JP2011132991A - ディスクブレーキパッド - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦材に型成形により傾斜面を成形したディスクブレーキパッドにおいて、端部にクラックや皺、摩擦材の反りによる浮きの発生が無く外観が良好なディスクブレーキパッドを提供する。
【解決手段】バックプレートの摩擦材が接着される面側の、摩擦材の傾斜面が成形される部位の投影部分に凹部を形成し、且つ、凹部に摩擦材が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車、トラック等のディスクブレーキの摩擦部材として採用されているディスクブレーキパッドに関する。

摩擦材と該摩擦材を支持するバックプレート(裏板)から構成されるディスクブレーキパッドの製造方法について説明すると、金属繊維、有機繊維、無機繊維等の繊維基材、熱硬化性樹脂等の結合材、有機質や無機質の充填材等からなる摩擦材原料を混合する混合工程、摩擦材原料を押圧する押型、枠型、上型からなる熱成形金型の型（押型、枠型）内に混合工程で得られた摩擦材原料混合物を投入し、加熱・加圧してバックプレート上に摩擦材を成形および接着する成形工程、熱硬化性樹脂を硬化させる熱処理工程、砥石による研摩により摩擦面を形成する研摩工程等を経て製造されている。

上記のような工程で製造されたディスクブレーキパッドは、制動時に自身の振動やディスクロータ等から振動を受けてブレーキ鳴きが発生することがあり、その対策手段として、ディスクブレーキパッドの摩擦材の両端部に傾斜面を成形することが知られている。

特許文献１には、傾斜面を形成した押型を有する成形用金型内で摩擦材を加熱・加圧して成形することで、摩擦材の傾斜面を摩擦材の成形時に成形する方法が開示されている。
しかし、上記した特許文献１のように、傾斜面を形成した押型を有する熱成形金型により摩擦材に傾斜面を成形した場合、端部にクラックや皺、摩擦材の反りによる浮きが発生する等、製品外観が悪くなり、商品価値が著しく低下するという問題がある。
これは、摩擦材の中央部と傾斜面部、また傾斜面部の範囲においても部位によって加わる圧力が異なるため、摩擦材が不均質になることに起因するものである。

上記の問題を解決する方法として、特許文献２には、粉末状の摩擦材原料を型内で加圧して固める予備成形で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、バックプレートに接着する側の予備成形品の面に対する傾斜面の角度を摩擦材の傾斜面の角度より大きくしたディスクブレーキパッドの製造方法が開示されている。

特許文献２の発明によれば、成形用金型と予備成形品の間に空間があることから摩擦材原料が流動し易くなるため、摩擦材の全体が均質になる方向に作用するが、繊維基材の含有量が比較的多く、流動性が悪い摩擦材原料を使用する場合においては部分的に不均質な摩擦材となる場合があり、問題の解決には至っていなかった。

特開２００４−３２４７６３号公報 特開２００６−０８３９７８号公報

本発明は上記した問題を解決するために成されたもので、摩擦材に型成形により傾斜面を成形したディスクブレーキパッドにおいて、繊維基材の量が比較的多く、流動性が悪い摩擦材原料を使用する場合においても、端部にクラックや皺、摩擦材の反りによる浮きの発生が無く外観が良好なディスクブレーキパッドを提供することを目的とする。
更に本発明の他の目的は、端部に傾斜面を有する摩擦材全体を均質に成形できてブレーキ鳴きの抑制効果が格段に向上するディスクブレーキパッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
（１）型成形により成形した傾斜面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドにおいて、バックプレートの摩擦材が接着される面側の、摩擦材の傾斜面が成形される部位の投影部分に凹部を形成し、且つ、凹部に摩擦材が充填されていることを特徴とするディスクブレーキパッド、
（２）傾斜面は摩擦材の両端部に成形されていることを特徴とする上記（１）に記載のディスクブレーキパッド、
（３）バックプレートに形成される凹部は、摩擦材の傾斜面の投影面積よりも小さい開口面積を有し、且つ、傾斜面の投影部分の輪郭の内側に形成されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のディスクブレーキパッド、
（４）バックプレートに形成される凹部の形状が傾斜面の投影部分の輪郭と略相似形状であることを特徴とする上記（３）に記載のディスクブレーキパッド、
（５）バックプレートに形成される凹部の底部が、摩擦材に成形される傾斜面と同じ方向に傾斜していることを有することを特徴とする上記（４）に記載のディスクブレーキパッド、
を提供するものである。

