(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル壁で隔てられて多数の隣接した端部が開口したセルを有し繊維強化樹脂複合材料から成る強化用ハニカム心材、及び前記強化用ハニカム心材の端部が開口したセルの中に収められた摩擦改質用粒子とフィラー粒子の繊維不含混合物、の２つの異なる相を有する強化された摩擦材料部材であって、
硬化された有機ポリマーバインダーが、摩擦改質用粒子とフィラー粒子の前記繊維不含混合物と前記強化用ハニカム心材を一体に結合させ、前記強化用ハニカム心材が、０.０３２〜０.３２ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有しかつ前記強化された摩擦材料の全重量の５〜２０％をなすことを特徴とする強化された摩擦材料部材。
【請求項２】
前記強化用ハニカム心材が、前記セルの壁の１つの端に取り付けられた表面シートを有する請求項１に記載の強化された摩擦材料部材。
【請求項３】
構造的剛性を有する基材、
セル壁で隔てられて多数の隣接した端部が開口したセルを有し繊維強化樹脂複合材料から成る強化用ハニカム心材、前記強化用ハニカム心材の中に収められた混合された摩擦改質用粒子とフィラー粒子の繊維不含混合物、及び摩擦改質用粒子とフィラー粒子の前記繊維不含混合物と前記強化用ハニカム心材を一体に結合させる硬化された有機ポリマーバインダーを含んでなり、前記強化用ハニカム心材は摩擦改質用粒子とフィラー粒子の前記繊維不含混合物の中に埋設されている、強化された摩擦材料部材、並びに
前記強化された摩擦材料部材を前記基材に固定する手段、を含んでなり、
前記強化された摩擦材料部材の強化用ハニカム心材が、０.０３２〜０.３２ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有しかつ前記強化された摩擦材料部材の全重量の５〜２０％をなすことを特徴とする、摩擦装置アセンブリー。
【請求項４】
前記強化用ハニカム心材が、前記セル壁の１つの端部に取り付けられた表面シートを有する請求項３に記載の摩擦装置アセンブリー。
【請求項５】
構造的剛性を有する基材、混成の強化摩擦材料部材、及び前記混成の強化摩擦材料部材を前記基材に固定するための手段、を含んでなるブレーキ摩擦装置アセンブリーであって、
前記混成の強化摩擦材料部材は、摩擦改質用粒子とフィラー粒子の繊維不含混合物、前記混合物に埋設された、セル壁で隔てられて多数の隣接した端部が開口したセルを有し繊維強化樹脂複合材料から成る強化用ハニカム心材、及び前記混合物と前記強化用ハニカム心材を一体に結合させる硬化された有機ポリマー樹脂を含んでなる、内側に配置された主要な強化摩擦材料領域を有し、前記強化用ハニカム心材は摩擦改質用粒子とフィラー粒子の前記繊維不含混合物中に埋設されている、
前記主要な強化摩擦材料領域の強化用ハニカム心材が０.０３２〜０.３２ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有しかつ前記強化された摩擦材料の全重量の５〜２０％をなすことを特徴とする、ブレーキ摩擦装置アセンブリー。
【請求項６】
前記主要な強化摩擦材料領域の強化用ハニカム心材が、前記セル壁の一方の端部に取り付けられた表面シートを有する請求項５に記載のブレーキ摩擦装置アセンブリー。
【請求項７】
摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含む繊維不含摩擦材料混合物の第１の秤量を、摩擦材料の成形体の輪郭に相当する輪郭を有する型キャビティの中に入れて均等に分配し、
前記型キャビティの中にセル壁で隔てられて多数の隣接した端部が開口したセルを有し繊維強化樹脂複合材料から成る強化用ハニカム心材を入れ、前記強化用ハニカム心材の下側部分のみが前記均等に分配された摩擦材料混合物の中に完全に入り込むようにし、
前記型キャビティの中に前記摩擦材料混合物の第２の秤量を入れて均等に分配し、前記強化用ハニカム心材の上側部分を完全に満たし、
前記均等に分配した摩擦材料混合物を均等に一軸圧縮し、前記均等に分配した摩擦材料混合物の温度を高め、前記強化摩擦材料の成形体を作成する、
各工程を含み、前記摩擦材料混合物に押し込んで型キャビティの中に入れる強化用ハニカム心材が０.０３２〜０.３２ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有しかつ前記強化摩擦材料の全重量の５〜２０％をなすことを特徴とする、硬化された強化摩擦材料成形体の製造方法。
