JPH0814291A

JPH0814291A - ディスクブレーキパッド

Info

Publication number: JPH0814291A
Application number: JP17185194A
Authority: JP
Inventors: Toyomi Fujimori; 豊美藤森; Yoshiyuki Hara; 義之原; Kazuchika Tani; 和親谷
Original assignee: Tokai Carbon Co Ltd
Current assignee: Tokai Carbon Co Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】製造時の加熱や制動時の発熱に基づいてバッ
クプレートに発生する熱応力歪を効果的に抑制し、常に
正常な品質と長期間安定した制動機能が保証されるディ
スクブレーキパッドを提供する。【構成】金属バックプレート１の両面に、金属および
セラミックス成分を含む圧粉焼結体を一体に固着した構
造。圧粉体の一方がムライトおよび黒鉛を含む銅系およ
び／または鉄系の摩擦ライニング層２で、他方がムライ
ト、ジルコニア、シリカ、炭化珪素および窒化珪素の１
種以上を含む銅系および／または鉄系の歪緩和層３とな
り、摩擦ライニング層(D) と歪緩和層(d) の肉厚比(D/
d) が１〜７０の範囲であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の制動に用いら
れるディスクブレーキバッド、詳しくはバックプレート
と摩擦材層間の歪み発生を防止する機構のディスクブレ
ーキパッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、二輪もしくは四輪の自動車に取り
付けられている制動用のディスクブレーキは、金属製の
バックプレート面に予め金属およびセラミックス成分等
を配合して圧粉成形した摩擦ライニング層を重ね合わ
せ、熱圧焼結して固着したのち表面加工を施すことによ
り製造されている。

【０００３】ところが、上記により製造されるディスク
ブレーキパッドは、製造段階の加熱処理や制動時の発熱
等でバックプレートと摩擦ライニング層の材質熱膨張差
により歪応力が発生し、反りや変形をもたらす原因とな
る。このため、ディスクローターとの引摺り、制動感覚
の悪化、あるいは摩擦ライニング層の偏摩耗などの不都
合な現象を招く。

【０００４】このような制動熱による反りを防止すると
ともに、キヤリパボディの剛性による偏摩耗を低減した
摩擦パッドの製造方法として、金属プレートにライニン
グ層を加熱・加圧成形して固着し、これを焼成する車両
用ディスクブレーキの摩擦パッドの製造において、焼成
後にライニング層表面から加熱して、摩擦パッドを彎曲
させ、冷却後切削する方法が提案されている（特開平５
−1733号公報) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
製造技術による場合には、焼成後に摩擦パッドの加熱彎
曲や切削加工等の煩雑な後処理を必要とするうえ、制動
操作を繰り返している間に焼成時の残留応力による歪み
が再発して摩擦面の均一な摺動が阻害され、極端な場合
には制動不能を起こす危険性がある。

【０００６】また、従来のディスクブレーキパッドのよ
うなバックプレートの片面に摩擦ライニング層が形成さ
れた構造では、製造時の焼結段階で摩擦ライニング層と
バックプレート間の熱膨張差に基づく歪み発生を防止す
ることが避けられない本質的な問題点がある。このほ
か、湿式研磨工程後にライニング層のない面が腐食され
易いため、樹脂等による保護被膜を被覆形成する必要も
あった。

【０００７】本発明の目的は、製造時の加熱および制動
時の発熱に基づいてバックプレートに発生する熱応力歪
を効果的に抑制し、常に正常な品質と長期間に亘る安定
した制動機能が保証されるディスクブレーキパッドを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるディスクブレーキパッドは、金属バッ
クプレートの両面に、金属およびセラミックス成分を含
む圧粉焼結体を一体に固着してなることを構成上の特徴
とする。

【０００９】金属バックプレートは、鋼材により構成さ
れるが、その両面に固着する圧粉焼結体との接着性を向
上させるため予め銅メッキ処理を施したものが好適に用
いられる。金属バックプレートの両面に固着する圧粉焼
結体は、一方が制動面となる摩擦ライニング層として機
能し、他方は焼結時に発生する歪みを抑制する歪緩和層
として機能する部材となる。

【００１０】図１（正面図）および図２（図１のＡ−
Ａ′断面図）は、本発明に係るディスクブレーキパッド
を例示したもので、金属バックプレート１の両面に圧粉
焼結体からなる摩擦ライニング層２および歪緩和層３が
一体に固着された積層構造に形成されている。４はディ
スク面の周縁部に穿設された取付け孔である。

