JP2005299841A - ハイブリッドブレーキパッド、ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡易で、ブレーキ鳴きの低減とブレーキの効きの向上とが図られたブレーキパッド及びディスクブレーキを提供すること。
【解決手段】 第１の摩擦材５と第２の摩擦材３とで２つの領域に分割されたハイブリッドブレーキパッドを提供する。当該ブレーキパッドでは、第１の摩擦材５がブレーキキャリパの保持部側に、第２の摩擦材３がブレーキキャリパの保持部と反対側に配設されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両のブレーキパッドに関し、特に異なる摩擦係数の摩擦材を組み合わせたハイブリッドブレーキパッド又はディスクブレーキに関する。

車両の予防安全を図る上では、制動停止距離を短縮することが重要とされている。制動距離を短縮する手段は、タイヤ性能の向上やＡＢＳの効率改善等、種々提案されているが、ブレーキパッドの摩擦力でディスクロータ等の回転を停止させるブレーキ装置の観点からは、踏力に応じて「ブレーキの効き」を向上させることが有効である。しかしながら、ブレーキの効きを向上させるために、摩擦係数の高いブレーキパッドを使用すると「ブレーキ鳴き」の面で好ましくない傾向があるとされている。

ところで、複数の摩擦材を組み合わせた構造のハイブリッドブレーキパッドとして、外周側と内周側で異なる摩擦材を配置したブレーキパッドが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、当該ブレーキパッドは、径方向における摩耗量の均一化を意図したものであり、ブレーキ鳴きの低減又はブレーキの効きの向上を意図したものではない。そこで本願出願人は、ブレーキ装置におけるブレーキ鳴きの低減とブレーキの効きの向上を両立させるため、相対的に摩擦係数が低い摩擦材と相対的に摩擦係数が高い摩擦材とを併有した構造のブレーキパッドを開発した（例えば、特許文献２参照。）。図１は、従来のハイブリッドブレーキパッドの一例を示す。図１のハイブリッドブレーキパッドは、摺動方向と略平行に、高摩擦係数の摩擦材６１及び低摩擦係数の摩擦材６２が交互に配置されている。
実開昭５６−１１３２４１号公報 特開平９−１１２６０６号公報

しかしながら、特許文献２記載のハイブリッドブレーキパッドでは、構造が複雑でコスト高となる。本発明は、上記問題に鑑み、構造が簡易で、ブレーキ鳴きの低減とブレーキの効きの向上とが図られたブレーキパッド及びディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、第１の摩擦材と第２の摩擦材とで２つの領域に分割されたハイブリッドブレーキパッドであって、第１の摩擦材がブレーキキャリパの保持部側に、第２の摩擦材がブレーキキャリパの保持部と反対側に配設されていることを特徴とする。本発明によれば、構造が簡易で、ブレーキ鳴きの低減とブレーキの効きの向上とが図られたブレーキパッドを提供することができる。なお、ブレーキキャリパの保持部とは、ブレーキキャリパの爪部やピストンを保持する保持部をいう。

また、本発明の一形態において、第１の摩擦材の摩擦係数は、第２の摩擦材の摩擦係数よりも高いことを特徴とする。ブレーキキャリパの保持部側に近い第１の摩擦材の摩擦係数が高いので、ブレーキキャリパの爪部が外側に変形した場合でも、高い摩擦力を得やすい。

また、本発明は、更に、第１の摩擦材がブレーキキャリパの保持部側に、第２の摩擦材がブレーキキャリパの保持部と反対側に配設されているハイブリッドブレーキパッドを備えたディスクブレーキを提供できる。当該ディスクブレーキにおいても、第１の摩擦材の摩擦係数は、第２の摩擦材の摩擦係数よりも高いことを特徴とする。

