JP2017207123A - ディスクブレーキパッドの成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクブレーキパッドの摩擦部材の面取り部とその他の部分の密度差が小さい均質なディスクブレーキパッドの成形方法を提供する。【解決手段】下部金型と、摩擦部材の外周形状を形成する型孔を有する上部金型と、摩擦部材の上端面を成形する成形型と、面取り部を成形する成形型とからなる金型装置を用いて、下部金型上にバックプレートを載置するとともに、所望の位置に上部金型を配置して押型の型孔とバックプレートにより形成されるキャビティに摩擦部材組成物からなる原材料を充填し、前記摩擦部材の面取り部を形成する成形型を下降させて、面取りによって形成される切欠きの体積分に相当する原材料を予め中央に流動させた後、前記摩擦部材の上端面を成形する成形型を降下させて、原材料を熱圧成形して、バックプレートの一端面に面取り部を形成した摩擦部材を一体に成形する。【選択図】図２

Description

本発明は、二輪車または四輪自動車の制動に用いられるディスクブレーキパッドの成形方法に関する。

二輪車または四輪自動車に取り付けられているディスクブレーキに用いられるブレーキパッド１０は、一般に、図１に示すように、基材繊維、有機結合材、摩擦調整剤を含む摩擦部材１１を鋼板製等のバックプレート１２に重ね合わせ、圧縮成形したものが用いられている。ディスクブレーキにおいては、ディスクパッド１０を回転している金属製のディスクロータに押し当て、その際の摩擦力により自動車等を制動するが、制動中にディスクパッド１０やディスクロータ等が振動してブレーキ鳴きを発するという問題がある。このような制動中の鳴きの発生を抑制する方策として、図１に示すようにディスクブレーキパッド１０の摩擦部材の端部に面取り１１ａを設ける方法が行われている。また、摩擦面に浸入した泥や摩擦により発生した摩耗粉を摩擦面から排除するための溝部１１ｂを摩擦面から略鉛直方向に形成したものも存在する。

摩擦部材の角部の面取り１１ａおよび溝部１１ｂは、一般的に、摩擦部材を板状に圧縮成形した後に、研削加工や切削加工等を施して形成される。すなわち、面取り部１１ａは、角部（斜線部）を除去することにより形成（例えば、特許文献１等参照）される。また、溝部１１ｂは摩擦部材の上端面から溝加工することにより形成される。

なお、面取り部１１ａは、摩擦部材を圧縮成形する成形型に傾斜面を設け、この傾斜面によって面取り部１１ａを形成する方法（例えば、特許文献２、３等）や、成形型に設けたスリット部により溝部１１ｂを形成する方法（例えば、特許文献３等）が提案されている。

特開平９−１３６２５５号公報 実公平５−２６３６１号公報 特開２００４−３２４７６３号公報

特許文献１等に記載される、研削等により摩擦部材の端部に面取りを形成する方法では、面取りを形成するための加工工程が別工程として必要となり、加工コストが上昇する。また、角部を削って除去するため、その分だけ原材料が無駄になるとともに、研削加工によって発生する研磨粉の廃棄処理コストにより、更に製造コストの上昇を招くこととなる。

一方、特許文献２、３等に記載される、摩擦部材を圧縮成形する金型により、摩擦部材の端部に面取りを形成する方法では、面取りを形成するための別工程は不要となる。しかしながら、成形金型に摩擦部材の原材料を平坦に充填して圧縮成形する場合、摩擦部材の原材料は繊維材を多く含み流動性が低いため、面取り部とその他の部分における原材料の圧縮比率の差により、面取り部の密度がその他の部分の密度よりも高くなりやすい。この場合、摩擦部材の摩耗が進行すると鳴きが発生しやすくなる。また、摩擦部材の面内の大きな密度差は、クラックの発生等による破損の原因にもなり得る。

また、予備成形して得られた予備成形体をその後の加熱加圧工程においてバックプレートと一体化する場合、予備成形体の強度が低いものであると、その後の加熱加圧工程に移送する際に予備成形体の破壊が生じる虞がある。

これらのことから、本発明は、圧縮成形によりディスクブレーキパッドの摩擦部材の面取りを形成するディスクブレーキパッドの成形方法であって、摩擦部材の面取り部とその他の部分の密度差が小さい均質なディスクブレーキパッドの成形方法を提供することを目的とするとともに、予備成形体の強度が低い場合であっても取扱いの容易な予備成形体を得ることができるディスクブレーキパッドの成形方法を提供することを目的とする。

