JP2007071345A - ディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦材のプレッシャプレートへの結合部において窪みが生じるのを防止して見栄えの良いディスクブレーキ用ブレーキパッドを製造することができるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 予備成形工程において、プレッシャプレート３への結合側の周縁部分１３に摩擦材の盛上げ部分１４を形成した予備成形体１０が形成される。熱成形工程において、盛上げ部分１４がプレッシャプレート３に押し付けられて、周縁部分１３で生じていた窪みを充填する形で平坦にされる。摩擦材は周縁部分１３において隙間なくプレッシャプレート３と密着される。摩擦材が加圧・加熱によってプレッシャプレート３に結合されるとき、見栄えの良いブレーキパッドが得られる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、摩擦材と、当該摩擦材が結合されるプレッシャプレートとを備えたディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法に関する。

従来、自動車、鉄道車両、産業機械等のブレーキの型式として、回転する円板状のロータの側面としてのブレーキ面にブレーキパッドが押し当てられるディスクブレーキがある。ディスクブレーキは、制動すべきロータの側面にブレーキパッドを押し付けてその摩擦力によってロータの回転力を減少させる、又は停止しているロータが回転し始めるのを防止する構成である。

図３は、従来のディスクブレーキ用のブレーキバッドの断面図である。図３に示す従来のディスクブレーキ用のブレーキバッド１ａは、想像線で示すロータ９（図の手前側に存在）に当接する摩擦材２と、この摩擦材２を保持するプレッシャプレート３とを備えている。プレッシャプレート３は、摩擦材２とほぼ同一、又は僅かに大きな平板状に形成され、両側には耳部４，４が一体形成されている。車体に取り付けられているディスクブレーキ本体に設けられた支持部５，５には、耳部４，４を収容するため、互いに向かい合う方向に溝６，６が形成されている。支持部５，５は、溝６，６内で耳部４，４を介してプレッシャプレート３をロータ９の軸方向に摺動可能に案内すると共に、制動時にブレーキパッド１ａに生じた力を受ける。摩擦材２は、一般的な平板形状であり、外側の輪郭はロータ９の曲率に沿った形状とされている。

ブレーキバッド１ａに用いられる摩擦材の配合組成としては、一般に各種充填材、補強のための各種繊維、研削材、黒鉛、金属粉等の摩擦調整材と共に、これらの材料を結合するための結合材としてフェノール樹脂等の各種樹脂が配合されている。

ディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造工程は、一般的に、次の工程によって製造されている。まず、金属製のプレッシャプレートは、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして摩擦材が結合される側に接着剤が塗布される。摩擦材は、耐熱性有機繊維や無機繊維、金属繊維等の補強繊維と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び結合材等の粉末原料とを配合し、攪拌により、十分に混合・均質化した原材料を常温にて所定の圧力（例えば、１０〜５０ＭＰａの範囲）で押し固めて成形（予備成形）して予備成形体が作製される。予備成形体は、その後、熱成形工程において所定の温度（例えば、１３０〜１８０℃の範囲）及び圧力（例えば、２０〜１００ＭＰａの範囲）で熱成形してプレッシャプレートと一体に固着される。熱成形工程では、予備成形体中のフェノール樹脂のような結合用樹脂が溶融して流動化され、摩擦材の原料粉を結合するとともに、プレッシャプレート３の表面にも流れて摩擦材をプレッシャプレート３に密着状態で硬化・結合する。一体化された成形体については、その後、アフターキュア（常圧で、１５０〜３００℃、１〜１５時間）が行われ、最終的に研磨、塗装、焼き付け等の仕上げ処理が施される。両部材の一体成形においては、アフターキュアを行った後、塗装、焼き付けを行い、その後に研磨を行うこともできる。

しかしながら、このようにして製造されるブレーキパッドについては、図４に示すように、必ずしも全周に渡るわけではないが、摩擦材２のプレッシャプレート３との結合部７においてその周縁部分に窪み８が形成されることがある。その原因は定かではないが、摩擦材の配合成分や製造工程中における温度バラツキに起因して予備成形体の熱プレス時に樹脂の溶融流動が不充分となり、摩擦材２のプレッシャプレート３への結合部７において、周縁部分への樹脂流れが充分に行き渡らない状態で硬化するためであると考察されている。

こうした摩擦材の窪みの発生は、従来、完全になくすことは困難であった。摩擦材の予備成形体として、プレッシャプレート側に樹脂リッチな層を設けた二重層に形成することも提案されているが、窪みの発生を完全に無くすことは困難である。このような接合部の周縁部分に窪みを生じたブレーキパッドは、ブレーキ性能の面では何等の遜色はないものの、商品としての見栄えが劣る点は否めないという問題がある。上記の問題点を解決するには、配合成分や製造工程中における温度バラツキ自体を無くすことも考えられるが、要求されるブレーキ性能への影響や、加熱炉の制御等、製造設備の改善コストの上昇という別の問題が生じる。

