JPS6334334A - 摩擦材料を金属支持板に取付けてブレ−キライニングを形成する方法 - 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】 ーキライニングを形成する方法に関するものである。本
発明は、特に溶融金属を金属支持板に吹付けて粗面を形
成する方法に関する。硬化中、摩擦材料に圧縮力が加え
られて樹脂の一部を粗面へ流動させ、摩擦材料を金属支
持板に対して保持する機械的結合を生じさせてブレーキ
ライニングを形成する。

従来より、摩擦材料を支持板に係合させるための多種の
構造が提案されている。このような構造は多種の車両及
び機械装置のためのブレーキ機構やクラッチ機構、及び
係合固定構造が存在し得ない軸線に沿って２つの材料の
係合を必要とする他の装置において数多く利用されてい
る。

摩擦面は２つの材料の摺接によって発生する高い圧力及
び温度に耐えなければならないので、これらの材料は一
般に内部構造保持体に結合されている。装置の摩擦特性
はブレーキ環境による。このような環境において用いら
れる摩擦構造の例が米国特許第１．９３５，７１３号；
第２，８２１，２７１号：第２。

９７３、３３６号；第２．２５１．４１０号；第２．７
８３．５２９号：第２、９６６，７３７号：第２，８５
０．１１８号及び第３．１９１．７：に号に開示されて
いる。これら特許の各々ぺ開示された構成は、ブレーキ
作動中に生じる摩擦応力を受けこれに抵抗する他の材料
に依存してはいない。

従来の補強装置は、補強材を摩擦材料内に完全に配置し
て摩擦材料のより強い内部構造保持体を得ることを教示
している。この内部補強構造は、埋設された材料を摩擦
装置の保持構造体に固着するための特別な構造を含む多
種の形態を呈する。

米国特許第１．１８２，３６８号：第２，４６４，４３
７号：第２。

８１８、６３４号：第３．０６４．３４３号及び第３，
６９８．５２６号は摩擦材料内に埋設された内部補強構
造を開示している。しかし、米国特許第４．２７８．１
５３号によって教示されたように補強材を摩擦材料内に
埋設すると、摩擦材料の摩擦係数に影響を及ぼすことと
なる。

しかしながら、このような付加の補強材及び又は補強構
造はブレーキライニングのコストを高めるため、自動車
製造業者の顧客には容認できないものである。今日では
、摩擦材料を金属支持板に取付けて自動車用のブレーキ
ライニングを形成するための最も一般的に用いられてい
る方法は、支持板を第１脱脂室を通過させる工程、支持
板に粗粒を吹付けて酸化物を除去する工程、支持板を第
２脱脂室を通過させる工程、支持板をオルガノシランエ
ステルのイソプロパノール溶液内に浸す工程、金属支持
板を乾燥させる工程、樹脂被膜を結合部分に施し樹脂を
部分的に硬化させる工程、摩擦材料を支持板に整合させ
る工程、及び樹脂被膜と摩擦材料の樹脂を硬化させて支
持板と摩擦材料との物理的結合を生じさせる工程から成
る。しかしながら、成る作動状態のもとでは、ブレーキ
作動中に発生した熱が樹脂被膜を退化させて、摩擦材料
が金属支持板から剪断されてしまう結果となり得る。

本発明の目的は、微粒化された溶融金属粒子を金属支持
板に吹付けて粗面を形成しこの粗面を樹脂被膜と協働さ
せて金属支持板に摩擦材料を取付けるための機械的結合
を生じさせることによりブレーキライニングを形成する
方法を堤供することにある。

本発明は摩擦材料を金属支持板に取付けてブレーキライ
ニングを形成する方法の改良である。この方法において
、金属支持板は第１ステーションへ移送され、砂吹付は
工法によって酸化物を除去し少なくとも一方の面を清浄
化される。その後、金属支持板は第２ステーションへ移
送され、溶融金属粒子が清浄化された面へ吹付けられる
。溶融金属粒子は清浄化された面に当たるとこの面に付
着し、粗面を形成する。金属支持板は第３ステーション
へ移送され、摩擦材料が粗面に整合される。

支持板と整合した摩擦材料とが硬化用プレスへ移送され
、摩擦材料の樹脂が硬化される。硬化工程中、樹脂の粘
性は粗面との機械的結合を生じろように幾分かの流動を
起こすようなものである。その後、これら部材がオーブ
ン内で後硬化される。

