JP5399511B2 - モジュール式ブレーキパッド - Google Patents

Description

本発明は、自動車用のブレーキ（automotive brakes）、より詳細にはディスクブレーキ装置のブレーキパッドに関する。

［発明の背景］
近年動力車（motor vehicle）の数は非常に増加している。動力車の製造者及びブレーキ用の部品の供給者は、ブレーキ及び交換部品の製造コストの低減に関心がある。増加した動力車の使用により、ブレーキの交換及び修理のアフターマーケットも非常に大きくなっている。ブレーキはまた、飛行機、列車、自転車、全ての分野の車両及びオートバイのような動力車での需要が増えている。

ブレーキパッドは、現在製造されているように、２つのメイン部品、即ち（受け板（backing plate）と呼ばれることがある）プレート（plate）及び摩擦パッド（friction pad）を組み合わせている。ブレーキパッドは、ブレーキアセンブリ（brake assembly）に設けられる。受け板には、種々のボス、穴または摩擦パッドを受け入れて保持するための他の特徴（features）を形成することができる。高速低コストな製造方法を利用する必要性により、プレートは不揃いになることがある。プレートが不揃いになると、摩擦パッドが高速で回転するブレーキロータと接触するブレーキの際、またはブレーキパッドアセンブリを予め設置する処理の際であっても、摩擦パッドをプレートに取付及び／または保持することが困難になる。

摩擦パッドをプレートに取り付ける種々の方法が知られている。このような方法の一つは、リベットを使用して摩擦パッドを受け板に取り付ける方法である。リベットを使用する方法の一つの欠点は、受け板と摩擦パッドとが固着されることである。受け板と摩擦パッドとが固着されていると、突然の衝撃により、摩擦パッドが破壊されてしまうことがある。さらに、リベットを使用する方法では、結果的にコストが増加する１以上の追加の製造工程が必要となる。その上、摩擦パッドが摩耗する（worn down）と、リベットが露出して、ブレーキロータと擦れ合って、修理に費用のかかるローターにスコーリングが生じる。

一方、つい最近開発されたプレートに摩擦パッドを取り付ける方法では、摩擦パッドを直接プレートにモールドする加圧モールド方法（pressurised molding process）を使用する。この方法では、摩擦パッドは、摩擦パッドの構成材をプリフォームまたはケーキ（cake）とブレンド（blending）することにより製造することができる。従来の加圧モールド装置では、プレート上に摩擦パッドのプリフォームをモールドしている。プレートと摩擦パッドとの接着性を改善するために、プレートの接触面には、セメント層または接着層が設けられることがある。

モールドアッセンブリに圧力が加わると、プリフォームが高温になって流れ始め、モールドを充填するとともにプレートの適切な表面を覆う。この方法では、プリフォームの材料は、種々の特徴の内部または周りに流れてプレートと摩擦パッドとの間の結合（bond）を改善することを意図している。

プレートは、ロータにより生じる振動及び騒音と同様に、移動車両の軋み（jarring）のような多くの力を受ける。従来の方法及びプレートの問題は、プレートに打ち出された穴及びボスのような特徴により、摩擦パッドとプレートとの結合における剪断強度及び／または張力強度（shear and/or tensile strength）が不十分になってしまうことである。結合強度を増すために追加の特徴をプレートに打ち出す場合には、追加の製造工程が必要となるため、コストが増加する。

プレートに打ち出される最も一般的な従来の特徴は、丸い穴である。このような穴は、モールドする工程の際に、プリフォームケーキ（pre-form cake）が全部の穴を完全には満たさないために、プレートとプリフォームとの結合が不十分となるため、不十分な結果をもたらす。穴が不完全にしか満たされていないことは、明確に視認することができるので、購入者が検査した場合には、品質の懸念を引き起こすことがある。また、穴が不完全にしか満たされていないと、審美的に美しくない外観となるので、顧客にとって魅力がなくなることとなる。従って従来のプレートでは、不完全にしか満たされていない穴をパテで満たし及び穴の上を塗って、十分でないモールドの結果を隠して外観を改善することが、通常行われている。これらの追加の製造工程は、ディスクブレーキの製造コストが増加するという別の欠点を有している。

