(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製であり、ベース部と側壁部とによってカップ状に形成されているカップと、
前記側壁部と同程度の高さで前記カップの内側に保持されている焼結摩擦材と、を備えているディスクブレーキ用パッド。
【請求項２】
前記カップの側壁部には、クラック発生後の前記焼結摩擦材を保持する引掛け構造が設けられている請求項１に記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項３】
前記引掛け構造は、前記焼結摩擦材が接合される前記側壁部の内面に、前記ベース部から離れる方向に向かって繰り返し現れるように形成される凹凸である請求項２に記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項４】
前記凹凸を構成する凹部の内角が鈍角である請求項３に記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項５】
前記引掛け構造は、前記焼結摩擦材が接合される前記側壁部の内面に、前記ベース部から離れるに従って、対向する内面同士が互いに近づくように傾斜状に形成されたテーパ構造である請求項２に記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項６】
裏金と、
前記裏金に前記ベース部を締結する締結具とを有し、
前記焼結摩擦材には、前記締結具を挿通させるための挿通孔が形成されている請求項３又は５に記載のディスクブレーキ用パッド。
【請求項７】
前記焼結摩擦材及び前記側壁部を合わせた横断面積は、高さ方向の任意の位置において一定である請求項６に記載のディスクブレーキ用パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のディスクブレーキ用パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両のディスクブレーキ用パッドは、例えば下記特許文献１及び２に開示されているように、裏金に取り付けられた補強板等に摩擦材を固定した構造となっている。具体的には、特許文献１のブレーキパッドでは、摩擦材を補強板に組み付けた状態で焼結させるとともに、それをリベットによって裏金に締結している。一方、特許文献２のブレーキパッドでは、粗地で被覆された粗地支持体が裏金に溶接され、この粗地支持体に摩擦材がプレスされている。
【特許文献１】特開平７−１５８６７３号公報
【特許文献２】特表２００４−５２２１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献に開示されたブレーキパッドでは、補強板又は粗地支持体を備えることにより、摩擦材自体がこれら補強板等から外れて脱落しないようになっている。しかしながら、摩擦材として例えば多種の物質を母材に分散させてなる焼結材を利用する場合は、分散させた物質と母材の熱膨張率が異なるため、摩擦熱などによりその物質と母材との境界面が剥離し、それに沿って摩擦材の厚み方向の中間部にクラックが生じることがある。この場合、これらのブレーキパッドでは、補強板又は粗地支持体と摩擦材の結合部は強固に結合されているものの、摩擦材の摩擦面側の一部が脱落するのを防止することは困難である。すなわち、ブレーキ時に摩擦材がせん断力を受けることにより、摩擦材に裏金に沿う方向にクラックが入った場合、このクラックは使用の継続によって次第に進展するため、クラックが原因となって摩擦材が部分的に分離して脱落してしまう虞がある。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ディスクブレーキ用パッドにおいて、摩擦材の部分的な脱落をも有効に防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明は、球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製であり、ベース部と側壁部とによってカップ状に形成されているカップと、前記側壁部と同程度の高さで前記カップの内側に保持されている焼結摩擦材と、を備えているディスクブレーキ用パッドである。
【０００６】
本発明では、焼結摩擦材と同程度の高さの側壁部を有するカップに焼結摩擦材が保持される構成となっているので、ディスクとの摩擦力によって焼結摩擦材にせん断力が発生するとしても、その大きさを低減することができる。しかも、焼結摩擦材がカップに保持されているので、焼結摩擦材にクラックが発生したとしても、焼結摩擦材が脱落、飛散してしまうことを防止することができる。
【０００７】
そして、前記カップが球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製であるので、鋼のディスクに損傷を与え難くすることができる。
【０００８】
