(57)【要約】【課題】制動時のディスクの温度上昇幅を小さく抑えた、炭素繊維強化セラミックス複合材製の自動車ブレーキディスク製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第１、第２混合物を作り、第１、第２混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第１、第２成形体を作り、夫々炭化させて第１、第２炭化体を作り、夫々を機械加工し、機械加工された第１炭化体と第２炭化体とを互いに接着させ、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側と上側に、ケイ素粉末と銅粉末とを交ぜて作った混合粉末を装入し、前記混合粉末を溶かして互いに接着された第１炭化体と第２炭化体とに含浸させて、炭素繊維強化セラミックス複合材を作り、前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨して製造することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第１混合物を作り、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第２混合物を作る第１段階と、
前記第１混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第１成形体を作り、前記第２混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第２成形体を作る第２段階と、
前記第１成形体を炭化させて第１炭化体を作り、前記第２成形体を炭化させて第２炭化体を作る第３段階と、
前記第１炭化体を機械加工し、前記第２炭化体を機械加工する第４段階と、
機械加工された第１炭化体と機械加工された第２炭化体とを互いに接着させる第５段階と、
ケイ素粉末と銅粉末とを混合して作った混合粉末を、互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側と上側に装入する第６段階と、
前記混合粉末を溶かして、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体とに含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、
前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、
を含むことを特徴とする自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項２】
前記第６段階において、
前記ケイ素粉末と前記銅粉末とは、重量比６対４の割合で混合されることを特徴とする請求項１に記載の自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項３】
前記第６段階において、
前記混合粉末は、前記互いに接着された第１成形体と第２成形体の下側より上側に、より多く積層されることを特徴とする請求項１に記載の自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項４】
前記第６段階において、
前記互いに接着された第１成形体と第２成形体の上側に積層された混合粉末上に、重量体が載置されることを特徴とする請求項３に記載の自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項５】
炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第１混合物を作り、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第２混合物を作る第１段階と、
前記第１混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第１成形体を作り、前記第２混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第２成形体を作る第２段階と、
前記第１成形体を炭化して第１炭化体を作り、前記第２成形体を炭化して第２炭化体を作る第３段階と、
前記第１炭化体を機械加工し、前記第２炭化体を機械加工する第４段階と、
機械加工された第１炭化体と機械加工された第２炭化体とを互いに接着させる第５段階と、
ケイ素粉末と銅粉末を重量比６対４の割合で混合して作った混合粉末を、互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側と上側に挿入し、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側より上側に前記混合粉末を多く積層し、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の上側に積層された混合粉末上に重量体を載置する第６段階と、
前記混合粉末を融解して、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体に含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、
前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、
を含むことを特徴とする自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項６】
銅を含んだ第１摩擦層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とを混合した第１混合物を、モールドに第１設定高さまで入れる第１段階と、
銅を含んだ支持層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とを混合した第２混合物を前記第１混合物上に前記モールドに第２設定高さまで入れる第２段階と、
銅が含まれた第２摩擦層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とが混合した第３混合物を前記第２混合物上に前記モールドに第３設定高さまで入れる第３段階と、
前記モールドに順に積層された、前記第１混合物、前記第２混合物、及び前記第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る第４段階と、
前記成形体を炭化して炭化体を作る第５段階と、
前記炭化体を機械加工する第６段階と、
機械加工された炭化体にケイ素粉末を融解して含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、
前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、
を含むことを特徴とする自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項７】
前記第１混合物及び第３混合物は、１５０乃至２００μｍの長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、及び数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して作り、
前記第２混合物は、３０ｍｍ未満の長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して作ることを特徴とする請求項６に記載の自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項８】
前記支持層の成分組成は、ＳｉＣ２０重量％、Ｓｉ７重量％、Ｃ５３重量％、Ｃｕ２０重量％であり、
