JP3806348B2

JP3806348B2 - Friction material mounting structure and friction material mounting method

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Publication number: JP3806348B2
Application number: JP2001390270A
Authority: JP
Inventors: 裕士中山; 則夫加藤
Original assignee: 株式会社エンドレスプロジェクト
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003184922A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製のバックプレートに、結着材としての熱硬化性樹脂等の有機物を含有する摩擦形成材から成る摩擦材を接合させて一体とする摩擦材の取り付け構造及び摩擦材の取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に使用されるディスクブレーキは、摩擦パッドを車輪と同一速度で回転するディスクロータの面に押接することによって車輪の回転速度を制御する。かかるディスクブレーキに用いられる摩擦パッドの一例を図７（ａ）（ｂ）に示す。この図７（ａ）は摩擦パッドの正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＸ−Ｘにおける縦断面図である。
図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００は、金属製のバックプレート１０２と、結着材としての熱硬化性樹脂等の有機物を含有する摩擦形成材から成る摩擦材１０８とで構成され、通常、バックプレート１０２と摩擦材１０８は熱硬化性の接着剤で接着されて一体化されているものである。
【０００３】
図７に示す摩擦パッド１００のバックプレート１０２に穿設された二個の貫通孔１０４，１０４の各々には、図７（ｂ）に示すように摩擦材１０８の一部が進入して成る凸部１１０が形成されている。
このため、図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００では、摩擦材１０８とバックプレート１０２とは、接着剤による接着と、摩擦材１０８に形成された凸部１１０，１１０とバックプレート１０２の貫通孔１０４，１０４との凹凸嵌合とにより接合されている。
かかる図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００は、二個の貫通孔１０４，１０４が形成されたバックプレート１０２の接着面に熱硬化性の接着剤（図示せず）を塗布した後、バックプレート１０２と摩擦形成材の予備成形物を加熱・圧着処理することによって得ることができる。この加熱・圧着処理の際に、バックプレート１０２の貫通孔１０４，１０４内に入りこんだ摩擦材１０８の一部が凸部１１０，１１０を形成し、二個の貫通孔１０４，１０４と凹凸嵌合する。
【０００４】
ところで、図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００について、摩擦材１０８に対して、その摩擦面と平行な方向から力を加え、摩擦材１０８が剥離したときの応力（剥離せん断力）と温度との関係を測定し、その結果を図８に示す。図８から明らかなように、図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００の剥離せん断力は、温度上昇に伴って低下し、６００℃においては常温時の１／１０以下にまで低下している。
この様に、摩擦パッド１００の温度上昇に伴う剥離せん断力の低下は、摩擦材１０８とバックプレート１０２との接着剤による接着力の低下に因るものであり、６００℃では接着剤による接着力は略零となる。
したがって、６００℃に加熱された摩擦パッド１００の呈する若干の剥離せん断力は、バックプレート１０２の貫通孔１０４，１０４内に入りこんだ摩擦材１０８の一部で形成された凸部１１０，１１０のアンカー効果によるものである。
なお、図７に示す摩擦パッド１００を装着した車両が、一般道路を通常に走行する際には、摩擦パッド１００の温度は高々４５０℃程度であるため、摩擦材１０８の剥離強度は問題ない。
【０００５】
この様な図７に示す摩擦パッド１００の剥離せん断力の温度依存性を緩和すべく、特開平11-247912号公報には、図９（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド２００が提案されている。この図９（ａ）は摩擦パッド２００の正面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すＹ−Ｙにおける縦断面図である。
図９（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド２００は、バックプレート２０２に、摩擦材側に突出する筒状突起２１２を設けたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド２００によれば、摩擦材２０８がバックプレート２０２の筒状突起２１２内に充填され、摩擦材２０８とバックプレート２０２の筒状突起２１２との嵌合面積を拡大し、両者の接合力を増大できるため、摩擦材２０８の剥離せん断力の温度依存性を緩和できる。
しかしながら、図９（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド２００は、バックプレート２０２に筒状突起２１２を一体成形することを要し、その製造が容易ではなく、工業生産上困難であるのではないかと考えられる。
つまり、摩擦パッド２００に用いるバックプレート２０２の筒状突起２１２を成形するには、通常、所定厚さの金属板にプレス加工を施して筒状突起２１２を成形するため、プレス力の大きな大型のプレス加工機を必要とし、プレス力が大きくなると、金型寿命も短くなる。
更に、摩擦パッド２００は、車種に応じた種々の大きさのものを供給する必要があるが、バックプレート２０２をプレス加工により成形する場合、その筒状突起２１２の大きさも変更しなければならず、金型もその都度変更することを要する。
唯、図９（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド２００は、従来の図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００に比較して、摩擦材２０８の剥離せん断力の温度依存性を緩和できるため、その工業的生産性が要請されている。
そこで、本発明の課題は、摩擦材の剥離せん断力の温度依存性を緩和でき、且つ工業的生産に適した摩擦材の取り付け構造及び摩擦材の取り付け方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、金属製のバックプレートの一面側に、複数個の筒状突起をプレス加工で形成した薄鋼板を、スポット溶接で一体化した後、複数個の筒状突起が突出する面側に、摩擦材を加熱・圧着して接合することによって、摩擦材の剥離せん断力の温度依存性を緩和できる摩擦パッドを容易に得られることを知り、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、金属製のバックプレートの一面側に、結着材としての熱硬化性樹脂を含有する摩擦形成材から成る摩擦材を取り付けた摩擦材の取り付け構造において、前記バックプレートとして、貫通孔が形成されおらず且つ両面が平坦なバックレートが用いられており、前記バックプレートの摩擦材側の面に、前記バックプレートよりも薄く且つ一面側に筒状突起が突出する薄鋼板が、前記筒状突起が形成されていない部分の他面側に施されたスポット溶接により接合されて一体化され、前記薄鋼板の筒状突起が突出する一面側に、前記摩擦材が接合されていると共に、前記摩擦材の一部が筒状突起内に充填されていることを特徴とする摩擦材の取り付け構造にある。
【０００８】
また、本発明は、金属製のバックプレートの一面側に、結着材としての熱硬化性樹脂を含有する摩擦形成材から成る摩擦材を取り付ける際に、前記バックプレートとして、貫通孔が形成されおらず且つ両面が平坦なバックレートを用い、前記バックプレートの摩擦材側の面に、前記バックプレートよりも薄く且つ一面側に筒状突起が突出する薄鋼板を、前記筒状突起が形成されていない部分の他面側に施したスポット溶接により接合して一体化した後、前記薄鋼板の筒状突起が突出する一面側に、前記摩擦材の一部が筒状突起内に充填されるように、前記摩擦材を加熱・圧着して接合することを特徴とする摩擦材の取り付け方法でもある。
かかる本発明において、薄鋼板として、複数個の筒状突起を形成した薄鋼板を用いることにより、摩擦材の剥離せん断力の温度依存性を更に緩和できる。
また、薄鋼板に形成する筒状突起として、突出長が３．４〜１．３ｍｍの筒状突起を形成し、有効摩擦代が４ｍｍ以上の摩擦材を形成することが好ましい。
更に、薄鋼板に複数個の筒状突起を形成し、その際に、隣接する筒状突起との外周間距離をスポット溶接の径よりも広くなるように前記筒状突起の各々を形成することによって、バックプレートと薄鋼板とを十分に接合できる。
【０００９】
本発明に係る摩擦材の取り付け構造によれば、摩擦材の一部は、バックプレートに一体化された薄鋼板に形成された筒状突起に充填されている。このため、バックプレートに一体化された筒状突起は摩擦材内に食い込み、そのアンカー効果によって摩擦材の剥離せん断力の温度依存性を緩和できる。
また、予め筒状突起が形成されたバックプレートよりも薄い薄鋼板をバックプレートにスポット溶接等で一体化することにより、バックプレートの一面側に筒状突起を形成できる。このため、バックプレートに直接筒状突起を形成した従来の摩擦パッドに比較して、摩擦パッドを容易に製造できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る摩擦材の取り付け構造の一例を図１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、摩擦パッドに用いるバックプレート１２の一面側に薄鋼板１６，１６が接合された状態を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａにおける縦断面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示す薄鋼板１６，１６の一面側には、図１（ｂ）に示す様に、摩擦材１８（通常、厚さが８〜１０ｍｍ程度）が圧着されて摩擦パッド１０が形成されている。
かかる摩擦材１８には、図１（ｂ）に示す様に、その中央部に溝１９が形成されている。この溝１９は、摩擦パッド１０を用いたブレーキのブレーキ操作の際に、摩擦材１８から発生する粉状物を、摩擦パッド１０の外方に排出する排出溝として使用される。
【００１１】
この図１（ａ）（ｂ）に示すバックプレート１２は、厚さが５ｍｍ程度であり、摩擦パッド１０を車両に装着したとき、キャリパのピストンに押圧されても撓み等が発生しないように硬質の金属板から成る。
かかるバックプレート１２は、その正面形状が略長方形となるように形成され、長軸方向の一辺が外方向に突出するように湾曲されていると共に、短辺部分には、外方に突出する耳片１３が形成されている。この耳片１３は、摩擦パッド１０を車両に装着する際に用いられるものである。
かかるバックプレート１２の一面側にスポット溶接により接合されている薄鋼板１６，１６は、厚さがバックプレート１２よりも薄く、その厚さが０．４〜１．２ｍｍ程度である。この薄鋼板１６，１６の摩擦材１８が圧着される一面側には、複数個の筒状突起２０，２０・・が形成されている。
かかる筒状突起２０の形状を図２に示す。図２は筒状突起２０の部分切欠斜視図であり、筒状突起２０は、薄鋼板１６の一面側に略垂直に起立して形成され、その上面及び下面が開放されている。
【００１２】
薄鋼板１６に形成された筒状突起２０，２０・・は、後述する様に、先端部が曲率Ｒで丸く形成されたパンチにより、薄鋼板１６を突き破り加工して形成できる。このため、同一厚さの薄鋼板１６では、筒状突起２０の径ｄを大きくすると、筒状突起２０の突出長ｈは低くなる傾向がある。
この様にして形成された筒状突起２０の突出長ｈ及び径ｄは、薄鋼板１６の一面側に圧着される摩擦材１８の厚さとの関係でも決定される。一般的に市販されている形状の摩擦パッド１０においては、筒状突起２０の上方に厚さ８〜１０ｍｍの摩擦材１を有効摩擦代とすることが好ましい。ところで、レース等に使用される特殊な摩擦パッドでは、摩擦材１８の厚さが２０ｍｍ程度に設けられている場合があり、この場合には、筒状突起２０の突出長ｈが１．５ｍｍ以上であることが好ましい。このため、筒状突起２０の突出長を、摩擦材１８の厚さの８〜３４％、特に１３〜３４％とすることが好ましい。
一般的に市販されている形状の摩擦パッド１０におけて、薄鋼板１６に形成された筒状突起２０の突出長ｈと径ｄの関係を具体的に示すと、筒状突起２０の径ｄが５〜８ｍｍで突出長ｈが３．４〜１．３ｍｍ、特に径ｄが５〜７ｍｍで突出長ｈが３．４〜１．７ｍｍのものが好ましい。
かかる筒状突起２０の形成密度は、筒状突起２０，２０・・の隣接する筒状突起２０との外周間距離であるピッチＰ（図１）が６〜１４ｍｍ、特に８〜１２ｍｍとすることが好ましい。
