(57)【要約】【課題】  拡散接合法により摩擦部材がバックプレートに接合される自転車用ディスクブレーキパッドにおいて、バックプレートの材質の制限を緩和する。【解決手段】  自転車用ディスクブレーキパッド７６は、ディスクブレーキ装置１２に用いられ、バックプレート７７と、溶射層７８と、摩擦部材７９と、を備えている。バックプレート７７は、溶射面７７ｃを表面に有するものである。溶射層７８は、溶射面７７ｃに形成された銅又は銅合金製の層である。摩擦部材７９は、溶射層７８上に拡散接合法により接合された部材である。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車用ディスクブレーキ装置のディスクブレーキパッドであって、
溶射面を有するバックプレートと、
前記溶射面に形成された銅又は銅合金製の溶射層と、
前記溶射層上に拡散接合法により接合された摩擦部材と、
を備えた自転車用ディスクブレーキパッド。
【請求項２】
前記バックプレートは、チタン又はチタン合金製である、請求項１に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
【請求項３】
前記バックプレートの溶射面は、少なくとも一部に粗面が形成されている、請求項１又は２に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
【請求項４】
前記摩擦部材は、三酸化二クロム、スズ及びその化合物、銅及びその化合物からなる群から選択された少なくとも一つ群の粉末を焼成して結合させたものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
【請求項５】
前記溶射層は、前記バックプレートの表面全体に形成され、
前記摩擦部材は、前記溶射層により小さい面積で形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用ディスクブレーキパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキパッド、特に、バックプレートに摩擦部材が接合された自転車用ディスクブレーキパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクブレーキパッドは、通常、車輪とともに回転するディスクブレーキロータを挟持して車輪を制動する。この種のディスクブレーキパッドとして、銅基金属系の焼結金属製の乾式の摩擦部材と、摩擦部材が接合されたたとえばステンレス合金等の鋼製のバックプレートとを有するものが従来周知である（たとえば、特許文献１参照）。このような焼結金属製の摩擦部材を有する従来のディスクブレーキパッドでは、摩擦部材は拡散接合法によって焼結金属の焼成と、バックプレートへの接合とを同時に行って製造している。具体的には、バックプレートの接合面に銅メッキをした上に摩擦部材となる焼結金属を焼成している。このように製造されたブレーキパッドでは、バックプレートと銅めっき層とは金属的に結合する化学結合により結合されている。
【特許文献１】特開平０８−１８８７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の銅めっき層上に摩擦部材を拡散接合法により接合する構成では、バックプレートに化学的に結合する銅めっき層をバックプレート上に形成し、その上に摩擦部材を焼結形成している。このため、銅との化学的結合力が大きい材質のものをバックプレートに用いなければならず、バックプレートの材質が制限されるという問題がある。たとえば、チタンやチタン化合物を含むチタン合金などをバックプレートに用いると、銅とチタンとの化学的係合力が弱いため、銅めっき層がバックプレートから剥がれ、バックプレートが摩擦部材と剥離するおそれがある。
【０００４】
本発明の課題は、拡散接合法により摩擦部材がバックプレートに接合される自転車用ディスクブレーキパッドにおいて、バックプレートの材質の制限を緩和することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明１に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、自転車用ディスクブレーキ装置のディスクブレーキパッドであって、バックプレートと、溶射層と、摩擦部材と、を備えている。バックプレートは、溶射面を表面に有するものである。溶射層は、溶射面に形成された銅又は銅合金製の層である。摩擦部材は、溶射層上に拡散接合法により接合された部材である。
【０００６】
