JP3518156B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディスクブレー
キ装置に関し、特に、制動時におけるブレーキパッドの
摩擦材とディスクロータの摩擦摺動面との間の面圧の分
布が、より均一化されるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のディスクブレーキ装置としては、
例えば、実開昭６２−３９０３２号公報に記載されてい
るものがある。

【０００３】これは、車輪と共に回転するディスクロー
タの摩擦摺動面にブレーキパッドが対向して配置され
て、そのブレーキパッドが、車体側に支持されたシリン
ダボディのピストンや爪部等によって、上記ディスクロ
ータの摩擦摺動面に向けて押圧されることで制動が掛か
る構成となっている。

【０００４】そして、この従来のディスクブレーキ装置
では、上記ブレーキパッドを押圧するシリンダボディ
を、所定揺動軸周りに揺動可能に車体側に支持させる構
成とすることで、制動中のディスクロータの面振れに追
従してブレーキパッド全体を揺動可能とし、もってディ
スクロータにその摩擦摺動面全体が傾くような変形が生
じてもブレーキパッドの面当たりを均一となるようにし
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、通常のディス
クブレーキ装置にあっては、ブレーキパッドをディスク
ロータに向けて押圧する際の押圧力がそのブレーキパッ
ドの一部分に集中するため、制動時におけるブレーキパ
ッド及びディスクロータ摩擦面間の面圧は、上記押圧力
が集中する部分で最大となり、その面圧が最大となる部
分にヒートスポットが発生し易いという傾向がある。

【０００６】即ち、制動中には、押圧力が集中する部位
で最もブレーキパッドは圧縮されるため、その押圧力が
集中する部位でブレーキパッドの面圧が最大になり、ま
た、ブレーキパッドに入力される熱量は、ブレーキパッ
ドの面圧と、ディスクロータ及びブレーキパッド間の相
対速度との積で決まり、しかも制動中はブレーキパッド
の冷却は実質的に無視でき、さらに従来のブレーキパッ
ドの熱膨張率は部位に関係なく一定であることから、ブ
レーキパッドの熱膨張量は、ディスクロータ径方向のう
ち押圧力が集中する部位で最大となり、次に周速の速い
ディスクロータの外周側の部位で大きく、最も小さいの
はディスクロータの内周側の部位である。

【０００７】そして、熱膨張量が大きくなれば面圧も大
きくなるから、その面圧が大きい部分への流入熱量が増
大してさらに熱膨張量が大きくなり、さらに面圧が大き
くなる、というような循環が繰り返される。その結果、
押圧力が集中する部分にヒートスポットが発生してしま
い、その部分が集中的に磨耗してブレーキパッドの交換
間隔が短くなってしまう等の不具合があるのである。

【０００８】なお、上記公報記載のディスクブレーキ装
置では、確かにディスクロータの摩擦摺動面全体が傾く
ような変形に対する面当たりの均一化には有効である
が、押圧力の集中に起因する面圧の不均一に対してはな
んら対策にはならなかった。

【０００９】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、ブレー
キパッドの面圧をより均一化し、もってヒートスポット
の発生を抑制できるディスクブレーキ装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、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
ッドと、このブレーキパッドを前記ディスクロータに向
けて押圧する押圧手段と、を備えるとともに、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に摺接
し且つ表面が平坦な摩擦材と、この摩擦材を保持する裏
金と、を備えて構成されるディスクブレーキ装置におい
て、前記ブレーキパッドの前記摩擦材の厚さを、ディス
クロータ径方向の各部位のうち前記押圧手段による押圧
力が集中する部位では厚く、ディスクロータ径方向の内
周側部位及び外周側部位では薄くするとともに、前記ブ
レーキパッドの前記裏金を、熱膨張率の異なる複数の金
属を重ね合わせて形成するとともに、前記複数の金属の
うち熱膨張率の高い金属の厚さを、ディスクロータ径方
向の各部位のうち前記押圧手段による押圧力が集中する
部位では薄く、ディスクロータ径方向の内周側部位及び
外周側部位では厚くした。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、上記請求項
１に係る発明であるディスクブレーキ装置において、前
記摩擦材の前記外周側部位の厚さを前記内周側部位の厚
さよりも厚くした。

【００１２】

【００１３】さらに、上記目的を達成するために、請求
項３に係る発明は、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と、
このブレーキパッドを前記ディスクロータに向けて押圧
する押圧手段と、を備えるとともに、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に摺接し且つ表
面が平坦な摩擦材と、この摩擦材を保持する裏金と、を
備えて構成されるディスクブレーキ装置において、前記
ブレーキパッドの前記裏金を、熱膨張率の異なる複数の
金属を重ね合わせて形成するとともに、前記複数の金属
のうち熱膨張率の高い金属の厚さを、ディスクロータ径
方向の各部位のうち前記押圧手段による押圧力が集中す
る部位では薄く、ディスクロータ径方向の内周側部位及
び外周側部位では厚くした。

【００１４】そして、請求項４に係る発明は、上記請求
項１乃至請求項３に係る発明であるディスクブレーキ装
置において、前記複数の金属のうち熱膨張率の高い金属
の前記外周側部位の厚さを前記内周側部位の厚さよりも
薄くした。