【００１３】
ここで、筒状突起２０の径ｄが８ｍｍを超える場合には、薄鋼板１６に形成し得る筒状突起２０の突出長ｈが１．３ｍｍ未満となり、摩擦材１８の食い込みが不十分となる傾向にある。他方、筒状突起２０の径ｄが５ｍｍ未満の場合、筒状突起２０の突出長ｈが３．４ｍｍを超え、筒状突起２０の上方に厚さ８〜１０ｍｍの摩擦材１８を有効摩耗代として取り難くなる傾向にある。
また、筒状突起２０のピッチＰが１４ｍｍを超える場合には、十分なアンカー効果が得られにくくなる傾向にある。他方、筒状突起２０のピッチＰが６ｍｍ未満の場合、バックプレート１２と薄鋼板１６をスポット溶接する際に、スポット溶接の径が３〜５ｍｍであるため、バックプレート１２と薄鋼板１６の接合を十分に行えない傾向にある。
この様な寸法の筒状突起２０，２０・・であっても、筒状突起２０を薄鋼板１６の面積に対して０．３〜１．０個／ｃｍ²となるように形成すると共に、形成した筒状突起２０の各開口面積の合計が、薄鋼板１６の面積に対して１０〜４０％程度となるように形成することにより、薄鋼板１６のスポット溶接性及びアンカー効果を更に向上でき好ましい。
【００１４】
図１（ｂ）に示す摩擦パッド１０を製造するには、先ず、複数個の筒状突起２０，２０・・が形成され、厚さがバックプレート１２よりも薄い薄鋼板１６を形成する。
かかる筒状突起２０は、図３（ａ）〜（ｄ）に示す様に、プレス加工によって形成できる。図３（ａ）〜（ｄ）に示すプレス加工では、形成する筒状突起２０の外径と等しい径の凹部２５が開口された雌型２６の開口面に、薄鋼板１６よりも長尺な薄鋼板６を載置した後［図３（ａ）］、先端が曲率Ｒで丸形状に形成されたパンチ２９が設けられた雄型と雌型２６とを型閉じすることによって、パンチ２９の丸形状の先端は雌型２６の凹部２５内に進入しつつ、薄鋼板６に突き破り加工を施す［図３（ｂ）（ｃ）］。かかる突き破り加工では、薄鋼板６の突き破り片は、パンチ２９の先端の凹部２５への進入に伴なって、凹部２５の内壁面に押し付けられて突出長ｈで径ｄの筒状突起２０が形成される［図３（ｄ）］。
この様にして薄鋼板６の一面側に所定数の筒状突起２０を形成した後、所定サイズに切断することによって、所定数の筒状突起２０が一面側に形成された薄鋼板１６を得ることができる。
なお、薄鋼板１６としては、所定長さに切断された短冊状の薄鋼板であってもよく、ロール状に巻かれた帯状の薄鋼板であってもよい。
【００１５】
得られた薄鋼板１６は、予め所定形状に形成されたバックプレート１２に、スポット溶接によって接合する。かかるスポット溶接は、バックプレート１２の一面側に薄鋼板１６の平坦面を重ねた後、バックプレート１２の他面側と薄鋼板１６の一面側とを挟む二本の電極に電流を流すことによって、電極で挟んだ部分が抵抗となって発熱し、両者が溶接される。このスポット溶接は、他の個所をスポット溶接する際に、既にスポット溶接した個所の温度上昇による接合力の低下が殆どなく、安定した接合力を得ることができる。
この様に、一面側に複数個の筒状突起２０，２０・・が形成された薄鋼板１６をバックプレート１２の一面側にスポット溶接により接合することによって、図９に示す如く、バックプレート１０２の一面側に筒状突起２１２を一体成形する場合に比較して、バックプレート１２の一面側に複数個の筒状突起２０，２０・・を容易に形成できる。
なお、図１（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１０では、二枚の薄鋼板１６の各々を４箇所でスポット溶接した。
【００１６】
次いで、薄鋼板１６がスポット溶接で接合されたバックプレート１２には、摩擦材１８を接合する。この摩擦材１８の接合には、図４に示す様に、上熱金型２８と下熱金型３０とが設けられている成形機を用いる。この上熱金型２８と下熱金型３０とが型開きした際に、図４に示す様に、バックプレート１２に接合された薄鋼板１６の筒状突起２０，２０・・が形成された側に、結着材としての熱硬化性樹脂等の有機物を含有する摩擦形成材で予め常温成形された予備成形物１８ａを配置する。
その後、上熱金型２８と下熱金型３０とを型閉じすることによって、予備成形物１８ａと薄鋼板１６とを加熱・圧着して一体化できる。
【００１７】
かかる薄鋼板１６と摩擦材１８との接合は、摩擦材１８に配合されている結着材等の接着剤によるものと、加熱・圧着の際に、摩擦材１８に食い込む薄鋼板１６に形成された筒状突起２０，２０・・によるアンカー効果とによる接合力である。
このため、図１（ｂ）に示す摩擦パッド１０では、図７に示す従来の摩擦パッド１００の如く、バックプレート１２の摩擦材１８との接合面に接着剤を塗布することを要しないため、摩擦パッド１０の工程を簡素化できる。
【００１８】
バックプレート１２に接合された薄鋼板１６と摩擦材１８とが一体化されて形成された摩擦パッド１０は、図５に示す様に、車両に配設できる。図５は、車両の車軸と一体に回転するディスクロータ３２を挟むように配設された摩擦パッド１０，１０がキャリパ（図示せず）に保持されている状態を示す。
かかるキャリパに配設された摩擦パッド１０，１０は、ブレーキ操作の際に、そのバックプレート１２の各他面側に配設されたピストン３４，３４によって押圧され、摩擦材１８，１８の表面がディスクロータ３２に押し付けられる。この様に、摩擦材１８，１８の表面がディスクロータ３２に押しつけられたとき、摩擦熱により摩擦材１８の温度が上昇する。
従来の図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００では、摩擦材１０８の温度が上昇すると、図８に示す如く、摩擦材１００がバックプレート１０２から剥離される剥離せん断力が急激に低下する。
この点、図１（ｂ）及び図５に示す摩擦パッド１０では、バックプレート１２の一面側に接合された薄鋼板１６に形成された複数個の筒状突起２０，２０・・が摩擦材１８に食い込むアンカー効果により、摩擦材１８の剥離せん断力の温度依存性を緩和できる。
【００１９】
更に、従来の図７（ａ）（ｂ）に示す摩擦パッド１００では、バックプレート１０２に形成している貫通孔１０４，１０４によって剛性が低下しており、ピストン３４による押圧を繰り返すと、バックプレート１０２に塑性変形が発生し易い。かかる塑性変形がバックプレート１０２に発生すると、ディスクロータ３２に摩擦材１００の全面が当接しなくなるため、鳴きが発生し易くなる。
これに対し、図１（ｂ）及び図５に示す摩擦パッド１０では、バックプレート１２に貫通孔を形成することを要しないため、バックプレート１２の剛性を向上でき、ピストン３４による押圧を繰り返し受けても、バックプレート１２の塑性変形に因る鳴きを防止できる。
【００２０】
また、図１に示す摩擦パッド１０は、筒状突起２０，２０・・が形成された薄鋼板１６を一面側に一体化したバックプレート１２を用い、バックプレート１２の一面側に摩擦材１８を接合させることによって得られたものである。
したがって、図１に示す摩擦パッド１０は、図９に示す摩擦パッド２００の如く、バックプレート２０２の摩擦材１８を接合する一面側に直接筒状突起２１２を形成することを要しない。
このため、小型のプレス機で薄鋼板１６に筒状突起２０を成形できる。さらに、長尺な薄鋼板６に筒状突起２０を成形して、バックプレート１２のサイズにあった大きさにカットすることで、種々のサイズの摩擦パッド１０に適応した薄鋼板１６を容易に成形できる。
【００２１】
以上、説明してきた図１〜５に示す摩擦パッド１０は、二枚の薄鋼板１６，１６を用いてきたが、二枚の薄鋼板１６，１６の合計面積と等しい薄鋼板に、筒状突起２０，２０・・を形成したものを使用できる。
また、薄鋼板１６に形成する筒状突起２０の形状も円形でなくてもよく、三角形、四角形、六角形等の多角形状であってもよい。
更に、バックプレート１２に一体化された薄鋼板１６の筒状突起２０の形成面に、摩擦材１８を接合する際に、接着剤を用いてもよい。
【００２２】
【実施例】
実施例１
厚さが１ｍｍの帯状薄鋼板の一面側に、図３に示すプレス加工によって、径ｄが６ｍｍで突出長ｈが２．３〜２．５ｍｍの筒状突起２０，２０・・を形成した後、帯状薄鋼板を切断して図１に示す矩形状の２枚の薄鋼板１６，１６を得た。この薄鋼板１６には、１６個の筒状突起２０，２０・・が形成されている。
更に、別工程で形成した図１に示す略長方形状の厚さ５ｍｍのバックプレート１２を形成し、このバックプレート１２の一面側に、２枚の薄鋼板１６，１６を各角部（４箇所）をスポット溶接により接合した。この様に、薄鋼板１６，１６がスポット溶接されて一体化されたバックプレート１２の一面側には、３２個の筒状突起２０が形成されている。
また、摩擦材１８を形成する材料として、結着材としてのフェノール樹脂８重量％と、金属繊維である鋼ファイバ４８重量％、銅ファイバ５重量％と、有機繊維であるアラミドファイバ３重量％と、充填剤としての硫酸バリウム５重量％、三硫化アンチモン５重量％、固形潤滑材としての黒鉛２０重量％、及び研磨剤としてのアルミナ５重量％とを混合した混合物を、厚さ１０ｍｍの正面形状がバックプレート１２の外周に沿った形状に成形した。
次いで、図４に示す様に、バックプレート１２に接合された薄鋼板１６の筒状突起２０，２０・・を上にして成形機の下熱金型３０に載置し、薄鋼板１６の上面に所定形状に成形した予備成形物１８ａを重ねた後、上熱金型２８と下熱金型３０とを型閉じして圧着処理を施した。その後、上熱金型２８と下熱金型３０とを型開きし、バックプレート１２、薄鋼板１６，１６及び摩擦材１８とが一体化された摩擦パッド１０を取出した。
かかる加熱・圧着処理は、１７５℃の温度で、４．９×１０⁷Ｐａの加圧力を加え、型閉じ−型開き−取出しの１サイクルを３００秒で行った。得られた摩擦パッド１０は、筒状突起２０内に摩擦材１８が充填されたものであり、その表面積は５２ｃｍ²である。
【００２３】
得られた摩擦パッド１０について、株式会社島津製作所製のアムスラー試験機を使用して、加熱された摩擦材１８の剥離せん断力の測定を行った。この剥離せん断力の測定は、摩擦パッド１０を４００℃の状態で１時間加熱した後に、摩擦材１８の面に平行な方向に力を加えた際の、摩擦材１８の定位置からの移動量を測定したものである。結果を図６（ａ）のチャートに示す。
ここで、図６（ａ）に示すチャートの横軸は、摩擦材１８の移動量を示し、１目盛り（実線間）が０．２ｍｍを表している。また、このチャートの縦軸は、せん断力を示し、１目盛り（実線間）が４．９×１０³Ｎを示している。
図６（ａ）に示すチャートから判るように、本実施例で得られた摩擦パッド１０では、４００℃で加熱された後における最大せん断力は１６×１０³Ｎで、最大せん断力を示すまでの摩擦材18の移動量は０．６５ｍｍであった。
【００２４】
比較例１
図７に示す厚さ５ｍｍのバックプレート１０２を成形した。このバックプレート１０２の外周形状は実施例１と同様に形成されており、厚さ方向において径が１８ｍｍの円形の貫通孔１０４が２個穿設されている。また、摩擦材１０８も実施例１と同様に成形した。
次いで、実施例１と同様に、下熱金型３０にバックプレート１０２を載置し、バックプレート１０２の貫通孔１０４に予備成形物１０８ａの凸部１１０が嵌入する様に摩擦材１０８を重ねた後、上熱金型２８と下熱金型３０とを型閉じして圧着処理を施した。その後、上熱金型２８と下熱金型３０とを型開きし、バックプレート１０２と摩擦材１０８とが一体化された摩擦パッド１００を取出した。
得られた摩擦パッド１００は、貫通孔１０４内に摩擦材１０８が充填されたものであり、その表面積は５２ｃｍ²である。
【００２５】
得られた摩擦パッド１００について、実施例１と同様に、加熱した摩擦材１０８の剥離せん断力を測定し、得られた結果を図６（ｂ）のチャートに示す。図６（ｂ）に示すチャートは、図６（ａ）と同様に、チャートの横軸が摩擦材１０８の移動量で１目盛り（実線間）が０．２ｍｍであり、チャートの縦軸がせん断力で１目盛り（実線間）が４．９×１０³Ｎである。
図６（ｂ）に示すチャートから判るように、比較例１の摩擦パッド１００では、４００℃で加熱された後における最大せん断力は１１×１０³Ｎで、最大せん断力を示すまでの摩擦材１０８の移動量は０．６５ｍｍであった。
【００２６】
ここで、摩擦材の剥離せん断力を測定して得られた図６（ａ）（ｂ）のチャートに示される挙動線を積分した値は、それぞれの摩擦パッドにおいてバックプレートから摩擦材を剥離するために必要としたエネルギー（接着破断エネルギー）と考えられる。
そこで、図６（ａ）（ｂ）のそれぞれにおいて積分計算を行ったところ、実施例１の摩擦パッド１０における接着破断エネルギーは、比較例１におけるエネルギーの２倍以上であった。このことからも、実施例１で示す摩擦パッド１０は、比較例１の摩擦パッド１００よりも剥離しにくいことが判る。
【００２７】
実施例２
厚さが１ｍｍの帯状薄鋼板の一面側に、図３で示すプレス加工によって、下記表１に示す径ｄの筒状突起を形成した後、実施例１と同様にして摩擦パッドを成形した。成形された各々の摩擦パッドにおいて、薄鋼板に設けた筒状突起の外周間ピッチは常に６ｍｍにし、加熱・圧着処理により成形した摩擦パッドの摩擦材の表面積を５２ｃｍ²に形成した。
ここで、筒状突起の形成は、パンチによる突き破りによって行っているため、筒状突起の形状は、径ｄを決めるとその径ｄに対して突出長ｈが略一義的に決定されるものである。
次いで、各々の摩擦パッドにおいて、常温時でのバックプレートと摩擦材との剥離せん断力を測定した。この測定は、ＪＩＳＤ４４２２に準拠して行ったものである。測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】

