JP2008032058A - ブレーキパッド、ディスクロータ、およびディスクブレーキ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ装置において、パーキングブレーキ作動時におけるワイヤ操作量の増加を抑制しながら、温度の低下によるパーキングブレーキ作動時の制動力の低下を抑制する。
【解決手段】ブレーキパッド１４は、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構１００Ａに設けられる。第１摩擦材２０ａは、ディスクロータ１８の摩擦摺動面１８ａに押接される。第２摩擦材２０ｂは、ディスクロータ１８の摩擦摺動面１８ａに押接される、第２摩擦材２０ｂは、第１摩擦材２０ａよりもディスクロータ径方向外側に設けられる。第１摩擦材２０ａは、第２摩擦材２０ｂよりも熱膨張率が高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクブレーキ機構、およびディスクブレーキ機構に設けられるブレーキパッドおよびディスクロータに関し、特にパーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構、およびパーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるブレーキパッドおよびディスクロータに関する。

従来から、たとえば特許文献１に記載されるようにディスクロータ本体に比して熱膨張率が小であり、且つ摩擦係数が大である摩擦部材をディスクロータ本体の摩擦面に開口する保持孔に保持させるディスクブレーキ用ディスクロータが知られている。また、たとえば特許文献２に記載されるように、環状摺動板の厚みを、制動時に発生する熱応力が内周側において外周側と同程度に低下するように半径方向に変化させた鉄道車両要ディスクブレーキ装置が知られている。これら特許文献に記載される技術は、ディスクブレーキがサービスブレーキとして利用される場合における、ディスクブレーキの鳴きやディスクロータの熱疲労などの課題を解決することを目的する。

一方、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ装置を車両などに設ける場合、パーキングブレーキを長時間にわたって作動状態にしておくとブレーキパッドの温度低下に伴うブレーキパッドの収縮によって車輪制動力が低下することを考慮する必要がある。このため、たとえば特許文献３では、電動モータと摩擦エレメントとの間の力伝達経路に、弾性偏倚手段を設けた電動式パーキングブレーキが提案されている。
特開平１１−１２５２８３号公報 特開２０００−１３０４８１号公報 特開２０００−２９７８３３号公報

しかしながら、特許文献３に記載される技術では、弾性偏倚手段を充分に弾性変形させるために、弾性偏倚手段がない場合に比べパーキングブレーキを作動させるためのワイヤを大きく操作することなどが必要とされる。このため、電動パーキングブレーキ機構が採用される場合ではパーキングブレーキを作動または解除させるまでの時間の増加に繋がる可能性があり、手動によるパーキングブレーキ機構が採用される場合では、運転者のパーキングブレーキの操作性に影響を与え得る。

そこで、本発明は、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ装置において、パーキングブレーキ作動時におけるワイヤ操作量の増加を抑制しながら、温度の低下によるパーキングブレーキ作動時の制動力の低下を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキパッドは、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるブレーキパッドであって、ディスクロータの摩擦摺動面に押接される第１摩擦材と、前記第１摩擦材よりもディスクロータ径方向外側に設けられ、ディスクロータの摩擦摺動面に押接される第２摩擦材と、を備える。前記第１摩擦材は、前記第２摩擦材よりも熱膨張率が高い。

この態様によれば、たとえば車両走行中にサービスブレーキとしてディスクブレーキ機構を作動させることによりブレーキパッドが高温になると、第１摩擦材は第２摩擦材よりも熱膨張率が高いため、第２摩擦材よりもディスクロータに向かって大きく膨張する。このため、ブレーキパッドが高温のまま車両が駐車され、今度はパーキングブレーキとしてディスクブレーキ機構が作動させられたときに、第１摩擦材は第２摩擦材よりも強い力でディスクロータの摩擦摺動面に押接される。この状態からブレーキパッドの温度が徐々に低下すると、第１摩擦材がディスクロータに押接する力と第２摩擦材がディスクロータに押接する力との差は徐々に小さくなる。

ここで、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押接する押接力をＦ、前記ディスクロータの摩擦摺動面と前記ブレーキパッドとの摩擦係数をμ、前記ディスクロータの摩擦摺動面に前記ブレーキパッドが押接されたときに前記ディスクロータに作用する制動トルクをＴとし、制動トルクＴをＴ＝μＦＲで表すときのＲを仮想有効径とする。

ブレーキパッドが高温のときは、ディスクロータ径方向内側に第１摩擦材が径方向外側の第２摩擦材よりもディスクロータに強い力で押接されるため、仮想有効系Ｒは小さい。ブレーキパッドの温度が徐々に低下すると、第１摩擦材と第２摩擦材とのディスクロータへの押接力の差は徐々に小さくなるため、仮想有効系Ｒは大きくなる。このため第１摩擦材および第２摩擦材の収縮によって押接力Ｆが低下した場合においても、仮想有効径Ｒが大きくなるため、Ｔ＝μＦＲにおける制動トルクＴの低下が抑制される。

