专利名称：摩擦材料的制造方法、摩擦材料及制动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摩擦材料的制造方法、摩擦材料及制动装置，特别是涉及具有摩擦面的摩擦材料的制造方法、具有摩擦面的摩擦材料及具备一对具有摩擦面的摩擦材料的制动
直O
背景技术：
由现有的汽车用制动衬块及制动盘构成的制动装置是一种相对较硬部件和较软部件的组合。因此，现有的制动装置存在制动效果差、某一侧容易磨损的问题。例如，在对由柔软树脂类成分构成的非钢制动衬块和更硬的铸铁制动盘进行组合、通过粘附摩擦产生摩擦力的制动装置中，存在制动效果差的问题。另外，在对由硬钢纤维构成的低钢制动衬块和更柔软的铸铁制动盘进行组合、通过磨削摩擦产生摩擦力的制动装置中，存在制动盘磨损多的问题。于是，例如在专利文献1中公开了由如下方式制造的制动衬块、制动盘及由该衬块构成的制动器，即为提高耐磨性，通过在作为复合碳纤维的C/C复合母材的表面，将至少由碳化硅和金属硅构成且耐磨性优良的复合材料以规定比例配置而形成。专利文献专利文献1 日本特开2002-257168号公报
发明内容
如上所述，在将硬质材料同时配置于制动衬块和制动盘双方的制动装置中，具有制动衬块和盘双方磨损都非常少的优点。因此，期待能够更容易地制造上述的摩擦材料的方法。本发明是在考虑到上述情况而做出的，其目的在于，提供一种能够更容易地制造在摩擦面上配置有硬质构件的摩擦材料的摩擦材料制造方法。另外，本发明的目的在于，提供一种在摩擦面上配置有硬质构件且能够更容易制造的摩擦材料及制动装置。本发明是一种摩擦材料的制造方法，在所述摩擦材料的摩擦面上排列有多个硬质构件，所述制造方法包括将多个硬质构件以相互接触的方式配置在用于抑制硬质构件移动的型箱内的工序；和利用连结材料对配置在型箱内的硬质构件进行固定而形成摩擦面的工序。根据该结构，由于将多个硬质构件以相互接触的方式配置在用于抑制硬质构件移动的型箱内，并利用连结材料对配置在型箱内的硬质构件进行固定而形成摩擦面，因此，能够更容易地制造在摩擦面上排列有多个硬质构件的摩擦材料。此时，优选为在将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内的工序中，将大小相同的呈球状的硬质构件配置成至少2层的六方晶格状排列。根据该结构，由于在将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内的工序中， 将大小相同的呈球状的硬质构件配置成至少2层的六方晶格状排列，因此，将硬质构件以最高密度配置成多层是容易的。由此，能够容易地制造产生大摩擦力的摩擦材料。另外，在将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内的工序中，可以将在表面设有规定厚度的被膜且大小相同的呈球状的硬质构件以相互接触的方式配置。根据该结构，由于在将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内的工序中， 将在表面设有规定厚度的被膜且大小相同的呈球状的硬质构件以相互接触的方式配置，因此，将硬质构件以2倍于被膜厚度的间隔来进行配置变得容易。因此，能够更容易地制造具有以规定间隔配置有硬质构件的摩擦面的摩擦材料。另外，优选为在将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内的工序中，对流体和硬质构件进行混合的同时放入到型箱内，之后，对流体进行加压，将流体的至少一部分从型箱内排出，由此将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内。根据该结构，由于在将多个硬质构件以相互接触的方式配置在型箱内的工序中， 对流体和硬质构件进行混合的同时放入到型箱内，之后，对流体进行加压，将流体的至少一部分从型箱内排出，因此，通过流体的润滑作用，将硬质构件以相互接触的方式进行配置变得容易。此时，优选为流体是连结材料。在该结构中，由于用于提高硬质构件之间的润滑性的流体可以兼作为连结材料， 因此工序被简化，摩擦材料的制造变得更容易。另外，本发明是一种摩擦材料的制造方法，在所述摩擦材料的摩擦面上排列有多个硬质构件，所述制造方法包括将多个硬质构件在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置到型箱内的工序；和利用连结材料对配置在型箱内的硬质构件进行固定而形成摩擦面的工序。