JP2015121299A - ブレーキパッドのバックプレート及びブレーキパッド - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキパッドにおいて、摩擦材に発生する熱を効率的に放熱させるとともに、軽量化を実現したバックプレートを提供する。【解決手段】摩擦材とバックプレートを備えたブレーキパッドにおけるバックプレートであって、ステンレス製の経糸と緯糸により織られた網からなる層を複数層重ね、互いに焼結して形成されたことを特徴とする。全ての層における経糸と緯糸の線径及びメッシュが同じであるか、又は、少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の少なくとも一方の線径が異なる。摩擦材と反対側の最も外側に位置する層のメッシュが、他のいずれの層のメッシュよりも細かいこと、及び、一方の層における経糸又は緯糸のいずれかが、他方の層に織り込まれていることが好適である。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車部品のブレーキパッドに関し、特にブレーキパッドにおける支持部材であるバックプレートに関する。

自動車部品のディスクブレーキにおけるブレーキパッドは、通常、回転体を押圧する摩擦面を有する摩擦材と、摩擦材を支持するために摩擦面とは反対側の面に接合されたバックプレートとを備えている。汎用的なバックプレートは１枚の鉄板で形成される。鉄板製のバックプレートは、摩擦材に発生する摩擦熱を放散し難いという欠点がある。

ブレーキパッドの摩擦熱を効果的に放熱させるために、特許文献１、２では面上に凹凸を形成したバックプレートが開示されており、特許文献３では、通気のために面に平行な方向に複数の貫通孔を形成したバックプレートが提示されている。

特許文献４〜６にも、バックプレートに凹凸を形成したり、バックプレートを種々の多層構造としたものが開示されているが、これらは摩擦熱の放熱よりもむしろ摩擦熱をキャリパに伝達しないように断熱を目的としている。

特許文献７〜１０では、バックプレートの面に垂直な方向の複数の貫通孔を設けたり、面上に凹凸を形成したりしているが、これらは摩擦材が貫通孔や凹部に入り込むことで接合強度を向上させることを目的としている。

特開２０１２−１４９６７４号公報 特開２００２−６１６８３号公報 特開２００６−５２２２８９号公報 特開１９９７−２９６８３５号公報 特開２０１２−２１１６７５号公報 特開平１０−３７９９０号公報 特開２０１３−５０５４０７号公報 特開平４−２２４３２４号公報 実開平０３−１０５７３６号公報 実用新案登録第２５４３１４７号公報

現状のバックプレートは、摩擦材に発生する熱を効率的に排熱することができない。この結果、ブレーキパッドの温度が上昇し、ブレーキパッドのみならずディスクブレーキの寿命も縮めることとなる。また、鉄板製のバックプレートは、強度を確保できるが、重量があるという欠点もある。

以上の現状に鑑み、本発明は、ブレーキパッドにおいて、摩擦材に発生する熱を効率的に排熱できるとともに、軽量化を実現したバックプレートを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、以下の構成を提供する。
本発明の第１の態様は、摩擦材とバックプレートとを備えたブレーキパッドにおけるバックプレートであって、ステンレス製の経糸と緯糸により織られた網からなる層を複数層重ね、互いに焼結して形成されたことを特徴とする。
上記態様の一形態においては、全ての層における経糸と緯糸の線径及びメッシュが同じであることを特徴とする。
上記態様の一形態においては、少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の少なくとも一方の線径が異なることを特徴とする。
上記態様の一形態においては、少なくとも一組の隣り合う２つの層においてメッシュが異なることを特徴とする。
上記態様の一形態においては、摩擦材と反対側の最も外側に位置する層のメッシュが、他のいずれの層のメッシュよりも細かいことを特徴とする。
上記態様の一形態においては、全ての層における経糸と緯糸の各々の方向が同じであることを特徴とする。
上記態様の一形態においては、少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の各々の方向が異なることを特徴とする。
上記態様の一形態においては、少なくとも一組の２つの層において、一方の層における経糸又は緯糸のいずれか又は双方の一部又は全部が、他方の層に織り込まれていることを特徴とする。
本発明の第２の態様は、上記第１の態様のバックプレートと、摩擦材とを接合して構成されたブレーキパッドである。

本発明によるブレーキパッドのバックプレートは、ステンレス製の経糸と緯糸により織られた網を複数層重ね、互いに焼結して形成されているので、バックプレートの厚さ方向に無数の微細な貫通孔を具備する多孔質構造を有する。これらの無数の貫通孔は、摩擦材に発生した熱の排出経路として機能する。この結果、ブレーキパッドの効率的な排熱を実現することができる。これにより、ブレーキパッド及びディスクブレーキの寿命を延ばすことができる。