本発明の別の態様もまた、ブレーキパッドである。このブレーキパッドは、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるブレーキパッドであって、ディスクロータ軸方向の厚みが、ディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって厚くなるよう形成された摩擦材を備える。

この態様によれば、ブレーキパッドが高温になると、摩擦材はディスクロータ径内向き方向に進むにしたがってディスクロータに向かって大きく膨らむ。このため、ブレーキパッドが高温のまま車両が駐車され、パーキングブレーキとしてディスクブレーキ機構が作動したときに、摩擦材はディスクロータ径内向き方向に進むにしたがってディスクロータに強い力で押接される。この状態からブレーキパッドの温度が徐々に低下すると、ディスクロータ径方向による押接力の差が徐々に小さくなる。

したがって、この態様においてもブレーキパッドが高温のときは仮想有効系Ｒは小さくなり、ブレーキパッドの温度が徐々に低下すると仮想有効系Ｒは大きくなる。このため摩擦材の収縮によって押接力Ｆが低下した場合においても、仮想有効径Ｒが大きくなるため、Ｔ＝μＦＲにおける制動トルクＴの低下が抑制される。

本発明のさらに別の態様は、ディスクロータである。このディスクロータは、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるディスクロータであって、軸方向の厚みが、径内向き方向に進むにしたがって厚くなるよう形成される。

この態様によれば、ディスクロータが高温になると、ディスクロータは径内向き方向に進むにしたがってブレーキパッドに向かって大きく膨らむ。このため、ディスクロータが高温のまま車両が駐車され、パーキングブレーキとしてディスクブレーキ機構が作動したときに、摩擦材はディスクロータ径内向き方向に進むにしたがってディスクロータに強い力で押接される。この状態からブレーキパッドの温度が徐々に低下すると、ディスクロータ径方向による押接力の差が徐々に小さくなる。

したがって、この態様においてもブレーキパッドが高温のときは仮想有効系Ｒは小さくなり、ブレーキパッドの温度が徐々に低下すると仮想有効系Ｒは大きくなる。このため摩擦材の収縮によって押接力Ｆが低下した場合においても、仮想有効径Ｒが大きくなるため、Ｔ＝μＦＲにおける制動トルクＴの低下が抑制される。

本発明のさらに別の態様は、ディスクブレーキ機構である。このディスクブレーキ機構は、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構であって、ディスクロータと、前記ディスクロータの摩擦摺動面に押接されるブレーキパッドと、を備える。前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押接する押接力をＦ、前記ディスクロータの摩擦摺動面と前記ブレーキパッドとの摩擦係数をμ、前記ディスクロータの摩擦摺動面に前記ブレーキパッドが押接されたときに前記ディスクロータに作用する制動トルクをＴとし、制動トルクＴをＴ＝μＦＲで表すときのＲを仮想有効径とした場合、前記ディスクロータに前記ブレーキパッドが押接されているパーキングブレーキ時において、温度が低下するにしたがって仮想有効径Ｒが大きくなる。この態様によれば、摩擦材の収縮によって押接力Ｆが低下した場合においても、仮想有効径Ｒが大きくなるため制動トルクＴの低下が抑制される。

本発明によれば、パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ装置において、パーキングブレーキ作動時におけるワイヤ操作量の増加を抑制しながら、温度の低下によるパーキングブレーキ作動時の制動力の低下を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ａの要部を模式的に示す図である。ディスクブレーキ機構１００Ａは、車両の左右の後輪に設けられている。なお、ディスクブレーキ機構１００Ａが左右の前輪にも設けられても良いことは勿論である。

図１は左後輪に設けられたディスクブレーキ機構１００Ａを、車両前方から見た状態を示す。したがって、図１において右方向は車両外側方向であり、左方向は車両内部方向となる。

ディスクブレーキ機構１００Ａは、キャリパユニット１０、ディスクロータ１８、およびブレーキパッド１４を備える。理解を容易にするため、図１ではディスクロータ１８の回転中心を含む平面による断面によってディスクロータ１８およびブレーキパッド１４が示されている。

ディスクロータ１８は円盤状に形成される。ディスクロータ１８の外周近傍から径内向き方向へ所定長さの範囲において、ディスクロータ１８の両側面に摩擦摺動面１８ａが設けられる。

第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ａは、サービスブレーキを作動させる機能だけでなくパーキングブレーキを作動させる機能も有する、いわゆるビルトインキャリパが採用されている。このため、キャリパユニット１０は、キャリパ１６およびピストン２６だけでなく、パーキングブレーキの作動に寄与するパーキングブレーキユニット３０、プッシュロッド３２、およびパーキングブレーキ駆動レバー３４も有する。

