JP5303102B2 - ディスクブレーキ用パッド - Google Patents

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。

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。
特開平７−１５８６７３号公報 特表２００４−５２２１１８号公報

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。

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。

前記の目的を達成するため、本発明は、支持部材と、この支持部材に固着される摩擦材とを有するディスクブレーキ用パッドであって、前記支持部材における前記摩擦材が固着される面から突出する複数の突起部が設けられ、前記突起部は、前記摩擦材の摩擦面又はその近傍に達する高さを有するとともに、前記摩擦材に固着され、前記突起部は、銅を母材とする材質であり、前記摩擦材は、銅を母材とする焼結金属で構成されるとともに前記突起部及び前記支持部材に焼結されている。

本発明では、ブレーキ時にせん断力を受けることで摩擦材にクラックが発生する可能性があるが、その場合でも、クラックは、突起部によって進展する範囲が制限され、全体に伸展するのが防止される。しかも、クラックが発生して摩擦材の一部が摩擦面側と支持部材側とに分離可能な状態になったとしても、摩擦材が突起部にも焼結されて固着されているので、突起部に保持されることとなる。このため、摩擦材が部分的に脱落したり、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、摩擦材全体が脱落したり、飛散したりする程度にクラックが成長するのを突起部によって防止し、かつその一部が脱落したり、飛散したりすることも突起部によって防止することができる。

ここで、前記突起部は、少なくとも前記摩擦材との固着面から突出する部位が棒状に形成されるとともに、その部位の側面に凹凸が設けられている構成にすることが可能である。

この態様では、摩擦材と突起部とが接する面積を大きくすることができるので、摩擦材と突起部との固着強度が強固になり、摩擦材の脱落、飛散を一層有効に防止することができる。

また、前記突起部の母材は、前記摩擦材の母材と同じであるのが好ましい。

この態様では、ディスクブレーキ用パッドを製造する際に、摩擦材と突起部とが融合しやすくなる。これにより、摩擦材と突起部との固着強度が強固になり、摩擦材の脱落、飛散を一層有効に防止することができる。

また、前記突起部は、機械的な締結手段によって前記支持部材に固定されていてもよい。

この態様では、支持部材と突起部とが融合し難い材質を選定することも可能である。したがって、支持部材と突起部との固着強度に基づいて両者の材質を選定する必要がなくなるので、材質面における設計の自由度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、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することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
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。

本ディスクブレーキ用パッド１０は、裏金１２と、支持部材の一例としての補強板１４と、この補強板１４に固着される摩擦材１６とを有する。裏金１２は、補強板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及び補強板１４は、鉄を母材とした鉄系材質のものである。

裏金１２には、補強板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。

補強板１４は、各締結孔１２ａに応じてそれぞれ設けられている。補強板１４は、円形平板状の本体部２０と、この本体部２０における裏側の面（摩擦材１６と反対側の面）に一体的に形成されている締結部２２とからなる。本体部２０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。この貫通孔２０ａは、表側の部位よりも裏側の部位が拡径された段付き孔によって構成されている。締結部２２は、裏金１２の締結孔１２ａに挿通されるとともに、拡径された頭部によって抜け止めされている。

摩擦材１６は、各補強板１４にそれぞれ独立して設けられており、各摩擦材１６は、補強板１４の本体部２０における表側の面に固定されている。このように摩擦材１６を補強板１４ごとに独立した構成にすると、摩擦材１６の放熱特性が向上する。そして、本実施形態では、摩擦材１６を焼結させることで摩擦材１６が補強板１６に固着される構成としている。

摩擦材１６は、円柱状に成形されており、その先端面（図２の上端面）が摩擦面となっている。この摩擦面は、図外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。

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ている。この摩擦材１６は、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。

各補強板１４には、それぞれ複数（図例では、４つ又は５つ）の突起部２５が設けられている。各突起部２５は、棒状に形成された棒状部２５ａと、この棒状部２５ａの端部に鍔状に形成された頭部２５ｂとからなる（図３参照）。そして、突起部２５は、補強板１４の本体部２０における貫通孔２０ａにその裏側から挿通されていて、突起部２５の棒状部２５ａは本体部２０の表側の面から突出している。突起部２５の頭部２５ｂは、貫通孔２０ａのうちの段差裏側の拡径部に収まっており、補強板１４の本体部２０における表側の部位と裏金１２との間に挟み込まれて抜け止めされている。