【００１５】ここで、一般的なディスクブレーキ装置の
ブレーキパッドにあっては、摩擦材のヤング率が裏金の
ヤング率に比べて格段に小さいため、ブレーキパッドの
厚さ方向の弾性は、摩擦材の弾性が支配的になる。ちな
みに、一般的なブレーキパッドの摩擦材のヤング率は１
００ｋｇｆ／ｍｍ² 程度であり、ブレーキパッドの裏金
のヤング率は２００００ｋｇｆ／ｍｍ² 程度である。

【００１６】このため、制動時に押圧手段がブレーキパ
ッドをディスクロータに向けて押圧し、そのブレーキパ
ッドの摩擦材がディスクロータの摩擦摺動面に摺接する
と、押圧手段の押圧力によって摩擦材が圧縮変形するこ
とになるが、その圧縮量は、押圧手段による押圧力が集
中する部位で大きく、内周側部位（ディスクロータ径方
向の内周側に近い部位）及び外周側部位（ディスクロー
タ径方向の外周側に近い部位）では小さくなる。その結
果、通常のディスクブレーキ装置のブレーキパッドで
は、押圧力が集中する部位で面圧が高くなるのである。

【００１７】これに対し、請求項１に係る発明では、摩
擦材の厚さには上述のようにディスクロータ径方向部位
で差を与えており、厚い部位の圧縮剛性は薄い部位の圧
縮剛性よりも低くなるため、押圧手段による押圧力が集
中する部位の変形量が外周側部位及び内周側部位の変形
量より大きくても、その押圧力が集中する部位の面圧
は、ブレーキパッド全体の面圧の総和が同一であれば通
常のブレーキパッドを用いた場合よりも低くなる。その
結果、制動時における、押圧手段による押圧力が集中す
る部位の流入熱量と、ディスクロータ径方向の外周側部
位及び内周側部位の流入熱量との差は、従来よりも小さ
くなるという作用が得られる。さらに、請求項１に係る
発明では、ブレーキパッドの裏金の厚さ方向の熱膨張率
は、押圧手段により押圧力が集中する部位で小さく、外
周側部位及び内周側部位で大きくなるため、その裏金の
熱膨張量は、従来に比べて、押圧手段により押圧力が集
中する部位で小さく、外周側部位及び内周側部位で大き
くなる傾向となる。すると、制動時の裏金の熱膨張によ
る面圧の増加は、従来に比べて、押圧手段により押圧力
が集中する部位で小さく、外周側部位及び内周側部位で
大きくなり、面圧の不均一が拡大し難くなる。

【００１８】一方、摩擦材の外周側部位は、ディスクロ
ータ摩擦摺動面の比較的周速の速い部分に摺接し、摩擦
材の内周側部位は、ディスクロータ摩擦摺動面の比較的
周速の遅い部分に摺接するものであるから、両部位での
面圧が等しければ流入熱量は外周側部位の方が大きくな
る。これに対し、請求項２に係る発明では、外周側部位
の圧縮剛性が内周側部位の圧縮剛性よりも低くなって、
外周側部位の面圧は、内周側部位の面圧よりも低くなる
ので、請求項１に係る発明の作用に加えて、外周側部位
の流入熱量と、内周側部位の流入熱量との差は、従来よ
りも小さくなるという作用が得られる。

【００１９】

【００２０】また、請求項３に係る発明であっても、ブ
レーキパッドの裏金の厚さ方向の熱膨張率は、押圧手段
により押圧力が集中する部位で小さく、外周側部位及び
内周側部位で大きくなるから、裏金の熱膨張量は、従来
に比べて、押圧手段により押圧力が集中する部位で小さ
く、外周側部位及び内周側部位で大きくなる傾向とな
る。よって、制動時の裏金の熱膨張による面圧の増加
は、従来に比べて、押圧手段により押圧力が集中する部
位で小さく、外周側部位及び内周側部位で大きくなり、
面圧の不均一が拡大し難くなる。

【００２１】さらに、請求項４に係る発明では、上記請
求項１乃至請求項３に係る発明の作用に加えて、裏金の
各部位のうち、ディスクロータ摩擦摺動面の比較的周速
の速い部分に摺接する外周側部位の熱膨張率は、ディス
クロータ摩擦摺動面の比較的周速の遅い部分に摺接する
内周側部位の熱膨張率よりも低くなるから、裏金の外周
側部位の熱膨張量と、裏金の内周側部位の熱膨張量との
差は、従来よりも小さくなり、面圧の不均一がさらに拡
大し難くなる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に係る発明にあっては、ディス
クロータ径方向のうち押圧手段による押圧が集中する部
位の面圧が従来よりも低くなるとともに、ディスクロー
タ径方向の外周側部位及び内周側部位との面圧が従来よ
りも高くなり、しかも、裏金の熱膨張による面圧の増加
が、押圧手段により押圧力が集中する部位で小さくなる
とともに、外周側部位及び内周側部位で大きくなるた
め、面圧がより均一化されてヒートスポットが発生し難
くなるという効果がある。

【００２３】特に、請求項２に係る発明では、ディスク
ロータ径方向の外周側部位の面圧が低くなるとともに、
ディスクロータ径方向の内周側部位の面圧が高くなるた
め、それら外周側部位及び内周側部位間の流入熱量の差
が小さくなり、外周側部位及び内周側部位の面圧の差が
増大し難くなるという効果もある。

