(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクロータを中心に摩擦パッドを対向配置し、キャリパに設ける液圧シリンダに摺動自在に嵌合するピストンにて、前記摩擦パッドを押圧してディスクロータに摺接させ、ディスクロータの回転抑制、停止、保持を行い液圧開放時に前記ピストンをリトラクタ機構により後退させるようにしてあるディスクブレーキにおいて、前記ピストンと前記摩擦パッドの間に、摩擦パッドをディスクロータ側に押圧する弾性体を介在させ、この弾性体は、前記ピストンと前記摩擦パッドの間に介在する平板シムの一部を切り起した舌片から成るとともに、ストロークが摩擦パッドの裏板を跨いだ平板シムの一部からなる係止爪によって設定されており、非制動時にも常時、摩擦パッドをディスクロータに予め設定した面圧にて接触させていることを特徴とするディスクブレーキ。
【請求項２】
ディスクロータを中心に摩擦パッドを対向配置し、キャリパに設ける液圧シリンダに摺動自在に嵌合するピストンにて、前記摩擦パッドを押圧してディスクロータに摺接させ、ディスクロータの回転抑制、停止、保持を行い液圧開放時に前記ピストンをリトラクタ機構により後退させるようにしてあるディスクブレーキにおいて、前記ピストンと前記摩擦パッドの間に、摩擦パッドをディスクロータ側に押圧する弾性体を介在させ、この弾性体は、板バネを有する部材から成るとともに、ストロークが、前記ピストンと前記摩擦パッドの間に存在する平板シムに平板シムの一部を切り起したアンカーをピストンのピストンブーツ溝に係合することによって設定されており、非制動時にも常時、摩擦パッドをディスクロータに予め設定した面圧にて接触させていることを特徴とするディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非制動時にもディスクロータと摩擦パッドを常時接触させて、非舗装路走行中にディスクロータの表面に付着する土砂や泥水を排除し、舗装路走行中は軽微で安定した引きずりトルクに維持することでディスクロータの偏摩耗を防止するディスクブレーキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非舗装路走行中のディスクロータの表面に付着する土砂や泥水を排除する手段としては、キャリパボディの周辺に別体のスクレーパを配置したり、ウォーターフェードに鈍感な焼結金属材の摩擦パッドを採用していた。しかし、前者はスクレーパの摩耗に追従するアジャスタ機構や別途スクレーパ装置を設けること自体が不経済である。又、後者はウォーターフェードを緩和することはできても、焼結金属材のディスクロータ攻撃性や使用条件毎の摩擦係数が不安定で且つ、低いこと、更に摩擦パッドの重量が重くなることから周辺部材の耐振性を向上しなければならない等の問題があった。
【０００３】
一方、ディスクロータが摩擦パッドにより攻撃されて偏摩耗が進行する過程で発生する不具合としてジャダーが知られている。ジャダーは、ディスクロータが傾いて組み付けられるのが原因で、ディスクロータの１回転中に周期的に摩擦パッドと接触する箇所が摩滅し、結果的にディスクロータの肉厚変動を招き、高速や中速の抑速制動中に液圧シリンダ内の液圧が変動しブレーキペダルやハンドルに機械振動となって伝達される現象である。
【０００４】
