(57)【要約】【課題】ブレーキ等のローター表面を簡便に研削・研磨できる摩擦材を提供する。【解決手段】少なくとも摩擦面側の一部を構成する研削機能の高い高研削機能材部７と、残りの部分を構成する前記高研削機能材部よりも研削機能の低い低研削機能材部６と、からなることを特徴とする摩擦材。この摩擦材は、摩擦面側の一部を構成する研削機能の高い高研削機能材部と、残りの部分を構成する前記高研削機能材部よりも研削機能の低い低研削機能材部と、からなっている。このため摩擦材の相手材となるディスク表面を簡便に研削・研磨をすることができる。このため、相手材表面にできた錆等を効率的に除去できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも摩擦面側の一部を構成する研削機能の高い高研削機能材部と、残りの部分を構成する前記高研削機能材部よりも研削機能の低い低研削機能材部と、からなることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記高研削機能材部は研削材料の含有量が多い混合摩擦材で形成された部分であり、前記低研削機能材部は前記研削材料の含有量が少ない混合摩擦材で形成された部分である請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記混合摩擦材は繊維材料からなる骨格材料と無機潤滑材料と前記研削材料と有機結合剤とを含むレジンモールド材である請求項２に記載の摩擦材。
【請求項４】
前記混合摩擦材は金属材料からなる骨格材料と前記研削材料とを含む焼結材である請求項２に記載の摩擦材。
【請求項５】
前記高研削機能材部は摩擦面側の表面層を形成し、前記低研削機能材部は前記表面層を除く残余層を形成する請求項１〜４の１項に記載の摩擦材。
【請求項６】
前記高研削機能材部は摺動方向と交差する方向と厚さ方向に延びる壁状部を形成し、前記低研削機能材部は前記壁状部を除く残余部を形成する請求項１〜４の１項に記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制動装置や伝達装置に使用されるブレーキやクラッチに使用される摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキやクラッチのローター等は、長期使用による偏摩耗や長期保管による錆の発生などによりその表面状態は著しく変化する。そのため、ローターの表面を研削・研磨して補修する機会が多い。しかし、設備の都合上、ローターの取り外しが面倒、作業環境が劣悪、ディスクグラインダー等でディスクを研削、研磨するためのスペースが十分に確保できないなど、現場での作業は煩わしい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ローターの取り外しを必要としない摩擦材の交換作業のみでディスクの研削、研磨ができ、ディスクの摺動面の再生ができる摩擦材を提供するものでる。すなわちブレーキやクラッチに本発明の摩擦材を装着使用することにより相手材のローターを研削、研磨し、ローターの摺動面を再生するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の摩擦材は、少なくとも摩擦面側の一部を構成する研削機能の高い高研削機能材部と、残りの部分を構成する前記高研削機能材部よりも研削機能の低い低研削機能材部と、からなることを特徴とする。本発明の摩擦材は、摩擦面側の少なくとも一部に研削機能の高い高研削機能材部を持つ。このため本発明の摩擦材が相手材のディスクに対して摺動することによりこの高研削機能材部がディスク表面の錆や偏摩耗を削除して本来のディスク表面に再生する。この摩擦材はその状態で通常の摩擦材としても機能する。そのため、通常の摩擦材の交換作業のみでローターの再生が可能となる。
【０００５】
本発明の摩擦材は主として高研削機能材部と低研削機能材部からなる。高研削機能材部はディスクを研削する機能の高いものである。具体的に、高研削機能材部は研削材料の含有量が多い混合摩擦材といえる。同様に、低研削機能材部はディスクを研削する機能が高研削機能材部より低いものを意味する。具体的に、低研削機能材部は研削材料の含有量が少ない混合摩擦材といえる。
【０００６】
ここで混合摩擦材とは各種摩擦原料が混合され、結合材や焼結等で一定の塊となったものをいう。具体的に混合摩擦材は、繊維材料からなる骨格材料と無機潤滑材料と研削材料と有機結合剤等を含むレジンモールド材、或いは、金属材料からなる骨格材料と研削材料等を含む焼結材といえる。
【０００７】
レジンモールド材の摩擦原料である骨格材料としてはチタン酸カリウム、金属繊維が使用される。潤滑材料としてはコークス、グラファイト、金属硫化物等が用いられる。研削材料としては粒状の金属酸化物、鉱物、金属が用いられる。有機結合材としてはフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。レジンモールド材には、上記した摩擦材料以外にゴム材料等のダンピング材料、消石灰等のｐＨ調整材料等が使用される。