本発明のディスクブレーキパッドの成形方法は、下部金型と、摩擦部材の外周形状を形成する型孔を有する上部金型と、摩擦部材の上端面を成形する成形型と、面取り部を成形する成形型とからなる金型装置を用いて、下部金型上にバックプレートを載置するとともに、所望の位置に上部金型を配置して押型の型孔とバックプレートにより形成されるキャビティに摩擦部材組成物からなる原材料を充填するとともに、前記摩擦部材の面取り部を形成する成形型を下降させて、面取りによって形成される切欠きの体積分に相当する原材料を予め中央に流動させ、次いで、前記摩擦部材の上端面を成形する成形型を降下させて、前記面取り部を形成する成形型の面取り面の上面側位置と前記上端面を成形する成形型の成形型面の位置が一致させ、その後、前記摩擦部材の面取り部を形成する成形型と前記摩擦部材の上端面を成形する成形型を同期して降下させて原材料を熱圧成形して、バックプレートの一端面に面取り部を形成した摩擦部材を一体に成形することを特徴とする。

本発明のディスクブレーキパッドの成形方法においては、前記摩擦部材の上端面を成形する成形型に摩擦部材の溝部を形成する凸部を設けることができ、また、前記溝部を形成する凸部を前記摩擦部材の上端面を成形する成形型と独立して駆動できる凸部駆動手段を設けることもできる。

本発明のディスクブレーキパッドの成形方法によれば、別工程の加工工程が不要となるとともに、原材料が無駄にならず、研磨粉の廃棄処理コストが不要になることから、製造コストの削減を図ることができる。また、面取り部の密度とその他の部分の密度の差が小さく均質なディスクブレーキパッドを製造することができる。さらに、予備成形体の強度が低い場合であっても取扱いの容易な予備成形体を得ることができる。

代表的なディスクブレーキパッドの模式図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図を示す。また、斜線で示されている範囲が面取り部分である。 本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、原材料の充填状態を説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、摩擦部材の面取り部を形成する成形型の原材料への押し込み状態を説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、摩擦部材の上端面を成形する成形型の降下状態を説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、原材料の圧縮状態を説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、予備成形体の抜き出し状態を説明する模式図である。 予備成形体の熱圧成形を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、原材料の充填状態を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、摩擦部材の面取り部を形成する成形型の原材料への押し込み状態を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、摩擦部材の上端面を成形する成形型の降下状態を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、原材料の圧縮状態を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法における、予備成形体の抜き出し状態を説明する模式図である。

［第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法］
本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法を図２〜図６により説明する。下部金型２には凹部２ａが設けられており、この凹部２ａにバックプレートＢを収容する。バックプレートＢを収容する下部金型２上には、摩擦部材の外周形状を形成する型孔を有する上部金型１が配置される。

成形型は、摩擦部材の上端面を成形する成形型４と、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３により構成される。摩擦部材の面取り部を成形する成形型３は流体圧シリンダ等の駆動手段により摩擦部材の上端面を成形する成形型４と独立して上下方向に駆動できるよう構成される。また、摩擦部材の上端面を成形する成形型４には、摩擦部材１１の溝部１１ｂを形成するための凸部４ｂが形成されている。

このような金型装置を用いる本発明の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法においては、図２に示すように、原材料Ｍは、バックプレートＢと上部金型１の型孔により形成されるキャビティに投入されて充填される。このときの原材料Ｍの嵩高さはＨ０となっている。

摩擦材の原材料Ｍは、繊維基材、有機結合剤、摩擦調整材等からなる。基材繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ロックウール、アラミド繊維、アクリル繊維等を用いることができる。有機結合材としては、熱硬化性樹脂であって、フェノール骨格を有する、熱劣化しても炭素として残りにくい樹脂が好ましい。フェノール樹脂やアクリルや各種エラストマで変性したフェノール樹脂等を用いる事ができる。摩擦調整剤としては、アルミナやジルコニア等の無機粉末粒子、黒鉛、硫化アンチモン、硫化錫等の金属硫化物、カシューダスト、ゴムダスト等の有機粉末を用いることができる。

次いで、図３に示すように、充填された原材料Ｍ中に、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３を降下させて、面取りによって形成される切欠きの体積分に相当する量の原材料Ｍを、成形する前の嵩高Ｈ０の状態で、予め中央に流動させる。このときの摩擦部材の面取り部を成形する成形型３の押し込み深さＨは、予備成形する前の原材料の嵩高状態Ｈ０から３０〜５０％が好ましい。

その後、図４に示すように、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３は、押し込み深さＨで原材料Ｍに押し込んだ状態を維持したまま、摩擦部材の上端面を成形する成形型４の下端面の高さが、面取り部を成形する成形型３の傾斜部端面の高さと一致するまで、摩擦部材の上端面を成形する成形型４を降下させる。

