JPH06505545A - 引抜成形されたブレーキライニングおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 引抜成形されたブレーキライニングおよびその製造方法関連出願の参照 この出願は、［引抜成形されたブレーキライニングおよびその製造方法（Ｐｕｌ ｔｒｕｄｅｄ　Ｂｒａｋｅ　Ｌｉｎｉｎｇｓ　Ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆＭａ ｋｉｎｇ　Ｓａｍｅ）と題された、１９９１年１月２９日出願の本出願人の同時 係属中の出願連続番号環０７／６４７，１３７号の一部継続出願である。

技術分野 この発明はブレーキパッドおよびライニングに関し、特にそれを製造するための 改良された方法および組成に関する。

背景技術 摩擦ブレーキは、基本的には１組の摩擦要素、つまり１つは回転し１つは固定さ れたものであり、それらは係合して、回転要素の速度を低下させるまたは停止さ せるためのブレーキトルクとして測定される摩擦力を発生する。ブレーキは、ブ レーキトルクが、要素を係合するために使用される入力に幾分比例するように設 計される。残念なことに、圧力がブレーキ要素の摩擦応答に影響を与える唯一の 要因である訳ではない。摩擦要素の間での摩擦の影響によって、摩擦力およびブ レーキトルクは、それに伴なう圧力、速度および温度によって変化しかつ安定性 を得るための界面の堆積される膜に依存する。

ブレーキシステムの回転要素は通常はスチールディスクまたはドラムであり、固 定要素は通常は合成パッドまたはシューライニングである。合成要素を形成する 材料は、ブレーキシステムの性能の特性に最も大きな影響を与える、予測不可能 な変動するものである。

近年まで、ブレーキ、クラッチ等のための摩擦パッドおよびディスクの製造に広 く使用されてきた材料はアスベストであった。しかしながら、アスベストは発癌 性物質であり、その利用は潜在的に有害な量を自然環境に放出することがわかっ た。アスベストのように摩耗および熱に耐えられる望ましい特性を有する環境上 安全な適切な材料をみつけるように、広範囲な努力が行なわれてきた。

寿命が長くかつ高い摩擦熱に耐えられる摩擦材料に対する要求を満たすための試 みの中には、樹脂のような結合マトリクスで成型されるさまざまな切断された繊 維を利用するという提案がある。摩擦ユニットは成型プロセスによって形成され 、繊維は任意に配向され、かつ熱および圧力を加えることによって硬化するドラ イパウダ樹脂のようなバインダに配置されるかまたは液体樹脂に配置され硬化す る。

しかしながら、この方法で製造する摩擦ユニットは製造コストが高く、さらに性 能および耐久度が均一でないため、満足のいくものではなかった。たとえば、同 じバッチのユニットは性能の特性が３５％も変わり得る。したがって、−見同一 のブレーキパッドまたはシューでも性能が３５％も変わり得る。このように結果 が均一でないのは、その大部分がマトリクスでの繊維の分布および配向が均一で ないことに起因することがわかった。これによってコストの高い検査および品質 管理の問題だけではなくメインテナンスの問題も生じ、さらに、危険な状態を引 き起こすこともある。たとえば、最初の装備で性能が一致したパッドでも、その 耐用寿命に関しては異なるかもしれない。

本出願人の上述の出願において、本出願人はブレーキパッドおよびライニングの ための改良された方法および組成を開示した。しかしながら、方法および組成を さらに改良することが望ましく、ここに説明するような開発が行なわこの発明の 主な目的は、ブレーキパッドおよびライニングの改良された組成ならびにその製 造方法を提供することである。

この発明の主な局面に従えば、摩擦ユニットを製造するための連続的なプロセス には、強化繊維の複数のストランドをフェノール樹脂材料で含浸させるステップ と、強化繊維の含浸ストランドをコンポジット成形ダイを介して引出し、摩擦ユ ニットの少なくとも一部分の周辺構成を有するボディを形成するステップと、ボ ディを複数の摩擦ユニットに選択的に切断するステップとが含まれる。

