(57)【要約】【課題】高温域においても高い耐摩耗性を有する摩擦部材およびブレーキパッドを提供する。【解決手段】摩擦部材は、回転体に接するように構成される摩擦面を有し、コバルトおよびチタンから生成される金属間化合物を含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に接するように構成される摩擦面を有し、
コバルトおよびチタンから生成される金属間化合物を含む
摩擦部材。
【請求項２】
前記金属間化合物は、Ｃｏ３Ｔｉを含む、
請求項１に記載の摩擦部材。
【請求項３】
前記摩擦面に対して平行な第１方向における前記摩擦面の第１寸法は、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である
請求項１または２に記載の摩擦部材。
【請求項４】
前記摩擦面に対して平行かつ前記第１方向に対して垂直な第２方向における前記摩擦面の第２寸法は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である
請求項３に記載の摩擦部材。
【請求項５】
前記第２寸法は、前記第１寸法よりも小さい
請求項４に記載の摩擦部材。
【請求項６】
前記第１方向に凹凸を形成するように湾曲する
請求項３〜５のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項７】
前記摩擦面に対して垂直な第３方向における前記摩擦部材の第３寸法は、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である
請求項１〜６のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項８】
前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１容積比は、５％以上４０％以下に設定される
請求項１〜７のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項９】
前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２容積比は、５％以上４０％以下に設定される
請求項１〜８のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項１０】
前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１容積比は、前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２容積比とは異なる、
請求項９に記載の摩擦部材。
【請求項１１】
前記第１容積比は、前記第２容積比よりも大きい
請求項１０に記載の摩擦部材。
【請求項１２】
前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１質量比は、３０％以上７０％以下に設定される
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項１３】
前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２質量比は、５％以上２０％以下に設定される
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項１４】
前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１質量比は、前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２質量比とは異なる、
請求項１３に記載の摩擦部材。
【請求項１５】
前記第１質量比は、前記第２質量比よりも大きい
請求項１４に記載の摩擦部材。
【請求項１６】
摩擦調整剤をさらに含む
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項１７】
研削剤をさらに含む
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項１８】
体積調整剤をさらに含む
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の摩擦部材。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の摩擦部材と、
前記摩擦部材を支持するバックプレートと、を含む
ブレーキパッド。
【請求項２０】
前記摩擦部材は、前記バックプレートに拡散接合される
請求項１９に記載のブレーキパッド。
【請求項２１】
前記摩擦部材は、前記バックプレートに機械的に接合される
請求項１９に記載のブレーキパッド。
【請求項２２】
前記バックプレートは、鉄合金、チタン、チタン合金、及びアルミニウム合金のいずれかによって形成される
請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のブレーキパッド。
【請求項２３】
