(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ディスクブレーキの摩擦パッドにおいて、金属繊維を押し固めて板状に成形された多孔質裏板材にライニング材を積層して加熱加圧により一体形成され、前記ライニング材は金属粒体、金属繊維を基材とする燒結摩擦材であって、該金属粒体、金属繊維が前記多孔質裏板材の金属繊維に溶着されていることを特徴とする車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【請求項２】
前記多孔質裏板材を形成する金属繊維と、前記燒結摩擦材に含有される金属粒体、金属繊維とは同一金属材料が用いられていることを特徴とする請求項１記載の車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【請求項３】
前記多孔質裏板材は、圧縮成形により９．８×１０6Ｐａ以上の強度を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【請求項４】
前記多孔質裏板材は、気孔率が１５〜５０％であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【請求項５】
車両用ディスクブレーキの摩擦パッドにおいて、金属繊維を押し固めて板状に成形された成形品を所要の焼成温度で焼成させて金属繊維どうしが溶着して形成された多孔質裏板材にライニング材を積層して加熱加圧により一体形成され、前記ライニング材は、熱硬化性樹脂を基材とするレジンモールド摩擦材であり、該熱硬化性樹脂が前記多孔質裏板材の金属繊維に含侵して結合されていることを特徴とする車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【請求項６】
前記多孔質裏板材は、圧縮成形により９．８×１０6Ｐａ以上の強度を有していることを特徴とする請求項５記載の車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【請求項７】
前記多孔質裏板材は、気孔率が１５〜５０％であることを特徴とする請求項５又は６記載の車両用ディスクブレーキの摩擦パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、車両用ディスクブレーキの摩擦パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用のディスクブレーキ装置の摩擦パッドには様々なものが開発され実用化されている。一般的には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、稠密な鋼鈑よりなる裏板５１に熱硬化性樹脂系（フェノール樹脂系など）の接着剤層５２を形成してライニング材５３を貼付けて加熱加圧することにより一体化して摩擦パッド５４が形成されていた。摩擦パッド５４には、制動時にライニング材５３の摩擦方向の変形を防止し結着性を高めるべく、図８に示すように裏板５１に結着孔５５が形成されており、該結着孔５５にライニング材５３の凸部５３ａ嵌め込まれて接着されている。
【０００３】
また、ディスクブレーキパッドの重量を軽減して燃費効率の改善を図り、摩擦パッドの摩擦方向に高弾性を有し、ピストンやシリンダーに対して熱伝導し難くするため、裏板に有機繊維等を用いたディスクブレーキパッド（特開昭５７−１８３４号公報）が提案されている。また、摩擦材の機械的強度を向上させるため、燒結摩擦材を用いて裏板と接合したり、ろう付けにより接合しているもの（特開平４−１３６０８４号公報）や、摩擦材の当り付けに要する時間を短縮すべくレジンモールドで形成した摩擦材に該摩擦材よりレジン含有率が低い表面層を形成したもの（特開平８−３３７６６１号公報）などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記図７及び図８に示す摩擦パッドは、ライニング材５３と裏板５１とを接着剤層５２を介して貼合わせているが、この接着作業は接着剤の臭気や粘着性により、作業がし難いため、作業効率が悪い。また、裏板５１に接着剤層５２を形成してライニング材５３を加熱加圧して貼合わせる際に、接着剤の一部が気化してガスが発生するため、裏板５１が稠密な鋼鈑などが用いられているので、発生したガスの逃げ場がなくなり、ライニング材５３や接着剤層５２にクラックが生ずるおそれがあった。特開昭５７−１８３４号公報、特開平８−３３７６６１号公報に示す摩擦パッドにも同様の課題がある。
また、図７及び図８に示す摩擦パッドは、裏板５１とライニング材５３との結着性を高めるために、裏板５１に結着孔５５が設けられているので、該結着孔５５より水分が侵入し易く、接着剤層が吸湿してさびが発生する要因となるうえに、裏板５１の機械的強度が低下し易いため、板厚をある程度厚くせざるを得ず、摩擦パッドの重量が嵩む要因となっている。特開平４−１３６０８４号公報に示すブレーキパッドは、金属製の燒結摩擦材と金属性のバックプレートとを溶着させているので、摩擦パッドの重量が嵩むうえに、製造コストが高くなる。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ライニング材と裏板材とを接着剤を用いることなく結合でき、軽量化を実現し、しかも十分な機械的強度を有する信頼性の高い車両用ディスクブレーキの摩擦パッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
