JPH1017854A - ブレーキ用摩擦部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏金を省略することにより製造が簡単化され
るブレーキ用摩擦部材を得る。 【解決手段】 ディスク２０と対向する摺動部分側に、
摩擦特性に優れた材料粉末を重点分散配合して形成する
第１の層１２と、前記第１の層１２に積層し反摺動部分
側となり、強度特性に優れた材料粉末を重点分散配合し
て形成する第２の層１４とを具備し、前記第２の層１４
を直接押圧することで、前記第１の層１２がディスク２
０面に摺接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブレーキ用摩擦部材
及びその製造方法に関し、とりわけ、銅系摩擦材による
ブレーキパッドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ブレーキ用摩擦材としては有機
系材料が主として用いられているが、新幹線のように制
動負荷が大きいブレーキの摩擦材には銅系摩擦材が使用
されている。そして、自動車や鉄道車両等の高速化に伴
い、銅系摩擦材の使用は今後更に増加することが予想さ
れる。ところで、ブレーキ用摩擦材の内、ディスクブレ
ーキのパッドを例にその製造工程を説明すると、図３に
示すように、パッドの製造は、銅粉を主成分として、こ
れに金属や非金属の各種粉末を加えて攪拌機で均質に混
合した後、得られた粉粒状の摩擦材母材を予備成形金型
内に投入し、所定の寸法・形状に近づけるため常温で圧
縮成形する予備成形を行う。次いで、この予備成形工程
により得られた予備成形品に対して裏金が適用される。
即ち、摩擦材は当然のことながら摩擦特性を重視した配
合からなるが、一般に機械的強度は低いため、銅系摩擦
材においても強度補強のために、鉄系材料からなる裏金
（プレシャープレート）が接合される。このため、摩擦
材とは別工程で製造する裏金は、例えば鋼板を所定形状
に打抜き加工し、得られた加工品の金属表面から油脂質
を除去して脱脂した後、メッキ処理を施して製造され
る。一方、予備成形品は、上記のように製造された裏金
を付加して組み立てた後、次に、焼結を行うと同時に、
裏金を一体化して本成形品とするため所定の圧力・温度
で熱成形処理する焼結工程が行われる。その後、表面研
磨処理や塗装処理等の仕上工程を行ってパッドが製造さ
れる。

【０００３】図４は、前記の製造方法により得られたブ
レーキディスクパッドの一例を図示したもので、パッド
１は、摩擦材本体３の反摺動面側に裏金５を一体化した
構造からなる。そして、このようなパッドは、強度向上
が図られ、しかもコンパクトに製造することができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなディスクパッドでは、既述したように摩擦材の成形
とは別に裏金を製造しなければならないこと、加えて裏
金に例えば銅メッキ処理を施さないと摩擦材との充分な
接合強度が確保できないこと、焼結・接合の工程に先立
って摩擦材と裏金との位置決め等の工程が必要なこと、
などから製造工程が多く、生産性に問題があった。又、
上記工程により製造しても、摩擦材と裏金とは接合不良
を生じる可能性があること、銅系材料の摩擦材と鉄系材
料の裏金とは熱膨張差があるため、制動時の摩擦熱によ
って熱変形や熱亀裂を生じること、などの心配があっ
た。更に、銅系材料の摩擦材は熱伝導が良いため、摩擦
熱が裏金を介して容易にキャリパ側へ伝達し、ブレーキ
液やゴム部品の温度が上昇して熱害を生じさせること、
などの不都合を伴った。本発明は上記事情に鑑みてなさ
れたもので、機械的強度を確保し、しかもその製造工程
を簡略化させるブレーキ用摩擦部材及びその製造方法を
提供し、生産性の向上を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るブレーキ用摩擦部材の構成は、銅粉を主
成分とし焼結により形成されるブレーキ用摩擦部材にお
いて、摩擦特性に優れた材料粉末を重点分散配合して形
成した第１の層と、前記第１の層に積層し強度特性に優
れた材料粉末を重点分散配合して形成した第２の層とか
らなり、前記第１の層を回転体と対向する摺動部分側に
配置し、前記第２の層を反摺動部分側に配置して直接押
圧することで前記第１の層を回転体面に摺接させること
を特徴とするものである。あるいは、前記第２の層の表
層に、低熱伝導性を有し、かつ硬質な材料粉末を主成分
とする第３の層を形成したことを特徴するものであって
もよい。