前記バックプレートは、前記摩擦部材を支持する支持部と、放熱構造を有する放熱部とを含む
請求項１９〜２２のいずれか一項に記載のブレーキパッド。
【請求項２４】
前記放熱構造は、フィンを含む
請求項２３に記載のブレーキパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦部材およびブレーキパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ブレーキパッドの摩擦部材が開示される。このような摩擦部材は、高温域においても高い耐摩耗性を有することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８６３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高温域においても高い耐摩耗性を有する摩擦部材およびブレーキパッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１側面に従う摩擦部材は、回転体に接するように構成される摩擦面を有し、コバルトおよびチタンから生成される金属間化合物を含む。
前記第１側面の摩擦部材によれば、このような金属間化合物を含むことによって、温度上昇に伴って強度が高くなり、高温域においても高い耐摩耗性を実現できる。
【０００６】
前記第１側面に従う第２側面の摩擦部材において、前記金属間化合物は、Ｃｏ３Ｔｉを含む。
前記第２側面の摩擦部材によれば、Ｃｏ３Ｔｉを含むことによって、温度上昇に伴って強度が高くなり、高温域においても高い耐摩耗性を実現できる。
【０００７】
前記第１または第２側面に従う第３側面の摩擦部材において、前記摩擦面に対して平行な第１方向における前記摩擦面の第１寸法は、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
前記第３側面の摩擦部材によれば、第１寸法が１５ｍｍ以上に設定されることによって制動性を維持しつつ、第１寸法が３０ｍｍ以下に設定されることによってコンパクトに構成できる。
【０００８】
前記第３側面に従う第４側面の摩擦部材において、前記摩擦面に対して平行かつ前記第１方向に対して垂直な第２方向における前記摩擦面の第２寸法は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
前記第４側面の摩擦部材によれば、第２寸法が１０ｍｍ以上に設定されることによって制動性を維持しつつ、第２寸法が２０ｍｍ以下に設定されることによってコンパクトに構成できる。
【０００９】
前記第４側面に従う第５側面の摩擦部材において、前記第２寸法は、前記第１寸法よりも小さい。
前記第５側面の摩擦部材によれば、回転体の回転方向に沿って第１寸法を大きくすることによって、回転体に好適に接触できる。
【００１０】
前記第３〜第５側面のいずれか１つに従う第６側面の摩擦部材において、前記第１方向に凹凸を形成するように湾曲する。
前記第６側面の摩擦部材によれば、回転体の回転方向に沿って摩擦面を配置でき、制動性を向上できる。
【００１１】
前記第１〜第６側面のいずれか１つに従う第７側面の摩擦部材において、前記摩擦面に対して垂直な第３方向における前記摩擦部材の第３寸法は、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
前記第７側面の摩擦部材によれば、第３寸法が１．５ｍｍ以上に設定されることによって強度を確保しつつ、第３寸法が５ｍｍ以下に設定されることによってコンパクトに構成できる。
【００１２】
前記第１〜第７側面のいずれか１つに従う第８側面の摩擦部材において、前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１容積比は、５％以上４０％以下に設定される。
前記第８側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１３】
前記第１〜第８側面のいずれか１つに従う第９側面の摩擦部材において、前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２容積比は、５％以上４０％以下に設定される。
前記第９側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１４】
前記第９側面に従う第１０側面の摩擦部材において、前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１容積比は、前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２容積比とは異なる。
前記第１０側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１５】
前記第１０側面に従う第１１側面の摩擦部材において、前記第１容積比は、前記第２容積比よりも大きい。
前記第１１側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１６】