前記第１摩擦層及び第２摩擦層の成分組成は、ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、Ｃｕ２０重量％であることを特徴とする請求項６に記載の自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項９】
ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、Ｃｕ２０重量％の成分組成を持つ第１摩擦層を作るために、１５０乃至２００μｍの長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、及び数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して第１混合物を作り、モールドに１乃至２ｍｍの第１設定高さで満たす第１段階と、
ＳｉＣ２０重量％、Ｓｉ７重量％、Ｃ５３重量％、Ｃｕ２０重量％の成分組成を持つ支持層を作るために、３０ｍｍ未満の長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して第２混合物を作り、前記第１混合物上に前記モールドに２５乃至５０ｍｍの第２設定高さで入れる第２段階と、
ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、Ｃｕ２０重量％の成分組成を持つ第２摩擦層を作るために、１５０乃至２００μｍの長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、及び数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して第３混合物を作り、前記第２混合物上に前記モールドに１乃至２ｍｍの第３設定高さまで入れる第３段階と、
前記モールドに順に積層された、前記第１混合物、前記第２混合物、前記第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る第４段階と、
前記成形体を炭化して炭化体を作る第５段階と、
前記炭化体の中心部に車軸が通る軸孔をあけ、軸周りで、ハットパートと結合するボルトが貫通する貫通孔を同一円上に等間隔であけ、前記炭化体の側面に冷却チャンネルを一定間隔であけ、前記炭化体の上下両面に前記冷却チャンネルと連通する冷却孔をあける第６段階と、
前記軸孔、前記貫通孔、前記冷却チャンネル、前記冷却孔があいた炭化体にケイ素粉末を溶かして含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、
前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、
を含むことを特徴とする自動車ブレーキディスクの製造方法。
【請求項１０】
第６段階で前記冷却孔を３１ｍｍ間隔であけることを特徴とする請求項９に記載の自動車ブレーキディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車ブレーキディスクの製造方法に係り、より詳しくは、炭素繊維強化セラミックス複合材で製造した自動車ブレーキディスクの長所を維持しながらその短所を補い、且つ、大きさが鋳鉄で製造しディスクの大きさを超えない自動車ブレーキディスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ブレーキディスクは、ドラム式ブレーキディスクと、ディスク式ブレーキディスクと、に区分される。
ディスク式ブレーキディスクは、ディスクの表面とパッドとの摩擦でディスクの回転を遅くするか制止することで、自動車の速度を減速するか自動車を停止させる。
最近では、炭素繊維強化セラミックス複合材で、ディスク式自動車ブレーキディスク（以下、「自動車ブレーキディスク」と略称する）が多く作られている。
【０００３】
炭素繊維強化セラミックス複合材は、基盤（ｍａｔｒｉｘ）がセラミックスであり、炭素繊維で強化された素材である。炭素繊維強化セラミックス複合材で自動車ブレーキディスクを作れば、軽く、耐熱衝撃性、耐酸化性、耐磨耗性が大きく、高強度で、高い摩擦係数を持った自動車ブレーキディスクを作ることができる。
【０００４】
本出願人は、炭素繊維強化セラミックス複合材で、自動車ブレーキディスクを製造する技術を多数確保しており、このような技術を使って炭素繊維強化セラミックス複合材で作った自動車ブレーキディスクを製造・販売している。
一方、本出願人が自動車ブレーキディスクを販売する中で、購買者から、自動車ブレーキディスク自体には問題がないが、自動車ブレーキディスクと摩擦するパッド、自動車ブレーキディスクとタイヤを連結させるハットパート、及び自動車ブレーキディスクにパッドを密着させるキャリパーに問題が発生するという問題をよく聞かされる。
【０００５】
その理由は、以下の通りである。
炭素繊維強化セラミックス複合材で作った自動車ブレーキディスクは、鋳鉄で作った自動車ブレーキディスクより密度が小さく、鋳鉄で作った自動車ブレーキディスクより単位体積当たりの熱容量が小さくなる。従って、制動時に、ディスクの表面とパッドとの摩擦熱により、ディスクの温度が鋳鉄で作った自動車ブレーキディスクより高くなる。高温に充分に耐えられる自動車ブレーキディスク自体には問題がないが、ブレーキディスクの周辺に設置されたパッド、ハットパート、及びキャリパーが摩擦熱により熱変形して劣化するという問題が発生する。
また、パッドが熱変形して劣化すれば、ディスクとパッド間の摩擦係数の変化幅が大きくなり、制動性能が一定しなくなる。
【０００６】
ハットパートが熱変形して劣化すれば、騷音及び振動が発生する。
キャリパーが熱変形して劣化すれば、キャリパーがパッドを自動車ブレーキディスクにぴったりと密着できず、騷音及び振動が発生する。また、キャリパーが過熱すれば、キャリパーを作動させるブレーキ液が沸騰し、制動性能が急激に落ちる。
【０００７】
このような問題を解決するためには、炭素繊維強化セラミックス複合材で作った自動車ブレーキディスクを、鋳鉄で作った自動車ブレーキディスクより大きくして、体積を増加させることによって、ディスクの温度が上がることを防ぐことができる。
しかし、これは、車を改造せずに、鋳鉄で作った自動車ブレーキディスクを炭素繊維強化セラミックス複合材で作った自動車ブレーキディスクに交換することができないという点で、解決手段になり得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１３０４３０９号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１０−１２５８８２８号公報
【特許文献３】韓国登録特許第１０−１２４７５８２号公報