この現象を防止するには、ディスクロータの傾き（フレ）を極力小さくすることである。さらに、液圧開放時のピストンのリトラクタ機能を疎外しないよう、ディスクロータと摩擦パッドの間隙を充分に確保することである。この範疇に属する先行技術として本出願人の出願する特願平７ー１３７９７３号では、摩擦パッドとピストンの間に平板シムを介在させ、この平板シムに摩擦パッドとピストンの連結機能を付与して、ピストンの後退ストロークに追従して摩擦パッドがディスクロータから確実に離間する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自動車の走行する路面環境は、様々に変化する。特に、ＲＶ車では泥濘地や湿地帯の走行があるかと思えば、舗装路面を高速で走行することもある。ディスクロータは、通常、大気中に露出しているため環境の変化を受け易い。つまり、非舗装路走行中は、ディスクロータと摩擦パッドの隙間に土砂や泥水が侵入し、摩擦係数の変動や摺動部材同志の異常摩耗を招き易い。従って、まずはディスクロータ表面を常に安定した界面に保つことが大切である。
【０００６】
その手段が、摩擦パッド自体でディスクロータ表面をスクレーパする形態にあるとすれば、次は、常に接触している摺動部材同志の摩耗やエネルギーロスが発生しないような、摩擦材の選定や摺動条件を達成することである。
【０００７】
つまり、従来技術の思想とは逆に摩擦パッドをディスクロータに常時、予め設定する面圧で接触させ土砂や泥水の侵入を防ぐため、摩擦パッド自体にディスクロータのスクレーパ機能を付与すると共に、摺動部材同志が常時接触していても実害のない摺動条件を達成する機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ディスクロータを中心に摩擦パッドを対向配置し、キャリパに設ける液圧シリンダに摺動自在に嵌合するピストンにて、前記摩擦パッドを押圧してディスクロータに摺接させ、ディスクロータの回転抑制、停止、保持を行い液圧開放時に前記ピストンをリトラクタ機構により後退させるようにしてあるディスクブレーキにおいて、前記ピストンと前記摩擦パッドの間に、任意のストロークだけ摩擦パッドをディスクロータ側に押圧する弾性体を介在させ、非制動時にも常時、摩擦パッドをディスクロータに予め設定した面圧にて接触させる。
【０００９】
ピストンと摩擦パッドの間に介在する弾性体が、前記ピストンと前記摩擦パッドの間に介在する平板シムの一部を切り起した舌片から成り、そのストロークを平板シムの一部が摩擦パッドの裏板を跨いだ係止爪にて規制されるようにすれば、平板シムの形態を変更するだけで弾性体の機能とストロークの設定が達成でき経済的である。
【００１１】
ピストンと摩擦パッドの間に介在する弾性体は、前記ピストンと前記摩擦パッドの中間に介在する平板シムに、複数の板バネを有する部材をカシメて成り、そのストロークを平板シムの一部を切り起したアンカーをピストンのピストンブーツ溝に係合して設定されるようにすれば、平板シムに設ける係止爪にて摩擦パッドの裏板を跨いで、ストロークを設定する必要はなく、弾性体の耐久性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下は、便宜上ディスクブレーキの一形態である対向型ディスクブレーキを対象に説明する。図１は、本発明の実施形態を示す対向型ディスクブレーキの平面図である。１はキャリパ、２は液導入口３に連通する液圧シリンダ、４は前記液圧シリンダ２に摺動自在に嵌合しているピストンであり、液導入口３から伝達される液圧は、ディスクロータＤに対向して配置される液圧シリンダ２への連絡路（図示せず）を経て、ピストン４の背面に至る。ピストン４の外周は、リトラクタ機能を有するピストンシール５によって液封されている。
【００１３】
ディスクロータＤ両側面に対向配置される摩擦パッド６は、キャリパ１の窓穴部７に横架したパッドピン８が裏板６ａに設けたピン穴６ｂに対しルーズに通され、前記パッドピン８でディスクロータＤの軸方向にスライド可能に支持されており、前記摩擦パッド６をピストン４に作用する液圧によりディスクロータＤに摺接させ、摩擦パッド６に生ずる制動トルクをキャリパ１のトルク受け部９で受けてディスクロータＤと一体に回転する車輪等を制動するようになっている。