【００２４】

【００２５】また、請求項３に係る発明であれば、裏金
の熱膨張による面圧の増加が、押圧手段により押圧力が
集中する部位で小さくなるとともに、外周側部位及び内
周側部位で大きくなるため、面圧の不均一が拡大し難く
なってヒートスポットが発生し難くなるという効果があ
る。

【００２６】そして、請求項４に係る発明であれば、デ
ィスクロータ径方向の外周側部位の熱膨張量が小さくな
るとともに、ディスクロータ径方向の内周側部位の熱膨
張量が大きくなるため、それら外周側部位及び内周側部
位間の面圧の差が増大し難くなるという効果もある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の第
１の実施の形態のディスクブレーキ装置の構成を示す図
であって、図１は斜視図であり、図２は断面図である。

【００２８】まず、ディスクブレーキ装置の構成を説明
すると、図１に示すように、サスペンション部材４０，
４１に連結する車輪支持部材に対してトルクメンバ１が
固定され、そのトルクメンバ１に、シリンダボディ２が
摺動可能に支持されている。具体的には、該シリンダボ
ディ２は、一対のスライドピン３によって、車輪４２と
共に回転するディスクロータ４の軸線と平行な方向にの
み移動可能に拘束されている。また、該シリンダボディ
２は、ディスクロータ４を跨ぐように配置されていて、
先端部に設けられた一対の爪部５が、ディスクロータ４
の一方の摩擦摺動面に対向し、且つ、基部２ａ側が、デ
ィスクロータ４の他方の摩擦摺動面に対向している。

【００２９】上記シリンダボディ２の基部２ａには、図
２に示すように、ディスクロータ４の摩擦摺動面４ｂ
（内面側）に開口部を対向させてシリンダ孔６が形成さ
れ、該シリンダ孔６内にピストン７が同軸に配置されて
いる。そのピストン７の動きは、上記シリンダ孔６に規
制され、図示しない配管を介してシリンダ孔６内に給排
される作動油に応じて上記ディスクロータ４の摩擦摺動
面４ｂに向けて進退可能となっている。また、シリンダ
孔６の内周面には、その周方向に沿って無端環状にシー
ルリング８が配設され、そのシールリング８内周面が上
記ピストン７外周面に摺動可能に当接している。

【００３０】ここで、本実施の形態では、上記爪部５、
ピストン７、及びシリンダ孔６を備えたシリンダボディ
２によって押圧手段が構成され、上記シリンダ孔６に供
給される作動油の流体圧によって上記ピストン７が作動
する。

【００３１】また、上記シリンダボディ２の基部２ａと
爪部５との間には、図２に示すように、一対のブレーキ
パッド１０，１１が、上記ディスクロータ４を挟んだ状
態で対向して配置されている。そして、一方のブレーキ
パッド１１は、ピストン７に押圧されて上記ディスクロ
ータ４の摩擦摺動面４ｂに当接可能となっており、ま
た、他方のブレーキパッド１０は、一対の爪部５に押圧
されて上記ディスクロータ４の摩擦摺動面４ａに当接可
能となっている。

【００３２】上記各ブレーキパッド１０，１１は、それ
ぞれ、ピストン７又は爪部５によって押圧される裏金１
２，１３と、その裏金１２，１３に固着して直接ディス
クロータ４の摩擦摺動面４ａ、４ｂに摺接する摩擦材１
４，１５とから構成されている。なお、ブレーキパッド
１０及び１１は同一の構成であるため、ここからはブレ
ーキパッド１１に関する説明を行い、ブレーキパッド１
０に関する説明はブレーキパッド１１に関する説明と同
様ということで省略する。

【００３３】即ち、図３に拡大図示するように、ブレー
キパッド１１の摩擦材１５は、ディスクロータ径方向
（ディスクロータ４の半径方向に沿った方向、以下、ロ
ータ径方向と称す。）のうちピストン７による押圧力が
集中する中央部位１５Ａにおいて最大の厚さを有し、そ
の中央部位１５Ａからロータ径方向に沿って外周側，内
周側に離れるに従って連続的に薄くなり、外周側部位１
５Ｂ及び内周側部位１５Ｃにおいて最小の厚さを有する
ようになっている。但し、ブレーキパッド１１の磨耗材
１５のロータ径方向の外周側部位１５Ｂの厚さを、内周
側部位１５Ｃの厚さよりも厚くている。つまり、磨耗材
１５の各部位の厚さを、中央部位１５Ａ＞外周側部位１
５Ｂ＞内周側部位１５Ｃという順番にしている。なお、
ピストン７による押圧力が集中する部位とは、ピストン
７の中心軸線Ｌ1 と交わる部分及びその近傍の部分のこ
とを指す。但し、磨耗材１５の表面（ディスクロータ４
の摩擦摺動面４ｂに摺接する面）は平坦に形成されてい
るから、磨耗材１５の各部位での厚さの差は、そのまま
裏金１３との固着面側に表れることになる。