このディスクブレーキパッドでは、バックプレートにめっき層に代えて溶射により形成される溶射層を形成する。この溶射層上に、たとえば焼結形成により摩擦部材を形成し、拡散接合法により摩擦部材を溶射層に接合する。溶射により溶射層を形成すると、溶射の際にバックプレートが粗らされて表面粗さが粗い溶射面がバックプレートの表面に形成される。また、溶射の前に溶射面に予め表面粗さが粗くなるようにショットブラストなどにより粗面を形成してもよい。この溶射面の微小な凹凸に銅又は銅合金の溶射粒子が浸透し固化する。すると、いわゆるアンカー効果によりバックプレートと溶射層とが物理的に結合し接着界面が離れにくくなる。ここでは、溶射層がバックプレートとアンカー効果により物理的に結合するので、溶射により表面粗さが粗くなるような材質や予めショットブラストなどにより溶射面に粗面を形成できる材質であれば、どのような材質のものでもバックプレートに使用できる。このため、バックプレートと化学結合するめっき層により拡散接合する場合に比べて、バックプレートの材質の制限が緩和される。
【０００７】
発明２に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１に記載のパッドにおいて、バックプレートは、チタン又はチタン合金製である。この場合には、バックプレートがチタン又はチタン合金製であるので、アルミニウムなどの他の軽金属に比べて強度を高く維持してバックプレートの軽量化を図ることができる。
【０００８】
発明３に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１又は２に記載のパッドにおいて、バックプレートの溶射面は、少なくとも一部に粗面が形成されている。この場合には、予め形成された粗面により溶射層に対するアンカー効果が増大して溶射層の密着性を高めることができる。
【０００９】
発明４に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から３のいずれかに記載のパッドにおいて、摩擦部材は、三酸化二クロム、スズ及びその化合物、銅及びその化合物からなる群から選択された少なくとも一つ群の粉末を焼成して結合させたものである。この場合には、銅又は銅合金製の溶射層と接合しやすい素材で摩擦部材が構成されるので、溶射層を介して摩擦部材をバックプレートに強固に接合できる。
【００１０】
発明５に係る自転車用ディスクブレーキパッドは、発明１から４のいずれかに記載のパッドにおいて、溶射層は、バックプレートの表面全体に形成され、摩擦部材は、溶射層により小さい面積で形成されている。この場合には、バックプレート状の任意の位置に摩擦部材を接合できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶射層がバックプレートとアンカー効果により物理的に結合するので、溶射により表面粗さが粗くなるような材質や予めショットブラストなどにより溶射面に粗面を形成できる材質であれば、どのような材質のものでもバックプレートに使用できる。このため、バックプレートと化学結合するめっき層により拡散接合する場合に比べて、バックプレートの材質の制限が緩和される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態１によるディスクブレーキ装置１２を搭載した自転車１０のフロント部分を示している。このような自転車１０は、当該技術では公知であり、自転車の構成部品についての詳細な説明は省略する。
【００１３】
自転車１０は、従来知られたものであり、ハンドルバー１５を有する自転車フレーム１４と、フロント及びリアフォーク１６（フロントフォークのみ図示）と、前後輪１７（前輪のみ図示）と、スプロケットやチェーンを含む駆動装置とを含んでいる。
【００１４】
ディスクブレーキ装置１２は、ダブルクラウン型のサスペンション付きのフロントフォーク１６に装着されたブレーキキャリパ２１と、ディスクロータ２２と、ブレーキ作動機構２３とを備えている。
【００１５】
ブレーキキャリパ２１は、ディスクロータ２２に近接した位置で自転車１０のフロントフォーク１６に取り付けられており、ディスクロータ２２にその回転を停止させる締め付け力を加えることができる。図２及び図３に示すように、ブレーキキャリパ２１は、ハウジング５０と、ピストンユニット５１とを備えている。ハウジング５０は、たとえばアルミニウム合金などの熱伝導性材料で構成されており、ボルトで結合された第１ハウジング部材５２ａと、第２ハウジング部材５２ｂとを有している。両ハウジング部材５２ａ，５２ｂは実質的に同じ形状であり、第２ハウジング部材５２ｂには、ブレーキ作動機構２３の油圧配管８６が連結され、両ハウジング部材５２ａ，５２ｂにブレーキオイルが供給されるようになっている。
【００１６】