【００１１】摩擦ライニング層と歪緩和層は、いずれも
金属およびセラミックス成分を含む圧粉焼結体により構
成され、両層の熱膨張特性を同等にするため少なくとも
金属成分およびその組成比率は同一とすることが好まし
い。摩擦ライニング層の具体的な成分組成としては、銅
および／または鉄を主成分とし、これに錫、亜鉛、ニッ
ケル、鉛などを添加した銅系もしくは鉄系金属に、アル
ミナ、シリカ、ムライト等のセラミックス成分から選択
された摩擦調整材、および黒鉛、二硫化モリブデンなど
の固定潤滑材を配合した成分系が用いられ、特にムライ
トを５〜１０重量％、黒鉛を１０〜１５重量％の範囲で
含む組成の銅系(Cu-Sn-Ni)または鉄系(Fe-Sn-Ni)金属が
好ましく適用される。

【００１２】歪緩和層の成分組成は、摩擦ライニング層
と同一の銅系および／または鉄系金属に、ムライト、ジ
ルコニア、シリカ、炭化珪素および窒化硼素等のセラミ
ックス成分を１種以上含む成分系とされる。これらセラ
ミックス成分は粉末のほか、中空球状体や繊維形態（単
繊維、ウイスカー）であってもよい。また、セラミック
ス成分は、銅系および／または鉄系金属に対して１０〜
７０重量％、好ましくは１５〜５０重量％の範囲で配合
する。この配合量が１０重量％未満では熱応力のバラン
スがくずれて歪みを効果的に抑制することが困難とな
り、７０重量％を越えると相対的に金属成分が不足し
て、焼結後の強度が減退する。

【００１３】金属バックプレートの両面に固着する摩擦
ライニング層および歪緩和層の厚みは、摩擦ライニング
層(D) に対する歪緩和層(d) の肉厚比(D/d) として１〜
７０とすることが好ましく、より好ましくは１〜４０の
範囲に設定する。この肉厚比(D/d) が１未満となると熱
応力の発生が大きくなり、また７０を上廻ると両面の応
力バランスがくずれて、いずれも歪み防止効果が減退す
るようになる。具体的な両層の肉厚は、摩擦ライニング
層(D) を５〜１０mmとし、歪緩和層(d) を０．１５〜３
mmの範囲に設定することである。

【００１４】上記構成の本発明によるディスクブレーキ
パッドは、次のようにして製造することができる。ま
ず、所定の成分組成に配合した原料粉末をＶ型ブレンダ
ーのような混合装置を用いて均一に混合したのち、所定
の金型に充填し、加圧して圧粉成形する。この際、摩擦
ライニング層(D) と歪緩和層(d) とで成形厚さを変え、
その肉厚比(D/d) が１〜７０の範囲になるような板状体
に成形する。ついで、圧粉成形した摩擦ライニング層と
歪緩和層の板状体を、予め形成した金属バックプレート
の両面の所定位置にそれぞれ当接した状態で還元性雰囲
気下で熱圧焼結する。還元性雰囲気は水素ガスおよびそ
の混合ガス、プロパン変性ガス(H₂,N₂,CO等) あるいは
アンモニア分解ガス(H_2,N₂) 等のガス雰囲気とする。

【００１５】焼結時の圧力は、０．５〜６ton/cm²、好
ましくは１〜３ton/cm²の範囲に設定する。圧力が０．
５ton/cm²未満では金属バックプレートとの強固な接合
が得られず、６ton/cm²を越えると開気孔率が減少して
熱膨張が大きくなり、歪みが増すうえ、摩擦特性が減退
するようになる。焼結時の加熱温度は７５０〜１１００
℃の範囲が適当で、金属成分が銅系の場合には７００〜
１０００℃、鉄系の場合には８５０〜１１００℃に制御
することが好ましい。加熱温度が、７００℃未満では焼
結反応が十分に進行せず、１１００℃を越えると焼結体
の開気孔率が減少して摩擦係数の低下、摩耗量の増大な
ど摩擦特性の劣化を招く。

【００１６】このようにして金属バックプレートの両面
に摩擦ライニング層および歪緩和層となる圧粉焼結体を
一体に固着したのち、常法により研磨または厚み出しを
施してディスクブレーキパッドを得る。

