JPS6261084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は自動車或はオートバイのデイスクブ
レーキ用摩擦要素、特にこのような摩擦要素の製
造方法および装置に関する。 附図の第１ａ図および第１ｂ図に示すように、
オートバイデイスクブレーキ用摩擦要素は一般に
軟鋼製を典型としかつ1800mm²程度の断面積をもつ
ことが普通の単一の焼結処理の摩擦パツド１０を
支持する不規則形状の裏当て板９を含む。これと
は対照的に、トラクタデイスクブレーキ用の摩擦
要素は、通常、複数の角度的に間隔を保つて配置
された摩擦パツドを支持する一般に円形の裏当て
板を含み、これらの摩擦パツドは裏当て板の少く
とも１つの主平面の周縁に隣接して配置され、か
つそれぞれは典型的に僅かに約130mm²の断面積を
もつ。各場合において、一つの摩擦パツドは通常
焼結形成の摩擦混合物から成り、この混合物はパ
ツドの諸性質を向上するために種々の添加物と共
にその主要構成要素として銅、ニツケル、鉄或は
アルミニウム混合物で造られる。 現今、オートバイデイスクブレーキ用摩擦要素
は、一般に粉末摩擦材料を予備型内に冷態で詰め
込み、次にこの予備成形体を裏当て板上の所定位
置に置き、この予備成形体を所要のパツドに焼結
しかつパツドを裏当て板に固着するために圧力の
下でこの予備成形体を炉内で焼結することによつ
て造られる。軟鋼製裏当て板および銅基質摩擦パ
ツドの場合、もし裏当て板がニツケル或は銅のよ
うな接着促進材の層を用いて電解メツキによつて
一般に予備被覆されれば炉内焼結作業（即ち700
゜〜900℃）を含む温度においてのみ満足できる
接着が得られ、この被覆は典型的に0.01〜0.025
mmの厚さをもつ。この予備被覆段階は炉内焼結方
法が満足できる摩擦要素をつくることを可能にす
るが、この方法には実際上多数の不利点があり、
特に高い資本出資と広い場所とを必要とする。さ
らに別の不利点は、高い温度において可成りな時
間が必要であるから裏当て板は焼入れ状態にな
る。 トラクタ用デイスクブレーキ分野においては、
前成形摩擦パツドを焼結しかつ結合するのに炉内
焼結法ばかりでなく電気抵抗加熱法（英国特許第
1460592号参照）も知られている。さらに、通常
の銅基体の摩擦パツドを軟鋼製裏当て板への抵抗
焼結法はなお銅或はニツケルのような結合材料に
よる裏当て板の前メツキを必要とし、抵抗加熱技
術は炉内焼結手順におけるような高い資本出資と
所要スペースに関する不利点を伴わずに満足な摩
擦要素を造ることが判明した。 これらの利点に鑑み、本発明者は上記の抵抗加
熱技術を自動車およびオートバイデイスクブレー
キ用の摩擦要素の製造に適用することを研究して
きた。この技術は各電極を裏当て板および前成形
した摩擦パツドと電気的に接触させてから、電極
間に電流を通じ、これによつて、その電気抵抗に
よつて、摩擦パツドが焼結されかつ裏当て板に結
合される。しかし、この研究の結果、次の問題点
があらわれた。 (1) 所要の摩擦パツドの大きい断面積のために、
前成形品の全表面積にわたつて前成形摩擦パツ
ドとその組み合わされた電極との間の良好な接
触を得ることが困難であつた。 (2) 抵抗加熱を行うのに用いられる電流は摩擦パ
ツド材料にわたつて非均等に流れるのが判明し
これによつて、例えば、直流供給電力を用いる
場合、この電流はパツドの中央部を通つて突き
抜ける傾向を示した。この結果、電流の流れ方
向を横切る方向に摩擦パツドの焼結成果に変動
が生じた。 (3) 上記(1)と同じ理由で、電極に加えられた圧力
を好ましくなく増大することなしに裏当て板と
その組み合わされた電極との間に良好かつ適合
した接触を得ることは困難であつた。 故にこの発明の目的は、電気抵抗加熱方法を用
いて自動車或はオートバイ用デイスクブレーキの
摩擦要素の改良された製造方法を提供するにあ
る。 従つて、この発明は自動車或はオートバイ用デ
イスクブレーキの摩擦要素の製造方法に関し、こ
こに摩擦要素は導電性裏当て板に結合された焼結
摩擦パツドを含み、およびこの方法は、 (1) 焼結に際し、所要の摩擦パツドをパツドを造
る粉末状摩擦材料をパツドの形状をもつダイス
空洞内に入れ、このダイス空洞は裏当て板でそ
の一端を閉鎖されかつ摩擦材料は裏当て板の一
方の主表面に接触し、 (2) 第１抵抗加熱電極を裏当て板の他方の主表面
と係合し、第１電極をその残部よりも導電率の
低い材料で造られた挿入体によつて少くとも部
分的に充填された凹部を有する電極の端面を介
して裏当て板と接触し、 (3) 粉末摩擦材料が第１および第２電極間に含ま
れかつこれら電極と電気的に接触するように、
ダイス空洞内に第２抵抗加熱電極を導入し、 (4) 裏当て板に対してダイス空洞内の摩擦材料を
圧縮するために第１および第２電極を互いに向
つて相対運動させ、および (5) 段階(4)と同時に、摩擦材料を所要の摩擦パツ
ドに焼結しかつ該パツドを裏当て板に結合する