本発明によれば、型成形により成形した傾斜面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドにおいて、バックプレートの摩擦材が接着される面側の、摩擦材の傾斜面が成形される部位の投影部分に凹部を形成することにより、摩擦材原料が押型によって加圧されたとき、摩擦材原料が凹部に流動して摩擦材全体を均質に成形できるから、成形時において発生する摩擦材端部のクラックや皺、摩擦材の反りによる浮きを防止することができる。また、摩擦材が均質になったことにより、ブレーキの鳴きを抑制することができる。

本発明の実施例に係わるディスクブレーキパッドの一部を破断した斜視図 図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図 形態が異なる摩擦材を具備するディスクブレーキパッドを例示する正面図 本発明のディスクブレーキパッドの加熱・加圧成形工程の図で、成形開始状態を示す図 本発明のディスクブレーキパッドの加熱・加圧成形工程の図で、成形完了状態を示す図 本発明の実施例１に係わるディスクブレーキパッドで、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はバックプレートの正面図、（Ｃ）は傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図 本発明の実施例２に係わるディスクブレーキパッドで、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はバックプレートの正面図、（Ｃ）は傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図 本発明の実施例３に係わるディスクブレーキパッドで、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はバックプレートの正面図、（Ｃ）は傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図 本発明の実施例４に係わるディスクブレーキパッドで、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はバックプレートの正面図、（Ｃ）は傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図 本発明の実施例５に係わるディスクブレーキパッドで、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はバックプレートの正面図、（Ｃ）は傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図 本発明の比較例１に係わるディスクブレーキパッドで、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はバックプレートの正面図、（Ｃ）は傾斜面を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図

以下、図１〜図５を参照しながら、本発明の実施態様について詳細に説明する。

＜１＞ディスクブレーキパッド
図１，２に本発明に係るディスクブレーキパッド１０を示す。
ディスクブレーキパッド１０は板状のバックプレート２０と、該バックプレート２０の片面に接着した摩擦材３０とからなり、摩擦材３０は中央に平面の摩擦面３１があり、両側部には傾斜面３２，３２が形成され、摩擦面３１と傾斜面３２，３２との境界には稜線３３，３３が形成されている。

本発明に係るディスクブレーキパッド１０は、乗用車用のディスクブレーキに用いるのに好適なものであるが、大型トラック、鉄道車両、各種産業機械等のブレーキにも用いることが出来る。

＜２＞バックプレート
本発明は、摩擦材３０が接着されるバックプレート２０の接着面２０ａ側において、摩擦材３０の傾斜面３２が成形される部位の投影部分に凹部２１が形成されている。
凹部２１は後述するように傾斜面を有する摩擦材３０を同時に型成形する際に、摩擦材原料を凹部２１に流動させて、摩擦材３０の全体を均質にするために機能する。

＜２．１＞凹部の開口形状
バックプレート２０に形成される凹部２１の開口形状は、傾斜面３２の投影部分の輪郭と略相似形状に形成されるか、または摩擦材３０の傾斜面３２の投影面積よりも小さい開口面積を有し、且つ、傾斜面３２の投影部分の輪郭の内側に形成されている。

バックプレート２０に形成される凹部２１の開口形状を、摩擦材３０の傾斜面３２の投影部分の輪郭と略相似形状にすると、摩擦材３０がより均質となり、摩擦材３０の摩耗が進行したときの鳴きの発生を抑制する効果が顕著となる。

＜２．２＞凹部の底形状
凹部２１の底部の形状は、バックプレート２０の接着面と平行にフラットに形成されるか、または傾斜面３２と略平行となるように傾斜面３２の勾配と同じ方向に傾斜した傾斜面として形成される。

バックプレート２０に形成される凹部２１の底部の形状をフラットに形成すると、バックプレートの製造が容易になる。

バックプレート２０に形成される凹部２１の底部の形状を摩擦材３０の傾斜面３２と同じ方向に傾斜して形成すること、凹部２１の底部の形状をフラットに形成した場合と比べて摩擦材３０の全体をより均質にすることができる。

＜２．３＞バックプレートの素材及び製造方法
バックプレート２０は、自動車用鋼板、又は、機械構造用鋼板等にプレスにより凹部を形成した後、プレスにより打ち抜き加工して所定の形状に成形して製造される。必要に応じ、摩擦材３０との結着孔を打ち抜き加工により貫通させて形成する場合がある。
なお、上記のバックプレート２０の製造方法は代表的なものであり、この製造方法に限られたものではない。

＜３＞摩擦材
摩擦材３０は、繊維基材、結合材、充填材等の公知の原料からなる摩擦材原料をレディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて均一に混合し、この混合物をプレス機で加圧して成形した予備成形品として、或いはこの混合物を直接成形用金型に投入して加熱・加圧成形したものである。