本発明において、前記カップの側壁部には、クラック発生後の前記焼結摩擦材を保持する引掛け構造が設けられているのがより好ましい。この態様では、焼結摩擦材にクラックが発生して、焼結摩擦材の一部が分離された状態になったとしてもカップ側壁部の引掛け構造によって、その分離された一部の焼結摩擦材が保持される。このため、クラックで分離した焼結摩擦材の脱落、発散を確実に防止することができる。
【０００９】
前記引掛け構造は、前記焼結摩擦材が接合される前記側壁部の内面に、前記ベース部から離れる方向に向かって繰り返し現れるように形成される凹凸であってもよい。この態様では、焼結摩擦材にクラックが発生して焼結摩擦材の一部が分離された状態になった場合に、その分離された一部の焼結摩擦材が凹凸に引っ掛かって保持される。しかも、凹凸がベース部から離れる方向に繰り返し形成されているため、カップの側壁部が次第に摩滅していくとしても凹凸が消滅することはない。したがって、カップの側壁部が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材が脱落、発散することを確実に防止することができる。
【００１０】
前記凹凸を構成する凹部の内角が鈍角であるのが好ましい。この態様では、カップの側壁部の凹部に接合される焼結摩擦材の頂角が鈍角となる。このため、焼結摩擦材の頂角部分が鋭角とならず、ある程度のボリュームを持たせることができる。したがって、焼結摩擦材の頂角部分が割れて脱落してしまうことを有効に防止することができる。
【００１１】
前記引掛け構造は、前記焼結摩擦材が接合される前記側壁部の内面に、前記ベース部から離れるに従って、対向する内面同士が互いに近づくように傾斜状に形成されたテーパ構造であってもよい。この態様では、焼結摩擦材の外側寸法が、ベース部から離れるにしたがって次第に小さくなる構造となる。このため、焼結摩擦材にクラックが発生して焼結摩擦材の一部が分離された状態になった場合において、その分離された一部の焼結摩擦材がテーパ構造によって脱落、発散することが確実に防止される。しかも、このテーパ構造は、ベース部から側壁部の先端側に向かって連続した傾斜状となっているので、カップの側壁部が次第に摩滅していくとしても、テーパ構造が消滅することはない。したがって、カップの側壁部が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材が脱落、発散することを確実に防止することができる。
【００１２】
前記ディスクブレーキ用パッドが、裏金と、前記裏金に前記ベース部を締結する締結具とを有する場合には、前記焼結摩擦材には、前記締結具を挿通させるための挿通孔が形成されていてもよい。この態様では、挿通孔に締結具を挿通してベース部を裏金に締結することができるので、カップの固定作業負担を軽減することができる。
【００１３】
この態様において、前記焼結摩擦材及び前記側壁部を合わせた横断面積は、高さ方向の任意の位置において一定であるのが好ましい。この態様では、焼結摩擦材及び側壁部の横断面積が高さ方向の任意の位置で一定であるので、焼結摩擦材及び側壁部に応力集中が生ずることを防止することができる。したがって、引掛け構造によってクラック発生後の焼結摩擦材の脱落、飛散を防止する一方で、せん断力を受ける焼結摩擦材及び側壁部の応力集中による破断をより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、摩擦材の部分的な脱落をも有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明に係るディスクブレーキ用パッドの一実施形態を示している。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。このディスクブレーキ用パッド１０は、新幹線等の高速列車にも適用が可能なブレーキパッドである。
【００１７】
本ディスクブレーキ用パッド１０は、裏金１２と、この裏金１２に取り付けられるカップ１４と、このカップ１４に固着される焼結摩擦材１６とを有する。裏金１２は、カップ１４を固定するためのものであり、一方向に延びる細長い平板状に形成されている。裏金１２及びカップ１４は、鉄を母材とした鉄系材質のものである。
【００１８】
裏金１２には、カップ１４を締結するための締結孔１２ａが多数設けられている。締結孔１２ａは、裏金１２の長手方向に等間隔で配列されるとともに、それらが２列となって互い違いに配列されている。
【００１９】
カップ１４は、各締結孔１２ａに対応して設けられている。カップ１４は、球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製である。カップ１４は、円形平板状のベース部２０と、ベース部２０の周縁に立設された側壁部２２とを一体的に有し、カップ状に成形されている。ベース部２０の中央部には、その厚み方向に貫通する貫通孔２０ａが設けられている。
【００２０】
裏金１２の締結孔１２ａからカップ１４の貫通孔２０ａに亘って、締結具であるリベット２４が挿通されている。リベット２４は、その両端部が拡径された頭部となっていて、裏金１２に対してカップ１４を固定している。