【００１４】
本発明の特徴である非制動時にも常時、摩擦パツド６をディスクロータＤに予め設定した面圧にて接触させるため、図２に示すようにピストン４と摩擦パッド６の間に平板シム１０を設け、平板シム１０の一部を切り起した複数の舌片１０ａにて、ピストン４の端面と摩擦パッド６の裏板６ａの間を弾性的に離間させ、裏板６ａを跨いだ係止爪１０ｂにて、そのストロークＬを設定する。
【００１５】
ストロークＬの値は、ディスクロータのフレを基準に設定する。例えば代表的なＲＶ車のディスクロータＤの有効制動半径（車軸の中心からディスクブレーキのピストンの中心までの距離に相当）はｒ＝１３０ｍｍ内外である。そしてディスクロータ片側のフレは、有効制動半径上でサービスマニュアルでは０．０５ｍｍ以下となっている。これに制動中の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて到達するディスクロータＤにおける３００℃近傍の熱変形フレ０．１５ｍｍを加算すればＬ≒０．２ｍｍ程度が妥当となる。
【００１６】
次に、前記ＲＶ車における引きずりトルクについて説明する。ディスクロータＤ有効制動半径ｒ＝１３０ｃｍ、片側のフレ＝０．１５ｍｍ、摩擦パッドの摩擦係数μ＝０．３５、の図１の対向型ディスクブレーキに対し、入力液圧＝７０ｋｇｆ／ｃｍ2を加圧後に液圧を開放した際の、ディスクロータＤ１回転毎の引きずりトルクの変化状況を縦軸に記録して図６に示す。
【００１７】
図６中Ｘは、周知の対向型ディスクブレーキのトルク変動をロードセルにて電気信号に変換して記録したものである。引きずりトルクが３．５ｋｇｆ・ｃｍをこえるピークＸ１、Ｘ２は、ピストン４がリトラクタ機構により０．２〜０．３ｍｍ後退している筈なのに摩擦パッド６の圧縮歪やキヤリパ１の撓みに相殺されるため、ピストン４と裏板６ａ間に適正なクリアランスが生じないから、Ｘ１、Ｘ２ではピストン４を押し戻す抵抗が瞬間的に加担され引きずりトルクのピークが現れる。このピークの存在によりディスクロータＤが周期的に攻撃され、ディスクロータの偏摩耗が進行することになる。
【００１８】
この対策として公知技術では、摩擦パッド６の圧縮歪やキャリパ１の撓み以上のピストンの後退量を確保し、且つ、摩擦パッド６とピストン４とに連結機能を付与し、ピストン４の後退に追従して摩擦パッド６をディスクロータＤから離間する方法もある。しかし、この場合はディスクロータＤの偏摩耗は抑制できるが、ディスクロータＤと摩擦パッド６間に隙間ができるため土砂や泥水の侵入により、摩擦パッド６の早期摩耗が発生し易い。
【００１９】
従って、ディスクロータＤの安定した界面を保ち、且つ、偏摩耗の進行をジャダーの抑制圏である１５μｍ以下にするには、ディスクロータ攻撃性の大きいセミメタリック系の摩擦材を仕様した場合でも、図６より引きずりトルクは３ｋｇｆ・ｃｍ以下に設定する必要がある。
【００２０】
図６中Ｙは、本発明のピストン４と摩擦パッド６の間に弾性体を介在させ、摩擦パツド６を常時ディスクロータＤ側に設定面圧にて接触させた対向型ディスクブレーキのトルク変動を記録したものである。引きずりトルク変動巾は小さくなり値そのものも２ｋｇｆ・ｃｍ近傍に安定している。本発明では、摩擦パッド６の圧縮歪やキヤリパ１の撓みが発生したとしても、裏板６ａを基準として弾性体のストロークＬ分だけピストン４のリトラクタ作用は助勢され、確実にピストン４の端面の隙間は確保され、ピストン４を押し戻すような抵抗が加担されないからである。
【００２１】
又、ディスクロータＤの材質は、一般的にＦＣ２０相当のねずみ鋳鉄が用いられるが、摩擦パッド６の摩擦材には、様々な部材が用いられてきた。従来は、アスベスト繊維を主体とし熱硬化性樹脂であるフェノールで加熱成形したアスベスト系の摩擦材が大半であったが、アスベストの発癌性が問題となり現在はほとんど使用されていない。金属繊維を主体とするセミメタリック系の摩擦材も、特に鉄系の金属繊維を含むものは使用中の発錆や錆のディスクロータ攻撃性の増大が嫌われる。従って、アスベスト繊維を有機繊維であるアラミド繊維に置き換えたノンアスベスト系の摩擦材が、昨今は多用されている。