摩擦部材の上端面を成形する成形型４の下端面の高さと、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３の傾斜部端面の高さが一致したら、図５に示すように、摩擦部材の上端面を成形する成形型４と面取り部を成形する成形型３を同期させて降下させて、原材料Ｍの圧縮成形を行い、成形体Ｐとする。成形体ＰはバックプレートＢ上に直接成形され、一体となった予備成形体が得られる。

原材料Ｍの圧縮成形が終了したら、摩擦部材の上端面を成形する成形型４および摩擦部材の面取り部を成形する成形型３を上昇させるとともに、上部金型１を上方に移動させ、図示せぬ抜き出しピン等の抜き出し手段により、バックプレートＢと成形体Ｐが一体となった予備成形体１０’を抜き出す。

予備成形体１０’の成形体Ｐは、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３により角部が面取り部１１ａとして形成されるとともに、摩擦部材の上端面を成形する成形型４に形成された摩擦部材１１の溝部１１ｂを形成するための凸部４ｂにより、溝部１１ｂが形成されたものとなる。このため、面取り部１１ａを形成するための面取り加工や、溝部１１ｂを形成するための溝加工が不要となる。

また、上記ように摩擦部材の面取り部を形成する成形型３と摩擦部材の上端面を形成する成形型４に分割された成形型を用い、摩擦部材の上端面を形成する成形型４が原材料Ｍに接触しない状態で、傾斜面を有する摩擦部材の面取り部を形成する成形型３を原材料Ｍ中に深くまで押し込むことにより、面取り部の原材料Ｍを充分に中央に流動させた後、真原材料Ｍを圧縮成形するため、成形後の成形体Ｐは、面取り部１１ａの密度と他の部分の密度の差が小さいものとなる。

さらに、成形体Ｐは上記のように中央部に溝部１１ｂが形成されており、成形体Ｐ単体では溝部１１ｂからの破断が生じる虞があるが、上記の成形体ＰはバックプレートＢ上に一体に成形されていることから、溝部１１ｂからの破断の虞なく取り扱うことができ、次工程へ搬送することが容易となる。

予備成形金型の面取り部の角度は、熱成形で形成される面取りの角度が好ましいが、中央部の水平面に対して１０°以上であれば原材料は十分に流動する。また、予備成形金型の面取り部の幅は、熱成形で形成される面取り幅の８０％から１２０％が好ましいが、熱成形で形成される幅がより好ましい。

得られた予備成形体１０’は、図７に示すように、熱圧成形用の金型７の型孔と熱成形用成形型８で加熱し熱圧成形され、熱圧成形品を金型７から抜き出した後、熱処理、塗装、加工等を施して、図１に示すようなディスクブレーキパッドとする。

［第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法］
本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法を図８〜図１２により説明する。上記の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法で用いた金型装置においては、摩擦部材１１の溝部１１ｂを形成するための凸部４ｂを摩擦部材の上端面を形成する成形型４に固定して配置したものとしたが、本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法で用いる金型装置は、摩擦部材の上端面を成形する成形型４内に流体圧シリンダ等の凸部駆動手段５ａを設けて、摩擦部材１１の溝部１１ｂを形成するための凸部５を、摩擦部材の上端面を形成する成形型４とは独立して昇降可能とした点が異なる。

また、上記の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法で用いた金型装置においては、下部金型２にバックプレートＢの収容凹所２ａを設けて下部金型２内にバックプレートＢを収容したが、第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法で用いた金型装置においては、下部金型２の上端面を平坦面として形成して、下部金型２の上面にバックプレートＢを載置するとともに、上部金型１にバックプレートＢと嵌合する凹所１ａを設けてバックプレートＢに対する上部金型１の位置決めを行うものとした。

他の構成は、上記の第１の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法で用いた金型装置と同じである。

このような金型装置を用いる本発明の第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法は、第１の実施形態と同様に、原材料Ｍは、バックプレートＢと上部金型１の型孔により形成されるキャビティに投入されて充填される（図８）。

次いで、図９に示すように、充填された原材料Ｍ中に、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３を降下させて、面取りによって形成される切欠きの体積分に相当する量の原材料Ｍを、予め中央に流動させる。このとき凸部５についても摩擦部材の面取り部を成形する成形型３についても降下させて、溝部１１ｂの体積分に相当する量の原材料Ｍを他の部分に流動させる。

その後、第１の実施形態と同様に、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３は、押し込み深さＨで原材料Ｍに押し込んだ状態を維持したまま、摩擦部材の上端面を成形する成形型４の下端面の高さが、面取り部を成形する成形型３の傾斜部端面の高さと一致するまで、摩擦部材の上端面を成形する成形型４を降下させる（図１０）。このとき凸部５についても原材料Ｍに押し込んだ状態を維持したままとして摩擦部材の上端面を成形する成形型４の降下を行う。

