JP4932786B2 - Disc brake pad - Google Patents
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Description
本発明は、車両のディスクブレーキ用パッドに関するものである。 The present invention relates to a disc brake pad of a vehicle.
一般に車両のディスクブレーキ用パッドは、例えば下記特許文献1及び2に開示されているように、裏金に取り付けられた補強板等に摩擦材を固定した構造となっている。具体的には、特許文献1のブレーキパッドでは、摩擦材を補強板に組み付けた状態で焼結させるとともに、それをリベットによって裏金に締結している。一方、特許文献2のブレーキパッドでは、粗地で被覆された粗地支持体が裏金に溶接され、この粗地支持体に摩擦材がプレスされている。
前記特許文献に開示されたブレーキパッドでは、補強板又は粗地支持体を備えることにより、摩擦材自体がこれら補強板等から外れて脱落しないようになっている。しかしながら、摩擦材として例えば多種の物質を母材に分散させてなる焼結材を利用する場合は、分散させた物質と母材の熱膨張率が異なるため、摩擦熱などによりその物質と母材との境界面が剥離し、それに沿って摩擦材の厚み方向の中間部にクラックが生じることがある。この場合、これらのブレーキパッドでは、補強板又は粗地支持体と摩擦材の結合部は強固に結合されているものの、摩擦材の摩擦面側の一部が脱落するのを防止することは困難である。すなわち、ブレーキ時に摩擦材がせん断力を受けることにより、摩擦材に裏金に沿う方向にクラックが入った場合、このクラックは使用の継続によって次第に進展するため、クラックが原因となって摩擦材が部分的に分離して脱落してしまう虞がある。 In the brake pad disclosed in the above-mentioned patent document, by providing a reinforcing plate or a rough ground support, the friction material itself does not come off from these reinforcing plates and the like. However, for example, when using a sintered material in which various substances are dispersed in the base material as the friction material, the thermal expansion coefficient of the dispersed material is different from that of the base material. May be peeled off, and cracks may be generated in the middle portion in the thickness direction of the friction material. In this case, in these brake pads, although the joint portion of the reinforcing plate or the rough ground support and the friction material is firmly bonded, it is difficult to prevent a part of the friction surface side of the friction material from falling off. It is. In other words, when the friction material receives a shearing force during braking and a crack is generated in the direction along the back metal, the crack gradually develops due to continued use. There is a risk of separation and dropout.
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ディスクブレーキ用パッドにおいて、摩擦材の部分的な脱落をも有効に防止できるようにすることにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to effectively prevent partial loss of a friction material in a disc brake pad.
前記の目的を達成するため、本発明は、球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製であり、ベース部と側壁部とによってカップ状に形成されているカップと、前記側壁部と同程度の高さで前記カップの内側に保持されている焼結摩擦材と、を備えているディスクブレーキ用パッドである。
In order to achieve the above object, the present invention is made of spheroidal graphite cast iron or gray cast iron, and has a cup formed in a cup shape by a base portion and a side wall portion, and has a height similar to that of the side wall portion. A disc brake pad comprising a sintered friction material held inside the cup.
本発明では、焼結摩擦材と同程度の高さの側壁部を有するカップに焼結摩擦材が保持される構成となっているので、ディスクとの摩擦力によって焼結摩擦材にせん断力が発生するとしても、その大きさを低減することができる。しかも、焼結摩擦材がカップに保持されているので、焼結摩擦材にクラックが発生したとしても、焼結摩擦材が脱落、飛散してしまうことを防止することができる。 In the present invention, since the sintered friction material is held in a cup having a side wall portion having the same height as that of the sintered friction material, a shear force is applied to the sintered friction material by the frictional force with the disk. Even if it occurs, its size can be reduced. And since the sintered friction material is hold | maintained at the cup, even if a crack generate | occur | produces in a sintered friction material, it can prevent that a sintered friction material falls and scatters.
そして、前記カップが球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製であるので、鋼のディスクに損傷を与え難くすることができる。
Then, the cup than is made of spheroidal graphite cast iron or gray cast iron, it can be made difficult to damage the steel disk.