ために裏当て板と摩擦材料を通して両電極間に
電流を通す段階を含む。 また、この発明によれば、自動車或はオートバ
イ用デイスクブレーキの摩擦要素を製造する装置
を提供し、ここにおいて摩擦要素は導電性裏当て
板に結合された焼結摩擦パツドを含み、前記装置
はパツドの形状をもちかつ裏当て板によつて閉鎖
された一端をもつダイス空洞と、ダイス空洞が面
する裏当て板の面と反対の主表面と係合するよう
に配置された第１抵抗加熱電極と、使用時に裏当
て板によつて閉鎖されるダイス空洞の反対端に係
合可能な末端表面をもつ第２抵抗加熱電極とを含
み、第１および第２電極は相対的に互いに向つて
可動であり、これによつて粉末状摩擦材料がダイ
ス空洞内にあるときこの粉末材料が圧縮されて、
電極間に電流が通される間に摩擦材料を所要のパ
ツドに焼結し、かつこのパツドを裏当て板に結合
し、ここにおいて第１電極は凹部を具えた裏当て
板係合用末端表面をもち、なお該凹部は第１電極
の残部よりも低い導電率の材料で造られた挿入体
によつて少くとも部分的に充たされる。 摩擦材料を前成形体に前圧縮せずに粉末として
ダイス空洞内に収納された裏当て板上に摩擦材料
を提供することは第２電極の全作用表面にわたつ
て摩擦材料と第２電極との間に良好な電気接触部
位を存在させることを保証する。さらに、導電率
の低い挿入体によつて少くとも部分的に充たされ
た凹部をもつ第１電極の前記末端表面を提供する
ことによつて、摩擦材料の予め定めた区域を通る
電流を抑圧することができこれによつて段階(5)の
間の電流分布を改善する。これに関して、挿入体
を含んだ凹部が第１電極の区域内に提供されこの
電極を通つて抵抗加熱中に優先的電流がさもなけ
れば存在することが考えられる。よつて、段階(5)
に対して用いられる直流電流の好適例において、
挿入体を具備した凹部は第１電極の前記末端表面
内の一般に中央に配置された位置に配置される。
これとは対照的に、段階(5)を実施するのに交流電
流が用いられると仮定した場合は、挿入体を具備
した凹部は、交流電流が用いられるときに起るい
わゆる「表層効果」のために第１電極の前記末端
表面の周縁に隣接して設けられるであろう。 この表層効果は、高い交流電流および大型の導
体を使用する場合は断言して期待できるものであ
る。如何なる動力源を用いても、最も効果的な加
熱はパツドの中心線とダイス空洞の周縁とのほぼ
中央の経路を経て電流を通過させることによつて
得られると考えられる。これは中央の電流経路に
よる中央部の過熱と周縁電流経路から生ずるダイ
スへの過度の損失との間を妥協させる。この挿入
体はこのことを勘案して最も効果的な加熱が得ら
れるように位置させることが好ましい。 この挿入体が摩擦材料の予め定めた区域を通る
電流を抑制するその所要の機能を果すためには、
この挿入体が第１電極の残余部よりも低い導電率
をもつということのみが必要である。しかし、実
際上の観点から、挿入体と電極残余部のそれぞれ
の導電率には可成りの差異があることが望まし
く、かつ特に第１電極の残余部の電気抵抗に対す
る挿入体の電気抵抗の比は100：１よりも大きい
ことが好ましい。満足すべき熱安定性および耐熱
衝撃性を示すための挿入体に対する要求条件およ
び要望に鑑み、挿入体としての好適な材料は黒
鉛、室化シリコンおよび一般式Si_6-ZAl_ZN_8-ZO_Z
に従うシリコン・アルミニウム・オキシニトライ
ド・セラミツク材料であり、ここにＺは０より大
きく５に等しいか５より小さい値である。 そのうえ、この挿入体は第１電極の前記末端表
面の前記凹部を単に部分的に充たすのみであるこ
とが好ましく、特にこの挿入体は第１電極の前記
一方の末端表面のすぐ手前を終端とすることが好
適である。これは２つの目的を果す。即ち(1) 第
１電極と裏当て板との間の接触面積が減少され、
従つて両者間の接触圧力を増大する。よつて、段
階(4)中において比較的低い圧力が加えられても、
たとえ裏当て板が軽度の表面不整正さをもつとし
ても第１電極と裏当て板との間に適正な電気接触
を保証することができる。および(2) 抵抗焼結作
業中に裏当て板の変形を最小にさせることができ
ると同時に、挿入体によつて電極が裏当て板との
み接触する可能性を避けることができる。このよ
うな接触は、もし挿入体が高い電気抵抗をもつ材
料で造られれば裏当て板の過度の、局部的な加熱
を生ずることになり、或る場合には挿入体の縁部
まわりに環状溝を設けこれによつて挿入体の縁部
区域を通る優先電流を生ずる傾向を軽減すること
が望ましい。 上記目的のために１つ以上の別の凹部を設ける
こともできる。このような別の凹部は最初に述べ
た凹部の外方に位置する溝の形態をとることがで
きる。別の凹部の少くとも１つは最初に述べた凹
部を取り囲む連続した、環状形が好ましい溝と
し、および／または１つ以上の独立した凹部を設
けることもできる。このような別の凹部はそれぞ
れに挿入体を含むことができるが、或は含まぬこ