【特許文献４】特開２００６−１０５３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、炭素繊維強化セラミックス複合材で作った自動車ブレーキディスクの長所を全て維持しながら、パッド、ハットパート、キャリパーを熱変形及び劣化させ、摩擦係数の変化幅を大きくするという短所を、鋳鉄で作った自動車ブレーキディスクより大きくすることなく、解決することができる自動車ブレーキディスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための自動車ブレーキディスクの製造方法は、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第１混合物を作り、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第２混合物を作る第１段階と、前記第１混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第１成形体を作り、前記第２混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第２成形体を作る第２段階と、前記第１成形体を炭化させて第１炭化体を作り、前記第２成形体を炭化させて第２炭化体を作る第３段階と、前記第１炭化体を機械加工し、前記第２炭化体を機械加工する第４段階と、前記機械加工された第１炭化体と前記機械加工された第２炭化体とを互いに接着させる第５段階と、ケイ素粉末と銅粉末とを交ぜて作った混合粉末を、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側と上側とに装入する第６段階と、前記混合粉末を溶融して、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体とに含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための自動車ブレーキディスクの製造方法は、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第１混合物を作り、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第２混合物を作る第１段階と、前記第１混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第１成形体を作り、前記第２混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第２成形体を作る第２段階と、前記第１成形体を炭化させて第１炭化体を作り、前記第２成形体を炭化させて第２炭化体を作る第３段階と、前記第１炭化体を機械加工し、前記第２炭化体を機械加工する第４段階と、前記機械加工された第１炭化体と前記機械加工された第２炭化体とを互いに接着させる第５段階と、ケイ素粉末と銅粉末を重量比６対４の割合で混合して作った混合粉末を、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側と上側に挿入し、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側より上側に前記混合粉末を多く積層し、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の上側に積層された混合粉末上に重量体を載置いする第６段階と、前記混合粉末を溶融して、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体とに含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するための自動車ブレーキディスクの製造方法は、銅を含んだ第１摩擦層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とを混合した第１混合物を、モールドに第１設定高さで入れる第１段階と、銅を含んだ支持層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とを混合した第２混合物を、前記モールドの前記第１混合物上に第２設定高さでまで入れる第２段階と、銅を含んだ第２摩擦層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とを混合した第３混合物を、前記モールドの前記第２混合物上に第３設定高さまで入れる第３段階と、前記モールドに順に積層された、前記第１混合物、前記第２混合物、及び前記第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る第４段階と、前記成形体を炭化させて炭化体を作る第５段階と、前記炭化体を機械加工する第６段階と、前記機械加工された炭化体にケイ素粉末を溶かして含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための自動車ブレーキディスクの製造方法は、ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、Ｃｕ２０重量％の成分組成を持つ第１摩擦層を作るために、１５０〜２００μｍの長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して第１混合物を作り、モールドに１〜２ｍｍの第１設定高さで満たす第１段階と、ＳｉＣ２０重量％、Ｓｉ７重量％、Ｃ５３重量％、Ｃｕ２０重量％の成分組成を持つ支持層を作るために、３０ｍｍ未満の長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して第２混合物を作り、前記モールド中の前記第１混合物上に２５〜５０ｍｍの第２設定高さまで入れる第２段階と、ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、及びＣｕ２０重量％の成分組成を持つ第２摩擦層を作るために、１５０〜２００μｍの長さを持つ炭素繊維、フェノール樹脂、及び数十μｍの大きさを持つ銅粉末を混合して第３混合物を作り、前記モールド中の前記第２混合物上に１〜２ｍｍの第３設定高さまで入れる第３段階と、前記モールドに順に積層された、前記第１混合物、前記第２混合物、及び前記第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る第４段階と、前記成形体を炭化させて炭化体を作る第５段階と、前記炭化体の中心部に車軸が通る軸孔をあけ、前記軸周りで、ハットパートと結合するボルトが貫通する貫通孔を同一円上に等間隔であけ、前記炭化体の側面に冷却チャンネルを一定間隔であけ、前記炭化体の上下面に前記冷却チャンネルと連通する冷却孔をあける第６段階と、前記軸孔、前記貫通孔、前記冷却チャンネル、及び前記冷却孔があいた炭化体にケイ素粉末を溶かして含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階と、前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明で作られた自動車ブレーキディスクは、従来の炭素繊維強化セラミックス複合材で作られたディスクの長所を全て有し、高温の摩擦熱によるパッド、ハットパート、キャリパーの熱変形及び劣化現象を起こさなくなる。
特に、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法によって自動車ブレーキディスクを作れば、第１摩擦層、支持層、第２摩擦層を作る成形体を同時に作って互いに結合させることができる。従って、第１摩擦層、支持層、第２摩擦層を作る成形体をそれぞれ作って互いに結合させることより、成形体を作る時間を短縮することができ、上述した効果を持った自動車ブレーキディスクの製造時間を短縮することができる。
【００１５】
また、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法によって自動車ブレーキディスクを製造すれば、銅粉末を第１混合物、第２混合物、及び第３混合物のそれぞれに定量的に含ませることによって、第１摩擦層、支持層、及び第２摩擦層のそれぞれに含まれる銅の量を正確に調節することができる。
本発明の上記又は他の観点、特徴、及びその他の長所は、添付の図面と共に以下の詳しい説明から更に明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法を示すフローチャートである。
【図２Ａ】モールドに第１混合物を入れ、第１混合物上にコア体を乗せ、コア体上で第１混合物をモールドに入れた状態を示す図面である。
【図２Ｂ】プレスで混合物を加圧して第１成形体を作る状態を示す図面である。
【図２Ｃ】第１成形体をモールドから取り出す状態を示す図面である。
【図３Ａ】モールドに第２混合物を入れた状態を示す図面である。