本発明において、前記カップの側壁部には、クラック発生後の前記焼結摩擦材を保持する引掛け構造が設けられているのがより好ましい。この態様では、焼結摩擦材にクラックが発生して、焼結摩擦材の一部が分離された状態になったとしてもカップ側壁部の引掛け構造によって、その分離された一部の焼結摩擦材が保持される。このため、クラックで分離した焼結摩擦材の脱落、発散を確実に防止することができる。 In the present invention , it is more preferable that the side wall portion of the cup is provided with a hook structure for holding the sintered friction material after generation of cracks. In this aspect, even if a crack is generated in the sintered friction material and a part of the sintered friction material is in a separated state, the part of the sintered material is separated by the hook structure of the cup side wall. The friction material is retained. For this reason, it is possible to surely prevent the sintered friction material separated by cracks from falling off and divergence.
前記引掛け構造は、前記焼結摩擦材が接合される前記側壁部の内面に、前記ベース部から離れる方向に向かって繰り返し現れるように形成される凹凸であってもよい。この態様では、焼結摩擦材にクラックが発生して焼結摩擦材の一部が分離された状態になった場合に、その分離された一部の焼結摩擦材が凹凸に引っ掛かって保持される。しかも、凹凸がベース部から離れる方向に繰り返し形成されているため、カップの側壁部が次第に摩滅していくとしても凹凸が消滅することはない。したがって、カップの側壁部が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材が脱落、発散することを確実に防止することができる。 The hook structure may be unevenness formed so as to repeatedly appear toward the direction away from the base portion on the inner surface of the side wall portion to which the sintered friction material is joined. In this aspect, when a crack is generated in the sintered friction material and a part of the sintered friction material is separated, the separated part of the sintered friction material is caught by the unevenness and held. The Moreover, since the unevenness is repeatedly formed in the direction away from the base portion, the unevenness will not disappear even if the side wall portion of the cup is gradually worn away. Therefore, even if the side wall portion of the cup gradually wears out, it is possible to reliably prevent a part of the sintered friction material separated by the cracks from dropping and divergence.
前記凹凸を構成する凹部の内角が鈍角であるのが好ましい。この態様では、カップの側壁部の凹部に接合される焼結摩擦材の頂角が鈍角となる。このため、焼結摩擦材の頂角部分が鋭角とならず、ある程度のボリュームを持たせることができる。したがって、焼結摩擦材の頂角部分が割れて脱落してしまうことを有効に防止することができる。 It is preferable that the internal angle of the concave portion constituting the concave and convex is an obtuse angle. In this aspect, the apex angle of the sintered friction material joined to the recess in the side wall portion of the cup becomes an obtuse angle. For this reason, the apex angle portion of the sintered friction material does not become an acute angle, and can have a certain volume. Therefore, it is possible to effectively prevent the vertical angle portion of the sintered friction material from cracking and falling off.
前記引掛け構造は、前記焼結摩擦材が接合される前記側壁部の内面に、前記ベース部から離れるに従って、対向する内面同士が互いに近づくように傾斜状に形成されたテーパ構造であってもよい。この態様では、焼結摩擦材の外側寸法が、ベース部から離れるにしたがって次第に小さくなる構造となる。このため、焼結摩擦材にクラックが発生して焼結摩擦材の一部が分離された状態になった場合において、その分離された一部の焼結摩擦材がテーパ構造によって脱落、発散することが確実に防止される。しかも、このテーパ構造は、ベース部から側壁部の先端側に向かって連続した傾斜状となっているので、カップの側壁部が次第に摩滅していくとしても、テーパ構造が消滅することはない。したがって、カップの側壁部が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材が脱落、発散することを確実に防止することができる。 The hook structure may be a taper structure formed on the inner surface of the side wall portion to which the sintered friction material is bonded so as to be inclined so that the inner surfaces facing each other approach each other as the distance from the base portion increases. Good. In this aspect, the outer dimension of the sintered friction material becomes a structure that gradually decreases as the distance from the base portion increases. For this reason, when a crack occurs in the sintered friction material and a part of the sintered friction material is separated, the separated part of the sintered friction material falls off and diverges due to the taper structure. Is reliably prevented. In addition, since the tapered structure is continuously inclined from the base portion toward the distal end side of the side wall portion, the tapered structure does not disappear even if the side wall portion of the cup is gradually worn away. Therefore, even if the side wall portion of the cup gradually wears out, it is possible to reliably prevent a part of the sintered friction material separated by the cracks from dropping and divergence.