【０００８】
焼結材の摩擦原料は、銅系合金、アルミ系合金等の金属原料、粒状の金属酸化物、鉱物、金属等からなる研削材料、コークス、グラファイト、金属硫化物等の潤滑材料が用いられる。
【０００９】
なお、本発明のレジンモールド材及び焼結材は従来から使用されているレジンモールド材及び焼結材と基本的に同じものである。
【００１０】
本発明の摩擦材は高研削機能材で構成された部分と低研削機能材で構成された部分とを持つ。そして、高研削機能材で構成された部分は少なくとも摩擦材の摩擦面側の一部を占める。摩擦材の残りの部分は低研削機能材が占めることになる。
【００１１】
より具体的に、高研削機能材部は摩擦面側の表面層を形成する部分とし、低研削機能材部はこの表面層を形成する部分を除く残余層を形成する部分とすることができる。この摩擦材を使用することにより相手材の摺動面を効率的に研削し、摺動面の錆等を効率的に除去できる。また、摺動面の研削と共に摩擦材の摩擦面も同時に摩耗して除去され摩擦面には低研削機能材部が表出してくる。これにより相手材の研削が少なくなり摩擦材本来の制動機能が発揮される。
【００１２】
また、高研削機能材部は摺動方向と交差する方向と厚さ方向に延びる壁状部を形成し、低研削機能材部はこの壁状部を除く残余部を形成するものとすることができる。この摩擦材では摩擦材として使用される全期間においてその摩擦面には高研削機能材部で構成された壁状部が表出する。このため、摩擦材として使用される全期間において一定の研削機能を持つことになる。
【００１３】
そのため、この摩擦材は使用される頻度が少ないために相手材の表面に錆が発生しやすい制動装置や伝達装置に使用するのに適している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の摩擦材は、少なくとも摩擦面側の一部を構成する研削機能の高い高研削機能材部と、残りの部分を構成する前記高研削機能材部よりも研削機能の低い低研削機能材部と、からなっている。このため摩擦材の相手材となるディスク表面を簡便に研削・研磨をすることができる。このため、相手材表面にできた錆等を効率的に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１はディスクブレーキの模式図である。
【図２】図２は模式的に示すブレーキパッドの側面図である。
【図３】図３は実施例の摩擦材の平面図である。
【図４】図４は図３に示す摩擦材の横断面図である。
【図５】図５は実施例に使用する成形体を製造するための材料粉末を配置した金型の横断面図である。
【図６】図６は他の摩擦材の横断面図である。
【図７】図７はさらに異なる摩擦材の平面図である。
【図８】図８は図７に示す摩擦材の横断面図である。
【図９】図９は図７の摩擦材に使用する成形体を製造するための材料粉末を配置した金型の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の摩擦材は制動装置や伝達装置に使用されるものである。特に、自動車、二輪車、航空機、鉄道車両、その他産業用機械の制動装置や伝達装置に組み込まれているディスクブレーキ等の摩擦材に使用される。
【００１７】
具体的な制動装置として自動車用のディスクブレーキの模式図を図１に示す。このディスクブレーキは固定キャリパ型で、ディスク１とキャリパー２と一対のピストン３及びブレーキパッド４とを有する。キャリパー２はディスク１を挟み込む形状を持ち、このキャリパー２の内側でディスク２の両面側に油圧室２０を持ち各油圧室にピストン３が摺動自在に保持され、各ピストン３にそれぞれブレーキパッド４が取り付けられている。
【００１８】
ブレーキパッド４は図２にその側面を示すようにバックプレート４１と摩擦材４２とで構成され、この摩擦材４２のバックプレート４１が接続されている側とは反対側の面がディスク１と当接、摺動することで制動機能を果たすようになっている。
【実施例】
【００１９】
実施例の摩擦材は図２の摩擦材４２として使用されるものである。この摩擦材４２の平面図を図３に横断面図を図４に示すように、厚い低研削機能材部６とその表面側に一体的に積層された薄い高研削機能材部７とで構成されている。
【００２０】
低研削機能材部６は７０〜９０％の銅、１０％以下の亜鉛、１０％以下の錫、５％以下のタングステン、１０％以下のマンガン、５％以下の炭化珪素、５％以下のフッ化カルシウムの範囲の組成からなる。また、高研削機能材部７は６０〜７０％の銅、１０％以下の亜鉛、１０％以下の錫、５％以下のタングステン、５％以下の鉄、５％以下のマンガン、１０％以下の炭素及び３〜２０％の研削成分からなる。研削成分としては、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、ムライト、フッ化カルシウム、炭化珪素、シリカ、炭化珪素を使用できる。
