(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵩が相対的に大きく圧縮可能な第１素材と、嵩が前記第１素材よりも相対的に小さく圧縮可能であり且つ前記第１素材の高さ位置よりも低く装填される第２素材とを用意する工程と、
成形型のキャビティに前記第１素材が装填される第１空間を形成する仕切部材または型部分を配置した状態で、成形型の第１空間に前記第１素材を装填し、前記第１素材の高さ位置が前記第２素材の高さ位置に相応するように前記第１素材を予備圧縮する予備圧縮操作と、
前記仕切部材または前記型部分を外した状態で、予備圧縮された前記第１素材と、前記第１素材に隣設する位置に配置された第２素材とを一緒に、成形型内で圧縮成形する一体化操作とを実行し、
前記第１素材で形成された第１摩擦材と前記第２素材で形成された第２摩擦材との摩擦係数が相違すると共に、前記第１摩擦材と前記第２摩擦材との境界領域に、前記第１素材および前記第２素材が混在する遷移領域が形成されているハイブリッドブレーキ材を形成する圧縮成形工程を含むことを特徴とするハイブリッドブレーキ材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嵩が異なる素材からハイブリッド特性をもつハイブリッドブレーキ材を製造するハイブリッドブレーキ材の製造方法、ハイブリッドブレーキ材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッドブレーキ材を例にとって、ハイブリッド材の従来技術について説明する。
異なる摩擦特性をもつ摩擦材を隣設して設けたハイブリッドブレーキ材が提供されている。ハイブリッドブレーキ材の製造方法として、特開平５−１６４１５８号公報には、金型内に仕切板を配置して金型内のキャビティを仕切り、仕切られたキャビティ部分に、摩擦特性が異なるように組成調整した素材をそれぞれ装填し、次に仕切板を除去し、その後に素材の全体を圧縮成形して圧縮成形体を形成し、次にその圧縮成形体を熱成形型内に移し、加熱加圧成形する技術が開示されている。
【０００３】
この技術によれば、仕切板で仕切られたキャビティ部分に、摩擦特性が異なるように組成調整した素材をそれぞれ装填するため、各素材の予想外の混入を抑制でき、目標とする摩擦特性を得るのに有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、嵩が相対的に大きな第１素材と、嵩が第１素材よりも相対的に小さな第２素材を一緒に圧縮成形して圧縮成形体を形成する工程を実施し、この工程を経て、ハイブリッド材を製造する技術を、本発明者は開発している。このハイブリッド材によれば、第１素材で形成された部材と、第２素材で形成された部材とにおいて、物性値（摩擦係数、圧縮弾性率、摩耗率など）の高低の変化をつけるのに有利である。
【０００５】
このように嵩が大きな素材と嵩が小さな素材とを一緒に圧縮成形して圧縮成形体を得る形態に、上記した特開平５−１６４１５８号公報に係る技術を適用すると、仕切板を外す際、または、仕切板を外した後に圧縮成形する際に、嵩の高低に起因して、嵩が大きな素材が、嵩が小さな素材の表面に落下することがある。この場合には、予想外に両者が混在する部位が生じ、目標通りのハイブリッド性能を得るには不利である。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その課題は、目標通りのハイブリッド性能を備えたハイブリッドブレーキ材を製造するのに有利にハイブリッドブレーキ材の製造方法、ハイブリッドブレーキ材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るハイブリッドブレーキ材の製造方法は、
嵩が相対的に大きく圧縮可能な第１素材と、嵩が前記第１素材よりも相対的に小さく圧縮可能であり且つ第１素材の高さ位置よりも低く装填される第２素材とを用意する工程と、
成形型のキャビティに第１素材が装填される第１空間を形成する仕切部材または型部分を配置した状態で、成形型の第１空間に第１素材を装填し、第１素材の高さ位置が第２素材の高さ位置に相応するように第１素材を予備圧縮する予備圧縮操作と、前記仕切部材または前記型部分を外した状態で、予備圧縮された第１素材と、第１素材に隣設する位置に配置された第２素材とを一緒に、成形型内で圧縮成形する一体化操作とを実行し、第１素材で形成された第１摩擦材と第２素材で形成された第２摩擦材との摩擦係数が相違すると共に、第１摩擦材と第２摩擦材との境界領域には、第１素材および第２素材が混在する遷移領域が形成されているハイブリッドブレーキ材を形成する圧縮成形工程を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