【図３Ｂ】モールドに第２混合物を入れてプレスで第２混合物を加圧して第２成形体を作る状態を示す図面である。
【図３Ｃ】モールドから第２成形体を取り出す状態を示す図面である。
【図４】第１炭化体と第２炭化体とを接着した状態を示す図面である。
【図５】ケイ素粉末と銅粉末とを交ぜて作った混合粉末を、互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側と上側に挿入した状態を示す図面である。
【図６】図５に示した互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の上側に積層された混合粉末上に重量体が置かれた状態を示す図面である。
【図７】本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られた自動車ブレーキディスクを示す図面である。
【図８】本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法を示すフローチャートである。
【図９Ａ】モールドに第１混合物を入れた状態を示す図面である。
【図９Ｂ】第１混合物上に第２混合物が置かれるようにモールドに第２混合物を入れた状態を示す図面である。
【図９Ｃ】第２混合物上に第３混合物が置かれるようにモールドに第３混合物を入れた状態を示す図面である。
【図１０Ａ】モールドに入れられた第１混合物、第２混合物、第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る状態を示す図面である。
【図１０Ｂ】完成した成形体をモールドから取り出す状態を示す図面である。
【図１１】本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られた自動車ブレーキディスクを示す図面である。
【図１２】本発明の第１実施例又は第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られたディスクの内部を拡大して撮った写真である。
【図１３】第１条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
【図１４】第２条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
【図１５】第３条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
【図１６】第４条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、自動車ブレーキディスクの製造方法に関する。
本発明に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で製造された自動車ブレーキディスクは、炭素繊維Ｃｆ、ケイ素Ｓｉ、炭化ケイ素ＳｉＣ、ケイ素−銅合金ＳｉｘＣｕｙ成分で構成される。炭素繊維Ｃｆ、ケイ素Ｓｉ、炭素Ｃ、炭化ケイ素ＳｉＣ成分は、ディスクを軽くし、耐熱衝撃性、耐酸化性、及び耐磨耗性を向上させ、高強度で、高い摩擦係数を持つようにする。銅Ｃｕ、ケイ素−銅合金ＳｉｘＣｕｙ成分は、ディスクの体積熱容量を大きくして、制動時にディスクの温度が急上昇するのを防ぎ、摩擦係数の変化幅を減らすことができる。従って、本発明で作られた自動車ブレーキディスクは、従来の炭素繊維強化セラミックス複合材で作ったディスクの長所を全て有し、パッド、ハットパート、及びキャリパーの熱変形も、劣化現象も起こさない。
【００１８】
本発明の実施の形態を、添付の図面を参照して詳しく記述する。
以下、本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法を詳しく説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法を示すフローチャートである。
図１に示すように、本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法は、
炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第１混合物を作り、炭素繊維とフェノール樹脂とを混合して第２混合物を作る第１段階（Ｓ１１）と、
前記第１混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第１成形体を作り、前記第２混合物をモールドに入れてプレスで加圧して第２成形体を作る第２段階（Ｓ１２）と、
前記第１成形体を炭化させて第１炭化体を作り、前記第２成形体を炭化させて第２炭化体を作る第３段階（Ｓ１３）と、
前記第１炭化体を機械加工し、前記第２炭化体を機械加工する第４段階（Ｓ１４）と、
前記機械加工された第１炭化体と、前記機械加工された第２炭化体と、を互いに接着させる第５段階（Ｓ１５）と、
ケイ素粉末と銅粉末とを交ぜて作った混合粉末を、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体の下側及び上側に装入する第６段階（Ｓ１６）と、
前記混合粉末を溶かして、前記互いに接着された第１炭化体と第２炭化体とに含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階（Ｓ１７）と、
前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階（Ｓ１８）と、で構成される。
ここで、図２Ｂ又は図３Ｂに示した実線矢印は、プレスの移動方向を表す。また、図２Ｃ又は図３Ｃに示した点線矢印は、第１成形体又は第２成形体をモールドから取り出す方向を表す。
以下に、第１段階（Ｓ１１）を説明する。
【００２０】
図２Ａ及び図３Ａに示すように、炭素繊維３０〜７０容量％と、フェノール樹脂７０〜３０容量％とを混合して第１混合物Ｘ１を作る。第１混合物Ｘ１に混合した炭素繊維の長さは、３０ｍｍ未満である。本実施例において、炭素繊維の長さは２９ｍｍである。
他の例として、長さが互いに異なる、２９ｍｍ炭素繊維と６ｍｍ炭素繊維とを互いに混合してもよい。第１混合物Ｘ１で後述する支持層１１０（図７参照）を作る。
炭素繊維３０〜７０容量％と、フェノール樹脂７０〜３０容量％とを混合して第２混合物Ｘ２を作る。第２混合物Ｘ２に混合した炭素繊維の長さは１５０〜２００μｍである。第２混合物Ｘ２で後述する摩擦層１２０（図７参照）を作る。
【００２１】
以下に、第２段階（Ｓ１２）を説明する。
図２Ａは、モールドに第１混合物を入れ、第１混合物上にコア体を乗せ、コア体上で第１混合物をモールドに入れた状態を示す図面であり、図２Ｂは、プレスで混合物を加圧して第１成形体を作る状態を示す図面であり、図２Ｃは、モールドから第２成形体を取り出す状態を示す図面である。
図２Ａに示すように、モールドＭに第１混合物Ｘ１を入れる。
第１混合物Ｘ１上にコア体Ｖを乗せる。コア体Ｖは、冷却チャンネルの形状を有する。コア体Ｖ上に第１混合物Ｘ１を入れる。
【００２２】
図２Ｂに示すように、プレスＰで加圧して第１成形体Ｙ１を作る。この時、加圧する圧力は３〜５ＭＰａである。ここで、プレスＰに設置されたヒーターで第１混合物Ｘ１を加熱してもよい。加熱する温度は、１２０〜１８０℃である。
【００２３】
図２Ｃに示すように、モールドＭから第１成形体Ｙ１を取り出す。
第１成形体Ｙ１は、硬化されたフェノール樹脂中にランダムに分布した炭素繊維で構成される。
【００２４】
図３Ａは、モールドに第２混合物を入れた状態を示す図面であり、図３Ｂは、モールドに第２混合物を入れてプレスで第２混合物を加圧して第２成形体を作る状態を示す図面であり、図３Ｃは、モールドから第２成形体を取り出す状態を示す図面である。
図３Ａに示すように、モールドＭに第２混合物Ｘ２を入れる。