表１から判るように、筒状突起の径ｄが４〜８ｍｍで、突出長ｈが１．３〜４．５ｍｍ（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６）の場合、径ｄが１０ｍｍで、突出長ｈが１．０ｍｍ以下の筒状突起（Ｎｏ．１）と比較して、剥離せん断力が高い。
しかし、筒状突起の径ｄが４ｍｍ（Ｎｏ．６）の場合、厚さが８〜１０ｍｍの摩擦材に食い込む筒状突起の突出長ｈが３．８〜４．５ｍｍであるため、摩擦材の有効摩耗代が少なくなる傾向にある。
また、筒状突起の径ｄが１０ｍｍ（Ｎｏ．１）の場合は、他の水準と比較して剥離せん断力が低下している。これは、筒状突起の突出長ｈが１．０ｍｍ以下となっていることから、摩擦材の食い込みが不十分となり易い傾向があるためである。
以上のことより、筒状突起の形状は、径ｄが５〜８ｍｍで突出長ｈが３．４〜１．３ｍｍのものが好ましい、特に径ｄが５〜７ｍｍで突出長ｈが３．４〜１．７ｍｍのものが好ましい。
【００２９】
実施例３
実施例２で得られた３種の摩擦パッド（Ｎｏ．３，Ｎｏ．４，Ｎｏ．５）と、比較例１で得られた摩擦パッドについて、高温状態における剥離せん断力の測定を行った。この測定は、６００℃に加熱された熱処理炉にそれぞれの摩擦パッドを１時間投入した後に冷却し、冷却された摩擦パッドの剥離せん断力を、１０ｍｍ／分のせん断速度で測定を行う島津万能試験機（ＡＧ５００Ｅ）を使用して行ったものである。測定結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】

