JPH0776361B2 - 多数のスタッドを含んでいるブレーキライニングの製造方法及び該方法により得られるブレーキライニング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、青銅又は鉄をベースと
し且つ金属支持体に固定された多数のスタッドを含んで
いるブレーキライニングの製造方法に関する。本発明は
更に、このようにして得られるライニングに関する。

【従来の技術】本出願人が発明した公知のライニング
は、金属支持体に固定された別々のスタッドを含んでい
る。各スタッドは、摩擦材より脆くない焼結金属材料か
ら製造され且つ摩擦材を保護してノッチングを避けるよ
うに適合された円筒形ケーシングを有する。

【発明が解決しようとする課題】製造作業は多様なの
で、スタッドを１つずつ製造するのは複雑であり且つ費
用がかかる。スタッドは個々に固定される。これはライ
ニングの剛性全体の調整の点で不利である。本出願人
は、より耐久性のあるブレーキライニングの得られるよ
り簡単な製造方法の開発に努めた。

【課題を解決するための手段】本発明はまず、焼結摩擦
材から製造され且つそれぞれが摩擦材より脆くない金属
焼結ビードにより側方からシース被覆されている多数の
スタッドが、公知の如く金属支持体、一般にはシートメ
タルに固定されているブレーキライニングの製造方法に
関する。本発明の段階は以下の通りである。 （ａ）金属支持体の一方の面がろう付け−接合用懸濁液
で被覆され、この懸濁液が酸化され次に還元されて付着
性のある面が得られる。 （ｂ）摩擦材を含む粉末混合体が成形され、摩擦材より
脆くない焼結ビードの素材である金属粉末のビードによ
り縁取りされ、多数のスタッド用素材部分に分割され
る。 （ｃ）粉末混合体が圧縮され且つ金属支持体の付着性の
ある面に押圧されて、アセンブリが得られる。 （ｄ）アセンブリを還元雰囲気中で熱処理することによ
りアセンブリの粉末粒子が互いに結合され且つ金属支持
体に接合される。 （ｅ）得られた焼結、接合処理済みの構成部品が、４０
０℃を越える温度で鍛造処理され、このようにして焼結
粉末混合体の高さが少なくとも１５％ほど低くなる。 （ｆ）混合体をその周辺全体がビードにより側方からシ
ース被覆された別々の焼結スタッドに分割するように、
得られるブレーキライニングの剛性を調整するために金
属支持体に対して少なくとも０．５ｍｍの縁部を残し
て、ビード内に溝が製造される。 スタッド用粉末は１回の作業で圧縮され、圧縮された材
料は、粒子を焼結し且つ最終的に支持体にそれを接合に
するための熱処理手段に達する以前には滑動しないよう
に取り扱われ得るように処理済みの金属支持体に固着す
るので、作業（ｂ）及び（ｃ）を組み合わせると、作業
（ｄ）及び（ｅ）が驚くほど簡略化される。次に、後の
スタッドを緻密化するための熱間鍛造が１回の作業で実
施され、次に溝が金属粉末ビード内に形成され且つ摩擦
材混合体を分割する。またこの溝は０．５ｍｍを越え
る、通常０．５〜８ｍｍの縁部を金属支持体上に残す。
その結果、スタッドは共通の底部を有し、その厚さはブ
レーキライニングとそのスタッドとの剛性を調整するよ
うに選択され得る。ろう付け−接合による金属支持体面
の被覆処理は、圧縮及び熱処理作業での粉末混合体の挙
動に関して特に重要である。一般に鋼鉄製の支持体の表
面に行われる従来の脱脂及び／又は砂研磨作業の後に、
この表面は、例えばスプレーガンを使用して、コロジオ
ンのような有機結合剤及びアセトンのような有機溶媒に
懸濁したろう付け−接合用粉末で被覆される。次に、焼