前記ディスクブレーキ用パッドが、裏金と、前記裏金に前記ベース部を締結する締結具とを有する場合には、前記焼結摩擦材には、前記締結具を挿通させるための挿通孔が形成されていてもよい。この態様では、挿通孔に締結具を挿通してベース部を裏金に締結することができるので、カップの固定作業負担を軽減することができる。 When the disc brake pad has a back metal and a fastener for fastening the base part to the back metal, an insertion hole for allowing the fastener to be inserted is formed in the sintered friction material. May be. In this aspect, since the base portion can be fastened to the back metal by inserting the fastener through the insertion hole, the burden of fixing the cup can be reduced.
この態様において、前記焼結摩擦材及び前記側壁部を合わせた横断面積は、高さ方向の任意の位置において一定であるのが好ましい。この態様では、焼結摩擦材及び側壁部の横断面積が高さ方向の任意の位置で一定であるので、焼結摩擦材及び側壁部に応力集中が生ずることを防止することができる。したがって、引掛け構造によってクラック発生後の焼結摩擦材の脱落、飛散を防止する一方で、せん断力を受ける焼結摩擦材及び側壁部の応力集中による破断をより確実に防止することができる。 In this aspect, it is preferable that the cross sectional area of the sintered friction material and the side wall portion is constant at an arbitrary position in the height direction. In this aspect, since the cross-sectional area of the sintered friction material and the side wall portion is constant at an arbitrary position in the height direction, it is possible to prevent stress concentration from occurring in the sintered friction material and the side wall portion. Accordingly, the hooked structure can prevent the sintered friction material from falling off and scattering after the occurrence of cracks, and more reliably prevent the sintered friction material receiving the shearing force and breakage due to stress concentration on the side wall portion.
以上説明したように、本発明によれば、摩擦材の部分的な脱落をも有効に防止することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the friction material from partially falling off.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明に係るディスクブレーキ用パッドの一実施形態を示している。図2は、図1のII−II線における断面図である。このディスクブレーキ用パッド10は、新幹線等の高速列車にも適用が可能なブレーキパッドである。
1 and 2 show an embodiment of a disc brake pad according to the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The
本ディスクブレーキ用パッド10は、裏金12と、この裏金12に取り付けられるカップ14と、このカップ14に固着される焼結摩擦材16とを有する。裏金12は、カップ14を固定するためのものであり、一方向に延びる細長い平板状に形成されている。裏金12及びカップ14は、鉄を母材とした鉄系材質のものである。
The
裏金12には、カップ14を締結するための締結孔12aが多数設けられている。締結孔12aは、裏金12の長手方向に等間隔で配列されるとともに、それらが2列となって互い違いに配列されている。
The
カップ14は、各締結孔12aに対応して設けられている。カップ14は、球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製である。カップ14は、円形平板状のベース部20と、ベース部20の周縁に立設された側壁部22とを一体的に有し、カップ状に成形されている。ベース部20の中央部には、その厚み方向に貫通する貫通孔20aが設けられている。
The
裏金12の締結孔12aからカップ14の貫通孔20aに亘って、締結具であるリベット24が挿通されている。リベット24は、その両端部が拡径された頭部となっていて、裏金12に対してカップ14を固定している。
A
焼結摩擦材16は、各カップ14にそれぞれ設けられている。焼結摩擦材16は、カップ14の内側に配設されており、側壁部22と同程度の高さに形成されている。焼結摩擦材16の先端面(図2の上端面)は、摩擦面となっている。この摩擦面は、図外の鋼のブレーキディスクに押し付けられて、ブレーキディスクに対して摺動する摺動面となる。
The sintered