【請求項８】
強化摩擦材料の成形体の輪郭に相当する輪郭を有する型キャビティの中に、セル壁で隔てられて多数の隣接した端部が開口したセルを有しかつ表面シートを有する繊維強化樹脂複合材料から成る強化用ハニカム心材を配置し、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含む繊維不含摩擦材料混合物の秤量を前記型キャビティの中に入れて均等に分配し、前記強化用ハニカム心材を完全に満たし、
前記均等に分配した摩擦材料混合物を均等に一軸圧縮し、前記型キャビティの中の均等に分配した摩擦材料混合物と強化用ハニカム心材の温度を高め、前記強化摩擦材料の成形体を作成する、
各工程を含み、前記型キャビティ中に配置された強化用ハニカム心材が０.０３２〜０.３２ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有しかつ前記強化された摩擦材料の全重量の５〜２０％をなす強化摩擦材料の成形体の製造方法。
【請求項９】
主要な摩擦材料領域に相当する輪郭を有する第１の型キャビティを加熱し、
摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含む繊維不含摩擦材料混合物の第１の秤量を前記第１の型キャビティの中に入れて均等に分配し、
前記第１の型キャビティの中の均等に分散させた摩擦材料混合物の中にセル壁で隔てられて多数の隣接した端部が開口したセルを有し繊維強化樹脂複合材料から成る強化用ハニカム心材を押し込み、この強化用ハニカム心材の下側部分のみが前記均等に分配した摩擦材料混合物の中に完全に入り込むようにし、
前記第１の型キャビティの中に前記摩擦材料混合物の第２の秤量を入れて均等に分配し、前記強化用ハニカム心材の上側部分を完全に満たし、
前記均等に分配した摩擦材料混合物を均等に一軸圧縮し、内側に配置された主要な摩擦材料領域の部材を作成し、
前記第１の型キャビティから前記内側に配置された主要な摩擦材料領域の部材を取り出し、
前記内側に配置された主要な摩擦材料領域の部材を、ハイブリッドディスクブレーキ摩擦パッドの輪郭に相当する輪郭を有する第２の型キャビティの中に入れ、
前記内側に配置された主要な摩擦材料領域の部材の周囲及び１つの面の上に摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含む、壁で囲んだ受けを構成する繊維不含摩擦材料混合物の秤量を入れて均等に分配し、
前記均等に分配した壁で囲んだ受けを構成する繊維不含摩擦材料混合物を均等な一軸圧縮すると共に温度を高め、ハイブリッドディスクブレーキ摩擦パッドを作成する、
各工程を含み、前記型キャビティ中に配置された強化用ハニカム心材が０.０３２〜０.３２ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有しかつ前記強化された摩擦材料の全重量の５〜２０％をなすことを特徴とする、摩擦材料の前記受けの壁で囲まれた埋設式の低密度強化用ハニカム心材を備えて作成された、内側に配置された主要な摩擦材料領域の部分を有するハイブリッドディスクブレーキ摩擦パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種のブレーキアセンブリーやそれ以外の磨耗を生じる装置に組み込むに有用な摩擦材料に広く関係し、具体的には、埋設した強化用ハニカム心材を有する強化摩擦材料に関する
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車や他の輸送用車両にドラム式のブレーキアセンブリーやディスク式のブレーキアセンブリー等の各種ブレーキが使用されていることは周知である。このような装置は車両の動きを遅くする又は停止させる働きをし、高速から高い減速速度で使用されることが多い。ブレーキ過程において、車両の運動エネルギーの大半又は殆どは、摩擦材料の表面又は車両のブレーキ装置に装着された材料の表面で摩擦熱に変わる。また、このようなブレーキ過程は、摩擦材料の非常に高い温度に結びつくことが多い。
【０００３】