図３Ｂに示すように、プレスＰで第２混合物Ｘ２を加圧して第２成形体Ｙ２を作る。この時、加圧する圧力は３〜５ＭＰａである。ここで、プレスＰに設置されたヒーターで第２混合物Ｘ２を加熱してもよい。加熱する温度は１２０〜１８０℃である。
【００２５】
図３Ｃに示すように、モールドＭから第２成形体Ｙ２を取り出す。
第２成形体Ｙ２は、硬化されたフェノール樹脂中にランダムに分布した炭素繊維で構成される。
【００２６】
以下に、第３段階（Ｓ１３）を説明する。
容器（図示せず）内に第１成形体Ｙ１を入れる。真空抵抗加熱炉（図示せず）内に容器（図示せず）を入れる。真空抵抗加熱炉内は、真空雰囲気又は不活性雰囲気である。
真空抵抗加熱炉は、第１成形体Ｙ１の温度を１３時間の間に１０００℃まで昇温させる。真空抵抗加熱炉は、第１成形体Ｙ１の温度を１〜２時間の間１０００℃に維持する。第１成形体Ｙ１の温度が１０００℃に維持されている間に、第１成形体Ｙ１に含まれている有機化合物が熱分解して炭素となる。有機化合物が熱分解し終わり、残ったところには、気孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が形成される。このように第１成形体Ｙ１が炭化して第１炭化体Ｃ１となる。
【００２７】
第１成形体Ｙ１の炭化の際に、コア体Ｖは熱分解する。コア体Ｖが熱分解すれば、コア体Ｖが熱分解し終わり残ったところに、冷却チャンネル１１１（図４参照）が形成される。
容器（図示せず）内に第２成形体Ｙ２を入れる。真空抵抗加熱炉（図示せず）内に容器（図示せず）を入れる。真空抵抗加熱炉内は、真空雰囲気又は不活性雰囲気である。
【００２８】
真空抵抗加熱炉は、第２成形体Ｙ２を１３時間の間に１０００℃まで昇温させる。真空抵抗加熱炉は、第２成形体Ｙ２の温度を１〜２時間の間１０００℃に維持する。第２成形体Ｙ２の温度が１０００℃に昇温され維持されている間に、第２成形体Ｙ２に含まれる有機化合物が熱分解して炭素となる。有機化合物が熱分解し終わった残部には、気孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が形成される。このように第２成形体Ｙ２が炭化して第２炭化体Ｃ２となる。
【００２９】
以下、第４段階（Ｓ１４）を説明する。
第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の中心部に、車軸が通る軸孔をあける。
第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の軸孔周りで、ハットパートと結合するボルトが貫通する貫通孔を、同一円上に等間隔であける。ハットパートはタイヤと結合する。
【００３０】
以下、第５段階（Ｓ１５）を説明する。
図４は、第１炭化体と第２炭化体とを接着された状態を示す図面である。
図４に示すように、第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とをフェノール樹脂で接着する。
以下に、第６段階（Ｓ１６）を説明する。
【００３１】
図５は、ケイ素粉末と銅粉末とを交ぜて作った混合粉末を、第１炭化体と第２炭化体の接着体の下側と上側に挿入した状態を示す図面である。
図５に示すように、ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗと銅粉末Ｃｕ＿ｐｗとを混合して混合粉末ＰＷを作る。互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とを容器Ｂに入れる。混合粉末ＰＷを互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の下側と上側とに挿入する。
ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗの大きさは１〜２ｍｍであり、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗの大きさは数十μｍである。
【００３２】
混合粉末ＰＷは、ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗと銅粉末Ｃｕ＿ｐｗとを重量比６対４の割合で交ぜて作る。その理由は、以下の通りである。
銅粉末Ｃｕ＿ｐｗの割合が４より小さければ、ディスクを構成する銅Ｃｕの量が少なくなり、銅Ｃｕによるディスクの密度上昇効果が減る。ディスクの密度上昇効果が減ると、制動時にディスク温度の急上昇を防ぐことができないため、従来のディスクが持つ問題を解決することができない。
【００３３】
反対に、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗの割合が４より大きければ、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗが第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに含浸され難い。なぜなら、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗは、それ自体では第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに含浸されることができず、ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗが第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに含浸される時に銅粉末Ｃｕ＿ｐｗが同伴して含浸されるためである。その理由は、銅と炭素との湿潤角が４５゜よりも大きいので、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗは、第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに含浸されるよりは、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗ自体で丸くなるからである。従って、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗの量が多過ぎると、ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗは、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗを第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに含浸させにくくなる。
【００３４】
よって、銅粉末Ｃｕ＿ｐｗの割合が４より大きくなると、ディスクを構成する銅Ｃｕの量が少なくなり、ディスク内部に多くの気孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が発生して、銅Ｃｕによるディスクの密度上昇効果が減少する。ディスクの密度上昇効果が減少すれば、制動時にディスクの温度の急上昇を防ぐことができないため、従来のディスクが持つ問題を解決することができない。
よって、ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗと銅粉末Ｃｕ＿ｐｗとの割合６対４は、臨界的意義を持つ重要な数値である。
【００３５】
図５を参照すると、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の上側に積層させた混合粉末ＰＷの量が、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の下側に積層された混合粉末ＰＷの量より多いことが好ましい。その理由は、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の上側に積載された混合粉末ＰＷは、重力によって第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに更に容易に含浸し得るからである。従って、混合粉末ＰＷの含浸時間を減らすためには、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の下側よりは上側により多い量の混合粉末ＰＷを積層させることが好ましい。