焼結摩擦材16には、リベット24の頭部を挿通可能な挿通孔16aが形成されている。挿通孔16aは、断面円形であり、焼結摩擦材16の中央部において、その高さ方向に貫通している。このため、カップ14を裏金12に取り付ける際には、焼結摩擦材16の挿通孔16aにリベット24を挿通して裏金12の締結孔12aに挿入させることができる。なお、焼結摩擦材16をカップ14に固着させるには、挿通孔16aの部分を残して粉状の焼結材をカップ14の中に流し込み、この焼結材をプレスして焼き固めればよい。
The sintered
焼結摩擦材16は、銅合金、すなわち銅を母材とする銅系の材質で構成され、高温でも高い摩擦係数が得られるように鉄等の金属化合物、グラファイト等の少量の添加物が分散された焼結金属によって構成されている。カップ14の硬度は、焼結摩擦材16の硬度と同様にディスクよりも低くなっている。したがって、ディスクとの摩擦で焼結摩擦材16が摩滅する際には、カップ14の側壁部22も同じように摩滅する。
The
カップ14の側壁部22には、クラックが発生した後でも焼結摩擦材16を保持可能な引掛け構造28が設けられている。引掛け構造28は、本実施形態では、側壁部22の内面に形成された凹凸である。具体的には、図3に示すように、凹凸は、凹部28aと凸部28bが側壁部22の高さ方向に交互に繰り返し現れるように形成されたものであり、凹部28a及び凸部28bは、それぞれ側壁部22の縦断面において、互いに逆向きに傾斜した直線状の傾斜線を組み合わせた構成のものである。そして、凹部28a及び凸部28bは、それぞれ周方向に延びている。なお、凹凸は、らせん状に形成されていても、水平方向に延びる凹部28a及び凸部28bがそれぞれ独立した状態で高さ方向に複数形成される構成であってもよい。凹部28a及び凸部28bが螺旋状に形成される場合には、凹部28a及び凸部28bが、それぞれ側壁部22の先端から基端に亘って連続した1つの凹部28a及び凸部28bによって形成された構成となる。
The
図3に示すように、凹部28aの内角は、鈍角に形成されているのが好ましい。凹部28aの内角が鈍角であれば、この凹部28aに対応した焼結摩擦材16の出っ張りの頂角が鈍角になり、この出っ張り部にある程度のボリュームを持たせることができ、出っ張り部が亀裂によって分離してしまうことを防止することができる。更に、このように構成すれば、この出っ張り部の応力集中が緩和でき、亀裂や割れ発生そのものを防止することもできる。またこのように構成すれば、焼結する際に、容易かつ確実にこの出っ張り部に粉状の焼結材を充填することもできる。保持性能を有効に発揮させるためには、凹部28aの内角は、110度〜130度程度であるのがより好ましい。本実施形態では、凹部28aの内角を120度としている。なお、側壁部22の厚みは、厚いところで4mm、凸部28bの高さ(凸部28bの頂点と凹部28aの頂点との差)は、1mmとなっている。また、凹部28aは、高さ方向に4つ形成されている。
As shown in FIG. 3, it is preferable that the interior angle of the
以上説明したように、本実施形態によれば、焼結摩擦材16と同程度の高さの側壁部22を有するカップ14に焼結摩擦材16が保持される構成となっているので、ブレーキ時にディスクとの摩擦力によって焼結摩擦材16にせん断力が発生するとしても、その大きさを低減することができる。しかも、焼結摩擦材16がカップ14に保持されているので、焼結摩擦材16にクラックが発生したとしても、焼結摩擦材16が脱落、飛散してしまうことを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
特に、高速列車に適用するためには、摩擦熱が高温になることから、焼結摩擦材16として高温領域での摩擦係数の確保が重要であり、添加物の種類や量もその観点から選択されるため、場合によっては高温領域での靭性が十分でない焼結摩擦材16を利用しなくてはならない場合もある。このような場合でも、本実施形態のディスクブレーキ用パッド10では、カップ14の存在により焼結摩擦材16の一部が脱落したり、飛散したりするのを防止することができる。言い換えると、本実施形態のディスクブレーキ用パッド10では、カップ14によって焼結摩擦材16の脱落等を防止することができるので、添加物の種類や量などの材質選択の自由度を高くすることができる。
In particular, in order to apply to high-speed trains, the frictional heat becomes high, so it is important to secure a coefficient of friction in the high temperature region as the
しかも本実施形態では、カップ14の側壁部22に引掛け構造28が設けられているので、焼結摩擦材16にクラックが発生して、焼結摩擦材16の一部が分離された状態になったとしてもカップ側壁部22の引掛け構造28によって、その分離された一部の焼結摩擦材16が保持される。このため、クラックで分離した焼結摩擦材16の脱落、発散を確実に防止することができる。
In addition, in the present embodiment, since the
さらに本実施形態では、引掛け構造28が、ベース部20から離れる方向に繰り返し形成される凹凸となっているので、焼結摩擦材16にクラックが発生して焼結摩擦材16の一部が分離された状態になった場合に、その分離された一部の焼結摩擦材16が凹凸に引っ掛かって保持される。しかも、凹凸がベース部20から離れる方向に繰り返し形成されているため、カップ14の側壁部22が次第に摩滅していくとしても凹凸が消滅することはない。したがって、カップ14の側壁部22が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材16が脱落、発散することを確実に防止することができる。
Further, in the present embodiment, the
