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技術 ディスクブレーキ装置用シム板

出願人 日産自動車株式会社
発明者 大久保洋志
出願日 2002年2月4日 (18年4ヶ月経過) 出願番号 2002-027021
公開日 2003年8月15日 (16年10ヶ月経過) 公開番号 2003-227530
状態 拒絶査定
技術分野 ブレーキ装置
主要キーワード 振動減衰層 連立微分方程式 減衰層 シム板 ロータ面 せん断荷重 ポリイミド材 面内剛性
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年8月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (13)

課題

ブレーキフィーリングを低下させること無しに十分な振動減衰効果を発揮し、鳴きの防止を図ることのできる、ディスクブレーキ装置シム板を提案する。

解決手段

摩擦パッド裏面側に取り付けた、摩擦パッドと該摩擦パッドをロータに対して押圧する押圧部材との間に介在するディスクブレーキ装置用のシム板であって、シム基板の少なくとも前記押圧部材と対面する側の面上に設けた振動減衰材層と、前記振動減衰材層上に設けた、面内方向に局所的に伸縮可能な表面層とを具える。

概要

背景

車両用ディスクブレーキ装置には、通常、制動動作時に発生する、いわゆる鳴きと呼ばれる騒音の発生を低減するため、摩擦パッド押圧部材との間にシム板を介在させている。

かかるディスクブレーキ装置用シム板の従来例として、特開平10-184743号公報に記載されているものがある。

このシム板は、耐熱性不織布にゴム含浸させた基本層と、この基本層の少なくとも一方の面に積層した耐熱性ゴム層減衰層)からなり、このシム板を摩擦パッド裏板と押圧部材(キャリパ)との間に配設することで、摩擦パッド裏板の平坦度や表面粗さに関係なく良好な密着性を得て、振動減衰効果をシム板と押圧部材との接触部の全域に発揮させることにより、鳴きの防止を図っている。

概要

ブレーキフィーリングを低下させること無しに十分な振動減衰効果を発揮し、鳴きの防止を図ることのできる、ディスクブレーキ装置用シム板を提案する。

摩擦パッド裏面側に取り付けた、摩擦パッドと該摩擦パッドをロータに対して押圧する押圧部材との間に介在するディスクブレーキ装置用のシム板であって、シム基板の少なくとも前記押圧部材と対面する側の面上に設けた振動減衰材層と、前記振動減衰材層上に設けた、面内方向に局所的に伸縮可能な表面層とを具える。

目的

本発明の目的は、上記の問題に鑑み、ブレーキフィーリングを低下させること無しに十分な振動減衰効果を発揮し、鳴きの防止を図ることのできる、ディスクブレーキ装置用シム板を提案することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

摩擦パッド裏面側に取り付けた、摩擦パッドと該摩擦パッドをロータに対して押圧する押圧部材との間に介在するディスクブレーキ装置用のシム板であって、シム基板の少なくとも前記押圧部材と対面する側の面上に設けた振動減衰材層と、前記振動減衰材層上に設けた、面内方向に局所的に伸縮可能な表面層とを具えることを特徴とするディスクブレーキ装置用シム板。

請求項2

前記表面層を耐熱性を有するフィルム状の材料により構成したことを特徴とする請求項1記載のディスクブレーキ装置用シム板。

請求項3

前記シム基板に当該シム基板の前記ロータ回転方向への移動を規制する移動規制部を設けたことを特徴とする請求項1または2記載のディスクブレーキ装置用シム板。

請求項4

前記移動規制部に前記ロータ面に対して垂直方向への移動を可能とする案内部をさらに設けたことを特徴とする請求項3記載のディスクブレーキ装置用シム板。

技術分野

0001

本発明は、車両用ディスクブレーキ装置における、摩擦パッドと、この摩擦パッドをロータに対して押圧するピストンキャリパ等の押圧部材との間に介在するシム板に関するものである。

背景技術

0002

車両用のディスクブレーキ装置には、通常、制動動作時に発生する、いわゆる鳴きと呼ばれる騒音の発生を低減するため、摩擦パッドと押圧部材との間にシム板を介在させている。