【００３６】
このため、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の上側に積層された混合粉末ＰＷの高さＨ１を、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の下側に積層された混合粉末ＰＷの高さＨ２より高くする。本実施例において、混合粉末ＰＷの高さＨ１は、混合粉末ＰＷの高さＨ２の２倍である。
【００３７】
図６は、図５に示した互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の上側に積層された混合粉末上に重量体が置かれた状態を示す図面である。
図６に示すように、混合粉末ＰＷの含浸時間を減らすために、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２の上側に積層された混合粉末ＰＷ上に、重量体ＭＳが置かれる。重量体ＭＳの重さは、１００〜２００ｋｇである。重量体ＭＳにより、混合粉末ＰＷが互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２方向に加圧されて、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに速く含浸する。
【００３８】
以下、第７段階（Ｓ１７）を説明する。
図５に示した容器Ｂを電気抵抗加熱炉（図示せず）内に入れる。
真空抵抗加熱炉は、容器Ｂを１３時間の間に１５５０℃まで昇温させる。
混合粉末ＰＷが溶けながら、互いに接着された第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２とに含浸される。ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗは、第１炭化体Ｃ１の炭素成分と第２炭化体Ｃ２の炭素成分と反応して炭化ケイ素ＳｉＣになる。ケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗと銅粉末Ｃｕ＿ｐｗは互いに反応して、ケイ素−銅合金（ＳｉｘＣｕｙ）になる。反応しなかったケイ素粉末Ｓｉ＿ｐｗと銅粉末Ｃｕ＿ｐｗとは、ディスクを構成するケイ素成分と銅成分として残る。このように第１炭化体Ｃ１と第２炭化体Ｃ２に混合粉末ＰＷが含浸されて、炭素繊維強化セラミックス複合材が作られる。
【００３９】
以下、第８段階（Ｓ１８）を説明する。
研磨機（ｇｒｉｎｄｅｒ）で、炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する。第１段階（Ｓ１１）〜第８段階（Ｓ１８）を経て、本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクが作られる。
【００４０】
図７は、本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られた自動車ブレーキディスクを示す図面である。
図７に示すように、本発明の第１実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られた自動車ブレーキディスク１００は、支持層１１０、摩擦層１２０、及び接着層１３０で構成される。制動時に、摩擦層１２０は、パッドと摩擦接触し、支持層１１０は、摩擦層１２０を支持して衝撃を吸収する。
【００４１】
自動車ブレーキディスク１００の中心部には、車軸が通る軸孔１０１が具備される。軸孔１０１の周りで、ハットパートと結合するボルトが貫通する貫通孔１０２が同一円上に等間隔で具備される。支持層１１０には、冷却チャンネル１１１が具備される。
【００４２】
以下、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法を詳しく説明する。
図８は、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法を示すフローチャートである。
図８に示すように、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法は、
銅が含まれた第１摩擦層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とが混合された第１混合物を、モールドに第１設定高さまで入れる第１段階（Ｓ２１）と、
銅が含まれた支持層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とが混合された第２混合物を、前記第１混合物上に、前記モールドに第２設定高さで入れる第２段階（Ｓ２２）と、
銅が含まれた第２摩擦層を作るために、炭素繊維とフェノール樹脂と銅粉末とが混合された第３混合物を、前記第２混合物上に前記モールドに第３設定高さで入れる第３段階（Ｓ２３）と、
前記モールドに順に積層された前記第１混合物、前記第２混合物、及び前記第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る第４段階（Ｓ２４）と、
前記成形体を炭化させて炭化体を作る第５段階（Ｓ２５）と、
前記炭化体を機械加工する第６段階（Ｓ２６）と、
前記機械加工された炭化体にケイ素粉末を溶かして含浸させ、炭素繊維強化セラミックス複合材を作る第７段階（Ｓ２７）と、
前記炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する第８段階（Ｓ２８）とで構成される。
【００４３】
以下、第１段階（Ｓ２１）を説明する。
図９Ａは、モールドに第１混合物を入れた状態を示す図面である。
図９Ａに示すように、銅Ｃｕが含まれた第１摩擦層２２０（図１１を参照）を作るために、炭素繊維Ｃｆ、フェノール樹脂Ｐｈ、銅粉末Ｃｕ−ｐｗを混合して第１混合物Ｘ１を作る。炭素繊維の長さは、１５０〜２００μｍである。銅粉末Ｃｕ−ｐｗの大きさは、数十μｍである。
【００４４】
第１混合物Ｘ１を第１設定高さ（１〜２ｍｍ）までモールドＭに入れる。
第１段階（Ｓ２１）において、銅粉末Ｃｕ−ｐｗを定量的に第１混合物Ｘ１に含ませることで、第１摩擦層２２０に含まれる銅Ｃｕの量を正確に調節することができる。
【００４５】
以下、第２段階（Ｓ２２）を説明する。
図９Ｂは、第１混合物上に第２混合物が置かれるようにモールドに第２混合物を入れた状態を示す図面である。
図９Ｂに示すように、銅Ｃｕが含まれた支持層２１０（図１１を参照）を作るために、炭素繊維Ｃｆ、フェノール樹脂Ｐｈ、銅粉末Ｃｕ−ｐｗを混合して第２混合物Ｘ２を作る。炭素繊維の長さは、３０ｍｍ未満である。本実施例において、炭素繊維の長さは、２９ｍｍである。他の例として、長さが互いに異なる、２９ｍｍ炭素繊維と６ｍｍ炭素繊維とを互いに混合してもよい。
【００４６】
第１混合物Ｘ１上に、モールドＭの第２設定高さ（２０〜５０ｍｍ）まで第２混合物Ｘ２を入れる。
第２段階（Ｓ２２）において、銅粉末Ｃｕ−ｐｗを定量的に第２混合物Ｘ２に含ませることで、支持層２１０に含まれる銅Ｃｕの量を正確に調節することができる。
【００４７】
以下、第３段階（Ｓ２３）を説明する。
図９Ｃは、第２混合物上に第３混合物が置かれるようにモールドに第３混合物を入れた状態を示す図面である。
図９Ｃに示すように、銅Ｃｕが含まれた第２摩擦層２３０（図１１を参照）を作るために、炭素繊維Ｃｆ、フェノール樹脂Ｐｈ、銅粉末Ｃｕ−ｐｗを混合して第３混合物Ｘ３を作る。炭素繊維の長さは、１５０〜２００μｍである。