即ち、車両用ディスクブレーキの摩擦パッドにおいて、金属繊維を押し固めて板状に成形された多孔質裏板材にライニング材を積層して加熱加圧により一体形成され、前記ライニング材は金属粒体、金属繊維を基材とする燒結摩擦材であって、該金属粒体、金属繊維が前記多孔質裏板材の金属繊維に溶着されていることを特徴とする。
また、多孔質裏板材を形成する金属繊維と、燒結摩擦材に含有される金属粒体、金属繊維とは同一金属材料が用いられていることを特徴とする。
また、多孔質裏板材は、圧縮成形により９．８×１０6Ｐａ以上の強度を有しているのが好ましく、多孔質裏板材は、気孔率が１５〜５０％であるのが望ましい。
或いは、車両用ディスクブレーキの摩擦パッドにおいて、金属繊維を押し固めて板状に成形された成形品を所要の焼成温度で焼成させて金属繊維どうしが溶着して形成された多孔質裏板材にライニング材を積層して加熱加圧により一体形成され、前記ライニング材は、熱硬化性樹脂を基材とするレジンモールド摩擦材であり、該熱硬化性樹脂が前記多孔質裏板材の金属繊維に含侵して結合されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる車両用ディスクブレーキの摩擦パッドの好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
図１（ａ）（ｂ）は摩擦パッドの正面図及び左側面図、図２は摩擦パッドの断面説明図、図３は摩擦パッドの拡大断面説明図、図４は多孔質裏板材の母材破壊率と気孔率との関係を示すグラフ図、図５（ａ）〜（ｆ）は多孔質裏板材の圧縮成形工程を示す模式説明図、図６は多孔質裏板材の材質に応じた成形圧と破壊強度との関係を示すグラフ図である。
【０００８】
先ず、図１（ａ）（ｂ）を参照して車両用ディスクブレーキの摩擦パッドの概略構成について説明する。
１は摩擦パッドであり、車両用ディスクブレーキのピストンやキャリパ等に設けられる。摩擦パッド１は、金属繊維を押し固めて板状に成形された多孔質裏板材２に燒結金属材やレジンモールドによりプリフォームされたライニング材３を積層して加熱加圧により一体形成されている。多孔質裏板材２は、例えばアルミ、鉄、銅、ニッケル等の直径０．１〜０．８ｍｍ、長さ１〜４ｍｍ程度の金属繊維を押し固めて板状に成形されている。この多孔質裏板材２の破壊強度は９．８×１０6Ｐａ〜１４．７×１０6Ｐａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ2）有している。尚、結着孔は形成されていない。
【０００９】
また、多孔質裏板材２は、金属繊維の圧縮成形により９．８×１０6Ｐａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2）以上の機械的強度を有しているのが好ましく、図４に示すように気孔率が母材破壊率の８０％以下となる範囲で形成されているのが望ましく、１５〜５０％の気孔率を有しているのが望ましい。これによって、ライニング材３が多孔質裏板材２に溶着する際に生ずるガスを多孔質裏板材２の孔より外部へ逃すことができるうえに、摩擦パッド１を軽量化できる。
【００１０】
ライニング材３は、金属粒体、金属繊維を基材とする燒結摩擦材や、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を基材とするレジンモールド摩擦材などが用いられる。尚、燒結摩擦材の場合、多孔質裏板材２を形成する金属繊維と、燒結摩擦材の基材として用いられる、金属粒体、金属繊維は同一金属材料が用いられているのが接合性を考慮すると望ましい。
【００１１】
ライニング材３の一般的な組成について例示すると、フェノール樹脂５〜２０％、繊維系５〜３０％、フリクションダスト５〜１０％、金属５〜３０％、充填材１０〜３０％のうち任意の割合構成で形成される。即ち、燒結摩擦材の場合には、金属粒体、金属繊維の含有率が高まり、レジンモールド摩擦材の場合には、フェノール樹脂の含有率が高められる。いずれの摩擦材においても、母材強度がおよそ４．９×１０6Ｐａ〜７．８×１０6Ｐａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ2〜８０ｋｇｆ／ｃｍ2）に形成されているのが望ましい。
【００１２】
次に、多孔質裏板材２の製造工程について図５（ａ）〜（ｆ）及び図６を参照しながら説明する。先ず、金属繊維（アルミニウム、鉄、銅、ニッケル等）４を成形用の分量だけトレイ５に収容し（図５（ａ）参照）、該トレイ５に収容された金属繊維４をプレス金型６に投入する（図５（ｂ）参照）。プレス金型６は、金属繊維４の材質によって、所要のプレス荷重（例えば鉄の場合９．８×１０7Ｐａ（１ｔｏｎｆ／ｃｍ2））程度にてプレス成形する（図５（ｃ）参照）。板状にプリフォームされた成形品７を図５（ｄ）に示す。プレス金型６の成形圧は、金属繊維４の種類によって異なるが、成形後の成形品７の必要強度９．８×１０6Ｐａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2）以上を満たす成形圧でプレス成形される（図６参照）。これにより、多孔質裏板材２の機械的強度が保証され、信頼性が向上する。