ともある。 中央凹部のみの使用は、所要の効果が裏当て板
の変形を許さない凹部サイズをもつて造られる場
合に限られる。 溝、凹部および挿入体の所要の配置は熱伝導
率、導電率および機械的支持性間における複雑な
妥協によつて定まることが考えられる。 製造される摩擦パツドの厚さは、一般に３mmと
７mmとの間の値をとる。この範囲内で所要厚さが
増加すると、第１電極内の挿入体によつて抑制さ
れた優先電流は第２電極において、或はこれに隣
接して復帰されることが判る。これは裏当て板か
ら遠い方の摩擦混合物の区域の非均等性焼結を招
来する。この問題を極減するために、第２電極は
摩擦混合物に向いたその末端表面に第１電極の凹
部と類似の、整合することが好適、位置に配置さ
れかつ第２電極の導電率よりも低い導電率をもつ
材料で造られた別の挿入体で充たされる凹部を有
することが好適である。また、第２電極の残余部
の電気抵抗に対する前記別の挿入体の電気抵抗の
比は第２電極よりも大きいことが好ましい。さら
に、第２電極の残余部の電気抵抗に対する前記別
の挿入体の電気抵抗の比は100：１よりも大きい
ことが好適である。別の挿入体の場合、これは第
２電極の凹部を完全に充たさなければならない。 これとは別に、或は第２電極内の前記別の挿入
体に加えて、摩擦パツドの厚さが既述の範囲内に
おいて減ずる場合には特に、第２電極から離れか
つ第２電極よりも低い電気抵抗をもつ材料で造ら
れた副電極によつて第２電極が摩擦材料と接触せ
しめられるように配置されることが好適である。
副電極の提供は総電気抵抗を増大し、従つて所与
の抵抗加熱効果を得るのに要する電流を減少させ
る。さらに、加熱要素として作用することによつ
て副電極は摩擦材料の広い範囲での焼結を可能に
しかつこの材料が低い自己抵抗をもつときには特
に価値がある。さらに、副電極の材料を適切に選
定することにより、抵抗焼結作業中、特に第２電
極が銅を含む場合に、摩擦材料が第２電極に溶着
する傾向を低減できる。溶着し勝ちな摩擦材料は
液相材料の可成りの量を含むものであり、この液
相材料は特にSnおよびAlで例えば後述する材料
Ｂである。 第２電極の電気抵抗に対する副電極の電気抵抗
の比は一般に50：１より大きい。副電極用として
好適な材料は黒鉛である。 それ自身公知である任意好適な温度・抵抗型ダ
イス材料は、もしその電気的および熱的性質が加
熱段階中にわたつて実質的に一定に維持されれば
この発明による摩擦材料として満足できる。しか
し、精密な寸法をもつ低価格構成部品を多量生産
するためには、ダイス空洞をもつダイスを造るの
に用いられる材料は合理的な価格で、良好な耐熱
衝撃性、耐摩擦性および熱安定性をもちかつ加工
物をバイパスする電流を防止するために十分に高
い電気抵抗をもち、成形が容易でかつ適正な価格
のものであることが重要である。これらの点を鑑
み、ダイス材料はホツトプレスされたシリコンニ
トライド或は一般式Si_6-ZAl_ZN_8-ZO_Zによるシリ
コン・アルミニウム・オキシニトライドを少くと
も90％含むホツトプレスされ或は開放焼結された
セラミツク材料であることが好ましく、ここにＺ
は０より大きく５に等しく或は５よりも小さい値
である。 裏当て板を製造する材料は、制動板が導電率を
もちかつ使用時に摩擦パツドを支持するに十分な
強さをもつ限り決定的なものではない。価格の点
から、裏当て板は一般に軟鋼を好適とする鋼で造
られるが、銅およびニツケルのような他の材料も
価格の点を除外すれば使用できる。普通の銅基材
摩擦混合物をもつた軟鋼製裏当て板の使用は、抵
抗焼結作業中に裏当て板へのパツドの良好な結合
を保証するために、ニツケル或は銅のような結合
材料をもつて裏当て板を前被覆することが必要で
ある。しかし、軟鋼裏当て板への銅基体摩擦パツ
ドの優れた結合は、結合材料の極めて薄い沈澱
（１〜２μｍ厚さ）が例えば無電気ニツケルメツ
キなどによつて裏当て板上に実施することによつ
て得られることが判明している。これは、銅基体
摩擦パツドを裏当て板に結合するのに炉内焼結法
が用いられるときに通常軟鋼裏当て板に要求され
る0.01〜0.025mm厚さの被覆とは好対照をなす。
この発明に係る抵抗焼結方法において、焼結処理
中に極めて薄い結合剤の沈澱層は速かに拡散し、
そののち真の冶金的結合が摩擦材料の金属基材と
裏当て板の化学的に清浄化された鉄表面との間に
形成されると考えられる。 板が液性ブラスト技術を用いて洗浄される場合
0.8〜1.3μmCAL（中心線平均）の典型的な表面
粗さが得られ、かつ信頼性のある結合を保証する
ためにはメツキが必要である。しかし、乾式粗大
プラスト方法を用いて表面粗さ7.7乃至8.7μ
mCLAを得る場合には、大部分の材料、特に液相
体（後出の例３を参照）を含む場合には、結合で
きることが判明している。これは大きい表面積、
乾式処理による清浄な表面および焼結処理中に再
結晶された冷間加工層の存在によつて起因され、