従来のブレーキ装置に使用される摩擦材料は、一般にその材料を強化するためのバラバラな強化用繊維又は連続的な強化用フィラメントを使用しており、材料の耐磨耗性、ブレーキ音、繊維の切れ屑のような因子の１つ以上が妥協されて設計されることが多い。例えば米国特許第３６３９１９７号（発明者Ｓｐａｉｎ）は、航空機のローターやステーターの複合材料の強化材として、連続的な炭素フィラメントとランダムに配向した短い炭素繊維の両方を使用することを開示している。
【０００４】
米国特許第３７５９３５３号（発明者Ｍａｒｉｎ）は、ディスク式ブレーキの耐磨耗複合材料構造に、円周状に巻回した炭素フィラメントと、織った炭素フィラメント布帛の両方を使用することを開示している。
米国特許第４３７３０３８号（発明者Ｍｏｒａｗら）は、ブレーキのライニング、クラッチ等に使用するアスベストを含まない材料であって、バラバラのアラミド繊維、無機繊維、スチール繊維の組み合わせで強化した硬化性のバインダーを含む材料を開示している。
【０００５】
米国特許第４３８４６４０号（発明者Ｔｒａｉｎｏｒら）は、アラミド繊維を単独で使用し、場合により連続的なフィラメント状で、場合によりバラバラの繊維状で、種々のブレーキやクラッチの部品の耐磨耗性を強化した耐磨耗複合材料を開示している。
米国特許第４４１８１１５号（発明者Ｌｅ  Ｌａｎｎｏｕ）は、ブレーキ、クラッチ等に使用する、無機繊維と有機系バインダーをフィラーとバインダーの混合物として有するライニング摩擦材料を開示している。有機繊維は、その少なくとも一部はアクリル系又はモダクリル繊維のような架橋性で可融性のタイプである。
【０００６】
また、米国特許第４９９７０６７号（発明者Ｗａｔｔｓ）は、ブレーキ、クラッチ等の摩擦材料を開示しており、この場合、強化用媒体は糸状のフルオライン（ポリテトラフルオロエチレン）繊維を含む織布である。米国特許第３３６５０４１号（発明者Ｓｔｏｒｍｆｅｌｔｚ）は、摩擦材料に埋設した強化用の織布の形態のアスベスト繊維とガラス繊維の両方を使用し、さらにフィラーとフェノールホルムアルデヒド樹脂バインダーを有する複合材料をかなり以前から開示している。
【０００７】
ブレーキ装置の音の低下に関する開示に関しては、本出願人の米国特許第５０８３６４３号（発明者Ｈｕｍｍｅｌ）を参照することができる。この特許において開示の摩擦材料は強化用繊維を含み、ガラス繊維、ロックウール繊維、処理された無機繊維、耐耐熱材料の繊維等の使用が詳しく開示されたている。
本発明は、これら従来の摩擦材料よりも優れた性能の摩擦材料を提供するものであり、特には共鳴音の低下、耐磨耗性の向上、より一定した摩擦材料の性能、繊維屑の離脱の低下を目的とするものである。この他の目的は、摩擦材料、及びその製造方法に関する以降の詳細な説明より明らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため、改良された強化摩擦材料を用いて作成された、１種以上の部材が協同するブレーキ摩擦部材（例、ディスクブレーキ摩擦パッド又はドラムブレーキ摩擦シュー）が提供される。所望の摩擦・磨耗特性を得るため、一般に繊維を含まない又は比較的少量の非連続的繊維を含む改良された強化摩擦材料は、好ましくは基本的に炭素質である。この材料は、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、ポリマー樹脂バインダー、及び埋設された強化用心材を含んでなる。強化用心材は、摩擦材料の中のバラバラの強化用繊維や強化用連続繊維の必要性をなくす。また、混合された粒子の一部は潤滑のような特別な役割をすることができる。多数の隣接した端部開放セルを有する摩擦材料強化用の心材が、ブレーキ部材の摩擦材料を作成する際に粒子又は粉末の混合物の中に埋設され、次いで摩擦材料のポリマー樹脂バインダーが重合し、それによって強化用の心材が硬化した混合物の中に完全に充填され、硬化した混合物がセル壁に結合する。使用される炭素質の粒子の例には、グラファイト粒子、カーボンブラック粒子、コークス粒子、及びゴム粒子等がある。有用なフィラー粒子の例には、金属粒子、金属酸化物粒子、バリタ、及びその他の無機質粒子がある。有用な強化用心材材料の例には、延伸(expanded)アルミニウムのハニカム心材、溶接スチールのハニカム心材、ガラス繊維強化フェノール樹脂のハニカム心材、及びその他の延伸した心材材料がある。摩擦材料の混合物の中で摩擦特性又は磨耗特性を改質するために使用される非連続的繊維の例には、スチールウール、炭素繊維、粉砕したガラス繊維、その他の無機繊維、ケブラー繊維等がある。
【０００９】
