JP2008185196A

JP2008185196A - ブレーキシュー

Info

Publication number: JP2008185196A
Application number: JP2007021736A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kobayashi; 雅明小林
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14
Also published as: CN101235858A; DE102008000153A1; US20080251330A1

Abstract

【課題】工程数を削減して製造でき、シュー本体に対するライニングの接合の信頼性も確保されるブレーキシューを提供することを課題としている。
【解決手段】ライニング５を、加硫処理によってエボナイト化するゴムを結合材として含むものにし、そのライニング５とライニングをシュー本体２に固定する接着層３との間に弾性を有する中間層４を配置してその中間層４を応力緩和層として働かせて、ブレーキシューが熱履歴を受けたときのライニングの剥がれを防止するようにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両用ドラムブレーキに採用するのに適したブレーキシュー、詳しくは、量産性とコストに優れ、また、性能面での信頼性にも優れたブレーキシューに関する。

車両用ドラムブレーキなどに採用されるブレーキシューは、シュー本体にライニングを接着して作られる。このブレーキシューに採用するライニングは、基材、潤滑材、摩擦調整剤、結合材及び充填材からなる。

そのブレーキシューに関連する技術は、例えば、下記特許文献１〜４などに開示されている。特許文献１は、水溶性増粘剤と水を配合した摩擦材用配合物と、その摩擦材用配合物をミキサで混練して粘土状にした後、押出し機で押出して一定厚みを有する帯状摩擦材を得る方法を開示しており、特許文献２は、シュー本体と仮成形したライニングを一体成形し、そのときに仮成形ライニングを本成形し、成形と同時に硬化も行ってライニングをシュー本体に接着する方法を開示している。

また、特許文献３はシュー本体の加熱と冷却を行うことで、ライニングとの成形接着の時間を短縮することを、特許文献４は、摩擦材料組成物に所定サイズの繊維状ゾノライト
を配合して、均一な組成の摩擦材シートを得ることをそれぞれ開示している。
特開２００３−１５６０９０号公報特許第３６７７２３５号公報特開平１０−１９６６９５号公報特開２００１−１６３９９３号公報

特許文献１の摩擦材用配合物は、ブレーキシューの製造を、混練後の摩擦材用配合物を押出し成形して得られる帯状摩擦材を所定の長さに切断し、切断した素材板を曲面板に成形し、成形後の素材板をシュー本体に相当する重錘本体に接合する方法で行っているため、素材板の成形工程と重錘本体に対する接着工程が別れて工程数が多くなる欠点がある。

また、特許文献２が開示している製造方法は、ライニングを仮成形してシュー本体に接着するので、仮成形のためのプレス工程が多くなる。

さらに、特許文献３が開示して方法は、シュー本体を冷却することで成形接着の時間が短縮されるが、冷却工程が加わるため生産性が低下する。

特許文献４の摩擦材シートは、製法が具体的に開示されていない。同文献の０００２段落に述べられているように、組成物を単独で成形する方法や、ブレーキ基板やクラッチ基板の上に被覆層として形成する方法では生産性の向上が望めない。

従来の技術には、上述したような不具合があることから、本出願人は、押出し成形或いはカレンダーシート成形されたライニング用素材シートを所定長さの短冊状に切断してシュー本体上に重ね、これを、シュー本体を成形型にして成形機の上金型と下金型で締付けて円弧状かつ両端に型抜き用のテーパが形成される状態に成形し、その成形と同時にシュー本体に接着した後、熱処理を施す方法で製造できるブレーキシューを開発して先に特許出願した。そのブレーキシューは、ライニングの結合材として加硫処理によってエボナイト化するゴムを採用したことで仮成形なしでシュー本体と組み合わせることが可能になっている。

ところが、エボナイト化するゴムをライニングの結合材として採用したブレーキシューは、過酷な環境下で使用されて厳しい熱履歴を受けると、ライニングにクラックが生じてそのライニングがシュー本体から剥れる心配がある。そのことが耐久試験によって確認された。

この発明は、ブレーキシューの剥がれの懸念をなくして量産性とコストに優れる方法での製造を可能にするのと同時にシュー本体に対するライニングの接合の信頼性も確保できるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、ブレーキシューを、シュー本体の外周に設けるライニングが、エボナイト化したゴムを結合材として含み、そのライニングの一面に弾性を有する中間層が積層され、その中間層が接着層によってシュー本体に接着されてライニングとの間に介在されている構造にした。なお、中間層の厚みは、５０μｍ〜５００μｍ程度が適当である。

このブレーキシューは、押出し成形またはカレンダーシート成形したライニング用素材シートを所定長さの短冊状に切断して円弧状をなすシュー本体上に重ね、シュー本体と一体で成形接着した後に硬化処理する方法で製造することができる。
その方法で製造したブレーキシューのライニングは、金型によってシュー本体上で成形されるため、両端に型抜き用のテーパが形成されたものになる。