これにより拡散結合作用が得られる。結合部の顕
微鏡検査によればSnが存在していても、結合部
の実質的な面積は低抗溶着ではなく抵抗溶接部か
ら成る。しかし、メツキを施した裏当て板の使用
は種々の保管期間後における結合の適合性を保証
する。 この発明の方法において、段階(e)を実施するの
に用いられる電流およびこの電流を通電する時間
は、普通の抵抗焼結技術において用いられるデー
タと同一オーダである。よつて、例えば、使用電
流は一般に10000〜100000amp、電流密度は5.4〜
54amp／mm²、かつ加熱時間は15secまでである。
しかし、これを実施するのに用いられる精密な値
は、摩擦材料の組成および所要摩擦パツドの厚さ
のような因子によつて定まる。しかし一般に、抵
抗焼結電流は交流でなく直流である。経験によれ
ば、交流を用いて得られる高い初度ピーク電圧は
加工物内での制御不能な抵抗破壊につながる。 電極の材料は決定的なものではなく、普通の抵
抗焼結技術において用いられる電極材料も使用で
きる。よつて、例えば各電極の作用チツプ用の好
適材料は銅／タングステン合金であるが、摩擦パ
ツドに第２電極が溶着する問題を避けるために
（副電極を設けない場合）、或る場合には、例えば
鉄、ニツケルおよびモリブデンとタングステンと
の合金のような銅を含まない電極を使用すること
が望ましい。 以下に、図面を参照しつつこの発明を説明す
る。 以下の説明において、材料ＡからＩまで符号づ
けられた粉末状摩擦材料を参考例に用いる。これ
らの材料の概略の組成を重量％で示せば下記のと
おりである。 材料Ａ 銅−−68.9、錫−−5.8、鉛−−8.6、黒鉛−−
8.8、シリカ−−2.8、アルミナ−−4.9、 材料Ｂ 銅−−70、錫−−9.1、鉛−−3.0、黒鉛−−8.5、
シリカ−−1.0、シリコンニトライド−−8.3、 材料Ｃ 銅−−69、錫−−9.0、鉛−−2.9、黒鉛−−8.4、
シリカ−−1.0、アルミナ−−9.7、 材料C1 材料Ｃと同じ、但し材料Ｃで用いた粗い燬焼ア
ルミナ粉末の代りに細かい反応性アルミナ粉末を
用いる。 材料Ｄ 銅−−78.1、鉛−−2.8、黒鉛−−8.2、アルミナ
−−10.9、 材料Ｅ 銅−−66.9、アルミニウム−−7.4、鉛−−3.3、
黒鉛−−9.6、アルミナ−−12.8、 材料Ｆ 銅−−43.2、鋼繊維−−33.9、鉛−−2.9、黒鉛−
−8.6、アルミナ−−11.4、 材料Ｇ 銅−−65.8、黒鉛−−9.7、シリカ−−10.4、アル
ミナ−−11.3、モリブデンジサルフアイド−−
2.5、 材料Ｈ 鋼繊維−−75.9、鉛−−3.1、黒鉛−−9.0、アル
ミナ−−12.0、 材料Ｉ 銅−−33、鉄−−45、鉛−−1.1、黒鉛−−9.8、
シリカ−−10.1、アルミナ−−1.4。 第１図および第３図乃至第５図において、前記
一例に用いられる装置はホツトプレス処理された
シリコンニトライド、さらに好ましくは一般式
Si_6-ZAl_ZN_8-ZO_Zに従う少くとも90％のシリコ
ン・アルミナム・オキシニトライドを含む開放焼
結処理されたセラミツク材料で造られたダイス１
１を含み、上式においてＺは０より大きく５に等
しくもしくは５より小さい値である。ダイス１１
は所要の摩擦パツド１０の形状に適合した一般に
矩形のダイス空洞１３を形成するように外側水ジ
ヤケツト内に傾斜付き干渉はめ合いで保持される
部品で造られることが好適である。 ダイス１１は、実際の場合ダイスの上部を形成
する一端に、大寸法の裏当て板９がダイス空洞１
３の前記一端を密閉するのに用いられるための平
坦かつ平滑な仕上げ表面をもつ。ダイス１１はば
ね（図示せず）或は空気シリンダ（図示せず）上
に浮設されるから、使用時にダイス空洞１３内に
粉末状摩擦材料１４が受け入れられた場合、第１
電極１５によつて裏当て板９に１つの力が加えら
れて、裏当て板およびダイスをダイス空洞内に受
け入れられた第２電極１６に向けて押動する。粉
末状摩擦材料１４はこれによつて裏当て板９に対
して圧縮されるから、電極１５，１６間に電流を
通電することによつて、摩擦材料は所要の摩擦パ
ツド１０に焼結されかつこのパツドは裏当て板９
に結合される。 第２ａ図乃至第２ｅ図は第１ｂ図に示す形状と
は異る形状の裏当て板を示す。この発明は任意の
これらの形状の裏当て板をもつ摩擦要素に適用さ
れる。 第４ａ図および第４ｂ図に示すように、第１電
極はその自由端表面に（即ち使用時には裏当て板
９と係合するよう位置づけられた表面に）形成さ
れかつ中心に配置された一般に円形の凹部および
該凹部１８と同心に配置されかつその外方に位置
する環状溝１９を形成する別の凹部をもつ作用チ
ツプ１７を含む。凹部１８および溝１９から離れ
たチツプ１７の自由端は平滑に加工されている。
円形の黒鉛挿入体２１が凹部１８内に干渉はめ合
い取り付けられ、該挿入体は約0.1mmの距離だけ
チツプ１７の自由端表面の手前にその末端を位置
している。挿入体２１の周縁部はその最外側表面
