JP2005351287A - 自転車用ディスクブレーキパッド - Google Patents

Abstract

【課題】 自転車用ディスクブレーキパッドにおいて、摩擦部材の摩耗を音により告知しつつディスクロータの寿命の低下を抑える。
【解決手段】 ディスクブレーキパッド７６は、バックプレート７７に摩擦部材７８が接合されたパッドであって、摩擦部材７８は、同一の成分の摩擦サイン部８０と摩擦制動部８１とを含み、摩擦サイン部８０がバックプレート７７側の積層構造を有し、摩擦サイン部８０の成分中の硬質成分比率が、摩擦制動部８１の成分中の硬質成分比率より高いことを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ブレーキパッド、特に、バックプレートに摩擦部材が接合された自転車用ディスクブレーキパッドに関する。

ディスクブレーキパッドは、通常、車輪とともに回転するディスクブレーキロータを挟持して車輪を制動する。従来のディスクブレーキパッドとして、いわゆるレジンパッドが知られている。レジンパッドは、たとえば、複数の粉末素材が合成樹脂製結合剤（バインダー）により結合された摩擦部材と、摩擦部材が、たとえば接着剤により接合された金属製のバックプレートとを有している（たとえば、特許文献１参照）。このような構成のディスクブレーキパッドでは、摩擦部材が摩耗すると、バックプレートとディスクロータとが接触し音鳴りして摩擦部材が摩耗したことを告知している。
特開平６−７４２６７号公報

前記従来の構成では、ディスクロータにバックプレートが接触することにより摩擦部材の摩耗を告知するようにしている。このため、摩擦部材が摩耗して音鳴りしたときには、金属製のバックプレートが同じく金属製のディスクロータを傷つけてディスクロータの寿命が低下するおそれがある。

本発明の課題は、自転車用ディスクブレーキパッドにおいて、摩擦部材の摩耗を音により告知しつつディスクロータの寿命の低下を抑えることにある。

発明１に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、バックプレートに摩擦部材が接合されたパッドであって、摩擦部材は、同一の成分の摩擦サイン部と摩擦制動部とを含み、摩擦サイン部がバックプレート側の積層構造を有し、摩擦サイン部の成分中の硬質成分比率が、摩擦制動部の成分中の硬質成分比率より高いことを特徴とする。

このブレーキパッドでは、摩擦部材を同一の成分で硬質成分比率が高い摩擦サイン部と摩擦制動部との２層構造とし、摩擦制動部が摩耗して硬質の摩擦サイン部にディスクロータが接触すると音鳴りするようにしている。ここでは、バックプレートではなく、摩擦制動部が摩耗して摩擦サイン部にディスクロータが接触すると摩擦サイン部で音鳴りするようにしているので、摩擦部材が摩耗して音鳴りしてもバックプレートとディスクロータとが接触することがない。このため、摩擦部材の摩耗を音により告知しつつディスクロータの寿命の低下を抑えることができる。
発明２に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１に記載のパッドにおいて、バックプレートの少なくとも一部の周縁部に沿って摩擦サイン部との接合面に凸部が設けられ、摩擦サイン部の周縁部には、凸部と嵌合する第１切欠部が設けられていることを特徴とする。この場合には、摩擦サイン部の第１切欠部とバックプレートの凸部との嵌合により、摩擦サイン部がバックプレートから剪断剥離しにくくなる。

発明３に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１に記載のパッドにおいて摩擦サイン部は、バックプレートの略中央部に接合され、摩擦制動部は、摩擦サイン部を覆うように前記摩擦サイン部及びバックプレートに接合されていることを特徴とする。この場合には、摩擦制動部が摩擦サイン部を覆っているので、摩擦摩耗部が摩耗し中央に配置された摩擦サイン部が露出して音鳴りしても、摩擦制動部が摩擦サイン部の周囲に残る。このため、制動特性が急激に変化しにくくなる。

発明４に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明３に記載のパッドにおいて、バックプレートの少なくとも一部の周縁部に沿って摩擦サイン部との接合面に凸部が設けられ、摩擦制動部の周縁部には、凸部と嵌合する第２切欠部が設けられていることを特徴とする。この場合には、摩擦サイン部の第２切欠部とバックプレートの凸部との嵌合により、摩擦サイン部がバックプレートから剪断剥離しにくくなる。

