JPH11269536A

JPH11269536A - 摩擦材のスコーチ方法

Info

Publication number: JPH11269536A
Application number: JP10071552A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yasuda; 剛安田; Yoshinori Sano; 吉範佐野
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦材に形成するスコーチ層の厚さの設定が
容易で、バラツキも無く、摩擦材全体の温度や接着層の
温度までも上昇させることがない摩擦材のスコーチ方法
を提供する。【解決手段】レーザビームａを平行光束にし、集光レ
ンズ７で収束させ、ワーク８としての摩擦材表面を収束
レンズ１の光軸上で焦点Ｆから離れた位置に配置してワ
ーク８上にレーザをスポット１０として照射し、該スポ
ット１０とワーク８との間にｘ−ｙ面内での相対的な移
動を加えてワーク２の表面を加熱処理する。レーザによ
る加熱処理なので、スコーチの程度を容易に揃えること
ができる。また、焦点から外れたスポットで行うので、
焦点Ｆで行うより短時間でスコーチができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクパッド、
ブレーキライニング、クラッチフェーシング等の摩擦材
に関し、特に、これらのスコーチ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクパッド、ブレーキライニング、
クラッチフェーシング等の摩擦材は、繊維材、充填材、
結合材などを混合したもので、これらが混ぜ合わされた
粉体状の原料を、例えば、型内に入れてプレス機で加圧
・加熱し、摩擦材に成形する。

【０００３】こうして成形された摩擦材についてフェー
ドテスト（長い下り坂や車の多い高速道路等で、ブレー
キを頻繁に使用するのを想定して行うテスト）を行なう
と、摩擦材が高温に達したとき、摩擦係数が大きく低下
することが知られている。そのため、成形直後の状態で
自動車等に取りつけると、摩擦材が高温になるような頻
繁な使用の際には、ブレーキやクラッチの使い方に十分
な注意が必要となる。これに対し、成形直後の摩擦材
に、ある程度の熱履歴を与えておくと、この摩擦係数の
低下率を改善できる。

【０００４】そこで、従来は、スコーチといって、摩擦
材を成形した後に、摩擦材の表面を加熱処理して、熱履
歴を加え、表面状態に変化を与えることが行われてい
る。こうすることによって、頻繁に使用して高温になっ
た場合でも、摩擦係数が低下せず、ブレーキとして安定
した状態を得ることが可能になる。

【０００５】このようなスコーチ方法として、従来は、
熱板法と、ガスバーナ法とが採用されてきた。の
熱板法は、加熱した鉄板に摩擦材を押しつけてその表面
を焼く方法である。のガスバーナ法は、ガスバーナの
炎の前面に摩擦材を通過させ、炎の熱で摩擦材の表面を
焼く方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
、のいずれの方法でも、つぎのような問題があっ
た。まず、スコーチ層（加熱処理された層）の厚さの設
定が難しく、しかも、スコーチ層の厚さにバラツキがで
き易く、均一化するのが困難である。また、加熱時間が
長くなると、熱板やガスバーナの熱が摩擦材と裏金とを
結合している接着剤に影響を与え、接着剤の劣化が問題
となる。

【０００７】また、加熱により摩擦材の全体の温度が上
昇し、熱膨張による反りや亀裂が発生することがある。
さらに、摩擦材の表面のみならず、内部深くまでスコー
チ層ができるため、摩耗が多くなる。

【０００８】本発明は、上記の問題の解決を図ったもの
で、スコーチ層の厚さの設定が容易で、バラツキも無
く、摩擦材全体の温度や接着層の温度までも上昇させる
ことがない摩擦材のスコーチ方法を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の摩擦材のスコーチ方法は、ワークとしての
摩擦材の表面をレーザビームにより加熱処理することを
特徴としている。または、レーザビームが１点に収束す
る位置から離れた位置にワークとしての摩擦材の表面を
配置し、該ワークの表面をレーザビームのスポットによ
り加熱処理することを特徴としている。