前記第１〜第１１側面のいずれか１つに従う第１２側面の摩擦部材において、前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１質量比は、３０％以上７０％以下に設定される。
前記第１２側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１７】
前記第１〜第１２側面のいずれか１つに従う第１３側面の摩擦部材において、前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２質量比は、５％以上２０％以下に設定される。
前記第１３側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１８】
前記第１３側面に従う第１４側面の摩擦部材において、前記金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１質量比は、前記金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２質量比とは異なる。
前記第１４側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００１９】
前記第１４側面に従う第１５側面の摩擦部材において、前記第１質量比は、前記第２質量比よりも大きい。
前記第１５側面の摩擦部材によれば、回転体と摩擦部材との間に好適な摩擦力を発生できる。
【００２０】
前記第１〜第１５側面のいずれか１つに従う第１６側面の摩擦部材において、摩擦調整剤をさらに含む。
前記第１６側面の摩擦部材によれば、回転体に対する摩擦力を好適に調整できる。
【００２１】
前記第１〜第１６側面のいずれか１つに従う第１７側面の摩擦部材において、研削剤をさらに含む。
前記第１７側面の摩擦部材によれば、制動性を向上できる。
【００２２】
前記第１〜第１７側面のいずれか１つに従う第１８側面の摩擦部材において、体積調整剤をさらに含む。
前記第１８側面の摩擦部材によれば、好適な体積が得られる。
【００２３】
第１９側面のブレーキパッドは、前記第１〜第１８側面のいずれか一つに従う摩擦部材と、前記摩擦部材を支持するバックプレートと、を含む。
前記第１９側面のブレーキパッドによれば、自転車のブレーキキャリパに容易に取り付けできる。
【００２４】
前記第１９側面に従う第２０側面のブレーキパッドにおいて、前記摩擦部材は、前記バックプレートに拡散接合される。
前記第２０側面のブレーキパッドによれば、摩擦部材をバックプレートに好適に結合できる。
【００２５】
前記第１９側面に従う第２１側面のブレーキパッドにおいて、前記摩擦部材は、前記バックプレートに機械的に接合される。
前記第２１側面のブレーキパッドによれば、摩擦部材をバックプレートに好適に結合できる。
【００２６】
前記第１９〜第２１側面に従う第２２側面のブレーキパッドにおいて、前記バックプレートは、鉄合金、チタン、チタン合金、及びアルミニウム合金のいずれかによって形成される。
前記第２２側面のブレーキパッドによれば、高い剛性が得られる。
【００２７】
前記第１９〜第２２側面に従う第２３側面のブレーキパッドにおいて、前記バックプレートは、前記摩擦部材を支持する支持部と、放熱構造を有する放熱部とを含む。
前記第２３側面のブレーキパッドによれば、制動時の発熱を抑制できる。
【００２８】
前記第２３に従う第２４側面のブレーキパッドにおいて、前記放熱構造は、フィンを含む。
前記第２４側面のブレーキパッドによれば、放熱構造が簡潔であるため、容易に製造できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の摩擦部材およびブレーキパッドは、高温域において高い耐摩耗性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態のブレーキパッドの斜視図。
【図２】第１実施形態のブレーキパッドの平面図。
【図３】第１実施形態のブレーキパッドの側面図。
【図４】ブレーキパッドの製造方法の第１の例を説明するための模式図。
【図５】ブレーキパッドの製造方法の第２の例を説明するための模式図。
【図６】ブレーキパッドの製造方法の第２の例を説明するための模式図。
【図７】ブレーキパッドの製造方法の第３の例を説明するための模式図。
【図８】ブレーキパッドの製造方法の第３の例を説明するための模式図。
【図９】比較例、実施例１および実施例２の摩耗量を示すグラフ。
【図１０】比較例、実施例１および実施例２の動摩擦係数を示すチャート。
【図１１】比較例および実施例１、３〜６の摩擦量を示すグラフ。
【図１２】比較例および実施例１、３〜６の動摩擦係数を示すチャート。
【図１３】ブレーキパッドの変形例の斜視図。
【図１４】図１３とは別の視点からみたブレーキパッドの変形例の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態のブレーキパッド１０について説明する。