【００１７】

【作用】金属バックプレートの片面に摩擦ライニング層
を固着した従来構造のディスクブレーキパッドでは、製
造時の焼結段階で摩擦ライニング層と金属バックプレー
ト間の材質熱膨張差に基づいて生じる熱応力がバックプ
レートに局部的に集中し、特に中央部と外周部に歪みが
発生する。この歪みは、ディスクブレーキに反りや変形
を与える原因となるが、これらを二次的加工により矯正
しても、使用時に反復する制動操作の摩擦熱により再び
発生して、正常な制動機能を阻害する。したがって、製
造段階で発生する歪みを十分に除去しておけば、品質性
が高まり、かつ使用時の安全性を確保することが可能と
なる。

【００１８】本発明のディスクブレーキパッドによれ
ば、金属バックプレートを挟んで金属およびセラミック
ス成分を含む圧粉焼結体からなる摩擦ライニング層の反
対面に同材質の圧粉焼結体からなる歪み緩和層を一体に
固着形成しているから、両層の熱応力がバランスして金
属バックプレートにかかる歪みの発生は効果的に抑制さ
れる。この作用により、製造時の熱圧焼結段階における
材質の反りや変形はなくなり、制動操作を反復しても摩
擦熱により歪みが発生することがなくなる。したがっ
て、常に正常な品質と長期間に亘る安全な制動機能が保
証される。

【００１９】そのうえ、歪緩和層は十分な断熱作用を発
揮するから断熱層としても機能すると共に、金属バック
プレートの片面を腐食から保護する被覆層ともなるか
ら、付随的な性能向上効果ももたらされる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。しかし、本発明は構成要件を満たす限
りこれら実施例に限定されるものではない。

【００２１】実施例１〜１７ (1) 摩擦ライニング層の成分組成；粒度１５０メッシュ
以下の電解銅粉６８重量％、粒度２００メッシュ以下の
錫粉（スタンプ粉）６重量％、粒度１５０メッシュ以下
のニッケル粉６重量％、粒度４０〜１００メッシュの黒
鉛粉１２重量％、粒度４０〜１００メッシュのムライト
粉末８重量％を配合した。 (2) 歪緩和層の成分組成；粒度１５０メッシュ以下の電
解銅粉６８重量％、粒度２００メッシュ以下の錫粉（ス
タンプ粉）６重量％に所定量のムライト粉末を配合し
た。 (3) ディスクブレーキパッドの製造；上記の各原料粉末
をＶ型ブレンダー〔（株）徳寿製、容量１０リットル〕
に投入し、３０分間乾式混合して均質な混合粉末を調製
した。この混合原料粉末を成形金型に充填し、３ton/cm
²の圧力で圧粉成形して、厚さの異なる板状成形体を得
た。ついで、各板状成形体の表面に銅メッキを施した厚
さ５mmのバックプレート鋼板の両面に当接し、平滑表面
の黒鉛板で挟んだ状態で分解アンモニアガス雰囲気下で
熱圧焼結を行い、バックプレートの両面に摩擦ライニン
グ層および歪緩和層を一体の固着形成した。

【００２２】(4) 歪量の測定；このようにして製造され
た各ディスクブレーキパッドの歪みを、図１に表示した
１〜１５の測定点における凹凸高さ(mm)としてダイヤル
ゲージにより測定し、取付孔近傍の３、１１および１５
の点位置を平面基準点とした高さの差を歪量とした。測
定された歪量の平均値を、変動製造条件および摩擦ライ
ニング層(D) と歪緩和層(d) の肉厚比(D/d) と対比させ
て表１に示した。また、実施例７における各測定点位置
と歪量との関係グラフを図３に示した。

【００２３】比較例１摩擦ライニング層を固着せず、その他の条件は実施例１
と同一条件によりディスクブレーキパッドを製造し、同
様に歪量を測定した。その結果を、表１に併載した。ま
た、この場合の各測定点位置と歪量との関係グラフを図
３に併載した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果から、金属バックプレートの両
面に、摩擦ライニング層と歪緩和層を固着した実施例に
よるディスクブレーキパッドは、いずれも従来構造の比
較例１に比べて効果的に低減された歪量を示した。な
お、実施例１７の場合は肉厚比(D/d) が１以下になるた
め、若干歪量の増加傾向が認められた。