この発明の他の局面に従えば、強化繊維のストランドはモールドで選択的に配向 され、フェノール樹脂の組成で成型される。

図面の簡単な説明 この発明の上述のおよび他の目的および利点は、添付の図面とともに読めば以下 の説明から明らかになるであろう。

図１は、この発明を実行するための装置および好ましい方法を概略的に示す斜視 図である。

図２は、この発明に従ったブレーキパッドの詳細な断面図である。

図３は、この発明に従ったドラム型ブレーキのブレーキシューライニングの斜視 図である。

発明を実行するための最良モード 図面の図１を参照すると、この発明に従ったブレーキ摩擦ユニットを製造するた めのこの発明のプロセスを実行するための例示的なシステムが概略的に示されて いる。一般に数字ｌＯとして示されるシステムは複数のクリール１２を含み、そ こから、長く延びた途切れない繊維の複数のストランド１４が引っ張られ、適切 なガイドローラまたはバー１６を介して熱可塑性バス１８に渡される。繊維また はストランド１６はそのバスを介して、繊維またはストランドを含浸するだめの 、リザーバ２０に含まれる適切な樹脂のバスを通過する。ストランド１４は適切 なガイドローラまたは手段２２の下を、次にガイドローラ２４の上を、さらに摩 擦ユニットの少なくとも一部分の形または構成を与えるだめのダイ２６に案内さ れる。

ストランド、特にガラス繊維には、サイジング処理、すなわち繊維とマトリクス とを確実にしっかりと結合させるために化合物または化学薬品を利用することが 必要とされ得る。−塊の粗糸（ストランドまたは繊維の束）が使用され得る。− 塊の粗糸は、冷たい空気を強制的にあてることによって標準粗糸をくだくまたは ばらばらにするプロセスによって作り出される。これによって、■）直径が増加 し、ガラスの含有率の低い引抜成形体をいっばいにするのに役立つ、および２） 「破片」によって樹脂マトリクスとの十分な機械的結合が得られる、という２つ の有用な特性が生しる。より一般的には、正しい大きさの繊維の従来的な粗糸が 利用される。

含浸ストランドはダイ２６を通過し、そこでそれらの所望の構成の一部分が形作 られかつそれらは少なくとも部分的に硬化される。それらは、ブレーキパッドま たは他のものの少なくとも一部分の周辺構成が製造されているバーまたはブロッ ク２８という形状でダイから出てくる。図示した実施例において、バーまたはブ ロック２８は液圧引張機等のような適切な手段によってダイ２６から引っ張られ るまたは引き出され、個々のブレーキパッドユニットまたは断片に切断されるよ うに位置づけされる。

図示した実施例では、そのプーリーまたはローラ３６および３８上に支持された 帯鋸３４のような適切な切断装置は、バーを切断して複数のブレーキパッド４ｏ にするためにバー２８の軸または動きに対して横切るように動くことができる。

ウォータジェット、レーザ、研磨材または他の手段のような他の適切な切断装置 か利用されてもよい。この実施例において切断表面は摩擦表面を表し、繊維は好 ましくはこの表面に対してほぼ垂直または直角である。幾つかの例においては、 摩擦表面に対して繊維に異なる角度を与えることも望ましいかもしれない。これ は、摩擦ユニットをバーからその軸に対する所望の角度で切断することによって 達成される。

ブレーキパッドは、バーから切断されるとコンベアベルト４２の上に落ち、ブレ ーキパッドに取付穴５０および５２をあけるためのパンチまたはドリルブレス４ ８の動作のためにジグまたは取付具４４および４６によって保持される位置に移 動する。その後パッドは適切な貯蔵容器またはビン５４に溜められ、その後梱包 され出荷される。これによって製造プロセスは非常に効率がよく経済的となる。

結合型パッドの場合、ドリルおよびパンチの動作はプロセスから排除されてもよ い。

ブレーキパッドまたはライニングのための強化繊維１４は好ましくはガラス繊維 であるが、他の材料および繊維またはその組合せを含んでもよい。さらに、他の 繊維が選択されたさまざまな分布および割合でガラス繊維と織られるまたはそれ に分布されてもよい。たとえば、摩耗、フェードおよび冷却のようなさまざまな パラメータを最適化するために、さまざまな繊維がユニットにおいてさまざまな 度合いで分布され得る。

