JP2018204651A - ディスクブレーキのパッド - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、粘着剤による粘性減衰とは別の振動減衰作用によってブレーキの鳴きを抑制することが可能な新規な構成のディスクブレーキのパッドを得る。【解決手段】ディスクブレーキのパッドは、例えば、互いに接した状態で積層された複数の裏板と、複数の裏板の積層方向の一端に位置された裏板の、積層方向の端面に取り付けられた摩擦材と、を備え、複数の裏板は、長手方向の一方側のみで互いに結合される。【選択図】図２

Description

本開示は、ディスクブレーキのパッドに関する。

従来、摩擦材と、当該摩擦材が固着された裏板と、当該裏板の摩擦材が固着された面とは反対側の面に粘着剤を間に挟んだ状態で取り付けられた抑え板と、を備えたディスクブレーキのパッドが知られている（特許文献１）。このようなパッドによれば、粘着剤によって振動を減衰する粘性減衰の効果によって、所謂ブレーキの鳴きを抑制することができる。

特開昭５７−１２０７４１号公報

しかしながら、この種のパッドにあっては、例えば、長期にわたって使用されたような場合にあっては、裏板と抑え板との間から粘着剤が流出し、ブレーキの鳴きを抑制する効果が低減してしまう虞があった。その対策として、粘着剤の流出を抑制すべく粘着剤の粘度を高めると、ブレーキの鳴きを抑制する効果が低減してしまう虞があった。すなわち、上記従来の粘着剤による粘性減衰を図るパッドでは、粘着剤の粘度について、ブレーキの鳴きの抑制（性能）と、粘着剤の流出防止（信頼性）とのトレードオフが課題の一つであった。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、粘着剤による粘性減衰とは別の振動減衰作用によってブレーキの鳴きを抑制することが可能な、新規な構成のディスクブレーキのパッドを得ること、である。

本開示のディスクブレーキのパッドは、例えば、互いに接した状態で積層された複数の裏板と、上記複数の裏板の積層方向の一端に位置された裏板の、上記積層方向の端面に取り付けられた摩擦材と、を備え、上記複数の裏板は、長手方向の一方側のみで互いに結合される。

上記ディスクブレーキのパッドでは、複数の裏板において（厚さ方向の）曲げ振動、ねじれ振動等の振動が生じると、積層されている複数の裏板の互いに接している面同士が摩擦し、その摩擦抵抗によって振動が減衰し、これにより、ブレーキの鳴きを抑制することができる。すなわち、このような構成によれば、粘性減衰とは異なる摩擦減衰によって、ブレーキの鳴きを抑制することができる。よって、例えば、ブレーキの鳴きの抑制について、性能と信頼性とをより高いレベルで両立しやすくなる。また、長手方向の一方側のみで結合することにより、複数の裏板が互いに摩擦できる範囲がより広くなるため、例えば、摩擦減衰による裏板の振動の減衰効果、ひいてはブレーキの鳴きを抑制する効果が、より高くなる。

上記ディスクブレーキのパッドでは、例えば、上記複数の裏板は、上記長手方向の中央位置と上記長手方向の一方の端部との間の中間位置よりも当該端部に近い位置で互いに結合される。このような構成によれば、例えば、複数の裏板が端部よりも中間位置に近い位置で結合された場合に比べて、複数の裏板が互いに摩擦できる範囲がより一層広くなるため、摩擦減衰による裏板の振動の減衰効果、ひいてはブレーキの鳴きを抑制する効果が、より一層高くなる。

上記ディスクブレーキのパッドでは、例えば、上記複数の裏板は、振動特性が互いに異なる二つの裏板を含む。このような構成によれば、例えば、複数の裏板の振動特性が同じである場合に比べて、複数の裏板同士が接している面のずれ量がより大きくなるため、摩擦減衰による裏板の振動の減衰効果、ひいてはブレーキの鳴きを抑制する効果が、より一層高くなる。