また、第２ハウジング部材５２ｂは、ブレーキキャリパ２１をフロントフォーク１６にボルト止めするための取付部材５４を形成する外向きに延出したフランジを有している。両ハウジング部材５２ａ，５２ｂをボルト締めすると、ブレーキスロットがその間に形成され、その間にディスクロータ２２を収納することができる。また両ハウジング部材５２ａ，５２ｂには、図３及び図５に示すように、それぞれ２つのピストン７４が収納される円形のシリンダ部５７ａ，５７ｂと、それぞれのシリンダ部５７ａ，５７ｂにブレーキオイルを供給するための油路５８ａ，５８ｂが形成されている。これにより、ブレーキ作動機構２３から供給されたブレーキオイルは、第２ハウジング部材５２ｂに流入して油路５８ａ，５８ｂに流入することによってピストンユニット５１を作動させる。
【００１７】
図３に示すように、ピストンユニット５１は、４つのピストン７４と、１対のブレーキパッド７６とを有している。ピストン７４は、１対のシリンダ部５７ａ，５７ｂに摺動自在にはめ込まれており、制動解除位置と制動位置との間で移動する。ブレーキパッド７６は、ピストン７４の先端に配置され一体で移動する。したがって、ピストン７４が制動解除位置から制動位置に移動するとブレーキパッド７６も制動解除位置から制動位置に移動する。制動位置にあるとき、ブレーキパッド７６はディスクロータ２２を挟持して摩擦係合し、ディスクロータ２２を介して前輪１７を制動する。制動解除位置にあるとき、ブレーキパッド７６はディスクロータ２２から離れてディスクロータ２２は自由回転可能になる。
【００１８】
ブレーキパッド７６は、たとえば、焼結パッドであり、図６及び図７に示すように、たとえば、バックプレート７７と、バックプレート７７上に形成された溶射層７８と、溶射層７８上に拡散接合法により接合された摩擦部材７９とを備えている。
【００１９】
バックプレート７７は、たとえば、１．７ｍｍ〜１．８ｍｍ程度の厚みのチタン又はチタン合金製の板状部材であり、第１及び第２ハウジング部材５２ａ，５２ｂに係止される鉤状の係止部７７ａと、第１及び第２ハウジング部材５２ａ，５２ｂに進退自在に支持される円形の支持部７７ｂとを有している。なお、バックプレート７７の溶射層７８が形成される表面には、図８に示すように、形成前に、予めショットブラスト処理などにより表面粗さが粗い溶射面７７ｃが形成されている。ショットブラスト処理により溶射面７７ｃを形成する場合、５０μｍ〜２００μｍ程度の大きさのブラスト粒子を使用することが好ましく、５０μｍ未満の大きさのブラスト粒子を使用した場合、表面粗さが粗くなり過ぎ、アンカー効果の影響が得られにくくなる。逆に、２００μｍを超える大きさのブラスト粒子を使用した場合、アンカー効果には特に影響しないが、厚さ１．７ｍｍ〜１．８ｍｍ程度のチタン又はチタン合金製のバックプレート７７では、ショットブラスト処理の際にバックプレート７７が変形するおそれがある。
【００２０】
なお、図８では溶射面７７ｃを模式的に規則的な山形面で示しているが、実際の溶射面７７ｃはショットブラスト処理により不規則に形成されている。溶射面７７ｃは、バックプレート７７の係止部７７ａ及び支持部７７ｂを除く図６に示した破線より下側の部分に形成されている。なお、溶射部分の除く面をマスクして溶射部分だけに溶射面７７ｃを形成してもよい。また、溶射により溶射面７７ｃの表面粗さが粗くなる場合、溶射面７７ｃを予め形成せずに、溶射層７８の形成時に溶射面７７ｃが同時に形成されてもよい。
【００２１】
溶射層７８は、たとえば、ガス式や電気式の溶射法により、銅又は銅合金の基材を燃焼ガスやプラズマ等を熱源として加熱溶融してガス又は圧縮エアによりバックプレート７７に吹き付けて形成されている。溶射層７８の厚みは、少なくとも５０μｍあればよいが、好ましくは、８０μｍ〜１１０μｍの範囲に形成されている。この厚みは、めっきにより形成されている従来のめっき層（約１０μｍ）に比べて厚みがわずかに厚くなっている。
【００２２】
摩擦部材７９は、溶射層７８上に積層されるものであり、たとえば、三酸化二クロム，スズ及びその化合物，銅及びその化合物等の金属粉末を形に入れて焼成して結合させた焼結金属製である。摩擦部材７９の厚みは、たとえば、２．０ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の厚みである。
【００２３】
次にディスクブレーキパッド７６の製造方法について説明する。
【００２４】
バックプレート７７では、母材となるチタン又はチタン合金製の板材を用意する。そして、たとえば油圧プレス機を利用して周囲の形状の打ち抜きを行う。続いて、表面をショットブラスト処理して溶射面７７ｃを形成する。溶射処理により溶射面７７ｃを形成する場合、この工程は不要である。これにより、バックプレート７７の準備作業は終了する。
【００２５】