【００２１】
この摩擦材４２はそれぞれ低研削機能材部６構成する原料粉末の混合物６１及び高研削機能材部７を構成する原料粉末７１の混合物を図５に示すプレス金型８に配置して圧縮成形し、その後バックプレート４１の上に載置し、上方から加圧した状態で焼結して成形できる。
【００２２】
この摩擦材４２を持つブレーキパッド４は図１に示すディスクブレーキのキャリパー２にセットされて使用される。
【００２３】
このブレーキパッド４はその摩擦材４２の上方層として高研削機能材部７を持つ。このためこのディスクブレーキのディスク１の表面に錆が発生していても、この錆はブレーキ操作の初期に効果的に研磨されて除去される。また、この高研削機能材部７はその主成分が低研削機能材部６のものと同じであるため、摩擦係数等の制動力は低研削機能材部６のものと大きな差異は無く通常の制動機能が得られる。また高研削機能材部７は低研削機能材部６より摩耗が早いが高研削機能材部７は薄いため、摩擦材３２１全体から見ると摩耗は早くない。
【００２４】
本実施例の高研削機能材部７は、相手材に対する攻撃性を持つ多くの研削成分を持つ。しかしこの高研削機能材部７はその主構成成分はメタルボンド(例えば銅やその合金)である。そのため本実施例の高研削機能材では強い研削機能が押さえられ適度な研削機能とマイルドな摩擦特性を持つものとなる。
【００２５】
本実施例の銅系焼結合金に代えて下記の鉄―銅系焼結合金を採用することができる。
【００２６】
低研削機能材としては、１０〜５０％の鉄、１０〜５０％の銅、５％以下の亜鉛、５％以下の錫、５％以下のタングステン、５％以下の鉄―タングステン合金、５％以下のクロム、１０％以下のマグネシア、５％以下のジルコニア、５％以下の炭化珪素、５％以下のフッ化カルシウム、２５％以下の炭素の組成のものを採用できる。
【００２７】
高研削機能材としては、５〜３０％の鉄、５〜３０％の銅、２％以下の亜鉛、２％以下の錫、２％以下のタングステン、５％以下の鉄、５％以下のマンガン、１０％以下の炭素及び３〜２０％の前記した研削成分の組成のものを採用できる。
【００２８】
なお、研削成分は粒径が大きいほど研削機能は高くなるがもろくなる傾向にある。
【００２９】
摩擦材を構成する低研削機能材部と高研削機能材部のそれぞれの配置について、本実施例の摩擦材ではその表層に高研削機能材部を配置しその下層として厚い低研削機能材部を配置している。この配置は相手材の初期使用もしくは相手材表層の錆落とし等に適している。随時表層の高研削機能材部が剥がれることで、慣らし使用が終わる本使用では低研削機能材部が摺動面に露出し、通常のブレーキ性能を発揮する。
【００３０】
本実施例の摩擦材４２に代えて、図6にその横断面図を示す摩擦材４３とすることができる。この摩擦材４３は表面に長手方向の中央が低い谷形状の上面を持つ厚い低研削機能材部６３とその表面側に一体的に積層され下面に長手方向の中央が下方に突出した逆山形形状の薄い高研削機能材部７３とで構成されている。
【００３１】
この摩擦材４３は使用と共に、摩擦面に表出する高研削機能材部６３の表面積が減少し、逆に低研削機能材部７３の表出面積が増大する。この摩擦材４３は、相手材の表面ほど錆等が多く、表面が削られると錆等が少なくなるのに対応する高研削機能材部６３及び低研削機能材部７３の構成とするものである。
【００３２】
また、図７にその平面図、図８にその横断面図を示す摩擦材のように、摩擦材を構成する低研削機能材部及び高研削機能材部の一方４５を摺動面の部分の外周部及びその内側の内周部に他方４６を配置した場合には、所定の制動機能を保ちながら研削・研磨が可能となる。所定の制動機能を有しているため、相手材（ディスク）への摩擦力(負荷)が大きくなるため、研削・研磨効率が大きくなることが期待できる。図９はこの摩擦材に使用する成形体を製造するための材料粉末４５１及び材料粉末４６１を配置した金型８の横断面図である。
【００３３】
高研削機能材部を摺動面の外周部に配置することで、さらに、研削屑が外部に排出されやすい利点が得られる。
【００３４】
摩擦材の摺動面の内側に高研削機能材部を配置することで、さらに、嵌め込みによる高研削機能材部の保護及び長寿命化と研削屑(研削成分)が外周の低研削機能材部とローター間に入り込むことによる研削・研磨の促進が期待できる。
【符号の説明】
【００３５】
１・・ディスク    ２・・キャリパー    ３・・ピストン
４・・ブレーキパッド    ４１・・バックプレート    ４２・・摩擦材
６・・低研削機能材部    ７・・高研削機能材部    ８・・金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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