結及び接合により生じる炭素又はすすの痕跡を除去する
ために、結合剤が通常３００℃〜５５０℃で完全に酸化
される。次に、還元雰囲気中において６００℃〜１００
０℃の、通常７５０℃〜９５０℃の温度で処理すること
により酸化物が還元される。このようにすれば、ろう付
け−接合用粉末粒子が金属支持体に拡散結合される。こ
のように処理された表面は密着性が良好であり、且つ粉
末状摩擦材粒子及びビードの金属粉末粒子に対して接合
を施すことができる。このように密着性が良好なので、
段階（ｃ）及び（ｄ）の実施に柔軟性を持たせることが
できる。粉末は支持体から離れた型内で成形され得る。
摩擦材は区画された導入手段を使用することで金属ビー
ド材により仕切られている。次に、個々に又は支持シー
ト上で圧縮が行われ得る。処理された支持シート上で圧
縮するのが好ましい。何故ならば、それにより密着性が
更に良くなり、その結果、圧縮されたアセンブリは、金
属シートが１５度以上傾斜しても滑動しないからであ
る。支持シート上で直接圧縮して粉末を成形するのが遥
かに好ましい。この場合、ライニングと支持体との中間
面に青銅粉末の補充層を加えるのが特に有利であり、こ
のようにして製造後には０．１〜２ｍｍの厚さが、即ち
成形中には通常０．２〜３ｍｍの厚さが得られる。この
ようにして支持体とスタッドとの間の接合結合部が改善
される。次に、焼結及び接合用熱処理並びにその後の熱
間鍛造が、後のスタッドを形成する粉末状摩擦材及び摩
擦材より脆くないシース被覆用ビード素材の金属粉末全
体で実施される。これらの処理は主に、これらの粉末が
青銅をベースとしているか、鉄をベースとしているかに
よって決まる。摩擦材粉末が粉末状グラフィイト、研磨
剤、及び青銅により結合された鉛又はガラスのような溶
剤を含み、摩擦材ほど脆くないビード素材の金属粉末が
青銅、鋳鉄、及び０．４〜１０％のグラファイトを含ん
でいる場合には、段階（ｄ）の焼結及び接合用熱処理は
７５０℃〜１０００℃で１５〜４０分間実施され、段階
（ｅ）の熱間鍛造は４００℃〜９５０℃の温度で実施さ
れる。摩擦材粉末が粉末状グラファイト、研磨剤、及び
鉄により結合された鉛又はガラスのような溶剤を含み、
摩擦材ほど脆くないビード素材の金属粉末が鉄、鋳鉄、
及び０．４〜１０％のグラファイトを含んでいる場合に
は、段階（ｄ）の焼結及び接合用熱処理は８５０℃〜１
１３０℃の温度で実施され、段階（ｅ）の熱間鍛造は６
００℃〜１０５０℃の温度で実施される。熱間鍛造後に
少なくとも７５０℃で静水圧圧縮処理を行うことによ
り、焼結及び鍛造処理の施された粒子間の結合はかなり
改善され得る。この処理により、本発明のブレーキライ
ニングの寿命は１．２〜３倍伸びる。ブレーキライニン
グの製造については以下の実施例で説明する。本発明は
更に、摩擦材より脆くない金属ビードによりシース被覆
された摩擦用スタッドが、それぞれが金属支持体に対し
て少なくとも０．５ｍｍの厚さの縁部を残している空間
により離隔されていることを特徴とする、対応するブレ
ーキライニングに関する。ブレーキライニングは好まし
くは、支持体のすぐ上部に青銅製の薄い（０．１〜２ｍ
ｍ）補充層を有し、それにより支持体とスタッドとの間
の接合接続部の強度が改善される。焼結材料は単一部品
構造であり、またブレーキライニングの素材は単一アセ
ンブリで焼結及び接合用熱処理のために搬送され且つ提
供されるので、製造は大幅に簡略化される。動作時の性
能を決定する剛性は、スタッド間の溝の深さの選択によ
り調整され得る。更に熱間静水圧圧縮処理を実施するこ
とにより、実用寿命も通常３０〜１００％ほど増す。

