(57)【要約】【課題】制動操作の有無に拘わらずディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分を積極的に排除する構造を有するディスクブレーキ装置を提供する。【解決手段】ディスクブレーキ装置は、ブレーキパッド２０のパッド裏金２６にベンチュリ部３８を含む通気管３６と、一端がベンチュリ部３８に接続され他端がディスクロータ１４の摩擦摺動面に向かって開口している吸引管４０を含んでいる。通気管３６に車両走行時に受ける走行風Ｗが流れ込むと、流れ込んだ空気はベンチュリ部３８で加速される。その結果、ベンチュリ部３８に接続された吸引管４０に負圧が発生し、ディスクロータ１４とブレーキパッド２０の間に侵入した水分を吸引し通気管３６の排出側から排出する。つまり、車両走行中にディスクロータ１４とブレーキパッド２０の間に侵入した水分の排除が実施できる。【選択図】図２
2007192268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置され、前記摩擦摺動面に押圧されることで制動力を発生するブレーキパッドを備えたディスクブレーキ装置であって、
前記ブレーキパッドの内部には、
車両走行時に受ける走行風が通過可能な管であって、走行風の通過経路の途中にベンチュリ部を含む通気管と、
一端が前記ベンチュリ部に接続され他端が前記ディスクロータの摩擦摺動面に向かって開口している吸引管と、
が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
【請求項２】
前記ブレーキパッドは、前記ディスクロータの摩擦摺動面と接触して制動力を発生する摩擦材を含み、
当該摩擦材は、前記ディスクロータの摩擦摺動面に臨み開口し、外周側と内周側とを結ぶ溝部を有し、
前記吸引管の摩擦摺動面の開口側は、前記溝部に接続されていることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ装置。
【請求項３】
前記通気管は走行風の流入側に拡径した集気部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のディスクブレーキ装置。
【請求項４】
前記ブレーキパッドは、前記ベンチュリ部で加速された空気により発生する負圧により前記ディスクロータへ向かって移動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のディスクブレーキ装置。
【請求項５】
車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置され、前記摩擦摺動面に押圧されることで制動力を発生するブレーキパッドであって、
厚み方向と略直交する方向に貫通し、その途中にベンチュリ部を有する通気管と、
一端が前記ベンチュリ部に接続され、他端が前記ディスクロータの摩擦摺動面に向かって開口している吸引管と、
を有することを特徴とするブレーキパッド。
【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およびブレーキパッド、特にディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分などを排除できるディスクブレーキ装置およびブレーキパッドの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の制動を行う制動装置の一つとして、ディスクブレーキ装置がある。このディスクブレーキ装置は、車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置されるブレーキパッドを摩擦摺動面に押圧することにより制動力を発生させている。通常、ディスクロータは、摩擦制動時に発生する熱を効率よく放熱できるようにするため、カバーなどを設けることなく外気に触れるように露出している。そのため、雨天走行時や水溜まりを通過した時などにディスクロータとブレーキパッドとの間に水滴（水分）が侵入してしまう場合がある。この場合、水分の侵入により制動力が低下する現象、いわゆるウォータフェードが発生することがある。このウォータフェードを防止するために、ディスクロータとブレーキパッドの間に侵入した水分を積極的に排出する構造を有するディスクブレーキ装置が種々提案されている。たとえば、特許文献１に開示されるディスクブレーキのパッドは、摩擦板に、その表面に開口すると共に両端がその摩擦板の側端面に開口し、かつ、表面から摩耗板の摩耗限界面までの距離より浅い溝と、その溝から表面に平行な方向に延びる少なくとも１本の溝形成用孔を設けている。ディスクロータとブレーキパッドの間に侵入した水は、この溝を通って排出されるので、ウォータフェードが抑制できる。また、摩擦板が摩耗して表面の溝が消失する場合でも、この摩耗により溝形成用孔が露出し、新たな溝を形成するので、摩擦板の摩耗が進行しても水の排出作用は継続的に行われ、ウォータフェードの抑制が継続的に実施できる。
