JP2013531194A

JP2013531194A - ハイブリッドブレーキパッド

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Publication number: JP2013531194A
Application number: JP2013510099A
Authority: JP
Inventors: エルヘフェルフィンガー、テリー; ワグナー、デイブ; ボナセラ、マーク; クロスター、テリー; マーヘル、ジョン; セルヒカ、ヒクメット
Original assignee: ブレイクパーツインクエルエルシー
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2013-08-01
Also published as: CN103038533A; CA2796092A1; WO2011139485A1; BR112012028230A2; US20110272222A1; CA2796092C; MX2012012933A; EP2567118A1

Abstract

裏板（２０）と、中央溝（３０）を有する半金属部（２８）と、を含むハイブリッドブレーキパッド（１０）。半金属部は、裏板に結合されている。第１のセラミック複合材料部（２４）は、半金属部と隣接し、裏板と結合している。第２のセラミック複合材料部（２６）は、第１のセラミック複合材料部と対向し、裏板と結合している。
【選択図】図１

Description

本開示はディスクブレーキ用のパッドに関し、特にハイブリッドブレーキパッドに関する。

車両製造者は、効率（例えば走行距離）の向上を目指して設計し、焦点の一領域は空気抵抗の低減である。車両下部の空気抵抗もまた最適化される。車両下部の抵抗を低減する１つの方法は、エンジン室、駆動系、車輪室及びガソリンタンクの出口における分裂的な通風及び気流から車台を密封することである。効率向上の進化は、企業平均燃費（“ＣＡＦＥ”）の要求に対しては良いが、車両下部領域の通気の助けには殆どならない。特に、ブレーキロータ及びブレーキドラムの領域では、冷却及び乾燥の効果はわずかしかない。これは、部品にとって発錆及びその他の問題につながる。
発錆を減らすことが望まれている。

セラミックの摩擦材料の形成がブレーキパッドに用いられるとき、ロータ表面上には被覆が残る可能性がある。車両下部領域における低減された気流のため、湿気はセラミック堆積の層の下に至る。時間とともに、これは発錆及びその後に通気が乏しいことによるブリスターの形成を引き起こす。加えて、冬の雪及び氷を除去するために塩及び／又は塩化物が用いられると、発錆の増加及びセラミック堆積の下への侵入が起こる。

このように、セラミック複合材料ブレーキパッドの優れたブレーキ特性を有することが望まれているが、ロータの調子を整えかつセラミック堆積を減らすため、低減された気流及び車両下部の部品の低減された乾燥によって起こる発錆の低減が望まれている。

裏板と中央溝を有する半金属部とを含むハイブリッドブレーキパッド。半金属部は裏板に結合されている。第１のセラミック複合材料部は、半金属部に隣接し、裏板と結合している。第２のセラミック複合材料部は、第１のセラミック複合材料部と対向し、裏板と結合している。ハイブリッドブレーキパッドはまた、裏板と半金属部との間に磨耗表示層を含んでもよい。磨耗表示層は、裏板と第１及び第２のセラミック複合材料部との間に位置していてもよい。半金属部は、単一品構造であってもよく、第１半部、第２半部及び結合部を有していてもよい。

第１のセラミック部と第２のセラミック部とは半金属部によって完全に分離していてもよい。半金属部は、鋼繊維を含んでもよい。第１のセラミック複合材料部及び第２のセラミック複合材料部は、セラミック、アラミド、ケブラー（イーアイデュポンドゥヌムールアンドカンパニーの登録商標）又はガラス繊維を含んでもよい。第１のセラミック複合材料部及び第２のセラミック複合材料部は、非金属繊維を含んでもよい。ハイブリッドブレーキパッドはまた、第１のセラミック複合材料部、第２のセラミック複合材料部、半金属部に裏板を接着する下地層を含んでもよい。第１のセラミック複合材料部及び第２のセラミック複合材料部はまた、半金属部に接着されていてもよい。