ブレーキパッド産業においてより差し迫った他の懸念は、より高価となる、特にスチール供給品の保管である。典型的にはスチール製の受け板は、取り付けられた摩擦材料が消耗品であるものの、比較的耐久性があり長持ちする。従来より、スチールは容易且つ安価に使用でき、ブレーキパッドは、交換可能な商品として取り扱われている（摩擦材料が摩耗した場合にはユニット全体が廃棄される）。再利用（またはリサイクル）のためには、受け板を維持することが望ましい。受け板の取付を確保したまま、交換可能な摩擦部材の取付及び取り外しが可能なモジュール式ブレーキパッドを提供することが望まれている。

本発明の第１の観点によれば、モジュール式ブレーキパッドが提供される。モジュール式ブレーキパッドは、（摩擦面及びピストン対向面を備える）ブレーキ受け板を備えている。摩擦面には、少なくとも一対の立ち上がりガイドレールが配置されている。モジュール式ブレーキパッドは、（一対の対向する側方端部を備える）少なくとも１つの予めモールドされた摩擦部材をさらに備えている。一対の対向する側方端部には、ブレーキ受け板の少なくとも一対の立ち上がりガイドレールと解除可能に係合するテーパが付けられている。一実施の形態においては、固定ピンが、摩擦部材をブレーキ受け板に解除可能に固定するように、ブレーキ受け板内の孔（bore）を通り、かつ、摩擦部材の対応する孔の中に延びている。摩擦部材は、摩擦部材の一対の立ち上がりガイドレールとの係合を解除（disengaging）することにより、ブレーキ受け板から取り外すことができる。複数の固定ピンを備えている場合には、これら複数の固定ピンは、取り外しの前にブレーキ受け板から摩擦部材を固定解除するために、引き込ませることができる。

摩擦部材の対向する一対の側方端部は、互いに平行でないことが好ましい。摩擦部材は、台形形状、または対向する一対の側方端部が互いに斜めに傾斜していることが好ましい他の形状とすることができる。

摩擦部材は、摩擦材料部に加えてオプションのシム部を有していてもよい。シム部は、ブレーキ受け板の少なくとも一対の立ち上がりガイドレールに解除可能に接続されている。シム部及び摩擦材料部は、互いに永久固着（permanently connected）されていてもよく、分離可能とすることもできる。

シム部は、摩擦材料部の両側の一部を延びて摩擦材料部の周囲を包むように形成されているのが好ましい。シム部の上方に延びる複数の側方フランジは、（摩擦材料に対して）十分に高く延びて複数の摩耗センサとして機能させることができる。

モジュール式ブレーキパッドは、種々の構成とすることができる。一つの構成においては、モジュール式ブレーキパッドは、２つの摩擦部材を有している。

摩擦部材は、右と左とで異なる形状とするのが好ましい。摩擦部材は、互いに左右対称の形状（mirror image shapes）としてもよい。

摩擦部材は、それぞれ一対のガイドレールのセットを有していてもよい。代わりに、好ましい実施の形態においては、２つの摩擦部材の両方を保持する中央ガイドレールと、摩擦部材の一方の一つの側方端部をそれぞれグリップする２つの外側ガイドレールを含む３つのガイドレールのセットを有することができる。

少なくとも１つの摩擦部材は、摩擦材料の一対の側方端部を一対のガイドレールから係合解除するために摩擦部材をスライドさせることにより、ブレーキ受け板から係合解除可能であることが好ましい。