キャリパ１６は、シリンダハウジング１６ａおよび爪部１６ｂを有する。シリンダハウジング１６ａと爪部１６ｂとは相互に対向し、一部において相互に一体的に結合されている。この結果、キャリパ１６はコ字状に形成されている。

シリンダハウジング１６ａの内部には、爪部１６ｂに向かって開口する円柱状の空間部であるシリンダ部１６ｃが設けられている。ピストン２６はシリンダ部１６ｃの内径と略同一の外径を有する円柱状に形成され、シリンダ部１６ｃに嵌挿されている。

第１の実施形態に係るキャリパ１６は浮動型のものが採用されている。キャリパ１６は、公知のスライドピン機構等により、車両左右方向に所定範囲を移動可能にマウンティングに支持される。このときキャリパ１６は、シリンダハウジング１６ａが車両内部方向に位置し、爪部１６ｂが車両外側方向に位置し、シリンダ部１６ｃの中心軸が車両左右方向に向くようマウンティングに支持される。また、キャリパ１６は、爪部１６ｂとシリンダ部１６ｃとの間にディスクロータ１８の摩擦摺動面１８ａが位置するよう配置される。

ブレーキパッド１４は第１摩擦材２０ａ、第２摩擦材２０ｂから成る摩擦材２０、およびパッド裏金２２を有する。パッド裏金２２は略長方形の外形を有する板状に形成される。第１摩擦材２０ａは、パッド裏金２２の長辺より僅かに小さい長辺を有し、パッド裏金２２の短辺の半分の長さより僅かに小さい短辺を有する長方形の外形を有する板状に形成される。第２摩擦材２０ｂも第１摩擦材２０ａと略同一の長方形の外形を有する板状に形成される。また、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂは、常温において均一且つ同一の厚さを有する。第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂは、ノンメタリック系、ローメタリック系、カーボンメタリック系などの材質により形成される。パッド裏金２２は、鉄系の金属材料などにより形成される。

摩擦材２０は、第１摩擦材２０ａと第２摩擦材２０ｂとが各々の長方形の長辺にあたる部分において接着により相互に固定されることによって構成される。摩擦材２０とパッド裏金２２とは、双方の側面同士が接着され相互に固定される。

ブレーキパッド１４は、車両内部側の摩擦摺動面１８ａとピストン２６との間、および車両外部側の摩擦摺動面１８ａと爪部１６ｂとの間にそれぞれ１つずつ配置される。車両内部側の摩擦摺動面１８ａとピストン２６との間に配置されるブレーキパッド１４（以下、「車両内部側のブレーキパッド１４」という）は、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂがその一方の摩擦摺動面１８ａに対向し、且つ第２摩擦材２０ｂが第１摩擦材２０ａよりもディスクロータ径方向外側に位置するように配置される。換言すれば、第１摩擦材２０ａは第２摩擦材２０ｂよりもキャリパ１６のコ字の開口側に位置するように配置される。

車両外部側の摩擦摺動面１８ａと爪部１６ｂとの間に配置されるブレーキパッド１４（以下、「車両外部側のブレーキパッド１４」という）は、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂと他方の摩擦摺動面１８ａとが対向し、且つ第２摩擦材２０ｂが第１摩擦材２０ａよりもディスクロータ径方向外側に位置するように配置される。換言すれば、第１摩擦材２０ａは第２摩擦材２０ｂよりもキャリパ１６のコ字の開口側に位置するように配置される。

ブレーキパッド１４は、マウンティングによってディスクロータ径方向および周方向の移動が規制される。ただし、車両内部側のブレーキパッド１４は車両内部側の摩擦摺動面１８ａとシリンダ部１６ｃ開口部との間において、車両外部側のブレーキパッド１４は車両外部側の摩擦摺動面１８ａと爪部１６ｂとの間において、ディスクロータ軸方向に移動可能とされている。

シリンダ部１６ｃは、液圧配管２８を通じてマスタシリンダ（図示せず）、または増圧弁や減圧弁に連通している。運転者がブレーキペダル（図示せず）を踏み込み操作することによりマスタシリンダにおける作動液圧であるマスタシリンダ圧が増圧し、またはブレーキペダルの操作量やマスタシリンダ圧に応じて増圧弁が開弁し、シリンダ部１６ｃに作動液が供給されシリンダ部１６ｃ内の作動液圧が増圧される。この結果、ピストン２６が車両内部側のブレーキパッド１４に向かって推進される。

ピストン２６が推進される前は、ブレーキパッド１４の各々は、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂがディスクロータ１８から離間した位置である初期位置に位置している。ピストン２６が車両内部側のブレーキパッド１４に向かって推進されると、車両内部側のブレーキパッド１４がピストン２６によって押され、その第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが車両内部側の摩擦摺動面１８ａに押接される。また、その反力によってキャリパ１６全体が車両内部方向に摺動し、車両外部側のブレーキパッド１４が爪部１６ｂによって押され、その第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが車両外部側の摩擦摺動面１８ａに押接される。このように、ディスクブレーキ機構１００Ａは、運転者のブレーキペダルの操作量に応じた力で、ブレーキパッド１４の第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂをディスクロータ１８の摩擦摺動面１８ａに押接させ、ディスクロータ１８及び車輪に制動力を与える。