ブレーキパッド１０は、例えば、人力駆動車に取り付けられる。ここで、人力駆動車は、走行のための原動力に関して、少なくとも部分的に人力を用いる車両を意味し、電動で人力を補助する車両を含む。人力以外の原動力のみを用いる車両は、人力駆動車には含まれない。特に、内燃機関のみを原動力に用いる車両は、人力駆動車には含まれない。通常、人力駆動車には、小型軽車両が想定され、公道での運転に免許を要しない車両が想定される。人力駆動車は、人力のみで推進する自転車、電気エネルギーを用いて人力を補助する自転車（ｅ−ｂｉｋｅ）、電気エネルギーのみを用いて推進する一輪車、二輪車、三輪車を含む。ブレーキパッド１０は、車輪の回転軸に取り付けられて、車輪と同期して回転する回転体を制動する。回転体は、一例として、ディスクブレーキロータを含む。ブレーキパッド１０は、回転体の回転中心軸線に交差する少なくとも一方の面である制動面に接触する摩擦面１２Ａ（後述参照）を有する。ブレーキパッド１０は、ブレーキパッド１０の摩擦面１２Ａと、回転体の制動面との接触によって、回転体の回転速度を低下させる。なお、実施形態における「回転体」は、ディスクブレーキロータ（図示略）を意味する。
【００３２】
図１および図２に示されるように、ブレーキパッド１０は、摩擦部材１２と、摩擦部材１２を支持するバックプレート１４と、を含む。
【００３３】
バックプレート１４は、摩擦部材１２を支持する支持部１６と、支持部１６から延びてブレーキキャリパに連結され連結部１８とを含む。
支持部１６は、バックプレート１４が人力駆動車のブレーキキャリパに取り付けられた状態で、回転体に対向する第１面１６Ａと、第１面１６Ａとは反対側の第２面１６Ｂとを有する（図３参照）。摩擦部材１２は、第１面１６Ａに接合される。好ましくは、第１面１６Ａは、後述の摩擦面１２Ａに平行である。連結部１８は、貫通孔１８Ａを有する。貫通孔１８Ａにブレーキキャリパ（図示略）のピンを通すことによって、ブレーキパッド１０がブレーキキャリパに取り付けられる。バックプレート１４は、ステンレス合金を含む鉄合金、チタン、チタン合金、及びアルミニウム合金のいずれかによって形成される。
【００３４】
次に摩擦部材１２について説明する。摩擦部材１２は、回転体に接するように構成される摩擦面１２Ａを有し、コバルトおよびチタンから生成される金属間化合物を含む。好ましくは、摩擦面１２Ａの面積は、１５０ｍｍ２以上６００ｍｍ２以下である。より好ましくは、摩擦面１２Ａの面積は、２５０ｍｍ２以上５００ｍｍ２以下である。好ましくは、摩擦面１２Ａに対して平行な第１方向Ｄ１における摩擦面１２Ａの第１寸法Ｌ１（図２参照）は、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。好ましくは、摩擦面１２Ａに対して平行かつ第１方向Ｄ１に対して垂直な第２方向Ｄ２における摩擦面１２Ａの第２寸法Ｌ２は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。好ましくは、摩擦部材１２において、好ましくは、第２寸法Ｌ２は、第１寸法Ｌ１よりも小さい。好ましくは、摩擦面１２Ａに対して垂直な第３方向Ｄ３における摩擦部材１２の第３寸法Ｌ３（図３参照）は、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００３５】
摩擦部材１２は、バックプレート１４が人力駆動車のブレーキキャリパに取り付けられた状態で摩擦部材１２の第２方向Ｄ２が回転体の回転中心軸線に垂直な径方向に沿うように、配置される。これによって、摩擦部材１２の長手方向である第１方向Ｄ１を回転体の回転方向に概ね沿うようにできる。図２に破線で示されるように、摩擦部材１２は、第１方向Ｄ１に凹凸を形成するように湾曲してもよい。これによって、摩擦部材１２が、さらに、回転体の回転方向に沿うようになる。
【００３６】
摩擦部材１２は、さらに、テーパ面１２Ｂ，１２Ｃを含む。テーパ面１２Ｂ，１２Ｃは、摩擦面１２Ａに連続して設けられる。第１のテーパ面１２Ｂは、摩擦面１２Ａからバックプレート１４の支持部１６に向かうように傾斜する。第１のテーパ面１２Ｂは、摩擦面１２Ａにおいて、第２方向Ｄ２で連結部１８とは反対の端縁から延びる。第２のテーパ面１２Ｃは、摩擦面１２Ａにおいて、第２方向Ｄ２で連結部１８側の端縁から延びる。
【００３７】
摩擦部材１２は、上述のように、コバルトおよびチタンから生成される金属間化合物を含む。摩擦部材１２は、コバルトおよびチタンから生成される金属間化合物として、Ｃｏ３Ｔｉ、Ｃｏ２Ｔｉ−（Ｃ３６）、Ｃｏ２Ｔｉ−（Ｃ１５）、Ｃｏ２Ｔｉ（ｃ）、Ｃｏ２Ｔｉ（ｈ）、ＣｏＴｉ、およびＣｏＴｉ２の少なくとも１つを含み得る。金属間化合物は、Ｃｏ３Ｔｉを含むことが好ましい。
【００３８】
好ましくは、摩擦部材１２の形成の材料において、金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１容積比は、５％以上４０％以下に設定される。
好ましくは、摩擦部材１２の形成の材料において、金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２容積比は、５％以上４０％以下に設定される。