根据该结构，由于将多个硬质构件在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置到型箱内，并利用连结材料对配置在型箱内的硬质构件进行固定而形成摩擦面，因此，能够更容易地制造具有如下摩擦面的摩擦材料，即硬质构件以所需的密度不规则地分散配置在摩擦面上。此时，在将多个硬质构件在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置到型箱内的工序中，通过使放入有硬质构件的型箱旋转，将硬质构件分散地配置在型箱内。根据该结构，由于在将多个硬质构件在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置到型箱内的工序中，通过使放入有硬质构件的型箱旋转，将硬质构件分散地配置在型箱内，因此，能够容易实施降低因重力影响而产生的移动量且分散硬质构件的工序。另外，通过上述本发明的制造方法所制造的摩擦材料，在其摩擦面上配置有硬质构件，而且更容易制造。另外，本发明提供一种制动装置，其具有通过上述本发明的制造方法制造的第一摩擦材料和第二摩擦材料，第二摩擦材料的摩擦面相对第一摩擦材料的摩擦面进行移动， 其中，在其摩擦面上配置有硬质构件，并且更容易制造。此时，第二摩擦材料旋转，由此第二摩擦材料的摩擦面能够相对第一摩擦材料的摩擦面进行移动。根据该结构，例如，将制动衬块作为第一摩擦材料，将制动盘或者制动鼓作为第二摩擦材料，从而本发明的制动装置能够适用于汽车用制动装置。
另外，本发明是一种摩擦材料，多个球状的硬质构件以部分露出的方式埋入其摩擦面。根据这样的结构，由于多个球状的硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面，因此， 硬质构件的配置是容易的，且能够更容易地制造摩擦材料。此时，优选为在摩擦面上，硬质构件通过六方晶格状的排列以相互接触的方式配置。根据该结构，由于在摩擦面上，硬质构件通过六方晶格状的排列以相互接触的方式配置，因此，将硬质构件以最高密度进行配置是容易的。因此，能够形成可容易地制造且可产生大摩擦力的摩擦材料。另外，本发明是一种制动装置，其具有第一摩擦材料，多个球状硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面；和第二摩擦材料，多个球状硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面，第二摩擦材料的摩擦面相对第一摩擦材料的摩擦面进行移动。根据该结构，由于具有第一摩擦材料，多个球状硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面；和第二摩擦材料，多个球状硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面，第二摩擦材料的摩擦面相对第一摩擦材料的摩擦面进行移动，因此，能够形成可容易地制造且可产生大摩擦力的制动装置。此时，优选为在摩擦面上，硬质构件通过六方晶格状的排列以相互接触的方式配置。根据该结构，由于在摩擦面上，硬质构件通过六方晶格状的排列以相互接触的方式配置，因此将硬质构件以更高密度进行配置是容易的。因此，能够形成可容易地制造且可产生大摩擦力的摩擦材料。另外，第二摩擦材料旋转，由此第二摩擦材料的摩擦面能够相对第一摩擦材料的摩擦面进行移动。根据该结构，例如，将制动衬块作为第一摩擦材料，将制动盘或者制动鼓作为第二摩擦材料，从而本发明的制动装置能够适用于汽车用制动装置。发明效果根据本发明的摩擦材料的制造方法，能够更容易地制造在摩擦面上配置有硬质构件的摩擦材料。另外，本发明的摩擦材料及制动装置，在其摩擦面上配置有硬质构件且更容易制造。
图1是表示第一实施方式涉及的制动衬块和制动盘的立体图。图2是表示第一实施方式涉及的制动衬块的摩擦面的俯视图。图3的(A) (E)是表示第一实施方式涉及的制动衬块的制造工序的图。图4的(A) (C)是表示第二实施方式涉及的制动衬块的制造工序的图。图5的(A) (D)是表示第三实施方式涉及的制动衬块的制造工序的图。图6的㈧ (C)是表示第四实施方式涉及的制动衬块的制造工序的图。图7的(A) (F)是表示第五实施方式涉及的制动衬块的制造工序的图。附图标记说明
IOOa IOOd制动衬块101摩擦面102硬质颗粒103树月旨104树脂层109 铁水200a 200b 制动盘201摩擦面202 凸部301 容器302 模具303 孔部304加压气缸305 铸模306 导入口307 排出口308 网部309润滑用液体301 基材