運転者がブレーキペダルの踏み込み操作を解除することにより、マスタシリンダ圧が減圧し、またはブレーキペダルの操作量やマスタシリンダ圧に応じて減圧弁が開弁し、シリンダ部１６ｃ外部に作動液が排出されシリンダ部１６ｃ内の作動液圧が減圧される。この結果、ピストン２６が爪部１６ｂから離間する方向に向かって推進される。これによってブレーキパッド１４の各々が初期位置に戻され、ブレーキパッド１４の各々の第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが摩擦摺動面１８ａから離間することによってディスクロータ１８および車輪に与えられていた制動力が解除される。

パーキングブレーキユニット３０は、シリンダハウジング１６ａ内部であって、シリンダ部１６ｃの車両内部側に設けられる。パーキングブレーキユニット３０は、プッシュロッド３２、パーキングブレーキ駆動レバー３４、およびカム機構（図示せず）を有する。

プッシュロッド３２は、ピストン２６の車両内部側の一端に、ピストン２６と同軸に延在するよう結合される。パーキングブレーキ駆動レバー３４はプッシュロッド３２の中心軸を中心に回転可能にカム機構に連結されている。カム機構は、パーキングブレーキ駆動レバー３４の回転運動をプッシュロッド３２の軸方向の直線運動に変換する。

パーキングブレーキ駆動レバー３４はワイヤ（図示せず）を介して車両室内の運転席周辺に設けられたパーキングブレーキレバーに連結している。パーキングブレーキレバーは、運転者による回動操作が可能に設けられる。なお、パーキングブレーキレバーの代わりに、運転者による踏込操作が可能なパーキングブレーキペダルが用いられてもよいことは勿論である。

パーキングブレーキが作動するよう、運転者によってパーキングブレーキレバーが回動操作されると、パーキングブレーキレバーとパーキングブレーキ駆動レバー３４とを連結するワイヤが引っ張られ、パーキングブレーキ駆動レバー３４が回転させられる。これによってプッシュロッド３２が車両外側方向に推進され、ピストン２６を車両内部側のブレーキパッド１４に向かって押し込む。こうしてブレーキペダルが踏み込み操作された場合と同様に、ブレーキパッド１４の各々の第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが摩擦摺動面１８ａに押接され、ディスクロータ１８および車輪に制動力が与えられる。以下、パーキングブレーキが作動させられた状態とは、ブレーキパッド１４の各々の第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが摩擦摺動面１８ａに押接された状態をいうものとする。

パーキングブレーキを解除するよう、運転者によってパーキングブレーキレバーが逆方向に回動操作されると、パーキングブレーキレバーとパーキングブレーキ駆動レバー３４とを連結するワイヤが緩められ、バネの付勢力などによってパーキングブレーキ駆動レバー３４がもとの初期位置まで逆方向に回転させられる。これによってプッシュロッド３２およびピストン２６が車両内部方向に推進される。こうして前述のようにブレーキペダルの踏み込み操作が解除された場合と同様にブレーキパッド１４の各々が初期位置に戻され、ブレーキパッド１４の各々の第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが摩擦摺動面１８ａから離間することによってディスクロータ１８および車輪に与えられていた制動力が解除される。

ディスクブレーキ機構をサービスブレーキとして作動させる場合、回転するディスクロータにブレーキパッドの摩擦材を押接させ、両者の間に発生する摩擦力によって質量の大きい車両を減速または停止させる。したがって、このときに発生する摩擦熱によりブレーキディスクや摩擦材は高温となる。特に高速で走行する車両を減速したときなどは摩擦材は非常に高い温度となる。

摩擦材は線膨張係数を有し、摩擦材が高温になると摩擦材の線膨張係数および温度に応じてその厚みが厚くなるように膨張する。ディスクブレーキがサービスブレーキとして利用される場合、摩擦材が温度変化によって膨張または収縮しても、ブレーキペダルの踏み込み操作時において、摩擦材がディスクロータの摩擦摺動面に接触するタイミングがわずかにずれるだけであり、運転者によるブレーキペダルの操作性や車輪に与えられる制動力にはほとんど影響しない。

一方、摩擦材の温度が低くなるにしたがって、膨張して厚みが増していた摩擦材が徐々に元の厚みに戻るべくその厚みが減少していく。このため、摩擦材が高温のままパーキングブレーキが作動させられ、そのまま長時間車両が駐車された場合、ディスクロータに対する摩擦材の押接力が徐々に低下し、ディスクロータおよび車輪に与える制動力が低下する。車両が駐車されていたのが坂道であった場合、パーキングブレーキの制動力の低下は車両のずり下がりに繋がる。