本発明の強化された摩擦材料は、クラッチ機構の摩擦部材、その他の自動車以外の用途にも好適に使用できると考えられる。
添付の図面と以降の説明は、強化用ハニカム心材として六角形の横断面のセル構造を有する隣接した端部開放の心材について記載することが多いが、本発明では三角形、正方形、長方形、台形、偏菱形のような横断面（上から見た輪郭）の構造を有する隣接した端部開放の強化用心材も使用可能である。
【００１０】
【実施例及び作用効果】
図１と図２は、基材プレート部材(12)、及びエポキシ接着剤のような適当な接着剤(16)で基材プレート部材に強固に結合された摩擦パッド部材(14)を含む自動車用ディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリー(10)のそれぞれ平面図と立面図である。基材プレート部材(12)は一般にプレス加工されたスチールであり、摩擦パッドアセンブリー(10)を自動車の車輪のディスクブレーキ装置に組み込むために使用する装着用の穴(18)が用意される。摩擦パッド部材(14)は本発明の改良された摩擦材料から作成され、基本的に熱硬化された摩擦材料、フィラー粒子、バインダー粒子の混合物、及び埋設された強化用心材を含んでなる。摩擦パッド部材(14)は、所望の摩擦特性や磨耗特性が必要な箇所に非連続的繊維を含むことができる。図面において、熱硬化した摩擦材料の混合物を(20)で示し、埋設された強化用の心材を(22)で示した。ここでの説明は熱硬化した摩擦材料について言及しているが、摩擦材料に使用されるバインダーは加熱して硬化させなくてもよいことに留意すべきである。例えば、ある種のバインダーは室温で硬化する。
【００１１】
図面の説明より、強化用心材(22)は、いずれの場合もセル壁で仕切られ、多数の隣接した、端部が開放したセルで形成されていることに留意すべきである。ここで、セルの形状は、ハニカム強化用心材の適用できる製造法に基づいた各種の横断面形状を有することができる。多くの場合、六角形の横断面を有する平板状が好ましい（例えば、図１、図８〜１０を参照）。その他の採用できる心材のセルの横断面を図１１〜１３とその関連の説明に例示している。一般に、アルミニウム合金、又はガラス繊維強化フェノール樹脂、アラミド繊維強化フェノール樹脂又はエポキシ樹脂、ガラス繊維強化ポリイミド樹脂、炭素繊維強化ポリイミド樹脂のような複合材料、又は同様にこれの繊維で強化した各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、又は各種無機物、セラミック、他の金属又は金属合金、これらの材料の組み合わせ、又はその他の類似の材料で作成された強化用ハニカム心材が好ましい。一般にこれらの心材は、約２ポンド／立方フィート（０．０３２ｇ／ｃｍ3 ）以上の嵩（見かけ）密度を有する。ある場合には、例えば測定したセルの大きさ、セル壁の厚さ、セル壁の材料によって求めた心材の密度が、３／１６インチ（４．８ｍｍ）の壁間の距離と開放端部のセルを有する延伸炭素繊維強化ポリイミド材料において、約２０ポンド／立方フィート（０．３２ｇ／ｃｍ3 ）もの高い値に達することがある。好ましい強化用ハニカム心材は、セル壁が約１／１６インチ（１．６ｍｍ）〜約１インチ（２５ｍｍ）の距離で離れていることに留意すべきである。壁が環状のセルを形成する場合、そのセルは直径が約１／１６インチ〜約１インチであることが好ましい。また、強化摩擦材料の全重量に対する強化用延伸(expanded)ハニカム心材の重量の比は、５％〜２０％が一般である。またこのことは、繊維強化材のみで一般に摩擦材料の全重量の２０％を超える従来の繊維強化摩擦材料や連続フィラメント摩擦材料と適切に対比される。
【００１２】
選択した強化用心材(22)を摩擦材料混合物(20)の中に埋設するに好ましい方法を図４〜７に略図的に示している。この方法がハニカム強化摩擦パッドの唯一の製造方法ではないことは言うまでもない。図４に示すように、キャビティ(32)とエジェクターピン(34)を有する型の下側半分(30)を、好ましくは約３２０°Ｆ（１６０℃）の温度まで加熱し、キャビティ(32)のコーティングとして通常の離型剤を施す。キャビティ(32)は、作成すべき摩擦材料部材の形状と大きさに一致する輪郭と大きさを有する。次に部材の作成に必要な量の約４０％の粉末混合物(36)をキャビティ(32)の中に散布し、均等に分配する。所望とする摩擦・磨耗特性を与えるために粉末状の混合物(36)が非連続繊維を含む場合、その繊維長さは、向かい合ったセル壁の距離又は環状セルの直径の約１／４以下であるべきことに注意すべきである。