一対のガイドレールはそれぞれ、ブレーキ受け板から延びる中央ポストと、中央ポストから延びる少なくとも一つの突出リップ（overhanging lip）とを備えていてもよい。ガイドレール（特には中央ガイドレール）は、左側及び右側に延びる２つの突出リップを有していてもよい。

一対のガイドレールは、ブレーキ受け板と一体でもよく、ブレーキ受け板に接続される分離した部材としてもよい。一実施の形態では、一対のガイドレールは、ブレーキ受け板から打ち出（punched out）されている。

固定ピンは、種々の構成とすることができる。固定ピンはそれぞれ、摩擦部材と係合するように円錐形端部を有していることが好ましい。ブレーキ受け板のピストン対向面を通して固定ピンを押し出すようにツール（tool）を摩擦部材の孔内に押し込むことにより、固定ピンは引っ込み可能であることが好ましい。固定ピンは、引き込み後に再利用可能であることが好ましい。

従来のブレーキ装置用ブレーキパッドを示す図である。 従来のブレーキ装置用ブレーキパッドを示す図である。 従来のブレーキ装置用ブレーキパッドを示す図である。 本発明の受け板の前面図である。 摩擦部材を取り外し可能にするオプションのシム部を有する受け板の正面図である。 摩擦材料部及びシム部を示す取り外し可能な摩擦部材の拡大図である。 受け板に取り付けるためにガイドレール内にスライド可能な摩擦部材を示すモジュール式ブレーキパッドの分解した正面図である。 ガイドレールにより係合して受け板に取り付けられた摩擦材料を示すモジュール式ブレーキパッドの組み立てた正面図である。 ガイドレールにより係合して受け板に取り付けられた摩擦材料を示すモジュール式ブレーキパッドの組み立てた平面図である。 （例えば固定位置に）係合した固定ピンを有する受け板のピストン対向面側を示す図である。 （例えば非固定位置に）引き込まれた固定ピンを有する受け板のピストン対向面を示す図である。 摩擦部材を取り外し可能なオプションのシム部を有する受け板の第２の正面図である。 固定ピンの一つの可能な構成の詳細図である。 係合された固定ピンを示すモジュール式ブレーキパッドのピストン対向面側を示す図である。 （摩擦材料部から取り外された）摩擦部材のシム部の一実施の形態の詳細図である。 ガイドレールにより係合して受け板に取り付けられた摩擦材料を示すモジュール式ブレーキパッドの組み立てた正面図である。 （シム部から取り外された）摩擦部材の摩擦材料部の一実施の形態の詳細を示す図である。

ディスクブレーキ装置用のブレーキパッドは、２つのピースのアセンブリの形をとる。ブレーキパッドは、（通常は金属またはセラミックの複合材料である）摩擦材料が取り付けられた（ほぼ平坦な厚い金属部品である）受け板（backing plate）を有している。摩擦材料は、種々の方法で受け板に結合または固定することができる。従来のブレーキパッドは、摩擦材料と受け板とを永久固着するように製造されている。図１−３には、このようなブレーキパッドのいくつかの例が示されている。

本発明のモジュール式ブレーキパッドでは、摩擦材料及び受け板は、互いに分離可能（例えば永久固着されていない）であることを意図している。このようにすると、摩耗した摩擦材料部材を、受け板を廃棄する必要なく、新しい摩擦材料部材に交換することができる。さらに、モジュール方式（modularity）により、ブレーキパッドを、例えば標準の摩擦部材をより高性能なカテゴリーのもの（例えば、より良い温度管理、または騒音低減）にカスタマイズすることができる。