多（の異なる繊維またはストランドおよび組合せが利用されてもよく、これには ガラス、岩石、セラミック、カーボン、黒鉛、アラミド、ノメックス（口ｏｍｅ ｘ）、および他の有機および無機材料の繊維が含まれるが、それらに制限されな い。銅およびアルミニウムのようなさまざまな金属繊維も、非金属繊維とさまざ まな割合で利用され得る。

説明したように、製造システムおよびプロセスによって、繊維の配向を制御する ことおよび樹脂マトリクス内での繊維の均一性および密度を制御することができ る。たとえば、摩擦装置の組成によって、その耐久性、耐熱および耐摩擦のよう なその特性の多くが決定される。このプロセスでもって、繊維はブレーキパッド または摩擦装置の摩擦表面に対していずれの適切な角度でも均一に制御可能に配 向され得る。したがって、このプロセスおよび材料によって予測可能な一定の優 れた性能を得ることができる。

マドＩＪクス材料は、熱可塑性材料または非熱可塑性材料のいずれの適切な樹脂 でもよく、さらにそれはさまざまな硬化の形態を必要とし得る。たとえば、それ は冷却、またはＵＶまたは他の照射等を使用することによって硬化され得る。

本出願人は、熱可塑性でない特定のフェノール樹脂が好ましい材料であることを 見いだした。これらは、この製造プロセスおよびその応用のための多くの所望の 特徴を有することがわかった。たとえば、１つの好ましいフェノール樹脂は商標 ＣＥＬＬＯＢＯＮＤおよび商品番号Ｊ２０４１ＬとしてＢＰケミカル（ＢＰ　Ｃ ｈｅｍｉｃａｌｓ）から入手可能である。それは熱硬化引抜成形およびプレス成 型に使用するための高い粘性のフェノールとして説明される。それは如何なる触 媒も必要とせず、かつ適度に速いライン速度および硬化サイクルを与える。これ によって、生産の効率が向上する。

マトリクスの材料には、黒鉛およびまたは非鉄金属粉末のような、熱放散および ／または摩擦調整剤が含まれる。

たとえば、約１ないし１０重量パーセントの黒鉛粉末および／または１種類以上 の非鉄金属粉末がマトリクスの材料に加えられてもよい。

ガラスまたは繊維対樹脂マトリクスの割合は、ガラスまたは繊維を約１に対し樹 脂を２から、繊維を約３に対し樹脂を１まで変化し得る。ガラス対マトリクスの 好ましい組成は、ガラス約４０ないし６０％に対して樹脂またはマトリクスが６ ０ないし４０％の混合である。マトリクスは好ましくは、５ないし１０重量％の １種類以上の黒鉛粉末、銅粉末およびアルミニウム粉末を有する。さらに、アラ ミドバルブおよび他の合成繊維バルブがマトリクスの材料に加えられるかまたは 分布されてもよい。

他の特定の応用に対して特定の熱可塑性材料が望ましいかもしれない。たとえば 、熱可塑性材料は適切なポリエステルであってもよく、さらに摩擦制御および熱 放散に役立つように、黒鉛粉末または他の材料のような成分を有してもよい。た とえば、熱可塑性材料に均一に分布された１ないし約１０重量パーセントの黒鉛 粉末は熱放散の役に立つ。

代替的な組成には、銅、アルミニウム等の非鉄金属粉末のような他の材料が少量 台まれ得る。たとえば、１ないし１０重量パーセントの銅粉末を熱放散を強化す るために利用してもよい。

本出願人は、さまざまな割合および組成の材料がブレーキパッドおよびライナー ユニットの性能の特徴に影響を与えることを発見した。たとえば、以下の範囲の 例を構成し、テストした。

ガラスの含有量が約３７ないし５１体積％（約５５ないし６８重量％）であり、 樹脂のマトリクスが約５ないし１０重量％の黒鉛および銅の微細粉末を含む。

約５ないし１０重量％の銅および５ないし１０重量％の黒鉛を有する、フェノー ル樹脂のマトリクスの約５８ないし約５９重量％（４１体積％）の範囲内のガラ ス繊維の組成から最良の結果が得られた。これらのサンプルはアスベストの制御 のサンプルの温度の動きにより近いものであった。