このため、第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ａでは、第１摩擦材２０ａが第２摩擦材２０ｂよりも線膨張係数が大きい、すなわち熱膨張率が高い材料によって形成される。以下、図２に関連して詳細に説明する。

図２（ａ）は、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの温度が高い状態でパーキングブレーキが作動されたときのディスクロータ１８およびブレーキパッド１４の関係を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの温度が低くなったときのディスクロータ１８およびブレーキパッド１４の関係を示す図である。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）は、ディスクロータ１８の中心軸を含む平面による断面を示す。

たとえば車両が走行しているときにディスクブレーキ機構１００Ａがサービスブレーキとして作動させられた場合、回転するディスクロータ１８にブレーキパッド１４の各々の第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂがディスクロータ１８の摩擦摺動面１８ａに押接されることから、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂは高温になることがある。このとき、第２摩擦材２０ｂよりも第１摩擦材２０ａの方が線膨張係数が大きいため、いずれのブレーキパッド１４においても、第１摩擦材２０ａの方が第２摩擦材２０ｂよりも摩擦摺動面１８ａ側にわずかに大きく膨らむ。

第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが高温のまま車両が駐車され、今度はパーキングブレーキとしてディスクブレーキ機構１００Ａが作動させられた場合、第１摩擦材２０ａの方が第２摩擦材２０ｂよりも摩擦摺動面１８ａ側にわずかに大きく膨らんでいるため、図２（ａ）において第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂ内に示される矢印のように、第１摩擦材２０ａは第２摩擦材２０ｂよりも強い力で摩擦摺動面１８ａに押接される。

車両の駐車状態が長時間継続した場合、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの温度が徐々に低下し、摩擦摺動面１８ａに対する第１摩擦材２０ａと第２摩擦材２０ｂとの押接力の差は徐々に減少する。第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが常温まで温度が低下した場合、無負荷の状態で第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの厚みは同一となることから、図２（ｂ）に示されるように、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂは、それぞれ同じ圧力によって摩擦摺動面１８ａに押接される。

ディスクロータに与えられる制動力は、摩擦材の側面がディスクロータの摩擦摺動面１８ａに押接させられることにより発生する。ブレーキパッドをディスクロータに押接する押接力をＦ、ディスクロータの摩擦摺動面とブレーキパッドの摩擦材との摩擦係数をμ、ディスクロータの摩擦摺動面にブレーキパッドの摩擦材が押接されたときにディスクロータに作用する制動トルクをＴとした場合に、摩擦材とディスクロータが接触する接触面はディスクロータ径方向に幅を持つため、押接力Ｆが与えられるディスクロータ径方向の位置を所定の値のＲとして制動トルクＴをＴ＝μＦＲで表すことは本来困難である。しかし、制動トルクＴを簡易に表すことができるため、制動トルクＴをＴ＝μＦＲで表すことが実際にはよく行われている。このときのＲを仮想有効径とする。

図２（ａ）に示されるように、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが高温時にパーキングブレーキが作動させられた場合の仮想有効径Ｒを高温時仮想有効径Ｒｈとする。また、図２（ｂ）に示されるように、パーキングブレーキが作動させられたまま第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが低温となったときの仮想有効径Ｒを低温時仮想有効径Ｒｃとする。

図２（ａ）に示されるように、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが高温のときは、第１摩擦材２０ａが第２摩擦材２０ｂよりもディスクロータ１８に強い力で押接される。第１摩擦材２０ａは第２摩擦材２０ｂよりもディスクロータ径方向内側に配置されるため、高温時仮想有効径Ｒｈは小さい値となる。

第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの温度が徐々に低下すると、図２（ｂ）に示されるように第１摩擦材２０ａがディスクロータ１８と押接する力と第２摩擦材２０ｂがディスクロータ１８と押接する力との差は徐々に小さくなるため、低温時仮想有効径Ｒｃは高温時仮想有効径Ｒｈよりも大きな値となる。

パーキングブレーキが作動させられた状態で、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの温度が低下すると、第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂが収縮することにより、押接力Ｆは全体的に低下する。しかし、第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ａでは、仮想有効径Ｒは第１摩擦材２０ａおよび第２摩擦材２０ｂの温度が低下することにより逆に大きくなる。このため、押接力Ｆは低下するが仮想有効径Ｒが増加するため、Ｔ＝μＦＲの式において制動トルクＴの低下が抑制される。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ｂの要部を模式的に示す図である。ディスクブレーキ機構１００Ｂもまた、サービスブレーキを作動させる機能だけでなくパーキングブレーキを作動させる機能も有する、いわゆるビルトインキャリパが採用されている。なお、第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ａと同様の箇所については同一の符号を付して説明を省略する。