図３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明が適用可能な複数タイプのディスクブレーキパッド１０の正面図を示したものである。

図３の（Ａ）に示すディスクブレーキパッド１０は、摩擦材３０の片方の端部に傾斜面３２が形成されているタイプのものである。
図３の（Ｂ）に示すディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の両端部に傾斜面３２，３２が形成され、且つ、傾斜面３２，３２の２本の稜線３３，３３が平行のタイプのものである。
このタイプは、傾斜面３２，３２を砥石で仕上げ研摩する場合において、その対応が容易である。
図３の（Ｃ），（Ｄ）に示すディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の両端部に傾斜面３２，３２が形成され、且つ、傾斜面３２，３２の２本の稜線３３，３３が非平行のタイプのものである。

＜４＞ディスクブレーキパッドの製造方法
図４，５に基づきディスクブレーキパッド１０を製造する方法について説明する。
なお、本例で用いる摩擦材原料からなる成形材料として、予め成形された予備成形品３４を使用する場合について説明するが、予備成形なしで粉末状の摩擦材原料混合物そのものを使用しても良く、また摩擦材原料混合物の造粒物であっても良い。

予備成形品３４は金属繊維、有機繊維、無機繊維等の繊維基材、熱硬化性樹脂等の結合材、有機質や無機質の充填材等からなる摩擦材原料を混合した後、混合した摩擦材原料を加圧することにより摩擦材の原型を型成形したものである。

図４にディスクブレーキパッド１０を成形する成形用金型の一例を示す。
成形用金型は上型４１と枠型４２、及びこの枠型４２に貫通形成された空間内を昇降する押型４３から構成される。
枠型４２には、摩擦材３０と略同じ輪郭形状で同じ大きさの開口が形成されている。
押型４３の上面の両側には、摩擦材３０に傾斜面３２を成形するための傾斜面４３ａが形成されている。

押型４３を枠型４２内の適当な位置に停止させ、枠型４２の空間内に予備成形品３０を入れる。次に枠型４２の上面に凹部２１を形成したバックプレート２０を載置する。バックプレート２０は枠型４２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。

そして図５に示すように、上型４１を降下させるとともに押型４３を上昇させ、予備成形品３４に熱と圧力とを加えて摩擦材３０を型成形してバックプレート２０に張り付けて図１，２に示した、端部に傾斜面３２，３２が成形されたディスクブレーキパッド１０を製造する。

摩擦材３０の成形工程をさらに詳しく説明する。

摩擦材３０の中央部が押型４３の傾斜面４３ａを除いた平らな中央面に押圧され、所定の密度に圧縮されてバックプレート２０の平らな面に張付けられることは従来と同様である。
本発明では、バックプレート２０の摩擦材３０が接着される面側の、摩擦材３０の傾斜面３２が成形される部位の投影部分に凹部２１が形成されている。
したがって、摩擦材３０の端部は押型４３の傾斜面４３ａによって押圧されたときに、摩擦材３０の材料の一部がバックプレート２０の凹部２１に流動することで、摩擦材３０の中央部と端部において略均等な圧力が加わることになる。
凹部２１に流動した摩擦材３０の材料の一部は凹部２１の内周面に接着される。
そのため、摩擦材３０の全体が均質ととなり、成形工程においてディスクブレーキパッド１０の摩擦材３０の端部に発生するクラックや皺、摩擦材３０の反りによる浮きを効果的に防止することができて、外観が良好なディスクブレーキパッドを提供することができる。

本発明では摩擦材３０の全体が均質となるように、摩擦材３０の傾斜面３２の傾斜角度や容積などに応じてバックプレート２０に形成される凹部２１の開口面積、深さ、底部の形状等が設計されている。

繊維基材の含有量が比較的多く、流動性が悪い表１の組成を有する摩擦材原料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、特許文献２に記載される、摩擦材に形成されるべき傾斜面の角度より大きな角度の傾斜面を有する予備成形品を成形した。
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、傾斜面を有する押型、枠型、上型からなる熱成形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、最後に研摩して、図６〜図１１に示した実施例１〜５、比較例１の乗用車用ディスクブレーキパッドを作成した。

なお、図６〜図１１において、（Ａ）はディスクブレーキパッドの正面図、（Ｂ）はバックプレート２０の正面図、（Ｃ）は傾斜面３２を形成したディスクブレーキパッドの端部の断面図である。