発明５に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から４のいずれかに記載のパッドにおいて、バックプレートの摩擦サイン部との接合面には、第１凹凸部が設けられ、摩擦サイン部には、第１凹凸部と嵌合する第２凹凸部が設けられていることを特徴とする。この場合には、凹凸嵌合によりバックプレートに対して摩擦サイン部が剪断剥離しにくくなる。

発明６に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から５のいずれかに記載のパッドにおいて、摩擦サイン部の摩擦制動部との接合面には第３凹凸部が設けられ、摩擦制動部には、第３凹凸部と嵌合する第４凹凸部が設けられていることを特徴とする。この場合には、凹凸嵌合により摩擦サイン部に対して摩擦制動部が剪断剥離しにくくなる。

発明７に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から６のいずれかに記載のパッドにおいて、摩擦部材の成分中の硬質成分は、少なくとも三酸化二クロムを含む成分から構成され、三酸化二クロムの成分比率を異ならせることにより、摩擦制動部及び摩擦サイン部の硬質成分比率を異ならせていることを特徴とする。この場合には、成分中の三酸化二クロムの成分比率を異ならせることにより比較的少ない成分比率の変化で音により告知ができ、摩擦制動力に影響を与えにくくなる。

発明８に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から６のいずれかに記載のパッドにおいて、摩擦部材の成分中の硬質成分は、少なくともシリカを含む成分であり、シリカの成分比率を異ならせることにより、摩擦制動部及び摩擦サイン部の硬質成分比率を異ならせていることを特徴とする。この場合には、成分中のシリカの成分比率を異ならせることにより比較的少ない成分比率の変化で音により告知ができ、摩擦制動力に影響を与えにくくなる。

発明９に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から６のいずれかに記載のパッドにおいて、摩擦部材の成分中の硬質成分は、少なくとも三酸化二クロム及びシリカを含む成分であり、三酸化二クロム及びシリカの双方の成分比率を異ならせることにより、摩擦制動部及び摩擦サイン部の硬質成分比率を異ならせていることを特徴とする。この場合には、成分中の三酸化二クロム及びシリカの少なくとも一方、又は、双方の成分比率を異ならせることにより比較的少ない成分比率の変化で音により告知ができ、摩擦制動力に影響を与えにくくなる。

本発明によれば、バックプレートではなく、摩擦制動部が摩耗して摩擦サイン部にディスクロータが接触すると音鳴りするようにしているので、摩擦部材が摩耗して音鳴りしても硬質のバックプレートとディスクロータとが接触することがない。このため、ディスクロータが傷つきにくくなり、摩擦部材の摩耗を音により告知しつつディスクロータの寿命の低下を抑えることができる。

図１は、本発明の実施形態１によるディスクブレーキ装置１２を搭載した自転車１０のフロント部分を示している。このような自転車１０は、当該技術では公知であり、自転車の構成部品についての詳細な説明は省略する。

自転車１０は、従来知られたものであり、ハンドルバー１５を有する自転車フレーム１４と、フロント及びリアフォーク１６（フロントフォークのみ図示）と、前後輪１７（前輪のみ図示）と、スプロケットやチェーンを含む駆動装置とを含んでいる。

ディスクブレーキ装置１２は、ダブルクラウン型のサスペンション付きのフロントフォーク１６に装着されたブレーキキャリパ２１と、ディスクロータ２２と、ブレーキ作動機構２３とを備えている。

ブレーキキャリパ２１は、ディスクロータ２２に近接した位置で自転車１０のフロントフォーク１６に取り付けられており、ディスクロータ２２にその回転を停止させる締め付け力を加えることができる。図２及び図３に示すように、ブレーキキャリパ２１は、ハウジング５０と、ピストンユニット５１とを備えている。ハウジング５０は、たとえばアルミニウム合金などの熱伝導性材料で構成されており、ボルトで結合された第１ハウジング部材５２ａと、第２ハウジング部材５２ｂとを有している。両ハウジング部材５２ａ，５２ｂは実質的に同じ形状であり、第２ハウジング部材５２ｂには、ブレーキ作動機構２３の油圧配管８６が連結され、両ハウジング部材５２ａ，５２ｂにブレーキオイルが供給されるようになっている。

