JP7220077B2 - ブレーキ用の部材及びブレーキ部品 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ用の部材及びブレーキ部品に関する。

車両やその他各種の機械で用いられるブレーキの一種に、物体同士の摩擦抵抗により制動力を発揮する摩擦ブレーキがある。摩擦ブレーキには、通常、運動エネルギーを熱エネルギーに変換する摩擦材が用いられる。そして、摩擦材には多大な力が加わるため、摩擦材を部材へ強固に固定するべく、各種工夫が提案されている（例えば、特許文献１－３を参照）。

特開２０１７－３１０６号公報 特表２００８－５２７２７８号公報 特開２００５－１４０２１７号公報

ところで、摩擦材が圧着される圧着面に切削加工等で凹凸を形成する場合、形成される凹凸は不可避的に比較的単純な構造となる。このような比較的単純な構造の凹凸は、摩擦材を強固に固定するためのアンカー効果を十分に発揮できない可能性がある。

そこで、本発明は、摩擦材が圧着される圧着面のアンカー効果を可及的に向上させることを解決課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、ブレーキ用の摩擦材が接合される圧着面に、開口部を有する立体構造部またはトンネル構造部を形成することにした。

詳細には、本発明は、ブレーキ用の摩擦材が接合されるブレーキ用の部材であって、摩擦材が圧着される圧着面と、圧着面において互いに間隔をおいて複数形成されており、開口部を有する立体構造部と、を備える。

ここで、立体構造部とは、圧着面から突出する凸状に形成されたものをいう。また、開口部とは、摩擦材が入り込み得る狭小部を含む概念であり、例えば、開口部を形成する構造体の一部を切り欠くことにより当該開口部の一部を開放しているような形態を含む概念である。

上記のブレーキ用の部材であれば、立体構造部が圧着面に設けられているため、当該部材に摩擦材を圧着したブレーキ部品が制動力を発揮する際、立体構造部は、制動力の方向とは正反対の方向へ向かう反力を発揮する。更に、立体構造部には開口部が設けられており、摩擦材が圧着される際に摩擦材が開口部へ入り込むため、軸方向の剥離を抑制する。これにより、当該立体構造部は、開口部を有しない凸状のものに比べて、摩擦材が圧着される圧着面のアンカー効果を向上させることができる。

なお、立体構造部は、圧着面から延出する脚を複数有しており、開口部は、立体構造部が複数有する脚同士の間に形成されていてもよい。このような立体構造部であれば、制動
力を受けた摩擦材が、脚同士の間に形成される開口部に入ろうとするため、制動力に対して斜めの方向へ向かう反力が脚によって発生する。これにより、当該立体構造部は、開口部を有しないものに比べて、摩擦材が圧着される圧着面のアンカー効果を向上させることができる。

また、立体構造部は、材料を積層することにより構成されたものであってもよい。また、トンネル構造部は、材料を積層することにより構成されたブレーキ用の部材の内部に形成されたものであってもよい。このようにして構成される立体構造部またはトンネル構造部であれば、複雑な構造の構造部を実現できる。

また、本発明は、ブレーキ用の摩擦材が接合されるブレーキ用の部材であって、摩擦材が圧着される圧着面と、圧着面に形成された複数の開口部同士をブレーキ用の部材の内部で連通するトンネル構造部と、を備えるものであってもよい。このようなトンネル構造部が圧着面に設けられていれば、制動力を受けた摩擦材が、開口部からトンネル構造部内に入ろうとするため、軸方向の剥離を抑制する。これにより、当該ブレーキ用の部材は、摩擦材が圧着される圧着面に開口部を有しないものに比べて、摩擦材が圧着される圧着面のアンカー効果を向上させることができる。

また、ブレーキ用の部材は、ブレーキパッドのプレッシャプレートであり、構造部は、プレッシャプレートと一体形成されていてもよい。ブレーキパッドのプレッシャプレートの摩擦材が圧着される面に上記立体構造部またはトンネル構造部が設けられていれば、ディスクブレーキで制動が行われる際に摩擦材で発生する制動力に対し、十分なアンカー効果を発揮することができる。

