JPH11268061A - ディスクブレーキパッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】摩擦材料に配合された繊維を所望の向きに配向
させ、ブレーキパッドの層間強度を上げることで、制動
時にクラックが生じにくいブレーキパッドを得る。 【解決手段】予備成形金型３は、側枠１１、１１と側押
枠１２、１２から構成されており、側押枠１２、１２を
横方向にスライドさせることで摩擦材料２０を裏板７と
の接着面２３と平行な方向に圧縮させて予備成形させる
ものである。一般に、摩擦材料２０に配合される繊維２
１は、成形中に圧縮された方向と直交する方向に向きを
変えようとする。従って、摩擦材料２０を、予備成形の
際に、裏板７と接着される接着面２３と略平行な方向に
圧縮させることで、繊維２１を接着面２３と直交する方
向へ配向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車を初めとす
る各種車両の制動に用いられるディスクブレーキパッド
の製造方法に関し、特に繊維入りの摩擦材料で構成され
るディスクブレ−キパッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に用いられるディスクブレーキは、
ブレーキパッドのランニング面を、油圧により、車輪に
連動するロータに押しつけて、ランニング面とロータと
の摩擦作用により車輪を制動するものである。ブレーキ
パッドは車体に固定のサポートに支持されてロータの回
転軸方向に移動する。一般に、ブレーキパッドに用いら
れる摩擦材料は、繊維にあたる基材、バインダー及び摩
擦調整剤等を配合して得られる。この摩擦材料は一般に
予備成形及び熱成形という工程を経て、ブレーキパッド
の裏板と一体成形される。即ち、予備成形は主成形の前
に補助的に行われる工程であり、摩擦材料はこの工程で
圧縮されて薄板状に形成される。また、熱成形は主成形
が行われる工程であり、予備成形された薄板状の摩擦材
料が、裏板に対向する向きに圧縮されて最終的な成形が
行われると共に、裏板と一体化するものである。特開平
２−１２９４２０には、摩擦材料を予備成形と熱成形を
行うことでブレーキパッドを形成するディスクブレーキ
パッドの製造方法が開示されており、上記公報には、摩
擦材料の強度を上げるために、繊維を摩擦材料に配合す
ることが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような繊維が配
合された摩擦材料に上記のような予備成形及び熱成形か
ら成る製造方法を施すと、以下の点で問題が生じる。即
ち、予備成形において、繊維が配合された摩擦材料が、
裏板との接着面と略直交する方向にのみ圧縮されること
になり、見かけ上、繊維が接着面と平行に配向してしま
う。つまり、摩擦材料含有の繊維がランニング面と平行
に層状に重なった構造となり、摩擦材料のランニング面
と平行な方向の剪断強度が得られない。そのため、制動
時に、ランニング面がロータに引っ張られる際に、摩擦
材料同士の横擦れが起こりやすく、摩擦材料にクラック
が生じやすいという問題がある。そこで、本発明は、上
記課題を解決するために、摩擦材料に配合された繊維が
所望の向きに配向するようなディスクブレーキパッドの
製造方法を提案することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第１の発明では、ブレーキパッドのライニング材
料である繊維入り摩擦材料を、裏板と接着される接着面
と略平行な方向に圧縮させる第１の工程と、前記摩擦材
料を前記接着面と略直交する方向から圧縮させる第２の
工程とを有するディスクブレーキパッドの製造方法によ
りブレーキパッドを製造する。

【０００５】一般に、摩擦材料に配合される繊維は、成
形中に圧縮された方向と直交する方向に向きを変えよう
とする。従って、第１の発明では、第１の工程で、摩擦
材料を裏板との接着面と略平行な方向に圧縮させること
により、ランダムな方向に向いていた繊維が、裏板との
接着面と略直交する方向へ配向する。そして、第２の工
程では、裏板との接地面と略直交する方向から圧縮させ
ることで、裏板と一体化してブレーキパッドが製造され
ている。その結果、ブレーキパッドの裏板からランニン
グ面に配向した繊維の比率は、従来の製造方法による摩
擦材料よりも高くなる。従って、摩擦材料のランニング
面と平行な方向の剪断強度の高いブレーキパッドを得る
ことができる。