好ましくは、摩擦部材１２の形成の材料において、金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１容積比は、金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２容積比とは異なる。好ましくは、第１容積比は、第２容積比よりも大きい。コバルトの第１容積比をチタンの第２容積比よりも大きくすることによって、Ｃｏ３Ｔｉを効率的に生成できる。
【００３９】
好ましくは、摩擦部材１２の形成の材料において、金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１質量比は、３０％以上７０％以下に設定される。好ましくは、摩擦部材１２の形成の材料において、金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２質量比は、５％以上２０％以下に設定される。好ましくは、摩擦部材１２の形成の材料において、金属間化合物の生成に用いられるコバルトの全材料に対する第１質量比は、金属間化合物の生成に用いられるチタンの全材料に対する第２質量比とは異なる。好ましくは、第１質量比は、第２質量比よりも大きい。コバルトの第１質量比をチタンの第２質量比よりも大きくすることによって、Ｃｏ３Ｔｉを効率的に生成できる。
【００４０】
摩擦部材１２は、チタンおよびコバルトに加えて、次の材料を少なくとも一種を含むことが好ましい。例えば、摩擦部材１２は、摩擦調整剤をさらに含む。摩擦調整剤は、摩擦部材１２と回転体との間の動摩擦係数を調整する。摩擦調整剤は、回転体に対する摩擦部材１２の摩擦力を調整する。摩擦調整剤として、グラファイト、コークス、二硫化モリブデン、および、三流化アンチモンが挙げられる。これら物質の１または複数が選択されて、摩擦調整剤として用いられる。回転体に対する摩擦部材１２の摺動性を適度なものとするために、摩擦部材１２の生成における摩擦調整剤の容積比は、１０％以上６０％以下であることが好ましい。また、摩擦部材１２の生成における摩擦調整剤の質量比は、５％以上２０％以下であることが好ましい。
【００４１】
好ましくは、摩擦部材１２は、研削剤をさらに含む。研削剤は、摩擦部材１２と回転体との接触による制動性を向上させる。研削剤として、ムライト、ジルコン、および、セリサイト、が挙げられる。これら物質の１または複数が選択されて、研削剤として用いられる。摩擦部材１２の制動性を適度なものとするために、摩擦部材１２の生成における研削剤の容積比は、５％以上３０％以下であることが好ましい。また、摩擦部材１２の生成における研削剤の質量比は、５％以上２０％以下であることが好ましい。
【００４２】
好ましくは、摩擦部材１２は、体積調整剤をさらに含む。体積調整剤は、摩擦部材１２の体積を調整する。体積調整剤の添加によって、摩擦部材１２の体積および摩擦面１２Ａの大きさを調整できる。体積調整剤として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が挙げられる。摩擦部材１２の小型化と制動性とを両立させるために、摩擦部材１２の生成における体積調整剤の容積比は、５％以上３０％以下であることが好ましい。また、摩擦部材１２の生成における体積調整剤の質量比は、５％以上１５％以下であることが好ましい。
【００４３】
次に、摩擦部材１２の微視的構造を説明する。第１の例の摩擦部材１２は、チタン、コバルト、チタンとコバルトとの金属間化合物、酸化チタン、および酸化コバルトを含む。金属間化合物は、チタンおよびコバルトの表面に形成されていると考えられる。金属間化合物は、例えば、Ｃｏ３Ｔｉ、Ｃｏ２Ｔｉ−（Ｃ３６）、Ｃｏ２Ｔｉ−（Ｃ１５）、Ｃｏ２Ｔｉ（ｃ）、Ｃｏ２Ｔｉ（ｈ）、ＣｏＴｉ、ＣｏＴｉ２の少なくともいずれか一つを含むＴｉ−Ｃｏ系金属間化合物である。第２の例の摩擦部材１２は、第１の例の摩擦部材１２において、添加材料が含まれる。添加材料として、たとえば、ムライト、ジルコン、セリサイト、フッ化カルシウムである。添加材料として、非金属粒子も含まれ得る。たとえば、人造のグラファイト、天然のグラファイトである。
【００４４】
摩擦部材１２は、材料の焼結によって形成される。材料は、金属材料を含む。金属材料は、コバルト粉末およびチタン粉末を含む。好ましくは、材料は、添加材料を含む。添加材料は、例えば、上述した、ムライト、ジルコン、セリサイト、およびフッ化カルシウムの少なくとも１つである。コバルト粉末およびチタン粉末を含むワークの燃焼によって、Ｃｏ３Ｔｉ、Ｃｏ２Ｔｉ−（Ｃ３６）、Ｃｏ２Ｔｉ−（Ｃ１５）、Ｃｏ２Ｔｉ（ｃ）、Ｃｏ２Ｔｉ（ｈ）、ＣｏＴｉ、ＣｏＴｉ２の少なくともいずれか１つが形成される。
【００４５】
次に、バックプレート１４における摩擦部材１２の接続構造について、以下に３つの例を挙げる。図４〜図８は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面の位置に相当する位置における摩擦部材の断面構造を示す。
【００４６】
図４を参照して、第１の例を説明する。摩擦部材は、バックプレート１４に拡散接合される。「拡散接合」という用語は、「２つの金属部材の一方に由来する金属元素が他方の金属部材の内部に拡散することによって境界組織が形成されるか、または、２つの金属部材に由来する金属元素が相互に拡散することによって境界組織が形成され、当該境界組織によって、２つの金属部材が直接に（すなわち、２つの金属部材とは異なる、接着剤およびはんだなどの連結部材を介さずに）、無機的かつ化学的に連結されること」と定義する。
