(57)【要約】【課題】繊維強化プラスチックで形成されるバックプレートに摩耗センサを取付ける場合でも、摩耗センサ取り付け部からバックプレートが破壊されることやバックプレートを形成する繊維強化プラスチックと補強板との間に隙間ができることのない構造のブレーキパッドを提供する。【解決手段】摩耗センサを兼ね備えるシムをクリップ又は接着によってブレーキパッドに取付ける構造であるブレーキパッド。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩耗センサを兼ね備えるシムをクリップ又は接着によって取付けたバックプレートと摩擦材を有するブレーキパッド。
【請求項２】
バックプレートが、繊維強化プラスチックで形成される請求項１に記載のブレーキパッド。
【請求項３】
バックプレートが、摩耗センサを兼ね備えるシムをクリップ又は接着によって取付けた繊維強化プラスチックとその補強板を有する請求項１又は２に記載のブレーキパッド。
【請求項４】
シムが減衰性を兼ね備えるものである請求項１〜３のいずれか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、二輪車又は四輪自動車のディスクブレーキに用いられるブレーキパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
二輪車又は四輪自動車に取り付けられているディスクブレーキに用いられるブレーキパッドは、一般に、鋼板製のバックプレートに基材繊維、有機結合材、摩擦調整剤からなる摩擦ライニング層を重ね合わせ、熱圧成形したものが用いられている。このブレーキパッドには、摩擦材が所定の厚さ以下に摩耗した時に警報を鳴らす、摩耗センサが取付けられている。また、このブレーキパッドには、鳴きを低減するためのシムが装着されている。
【０００３】
近年の自動車の軽量化に伴い、ブレーキ等の足回り部品には軽量化が求められている。例えば、特許文献１や特許文献２によれば、ブレーキパッド用のバックプレートは、樹脂を含む材料から成形される本体肉部に内設される補強板部を有する構造であり、したがって裏板は本体肉部によって軽量になる構造であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４０２７３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のブレーキパッドに用いる鋼板製のバックプレートには、摩擦材が所定の厚さ以下に摩耗した時に警報を鳴らす、摩耗センサがリベット等によって取付けられているが、前記の特許文献１、２に示されるような、樹脂を含む材料から形成されている繊維強化プラスチック製のバックプレートにリベットにより摩耗センサを取付けると、取付け部分に大きな応力が働き、リベット部分からバックプレートが破壊されてしまうことがある。また、特許文献１に示されるような繊維強化プラスチックを補強する補強板に一体に摩耗センサを取付けると、摩擦材が所定の厚さ以下に摩耗した時に、摩耗センサと共に補強板が振動するため、繊維強化プラスチックと補強板の間に隙間ができてしまうことがある。そこで、本発明は、繊維強化プラスチックで形成されるバックプレートに摩耗センサを取付ける場合でも、摩耗センサ取り付け部からバックプレートが破壊されることやバックプレートを形成する繊維強化プラスチックと補強板の間に隙間ができることのないブレーキパッドを提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、摩耗センサを兼ね備えたシムをクリップ又は接着によって取付けたバックプレートと摩擦材を有するブレーキパッドである（請求項１）。
【０００７】
請求項２乃至３に記載される発明に係るプレーキパッドは、繊維強化プラスチックで形成されるバックプレートや繊維強化プラスチックを補強板等によって補強した構造のバックプレートを有する請求項１に記載のブレーキパッドである。
【０００８】
