JP2007232136A - ディスクブレーキ用シム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低摩擦を長期にわたり維持でき、しかも安価に製造可能なディスクブレーキ用シムを提供する。
【解決手段】ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムであって、
金属薄板の片面または両面に、摩擦係数０．２以下の低摩擦材料からなる焼結被膜が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ用シム。
【選択図】図１

Description

発明は、自動車等に使用されているディスクブレーキにおいて、ブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材とブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シム、並びにその製造方法に関する。

自動車等において広く使用されているディスクブレーキは、車輪と一体に回転するディスクロータの両側に配設されたブレーキパッドを押圧部材により押すことにより、ディスクロータをブレーキパッドにより両側から押圧する構造となっている。ところが、ブレーキパッドがディスクロータに押圧されたとき、ブレーキパッドの裏金と押圧部材とが相対移動したり、ブレーキパッドとディスクロータとの間に生じる摩擦振動等によりブレーキ各部が加振され、一般に「鳴き」と称せられている異音が発生することがある。

そのため、このような「鳴き」の発生を防止するために、押圧部材とブレーキパッドの裏金との間にシムを介在させることが行われている。シムとしては、冷間圧延板のような薄い鉄板等からなる金属薄板の両面に薄いゴム層を固着したラバーコートメタル（ＲＣＭ）が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。このシムは、ゴム層が持つ弾性を利用し、鳴きの原因であるブレーキ制動時の振動を減衰させている。また、ＲＣＭのゴム面にグリースを塗布したシムも知られており、グリースにより摩擦係数を低減させることでブレーキ制動時の振動をより減衰させている（例えば、特許文献２参照）。また、ＲＣＭにグリースを塗布したシムでは、グリースが経時的に消失するため、その効果には時間的な限度があることから、それを解決するために、金属薄板に低摩擦シートを粘着したシムも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平６−９４０５７号公報 実公平１−３３８７１号公報 特開平８−３１２６９７号公報

しかしながら、低摩擦シートを接着したシムは、ブレーキ制動時の熱を繰り返し受けるため接着剤の経時劣化が避けられず、剥離の問題がある。また、作製においても、低摩擦シートを貼り付けるために、接着剤の塗布作業や、貼り付けた後にシート表面を平滑化する作業等が必要であり、工程数も多い。

そこで本発明は、低摩擦を長期にわたり維持でき、しかも安価に製造可能なディスクブレーキ用シムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、下記のディスクブレーキ用シム及びその製造方法を提供する。
（１）ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムであって、
金属薄板の片面または両面に、摩擦係数０．２以下の低摩擦材料からなる焼結被膜が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ用シム。
（２）ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムであって、
金属薄板の一方の面に摩擦係数０．２以下の低摩擦材料からなる焼結被膜が形成され、他方の面に粘弾性材料からなるコーティング被膜が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ用シム。
（３）粘弾性材料がゴムと粘着剤との混合物であることを特徴とする上記（２）記載のディスクブレーキ用シム。
（４）低摩擦材がフッ素樹脂とポリアミドイミドとの複合樹脂であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載のディスクブレーキ用シム。
（５）フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする上記（４）記載のディスクブレーキ用シム。
（６）金属薄板がメッキ鋼板、鉄板またはステンレス鋼板であることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか１項に記載のディスクブレーキ用シム。
（７）ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムの製造方法であって、
コイル状の金属薄板を他端から巻き取りながら、その途上で、金属薄板の片面または両面に摩擦係数０．２以下の低摩擦材料を含む塗液を塗工し、塗膜を焼結させた後、シム用の所定形状に打ち抜くことを特徴とするディスクブレーキ用シムの製造方法。
（８）ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムの製造方法であって、
金属薄板の一方の面に摩擦係数０．２以下の低摩擦材料を含む塗液を塗工し、塗膜を焼成した後、他方の面に弾性材料を含む塗液を塗工し、その後、低摩擦材のシム用の所定形状に打ち抜くことを特徴とするディスクブレーキ用シムの製造方法。

本発明のディスクブレーキ用シムは、表面に低摩擦材からなる焼結被膜を形成したものであり、低摩擦シートを貼り付けたディスクグレーキ用シムにおける粘着剤の劣化の問題が無く、より長期にわたり低摩擦状態を維持できる。