この発明のブレーキシューは、ライニングと接着層との間に設けた中間層が応力緩和層として働き、ライニングと接着層の熱収縮差によってライニングに加わる応力が緩和される。そのために、フェノール樹脂を主体とする結合材を採用した従来のライニングに比べて成形接着時の収縮が大きくなるエボナイト化したゴムを結合材として含んだライニングを採用してもライニングにクラックが発生せず、シュー本体に対するライニングの接合の信頼性が確保される。

また、エボナイト化したゴムを結合材として含むライニングを採用したことによって、本出願人が先に特許出願した、安価で量産性に優れた方法（仮成形なしでライニングをシュー本体と組み合わせる方法）でのブレーキシューの製造も行える。

なお、中間層は、その厚みが薄すぎると応力緩和の効果が十分に発揮されず、また、厚みが厚すぎるとライニングの固定力が低下するので、その層の厚みは、好ましいとした５０μｍ〜５００μｍ程度にするのがよい。

以下、添付図面の図１〜図４に基づいてこの発明のブレーキシューの実施の形態を説明する。図１及び図２は、ドラムブレーキに採用するブレーキシューの一例を示している。このブレーキシュー１は、シュー本体２と、このシュー本体２の外周に図３に示す接着層３と中間層４を介して固定された円弧状のライニング５からなる。シュー本体２は、円弧状に曲げ加工されたリム２ａと、そのリムの内周に接合したウェブ２ｂとで構成され、リム２ａの外周にライニング５が接着されている。

接着層３は、フェノール樹脂に代表される熱硬化性の樹脂で形成されている。また、中
間層４は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などの厚みが５０μｍ〜５００μｍ程度の薄い層として構成されている。その層はエボナイト化しないものにしてあり、ライニングを熱処理して硬化させた後にも弾性を有する。

ライニング５は、基材、潤滑材、摩擦調整剤、充填材及び結合材を混合した組成物によって形成されている。基材、潤滑材、摩擦調整剤、充填材は、一般的な摩擦材用組成物に採用される材料でよい。一般的な摩擦材用組成物では、基材として金属繊維、合成樹脂繊維、無機材料繊維などの繊維基材が用いられ、また、潤滑材としてはグラファイトなどが、摩擦調整剤や充填材としては金属酸化物、金属塩（硫酸バリウムなど）、有機物粉末（カシューダストなど）などがそれぞれ用いられている。この発明のライニング５の材料もそのようなものでよい。

結合材は一般的なものではなく、ゴムやゴムを主体としたものを使用している。ゴムは、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）などのジエン系ゴムを使用することができる。

また、このゴムは、ゴム１００重量部に対して硫黄を２０〜４０重量部添加したものを使用している。硫黄を多量に添加したゴムは、加硫処理によってエボナイト化して硬くなるので、ライニングに要求される耐熱性や耐摩耗性も十分に確保することができる。ゴムの添加は、ゴム練の一般的な工法を利用して行える。例えば、オープンロール、バンバリミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダーなどを使用して添加することができる。

フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂も結合材として併用してよい。この場合のゴムと熱硬化性樹脂の割合は、ゴムの添加の効果を十分に引き出すために、ゴム：熱硬化性樹脂＝１００：０〜５０：５０の範囲、好ましくは、１００：０〜７０：３０とする。樹脂の混合割合がゴムの混合割合よりも高くなると、ゴムを使用する効果が薄れてシュー本体とライニングの一体成形接着性が十分でなくなる。

このブレーキシューの製造方法を以下に記す。図４に示すように、シュー本体２は、下準備として、洗浄、化成処理、プライマー塗布の各工程を経て自然乾燥させておく（この工程は従来のブレーキシューの製造工程と同じ）。

一方、ライニングの材料となす組成物はミキサ８などで原料を混合した後、押出し機９で混練押出しまたはカレンダーシート成形を行って一定厚みの材料シートＩを得る。カレンダーシート成形は、図５に示すようなカレンダーロール機１５を用いて行う。図示のカレンダーロール機１５は４本のロール１５ａ〜１５ｄで構成しており、ロール１５ａと１５ｂとの間、ロール１５ｂと１５ｃとの間及びロール１５ｃと１５ｄとの間に材料を順に通して材料シートＩを形成し、次に、その材料シートＩの一面に中間層用材料IIを薄く積層する。その作業は、図に示すような塗布ロール１５ｅを用いて行ってもよいし、吹き付けなどによる塗布でも構わない。
この後、中間層用材料II上に接着層用材料IIIを所望厚み積層する。この積層はロール１５ａ〜１５ｄと同様のロールを用いて行うようにしており、以上の工程を経ることで素材シート５Ａを得る。

次に、その素材シート５Ａを図４の切断機１０で所定長さの短冊状に切断し、シュー本体２との成形接着部に向けて送り出す。また、素材シートから所定サイズの短冊を打ち抜いてもよい。