において凹部１８の壁とで溝１９と同心の別の溝
２２を形成する。一実施例において、チツプ１７
はタイプ10W3としてJohnson Mattheyから市販
されている銅／タングステン合金から造られかつ
５μΩcmの抵抗性をもつ。この実施例において、
凹部１８は直径28mmおよび深さ3.5mmをもち、
1680μΩcmの抵抗性を有するFordathEC3黒鉛で
造られた挿入体２１を受け入れる。よつて、電極
チツプ１７の残余部の対応する長さの抵抗に対す
る挿入体２１の抵抗の比は1000：１のオーダであ
つた。前記の一実施例における溝１９は深さが
0.5mmで、外径は46mm、内径は40mmであり、これ
に対し溝２２は深さが１mmで外径は28mmおよび内
径は26mmであつた。 第５ａ図および第５ｂ図に示すように、第２電
極１６は作用チツプ２３を含み、これは前記の一
実施例においてはタイプM4000としてJohnson
Mattheyによつて市販されかつ13μΩ．cmの抵抗
率をもつ、鉄、ニツケル、モリブデンと90％のタ
ングステンとの合金で造られた。チツプ２３はそ
の自由端表面（即ち摩擦材料に向いた表面）にお
いて平面状で平滑で中心に配置された円形の凹部
２４が形成され、該凹部は前記実施例においては
挿入体２１と同一のFordath材料で造られてい
る。よつて、前記実施例において、電極チツプ２
３の残余部の等しい長さの抵抗に対する挿入体２
５の抵抗の比は370：１のオーダであつた。電極
２３は所要パツド１０と同一の一般に矩形断面を
もちかつその自由端から所定の矩距離（前記実施
例では３mm）において約0.5mmだけ内方へ段付け
られ、これによつて従前の抵抗焼結処理において
生ずる鋳ばりの離脱困難による電極１６とダイス
１１とのくさび結合を避けることができる。 第３図に示すように、前記一実施例に用いられ
た装置は第２電極チツプ２３の自由端表面上でダ
イス空洞１３内に取り付けられた副電極２６を含
むが、この電極はチツプ２３から分離して形成さ
れる。副電極２６はダイス空洞１３の形状と適合
しかつ前記一実施例においては、FordathEC3黒
鉛の４mm厚さのブロツクで造られた。 副電極の正確な抵抗は重要ではない。しかし、
実用上、好適な抵抗としては５μΩ〜50μΩの範
囲にある。 ここに用いられたFordath黒鉛の例は下記のよ
うな抵抗特性をもつ。 等級 厚さ（mm） 抵抗（μΩ） EC3 ４ 36 2.8 25 EC6 ４ 23 ３ 17 副電極は、副電極面において温度が高くかつ第
１電極に向うにつれて温度が低下するように焼結
された混合物内で温度傾斜を生ずることができ
る。しかし、この影響によつて生ぜしめられる顕
微鏡組織の変化は焼結された材料の摩擦特性には
影響しない。 本発明は以下の実施例により一層明瞭に開示さ
れるであろう。 実施例 １ 4.5〔mm〕厚の軟鋼裏当て板が最初に脱油さ
れ、次いでドライグリツト或いはシヨツトブラス
ト処理が施された。そして該板は浸水により洗わ
れ、５％塩酸溶液にて１〜２分間清浄され次いで
再度水に浸された。その後該板は85℃において２
〜３分間電解液IMASA4181を用いて無電解メツ
キが施こされた。電解液から引き上げられた後該
板は約１分間水洗されそして乾燥された。次の処
理に移す前に密閉した乾燥剤を収容した容器内に
一旦貯蔵することも可能である。 上記実施例に依る装置を用いて上述の粉末摩擦
物質Ａを４mm厚のEC3なる副電極２６の上部に形
成されたダイ凹所１３に装填された。（該凹所１
３は1840mm²の断面積を有する。） 前記ダイ凹所の端部はニツケル被覆された裏当
て板により閉鎖され、第１電極１５は0.35トン／
平方インチ（t.s.i.）（5407KPa）の圧力に依り前
記裏当て板に対して押圧され、これに依つて前記
摩擦物質は該裏当て板と電極１６と、副電極２６
との間において圧縮される。同時に摩擦物質を焼
結せしめるために両電極間に22×10³アンベアの
電流を３相の300KVAの交流を整流した直流電源
から流された。電流および圧力は８秒間かけつゞ
けられその間該電流は最終的に38×10³アンペア
まで上昇した。電路は次いで短絡され組立体は圧
力下で冷却された。出来上つた摩擦要素におい
て、パツド１０が4.6mmの厚さと87.8％の相対密
度を有している事が判つた。 実施例 ２ 実施例１の方法を副電極２６を除外して繰返さ
れた。この場合において最初の電極間電流は23×
10³アンペアであり８秒間のあいだに焼結抵抗の
上昇により43×10³アンペアに至つた。付与され
た圧力は再度0.35t.s.i.（5407KPa）であり、その
後圧力下で冷却され、焼結パツド１０の厚さは
4.77mmとなり相対密度は87.1％となつた。 実施例 ３ 加熱効果は焼結される物質の他の要素と同様に
抵抗と比例している。いくつかの物質においては
第１の圧力より高い圧力を加熱工程の間或る時間
ｔを経た後に第２の圧力として加える事が好まし