表２より、高温時において、比較例１の摩擦パッドよりも実施例２（Ｎｏ．３，Ｎｏ．４，Ｎｏ．５）の摩擦パッドの方が剥離せん断力が大きく、剥離せん断力の温度依存性が緩和されている。
また、表１及び表２において、Ｎｏ．４の摩擦パッドにおける剥離せん断力が最大であることから、薄鋼板に設ける筒状突起の形状は、径ｄが6ｍｍで突出長ｈが２．２〜２．５ｍｍのものが最適である。
【００３１】
実施例４
実施例１で得られた摩擦パッド１０，１０を、ブレーキ試験機もしくはブレーキ・ダイナモ（以下、単にダイナモと呼ぶことがある）を用いて負荷をかけ、高温熱履歴を与えた摩擦パッド１０，１０の剥離せん断力を測定した。この実験方法を以下に示す。
先ず、速度１５０ｋｍ／ｈで走行する車両のディスクロータと同等の回転速度で回転するように、ダイナモによりディスクロータを高速回転させた（慣性は７３．５Ｎ・ｍ・ｓ²）。この状態で、キャリパに保持されている摩擦パッド１０，１０を高速回転するディスクロータに当接させるスナップブレーキ動作を行った。この動作によって、高速回転するディスクロータは、０．４５ｇ（４．４ｍ／ｓ²）の減速度で、速度７５ｋｍ／ｈで走行する車両のディスクロータの回転速度まで減速させるものとした。減速後、インターバルを３０秒間とり、この一連の動作を３００回行った。
３００回のスナップブレーキ動作の終了後、摩擦パッド１０，１０の有効摩耗代は約４ｍｍとなり、摩擦材とバックプレートの間の接着面近傍での温度は約６００〜６６０℃となっていた。このダイナモにより熱処理を加えた摩擦パッド１０，１０について、実施例２と同様にして剥離せん断力を測定した。この結果を表３に示す。
同様に、比較例１で得た摩擦パッド１００についても、ダイナモにより熱処理を与えた摩擦パッド１００，１００について、実施例２と同様にして剥離せん断力を測定した。この結果を表３に併せて示す。
【００３２】
【表３】

表３から明らかなように、実施例１の摩擦パッド１０は、比較例１の摩擦パッド１００に比較して、摩擦材の剥離せん断力の温度依存性が緩和されている。
【００３３】
実施例５
実施例１で得られた摩擦パッド１０，１０の性能を、実車に装着させて走行した後の剥離せん断力を測定した。
測定は、摩擦パッド１０，１０を取りつけたレース車両でサーキットを走行し、摩擦材の有効摩耗代が約４ｍｍになるまで走り込み、走行終了後、車両から摩擦パッド１０，１０を取り外して実施例２と同様にして剥離せん断力の測定を行った。測定結果を表４に示す。
なお、走行終了後の摩擦材とバックプレートの接合面近傍での温度は、約６６０〜７００℃であった。
同様に、比較例１で得られた摩擦パッド１００，１００の性能を、実車に装着させて走行した後の剥離せん断力を測定し、その結果を表４に併せて示す。
【００３４】
【表４】

実車に使用した摩擦パッドにおいても、実施例１の摩擦パッド１０は、比較例１の摩擦パッド１００に比較して、摩擦材の剥離せん断力の温度依存性が緩和されている。
【００３５】
また、実施例１の摩擦パッド１０，１０を車両に装着して走行した際には、走行終了までブレーキ時のペダルフィーリングに変化はなく良好であった。これに対し、比較例１の摩擦パッド１００，１００を装着した際には、徐々にペダルフィーリングが柔らかくなった。更に、実施例１の摩擦パッド１０では、比較例１の摩擦パッド１００に比較して、ブレーキ操作の際の鳴きは少なかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明による摩擦材の取り付け構造及び摩擦材の取り付け方法によれば、摩擦材側に突出する筒状突起内に摩擦材が充填されるため、そのアンカー効果によって摩擦材の剥離せん断力の温度依存性が緩和できる。
また、予め筒状突起を形成したバックプレートよりも、バックプレートより薄い薄鋼板をバックプレートに接合して筒状突起を形成することにより、種々の大きさのバックプレートに筒状突起を容易に形成できるため、種々のサイズの摩擦パッドの製造に対応でき、優れた工業的生産性を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摩擦パッドの一実施例を示す摩擦パッドの一部分を示す正面図と、正面図のＡ−Ａにおける縦断面図である。
【図２】図1の筒状突起の部分切欠斜視図である。
【図３】図1の筒状突起の成形方法を示す説明図である。
【図４】図１に示す摩擦パッドの製造方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る摩擦パッドを車両に配設した際の概略図である。
【図６】アムスラー試験機により、本発明の摩擦パッドと従来の摩擦パッドの剥離せん断力を測定した結果を示すチャートである。
【図７】従来の摩擦パッドを示す正面図と、正面図のＸ−Ｘにおける縦断面図である。
【図８】図７に示す従来の摩擦パッドの温度と剥離せん断力の関係を示すグラフである。
【図９】図７に示す従来の摩擦パッドを改良した摩擦パッドの正面図と、正面図のＹ−Ｙにおける縦断面図である。
【符号の説明】
１０摩擦パッド
１２バックプレート
１６薄鋼板
１８摩擦材
１８ａ予備成形物
２０筒状突起
２５凹部
２８上熱金型
３０下熱金型
３２ディスクロータ
３４ピストン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a friction material mounting structure in which a friction material made of a friction forming material containing an organic substance such as a thermosetting resin as a binder is joined to a metal back plate, and a friction material mounting structure. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
  A disc brake used in a vehicle such as an automobile controls the rotational speed of a wheel by pressing a friction pad against a surface of a disc rotor that rotates at the same speed as the wheel. An example of a friction pad used for such a disc brake is shown in FIGS. FIG. 7A is a front view of the friction pad, and FIG. 7B is a longitudinal sectional view taken along line XX shown in FIG. 7A.
  A friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B includes a metal back plate 102 and a friction material 108 made of a friction forming material containing an organic substance such as a thermosetting resin as a binder. Usually, the back plate 102 and the friction material 108 are bonded and integrated with a thermosetting adhesive.
[0003]
  As shown in FIG. 7 (b), each of the two through

holes

104, 104 formed in the back plate 102 of the friction pad 100 shown in FIG. A portion 110 is formed.
For this reason, in the friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B, the friction material 108 and the back plate 102 are bonded to each other by an adhesive, and the

convex portions

110 and 110 formed on the friction material 108 and the back plate 102. The through

holes

104 and 104 are joined by concavo-convex fitting.
In the friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B, a thermosetting adhesive (not shown) is applied to the adhesive surface of the back plate 102 in which the two through

holes

104 and 104 are formed. The back plate 102 and the friction molding material preform can be obtained by heating and pressing. Part of the friction material 108 that has entered the through

holes

104 and 104 of the back plate 102 during the heating and pressure bonding process forms the

convex portions

110 and 110, and the two through

holes

104 and 104 are engaged with the concave and convex portions. To do.
[0004]
  By the way, with respect to the friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B, a stress (peeling shearing force) when the friction material 108 is peeled off by applying a force to the friction material 108 from a direction parallel to the friction surface. The relationship between temperature and temperature is measured, and the result is shown in FIG. As is clear from FIG. 8, the peeling shear force of the friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B decreases with increasing temperature, and decreases to 1/10 or less at room temperature at 600 ° C. ing.
  As described above, the decrease in the peeling shear force due to the temperature increase of the friction pad 100 is due to the decrease in the adhesive force due to the adhesive between the friction material 108 and the back plate 102, and the adhesive force due to the adhesive at 600 ° C. Is almost zero.
  Accordingly, the slight peeling shear force exhibited by the friction pad 100 heated to 600 ° C. is an anchor of the