また、ステンレス製の網を複数層焼結したバックプレートは、摩擦材の支持体として十分に強固であると同時に、多孔質構造であるので軽量とすることができる。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明を適用したブレーキパッドの正面及び背面から見た外観斜視図である。 図２（ａ）は、一実施形態における図１（ｂ）のＳ−Ｓ部分断面に相当する図であり。（ｂ）は層の一部を示す平面図である。 図３は、別の実施形態における図１（ｂ）のＳ−Ｓ部分断面に相当する図である。 図４は、さらに別の実施形態における図１（ｂ）のＳ−Ｓ部分断面に相当する図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明のバックプレートにおける複数層の重ね方の変形形態を示した展開図である。 図６は、本発明のバックプレートの一実施例の表面写真である。

以下、一例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明の特徴は、ブレーキパッドにおけるバックプレートの構成にあるが、本発明の特徴を備える限りにおいて、ブレーキパッド及びバックプレートの全体形状及び寸法については、必要に応じて適宜、設計されるものである。

図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用したブレーキパッドの一例を正面及び背面から見た外観斜視図である。

ディスクブレーキのブレーキパッド１は、正面側に位置する摩擦材１０と、摩擦材１０を支持するために背面側に位置するバックプレート２０とを接合して構成される。ディスクブレーキにおいては、キャリパにより接続された一対のブレーキパッド１が回転ディスクを両側から押圧することにより、制動を行う。摩擦材１０とバックプレート２０はその接合面において強固に接合されている。

図２（ａ）は、ブレーキパッドの一実施形態における図１（ｂ）のＳ−Ｓ部分断面に相当する拡大断面図である。（ｂ）はバックプレートを構成する１つの層の一部を示す拡大平面図である。

図２（ａ）の断面図におけるブレーキパッドのバックプレート２０は、複数のステンレス製の網を層状に重ね、厚さ方向に高温高圧を印加して圧縮成型し、各網を互いに焼結させて一体化することにより、形成されている。このように形成されたバックプレート２０は、全体として１枚板と同様の剛性を有するものとなる。また、本図では、摩擦材１０とバックプレート２０の接合面を模式的に示している（以下の図面についても同様）が、実際には、柔軟性をもつ摩擦材がバックプレート２０の網目に入り込むことにより、密着融合した接合領域を形成しており、摩擦材が単なる平面と接合する場合に比べて接合強度が向上する。

本明細書では、複数層を構成する１枚の金網を１つの「層」と称することとする。図２（ａ）では、摩擦材１０の側から第１の層２０１、第２の層２０１、第３の層２０３、第４の層２０４．．．第ｎの層２０ｎを示している。ｎは、使用する金網の枚数すなわち層の全数を表す。なお、本図は、バックプレート２０の層構造を分かり易く示すために、各層間の隙間を実際より広く模式的に示した図である（以下の図面についても同様）。

バックプレート２０の厚さは、車種やディスクブレーキのキャリパにおいて必要とされる厚さに基づいて決定する。そして、バックプレート２０の厚さと、使用する各網の厚さ（焼結後の厚さ）を考慮して、必要な層の数ｎを決定する。例えば、８層〜２０層程度を積層するが、この範囲に限定するものではない。１枚のステンレス製の網は、ある程度の可撓性を有するが、複数層重ねて焼結することにより、バックプレートとして十分な剛性を備えたものとなる。

図２（ｂ）の部分平面図に示すように、１つの層を構成する網は、経糸２１と緯糸２２により織られている。図示の例では、平織りの網であるが、他の織り方、例えば綾織りでもよい。ここでの網目の大きさｅは、網目の格子形状が正方形のときの隣り合う２本の経糸２１の中心間距離とする。ここで「メッシュ」とは、１インチ（２５．４ｍｍ）当たりの網目の数を表す。例えば４メッシュの場合、網目の大きさｅは、６．３５ｍｍとなる。メッシュの数値が大きい程、細かい網目となる。なお、本明細書では網目の格子形状が正方形の場合について説明するが、格子形状は正方形に限られず、例えば長方形、菱形、六角形等でもよい。

図２の例では、１つの層における経糸２１の線径ｄ１と緯糸２２の線径ｄ２は同じであるが、経糸２１と緯糸２２の線径が異なっていてもよい。また、経糸２１及び緯糸２２は、図示の例では単線であるが、極細線を撚り合わせた撚線でもよい。なお、網の開孔率は、メッシュと線径から導出される。同じメッシュでも、線径が小さければ開孔率は大きくなり、線径が大きければ開孔率は小さくなる。