裏板を提供する工程と、裏板をプレス装置内に配置する工程と、事前成形の挿入体を提供する工程と、事前成形の挿入体をプレス装置内で裏板の上に配置する工程と、摩擦材料を提供する工程と、摩擦材料をプレス装置内に配置する工程と、プレス装置を作動する工程と、を含む、プレス装置を用いるハイブリッドブレーキパッドの製造方法。方法はまた、裏板がプレス装置内にあって事前成形の挿入体を配置する工程の前に、裏板の上に下地層材料を配置する工程を含んでもよい。方法は、事前成形の挿入体を配置する工程の前に、下地層材料に混入された磨耗表示材料を配置する工程を更に含んでもよい。

方法はまた、事前成形の挿入体内に中央溝を形成する型成形を含んでもよい。方法はまた、摩擦材料と事前成形の挿入体との形状を形成する型成形を含んでもよい。ハイブリッドブレーキパッドの製品はまた、ここで述べた工程によって作成されてもよい。

本開示は、添付の図面への参照を伴う実施例として説明される。

様々な図面における同種の参照符号は同種の要素を示す。

図１は、ハイブリッドブレーキパッドの斜視図である。図２は、図１によるハイブリッドブレーキパッドの前面図である。図３は、図１によるハイブリッドブレーキパッドの側面図である。図４は、図１のハイブリッドブレーキパッド用の典型的な挿入体の斜視図である。図５は、ハイブリッドブレーキパッド１０を製造するための型押し式成形プレス製造工程の実施例である。図６は、ハイブリッドブレーキパッド１０を製造するための流出式プレス加工の製造工程の実施例である。

図は、本発明の実施形態に従うハイブリッドブレーキパッドの例示的な実施形態を示す。前述に基づいて、ここで用いられる術語は単に便宜のためであり、発明を説明するために用いられる表現は当業者による最も広い意味が与えられるべきである、と一般に理解される。

図１は、ハイブリッドブレーキパッド１０の斜視図である。実施例では、ハイブリッドブレーキパッド１０は第１の制動面５０、第２の制動面５２及び挿入体２８を含んでもよい。ハイブリッドブレーキパッド１０はまた、裏板２０及び磨耗表示層２２のような支持構造体を含んでもよい。しかしながら、別のブレーキシステムにてブレーキパッドが用いられるように、他の支持構造体が使用されてもよい。部品の間に全体的又部分的に、他の層、材料及び／又は接着剤が配置されてもよい。

図１〜３を参照すると、裏板２０は、例えば鋼又は合金鋼から製造された型打ちの金属部を備えていてもよい。磨耗表示層２２は、裏板２０の上に適用されて、第１のパッド２４、第２のパッド２６及び挿入体２８として示される主要な制動材料用の基体を形成する。磨耗表示層２２は任意的であり、ハイブリッドブレーキパッド１０の一部として存在する必要はない。

挿入体２８は、第１のパッド２４及び／又は第２のパッド２６とは異なる材料としてよい。このように、材料の特性、並びに、挿入体２８とブレーキロータ（図示なし）との間の制動及び摩擦の関係は、第１のパッド２４及び第２のパッド２６とは異なる所定の特徴を有してもよい。実施例では、挿入体２８は半金属材料として選択され、第１のパッド２４及び第２のパッド２６はセラミック複合材料として選択されてもよい。このように、ハイブリッドブレーキパッド１０は、セラミック複合材料と半金属との両方の制動特性を有する。図１に示すように、第１の制動面５０及び第２の制動面５２は、第１の挿入体制動面５４及び第２の挿入体制動面５６よりも大きい。これは、セラミック複合材料により大きい表面積及び特性を提供するが、また、半金属材料にもいくらかの表面積及び特性を提供する。

錆の浮き上がりを減らすために、挿入体２８の半金属材料は、第１の挿入体制動面５４及び第２の挿入体制動面５６にてブレーキディスクと摩擦係合する。この摩擦面は、代表的なセラミック複合材料のブレーキパッドに比べて改良されたロータ清掃をもたらす。半金属材料はブレーキディスクに係合し、使用時に清掃作用を提供する。実施例では、第１のパッド２４及び第２のパッド２６はセラミック複合材料であり、挿入体２８は半金属材料であって、セラミック複合材料が少ない塵、低騒音で向上した性能を提供する一方、半金属材料はロータを清掃する。これらは、少ない塵、低騒音で高性能の利点を維持する一方、摩擦寿命の間ずっと最大の制動効率のためにロータの調子を連続的に整えることに有益である。