【００１０】または、レーザビームを平行光束にし、該
平行光束を集光レンズで収束させ、ワークとしての摩擦
材表面を上記集光レンズの光軸上で焦点から離れた位置
に配置してワーク上にレーザをスポットとして照射し、
該スポットとワークとの間に光軸と直交する方向の相対
的な移動を加えてワークの表面を加熱処理することこと
を特徴としている。

【００１１】また、上記スポットとワークとの間に加わ
る光軸と直交する方向の相対的な移動が、上記レーザビ
ームの光路内に配置されたミラーの回転又は揺動などに
よるスポットの移動を含むこととしたり、摩擦材の表面
に、加熱処理した部分と加熱処理しない部分とを作り、
加熱処理した部分をワークの表面にパターンとして分布
させたり、摩擦材の表面に、高度に加熱処理した部分か
ら全く加熱処理しない部分まで、種々の程度の加熱処理
をして、ワークの表面に所望のスコーチ程度の分布を形
成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面を参
考にして説明する。図１は本発明のスコーチ方法を行う
レーザ加工装置の構成を示す図である。同図において、
１はレーザヘッドで、たとえば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを
用いる。２はレーザヘッドの電源ユニットである。この
電源ユニットは、連続出力作動及び、パルス化出力の両
方に対応する。

【００１３】３はコントローラで、コンピュータが使用
され、レーザビームのオン・オフ制御や、スコーチの層
の厚さや温度等（これらをまとめて「スコーチの程度」
という）に応じてレーザビームを照射するための出力、
出力パルスの繰り返し周波数、照射時間、照射位置など
の制御を行う。コントローラ３には、通常のコンピュー
タのように、ＣＰＵ、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭ
等の記憶装置、表示装置としてのディスプレイ、入力装
置としてのキーボード等が備えられ、レーザビームの上
記制御は、このコントローラにインストールされたプロ
グラムと、キーボードから入力された条件とに従って行
われる。

【００１４】４はレーザヘッドの冷却装置で、冷却用純
水を循環させる。５はＸ軸ミラー、６はＹ軸ミラーでそ
れぞれサーボモータにより矢印のように回転制御され、
両者の回転角度の組み合わせにより、ワークの任意の位
置にレーザビームを照射できるようになっている。ま
た、これらＸ軸ミラー５及びＹ軸ミラー６は、前述した
コントローラ３により制御される。７は集光レンズで、
走査特性からｆθレンズが使用されている。ワーク８
は、ブレーキライニング、クラッチフェーシング、ディ
スクパッド等の摩擦材である。

【００１５】図２は本発明のスコーチ方法の原理を説明
する図である。ワーク８は、レーザビームａの光軸ｚと
垂直な設置面を有するベッド９上に固定されている。Ｘ
軸ミラー５及びＹ軸ミラー６を動かす代わりに、このベ
ッド９を動かすようにしてもよい。ベッド９を移動する
ことによってワーク８の任意の位置を照射することがで
きる。この場合、ベッド９は、コントローラ３と、図示
しないサーボモータなどで制御され、予め決められた軌
跡を描いてワーク８を移動させることができ、さらに、
光軸ｚ方向にも移動することができるようにされること
になる。

【００１６】レーザビームａは公知のレーザ発生装置で
発生され、図示を省略したコリメータレンズで平行光束
にされて集光レンズ７に入射する。集光レンズを透過し
た光束は、図２（ａ）に示すように、その焦点Ｆに収束
する。この状態で、ベッド９を光軸ｚ方向に移動して、
図２（ａ）のように集光レンズ７の焦点Ｆにワーク８を
置き、ワーク８と集光レンズ７との間にｘ−ｙ面内で相
対的な動きを与えて摩擦材の表面全体を焼く。このと
き、レーザビームの出力や周波数などの条件を変えるこ
とによって、所望のスコーチの程度にすることができ
る。

【００１７】しかし、このようにワークを集光レンズ７
の焦点Ｆに置いて、この焦点Ｆがワークの表面全体を移
動するようにすると、レーザビームは点の状態であるか
ら、点を移動して形成される細い線でワークの全面を網
羅することになり、長時間を要することになる。