請求項４に記載される発明に係るプレーキパッドは、シムが減衰性を兼ね備えるものである請求項１〜３のいずれかに記載のブレーキパッドである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、繊維強化プラスチック製のバックプレートに摩耗センサを取付ける場合でも、摩耗センサ取り付け部からバックプレートが破壊されることがなく、バックプレートが繊維強化プラスチックと補強板で構成される場合でも、摩擦材が所定の厚さ以下に摩耗した時に、摩耗センサと共に補強板が振動し、繊維強化プラスチックと補強板の間に隙間ができるようなことがない、ブレーキパッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のブレーキパッドの実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明のブレーキパッドの実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明のブレーキパッドの他の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明について、図１および図２を用いて説明する。本発明は、摩耗センサを兼ね備えたシム１を図に示すように接着によって取付けたバックプレートと摩擦ライニング層３からなるブレーキパッドである。本発明におけるシム１と一体になった摩耗センサ２は、摩擦ライニング層３とバックプレートを一体に成形してブレーキパッドを製作した後にブレーキパッドに取付けるものである。
【００１２】
本発明における摩耗センサは、ブレーキパッドの摩擦材が使用中に摩耗して薄くなった場合に、ブレーキロータに擦られて、警報音を発生するものである。本発明のブレーキパッドは、接着やクリップ構造でシムをバックプレートに取り付ける構造である。摩耗センサを兼ね備えた本発明におけるシムは、バックプレートの強度や剛性を補助する働きをする場合もあるが、本発明のブレーキパッドは、バックプレートからシムが剥離してブレーキパッドの強度や剛性が低下した場合においてもバックプレートと摩擦材からなるブレーキパッドの機能が保持されていることが好ましい。
【００１３】
本発明におけるシムと一体になった摩耗センサは、ステンレス鋼板、ばね鋼板、炭素鋼板等を打抜きによって型抜きし、摩耗センサ部分を所定の形状となるように曲げ加工を行って作製する。摩耗センサとして、びびり振動音を発生させるため、１ｍｍ以下の鋼板が使用されることが好ましい。また、本鋼板の片面又は両面に塗装が施されると、耐食性が改善でき、好ましい。バックプレートと当接する面、又は、両面に樹脂又はプラスチックが数１０μｍ塗布され減衰性をもつ構造や、鋼板を２枚重ねられ、その２枚の界面に樹脂又はゴム素材がサンドイッチされて減衰性をもつ鋼板構成とすると、ブレーキ鳴きも改善でき、好ましい。バックプレートに接着する場合には、接着剤は熱硬化性樹脂やゴム系の接着剤を用いることが好ましい。熱硬化性の接着剤としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂を主剤とした接着剤を使用することができる。ゴム系の接着剤としては、アクリルゴム、シリコーンゴムやＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）等を主剤とする接着剤を使用することができる。
【００１４】
シム１に摩耗センサ２が付設された構造であるので、バックプレートにリベットにより摩耗センサを取り付ける構造のような局所的な応力がバックプレートには働かない。但し、図２のように繊維強化プラスチック４に直接接着する構造とする場合には、繊維強化プラスチックの強度より低い接着力が得られるシリコーンゴムやアクリルゴムを基材とする接着剤を使用することが望ましい。図３のように鉄製や長繊維強化樹脂製の補強板５を用いる場合には、そのような接着強度に対する考慮を行わなくて良い。また、シムは、キャリパーの爪やピストンによってバックプレートに押しつけられて使用されるので、完全に接着していなくても、警報音を発生する事ができる。接着機能が低下してもシムが落下しないようにするために、バックプレートに突起等を形成して、シムが嵌るようにしてシムが落下しないようにする構造としてもよい。
【００１５】
また、図１、図２に示す摩耗センサ２の形状は一例を示すものであって、ブレーキパッドが摩耗したときに警報音が発生できる構造であれば、ブレーキキャリパーの設計によって形状を変更する事ができる。
【００１６】
