JP2004036720A - バッキングプレート - Google Patents

Abstract

【課題】生産性や製造コストに悪影響を及ぼすことなく、十分な制振効果を発揮することのできるバッキングプレートを提供すること。
【解決手段】鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材２１と鋼板２２を厚み方向に重合させてバッキングプレート１１を一体的に形成する。燒結体中に分布する黒鉛を利用してバッキングプレート１１に入射される振動音を散乱および減衰させ、同時に、板材２１と鋼板２２の接合部の界面で振動音の伝達を減衰させる。また、鋼板２２の材質や形状を調整することでバッキングプレート１１に必要とされる機械的な強度や靱性を確保し、板材２１と鋼板２２を拡散接合で一体化することで、溶接や接着等を始めとする格別な接合工程を省き、バッキングプレート１１の多層化に伴う生産性の低下や製造コストの増大を抑制する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ディスクブレーキ等のブレーキライニングを取り付けるためのバッキングプレートの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ディスクブレーキ等のバッキングプレートに制振機能を与えるための構成としては、例えば、バッキングプレートをハニカム構造としたものが特開平９−２９６８３５として提案され、バッキングプレートに制振材薄膜を貼ったものが特開平５−４４７４９として提案されている。また、積層構造のシムをディスクブレーキのピストンとバッキングプレートとの間に介装したものが特開平８−２３２９９８として提案されている。この他にも、燒結鉄のみでバッキングプレートを形成したものが特開平１０−２３１８７２として提案され、鋳鉄素材から削り出した片状黒鉛鋳鉄でバッキングプレートを形成したものが特開昭６１−６４８５０として公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２９６８３５等で提案されるハニカム構造のものは構成が複雑であって生産性の点で問題があり、バッキングプレートも厚めとなる欠点がある。
【０００４】
これに対し、特開平５−４４７４９等で開示されたものは構造が簡単であり、生産性には優れるが、制振材薄膜を利用した振動音の減衰効果が必ずしも十分ではない。
【０００５】
また、特開平８−２３２９９８のものではディスクブレーキのピストンとバッキングプレートとの間にシムを介装しているが、振動の発生源となるブレーキライニングと独立して離れた位置にシムが装着されているため、十分な制振効果が発揮されない問題がある。
【０００６】
特開平１０−２３１８７２のように燒結鉄のみでバッキングプレートを形成する場合には、燒結鉄の気孔率を増加させることで制振効果を得る必要があるため、機械的な強度や靱性の点で難点があり、また、素材自体が多孔質であるため耐食性の点でも問題が残る。
【０００７】
更に、特開昭６１−６４８５０等で開示された加工法を適用した場合には、鋳鉄素材から片状黒鉛鋳鉄を削り出すための切削加工に手間が掛かり、特に、自動車ディスクブレーキのバッキングプレート等においては、キャリパキャリアに対する取付部となる突出部に高い寸法精度が要求されるため、生産性が低くなるといった問題がある。また、材料となる片状黒鉛鋳鉄の靱性が低く、十分な耐久性が保証できなくなるといった可能性もある。靱性を向上させるためには、基地組織をベイナイトやマルテンサイトに変態させる必要があり、コストが割高となってしまう。
【０００８】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、生産性や製造コストに悪影響を及ぼすことなく、十分な制振効果を発揮することのできるバッキングプレートを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブレーキライニングを取り付けるためのバッキングプレートであり、前記目的を達成するため、特に、
鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とを厚み方向に重合させて一体的に形成したことを特徴とする構成を有する。
プレートを提供することにある。
【００１０】
鋳鉄粉の燒結体には黒鉛が略均一に分布しており、基地組織と黒鉛の部分のヤング率が著しく相違するため、この板材に振動音が入射されると、黒鉛の部分に衝突した振動音が散乱および減衰されて燒結体に吸収される。また、板材と鋼板との接合部には異種素材の材料による界面が形成されるので、この界面によっても振動音の伝達作用が減衰される。これらの相乗効果により、ブレーキライニングの振動による騒音、いわゆる、ブレーキ鳴きを抑制するに足る制振効果が達成される。
しかも、板材と重合する鋼板を配備しているので、この鋼板の材質や形状を調整することで、バッキングプレートに必要とされる機械的な強度や靱性を容易に確保することができる。