【００１３】
図５は次のプロセス過程を示し、予め切断加工した強化用延伸ハニカム心材(38)を型キャビティ(32)の中に配置し、型キャビティの下側表面に接触するまでハニカム心材(38)を、分配した混合物(36)の中に侵入させることを含む。基本的に心材のセルの軸は、キャビティ(32)の最下面に対して直角に向ける。この作成プロセスの後、部材を作成するに必要な残りの粉末状混合物(36)を型キャビティ(32)の中に配置し、強化用ハニカム心材成形体(38)の上に均等に分配し、このようにして心材のセルを全て完全に充填する。図６を参照されたい。
【００１４】
次に、図７に示すように、同様に好ましくは３２０°Ｆ（１６０℃）の温度に加熱した型の上側半分(40)を型の下側半分(30)に組み合わせ、型の上側半分の下面が分配した混合物(36)に接触し、その全てを圧縮する。型のそれぞれの半分（30と40）に与える圧縮力は、混合物(36)の全体に約６００ポンド／平方インチ（１０．７ＭＰａ）の均等な圧縮力を与えるに充分な力であることが好ましい。
【００１５】
キャビティ(32)の中を充填して１回目の圧縮の後、１分間、２分間、３分間が経過したときに大気にガス抜きを行う。次いで圧縮される混合物に約１２００ポンド／平方インチ（２１．４ＭＰａ）の程度まで１軸圧縮力を均等に増加することが好ましく、その圧縮力のレベルは約２分間維持することが好ましい。
その後、このようにして圧縮して部分的に固まった部材を、エジェクターピン(34)を用いて型アセンブリーから取り出し、それを硬化用オーブンに入れる。オーブンの中でその摩擦材料を約３時間で約３００°Ｆまで直線的に加温し、その温度に約４時間維持する。得られた摩擦材料を周囲温度まで冷やした後、仕上と目的するブレーキ装置又は同様な部品への組立てに供する。
【００１６】
別な態様の強化ハニカム心材(24)を図１５に見ることができる。心材(24)は図１〜９に示す心材(22)と同様に、壁によって仕切られて隣接した開放端のセルを有する。心材(24)はそのセル壁の一方の端に取り付けた表面シート(facing sheet)(26)をさらに有する。このシート(26)は強化心材(24)に付加的な剛性を与える。
【００１７】
図１５に示す別な態様の強化用ハニカム心材(24)を摩擦材料のマトリックスに埋設する方法を図１６〜１８に示す。図１６に示すように、キャビティ(44)とエジェクターピン(45)を有する型の下側半分(43)を好ましくは約３２０°Ｆの温度まで加熱し、通常の離型剤をコーティングとしてキャビティ(44)に施す。キャビティ(44)は、作成すべき摩擦材料物品の大きさと形状に相当する輪郭と大きさを有する。次いで表面シート(26)をキャビティ(24)の底に接触させて強化用心材(24)をキャビティ(44)の中に入れる。心材のセルの軸が、表面シート(26)の面とキャビティ(44)の最下面に対して直角に向いているのが見える。次いで作成プロセスを継続し、即ち、作成すべき部材に必要な摩擦材料の混合物(46)を型キャビティ(44)に入れ、それを強化用ハニカム心材(24)の上に均等に分配し、このようにして心材のセルを完全に充填する。図１７を参照されたい。
【００１８】
次に図１８に関し、同様に約３２０°Ｆ（１６０℃）まで予備加熱しておいた型の上側半分(47)を型の下側半分(43)に組み合わせ、型の下側半分のパンチ機構(48)の下側表面を、分配した混合物の全量(46)に接触させ、それを圧縮する。型の半分（43と47）に与える圧縮力は、混合物(46)の全体に約６００ポンド／平方インチ（１０．７ＭＰａ）の均等な１軸圧縮力を与えるに充分な力であることが好ましい。
【００１９】
キャビティ(44)の中を充填して１回目の圧縮の後、１分間、２分間、３分間が経過したときに大気にガス抜きを行う。次いで圧縮される混合物に約１２００ポンド／平方インチ（２１．４ＭＰａ）の程度まで１軸圧縮力を増加することが好ましく、その圧縮力のレベルは約２分間維持することが好ましい。
その後、このようにして圧縮して部分的に固まった部材を、エジェクターピン(45)を用いて型アセンブリーから取り出す。次いでその部材をそれを硬化用オーブンに入移し、オーブンの中でその摩擦材料を約３時間で約３００°Ｆまで直線的に加温し、その温度に約４時間維持する。得られた摩擦材料を周囲温度まで冷やした後、仕上とその後の目的とするブレーキ装置又は同様な部品への組立てに供する。