【００２１】
焼結摩擦材１６は、各カップ１４にそれぞれ設けられている。焼結摩擦材１６は、カップ１４の内側に配設されており、側壁部２２と同程度の高さに形成されている。焼結摩擦材１６の先端面（図２の上端面）は、摩擦面となっている。この摩擦面は、図外の鋼のブレーキディスクに押し付けられて、ブレーキディスクに対して摺動する摺動面となる。
【００２２】
焼結摩擦材１６には、リベット２４の頭部を挿通可能な挿通孔１６ａが形成されている。挿通孔１６ａは、断面円形であり、焼結摩擦材１６の中央部において、その高さ方向に貫通している。このため、カップ１４を裏金１２に取り付ける際には、焼結摩擦材１６の挿通孔１６ａにリベット２４を挿通して裏金１２の締結孔１２ａに挿入させることができる。なお、焼結摩擦材１６をカップ１４に固着させるには、挿通孔１６ａの部分を残して粉状の焼結材をカップ１４の中に流し込み、この焼結材をプレスして焼き固めればよい。
【００２３】
焼結摩擦材１６は、銅合金、すなわち銅を母材とする銅系の材質で構成され、高温でも高い摩擦係数が得られるように鉄等の金属化合物、グラファイト等の少量の添加物が分散された焼結金属によって構成されている。カップ１４の硬度は、焼結摩擦材１６の硬度と同様にディスクよりも低くなっている。したがって、ディスクとの摩擦で焼結摩擦材１６が摩滅する際には、カップ１４の側壁部２２も同じように摩滅する。
【００２４】
カップ１４の側壁部２２には、クラックが発生した後でも焼結摩擦材１６を保持可能な引掛け構造２８が設けられている。引掛け構造２８は、本実施形態では、側壁部２２の内面に形成された凹凸である。具体的には、図３に示すように、凹凸は、凹部２８ａと凸部２８ｂが側壁部２２の高さ方向に交互に繰り返し現れるように形成されたものであり、凹部２８ａ及び凸部２８ｂは、それぞれ側壁部２２の縦断面において、互いに逆向きに傾斜した直線状の傾斜線を組み合わせた構成のものである。そして、凹部２８ａ及び凸部２８ｂは、それぞれ周方向に延びている。なお、凹凸は、らせん状に形成されていても、水平方向に延びる凹部２８ａ及び凸部２８ｂがそれぞれ独立した状態で高さ方向に複数形成される構成であってもよい。凹部２８ａ及び凸部２８ｂが螺旋状に形成される場合には、凹部２８ａ及び凸部２８ｂが、それぞれ側壁部２２の先端から基端に亘って連続した１つの凹部２８ａ及び凸部２８ｂによって形成された構成となる。
【００２５】
図３に示すように、凹部２８ａの内角は、鈍角に形成されているのが好ましい。凹部２８ａの内角が鈍角であれば、この凹部２８ａに対応した焼結摩擦材１６の出っ張りの頂角が鈍角になり、この出っ張り部にある程度のボリュームを持たせることができ、出っ張り部が亀裂によって分離してしまうことを防止することができる。更に、このように構成すれば、この出っ張り部の応力集中が緩和でき、亀裂や割れ発生そのものを防止することもできる。またこのように構成すれば、焼結する際に、容易かつ確実にこの出っ張り部に粉状の焼結材を充填することもできる。保持性能を有効に発揮させるためには、凹部２８ａの内角は、１１０度〜１３０度程度であるのがより好ましい。本実施形態では、凹部２８ａの内角を１２０度としている。なお、側壁部２２の厚みは、厚いところで４ｍｍ、凸部２８ｂの高さ（凸部２８ｂの頂点と凹部２８ａの頂点との差）は、１ｍｍとなっている。また、凹部２８ａは、高さ方向に４つ形成されている。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、焼結摩擦材１６と同程度の高さの側壁部２２を有するカップ１４に焼結摩擦材１６が保持される構成となっているので、ブレーキ時にディスクとの摩擦力によって焼結摩擦材１６にせん断力が発生するとしても、その大きさを低減することができる。しかも、焼結摩擦材１６がカップ１４に保持されているので、焼結摩擦材１６にクラックが発生したとしても、焼結摩擦材１６が脱落、飛散してしまうことを防止することができる。
【００２７】
特に、高速列車に適用するためには、摩擦熱が高温になることから、焼結摩擦材１６として高温領域での摩擦係数の確保が重要であり、添加物の種類や量もその観点から選択されるため、場合によっては高温領域での靭性が十分でない焼結摩擦材１６を利用しなくてはならない場合もある。このような場合でも、本実施形態のディスクブレーキ用パッド１０では、カップ１４の存在により焼結摩擦材１６の一部が脱落したり、飛散したりするのを防止することができる。言い換えると、本実施形態のディスクブレーキ用パッド１０では、カップ１４によって焼結摩擦材１６の脱落等を防止することができるので、添加物の種類や量などの材質選択の自由度を高くすることができる。
【００２８】
しかも本実施形態では、カップ１４の側壁部２２に引掛け構造２８が設けられているので、焼結摩擦材１６にクラックが発生して、焼結摩擦材１６の一部が分離された状態になったとしてもカップ側壁部２２の引掛け構造２８によって、その分離された一部の焼結摩擦材１６が保持される。このため、クラックで分離した焼結摩擦材１６の脱落、発散を確実に防止することができる。
