JP2006289463A - プレス成形機及びプレス成形方法並びにプレス成形機及びプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッド - Google Patents
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Abstract
【課題】 成形品の厚み寸法や密度のばらつきを低減できるプレス成形機及び該プレス成形機を用いたプレス成形方法並びにプレス成形機及びプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッドを提供する。
【解決手段】 多数の成形キャビティを有し、該キャビティ内に裏金及び成形材料としての摩擦部材を挿設して成形するプレス成形機において、各々の成形キャビティに対応する各々の子シリンダが圧力媒体を介して連通しており、かつ成形キャビティが配設される金型に上下の可動性をもたせ、成形機ピストンの押付け圧によって各々の子シリンダ内の油圧を上昇させて等圧ピストンによりキャビティ内を圧縮するようにしたプレス成形機及び該プレス成形機を用い各々のキャビティに均等な圧力をかけて複数個の成形品を同時に成形するプレス成形方法並びにプレス成形機及びプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッド。
【選択図】 図１
【解決手段】 多数の成形キャビティを有し、該キャビティ内に裏金及び成形材料としての摩擦部材を挿設して成形するプレス成形機において、各々の成形キャビティに対応する各々の子シリンダが圧力媒体を介して連通しており、かつ成形キャビティが配設される金型に上下の可動性をもたせ、成形機ピストンの押付け圧によって各々の子シリンダ内の油圧を上昇させて等圧ピストンによりキャビティ内を圧縮するようにしたプレス成形機及び該プレス成形機を用い各々のキャビティに均等な圧力をかけて複数個の成形品を同時に成形するプレス成形方法並びにプレス成形機及びプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッド。
【選択図】 図１
Description
本発明は、プレス成形機、特に複数個取りのプレス成形機及び前記プレス成形機を用いたプレス成形方法並びに前記プレス成形機及びプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッドに関する。
自動車、鉄道車両、各種産業機械等には、その制動のためディスクブレーキパッドが使用されている。
現在、一般的に使用されているディスクブレーキパッドは、特許文献１などに示されるようにアラミド繊維、鉱物繊維等の繊維状物質、カシューダスト、黒鉛等の摩擦調整剤などを主成分とする摩擦部材と金属の裏金（プレート）を一体成形したディスクブレーキパッドが主流である。
特開平６−１８４５２５号公報
現在、一般的に使用されているディスクブレーキパッドは、特許文献１などに示されるようにアラミド繊維、鉱物繊維等の繊維状物質、カシューダスト、黒鉛等の摩擦調整剤などを主成分とする摩擦部材と金属の裏金（プレート）を一体成形したディスクブレーキパッドが主流である。
前記のディスクブレーキパッドはプレス成形機を用いて圧縮成形され、さらに必要に応じて、熱圧成形、熱処理、機械加工の処理が施される。
プレス成形機としては、特許文献２などに示されるような構造の複数個取りプレス成形機や単数個取りプレス成形機が使用されるのが一般的である。
特開平５−８４７６０号公報
プレス成形機としては、特許文献２などに示されるような構造の複数個取りプレス成形機や単数個取りプレス成形機が使用されるのが一般的である。
しかしながら、従来構造の複数個取りプレス成形機は、複数個の成形キャビティが同一熱板上に配設（固定）されているため、一回での成形効率はよいが、各々のキャビティに均等に圧力をかけることが難しく、そのため成形品の厚み寸法や密度がばらつき易いという欠点がある。
一方、特許文献２などに示されるような構造の複数個取りプレスでは、各々の成形シリンダに油圧駆動源を有し、油圧の均一化制御が図られているが、設備コスト、各油圧駆動源のメンテナンスや校正の点でコスト高になる欠点がある。
また、単数個取りプレス成形機は、成形圧力のばらつき低減には有効であるが、生産効率が悪いという欠点がある。
また、単数個取りプレス成形機は、成形圧力のばらつき低減には有効であるが、生産効率が悪いという欠点がある。