また、製造方法も、コイル状の金属薄板の他端を巻き取りながら、その途上で、低摩擦材料を含む溶液をコーティングし、焼成した後、シムの形状に打ち抜くため、一つの連続した工程とすることが可能で、生産性にも優れ、コスト面でも有利となる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

本発明のディスクブレーキ用シムは、図１に示すように、金属薄板の両面に低摩擦材料からなる焼結被膜を設けたものである。また、図示は省略するが、金属薄板の片面にのみ低摩擦材料からなる焼結被膜を形成してもよい。あるいは、図２に示すように、金属薄板の一方の面に低摩擦材料からなる焼結被膜を形成し、他方の面に粘弾性材料からなるコーティング被膜を形成してもよい。

金属薄板は、メッキ鋼板や鉄板、ステンレス鋼板が好ましい。金属薄板は、その端面が露出するため、錆の発生が少ないメッキ鋼板やステンレス鋼板が好ましい。特に、低摩擦材からなるコーティング被膜を片面にのみ形成する場合は、他方の面が露出するためメッキ鋼板及びステンレス鋼板を用いると効果的である。

メッキ鋼板には、ニッケルメッキ鋼板のように鉄よりも腐食し難い金属をメッキしたものと、亜鉛メッキ鋼板やアルミメッキ鋼板のように鉄よりも腐食し易い金属をメッキしたものの２種類がある。前者のメッキ鋼板は、鉄と空気や水分との接触を防ぐことで耐食性を向上させている。また、後者のメッキ鋼板は、メッキ層の金属が鉄の代わりに犠牲的に腐食されて鉄の腐食を防いでいる（犠牲腐食防食効果）。従って、鋼板端面のメッキされていない部分が直接空気や水分と接触し難い用途に使用される製品や部材には、前者のメッキ鋼板が有効である。しかしながら、シムのように端面が露出している場合、前者のメッキ鋼板では端面から腐食が進行する。ところが、後者のメッキ鋼板では、メッキされていない端部もメッキ層の犠牲防食効果により鉄の腐食を防ぐことが可能になる。また、後者のメッキ鋼板には、亜鉛メッキ鋼板やアルミメッキ鋼板があるが、アルミメッキ鋼板では数年以上の長期にわたって使用される部品には適さない。そこで、本発明ではメッキ鋼板１として、亜鉛を主に使用したメッキ鋼板を使用することが好ましい。このようなメッキ鋼板としては、電気亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛合金メッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、溶融亜鉛合金メッキ鋼板、鉛−錫合金メッキ鋼板等を好適に使用できる。中でも、耐食性を維持する上で、電気亜鉛合金メッキ鋼板及び溶融亜鉛合金メッキ鋼板が好ましい。これら亜鉛合金メッキ中の亜鉛以外の含有成分としては、コバルト、モリブデン、アルミニウム等が好ましい。これらメッキ鋼板は、ステンレス鋼板に比べて安価であるという利点を有する。また、これらメッキ鋼板は、耐食性を更に向上させる目的で、クロム処理やリン酸処理等の表面処理が施されていてもよい。

低摩擦材料としては、摩擦係数が０．２以下、好ましくは０．１以下で、塗布によるコーティングが可能なものを用いる。また、ブレーキ制動時の発熱に耐え得る耐熱性と、耐摩耗性に優れることも要求される。これらを考慮すると、ポリアセタール、超高分子ポリエチレン、またはフッ素樹脂とポリアミドイミドとの複合材を好適に挙げることができる。ポリアセタールは摩擦係数が０．１４、超高分子ポリエチレンは摩擦係数が０．１５であるが、特にフッ素樹脂とポリアミドイミドとの複合材は摩擦係数が０．１以下にすることができるため好ましい。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン等を単独で、あるいは混合して使用できる。また、この複合材において、フッ素樹脂の量を複合材全量の１０質量％以上にすると摩擦係数を０．２以下にすることができ、フッ素樹脂の量を複合材全量の２０質量％以上２５質量％以下にすると摩擦係数を０．１以下にすることができる。但し、フッ素樹脂の量が複合材全量の３０質量％を超えると、複合材の耐久性に問題が出てくるおそれがあり、好ましくない。