【００２０】
下記の表１に、埋設した強化用ハニカム心材（22と24）を有する改良された強化摩擦材料の作成に使用した摩擦材料のマトリックス組成物の３つの例を詳しく記載している。「組成１」と示した混合物は、約８ポンド／立方フィート（０．１２８ｇ／ｃｍ3 ）以上の見かけ密度を有するガラス繊維強化複合材料のハニカム心材を使用した場合、硬化したときに熱変形を生じないような適当な摩擦レベルを有する。「組成２」と示した混合物は、少なくとも約５ポンド／立方フィート（０．０８ｇ／ｃｍ3 ）以上の見かけ密度を有するアルミニウムシート又はホイル（例、５０５２精錬アルミニウム合金）で作成したハニカム心材と併用するに適切である。「組成３」と示した混合物は、高い磨耗又は損耗抵抗が必要な場合に適切な非連続炭素繊維を含む。この混合物は、約８ポンド／立方フィート（０．１２８ｇ／ｃｍ3 ）以上の見かけ密度を有するガラス繊維強化複合材料のハニカム心材と併用するに適切である。摩擦材料の部品を作成するために粉末混合物中に非連続繊維を添加する場合、その繊維の長さは、向かい合ったセル壁の距離の約１／４未満、又はハニカム心材壁の充填を良好にするためにセルが丸い形状の場合はその直径の約１／４未満が適切であることが経験されている。適切な長さの繊維が使用された場合、混合物に添加するバラバラな非連続繊維の割合によらず心材のセルへの良好な充填が得られるであろう。ここで、成分の％値は重量基準の％値である。
0003778373.tif 000002
各種のハニカム心材強化摩擦材料の力量計での測定において、約５ポンド／立方フィート（０．０８ｇ／ｃｍ3 ）未満の見かけ密度を有する強化用ハニカム心材を使用したディスクパッド部品は、ヘアライン状クラックが生じ易い傾向にあることが観察された。このヘアライン状クラックの問題を解決するため、本発明者は、強化用ハニカム心材を備えた摩擦材料が、その外形の端と一方の表面で別な種類であるが適合性のある摩擦材料に接合された混成のディスクブレーキパッドを開発した。図８は、得られた混成のディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリー(50)を示しており、スチールの基材プレート部材(54)に接合された摩擦パッド部材(52)が、適合性のある摩擦材料でカップ状又は壁状に囲まれた受け(receptacle)の中に装入され、埋設された低密度ハニカム心材で作成されて内側に配置された主要な摩擦材料領域(56)を有する。摩擦材料領域(56)はパッド部材(52)の中央に位置してもしなくてもよい。実際上、摩擦材料領域(56)はパッド部材(52)の側面又は縦面を形成してもよく、パッド部材(52)の全面積の比較的少ない部分を占めることでもよい。適合性のある摩擦材料は高い熱伝導率を有しても有しなくてもよい。
【００２１】
高い熱伝導率が望まれる場合、受けに半金属材料を使用することもできる。埋設したハニカム心材を備えて作成し、壁状の受けに装入された中央の摩擦材料領域(56)を有する混成のディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリーの作成は、次の方法によって行うことができる。中央の摩擦材料領域(56)を作成するための第１の型を約２３０°Ｆ（１１０℃）の温度まで加熱する。次いで中央の摩擦材料領域(56)を作成するために必要な粉末混合物の約４０％を型のキャビティの下部に入れ、均等に分配する。次いで予め切断加工して延伸した強化用ハニカム心材を型のキャビティの下側に装入し、型の下側キャビティの下面に接触するまで、分配した混合物の中にハニカム心材を入れ込む。次いで中央の摩擦材料領域(56)を作成するために必要な粉末混合物の残りを型の下側キャビティに入れ、強化用ハニカム心材の上に分配し、その心材のセルを完全に満たす。次いで型の上側半分を下側半分に組み合わせ、型の上側半分の下面を充填した混合物に接触させ、それを圧縮する。約２００ポンド／平方インチ（３．６ＭＰａ）の圧縮力を約３分間与え、プレフォームを作成する。このプロセスは前記の図４〜７について説明したと同様である。
【００２２】
