JP2011127710A - ディスクブレーキパッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形型によって摩擦材の傾斜面を形成するディスクブレーキパッドの製造において、摩擦材粉末状原料の流動性が悪い場合にでも、均一な質の摩擦材を製造することが可能な、ディスクブレーキパッドの製造方法を提供する。
【解決手段】粉末状原料を予備成形用金型で加熱せずに加圧して固める予備成形工程と、傾斜面を有する成形用金型で加熱加圧して摩擦材に傾斜面を形成する成形工程を含むディスクブレーキパッドの製造方法において、予備成形工程で得られた予備成形品のバックプレートとの張付側とは反対側に、摩擦材に形成されるべき傾斜面の角度よりも大きな角度の傾斜面を形成するとともに、バックプレートとの張付側に除肉部を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車のディスクブレーキに使用されるディスクブレーキパッドの製造に関し、特に、ブレーキ鳴きを防止できるディスクブレーキパッドの製造方法に関する。

自動車のディスクブレーキに使用するディスクブレーキパッドは、通常は鋼鉄製のバックプレートに摩擦材を張付したものである。摩擦材は、繊維材、充填材、結合材等を混合した粉末状原料を、加圧・加熱して成形される。ディスクブレーキは、このディスクブレーキパッドを金属製のディスクロータに圧接し、そのときの摩擦力によって、自動車の制動をするのである。

このようなディスクブレーキにおいては、ブレーキ作動時に、ディスクブレーキパッドやディスクロータなどが振動してブレーキ鳴きを発するという問題がある。このようなブレーキ鳴きは不快な騒音となることから、各種の対策が講じられてきた。ブレーキ鳴きを防止する対策の１つとして、ディスクブレーキパッドの両端に傾斜面を形成する方法が知られている。

図５は、このような傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの従来例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。図５に示すディスクブレーキパッド１は、鋼鉄製のバックプレート２に摩擦材３を張付けて構成されている。摩擦材３は、中央に平面の摩擦面３ａがあり、両側部には傾斜面３ｂ，３ｂが形成されている。摩擦面３ａと両側の傾斜面３ｂ，３ｂとの境界線５，５は、相互に平行である。これによって、ディスクロータの外周側で接触する摩擦面３ａの長さと、内周側で接触する摩擦面３ａの長さが等しくなるようにされている。

このような傾斜面３ｂを設けることで、ディスクロータに対して引っ掛かりにくくなり、スティックスリップによるノイズが抑制されるのである。

図６は、傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの別の従来例である。図６（ａ）では、摩擦面３ｃがディスクロータの外側に向かって拡がった扇形になるように両端部に傾斜面３ｄ，３ｄを形成し、図６（ｂ）では、摩擦面３ｅが逆扇形になるように傾斜面３ｆ，３ｆを形成している。

ブレーキ鳴きは、ブレーキ作動時にディスクブレーキパッド１やディスクロータに生じる振動が原因と考えられているが、これに対し、ディスクブレーキパッド１の上記境界線５，６，７が、ディスクロータに直角に当接するようになっていると、ディスクロータの振動を抑制する効果が増大する。この理由から、摩擦面３ｃ，３ｅを図６に示すように扇形にすることも行われてきた。

特許文献１では、粉末状原料を予備成形用金型内で加熱せずに加圧して固め、傾斜面を有する予備成形品を製造する工程と、該予備成形品を前記予備成型用金型と同じ開口形状を有する成形用金型内で加熱加圧して前記傾斜面の位置に所望の角度の傾斜面を持つ摩擦材にする工程とを有し、予備成形品の傾斜面の角度を摩擦材の傾斜面の角度より大きくしたことを特徴とする摩擦材の製造方法が提案されている。

特許文献１の製造方法では、予備成形品に形成された傾斜面は、摩擦材に形成されるべき傾斜面より勾配が急になっている。成形金型の傾斜面は、当初は、予備成形品の傾斜面の内側だけで接触し、接触部の外側には楔形の空間ができるようになっているため、粉末状原料は、加熱により溶融状態になるが、金型と予備成形品との間に空間があることから、原料が流動して全体が均一な摩擦材となるのである。

しかし、摩擦材に含まれる繊維材の量が多く、粉末状原料の流動性が悪い場合は、特許文献１の製造方法を用いても全体が均一な摩擦材が得られないことがある。

詳しくは、粉末状原料が流動するスペースが足りず、粉末状原料が十分に流動することができなくなるため、傾斜面の部分の密度が高い摩擦材を持つディスクブレーキパッドができる。このように傾斜面の密度が摩擦面の密度より大きくなると、摩擦材が摩耗して傾斜面の部分が消滅したとき、ブレーキ鳴きが発生し易くなる。

特開２００６−８３９７８号公報

本発明は、このような問題を解決するもので、その目的とするところは、成形型によって摩擦材の傾斜面を形成するディスクブレーキパッドの製造において、摩擦材に含まれる繊維材の量が多く、粉末状原料の流動性が悪い場合においても、全体が均一な摩擦材を製造することが可能な、ディスクブレーキパッドの製造方法を提供することにある。