また、第２ハウジング部材５２ｂは、ブレーキキャリパ２１をフロントフォーク１６にボルト止めするための取付部材５４を形成する外向きに延出したフランジを有している。両ハウジング部材５２ａ，５２ｂをボルト締めすると、ブレーキスロットがその間に形成され、その間にディスクロータ２２を収納することができる。また両ハウジング部材５２ａ，５２ｂには、図３及び図５に示すように、それぞれ２つのピストン７４が収納される円形のシリンダ部５７ａ，５７ｂと、それぞれのシリンダ部５７ａ，５７ｂにブレーキオイルを供給するための油路５８ａ，５８ｂが形成されている。これにより、ブレーキ作動機構２３から供給されたブレーキオイルは、第２ハウジング部材５２ｂに流入して油路５８ａ，５８ｂに流入することによってピストンユニット５１を作動させる。

図３に示すように、ピストンユニット５１は、４つのピストン７４と、１対のブレーキパッド７６とを有している。ピストン７４は、１対のシリンダ部５７ａ，５７ｂに摺動自在にはめ込まれており、制動解除位置と制動位置との間で移動する。ブレーキパッド７６は、ピストン７４の先端に配置され一体で移動する。したがって、ピストン７４が制動解除位置から制動位置に移動するとブレーキパッド７６も制動解除位置から制動位置に移動する。制動位置にあるとき、ブレーキパッド７６はディスクロータ２２を挟持して摩擦係合し、ディスクロータ２２を介して前輪１７を制動する。制動解除位置にあるとき、ブレーキパッド７６はディスクロータ２２から離れてディスクロータ２２は自由回転可能になる。

ブレーキパッド７６はレジンパッドであり、図６及び図７に示すように、金属製のバックプレート７７に合成樹脂により金属材料を含む粉末を結合した摩擦部材７８が、たとえば、接着剤により接合されたものである。バックプレート７７は、たとえば、１．５ｍｍ〜１．８ｍｍ程度の厚みのステンレス合金製の板状部材であり、第１及び第２ハウジング部材５２ａ，５２ｂに、係止される鉤状の係止部７７ａと進退自在に支持される円形の支持部７７ｂとを有している。また、バックプレート７７は、摩擦部材７８の接合面の周縁部に沿って摩擦部材７８に向けて突出する凸部７７ｃを有している。

摩擦部材７８は、バックプレート７７上に積層される硬質の摩擦サイン部６０と、摩擦サイン部６０上に積層される摩擦制動部６１とを有している。摩擦サイン部６０の摩擦制動部６１との接合面には円柱状に突出する突出部６２ａを有する凹凸部６２が設けられている。また、摩擦サイン部６０は、バックプレート７７の凸部７７ｃに嵌合する切欠部６３を有している。摩擦部材７８の厚みは、たとえば、２．０ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の厚みを有するのであり、摩擦サイン部６０と摩擦制動部６１との厚みの比は、１：３〜１：１の範囲である。

摩擦制動部６１には、摩擦サイン部６０の突出部６２ａに嵌合する円柱状の凹み部６４ａを有する凹凸部６４が摩擦サイン部６０との接合面に設けられている。摩擦制動部６１の表面はディスクロータ２２に接触して前輪１７を制動する。

摩擦サイン部６０と摩擦制動部６１とは、同一の成分で硬質成分の比率が摩擦サイン部６０の方が高いように構成されている。具体的には、表１に示すように、三酸化二クロムの割合が摩擦サイン部６０の方が摩擦制動部６１に比べて高くなっている。なお、摩擦サイン部６０では、三酸化にクロム以外の成分は摩擦制動部６１より減らしている。

これにより、摩擦サイン部６０は、摩擦制動部６１より硬質になっている。このように硬質の摩擦サイン部６０は、回転しているディスクロータ２２と圧接すると、軟質の摩擦制動部６１に比べて大きな音で鳴りやすい。このため、摩擦制動部６１が摩耗して摩擦サイン部６０が露出しディスクロータ２２と圧接すると、音鳴りしてライダーに摩擦部材７８が摩耗していることを告知できる。この音鳴りするとき、ディスクロータ２２は、バックプレート７７に圧接しているわけではないので、ディスクロータ２２が傷つきにくくなり、ディスクロータ２２の寿命の低下を防止できる。