【特許文献１】実公昭６２−２７７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の構造によれば、ディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分を排除し、ウォータフェードの抑制を行うことができる。しかし、溝で水分を掻き落とす方式なので、ディスクロータとブレーキパッドとが接触することが排水の条件になる。そのため、制動操作におけるブレーキの効きはじめの僅かな期間で、ディスクロータとブレーキパッドとの間に存在する水分により接触面が乾燥しているときより制動力が低下する場合がある。つまり、ディスクロータとブレーキパッドとの間が乾燥しているときより制動力の立ち上がりが遅れることがあり、運転者に違和感を与えてしまう場合がある。そのため、制動操作の有無に拘わらずまた、電子的な制御を伴うことなくディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分を積極的に排除して制動力の立ち上がりの遅れを抑制し違和感を軽減できるディスクブレーキ装置の提案が望まれている。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、制動操作の有無に拘わらずディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分を積極的に排除するシンプルな機械的構造のディスクブレーキ装置および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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様では、車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置され、前記摩擦摺動面に押圧されることで制動力を発生するブレーキパッドを備えたディスクブレーキ装置であって、前記ブレーキパッドの内部には、車両走行時に受ける走行風が通過可能な管であって、走行風の通過経路の途中にベンチュリ部を含む通気管と、一端が前記ベンチュリ部に接続され他端が前記ディスクロータの摩擦摺動面に向かって開口している吸引管と、が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この態様によれば、通気管を通過する走行風がベンチュリ部で加速されることにより、ベンチュリ部に接続された吸引管で負圧が生じ吸引力が発生する。その結果、ブレーキパッドとディスクロータの摩擦摺動面との間に侵入した水分を吸引して摩擦摺動面から排出する。この吸引力は、通気管に空気の流れが生じている間、常に発生している。したがって、制動操作の有無に拘わらず、たとえば車両走行中にディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分の排出を積極的に実施できる。つまり、制動操作前にディスクロータとブレーキパッドとの間の水分排出できるので、制動操作時の制動力の立ち上がり遅れが抑制され、制動力に関する違和感を軽減することができる。なお、吸引管で発生する吸引力により制動時に加熱した摩擦摺動面の周囲の空気も吸引するため、加熱空気の吸引排除も併せて実施できるので、熱フェードの軽減も行うことができる。
【０００７】
また、上記態様において、前記ブレーキパッドは、前記ディスクロータの摩擦摺動面と接触して制動力を発生する摩擦材を含み、当該摩擦材は、前記ディスクロータの摩擦摺動面に臨み開口し、外周側と内周側とを結ぶ溝部を有し、前記吸引管の摩擦摺動面の開口側は、前記溝部に接続されていてもよい。吸引管と接続する溝部をディスクロータの外周側と内周側とを結ぶように形成することにより、回転するディスクロータの全面に対し吸引力の影響を及ぼすことができる。その結果、ディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分や加熱空気の吸引排除を効率的に実施できる。
【０００８】
また、上記態様において、前記通気管は走行風の流入側に拡径した集気部を有してもよい。この態様によれば、大量の走行風を効率的にベンチュリ部に送り込むことが可能になり、吸引管における吸引力を容易に増強できる。また、低速走行時でも大きな吸引力を発生させることができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記ブレーキパッドは、前記ベンチュリ部で加速された空気により発生する負圧により前記ディスクロータへ向かって移動するようにしてもよい。この態様によれば、本来、非制動時にディスクロータから退避しているブレーキパッドが吸引力によりディスクロータに接触できる。このため、ディスクロータとブレーキパッドの間へ水分が侵入すること自体が抑制可能となり、ウォータフェードの根本的な防止を行うことができる。なお、このとき発生する接触力は、ベンチュリ部に生じた負圧によって生じる弱い力であるためディスクロータとブレーキパッドの接触により、いわゆるブレーキパッドの引き摺りや鳴きが発生する可能性はきわめて少ない。