また、燒結体を形成する鋳鉄粉自体の特性、つまり、前述した基地組織と黒鉛との相互作用を利用して制振効果を得るようにしているので、燒結鉄のみでバッキングプレートを形成する場合（特開平１０−２３１８７２）とは違って燒結鉄の気孔率を過度に増加させる必要がなく、気孔率の増加によって生じる機械的な強度や靱性の低下、および、多孔質であるが故の耐食性の低下といった問題も回避される。
【００１１】
鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とは拡散接合によって一体化されていることが望ましい。
【００１２】
鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とを固相のまま加熱して圧力を加えるだけの簡単な操作で原子間の結合力を利用して両者を一体化することができるので、十分な接合強度を得ることができ、また、溶接や接着等を始めとする格別な接合工程を設ける必要もないので、バッキングプレートの多層化に伴う生産性の低下や製造コストの増大を最小限度に抑制することができる。
【００１３】
また、重合して一体化された板材と鋼板のうち、板材側の露出した表面をブレーキライニングの取付面とすることが望ましい。
【００１４】
このような構成を適用することにより、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材の表裏が鋼板とブレーキライニングとで挟み込まれた積層構造となり、鋳鉄粉の燒結体から成る板材の耐食性が向上する。
【００１５】
更に、板材側の露出した表面をブレーキライニングの取付面とする際、板材の接合側面積がブレーキライニングの接合側面積よりも大きく形成されている場合には、ブレーキライニングと重合しない部分の板材の表面を含めてブレーキライニングの取り付けに用いられる接着剤で被覆するとよい。
【００１６】
ブレーキライニングの接合側面積が板材の接合側面積よりも小さい場合であっても板材の表面を完全に被覆することができるので、鋳鉄粉の燒結体から成る板材の耐食性を保証することができる。また、ブレーキライニングの接着工程を利用して板材側の露出した表面を被覆するようにしているので、作業工程の煩雑化といった弊害も発生しない。
【００１７】
また、接着剤を利用した被覆に代え、板材の接合側面積をブレーキライニングの接合側面積と同等に構成するようにしてもよい。
【００１８】
板材の表面がブレーキライニングで被覆される結果、鋳鉄粉の燒結体から成る板材の耐食性が保証される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、自動車に装備されるディスクブレーキの一般的な構造について示した斜視図である。ディスクブレーキ１は、概略において、キャリパ２とキャリパキャリア３、および、ピストン４とブレーキパッド５，６、ならびに、ブレーキディスク７によって構成される。
【００２０】
ピストン４はピストン本体４ａとピストンカップ４ｂ，４ｃとから成り、キャリパ２に固設されたシリンダハウジング８に内嵌され、ブレーキホースを介して車両側から供給されるブレーキオイルを駆動源としてブレーキパッド５，６と接離する方向に駆動される。
【００２１】
ブレーキパッド５，６の各々は、それぞれブレーキライニング１０とバッキングプレート１１とによって構成され、バッキングプレート１１の本体部１１ａの一側にブレーキライニング１０が接着剤で固着されている。
【００２２】
更に、バッキングプレート１１の本体部１１ａの上下にはキャリパキャリア３およびキャリパ２に対しての取付部となる突出部１１ｂ，１１ｃが一体に設けられ、この突出部１１ｂ，１１ｃの部分がキャリパキャリア３の柱状突起３ｂ，３ｃとキャリパ２の周壁部１２との間で摺動自在に挟み込まれる。従って、ブレーキパッド５，６はキャリパキャリア３に対してピストン４と同じ方向性で移動自在に保持されることになる。
【００２３】
一方、キャリパ２のボルト通し穴１４にはボルト１３が余裕をもって挿通され、更に、このボルト１３にゴム等の弾性体から成るスリーブ１５を環装してから、ボルト１３の先端部がキャリパキャリア３の柱状突起３ｂに設けられた雌ネジ部に固定される。つまり、キャリパ２はキャリパキャリア３に対してピストン４およびブレーキパッド５，６と同方向に所定量だけ移動を許容されていることになる。
【００２４】
これにより、ブレーキパッド５のブレーキライニング１０のみがブレーキディスク７に片当たりする問題が解消され、ブレーキパッド５，６のブレーキライニング１０，１０によってブレーキディスク７の表裏を確実に挾圧することが可能となる。
【００２５】
これらのパーツを装着したキャリパキャリア３は、ボルト１６を介して車両側に固定され、ブレーキパッド５，６のブレーキライニング１０，１０をブレーキディスク７の表裏に位置させた状態で、ブレーキディスク７と一定の位置関係を保持される。