次にディスクブレーキパッドの製造方法について図８及び図９を用いて説明する。

図８に示すように、バックプレート７７では、ステップＳ１で母材となるステンレス合金製の凸部７７ｃ等を形成した板材を用意する。ステップＳ２では、たとえば回転洗浄機を利用して予備脱脂処理を行い、表裏面の汚れを取り除く。ステップＳ３では、接着剤の付着性を良くするために表面をショットブラスト処理する。ステップＳ４では、ショットブラスト後の汚れを取り除くために回転洗浄機を利用して仕上げ脱脂処理を行う。ステップＳ５では、たとえば、フェノール樹脂系接着剤を摩擦部材７８の接合面に塗布する。ステップＳ６では、たとえば１日程度接着剤を自然乾燥させる。

一方、摩擦部材７８では、ステップＳ７では、摩擦部材となる原料を用意する。ステップＳ８では、原材料は表１に示したような所定の成分比となるように計量する。ステップＳ９では、レディゲミキサ等を利用して原材料を均等に混合する。ステップＳ１０では、摩擦サイン部６０となる部分を仮に成形する第１仮成形処理を行う。この状態の図９（ａ）に示す。ここでは、摩擦サイン部６０の摩擦制動部６１との接合面に突出部６２ａを有する凹凸部６２を形成するとともに、バックプレート７７との接合面に切欠部６３を形成する。ステップＳ１１では、摩擦サイン部６０上に摩擦サイン部６０を覆うように摩擦制動部６１となる部分を乗せて仮成形する第２仮成形処理を行う。この状態を図９（ｂ）に示す。ここでは、摩擦制動部６１に凹み部６４ａを有する凹凸部６４が形成される。また、表面は平滑に成形される。これらの処理が行うと、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、摩擦部材７８をバックプレート７７上に載置する。ステップＳ１３では、載置された摩擦部材７８を加圧しかつプレス機を利用して加熱加圧処理して本成形処理を行う。このとき、たとえば、３００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で１７５℃に８分間加熱・加圧成形処理する。これにより、摩擦部材７８がバックプレート７７に固着される。ステップＳ１４では、バインダーである合成樹脂が完全に溶けて固まるようにするために電気炉を利用して、たとえば２００℃で１０時間アフターキュア処理を行う。ステップＳ１５では、摩擦部材７８の表面を平滑にして厚みをそろえるために研磨処理を行い、図９（ｃ）に示すように製品としてのディスクブレーキパッド７６が完成する。

ディスクロータ２２は、前輪１７のハブに固定されており、前輪１７に連動して回転する。ディスクロータ２２は、図２に示すように、たとえばステンレス合金製の円板部材であり、中心に位置するハブ取付部２２ａと外周側の摩擦面となるリング状のロータ部２２ｂとを一体形成したものである。

ブレーキ作動機構２３は、図４及び図５に示すように、ブレーキキャリパ２１を作動させてディスクロータ２２を強力に挟持することにより前輪１７に制動をかけるための機構である。ブレーキ作動機構２３は、ハンドルバー１５の右端部に一体で取り付けられている。ブレーキ作動機構２３は、ブレーキレバー８０と、マスターシリンダ８１と、マスターピストン８２と、オイルタンク８３とを有している。

ブレーキレバー８０は、図４及び図５に示すように、ハンドルバー１５に装着されたブラケット８４と、ブラケット８４に制動位置と制動解除位置とに揺動自在に装着されたレバー部８５とを有している。ブラケット８４は、マスターシリンダ８１と一体形成されており、マスターピストン８２及びオイルタンク８３はブラケット８４に支持されている。マスターピストン８２は、マスターシリンダ８１内に移動可能に取り付けられている。さらに具体的に言うと、オイルタンク８３はマスターシリンダ８１に取り付けられており、マスターシリンダ８１の内孔と連通してそれに作動流体を供給する。マスターピストン８２は一端部でレバー部８５に連結されているため、マスターピストン８２をマスターシリンダ８１内で軸方向に移動させることができる。従って、レバー部８５を作動させると、マスターピストン８２はマスターシリンダ８１内を軸方向に移動する。このようにマスターピストン８２がマスターシリンダ８１内を移動することによって、圧油がブレーキキャリパ２１に連結された油圧配管８６へ送られる。このため、圧油がピストン７４およびブレーキパッド７６を移動させてディスクロータ２２を挟持し、前輪１７を制動する。

このディスクブレーキ装置１２では、ブレーキ作動機構２３の作動によって、ブレーキキャリパ２１は、ディスクロータ２２が回転可能な制動解除位置とディスクロータ２２に制動力を作用させる制動位置との間で動作する。