【０００６】更に、第２の発明では、ブレーキパッドの
リーディング側あるいはトレーディング側少なくとも一
方の周縁部の繊維の密度を中央部より大きくする工程を
前記第１の工程の前に設け、裏板と接着される接着面と
略平行な方向に圧縮させる第１の工程と、前記摩擦材料
を、前記接着面と略直交する方向から圧縮させて裏板と
接着させる第２の工程を経て、ディスクブレーキパッド
を製造する。

【０００７】このような製造方法により得たブレーキパ
ッドは、トレーリング側及びリーディング側の周縁部の
強度が中央部に比べて高くなり、周縁部のクラックを特
に防止することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

【０００９】以下の実施の形態において本発明を更に詳
細に説明する。尚、本発明は下記実施の形態に限定され
るものではない。

【００１０】まず、第１の実施の形態について図１乃至
図５を用いて説明する。図１は予備成形金型及び熱成形
金型一体型のプレス機１の斜視透視図を示し、図２乃至
図５は図１に示すプレス機１のＡ−Ａ’断面図で、プレ
ス機１による予備成形及び熱成形を説明するための図で
ある。このプレス機１は、図１に示すように、熱成形を
行う熱成形金型２と、この熱成形金型２の上に配置さ
れ、予備成形を行う予備成形金型３から構成されてい
る。熱成形金型２は、プレス機１の土台である受台４
と、側枠５から形成されている。受台４は中央部にブレ
ーキパッドの裏板７と同形状の孔６を有し、その孔６に
ブレーキパッドの裏板７が予め嵌め込まれている。そし
て、受台４及び裏板７の上に中空角柱の側枠５が配置さ
れ、これらによって、ブレーキパッドの摩擦材料と同じ
断面形状をした熱成形金型２の空間８が形成される。そ
して、その熱成形金型２の空間８の上部に、この空間８
を開閉可能にする平板９が配置され、熱成形金型２の上
に予備成形金型３が配置されている。予備成形金型３
は、板形状の２枚の側枠１１、１１及び、２枚の側押枠
１２、１２から成っている。２枚の側枠１１、１１は所
定の間隔で、それぞれの面が対向するように配置され、
その２枚の側枠１１、１１の間に、２枚の側押枠１２、
１２がそれぞれの面が対向し、且つ、側枠１１、１１と
直角となるように配置されている。これらの側枠１１、
１１及び側押枠１２、１２により予備成形金型３の空間
１３が形成されている。また、それぞれの側押枠１２、
１２は、２枚の側枠１１、１１の間で、左右にスライド
するように構成されている。予備成形金型３の上方に
は、熱成形金型２の空間８と同じ断面形状の押型１４が
配置されている。この押型１４は熱成形の際に、裏板７
と接着される接着面２３と直交する方向（図面上下方
向）から摩擦材料２０を圧縮するのに用いられる。

【００１１】次に、上記予備成形金型３及び熱成形金型
２から成るプレス機１を用いて、ディスクブレーキパッ
ドを製造する工程について説明する。図２はプレス機１
の予備成形金型３の空間１３内に摩擦材料２０を充填
し，予備成形を行う前の工程、図３は摩擦材料の予備成
形を行う工程、図４は摩擦材料を予備成形金型３から熱
成形金型２に移動させ、熱成形を行う前の工程、図５は
摩擦材料の熱成形を行う工程をそれぞれ示している。