【００４７】
図５および図６を参照して、第２の例を説明する。摩擦部材は、バックプレート１４に機械的に接合される。具体的には、摩擦部材１２は、摩擦面１２Ａとは反対側の裏面１２Ｄに、バックプレートに係合する複数の係合部１２Ｅを有する。係合部１２Ｅは、裏面１２Ｄから突出する。バックプレート１４は、係合部１２Ｅに係合する貫通孔１４Ａを有する。摩擦部材１２の係合部１２Ｅがバックプレート１４の貫通孔１４Ａに圧入されること、または、摩擦部材１２の係合部１２Ｅがバックプレート１４の貫通孔１４Ａに挿通した状態で潰されることによって、摩擦部材１２とバックプレート１４とが結合される。
【００４８】
図７および図８を参照して、第３の例を説明する。摩擦部材１２は、バックプレート１４に機械的に接合され、かつ、摩擦部材１２は、バックプレート１４に機械的に接合される。この例では、摩擦部材１２とバックプレート１４の間に接合プレート２０が介在する。摩擦部材は、接合プレート２０に拡散接合する。バックプレート１４は、貫通孔１４Ｂを有する。接合プレート２０の一部が軟化または溶融によってバックプレート１４の貫通孔１４Ｂに流入することによって形成される係合部２０Ａによって、接合プレート２０とバックプレート１４とが結合する。
【００４９】
図４を参照して、上述の第１の例のブレーキパッド１０ａの製造方法を説明する。
まず、第１工程において、少なくともコバルト粉末およびチタン粉末を含む材料からワークを形成する。ワークは、材料を加圧成型することによって得られる。材料は、粉末状であり、次の工程において金属間化合物を含む摩擦部材１２となる。材料は、コバルト粉末、チタン粉末に加えて、上述した、添加材料が含まれ得る。
【００５０】
次に、第２工程において、ワークとバックプレート１４とを接触させずにワークを加熱することによって、金属間化合物を摩擦部材１２に生成する燃焼合成を誘起させる。こうして摩擦部材１２が得られる。
【００５１】
次に、第３工程において、摩擦部材１２の摩擦面１２Ａが外方を向き、摩擦面１２Ａとは反対側の裏面１２Ｄがバックプレートに接するように摩擦部材１２とバックプレート１４とを配置する。この積層体を加熱および加圧することによって、ブレーキパッド１０ａが製造される。加熱および加圧の条件は、摩擦部材１２とバックプレート１４との材料に依存し、摩擦部材１２とバックプレート１４とを少なくとも部分的に、化学的に、連結するに足る圧力および温度であればよく、摩擦部材１２の金属間化合物の組成およびバックプレート１４の材料に応じて適宜調整することができる。
【００５２】
摩擦部材１２とバックプレート１４との境界には境界組織が存在する。摩擦部材１２に由来する元素（コバルト、チタンなど）とバックプレート１４に由来する元素（例えば、チタン、アルミニウムなど）とが、摩擦部材１２とバックプレート１４との境界面付近において共存している。摩擦部材１２およびバックプレート１４の一方（たとえば摩擦部材１２）に由来する元素が摩擦部材１２およびバックプレートの他方（たとえばバックプレート）の内部に拡散することによって、境界組織が形成される。０μｍ〜１００μｍ程度の深度範囲にわたって境界組織が形成される。境界組織の存在は、摩擦部材１２とバックプレート１４とが拡散接合によって、少なくとも部分的に、無機的かつ化学的に連結されていることを示す。
【００５３】
図５および図６を参照して、上述の第２の例のブレーキパッド１０ｂの製造方法を説明する。
まず、第１工程において、第1の例と同様に、少なくともコバルト粉末およびチタン粉末を含む材料からワークＷＫを形成する。ワークＷＫは、材料を加圧成型することによって得られる。加圧成型のとき、ワークＷＫに係合部が設けられる。
【００５４】
第２工程において、ワークＷＫとバックプレート１４とを接触させずにワークＷＫを加熱することによって、金属間化合物を摩擦部材１２に生成する燃焼合成を誘起させる。こうして摩擦部材１２が得られる。
【００５５】
第３工程において、摩擦部材１２の摩擦面１２Ａが外方を向き、係合部１２Ｅがバックプレート１４の貫通孔１４Ａに挿通するように、摩擦部材１２とバックプレート１４とを配置し、積層体を形成する。そして、摩擦部材１２の係合部１２Ｅのうち貫通孔１４Ａから出ている部分を潰し、係合部１２Ｅとバックプレート１４とを係合させる。さらに、好ましくは、摩擦部材１２とバックプレート１４とが係合したワークＷＫを熱処理することによって、摩擦部材１２とバックプレート１４との境界部分に拡散接合を形成してもよい。
【００５６】
図７および図８を参照して、上述の第３の例のブレーキパッド１０ｃの製造方法を説明する。
第１工程では、第１の例と同様に、少なくともコバルト粉末およびチタン粉末を含む材料からワークＷＫを形成する。ワークＷＫは、材料を加圧成型することによって得られる。
第２工程では、ワークＷＫと、接合プレート２０と、バックプレート１４とを、３層の積層体状に配置する。ここでは、接合プレート２０がワークＷＫとバックプレート１４とに接するように、ワークＷＫと、接合プレート２０と、バックプレート１４とを配置する。接合プレート２０は、アルミニウムを含む平坦板である。