ここでは、バックプレート７７ではなく、摩擦制動部６１が摩耗して摩擦サイン部６０にディスクロータ２２が接触すると摩擦サイン部６０で音鳴りするようにしているので、摩擦部材７８が摩耗して音鳴りしてもバックプレート７７とディスクロータ２２とが接触することがない。このため、摩擦部材の摩耗を音により告知しつつディスクロータ２２の寿命の低下を抑えることができる。

〔他の実施形態〕
（ａ） 前記実施形態では、複数の凹凸部を摩擦部材に形成したが、図１０及び図１１に示すように、摩擦サイン部１６０をバックプレート７７の中心部にたとえば円板状に形成し、摩擦サイン部１６０を覆うように摩擦制動部１６１を摩擦サイン部１６０及びバックプレート７７に接合してもよい。この場合、バックプレート７７の凸部７７ｃに係合する切欠部１６３が摩擦制動部１６１に形成されている。

（ｂ） 前記実施形態では、バックプレート７７の周縁部全体に凸部７７ｃを設けたが少なくとも一部に凸部を設ければよい。

（ｃ） 前記実施形態では、バックプレート７７の凸部７７ｃをバックプレート７７の凹凸部と兼用したが、バックプレート７７の周縁部以外に凹凸部を設けてもよい。

本発明の一実施形態を採用した自転車の前部側面図。 そのディスクロータ部分の側面図。 ブレーキキャリパの分解模式図。 ブレーキ作動機構の正面図。 ディスクブレーキ装置の概略構成図。 本発明の一実施形態によるディスクブレーキパッドの平面図。 図６のVII−VII断面図。 ディスクブレーキパッドの製造工程を示すフローチャート。 製造時のディスクブレーキパッドの断面図。 他の実施形態の図６に相当する図。 他の実施形態の図７に相当する図。

符号の説明

６０，１６０ 摩擦サイン部
６１，１６１ 摩擦制動部
６２ 凹凸部
６３，１６３ 切欠部
６４ 凹凸部
７６ ディスクブレーキパッド
７７ バックプレート
７７ｃ 凸部
７８ 摩擦部材

Claims (9)

1. バックプレートに摩擦部材が接合された自転車用ディスクブレーキ装置のディスクブレーキパッドであって、
   前記摩擦部材は、同一の成分の摩擦サイン部と摩擦制動部とを含み、
   前記摩擦サイン部がバックプレート側の積層構造を有し、
   前記摩擦サイン部の成分中の硬質成分比率が、前記摩擦制動部の成分中の硬質成分比率より高いことを特徴とする自転車用ディスクブレーキパッド。
2. 前記バックプレートの少なくとも一部の周縁部に沿って前記摩擦サイン部との接合面に凸部が設けられ、
   前記摩擦サイン部の周縁部には、前記凸部と嵌合する第１切欠部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
3. 前記摩擦サイン部は、前記バックプレートの略中央部に接合され、
   前記摩擦制動部は、前記摩擦サイン部を覆うように前記摩擦サイン部及びバックプレートに接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
4. 前記バックプレートの少なくとも一部の周縁部に沿って前記摩擦サイン部との接合面に凸部が設けられ、
   前記摩擦制動部の周縁部には、前記凸部と嵌合する第２切欠部が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
5. 前記バックプレートの前記摩擦サイン部との接合面には第１凹凸部が設けられ、
   前記摩擦サイン部には前記第１凹凸部と嵌合する第２凹凸部が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
6. 前記摩擦サイン部の前記摩擦制動部との接合面には第３凹凸部が設けられ、
   前記摩擦制動部には前記第３凹凸部と嵌合する第４凹凸部が設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
7. 前記摩擦部材の成分中の硬質成分は、少なくとも三酸化二クロムを含む成分から構成され、
   前記三酸化二クロムの成分比率を異ならせることにより、前記摩擦制動部及び前記摩擦サイン部の硬質成分比率を異ならせていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
8. 前記摩擦部材の成分中の硬質成分は、少なくともシリカを含む成分であり、
   前記シリカの成分比率を異ならせることにより、前記摩擦制動部及び前記摩擦サイン部の硬質成分比率を異ならせていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
9. 前記摩擦部材の成分中の硬質成分は、少なくとも三酸化二クロム及びシリカを含む成分であり、
   前記三酸化二クロム及びシリカの双方の成分比率を異ならせることにより、前記摩擦制動部及び前記摩擦サイン部の硬質成分比率を異ならせていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。

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