図１は、実施形態のディスクブレーキのパッドの、車両に実装された場合におけるホイールの径方向外方から見た図である。 図２は、実施形態のディスクブレーキのパッドの、車両に実装された場合における車幅方向に沿って摩擦材の反対側から見た図である。 図３は、実施形態のディスクブレーキのパッドの二つの裏板の曲げ振動に関する実験を実施した裏板サブアセンブリの複数のサンプルの、厚さ方向から見た模式図である。 図４は、実施形態のディスクブレーキのパッドの二つの裏板の曲げ振動に関する実験結果であって、図３の複数のサンプルの減衰比を示すグラフである。 図５は、実施形態のディスクブレーキのパッドの二つの裏板の曲げ振動に関する実験を実施した裏板サブアセンブリの複数のサンプルの、板厚の組み合わせを示す表である。 図６は、実施形態のディスクブレーキのパッドの二つの裏板の曲げ振動に関する実験結果であって、図５の複数のサンプルの減衰比を示すグラフである。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

また、本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。また、各図において、方向ＬＤはパッドの長手方向であり、方向ＷＤはパッドの短手方向（幅方向）であり、方向ＴＤはパッドの厚さ方向である。また、図面は全て、模式的かつ例示的なものである。

［実施形態］
［パッドの構成］
図１は、ディスクブレーキのパッド１００の、車両に実装された場合におけるホイールの回転中心（不図示）の径方向外方から見た図であり、図２は、パッド１００の、車両に実装された場合における車幅方向に沿って摩擦材２０の反対側から見た図である。

図１，２に示されるパッド１００は、自動車等の車両に搭載されるディスクブレーキ（不図示）のキャリパに装着される。パッド１００は、キャリパのピストン２００（図２）によってホイールと一体に回転するディスクロータ（不図示）に押し付けられ、摩擦材２０とディスクロータとの摩擦により、当該ディスクロータひいてはホイールを制動する。これにより、車両が減速される。

図１に示されるように、パッド１００は、積層された複数の裏板１１，１２と、摩擦材２０とを有している。なお、本実施形態では、一例として、積層されている裏板１１，１２の数は２であるが、３以上であってもよい。

複数の裏板１１，１２は、結合部３０によって互いに結合され、これにより裏板サブアセンブリ１０が構成されている。結合部３０は、例えば、ねじや、リベット、クリップ等の、結合機構や、接着や溶接等による接合部である。なお、結合部３０は、結合位置、結合点、結合箇所、結合領域等とも称されうる。

裏板１１は、摩擦材２０側（図１の下側）の第一面１１ａと、摩擦材２０とは反対側（図１の上側）の第二面１１ｂと、を有する。また、裏板１２は、摩擦材２０側の第一面１２ａと、摩擦材２０とは反対側の第二面１２ｂと、を有する。裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとは、互いに接しており、これら第二面１１ｂと第一面１２ａとの間には、粘着剤や接着剤等は介在していない。すなわち、裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとは、直接接している。なお、裏板１１，１２は、いずれも、例えば鉄系材料等の金属材料であるが、これには限定されない。裏板１１，１２の材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとは、それらの全面に渡って密着する必要はない。また、裏板１１の第二面１１ｂおよび裏板１２の第一面１２ａのうち少なくとも一方に、摩擦係数を高めるための処理が施されてもよい。

摩擦材２０は、裏板１１の第一面１１ａに、例えば、プレスされながら接着されることにより、すなわち圧着により、固定されている。第一面１１ａは、裏板サブアセンブリ１０の積層方向の端面の一例である。

摩擦材２０の形状は、厚さが一定の板状である。ただし、摩擦材２０の形状はこれには限定されず、例えば、ディスクとの接触面２０ａにスリット、面取り等が設けられた形状であってもよいし、裏板１１との固定面２０ｂに沿って複数に分割された形状であってもよい。また、摩擦材２０は、例えば、無機系の焼結パッドであってもよいし、有機系のレジンパッドであってもよい。