図４には、モジュール式ブレーキパッド用の受け板１０の一例が示されている。受け板１０は、摩擦対向面４０及びピストン対向面６０を有している。図４は、摩擦対向面４０を示している。受け板１０の摩擦対向面４０上には、（一般的には対をなして配置されて、交換可能な摩擦部材の左側部及び右側部と接続する）複数のガイドレール５０が設けられている。複数のガイドレール５０（受け板と一体または分離したハードウェアとすることができる）は、中央垂直ポスト部５４及び一以上の（好ましくは２つの）突出リップ５２を備えるように構成することが好ましい。突出リップ５２は、中央垂直ポスト部５４から僅かに水平方向に突出して、摩擦部材９０の側方端部をグリップ（シム部７０が設けられている場合には、摩擦部材９０のシム部７０をグリップ）している。複数のガイドレールは、好ましい実施の形態では、受け板の材料から打ち出されている（図１０，図１２及び図１４のパンチウェル（punch wells）１２０参照）。打ち出された突起は、中央垂直ポスト部５４から突出リップ５２を分離して、突出リップ５２が（中央垂直ポスト部から離れるように）カールするように、チゼル（chisel）または他の何らかの形式のプレス工具で成形される。

図６には、交換可能な摩擦部材９０が詳細に示されている。これらの摩擦部材は、受け板とその摩擦面上で係合可能である。図７及び図８に示すように、摩擦部材９０は、受け板の摩擦面４０上の位置に摩擦部材をスライドさせることにより受け板に接続される。摩擦部材の一対の側方端部は、複数のガイドレール５０と係合して、摩擦部材が摩擦面４０上で横に並んだり回転移動することを防止する。摩擦部材を受け板に固定するために、オプションの固定ピン２０を、受け板の孔内に押し込むことができる。固定ピン２０は、摩擦部材の対応する孔１２０の中に延びて、摩擦部材を受け板に固定する。図１０及び図１１にはそれぞれ、固定位置及び非固定位置にある固定ピン２０が示されている。任意的には、モジュール式ブレーキパッドは、固定ピンを全く使用しないものとすることができる。摩擦部材９０は、複数のガイドレール５０により保持される。

摩擦部材９０はそれぞれ、２つの部品から構成することができる。摩擦部材９０は、シム部７０及び摩擦材料部１００を備えることができる。図６及び図１７に示すように、複合摩擦材料は、テーパの付いた複数の端部を有するケーキまたはパック（puck）内に予めモールドすることができる。薄い金属からなるシム部７０は、永久的にまたは分離可能（入れ子に）に配置したモールドされた摩擦材料の周りを包むことができる。シム部は、摩擦材料部の少なくとも２つの側部の一部を延びているのが好ましい。側方フランジ１１０は、（特にテーパ状の底端部の比較的薄いウェッジ（wedge）上の摩擦材料のフレーキング（flaking）、チッピング（chipping）及び破損（breakage）を防止するために）摩擦材料の側端部及び底端部をグリップして保護する。摩擦材料は、シム部７０よりももろく、崩れやすい。シム部７０は、ブレーキパッド全体の追加的な騒音減少及び振動減少を提供する。一つの可能な構成においては、シム部７０は、安定性をさらに増し、かつ、摩擦材料部とシムとの相対的な回転を防止するように、上端部及び／または底端部に追加の複数のグリップ指部（gripping fingers）またはフランジ１１２（図１５参照）を有していてもよい。

一つの可能な構成においては、図１２及び図１６に示すように、シムの側方フランジ１１０の一部は、摩擦材料部の側壁よりもさらに上方に延びるように構成することができる。このようにすると、より高い複数のフランジ部２１０をブレーキパッドの複数の摩耗センサとして機能させることができる。即ち、ブレーキがかかって摩擦材料がすり減って（破壊された）場合でも、より高い複数のフランジ部２１０が露出して、ロータと摩擦することにより、ブレーキパッドの摩擦部材を交換する必要があることを車の所有者に警告する音を出すことができる。

固定ピン２０の一つの可能な構成が図１３に示されている。固定ピン２０は、平坦な基部２６及び円錐（または切頭円錐）頂部２２を有するほぼ円筒形の本体部２４を備えている。円錐形状とするのは、摩擦部材の比較的小さな直径の孔の中に固定ピンを押し込む（driving）ためである。