図２に示した実施形態では、同じ構成をもつ層を重ねており、複数層の全ての層における経糸と緯糸の線径及びメッシュが同じである。全ての層を重ねて焼結した際には、隣り合う層の接触する糸同士が焼結するとともに、１つの層内の経糸２１と緯糸２２も互いに焼結される。これにより、バックプレートとしての剛性を確保できる。一方、バックプレートの内部では、各層の網目の開孔が複雑に連通して３次元ネットワークのような多孔質構造が形成されている。それらの無数の微細孔はバックプレートの両面に開放された貫通孔となっている。従って、摩擦材１０からの熱がこれらの貫通孔を介して反対側の面へ排出される。また、多孔質構造であるので、一枚の金属板からなるバックプレートに比べて軽量である。

網の開孔率が大きければ排熱効果は大きくなるが強度的に弱くなり、開孔率が小さければその逆となる。よって、バックプレートに使用する各網の仕様及び枚数は、必要な排熱効果と強度を考慮して決定する。

ここで「ステンレス」とは、鉄を主成分としクロムを含む合金鋼を意味し、JISにおいて種々の規格が定められている。本発明ではいずれの規格のステンレスも含まれるものとする。また、ステンレス製の網は、メッシュ、線径、織り方等について多様な製品が入手可能であり、それらの中からバックプレートとして適切なものを選択できる。

以上に述べた図２の実施形態は、基本形態であり、図２の実施形態の１つの層の構成について述べた事項は、後述する他の実施形態における１つの層にも適用することができる。

図３は、本発明の別の実施形態における図１（ｂ）のＳ−Ｓ部分断面に相当する拡大図である。図３の実施形態は、図２の実施形態の変形形態である。図２の実施形態と異なる点は、バックプレート２０において、奇数番目の層２０１、２０３．．．と、偶数番目の層２０２、２０４．．．の金網の構成が異なる点である。両者を比べると、奇数番目の層２０１、２０３は、経糸２１Ａの線径ｄ１Ａ及び緯糸２２Ａの線径ｄ２Ａが細くかつ網目の大きさｅＡが小さく（メッシュが細かく）、一方、偶数番目の層２０２、２０４は、経糸２１Ｂの線径ｄ１Ｂ及び緯糸２２Ｂの線径ｄ２Ｂが太くかつ網目の大きさｅＢが大きい（メッシュが粗い）。

図３の実施形態では、このように構成の異なる網が交互に重ねられている。焼結のために圧縮されるとき、メッシュの細かい層がメッシュの粗い層の隙間に入り込むことにより、各層の結合強度がより強固となると期待される。

なお、図３の実施形態では、バックプレート２０の厚さ全体において２種の層を交互に配置しているが、一部の層にのみ構成の異なる層を配置してもよい。すなわち、少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の線径が異なっているような配置である。この場合、２つの層の経糸と緯糸の双方とも線径が異なっていてもよく、経糸のみ又は緯糸のみの線径が異なっていてもよい。

図３の実施形態は、隣り合う２つの層における経糸と緯糸の線径が異なると同時に網目の大きさすなわちメッシュも異なっている。図示しないが、別の形態として、隣り合う２つの層における経糸と緯糸の線径が異なるがメッシュは同じ形態としてもよい。さらに別の形態として、隣り合う２つの層における経糸と緯糸の線径が同じでメッシュが異なる形態としてもよい。さらに、本発明のバックプレートは、２種の異なる構成の層を含む形態に限られず、３種以上の異なる構成の層を組み合わせた形態であってもよい。

図４は、本発明のさらに別の実施形態における図１（ｂ）のＳ−Ｓ部分断面に相当する拡大図である。図４の実施形態は、図３の実施形態の変形形態である。図３の実施形態と異なる点は、バックプレート２０において、摩擦材１０と反対側の最も外側に位置する層２０ｎの網目の大きさｅＣが、他のいずれの層のそれよりも小さいことである。すなわち、最もメッシュの細かい金網を最外層２０ｎに配置している。また、経糸の線径ｄ１Ｃ及び緯糸の線径ｄ２Ｃについても、他のいずれの層の経糸２１Ａ、２１Ｂ及び緯糸２２Ａ、２２Ｂよりも小さくすることが好適である。

バックプレート２０における摩擦材１０と反対側の最外層２０ｎの表面は、キャリパのピストン入力を直接受ける面である。従って、最外層２０ｎとして、緻密な構造である最小メッシュ層を設けることにより、バックプレート２０のピストン入力に対する耐力が向上する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、上述した本発明のバックプレート２０における複数層の重ね方の変形形態を示した展開図である。