図２を参照すると、ブレーキパッド４０の断面図に、熱可塑性材料１９のマトリ クスのガラス繊維１４が示されている。繊維１４はブレーキパッド４ｏの摩擦表 面５６に実質的に垂直に示されている。ブレーキシューおよびクラッチパッドの ような他の摩擦装置は、好ましくは同じように配向されるストランドまたは繊維 を有するであろう。繊維の密度および混合は特定の応用に適合するように変えら れてもよい。

このプロセスではブレーキパッドが示されているが、クラッチ摩擦パッドおよび ブレーキシュー型のパッドもこのプロセスで製造され得ることが明らかである。

ダイは、出てくるものを形作るために、繊維が好ましくは摩擦表面に対して直角 に均一に配向されるようにセットされる。しかしながら、特定の応用においては 、摩擦表面に対して平行に配向することが満足がいくまたは好ましいかもしれな い。

たとえば、図３に示したようなブレーキシューおよびドラムの構成において、繊 維は、製造を簡略化するために好ましくは摩擦表面に対して平行に走り得る。図 示のように、典型的なブレーキドラム５８はブレーキシューライニング６２によ って係合される内側の摩擦表面６ｏを有するように示される。ライニング６２は 繊維で形成され、その端は６４に示され、繊維は矢印６６で示されるように摩擦 表面に対して平行に配向される。繊維をこのように配向することによって、経済 的に構成することができる。カーブした薄い引抜成形されたバーまたはスラブは 図１に示すように切断され、ライナーユニットを形成することができる。

シューライニングは、引抜成形プロセスによって薄いアーチ型スラブという形状 で形成され、ライニングは上述のようにパッドに応じた幅に切断される。これに よって一定の均一なユニットを生産する経済的な技術が得られる。しかしながら 、摩擦に対して繊維を垂直に配向することが望まれる場合、矩形スラブはアーク に沿って切断され、カーブした摩擦表面を形成し得る。

対象物は、レーザ、水または他の手段のようないずれの適切な手段によっても引 抜成形されたバーから切断され得る。この方法およびプロセスによって、アスベ ストを含まない高品質の摩擦ユニットを生産するための非常に効率のよい製造プ ロセスおよび／または制御された均一な組成および品質が得られる。引抜成形プ ロセスによって繊維の密度、混合および配向を連続的に注意深く制御することが できる。

この引抜成形プロセスが好ましいが、対象物はさらにフィラメントワインディン グプロセスを含む他の類似したまたは派生的なプロセスによっても製造され得る 。このプロセスによって、ストランドまたはフィラメントは、ドラムまたは円形 リム上に支持される圧縮モールドキャビティの上にまたはそこに巻付けられ、そ の後、摩擦ユニットに切断されるスラブを形成する。別の派生的なプロセスには 、プレブレツブ繊維（通常引抜成形またはフィラメントワインディングプロセス によって製造される）をモールドキャピテイに配置することが含まれるであろう 。このプロセスはよりコストが高（かつ労働集約型であるが、プレブレツブ繊維 は均一に配向されるであろうため、摩擦ユニットの特徴はより好ましいプロセス の技術と類似するであろう。

本出願人はこの発明を特定の実施例によって図示し説明してきたが、添付の請求 の範囲での規定に従って、この発明の意図および範囲から外れることなく多くの 変更および修正がなされることが理解されるへきである。