具体实施例方式以下，参照附图对本发明实施方式的制动装置进行说明。在本发明的第一实施方式中，将本发明的制动装置应用于汽车的盘式制动器。如图1所示，盘式制动器通过将制动衬块IOOa按压于旋转的制动盘200a上来产生摩擦力。如从图1的y方向看到的制动衬块IOOa的俯视图即图2所示，多个大小相同的球状硬质颗粒102以六方晶格状排列在制动衬块IOOa的摩擦面101上。硬质颗粒由树脂等被弹性地支撑在摩擦面101上。硬质颗粒102，至少其一部分从摩擦面101露出。硬质颗粒102的直径为5 20 μ m，更优选为8 15 μ m。硬质颗粒102由Si3N4、 A1203、ZrO2等的陶瓷构成。另外，在制动盘200a的摩擦面201上也同样地排列有硬质颗粒 102。以下，对本实施方式的制动衬块IOOa的制造方法进行说明。如图3(A)所示，由高温液化的树脂(含有50%以上的橡胶或树脂等树脂类有机成分的混合材料)103和硬质颗粒102在容器301内被混合。如图3 (B)、(C)所示，硬质颗粒102和树脂103的混合物被注入到具有孔部303的模具302中，其中，孔部303设有多个比硬质颗粒102的直径小的孔。关于模具302的底面积和容积，根据硬质颗粒102的数量被设定成能够在模具302内层叠2层以上硬质颗粒102 的程度。如图3(D)所示，将温度控制成使树脂103具有一定程度粘度的温度的同时，由加压气缸304对硬质颗粒102和树脂103的混合物施加高压。其结果，多余的树脂103通过孔部303被排出。如图3 (E)所示，最终硬质颗粒102被排列成最高密度的六方晶格状，并且树脂103 残留在各硬质颗粒102之间。树脂103在冷却之后被实施热处理等，从而树脂103被完全硬化。在本实施方式中，由于在用于抑制硬质颗粒102移动的模具302内，将多个硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置，并且利用树脂103对配置在模具302内的硬质颗粒102进行固定而形成摩擦面101，因此，能够更容易地制造在摩擦面101上排列有多个硬质颗粒102 的制动衬块100a。另外，根据本实施方式，在将多个硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置在模具302 内的工序中，由于将大小相同的呈球状的硬质颗粒102配置成至少2层的六方晶格状排列， 因此，将硬质颗粒102以最高密度配置成多层是容易的。由此，能够容易地制造出可产生大摩擦力的制动衬块100a。另外，根据本实施方式，由于在将多个硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置在模具302内的工序中，对已液化的树脂103和硬质颗粒102进行混合的同时放入到模具302 内，之后，对树脂103进行加压，将一部分树脂103从模具302内排出，因此，通过已液化的树脂103的润滑作用，将硬质颗粒102以相互紧贴的方式进行配置变得容易。另外，根据本实施方式，由于用于提高硬质颗粒102之间的润滑性的树脂103还用于连结硬质颗粒102之间，因此，工序被简化，制动衬块IOOa的制造变得更加容易。特别是，在本实施方式中，大小相同的球状硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置在制动衬块IOOa的摩擦面101上，并且各硬质颗粒102的一部分从摩擦面101露出。因此，通过与具有相同凹凸的制动盘200a进行组合，能够形成磨损少、且具有制动力的制动装置。例如，当制动盘200a旋转时，以制动衬块IOOa —侧的硬质颗粒102的凹凸与制动盘200a侧摩擦面201的凹凸彼此相互随动的方式，设定弹性支撑硬质颗粒102的弹性系数、衰减系数、硬质颗粒102的直径、间隔、摩擦面201的形状等，由此，能够形成具有高摩擦力的制动装置。或者，当制动盘200a旋转时，以仅使制动衬块IOOa侧硬质颗粒102的顶部近傍及制动盘200a侧摩擦面201的凸部近傍相抵接的方式，设定弹性支撑硬质颗粒102的弹性系数、衰减系数、硬质颗粒102的直径、间隔、摩擦面201的形状等，由此，能够形成防止硬质颗粒102的振动、可稳定地产生制动力的制动装置。以下，对本发明的第二实施方式进行说明。如图4(A)的俯视图所示，在本实施方式中，对润滑用液体309和硬质颗粒200a的混合物施加高压，并注入到制动盘200a形状或汽车制动鼓形状的铸模305的导入口 306。在铸模305的排出口 307上设有硬质颗粒102 无法通过的网部308。因此，只有多余的润滑用液体309才能从排出口 307排出。