0003

かかるディスクブレーキ装置用シム板の従来例として、特開平10-184743号公報に記載されているものがある。

0004

このシム板は、耐熱性不織布にゴム含浸させた基本層と、この基本層の少なくとも一方の面に積層した耐熱性ゴム層減衰層)からなり、このシム板を摩擦パッド裏板と押圧部材(キャリパ)との間に配設することで、摩擦パッド裏板の平坦度や表面粗さに関係なく良好な密着性を得て、振動減衰効果をシム板と押圧部材との接触部の全域に発揮させることにより、鳴きの防止を図っている。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、基本層の面内剛性が比較的高いため、シム板と押圧部材との接触部における押圧部材の微少変位による減衰層の局所的な面内方向の変形が、基本層を通してシム板全体に伝達されてしまい、減衰効果が十分に得られないという問題があった。

0006

この問題を解決するために、例えば極めて剛性の低い材料を減衰層に用いる、あるいは減衰層の厚さを増加させると言った方策が考えられるが、前者の場合、強度や耐久性の問題が生じ、また後者の場合には制動動作時におけるブレーキ液圧に対する剛性が低下するためブレーキフィーリングが低下するという問題があった。

0007

本発明の目的は、上記の問題に鑑み、ブレーキフィーリングを低下させること無しに十分な振動減衰効果を発揮し、鳴きの防止を図ることのできる、ディスクブレーキ装置用シム板を提案することにある。

課題を解決するための手段

0008

すなわち請求項1に記載の第1発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、摩擦パッド裏面側に取り付けた、摩擦パッドと該摩擦パッドをロータに対して押圧する押圧部材との間に介在するディスクブレーキ装置用のシム板であって、シム基板の少なくとも前記押圧部材と対面する側の面上に設けた振動減衰材層と、前記振動減衰材層上に設けた、面内方向に局所的に伸縮可能な表面層とを具えることを特徴とするものである。

0009

請求項2に記載の第2発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、第1発明において、前記表面層を耐熱性を有するフィルム状の材料により構成したことを特徴とするものである。

0010

請求項3に記載の第3発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、第1または第2発明において、前記シム基板に当該シム基板の前記ロータ回転方向への移動を規制する移動規制部を設けたことを特徴とするものである。

0011

請求項4に記載の第4発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、第3発明において、前記移動規制部に前記ロータ面に対して垂直方向への移動を可能とする案内部をさらに設けたことを特徴とするものである。

発明の効果

0012

請求項1に記載の第1発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、シム基板上に振動減衰材層と、面内方向に局所的に伸縮可能な表面層とを積層した構造とし、押圧部材と表面層とが接触するものとしている。

0013

それによって、制動動作時の表面層と押圧部材との接触部における押圧部材の微少な変位による、表面層の面内方向での局所的な伸縮に伴う振動減衰層の変形も局所的なものとなり、結果として十分な減衰効果を得ることができ、鳴きの防止を図ることが可能である。しかもシム板全体としての剛性は低下しないため、ブレーキフィーリングの低下を招くことがない。

0014

請求項2に記載の第2発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、耐熱性を有するフィルム状の材料によって表面層を形成することとしている。

0015

それによって、耐熱性と面内方向における柔軟性を確保しつつ表面層自体を薄くすることができるので、ブレーキフィーリングの低下を生じさせること無く、第1発明の効果を高めることが可能となる。

0016

請求項3に記載の第3発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、シム板のロータ回転方向への移動を規制するための移動規制部を設け、摩擦パッドおよびシム板と押圧部材とのロータ回転方向の物理的な相対変位がほとんど生じないように構成することとしている。

0017

それによって、制動動作時におけるシム板と押圧部材とのロータ回転方向の相対的なずれが、押圧部材の微少な変位による弾性変形によるもののみとなり、シム板の減衰層および表面層が大きな変形を受けることが無く、これらの耐久性を向上させることができる。