【００２６】
なお、符号１７，１８はブレーキパッド５，６のガタツキを防止するためにキャリパキャリア３とブレーキパッド５，６との間に介装されるバネ部材、また、符号１９はブレーキパッド６に重合されるリテーナ、符号２０はブレーキディスク７を保護するためのダストカバーである。
【００２７】
これらの構成要素のうちブレーキパッド５，６のブレーキライニング１０，１０の部分は回転中のブレーキディスク７と直接的に接触して振動を発生する振動源となる部分である。特に、ブレーキディスク７の一部に錆などが発生していてブレーキディスク７とブレーキライニング１０，１０との間の摩擦が周期的に変動するような場合においては、ブレーキライニング１０，１０が著しく振動して異音を発生させるブレーキ鳴きという現象が発生する場合がある。
【００２８】
このため、ブレーキライニング１０，１０を接着固定するバッキングプレート１１，１１には振動音の伝達を抑制する制振機能が強く要求されている。
【００２９】
次に、図２を参照して本実施形態のバッキングプレート１１とブレーキライニング１０の構造について説明する。図２（ａ）はブレーキライニング１０を取り付けたバッキングプレート１１をブレーキライニング１０の取付面側から見た平面図、また、図２（ｂ）は図２（ａ）における矢視Ａ−Ａの部分を示した断面図である。
【００３０】
バッキングプレート１１は、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材２１と、この板材２１に対して厚み方向に重合された鋼板２２とによって構成される。
【００３１】
この実施形態では、鋳鉄粉として炭素３．３％，シリコン２．２％，マンガン０．７５％，燐０．０３％，硫黄０．１０％のねずみ鋳鉄粉（粒径０．３ｍｍ）を用いて圧粉体を作成し、この圧粉体を鋼板２２の上に置いて１１００℃で焼成し、気孔率５％の燒結体から成る板材２１とすると同時に、この板材２１を拡散接合によって鋼板２２と一体化してバッキングプレート１１を形成した。
【００３２】
鋳鉄粉の粒径は黒鉛の粒径を上回っている必要があり、最低でも０．１ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００３３】
板材２１を形成する燒結体の気孔率は僅かに５％であり、課題を解決するための手段の項でも既に述べた通り、燒結体中の黒鉛を利用して振動音の散乱および減衰の作用を達成しているため、この気孔率を大きくしなくても必要とされる制振効果を達成することができる。燒結体の気孔率を低く抑えているため、特開平１０−２３１８７２等に見られるような気孔率の増加に伴う強度や靱性の低下、および、多孔質であるが故の耐食性の低下といった問題も回避されている。
【００３４】
燒結体によって形成された板材２１と鋼板２２は原子間の結合力を利用した拡散接合によって一体化されているため十分な接合強度を得ることができ、また、溶接や接着等を始めとする格別な接合工程を設ける必要がなく焼成の工程と同時に接合作業を行うことができるので、バッキングプレート１１の多層化に伴う生産性の低下や製造コストの増大も最小限度に抑制される。
【００３５】
更に、燒結体によって形成された板材２１と鋼板２２との接合部には異種素材の材料による界面が形成されるので、この界面によっても振動音の伝達作用が減衰されて制振効果が増長される相乗効果がある。
【００３６】
鋼板２２の部分には、バッキングプレート１１に全体として必要とされる機械的な強度を満たすに足る性能が、材質と形状および厚みの面から付与されている。
【００３７】
そして、ブレーキライニング１０は、前述のようにして構成されたバッキングプレート１１に対し、板材２１の露出した表面、つまり、鋼板２２が重合された面とは反対側の面を取付面として、接着剤を固着手段として一体的に取り付けられる。
【００３８】
板材２１にブレーキライニング１０を接着する際には、実際にブレーキライニング１０を取り付ける本体部１１ａのみならず、ブレーキライニング１０とは重合しない突出部１１ｂ，１１ｃ等の部分をも含めて板材２１の露出した表面に接着剤を塗布するようにしているので、ブレーキライニング１０と重合しない部分の板材２１の表面にも接着剤による被覆層２３が形成される。
【００３９】
従って、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される例のように板材２１の接合側面積がブレーキライニング１０の接合側面積よりも大きく形成されている場合であっても、板材２１の表面が直接外部に露出することはなく、鋳鉄粉の燒結体から成る板材２１の耐食性が確実に保証される。また、ブレーキライニング１０の接着工程を利用して板材２１の露出した表面を被覆するようにしているので、錆止のための格別の塗装工程等は必要なく、作業工程の煩雑化といった弊害も発生しない。
【００４０】
このようにして製作されたバッキングプレート１１と従来型の鋼板のみから成るバッキングプレートを単体の状態で試験器にかけて振動音の減衰率を測定したところ、実施形態のものは従来型のものに対して４倍強の減衰率の向上が確認された。