【００５７】
第３工程では、ワークＷＫを加熱することによって摩擦部材１２が得られる。ワークＷＫは、その複数の金属材料の少なくともいずれか２つから燃焼合成によって金属間化合物を摩擦部材１２に生成するように加熱される。燃焼合成は、ワークＷＫの局所に発熱反応である燃焼反応が誘起されるように、ワークＷＫに外部から熱的刺激を付与することによって開始される。具体的には、燃焼反応は、レーザをワークＷＫの局所に照射し、ワークＷＫを局所的に加熱することによって開始される。たとえば、ワークＷＫの一端（接合プレートの反対側の上面）に付与された外的熱刺激によって、その一端に燃焼反応が誘起される。燃焼反応はワークＷＫの一端から他端（例えば接合プレートと接触する下面）に向けて連鎖的に進行する。燃焼合成は極めて短時間で完了し、外部からの継続的な加熱を要さず、外部からの加熱エネルギー供給量は極めて少なくてすむ。したがって、摩擦部材１２の製造コストを顕著に低減できる。
【００５８】
第３工程における加熱すなわち外的熱刺激の局所的な付与は、摩擦部材１２の生成を引き起こすだけでなく、摩擦部材１２と接合プレートとの化学的な連結の生成、及び、接合プレート２０とバックプレート１４との機械的な連結の生成を引き起こす。たとえば、摩擦部材１２の金属間化合物の燃焼合成に伴う熱は、ワークＷＫと接合プレート２０との境界において、ワークＷＫの材料の少なくとも一つ（たとえば、コバルト）と接合プレート２０の金属（本例では、アルミニウム）との第２の燃焼反応を誘起する。その第２の燃焼反応によって生成される化合物で摩擦部材１２とバックプレート１４とが無機的かつ化学的に連結する。また、化合物の燃料合成に伴う熱によって、接合プレート２０の一部は軟化または溶融する。その軟化または溶融した接合プレート２０の一部は、バックプレート１４の貫通孔１４Ｂに流入し、係合部２０Ａを形成する。係合部２０Ａと貫通孔１４Ｂとは、接合プレート２０とバックプレート１４とを機械的に連結する機械的接合部として機能する。
【００５９】
このように、ワークＷＫの一端（接合プレートの反対側の上面）に外的熱刺激を付与することによって、摩擦部材１２の生成、摩擦部材１２と接合プレートとの化学的な連結、及び接合プレート２０とバックプレート１４との機械的な連結を含むシーケンスが連鎖的にまたは自動的に進行する。このシーケンスは、燃焼反応の完了によって自動的に終了する。このようにして、ブレーキパッド１０ｃが製造される。上述したように、燃焼合成は極めて短時間で完了し、外部からの継続的な加熱を要さず、外部からの加熱エネルギー供給量は極めて少なくてすむ。したがって、ブレーキパッド１０ｃの製造コストは顕著に低減される。
【００６０】
＜実施例＞
以下、摩擦部材１２の実施例について、比較例と比較して説明する。
表１および表２は、材料において、実施例１〜６の組成および比較例の組成を示す。表１の組成に示される値は、実施例１〜６および比較例に係る摩擦部材１２を形成するときの各材料の容積比である。表２の組成に示される値は、表１と同じ実施例および比較例について、各材料の質量比である。実施例１〜６の摩擦部材１２および比較例の摩擦部材は、いずれも、材料を混合したワークを８７０℃の温度で焼成したものである。
【００６１】
実施例１〜６とは別に、材料の容積比でコバルト７６％チタン２４％の粉末焼結体を形成した。粉末焼結体を形成するときの焼成温度を８７０℃とした。この粉末焼結体のＸ線回析（X‐ray diffraction、ＸＲＤ）によれば、チタンのピークおよびコバルトのピークの他に、Ｃｏ３Ｔｉのピークが得られた。後述の結果から分かるように、チタンおよびコバルトの金属間化合物（例えば、Ｃｏ３Ｔｉ）の存在によって摩擦部材の摩耗性および動摩擦係数が向上している。
【００６２】
比較例は、チタンおよびコバルトを含まない従来の摩擦部材である。
実施例１の組成は、表１および表２のとおりである。
実施例２におけるチタンとコバルトの容積比は、実施例１と異なる。実施例２における添加材料の組成は、容積比で、実施例１の添加材料の組成と同じである。
実施例３〜実施例６は、実施例１と比較して次の構成を有する。実施例３から実施例６の順に、全容積に対して、グラファイト（天然、結晶性）とグラファイト（人造）とを合わせた量の容積比が大きくなっており、これとは反対に、コバルトとチタンとを合わせた量の容積比は順に小さくなっている。コバルトとチタンとの容積比は、実施例１のコバルトとチタンとの容積比と等しい。実施例１〜６および比較例において、ムライト、ジルコン、セリサイトの容積比は、等しい。
【００６３】
図９〜図１２を参照して、実施例１〜６の効果を示す。実施例１〜６と比較例とを、摩耗量、および動摩擦係数で比較した。
図９は、比較例（放熱部なし）と実施例１、２について、摩耗量を示すグラフである。
図１０は、比較例（放熱部なし）と実施例１、２について、動摩擦係数の時間変化を示すグラフである。
図１１は、比較例（放熱部あり）と実施例１、３〜６について、摩耗量を示すグラフである。
図１２は、比較例（放熱部あり）と実施例１、３〜６について、動摩擦係数の時間変化を示すグラフである。