図２に示されるように、パッド１００は、方向ＬＤ（図２の左右方向）に長く、方向ＷＤ（図２の上下方向）に短い形状を有している。方向ＬＤ（長手方向）は、パッド１００のキャリパ（車両）への装着状態におけるホイールの回転中心（不図示）の周方向Ｃ（図２）に略沿っている。また、方向ＷＤ（短手方向）は、パッド１００のキャリパ（車両）への装着状態におけるホイールの回転中心の軸方向および方向ＬＤと直交している。方向ＴＤ（厚さ方向）は、パッド１００のキャリパ（車両）への装着状態におけるホイールの回転中心の軸方向に沿うとともに、方向ＬＤおよび方向ＷＤと直交している。

裏板サブアセンブリ１０は、方向ＷＤの両端において方向ＬＤに延びた長辺１０ａ，１０ｂと、方向ＬＤの両端において方向ＷＤに延びた短辺１０ｃ，１０ｄと、を有している。長辺１０ａ，１０ｂは、短手方向の端部とも称され、短辺１０ｃ，１０ｄは、長手方向の端部とも称されうる。また、裏板サブアセンブリ１０は、四つの角部１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを有している。角部１０ｅは、長辺１０ａと短辺１０ｃとの間（境界）に位置され、角部１０ｆは、長辺１０ａと短辺１０ｄとの間（境界）に位置され、角部１０ｇは、長辺１０ｂと短辺１０ｃとの間（境界）に位置され、角部１０ｈは、長辺１０ｂと短辺１０ｄとの間（境界）に位置されている。

このような構成において、裏板サブアセンブリ１０（パッド１００）に曲げ振動が生じると、裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとが摩擦し、その際の摩擦抵抗により、振動エネルギ（運動エネルギ）が、摩擦による熱エネルギに、変換される。すなわち、本実施形態のパッド１００によれば、裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとの摩擦による減衰によって、裏板サブアセンブリ１０において振動が減衰されることにより、ブレーキの鳴きを低減することができる。

［結合部による結合の態様］
発明者らは、鋭意研究により、複数の裏板１１，１２の摩擦による減衰の効果が、裏板サブアセンブリ１０における結合部３０による複数の裏板１１，１２の結合の態様によって異なることを見出した。図３は、曲げ振動に関する実験を実施した実験用の裏板サブアセンブリ１０Ｓの複数のサンプルＬＯ１〜ＬＯ５の、厚さ方向から見た模式図である。裏板サブアセンブリ１０Ｓでは、二つの裏板１１，１２が結合部３０で結合されている。図４は、裏板サブアセンブリ１０Ｓの曲げ振動に関する実験結果であって、図３のサンプルＬＯ１〜ＬＯ５の減衰率の比（減衰比）を示すグラフである。図４の例における減衰比とは、サンプルＬＯ３の減衰率を１とした場合の、他のサンプルＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ４，ＬＯ５の減衰率の比である。実験は、裏板サブアセンブリ１０Ｓの所定点を厚さ方向ＴＤ（積層方向）に加振した加振試験（ハンマリング試験）として実施された。

図３に示されるように、各サンプルＬＯ１〜ＬＯ５では、結合部３０のレイアウトが、以下のように異なっている。
（サンプルＬＯ１）裏板サブアセンブリ１０Ｓの方向ＬＤの一方の短辺１０ｃにおける中央部、合計１箇所
（サンプルＬＯ２）裏板サブアセンブリ１０Ｓの方向ＬＤの一方の短辺１０ｃにおける短手方向の両端部（角部）、合計２箇所
（サンプルＬＯ３）裏板サブアセンブリ１０Ｓの方向ＬＤの両方の短辺１０ｃ，１０ｄのそれぞれにおける方向ＷＤの中央部、合計２箇所
（サンプルＬＯ４）裏板サブアセンブリ１０Ｓの四隅、合計４箇所
（サンプルＬＯ５）裏板サブアセンブリ１０Ｓの四隅と長辺１０ａ，１０ｂの中央部の２箇所、合計６箇所