国際調査報告 ｌＡｌ讐＋ＭＩ畷１＠ＡａｌＡｓｌｌｌｆｍ絢ＭＮｅＰ□／＋：ＥＯＴ／１Ｙ１ ６「１；フロントページの続き ８２９　Ｋ　１０５：０８ Ｂ２９Ｌ　３１：１６　４Ｆ Ｉ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．摩擦ユニットを製造するための連続的方法であって、強化繊維の複数のスト ランドをフェノール樹脂で含浸するステップと、 前記強化繊維の含浸ストランドを、コンポジット成形ダイに引っ張り、前記摩擦 ユニットの周辺構成を有するボディを形成するステップと、さらに、 前記ボディを複数の前記摩擦ユニットに選択的に切断するステップとを含む、連 続的方法。
2. ２．前記強化繊維が主としてガラス繊維の一塊の粗糸である、請求項１に記載の 連続的方法。
3. ３．前記フェノール樹脂がＣＥＬＬＯＢＯＮＤ樹脂である、請求項１に記載の連 続的方法。
4. ４．繊維対樹脂の比率が約４０ないし６０重量パーセントのオーダである、請求 項１に記載の連続的方法。
5. ５．前記強化繊維が摩擦表面に対して主として垂直に均一に配向される、請求項 １に記載の連続的方法。
6. ６．前記フェノール樹脂が約５ないし１０重量パーセントの黒鉛粉末を有するマ トリクスを形成する、請求項１に記載の連続的方法。
7. ７．前記フェノール樹脂が約５ないし１０重量パーセントの黒鉛粉末および約５ ないし１０重量パーセントの銅粉末を有するマトリクスを形成する、請求項１に 記載の連続的方法。
8. ８．前記摩擦ユニットは摩擦表面を有するブレーキパツドであり、前記繊維は前 記表面に対してほぼ垂直に延在する、請求項１に記載の連続的方法。
9. ９．前記摩擦ユニットは摩擦表面を有するプレーキシューライニングであり、前 記繊維は前記表面に対して実質的に平行に延在する、請求項１に記載の連続的方 法。
10. １０．前記摩擦ユニットは摩擦表面を有するブレーキパツドであり、前記繊維は 前記表面に対してわずかに傾斜する角度で延在する、請求項１に記載の連続的方 法。
11. １１．コンポジット摩擦ユニットを連続的に製造するための方法であって、 強化繊維の長く延びた複数のストランドを選択しかつフェノール樹脂の材料で含 浸するステップと、前記強化繊維の含浸ストランドを予め定められたアライメン トで、コンポジット成形ダイを介して引出し、前記摩擦ユニットの周辺構成を有 するボディを形成するステップと、さらに、 少なくとも１つの摩擦表面に沿って前記ボディを複数の前記摩擦ユニットに選択 的に切断するステップとを含む、方法。
12. １２．前記強化繊維は主としてガラス繊維の一塊の粗糸である、請求項１１に記 載の連続的方法。
13. １３．前記強化繊維は本質的にガラス、岩石、セラミック、カーボン、黒鉛、ア ラミドおよびノメックスからなるグループから選ばれる、請求項１２に記載の連 続的方法。
14. １４．前記フェノール樹脂は本質的にビニールエステルおよびエポキシからなる グループからとられ、かつ本質的に黒鉛、銅、真鍮、鉄およびゴムからなるグル ープからとられる粉末の形態で選択された量の添加物を含む、請求項１３に記載 の連続的方法。
15. １５．連続的製造方法によって製造されるコンポジット摩擦ユニットであって、 強化繊維の複数のストランドを選択しかつ樹脂材料で含浸するステップを含み、 前記選択するステップは、ガラス繊維のストランドの粗糸を選択し、かつそこに 冷たい空気を与えることによってそれを一塊にするステップを含み、さらに、前 記強化繊維の含浸ストランドを予め定められたアライメントで、コンポジット成 形ダイを介して引出し、前記摩擦ユニットの周辺構成を有するボディを形成する ステップと、 前記ボディを複数の前記摩擦ユニットに選択的に切断するステップとを含む、コ ンポジット摩擦ユニット。
16. １６．前記強化繊維には主としてガラス繊維が選択される、請求項１５に記載の コンポジット摩擦ユニット。
17. １７．前記強化繊維は本質的にガラス、岩石、セラミック、カーボン、黒鉛、ア ラミドおよびノメックスからなるグループからとられる、請求項１６に記載のコ ンポジット摩擦ユニット。
18. １８．前記樹脂はフェノール樹脂である、請求項１６に記載のコンポジット摩擦 ユニット。
19. １９．前記樹脂は、約５重量パーセントの黒鉛粉末および約５重量パーセントの 銅粉末を有するフェノール樹脂である、請求項１６に記載のコンポジット摩擦ユ ニット。
20. ２０．前記摩擦ユニットは摩擦表面を有するプレーキシューライニングであり、 前記繊維は前記表面に対してほぼ垂直に延在する、請求項１９に記載のコンポジ ット摩擦ユニット。