また、ブレーキ用の部材は、ブレーキライニングのシューであり、構造部は、シューのリムと一体形成されていてもよい。リムの摩擦材が圧着される面に上記立体構造部またはトンネル構造部が設けられていれば、ドラムブレーキで制動が行われる際に摩擦材で発生する制動力に対し、十分なアンカー効果を発揮することができる。

また、本発明は、ブレーキ部品であって、上記何れかに記載のブレーキ用の部材と、圧着面に接合された摩擦材と、を備えるものであってもよい。

本発明であれば、摩擦材が圧着される圧着面のアンカー効果を可及的に向上させることが可能である。

図１は、実施形態に係るプレッシャプレートの外観斜視図である。 図２は、立体構造部およびトンネル構造部を示した図である。 図３は、立体構造部によって発揮されるアンカー効果を解説した図である。 図４は、試験の結果を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態を例示するものであり、本発明の技術的範囲を以下の形態に限定するものではない。

図１は、実施形態に係るプレッシャプレートの外観斜視図である。プレッシャプレート１は、ディスクブレーキに装着されるブレーキパッドを構成する部材の１つであり、数ｍｍ程度の適当な厚さを有する板状のプレート本体２を備える。プレート本体２に２つある比較的大きな表面のうちの一方の面は、摩擦材が圧着される圧着面３となる。また、他方
の面、換言すると、圧着面３の裏面は、ディスクブレーキのピストンにシムを介して押圧される面となる。

プレート本体２には２つの貫通穴４が設けられている。貫通穴４は、圧着面３に圧着される摩擦材の一部が入り込むことにより、摩擦材を圧着面３と平行な方向に沿って動かそうとする力に耐えるアンカー効果を摩擦材に付与する。また、プレート本体２の長手方向の両端部にはトルク受け部５が設けられている。トルク受け部５は、ブレーキキャリパの溝に摺動可能に嵌る部分であり、ブレーキパッドがブレーキのディスクから受ける制動力をブレーキキャリパへ伝達する役割を果たす。

圧着面３には、互いに間隔をおいて形成される立体構造部１０が規則正しく縦横に複数設けられている。立体構造部１０は、圧着面３の実質的に全域に形成されている。立体構造部１０は、圧着面３から突出しており、圧着面３に圧着される摩擦材を強固に固定するためのアンカー効果を発揮する。

図２は、立体構造部１０およびトンネル構造部を示した図である。図２では、様々な形態の立体構造部１０およびトンネル構造部２０が図示されている。プレッシャプレート１には、図１において符号１０で示す立体構造部１０に代えて、トンネル構造部２０が設けられていてもよい。すなわち、圧着面３には、図２の（１）～（４）に示される４種類の立体構造部１０および図２の（５）に示される１種類のトンネル構造部２０の計５種類の構造部のうち何れか一種の構造部が複数設けられていてもよいし、何れか二種以上の構造部が混在する状態で複数設けられていてもよい。また、圧着面３には、立体構造部１０またはトンネル構造部２０が規則正しく配列されていてもよいし、或いは、不規則に設けられていてもよい。

図２に示される立体構造部１０およびトンネル構造部２０には、何れも開口部１１が設けられている。そして、図２の（１）から（４）までの各欄に示される４種類の立体構造部１０については、圧着面３から延出する２つ以上の脚１２を有しており、開口部１１が脚１２同士の間に形成される形態となっている。よって、図２の（１）から（４）までの各欄に示される４種類の立体構造部１０については、圧着面３から突出する微細な突起として把握することができる。一方、図２の（５）の欄に示されるトンネル構造部２０については、圧着面３に形成された５つの開口部１１同士をプレート本体２の内部のトンネル１３で連通する形態となっている。よって、図２の（５）の欄に示されるトンネル構造部２０については、圧着面３に形成される穴として把握することができる。すなわち、図２の（５）の欄に示されるトンネル構造部２０は、圧着面３から突出していない。

以下、図２に例示した立体構造部１０およびトンネル構造部２０について詳述する。

図２の「（１）２脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、図１に示した立体構造部１０を拡大したものである。図２の「（１）２脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、２つの脚１２を有している。そして、開口部１１は、２つある脚１２の間に１つだけ形成されている。図２の「（１）２脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、円柱を半円弧状に曲げたような形態となっており、円弧の両端付近が実質的に脚１２を形成している。