【００４１】
また、実施形態のバッキングプレート１１と従来型の鋼板のみから成るバッキングプレートを各々図１に示されるようなディスクブレーキ１に装着し、車載状態で複数の条件下でブレーキ鳴きの発生率を測定したところ、従来例の発生率２５％に対し実施形態での発生率は２％となり、ブレーキ鳴きの発生率の軽減化が確認された。
【００４２】
更に、プレートに一定の歪みを与えた際の曲げ強度の比較では、鋼板のみから成る従来例のバッキングプレートの曲げ強度１００％に対して実施形態の曲げ強度９５％が確認され、バッキングプレート１１の一部を鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材２１に代替しても実質的な強度の遜色はなく、実用上十分な剛性が確保されていることが確認された。
【００４３】
また、実車での耐久試験の結果、実施形態のバッキングプレート１１の一部が燒結体の板材２１によって形成されているにも関わらず、この板材２１の表裏が鋼板２２とブレーキライニング１０および接着剤による被覆層２３によって覆われていることから、鋼板のみから成る従来例のバッキングプレートと同等の高い耐食性を備えていることが分かった。
【００４４】
図３は本発明を適用した他の実施形態のバッキングプレート１１’について示したもので、図３（ａ）はブレーキライニング２４を取り付けたバッキングプレート１１’をブレーキライニング２４の取付面側から見た平面図、また、図３（ｂ）は図３（ａ）における矢視Ｂ−Ｂの部分を示した断面図である。
【００４５】
鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材２１’と鋼板２２’とから成るバッキングプレート１１’の構造に関しては図２を参照して説明したバッキングプレート１１と同様であり、本体部１１ａ’および取付部となる突出部１１ｂ’，１１ｃ’を備えている。つまり、このバッキングプレート１１’は、図１に示されるようなディスクブレーキ１に対して図２のバッキングプレート１１と互換して利用することが可能な形状を備えたバッキングプレートである。
【００４６】
図２で示した実施形態との相違は、ブレーキライニング２４の本体部２４ａの周りに肉薄の外周部２４ｂを一体に形成することによって、ブレーキライニング２４の取付部の形状をバッキングプレート１１’（板材２１’）の表面形状に合わせた点にある。ブレーキディスク７と直接的に摺接する本体部２４ａの寸法および形状に関しては図２で示したブレーキライニング１０と同一である。
【００４７】
このようにして、ブレーキライニング２４の取付部の周りに外周部２４ｂを一体に形成した結果、バッキングプレート１１’の一部を構成する板材２１’の接合側面積はブレーキライニング２４の取付部の表面積と同等となり、板材２１’の露出した表面、つまり、鋼板２２’が重合された面とは反対側の面にブレーキライニング２４を接着した段階で、板材２１’の露出した表面の全てがブレーキライニング２４によって被覆されることになる。
【００４８】
板材２１’の表裏が鋼板２２’とブレーキライニング２４によって完全に覆われる結果、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材２１’の部分について、図２に示したバッキングプレート１１の板材２１と同等、もしくは、それ以上の耐食性が実現されることになる。
【００４９】
以上、本発明のバッキングプレートをディスクブレーキのバッキングプレートに適用することによってブレーキライニングに生じる振動音の伝達の抑制とブレーキ鳴きの発生率を軽減した例について述べたが、この実施形態で開示した制振技術、つまり、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とを厚み方向に重合して一体化することで制振効果と機械的強度に優れた制振板を得るといった技術思想は、制振効果と機械的強度を同時に要求される機械要素、例えば、ブレーキローターやブレーキドラムあるいはデフケース等において振動音の発生する部分等に対しても容易に転用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とを厚み方向に重合させてバッキングプレートを一体的に形成するようにしたので、バッキングプレートに入射される振動音を鋳鉄粉の燒結体中に分布する黒鉛を利用して散乱および減衰させることができ、しかも、板材と鋼板との接合部には異種素材の材料による界面が形成されるので、この界面によって振動音の伝達作用が更に減衰され、ブレーキライニングの振動による騒音やブレーキ鳴きの発生を効果的に抑制することができる。
更に、鋳鉄粉の燒結体から成る板材と重合させて鋼板を一体的に配備しているので、鋼板の材質や形状を調整することでバッキングプレートに必要とされる機械的な強度や靱性を容易に確保することができる。