第１設定高さ（１〜２ｍｍ）まで第３混合物Ｘ３をモールドＭに入れる。
第３段階（Ｓ２３）において、銅粉末Ｃｕ−ｐｗを定量的に第３混合物Ｘ３に含ませることで、第２摩擦層２３０に含まれる銅Ｃｕの量を正確に調節することができる。
【００４８】
以下、第４段階（Ｓ２４）を説明する。
図１０Ａは、モールドに入れられた第１混合物、第２混合物、第３混合物をプレスで加圧して成形体を作る状態を示す図面である。
図１０Ａに示すように、プレスＰで第３混合物Ｘ３の上面を加圧して、第１混合物Ｘ１、第２混合物Ｘ２、第３混合物Ｘ３が互いに結合した成形体Ｙを作る。
この時、加圧する圧力は３〜５ＭＰａである。プレスＰにヒーターを設置し、ヒーターで第１混合物Ｘ１、第２混合物Ｘ２、第３混合物Ｘ３を加熱する。この時、加熱温度は、１２０〜１８０℃である。
図１０Ｂは、完成した成形体をモールドから取り出す状態を示す図面である。
成形体Ｙが完成したら、図１０Ｂに示すように、モールドＭから成形体Ｙを取り出す。
【００４９】
以下、第５段階（Ｓ２５）を説明する。
容器（図示せず）内に成形体Ｙを入れる。真空抵抗加熱炉（図示せず）内に容器を入れる。真空抵抗加熱炉内は、真空雰囲気又は不活性雰囲気である。
真空抵抗加熱炉は、成形体Ｙの温度を１３時間の間に１０００℃まで昇温させる。真空抵抗加熱炉は、成形体Ｙの温度を１〜２時間の間１０００℃に維持する。成形体Ｙの温度が１０００℃に昇温して維持される間に、成形体Ｙに含まれるフェノール樹脂が熱分解して炭素となる。フェノール樹脂が熱分解したところには、気孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が形成される。このように成形体Ｙが炭化して炭化体が作られる。
【００５０】
以下、第６段階（Ｓ２６）を説明する。
図１１は、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られた自動車ブレーキディスクを示す図面である。
図１１に示すように、炭化体の中心部に車軸が通る軸孔２０１をあける。
軸孔２０１の周りで、ハットパートと結合するボルトが貫通する貫通孔２０２を同一円上に等間隔であける。ハットパートは車輪と結合する。
炭化体の側面に冷却チャンネル２０３を一定間隔であける。
炭化体の上下面に冷却チャンネル２０３と連通する冷却孔２０４をあける。冷却孔２０４を３１ｍｍ間隔であける。実験の結果、冷却孔２０４を３１ｍｍの間隔であけた場合、最適の冷却性能が得られた。
【００５１】
以下、第７段階（Ｓ２７）を説明する。
機械加工された炭化体を容器（図示せず）に入れる。
ケイ素粉末の大きさは、１〜２ｍｍである。
容器を電気抵抗加熱炉（図示せず）内に入れる。
真空抵抗加熱炉は、容器を１３時間の間に１５５０℃に昇温させる。
【００５２】
ケイ素粉末が溶けながら、炭化体に含浸される。ケイ素粉末は、炭化体の炭素成分と反応して炭化ケイ素ＳｉＣになる。ケイ素粉末と銅粉末Ｃｕ−ｐｗは互いに反応して、ケイ素−銅合金（ＳｉｘＣｕｙ）になる。反応しなかったケイ素粉末と銅粉末Ｃｕ−ｐｗとは、ディスクを構成するケイ素成分及び銅成分として残る。このように炭化体にケイ素粉末が含浸して、炭素繊維強化セラミックス複合材が作られる。
【００５３】
以下、第８段階（Ｓ２８）を説明する。
研磨機（ｇｒｉｎｄｅｒ）で、炭素繊維強化セラミックス複合材を研磨する。
第１段階（Ｓ２１）ないし第８段階（Ｓ２８）を経て本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクが作られる。
【００５４】
図１１に示すように、第１段階（Ｓ２１）ないし第８段階（Ｓ２８）を経て作られた自動車ブレーキディスク２００は、支持層２１０、第１摩擦層２２０、及び第２摩擦層２３０を含んで構成される。制動時に、第１摩擦層２２０及び第２摩擦層２３０は、パッドと摩擦接触し、支持層２１０は、衝撃を吸収する。
【００５５】
自動車ブレーキディスク２００の中心部には、車軸が通る軸孔２０１が具備される。軸孔２０１の周りで、ハットパートと結合するボルトが貫通する貫通孔２０２が同一円周上に等間隔で具備される。自動車ブレーキディスク２００の側面には、冷却チャンネル２０３が具備される。自動車ブレーキディスク２００の上下両面には、冷却チャンネル２０３と連通する冷却孔２０４が具備される。
【００５６】
支持層２１０の成分組成は、ＳｉＣ２０重量％、Ｓｉ７重量％、Ｃ５３重量％、Ｃｕ２０重量％である。支持層２１０の厚さは、２５〜５０ｍｍである。
第１摩擦層２２０の成分組成は、ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、Ｃｕ２０重量％である。第１摩擦層２２０の厚さは、１〜２ｍｍである。
第２摩擦層２３０の成分組成は、ＳｉＣ６４重量％、Ｓｉ６重量％、Ｃ１０重量％、Ｃｕ２０重量％である。第２摩擦層２３０の厚さは、１〜２ｍｍである。
【００５７】
図１２は、本発明の第１実施例又は第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られたディスクの内部を拡大して撮った写真である。
図１２に示すように、本発明の第１実施例又は第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で作られたディスク１００、２００は、炭素繊維Ｃｆ、ケイ素Ｓｉ、炭化ケイ素ＳｉＣ、ケイ素−銅合金ＳｉｘＣｕｙ成分を含んで構成される。その他の成分として、写真に表示されない銅Ｃｕ、炭素Ｃ成分を含んで構成される。
【００５８】
炭素繊維Ｃｆ、ケイ素Ｓｉ、炭素Ｃ、炭化ケイ素ＳｉＣ成分は、ディスクを軽くし、耐熱衝撃性、耐酸化性、耐磨耗性が大きくし、高強度で、高い摩擦係数を持つようにする。
銅Ｃｕ、ケイ素−銅合金ＳｉｘＣｕｙ成分は、ディスクの体積熱容量を高めて、制動時にディスクの温度が急上昇することを防ぎ、摩擦係数の変化幅を減らす。
【００５９】
これを図１３〜図１６に示した実験結果で証明する。
従来の自動車ブレーキディスクの製造方法は、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で自動車ブレーキディスクを作り、本発明の自動車ブレーキディスクの製造方法は、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で自動車ブレーキディスクを作る。
なお、図１３〜図１６を通じて、丸い点は摩擦係数を表し、四角点は、ディスクの温度を表す。
【００６０】
図１３は、第１条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
図１３に示すように、初期温度を１００℃、減速度を０．１ｇで固定した状態で、初期速度を５０ｋｍ／ｈｒ、１００ｋｍ／ｈｒ、１５０ｋｍ／ｈｒ、２００ｋｍ／ｈｒに変えていき、それぞれの初期速度で３回ずつ繰り返し実験した。上側グラフと下側グラフのそれぞれにおいて、最初に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次いで表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、最後に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度２００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表す。
【００６１】
図１３に示した上側グラフと下側グラフとを比べてみると、本発明で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（２５０℃）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（３００℃）より小さいことが分かる。即ち、本発明で作った自動車ブレーキディスクは、従来の方法で作った自動車ブレーキディスクより、制動時のディスクの温度の上昇が少ない。