【００１３】
次に、成形品７を冶具８により挟圧（例えば１９．６×１０6Ｐａ〜４９．０×１０6Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ2〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2））しながら、炉内に収容して所要の焼成温度で焼成させ（図５（ｅ）参照）、金属繊維４どうしが溶着して多孔質裏板材２が形成される（図５（ｆ）参照）。焼成温度は、金属繊維４の材質によって異なり、例えば、アルミニウムの場合；約４００〜７００℃程度、銅の場合；約７００〜１０００℃程度、鉄の場合約９００〜１２００℃程度、ニッケルの場合；約１２００〜１３００℃程度で焼成される。
【００１４】
次に、図２において、多孔質裏板材２にライニング材３を積層して加熱加圧することにより、ライニング材３が燒結摩擦材の場合には、金属粒体や金属繊維が多孔質裏板材２を形成する同一材料からなる金属繊維と溶着し、ライニング材３と多孔質裏板材２とが強固に結合し、従来のように接着剤を使用することなく摩擦パッド１を形成できる。また、ライニング材３がレジンモールド摩擦材の場合には、フェノール樹脂がゲル化して多孔質裏板材２を形成する金属繊維に含侵して固化して強固に結合するため（図３参照）、従来のように接着剤を使用することなく摩擦パッド１を形成できる。
また、レジンモールド摩擦材の場合、熱硬化性樹脂から発生するガスやフェード現象によりライニング材３が高温になったときに発生するガスを多孔質裏板材２の孔を介して外部に放出することができるため、クラックが生じたりライニング材３の接着性が低下することはない。
また、気孔率が１５〜５０％を有する多孔質裏板材２を用いることにより、ライニング材３との結合がより強固なものになるうえに、摩擦パッド１の軽量化が促進できる。
【００１５】
また、多孔質裏板材２を構成する金属繊維４は同一長さ及び同一径を有するもものみを用いて単層に形成しても良いが、長さ及び径の異なる金属繊維４を多層に組み合わせて形成しても良い。即ち、ライニング材３が溶着する側の金属繊維４の大きさ（長さ及び径）よりブレーキ本体側（シリンダ側）を小さいものを用いて、多層にプレス成形し、多孔質裏板材２の孔の大きさをブレーキ本体側が小さくなる（気孔率が低下する）ように形成しても良い。この場合には、多孔質裏板材２の強度を向上させると共に、ブレーキ本体側より摩擦パッド１に伝わる振動を減衰させることも可能である。
【００１６】
以上、本発明の好適な実施例について述べてきたが、本発明は上述した各実施例に限定されるのものではなく、多孔質裏板材２やライニング材３の材質は任意のものが用いられる。また、ライニング材３は燒結摩擦材であってもレジンモールド摩擦材のいずれであっても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１，５記載の構成によれば、ライニング材が多孔質裏板材を形成する金属繊維に溶着して結合するため、接着剤を用いることなく車両用ディスクブレーキの摩擦パッドを形成できる。また、一般的な稠密な金属材料を用いた裏板材に比べて摩擦パッドの軽量化を図ることができる。また、ライニング材としては請求項１の燒結摩擦材や請求項５記載のレジンモールド摩擦材のいずれを用いることが可能である。燒結摩擦材の場合、請求項２のように、燒結摩擦材に含有する金属粒体、金属繊維が多孔質裏板材を形成する同一金属材料である金属繊維と溶着するので強固に結合できる。また、レジンモールド摩擦材の場合、熱硬化性樹脂から発生するガスやフェード現象によりライニング材が高温になったときに発生するガスを多孔質裏板材の孔を介して外部に放出することができるため、クラックが生じたりライニング材の接着性が低下することはない。また、請求項３，４，６，７記載のように多孔質裏板材は、圧縮成形により９．８×１０6Ｐａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2）以上の強度を有していると機械的強度が保証され信頼性が向上し、請求項６記載のように気孔率が１５〜５０％である場合には、ライニング材との結合がより強固なものになるうえに、摩擦パッドの軽量化が促進できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦パッドの正面図及び左側面図である。
【図２】摩擦パッドの断面説明図である。
【図３】摩擦パッドの拡大断面説明図である。
【図４】多孔質裏板材の母材破壊率と気孔率との関係を示すグラフ図である。
【図５】多孔質裏板材の圧縮成形工程を示す模式説明図である。
【図６】多孔質裏板材の材質に応じた成形圧と破壊強度との関係を示すグラフ図である。
【図７】従来の摩擦パッドの正面図及び左側面図である。
【図８】従来の摩擦パッドの断面説明図である。
【符号の説明】
１  摩擦パッド
２  多孔質裏板材
３  ライニング材
４  金属繊維
５  トレイ
６  プレス金型
７  成形品
８  冶具
【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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