従来技術と比較すると、金属支持板と摩擦材料との結合
強さが改善されている。摩擦材料を支持板に取付ける方
法をさらに改良するため、第２ステーションにおける溶
融金属粒子の吹付けを２段階に分割した。第１段階では
、圧縮空気の圧力は微粒化を増進するように増大され、
支持板に係合する以前に金属粒子が移動する距離は滑ら
かな結合被膜を形成するように減少された。第２段階で
は、圧縮空気の圧力は微粒化を弱めるように低減される
一方、結合被膜に係合する以前に金属粒子が移動する距
離は粗面を形成するように増加された。樹脂被膜が粗面
に直接に施され、部分的に硬化された。その後、摩擦材
料が粗面に整合され、樹脂の硬化中圧縮力が加えられた
。従来技術と比較すると、この結合は摩擦材料を金属支
持板に取付ける先の方法に比べ約２倍の剪断強さを示し
た。

本発明によるブレーキライニングを形成する方法の利点
は、摩擦材料を結合する金属表面を処理するのに要する
時間及び工程を減少できると共に、機械的結合における
剪断強さを高めていることである。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照して詳細
に説明する。

第１図ないし第６図は、摩擦材料２０を支持板２２に取
付けてブレーキライニング２４を形成する方法を概略的
に示している。

従来技術において、今日用いられているブレーキライニ
ングの製造方法は摩擦材料を金属支持板にリベット締め
又は結合することによって行なわれている。いずれの方
法でも多数の工程を要し、ブレーキライニングのコスト
に影響することとなる。

例えば、摩擦材料を支持板にリベット締めする場合、穴
を穿設し、リベットを整合させそして機械的連結を行う
ようにかしめることが必要である。

しかしながら、穴はブレーキライニングの効率を低下さ
せ、ライニングがリベット頭部の深さまで摩耗すると、
リベット頭部は摩擦係数に影響を及ぼすと共に、対応す
る協働面の摩耗を生じさせ得る。このため、今日製造さ
れている大部分のブレーキライニングでは、摩擦材料は
樹脂結合剤によって支持板に結合されている。この結合
方法において、金属支持板が第１脱脂室を通過し、粗粒
を吹き付けることにより酸化物を除去した後、第２脱脂
室を通過する。清浄化された金属支持板はオルガノシラ
ンエステルの２％イソプロパツール溶液内に浸された後
に乾燥される。金属支持板が乾燥されると、フェノール
樹脂被膜が支持板の面の結合部分に施される。フェノー
ル樹脂は、粘着性があるが流動するほどの粘性がない状
態まで乾燥され、この状態は一般にｒＢＪステージと呼
ばれている。その後、付着された樹脂に摩擦材料が整合
され、４２（１〜４９０に９／　Ｃｍ”　（６０００〜
７０００１２ｂ／　ｉ　ｎ”）の圧縮力が加えられて摩
擦材料を金属支持板と整合状態に保つ。樹脂被膜と摩擦
材料中の樹脂か硬化用プレス内で硬化されてブレーキラ
イニングを形成し、後硬化をオーブン内で行ってもよい
。この結合方法は、摩擦材料を金属支持板に取付けてブ
レーキライニングを形成するための広く用いられている
方法であるので、本発明の方法を評価するためのベース
ラインとして用いた。

ブレーキライニングが約２６０℃（５００″Ｆ）の高熱
エネルギにさらされるような成る作動状態のもとでは、
支持板と摩擦材料との結合が劣化することが観察された
。このようなブレーキライニングが繰返しあるいは絶え
ずこのような温度にさらされる場合には、摩擦材料が金
属支持板から分離し得る。

この製造方法によって得られた機械的結合を評価するた
め、数個のブレーキライニングが標準的な方法で製造さ
れた。第１のサンプルの断面が第７図に示されているよ
うにブレーキライニング２４Ａから得られ、支持板２１
と摩擦材料ｚＯとの間に滑らかな樹脂結合部２６が形成
されている。ブレーキライニングの第２のサンプルは２
６０℃（５００°Ｆ）の温度に５分間さらされた。その
後、ブレーキライニングは試験取付具に設置され、摩擦
材料を支持板から剪断させるように横方向の力が加えら
れた。第１２図の線３０上の点２８はこの機械的結合を
剪断させるのに必要な剪断荷重を示している。ブレーキ
ライニングの第３のサンプルか２８８°Ｃ（５５（］°
Ｆ）の温度に２４時間さらされ、第４のサンプルが２８
８’Ｃ（５５０°Ｆ）の温度に４８時間さらされた。線
３０上の点３２と３４はこれらサンプルの機械的結合を
剪断させるのに必要な剪断荷重を示している。高温にさ
らされた後には機械的結合が急激に劣化することが線３
０に明瞭に示されている。