本発明は、粉末状原料を予備成形用金型で加圧して固める予備成形工程と、傾斜面を有する成形用金型で加熱加圧して摩擦材に傾斜面を形成する成形工程を含むディスクブレーキパッドの製造方法において、前記予備成形工程で得られた予備成形品のバックプレートとの張付側とは反対の側に、摩擦材に形成されるべき傾斜面の角度よりも大きな角度の傾斜面を形成するとともに、バックプレートとの張付側に除肉部を形成することを特徴としている。

本発明によれば、予備成形品のバックプレートの張付側に除肉部が形成されているため、粉末状原料が流動するスペースが十分に確保され、摩擦材に含まれる繊維材の量が多い場合においても、粉末状原料が十分に流動することができるようになり、全体が均一な摩擦材となる。溶融が進んだ状態では、成形金型の傾斜面は、隙間なく溶融した摩擦材と接触し、最終的に成形された摩擦材は、成形金型の傾斜面と同じ勾配の傾斜面を有することになる。

本発明のディスクブレーキパッドの製造方法によれば、成形型によって摩擦材の傾斜面を形成するディスクブレーキパッドの製造において、摩擦材に含まれる繊維材の量が多く、粉末状原料の流動性が悪い場合にでも、均一な質の摩擦材を製造することができる。

このような製造方法によって傾斜面の密度が摩擦面の密度と同じになると、摩擦材が摩耗して傾斜面の部分が消滅しても、ブレーキ鳴きは発生しない。

本発明の製造方法で使用される予備成形用金型の図である。 予備成形品の側面図である。 本発明の製造方法で使用される成形用金型の図で、（ａ）は成形開始状態を示す図、（ｂ）は成形完了状態を示す図である。 バックプレートとプランジャと予備成形品の一方の傾斜面の部分を拡大した図である。 傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの従来例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。 ディスクブレーキパッドの別の従来例の図で、（ａ）は、摩擦面がディスクロータの外側に向かって拡がった扇形になる例、（ｂ）は、摩擦面が逆扇形になる例である。

以下に、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
図１は、本発明の製造方法に使用される予備成形用金型の図である。予備成形用金型１０は、上型１５と枠型１６及びプランジャ１７の３つの金型から構成される。これらはプレス機に取り付けられるが、枠型１６は固定され、上型１５及びプランジャ１７は図の上下方向に移動可能な状態である。枠型１６の中空部１６ａは、断面形状が図５（ａ）に示す摩擦材３の正面からみた形状と同じ形状で、中空部１６ａは枠型１６の上下を貫通して形成されている。プランジャ１７は、この中空部１６ａ内を昇降自在である。また、プランジャ１７の上面の中央には平面１７ａが、その両端には傾斜面１７ｂ，１７ｂが形成されている。この傾斜面１７ｂの角度はβである。傾斜面１７ｂをプランジャ１７に形成するので、傾斜面と平面との境界線が、図５の境界線５，５のように平行な場合に限らず、図５（ａ）の境界線６，６や図５（ｂ）の境界線７，７のように非平行なものでも形成可能である。また、上型１５には、後述する予備成形品３０に除肉部３０ｃを形成するための余肉部15aが形成されている。

上型１５を図の上方に退避させ、枠型１６内で、プランジャ１７の上の中空部１６ａ内に粉末状の摩擦材原料を投入し、プランジャ１７を上昇させ、上型１５を下降させ加圧する。

図２は、予備成形品３０の側面図で、予備成形用金型１０内で加圧して固まった状態である。正面から見た形状は、図５（ａ）の完成品と同じ形状であるが、密度は粗く、その厚さＴは、バックプレート２に加圧接着されて所定の密度に圧縮された完成品の厚さのほぼ２倍となっている。予備成形品３０は、図の下面の中央に摩擦面となる平面３０ａが、その両端に傾斜面３０ｂ，３０ｂがあり、バックプレートとの張付側の両端には除肉部３０ｃ，３０ｃを有している。傾斜面３０ｂの角度は予備成形用金型１０のプランジャ１７に形成された傾斜面１７ｂの角度と同じβである。この予備成形品３０は、平面３０ａ部分Ｘの密度と傾斜面３０ｂの部分Ｙの密度とを比較すると、傾斜面３０ｂの部分Ｙの密度の方が大きくなっている。

こうして形成された予備成形品３０をつぎのようにして、バックプレート２に張付けける。まず、この予備成形品３０を図３（ａ）に示す成形用金型２０内に入れる。成形用金型２０は予備成形用金型１０と基本的には同じ構造である。すなわち、上型２５と枠型２６、及びこの枠型２６に貫通形成された空間内を昇降するプランジャ２７とから構成される。枠型２６には、仮成型の枠型１６と同じ形状で同じ大きさの開口が形成されている。プランジャ２７の上面の両側には、傾斜面２７ｂ，２７ｂが形成されている。傾斜面２７ｂの長さは、予備成形品３０の傾斜面３０ｂの長さと等しく、図２に示すように長さＬで、傾斜の角度はαである。