い事が判明した。焼結の第１段階の間における抵
抗加熱を理想的にするには第１の圧力を一定のレ
ベルに維持すべきであるが、その結果所望の最終
的密度が適度な第２の圧力の制御により大旨得ら
れた。 この事は最終的高密度を得る事について殊に有
益なことである。最終的低密度が必要な時は第２
の圧力をかけずに第１の低い圧力に維持し抵抗加
熱を極大となす事が有益であり、この低密度は短
い処理時間で可能である。 加うるに、該物質の厚さを通した熱勾配を減じ
るには副電極に依る加熱を極小化することが有益
である。 この実施例において、以下に示す如く様々な密
度を有するパツドを製造するために夫々電流、時
間、第１および第２の圧力を変化させながら物質
Ｂによつて第１の実施例が繰り返し行なわれた。

【表】 摩擦物質と裏当て板との間の満足のいく結合は
実施例3aから3fまでの全てにおいて求められ、実
施例3aと3bの裏当て板はメツキされたものであ
り、実施例3cから3fの裏当て板は乾燥した粗目ブ
ラスト仕上げであつてメツキしてないものであつ
た。 上記実施例３から明らかなように、最初の抵抗
値は実施例3aから3fまでそれぞれ与えられてい
る。最初の抵抗値は焼結の初期段階において電流
分布および熱効果の如き最初の処理特性を決定す
るのに重要な一つのパラメーターとなるものであ
る。第８図のグラフは電気的パラメーター（電
圧、電流、出力および抵抗）を示しており、それ
ぞれ本発明に依り製造された典型的なブレーキパ
ツドの焼結中の経時変化を示したものである。抵
抗値が急速に低下しているにも拘わらず抵抗熱の
発生は最初のうち最も大きく、このことは低いな
がら序々に増加して行く電流に対応する出力のピ
ークによつて認められる。 もし、最初の抵抗値が余りにも高かつたら開放
端電圧は該物質の全ての抵抗成分を破壊したりす
るには不充分であり、局部のみ破壊されるであろ
う。このような不自然な高電流密度は局部溶解を
発生せしめることになる。 従つて、粉体物質の抵抗値に関する知識は物質
の均一な焼結が効果的に達成されるに必要な初期
段階における製造上のパラメーターに対して何ら
かの指標を与えるためにもまた該物質が均一に破
壊されるかどうかを決定するためにも第一に望ま
れることである。 粉体抵抗値はM400合金より成型された二つの
電極の間において電気的に絶縁されたダイ上にお
いて粉体物質のサンプルを置くことによつて測定
されることが可能である。直流の定電流が該サン
プルを通り抵抗値は種々の可変圧力およびサンプ
ルを横切る事に依つて発生した電圧降下並びにサ
ンプルの厚さをチエツクすることに依り算出され
る。 典型的な値は第９図に示した物質Ｃ，C₁，Ｂ
およびＩについて求められた。抵抗値は所与圧力
の変化させることに依つて人為的に操作され、ま
たこれに併う該物質内に含まれる粉体物質の密
度、組成そして形態の変化に依つても異つてく
る。初期均一焼結を得るために該粉体物質の初期
抵抗値を調整することも可能となつてくる。しか
しながら、望ましくない密度を生成するような所
与圧力の如き複雑な他の要素に対しても当然の注
意が払われねばならない。すなわち、焼結パツド
の摩擦効果はその物質の組成に依つて異なる事が
知られている為である。 本発明の方法において、制御された電流分布を
保証するためには200Milliohmcmより低い初期抵
抗値を使用するのが好ましい事が判明した。 第９図に関して、物質Ｉの抵抗値が最高所与圧
力においてさえもやつとこのレベルにまで減ぜら
れることが可能であるという事が判明した。結果
的に該物質Ｉがその組成或いは分子形態の変化を
制御すること無しでは焼結しないという事が判つ
た。再度第９図について述べると、物質Ｃは低圧
力下で高抵抗値を有しているが圧力を1000p.s.i.
にまで序々に減じる事によつて抵抗値を
80Milliohmcmにまで持つて行く事が可能である。
この事については以下に述べる実施例４に詳わし
く示されている。 実施例 ４ 上記実施例（第５ａおよび第５ｂ図に係る）の
第２電極は第６ａおよび第６ｂ図に置き換えられ
る。第５ａおよび第５ｂ図に外見的に類似する第
６ａおよび第６ｂ図において第２電極１１６は銅
−タングステン合金（Mattthey10W3）から成る
チツプ１２３を有している。チツプ１２３はその
上部中心に直径が24mmで深さが3.5mmの円形凹所
１２４を有している。該凹所１２４はフオーダス
（Fordath）EC３なるグラフアイト製のインサー
ト１２５が完全に嵌合してある。EC３なるグラ
フアイト製で４mm厚の副電極２６はまたこの態様
において摩擦物質Ｃを製造するために用いられて
いる。第８図を参照すると共に該製造方法はより
詳細に示されている事が判るであろう。 物質Ｃは掃引充填（sweep filling）に依り前
記ダイ凹所に配置されている。該凹所は第１ｂ図
に示された形状のメツキされた裏当て板によつて
閉じられている。初期圧力1000p.s.i.