図５（ａ）は、上述した例と同様の形態であり、層２０１、２０２．．．２０ｎを構成する各網の格子の経糸と緯糸を、バックプレート２０の縦方向及び横方向に対して平行（白矢印参照）に配置した例である。図５（ｂ）は、各網の格子の経糸と緯糸を、バックプレート２０の縦方向及び横方向に対して４５度傾斜（白矢印参照）させて配置した例である。図５（ｃ）は、図５（ａ）の配置と図５（ｂ）の配置を交互に重ねて配置した例である。

図５（ａ）（ｂ）の形態では、複数層の全ての層における経糸と緯糸の各々の方向が同じである。図５（ｃ）の形態をさらに一般化すると、少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の各々の方向が互いに異なるように複数層を重ねた形態としてもよい。

図示しないが、さらに別の実施形態として、バックプレートを形成する複数層のうち、少なくとも一組の２つの層において、一方の層における経糸又は緯糸が他方の層に織り込まれていることが好適である。この場合、経糸と緯糸の双方が織り込まれても、経糸のみ又は緯糸のみが織り込まれてもよい。また、経糸の全て若しくは緯糸の全てが織り込まれてもよく、又は、経糸の一部若しくは緯糸の一部のみが織り込まれてもよい。なお、互いに糸が織り込まれる２つの層は、隣り合う層でも２層以上離れた層でもよい。さらに、層を構成している経糸及び緯糸以外の別の糸を用いて、２つ又はそれ以上の重ねられた層を結合するように織り込んでもよい。

このように層と層を糸で結合することにより、各層間の接合性を高め、バックプレート全体の強度を向上させることができる。

本発明によるブレーキパッドのバックプレートは、以上の各実施形態において説明及び図示した各特徴を組み合わせることにより、説明及び図示した形態以外にも多種多様な変形形態が可能である。また、本発明は、実施例として示す数値に限定されるものではない。

実施例のバックプレートは、以下の２種類のステンレス製の網を使用した。
第１の網：経糸及び緯糸の線径０．８ｍｍ、１２メッシュ
第２の網：経糸及び緯糸の線径０．４５ｍｍ、１６メッシュ
上記２種類の網各４枚、合計８枚を交互に重ね、９．１ｔ〜５．２ｔの範囲の圧力を印加して圧縮し、焼結一体化させた。
図６は、作製したバックプレートの表面の写真である。

上記のように作製したバックプレートは、同形状の従来の鉄板製のバックプレートに比べて重量が約４０％であった。

このバックプレートに摩擦材を接合して作製したブレーキパッドのブレーキ試験を行った。連続ブレーキング時における温度上昇が、従来の鉄板製のバックプレートに比べて抑制できることが確認された。

１ ブレーキパッド
１０ 摩擦材
２０ バックプレート
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 経糸
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 緯糸
ｅ、ｅＡ、ｅＢ ｅＣ 網目の大きさ
ｄ１、ｄ１Ａ、ｄ１Ｂ ｄ１Ｃ経糸の線径
ｄ２、ｄ２Ａ、ｄ２Ｂ ｄ２Ｃ 緯糸の線径

Claims (9)

1. 摩擦材とバックプレートとを備えたブレーキパッドにおけるバックプレートであって、
   ステンレス製の経糸と緯糸により織られた網からなる層を複数層重ね、互いに焼結して形成されたことを特徴とする、ブレーキパッドのバックプレート。
2. 全ての層における経糸と緯糸の線径及びメッシュが同じであることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキパッドのバックプレート。
3. 少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の少なくとも一方の線径が異なることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキパッドのバックプレート。
4. 少なくとも一組の隣り合う２つの層においてメッシュが異なることを特徴とする、請求項１又は３に記載のブレーキパッドのバックプレート。
5. 摩擦材と反対側の最も外側に位置する層のメッシュが、他のいずれの層のメッシュよりも細かいことを特徴とする請求項４に記載のブレーキパッドのバックプレート。
6. 全ての層における経糸と緯糸の各々の方向が同じであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のブレーキパッドのバックプレート。
7. 少なくとも一組の隣り合う２つの層において経糸と緯糸の各々の方向が異なることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のブレーキパッドのバックプレート。
8. 少なくとも一組の２つの層において、一方の層における経糸又は緯糸のいずれか又は双方の一部又は全部が、他方の層に織り込まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のブレーキパッドのバックプレート。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のバックプレートと、摩擦材とを接合して構成されたブレーキパッド。