構造が簡易で、ブレーキ鳴きの低減とブレーキの効きの向上とが図られたブレーキパッド及びディスクブレーキを提供することができる。

以下、本発明の好ましい最良の形態について実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。図２は、裏金に装着された状態のハイブリッドブレーキパッドの一例を示す（以下、単にブレーキパッドという）。ブレーキパッド１は、ブレーキディスクの回転中心をＯとする円の円周方向を摩擦摺動方向Ｘとして、ブレーキディスクを摩擦摺動する。ブレーキパッド１は、相対的に摩擦係数が高い第１の摩擦材（以下、第１摩擦材という）５、相対的に摩擦係数が低い第２の摩擦材（以下、第２摩擦材という）３と、を組み合わせて構成されている。ブレーキパッド１において、摩擦係数の高い第１摩擦材５は、ブレーキパッド１の外側円弧に沿って、幅Ｌの帯状に配置される。ブレーキパッド１のうち、残りの領域は摩擦係数の低い第２摩擦材３が配置される。ブレーキパッド１の外周円弧は、ブレーキキャリパの爪部やピストンを保持する保持部側になるので、第１摩擦材５はブレーキキャリパの保持部側に、第２摩擦材３はブレーキキャリパの保持部とは反対側に、それぞれ配置される。幅Ｌは、例えば、ブレーキパッド１のうち、半径方向の長さの２０％程度である。幅Ｌを半径方向の長さの２０％程度とすることで、相対的に摩擦係数の低い第２摩擦材３の面積を大きくすることができる。なお、幅Ｌは、第１摩擦材５の摩擦係数や後述のブレーキキャリパの構造等に応じて、自在に設計可能である。

第１摩擦材５の摩擦係数及び第２摩擦材３の摩擦係数は、摩擦材の構成によって定まる。本実施例においては、第２摩擦材３よりも、第１摩擦材５の方が摩擦係数が高い点に特徴があり、第２摩擦材３の摩擦係数と第１摩擦材５の摩擦係数との相対的な相違が、大きいことが好適である。例えば、第２摩擦材３の摩擦係数は、０．２５〜０．３５、第１摩擦材５の摩擦係数は、０．６〜０．７であるが、いずれの摩擦係数も設計事項であるため、これらの数値に限定されない。なお、摩擦係数は、ＪＡＳＯ Ｃ４０６（乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法）に準じた試験方法により求める。

摩擦材は、主に、基材、摩擦摩耗調整剤、結合材の種類や配合比率を調整することで構成される。基材には、アラミド繊維、レーヨン、ポリアミド繊維、アクリル繊維、スチール繊維、銅繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等が単独又は組み合わせて使用される。また、摩擦摩耗調整剤はブレーキディスクとの潤滑を良くし、摩擦係数や摩耗を調整する。例えば、ゴム、カシュ、バライタ、炭酸カルシウム、黒鉛、二硫化モリブデン、アルミナ、シリカ、三硫化ニアンチモン等が単独又は組み合わせて使用される。結合剤は、素材を熱と圧力を加えて押し固めるときの接着剤として用いられ、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が使用される。なお、鳴き抑制剤、錆防止剤等、他の材料を混入してもよい。

本実施例では、摩擦係数の高い第１摩擦材５に、基材として例えばスチール繊維を用い、研磨剤として、アルミナ、炭化シリコンを混入させる。また、摩擦係数の低い第２摩擦材３に、例えばアラミド繊維を用いる。図３は、本実施例にかかる第１摩擦材５及び第２摩擦材３の基本組成の一例を示す。図３では、有機繊維、無機繊維が基材に相当し、潤滑剤、金属粉、研磨材、無機・有機充填剤が摩擦摩耗調整剤に相当する。第１摩擦材５の基材にスチール繊維や、研磨剤にアルミナや炭化シリコンを用いることで、高い摩擦係数を確保できる。また、ゴムダストは、圧縮弾性率の低減をもたらすので、ゴムダストの配合比率の多い第２摩擦材３の圧縮弾性率が小さくなるように構成される。