次に、下準備を終えたシュー本体２を、リム２ａの外周面に接着剤を塗布して成形機の金型にセットし、そのシュー本体２のリム２ａの外周面上に短冊状に切断した素材シート５Ａを載せて加圧、加熱成形を行う。プレス成形機１１の上金型と下金型でシュー本体２とその上に重ねた素材シート５Ａを締付けると、シュー本体２が成形型となって柔軟性のある素材シート５Ａがリム２ａの外周面に沿って屈曲してリムに密着する。また、成形時の加熱により接着も同時になされる。

以上の工程を経たら、成形後のシュー本体と素材シート５Ａを炉１２に導入してライニングの硬化のための熱処理を施す。その熱処理により材料シートＩに添加されたゴムがエボナイト化し、結合材が硬化してライニングができる。このとき、中間層用材料IIは、加硫されず、弾性を保持する。以上の工程を経たら最後に、ライニング５を研磨機１３で研磨して仕上げ、完成品のブレーキシューとなす。

この発明のブレーキシューは、ライニングの結合材としてゴムやゴムを主成分としたものを用いるので、押出し成形またはカレンダーシート成形によって一定厚みの物性の安定した素材シートを得ることができ、また、硬化させる前の素材シートが屈曲性に優れたものになり、所定長さの短冊状に切断した素材シートを、亀裂などを生じさせずにシュー本体の円弧の外周面に沿わせること、所定長さに切断したライニング用素材シートを硬化処理する前にシュー本体と一体で成形してシュー本体に接着することが可能になってライニングを事前に円弧に成形する必要がなくなる。従って、成形工程が減少し、ライニングの研磨工程も減少して生産性が向上する。また、工程削減により、労力や消費エネルギー量も削減される。

また、接着層とライニングとの間に応力緩和層として働く中間層を設けたので、ライニングと接着層の熱収縮差によってライニングに加わる応力が中間層によって緩和され、そのために、ライニングにクラックが発生せず、シュー本体に対するライニングの接合の信頼性が確保される。

なお、通常の軟らかいゴムを結合材として使用すると耐熱性や耐摩耗性の確保が困難になるが、加硫処理でエボナイト化するゴムを使用することでライニングに要求される耐熱性や耐摩耗性なども不足なく確保することができる。

図６は比較のために示した従来の一般的なブレーキシューの製造方法である。シュー本体の下準備の工程については、この発明の製造方法はこの従来法と全く差がないが、ライニングの製造工程については明らかな差が生じている。従来法では、プレス成形機１１_−１によるライニング５の予備成形、プレス成形機１１_−２によるその後の熱成形、及び焼付け機１４によるシュー本体への加熱焼付け接着のそれぞれを行う必要があり、プレス工程が全部で３回となる。また、研磨機１３_−１によるライニング単体での内外面の研磨と研磨機１３_−２による最終仕上げの研磨が必要であり、研磨工程は２回となる。

これに対し、この発明のブレーキシューは、ライニングの曲げ成形とシュー本体への接着を同時に行う図４の方法で製造でき、プレス工程が１回に減少させることができる。また、接着前のライニングの研磨が省かれて研磨工程も１回に減少させることができる。

なお、この発明のブレーキシューは、図１に示すように、ライニング５の両端に金型成形された型抜き用のテーパ６が形成される。ブレーキシューのライニングの両端のエッジを面取りして除去することが鳴きの抑制に有効なことがよく知られており、型抜き用のテーパ６があることでその鳴きの抑制効果も期待できるようになる。

この発明のブレーキシューの一例を示す側面図図１のブレーキシューの正面図図１のＸ−Ｘ線に沿った部分の断面を模式化して示す図この発明のブレーキシューの製造工程を示す図カレンダーシート成形の概要を示す図ブレーキシューの従来法による製造工程を示す図

符号の説明

１ブレーキシュー
２シュー本体
２ａリム
２ｂウェブ
３接着層
４中間層
５ライニング
５Ａ素材シート
６型抜き用テーパ
８ミキサ
９押出し機
１０切断機
１１，１１_−１，１１_−２プレス成形機
１２炉
１３，１３_−１，１３_−２研磨機
１４焼付け機
１５カレンダーロール機
１５ａ〜１５ｅロール
Ｉ材料シート
II 中間層用材料
III 接着層用材料

Claims

円弧状をなすシュー本体（２）の外周に円弧状のライニング（５）が設けられたブレーキシューであって、前記ライニング（５）が、エボナイト化したゴムを結合材として含み、そのライニング（５）の一面に弾性を有する中間層（４）が積層され、その中間層（４）が接着層（３）によって前記シュー本体（２）に接着されて前記ライニング（５）との間に介在されていることを特徴とするブレーキシュー。
前記中間層（４）の厚みを、５０μｍ〜５００μｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載のブレーキシュー。