本発明の方法では、第１図に示されているように、金属
支持板２２は第１ステーションにおいて、支持板の製造
後に蓄積した汚れや酸化物を除去することにより清浄化
された。酸化物は面３６に砂を吹き付けることにより除
去され、砂は清浄化されて再び使用できるので、この方
法は経済的である。

金属支持板２２は清浄化された後に第２図に示す第２ス
テージチンへ移送され、ここで溶融金属被膜３８が清浄
化された面３６に施された。金属被膜３８はメト口・コ
ーポレーション（ＮＥＴＣＯＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
により商品名ＭＥＴＣＯ４Ｒとして製造されている電気
アーク装置４０を用いて施された。この装置において、
２本の金属溶射用ワイヤ４１と４２が電気接点ブロック
４４と４６を夫々介して一定速度で送られる。

電気的に付勢されると、ワイヤが交点に向けて正確に案
内される。一度付路されると、ワイヤはイオンによって
囲まれる。ワイヤが交差すると、電気アークが発生して
ワイヤ間に維持される。ワイヤの交点の直ぐ後に配置さ
れたノズル４８が、高速加圧空気を溶融したワイヤ先端
に吹付けて溶融金属５０の微粒噴霧を生成する。高速加
圧空気は金属支持板２２の清浄化された面３６に向けて
微粒子を推進する。溶融金属粒子は支持板２２に当たる
と平らとなって、支持板に付着して金属被膜３８の粗面
を形成するように薄い層を作る。本発明に用いられたワ
イヤはアルミニウムであるが、溶融金属粒子を生成する
ために、燃焼火炎よりも低い融点を有する青銅、亜鉛、
ステンレス鋼及び発熱性ニッケルアルミニウムのような
金属を用いることが可能であると考えられる。

支持板が電気アーク装置を利用して溶融金属５０を吹付
けられた後、米国特許筒３，８３５．１１８号に開示さ
れている型の摩擦材料２０が、第５図に示されているよ
うに、粗い面上に配置された。その後、シューｒＢＪと
して指定された３個の試料が第６図に示されている硬化
用プレス５２に移送され、摩擦材料中の樹脂が硬化され
た。硬化サイクル中、４９０Ｋｙ／　ＣＩ”（７０００
ｉ２ｂ／　ｉｎりの圧縮力Ｆが摩擦材料２０に加えられ
た。試料のうちの１個の断面を切って顕微鏡で見ると、
第８図に示されている像が現れた。図示のように、支持
板２２の成る部分は溶融金属粒子によって被覆されてい
ないが、摩擦材料２０中の樹脂の成る部分が粗面との機
械的結合を生じている。

その後、シューｒＢＪの試料が夫々２６０℃（５００°
Ｆ）の温度に５分間、２８８℃（５５０°Ｆ）の温度に
２４時間及び２８８℃（５５０°Ｆ）の温度に４８時間
さらされた。

第１２図の線５６上の点５１．５３と５４は試料ｒＢ］
における支持板と摩擦材料との機械的結合を剪断するの
に必要な剪断荷重を夫々示している。支持板を検査する
と、アルミニウム波膜又は金属粒子の一部が切り取られ
ていることが観察された。従って、第１２図の線５６は
ベースライン３０を改善していることを示しているが、
本発明の方法をさらに改良でき得ると考えられた。

その後、３個の他の支持板が砂を吹付けることによって
清浄化され、第２図に示す第２ステーションへ移送され
た。電気アーク装置４０の吹付はガンのノズル４８が支
持板２２から約３０．５ｃｍ（１２インチ）の位置に調
節された。微粒化を増進した状態で近い距離から溶融金
属を吹付けると、発熱反応のため溶融金属と金属支持板
との金属結合を生じることか既に観察された。電気アー
ク装置を利用して溶融金属を吹付けることにより粗い被
膜を形成された支持板は、シュー「Ｃ」として指定され
た。シュー「Ｃ」の試料が第５図に示されているステー
ションへ移送され、シュー「Ｂ」に用いた型の摩擦材料
が粗面上に配置された。整合した摩擦材料と支持板がブ
レス５２へ移送された。硬化サイクル中、４９０Ｋｇ／
ｃｍ”（７０ＱＱｐｓｉ）の圧縮力が摩擦材料に加え料
の断面を切って顕微鏡で見ると、第９図に示されている
像が現れた。第９図を第８図と比較すると、面は粗いが
ＶＬ膜はど厚くはない。