以上の構成によるブレーキパッド１の作用について説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ディスクブレーキの概略断面図の一例を示す。図４（ａ）のディスクブレーキは、ブレーキキャリパ１１の保持部１１ｂに保持された爪部１１ａ、油圧シリンダ１４及びピストン１３を有する。第１摩擦材５及び第２摩擦材３が配設されたブレーキパッド１は、爪部１１ａの内側とピストン１３に、それぞれ固定される。ブレーキパッド１は、保持部１１ｂの側に摩擦係数の高い第１摩擦材５を、保持部１１ｂと反対側に摩擦係数の低い第２摩擦材３が配置される。ブレーキペダルが操作されると、油圧シリンダ１４の液圧が上昇し、ピストン１３がブレーキパッド１をブレーキディスク１５に押圧する。なお、図４（ａ）は、ブレーキペダルが小さい踏力で操作された場合（以下、低踏力時という）や制動操作の初期の段階を示す。

ところで、摩擦係数の高い摩擦材は「ブレーキの効き」の点で有利であるが「ブレーキ鳴き」の低減の面で不利であり、摩擦係数の低い摩擦材は「ブレーキの効き」の点で不利であるが「ブレーキ鳴き」の低減の面で有利となる傾向にある。図４（ａ）に示すように、踏力が小さい場合には、第１摩擦材５及び第２摩擦材３の双方がブレーキディスク１５と接するが、摩擦係数の低い第２摩擦材３の方が接触面積が大きいため、低踏力時には「ブレーキ鳴き」は増大しにくい。

図４（ｂ）は、ブレーキペダルが大きい踏力で操作された場合（以下、高踏力時という）のディスクブレーキを示す。図４（ｂ）において、図４（ａ）と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。ブレーキペダルが大きい踏力で操作され、油圧シリンダ１４の液圧が上昇すると、ブレーキキャリパ１１の爪部１１ａがブレーキディスク１５を介して押圧され、矢印Ｙの方向へ変形する。したがって、高踏力時には、ブレーキパッド１のうち、第２摩擦材３は比較的小さい力で押圧されるが、第１摩擦材５は高い力で押圧される。第１摩擦材５は高い摩擦係数を有しているので、第１摩擦材５がブレーキキャリパ１１の保持部１１ａ側に配設されることで、高踏力時の制動力を向上できる。また、高踏力時には、圧縮弾性率の小さい第２摩擦材３よりも圧縮弾性率の大きい第１摩擦材５の方が、油圧の分担が大きくなりやすく、第１摩擦材５は高い力で押圧される。

図５（ａ）は、本実施例のブレーキパッドを用いて、踏力と摩擦係数の関係を試験した結果の一例を示すグラフ図である。図５（ａ）のグラフ図は、Ｘ軸が油圧、Ｙ軸が摩擦係数を表す。油圧は踏力の大きさに対応する。図５（ａ）のグラフ図によると、２から４Ｍｐａの油圧では、摩擦係数は０．３程度であり、油圧が上昇しても摩擦係数は大きく変動しない。油圧が４ＭＰａより大きくなると、摩擦係数のカーブが立ち上がり始め、油圧の増大に従い摩擦係数が上昇する。すなわち、本実施例のブレーキパッドによれば、制動操作の初期の段階ではブレーキ鳴きの点で有利に制動を加えることができ、高踏力時には踏力の大きさに応じて摩擦係数が応答性よく上昇するように制動を加えることが可能となる。