【００１２】まず、図２に示す予備成形を行う前の工程
として、予備成形金型３の空間１３内に、ブレーキパッ
ドに使用される粉体配合材の摩擦材料（ランニング材
料）２０が充填される。本実施の形態のブレーキパッド
に使用される摩擦材料２０は、銅繊維やアラミド繊維を
基材としている。これに結合剤であるフェノール樹脂
や、摩擦調整剤である黒鉛及び硫酸バリウムが表１の割
合で配合される。尚、この状態では、摩擦材料に配合さ
れる繊維はランダムな方向に向いている。比較のため
に、従来の製造方法により作製されたブレ−キパッド
（以下、「従来品」と記載する。）についても記載する
が、従来のブレ−キパッドも割合は異なるが同じ材料が
配合されている。

【００１３】

【表１】

【００１４】プレスの第１の工程として、予備成形を行
う工程が図３に示すように行われる。すなわち、摩擦材
料２０が予備成形金型３の空間１３内に充填された状態
で、側押枠１２、１２を横にスライドさせて、予備成形
金型３内の摩擦材料２０に、裏板７との接着面２３と平
行な方向（図中矢印方向）から圧力が加えられる。ここ
で、予備成形は、主成形の前に補助的に行われる工程
で、予備成形金型３に充填された摩擦材料２０を熱成形
金型２の空間８断面形状に成形するものであるため、摩
擦材料２０は、側押枠１２、１２が横方向にスライドし
た分だけ主に横方向（図中矢印方向）へ圧縮され、繊維
２１は縦方向（図中上下方向）に向きを変える。すなわ
ち、摩擦材料２０に含有するランダムな方向に向いてい
た繊維２１が、摩擦材料２０の裏板７との接着面２３と
略直交する方向に配向することとなる。これで予備成形
工程が完了する。

【００１５】予備成形が完了すると、予備成形金型３と
熱成形金型２に介在する平板９を手前に引き抜くことに
より、予備成形金型３の空間１３と熱成形金型２の空間
８が連通する。それと同時に、図４に示すように、予備
成形金型３の空間１３の上方から押型１４を押し込み、
摩擦材料２０の上から力を加えることで、摩擦材料２０
を熱成形金型２に移動させる。

【００１６】プレスの第２の工程として熱成形を行う工
程が、図５に示すように行われる。すなわち、予備成形
された摩擦材料２０が熱成形金型２の空間８内にある状
態で、熱成形金型２の空間８から押型１４を押し込み、
押型１４で摩擦材料２０を接着面２３と直交する方向
（図面上下方向）から圧力を加えることで、裏板７と摩
擦材料２０が一体成形されたブレーキパッドを得る。こ
こで、熱成形は主成形が行われる工程で、加熱された熱
成形金型２で摩擦材料２０をプレスする工程で、予備成
形された薄板状の摩擦材料２０を、加熱圧縮して硬化さ
せる最終的な成形を行うためのものである。従って、熱
成形では、摩擦材料２０を、予備成形の際に横方向から
圧縮させた程、裏板７との接着面２３からランニング面
２２の方向（図中上下方向）に圧縮する必要がない。そ
のため、予備成形で接着面２３からランニング面２２の
方向に配向していた繊維２１が、ランニング面２２と平
行な層状に重なった構造とならない。そのため、従来品
に比べて、ブレーキパッドの接着面２３からランニング
面２２の方向へ配向する繊維２１の比率が多くなる。
尚、本実施の形態における予備成形が特許請求の範囲に
おける「第１の工程」に相当し、熱成形が特許請求の範
囲における「第２の工程」に相当する。

【００１７】ここで、図６を用いて、ブレーキパッド内
の繊維２１の配向について説明する。本発明の方法によ
り製造されたブレーキパッドは、図６（ａ）に示すよう
に、ランニング面２２と略直交に配向している繊維２１
の割合が多くなっている。これに対し、従来品（図６
（ｂ））は、予備成形の際に、ランニング面２２から接
着面２３の方向に圧縮されるため、ほとんどの繊維２１
がブレーキパッドのランニング面２２と平行な方向に配
向している。両者を比較すると分かるように、本実施の
形態により製造されたブレーキパッドは、ランニング面
２２と略直交に配向している繊維２１の割合が多くなっ
ているため、ブレーキパッドのランニング面と平行な方
向の剪断強度が高くなる。従って、図７に示すように、
制動時、ブレーキパッドがロ─タ２５に押しつけられた
際に、摩擦材料２０にロータ回転方向の剪断力が作用し
ても、ブレーキパッドの繊維２１から摩擦材料２０が剥
がされにくく、摩擦材料２０のクラック発生を防止する
ことができる。