プランジャ２７を枠型２６内の適当な位置に停止させ、枠型２６の空間内に予備成形品３０を入れる。次に枠型２６の上面にバックプレート２を載置する。バックプレート２は枠型２６に形成された図示しない位置決め部材によって、所定の位置に載置される。

上型２５を降下させ、プランジャ２７を上昇させ、予備成形品３０に加圧と加熱とを加えてバックプレート２に張付ける。

図４は、バックプレート２とプランジャ２７と予備成形品３０の一方の端部を拡大した図である。同図に示すように、両傾斜面２７ｂと３０ｂの水平方向の長さＬは同一で、予備成形品３０の傾斜面３０ｂの角度はβで、プランジャ２７の上面に形成された傾斜面２７ｂの角度はαであり、β＞αの関係がある。そのため、２つの傾斜面３０ｂと２７ｂとは内側の端部Ａで接触し外側の端部では離間して、両斜面間に楔形の空間Ｂが形成される。また、予備成形品３０のバックプレートとの張付面側にも除肉部３０ｃが形成されており、予備成形品３０とバックプレート２との間にも空間Ｄが形成される。

上型２５がバックプレート２を枠型２６に押しつけ、プランジャ２７が枠型２６内を上昇し、予備成形品３０がバックプレート２に押しつけられる。同時に予備成形品３０に周囲の金型から熱が加わり、予備成形品３０は溶融し始める。溶融することによって、摩擦材原料が空間Ｂ、空間Ｃを利用して流動し、摩擦材３となったときに、傾斜面３ｂの部分と摩擦面３ａの部分との密度がほぼ等しくなる。

図５は、成形用金型２０で成形され取り出されたディスクブレーキパッド１の図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は下面図で、従来例で示した物と外観上は同じである。傾斜面３ｂの角度は成形用金型２０のプランジャ２７に形成された傾斜面２７ｂの角度と同じαとなる。この後、必要に応じて仕上げ研磨等を行い完成品となる。

摩擦材に含まれる繊維材の含有量が比較的多く、粉末状原料の流動性が良くない表１の組成を有する摩擦材をレディゲミキサーにて１０分間混合し、得られた摩擦材原料混合物を予備成形型に投入し、３５ＭＰａにて１分間加圧して予備成形した。予備成形品と、予め洗浄、表面処理を施したバックプレートを、成形用金型に重ねて投入し、成形温度１５５℃、成形圧力４０ＭＰaの条件下で５分間加熱・加圧成形した後、熱処理炉にて２００℃で４時間硬化処理を行い、塗装、焼き付け、研磨して、実施例、比較例のディスクブレーキパッドを作成した。

評価は、実車によるブレーキの鳴き試験と、比重及び気孔率とを測定することにより行った。気孔率とは、摩擦材中に存在する空隙部分が、摩擦材の見かけの全容積に占める割合を体積％で表したものである。比重の測定は、ＪＩＳ Ｄ ４４１７の規定に従い、気孔率は、ＪＩＳ Ｄ ４４１８に準拠して行った。比重及び気孔率測定に使用するテストピースは、摩擦面３ａ部と傾斜面３ｂ部とから切出した。なお、摩擦面部と傾斜面部との分け方は、図２のＸ，Ｙに準じて行った。

実施例の比重は、摩擦面部と傾斜面部とでは殆ど差がないが、比較例では差が見られた。これは、比較例では、原料の流動が不十分であったことが原因と考えられる。

ブレーキ鳴きは、表２において、◎は、全く鳴きがない状態、○は極く微小な鳴きがある状態、△は微小な鳴きがある状態、×は明瞭に鳴きが出る状態を示す。実施例と比較例はいずれも新品の場合は、一切発生せず、良好であった。

しかし、傾斜面が消滅するまで使用した状態では、実施例では◎で、全く無く、比較例では×であり、明瞭に「鳴き」が起こった。

１ ディスクブレーキパッド
２ バックプレート
３ 摩擦材
３ａ 摩擦面
３ｂ 傾斜面
５，６，７ 境界線
１０ 予備成形用金型
１５ 上型
１５a 余肉部
１６ 枠型
１７ プランジャ
２０ 成形用金型
２５ 上型
２６ 枠型
２７ プランジャ
２７ｂ 傾斜面
３０ 予備成形品
３０ｂ 傾斜面
３０c 除肉部
β 予備成形品の傾斜面の角度
α 摩擦材の傾斜面の角度

Claims (1)

1. 粉末状原料を予備成形用金型で加圧して固める予備成形工程と、傾斜面を有する成形用金型で加熱加圧して摩擦材に傾斜面を形成する成形工程を含むディスクブレーキパッドの製造方法において、前記予備成形工程で得られた予備成形品のバックプレートとの張付側とは反対側に、摩擦材に形成されるべき傾斜面の角度よりも大きな角度の傾斜面を形成するとともに、バックプレートとの張付側に除肉部を形成することを特徴とするディスクブレーキパッドの製造方法。

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