作为润滑用液体309，可采用水或易汽化的粘性小的液体。关于铸模305的底面积和容积，根据硬质颗粒102的数量被设定成能够在铸模305内层叠2层以上硬质颗粒102的程度。如图4(B)所示，当在铸模305内排列有足够数量的硬质颗粒时，用高温加热铸模 305，润滑用液体309汽化。汽化了的润滑用液体309被充分地送风排出、干燥。以六方晶格状紧贴排列的硬质颗粒102残留在铸模305内。如图4(C)所示，铁水109从铸模305的导入口 306被注入，并在铸模305内凝固。由此，制造出制动盘200a或制动鼓。在本实施方式中，由于将多个硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置在用于抑制硬质颗粒102移动的铸模305内，并且利用铁水109对配置在铸模305内的硬质颗粒102进行固定而形成摩擦面201，因此，能够更容易地制造在摩擦面201上排列有多个硬质颗粒102 的制动盘200a或制动鼓。另外，根据本实施方式，由于在将多个硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置在铸模305内的工序中，将大小相同的呈球状的硬质颗粒102配置成至少2层的六方晶格状排列，因此，将硬质颗粒102以最高密度配置成多层是容易的。因此，能够容易地制造产生大摩擦力的制动盘200a或制动鼓。以下，对本发明的第三实施方式进行说明。在本实施方式中，制造将硬质颗粒以所需的平均密度不规则地配置在摩擦面上的制动衬块。如图5(A)、(B)所示，实施与上述第一实施方式的图3(A)、(B)相同的工序。如图5(C)所示，模具302低速旋转，模具302内呈搅拌状态。通过加压气缸304， 以被确定为硬质颗粒102可在树脂103内变成所需密度的压力，对硬质颗粒102和树脂103 的混合物施加压力。其结果，多余的树脂103由孔部303排出。此外，在将多个硬质颗粒102 在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置在上述模具302内的工序中，也可用除了旋转模具302以外的其他方法来降低重力的影响。如图5 (D)所示，随着模具302的转速逐渐降低，搅拌状态被解除，同时树脂103被冷却硬化。最后，树脂103被实施热处理等，从而完全凝固。在本实施方式中，由于将多个硬质颗粒102在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置在模具302内，并且利用树脂103对配置在模具302内的硬质颗粒102进行固定而形成摩擦面101，因此，更容易地制造具有如下摩擦面101的制动衬块100b，即硬质颗粒102以所需的平均密度不规则地分散配置在摩擦面101上。另外，在本实施方式中，由于在将多个硬质颗粒102在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置在模具302内的工序中，通过使放入有硬质颗粒102的模具302 旋转，将硬质颗粒102分散地配置在模具302内，因此，能够容易地实施降低因重力影响而产生的移动量并使硬质颗粒102分散的工序。以下，对本发明的第四实施方式进行说明。在本实施方式中，制造将硬质颗粒以一定间隔排列成六方晶格状的制动衬块。如图6(A)所示，关于配置硬质颗粒102的所需间隔 L，期望以厚度为L/2的树脂层104覆盖硬质颗粒102。如图6(B)所示，在树脂层104硬化的状态下，在容器301内，在高温下液化的树脂 103和硬质颗粒102被混合。此外，此时的树脂103的温度T被设定满足树脂103的熔点 B < T <树脂层104的熔点A。以下，同样地进行上述第一实施方式的图3(C) (E)所示的工序，如图6(C)所示地制造出将硬质颗粒102以所需的一定间隔L排列成六方晶格状的制动衬块100c。根据本实施方式，由于在将多个硬质颗粒102以相互紧贴的方式配置在模具302 内的工序中，将在表面设有规定厚度L/2的树脂层104的大小相同呈球状的硬质颗粒102 以相互紧贴的方式配置，因此，将硬质颗粒102以2倍于树脂层104的厚度的、一定间隔L 来进行配置变得容易。因此，能够更容易地制造具有以规定间隔配置有硬质颗粒102的摩擦面101的制动衬块IOOc0以下，对本发明的第五实施方式进行说明。对于在摩擦面101上配置有硬质颗粒 102的制动衬块IOOa等而言，最低限度只要在摩擦面101上配置一层硬质颗粒102即可。 因此，在本实施方式中，制造出在摩擦面上只配置有一层硬质颗粒的制动衬块。