【００２９】
さらに本実施形態では、引掛け構造２８が、ベース部２０から離れる方向に繰り返し形成される凹凸となっているので、焼結摩擦材１６にクラックが発生して焼結摩擦材１６の一部が分離された状態になった場合に、その分離された一部の焼結摩擦材１６が凹凸に引っ掛かって保持される。しかも、凹凸がベース部２０から離れる方向に繰り返し形成されているため、カップ１４の側壁部２２が次第に摩滅していくとしても凹凸が消滅することはない。したがって、カップ１４の側壁部２２が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材１６が脱落、発散することを確実に防止することができる。
【００３０】
さらにまた、本実施形態では、凹凸を構成する凹部２８ａの内角が鈍角になっているので、カップ１４の側壁部２２の凹部２８ａに接合される焼結摩擦材１６の頂角が鈍角となる。このため、焼結摩擦材１６の頂角部分が鋭角とならず、この部分にある程度のボリュームを持たせることができる。したがって、焼結摩擦材１６の頂角部分が割れて脱落してしまうことを有効に防止することができる。更に、このように構成すれば焼結する際に、容易かつ確実にこの出っ張り部に粉状の焼結材を充填することもできる。
【００３１】
また、本実施形態では、カップ１４が球状黒鉛鋳鉄製又はねずみ鋳鉄製なので、ディスクに損傷を与え難くすることができる。すなわち、球状黒鉛鋳鉄及びねずみ鋳鉄では、組成にグラファイトを含むので、微視的にみると、側壁部２２の一部が摩滅しても表面に分散するグラファイトが、ディスクとの間に常に介在する。材料の硬度が低くても、組成としてグラファイトを全く含まないか、その量が少ない材料を用いた場合に比べ、球状黒鉛鋳鉄及びねずみ鋳鉄からなる側壁部２２がディスクに融着することがなく、ディスクに損傷を与え難くなる。
【００３２】
また、本実施形態では、焼結摩擦材１６の挿通孔にリベット２４を挿通してベース部２０を裏金１２に締結することができるので、カップ１４の固定作業負担を軽減することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、焼結摩擦材１６及び側壁部２２の横断面積が高さ方向の任意の位置で一定であるので、焼結摩擦材１６及び側壁部２２に応力集中が生ずることを防止することができる。したがって、せん断力を受ける焼結摩擦材１６及び側壁部２２の破断をより確実に防止することができる。
【００３４】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、図４に示すように、側壁部２２の引掛け構造２８は、傾斜状に形成されたテーパ構造であってもよい。この側壁部２２の内面は、ベース部２０から先端部に向かうに従って、対向する内面に次第に近づくように傾斜している。言い換えると、焼結摩擦材１６の外径は、先端部からベース部側に向かうに従って次第に大きくなっている。
【００３５】
この態様では、焼結摩擦材１６の外側寸法が、ベース部２０から離れるにしたがって次第に小さくなる構造となる。このため、焼結摩擦材１６にクラックが発生して焼結摩擦材１６の一部が分離された状態になった場合において、その分離された一部の焼結摩擦材１６がテーパ構造の側壁部２２によって保持されるため、焼結摩擦材１６が脱落、発散することが確実に防止される。しかも、このテーパ構造は、ベース部２０から側壁部２２の先端側に向かって連続した傾斜状となっているので、カップ１４の側壁部２２が次第に摩滅していくとしても、テーパ構造が消滅することはない。したがって、カップ１４の側壁部２２が次第に摩滅しても、クラックによって分離された一部の焼結摩擦材１６が脱落、発散することを確実に防止することができる。
【００３６】
また、前記実施形態及びその他の形態では、カップ１４が移動不能に裏金１２に固定される構成としたが、これに代え、カップ１４がディスクの傾きに追従するように、裏金１２に取り付けられる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るディスクブレーキ用パッドの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ部におけるカップを拡大して示す図である。
【図４】本発明のその他の実施形態に係るディスクブレーキ用パッドを部分的に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１２  裏金
１２ａ  締結孔
１４  カップ
１６  焼結摩擦材
１６ａ  挿通孔
２０  ベース部
２０ａ  貫通孔
２２  側壁部
２４  リベット（締結具の一例）
２８  引掛け構造
２８ａ  凹部
２８ｂ  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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