実験の結果、図４に示されるように、サンプルＬＯ１とサンプルＬＯ２の減衰率が、他のサンプルＬＯ３〜ＬＯ５の減衰率よりも高いことが判明した。このような実験結果から、サンプルＬＯ１，ＬＯ２の構成、すなわち、
（構成１−１）結合部３０が裏板サブアセンブリ１０Ｓ（複数の裏板１１，１２）の方向ＬＤ（長手方向）の一方の端部（図３の例では、短辺１０ｃ）に設けられた構成
が、良好な減衰特性を示すことがわかる。なお、結合部３０が、短辺１０ｄに設けられた構成でも、同様の効果が得られる。

そして、図３，４の実験結果を基にした発明者らの更なる検討から、結合部３０のレイアウトが以下のような場合に高い減衰特性が得られることが判明した。
（構成１−２）結合部３０が裏板サブアセンブリ１０の方向ＬＤの一方側（図１，２の例では、左側）のみに設けられた構成
この構成は、言い換えると、結合部３０が、裏板サブアセンブリ１０の方向ＬＤの中央線ＣＬ（長手方向の中央位置）から方向ＬＤの一方の端部（図１，２の例では、短辺１０ｃ）寄りにオフセットした位置のみに設けられた構成である。発明者らの鋭意検討により、結合部３０が中央線ＣＬから離れるほど、摩擦による減衰効果が高くなることが判明した。なお、結合部３０が、裏板サブアセンブリ１０の方向ＬＤにおける図１，２の右側のみに設けられた構成でも、同様の効果が得られる。
（構成１−３）結合部３０が、裏板サブアセンブリ１０の方向ＬＤの中央線ＣＬと方向ＬＤの一方の端部（図１，２の例では、短辺１０ｃ）との間の中間線ＩＬ（中間位置）よりも当該一方の端部（図１，２の例では、短辺１０ｃ）に近い位置に設けられた構成
この構成は、言い換えると、結合部３０が、図１，２の領域Ａ内に位置された構成である。発明者らの鋭意検討により、結合部３０が中間線ＩＬから短辺１０ｃ寄りにオフセットした位置に設けられた場合の方が、結合部３０が中間線ＩＬ上に位置された場合および結合部３０が中間線ＩＬから中央線ＣＬ寄りにオフセットした位置に設けられた場合よりも、摩擦による減衰効果が高くなることが判明した。中間線ＩＬの中央線ＣＬからの距離Ｌと短辺１０ｃからの距離Ｌとは同じである。なお、結合部３０が、中央線ＣＬと短辺１０ｄとの間の中間線（中間位置、不図示）よりも短辺１０ｄに近い位置に設けられた構成でも、同様の効果が得られる。また、上記構成１−１は、構成１−２に含まれ、構成１−１および上記構成１−２は、構成１−３に含まれる。
（構成１−４）結合部３０が、短辺１０ｃおよび短辺１０ｄのうち一方（図１，２の例では、短辺１０ｃ）において、二つの角部（図２の例では、角部１０ｅ，１０ｇ）のうち一方（図２の例では、角部１０ｅ）よりも他方（図２の例では、角部１０ｇ）に近い位置に設けられた構成
この構成は、言い換えると、結合部３０が、二つの角部１０ｅ，１０ｇの中間点から二つの角部１０ｅ，１０ｇのうちの一方（図２では、角部１０ｇ）寄りにオフセットした位置に設けられた構成である。発明者らの鋭意検討により、結合部３０が二つの角部１０ｅ，１０ｇの中間点から離れるほど、摩擦による減衰効果が高くなることが判明した。なお、結合部３０が、二つの角部１０ｅ，１０ｇの中間点から角部１０ｅ寄りにオフセットした位置に設けられた構成でも、同様の効果が得られる。