請求項１記載の発明は、各々の成形キャビティに均一な圧力をかけることができ、成形品の厚み寸法や密度のばらつきを低減できるプレス成形機を提供するものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のプレス成形機を用いて複数個の成形品を同時に成形することができ、かつ寸法のばらつきの少ない成形品を得ることができるプレス成形方法を提供するものである。
請求項３記載の発明は、密度のばらつきの少ないディスクブレーキパッドを提供するものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のプレス成形機を用いて複数個の成形品を同時に成形することができ、かつ寸法のばらつきの少ない成形品を得ることができるプレス成形方法を提供するものである。
請求項３記載の発明は、密度のばらつきの少ないディスクブレーキパッドを提供するものである。
本発明は、多数の成形キャビティを有し、該成形キャビティ内に裏金及び成形材料としての摩擦部材を挿設して成形するプレス成形機において、各々の成形キャビティに対応する各々の子シリンダが圧力媒体を介して連通しており、かつ成形キャビティが配設される金型に上下の可動性をもたせ、成形機ピストン（親ピストン）の押付け圧によって各々の子シリンダ内の油圧を上昇させて等圧ピストン（子ピストン）によりキャビティを圧縮するようにしたプレス成形機に関する。
また、本発明は、上記のプレス成形機を用いて各々のキャビティに均等な圧力をかけて複数個の成形品を同時に圧縮成形することを特徴とするプレス成形方法に関する。
さらに、本発明は、上記のプレス成形機及び上記のプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッドに関する。
さらに、本発明は、上記のプレス成形機及び上記のプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッドに関する。
請求項１記載のプレス成形機は、各々の成形キャビティに均等な圧力をかけることができるため、成形品の厚み寸法や密度のばらつきを低減することができ工業的に極めて好適である。
請求項２記載の方法により得られる成形品は、複数個の成形品を同時に成形することができ、かつ寸法のばらつきを少なく抑えることができ工業的に極めて好適である。
請求項３記載のディスクブレーキパッドは、密度のばらつきが少なく工業的に極めて好適である。
請求項２記載の方法により得られる成形品は、複数個の成形品を同時に成形することができ、かつ寸法のばらつきを少なく抑えることができ工業的に極めて好適である。
請求項３記載のディスクブレーキパッドは、密度のばらつきが少なく工業的に極めて好適である。
本発明のプレス成形機に形成されるキャビティの数については特に制限はないが、成形品の大きさに合わせた圧力源の能力が必要となるため、プレス成形機の強度や生産効率を考慮して、例えばキャビティ１個当りの面積を５０ｃｍ２とした場合、その数は１０〜４０個であることが好ましく、１５〜３０個であることがさらに好ましい。
圧力媒体としては、オイルを用いることが好ましく、熱圧成形においては耐熱オイルを用いることがさらに好ましい。シリンダ内のオイル漏れを防止するためのシール材（Ｏリングやパッキン）についても耐熱性を考慮することが好ましい。
熱板上でのキャビティの位置については、特に制限はないが、キャビティの数や形状に応じてできるだけ均等に配設することが好ましい。
熱板上でのキャビティの位置については、特に制限はないが、キャビティの数や形状に応じてできるだけ均等に配設することが好ましい。
本発明のプレス成形機を使用し、かつ本発明のプレス成形法により得られるディスクブレーキパッドは、補強用の裏金（プレート）と摩擦部材とから構成される。
このうち摩擦部材の組成については特に制限はなく、一般的に、アスベスト繊維を使用しないNon Asbestos Organic（ノン・アスベストス・オーガニック、以下ＮＡＯ材とする）、スチール繊維を基材としたセミメタリック材、ロースチール材等が使用され、夫々において成形厚み寸法や成形密度のばらつき低減効果が期待できる。
このうち摩擦部材の組成については特に制限はなく、一般的に、アスベスト繊維を使用しないNon Asbestos Organic（ノン・アスベストス・オーガニック、以下ＮＡＯ材とする）、スチール繊維を基材としたセミメタリック材、ロースチール材等が使用され、夫々において成形厚み寸法や成形密度のばらつき低減効果が期待できる。
成形に用いられる摩擦部材の素材は、例えば結合剤、繊維状物質、無機質摩擦調整剤、有機質摩擦調整剤、充填剤等が用いられるが、これら各々の種類については特に制限はなく、一般に公知の材料を使用することができる。本発明においては、上記の材料の他に、さらに必要に応じて銅、黄銅等の金属粉を使用することができる。