シューｒＣＪの試料が夫々２６Ｑ’Ｃ（５００°Ｆ）で
５分間、２８８℃（５５０°Ｆ）で２４時間、及び２８
８℃（５５０°Ｆ）で４８時間加熱された。シュー「Ｃ
」の試料が試験取付具に設置され、摩擦材料を支持板か
ら剪断するのに必要な剪断荷重が第１２図の線６４上の
点５８．６０と６２で示されている。シュー「Ｃ」の試
料の支持板を観察すると、摩擦材料を通って剪断が起こ
り、機械的結合がブレーキライニングの弱点でないこと
が判明した。

この方法を更に評価するため、発熱反応により金属吹付
けが向上すると考えられた。第１被膜が電気アーク装置
４０の吹付はガンのノズル４８を金属支持板２２から約
３．８ＣＩ（ｌ　ｌ／２インチ）の距離に配置して支持
板に施された。加圧空気が溶融金属を細かい霧状に微粒
化したので、第１被膜は非常に微細であった。第２被膜
は、第４被膜に係合する以前に溶融金属を約７．６ｃｍ
（３インチ）の距離を移動させることにより形成された
。溶融金属被膜が冷却された後、支持板２２が第３図に
示されているステーションへ移送され、ここでフェノー
ル樹脂被膜３９が粗い金属被膜３８上に付着された。フ
ェノール樹脂は第４図に示されているようにファン３７
によって乾燥されて、表面が粘着性を有するようにフェ
ノール樹脂中の揮発分の一部を除去した。その後、摩擦
材料２０が支持板２２に整合され、硬化用プレス５２へ
移送された。摩擦材料は　４９０に９／Ｃ１″（７００
０ｐｓｉ）で支持板に対して圧縮された。硬化されたこ
の試料はシューｒＤＪとして指定された。シュー「Ｄ」
の断面を切って顕微鏡で見ると、第１０図に示されてい
る像が現れた。第１θ図は、シューｒＤＪの金属被膜が
溶融金属粒子を相当均一に分配していることを示してい
る。その後、シューｒＤＪの試料が夫々２６０℃（５０
０°Ｆ）で５分間、２８８℃（５５０゜Ｆ）で２４時間
、及び２８８°Ｃ（５５０°Ｆ）で４８時間さらされた
。シューｒＤＪの試料が試験取付具に設置され、摩擦材
料を支持板から分離するのに必要な剪断荷重か第１２図
の線７２上の点６６、６８と７０で示されている。ベー
スライン３０と比較すると、シューｒＤＪは、オーブン
内での後硬化サイクルにより硬化されてはいなかったが
、大きい剪断強さを有する。

３個の他の金属支持板２２が第１図に示された砂吹性は
方法によって清浄化され、第２図に示されている電気ア
ーク装置４０へ移送された。２段階の吹付けが清浄化さ
れた金属支持板２２に施された。

第１吹付は段階において結合被膜が施された。結合被膜
は約７．６ｃｍ（３インチ）の距離にある電気アーク装
置４０のノズル４８を用いて施され、第２吹付は段階で
の粗い被膜は約１７．８ｃｍ（ツイフチ）の距離にある
ノズルを用いて施された。第３図及び第４図に示されて
いるように、フェノール樹脂被膜３９が粗い金属被膜３
８上に吹付けられ、所定の粘着性となるまで乾燥された
。摩擦材料２０が金属支持板２２に整合され、硬化用プ
レス５２へ移送され、ここｒＡＪとして指定されたブレ
ーキライニング２４を形成する。シューｒＡＪから試料
の断面を切って顕微鏡で見ると、第１１図に示されてい
る像が現れた。

第１１図を第１０図と比較すると、結合被膜は金属支持
板２２と溶融金属被膜３８との間に良好な界面を形成し
、結合被膜に当る以前に溶融金属が移動する距離に応じ
て表面粗さが増していることが明らかである。

その後、シューｒＡＪの試料が夫々２６０℃（５００°
Ｆ）で５分間、２８８℃（５５００Ｆ）で２４時間、及
び２８８℃（５５０°Ｆ）で４８時間さらされた。試料
が試験取付具に設置され、摩擦材料を金属支持板から分
離するのに必要な剪断荷重が第１２図の線８０上の点７
４．７６と７８で示されている。シュー「Ａ」の支持板
と摩擦材料を見ると、摩擦材料に剪断が起こり、結合被
膜は支持板上に完全に保持されていることが観察された
。