固定ピン２０をアセンブリ内に押し込んで受け板１０及び摩擦材料９０を一緒に保持できるように、固定ピン２０は、受け板１０のピストンサイド６０から打ち抜かれ、プレスされまたはハンマーで打ち抜かれた（hammered）たものであるのが好ましい。固定ピンの頂点２２は、受け板１０及び（孔８０を通過して）シム部７０を通過し、摩擦材料部１００の内部に入る。受け板、シム部及び摩擦材料部には、一列に並ぶ孔を有するように（一緒にまたは同時の必要はないが）全て予め穴を開けて、アセンブリを通る連続するチャネルを形成することが好ましい。図５及び図１２には、複数の受け板の孔及び複数のシムの孔の配列が示されている。図９に示すように、摩擦材料部はまた、摩擦材料の前面（例えばロータ対向面）からアクセス可能な一つの孔１２０を有していてもよい。この孔１２０は、受け板の複数の孔及びシム部の複数の孔よりも小さな直径の孔である。従って、固定ピン２０は、ぴったりあった孔１２０の内側で摩擦材料と摩擦係合（または圧入（press-fit）係合）する。代わりに、固定ピンを使用しなくともよく、受け板及び摩擦材料は、いかなる孔も有さない中実（solid）とすることができる。

細長いツール（slender tool）（図示せず）を摩擦面から孔１２０の中に突き入れて（poking）、このツールに下方への鋭い力（sharp downward force）を加えることにより、固定ピン２０を穴１２０の外に（及び、同様に、シム及び受け板の外に）押し出して、（固定を解除するために）ピンの係合を解除してもよい。固定ピンは、新しい摩擦部材に再利用してもよく、新しい固定ピンを挿入してもよい。

上述した説明は、本発明の特定の好ましい実施の形態についてのみ説明している。本発明は上述した例に限定されるものではない。即ち、当業者であれば、ここに詳述されている本発明の教示を活用し実行するために、改良及び変形が可能または可能になることを十分に理解できる。従って、全ての適切な改良、変形及び同等のものを用いることができ、そのような改良、変形及び同等のものは、上述の本発明の範囲及び請求の範囲の範囲に含まれる。

Claims (27)