【００２２】
ピストンと摩擦パット間に介在させた弾性体に設定する面圧の大小と前記摩擦材の組み合わせで、ディスクロータの摩耗はどのように変化するかについて説明する。ディスクロータＤの材質をＦＣ２０に選定し、有効制動半径ｒ＝９６．５ｍｍのところに、アスベスト系、セミメタリック系、ノンアスベスト系各２種類のテストピース（押圧面積３．１２５ｃｍ2）を面圧０．２〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲で押し付け、車両が１３０ｋｍ／ｈの高速で２０時間走行したことに相当する条件でディスクロータＤの摩耗量を計測した結果を図７に示す。
【００２３】
図７中、摩擦材の摩擦係数により変動するものの、横軸の面圧１ｋｇｆ/ｃｍ2が引きずりトルク１０ｋｇｆ・ｃｍに相当する。本発明の設定の引きずりトルクは３ｋｇｆ・ｃｍ以下、すなわち面圧０．３ｋｇｆ／ｃｍ2以下の範囲であるから、摩擦材をノンアスベスト系に選定する限り、ディスクロータＤは殆ど摩耗されないと判断してよい。
【００２４】
引きずりトルクを３ｋｇｆ・ｃｍ以下に抑えるための、弾性体の仕様の設定方法について説明する。引きずりトルクＴ値は、次の数式により計算できる。
Ｔ＝２μＰｒ    ここで  μ；摩擦材の摩擦係数
Ｐ；弾性体の押圧荷重
ｒ；ディスクロータＤの有効制動半径
【００２５】
上式にセミメタリック系の数値、μ＝０．３５、Ｐ＝０．１ｋｇｆ、ｒ＝１３ｃｍを代入するとＴ＝０．９１ｋｇｆ・ｃｍとなる。これにディスクロータＤのフレを吸収する弾性体のストロークＬ＝０．２ｍｍとして、弾性体のバネ常数ｋ＝０．５ｋｇｆ／ｍｍとすれば、ストロークＬが消費された時点で増加する弾性体の取付荷重Ｐ′は０．１ｋｇｆとなるので、Ｔｍａｘ＝２μ（Ｐ＋Ｐ′）ｒの値は１．８２ｋｇｆ・ｃｍとなる。
【００２６】
弾性体の取付荷重が５０％増加側に片寄っても、Ｔｍａｘ値は２．２７５ｋｇｆ・ｃｍとなり、目標の３ｋｇｆ・ｃｍ以下の引きずりトルクに抑えることが可能である。
【００２７】
以下に、前述の実施の形態を具体化する弾性体の実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。便宜上いずれも、キャリパ１の一方にピストン４が１個存在する形態について説明する。
【００２８】
（実施例１）  図２は、第１の実施例の断面図を示したもので、キャリパ１の液圧シリンダ２に摺動自在にピストン４が嵌合し、液圧シリンダ２内の液封と液圧開放時のリトラクタ機能を果たすためピストンシール５が配置される。液圧シリンダ２の開放端からの土砂や泥水の侵入を防ぐため伸縮自在のピストンブーツ１１は、一方をブーツ溝４ａに他方をキャリパ１のクリップ溝１２にタイトに装着される。ピストン４と摩擦パッド６の間には、平板シム１０が任意のストロークだけ常時、摩擦パッド６をディスクロータＤ側に設定した面圧にて接触されている。
【００２９】
面圧は、平板シム１０の一部を切り起こした複数の舌片１０ａの可撓性により、ストロークＬは、平板シム１０の一部が摩擦パッド６の裏板６ａを跨ぐ係止爪１０ｂにより設定される。この形態であれば、周知の対向型ディスクブレーキの部品を流用し平板シム１０の仕様のみ変更することで、本発明の特徴部分が具体化できるので経済的である。
【００３０】
（実施例２）  図３は第２の実施例の断面図を示し、ピストン４と摩擦パッド６の間には、段差１３ａの存在する深絞りのキャップ１３がピストン４の内径に嵌挿され、キャップ１３の内側にコイルスプリング１４が収納される。尚、図には示さないが、摩擦パッド６とキャップ１３の間に平板シムを介在させ、鳴き現象の低減を計ることも可能である。