ディスクブレーキ用ブレーキパッドの一例として、プレッシャプレート側からロータ側に向かうに従って、気孔率を大きくすることが提案されている（特許文献１）。この提案によれば、摩擦係数変化量、摩耗量及び圧縮変形量を大きくすることなく、パッドの全使用期間においてブレーキ鳴きを低下させることを図っている。具体的には、摩擦材を気孔率の異なる二層に構成している。

同一材料である摩擦材で構成されており、ロータ側の第１層である通常密度部と、プレッシャプレート側の第２層である高密度部とから成る二層構造としたブレーキパッドが提案されている（特許文献２）。クラックが発生しやすいプレッシャプレート側を高密度にすることで、耐クラック性が向上し、摩擦材の摩耗の進行に伴っての摩擦係数の変化を少なくし、車輪毎の制動力差が生じるのを防止することが図られている。
特開昭５６−１６７９２９号公報（第２頁上右欄第１２行〜第３頁上右欄第２行、第１図、第２図） 特開平６−７４２６７号公報（段落［００１５］〜［００２１］、［００３７］〜［００４１］、図１、図５）

そこで、摩擦材に窪みが生じると予想されるプレッシャプレートへの接合部の周縁部分に対応して、摩擦材の予備成形段階における摩擦材の増量によって熱成形過程での溶融樹脂の流動性低下を補う点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、摩擦材のプレッシャプレートへの結合部において窪みが生じるのを防止して見栄えの良いディスクブレーキ用ブレーキパッドを製造することができるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明によるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法は、摩擦材を加圧成形して予備成形体を形成する予備成形工程と、前記予備成形体を加圧加熱して熱硬化するとともにプレッシャプレートに一体化させる熱成形工程とを有し、前記予備成形工程において前記摩擦材の前記プレッシャプレートへの結合側の周縁部分に前記摩擦材の盛上げ部分を形成し、前記熱成形工程において前記盛上げ部分を前記プレッシャプレートに押し付けて平坦にした上で前記摩擦材を前記プレッシャプレートと結合させることから成っている。

このディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法によれば、予備成形工程においてプレッシャプレートへの結合側の周縁に摩擦材の盛上げ部分を形成するという予備成形体の形状に工夫を施している。予備成形体では周縁部分で摩擦材が増量されているので、熱成形工程において、盛上げ部分がプレッシャプレートに押し付けられて平坦にされる。このとき、従来のブレーキパッドの結合部の周縁部分で生じていた窪みを充填する形で盛上げ部分が平坦にされるので、摩擦材は周縁部分において隙間なくプレッシャプレートと密着される。摩擦材が加圧・加熱によってプレッシャプレートに結合されるとき、見栄えの良いブレーキパッドが得られる。接合部の周縁部分で、摩擦材の少々のはみ出しがあったとしても、それは見栄えの低下とは見なされない。

このディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法において、前記盛上げ部分は、幅が２〜８ｍｍの範囲内であり、且つ高さが２〜４ｍｍの範囲内とすることができる。盛上げ部分がこの範囲未満では、熱成形時に、盛上げ部分は窪みを充填し尽くすことはできない。また、盛上げ部分がこの範囲を超える場合には、接合部に明らかなはみ出し部分が形成され、原材料の無駄となる。

このディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法において、摩擦材は、プレッシャプレート側が樹脂配合割合の高い樹脂リッチ層から成り、盛上げ部分を樹脂リッチ層に形成することができる。樹脂リッチ層は元々比較的に多量の樹脂が存在するので、熱成形時に溶融流動化する結合用樹脂が、プレッシャプレートとの接合部に比較的多く流れ易くなり、窪みを形成することなく良好な結合状態を得ることができる。

この発明によるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法は、上記のように構成されているので、摩擦材のプレッシャプレートへの結合部に窪みが生じるのを防止して見栄えの良いディスクブレーキ用ブレーキパッドを製造することができる。また、摩擦材の盛上げ部分に相当する僅かな増量で対応しているので、摩擦材の配合成分に変更をする必要がなく所定のブレーキ性能を維持することができる。

以下、添付した図面に基づいて、この発明によるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法の実施例を説明する。図１はこの発明によるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法に係る予備成形体の一例を示す断面図、図２は図１に示す予備成形体を用いたディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造工程の一例を示す工程図である。図１及び図２においては、図３に図示されているブレーキパッドに用いられる要素及び部位と同等の機能を奏するものについては、同じ符号を用いることで再度の説明を省略する。

図１に示すディスクブレーキ用ブレーキパッドの予備成形体１０は、予備成形工程において、種々の摩擦原料を攪拌混合し金型内で加圧成形することによって形成される生地であって、（ａ）は予備成形体１０の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す予備成形体１０のＡ−Ａ断面図である。図１において、プレッシャプレート３は想像線で描かれており、後述するように、プレッシャプレート３は予備成形体１０に対して盛上げ部分側から押し当てられ、熱成形によって一体的に結合される。