一般に、第１のブレーキパッド２４及び第２のブレーキパッド２６は、セラミック複合材料を備える。例えば、ブレーキパッド材料内に非金属の又はセラミックの繊維を含んでもよい。非金属繊維の例はガラス繊維である。挿入体２８は、鋼繊維を含む半金属材料を備えていてもよい。金属繊維及び非金属繊維は、一般に非金属材料又はセラミック複合材料と半金属材料とを区別する。この実施例では、鋼繊維対ガラス繊維である。しかしながら、セラミック複合材料及び半金属材料はどちらも、システム中での付着性の摩擦及び高い熱伝導性を提供する、その他の銅を含んでもよい。当業者は、セラミック複合材料における金属の単なる存在はその複合材料を半金属摩擦材料にはしないと認識するだろう。

図３及び４を参照すると、材料（例えば塵）が排除されて摩擦面から取り除かれるように、中央溝３０は、磨耗粉の逃げ道を提供する。さらに、中央溝３０は、ハイブリッドブレーキパッド１０が熱くなったときに割れないように、応力緩和を与える。示された実施例では、挿入体２８は単一の中央溝３０を有する。しかしながら、第１のブレーキパッド２４及び第２のブレーキパッド２６を通る複数の溝があってもよく、追加の垂直の複数の溝又は斜交平行模様の複数の溝があってもよい。

磨耗表示層２２は、ブレーキロータと接触したときに音を発する硬質材料又は騒音生成材料を含んでもよい。これは、車両の操作者に、第１のパッド２４、第２のパッド２６及び／又は挿入体２８が実質的に磨耗しておりブレーキパッドの交換時期であることを示す。

図４は、斜視図にて挿入体２８を示す。挿入体２８は、ブレーキロータと摩擦係合するための、第１の挿入体制動面５４及び第２の挿入体制動面５６を備える。挿入体２８が磨耗するにつれて、第１半部７２及び第２半部７０が磨耗していく。このように、面５４，５６は恒久的に位置しておらず、むしろ挿入体２８の磨耗につれて移動する。挿入体２８が事前成形体として製造されるとき、それは型の形状に依存して丸い縁部５０を含んでもよい。しかしながら、縁部はまた、実質的に四角であるが製造工程において再成形されてもよい。結合部４６は、第１半部７２及び第２半部７０を合わせるとともに中央溝３０を提供する。

ハイブリッドブレーキパッド１０の製造において、挿入体２８は半金属材料の事前成形体として製造され、製造用の型押し式成形プレス装置の中央に投下される。また、ハイブリッドブレーキパッド１０は、挿入体２８用の半金属材料の一方と第１のブレーキパッド２４及び第２のブレーキパッド２６の各々用の他方との、２つの異なる事前成形体から流出式のプレス装置を用いて製造されてもよい。下の図５及び６の各製造工程において、第１のブレーキパッド２４、第２のブレーキパッド２６及び挿入体２８を備える摩擦材料は、裏板及び／又は下地層／磨耗表示層２２に対するのと同様に、前述した図に示すように互いに接着される。

図５は、ハイブリッドブレーキパッド１０を製作するための型押し式プレス成形の製造工程の例である。

ステップ５０５では、事前成形の挿入体が作製される。分離したモールド型において、事前成形体の材料（例えば半金属材料）がモールド型に加えられ成形される。材料は、モールド型内に配置されプレス加工されそして成形されるようなバラ状の材料（ルーズ材料）であってもよい。しかしながら、材料は、バラ状に保持された混合体として挿入体を維持するように、通常は焼成されない。材料はまた、（例えば下のステップ５４０における）主プレス装置への輸送の間又は後の使用のため保管される間に事前成形の挿入体を一体に保つための、添加物を備えることとしてもよい。

ステップ５１０では、裏板２０が用意される。裏板２０は、代表的には鋼のような金属材料であり、それに対する他の材料の接着の補助のために、表面の洗浄、ブラスト処理又は研磨によって用意される。