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様では、車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置され、前記摩擦摺動面に押圧されることで制動力を発生するブレーキパッドであって、厚み方向と略直交する方向に貫通し、その途中にベンチュリ部を有する通気管と、一端が前記ベンチュリ部に接続され、他端が前記ディスクロータの摩擦摺動面に向かって開口している吸引管と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この態様によれば、ブレーキパッドに形成された通気管に空気を流し込むことで、その空気の流れがベンチュリ部を通過するときに加速される。そのため、ベンチュリ部に接続された吸引管を負圧にする。その結果、ブレーキパッドとディスクロータの摩擦摺動面との間に侵入した水分を吸引して摩擦摺動面から排出する。また、吸引管で発生する吸引力により制動時に加熱した摩擦摺動面の周囲の空気も吸引するため、加熱空気の吸引排除も併せて実施できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のディスクブレーキ装置およびブレーキパッドによれば、制動操作の有無に拘わらずシンプルな機械的構成でディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分を積極的に排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１４】
本実施形態のディスクブレーキ装置は、車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置されるブレーキパッドにベンチュリ部を含む通気管が形成されている。また、一端がそのベンチュリ部に接続され他端がディスクロータの摩擦摺動面に向かって開口している吸引管を含んでいる。通気管に車両走行時に受ける走行風が流れ込むと、流れ込んだ空気はベンチュリ部で加速される、いわゆるベンチュリ効果を生じる。その結果、ベンチュリ部に接続された吸引管に負圧が発生し、ディスクロータとブレーキパッドの間に侵入した水分を吸引し通気管の排出側から排出する。つまり、車両走行中にディスクロータとブレーキパッドの間に侵入した水分の排除を行う。
【００１５】
図１は、本実施形態のディスクブレーキ装置１０の外観構成を示す斜視図である。車軸の両端には、車輪を取り付けるハブ１２が設けられている。また、このハブ１２には車輪と共に回転する円盤状のディスクロータ１４が固定されている。このディスクロータ１４を摩擦材を張り付けたブレーキパッドで両側から締め付けて制動力を発生する。ブレーキパッドやこのブレーキパッドを駆動するピストンなどはキャリパ１６に収容されている。
【００１６】
図２は、図１における浮動型のキャリパ１６の線分Ａ−Ａに沿う断面図である。本実施形態のキャリパ１６は、大別して、キャリパ１６自身を図示しない車体側に固定するための車体固定マウント１８（図１参照）と、ディスクロータ１４に押圧され制動力を発生するブレーキパッド２０と、ブレーキパッド２０を駆動するシリンダ部２２とで構成されている。車輪と共に回転するディスクロータ１４は図２に示すように、一対のブレーキパッド２０の間に存在する。ディスクロータ１４の側面１４ａ、１４ｂは摩擦摺動面を構成し、一対のブレーキパッド２０がディスクロータ１４を挟んで対向配置される。このブレーキパッド２０は、ディスクロータ１４の側面１４ａ、１４ｂと直接接触する摩擦材２４と、この摩擦材２４の裏側、すなわちディスクロータ１４と接触しない側を支持するパッド裏金２６によって構成されている。
【００１７】
キャリパ１６は、左右方向に変位可能に車体固定マウント１８を介して車体側に取り付けられている。キャリパ１６のシリンダ部２２には、図２に示すように、有底の穴２８が穿設されており、この穴２８には、ピストン３０が摺動可能に嵌挿されている。穴２８の底にはポート３２が設けられ、油圧配管を介してマスターシリンダ（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油がポート３２内に流入し、ピストン３０を駆動するようになっている。
【００１８】
ブレーキ油がポート３２内に流入すると、ピストン３０が図２に示す非動作状態から矢印Ｌ方向、すなわちピストン３０の押圧方向に摺動し、パッド裏金２６ａを介して摩擦材２４ａをディスクロータ１４の側面１４ａに押圧する。摩擦材２４ａがディスクロータ１４に押圧されると、ピストン３０は摺動を停止する。ピストン３０が摺動を停止した後も、ブレーキ油がポート内に流入すれば穴２８内の油圧がさらに上昇する。その結果、停止したピストン３０が逆に穴２８の内面を押圧し、シリンダ部２２を構成するシリンダハウジング２２ａを矢印Ｒ方向、すなわち矢印Ｌの逆方向に押圧する。つまり、油圧の上昇に伴って、シリンダハウジング２２ａが矢印Ｒ方向に変位する。
【００１９】
シリンダハウジング２２ａにおいて、シリンダ部２２が形成されていない側には爪部３４が形成されており、シリンダハウジング２２ａの矢印Ｒ方向への変位に伴って、爪部３４がパッド裏金２６ｂを介して摩擦材２４ｂをディスクロータ１４の側面１４ｂに押圧する。このように、ポート３２にブレーキ油が流入することによって、ディスクロータ１４を一対の摩擦材２４ａ，２４ｂにより押圧挟持して、ディスクロータ１４を効率的に制動させることが可能となる。
【００２０】