【００３４】また、ブレーキパッド１０側の磨耗材１４
も、同様に爪部５の押圧力が集中する中央部位において
最大の厚さを有し、外周側部位及び内周側部位で最小の
厚さを有するようになっているが、その場合の爪部５の
押圧力が集中する部位とは、爪部５と裏金１２との接触
部分の中心点を通り且つディスクロータ径方向（図２左
右方向）に伸びる直線と交わる部分及びその近傍の部分
を指すことになる。しかし、その爪部５と裏金１２との
接触部分の中心点を通り且つディスクロータ径方向（図
２左右方向）に伸びる直線は、一対のブレーキパッド１
０及び１１がディスクロータ４を両側から挟み込む力
が、一点に集中して効率的に制動力に変換されるよう
に、ピストン７の中心軸線Ｌ₁ に一致させることが通常
であり、この実施の形態でも両線は一致するようになっ
ている。

【００３５】一方、磨耗材１５が固着される裏金１３
は、二枚の金属板２０及び２１を重ね合わせた構造とし
ている。磨耗材１５に近い側に配設される金属板２１は
高熱膨張率の金属材料で形成され、磨耗材１５から遠い
側に配設される金属板２０は低熱膨張率の金属材料で形
成されている。 裏金１３全体としては、ピストン７に押
圧される側（磨耗材１５が固着される側とは逆側）の面
は平坦に形成されているが、磨耗材１５が固着される側
の面は、その磨耗材１５の形状に整合するように中央部
が凹んだ形状となっている。具体的には、裏金１３は、
その中央部位１３Ａにおいて最小の厚さを有し、そこか
らロータ径方向に沿って外周側，内周側に離れるに従っ
て連続的に厚くなり、外周側部位１３Ｂ及び内周側部位
１３Ｃにおいて最大の厚さを有するようになっていて、
その裏金１３と磨耗材１５とを張り合わせるとブレーキ
パッド１１表裏面は平坦になる。そして、裏金１３を形
成する金属板２１のロータ径方向の外周側部位１５Ｂの
厚さを、内周側部位１５Ｃの厚さよりも薄くしている。
つまり、金属板２１の各部位の厚さを、中央部位１５Ａ
＜外周側部位１５Ｂ＜内周側部位１５Ｃという順番にし
ている。 これに対し、金属板２０は平板となっており、
また、高熱膨張率の金属からなる金属板２１は、金属板
２０側は平坦であるが、磨耗材１５側はその磨耗材１５
の形状に合わせた形状となっている。この場合、磨耗材
１５の厚さの変化と、金属板２１の厚さの変化とは逆に
なっているから、ブレーキパッド１１全体では平坦な形
状となる。

【００３６】次に、本実施の形態の動作を説明する。即
ち、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、マスタシリ
ンダ等によって増大分配された油圧がシリンダ孔６内に
供給されるから、その油圧によってピストン７がディス
クロータ４に近づく方向に変位する。すると、ピストン
７の先端面がブレーキパッド１１の裏金１３を押圧する
ため、ブレーキパッド１１がディスクロータ４に近づく
方向に変位し、その磨耗材１５がディスクロータ４の摩
擦摺動面４ｂに押し付けられる。

【００３７】この状態からシリンダ孔６内の油圧によっ
てピストン７がさらにディスクロータ４側に変位しよう
とすると、ブレーキパッド１１がディスクロータ４を押
圧することによる反力によりシリンダボディ２自体が、
ピストン７の移動方向とは逆方向に変位するから、爪部
５もディスクロータ４に近づく方向に変位してブレーキ
パッド１０の裏金１２を押圧するようになって、そのブ
レーキパッド１０がディスクロータ４に近づく方向に変
位し、その磨耗材１４がディスクロータ４の摩擦摺動面
４ａに摺接する。

【００３８】このようなブレーキパッド１０，１１の動
作は極短い時間内に行われるため、ブレーキペダルを踏
み込むのと殆ど同時に両ブレーキパッド１０，１１によ
ってディスクロータ４が両側から挟み込まれることにな
り、ブレーキパッド１０，１１の摩擦材１４，１５とデ
ィスクロータ４の摩擦摺動面４ａ，４ｂとの間の摩擦に
よってディスクロータ４の回転力が熱に変換されて制動
が行われる。なお、ディスクロータ４からブレーキパッ
ド１０，１１に入力される制動トルクは、トルクメンバ
１を介して車体側に支持される。

【００３９】そして、ブレーキパッド１１（ブレーキパ
ッド１０に関しても同様）がディスクロータ４に押し付
けられると、ピストン７の押圧力によってその磨耗材１
５が圧縮変形することになるが、ピストン７の押圧力が
集中する中央部位１５Ａにおいて磨耗材１５は最も圧縮
変形し、外周側部位１５Ｂ及び内周側部位１５Ｃにおい
て磨耗材１５の圧縮変形量は最小となる。

【００４０】つまり、磨耗材１５には、その表面は摩擦
摺動面４ｂに摺接するため平坦な状態を維持するから、
裏金１３が変形しつつ、図４（ａ）に破線で示すような
分布で圧縮変形が生じるのであるが、その場合の面圧ｐ
の分布は、図４（ｃ）に実線で示すように、中央部位１
５Ａで最大となり、そこから外周側部位１５Ｂ及び内周
側部位１５Ｃに近づくに従って徐々に小さくなるような
分布となる。なお、図４（ｃ）中のｒはロータ径方向に
沿った距離である。