嵩が相対的に大きい代表的な第１素材としては、気孔率が高い素材があげられる。気孔率が高い素材としては、比較的比重が軽い有機系の繊維の割合が多い素材があげられる。有機系の繊維の割合が多い場合には、繊維同士の三次元的な絡み等によって気孔率が増加し、重量の割りに体積が増加し易く、見掛け密度（＝単位体積あたりの重量）が小さくなり易い。
【０００９】
嵩が相対的に小さい代表的な第２素材としては、気孔率が低い素材が挙げられる。気孔率が低い素材としては、粉粒体、球状体の割合が多い素材があげられる。粉粒体、球状体の割合が多い場合には、稠密の度合が高まり、気孔率が低下し、見掛け密度（＝単位体積あたりの重量）が第１素材よりも大きくなり易い。
本発明方法によれば、第１素材の高さ位置が第２素材の高さ位置に相応するように、第１素材を予備圧縮する予備圧縮操作が実行される。相応するとは、第１素材の高さ位置が第２素材の高さ位置と同じになるか、予備圧縮操作前に比較して第１素材の高さ位置が第２素材の高さ位置に接近することを意味する。
【００１０】
更に本発明方法によれば、予備圧縮操作後に一体化操作が実行される。即ち、予備圧縮された第１素材と、第１素材に隣設する位置に配置された第２素材とが一緒に成形型内で圧縮成形され、圧縮成形体が形成される。
本発明方法によれば、予備圧縮操作により、嵩が大きな第１素材の高さ位置が第２素材の高さ位置に相応している。そのため一体化操作の際には、第１素材が第２素材の表面に落下することは、抑制される。
【００１１】
本発明方法によれば、第２素材は、仕切板を設けて成形型内を区画し、第１素材と同時に型内に装填し、嵩の大きい第１素材を予備圧縮するようにしてもよいし、まず第１素材を装填、予備圧縮し、その後、第２素材を充填するようにしても良い。
本発明方法で製造される代表的なハイブリッド材としては、異なる摩擦特性を備えたハイブリッドブレーキ材が挙げられる。ハイブリッドブレーキ材としては、ディスクブレーキ装置に適用されるブレーキパッド、ドラムブレーキ装置に適用されるブレーキライニングが挙げられる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明方法をハイブリッドブレーキ材の製造に適用した実施例を説明する。
（実施例の構成）
所定の組成となるように各種原料を秤量した後、混合機で原料を攪拌混合する。これにより、嵩が相対的に大きく圧縮可能な第１素材３０と、嵩が相対的に小さく圧縮可能な第２素材４０を形成する。第１素材３０は、気孔率が高く、単位重量あたりの体積が大きく、見掛け密度が小さな素材である。第２素材４０は、第１素材３０よりも気孔率が低く、第１素材３０よりも見掛け密度が大きな素材である。
【００１３】
本実施例では、第２素材４０の装填高さ位置は、Ｈ２（図２参照）に規定されている。
図１に示すように、成形型６０のキャビティ６１を仕切部材６２で第１空間６１ａと第２空間６１ｃとに仕切っておく。そしてキャビティ６１の第１空間６１ａに第１素材３０を投入して装填する。このとき、装填された第１素材３０の高さはＨ１（Ｈ１＞Ｈ２）となる。成形型６０は金型であり、中型６３と下型６４と後述する上型６５とを備えている。
【００１４】
次に、予備圧縮操作を実行すべく、圧縮型６７の加圧面６７ｃにより第１素材３０の上面３０ｕを加圧し、これにより第１素材３０を予備圧縮し、第１素材３０を高さ位置をＨ１0 （Ｈ１0 ＜Ｈ１）とする。
予備圧縮操作は常温で実行される。なお本実施例では、予備圧縮前の第１素材３０の高さ位置Ｈ１と、予備圧縮後の第１素材３０の高さ位置Ｈ１0 との比である（Ｈ１／Ｈ１0 ）は、ハイブリッドブレーキ材の種類に応じて適宜選択できるものの、一般的には、（Ｈ１／Ｈ１0 ）＝１．５〜３．５にでき、特に１．７〜２．５にできる。
【００１５】
次に図２から理解できるように、嵩が相対的に小さな第２素材４０を成形型６０のキャビティ６１の第２空間６１ｃに投入して装填する。第２素材４０は、混合原料のままでも良いし、或いは、ある程度予備圧縮したものでも良い。