【０００６】また、上記目的を達成するための本発明に
係るブレーキ用摩擦部材の製造方法は、銅粉を主成分と
し焼結により形成されるブレーキ用摩擦部材の製造方法
において、主材の銅粉末に摩擦特性に優れた材料粉末を
混合・攪拌して得られる原材料、主材の銅粉末に、焼結
を促進させ、かつ焼結後の強度向上に寄与する材料粉末
を混合・攪拌して得られる原材料、及び低熱伝導性を有
し、かつ硬質な特性を有する材料粉末の原材料を単一の
予備成形金型に順次投入し、加圧成形後、予備成形品を
焼結して所定の銅系摩擦部材を得ることを特徴とするも
のである。

【０００７】そして、本発明によるブレーキ用摩擦部材
は、回転体との反摺動部分側に構造材特性（主として機
械強度）に優れた材料層を配置することにより、従来品
での裏金を省略しても充分な強度が得られ、製造工程を
簡単化できる。又、裏金が省略されることにより、種々
の問題の発生も回避される。更に、摩擦部材の反摺動部
分側に低熱伝導性を有する第３の層が形成されていれ
ば、摩擦熱による熱害も解消することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るブレーキ用摩
擦部材の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。図１は、本発明に係るブレーキ用摩擦部材の断面
図である。なお、本実施形態では、ブレーキ用摩擦部材
がパッドに適用された場合について説明する。このブレ
ーキ用摩擦部材１０は、摩擦特性に優れた材料粉末を重
点的に分散配合して形成される第１の層１２と、この第
１の層１２に積層され、構造材特性（主として機械強
度）に優れた材料粉末を重点的に分散配合して形成され
る第２の層１４と、第２の層１４の表層に、低熱伝導性
を有し、かつ硬質な材料粉末を主成分として形成される
第３の層１６とを有した構造からなる。

【０００９】このブレーキ用摩擦部材１０は、図示しな
いキャリパ内に組み込まれ、第１の層１２が回転体とな
るディスク２０面に対向配置されて摺動面を形成すると
共に、第２の層１４及び第３の層１６が反摺動面側に配
置され、前記第２の層１４が第３の層１６を介してキャ
リパのピストンで直接押圧されることで第１の層１２を
ディスク２０面に摺接させるものである。

【００１０】次に、本発明によるブレーキ用摩擦部材の
製造方法を、図２に示す製造工程に基づいて説明する。
先ず、攪拌工程では、予め、主材の銅粉末に黒鉛、セラ
ミックス、マイカ等の摩擦特性に必要な材料粉末を混合
・攪拌して第１の層１２となる材料と、主材の銅粉末
に、後工程となる焼結を促進し、焼結後の強度向上に寄
与する燐銅粉末を混合・攪拌して第２の層１４となる材
料と、主材のジルコニア粉末に、ジルコニア粒子間に介
在して焼結工程でバインダーの働きをする燐銅粉末を混
合・攪拌して第３の層１６となる材料とをそれぞれ別々
に得る。次いで、摩擦材所望の外形形状を有する予備成
形金型に、適正量秤量した上記各材料を摺動部分側か
ら、つまり第１の層１２から順に、第１の層１２、第２
の層１４、第３の層１６となるように順次投入した後、
常温で加圧成形し予備成形品を得る。その後、予備成形
品を所定の圧力・温度・時間の下、還元雰囲気の焼結炉
にて加熱焼結し、摩擦材の焼結体を得る。最後に、焼結
体に、従来工程と同様、表面研磨処理や塗装処理等の仕
上工程を行って最終製品となるブレーキ用摩擦部材を得
る。即ち、本発明によるブレーキ用摩擦部材１０は、従
来品での裏金が省略されている。そのため、裏金に代わ
る機械強度を確保するため、ディスクに対応した反摺動
部分側に構造材特性に優れた層が形成されている。