【００４１】しかし、摩擦材１５の厚さには上述したよ
うなロータ径方向位置に応じた差が与えられており、そ
の厚さの差によって、摩擦材１５の圧縮剛性は中央部位
１５Ａで低く、次に外周側部位１５Ｂが高く、内周側部
位１５Ｃで最も高くなっている。すると、磨耗材１５の
面圧の総和が従来のブレーキパッドと等しければ、中央
部位１５Ａの面圧は従来よりも低くなり、外周側部位１
５Ｂ及び内周側部位１５Ｃの面圧は従来よりも高くな
る。このため、ピストン７によって押圧された際の面圧
ｐの分布は、図４（ｃ）に示すように、中央部位１５Ａ
＞外周側部位１５Ｂ＞内周側部位１５Ｃとなる。

【００４２】この結果、本実施の形態における摩擦材１
５と摩擦摺動面４ｂとの間の面圧分布は、中央部位１５
Ａの面圧が外周側部位１５Ｂ及び内周側部位１５Ｃの面
圧に比べて高くはなっているものの、図４（ｃ）に破線
で示す従来の面圧分布と比較すれば判るように、従来に
比べれば均一化が図られているのである。さらに、高熱
膨張率の金属からなる金属板２１の各部位の厚さに上述
のような差を与えているため、ブレーキパッド１１の熱
膨張率Ａは、図４（ｂ）に示すように、中央部位で最低
となり、次に外周側部位が低く、最高となるのは内周側
部位である。つまり、ブレーキパッド１１の外周側部位
の熱膨張率は、内周側部位の熱膨張率よりも高くなるの
である。このため、制動時の流入熱量Ｑによる磨耗材１
５の張り出し量は、図４（ａ）に一点鎖線で示すよう
に、内周側部分１５Ｃの方が外周側部分１５Ｂよりも大
きくなる。

【００４３】図５は本実施の形態におけるブレーキパッ
ド１０，１１の面圧分布の発生メカニズムを概念的に示
した図であり、図中、ｒはロータ径方向に沿った距離、
ｐはブレーキパッド１０．１１の磨耗材１４，１５とデ
ィスクロータ４の摩擦摺動面４ａ，４ｂとの間の面圧、
ｖはディスクロータ４とブレーキパッド１０，１１との
間の相対速度、Ｑはブレーキパッド１０，１１への流入
熱量、Ｔはブレーキパッド１０，１１の温度、Ａはブレ
ーキパッド１０，１１の熱膨張率、Ｘはブレーキパッド
１０，１１の熱膨張量である。

【００４４】即ち、ブレーキパッド１０，１１の裏金に
爪部５，ピストン７の押圧力が加わると（図５（ａ）参
照）、押圧力はロータ径方向の中央部位に集中するた
め、面圧は、図４を伴って説明したように、押圧力が集
中する部分で高く、そこからロータ径方向に離れるに従
って低くなり、且つ内周側部位に比べて外周側部位で低
くなる分布となる（図５（ｂ）参照）。そして、面圧ｐ
と相対速度ｖ（図５（ｃ）参照）との積でブレーキパッ
ド１０，１１への流入熱量Ｑが決まるが、相対速度ｖは
ロータ径方向の外周側程高くなるから、流入熱量Ｑは、
ブレーキパッド１０，１１の中央部位で最大となり、次
に外周側部位が大きく、内周側部位が最小となるが、面
圧の分布が上記のように内周側部位に比べて外周側部位
で低くなっているため、外周側部位の流入熱量Ｑが小さ
くなる分、内周側部位の流入熱量との差の縮小が図られ
ている（図５（ｄ）参照）。

【００４５】また、制動中には、ブレーキパッド１０，
１１の冷却は殆ど無視できるから、磨耗材１４，１５の
温度Ｔの分布は、流入熱量Ｑと略同じ形になり（図５
（ｅ）参照）、ブレーキパッド１０，１１の熱膨張率Ａ
は内周側部位で高く、次に外周側部位で高く、中央部位
で最低となるから（図５（ｆ）参照）、ブレーキパッド
１０，１１の熱膨張量Ｘは、中央部位の熱膨張量Ｘが小
さくなるとともに、外周側部位の熱膨張量Ｘが内周側部
位の熱膨張量Ｘよりも小さくなる（図５（ｇ）参照）。
従って、制動中のブレーキパッド１０，１１の形状の不
均一は特に緩和される（図５（ｈ）参照）。

【００４６】ここで、従来の構成であると、制動時のブ
レーキパッド１０，１１の形状が図５（ｈ）に示すよう
な傾向ではなく、中央部で厚く、外周側部位及び内周側
部位で薄くなる傾向があるため、厚い部分の面圧ｐはさ
らに増加傾向となるから、面圧ｐの分布はさらに中央部
位が高くなる傾向となり、その面圧ｐの分布変化によっ
てさらに流入熱量Ｑの分布も変化し、ブレーキパッド１
０，１１の形状の変化が進み、さらに面圧ｐの分布の中
央部位が高くなり、…、という具合に、制動中には、ロ
ータ径方向の中央部位の面圧ｐが外周側部位，内周側部
位の面圧ｐよりも高くなる傾向が助長されるのである。

【００４７】そして、面圧ｐの分布発生の大きな要因と
して、ブレーキパッド１０，１１を押圧した際の面圧の
不均一にあるが、本実施の形態にあっては、図４（ｃ）
に比較して示したように、ブレーキパッド１０，１１を
押圧した際の面圧の不均一が従来よりも緩和されている
ため、面圧ｐの分布の中央部位が高くなる傾向は従来の
ディスクブレーキ装置に比べて小さくなっているのであ
る。