また、本発明で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．１）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．１７５）より小さいことが分かる。
【００６２】
図１４は、第２条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
図１４に示すように、初期温度を１５０℃、減速度を０．１ｇで固定した状態で、初期速度を５０ｋｍ／ｈｒ、１００ｋｍ／ｈｒ、１５０ｋｍ／ｈｒ、２００ｋｍ／ｈｒに変えていき、それぞれの初期速度で３回ずつ繰り返し実験した。上側グラフと下側グラフのそれぞれにおいて、最初に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次いで表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、最後に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度２００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表す。
【００６３】
図１４に示した上側グラフと下側グラフを比べてみると、本発明で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（２２５℃）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（２５０℃）より小さいことが分かる。即ち、本発明で作った自動車ブレーキディスクは、従来の方法で作った自動車ブレーキディスクより、制動時のディスクの温度の上昇が少ない。
また、本発明で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．１）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．２）より小さいことが分かる。
【００６４】
図１５は、第３条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
図１５に示すように、初期温度を１００℃、減速度を０．１５ｇで固定した状態で、初期速度を５０ｋｍ／ｈｒ、１００ｋｍ／ｈｒ、１５０ｋｍ／ｈｒ、２００ｋｍ／ｈｒに変えていき、それぞれの初期速度で３回ずつ繰り返し実験した。上側グラフと下側グラフのそれぞれにおいて、最初に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次いで表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、最後に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度２００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表す。
【００６５】
図１５に示した上側グラフと下側グラフを比べてみると、本発明で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（３００℃）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（３５０℃）より小さいことが分かる。即ち、本発明で作った自動車ブレーキディスクは、従来の方法で作った自動車ブレーキディスクより、制動時にディスクの温度の受賞が少ない。
また、本発明で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．１）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．２）より小さいことが分かる。
【００６６】
図１６は、第４条件（自動車初期速度、ディスク初期温度、自動車減速度）によって、銅が含まれない炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度と、銅が含まれた炭素繊維強化セラミックス複合材で作られた自動車ブレーキディスクの摩擦係数と温度とを、上側と下側にそれぞれ示すグラフである。
図１６に示すように、初期温度を１５０℃、減速度を０．１５ｇで固定した状態で、初期速度を５０ｋｍ／ｈｒ、１００ｋｍ／ｈｒ、１５０ｋｍ／ｈｒ、２００ｋｍ／ｈｒに変えていき、それぞれの初期速度で３回ずつ繰り返し実験した。上側グラフと下側グラフのそれぞれにおいて、最初に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、次いで表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度１５０ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表し、最後に表示した３個の丸い点と四角点は、初期速度２００ｋｍ／ｈｒで測定した摩擦係数とディスクの温度をそれぞれ表す。
【００６７】
図１６に示した上側グラフと下側グラフを比べてみると、本発明で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（３００℃）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの温度の変化幅（３５０℃）より小さいことが分かる。即ち、本発明で作った自動車ブレーキディスクは、従来の方法で作った自動車ブレーキディスクより、制動時のディスクの温度の上昇が少ない。
また、本発明で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．１）が従来の方法で作った自動車ブレーキディスクの摩擦係数の変化幅（０．３５）より小さいことが分かる。
【００６８】
上述した実験結果を通じて、従来の自動車ブレーキディスクの製造方法が解決することができなかった問題を、本発明の自動車ブレーキディスクの製造方法が明確に解決することが分かった。
即ち、本発明に係る方法で作られた自動車ブレーキディスクは、従来の炭素繊維強化セラミックス複合材で作ったディスクの長所を全て有し、高温の摩擦熱によるパッド、ハットパート、キャリパーの熱変形及び劣化現象も起こさなくなる。
【００６９】
なお、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で自動車ブレーキディスクを作れば、第１摩擦層、支持層、第２摩擦層を作る成形体を一度に作って互いに結合させることができる。従って、第１摩擦層、支持層、第２摩擦層を作る成形体をそれぞれ作って互いに結合させる方法より、成形体を作る時間を短縮することができ、上述した効果を持った自動車ブレーキディスクの製造時間を短縮することができる。
【００７０】
また、本発明の第２実施例に係る自動車ブレーキディスクの製造方法で自動車ブレーキディスクを作った場合は、銅粉末を第１混合物、第２混合物、第３混合物のそれぞれに定量的に含ませることで、第１摩擦層、支持層、第２摩擦層のそれぞれに含まれる銅の量を正確に調節することができる。
【００７１】
以上で本発明の実施形態を説明したが、添付の請求項により定義された本発明の思想及び範囲から逸脱することなく修正及び変更可能であることが当業者に明らかに理解できるであろう。
【図１】
2016114248.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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