convex portions

110 and 110 formed by a part of the friction material 108 that has entered the through

holes

104 and 104 of the back plate 102. This is due to the effect.
  Note that when a vehicle equipped with the friction pad 100 shown in FIG. 7 travels normally on a general road, the temperature of the friction pad 100 is at most about 450 ° C., so there is no problem with the peel strength of the friction material 108.
[0005]
  In order to alleviate the temperature dependency of the peeling shear force of the friction pad 100 shown in FIG. 7, a friction pad 200 shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-247912. Yes. 9A is a front view of the friction pad 200, and FIG. 9B is a longitudinal sectional view taken along the line Y-Y shown in FIG. 9A.
  The friction pad 200 shown in FIGS. 9A and 9B has a back plate 202 provided with a cylindrical protrusion 212 protruding to the friction material side.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  According to the friction pad 200 shown in FIGS. 9A and 9B, the friction material 208 is filled in the cylindrical projection 212 of the back plate 202, and the friction material 208 and the cylindrical projection 212 of the back plate 202 are fitted. Since the area can be expanded and the bonding force between the two can be increased, the temperature dependence of the peeling shear force of the friction material 208 can be relaxed.
  However, the friction pad 200 shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) requires the cylindrical protrusion 212 to be integrally formed on the back plate 202, and its manufacture is not easy and is not difficult in industrial production. It is thought.
  That is, in order to form the cylindrical protrusion 212 of the back plate 202 used for the friction pad 200, the cylindrical protrusion 212 is usually formed by pressing a metal plate having a predetermined thickness. If a press machine is required and the pressing force is increased, the die life is shortened.
  Furthermore, the friction pad 200 needs to be supplied in various sizes according to the vehicle type, but when the back plate 202 is formed by press working, the size of the cylindrical projection 212 must also be changed. The mold also needs to be changed each time.
  However, the friction pad 200 shown in FIGS. 9A and 9B relaxes the temperature dependence of the peeling shear force of the friction material 208 as compared to the conventional friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B. Therefore, its industrial productivity is required.
  Therefore, an object of the present invention is to provide a friction material mounting structure and a friction material mounting method that can alleviate the temperature dependence of the peeling shear force of the friction material and are suitable for industrial production.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of repeated studies to solve the above problems, the inventor has integrated a thin steel plate formed by pressing a plurality of cylindrical protrusions on one surface side of a metal back plate by spot welding. Knowing that a friction pad that can ease the temperature dependence of the peeling shear force of a friction material can be easily obtained by joining the friction material to the surface where multiple cylindrical projections protrude by heating and pressure bonding. The present invention has been reached.
  That is, the present invention provides a thermosetting resin as a binder on one side of a metal back plate.FatIn the structure for attaching a friction material to which a friction material comprising a friction forming material is attached,As the back plate, a through rate is used in which through holes are not formed and both sides are flat,A thin steel plate on the friction material side surface of the back plate that is thinner than the back plate and has a cylindrical projection protruding on one surface sideIs applied to the other side of the portion where the cylindrical protrusion is not formedSpot meltingImmediatelyThe friction material is joined to one surface side where the cylindrical projection of the thin steel plate protrudes, and the friction material is partially filled in the cylindrical projection. The friction material mounting structure is characteristic.
[0008]
  The present invention also provides a thermosetting resin as a binder on one side of a metal back plate.FatWhen attaching a friction material comprising a friction forming material,As the back plate, using a back rate in which no through hole is formed and both surfaces are flat,A thin steel plate on the friction material side surface of the back plate that is thinner than the back plate and has a cylindrical projection protruding on one surface sideOn the other side of the portion where the cylindrical protrusion is not formedSpot meltingImmediatelyAfter being joined and integrated, the friction material is heated and pressure-bonded so that a part of the friction material is filled in the cylindrical protrusion on one surface side where the cylindrical protrusion of the thin steel plate protrudes. Friction material mounting method characterized by joiningBut also.
  In this invention, the temperature dependence of the peeling shear force of a friction material can further be relieved by using the thin steel plate in which the some cylindrical protrusion was formed as a thin steel plate.
  Also,As the cylindrical protrusion formed on the thin steel plate, it is preferable to form a cylindrical protrusion having a protrusion length of 3.4 to 1.3 mm and to form a friction material having an effective friction margin of 4 mm or more.
  Furthermore,By forming a plurality of cylindrical protrusions on the thin steel plate, and forming each of the cylindrical protrusions so that the distance between the outer periphery of the adjacent cylindrical protrusions is larger than the diameter of spot welding, The back plate and the thin steel plate can be sufficiently joined.
[0009]
  According to the attachment structure of the friction material according to the present invention, a part of the friction material is filled in the cylindrical protrusion formed on the thin steel plate integrated with the back plate. For this reason, the cylindrical protrusion integrated with the back plate bites into the friction material, and the anchoring effect can relieve the temperature dependence of the peeling shear force of the friction material.
  Further, by integrating a thin steel plate thinner than the back plate on which the cylindrical protrusion is formed in advance with the back plate by spot welding or the like, the cylindrical protrusion can be formed on one surface side of the back plate. For this reason, a friction pad can be easily manufactured compared with the conventional friction pad which formed the cylindrical protrusion directly in the backplate.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  An example of the attachment structure of the friction material according to the present invention will be described with reference to FIGS. Fig.1 (a) is a front view which shows the state by which the

thin steel plates

16 and 16 were joined to the one surface side of the backplate 12 used for a friction pad, FIG.1 (b) is A shown in Fig.1 (a). It is a longitudinal cross-sectional view in -A.
As shown in FIG. 1B, a friction material 18 (usually about 8 to 10 mm in thickness) is pressure-bonded to one side of the

thin steel plates

16 and 16 shown in FIGS. A pad 10 is formed.
  As shown in FIG. 1B, a groove 19 is formed in the center of the friction material 18. The groove 19 is used as a discharge groove that discharges the powdery material generated from the friction material 18 to the outside of the friction pad 10 when a brake operation using the friction pad 10 is performed.
[0011]
  The back plate 12 shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) has a thickness of about 5 mm, and is hard so that bending or the like does not occur even when the friction pad 10 is mounted on a vehicle even when pressed by the piston of the caliper. Made of metal plate.
  The back plate 12 is formed so that its front shape is substantially rectangular, is curved so that one side in the major axis direction projects outward, and an ear that projects outward in the short side portion. A piece 13 is formed. The ear piece 13 is used when the friction pad 10 is mounted on a vehicle.
  The

thin steel plates

16 and 16 joined to one surface side of the back plate 12 by spot welding are thinner than the back plate 12, and the thickness is about 0.4 to 1.2 mm. A plurality of

cylindrical protrusions

20, 20,... Are formed on one surface side of the

thin steel plates

16, 16 to which the friction material 18 is pressed.
The shape of the cylindrical protrusion 20 is shown in FIG. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the cylindrical protrusion 20. The cylindrical protrusion 20 is erected substantially vertically on one surface side of the thin steel plate 16, and its upper and lower surfaces are open.
[0012]
The

cylindrical projections

20, 20,... Formed on the thin steel plate 16 can be formed by piercing the thin steel plate 16 with a punch having a tip formed round with a curvature R, as will be described later. For this reason, in the thin steel plate 16 having the same thickness, when the diameter d of the cylindrical protrusion 20 is increased, the protruding length h of the cylindrical protrusion 20 tends to be reduced.
  The protruding length h and the diameter d of the cylindrical protrusion 20 formed in this way are also determined by the relationship with the thickness of the friction material 18 to be pressed against one surface side of the thin steel plate 16. In the friction pad 10 having a shape that is generally commercially available, it is preferable that the friction material 1 having a thickness of 8 to 10 mm is used as an effective friction margin above the cylindrical protrusion 20. By the way, in a special friction pad used for a race or the like, the thickness of the friction material 18 may be about 20 mm. In this case, the protruding length h of the cylindrical protrusion 20 is 1.5 mm or more. It is preferable that For this reason, it is preferable that the protrusion length of the cylindrical protrusion 20 is 8 to 34%, particularly 13 to 34% of the thickness of the friction material 18.
  In the friction pad 10 having a shape that is generally commercially available, the relationship between the protrusion length h and the diameter d of the cylindrical protrusion 20 formed on the thin steel plate 16 is specifically shown as the diameter d of the cylindrical protrusion 20. Is preferably 5 to 8 mm and a protrusion length h of 3.4 to 1.3 mm, particularly preferably a diameter d of 5 to 7 mm and a protrusion length h of 3.4 to 1.7 mm.
  The formation density of the cylindrical projections 20 is such that the pitch P (FIG. 1), which is the distance between the