突起部２５は、摩擦材１６中に摩擦面に直交する方向に延びるように配設されている。そして、突起部２５は、摩擦材１６の摩擦面に達する高さに設定されている。言い換えると、突起部２５の補強板１４からの突出量は、摩擦材１６の厚みと同等となっている。これにより、ブレーキ時に生ずるせん断力で摩擦材１６にクラックが発生することがあっても、突起部２５の存在によりクラックがそれ以上進展しないようになっている。

図３に示すように、突起部２５の棒状部２５ａには、摩擦材１６との接触面積を増大させ、また摩擦材１６が離脱する方向へ移動するのを防止するために、棒状部２５ａの側面に凹凸が設けられている。本実施形態では、棒状部２５ａをねじとすることで棒状部２５ａに凹凸が形成されている。そして、補強板１４の本体部２０の貫通孔２０ａがねじ孔に構成されていて、突起部２５は貫通孔２０ａに螺合されている。言い換えると、突起部２５は機械的な締結手段によって補強板１４に固定されている。

突起部２５は摩擦材１６と固着している。すなわち、突起部２５を補強板１４に組み付けた後、そこに摩擦材１６を焼結させるようにしているので、この焼結工程で摩擦材１６と突起部２５とが固着される。そして、突起部２５は、銅を母材とする銅系の材質で構成されていて、摩擦材１６の材質に近いものとなっている。このため、摩擦材１６を焼結させるときに、摩擦材１６と突起部２５とが融合し易いものとなっている。なお、ブレーキ時には摩擦材１６が磨耗することとなるが、このとき突起部２５も同じように磨耗することとなる。

本実施形態１に係るディスクブレーキ用パッド１０では、ブレーキ時にせん断力を受けることで摩擦材１６にクラックが発生する可能性があるが、その場合でも、クラックは、突起部２５によって摩擦材１６全体に進展する範囲が制限される。しかも、発生したクラックが、突起部２５で区画された中間部位に伸展し、その部位の摩擦材１６が摩擦面側と補強板側とに分離可能な状態になったとしても、摩擦面側の摩擦材１６は突起部２５にも固着されているので、突起部２５に保持されることとなる。このため、摩擦材１６が部分的に脱落したり、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、摩擦材１６全体が脱落したり、飛散したりする程度にクラックが成長する防止し、更に摩擦材１６の一部が脱落したり、飛散したりするも突起部２５によって防止することができる。

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、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は、突起部２５の存在により摩擦材１６全体が脱落する程度にまでクラックが進展するのを有効に防止し、更に摩擦材１６の一部が脱落したり、飛散したりするも防止することができる。

更に、高速車両に適した摩擦材１６を摩擦係数を重視して選択した結果、靭性を重視して選択された摩擦材１６と比べ、靭性が十分でないものであっても、本実施形態のディスクブレーキ用パッド１０は、クラックの伸展による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が高くすることができる。

また、本実施形態１では、突起部２５の棒状部２５ａにおける側面に凹凸が設けられるので、摩擦材１６と突起部２５とが接する面積を大きくすることができ、また摩擦材１６が離脱する方向へ移動するのを防止することができる。この結果、摩擦材１６と突起部２５との固着強度が強固になり、摩擦材１６の脱落、飛散を一層有効に防止することができる。

また、本実施形態１では、突起部２５と摩擦材１６が同じ母材の材質で構成されているので、ディスクブレーキ用パッド１０を製造する際に、摩擦材１６と突起部２５とが融合しやすくなる。これにより、摩擦材１６と突起部２５との固着強度が強固になり、摩擦材１６の脱落、飛散を一層有効に防止することができる。

また、本実施形態１では、突起部２５が機械的な締結手段によって補強板１４に固定されているので、補強板１４と突起部２５とが融合し難い材質を選定することができる。したがって、補強板１４と突起部２５との固着強度に基づいて両者の材質を選定する必要がなくなるので、材質面における設計の自由度を向上させることができる。

なお、突起部２５は、摩擦材１６の摩擦面にまで達する高さに形成されるものに限られない。例えば、図４に示すように、突起部２５は、摩擦面の近傍に達するように、摩擦材１６の中間高さとなる長さを有するように設定されるものであってもよい。すなわち、摩擦材１６の脱落が許容される範囲を設定し、突起部２５は、摩擦材１６の脱落可能な範囲を除いて存在するようにすれば、突起部２５の存在により摩擦材１６の好ましくない脱落を有効に防止することができる。

また、本実施形態１では、突起部２５の棒状部２５ａをねじにして、側面に凹凸が形成される構成としたが、これに限られるものではない。要は、突起部２５のうち摩擦材１６と接している部位に凹凸が設けられる構成であれば、どのような凹凸形状であってもよい。