0018

請求項4に記載の第4発明によるディスクブレーキ装置用シム板は、前述した移動規制部に、ロータ面に対して垂直方向への移動を可能とする案内部を設け、シム板のロータ回転方向への移動を規制しつつも、ロータ面に対して垂直方向への移動ができるようにしている。

0019

それによって、制動動作時における押圧部材の移動に併せてシム板(および摩擦パッド)がスムーズに移動することとなり、シム板と押圧部材との接触が適切なものとなり、より効果的に鳴きを抑制することができる。

発明を実施するための最良の形態

0020

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

0021

図1〜図3は本発明によるディスクブレーキ装置用シム板の一実施形態を示すものであり、図1は本シム板を用いたディスクブレーキ装置の縦断面図、図2は本シム板と摩擦パッドとの位置関係を示す斜視図、また図3は本シム板の構成を摩擦パッドに取り付けた状態で示す断面図である。

0022

図1に示すディスクブレーキ装置1は、いわゆるフローティング・キャリパ型と呼ばれるもので、図示しない車輪と一体に回転する円盤状のロータ2、このロータ2を挟んで対向して配置した一対の摩擦パッド3および、これら摩擦パッドをロータに押しつけるためのピストン4を内蔵したキャリパ5を具える。本ディスクブレーキ装置1においては、ピストン4およびキャリパ5が一対の摩擦パッド3のそれぞれに対して押圧部材として働く。

0023

摩擦パッド3は、ロータ2の表面に押し付けられて所定の摩擦力を発生するライニング摩擦材)3aおよび、このライニング3aの裏面に取り付けた、取付金具として機能する金属板製の裏金3bからなる。またキャリパ5は、ロータ2上を跨ぐブリッジ部5a、ピストン4を収容したシリンダ部5bおよび、一方の摩擦パッド3を押圧するキャリパ爪5cからなる。

0024

図示の実施形態においては、本発明によるシム板10は、ピストン4側ではピストン4とこれに押圧される摩擦パッド3の裏金3bとの間、キャリパ爪5c側ではキャリパ爪5cとこれに押圧される摩擦パッド3の裏金3bとの間にそれぞれ介在している。本シム板10は、図2に示すように摩擦パッド3の裏金3bとほぼ相似形の板状をなし、例えば耐熱性接着剤等によって裏金3bに取り付けたものとなっている。

0025

図3は本シム板10の構成を示すものである。本シム板10は基板11、減衰材層12および表面層13からなる積層構造を取るもので、基板11は例えばステンレス製であり、減衰材層はゴムまたは粘弾性体からなり、また表面層はフィルム状の材料、例えばポリイミド材のような耐熱性の高い材料からなる。

0026

減衰材層12は、制動動作時における摩擦パッドとロータとの間の摩擦力によって発生する振動を減衰させて鳴きの発生を抑制する機能を果たすものであり、特にシム板と押圧部材との接触部において振動の減衰効果を発揮するものである。一方表面層13は、振動発生に際して生じる押圧部材のずれに対して、特にシム板と押圧部材との接触部およびその近傍においてのみ局所的に変形することで、前述の接触部における減衰効果をより高めるものである。

0027

次に本発明によるディスクブレーキ用シム板の減衰効果について、本シム板を従来のシム板と共にモデル化し、コンピュータによるシミュレーションを行った結果に基づいて説明する。

0028

図4はシミュレーションに用いた、本発明によるシム板および従来のシム板の構成を示すものである。図4(a)は本発明によるシム板であり、図3に示すものと同様に、シム板10はステンレス製の基板11、ゴム製の減衰材層12およびポリイミドフィルム製の表面層13からなる積層構造を取るものである。一方図4(b)は従来のシム板であり、このシム板20はステンレス製の基板21、ゴム製の減衰材層22および耐熱性不織布にゴムを含浸させた表面層23からなる積層構造を取るものである。これら各モデルは、共に摩擦パッド3の裏金3bに取り付け、制動動作時にピストン4によって押圧されるものとする。なお、図においては両者に共通する部材、すなわち摩擦パッドおよびピストンについては図1〜図3と同じ符号を付している。