また、燒結鉄のみでバッキングプレートを形成する場合とは違って燒結鉄の気孔率を過度に増加させる必要がなく、気孔率の増加によって生じる機械的な強度や靱性の低下、および、多孔質であるが故の耐食性の低下といった問題も回避される。
【００５１】
しかも、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とは拡散接合によって一体化されているので十分な接合強度を得ることができ、また、溶接や接着等を始めとする格別な接合工程を設けて板材と鋼板を接合してバッキングプレートを製造する必要もないので、バッキングプレートの多層化に伴う生産性の低下や製造コストの増大を最小限度に抑制することができる。
【００５２】
また、重合して一体化された板材と鋼板のうち、板材側の露出した表面をブレーキライニングの取付面としているので、鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材の表裏が鋼板とブレーキライニングとで挟み込まれた積層構造となり、鋳鉄粉の燒結体から成る板材の耐食性が向上し、鋼板のみから成るバッキングプレートと同程度の耐食性が得られる。
【００５３】
更に、板材の接合側面積がブレーキライニングの接合側面積よりも大きく形成されている場合には、ブレーキライニングと重合しない部分の板材の表面を含めてブレーキライニングの取り付けに用いられた接着剤で被覆するようにしたので、ブレーキライニングの接合側面積が板材の接合側面積よりも小さい場合であっても板材の表面を完全に被覆することができ、鋳鉄粉の燒結体から成る板材の耐食性を確実に保証することができる。また、ブレーキライニングの接着工程を利用して板材側の露出した表面を被覆するようにしているので、錆止塗装のために作業工程が煩雑化するといった弊害も発生しない。
【００５４】
また、板材の接合側面積をブレーキライニングの接合側面積と同等に構成して板材の表裏を鋼板とブレーキライニングで被覆した構成では、鋳鉄粉の燒結体から成る板材をバッキングプレートの一部として利用しているにも関わらず、鋼板のみから成るバッキングプレートと同等の耐食性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車に装備されるディスクブレーキの一般的な構造について示した斜視図である。
【図２】本発明を適用した一実施形態のバッキングプレートの構造について示した図で、図２（ａ）はブレーキライニングを取り付けたバッキングプレートをブレーキライニングの取付面側から見た平面図、また、図２（ｂ）は図２（ａ）における矢視Ａ−Ａの部分を示した断面図である。
【図３】本発明を適用した他の一実施形態のバッキングプレートの構造について示した図で、図３（ａ）はブレーキライニングを取り付けたバッキングプレートをブレーキライニングの取付面側から見た平面図、また、図３（ｂ）は図３（ａ）における矢視Ｂ−Ｂの部分を示した断面図である。
【符号の説明】
１　ディスクブレーキ
２　キャリパ
３　キャリパキャリア
３ｂ，３ｃ　柱状突起
４　ピストン
４ａ　ピストン本体
４ｂ，４ｃ　ピストンカップ
５，６　ブレーキパッド
７　ブレーキディスク
８　シリンダハウジング
９　ブリーダプラグ
１０　ブレーキライニング
１１　バッキングプレート
１１’　バッキングプレート
１１ａ　本体部
１１ａ’　本体部
１１ｂ，１１ｃ　突出部
１１ｂ’，１１ｃ’　突出部
１２　周壁部
１３　ボルト
１４　ボルト通し穴
１５　スリーブ
１６　ボルト
１７，１８　バネ部材
１９　リテーナ
２０　ダストカバー
２１　鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材
２２　鋼板
２３　接着剤による被覆層
２４　ブレーキライニング
２４ａ　本体部
２４ｂ　外周部

Claims (5)

1. ブレーキライニングを取り付けるためのバッキングプレートであって、
   鋳鉄粉の燒結体によって形成された板材と鋼板とを厚み方向に重合させて一体的に形成したことを特徴とするバッキングプレート。
2. 前記板材と前記鋼板とが拡散接合によって一体化されていることを特徴とする請求項１記載のバッキングプレート。
3. 前記板材の露出した表面が前記ブレーキライニングの取付面とされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバッキングプレート。
4. 前記板材の接合側面積が前記ブレーキライニングの接合側面積よりも大きく形成され、前記ブレーキライニングと重合しない部分の板材の表面が前記ブレーキライニングの取り付けに用いられた接着剤によって被覆されていることを特徴とする請求項３記載のバッキングプレート。
5. 前記板材の接合側面積が前記ブレーキライニングの接合側面積と同等にされていることを特徴とする請求項３記載のバッキングプレート。

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