cylindrical projections

20, 20, and the adjacent cylindrical projections 20, is 6 to 14 mm, particularly 8 to 12 mm. Is preferred.
[0013]
  Here, when the diameter d of the cylindrical protrusion 20 exceeds 8 mm, the protruding length h of the cylindrical protrusion 20 that can be formed on the thin steel plate 16 is less than 1.3 mm, and the biting of the friction material 18 becomes insufficient. There is a tendency. On the other hand, when the diameter d of the cylindrical projection 20 is less than 5 mm, the protruding length h of the cylindrical projection 20 exceeds 3.4 mm, and the friction material 18 having a thickness of 8 to 10 mm is provided above the cylindrical projection 20 for an effective wear allowance. It tends to be difficult to take.
  Further, when the pitch P of the cylindrical protrusions 20 exceeds 14 mm, a sufficient anchor effect tends to be difficult to obtain. On the other hand, when the pitch P of the cylindrical protrusions 20 is less than 6 mm, when spot welding the back plate 12 and the thin steel plate 16, the diameter of spot welding is 3 to 5 mm. There is a tendency not to be able to do enough.
  Even in the case of the

cylindrical projections

20, 20..., The cylindrical projection 20 is 0.3 to 1.0 piece / cm with respect to the area of the thin steel plate 16.²And the total opening area of the formed cylindrical projections 20 is about 10 to 40% of the area of the thin steel plate 16, thereby spot welding the thin steel plate 16. And the anchoring effect can be further improved.
[0014]
In order to manufacture the friction pad 10 shown in FIG. 1 (b), first, a plurality of

cylindrical protrusions

20, 20... Are formed, and a thin steel plate 16 having a thickness smaller than that of the back plate 12 is formed.
  The cylindrical protrusion 20 can be formed by pressing as shown in FIGS. In the press work shown in FIGS. 3A to 3D, the opening surface of the female mold 26 in which the recess 25 having the same diameter as the outer diameter of the cylindrical protrusion 20 to be formed is longer than the thin steel plate 16. After the thin steel plate 6 is placed [FIG. 3 (a)], the male die 26 and the female die 26 provided with a punch 29 having a rounded tip with a curvature R are closed, thereby closing the punch 29. The round-shaped tip penetrates the thin steel plate 6 while entering the recess 25 of the female die 26 [FIGS. 3B and 3C]. In this piercing process, the piercing piece of the thin steel plate 6 is pressed against the inner wall surface of the concave portion 25 as the tip of the punch 29 enters the concave portion 25 to form a cylindrical projection 20 having a projection length h and a diameter d. [FIG. 3 (d)].
  In this way, after a predetermined number of cylindrical protrusions 20 are formed on one surface side of the thin steel plate 6, the thin steel plate 16 having the predetermined number of cylindrical protrusions 20 formed on the one surface side is obtained by cutting to a predetermined size. be able to.
  The thin steel plate 16 may be a strip-shaped thin steel plate cut to a predetermined length, or may be a strip-shaped thin steel plate wound in a roll shape.
[0015]
  The obtained thin steel plate 16 is joined to the back plate 12 formed in a predetermined shape by spot welding. Such spot welding is performed by applying a current to two electrodes sandwiching the other surface side of the back plate 12 and the one surface side of the thin steel plate 16 after the flat surface of the thin steel plate 16 is superimposed on the one surface side of the back plate 12. The portion sandwiched between the electrodes generates resistance and generates heat, and both are welded. In this spot welding, when spot welding is performed at other locations, there is almost no decrease in the joining force due to the temperature increase at the spot-welded locations, and a stable joining force can be obtained.
  In this way, by joining the thin steel plate 16 having a plurality of

cylindrical projections

20, 20,... Formed on one surface side to the one surface side of the back plate 12 by spot welding, as shown in FIG. As compared with the case where the cylindrical protrusion 212 is integrally formed on one surface side, the plurality of

cylindrical protrusions

20, 20... Can be easily formed on the one surface side of the back plate 12.
In addition, in the friction pad 10 shown to Fig.1 (a) (b), each of the two thin steel plates 16 was spot-welded in four places.
[0016]
Next, the friction material 18 is joined to the back plate 12 to which the thin steel plate 16 is joined by spot welding. As shown in FIG. 4, a molding machine provided with an upper heating mold 28 and a lower heating mold 30 is used for joining the friction material 18. When the upper heat mold 28 and the lower heat mold 30 are opened, as shown in FIG. 4, the

cylindrical protrusions

20, 20,... Of the thin steel plate 16 joined to the back plate 12 are formed. On the side, a preform 18a that is preliminarily molded at room temperature with a friction forming material containing an organic material such as a thermosetting resin as a binder is disposed.
Thereafter, by closing the upper heating mold 28 and the lower heating mold 30, the preform 18a and the thin steel plate 16 can be integrated by heating and pressure bonding.
[0017]
The thin steel plate 16 and the friction material 18 are joined to each other by an adhesive such as a binder mixed in the friction material 18 and a thin steel plate 16 that bites into the friction material 18 during heating and pressure bonding. It is the joining force by the anchor effect by the

cylindrical projections

20, 20,.
For this reason, in the friction pad 10 shown in FIG. 1B, it is not necessary to apply an adhesive to the joint surface of the back plate 12 with the friction material 18 as in the conventional friction pad 100 shown in FIG. The process of the friction pad 10 can be simplified.
[0018]
The friction pad 10 formed by integrating the thin steel plate 16 and the friction material 18 joined to the back plate 12 can be disposed in a vehicle as shown in FIG. FIG. 5 shows a state in which the

friction pads

10, 10 arranged so as to sandwich the disc rotor 32 that rotates integrally with the vehicle axle are held by a caliper (not shown).
The

friction pads

10, 10 disposed on the caliper are pressed by the

pistons

34, 34 disposed on the other surfaces of the back plate 12 during the brake operation, and the surfaces of the

friction materials

18, 18 are Pressed against the disk rotor 32. In this manner, when the surfaces of the

friction materials

18 and 18 are pressed against the disk rotor 32, the temperature of the friction material 18 rises due to frictional heat.
In the conventional friction pad 100 shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), when the temperature of the friction material 108 rises, as shown in FIG. 8, the peeling shear force at which the friction material 100 is peeled from the back plate 102 rapidly decreases. To do.
In this respect, in the friction pad 10 shown in FIGS. 1B and 5, a plurality of

cylindrical protrusions

20, 20... Formed on the thin steel plate 16 bonded to one surface side of the back plate 12 are formed by the friction material 18. The temperature dependency of the peeling shear force of the friction material 18 can be mitigated by the anchor effect that bites into the friction material 18.
[0019]
Further, in the conventional friction pad 100 shown in FIGS. 7A and 7B, the rigidity is reduced by the through

holes

104 and 104 formed in the back plate 102, and when the pressing by the piston 34 is repeated, the back plate Plastic deformation is likely to occur in 102. When such plastic deformation occurs in the back plate 102, the entire surface of the friction material 100 does not come into contact with the disk rotor 32, so that squeal is likely to occur.
On the other hand, in the friction pad 10 shown in FIGS. 1B and 5, since it is not necessary to form a through hole in the back plate 12, the rigidity of the back plate 12 can be improved and the pressure by the piston 34 is repeatedly received. However, the squeal due to the plastic deformation of the back plate 12 can be prevented.
[0020]
Further, the friction pad 10 shown in FIG. 1 uses a back plate 12 in which a thin steel plate 16 formed with

cylindrical protrusions

20, 20... Is integrated on one side, and a friction material 18 is provided on one side of the back plate 12. It was obtained by bonding.
  Therefore, unlike the friction pad 200 shown in FIG. 9, the friction pad 10 shown in FIG. 1 does not need to form the cylindrical protrusion 212 directly on the one surface side where the friction material 18 of the back plate 202 is joined.
  For this reason, the cylindrical protrusion 20 can be formed on the thin steel plate 16 with a small press. Further, by forming the cylindrical protrusion 20 on the long thin steel plate 6 and cutting it into a size suitable for the size of the back plate 12, the thin steel plate 16 adapted to the friction pads 10 of various sizes can be easily obtained. Can be molded.
[0021]
  As described above, the friction pad 10 shown in FIGS. 1 to 5 has used the two

thin steel plates

16, 16. However, the cylindrical protrusion is formed on the thin steel plate equal to the total area of the two

thin steel plates

16, 16. What formed 20, 20, ... can be used.
  Further, the shape of the cylindrical protrusion 20 formed on the thin steel plate 16 may not be circular, and may be a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon.
  Furthermore, an adhesive may be used when the friction material 18 is joined to the surface on which the cylindrical protrusions 20 of the thin steel plate 16 integrated with the back plate 12 are formed.
[0022]
【Example】
Example 1
  After forming the

cylindrical projections

20, 20,... Having a diameter d of 6 mm and a projection length h of 2.3 to 2.5 mm on one surface side of a strip-shaped thin steel plate having a thickness of 1 mm by pressing shown in FIG. The strip-shaped steel sheets were cut to obtain two