ところで、ディスクブレーキ装置１０のディスクロータ１４は、摩擦摺動面を空気中にさらすことにより、制動時に発生する摩擦熱の冷却を行っている。そのため、雨天走行時や水溜まりのある路面を走行した場合などには、水滴（水分）が直接ディスクロータ１４にかかり、ディスクロータ１４とブレーキパッド２０の間、すなわちディスクロータ１４と摩擦材２４の間に水分が侵入する。ディスクロータ１４と摩擦材２４の間に水分が侵入すると、ディスクロータ１４と摩擦材２４が接触した時の摩擦力が低下し観測時に比べて制動力が僅かながら低下する。つまり、制動力の立ち上がりがディスクロータ１４と摩擦材２４との間が乾燥しているときより遅れ、運転者に制動力に関して違和感を与えてしまう。
【００２１】
そこで、本実施形態のディスクブレーキ装置１０は、制動操作の有無に拘わらず、つまり、制動操作を開始する前の段階から積極的にディスクロータ１４と摩擦材２４との間に侵入した水分を排出する構造を備えている。図２およびブレーキパッド２０の拡大図である図３に示すように、本実施形態のディスクブレーキ装置１０のブレーキパッド２０は車両走行時にキャリパ１６が受ける走行風Ｗが通過する通気管３６（３６ａ、３６ｂ）を備えている。図２、図３の場合、通気管３６はパッド裏金２６に形成され、ディスクロータ１４の外周側から内周側に向かって延びている。この通気管３６の途中には、管路の幅が絞り込まれたベンチュリ部３８が形成されている。また、ベンチュリ部３８には、摩擦材２４の内部を貫通する吸引管４０の一端が接続されている。この吸引管４０の他端は、摩擦材２４がディスクロータ１４の摩擦摺動面と対向する面に開口した吸引口４２に接続されている。
【００２２】
ところで、図１に示すように、シリンダハウジング２２ａのシリンダ部２２から爪部３４に渡る部分には、キャリパ１６の制動動作時に発生する摩擦熱を冷却するための冷却風（走行風Ｗ）をディスクロータ１４に供給するために開口部４４が形成されている。そして、図１に示すように、開口部４４が車両の進行方向に向くようにキャリパ１６の取り付けが行われる場合が多い。本実施形態では、この開口部４４にパッド裏金２６に形成された通気管３６の空気流入口４６が位置するように設定されている。したがって、車両が走行した場合、冷却風（走行風Ｗ）が常に通気管３６に供給されることになる。
【００２３】
通気管３６に走行風Ｗが流入すると、ベンチュリ部３８で流速が加速される。つまり、ベンチュリ効果が生じる。その結果、ベンチュリ部３８に接続された吸引管４０の内部が負圧になり、吸引口４２から摩擦材２４とディスクロータ１４の間の空気を吸い込むことができる。この時、摩擦材２４とディスクロータ１４の間に水分が存在すれば、その水分が吸引口４２から空気と共に吸い込まれる。つまり、ウォータフェードの原因となる水分をディスクロータ１４と摩擦材２４の間の空間から排除することができる。この吸引動作は、車両の走行中に走行風Ｗが通気管３６を通過している状態であれば常に行われる。したがって、制動操作が行われるときには、ディスクロータ１４と摩擦材２４の間から水分（水滴）が排除された状態になり、制動操作初期の段階からディスクロータ１４と摩擦材２４の接触による十分な制動力を発生させることが可能になり、運転者の制動力に関する違和感を解消または軽減できる。なお、流出口４８から水分が排出される時には、ベンチュリ効果により水分が霧化されるので、流出口４８から排出された水分は容易に蒸発し、水滴として再び車軸周辺に溜まってしまうことが防止される。
【００２４】
また、前述のように、吸引管４０はディスクロータ１４と摩擦材２４の間に存在する空気を吸い込むため、制動摩擦により加熱された加熱空気も吸い込み、流出口４８から排出する。その結果、ディスクロータ１４や摩擦材２４の加熱抑制もできる。つまり、熱フェードの抑制にも寄与できる。
【００２５】
図４は、ディスクロータ１４の摩擦摺動面と接触する摩擦材２４の正面図を示している。図４に示すように、吸引口４２は摩擦材２４のほぼ中央に形成され、この吸引口４２が摩擦材２４の外周側Ｏｕｔと内周側Ｉｎを結ぶ溝部５０に接続されている。摩擦材２４の外周側Ｏｕｔと内周側Ｉｎを結ぶ溝部５０に吸引口４２が接続されることにより、溝部５０全体にベンチュリ効果により発生した負圧の影響を及ぼすことができる。このとき、回転するディスクロータ１４において摩擦材２４と接触する部分は必ず外周側Ｏｕｔから内周側Ｉｎに延びる溝部５０に対面することになるので、ディスクロータ１４と摩擦材２４との間に侵入した水分や加熱空気の吸引排除を効率的に実施できる。なお、溝部５０は複数設けることにより水分や加熱空気の吸引効率を向上させることができるが、増やしすぎると、摩擦材２４の強度が低下したり摩擦面積が低下するので、吸引効率と強度や摩擦面積を考慮し適宜設計することが望ましい。また、図４の場合、溝部５０は通気管３６に平行に形成しているが、斜めに形成しても本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２６】
図５は、通気管３６の空気流入口４６に拡径した集気部５２を装着した例を示している。空気流入口４６に集気部５２を装着することにより、大量の走行風Ｗを効率的にベンチュリ部３８に送り込むことが可能になる。その結果、吸引管４０における吸引力を容易に増強できる。また、低速走行時でも多くの走行風Ｗを通気管３６に導くことができるので大きな吸引力を発生させることができる。なお、通気管３６のベンチュリ部３８は細径になっているので、塵など異物による詰まりを回避するために、集気部５２や空気流入口４６にフィルタを配置することも好適である。