ディスクブレーキ機構１００Ｂは、ディスクブレーキ機構１００Ａと同様に車両の左右の後輪に設けられる。なお、ディスクブレーキ機構１００Ｂが左右の前輪にも設けられても良いことは勿論である。なお、図３は、左後輪に設けられたディスクブレーキ機構１００Ｂを車両前方から見た状態を示す。

ディスクブレーキ機構１００Ｂは、キャリパユニット６０、ディスクロータ１８、およびブレーキパッド５０を備える。キャリパユニット６０は、キャリパ６６およびピストン６２を有し、その他の構成要素は第１の実施形態に係るキャリパユニット１０と同様である。

キャリパ６６は、シリンダハウジング６６ａおよび爪部６６ｂを有する。キャリパ６６は、シリンダハウジング６６ａおよび爪部６６ｂを有する。シリンダハウジング６６ａと爪部６６ｂとは相互に対向し、一部において相互に一体的に結合されている。この結果、キャリパ６６はコ字状に形成されている。このとき、シリンダハウジング６６ａおよび爪部６６ｂは、コ字の開口側に進むにしたがって徐々に相互に拡開する対向する傾斜面をそれぞれ有する。

シリンダハウジング６６ａの内部には、傾斜面において開口する円柱状の空間部であるシリンダ部６６ｃが設けられている。ピストン６２はシリンダ部６６ｃの内径と略同一の外径を有する円柱状に形成され、シリンダ部６６ｃに嵌挿されている。ピストン６２もまた、爪部６６ｂと対向し、シリンダハウジング６６ａの傾斜面と略平行に傾斜する傾斜面を有する。

キャリパ６６もまた浮動型のものが採用されている点、およびマウンティングに支持されるときのキャリパ６６の配置位置や方向などは、第１の実施形態に係るキャリパ１６と同様である。

ブレーキパッド５０は、パッド裏金５４および摩擦材５２を有する。パッド裏金５４は略長方形の外形を有する板状に形成される。摩擦材５２は、パッド裏金２２の長辺および短辺より僅かに小さい長辺および短辺を有する長方形の外形を有する。また、摩擦材５２は、短辺方向に進むにしたがって直線的に厚くなるよう形成される。摩擦材５２はノンメタリック系、ローメタリック系、カーボンメタリック系などの材質により形成される。パッド裏金５４は、鉄系の金属材料などにより形成される。摩擦材５２とパッド裏金５４とは、双方の側面同士が接着され相互に固定される。

ブレーキパッド５０は、車両内部側の摩擦摺動面１８ａとピストン６２の傾斜面との間、および車両外部側の摩擦摺動面１８ａと爪部６６ｂの傾斜面との間にそれぞれ１つずつ配置される。このとき、ブレーキパッド５０の各々は、摩擦材５２のディスクロータ軸方向の厚みが、ディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって厚くなるよう配置される。この結果、常温において、ピストン６２の傾斜面および爪部６６ｂの傾斜面の傾斜と相殺され、摩擦材５２の摩擦摺動面１８ａとの対向面は摩擦摺動面１８ａと平行となる。

サービスブレーキが作動するよう、運転者によってブレーキペダルの踏み込み操作がなされることによって、またはパーキングブレーキが作動するよう、運転者によってパーキングブレーキレバーが回動操作されることによって、ディスクロータ１８の摩擦摺動面１８ａがブレーキパッド５０の摩擦材５２により押接され、両者の間に発生する摩擦力によってディスクロータ１８および車輪に制動力が与えられる点は第１の実施形態と同様である。

このように第２の実施形態に係るブレーキパッド５０は、摩擦材５２のディスクロータ軸方向の厚みが、ディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって厚くなっている。したがって、摩擦材５２は高温になると、摩擦摺動面１８ａに押接されない無負荷の状態において、ディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって摩擦摺動面１８ａに向かって大きく膨らむ。

このため、摩擦材５２が高温となっているときにパーキングブレーキが作動され、摩擦材５２が摩擦摺動面１８ａに押接されると、摩擦材５２が摩擦摺動面１８ａに押接される押接力はディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって大きくなる。しかし、車両の駐車状態が長時間継続すると、摩擦材５２の温度が徐々に低下し、ディスクロータ径方向の位置の違いによる摩擦材５２と摩擦摺動面１８ａとの間の押接力の差は徐々に小さくなる。摩擦材５２が常温となると、摩擦材５２はディスクロータ径方向のいずれの位置においても同様の圧力でディスクロータ１８に押接される。