［裏板の曲げ振動特性］
また、発明者らは、鋭意研究により、複数の裏板１１，１２の摩擦による減衰の効果が、裏板サブアセンブリ１０における複数の裏板１１，１２の曲げ振動特性によって異なることを見出した。図５は、曲げ振動に関する実験を実施した実験用の裏板サブアセンブリ１０Ｓの複数のサンプルＴＨ１〜ＴＨ４の、板厚の組み合わせを示す表である。裏板サブアセンブリ１０Ｓでは、同じ材質の二つの裏板１１，１２が結合部３０で結合されている。図６は、裏板サブアセンブリ１０Ｓの曲げ振動に関する実験結果であって、図５のサンプルＴＨ１〜ＴＨ４の減衰率の比（減衰比）を示すグラフである。図６の例における減衰比とは、サンプルＴＨ１の減衰率を１とした場合の、他のサンプルＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４の減衰率の比である。実験は、裏板サブアセンブリ１０Ｓの所定点を厚さ方向ＴＤ（積層方向）に加振した加振試験（ハンマリング試験）として実施された。

図５に示されるように、各サンプルＴＨ１〜ＴＨ４では、裏板１１の板厚ｔ１１および裏板１２の板厚ｔ１２（図１）の組み合わせが、以下のように異なっている。
（サンプルＴＨ１）裏板１１の板厚ｔ１１：６［ｍｍ］、裏板１２の板厚ｔ１２：０［ｍｍ］（すなわち、裏板１２無し）
（サンプルＴＨ２）裏板１１の板厚ｔ１１：５［ｍｍ］、裏板１２の板厚ｔ１２：１［ｍｍ］
（サンプルＴＨ３）裏板１１の板厚ｔ１１：４［ｍｍ］、裏板１２の板厚ｔ１２：２［ｍｍ］
（サンプルＴＨ４）裏板１１の板厚ｔ１１：３［ｍｍ］、裏板１２の板厚ｔ１２：３［ｍｍ］

実験の結果、図６に示されるように、サンプルＴＨ２とサンプルＴＨ３の減衰率が、他のサンプルＴＨ１，ＴＨ４の減衰率よりも高いことが判明した。このような実験結果から、サンプルＴＨ２，ＴＨ３の構成、すなわち、
（構成２−１）裏板１１，１２の材質が同じで板厚ｔ１１，ｔ１２が互いに異なる構成
が、良好な減衰特性を示すことがわかる。なお、サンプルＴＨ２，ＴＨ３では、いずれも、裏板１１の板厚ｔ１１が、裏板１２の板厚ｔ１２よりも厚い。なお、裏板１２の板厚ｔ１２が、裏板１１の板厚ｔ１１よりも厚い場合にも、同様の効果が得られる。ただし、裏板１１の板厚ｔ１１が裏板１２の板厚ｔ１２よりも厚い場合にあっては、摩擦材２０を裏板１１に圧着するのに必要な剛性および強度が確保されやすいという利点がある。