【００２６】実施例１８歪緩和層の原料のうち、ムライト粉末に代えて粒度２０
０μm のジルコニア粉末を配合し、その他の条件は実施
例１と同一条件により本発明のディスクブレーキパッド
を製造した。この場合の摩擦ライニング層の厚さ(D) は
８mm、歪緩和層(d) の厚さ(d) は２．９mm、肉厚比(D/
d) は２．８であり、平均歪量は０．０１mmであった。
また、この場合の各測定点位置と歪量との関係は図３に
併載したとおりであった。

【００２７】実施例１９歪緩和層の原料のうち、ムライト粉末に代えて粒度２０
０μm のシリカ粉末を配合し、その他の条件は実施例１
と同一条件により本発明のディスクブレーキパッドを製
造した。この場合の摩擦ライニング層の厚さ(D) は７m
m、歪緩和層(d)の厚さ(d) は２．１mm、肉厚比(D/d) は
３．３であり、歪量は０．０１mmであった。

【００２８】実施例２０歪緩和層の原料のうち、ムライト粉末に代えて粒度２０
０μm の炭化珪素粉末を配合し、その他の条件は実施例
１と同一条件により本発明のディスクブレーキパッドを
製造した。この場合の摩擦ライニング層の厚さ(D) は５
mm、歪緩和層(d) の厚さ(d) は２．８mm、肉厚比(D/d)
は１．８であり、歪量は０．０１mmであった。

【００２９】実施例２１歪緩和層の原料のうち、ムライト粉末に代えて粒度２０
０μm の窒化硼素粉末を配合し、その他の条件は実施例
１と同一条件により本発明のディスクブレーキパッドを
製造した。この場合の摩擦ライニング層の厚さ(D) は７
mm、歪緩和層(d) の厚さ(d) は２．７mm、肉厚比(D/d)
は２．６であり、歪量は０．０１mmであった。

【００３０】実施例２２〜２６、比較例２摩擦ライニング層の成分組成を、粒度１５０メッシュ以
下の鉄粉６８重量％、粒度２００メッシュ以下の錫粉
（スタンプ粉）６重量％、粒度１５０メッシュ以下のニ
ッケル粉６重量％、粒度４０〜１００メッシュの黒鉛粉
１２重量％、粒度４０〜１００メッシュのムライト粉末
８重量％とし、歪緩和層の成分組成を、粒度１５０メッ
シュ以下の鉄粉６８重量％、粒度２００メッシュ以下の
錫粉（スタンプ粉）７重量％、ムライト粉末２５重量％
とした。その他の条件は実施例１に準じて本発明のディ
スクブレーキパッドを製造した。得られた各ディスクブ
レーキパッドの歪量を測定し、結果を変動条件と対比さ
せて表２に示した。

【００３１】比較例２摩擦ライニング層を固着せず、その他の条件は実施例２
２と同一条件によりディスクブレーキパッドを製造し、
同様に歪量を測定した。その結果を、表２に併載した。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば金属バッ
クプレートの両面に金属およびセラミックス成分を含む
圧粉焼結体からなる摩擦ライニング層と歪緩和層を一体
に固着することにより、製造時の加熱および制動時の発
熱に基づいてバックプレートに発生する熱応力歪が効果
的に抑制され、常に正常な品質と長期間に亘る安定した
制動操作が可能となる。そのうえ、歪緩和層は十分な断
熱作用を発揮するから断熱層としても機能すると共に、
金属バックプレートの片面を腐食から保護する被覆層と
しての効果ももたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスクブレーキパッドを示した正面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ′に沿う断面図である。

【図３】実施例７、１８および比較例１における測定点
位置の歪量との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１金属バックプレート２摩擦ライニング層３歪緩和層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属バックプレートの両面に、金属およ
びセラミックス成分を含む圧粉焼結体を一体に固着して
なることを特徴とするディスクブレーキパッド。
【請求項２】圧粉焼結体の一方がムライトおよび黒鉛
を含む銅系および／または鉄系の摩擦ライニング層であ
り、他方がムライト、ジルコニア、シリカ、炭化珪素お
よび窒化硼素の１種以上を含む銅系および／または鉄系
の歪緩和層である請求項１記載のディスクブレーキパッ
ド。
【請求項３】摩擦ライニング層(D) と歪緩和材層(d)
の肉厚比(D/d) が、１〜７０である請求項１又は２記載
のディスクブレーキパッド。