【００４８】よって、本実施の形態の構成であれば、制
動時であってもブレーキパッド１０及び１１にヒートス
ポットが発生し難いのであり、ヒートスポットが発生し
難くなれば、磨耗材１４，１５の部分的な磨耗促進等が
緩和されるから、例えばブレーキパッド１０，１１の交
換間隔が短くなるような不具合によって有効な対策とな
るのである。さらに、相対速度ｖの大きい外周側部位の
面圧を低くした結果、流入熱量Ｑの均一化が図られてい
る。このため、ブレーキパッド１０，１１の形状は中央
部位で厚く、次に外周側部位が厚く、内周側部位は他の
部位に比べて薄くなる傾向となるものの、その外周側部
位と内周側部位との厚さの差は、小さくなる（図５
（ｈ）参照）。その結果、外周側部位の面圧が内周側部
位の面圧よりも高くなる傾向が抑制されるから、より確
実に面圧分布を均一化することができ、ヒートスポット
はさらに発生し難くなるのである。 しかも、ブレーキパ
ッド１１の裏金に押圧力が加わった際の面圧ｐが中央部
位及び外周側部位で低くなり（図５（ｂ）参照）、中央
部位の面圧が高くなる傾向が抑制され、外周側部位の面
圧が内周側部位の面圧よりも高くなる傾向が抑制され、
熱膨張率Ａは内周側部位で高く、次に外周側部位で高
く、中央部位で最低となり（図５（ｆ）参照）、中央部
位の熱膨張量Ｘが小さくなるとともに、外周側部位の熱
膨張量Ｘが内周側部位の熱膨張量Ｘよりも小さくなって
いるため（図５（ｇ）参照）、制動時のブレーキパッド
１１の形状の不均一がより確実に緩和されている。この
結果、ヒートスポットはさらに発生し難くなっている。

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】図６乃至図８は本発明の第２の実施の形態
を示す図であって、図６はブレーキパッド１１の拡大断
面図である。なお、ブレーキパッド１０に関する構成は
ブレーキパッド１１の構成と同様であるため、その図示
及び説明は省略する。また、全体的な構成は上記第１の
実施の形態と同様であるため、その図示及び説明は省略
する。

【００５６】

【００５７】そして、本実施の形態にあっても、磨耗材
１５に近い側に配設される金属板２１は高熱膨張率の金
属材料で形成され、磨耗材１５から遠い側に配設される
金属板２０は低熱膨張率の金属材料で形成されている。
さらに、金属板２１は、裏金１３のロータ径方向の中央
部位１３Ａにおいて最も薄く、そこからロータ径方向に
沿って外周側及び内周側に離れるに従って徐々に厚くな
り、外周側部位１３Ｂ及び内周側部位１３Ｃにおいて最
大の厚さを有している。但し、金属板２１の磨耗材１５
が固着される側の面は平坦になっている。

【００５８】一方、金属板２０は、ピストン７に押圧さ
れる側（金属板２１が張り付けられる側とは逆側）の面
は平坦に形成されているが、金属板２１が張り付けられ
る側の面は、その金属板２１の形状に整合するように中
央部が突出した形状となっている。具体的には、金属板
２０は、中央部位１３Ａにおいて最大の厚さを有し、そ
こからロータ径方向に沿って外周側，内周側に離れるに
従って連続的に薄くなり、外周側部位１３Ｂ及び内周側
部位１３Ｃにおいて最小の厚さを有するようになってい
て、それら金属板２０及び２１を張り合わせれば、裏金
１３は平坦になる。

【００５９】このような構成であっても、ブレーキパッ
ド１１がディスクロータ４に押し付けられると、ピスト
ン７の押圧力が集中する中央部位１５Ａにおいて磨耗材
１５は最も圧縮変形し、外周側部位１５Ｂ及び内周側部
位１５Ｃにおいて磨耗材１５の圧縮変形量は最小となる
から、制動時の磨耗材１５の圧縮変形量の分布は、図７
（ａ）に破線で示すようになる。

【００６０】一方、本実施の形態では、裏金１３を上述
のような熱膨張率の金属板２０及び２１を張り合わせて
形成するとともに、それら金属板２０及び２１の厚さを
ロータ径方向の各部位で異ならせているため、ロータ径
方向の各部位におけるブレーキパッド１１の熱膨張率Ａ
は、図７（ｂ）に実線で示すように、中央部位１３Ａで
低く、外周側部位１３Ｂ及び内周側部位１３Ｃで高くな
っている。なお、図７（ｂ）の破線は、従来のブレーキ
パッドにおける熱膨張率を示している。

【００６１】このため、制動時にブレーキパッド１１が
入力熱量Ｑによって熱膨張すると、裏金１３の外周側部
位１３Ｂ及び内周側部位１３Ｃの熱膨張量が、中央部位
１３Ａの熱膨張量よりも大きくなり、ブレーキパッド１
１の外周側部位及び内周側部位が表裏面両方に張り出す
ようになって、磨耗材１５にも図７（ａ）に一点鎖線で
示すような張り出しが形成される。なお、磨耗材１５の
表面はディスクロータ４の摩擦摺動面４ｂに摺接してい
るから平坦な状態を維持するから、その張り出し部分
は、磨耗材１５の圧縮変形として吸収される。