次いでこのようにして作成した中央の摩擦材料領域(56)を第１の型から取り出す。次いで中央の摩擦材料領域(56)を、図１９〜２１に示すような最終パッドの輪郭を有する第２の型アセンブリー(72)の中に配置する。この型(72)は３２０°Ｆの温度に予熱しておくことが好ましい。領域(56)を第２の型の下側半分(74)の中央部分に装入し、壁で囲んだ受けを構成する混合物(55)を、その領域(56)の周囲とその上面(59)に均等に分配する。次いで型の上側半分(76)を下側半分(74)に組み合わせ、中央領域(56)と壁で囲んだ受け(58)を構成する混合物(55)に圧縮力を与える。好ましくは、約１２００ポンド／平方インチ（２１．４ＭＰａ）を第２の型に少なくとも２分間加える。次いでこのようにして圧縮して部分的に固まった部材をピン(78)で第２の型アセンブリー(72)から取り出し、硬化用オーブンに移し、熱硬化させる。
【００２３】
混成ディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリーを作成するに適切な強化材なしの半金属摩擦材料を表２に「組成４」と示している。同様に、成分の部数は重量基準である。
0003778373.tif 000003
図９はドラムブレーキ摩擦シューアセンブリー(60)への本発明の適用を示す。アセンブリー(60)は、垂直なシューウェブ(64)に接合されて支持されたアーチ状のシューテーブル(62)を含む。アーチ状のシューテーブル(62)の上側表面に適合するアーチ状の下側表面を有する摩擦シュー部品(66)は、界面の接着剤(68)によってシューテーブル(62)の上側表面に固定される。リベット等を使用するこの他の公知の固定法を接着剤の代わりに使用し、シューテーブル(62)に摩擦シュー部品(66)を接合することもできる。図９に示すブレーキシュー構造において、本発明の強化摩擦材料を用いて摩擦シュー部品(66)を作成することが重要である。摩擦材料のマトリックスの中に埋設された強化用ハニカム心材の存在は、図９に明確に示されている。
【００２４】
図１０〜１３は、市販の強化用ハニカム心材で入手できる種々の横断面形状のいくつかを図示するものである。例示のハニカム心材の断片を70、80、90、100 とそれぞれ示す。前記のように、約１／１６インチのように小さいサイズ（延伸した状態で１つのセルの壁から向かい合ったセルの壁までの最小限の距離）から１インチのような大きいサイズまでを使用することが一般に好ましい。また、前記のように、組み込まれる又は埋設される強化用ハニカム心材の嵩密度（見かけ密度）は、約２ポンド／立方フィート（０．０３２ｇ／ｃｍ3 ）から約２０ポンド／立方フィート（０．３２ｇ／ｃｍ3 ）までが基本的に好ましく、この嵩密度は心材のセル壁の厚さ、心材を作成する特定の材料の密度、心材のセルの横断面形状によって相当に影響される。
【００２５】
本発明の新規な強化摩擦材料は、強化材として非連続又は連続のいずれの繊維も含まないことが好ましい。このことは、特に強化用ハニカム心材を金属（例、アルミニウム）で作成する場合に実現できる。強化用ハニカム心材を、ガラス繊維強化フェノール樹脂複合材料や炭素繊維強化ポリイミド樹脂複合材料のような繊維強化材料で作成する場合においても、作成される摩擦材料製品中の繊維材料の量は、一般的な繊維強化摩擦材料よりも少量である。例えば、前記の表１の組成２を用いて作成されるハニカム心材強化摩擦材料は、２７．６重量％のガラス繊維と７２．４重量％のフェノール樹脂で作成された強化用ハニカム心材を埋設して作成される。強化用ハニカム心材は完成した摩擦材料の１０．８重量％のみを構成するため、強化された摩擦材料の実際の繊維材料の含有率は２．９８重量％のみであった。
【００２６】
本発明の方法によって作成される強化摩擦材料は、所望とする摩擦又は磨耗特性を得るために少量の前記のような繊維を使用する以外は非連続的繊維を粉末（粒子）混合物に均一に混ぜる必要なしに作成され、このため品質の変動を生じさせる主な原因を回避することができる。実質的に繊維を含まずに混合する操作は非常に効率的な混合プロセスであり、顕著に改良された品質の一定性に結びつく。
【００２７】
また、現在までの耐磨耗試験において、本発明の新規な改良された摩擦材料は、同じ条件下の繊維強化摩擦材料の０．３５％の磨耗速度に比較して０．０７％と非常に小さい磨耗速度を示している。