【００１８】そこで、図２（ｂ）に示すように、ワーク
８を焦点Ｆからずらして配置し、ワーク８上にレーザビ
ームのスポット１０が照射されるようにした。ワーク８
を焦点Ｆからずらす量は、レーザ加工機の仕様や集光レ
ンズ７の口径などにより適当に決めることになるが、レ
ーザビームのワーク８上でのスポット１０の径ｄが数ｍ
ｍ程度が目安である。

【００１９】図３はワーク２１がドラムブレーキのシュ
ーの場合である。ワーク２１は円弧状になっているの
で、ベッド３１をワーク２１と同一半径の円筒形状と
し、その中心軸でベッド３１を回転させ、ワーク２１に
ｘ方向の移動を与えることになる。

【００２０】図４は集光レンズ７の光束をＸ軸ミラー５
とＹ軸ミラー６とで屈折させてスポット１０がワーク８
上で円を描くようにしてスコーチさせる例である。図５
は、スポット１０の回転と同時に、ベッド９もｘ方向に
移動させた場合で、スポット１０は、螺旋状の軌跡を描
くこととなる。また、このとき、スポット１０が描く螺
旋１１の幅Ｗを振らし幅といい、スポット１０の線速度
を振らし速度ということにする。

【００２１】図６は、スポット１０を回転させずにベッ
ド９によりワーク８をｘ，ｙ方向に移動してワークの全
面をスコーチする場合を示す。すなわち、レーザビーム
のスポット１０をｘ方向に直線状に移動させ、スポット
１０がワーク８の上又は下の端部に達する度に、ｙ方向
にスポット１０の径ｄだけずらしつつｘ方向の直線移動
を繰り返す（スキャニングする）ことによってワークの
全面を加熱処理する方法である。なお、図４の実施例に
おいて、スポット１０を回転させているが、回転させる
代わりに往復揺動させることも可能である。

【００２２】図７は、ワーク８上のスコーチされた部分
１０ａの例を示す図である。この図に示すように、スコ
ーチは必ずしもワーク８の全面に施す必要はない。目的
の摩擦係数が確保でき、かつ、スコーチの程度にある目
的の分布を形成できれば、図６のようなジグザグのパタ
ーンにするなど、種々のパターンとして施すことが可能
である。

【００２３】表１は、本発明の実施例からと、比較
例（従来例）、とを対比したものである。各例にお
ける摩擦材は、同一の大きさのもの（３０ｍｍ×５０ｍ
ｍ）を使用した。また、使用した摩擦材は、次のＡ，Ｂ
の２種類である。摩擦材Ａは、非石綿の材料からなり、
少量のスチールを入れたものである。摩擦材Ｂは、非石
綿の材料からなり、金属材を含まないものである。ま
た、最低摩擦係数は、フェードテストにおける数値で、
「前」は成形直後でスコーチしていないもので、「後」
はスコーチしたものである。

【００２４】

【表１】

【００２５】比較例は、従来の熱板法で、摩擦材Ａを
使用し、熱板に押しつける方法でスコーチをした。スコ
ーチ前の摩擦係数は０．１８で、スコーチ後は０．２２
となった。スコーチにより摩擦係数は数値的には良好な
範囲になったが、上述したような問題は何ら解決されて
いない。

【００２６】比較例は従来法のガス焼き法で、摩擦材
Ｂを使用し、ガスバーナで焼く方法でスコーチをした。
スコーチ前の摩擦係数は０．１５で、スコーチにより
０．２０となった。この場合も、スコーチにより摩擦係
数は良好になったが、やはり、上述の問題は何ら解決さ
れていない。

【００２７】実施例及びでは、摩擦材Ａを使用、実
施例からは摩擦材Ｂを使用している。「振らし無
し」は、ミラーを揺動させることなく、スポット１０を
直線的に移動することだけでスコーチを行ったものであ
る。レーザの出力が大きいほどスコーチに要する時間は
短くなる。また、レーザによるスコーチであれば、スコ
ーチの程度を自在に設定できるので、スコーチ後の摩擦
係数もかなり広い範囲から選ぶことが可能である。

【００２８】なお、上記の実施例ではレーザビームをコ
リメータで一旦平行光束にしているが、この実施例の本
質は、レーザビームが一点に収束するところから離れた
位置でスポットを形成し、このスポットで加熱処理をす
るところにある。したがって、前もってレーザビームを
平行光束にしておくことは、必ずしも必要ではない。