【実施例】

（１） 図１ａ図及び図１ｂ図は、接合３により金属支
持体４に固定された実質的に正方形の６つのスタッド２
を含んでいる従来技術のライニングを示している。スタ
ッド２が配置されて個々に固定されると、このスタッド
間に空間５が得られる。支持体４はブレーキ装置の組立
て構成部品６に固定される。 （２）図２は、略称で“摩擦粉末”８と、この摩擦粉末
８を包囲し且つ部分８０に分割する“ビード粉末”９，
９０とを含んでいる粉末混合体を成形又は成型するため
の空洞７を含んでいる装置を示している。中間粉末部分
９０は、外側部分９の２〜３倍の大きさであり、且つ製
造後にビードを残すように例えば金属分割用のこぎりで
軸方向溝が設けられている。粉末混合体８，９，９０上
には、０．５ｍｍの最終厚さに相当する厚さを有し且つ
ろう付け−接合により被覆されて金属支持体１２の表面
１１へ直接接触する青銅粉末の補充層１０が備わってい
る。空洞７はダイ１３により範囲を規定され、空洞の底
部はパンチ１４により閉鎖されている。粉末８，９，９
０は最初に区画されたブロック、シュー等により注入さ
れ、その後空洞７は、凹部１５に配置される支持体１２
により包囲され、次に支持体又は金属シート１２を固定
するために上方パンチ１６により包囲されている。この
金属シート１２は必要とあれば、固定用穴１２０を備え
ている。この空洞は、底部パンチ１４が支持体１２及び
任意の固定用穴１２０に対して粉末を圧縮させるために
上昇するときにもダイ１３により範囲を限定されてい
る。冷間圧縮は粉末を圧縮し且つ同時に粉末を支持体又
はベッド１２に固着させる。その結果、粉末は焼結及び
接合用熱処理に向けて安全に移動し得る。 （３）図３は、前述した如く成形圧縮された傾斜状態の
素材１７を示している。傾斜は、支持体１２と水平面と
の角度１８により示されている。この場合、圧縮された
粉末１９の混合体を支持体１２に対して検知し得る滑動
なしに、素材を２０度傾斜させることができた。これ
は、良好な密着性の利点が支持体１２の被覆面１１によ
り得られることを示し、またこれらのライニングが工業
生産に適していることを示している。 （４）図４は、既に焼結及び接合の実施された素材１７
の８００℃での鍛造処理を示している。摩擦粉末及びビ
ード粉末は青銅をベースにしている。焼結された混合体
１７０は可動パンチ２０で鍛造処理され、このようにし
て粉末混合体を圧縮するために粉末混合体の高さが１５
％〜３５％（この場合２５％）ほど低減される。図示す
る如く緻密性は改善され、粒子は相互固着し（図５
ｃ）、このようにして動作時の強度が増す。 （５）４つの製造段階を図５ａ〜図５ｄに示す。図５ａ
は成形（“成型”）後の粉末粒子を示す。図５ｂは焼結
後における、粒子間の接触部分での金属的結合部２０を
示す。図５ｃは熱間鍛造後における、緻密化による粒子
の変形及び相互固着を示す。図５ｄは熱間静水圧圧縮後
における、凝集及び拡張された金属的結合部２１を示
す。機械強度及び実用寿命はかなり増す。 （６）熱間静水圧縮の実施 鍛造処理された素材１７は、真空密閉された熱変形性密
封容器内に置かれた耐火性粒子２２のベッド内に埋設さ
れる。この場合、容器２８は鋼鉄製である。容器２８
は、充填され排気され且つ密閉された後に、通常５〜２
５ＭＰａの圧力で、通常“青銅をベースとする”場合は
７００℃〜９４０℃の温度にて、“鉄をベースとする”
場合は８５０℃〜１０５０℃の温度にて少なくとも１０
分間処理される。素材１７は冷却され次に抽出される。
その結果、静水圧圧縮された焼結及び鍛造処理済みの混
合体１７０は、２１のような金属的結合部（図５ｄ）を
有し、動作中の強度が驚くほど改善される。 （７）得られるブレーキライニング 図７は、２５のようなスタッドの端面２４を介して、制
動をかけるべき列車の可動ホイールディスクに押圧され
るライニング２３を示している。各スタッド２５はその
周辺全体に、摩擦材８０をシース被覆し且つ保護する摩
擦材ほど脆くない金属ビード９，９０を有する。スタッ
ド２５は、金属支持体１２上の空間又は溝２７では３ｍ
ｍほど突出しているスタッドの底部２６により互いに固
定されている。底部２６は直接的に剛性シート１２上に
位置する、厚さが０．５ｍｍの焼結青銅からなる補充層
１０を含み、この補充層によりシート１２と焼結材料２
６，２５との間で特に強力な連続接合が行われる。産業への適用 本発明のブレーキライニングは、列車又は自動車の非常
に信頼性の高い制動のために使用される。ブレーキはホ
イールディスク、フランジ又はタイヤ上に作用する。本
発明は、航空機又はヘリコプタ及び産業用機械にも使用
される。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】従来技術のブレーキライニングの正面図であ
る。