【００２７】
ところで、ブレーキパッド２０は、ピストン３０と爪部３４とによってディスクロータ１４の側面１４ａ、１４ｂに押圧されるが、ピストン３０や爪部３４に固定することなく、別途設けられたガイド部材などによりガイドされた浮動状態とすることができる。この場合、吸引管４０に発生した負圧によりブレーキパッド２０は、ディスクロータ１４に吸い寄せられるように移動する。その結果、図６に示すように、本来、非制動時にディスクロータ１４から退避しているブレーキパッド２０がディスクロータ１４に接触できる。このため、ディスクロータ１４と摩擦材２４との間に形成されているクリアランスが詰められ、水分が侵入すること自体が抑制可能になる。つまり、ウォータフェードの根本的な防止を行うことができる。なお、このとき発生する接触力は、ベンチュリ部３８に生じた負圧によって生じる弱い力であり、摩擦材２４はディスクロータ１４に触れているだけで、ディスクロータ１４に対する押圧力は発生していない。その結果、いわゆるブレーキパッド２０の引き摺りや鳴きの原因になる可能性はきわめて少ない。また、負圧によりブレーキパッド２０とディスクロータ１４とが接触している状態において、ディスクロータ１４の表面に水膜が形成された場合でも、前述のように吸引管４０で発生する負圧により吸引され排除される。
【００２８】
なお、図１は、開口部４４が車両進行方向に向き、走行風Ｗを効率よく受けるように、キャリパ１６の配置姿勢を定めた例を示した。しかし、開口部４４に走行風Ｗを導く風導板やダクトなどを設ければ、キャリパ１６の配置姿勢の自由度を向上しつつ、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、通気管３６をパッド裏金２６に形成した例を示したが、通気管３６を摩擦材２４に形成しても本実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、通気管３６は摩擦材２４の摩耗限界より深い位置に形成することが望ましい。また、本実施形態では、通気管３６をパッド裏金２６の外周側から内周側に向かって形成する例を示したが、ベンチュリ部に走行風などの空気の流れを提供されれば、通気管３６の形成方向は任意であり、ブレーキパッドの厚み方向と略直交する方向に貫通すればよい。たとえば、ブレーキパッドの周方向に形成されても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
なお、本実施形態で示したディスクブレーキ装置の構造は一例であり、ブレーキパッドにベンチュリ部を有する通気管と、一端をベンチュリ部に接続し他端をディスクロータに向かって開口させる吸引管を有する構成であれば、他の構成は適宜変更可能である。たとえば、本実施形態では１ピストン式の浮動型キャリパを示したが、２ピストン式の浮動型キャリパや固定キャリパ型でも、本実施形態と同様にディスクロータとブレーキパッドとの間に侵入した水分や加熱空気の排除を制動操作を行うことなく実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の構成を説明する外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置のキャリパの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置のブレーキパッドの構造を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の摩擦材に形成する溝部を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の通気管に集気部を装着した状態を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置のブレーキパッドがディスクロータに吸い寄せられている状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ディスクブレーキ装置、  １２  ハブ、  １４  ディスクロータ、  １６  キャリパ、  １８  車体固定マウント、  ２０  ブレーキパッド、  ２２  シリンダ部、  ２２ａ  シリンダハウジング、  ２４  摩擦材、  ２６  パッド裏金、  ２８  穴、  ３０  ピストン、  ３２  ポート、  ３４  爪部、  ３６  通気管、  ３８  ベンチュリ部、  ４０  吸引管、  ４２  吸引口、  ４４  開口部、  ４６  空気流入口、  ４８  流出口、  ５０  溝部、  ５２  集気部、  Ｗ  走行風。
【図１】
2007192268.tif 000003
【図２】
2007192268.tif 000004
【図３】
2007192268.tif 000005
【図４】
2007192268.tif 000006
【図５】
2007192268.tif 000007
【図６】
2007192268.tif 000008