摩擦材料とローター又はドラムとの接触剛性は、ブレーキ音の発生に影響すると一般に理解されている。ブレーキ音を抑える又は無くすため、摩擦材料の剛性を最適値に調節することが必要な場合が多い。しかしながら、従来の摩擦材料にとって、このことは基本的に材料の配合のやり直しを意味し、別な悪影響に結びつくことがある。本発明は、ハニカム心材を摩擦材料に組み込むことでこの問題を首尾よく解決する。特定の用途にある混合物を配合すると、そのパッドの剛性は強化用心材の剛性を変えることによって調節することができ、ブレーキ音を回避することができる。硬化した混合物が接触表面積の殆どをまかなうかめ、パッドの摩擦特性は殆ど一定のままである。
【００２８】
最後に、従来の繊維強化摩擦材料において、繊維の不均一な分布は、表面の溝の発生によって明らかに分かる不均一なブレーキローターやブレーキドラムの磨耗に結びつくことが多い。これに対し、本発明の新規な強化摩擦材料の動的機械特性の試験は、非常に滑らかなブレーキローターの磨耗に帰着することが認められた。
【００２９】
上記以外の適切な材料、部品形状、部品サイズを本発明の実施において使用することができる。
本発明の技術的範囲の中で前記の系や装置に種々の変化を加えることが可能であり、このため前記の説明や添付の図面は例示のみを意図するものであって本発明を限定するものでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の改良された摩擦材料の好ましい態様を有するディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリーの平面図である。
【図２】図１の線２−２にそった立面図である。
【図３】図２の一部の拡大図である。
【図４】本発明による図１〜３に示す適切なハニカム心材を使用して摩擦材料を作成する際の、連続的な過程の１つ過程における圧縮成形装置の状態を示す大要の断面図である。
【図５】図４に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【図６】図４に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【図７】図４に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【図８】本発明の改良された摩擦材料の好ましい態様を有するディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリー別な態様の平面図である。
【図９】本発明の摩擦材料を有するドラムブレーキ摩擦シューアセンブリーの透視図である。
【図１０】公知のハニカム心材材料の製造方法によって得られる各種のセルの形状をの１例を示す横断面である。
【図１１】ハニカム心材材料のセルの形状をの１例を示す横断面である。
【図１２】ハニカム心材材料のセルの形状をの１例を示す横断面である。
【図１３】ハニカム心材材料のセルの形状をの１例を示す横断面である。
【図１４】図８の線１４−１４にそった断面図である。
【図１５】ハニカム心材の別な態様を示す断面図である。
【図１６】図１５に示すハニカム心材強化材を使用して摩擦材料を作成する圧縮成形装置の連続的な段階を示す大要の断面図である。
【図１７】図１６に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【図１８】図１６に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【図１９】図８に示すハニカム心材強化材を使用して摩擦材料を作成する圧縮成形装置の連続的な段階を示す大要の断面図である。
【図２０】図１９に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【図２１】図１９に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置の大要の断面図である。
【符号の説明】
１０…摩擦パッドアセンブリー
１４…摩擦パッド部材
１８…装着用の穴
２０…摩擦材料混合物
２２…強化用心材
【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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【図１０】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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