【図１ｂ】従来技術のブレーキライニングの平面図であ
る。

【図２】本発明の粉末アセンブリを金属支持体上に直接
成形圧縮するための装置及び作業を示す、スタッドの素
材の線に沿っての縦断面図である。

【図３】得られた傾斜状態の素材構成部品の正面図であ
る。

【図４】熱処理された素材構成部品の熱間鍛造のための
装置及び作業を示す（工具は縦断面でのみ示す）図であ
る。

【図５ａ】成形（“成型”）後の粉末粒子を示す図であ
る。

【図５ｂ】焼結後における、粒子間の接触部分での金属
的結合部２０を示す図である。

【図５ｃ】熱間鍛造後における、緻密化による粒子の変
形及び相互固着を示す図である。

【図５ｄ】熱間静水圧縮後における、凝集及び拡張され
た金属的結合部２１を示す図である。

【図６】静水圧縮容器内の構成部品の部分断面図であ
る。

【図７】本発明のブレーキライニングの実施例を示す断
面図である。

【符号の説明】

２，２５ スタッド ４，１２ 金属支持体 ７ 空洞 ８ 摩擦粉末 ９，９０ ビード粉末 １０ 補充層 １３ ダイ １４，１６，２０ パンチ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属支持体（１２）と前記金属支持体上
   に固定されている複数のスタッド（２５）とを含むブレ
   ーキライニングの製造方法であって、 金属支持体の表面をろう付け接合用懸濁材料で被覆する
   段階と、 前記懸濁材料を酸化し、つぎに還元する段階と、 摩擦材（８）と、前記摩擦材を包囲し、且つ前記摩擦材
   を部分（８０）に分割する、前記摩擦材より脆くない金
   属粉末のビード（９、９０）とから粉末混合体（８、
   ９、９０）を形作る段階と、 前記粉末混合体を圧縮し、前記金属支持体の面に押圧し
   てアセンブリ（８、９、９０及び１２）を形成する段階
   と、 前記アセンブリを還元性雰囲気で焼結及び接合熱処理し
   て部品（１７）を製造する段階と、 前記製造した部品を、前記粉末混合体の高さを少なくと
   も１５％低くするように、４００℃を超える温度で鍛造
   処理する段階と、 前記粉末混合体が、前記ビードにより側方からシース被
   覆された摩擦材からなる複数のスタッドに分割されるよ
   うに、前記金属支持体に対して少なくとも０．５ｍｍの
   縁部を残して、前記ビード内に溝（２７）を設ける段階
   とを含むブレーキライニングの製造方法。
2. 【請求項２】 前記酸化し、つぎに還元する段階は、前
   記金属支持体の表面を脱脂処理および研磨処理の少なく
   とも一方を実施する段階と、 前記金属支持体の表面を結合剤及び有機溶剤に懸濁した
   ろう付け−接合用粉末で被覆する段階と、 炭素の痕跡が除去されるように、前記接合用粉末を酸化
   する段階と、 前記接合用粉末粒子を前記金属支持体に接合するよう
   に、前記接合用粉末を、還元性雰囲気中において７５０
   ℃−９５０℃の温度で還元する段階とを含む請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】 前記形作り、圧縮し、押圧する段階を前
   記金属支持体上で一度に実施する請求項１又は請求項２
   に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記圧縮し、押圧する段階の前に、製造
   後に０．１−２ｍｍの厚さになる粉末状青銅の補充層
   を、前記金属支持体の前記表面に設ける段階を含む請求
   項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記摩擦材が粉末状グラファイト、研磨
   剤粉末、及び青銅により結合された鉛又はガラスのよう
   な溶剤を含んでおり、前記ビード素材の金属粉末が青
   銅、鋳鉄、及び０．４−１０％のグラファイトを含んで
   いる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記摩擦材が粉末状グラファイト、研磨
   剤粉末、及び鉄により結合された鉛又はガラスのような
   溶剤を含んでおり、前記ビード素材の金属粉末が鉄、鋳
   鉄、及び０．４−１０％のグラファイトを含んでいる請
   求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記アセンブリの製造の段階を、７５０
   ℃−１０００℃で１５−４０分間実施し、前記素材の鍛
   造の段階を、４００℃−９５０℃の温度で実施する請求
   項５に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記アセンブリの製造の段階を、８５０
   ℃−１１３０℃で実施し、前記素材の鍛造の段階は、６
   ００℃−１０５０℃の温度で実施する請求項６に記載の
   方法。
9. 【請求項９】 前記鍛造の段階の後に、真空密閉され、
   且つ容器の圧縮により熱変形し得る密閉容器内におい
   て、耐火粒子のベッドの中で少なくとも７５０℃で前記
   部品の静水圧圧縮を実施する段階をさらに含む請求項１
   から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 金属支持体（１２）と、摩擦材から作
    成され前記金属支持体に固定された分離したスタッド
    （２５）と、前記スタッドを側方からその周囲全体をシ
    ース被覆し、且つ、金属支持体に対して少なくとも０．
    ５ｍｍの厚さの縁部を成している、摩擦材より脆くない
    金属焼結ビード（９，９０）とから構成されるブレーキ
    ライニング。
11. 【請求項１１】 前記スタッド及び前記縁部が、その底
    部に、厚さが０．１−２ｍｍの焼結青銅層を有する請求
    項１０に記載のブレーキライニング。