これらの成分は、全組成物が１００重量％となるように配合される。
これらの成分は、全組成物が１００重量％となるように配合される。
摩擦部材の成形前の形態としては、粉体状、粘土状、粘性液状のものが使用できる。
成形する際の加熱温度及び成形圧力については特に制限はなく、摩擦部材にあった条件を選定して処理すればよい。
成形する際の加熱温度及び成形圧力については特に制限はなく、摩擦部材にあった条件を選定して処理すればよい。
以下、図面を引用して本発明の実施例を詳しく説明する。
図１及び図２は本発明のプレス成形機を説明するため図であり、そのうち図１は多数個取りプレス成形機の断面側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１及び図２において、１はプレス成形機、２は成形シリンダ(親シリンダ)、３は成形機ピストン(親ピストン)、４は支柱、５はプレス上盤及び６はプレス上盤５と上金型７の間を断熱するための断熱板である。
図１及び図２は本発明のプレス成形機を説明するため図であり、そのうち図１は多数個取りプレス成形機の断面側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１及び図２において、１はプレス成形機、２は成形シリンダ(親シリンダ)、３は成形機ピストン(親ピストン)、４は支柱、５はプレス上盤及び６はプレス上盤５と上金型７の間を断熱するための断熱板である。
成形キャビティが配設される中間金型８には上下の可動性をもたせ、かつ中間金型８の位置をスプリング９で固定する。１５は各々の成形キャビティに対応する各々の等圧ピストン(子ピストン)であり、１２は圧力媒体となる耐熱オイル１９を介して連通するためのオリフィス２０を内設した等圧シリンダ、１１は等圧シリンダの上蓋１０とプレス下盤１３の間から等圧シリンダ１２内のオイル漏れを防止するためのシール材（パッキン）である。
１４はパンチであり、その下部には断熱板１６、等圧ピストン１５が連結されている。１７は等圧ピストン（子ピストン）１５の摺動部からオイル漏れを防ぐためのシール材(Ｏリング)であり、等圧ピストン１５の下端には等圧シリンダ足１８が形成されている。本発明のプレス成形機は上記に示すものから構成されている。
なお、２１は成形品（ディスクブレーキパッドの裏金）及び２２は成形品（ディスクブレーキパッドの摩擦部材）である。
なお、２１は成形品（ディスクブレーキパッドの裏金）及び２２は成形品（ディスクブレーキパッドの摩擦部材）である。
実施例１〜４ 、比較例１〜４
表１に示す成分を１００±０．１ｇの精度で配合し、混合機で均一に混合し、次いで所定の形状に予備成形してＮＡＯ材（材料Ａ）とセミメタリック材（材料Ｂ）の２種類の摩擦部材を得た。
次に、前記に示した本発明になる２０個取りプレス成形機と２０個のパンチがプレス下盤に固定され、個々のパンチが可動性をもたず、上熱盤と下熱盤の平行度や盤面の歪みに影響され、押付け圧力がばらつき易い構造の従来の２０個取りプレス成形機を使用し、それぞれのプレス成形機の金型内に厚さが６ｍｍでＪＩＳ Ｇ ３１１３に規定する材質がＳＡＰＨ４００の圧延鋼板を用いて作製した裏金（プレート）と前記で得たＮＡＯ材（材料Ａ）とセミメタリック材（材料Ｂ）の摩擦部材を挿設した。
表１に示す成分を１００±０．１ｇの精度で配合し、混合機で均一に混合し、次いで所定の形状に予備成形してＮＡＯ材（材料Ａ）とセミメタリック材（材料Ｂ）の２種類の摩擦部材を得た。
次に、前記に示した本発明になる２０個取りプレス成形機と２０個のパンチがプレス下盤に固定され、個々のパンチが可動性をもたず、上熱盤と下熱盤の平行度や盤面の歪みに影響され、押付け圧力がばらつき易い構造の従来の２０個取りプレス成形機を使用し、それぞれのプレス成形機の金型内に厚さが６ｍｍでＪＩＳ Ｇ ３１１３に規定する材質がＳＡＰＨ４００の圧延鋼板を用いて作製した裏金（プレート）と前記で得たＮＡＯ材（材料Ａ）とセミメタリック材（材料Ｂ）の摩擦部材を挿設した。
その後、表２に示す条件（１４０±５℃、圧力２０ＭＰａ又は１４０±５℃、圧力５０ＭＰａ）で各々１０分間加熱加圧成形して、日産自動車株式会社製の中型ＦＦ車に適合する形状（摩擦部材の面積５０ｃｍ２）のディスクブレーキパッドを得た。
次に本発明になる２０個取りプレス成形機で成形した実施例の成形品（ディスクブレーキパッドの裏金と摩擦部材）と従来の２０個取りプレス成形機で成形した比較例の成形品（ディスクブレーキパッドの裏金と摩擦部材）について、厚み寸法と密度を測定し、ばらつきの度合いを比較した。その結果を表２に示す。なお、測定条件は次の通りである。
（１）成形品の厚み寸法