【００２９】さらに、本発明のスコーチ方法によれば、
レーザビームの強度や照射位置等を自由に設定できるの
で、摩擦材に対するスコーチの程度の分布を自由に設定
することができる。したがって、スコーチの程度を端部
から中心に向けて傾斜するように分布させることも可能
となり、ブレーキの鳴き対策等、多様な応用が考えられ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
ワークとしての摩擦材の表面をレーザビームにより加熱
処理するので、レーザビームの照射条件を調整すること
によって、スコーチの程度を容易に所望の値にすること
ができるようになった。また、ワークの表面に限定した
加熱処理が可能になり、ワーク全体を加熱しないので、
接着剤を劣化させることもなくなった。

【００３１】レーザビームが１点に収束する位置から離
れた位置にワークとしての摩擦材の表面を配置し、該ワ
ークの表面をレーザビームのスポットにより加熱処理す
れば、焦点に摩擦材を配置して加熱処理するのに比べ
て、広い面積を一度に加熱処理ができる。

【００３２】スポットとワークとの間に相対的な移動を
加えてワークの表面を加熱処理すると、ワーク全面を均
一にしかも短時間で加熱処理することができる。レーザ
ビームの光路内にミラーを配置し、該ミラーを回転した
り、揺動したりすることによって上記スポットをワーク
上で移動させるようにすれば、さらに広い範囲を、均一
に加熱処理することが可能となる。

【００３３】摩擦材の表面に、高度に加熱処理した部分
から全く加熱処理しない部分まで、種々の程度の加熱処
理をして、ワークの表面に所望のスコーチ程度の分布を
形成すると、摩擦材表面の摩擦係数を所望に応じた分布
とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工機の構成を示す図である。

【図２】本発明のスコーチ方法の原理を説明する図であ
る。

【図３】本発明の他の方法を示す図で、ワークが円弧状
の場合である。

【図４】レーザビームのスポットを振らす方法を説明す
る図で、ワーク上でのスポットの動きを示す図である。

【図５】スポットをワーク上で螺旋状に移動させる状態
を示す図である。

【図６】スポットを振らせることなく、直線的に移動し
て加熱処理する状態を示す図である。

【図７】スコーチした部分をワーク上にパターンとして
形成した例を示す図である。

【符号の説明】

ａ……レーザビーム５，６……ミラー７……集光レンズ８……ワーク９……ベッド１０……スポット１０ａ……スコーチした部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークとしての摩擦材の表面をレーザビ
ームにより加熱処理することを特徴とする摩擦材のスコ
ーチ方法。
【請求項２】レーザビームが１点に収束する位置から
離れた位置にワークとしての摩擦材の表面を配置し、該
ワークの表面をレーザビームのスポットにより加熱処理
することを特徴とする摩擦材のスコーチ方法。
【請求項３】レーザビームを平行光束にし、該平行光
束を集光レンズで収束させ、ワークとしての摩擦材表面
を上記集光レンズの光軸上で焦点から離れた位置に配置
してワーク上にレーザをスポットとして照射し、該スポ
ットとワークとの間に、光軸と直交する方向の相対的な
移動を加えてワークの表面を加熱処理することを特徴と
する摩擦材のスコーチ方法。
【請求項４】上記スポットとワークとの間に加わる光
軸と直交する方向の相対的な移動が、上記レーザビーム
の光路内に配置されたミラーの回転又は揺動などによる
スポットの移動を含むことを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載の摩擦材のスコーチ方法。
【請求項５】摩擦材の表面に、加熱処理した部分と加
熱処理しない部分とを作り、加熱処理した部分をワーク
の表面にパターンとして分布させたことを特徴とする請
求項１から４のいずれかに記載の摩擦材のスコーチ方
法。
【請求項６】摩擦材の表面に、高度に加熱処理した部
分から全く加熱処理しない部分まで、種々の程度の加熱
処理をして、ワークの表面に所望のスコーチ程度の分布
を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか
に記載の摩擦材のスコーチ方法。