（6897KPa）が粉体抵抗80Milliohmcmの抵抗値を
生成するために可動第１上部電極１５を介して被
加工物に印加される。 電力は三つの連続した段階において印加され
る。 １ 初期抵抗破壊を生成するに充分な開放端電圧
が印加される。この例において破壊は７ボルト
において発生し、その後抵抗は急速に低下し電
流はほぼ20キロアンペアにまで増加しそして出
力はピーク値に到達した。 ２ 第２の段階において、極大入力値がオーバー
ヒートを防止するよう制限されそして電流が
序々に38キロアンペアにまで上昇した。この間
にて抵抗値は安定した。 ３ 第３の段階は30キロアンペアにまで落した入
力電流を初期冷却比率および熱シヨツクを減ず
るために使用した。 全処理時間はおよそ10秒でありその結果出来上
つたパツドは47gの焼結重量で相対密度が82.7％
そして焼結厚さが4.88mmのものであつた。 同様の方法を用いて物質Ｂについて焼結し種々
の裏当て板に結合させてみた結果は下記のとおり
である。

【表】

【表】 加うるに、同様の条件下で反復生産性を示す意
味で物質Ｂおよび第１ｂ図に示された裏当て板を
10個製造した。その結果は下記のとおりである。 焼結重量 48.4−49.4g 焼結厚さ 4.92−5.12mm 焼結密度 83−86.9％ 以上のように差の開きが相対的に小さい結果が
得られた。 実施例 ５ 上記の例（第４ａおよび第４ｂ図に関する）に
用いられた第１電極が第７ａおよび第７ｂ図に示
されたものに置き換えられた。この電極１１５は
銅−タングステン合金（MATTHEY IOW3）よ
り成るものである。電極１１５のチツプ１１７は
グラフアイトインサート１２１（FORDATH
EC3）を干渉はめ合いに依つて中心部に嵌合する
円形凹所１１８（直径28mm）を有する開放端表面
を有している。電極１１５は凹所１１８の周囲に
設けられた極めて浅い凹陥部に依つて部分的に限
定され且つ、インサート１２１の周囲に設けられ
た凹所に依つて同じく部分的に限定された内周環
状溝１２２を有する。該環状溝１２２は３mm幅で
深さ１mm、そして内径24mmである。チツプ１１７
の開放端表面はまた幅３mm深さ0.5mmそして内径
40mmの外周環状溝１１９を有している。これら溝
１１９および１２２は、直径10mmで深さ0.5mmの
一対の部分円形スロツト１２６および１２７によ
つてチツプ１１７の開放端表面の長軸上に直径上
対向した位置において相互につながつている。こ
れら溝１１９，１２２およびスロツト１２６，１
２７以外のチツプ１１７の開放端表面は平坦に且
つ滑らかに加工されている。第４ａおよび第４ｂ
図に示された実施例に見られるようにインサート
１２１は（図示されていないが）チツプ１１７の
開放端手前約0.1mmで終つている。 上記第１電極と一緒に第６ａおよび第６ｂ図に
記載の第２電極を用いて、また副電極２６を用い
て行なわれる抵抗焼結処理は典型的な例であり、
その結果は以下に示されている。

【表】

【表】 グラフアイト（FORDATH EC3）インサート
１２１がホツト−プレス・シリコン・ニトライド
或いは焼結化シリコン・アルミニユウム・オキシ
ニトライド（イギリス国、ルーカス・シヤロン・
リミテツド社製々品）に置き換えられても同様の
結果が得られることが判明した。 第４ａおよび第４ｂ図に示された第１電極の代
りに第７ａおよび第７ｂ図に示された第１電極を
用いると実施例４に依つて得られた結果に比べて
加熱時間の減少が得られた。この事は第１電極と
裏当て板との当接面積の減少に起因しチル効果の
軽減が結果として発生するからである。しかし、
局部溶解の危険がない訳でもない。 実施例 ６ 物者Ｆの例において、この物質は実質的に液相
を形成するような組成物は含有されていないが、
これを実施例５に従つて処理したが副電極は用い
ず、初期圧力Ｐ１を5517KPa（800p.s.i.）にし、
二次圧力Ｐ２を15170KPa（2200p.s.i.）にして６
秒間、且つ25から36キロアンペアにて合計7.5秒
間で行なつた。最終総体密度がおよそ75％であつ
た。しかし、摩擦物質の中央部分、即ち電極のイ
ンサートに対応する部分が焼結不十分であつた。 しかしながらこの事はブレーキパツドにとつて
は大した短所となるものではないがこの使用例に
おける電流分布を制御するための中央に配置され
たインサートの威力を示すものである。 このことは実施例２と比較されるべきであり、
実施例２においては焼結が副電極無しで行なわれ
物質Ａが用いられ且つこの物質が液相焼結から来
る利点が期待されたものであり、故にその中心領
域は充分に焼結されたものである。しかしながら
以前にも述べたように摩擦物質が液相物質を実質
的分量含有している場合には副電極を使用する方
が好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図はオートバイのデイス
クブレーキ用の摩擦要素の側面図および平面図そ
れぞれを示し、第２ａ図乃至第２ｅ図は第１ｂ図
と類似であるが他の形状の裏当て部材を有する摩
擦要素の図、第３図はこの発明の１例に係る方法
による第１図に示す摩擦要素の製造装置の断面
図、第４ａ図および第４ｂ図は第３図に示す装置
の第１電極の平面図および断面図、第５ａ図およ
び第５ｂ図は第３図に示す装置の第２電極の平面
図および断面図、第６ａ図および第６ｂ図は第４
ａ図および第４ｂ図の第１電極と共に用いる第２
電極の別形状のものの第５ａ図および第５ｂ図と
類似の図、第７ａ図および第７ｂ図は第６ａ図お
よび第６ｂ図の第２電極と共に用いる第１電極の
変形例の第４ａ図および第４ｂ図と類似の図、第
８図は典型的な摩擦材料に抵抗焼結処理を行う場
合の電圧、抵抗および電力を、時間に対してプロ
ツトしたグラフ、第９図は種々の摩擦材料に対す
る、圧力対抵抗性のグラフを示す。 図中の符号、９……裏当て板、１０……摩擦パ
ツド、１３……空洞、１４……摩擦材料、１５…
…第１電極、１６……第２電極、１８……凹部、
２１……挿入体、１９，２２……溝、２４……
溝、２５……挿入体、２６……副電極、１１５…
…第１電極、１１６……第２電極、１１８……凹
部、１２１……挿入体、１１９，１２２……溝、
１２４……凹部、１２５……挿入体、１２６，１
２７……溝孔を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性裏当て板に結合された焼結された摩擦
   パツド１０を含む自動車或はオートバイのデイス