【００３１】
摩擦パッド６の面圧は、コイルスプリング１４の取付荷重により、ストロークＬは、ピストン４の内径部に設けられるスナップリング１５と段差１３ａの位置にて設定される。この形態であれば、弾性体の耐久性と組付けの容易性は向上する。
【００３２】
（実施例３）  図４は第３の実施例の断面図を示し、ピストン４と摩擦パッド６の間に平板シム１０を介して板バネ１６を有する部材を配し平板シム１０の一部を切り起こした複数のアンカー１０ｃで係着する。摩擦パッド６の面圧は、板バネ１６の可撓性により、ストロークＬは、アンカー１０ｃの寸法により設定される。
【００３３】
平板シム１０とピストン４の組み付けは、図４をＡ−Ａ断面から見た図５ａ、５ｂに示すように、先ず図５ａの状態で、ピストン４に設けたブーツ溝４ａにつながるアンカー溝４ｂをアンカー１０ｃが通過する。この時板バネ１６は、アンカー溝４ｂとは位相をずらして配置される固定溝４ｃの線イまで撓む。次に、ピストン４を矢印の方向に回転さすと図５ｂの如く板バネ１６は線イ上を滑りながら、やがて固定溝４ｃの線ロ上に至りロックされるようにしてもよい。この形態であれば、弾性体の耐久性が向上する上、部品点数が少なく組付けも容易で経済的である。
【００３４】
なお、本発明の効果は、ＲＶ車に用いられる対向型ディスクブレーキを対象に説明したが、液圧シリンダが一方にしか存在しない浮動型ディスクブレーキにあっても、本発明を液圧シリンダ側に実施することにより同様の効果を発揮することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、泥濘地や湿地帯の走行中常時、摩擦パッドとディスクロータを予め設定した面圧にて接触させることにより、摩擦パッドとディスクロータの間に侵入する土砂や泥水を防ぎ、安定した制動力を確保すると共に摺動部材の異常摩耗を防止する。又、舗装路走行中は、適正な引きずりトルク範囲に設定する摩擦パッドへの押圧機構と適切な摩擦材の選定により、ディスクロータの偏摩耗を防止しジャダーの発生を未然に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対向型ディスクブレーキの平面図である。
【図２】本発明の実施例１の弾性体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２の弾性体の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例３の弾性体の構成を示す断面図である。
【図５】ａ、ｂは、本発明の実施例３のピストンに対する弾性体の組み付け状態を説明するＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明と従来例の引きずりトルクの変動を比較したパターンである。
【図７】特定の引きずりトルクの基における各摩擦材のディスクロータ攻撃性の比較データーである。
【符号の説明】
１：キャリパ
２：液圧シリンダ
３：液導入口
４：ピストン
４ａ：ブーツ溝
４ｂ：アンカー溝
４ｃ：固定溝
５：ピストンシール
６：摩擦パッド
６ａ：裏板
６ｂ：ピン穴
７：窓穴部
８：パッドピン
９：トルク受け部
１０：平板シム
１０ａ：舌片
１０ｂ：係止爪
１０ｃ：アンカー
１１：ピストンブーツ
１２：クリップ溝
１３：キャップ
１３ａ：段差
１４：コイルスプリング
１５：スナップリング
１６：板バネ
【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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