成形型６０のキャビティ６１の第２空間６１ｃに装填された第２素材４０の高さは、Ｈ２となる。Ｈ２はＨ１0 と相応する（Ｈ２≒Ｈ１0 ）。即ち、Ｈ２とＨ１0 とは、接近する。
【００１６】
次に仕切部材６２を矢印Ｙ１方向に上昇させ、仕切部材６２を成形型６０から外す。その後、一体化操作を実行すべく、図３から理解できるように、成形型６０の上型６５を下降させ、上型６５の先端の加圧面６５ｃで第１素材３０の上面３０ｕ及び第２素材４０の上面４０ｕの全体を圧縮し、第１素材３０及び第２素材４０の高さがＨ３（Ｈ３＜Ｈ２）となるように加圧圧縮する。
【００１７】
このとき第１素材３０のうち、第１素材３０と第２素材４０との境界部分が第２素材４０側につまり矢印Ｃ方向に移行し易い。また第２素材４０のうち、第１素材３０と第２素材４０との境界部分が第１素材３０側につまり矢印Ｄ方向に移行し易い。これにより第１素材３０と第２素材４０との境界領域は、両者が混在した遷移領域５０となる。
【００１８】
遷移領域５０においては、矢印Ｃ方向に向かうにつれて、第１素材３０の濃度が高から低に変化し易く、また矢印Ｄ方向に向かうにつれて、第２素材４０の濃度が高から低に変化し易い。これにより遷移領域５０は、傾斜組成をもつようになり易い。
上記したように第１素材３０及び第２素材４０を一緒に加圧圧縮する一体化操作を実行した後に、本実施例では、加熱加圧成形工程、熱処理工程、仕上加工工程を実行し、これによりハイブリッドブレーキ材を形成する。
【００１９】
本実施例によれば、原料の混合にあたり、アイリッヒミキサーを用いて、原料を５分間混合した。予備圧縮操作では、面圧が２５ｋｇｆ／ｃｍ2 、成形時間が１０秒で圧縮した。一体化操作では、面圧が１３０ｋｇｆ／ｃｍ2 、成形時間が５秒で圧縮した。
加熱・加圧成形工程では、温度が１６０°Ｃ、面圧が４００ｋｇｆ／ｃｍ2 、成形時間が５分で熱成形した。熱処理工程では、熱処理炉を用いて、温度が２２０°Ｃ、時間が３時間で熱処理した。なお本実施例に係る製造手順を図４に簡略して示す。仕上加工工程においては、後述するように第１素材３０で形成された第１摩擦材３の表面を、第２素材４０で形成された第２摩擦材４の表面よりもΔＬ１突出させる研磨加工を行う。
【００２０】
第１素材３０と第２素材４０の組成の代表例を表１に示す。表１に示すように、第１素材３０は、有機系のアラミド繊維の割合が多く、重量の割りに体積が大きくなり易い。
【００２１】
【表１】
0004000493.tif 000002
上記した製造方法に基づいて製造されたハイブリッドブレーキ材を図５、図６に示す。図５、図６に示すように、ハイブリッドブレーキ材１は、第１素材３０で形成された第１摩擦材３と、第２素材４０で形成された第２摩擦材４とを備えている。
【００２２】
第１摩擦材３の摩擦係数μL は第２摩擦材４の摩擦係数μH よりも小さくされている（μL ＜μH ）。第１摩擦材３の圧縮弾性率ＥL は第２摩擦材４の圧縮弾性率ＥH よりも小さくされている（ＥL ＜ＥH ）。第１摩擦材３の摩耗率ＷL は第２摩擦材４の摩耗率ＷH よりも小さくされており（ＷL ＜ＷH ）、第１摩擦材３は摩耗しにくいものである。
【００２３】
本実施例によれば、図６から理解できる様に、摩擦係数が低い第１摩擦材３が第２摩擦材４よりもΔＬ１突出している。ΔＬ１は適宜選択できるものの、例えば０．５ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ程度にできる。
（実施例の効果）
以上の説明から理解できるように本実施例によれば、一体化操作の前においては、予備圧縮操作により、嵩が大きな第１素材３０の高さ位置Ｈ１0 が第２素材４０の高さ位置Ｈ２に相応しており、両者が接近した高さ、あるいは、同一の高さとされている。
【００２４】
そのため、嵩が大きいため装填高さがＨ１と高い第１素材３０と、嵩が小さく装填高さがＨ２と低い第２素材４０とを一緒に圧縮成形する技術とは異なり、第１素材３０を構成する原料が第２素材４０の表面に落下することは、低減または回避される。従って目標性能をもつハイブリッドブレーキ材を得るのに有利である。
【００２５】