   クブレーキ用摩擦要素の製造方法において、 (a) 焼結作業においてパツドの形状をもつダイス
   空洞内に所要の摩擦パツド１０を造る粉末状摩
   擦材料１４を導入し、該ダイス空洞が裏当て板
   ９によつて一端において閉鎖されかつ摩擦材料
   １４が裏当て板９の一方の主表面と接触し、 (b) 第１抵抗加熱用電極１５，１１５と裏当て板
   ９の他方の主表面と係合し、第１電極１５，１
   １５は凹部１８，１１８を有する電極の一末端
   表面を介して裏当て板９と接触し、前記凹部は
   第１電極１５，１１５の残余部よりも低い導電
   率の材料で造られた挿入体２１，１２１によつ
   て少くとも部分的に充たされ、 (c) 粉末状摩擦材料１４が第１電極１５，１１５
   と第２電極１６，１１６との間に含まれかつこ
   れらと電気的に接触するようにダイス空洞内に
   第２抵抗用加熱電極を導入し、 (d) ダイス空洞内の摩擦材料１４を裏当て板９に
   対し圧縮するように第１および第２電極１５，
   １１５および１６，１１６をして互いに相対お
   よび対向運動させ、 (e) 段階(d)と同時に、摩擦材料１４を所要の摩擦
   パツド１０に焼結しかつ裏当て板９に前記パツ
   ド１０を結合するために、裏当て板９および摩
   擦材料１４を通して電極１５，１１５および１
   ６，１１６間に電流を通す段階を含むデイスク
   ブレーキ用摩擦要素の製造方法。 ２ 第１電極１５，１１５が段階(e)において所要
   の加熱効果を生ぜしめるために少くとも１つの溝
   １９，２２，１１９，１２２或は溝孔１２６，１
   ２７をもつ特許請求の範囲第１項記載のデイスク
   ブレーキ用摩擦要素の製造方法。 ３ 挿入体２１，１２１が単に部分的に凹部１
   ８，１１８内を充たす特許請求の範囲第１項或は
   第２項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の製造
   方法。 ４ 挿入体２１，１２１が電極１５，１１５の前
   記末端表面の手前において終端をもつ特許請求の
   範囲第３項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の
   製造方法。 ５ 溝２２，１２２が挿入体２１，１２１の縁部
   まわりに設けられる特許請求の範囲第３項或は第
   ４項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の製造方
   法。 ６ 第２電極１６，１１６が摩擦材料にあらわれ
   た末端表面をもち、前記末端表面が平面状で凹部
   を有しない特許請求の範囲上記各項のいずれか１
   項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の製造方
   法。 ７ 第２電極１６，１１６が摩擦材料に向けられ
   た末端表面をもち、前記末端表面が凹部２４，１
   ２４を有し、かつ前記凹部２４，１２４が第２電
   極１６，１１６の残余部よりも低い導電率材料で
   造られた挿入体２５，１２５によつて完全に充た
   される特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれ
   か１項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の製造
   方法。 ８ 第１電極１５，１１５残余部の電気抵抗に対
   する第１電極の挿入体２１，１２１の電気抵抗の
   比が100：１よりも大きい特許請求の範囲上記各
   項のいずれか１項記載のデイスクブレーキ用摩擦
   要素の製造方法。 ９ 第２電極１６，１１６の残余部の電気抵抗に
   対する第２電極の挿入体２５，１２５の電気抵抗
   の比が100：１よりも大きい特許請求の範囲第７
   項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の製造方
   法。 １０ 副電極２６が第２電極１６，１１６と粉末
   状摩擦材料との間に提供され、前記副電極２６が
   空洞の断面積にわたつて延びかつ第２電極１６，
   １１６よりも低い導電率材料で形成される特許請
   求の範囲上記各項のいずれか１項記載のデイスク
   ブレーキ用摩擦要素の製造方法。 １１ 第２電極１６，１１６の電気抵抗に対する
   副電極の電気抵抗の比が50：１よりも大きい特許
   請求の範囲第１０項記載のデイスクブレーキ用摩
   擦要素の製造方法。 １２ 段階(d)が予め定めた時間で第１の予め定め
   た圧力において摩擦材料を圧縮し、次に第２の予
   め定めた圧力において摩擦材料を圧縮し、前記第
   ２の予め定めた圧力が前記第１の予め定めた圧力
   よりも高い、特許請求の範囲上記各項のいずれか
   １項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の製造方
   法。 １３ 第１の予め定めた圧力が、粉末状摩擦材料
   が200mm．Ω．cmより小さい抵抗率をもつように
   圧縮される値をもつ特許請求の範囲上記各項のい
   ずれか１項記載のデイスクブレーキ用摩擦要素の
   製造方法。 １４ 第２の予め定めた圧力を加える間、動力入
   力が摩擦材料の抵抗が安定化するまで制御され、
   次いで動力入力および電流が減ぜられる特許請求
   の範囲第１２項或は第１３項記載のデイスクブレ
   ーキ用摩擦要素の製造方法。 １５ 導電性裏当て板９に結合された焼結摩擦パ
   ツド１０を含む自動車或はオートバイのデイスク
   ブレーキ用摩擦要素の製造装置において、摩擦パ
   ツド１０の形状をもちかつ裏当て板９によつて閉
   鎖されるように配置された一端をもつダイス空洞
   １３、ダイス空洞１３に面対するものとは反対側
   の裏当て板９の主表面と係合するように配設され
   た第１抵抗加熱用電極１５，１１５、および使用
   時に裏当て板９によつて閉鎖される末端とは反対
   側のダイス空洞１３の末端と係合可能な末端をも
   つ第２抵抗加熱用電極１６，１１６を含み、かつ
   第１電極１５，１１５が凹部１８，１１８を有す
   る裏当て板係合末端表面をもち、かつ前記凹部１
   ８，１１８が第１電極の残余部よりも低い導電率
   の材料で造られた挿入体２１，１２１によつて少
   くとも部分的に充たされるデイスクブレーキ用摩
   擦要素の製造装置。