【００１１】以上記載したように、本発明のブレーキ用
摩擦部材では、従来構造での裏金を必要としないため、
製造工程が非常に簡単化できる。又、裏金が省略される
ことにより、従来構造での熱膨張差により生じる亀裂等
の問題やパッドと裏金の接合不良等の問題も発生しな
い。又、裏金が省略されることにより、摩擦部材を軽量
化できる。又、本発明のブレーキ用摩擦部材は、ディス
クと対向配置される摺動部分側を、従来品と同様の材料
配合とすることによって、摩擦特性に何ら差異を生じな
い構造とすることができる。一方、反摺動部分側は強度
重視の材料配合とすることにより、所望の構造材特性が
得られて裏金の省略による強度上の問題を生じさせるこ
とがない。更に、反摺動部分側の表層に、低熱伝導性を
有し、かつ硬質なジルコニア粉末の層を設けてあれば、
制動時の摩擦熱による熱害をキャリパを介してブレーキ
液やゴム部品に生じさせないばかりか、耐摩耗性に対し
ても良好な結果が得られた。なお、上記実施の形態で
は、本発明のブレーキ用摩擦部材が、パッドに適用され
た場合について述べたが、ブレーキライニングに適用し
ても良好となるものである。

【００１２】

【発明の効果】本発明のブレーキ用摩擦部材によれば、
裏金の省略に伴う裏金の打抜き加工や防錆・メッキ処
理、並びに、焼結・接合工程での摩擦材との位置決め
等、一連の裏金製造工程が廃止でき、摩擦材の製造工程
を簡単化できる。又、裏金の省略により、摩擦材と裏金
との接合不良が解消され、更に、熱膨張差による熱変形
や熱亀裂発生等を防止できる。又、反摺動部分側表層に
低熱伝導性を有し、かつ硬質の粉末材料を混合させた層
を形成することにより、摩擦熱による熱害の低減及び耐
摩耗性向上等の機能を付加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレーキ用摩擦部材の一実施形態
の概略構成図である。

【図２】図１のブレーキ用摩擦部材の製造方法を説明す
る工程図である。

【図３】従来のブレーキ用摩擦部材の製造方法を説明す
る工程図である。

【図４】従来のパッドを説明する外観斜視図である。

【符号の説明】

１０ ブレーキ用摩擦部材 １２ 第１の層 １４ 第２の層 １６ 第３の層 ２０ ディスク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅粉を主成分とし焼結により形成される
   ブレーキ用摩擦部材において、 摩擦特性に優れた材料粉末を重点分散配合して形成した
   第１の層と、 前記第１の層に積層し強度特性に優れた材料粉末を重点
   分散配合して形成した第２の層とからなり、 前記第１の層を回転体と対向する摺動部分側に配置し、
   前記第２の層を反摺動部分側に配置して直接押圧するこ
   とで前記第１の層を回転体面に摺接させることを特徴と
   するブレーキ用摩擦部材。
2. 【請求項２】 前記第２の層の表層に、低熱伝導性を有
   し、かつ硬質な材料粉末を主成分とする第３の層を形成
   したことを特徴する請求項１記載のブレーキ用摩擦部
   材。
3. 【請求項３】 銅粉を主成分とし焼結により形成される
   ブレーキ用摩擦部材の製造方法において、 主材の銅粉末に摩擦特性に優れた材料粉末を混合・攪拌
   して得られる原材料、主材の銅粉末に、焼結を促進さ
   せ、かつ焼結後の強度向上に寄与する材料粉末を混合・
   攪拌して得られる原材料、及び低熱伝導性を有し、かつ
   硬質な特性を有する材料粉末の原材料を単一の予備成形
   金型に順次投入し、加圧成形後、予備成形品を焼結して
   所定の銅系摩擦部材を得ることを特徴とするブレーキ用
   摩擦部材の製造方法。