1. 摩擦面及びピストン対向面を備え、前記摩擦面に少なくとも一対の立ち上がりガイドレールを有するブレーキ受け板と、
   シム部及び摩擦材料部を有する少なくとも１つの予めモールドされた摩擦部材とを備え、前記シム部及び前記摩擦材料部はそれぞれ一対の対向する側方端部を有し、前記一対の対向する側方端部には前記少なくとも一対の立ち上がりガイドレールと前記シム部との解除可能な接続のためのテーパが付けられており、
   前記摩擦部材は、前記摩擦部材を前記一対の立ち上がりガイドレールからスライドさせて係合を解除することにより、前記ブレーキ受け板から取り外し可能であり、
   前記少なくとも一対の立ち上がりガイドレールは、前記ブレーキ受け板と一体に形成されていることを特徴とするモジュール式ブレーキパッド。
2. 前記摩擦部材の前記一対の側方端部は、互いに平行でない請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
3. 前記摩擦部材は、台形形状を有している請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
4. 前記摩擦部材の前記一対の側方端部は、互いに斜めに傾いている請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
5. 前記シム部及び前記摩擦材料部は、互いに分離可能である請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
6. 前記シム部及び前記摩擦材料部は、互いに永久固着されている請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
7. 前記シム部は、前記摩擦材料部の両側の一部を延びて前記摩擦材料部の周囲を包むように形成されている請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
8. 前記シム部の上方に延びる複数の側方フランジは、複数の摩耗センサとして機能する請求項７に記載のモジュール式ブレーキパッド。
9. ２つの前記摩擦部材を有する請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
10. 前記２つの摩擦部材の両方を保持する中央ガイドレールと、前記２つの摩擦部材の一方の一つの側方端部をそれぞれグリップする２つの外側ガイドレールとを含む３つのガイドレールを備えている請求項９に記載のモジュール式ブレーキパッド。
11. 前記２つの摩擦部材は、異なる形状である請求項９に記載のモジュール式ブレーキパッド。
12. 前記２つの摩擦部材は、右摩擦部材と左摩擦部材である請求項９に記載のモジュール式ブレーキパッド。
13. 前記２つの摩擦部材は、左右対称の形状である請求項９に記載のモジュール式ブレーキパッド。
14. 前記少なくとも１つの摩擦部材は、前記一対の側方端部を前記一対の少なくとも立ち上がりガイドレールから係合解除するために前記摩擦部材をスライドさせることにより、前記ブレーキ受け板から係合解除可能である請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
15. 前記少なくとも一対の立ち上がりガイドレールはそれぞれ、前記ブレーキ受け板から延びる中央ポストと、前記中央ポストから延びて、前記摩擦部材の前記シム部または前記摩擦材料部の側方端部をグリップする少なくとも一つの突出リップとを備えている請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
16. 前記一対の立ち上がりガイドレールは、前記ブレーキ受け板から打ち出されている請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
17. 前記ブレーキ受け板は、スチール製のブレーキ受け板である請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
18. 前記ブレーキ受け板の前記ピストン対向面は、実質的に平坦である請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
19. 前記ブレーキ受け板は、実質的に中実であり、かつ、穴を有していない請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
20. 前記摩擦部材を前記ブレーキ受け板に固定するように前記摩擦面に解除可能に取り付けられた固定ハードウェアをさらに備える請求項１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
21. 摩擦面及びピストン対向面を備え、前記摩擦面に少なくとも一対の立ち上がりガイドレールを有するブレーキ受け板と、
    それぞれ一対の対向する側方端部を備えるシム部及び摩擦材料部を有し、前記一対の対向する側方端部には前記少なくとも一対の立ち上がりガイドレールと前記シム部との解除可能な接続のためのテーパが付けられている少なくとも１つの予めモールドされた摩擦部材と、
    前記摩擦部材を前記ブレーキ受け板に解除可能に固定するために、前記ブレーキ受け板及び前記シム部内の対応する複数の孔を通り、かつ、前記摩擦材料の対応する一つの孔の中に延びる少なくとも１つの固定ピンとを備え、
    前記摩擦部材は、前記固定ピンを引き込ませ、かつ、前記摩擦部材と前記少なくとも一対の立ち上がりガイドレールとの係合を解除することにより、前記ブレーキ受け板から取り外し可能であり、
    前記少なくとも一対の立ち上がりガイドレールは、前記ブレーキ受け板と一体に形成されていることを特徴とするモジュール式ブレーキパッド。
22. 前記固定ピンは、前記摩擦部材と係合する円錐形端部を有している請求項２１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
23. 前記ブレーキ受け板の前記ピストン対向面を通して前記固定ピンを押し出すようにツールを前記摩擦部材の孔内に押し込むことにより、前記固定ピンは引っ込み可能である請求項２１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
24. 前記固定ピンは引き込み後も、再利用可能である請求項２１に記載ののモジュール式ブレーキパッド。
25. 前記ブレーキ受け板は、スチール製の受け板である請求項２１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
26. 前記ブレーキ受け板の前記ピストン対向面は、前記固定ピンが前記摩擦部材の対応する一つの孔の中に延びて、前記摩擦部材を前記ブレーキ受け板に固定する位置にあるときには、実質的に平坦である請求項２１に記載のモジュール式ブレーキパッド。
27. 前記ブレーキ受け板は、前記固定ピン用の前記孔以外の穴を有していない請求項２１に記載のモジュール式ブレーキパッド。

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