さらにまた、本実施形態では、凹凸を構成する凹部28aの内角が鈍角になっているので、カップ14の側壁部22の凹部28aに接合される焼結摩擦材16の頂角が鈍角となる。このため、焼結摩擦材16の頂角部分が鋭角とならず、この部分にある程度のボリュームを持たせることができる。したがって、焼結摩擦材16の頂角部分が割れて脱落してしまうことを有効に防止することができる。更に、このように構成すれば焼結する際に、容易かつ確実にこの出っ張り部に粉状の焼結材を充填することもできる。
Furthermore, in the present embodiment, since the inner angle of the
また、本実施形態では、カップ14が球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製なので、ディスクに損傷を与え難くすることができる。すなわち、球状黒鉛鋳鉄及びねずみ鋳鉄では、組成にグラファイトを含むので、微視的にみると、側壁部22の一部が摩滅しても表面に分散するグラファイトが、ディスクとの間に常に介在する。材料の硬度が低くても、組成としてグラファイトを全く含まないか、その量が少ない材料を用いた場合に比べ、球状黒鉛鋳鉄及びねずみ鋳鉄からなる側壁部22がディスクに融着することがなく、ディスクに損傷を与え難くなる。
In this embodiment, since the
また、本実施形態では、焼結摩擦材16の挿通孔にリベット24を挿通してベース部20を裏金12に締結することができるので、カップ14の固定作業負担を軽減することができる。
Further, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、焼結摩擦材16及び側壁部22の横断面積が高さ方向の任意の位置で一定であるので、焼結摩擦材16及び側壁部22に応力集中が生ずることを防止することができる。したがって、せん断力を受ける焼結摩擦材16及び側壁部22の破断をより確実に防止することができる。
Further, in this embodiment, since the cross-sectional area of the
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、図4に示すように、側壁部22の引掛け構造28は、傾斜状に形成されたテーパ構造であってもよい。この側壁部22の内面は、ベース部20から先端部に向かうに従って、対向する内面に次第に近づくように傾斜している。言い換えると、焼結摩擦材16の外径は、先端部からベース部側に向かうに従って次第に大きくなっている。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as shown in FIG. 4, the hooking
この態様では、焼結摩擦材16の外側寸法が、ベース部20から離れるにしたがって次第に小さくなる構造となる。このため、焼結摩擦材16にクラックが発生して焼結摩擦材16の一部が分離された状態になった場合において、その分離された一部の焼結摩擦材16がテーパ構造の側壁部22によって保持されるため、焼結摩擦材16が脱落、発散することが確実に防止される。しかも、このテーパ構造は、ベース部20から側壁部22の先端側に向かって連続した傾斜状となっているので、カップ14の側壁部22が次第に摩滅していくとしても、テーパ構造が消滅することはない。したがって、カップ14の側壁部22が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材16が脱落、発散することを確実に防止することができる。
In this aspect, the outer dimension of the
また、前記実施形態及びその他の形態では、カップ14が移動不能に裏金12に固定される構成としたが、これに代え、カップ14がディスクの傾きに追従するように、裏金12に取り付けられる構成としてもよい。
In the embodiment and other embodiments, the
12 裏金
12a 締結孔
14 カップ
16 焼結摩擦材
16a 挿通孔
20 ベース部
20a 貫通孔
22 側壁部
24 リベット(締結具の一例)
28 引掛け構造
28a 凹部
28b 凸部
12
28
Claims (7)
前記側壁部と同程度の高さで前記カップの内側に保持されている焼結摩擦材と、を備えているディスクブレーキ用パッド。 A cup made of spheroidal graphite cast iron or gray cast iron, and formed in a cup shape by a base portion and a side wall portion;
A disc brake pad comprising: a sintered friction material that is held at the same height as the side wall portion and is held inside the cup.
前記裏金に前記ベース部を締結する締結具とを有し、
前記焼結摩擦材には、前記締結具を挿通させるための挿通孔が形成されている請求項3又は5に記載のディスクブレーキ用パッド。 With the back metal,
A fastener for fastening the base portion to the back metal,
The disc brake pad according to claim 3 or 5 , wherein an insertion hole for inserting the fastener is formed in the sintered friction material.
The disc brake pad according to claim 6 , wherein a cross-sectional area of the sintered friction material and the side wall portion is constant at an arbitrary position in the height direction.
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