また、本実施形態１では、高速列車用の車両に適用されるディスクブレーキ用パッド１０について説明したが、本発明は高速車両に限らず適用できる。

（実施形態２）
図５及び図６は本発明の第２実施形態を示している。本実施形態２では、摩擦材１６が裏金１２に直接固着されるようにしたものである。すなわち、本実施形態２では、裏金１２は本発明でいう支持部材の概念に含まれるものとなっている。以下具体的に説明するが、ここでは実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

裏金１２は、実施形態１と同様に平板状に構成されているが、実施形態１と異なり、締結孔１２ａは設けられていない。そして、裏金１２における表側の面（図６の上側の面）に摩擦材１６が固着されている。

突起部２５は、裏金１２に多数設けられていて、これら突起部２５は所定の間隔をおいて配置されている。そして、各突起部２５はそれぞれ棒状に形成されていて、各突起部２５は、裏金１２における表側の面にそれぞれ固着されている。

摩擦材１６は、裏金１２における表側の面に固着されている。そして、摩擦材１６は、突起部２５の高さに合った厚みに形成されている。また、摩擦材１６は、２つに分割されたものとなっていて、各摩擦材１６が裏金１２の表側面の半分程度を占めている。

裏金１２は鉄系の材質からなり、突起部２５は銅系の材質からなる。そして、各突起部２５は棒状に構成されていて、その端面で裏金１２に溶着される構成となっている。そして、裏金１２に摩擦材１６を焼結させる前に突起部２５を溶着するようにしているので、突起部２５の溶着時には突起部２５の熱膨張、熱収縮が生じたとしても、突起部２５と裏金１２との接合面に熱応力がかかることはない。このため、突起部２５と裏金１２の接合不良が生じにくいようになっている。

本実施形態２では、摩擦材１６が裏金のほぼ半分に亘って一体ものに形成されていて、摩擦材１６と裏金１２との固着面積が大きくなっている。このため、焼結工程における摩擦材１６の冷却時に、微粒子の分散状況によっては摩擦材１６の熱収縮量が部分的にばらつくこともあり、それによって摩擦材１６と裏金１２との固着状況にばらつきが生ずることもあり得る。しかしながら、摩擦材１６と裏金１２との固着状況が部分的にばらつくことがあっても、各摩擦材１６に多数の突起部２５が存在することによってクラックの進展が阻止されるので、摩擦材１６の脱落を有効に防止することができる。

なお、突起部２５は、摩擦材１６の摩擦面にまで達する高さに形成されるものに限られない。図４に示す形態と同様に、突起部２５は、摩擦面の近傍に達するように、摩擦材１６の中間高さに設定されるものであってもよい。

また、本実施形態２では、摩擦材１６が裏金１２の半分程度の大きさに形成される例について示したが、これに限られるものではなく、例えば裏金１２のほぼ全体に亘る大きさに形成されていてもよく、あるいは摩擦材１６が３つ以上に分割された構成としてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記実施形態１と同様である。

本発明の実施形態１に係るディスクブレーキ用パッドの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 前記ディスクブレーキ用パッドに用いられている突起部をその部分拡大図とともに示す図である。 前記ディスクブレーキ用パッドの変形例を部分的に示す断面図である。 本発明の実施形態２に係るディスクブレーキ用パッドの平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。

符号の説明

１２ 裏金
１２ａ 締結孔
１４ 補強板
１６ 摩擦材
２０ 本体部
２０ａ 貫通孔
２２ 締結部
２５ 突起部
２５ａ 棒状部
２５ｂ 頭部

Claims (4)

1. 支持部材と、この支持部材に固着される摩擦材とを有するディスクブレーキ用パッドであって、
   前記支持部材における前記摩擦材が固着される面から突出する複数の突起部が設けられ、
   前記突起部は、前記摩擦材の摩擦面又はその近傍に達する高さを有するとともに、前記摩擦材に固着され、
   前記突起部は、銅を母材とする材質であり、
   前記摩擦材は、銅を母材とする焼結金属で構成されるとともに前記突起部及び前記支持部材に焼結されているディスクブレーキ用パッド。
2. 前記突起部は、少なくとも前記摩擦材との固着面から突出する部位が棒状に形成されるとともに、その部位の側面に凹凸が設けられている請求項１に記載のディスクブレーキ用パッド。
3. 前記突起部の母材は、前記摩擦材の母材と同じである請求項１に記載のディスクブレーキ用パッド。
4. 前記突起部は、機械的な締結手段によって前記支持部材に固定されている請求項１に記載のディスクブレーキ用パッド。
   

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