１８が挟持されて車両が静止する。その後、車両が長時間放置されると、ブレーキパッド１４の温度は徐々に低下し常温、例えば２０℃〜３０℃程度になる。そのため、図３（ｂ）に示すように、収縮していた負膨張材料２１は図に示す矢印方向に膨張しようとするため、ブレーキパッド１４は、摩擦部材２０をディスクロータ１８に押し付ける力を維持または増加させることができる。このように、本実施の形態に係るブレーキパッド１４を用いることで、ブレーキ鳴きの発生を抑えつつパーキングブレーキ使用時の制動力を確保することが可能となる。
【００３３】
これに対して、図４に示す一般的なブレーキパッド１１４の場合、摩擦部材１２０は、温度の低下に伴い図に示す矢印方向に体積が収縮するために、ブレーキパッド１１４は、摩擦部材１２０をディスクロータ１８に押し付ける力が減少してしまう。
【００３４】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、これは例示であり、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００３５】
上述の実施の形態では、パーキングブレーキ機構が内蔵されたビルトイン型のキャリパ構造を有するディスクブレーキを例にして説明したが、例えば、上述の摩擦部材をドラムブレーキのブレーキシューに適用することも可能である。
【００３６】
また、上述の実施の形態に係るブレーキパッドの説明では、温度の低下に伴い負膨張材料が添加された摩擦部材全体の体積が増加する例を説明したが、本発明のブレーキパッドはこれに限られるものではなく、温度の低下に伴い摩擦部材全体の体積の減少を緩和もしくは体積が変動しない程度に負膨張材料が添加されている摩擦部材を備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態に係るディスクブレーキの主要部である浮動型のディスクブレーキキャリパの側面図である。
【図２】本実施の形態に係るディスクブレーキキャリパの要部を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本実施の形態に係るブレーキパッドが高温の状態におけるディスクロータ近傍の制動状態を模式的に示した図である。図３（ｂ）は、本実施の形態に係るブレーキパッドが低温の状態におけるディスクロータ近傍の制動状態を模式的に示した図である。
【図４】一般的なブレーキパッドが低温の状態におけるディスクロータ近傍の制動状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ディスクブレーキキャリパ、  １２  マウンティング、  １４  ブレーキパッド、  １６  シリンダ部、  １８  ディスクロータ、  ２０  摩擦部材、  ２１  負膨張材料、  ２２  パッド裏金、  ２６  ピストン、  ５４  ＰＫＢユニット、  ５６  ＰＫＢケーブル、  ５８  プッシュロッド、  ６０  ブラケット、  ６２  ＰＫＢケーブル配管、  ７０  ＰＫＢ駆動レバー、  １００  ディスクブレーキ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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