殊に本実施例では前述したように、第１素材３０で形成された第１摩擦材３は、摩擦係数、圧縮弾性率、摩耗率が低く設定されている。一方、第２素材４０で形成された第２摩擦材４は、摩擦係数、圧縮弾性率、摩耗率が第１摩擦材３よりも高く設定されている。そのため第１素材３０と第２素材４０とは見掛け密度がかなり異なり、第１素材３０は第２素材４０よりも嵩がかなり増大し易い背景事情がある。従って本実施例方法は、嵩がかなり異なる素材をそれぞれ用い、上記のような物性値特性が相違したハイブリッド特性を備えたハイブリッドブレーキ材１を製造するのに適する。
【００２６】
更に本実施例では前述したように遷移領域５０では第１素材３０と第２素材４０とが混在しているため、第１摩擦材３と第２摩擦材４との密着性が確保され易い。更に第１摩擦材３と第２摩擦材４と境界において摩擦特性の急激な変化、特に相手攻撃性の急激な変化を抑制でき、ブレーキ装置使用時におけるブレーキ鳴きや有害振動の低減に貢献できる。
【００２７】
上記したハイブリッドブレーキ材１を用いてダイナモメータで摩耗試験を行ない、試験後における相手材であるロータの表面粗さを測定した。測定結果を図７に示す。また比較例として、第１素材３０を予備圧縮せずに、嵩が大きい第１素材３０と嵩が小さい第２素材４０とをまとめて圧縮成形し、前述同様な手順で、比較例に係るハイブリッドブレーキ材を形成した。比較例に係るハイブリッドブレーキ材についても、同様にダイナモメータで摩耗試験を行ない、相手材であるロータの表面粗さを測定した。比較例に係る測定結果を図８に示す。
【００２８】
図７及び図８において、横軸はロータ半径方向における位置を示し、縦軸は表面粗さを示す。図７のＥ部分から理解できるように、ロータの摩擦面のうち、ハイブリッドブレーキ材１の遷移領域５０に対面する領域では、表面粗さの変化はなだらかであった。これに対して、比較例に係る図８では、そのように知見はみられなかった。
【００２９】
また本実施例で製造したハイブリッドブレーキ材１によれば、図６に示すように、摩擦係数が低い第１摩擦材３が第２摩擦材４よりもΔＬ１突出している。そのため、軽ブレーキ操作時、つまりブレーキペダルの軽踏力時には、摩擦係数が小さい第１摩擦材３がまず、相手材であるロータ６に優先的に摩擦する。これにより軽ブレーキ操作時における『鳴き』の問題が軽減、回避される。
【００３０】
またブレーキの踏み込み量が増加した高ブレーキ操作時つまり高踏力時には、第１摩擦材３が圧縮して、摩擦係数μH が高く『効き』に強い第２摩擦材４も、ロータ６に摩擦するようになり、第２摩擦材４の荷重分担が増加するため、高ブレーキ操作時におけるブレーキの『効き』も確保される。
更に本実施例で製造したハイブリッドブレーキ材１によれば、第１摩擦材３の圧縮弾性率ＥL は小さいので、第２摩擦材４に比較して軟目であり、相手材であるロータ６に圧縮されて引っ込み易い特性をもつ。故に、ブレーキの踏み込み量が増加した高ブレーキ操作時には、圧縮弾性率ＥL が小さい第１摩擦材３の圧縮が進む。従って摩擦係数μH が高く『効き』に強い第２摩擦材４が、ロータ６に一層摩擦し易くなる。そのため高踏力時において、ブレーキの『効き』の向上に有利である。
【００３１】
更に第１摩擦材３の摩耗率ＷL は第２摩擦材４の摩耗率ＷH よりも小さいため、第１摩擦材３の摩耗は第２摩擦材４に比較して相対的に少ない。従って、ブレーキの踏込みが解除されたときには、摩擦係数が低い第１摩擦材３は、摩擦係数が高い第２摩擦材４よりも突出し易くなる。結果として、図６に示す第１摩擦材３の突出構造が長期にわたり維持され易い。
【００３２】
加えて本実施例によれば、図５から理解できる様に摩擦係数が低い第１摩擦材３、摩擦係数が高い第２摩擦材４が略同軸的に配置され、両者が摩擦摺動方向つまり矢印Ｂ３方向に沿って配設されている。そのため、ハイブリッドブレーキ材１とロータ６とが摩擦摺動する場合において、摩擦材の引きずり現象に起因して第１摩擦材３と第２摩擦材４とが混在する不具合は、抑制される。故に長期間にわたり使用したとしても、ハイブリッドブレーキ材１における摩擦特性の変動を抑制できる。
【００３３】
（他の実施例）
他の実施例について図９〜図１１を参照して説明する。
本実施例は前記した実施例と基本的には同様の構成であり、従って基本的には同様の作用効果を奏する。以下異なる部分を中心として説明する。
本実施例では、図９に示すように、成形型６０とは別の予備圧縮専用の成形型７０を準備する。予備圧縮専用の成形型７０は金型であり、中型７３、下型７４、上型７５をもつ。図９に示すように、予備圧縮専用の成形型７０に、嵩が大きい第１素材３０を高さ位置がＨ１となるように装填する。
【００３４】