なお、図１１および図１２の比較例は、放熱部を有する。図１１および図１２の比較例以外は、いずれも放熱部を有しない。
【００６４】
摩耗量および動摩擦係数について次の条件で測定した。実施例および参考例の摩擦部材１２の摩擦面積は、８２２．４ｍｍ２である。回転体としてシマノ製（ＳＭＲＴ８１Ｓ）を用いた。回転速度は２４０ｒｐｍ（３０ｋｍ／ｈ相当）、ブレーキキャリパ（シマノ製ＢＲＭ８２０）の力が７３５Ｎとなるように設定し、３０分にわたって引きずりテストを行った。この条件によれば、通常の制動に比べて、高温負荷となっている。具体的には、上記条件によれば、摩擦部材１２の温度が、５８０℃〜６５０℃になっている。
【００６５】
上記試験の結果、実施例１〜６の摩擦部材１２の摩耗量は、比較例の摩擦部材の摩耗量よりも少なかった。
上記実施例１と実施例２を比較すると、実施例１は、実施例２よりも摩耗量が小さい。これから、材料において、コバルトの容積比が、チタンの容積比よりも大きいことが好ましいことが分かる。
【００６６】
実施例１〜６の摩擦部材１２の動摩擦係数は、比較例に比べて、時間経過による低下が小さい。実施例１〜６を比較すると分かるように、グラファイトの含有量が増大すると、時間経過に対する動摩擦係数の低下が大きくなる。
【００６７】
【表１】
2019168058.tif 000003
【００６８】
【表２】
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【００６９】
（変形例）
上記実施形態に関する説明は、本発明に従う摩擦部材およびブレーキパッドが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う摩擦部材およびブレーキパッドは、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図１３および図１４を参照して、放熱構造を有するブレーキパッド３０の一例を説明する。ブレーキパッド３０は、摩擦部材３２と、バックプレート３４とを含む。摩擦部材３２は、実施形態の摩擦部材１２に準じた構造および組成を有する。バックプレート３４は、摩擦部材３２を支持する支持部３６と、放熱構造を有する放熱部３８とを含む。
【００７１】
支持部３６および放熱部３８は、本体４０に設けられる。本体４０は、バックプレート３４が人力駆動車のブレーキキャリパに取り付けられた状態で、回転体に対向する第１面４０Ａと、第１面４０Ａとは反対側の第２面４０Ｂを有する。摩擦部材３２は、本体４０の支持部３６において、第１面４０Ａに接合される。放熱部３８は、摩擦部材３２の反対側に位置しないように、本体４０において第２面４０Ｂに設けられる。言い換えれば、放熱部３８は、本体４０を介して摩擦部材３２と対向しないように本体４０に設けられる。放熱部３８は、本体４０に対して一体に形成されてもよく、別体に形成されてもよい。本実施形態では、放熱部３８は、本体４０に一体形成される。
【００７２】
放熱部３８は、上述のように、放熱構造を有する。放熱構造は、フィン４２を含む。フィン４２は本体４０の第２面４０Ｂに複数設けられる。複数のフィン４２はそれぞれ、第２面４０Ｂから摩擦部材３２とは反対側に延びるように設けられる。フィン４２は、本体４０に対して一体に形成されてもよく、別体に形成されてもよい。本実施形態では、フィン４２は、本体４０に一体形成される。フィン４２を別体に形成する場合、例えば、フィン４２を挿入するための孔を本体４０に設け、その孔に圧入または接着などの方法でフィン４２を固定すればよい。また、本体４０には、ブレーキキャリパのピンを通すための貫通孔４０Ｃが支持部３６と放熱部３８との間に設けられる。
【００７３】
・上記実施形態において、摩擦面１２Ａは、複数に分割されていてもよい。例えば、摩擦面１２Ａは２つに分割される。摩擦面１２Ａを構成する２つの摩擦面との間には隙間が形成される。この場合、摩擦面積は、２つの摩擦面の面積の合計によって算出される。また、この場合、摩擦部材１２の第１寸法Ｌ１および第２寸法Ｌ２は、複数の摩擦面を連続した面と看做したときの外形に対して設定される。
【００７４】
・実施形態に係るブレーキパッド１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，３０が取り付けられる人力駆動車は、限定されない。人力駆動車は、ロードバイク、マウンテンバイク、クロスバイク、シティサイクル、カーゴバイク、リカンベント、キックスケータを含む。
【符号の説明】
【００７５】
Ｌ１…第１寸法、Ｌ２…第２寸法、Ｌ３…第３寸法、１０…ブレーキパッド、１０ａ…ブレーキパッド、１０ｂ…ブレーキパッド、１０ｃ…ブレーキパッド、１２…摩擦部材、１２Ａ…摩擦面、１４…バックプレート、１６…支持部、３０…ブレーキパッド、２２…摩擦部材、２４…金属間化合物、３４…バックプレート、３６…支持部、３８…放熱部、４２…フィン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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