ここで、第１の実施形態と同様に押接力Ｆ、摩擦係数μ、制動トルクＴ、仮想有効径Ｒ、高温時仮想有効径Ｒｈ、および低温時仮想有効径Ｒｃを定義した場合、摩擦材５２が高温時は押接力Ｆがディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって大きくなるため、高温時仮想有効径Ｒｈは小さな値となる。摩擦材５２の温度が下がると、ディスクロータ径方向の位置の違いによる摩擦材５２と摩擦摺動面１８ａとの間の押接力の差は徐々に小さくなるため、低温時仮想有効径Ｒｃは高温時仮想有効径Ｒｈよりも大きな値となる。したがって、パーキングブレーキが作動させられた状態において、摩擦材５２の温度の低下による押接力Ｆの低下に伴い仮想有効径Ｒが増加するため、Ｔ＝μＦＲの式において制動トルクＴの低下が抑制される。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ｃの要部を模式的に示す図である。ディスクブレーキ機構１００Ｃもまた、サービスブレーキを作動させる機能だけでなくパーキングブレーキを作動させる機能も有する、いわゆるビルトインキャリパが採用されている。なお、第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構１００Ａと同様の箇所については同一の符号を付して説明を省略する。

ディスクブレーキ機構１００Ｃは、ディスクブレーキ機構１００Ａと同様に車両の左右の後輪に設けられる。なお、ディスクブレーキ機構１００Ｃが左右の前輪にも設けられても良いことは勿論である。なお、図４は、左後輪に設けられたディスクブレーキ機構１００Ｃを車両前方から見た状態を示す。

ディスクブレーキ機構１００Ｃは、キャリパユニット６０、ディスクロータ６８、およびブレーキパッド７０を備える。ディスクロータ６８は、鉄系の金属材料によって円盤状に形成される。ディスクロータ６８の外周近傍から径内向き方向へ所定長さの範囲において、ディスクロータ６８の両側面に摩擦摺動面６８ａが設けられる。ディスクロータ６８は、この摩擦摺動面６８ａを側面とする部分の軸方向の厚みが、径内向き方向に進むにしたがって厚くなるように形成される。これによって、ピストン６２の傾斜面と車両内部側の摩擦摺動面６８ａとが平行となり、爪部６６ｂの傾斜面と車両外部側の摩擦摺動面６８ａとが平行となっている。

ブレーキパッド７０は、パッド裏金７４および摩擦材７２を有する。パッド裏金７４は略長方形の外形を有する板状に形成される。摩擦材７２は、パッド裏金２２の長辺および短辺より僅かに小さい長辺および短辺を有する長方形の外形を有し、厚さが均一の板状に形成される。摩擦材７２はノンメタリック系、ローメタリック系、カーボンメタリック系などの材質により形成される。パッド裏金７４は、鉄系の金属材料などにより形成される。摩擦材７２とパッド裏金７４とは、双方の側面同士が接着され相互に固定される。

ブレーキパッド７０は、各々の摩擦材７２が摩擦摺動面６８ａに対向するよう、車両内部側の摩擦摺動面６８ａとピストン６２との間、および車両外部側の摩擦摺動面６８ａと爪部６６ｂとの間にそれぞれ１つずつ配置される。

ディスクロータ６８は、ブレーキパッド７０の摩擦材７２が押接される摩擦摺動面６８ａを有する。サービスブレーキが作動するよう、運転者によってブレーキペダルの踏み込み操作がなされることによって、またはパーキングブレーキが作動するよう、運転者によってパーキングブレーキレバーが回動操作されることによって、ディスクロータ６８の摩擦摺動面６８ａがブレーキパッド７０の摩擦材７２により押接され、両者の間に発生する摩擦力によってディスクロータ６８および車輪に制動力が与えられる点は第１の実施形態と同様である。

このように第３の実施形態に係るディスクロータ６８は、この摩擦摺動面６８ａを側面とする部分の軸方向の厚みが、径内向き方向に進むにしたがって厚くなるように形成される。したがって、ディスクロータ６８が高温になると、摩擦材７２によって押接されない無負荷の状態において、ディスクロータ６８は径内向き方向に進むにしたがって摩擦材７２に向かって大きく膨らむ。

このため、ディスクロータ６８が高温になっている時にパーキングブレーキが作動され、摩擦材７２が摩擦摺動面６８ａに押接されると、摩擦材５２が摩擦摺動面６８ａに押接される押接力はディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって大きくなる。しかし、車両の駐車状態が長時間継続すると、ディスクロータ６８の温度が徐々に低下し、ディスクロータ径方向の位置の違いによる摩擦材７２と摩擦摺動面６８ａとの間の押接力の差は徐々に小さくなる。ディスクロータ６８が常温となると、ディスクロータ６８は径方向のいずれの位置においても同様の圧力で摩擦材７２によって押接される。