次に予備圧縮専用の成形型７０内で、予備圧縮操作を実行すべく、圧縮型６７の加圧面６７ｃにより第１素材３０の上面３０ｕを加圧し、第１素材３０を予備圧縮して高さ方向に収縮し、これにより第１素材３０の高さ位置をＨ１0 （Ｈ１0 ＜Ｈ１）とする。
次に、予備圧縮した第１素材３０を予備圧縮専用の成形型７０から外す。その後に、予備圧縮した第１素材３０を、図１０から理解できるように、前記した成形型６０のキャビティ６１の第１空間６１ａに装填すると共に、嵩が相対的に小さな第２素材４０を成形型６０の第２空間６１ｃに装填する。装填された第２素材４０の高さはＨ２となる。Ｈ２はＨ１0 と相応する（Ｈ２≒Ｈ１0 ）。
【００３５】
次に前記した実施例と同様に、一体化操作を実行すべく、図１１に示すように、成形型６０の上型６５を下降させ、上型６５の先端の加圧面６５ｃで第１素材３０及び第２素材４０の全体を加圧し、第１素材３０及び第２素材４０の高さ位置がＨ３（Ｈ３＜Ｈ２）となるように圧縮成形体を得る。
本実施例に係る上型６５の加圧面６５ｃは、第１素材３０に対面する凹み部６５ｘをもつ。凹み部６５ｘにより、第１摩擦材３の表面がΔＬ１またはそれに近い値、突出し易くなる。よって前記した仕上加工の際の研磨加工の簡略化を図り得る。
【００３６】
本実施例においても、予備圧縮操作により、図１０から理解できるように、嵩が大きな第１素材３０の高さ位置Ｈ１0 が第２素材４０の高さ位置Ｈ２に相応している。そのため、嵩が大きいため装填高さがＨ１と高い第１素材３０と、嵩が小さく装填高さがＨ２と低い第２素材４０とを一緒に圧縮成形する技術とは異なり、第１素材３０を構成する原料が第２素材４０の表面に落下することは、低減または回避される。従って目標性能をもつハイブリッドブレーキ材を得るのに有利である。
【００３７】
（付記）
上記した記載から次の技術的思想を把握できる。
○請求項１において、第１素材で形成された第１部材（例えば摩擦材）は、第２素材で形成された第２部材（例えば摩擦材）よりも、摩擦係数、圧縮弾性率、摩耗率のうちの少なくとも一方が相対的に低くく設定されていることを特徴とするハイブリッド材の製造方法。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法によれば、一体化操作の前においては、予備圧縮操作により、嵩が大きな第１素材の高さ位置が第２素材の高さ位置に相応している。そのため一体化操作の際には、第１素材を構成する原料が第２素材に落下することは、低減または回避される。従って目標通りのハイブリッド特性を備えたハイブリッド材を製造するのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形型に第１素材を装填した状態を示す断面図である。
【図２】第１素材を予備圧縮した後に、第２素材を成形型内に装填した状態を示す断面図である。
【図３】予備圧縮した第１素材と第２素材とを成形型内で圧縮成形しているいる状態を示す断面図である。
【図４】製造手順を示すフローチャートである。
【図５】ハイブリッドブレーキ材の平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】実施例に係るハイブリッドブレーキ材を用いて摩耗試験したときにおける相手材であるロータの表面粗さ分布を示すグラフである。
【図８】比較例に係るハイブリッドブレーキ材を用いて摩耗試験したときにおける相手材であるロータの表面粗さ分布を示すグラフである。
【図９】他の実施例に係り、予備圧縮専用の成形型に第１素材を装填した状態を示す断面図である。
【図１０】他の実施例に係り、予備圧縮した第１素材と第２素材とを成形型内に装填した状態を示す断面図である。
【図１１】他の実施例に係り、予備圧縮した第１素材と第２素材とを成形型内で圧縮成形している状態を示す断面図である。
【符号の説明】
図中、３０は第１素材、４０は第２素材、５０は遷移領域、６０は成形型、６２は仕切部材、１はハイブリッドブレーキ材、２は裏金、３は第１摩擦材、４は第２摩擦材を示す。
【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】
0004000493.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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