次に溶射面７７ｃ上に上述した溶射処理により溶射層７８を溶射面７７ｃ上に形成する。この溶射面７７ｃ上の一部又は全部に、焼結する金属粉末の混合物を含む摩擦部材７９の原材料を金型に充填して９００℃の温度でプレス加工して所望の形状に焼結成形する。これにより、摩擦部材７９が溶射面７７ｃ上に拡散接合される。
【００２６】
ここでは、焼結金属製の摩擦部材７９が焼成と同時にバックプレート７７に接合するので、摩擦部材７９の接合工程が簡素化する。また、溶射層７８がバックプレート７７とアンカー効果により物理的に結合するので、溶射により表面粗さが粗くなるような材質や予めショットブラストなどにより溶射面７７ｃに粗面を形成できる材質であれば、どのような材質のものでもバックプレート７７に使用できる。このため、バックプレートと化学結合するめっき層により拡散接合する場合に比べて、バックプレート７７の材質の制限が緩和される。
【００２７】
ディスクロータ２２は、図１に示すように、前輪１７のハブに固定されており、前輪１７に連動して回転する。ディスクロータ２２は、図２に示すように、たとえばステンレス合金製の円板部材であり、中心に位置するハブ取付部２２ａと外周側の摩擦面となるリング状のロータ部２２ｂとを一体形成したものである。
【００２８】
ブレーキ作動機構２３は、図４及び図５に示すように、ブレーキキャリパ２１を作動させてディスクロータ２２を強力に挟持することにより前輪１７に制動をかけるための機構である。ブレーキ作動機構２３は、ハンドルバー１５の右端部に一体で取り付けられている。ブレーキ作動機構２３は、ブレーキレバー８０と、マスターシリンダ８１と、マスターピストン８２と、オイルタンク８３とを有している。
【００２９】
ブレーキレバー８０は、図４及び図５に示すように、ハンドルバー１５に装着されたブラケット８４と、ブラケット８４に制動位置と制動解除位置とに揺動自在に装着されたレバー部８５とを有している。ブラケット８４は、マスターシリンダ８１と一体形成されており、マスターピストン８２及びオイルタンク８３はブラケット８４に支持されている。マスターピストン８２は、マスターシリンダ８１内に移動可能に取り付けられている。さらに具体的に言うと、オイルタンク８３はマスターシリンダ８１に取り付けられており、マスターシリンダ８１の内孔と連通してそれに作動流体を供給する。マスターピストン８２は一端部でレバー部８５に連結されているため、マスターピストン８２をマスターシリンダ８１内で軸方向に移動させることができる。
【００３０】
従って、レバー部８５を作動させると、マスターピストン８２はマスターシリンダ８１内を軸方向に移動する。このようにマスターピストン８２がマスターシリンダ８１内を移動することによって、圧油がブレーキキャリパ２１に連結された油圧配管８６へ送られる。このため、圧油がピストン７４およびブレーキパッド７６を移動させてディスクロータ２２を挟持し、前輪１７を制動する。
【００３１】
このディスクブレーキ装置１２では、ブレーキ作動機構２３の作動によって、ブレーキキャリパ２１は、ディスクロータ２２が回転可能な制動解除位置とディスクロータ２２に制動力を作用させる制動位置との間で動作する。
【００３２】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、バックプレート７７の材質をチタン又はチタン合金としたが、バックプレート７７の材質は上記金属に限定されない。ただし、軽量化を図る上では、軽金属や、耐熱性が高い、たとえば、カーボングラファイトやセラミックスが好ましい。
【００３３】
（ｂ）前記実施形態では、形成と接合を同時に行える焼結金属製の摩擦部材を開示したが、摩擦部材は溶射層に拡散接合できるものではあれば、予め形成されたものであってもよい。
【００３４】
（ｃ）前記実施形態では、摩擦部材の材料として、三酸化二クロム，スズ及びその化合物，銅及びその化合物等を例示したが、摩擦部材の材料はこれらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態を採用した自転車の前部側面図。
【図２】そのディスクロータ部分の側面図。
【図３】ブレーキキャリパの分解模式図。
【図４】ブレーキ作動機構の正面図。
【図５】ディスクブレーキ装置の概略構成図。
【図６】本発明の一実施形態によるディスクブレーキパッドの平面図。
【図７】図６のVII−VII断面模式図。
【図８】ディスクブレーキパッドの断面拡大模式図。
【符号の説明】
【００３６】
１２  ディスクブレーキ装置
７６  ブレーキパッド
７７  バックプレート
７７ｃ  溶射面
７８  溶射層
７９  摩擦部材
【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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