ステップ５２０では、裏板２０が型押し式成形プレス装置内に配置される。

ステップ５３０では、型押し式成形プレス装置内に下地層が供給される。下地層は、裏板２０の接着を補助する材料の任意的な層である。下地層はまた、ブレーキロータと接触したときに騒音を生成する材料を含む磨耗表示層２２を備えてもよい。磨耗表示材料は、磨耗表示層２２の一部としてよい。

ステップ５４０では、挿入体２８がプレス装置内で任意の下地層／磨耗表示層２２の上に配置される。バラ状で一体に保持された挿入体２８は、裏板２０の上で所望の最終位置にて実質的に配置される。一旦プレス加工されると、挿入体２８はハイブリッドブレーキパッド１０において再配置されない。

ステップ５５０では、摩擦材料がプレス装置内に供給される。型押し式成形プレス装置において、摩擦材料（例えばセラミック複合材料）は、ホッパー（hopper）又は計測手段から供給される。摩擦材料は、製造工程が完了した後で第１のパッド２４及び第２のパッド２６が形成されるような、材料のバラ状の混合体である。

ステップ５６０では、プレス装置が作動される。プレス装置は、所定の温度、所定の時間及び所定の圧力下に保たれる。さらに、プレス装置の熱曲線は、摩擦材料、挿入体の材料及び／又は下地層の材料の材料特性を補償するように調整される。挿入体２８はモールド型内に配置されたときと実質的に同じ位置にとどまっており、型穴は中央溝３０（図３及び４を参照）を形成する。

ステップ５７０では、仕上げられたパッドが取り外される。パッドは、一定時間冷却されるか、又は所定の熱プロファイルで更に硬化される。

図６は、ハイブリッドブレーキパッド１０を製作するための、流出式のプレス加工の製造工程である。

ステップ６１０では、事前成形の挿入体が作製される。分離したモールド型において、事前成形体の材料（例えば半金属材料）がモールド型に加えられ成形される。材料は、モールド型内に配置されプレス加工されそして成形されるようなバラ状の材料である。しかしながら、材料は、軟らかく保たれた混合体として挿入体を維持するように、通常は焼成されない。材料はまた、（例えば下のステップ５４０における）主プレス装置への輸送の間又は後の使用のため保管される間に事前成形の挿入体を一体に保つための、添加物を備えることとしてもよい。

ステップ６２０では、セラミックの事前成形体が作製される。分離したモールド型において、セラミックの事前成形体の材料（例えばセラミック複合材料）がモールド型に加えられ成形される。材料は、モールド型内に配置されプレス加工されそして成形されるような材料である。しかしながら、材料は、バラ状に保持された混合体として挿入体を維持するように、通常は焼成されない。材料はまた、（例えば下のステップ５４０における）主プレス装置への輸送の間又は後の使用のため保管される間に事前成形の挿入体を一体に保つための、添加物を備えることとしてもよい。

ステップ６３０では、裏板２０が流出式成形プレス装置内に配置される。

ステップ６４０では、流出式成形プレス装置内に下地層が供給される。下地層は、裏板２０の接着を補助する材料の任意的な層である。下地層はまた、ブレーキロータと接触したときに騒音を生成する材料を含む磨耗表示層２２を備えてもよい。磨耗表示材料は、磨耗表示層２２の一部としてよい。

ステップ６５０では、挿入体２８がプレス装置内で任意の下地層／磨耗表示層２２の上に配置される。バラ状で一体に保持された挿入体２８は、裏板２０の上で所望の最終位置にて実質的に配置される。一旦プレス加工されると、挿入体２８はハイブリッドブレーキパッド１０において再配置されない。

ステップ６６０では、セラミックの事前成形体がプレス装置内に配置される。セラミックの事前成形体は、各々が挿入体２８の側部に配置される。プレス装置は、位置決めして事前成形体を互いに及び裏板２０に接着する。

ステップ６７０では、プレス装置が作動される。プレス装置は、所定の温度、所定の時間及び所定の圧力下に保たれる。さらに、プレス装置の熱曲線は、摩擦材料、挿入体の材料及び／又は下地層の材料の材料特性を補償するように調整される。挿入体２８はモールド型内に配置されたときと実質的に同じ位置にとどまっており、型穴は中央溝３０（図３及び４を参照）を形成する。