【００６２】そして、外周側部位１５Ｂ及び内周側部位
１５Ｃの張り出し量が大きくなれば、相対的に中央部位
１５Ａの厚さが薄くなったことと等価になり、制動時に
おけるブレーキパッド１１の厚さの不均一が緩和される
のである。

【００６３】図８はこの第２の実施の形態における面圧
分布の発生メカニズムを概念的に示しているが、磨耗材
１４，１５の厚さを均一としたため、ブレーキパッド１
１の裏金に押圧力が加わった際の面圧ｐの分布の中央部
位が高くなり（図８（ｂ）参照）、中央部位への流入熱
量Ｑが大きくなっている（図８（ｄ）参照）。しかし、
ブレーキパッド１１は図７（ｂ）に実線で示すような熱
膨張率Ａを有しているため（図８（ｆ）参照）、ブレー
キパッド１１の熱膨張量Ｘは、中央部位１３Ａの他に、
外周側部位１３Ｂ及び内周側部位１３Ｃにおいても大き
くなっている。中央部位１３Ａの熱膨張量Ｘが大きいの
は、その部位への流入熱量Ｑが大きいからであり、外周
側部位１３Ｂ及び内周側部位１３Ｃの熱膨張量Ｘが大き
いのは、それら部位の熱膨張率Ａが高いからである。

【００６４】その結果、制動時におけるブレーキパッド
１１の中央部位，外周側部位及び内周側部位の厚さに大
きな差が生じ難くなるから（図８（ｈ）参照）、面圧分
布の中央部位が外周側部位及び内周側部位よりも高くな
る傾向が抑制されるのである。よって、この実施の形態
であっても、ヒートスポットはさらに発生し難くなるか
ら、磨耗材１４，１５の部分的な磨耗促進等が緩和さ
れ、例えばブレーキパッド１０，１１の交換間隔が短く
なるような不具合によって有効な対策となるのである。

【００６５】図９乃至図１１は本発明の第３の実施の形
態を示す図であって、図９はブレーキパッド１１の拡大
断面図である。なお、ブレーキパッド１０に関する構成
はブレーキパッド１１の構成と同様であるため、その図
示及び説明は省略する。また、全体的な構成は上記第１
の実施の形態と同様であるため、その図示及び説明は省
略する。

【００６６】即ち、本実施の形態の構成は基本的には上
記第２の実施の形態と同一であり、異なるのは、裏金１
３を形成する金属板２１のロータ径方向の外周側部位１
５Ｂの厚さを、内周側部位１５Ｃの厚さよりも薄くした
点である。つまり、本実施の形態では、金属板２１の各
部位の厚さを、中央部位１５Ａ＜外周側部位１５Ｂ＜内
周側部位１５Ｃという順番にしている。なお、金属板２
１と張り合わされる金属板２０の厚さも、金属板２１の
厚さに対応して変更してある。

【００６７】このような構成であっても、ブレーキパッ
ド１１がディスクロータ４に押し付けられると、ピスト
ン７の押圧力が集中する中央部位１５Ａにおいて磨耗材
１５は最も圧縮変形し、外周側部位１５Ｂ及び内周側部
位１５Ｃにおいて磨耗材１５の圧縮変形量は最小となる
から、制動時の磨耗材１５の圧縮変形量の分布は、図１
０（ａ）に破線で示すようになる。

【００６８】そして、本実施の形態では、高熱膨張率の
金属からなる金属板２１の各部位の厚さに上述のような
差を与えているため、ブレーキパッド１１の熱膨張率Ａ
は、図１０（ｂ）に示すように、中央部位で最低とな
り、次に外周側部位が低く、最高となるのは内周側部位
である。つまり、上記第２の実施の形態とは異なり、ブ
レーキパッド１１の外周側部位の熱膨張率は、内周側部
位の熱膨張率よりも高くなるのである。このため、制動
時の流入熱量Ｑによる磨耗材１５の張り出し量は、図１
０（ａ）に一点鎖線で示すように、内周側部分１５Ｃの
方が外周側部分１５Ｂよりも大きくなる。

【００６９】図１１はこの第３の実施の形態における面
圧分布の発生メカニズムを概念的に示しているが、上記
第２の実施の形態の場合と比較すると、外周側の熱膨張
率Ａが低くなり（図１１（ｆ）参照）、外周側の熱膨張
量Ｘが小さくなっている（図１１（ｇ）参照）。つま
り、流入熱量Ｑが大きい外周側部位の熱膨張率Ａを低く
した結果、熱膨張量Ｘがより均一化されるのである。よ
って、制動時におけるブレーキパッド１１の外周側部位
及び内周側部位の厚さの差が上記第２の実施の形態の場
合よりもさらに小さくなり（図１１（ｈ）参照）、ヒー
トスポットはさらに発生し難くなるのである。

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【００７５】なお、上記第１，第３の実施の形態では、
磨耗材１５の厚さを連続的に変化させているが、これに
限定されるものではなく、段差を付けて段階的に厚さを
変化させてもよい。