線８０を第１２図中の他の線と比較すると、摩擦材料を
金属支持板に取付けるこの方法は剪断荷重をベースライ
ン３０の剪断荷重の略２倍に高めていることが明白であ
る。シューｒＡＪのブレーキライニングが２８８℃（５
５００Ｆ）の温度に４８時間さらされた場合でも、剪断
荷重はベースラインヤの剪断荷重よりも大きい。剪断試
験後に金属支持板と摩擦材料を検査してみると、シュー
ｒＡＪ、ｒｃ」及び「Ｄ」では摩擦材料に剪断が起こっ
ていることが観察された。従って、結合被膜はブレーキ
ライニングにおける弱い連結部ではないと認められ、こ
の方法は従来技術を改良したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属支持板から酸化物を除去するための製造ラ
インの第１ステーションを示す概略図、第２図は金属支
持板に溶融金属粒子を吹付けて粗面を形成するための第
２ステーションを示す概略図、第３図は粗面に樹脂被膜
を施すための第３ステーションを示す概略図、第４図は
樹脂被膜を乾燥させるための第４ステーションを示す概
略図、Ｃ二 第５図は金属支持板の粗面へ摩擦材料を整合させるため
の第５ステーションを示す概略図、第６図は樹脂被膜と
摩擦材料を硬化させてブレーキライニングを形成するた
めの第６ステーションを示す概略図、第７図ないし第１
１図は夫々異なるブレーキライニングの試料の断面を示
す拡大図、第１２図は第８図ないし第１１図のブレーキ
ライニングに形成された機械的結合の剪断荷重を示す特
性図である。 ２０・・摩擦材料、２２・・金属支持板、２４・・ブレ
ーキライニング、３６・・面、３７・・ファン、３８・
・溶融金属被膜、３９・・フェノール樹脂被膜、４０・
・電気アーク装置、４８・・ノズル、５０・・溶（ほか
１名） ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ＦＩＧ、４ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、　１０ ＦＩＧ、１Ｉ ＦＩＧ、　１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属支持板を第１ステーションへ移送し、少なくと
   も一方の面から酸化物、汚れ及び他の不純物を除去する
   工程、 上記金属支持板を第２ステーションへ移送し、圧縮空気
   によって溶融金属を微粒化すると共に、溶融金属粒子を
   上記一方の面に吹付けて付着させ粗面を形成する工程、 上記金属支持板を第３ステーションへ移送し、摩擦材料
   を上記粗面に整合させる工程、及び、上記金属支持板を
   第４ステーションへ移送し、上記摩擦材料中の結合剤を
   硬化させるに充分な温度にして、上記結合剤の一部を上
   記粗面へ流動させると共に上記摩擦材料と金属支持板と
   の機械的結合を生じさせて上記ブレーキライニングを形
   成する工程 から成ることを特徴とする、摩擦材料を金属支持板に取
   付けてブレーキライニングを形成する方法。 ２　上記少なくとも一方の面から不純物を除去する工程
   が、一方の面に砂を吹付けて金属支持板の寸法に影響を
   与えることなく不純物を除去することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３　上記粗面を形成する工程が、微粒化用空気圧力と溶
   融金属粒子が移動する距離とを調節して表面粗さを制御
   する工程を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４　上記粗面を形成する工程が、 ７．６ｃｍよりも小さい溶融金属の移動距離において上
   記溶融金属粒子の第１被膜を上記一方の面に施して結合
   面を形成する工程、及び、 ７．６ｃｍよりも大きい距離において上記溶融金属粒子
   の第２被膜を上記結合面に施して上記粗面を形成する工
   程 を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の方法。 ５　上記結合剤を硬化させる工程が、上記摩擦材料に圧
   縮力を加えて上記粗面と摩擦材料との機械的結合を増強
   させる工程を含んでいることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の方法。 ６　金属支持板を第４ステーションへ移送する前に上記
   粗面に樹脂被膜を施す工程を更に含んでいることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７　樹脂被膜を施した金属支持板を乾燥させて樹脂のキ
   ャリヤを除去する工程を更に含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８　金属支持板を第４ステーションへ移送する前に上記
   粗面に樹脂被膜を施す工程を更に含んでいることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 ９　樹脂被膜を施した金属支持板を乾燥させて樹脂のキ
   ャリヤを除去する工程を更に含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０　上記結合剤を硬化させる工程が、上記摩擦材料に
   圧縮力を加えて上記粗面と摩擦材料との機械的結合を増
   強させる工程を含んでいることを特徴とする特許請求の
   範囲第９項記載の方法。