上記の低摩擦材料からなるコーティング被膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、耐久性を考慮すると５〜３０μｍが好ましい。

粘弾性材料は、制振作用に優れるものが好ましく、ゴムと粘着剤との混合物を用いることが好ましい。ゴムは、従来からディスクブレーキ用シムに使用されているものでかまわず、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンープロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等に加硫を施して得られたゴム、あるいはフッ素ゴム、シリコーンゴム等を好適に使用できる。中でも、汎用性、耐油性、耐熱性等を考えるとＮＢＲが最も適している。また、加硫には、加硫促進剤を併用すると加硫状態が安定する。加硫促進剤としては、ジチオカルバミン酸塩系またはジチオカルバメート系の加硫促進剤が好ましい。また、粘着剤としては、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系の各粘着剤を使用することができ、中でもコストパフォーマンスや接着性に優れるアクリル系粘着剤が好ましい。

上記の粘弾性材料からなるコーティング被膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、制振性と耐久性とを考慮すると５０〜２００μｍが好ましい。

上記のディスクブレーキ用シムは、コイル状に巻き取られた金属薄板を巻取ボビンで巻き取りながら、その途上で、先ず金属薄板の両面または片面に低摩擦材料を含む塗液を塗布し、引き続き加熱炉にて低摩擦材料の塗膜を焼結させ、その後、打抜プレスにてシムの形状に打ち抜くことで、一つの製造ラインで連続して製造することができる。

低摩擦材料を含む塗液は、低摩擦材料からなる微粒子を揮発性の溶媒に分散させた分散液が適当である。塗液における低摩擦材料の濃度は、余り低濃度では上記のコーティング被膜の膜厚となり難く、高濃度すぎても塗工し難くなるため１０〜２０％の範囲が好ましい。尚、溶媒としては、低摩擦材料に対して化学的に安定なものを使用し、例えばポリテトラフルオロエチレンとポリアミドイミドを用いる場合は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が好適である。また、用いる塗布装置としては、広い面積に均一に塗工できることから、ロールコータやスプレー等が好適である。また、塗膜の膜厚は、焼結後に上記の膜厚となるように調整される。

焼結温度は、低摩擦材料の種類に応じて決定され、例えば、塗液にポリテトラフルオロエチレンとポリアミドイミドとの混合分散液を用いる場合は４００〜４５０℃で加熱すればよい。焼結により、低摩擦材料からなる緻密な被膜が、金属薄板上に強固に密着して形成される。

また、図２に示すような、一方の面に低摩擦材料からなるコーティング被膜を形成し、他方の面に粘弾性材料からなるコーティング被膜を形成したディスクブレーキ用シムを製造する場合は、上記と同様にして金属薄板の片面に低摩擦材料を含む塗液を塗工し、焼結した後、打抜プレスによる打ち抜きを行うことなく、低摩擦材料からなるコーティング被膜が形成された金属薄板を巻取ボビンに巻き取る。次いで、低摩擦材料からなる焼結被膜が形成された金属薄板に対して、巻取ボビンで巻取りながら、他方の面に粘弾性材料を含む塗液を塗布し、塗膜を乾燥させた後、打抜プレスにて所定形状に打ち抜けばよい。

尚、製造ラインが長くなるが、金属薄板を巻取ボビンに巻き取りながら、一方の面に低摩擦材料を含む塗液を塗工し焼結した後、引き続き、他方の面に粘弾性材料を含む塗液を塗工し乾燥させた後、打抜プレスにより所定形状に打ち抜くこともでき、この場合は、一つの製造ラインで連続して製造することができる。

（実施例１〜４）
ポリアミドイミド微粒子とポリテトラフルオロエチレン微粒子とを、その混合比率を表１のように変えて混合した樹脂混合物を、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに濃度１８％となるように添加し、分散させて塗液を調製した。そして、ステンレスコイルの片面にロールコータにて前記塗液を塗布し、加熱炉にて４００℃で塗膜を焼結し、焼結被膜とした後、打抜プレスにてシム形状に打ち抜き、試験シムＡ〜Ｄを作製した。尚、焼結後の被膜の膜厚は１０μｍであった。