【００７６】また、上記第１〜３の実施の形態では、裏
金１３を形成する金属板２０及び２１の厚さを段階的に
変化させているが、これに限定されるものではなく、段
差を付けて段階的に厚さを変化させてもよい。

【００７７】そして、上記第１〜３の実施の形態では、
裏金１３を熱膨張率の異なる二種類の金属板２０及び２
１を張り合わせて形成しているが、三種類以上の金属板
で裏金１３を形成してもよい。

【００７８】さらに、裏金１３を例えば熱膨張率の異な
る二種類の金属板で形成する場合、内周側部位１３Ａを
低熱膨張率の金属板のみで形成し、外周側部位１３Ｂ及
び内周側部位１３Ｃを高熱膨張率の金属板のみで形成す
るようにしてもよい。つまり、熱膨張率の高い金属板の
厚さを、中央部位１３Ａでは極薄く（厚さ零）とし、外
周側部位１３Ｂ及び内周側部位１３Ｃでは厚くするよう
にしてもよい。また、裏金１３を例えば熱膨張率の異な
る三種類の金属板で形成する場合、内周側部位１３Ａを
低熱膨張率の金属板のみで形成し、外周側部位１３Ｂを
中熱膨張率の金属板のみ形成し、内周側部位１３Ｃを高
熱膨張率の金属板のみで形成するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるディスクブレーキ
装置の斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態におけるディスクブレーキ
装置の断面図である。

【図３】第１の実施の形態におけるブレーキパッドの断
面図である。

【図４】第１の実施の形態の制動時の動作を説明する図
である。

【図５】第１の実施の形態の面圧の発生メカニズムの概
要を示す図である。

【図６】第２の実施の形態におけるブレーキパッドの断
面図である。

【図７】第２の実施の形態の制動時の動作を説明する図
である。

【図８】第２の実施の形態の面圧の発生メカニズムの概
要を示す図である。

【図９】第３の実施の形態におけるブレーキパッドの断
面図である。

【図１０】第３の実施の形態の制動時の動作を説明する
図である。

【図１１】第３の実施の形態の面圧の発生メカニズムの
概要を示す図である。

【図１２】第４の実施の形態におけるブレーキパッドの
断面図である。

【図１３】第４の実施の形態の制動時の動作を説明する
図である。

【図１４】第４の実施の形態の面圧の発生メカニズムの
概要を示す図である。

【図１５】第５の実施の形態におけるブレーキパッドの
断面図である。

【図１６】第５の実施の形態の制動時の動作を説明する
図である。

【図１７】第５の実施の形態の面圧の発生メカニズムの
概要を示す図である。

【符号の説明】

２ シリンダボディ ４ ディスクロータ ４ａ，４ｂ 摩擦摺動面 ５ 爪部 ６ シリンダ孔 ７ ピストン １０，１１ ブレーキパッド １２，１３ 裏金 １３Ａ 中央部位（押圧力が集中する部位） １３Ｂ 外周側部位 １３Ｃ 内周側部位 １４，１５ 磨耗材 １５Ａ 中央部位（押圧力が集中する部位） １５Ｂ 外周側部位 １５Ｃ 内周側部位 ２０，２１ 金属板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−127833（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−1733（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−177845（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−49739（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−59832（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−56081（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 69/00 - 69/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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るブレーキパッドと、この
   ブレーキパッドを前記ディスクロータに向けて押圧する
   押圧手段と、を備えるとともに、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に摺接し且つ表面
   が平坦な摩擦材と、この摩擦材を保持する裏金と、を備
   えて構成されるディスクブレーキ装置において、 前記ブレーキパッドの前記摩擦材の厚さを、ディスクロ
   ータ径方向の各部位のうち前記押圧手段による押圧力が
   集中する部位では厚く、ディスクロータ径方向の内周側
   部位及び外周側部位では薄くするとともに、 前記ブレーキパッドの前記裏金を、熱膨張率の異なる複
   数の金属を重ね合わせて形成するとともに、前記複数の
   金属のうち熱膨張率の高い金属の厚さを、ディスクロー
   タ径方向の各部位のうち前記押圧手段による押圧力が集
   中する部位では薄く、ディスクロータ径方向の内周側部
   位及び外周側部位では厚く したことを特徴とするディス
   クブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記摩擦材の前記外周側部位の厚さを前
   記内周側部位の厚さよりも厚くした請求項１記載のディ
   スクブレーキ装置。
3. 【請求項３】 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と、この
   ブレーキパッドを前記ディスクロータに向けて押圧する
   押圧手段と、を備えるとともに、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に摺接し且つ表面
   が平坦な摩擦材と、この摩擦材を保持する裏金と、を備
   えて構成されるディスクブレーキ装置において、 前記ブレーキパッドの前記裏金を、熱膨張率の異なる複
   数の金属を重ね合わせて形成するとともに、前記複数の
   金属のうち熱膨張率の高い金属の厚さを、ディスクロー
   タ径方向の各部位のうち前記押圧手段による押圧力が集
   中する部位では薄く、ディスクロータ径方向の内周側部
   位及び外周側部位では厚くしたことを特徴とするディス
   クブレーキ装置。
4. 【請求項４】 前記複数の金属のうち熱膨張率の高い金
   属の前記外周側部位の厚さを前記内周側部位の厚さより
   も薄くした請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載
   のディスクブレーキ装置。