rectangular steel sheets

16 and 16 shown in FIG. The thin steel plate 16 is formed with 16

cylindrical protrusions

20, 20,.
Further, the substantially rectangular back plate 12 having a thickness of 5 mm shown in FIG. 1 formed in a separate process is formed, and two

thin steel plates

16 and 16 are formed on each corner (four locations) on one side of the back plate 12. ) Were joined by spot welding. In this way, 32 cylindrical protrusions 20 are formed on one surface side of the back plate 12 in which the

thin steel plates

16 and 16 are integrated by spot welding.
Further, as a material for forming the friction material 18, 8% by weight of phenol resin as a binder, 48% by weight of steel fibers that are metal fibers, 5% by weight of copper fibers, and 3% by weight of aramid fibers that are organic fibers, A mixture of 5% by weight of barium sulfate as a filler, 5% by weight of antimony trisulfide, 20% by weight of graphite as a solid lubricant, and 5% by weight of alumina as an abrasive is a 10 mm thick front shape. Was formed into a shape along the outer periphery of the back plate 12.
Next, as shown in FIG. 4, the

cylindrical protrusions

20, 20... Of the thin steel plate 16 joined to the back plate 12 are placed on the lower heating mold 30 of the forming machine, and the upper surface of the thin steel plate 16 is placed. After the preform 18a formed in a predetermined shape was overlaid, the upper heat mold 28 and the lower heat mold 30 were closed and subjected to pressure bonding. Thereafter, the upper heating die 28 and the lower heating die 30 were opened, and the friction pad 10 in which the back plate 12, the

thin steel plates

16, 16 and the friction material 18 were integrated was taken out.
  Such heating / compression treatment is performed at a temperature of 175 ° C. and 4.9 × 10 6.⁷A pressure of Pa was applied, and one cycle of mold closing, mold opening, and taking out was performed in 300 seconds. The obtained friction pad 10 has a cylindrical projection 20 filled with a friction material 18 and has a surface area of 52 cm.²It is.
[0023]
  About the obtained friction pad 10, the peeling shear force of the heated friction material 18 was measured using the Amsler testing machine by Shimadzu Corporation. The peel shear force is measured by the amount of movement of the friction material 18 from a fixed position when a force is applied in a direction parallel to the surface of the friction material 18 after the friction pad 10 is heated at 400 ° C. for 1 hour. Is measured. The results are shown in the chart of FIG.
  Here, the horizontal axis of the chart shown in FIG. 6A represents the amount of movement of the friction material 18, and one scale (between solid lines) represents 0.2 mm. The vertical axis of this chart indicates the shear force, and one scale (between solid lines) is 4.9 × 10.^ThreeN.
  As can be seen from the chart shown in FIG. 6A, in the friction pad 10 obtained in this example, the maximum shearing force after heating at 400 ° C. is 16 × 10 6.^ThreeThe amount of movement of the friction material 18 until N showed the maximum shearing force was 0.65 mm.
[0024]
Comparative Example 1
  A back plate 102 having a thickness of 5 mm shown in FIG. 7 was molded. The outer peripheral shape of the back plate 102 is formed in the same manner as in the first embodiment, and two circular through holes 104 having a diameter of 18 mm are formed in the thickness direction. The friction material 108 was also molded in the same manner as in Example 1.
  Next, as in Example 1, the back plate 102 was placed on the lower heat mold 30, and the friction material 108 was overlapped so that the projections 110 of the preform 108 a were fitted into the through holes 104 of the back plate 102. Thereafter, the upper heating mold 28 and the lower heating mold 30 were closed and subjected to pressure bonding treatment. Thereafter, the upper heating mold 28 and the lower heating mold 30 were opened, and the friction pad 100 in which the back plate 102 and the friction material 108 were integrated was taken out.
  The obtained friction pad 100 is a through-hole 104 filled with a friction material 108, and its surface area is 52 cm.²It is.
[0025]
  About the obtained friction pad 100, the peeling shear force of the heated friction material 108 was measured like Example 1, and the obtained result is shown in the chart of FIG.6 (b). In the chart shown in FIG. 6B, as in FIG. 6A, the horizontal axis of the chart is the amount of movement of the friction material 108, and one scale (between solid lines) is 0.2 mm, and the vertical axis of the chart is shear. 1 scale (between solid lines) by force is 4.9 × 10^ThreeN.
  As can be seen from the chart shown in FIG. 6B, in the friction pad 100 of Comparative Example 1, the maximum shearing force after heating at 400 ° C. is 11 × 10.^ThreeThe amount of movement of the friction material 108 until N showed the maximum shearing force was 0.65 mm.
[0026]
  Here, the value obtained by integrating the behavior lines shown in the charts of FIGS. 6A and 6B obtained by measuring the peeling shear force of the friction material peels the friction material from the back plate in each friction pad. It is considered that the energy required for this purpose (adhesion breaking energy).
  Therefore, when integral calculation was performed in each of FIGS. 6A and 6B, the adhesive fracture energy in the friction pad 10 of Example 1 was twice or more that in Comparative Example 1. From this, it can be seen that the friction pad 10 shown in Example 1 is more difficult to peel than the friction pad 100 of Comparative Example 1.
[0027]
Example 2
  A cylindrical protrusion having a diameter d shown in Table 1 below was formed on one side of a strip-shaped thin steel plate having a thickness of 1 mm by pressing shown in FIG. 3, and then a friction pad was formed in the same manner as in Example 1. In each molded friction pad, the pitch between the outer circumferences of the cylindrical protrusions provided on the thin steel plate is always 6 mm, and the surface area of the friction material of the friction pad formed by heating / compression treatment is 52 cm.²Formed.
  Here, since the cylindrical protrusion is formed by piercing with a punch, the shape of the cylindrical protrusion is such that when the diameter d is determined, the protrusion length h is substantially uniquely determined with respect to the diameter d. is there.
  Next, in each friction pad, the peeling shear force between the back plate and the friction material at normal temperature was measured. This measurement was performed in accordance with JIS D4422. The measurement results are shown in Table 1.
[0028]
[Table 1]

  As can be seen from Table 1, when the diameter d of the cylindrical protrusion is 4 to 8 mm and the protrusion length h is 1.3 to 4.5 mm (No. 2 to No. 6), the diameter d is 10 mm and the protrusion length Compared with the cylindrical protrusion (No. 1) whose h is 1.0 mm or less, the peeling shear force is high.
  However, when the diameter d of the cylindrical projection is 4 mm (No. 6), the protruding length h of the cylindrical projection that bites into the friction material having a thickness of 8 to 10 mm is 3.8 to 4.5 mm. There is a tendency that the effective wear allowance of is less.
  Moreover, when the diameter d of the cylindrical projection is 10 mm (No. 1), the peeling shear force is reduced as compared with other levels. This is because the protruding length h of the cylindrical projection is 1.0 mm or less, and therefore the biting of the friction material tends to be insufficient.
  In view of the above, the cylindrical protrusion preferably has a diameter d of 5 to 8 mm and a protrusion length h of 3.4 to 1.3 mm, particularly a diameter d of 5 to 7 mm and a protrusion length h of 3.4. The thing of -1.7mm is preferable.
[0029]
  Example 3
  With respect to the three types of friction pads (No. 3, No. 4, No. 5) obtained in Example 2 and the friction pad obtained in Comparative Example 1, the peeling shear force in a high temperature state was measured. In this measurement, each friction pad is put into a heat treatment furnace heated to 600 ° C. for 1 hour and then cooled, and the peeling shear force of the cooled friction pad is measured at a shear rate of 10 mm / min. Machine (AG500E). The measurement results are shown in Table 2.
[0030]
[Table 2]

  From Table 2, the friction pad of Example 2 (No. 3, No. 4, No. 5) has a larger peeling shear force than the friction pad of Comparative Example 1 at high temperatures, and the temperature dependence of the peeling shear force. Sex has been relaxed.
  In Tables 1 and 2, no. Since the peeling shear force in the friction pad No. 4 is the maximum, the cylindrical projection provided on the thin steel plate is optimally shaped with a diameter d of 6 mm and a projection length h of 2.2 to 2.5 mm.
[0031]
Example 4
  The

friction pads

10, 10 obtained in Example 1 were loaded using a brake tester or a brake dynamo (hereinafter sometimes simply referred to as “dynamo”) to give a high-temperature heat history. The peel shear force was measured. This experimental method is shown below.
First, the disk rotor was rotated at a high speed by a dynamo so as to rotate at the same rotational speed as the disk rotor of a vehicle traveling at a speed of 150 km / h (inertia is 73.5 N · m · s).²). In this state, a snap brake operation was performed in which the

friction pads

10 and 10 held by the caliper were brought into contact with the disk rotor rotating at high speed. By this operation, the disk rotor rotating at a high speed is 0.45 g (4.4 m / s).²), The speed is reduced to the rotational speed of the disk rotor of the vehicle traveling at a speed of 75 km / h. After deceleration, the interval was 30 seconds, and this series of operations was performed 300 times.
After 300 snap brake operations were completed, the effective wear allowance of the

friction pads

10 and 10 was about 4 mm, and the temperature in the vicinity of the bonding surface between the friction material and the back plate was about 600 to 660 ° C. The peeling shear force was measured in the same manner as in Example 2 for the

friction pads

10 and 10 that had been heat-treated with this dynamo. The results are shown in Table 3.
Similarly, for the friction pad 100 obtained in Comparative Example 1, the peeling shear force was measured in the same manner as in Example 2 for the

friction pads

100 and 100 that were heat-treated by dynamo. The results are also shown in Table 3.
[0032]
[Table 3]