図５（ｂ）は、本実施例のブレーキパッドを用いて車両を制動した場合の制動停止距離を示す図の一例である。図５（ｂ）では、本実施例のブレーキパッドと、ブレーキパッド全体が相対的に低い摩擦係数の摩擦材で構成されたブレーキパッド（以下、従来のブレーキパッドという）とを比較した。右側の棒グラフは本実施例のブレーキパッドの制動停止距離を、左側の棒グラフは従来のブレーキパッドの制動停止距離を、それぞれ示す。本実施例のブレーキパッドは、従来のブレーキパッドよりも約１０％制動停止距離が短縮される。なお、図５（ｂ）の制動停止距離は、ＡＢＳ（アンチスキッド・ブレーキ・システム）を作動可能にしてドライ路面で行ったものである。ドライ路面では、ＡＢＳの作動下であっても油圧を上昇させやすい。本実施例のブレーキパッドは油圧に応じて摩擦係数が上昇するので、特にドライ路面では、制動停止距離を短縮する効果が大きい。

なお、本実施例では、第２摩擦材３と第１摩擦材５とに段差を設けずに同一平面に配設したが、第２摩擦材３を第１摩擦材５よりも突出して設けてもよい。図６は、図２のブレーキパッドにおいて、第２摩擦材３を第１摩擦材５よりも突出して設けた場合のＡＡ断面図を示す。図６では、第２摩擦材３が、第１摩擦材５よりもΔＭ突出している。

図６のように、第２摩擦材３が、第１摩擦材５よりも突出しているブレーキパッドであれば、低踏力時には、摩擦係数の小さい第２摩擦材３が優先的にブレーキディスク１５を摩擦するので、「ブレーキ鳴き」の低減に有効である。また、高踏力時には、圧縮弾性率の小さい第２摩擦材３が圧縮され、摩擦係数の高い第１摩擦材５もブレーキディスク１５を摩擦するようになるので、「ブレーキの効き」が確保される。

以上説明したように、本実施例のブレーキパッドによれば、ブレーキキャリパの爪部１１ａが変形しても第１摩擦材５が高い力で押圧されるので、制動停止距離を短縮することが可能である。なお、本実施例のブレーキパッドは、ブレーキディスクを両面からピストンで押圧するいわゆる２ポットピストン固定キャリパ（対抗型キャリパ）であっても使用でき、制動停止距離を短縮する効果を有する。

また、本実施例のブレーキパッドによれば、高踏力時には、踏力に応じて摩擦係数が立ち上がるので、ブレーキ操作において優れた操作感を得ることができる。更に、摩擦係数の低い第２摩擦材３の方が配設面積が大きい、又は、優先的にブレーキディスク１５に摩擦するので、「ブレーキ鳴き」を増大させずに制動停止距離を短縮することができる。また、本実施例のブレーキパッドでは、異なる摩擦係数の摩擦材を交互に配設することなく、ブレーキパッドの外周縁部と内周縁部にそれぞれ配設すればよいので、構造が簡易で製造コストの低減が可能なブレーキパッドを提供できる。

従来のハイブリッドブレーキパッドの一例である。 裏金に装着された状態のブレーキパッドの一例である。 第１摩擦材５及び第２摩擦材３の基本組成の一例である。 ディスクブレーキの概略断面図の一例である。 踏力と摩擦係数の関係、制動停止距離の一例である。 第２摩擦材３を第１摩擦材５よりも突出して設けた場合のブレーキパッドの断面図の一例である。

符号の説明

１ ブレーキパッド
２ 裏金
３ 第２摩擦材
５ 第１摩擦材
１１ ブレーキキャリパ
１３ ピストン
１４ 油圧シリンダ

Claims (3)

1. 第１の摩擦材と第２の摩擦材とで２つの領域に分割されたハイブリッドブレーキパッドであって、
   前記第１の摩擦材がブレーキキャリパの保持部側に、前記第２の摩擦材がブレーキキャリパの保持部と反対側に配設されていることを特徴とするハイブリッドブレーキパッド。
2. 前記第１の摩擦材の摩擦係数は、前記第２の摩擦材の摩擦係数よりも高い、ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッドブレーキパッド。
3. 請求項１又は２記載のハイブリッドブレーキパッドを備えたディスクブレーキ。
   

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