0029

次に図5および図6は、図4のシム板をさらにモデル化したものを示す。まず図5に示すように、シム板の表面層を、多数の面内剛性kFを有するばねと多数の質点からなる系とし、また減衰材層を、全体としてせん断剛性kOを有し、多数の減衰要素Cおよび多数の摩擦要素fからなる系としてそれぞれモデル化し、これらの内のある点に荷重Fが加わるものとしている。

0030

図6は図5のモデルを、シミュレーションを行うための計算式を構成するためにさらに書き換えたものである。図6(a)に示すように、図5のモデルを、多数の質点(要素)X1,X2,・・・からなる振動系に書き換え、図5(b)に示す連立微分方程式を得る。

0031

上記のモデルを用いたシミュレーションの結果を図7に示す。図は一定の振幅を有する変位X0を入力した場合のせん断荷重時間変化を示している。図より明らかなように、本発明によるシム板におけるせん断荷重の変動は、従来のシム板におけるせん断荷重の変動よりも小さく、約半分程度となっている。このことは、本発明によるシム板においては、押圧部材との接触部において効果的に振動が減衰していることを示すものである。

0032

このような結果が生じる理由について図8を用いて説明する。まず図8(a)に示す本発明によるシム板10の場合、表面層13を構成するフィルムと接触するピストン4に図の矢印で示す微少変位が生じると、フィルムにも接触部で微少な変位が生じる。ところがフィルムは比較的面内剛性が低いため、変位は接触部とその近傍のみでしか生じない。そのためピストン4の変位に伴うシム板自体の変位も局所的なものとなる。結果として、ピストン4の振動に対するシム板10による減衰効果が効果的に発揮されることとなる。

0033

これに対して図8(b)に示す従来のシム板20の場合、表面層23を構成する耐熱性不織布の面内剛性が比較的高いため、表面層23とピストン4との接触部におけるピストン4の微少な変位が表面層のほぼ全体に伝達されてしまい、それによって局所的な変位をシム板20のほぼ全体で受けることとなる。その結果、シム板20の場合にはピストン4の振動に対する効果的な減衰効果が行われ難いものとなる。

0034

図9は本発明によるシム板の第二の実施形態を示すものである。図示のシム板30においては、シム基板31の左右両側に一対の張出部31a(図では一方のみを示す)を形成し、摩擦パッド7の裏金7bに形成した一対の張出部7cと共に、ブレーキ装置においてキャリパを取り付け支持し、制動動作時における摩擦力の反力を受けるトルクメンバ6の凹部6aに嵌め込んでいる。この張出部31aはシム板30のロータ回転方向への移動を規制する移動規制部として機能するものである。

0035

この移動規制部として機能する張出部31aを設けたことにより、制動動作時におけるシム板30と図示しないピストンまたはキャリパとの間のロータ回転方向での相対変位がほとんど生じなくなり、シム板30の減衰層および表面層の変形を極力小さくすることができ、シム板30の耐久性向上を図ることが可能となる。

0036

図10は本発明によるシム板の第三の実施形態を示すものであり、図9のシム板の変形例である。図示のシム板40もまたシム基板41の左右両側に一対の張出部41aを形成したものとなっているが、ここでは張出部41aの両端が直角に折れ曲がって略L字形状をなし、摩擦パッド7の裏金7bに形成した一対の張出部7cをそれぞれ嵌め込むように構成している。このような構成とすることにより、張出部41aはシム板40のロータ回転方向への移動を規制する移動規制部として機能すると共に、シム板40が摩擦パッド7と共にロータ面に対して垂直方向へ移動することを可能とする案内部としても機能することとなる。

0037

この張出部41aが案内部としても機能することにより、制動動作時のピストンおよびキャリパの移動に伴い摩擦パッド7とシム板40が一体となってスムーズに移動することができるようになり、シム板40とピストンおよびキャリパとの接触が適切なものとなり、より効果的に鳴きを抑制することができるようになる。