As can be seen from Table 3, the friction pad 10 of Example 1 is less temperature dependent on the peeling shear force of the friction material than the friction pad 100 of Comparative Example 1.
[0033]
Example 5
The peel shear force after running with the performance of the

friction pads

10, 10 obtained in Example 1 mounted on an actual vehicle was measured.
In the measurement, a race vehicle equipped with the

friction pads

10 and 10 was run on a circuit and ran until the effective wear amount of the friction material was about 4 mm. After the running, the

friction pads

10 and 10 were removed from the vehicle. In the same manner as above, the peel shear force was measured. Table 4 shows the measurement results.
In additionThe temperature in the vicinity of the joint surface between the friction material and the back plate after running was about 660 to 700 ° C.
Similarly, the performance of the

friction pads

100 and 100 obtained in Comparative Example 1 was measured for the peel shear force after running with the vehicle mounted, and the results are also shown in Table 4.
[0034]
[Table 4]

Also in the friction pad used in the actual vehicle, the friction pad 10 of Example 1 is less temperature dependent on the peeling shear force of the friction material than the friction pad 100 of Comparative Example 1.
[0035]
Further, when running with the

friction pads

10 and 10 of Example 1 mounted on the vehicle, the pedal feeling at the time of braking did not change until the end of running, which was good. On the other hand, when the

friction pads

100, 100 of Comparative Example 1 were attached, the pedal feeling gradually became softer. Furthermore, in the friction pad 10 of Example 1, compared with the friction pad 100 of Comparative Example 1, there was less squeal during the brake operation.
[0036]
【The invention's effect】
  According to the friction material mounting structure and the friction material mounting method of the present invention, since the friction material is filled into the cylindrical projection protruding to the friction material side, the anchor effect causes the temperature dependence of the peeling shear force of the friction material. Sexuality can be relaxed.
  In addition, a cylindrical projection can be easily formed on back plates of various sizes by forming a cylindrical projection by joining a thin steel plate thinner than the back plate to the back plate, rather than a back plate having a cylindrical projection formed in advance. Since it can be formed, it can cope with the production of friction pads of various sizes and exhibits excellent industrial productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a part of a friction pad showing an embodiment of a friction pad according to the present invention, and a longitudinal sectional view taken along a line AA of the front view.
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the cylindrical protrusion of FIG.
3 is an explanatory view showing a method for forming the cylindrical protrusion of FIG. 1. FIG.
4 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing method of the friction pad shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a schematic view when a friction pad according to the present invention is disposed in a vehicle.
FIG. 6 is a chart showing the results of measuring the peeling shear force between the friction pad of the present invention and a conventional friction pad using an Amsler tester.
FIG. 7 is a front view showing a conventional friction pad and a longitudinal sectional view taken along line XX of the front view.
8 is a graph showing the relationship between the temperature and peel shear force of the conventional friction pad shown in FIG.
9 is a front view of a friction pad obtained by improving the conventional friction pad shown in FIG. 7, and a longitudinal sectional view taken along YY of the front view.
[Explanation of symbols]
  10 Friction pad
  12 Back plate
  16 Thin steel plate
  18 Friction material
  18a preform
  20 Cylindrical protrusion
  25 recess
  28 Heating mold
  30 Lower heat mold
  32 disc rotor
  34 piston

Claims

金属製のバックプレートの一面側に、結着材としての熱硬化性樹脂を含有する摩擦形成材から成る摩擦材を取り付けた摩擦材の取り付け構造において、
前記バックプレートとして、貫通孔が形成されおらず且つ両面が平坦なバックレートが用いられており、前記バックプレートの摩擦材側の面に、前記バックプレートよりも薄く且つ一面側に筒状突起が突出する薄鋼板が、前記筒状突起が形成されていない部分の他面側に施されたスポット溶接により接合されて一体化され、
前記薄鋼板の筒状突起が突出する一面側に、前記摩擦材が接合されていると共に、前記摩擦材の一部が筒状突起内に充填されていることを特徴とする摩擦材の取り付け構造。On one side of the metal back plate, the mounting structure of the friction material fitted with a friction material made of friction forming material containing thermosetting resins as binder,
As the back plate, a back rate in which no through-hole is formed and both surfaces are flat is used, and a cylindrical protrusion is formed on the friction plate side surface of the back plate that is thinner than the back plate and on one surface side. thin steel sheet for projecting, the tubular projecting are integrated is more joined to the spot welding was applied to the other surface side of the portion not formed,
The friction material mounting structure, wherein the friction material is joined to one side of the thin steel plate from which the cylindrical protrusion protrudes, and a part of the friction material is filled in the cylindrical protrusion. .

筒状突起が、薄鋼板に複数個形成されていることを特徴とする請求項１記載の摩擦材の取り付け構造。 The friction material mounting structure according to claim 1, wherein a plurality of cylindrical protrusions are formed on the thin steel plate.

筒状突起の突出長が３．４〜１．３ｍｍであり、摩擦材の有効摩擦代が４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦材の取り付け構造。 3. The friction material mounting structure according to claim 1 , wherein the protruding length of the cylindrical projection is 3.4 to 1.3 mm, and the effective friction margin of the friction material is 4 mm or more .

筒状突起が、薄鋼板に複数個形成されており、前記筒状突起の各々の隣接する筒状突起との外周間距離がスポット溶接の径よりも広いことを特徴とする請求項１、２又は３記載の摩擦材の取り付け構造。 A plurality of cylindrical protrusions are formed on a thin steel plate, and the distance between the outer periphery of each of the cylindrical protrusions and the adjacent cylindrical protrusion is wider than the diameter of spot welding. Or the attachment structure of the friction material of 3 description.

金属製のバックプレートの一面側に、結着材としての熱硬化性樹脂を含有する摩擦形成材から成る摩擦材を取り付ける際に、
前記バックプレートとして、貫通孔が形成されおらず且つ両面が平坦なバックレートを用い、前記バックプレートの摩擦材側の面に、前記バックプレートよりも薄く且つ一面側に筒状突起が突出する薄鋼板を、前記筒状突起が形成されていない部分の他面側に施したスポット溶接により接合して一体化した後、
前記薄鋼板の筒状突起が突出する一面側に、前記摩擦材の一部が筒状突起内に充填されるように、前記摩擦材を加熱・圧着して接合することを特徴とする摩擦材の取り付け方法。On one side of the metal back plate, when mounting the friction member made of a friction forming material containing thermosetting resins as binder,
As the back plate, a back rate in which no through-hole is formed and both surfaces are flat is used, and the back plate is thin on the friction material side surface and is thin with a cylindrical protrusion protruding on one surface side. after the steel sheet was integrated more joined to the spot welding was performed on the other surface of the portion where the tubular projection is not formed,
Friction material characterized in that the friction material is joined by heating and pressure bonding on one side of the thin steel plate from which the cylindrical projection protrudes so that a part of the friction material is filled in the cylindrical projection. How to install.

薄鋼板として、複数個の筒状突起を形成した薄鋼板を用いることを特徴とする請求項５記載の摩擦材の取り付け方法。 6. The method for attaching a friction material according to claim 5, wherein a thin steel plate having a plurality of cylindrical protrusions is used as the thin steel plate.

薄鋼板に形成する筒状突起として、突出長が３．４〜１．３ｍｍの筒状突起を形成し、有効摩擦代が４ｍｍ以上の摩擦材を形成することを特徴とする請求項５又は６記載の摩擦材の取り付け方法。 7. A cylindrical projection having a projection length of 3.4 to 1.3 mm is formed as a cylindrical projection formed on a thin steel plate, and a friction material having an effective friction allowance of 4 mm or more is formed. The method of attaching the friction material described.

薄鋼板に複数個の筒状突起を形成し、その際に、隣接する筒状突起との外周間距離をスポット溶接の径よりも広くなるように前記筒状突起の各々を形成する請求項５、６又は７記載の摩擦材の取り付け方法。 6. A plurality of cylindrical projections are formed on a thin steel plate, and each of the cylindrical projections is formed so that the distance between the outer circumferences of adjacent cylindrical projections is larger than the diameter of spot welding. 6. A method for attaching the friction material according to 6 or 7.