各々の成形条件で得られた２０個の成形品について、その外周部４箇所（四隅）のエッジから１０±３ｍｍのポイントを、マイクロメータで厚み寸法ｔ１（裏金＋摩擦部材）を測定した。４箇所の厚み寸法の最大値と最小値の差をｔ２として、厚み寸法のばらつきを比較した。その結果を表３に示す。なお、表３において、成形品の厚み寸法の差ｔ２は数字が小さいほどばらつきが少ないことを示す。
各々の成形条件で得られた２０個の成形品について、その外周部４箇所（四隅）のエッジから１０±３ｍｍのポイントを、マイクロメータで厚み寸法ｔ１（裏金＋摩擦部材）を測定した。４箇所の厚み寸法の最大値と最小値の差をｔ２として、厚み寸法のばらつきを比較した。その結果を表３に示す。なお、表３において、成形品の厚み寸法の差ｔ２は数字が小さいほどばらつきが少ないことを示す。
（２）成形品の密度
上記（１）で測定した４箇所の厚み寸法の平均値からプレートの厚み６ｍｍを差し引いて摩擦部材の平均厚みを算出し、成形品の面積５０ｃｍ２との積より摩擦部材の体積を求めた。
また、摩擦部材の材装量１００ｇとして、密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。
さらに、各々の成形条件について、成形品２０個の測定結果より標準偏差σを算出し、密度のばらつきを比較した。その結果を表４に示す。表４において、密度の標準偏差σは数字が小さいほどばらつきが少ないことを示す。なお、標準偏差σは、成形品密度（ｋ：１〜２０）の２０個の標本データを用いて下記の式により求めた。
上記（１）で測定した４箇所の厚み寸法の平均値からプレートの厚み６ｍｍを差し引いて摩擦部材の平均厚みを算出し、成形品の面積５０ｃｍ２との積より摩擦部材の体積を求めた。
また、摩擦部材の材装量１００ｇとして、密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。
さらに、各々の成形条件について、成形品２０個の測定結果より標準偏差σを算出し、密度のばらつきを比較した。その結果を表４に示す。表４において、密度の標準偏差σは数字が小さいほどばらつきが少ないことを示す。なお、標準偏差σは、成形品密度（ｋ：１〜２０）の２０個の標本データを用いて下記の式により求めた。
表３及び表４に示すように、本発明のプレス成形機を使用し、本発明の成形方法により得られた実施例のディスクブレーキパッドは、比較例のプレス成形機を使用し、比較例の成形方法により得られたディスクブレーキパッドに比較して、成形品の厚み寸法及び密度のばらつきが少ないことが明かである。これによって本発明のプレス成形機を使用し、本発明の成形方法によれば各々の成形キャビティに均等な圧力をかけることができ、即ち、等圧成形に効果があるということわかる。
１ プレス成形機
２ 成形シリンダ（親シリンダ）
３ 成形機ピストン（親ピストン）
４ 支柱
５ プレス上盤
６ 断熱板
７ 上金型
８ 中間金型
９ 中間金型可動用スプリング
１０ 等圧シリンダの上蓋
１１ シール材（パッキン）
１２ 等圧シリンダ
１３ プレス下盤
１４ パンチ
１５ 等圧ピストン（子ピストン）
１６ 断熱板
１７ シール材（Ｏリング）
１８ 等圧シリンダ足
１９ 断熱オイル
２０ オリフィス
２１ 成形品（ディスクブレーキパッドの裏金）
２２ 成形品（ディスクブレーキパッドの摩擦部材）
２ 成形シリンダ（親シリンダ）
３ 成形機ピストン（親ピストン）
４ 支柱
５ プレス上盤
６ 断熱板
７ 上金型
８ 中間金型
９ 中間金型可動用スプリング
１０ 等圧シリンダの上蓋
１１ シール材（パッキン）
１２ 等圧シリンダ
１３ プレス下盤
１４ パンチ
１５ 等圧ピストン（子ピストン）
１６ 断熱板
１７ シール材（Ｏリング）
１８ 等圧シリンダ足
１９ 断熱オイル
２０ オリフィス
２１ 成形品（ディスクブレーキパッドの裏金）
２２ 成形品（ディスクブレーキパッドの摩擦部材）
Claims (3)
- 多数の成形キャビティを有し、該成形キャビティ内に裏金及び成形材料としての摩擦部材を挿設して成形するプレス成形機において、各々の成形キャビティに対応する各々の子シリンダが圧力媒体を介して連通しており、かつ成形キャビティが配設される金型に上下の可動性をもたせ、成形機ピストン（親ピストン）の押付け圧によって各々の子シリンダ内の油圧を上昇させて等圧ピストン（子ピストン）によりキャビティを圧縮するようにしたプレス成形機
- 請求項１記載のプレス成形機を用いて各々のキャビティに均等な圧力をかけて複数個の成形品を同時に圧縮成形することを特徴とするプレス成形方法。
- 請求項１記載のプレス成形機及び請求項２記載のプレス成形方法により得られるディスクブレーキパッド。
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