そして、図５，６の実験結果を基にした発明者らの更なる検討から、裏板１１，１２が以下のような場合に高い減衰特性が得られることが判明した。
（構成２−２）裏板１１，１２の曲げ振動特性が互いに異なる構成
ここで、曲げ振動特性は、例えば、裏板１１，１２の固有振動数や、曲げ振動のモード形状である。複数の裏板１１，１２の曲げ振動特性が互いに異なる場合には、複数の裏板１１，１２の曲げ振動特性が同じである場合に比べて、裏板１１，１２同士の摩擦量が増大し、ひいては、複数の裏板１１，１２の摩擦による減衰効果が増大しやすい。なお、この場合、互いに隣接する二つの裏板１１，１２の曲げ振動特性が異なってもよいし、三つ以上の裏板の曲げ振動特性が互いに異なってもよい。
（構成２−３）裏板１１，１２の板厚ｔ１１，ｔ１２が同じで材質（または材料特性）が互いに異なる構成
板厚ｔ１１，ｔ１２が同じで材質が互いに異なることにより複数の裏板１１，１２の曲げ振動特性が互いに異なる場合にも、上記構成２−１および構成２−２と同様の効果が得られる。なお、材料特性は、材料の曲げや曲げ振動に関する特性であって、例えば、ヤング率である。また、上記構成２−１および構成２−３は、上記構成２−２に含まれる。また、裏板１１，１２の材質が互いに異なるとともに板厚ｔ１１，ｔ１２が互いに異なる場合にあっても、裏板１１，１２の曲げ振動特性が異なる組み合わせにおいては、上記構成２−２の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態のパッド１００では、複数の裏板１１，１２は、方向ＬＤ（長手方向）の一方側のみで互いに結合されている。よって、例えば、複数の裏板１１，１２において方向ＴＤ（厚さ方向）の曲げ振動、ねじれ振動等の振動が生じると、互いに接している裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとが摩擦し、その摩擦抵抗によって振動が減衰し、これにより、ブレーキの鳴きを抑制することができる。すなわち、このような構成によれば、粘性減衰とは異なる摩擦減衰によって、ブレーキの鳴きを抑制することができるため、ブレーキの鳴きの抑制について、性能と信頼性とをより高いレベルで両立しやすくなる。

また、本実施形態のパッド１００では、複数の裏板１１，１２は、方向ＬＤ（長手方向）の中央線ＣＬ（中央位置）と方向ＬＤの一方の短辺１０ｃ（端部）との間の中間線ＩＬ（中間位置）よりも当該短辺１０ｃに近い位置で互いに結合される。このような構成によれば、複数の裏板１１，１２が短辺１０ｃよりも中央線ＣＬに近い位置で結合された場合に比べて、複数の裏板１１，１２が互いに摩擦できる範囲がより一層広くなるため、摩擦減衰による裏板１１，１２の振動の減衰効果、ひいてはブレーキの鳴きを抑制する効果が、より一層高くなる。

また、本実施形態のパッド１００では、複数の裏板１１，１２は、振動特性が互いに異なる二つの裏板１１，１２を含む。このような構成によれば、複数の裏板１１，１２の振動特性が同じである場合に比べて、互いに接している裏板１１の第二面１１ｂと裏板１２の第一面１２ａとのずれ量がより大きくなるため、摩擦減衰による裏板１１，１２の振動の減衰効果、ひいてはブレーキの鳴きを抑制する効果が、より一層高くなる。

また、本実施形態のパッド１００では、複数の裏板１１，１２は、材質（材料特性）が同じでありかつ板厚ｔ１１，ｔ１２が互いに異なってもよいし、板厚ｔ１１，ｔ１２が同じであり材質（材料特性）が互いに異なってもよいし、材質（材料特性）が互いに異なり板厚ｔ１１，ｔ１２が互いに異なるとともに振動特性が互いに異なってもよい。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１０ｃ…短辺（長手方向の一方の端部）、１１，１２…裏板、１１ａ…第一面（積層方向の端面）、２０…摩擦材、１００…（ディスクブレーキの）パッド、ＣＬ…中央線（中央位置）、ＩＬ…中間線（中間位置）、ＬＤ…方向（長手方向）、ＴＤ…方向（積層方向）。

Claims (3)

1. 互いに接した状態で積層された複数の裏板と、
   前記複数の裏板の積層方向の一端に位置された裏板の、前記積層方向の端面に取り付けられた摩擦材と、
   を備え、
   前記複数の裏板は、長手方向の一方側のみで互いに結合された、ディスクブレーキのパッド。
2. 前記複数の裏板は、前記長手方向の中央位置と前記長手方向の一方の端部との間の中間位置よりも当該一方の端部に近い位置で互いに結合された、請求項１に記載のディスクブレーキのパッド。
3. 前記複数の裏板は、振動特性が互いに異なる二つの裏板を含む、請求項１または２に記載のディスクブレーキのパッド。

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