ここで、第１の実施形態と同様に押接力Ｆ、摩擦係数μ、制動トルクＴ、仮想有効径Ｒ、高温時仮想有効径Ｒｈ、および低温時仮想有効径Ｒｃを定義した場合、ディスクロータ６８が高温時は押接力Ｆがディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって大きくなるため、高温時仮想有効径Ｒｈは小さな値となる。摩擦材５２の温度が下がると、ディスクロータ径方向の位置の違いによる摩擦材７２と摩擦摺動面６８ａとの間の押接力の差は徐々に小さくなるため、低温時仮想有効径Ｒｃは高温時仮想有効径Ｒｈよりも大きな値となる。

したがって、パーキングブレーキが作動させられた状態において、摩擦材７２の温度の低下による押接力Ｆの低下に伴い仮想有効径Ｒが増大するため、Ｔ＝μＦＲの式において制動トルクＴの低下が抑制される。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

ある変形例では、パーキングブレーキレバーまたはパーキングブレーキペダルの代わりに電動パーキングブレーキシステムが設けられる。電動パーキングブレーキシステムは、車両室内に設けられたパーキングブレーキスイッチと、パーキングブレーキスイッチがオンにされることによって作動するモータと、パーキングブレーキ駆動レバー３４に連結されモータが作動することによって引っ張られるワイヤを有する。このように電動パーキングブレーキシステムが設けられる場合においても、摩擦材の温度の低下によるディスクブレーキ機構の制動力の低下を抑制することができる。

また、別の変形例では、ディスクロータは第１円環部と第２円環部を有する。第１円環部は、ブレーキパッドの摩擦材によって押接される摩擦摺動面を有する。第２円環部は、ブレーキパッドの摩擦材によって押接される摩擦摺動面を有し、第１円環部よりもディスクロータ径方向外側に設けられる。第１円環部は第２円環部よりも線膨張係数が大きい。したがって、ディスクロータが高温になると、摩擦材によって押接されない無負荷の状態において、第２円環部よりも第１円環部が摩擦材に向かって大きく膨らむ。

このため、ディスクロータが高温になっている時にパーキングブレーキが作動され、摩擦材が第１円環部および第２円環部に押接されると、第１円環部の方が第２円環部より摩擦材によって強く押接される。しかし、車両の駐車状態が長時間継続すると、ディスクロータの温度が徐々に低下し、第１円環部と第２円環部との押接力の差は徐々に小さくなる。ディスクロータが常温となると、摩擦材は第１円環部および第２円環部に同様の押接力で押接される。したがって、パーキングブレーキが作動させられた状態において、摩擦材の温度の低下による押接力の低下に伴い仮想有効径が増大するため、ディスクブレーキ機構における制動トルクの低下が抑制される。

第１の実施形態に係るディスクブレーキ機構の要部を模式的に示す図である。 （ａ）は、第１摩擦材および第２摩擦材の温度が高い状態でパーキングブレーキが作動されたときのディスクロータおよびブレーキパッドの関係を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から第１摩擦材および第２摩擦材の温度が低くなったときのディスクロータおよびブレーキパッドの関係を示す図である。 第２の実施形態に係るディスクブレーキ機構の要部を模式的に示す図である。 第３の実施形態に係るディスクブレーキ機構の要部を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ キャリパユニット、 １４ ブレーキパッド、 １６ キャリパ、 １８ ディスクロータ、 １８ａ 摩擦摺動面、 ２０ａ 第１摩擦材、 ２０ｂ 第２摩擦材、 １００Ａ乃至１００Ｃ ディスクブレーキ機構。

Claims (4)

1. パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるブレーキパッドであって、
   ディスクロータの摩擦摺動面に押接される第１摩擦材と、
   前記第１摩擦材よりもディスクロータ径方向外側に設けられ、ディスクロータの摩擦摺動面に押接される第２摩擦材と、を備え、
   前記第１摩擦材は、前記第２摩擦材よりも熱膨張率が高いことを特徴とするブレーキパッド。
2. パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるブレーキパッドであって、
   ディスクロータ軸方向の厚みが、ディスクロータ径内向き方向に進むにしたがって厚くなるよう形成された摩擦材を備えることを特徴とするブレーキパッド。
3. パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構に設けられるディスクロータであって、
   軸方向の厚みが、径内向き方向に進むにしたがって厚くなるよう形成されたことを特徴とするディスクロータ。
4. パーキングブレーキとして利用されるディスクブレーキ機構であって、
   ディスクロータと、
   前記ディスクロータの摩擦摺動面に押接されるブレーキパッドと、を備え、
   前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押接する押接力をＦ、前記ディスクロータの摩擦摺動面と前記ブレーキパッドとの摩擦係数をμ、前記ディスクロータの摩擦摺動面に前記ブレーキパッドが押接されたときに前記ディスクロータに作用する制動トルクをＴとし、制動トルクＴをＴ＝μＦＲで表すときのＲを仮想有効径とした場合、前記ディスクロータに前記ブレーキパッドが押接されているパーキングブレーキ時において、温度が低下するにしたがって仮想有効径Ｒが大きくなることを特徴とするディスクブレーキ機構。

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