0038

図11は本発明によるシム板の第四の実施形態を示すものであり、これは図10のシム板の変形例である。図示のシム板50もまたシム基板51の左右両側に一対の略L字形状の張出部51aを形成したものとなっているが、ここではさらに張出部51aの外側端部に突起51bを形成し、この突起51bがトルクメンバ6の凹部6aに形成した溝6bに嵌り込むように構成している。このような構成とすることによっても、張出部51aはシム板50のロータ回転方向への移動を規制する移動規制部として機能すると共に、シム板50が摩擦パッド7と共にロータ面に対して垂直方向へ移動することを可能とする案内部としても機能することとなる。

0039

それによって、制動動作時のピストンおよびキャリパの移動に伴い摩擦パッド7とシム板51が一体となってよりスムーズに移動することができるようになり、シム板50とピストンおよびキャリパとの接触が適切なものとなり、より効果的に鳴きを抑制することができるようになる。

0040

さらに図12は本発明によるシム板の第五の実施形態を示すものであり、これもまた図10のシム板の変形例である。図示のシム板60もまたシム基板61の左右両側に一対の略L字形状の張出部61aを形成したものとなっているが、ここではさらに略コ字形フランジ61bを形成し、このフランジ61bがトルクメンバ6の凹部6aに嵌り込むように構成している。このような構成とすることによっても、張出部61aはシム板60のロータ回転方向への移動を規制する移動規制部として機能すると共に、シム板60が摩擦パッド7と共にロータ面に対して垂直方向へ移動することを可能とする案内部としても機能することとなる。

0041

このように構成することによっても、制動動作時のピストンおよびキャリパの移動に伴い摩擦パッド7とシム板61が一体となってよりスムーズに移動することができるようになり、シム板60とピストンおよびキャリパとの接触が適切なものとなり、より効果的に鳴きを抑制することができるようになる。

0042

以上説明したように、本発明によるディスクブレーキ装置用シム板によれば、制動動作時の表面層と押圧部材との接触部における押圧部材の微少な変位による、表面層の面内方向での局所的な伸縮に伴う振動減衰層の変形も局所的なものとなり、結果として十分な減衰効果を得ることができ、鳴きの防止を図ることができる。しかもシム板全体としての剛性は低下しないため、ブレーキフィーリングの低下を招くことがない。

0043

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態はいずれもフローティング・キャリパ型のディスクブレーキ装置に関するものであるが、本発明によるブレーキ装置用シム板はキャリパ固定型のディスクブレーキ装置にも適用し得るものである。

図面の簡単な説明

0044

図1本発明の一実施形態に係るシム板を用いたディスクブレーキ装置の縦断面図である。
図2本発明の一実施形態に係るシム板とディスクブレーキ装置の摩擦パッドとの位置関係を示す斜視図である。
図3本発明の一実施形態に係るシム板の構成を摩擦パッドに取り付けた状態で示す断面図である。
図4本発明によるシム板および従来のシム板のコンピュータシミュレーション用モデルの構成を概略示す断面図である。
図5図4のシム板の物理モデル化したものの構成を示す図である。
図6図5の物理モデルをさらに書き換えた図である。
図7図5の物理モデルを用いたシミュレーションの結果を示すグラフである。
図8本発明によるシム板と従来のシム板との作用を比較して示す図であり、図8(a)は本発明によるシム板を、図8(b)は従来のシム板をそれぞれ示す。
図9本発明によるシム板の第二の実施形態を概略示す図である。
図10本発明によるシム板の第三の実施形態を概略示す斜視図である。
図11本発明によるシム板の第四の実施形態を概略示す斜視図である。
図12本発明によるシム板の第五の実施形態を概略示す斜視図である。

--

0045

1ディスクブレーキ装置
2ロータ
3,7摩擦パッド
4ピストン
5キャリパ
6トルクメンバ
10,20,30,40,50,60シム板
11 シム板10の基板
12 シム板10の減衰材層
13 シム板10の表面層
21 シム板20の基板
22 シム板20の減衰材層
23 シム板20の表面層

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