摩擦材２は、ロータ側が通常の原料配合とされた第１層１１に形成されており、プレッシャプレート３側がフェノール樹脂のような結合用樹脂の配合割合が高い第２層１２に形成されている。第２層１２が加圧・加熱される熱成形のときには、溶融流動化する結合用樹脂の量は第１層１１よりも多い。したがって、比較的多量の結合用樹脂が原料である圧粉同士を強く結合するとともに、摩擦材２とプレッシャプレート３との間の結合部となる界面にも充分な量が流れて、摩擦材２をプレッシャプレート３に結合する。

予備成形体１０を形成している第２層１２のプレッシャプレート３への結合側の周縁部分１３には、第２層１２と同じ配合組成から成る盛上げ部分１４が形成されている。盛上げ部分１４は、幅Ｗが２〜８ｍｍの範囲内の値であり、且つ高さＨが２〜４ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。ブレーキパッドの大きさにもよるが、幅Ｗは５ｍｍ程度、高さＨは３ｍｍ程度とするのが好ましい。この範囲は、従来のブレーキパッドの結合部の周縁部分に生じていた窪みの大きさから求められた数値であり、窪みを充填し、摩擦材２のプレッシャプレート３への投影範囲内の領域で摩擦材２の密着性を確保することができる範囲である。即ち、この範囲未満では窪みを充填し尽くすことはできず、またこの範囲を超える場合には接合部に明らかな無駄なはみ出し部分が形成される。

図１に示されている予備成形体１０が形成されると、予備成形体１０は、別途用意されているプレッシャプレート３とともに熱成形工程に移行される。図２は、本発明における製造方法における熱成形工程の概要を示す説明図であり、（ａ）は予備成形体１０がプレッシャプレート３と押し当てられる直前の状態を示す断面図、（ｂ）は熱成形された状態を示す断面図である。プレッシャプレート３の摩擦材２との結合側には、接着剤１５が塗布されている。

熱成形工程では、図２（ａ）に示されているように、予備成形体１０が、周縁部分１３において盛上げ部分１４をプレッシャプレート３に押し付けるように加圧された状態で加熱（所謂、熱成形）される。盛上げ部分１４は、図２（ｂ）に示されているように、プレッシャプレート３に押し付けられて平坦にされた状態となり、従来、摩擦材の結合部に隙間を生じるように形成されていた窪みの部分を充填するかのように広がる。周縁部分１３において、平坦な状態となった摩擦材２は加圧されて加熱される。結合用樹脂が溶融流動化した上で硬化されるので、その際に摩擦材２の原料を結合させて固化するとともに、摩擦材２をプレッシャプレート３に対して一体的に結合させる。したがって、摩擦材２の結合部７の周縁部分１３には窪みが形成されることなく、見栄えの良いブレーキパッド１を得ることができる。

実際にブレーキパッドを製作し、外観の確認とＪＩＳ Ｄ４４２２に規定されているせん断強度試験を実施した。製作したブレーキパッド１は、表１に示すように、摩擦材２とプレッシャプレート３との間の接合部の周縁部分に隙間と見えるような窪みが目視されず、外観上問題なく、せん断強度も現行品と同等であることが判明した。

この発明によるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法に係る予備成形体の一例を示す断面図。 図１に示す予備成形体を用いたディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造工程の一例を示す概略工程図。 従来のディスクブレーキ用のブレーキパッドの断面図。 接合部に窪みが形成されたブレーキパッドの例を示す断面図。

符号の説明

１，１ａ ブレーキパッド
２ 摩擦材
３ プレッシャプレート
４ 耳部
５ 支持部
６ 溝
７ 結合部
８ 窪み
９ ロータ
１０ 予備成形体
１１ 第１層
１２ 際２層
１３ 周縁部分
１４ 盛上げ部分
１５ 接着剤

Claims (3)

1. 摩擦材を加圧成形して予備成形体を形成する予備成形工程と、前記予備成形体を加圧加熱して熱硬化するとともにプレッシャプレートに一体化させる熱成形工程とを有し、前記予備成形工程において前記摩擦材の前記プレッシャプレートへの結合側の周縁部分に前記摩擦材の盛上げ部分を形成し、前記熱成形工程において前記盛上げ部分を前記プレッシャプレートに押し付けて平坦にした上で前記摩擦材を前記プレッシャプレートと結合させることから成るディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法。
2. 前記盛上げ部分は、幅が２〜８ｍｍの範囲内であり、且つ高さが２〜４ｍｍの範囲内であることから成る請求項１に記載のディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法。
3. 前記摩擦材は、前記プレッシャプレート側が樹脂配合割合の高い樹脂リッチ層から成り、前記盛上げ部分は前記樹脂リッチ層に形成されていることから成る請求項１又は２に記載のディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造方法。

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