【００１８】また、本発明のプレス機１を用いれば、予
備成形及び熱成形のプレス工程が一体のプレス機１で行
えるため、予備成形金型３から熱成形金型２への運搬の
際に生じる破損等が防止されるだけでなく、工場内の作
業スペースも最小限に抑えることができる。

【００１９】次に、本実施の形態により得られたブレー
キパッドと従来品との特性を比較するために測定した測
定結果について、表２、表３を参照しながら説明する。
ブレーキパッドの摩擦材料の測定項目は、ランニング面
と平行な方向の剪断強度、気孔率、フェード時の摩擦係
数μ及び一晩放置後のμ上昇巾である。尚、層間強度
は、図８に示すように、摩擦材料２０を単位体積あたり
の立体２６に切断し、その立体２６の上面及び下面にそ
れぞれ薄板状の平板２７、２７を取り付け、その平板２
７、２７にそれぞれ対向する向き（図中矢印の向き）に
力を加え、その立体２６が剪断した時の剪断力から測定
されている。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２は、本実施の形態における製造方法に
より製造された摩擦材料（以下、「摩擦材料Ａ」と記載
する。）と従来品の気孔率及びランニング面と平行な方
向の剪断強度を示している。尚、表２には、第２の発明
の製造方法により製造された摩擦材料（以下、「摩擦材
料Ｂ」と記載する。）の中央部と周縁部のランニング面
と平行な方向の剪断強度も示してあり、その詳細は、第
２の実施の形態で説明する。

【００２２】

【表３】

【００２３】表３は、従来品と摩擦材料Ａの第１フェ−
ド最小摩擦係数μ及び一晩放置後の摩擦係数μ上昇巾を
示している。

【００２４】表２からも分かるように、表１でランニン
グ材料の接着材にあたるフェノール樹脂の含有量を全体
の２０％から１２％に減少させているため、気孔率が１
２％から１８％に増加しているにもかかわらず、ランニ
ング面と平行な方向の剪断強度は２．２ＭＰａから４．
１ＭＰａに大幅に高くなっている。一般に気孔率が増加
すると、ランニング面と平行な方向の剪断強度が低くな
るといわれているが、本実施の形態によって形成された
ブレーキパッドは従来品に比べて、ブレーキパッドの接
着面２３からランニング面２２に配向した繊維２１の比
率が高いため、気孔率が高くなってもランニング面と平
行な方向の剪断強度は略２倍の値を得ることができる。
つまり、制動時に、摩擦材料２０にロータ回転方向の剪
断力が作用しても、ブレーキパッドの摩擦材料２０が繊
維２１から剥がれにくく、クラックの発生を防止するこ
とができる。

【００２５】ここで、先にも述べたように、摩擦材料２
０の気孔率を小さくすれば、摩擦材料２０のランニング
面と平行な方向の剪断強度を得ることができる。しか
し、気孔率の小さい摩擦材料２０を用いたブレーキパッ
ドで繰り返しの制動を行うと、フェード現象が起こりや
すい。これは、繰り返しの制動によって摩擦材料２０が
高温になると、ブレーキパッドの摩擦材料２０に含有し
ている樹脂が分解し、高い圧力のガスがロータとの当接
面に噴出し、制動時のランニング面２２とロータ２５と
の接触面が引き離されるためである。そのため、ランニ
ング面と平行な方向の剪断強度と高気孔率を併せ持つブ
レーキパッドが要求されている。しかし、上記ランニン
グ面と平行な方向の剪断強度を確保するため、摩擦材料
２０の気孔率を低く抑える必要があり、材料設計上、気
孔率は概ね１５％を上限とする制約を受けていた。