図２の「（２）３脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、中心部から３方向均等に斜め下に伸びる３つの脚１２を有している。すなわち、各脚１２は、上面視した場合、互いのなす角が１２０度となっている。そして、開口部１１は、３つある脚１２の間に３つ形成されている。図２の「（２）３脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、上方に伸びる１つの軸を中心とし、当該軸の下端から３方向均等に斜め下に伸びる３つの脚１２を
有する形態となっているため、３脚形状と呼ぶことができる。

図２の「（３）４脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、中心部から４方向均等に斜め下に伸びる４つの脚１２を有している。すなわち、各脚１２は、上面視した場合、互いのなす角が９０度となっている。そして、開口部１１は、４つある脚１２の間に４つ形成されている。図２の「（３）４脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、円柱を曲げたような脚１２を４つ有しているため、４脚形状と呼ぶことができる。

図２の「（４）５脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、圧着面３から延出する１本の脚１２と、当該脚１２の上端から４方向均等に斜め下に伸びる４つの脚１２とを有している。すなわち、図２の「（４）５脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、５つの脚１２を有している。そして、４方向均等に斜め下に伸びる４つの脚１２は、上面視した場合、互いのなす角が９０度となっている。そして、開口部１１は、４つある脚１２の間に少なくとも４つ形成されていると言える。図２の「（４）５脚形状」の欄に示される立体構造部１０は、脚１２を５つ有しているため、５脚形状と呼ぶことができる。

図２の「（５）凹５脚形状」の欄に示されるトンネル構造部２０は、圧着面３に形成された５つの開口部１１同士をプレート本体２の内部で連通するトンネル１３を有している。このトンネル１３の形状は、図２の「（４）５脚形状」の欄に示される立体構造部１０と同様である。すなわち、トンネル１３は、図２の「（４）５脚形状」の欄に示される立体構造部１０の形状に一致する穴を形作ったものと言える。

図３は、立体構造部１０によって発揮されるアンカー効果を解説した図である。図３では、図２の「（１）２脚形状」の欄に示した立体構造部１０の場合を例にしている。立体構造部１０は、複数の脚１２の間に形成される開口部１１を有している。よって、プレッシャプレート１を用いたブレーキパッドが制動力を発揮することにより、例えば、図３に示されるように、圧着面３に圧着される摩擦材に対して紙面の左方向に制動力が作用した場合、立体構造部１０は、当該制動力の方向とは正反対の方向へ向かう反力を発揮するのみならず、当該制動力に対して斜めの方向へ向かう反力をも発揮する。開口部１１の部分では、制動力を受けて摩擦材が開口部１１に入り込もうとする。故に、開口部１１の部分で摩擦材がプレッシャプレート１から受ける反力の方向は、開口部１１の形状に依存し、当該制動力の方向と正反対の方向とは限られない。故に、開口部１１の部分では、当該制動力に対して斜めの方向へ向かう反力が摩擦材に加わることになる。このような反力は、開口部１１を形成する脚１２が断面視円形の形態において顕著に発揮されると考えられるが、脚１２が例えば多角形の断面形状や楕円形の断面形状であっても十分に発揮されると考えられる。

上記実施形態に係るプレッシャプレート１の効果を確認する試験を行ったので、その結果について以下に説明する。

本試験では、図２の（３）に示した４脚形状の試作品を実施例１として用意し、圧着面３に立体構造部１０が設けられておらず平面状のものを比較例１として用意し、圧着面３に切削加工を施して突起を形成したものを比較例２として用意した。

実施例１は、粉状の材料を積層してレーザで溶融結合させることにより立体的な造形物を作成するいわゆる３Ｄプリンターを用いて作成した。３Ｄプリンターで採用されている方式には各種存在するが、実施例１は、粉末を敷いた領域をレーザの熱エネルギーによって選択的に溶融結合させる、いわゆる粉末床溶融結合と呼ばれる方式で作成した。上記実施形態のプレッシャプレート１は、実施例１の作成に採用されている粉末床溶融結合と呼ばれる方式のみならず、例えば、結合剤噴射方式、指向性エネルギー堆積方式、その他各
種の方式で作成し得る。実施例１は、比較例２の突起の高さ（１．６ｍｍ）及び突起数（１９１個）と同等の立体構造部１０を圧着面３に設けたものである。熱硬化性樹脂を用いた摩擦材を熱成形工程および加熱工程を経て立体構造部１０を設けた圧着面３に圧着させたブレーキパッドを製造し、その接着強度を評価した。