摩擦部材の上端面を成形する成形型４の下端面の高さと、摩擦部材の面取り部を成形する成形型３の傾斜部端面の高さが一致したら、図１１に示すように、摩擦部材の上端面を成形する成形型４と面取り部を成形する成形型３を同期させて降下させて、原材料Ｍの圧縮成形を行い、成形体Ｐとする。成形体ＰはバックプレートＢ上に直接成形され、一体となった予備成形体が得られる。このとき凸部５についても摩擦部材の上端面を成形する成形型４と同期して降下して溝部１１ｂの成形を行う。

原材料Ｍの圧縮成形が終了したら、第１の実施形態と同様に、摩擦部材の上端面を成形する成形型４および摩擦部材の面取り部を成形する成形型３を上昇させるとともに、上部金型１を上方に移動させ、図示せぬ抜き出しピン等の抜き出し手段により、バックプレートＢと成形体Ｐが一体となった予備成形体１０’を抜き出す（図１２）。

このような第２の実施形態のディスクブレーキパッドの成形方法においては、溝部１１ｂを成形する凸部５が、摩擦部材の上端面を成形する成形型４と独立して昇降駆動できるため、原材料Ｍの圧縮成形に先立ち、溝部１１ｂの体積分に相当する量の原材料Ｍを他の部分に流動させることができるので、得られる摩擦部材の密度が各部でより均一にすることが可能となる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

予備成形型の面取り部を成形する金型１の押込み深さＴを実施例１から７まで各々変化させた時の条件で作製した。なお、一体の金型を用いた面取り部のない状態（フラット）のものを比較例とする。なお、本実施例の予備成形型は、面取り部の角度が２４．６°、面取り部の幅が１１．５ｍｍ、中央部の幅が９７ｍｍのものを用い、摩擦材の原料Ｍの嵩高Ｔ０を６０ｍｍとして作製を行った。

上記、実施例及び比較例の予備成形体を、面取り部とその他の部分（中央部）の密度をアルキメデス法にて測定した。また、比較例の予備成形体と実施例で比較的比較例と同等の予備成形体の鳴き発生頻度率（％）を測定した。結果を表１に示す。

表１に示すように、予備成形型の面取り部を成形する金型の押し込み深さを最適な深さに設定する事により、面取り部とその他の部分の密度差が小さく均質なディスクブレーキパッドを製造することが可能となり、鳴きの発生頻度率も同等の結果が得られる。

本発明のディスクブレーキパッドの製造方法は、別工程の加工工程が不要となるとともに、原材料が無駄にならず、研磨粉の廃棄処理コストが不要になることから、製造コストの削減を図ることができ、また、面取り部の密度とその他の部分の密度の差が小さく均質なディスクブレーキパッドを製造することができる、これにより得られるィスクブレーキパッドは、面取り部とその他の部分の密度差が小さく、摩擦材の摩耗が進行しても鳴きが発生し難いものであるから、二輪車または四輪自動車の制動に用いられるディスクブレーキ用ブレーキパッドに好適である。

１…上部金型、２…下部金型２、２ａ…凹部、３…摩擦部材の面取り部を成形する成形型、４…摩擦部材の上端面を成形する成形型、４ｂ…凸部、５…凸部、１０…ディスクパッド、１０’…予備成形体、１１…摩擦部材、１１ａ…摩擦部材の面取り、１１ｂ…摩擦部材の溝部、１２…バックプレート、Ｂ…バックプレート、Ｍ…原材料、Ｐ…成形体

Claims (3)

1. 下部金型と、摩擦部材の外周形状を形成する型孔を有する上部金型と、摩擦部材の上端面を成形する成形型と、面取り部を成形する成形型とからなる金型装置を用いて、
   下部金型上にバックプレートを載置するとともに、所望の位置に上部金型を配置して押型の型孔とバックプレートにより形成されるキャビティに摩擦部材組成物からなる原材料を充填するとともに、
   前記摩擦部材の面取り部を形成する成形型を下降させて、面取りによって形成される切欠きの体積分に相当する原材料を予め中央に流動させ、
   次いで、前記摩擦部材の上端面を成形する成形型を降下させて、前記面取り部を形成する成形型の面取り面の上面側位置と前記上端面を成形する成形型の成形型面の位置が一致させ、
   その後、前記摩擦部材の面取り部を形成する成形型と前記摩擦部材の上端面を成形する成形型を同期して降下させて原材料を熱圧成形して、
   バックプレートの一端面に面取り部を形成した摩擦部材を一体に成形することを特徴とするディスクブレーキパッドの成形方法。
2. 前記摩擦部材の上端面を成形する成形型に摩擦部材の溝部を形成する凸部を設けた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の成形方法。
3. 前記溝部を形成する凸部を前記摩擦部材の上端面を成形する成形型と独立して駆動できる凸部駆動手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキパッドの成形方法。

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