本発明のブレーキパッドに用いるバックプレートの作製法は以下の通りである。まず、繊維強化プラスチックの原料に混入される繊維は、耐熱性の繊維を使用する。５００℃以下で分解、収縮、溶融しない繊維が良い。例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ロックウール、アラミド繊維等がある。繊維強化プラスチックを成形する際にコンプレッション成形やトランスファー成形、射出成形が可能であるように、繊維長は１０ｍｍ以下の短繊維が好ましい。
【００１７】
本発明のブレーキパッドに用いる摩耗センサが付設されるバックプレートは、鋼製のものでも良いが、繊維強化プラスチック製又は、補強板によって補強された繊維強化プラスチック製のバックプレートに用いると、バックプレートの一部に摩耗センサの取り付けにより、局所応力が発生する部位がなくなるので、バックプレートが破損しにくくなる効果を得られ、好ましい。繊維強化プラスチックの原料に用いられるプラスチックは、熱硬化性樹脂が好ましい。特に、フェノ―ル樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂等が好ましい。
【００１８】
成形される前の混合した原料は、上記の粉末状、液状の樹脂に、短繊維と、強度、弾性率等を向上させる充填材が混合した形態であり、コンプレッション成形やトランスファー成形、射出成形に最適な形態である。
【００１９】
バックプレートを成形するには、粉末状の原料を予備加熱し、成形金型内に材料充填し、１３０〜２００℃で数分間保持して、バックプレートが所定の厚さになるように一体成形する。
【００２０】
熱膨張を防ぐための補強板５を図２又は図３に示すように一体に成形する場合には、繊維強化プラスチック４の両面又は片面に補強板５が設置されるように金型に補強板５をセットする。長繊維を基材とする繊維強化樹脂を補強板５に用いる場合には、そのプリプレグをあらかじめ金型にセットし、繊維強化プラスチックと同時に補強板のプレプレグの繊維強化樹脂を硬化させても良い。
【００２１】
このようにして成形されたバックプレートに摩擦ライニング層を積層する。上記で製作されたバックプレートの片面（摩擦ライニング層側）に接着剤を塗布し、コンプレッション成形機にセットし、その上に枠型を置き、摩擦ライニング層となる成形粉原料を枠型内に投入し、摩擦ライニング層をバックプレートと一体にして、指定の形状に成形する。
【００２２】
通常、バックプレートの厚みは２．５〜７ｍｍである。繊維強化プラスチックを両面又は片面から補強することで摺動方向に熱膨張の小さいブレーキパッドを得ることができる。補強する材料は、長手方向の線膨張係数が１５×１０−６／Ｋの材料が好ましい。そのような材料としては、鉄板又は長繊維を基材とする繊維強化樹脂板を使用することができる。繊維強化プラスチックの両面に補強板を設置すれば、使用中のバックプレートの膨張による引きずりを防止することができる。
【００２３】
摩擦ライニング層は、基材繊維、結合材、摩擦調整剤を攪拌・混合して得られる。基材繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ロックウール、アラミド繊維、アクリル繊維等があるが、バックプレートに熱が伝わりにくいように、金属繊維や炭素繊維は５体積％以下にして、少なくとも、バックプレートに当接する部分において、熱伝導率が２Ｗ／ｍＫ以下であるようにすると、バックプレートの樹脂部が劣化しにくいブレーキパッドを得ることができる。
【００２４】
摩擦ライニング層に用いられる結合材は熱硬化性樹脂であって、フェノール骨格を有する熱劣化しても炭素として残りにくい樹脂が好ましい。フェノール樹脂やアクリルや各種エラストマで変性したフェノール樹脂等を用いる事ができる。
【００２５】
摩擦ライニング層に用いられる摩擦調整剤は、アルミナやジルコニア等の無機粉末粒子、黒鉛、硫化アンチモン、硫化錫等の金属硫化物、カシューダスト、ゴムダスト等の有機粉末を用いることができる。
【００２６】
次いで、摩擦ライニング層をバックプレートと積層し、一体に加圧成形又は加圧加熱成形する。加圧加熱成形する場合にはフェノール樹脂が反応する１３０〜２００℃で行うと良い。ついで、熱処理を行う。これは、摩擦ライニング層とバックプレートに含まれる熱硬化樹脂の反応を促進するためのものである。熱処理は、熱硬化樹脂の硬化が促進され、分解反応が進まない１８０〜２５０℃で数時間保持して行う。