【００２６】これに対し、本発明の製造方法により製造
された摩擦材料２０は、ランニング面と平行な方向の剪
断強度が高くなっているため、その分摩擦材料２０の結
合材を減らし、高気孔率とすることでフェード性能も改
善することができる。つまり、摩擦制動時においては、
ブレーキパッドの摩擦材料２０が高温になり、摩擦材料
２０内の樹脂が分解しガスが発生したとしても、従来品
に比べて、気孔率が高くなっているため、分解ガスがラ
ンニング面２２の気孔を介して逃げることになる。その
ため、分解ガスによりランニング面２２とロータ２５と
の当接面が引き離されることがなくなる。その結果、表
３に示すとおり、フェード時の最小摩擦係数も従来品が
０．１１０に比べて、摩擦材料Ａは０．１８０と高く維
持することができる。

【００２７】また、本発明のブレーキパッドではランニ
ング面２２の気孔率が高いため、ランニング面に凝着し
た水分をその気孔を介して逃がすことができる。そのた
め、ランニング面２２に凝着した微量の水分により摩擦
係数が上がることにより、雨上がり後や長時間放置後の
最初の制動時にブレーキが異常に効く現象も防止するこ
とができる。本実施の形態により製造されたブレーキパ
ッドは、高気孔率であるため、表２に示すとおり、一晩
放置後におけるランニング面２２の摩擦係数μの上昇巾
も従来品が０．１２５に比べて、摩擦材料Ａは０．０３
２と小さく抑えることができる。

【００２８】尚、上記第１の実施の形態では、予備成形
金型３の両側の側押枠１２、１２により、ブレーキパッ
ドのトレーディング側あるいはリーディング側の両端側
から摩擦材料２０に圧縮をしているが、この予備成形金
型の構成だけに限られない。すなわち、ブレーキパッド
のトレーディング側あるいはリーディング側のどちらか
一端側から圧縮したり、また予備成形金型の側枠１１、
１１側から摩擦材料２０を圧縮することによっても、上
記と同様な効果を得ることができる。

【００２９】また、予備成形金型３と熱成形金型２を一
体としたプレス機１を用いず、それぞれの型成形を別々
のプレス機で行ったとしても、上記と同様な効果を得る
ことができる。

【００３０】次に、第２の実施の形態について図９乃至
図１１を用いて説明する。 尚、第２の実施の形態にお
いて、第１の実施の形態と同様の構成には、同一の符号
を付し、重複する説明は省略する。第２の実施の形態で
は、図９のように、摩擦材料２０が充填された予備成形
金型３の空間１３内に、ブレーキパッドのリーディング
側及びトレーニング側の周縁に仕切り板３０を設ける。
その仕切り板３０は、予備成形金型３に充填された摩擦
材料２０を、トレーリング側とリーディング側の中央部
３１と、リーディング側及びトレーニング側の周縁部３
２とに隔離するように配置され、予備成形金型３の空間
１３内から上方へ移動可能となっている。そして、図１
０に示すように、予備成形金型３の側押枠１２と仕切り
板３０との間の摩擦材料２０を、第１の実施の形態にお
ける第１の工程に先行して摩擦材料２０に横方向から圧
縮する。尚、この工程が特許請求の範囲の「ブレーキパ
ッドのリーディング側あるいはトレーディング側少なく
とも一方の周縁部の繊維の密度を中央部より大きくする
工程」に相当する。この工程により、ブレーキパッドの
周縁部３２のみ横方向の圧縮力が加えられるため、その
部分の繊維密度が大きくなるだけでなく、繊維２１がブ
レーキパッドの裏面２３からランニング面２２の方向
（図中上下方向）に配向することになる。次に、図１１
のように、仕切り板３０を上方へ移動させてから、第１
の工程である予備成形で横方向から圧縮することによ
り、ブレーキパッドの中央部３１と共に周縁部３２も更
に圧縮され、中央部３１に比べて周縁部３２の繊維密度
が高い摩擦材料２０を得ることができる。尚、この場合
も、ほとんどの繊維２１はブレーキパッドの裏板７との
接着面２３からランニング面２２の方向（図中上下方
向）へ配向することとなる。