（実施例５）
低摩擦材料にポリアセタールを使用した以外は実施例１〜４と同様にして焼結被膜を形成し、試験シムＥを得た。

（実施例６）
低摩擦材料に超高分子ポリエチレンを使用した以外は実施例１〜４と同様にして焼結被膜を形成し、試験シムＦを得た。

（比較例１）
低摩擦材料として、ポリアミドイミド微粒子とポリテトラフルオロエチレン微粒子との重量比を、ポリアミドイミド微粒子：ポリテトラフルオロエチレン微粒子＝９５：５で混合した樹脂混合物を用いた以外は実施例１〜４と同様にして焼結被膜を形成し、試験シムＧを得た。

（比較例２）
低摩擦材料として、ポリアミドイミド微粒子とポリテトラフルオロエチレン微粒子との重量比を、ポリアミドイミド微粒子：ポリテトラフルオロエチレン微粒子＝４０：６０で混合した樹脂混合物を用いた以外は実施例１〜４と同様にして焼結被膜を形成し、試験シムＨを得た。

（比較例３）
シムの形状に打ち抜いたステンレス鋼板の片面に、アクリル系粘着剤により厚さ５０μｍのフッ素樹脂製シートを貼り付け、試験シムＩを作製した。

（耐久性試験）
試験シムＡ〜Ｉを、それぞれディスクブレーキの裏金とブレーキバッドとの間に配設し、ブレーキ鳴きダイナモ試験機に装着した。そして、雰囲気温度１０℃とし、タイヤを５０ｋｍ／ｈｒで回転させ、ブレーキ油圧０．２〜２ＭＰａにてブレーキを断続的にかけ、鳴きが発生するまでのプレーキ回数を計数した。

結果を表１に示すが、本発明に従う実施例の試験シムＡ〜Ｆは何れも優れた耐久性を示している。また、ポリアミドイミド微粒子とポリテトラフルオロエチレン微粒子との複合材でも、ポリテトラフルオロエチレンが複合材全量の１０〜３０質量％の範囲外では目的とする耐久性が得られないことがわかる。尚、試験シムＩでは１８５回で鳴きが発生したが、これは、高温のためフッ素樹脂製シートの一部が剥離したためである。

本発明のディスクブレーキ用シムにおいて、金属薄板の両面に低摩擦材の焼結被膜を形成した例を模式的に示す断面図である。 本発明のディスクブレーキ用シムにおいて、金属薄板の一方の低摩擦材の焼結被膜を形成し、他方の面に粘弾性材料のコーティング被膜を形成した例を模式的に示す断面図である。

Claims (8)

1. ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムであって、
   金属薄板の片面または両面に、摩擦係数０．２以下の低摩擦材料からなる焼結被膜が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ用シム。
2. ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムであって、
   金属薄板の一方の面に摩擦係数０．２以下の低摩擦材料からなる焼結被膜が形成され、他方の面に粘弾性材料からなるコーティング被膜が形成されていることを特徴とするディスクブレーキ用シム。
3. 粘弾性材料がゴムと粘着剤との混合物であることを特徴とする請求項２記載のディスクブレーキ用シム。
4. 低摩擦材料がフッ素樹脂とポリアミドイミドとの複合樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のディスクブレーキ用シム。
5. フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項４記載のディスクブレーキ用シム。
6. 金属薄板がメッキ鋼板、鉄板またはステンレス鋼板であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のディスクブレーキ用シム。
7. ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムの製造方法であって、
   コイル状の金属薄板を他端から巻き取りながら、その途上で、金属薄板の片面または両面に摩擦係数０．２以下の低摩擦材料を含む塗液を塗工し、塗膜を焼結させた後、シム用の所定形状に打ち抜くことを特徴とするディスクブレーキ用シムの製造方法。
8. ディスクブレーキにおいてブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と前記ブレーキパッドの裏金との間に介在されるディスクブレーキ用シムの製造方法であって、
   コイル状の金属薄板を他端から巻き取りながら、その途上で、金属薄板の一方の面に摩擦係数０．２以下の低摩擦材料を含む塗液を塗工し、塗膜を焼結させた後、他方の面に弾性材料を含む塗液を塗工し、その後、低摩擦材のシム用の所定形状に打ち抜くことを特徴とするディスクブレーキ用シムの製造方法。

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