【００２７】
このようにして一体に成形した摩擦材とバックプレートのバックプレート面に前述の摩耗センサを付設する。付設の方法は前述のようにシムに付設した接着剤によっても良いし、シムに付設したクリップによっても良い。
【００２８】
以下の実施例により本発明のブレーキパッドについて、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
本発明のブレーキパッドに用いるシムと一体になった摩耗センサは、厚さ：０．６ｍｍのステンレス鋼板を打抜きによって型抜きし、摩耗センサ部分を所定の形状となるように曲げ加工を行って作製した。摩耗センサ部分は、バックプレートの摩擦材面より２ｍｍ摩擦ライニング層側に飛び出しており、摩擦ライニング層が摩耗して２ｍｍの厚さになったときに、警報音であるびびり振動音を発生させる。ステンレス鋼板のバックプレート側面には、シリコーンゴム系接着剤を塗布した。
【００２９】
バックプレートの繊維強化プラスチックの結合材には、フェノール樹脂を用いた。混合する耐熱性の繊維としては、ガラス繊維とロックウールを用いた。混合するガラス繊維の平均繊維長は３．０ｍｍのものを採用した。これらの繊維を全体で６０質量％混入して粉末状の原料を得た。
【００３０】
粉末状の原料を７０ＭＰａで予備成形して、９０℃に予備加熱した。鋼板製の厚さ：３．０ｍｍの補強板を金型枠内に設置し、予備加熱した繊維強化プラスチック原料を置き、１６０℃、５０ＭＰａの加圧力で３分間保持して、バックプレート総厚みで６．５ｍｍになるように一体成形した。
【００３１】
摩擦ライニング層となる成形品の組成は、銅繊維、ロックウール、アラミド繊維を基材繊維として全体の８体積％、フェノール樹脂を有機結合材として２０体積％、ブタジエンゴムを１０体積％、黒鉛、硫酸バリウム等摩擦調整剤を残部含むものを用いた。
【００３２】
成形されたバックプレートに摩擦ライニング層を積層してブレーキパッドを作製するために、バックプレートの片面に接着剤を塗布した。バックプレートをコンプレッション成形機にセットし、その上に枠型を置き、摩擦ライニング層となる成形粉原料を枠型内に投入した。しかる後、１００ＭＰａで加圧しつつ、摩擦ライニング層とバックプレートを一体に成形し、指定のブレーキパッド形状に成形した。
【００３３】
さらに、摩擦ライニング層と繊維強化プラスチックに使用されている樹脂を硬化させるため、２００℃の熱処理炉内に４時間放置して加熱処理を行った。加熱処理においては、ブレーキパッドを１０枚重ね、片端からバネによって２０ＭＰａでブレーキパッドを加圧した。
【００３４】
バックプレートと摩擦ライニング層が一体になったブレーキパッドのバックプレート面に前述の摩耗センサを付設したシムを接着した。シムをバックプレート面に置き、１５０℃で３分間加圧して接着した。
【００３５】
以上のようにして作製したブレーキパッドの摩擦ライニング層を、厚さ：２．５ｍｍに研磨して摩耗試験を実施した後、摩耗センサの動作試験を実施したところ、警報音の発生を確認し、１０００回の制動後、摩耗センサおよびバックプレートの劣化・亀裂は見られなかった。
【００３６】
［実施例２］
図３に示すように、両面に厚さ：１．５ｍｍの鋼板製の補強板を備える繊維強化プラスチックよりなる、厚さ：６．５ｍｍのバックプレートを製作した。バックプレートの補強板を金型内に設置して、実施例１と同様にしてバックプレートを成形した。実施例１と同様に摩擦ライニング層を積層し、指定のブレーキパッド形状に成形した。さらに、実施例１と同様に摩耗センサを付設したシムを接着した。
【００３７】
実施例１と同様にして摩耗試験を実施した後、摩耗センサの動作試験を実施したところ、警報音の発生を確認し、１０００回の制動後、摩耗センサおよびバックプレートの劣化・亀裂は見られなかった。
【符号の説明】
【００３８】
１  摩耗センサを備えるシム
２  摩耗センサ
３  摩擦ライニング層
４  繊維強化プラスチック
５  補強板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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