【００３１】そして、第１の実施の形態と同様に、予備
成形された摩擦材料２０を熱成形金型２へ移動させ熱成
形させることで、裏金７と摩擦材料２０が一体成形され
たブレーキパッドを得る。

【００３２】このブレーキパッドは、表２からも分かる
ように、第２の実施の形態における摩擦材料２０（摩擦
材料Ｂ）のランニング面と平行な方向の剪断強度は中央
部３１に比べて、周縁部３２が大幅に大きくなってい
る。つまり、第２の実施の形態における方法により製造
されたブレーキパッドは、周縁部３２の強度が高いた
め、制動時におこりやすい周縁部３２のクラックの発生
を特に防止することができる。

【００３３】

【発明の効果】第１の発明によるディスクブレーキパッ
ドは、繊維の配向による摩擦材料のランニング面と略直
交する方向へ配向している繊維２１の割合が多くなり、
ブレーキパッドのランニング面と平行な方向の剪断強度
が高くなる。従って、ブレーキパッドの摩擦材料のクラ
ックの発生を防止することができる。また、第２の発明
に係わるディスクブレーキパッドは、第３の工程で、ブ
レーキパッドのリーディング側及びトレーリング側の周
縁部の繊維の密度を中央部より大きくすることにより、
中央部に比べて周縁部が強化されるので、周縁部のクラ
ックの発生を特に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製造方法に用いられる予備成形金型と熱
成形金型一体型のプレス機の斜視透視図である。

【図２】予備成形金型に摩擦材料を充填し，予備成形を
行う前の工程の断面図である。

【図３】予備成形を行う工程の断面図である。

【図４】摩擦材料を予備成形金型から熱成形金型へ移動
させ、熱成形を行う前の工程である。

【図５】熱成形を行う工程の断面図である。

【図６】（ａ）本発明製造方法によって得たブレーキパ
ッドの繊維配向を示す図である。 （ｂ）従来製造方法によって得たブレーキパッドの繊維
配向を示す図である。

【図７】制動時における摩擦材料の状態を示す図であ
る。

【図８】ブレーキパッドのランニング面と平行な方向の
剪断強度を測定する方法の説明図である。

【図９】第２の実施の形態で用いられるプレス機の断面
図である。

【図１０】第２の実施の形態における予備成形前の工程
の断面図である。

【図１１】第２の実施の形態における予備成形工程の断
面図である。

【符号の説明】

１ プレス機 ２ 熱成形金型 ３ 予備成形金型 ５ 熱成形金型の側枠 ７ 裏板 １１ 予備成形金型の側枠 １２ 予備成形金型の側押枠 １３ 予備成形金型の空間 １４ 押型 ２０ 摩擦材料 ２１ 繊維 ２２ ランニング面 ２３ 裏面（裏板との接着面） ３１ 摩擦材料の中央部 ３２ 摩擦材料の周縁部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｃ // Ｂ２９Ｋ 61:04 Ｂ２９Ｌ 31:16 Ｃ０８Ｌ 61:04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブレーキパッドのライニング材料である繊
   維入り摩擦材料を裏板と接着される接着面と略平行な方
   向に圧縮させる第１の工程と、前記摩擦材料を前記接着
   面と略直交する方向から圧縮させる第２の工程と、を有
   するディスクブレーキパッドの製造方法。
2. 【請求項２】ブレーキパッドのリーディング側あるいは
   トレーディング側少なくとも一方の周縁部の繊維の密度
   を中央部より大きくする工程を前記第１の工程の前に更
   に有する請求項１記載のディスクブレーキパッドの製造
   方法。