ステップ６８０では、仕上げられたパッドが取り外される。パッドは、一定時間冷却されるか、又は所定の熱プロファイルで更に硬化される。

多くの実施態様が説明された。それにもかかわらず、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更をなし得ることが理解される。従って、他の実施態様は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。

Claims

裏板（２０）と、
中央溝（３０）を有し、前記裏板（２０）と結合している半金属部（２８）と、
前記半金属部（２８）と隣接し、前記裏板（２０）と結合している第１のセラミック複合材料部（２４）と、
前記第１のセラミック複合材料部（２４）と対向し、前記裏板（２０）と結合している第２のセラミック複合材料部（２６）と、を備える、
ことを特徴とするハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記裏板（２０）と前記半金属部（２８）との間、及び／又は、前記裏板（２０）と前記第１及び第２のセラミック複合材料部（２４，２６）との間に磨耗表示層（２２）を更に備える、請求項１に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記半金属部（２８）は、単一品の構造であり、第１半部（７２）、第２半部（７０）並びに第１及び第２半部（７２，７４）を結合する結合部（４６）を有する、請求項１又は２に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記第１のセラミック材料部（２４）及び前記第２のセラミック材料部（２６）は、前記半金属部（２８）によって完全に分離している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記半金属部（２８）は、鋼繊維を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記第１のセラミック複合材料部（２４）及び前記第２のセラミック複合材料部（２４）は、好ましくはセラミック、アラミド、ケブラー（登録商標）又はガラス繊維の少なくとも１つの非金属繊維を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記第１のセラミック複合材料部（２４）及び前記第２のセラミック複合材料部（２６）は、前記半金属部（２８）に接着されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記第１のセラミック複合材料部（２４）、前記第２のセラミック複合材料部（２６）及び前記半金属部（２８）に前記裏板（２０）を接着する下地層（２２）を更に備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
プレス装置内に裏板（２０）を配置する工程と、
前記プレス装置内で前記裏板（２０）の上に事前成形の挿入体（２８）を配置する工程と、
前記プレス装置内に摩擦材料（２４，２６）を配置する工程と、
前記プレス装置を作動する工程と、を備える、
ことを特徴とするプレス装置を用いるハイブリッドブレーキパッド（１０）の製造方法。
前記裏板（２０）が前記プレス装置内にあって前記事前成形の挿入体（２８）を配置する工程の前であるときに、前記裏板（２０）の上に下地層材料（２２）を配置する工程を更に備える、請求項９に記載の方法。
前記事前成形の挿入体（２８）を配置する工程の前に、前記下地層材料（２２）の範囲内に磨耗表示材料（２２）を配置する工程を更に備える、請求項１０に記載の方法。
前記裏板（２０）が前記プレス装置内にあって前記事前成形の挿入体（２８）を配置する工程の前であるときに、前記裏板（２０）の上に磨耗表示層材料（２２）を配置する工程を更に備える、請求項９９に記載の方法。
前記事前成形の挿入体（２８）に中央溝（３０）を形成する工程を更に備える、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
前記摩擦材料（２４，２６）の形状と前記事前成形の挿入体（２８）の形状とを形成する工程を更に備える、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
プレス装置内に裏板（２０）を配置する工程と、
前記プレス装置内で前記裏板（２０）の上に事前成形の挿入体（２８）を配置する工程と、
前記プレス装置内に摩擦材料（２４，２６）を配置する工程と、
前記プレス装置を作動する工程と、を備える製造方法によって製造される、
ことを特徴とするハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記処理は、前記裏板（２０）が前記プレス装置内にあって前記事前成形の挿入体（２８）を配置する工程の前であるときに、前記裏板（２０）の上に下地層材料（２２）を配置する工程を更に備える、請求項１５に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記処理は、前記事前成形の挿入体（２８）を配置する工程の前に、前記下地層材料（２２）の範囲内に磨耗表示材料（２２）を配置する工程を更に備える、請求項１６に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。
前記処理は、前記裏板（２０）が前記プレス装置内にあって前記事前成形の挿入体（２８）を配置する工程の前であるときに、前記裏板（２０）の上に磨耗表示層材料（２２）を配置する工程を更に備える、請求項１５に記載のハイブリッドブレーキパッド（１０）。