［実施例１］
図６（Ａ）〜（Ｃ）に実施例１に係るディスクブレーキパッドを示す。
本例のディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の２本の稜線３３，３３が互いに平行に形成され、且つ、バックプレート２０に形成される凹部２１の形状が摩擦材３０の傾斜面３２の投影部分の輪郭と略相似形状となっている。
また本例では凹部２１の底部がバックプレート２０の接着面と平行にフラットに形成されている。

［実施例２］
図７（Ａ）〜（Ｃ）に実施例２に係るディスクブレーキパッドを示す。
本例のディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の２本の稜線３３，３３が互いに平行に形成され、且つ、摩擦材の傾斜面の投影面積よりも小さい開口面積を有し、且つ、傾斜面の投影部分の輪郭の内側に形成されている。
また本例では凹部２１の底部がバックプレート２０の接着面と平行にフラットに形成されている。

［実施例３］
図８（Ａ）〜（Ｃ）に実施例３に係るディスクブレーキパッドを示す。
本例のディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の２本の稜線３３，３３が互いに平行に形成され、且つ、摩擦材の傾斜面の投影面積よりも小さい開口面積を有し、且つ、傾斜面の投影部分の輪郭の内側に形成されている。
また本例では凹部２１の底部が傾斜面３２と略平行となるように傾斜して形成されている。

［実施例４］
図９（Ａ）〜（Ｃ）に実施例４に係るディスクブレーキパッドを示す。
本例のディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の２本の稜線３３，３３が互いに非平行に形成され、且つ、バックプレート２０に形成される凹部２１の形状が摩擦材３０の傾斜面３２の投影部分の輪郭と略相似同形状となっている。
また本例では凹部２１の底部の形状が、バックプレート２０の接着面と平行にフラットに形成されている。

［実施例５］
図１０（Ａ）〜（Ｃ）に実施例５に係るディスクブレーキパッドを示す。
本例のディスクブレーキパッド１０は摩擦材３０の２本の稜線３３，３３が互いに非平行に形成され、且つ、摩擦材の傾斜面の投影面積よりも小さい開口面積を有し、且つ、傾斜面の投影部分の輪郭の内側に形成されている。
また本例では凹部２１の底部が傾斜面３２と同じ方向となるように傾斜して形成されている。

［比較例１］
図１１（Ａ）〜（Ｃ）に本発明の比較例１に係るディスクブレーキパッドを示す。
本例は従来から使用されているディスクブレーキパッドであり、バックプレート２０の摩擦材３０が接着される面側は平らな形状となっている。

［評価方法］
製品の外観を目視にて確認した。結果を表２，３に示す。
なお、製品の外観の評価基準は、◎はクラック、皺、浮きが無く良好な状態、○は極く微細なクラック、皺が見られるが問題の無いレベル状態、△は、微細なクラック、皺が見られるが問題の無いレベル状態、×は、クラック、皺、浮きが見られ問題がある状態を示す。

また、使用によって傾斜面が消滅した状態におけるブレーキ鳴きを評価するため、傾斜面が消滅した状態の実施例１〜５、比較例１のディスクブレーキパッドを実車に装着し、ブレーキ鳴き試験を行った。
結果を表２，３に示す。なお、ブレーキ鳴きの評価基準は、◎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。

１０・・・・・ディスクブレーキパッド
２０・・・・・バックプレート
２０ａ・・・・（バックプレートの）接着面
２１・・・・・凹部
３０・・・・・摩擦材
３１・・・・・摩擦面
３２・・・・・傾斜面
３３・・・・・稜線
３４・・・・・予備成形品
４１・・・・・上型
４２・・・・・枠型
４３・・・・・押型
４３ａ・・・・傾斜面

Claims (5)

1. 型成形により成形した傾斜面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドにおいて、
   バックプレートの摩擦材が接着される面側の、摩擦材の傾斜面が成形される部位の投影部分に凹部を形成し、且つ、凹部に摩擦材が充填されていることを特徴とするディスクブレーキパッド。
2. 前記傾斜面は摩擦材の両端部に成形されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキパッド。
3. バックプレートに形成される前記凹部は、摩擦材の傾斜面の投影面積よりも小さい開口面積を有し、且つ、傾斜面の投影部分の輪郭の内側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキパッド。
4. バックプレートに形成される凹部の形状が傾斜面の投影部分の輪郭と略相似形状であることを特徴とする請求項３に記載のディスクブレーキパッド。
5. バックプレートに形成される凹部の底部が、摩擦材に成形される傾斜面と同じ方向に傾斜していることを有することを特徴とする請求項３または４に記載のディスクブレーキパッド。

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