図４は、本試験の結果を示した図である。図４に示す試験結果は、ＪＩＳ Ｄ４４２２に準拠して行った接着強度の評価結果である。図４の試験結果に示される通り、実施例１は、常温で７１．２ｋＮという極めて高い接着強度を発揮した。これに対し、常温における比較例１の接着強度は２３．２ｋＮであり、比較例２の接着強度は２６．９ｋＮであった。また、実施例１は、３００℃で１５．４ｋＮという接着強度を発揮した。これに対し、３００℃における比較例１の接着強度は１１．３ｋＮであり、比較例２の接着強度は１２．５ｋＮであった。すなわち、実施例１は、比較例１－２の何れと比べても、極めて高い接着強度を発揮することが確認された。

この試験結果より、ブレーキパッドにおける摩擦材とプレッシャプレートとの間の接着強度は、接合面に設けられる突起物の形状に応じて大きく変化することが判る。そして、この試験結果より、突起物の形状としては、切削加工で形成できるような比較的単純な構造の凹凸ではなく、上記実施形態の立体構造部１０のように開口部を有する立体の微細構造である方が、極めて高いアンカー効果が発揮できると言える。なお、トンネル構造部２０の場合であっても同様のアンカー効果が発揮できると考えられる。

なお、上記実施形態では、ディスクブレーキに用いられるブレーキパッドのプレッシャプレートが例示されていたが、上記実施形態や変形例は、ドラムブレーキに用いられるブレーキライニングのシューであってもよい。この場合、摩擦材が圧着されるシューのリムの外周面が圧着面３に相当することになる。

また、上記実施形態では、プレッシャプレート１を作成する方法の一例として、材料を積層することにより構成するいわゆる３Ｄプリンターを用いる方法を例示したが、上記実施形態や変形例は、このような方法で作成されたものに限定されない。上記実施形態や変形例は、開口部１１を有する立体構造部１０またはトンネル構造部２０を形成できる方法であれば、如何なる方法で作成されたものであってもよい。また、上記実施形態や変形例は、プレート本体２と立体構造部１０の両方を３Ｄプリンターで作成したものに限定されるものでなく、例えば、鋼板製のプレート本体２に３Ｄプリンターで立体構造部１０を作成したものであってもよい。

１・・プレッシャプレート
２・・プレート本体
３・・圧着面
４・・貫通穴
５・・トルク受け部
１０・・立体構造部
１１・・開口部
１２・・脚
１３・・トンネル
２０・・トンネル構造部

Claims (7)

1. ブレーキ用の摩擦材が接合されるブレーキ用の部材であって、
   前記摩擦材が圧着される圧着面と、
   前記圧着面において互いに間隔をおいて複数形成されており、開口部を有する立体構造部と、を備え、
   前記立体構造部は、材料を積層することにより構成されたものである、
   ブレーキ用の部材。
2. 前記立体構造部は、前記圧着面から延出する脚を複数有しており、
   前記開口部は、前記立体構造部が複数有する前記脚同士の間に形成されている、
   請求項１に記載のブレーキ用の部材。
3. ブレーキ用の摩擦材が接合されるブレーキ用の部材であって、
   前記摩擦材が圧着される圧着面と、
   前記圧着面に形成された複数の開口部同士を前記ブレーキ用の部材の内部で連通するトンネル構造部と、を備える、
   ブレーキ用の部材。
4. 前記トンネル構造部は、材料を積層することにより構成された前記ブレーキ用の部材の内部に形成されたものである、
   請求項３に記載のブレーキ用の部材。
5. 前記ブレーキ用の部材は、ブレーキパッドのプレッシャプレートであり、
   前記構造部は、前記プレッシャプレートと一体形成されている、
   請求項１から４の何れか一項に記載のブレーキ用の部材。
6. 前記ブレーキ用の部材は、ブレーキライニングのシューであり、
   前記構造部は、前記シューのリムと一体形成されている、
   請求項１から４の何れ一項に記載のブレーキ用の部材。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載のブレーキ用の部材と、
   前記圧着面に接合された前記摩擦材と、を備える、
   ブレーキ部品。

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