如图7(A)所示，在容器301内，在高温下液化的树脂103和硬质颗粒102被混合。 如图7(B)、(C)所示，硬质颗粒102和树脂103的混合物被注入到具有孔部303的模具302 中，其中，孔部303设有多个比硬质颗粒102的直径小的孔。注入到模具302的硬质颗粒 102和树脂103的混合物的量，根据模具302的底面积被设定为在模具302的底面上仅紧贴地排列一层硬质颗粒102的量。如图7(D)所示，将温度控制成使树脂103具有一定程度粘度的温度的同时，由加压气缸304对硬质颗粒102和树脂103的混合物施加高压。其结果，多余的树脂103通过孔部303被排出。如图7(E)所示，最终，硬质颗粒102被排列成一层最高密度的六方晶格状，并且树脂103残留在各硬质颗粒102之间。树脂103被冷却之后，对树脂103进行预成型。如图7(F)所示，将由在高温下液化的树脂或金属构成的基材310注入到模具302 中。基材310通过热成型等完全硬化。或者，图7(F)的工序可以为如下的工序，S卩基材 310由固体的树脂或金属构成，并且利用树脂103将排列成1层的六方晶格状的硬质颗粒 102粘结在基材310上。在本实施方式中，能够更容易地制造在摩擦面101上只有一层以六方晶格状配置的硬质颗粒102的制动衬块100d。以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以进行各种变形。工业实用性本发明能够提供可更容易地制造在摩擦面上配置有硬质构件的摩擦材料的摩擦材料制造方法。另外，本发明能够提供在摩擦面上配置有硬质构件且可更容易地制造的摩擦材料及制动装置。
权利要求
1.一种摩擦材料的制造方法，在所述摩擦材料的摩擦面上排列有多个硬质构件，所述制造方法包括将多个所述硬质构件以相互接触的方式配置在用于抑制所述硬质构件移动的型箱内的工序；和利用连结材料对配置在所述型箱内的所述硬质构件进行固定而形成所述摩擦面的工序。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料的制造方法，其中，在将多个所述硬质构件以相互接触的方式配置在所述型箱内的工序中，将大小相同的呈球状的所述硬质构件配置成至少2层的六方晶格状排列。
3.根据权利要求1或2所述的摩擦材料的制造方法，其中，在将多个所述硬质构件以相互接触的方式配置在所述型箱内的工序中，将在表面设有规定厚度的被膜且大小相同的呈球状的所述硬质构件以相互接触的方式配置。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的摩擦材料的制造方法，其中，在将多个所述硬质构件以相互接触的方式配置在所述型箱内的工序中，对流体和所述硬质构件进行混合的同时放入到所述型箱内，之后，对所述流体进行加压，将所述流体的至少一部分从所述型箱内排出，由此将多个所述硬质构件以相互接触的方式配置在所述型箱内。
5.根据权利要求4所述的摩擦材料的制造方法，其中， 所述流体是所述连结材料。
6.一种摩擦材料的制造方法，在所述摩擦材料的摩擦面上排列有多个硬质构件，所述制造方法包括将多个所述硬质构件在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置到型箱内的工序；和利用连结材料对配置在所述型箱内的所述硬质构件进行固定而形成所述摩擦面的工序。
7.根据权利要求6所述的摩擦材料的制造方法，其中，在将多个所述硬质构件在降低因重力影响而产生的移动量的同时分散地配置到型箱内的工序中，通过使放入有所述硬质构件的所述型箱旋转，将所述硬质构件分散地配置在所述型箱内。
8.一种摩擦材料，其通过权利要求1 7中任一项所述的制造方法制造。
9.一种制动装置，其具有通过权利要求1 7中任一项所述的制造方法制造的第一摩擦材料和第二摩擦材料，所述第二摩擦材料的摩擦面相对所述第一摩擦材料的摩擦面进行移动。
10.根据权利要求7所述的制动装置，其中，所述第二摩擦材料旋转，由此所述第二摩擦材料的摩擦面相对所述第一摩擦材料的摩擦面进行移动。
11.一种摩擦材料，其中，多个球状的硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面。
12.根据权利要求11所述的摩擦材料，其中，在所述摩擦面上，所述硬质构件通过六方晶格状的排列以相互接触的方式配置。
13.—种制动装置，其具有第一摩擦材料，多个球状硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面；和第二摩擦材料，多个球状硬质构件以部分露出的方式埋入摩擦面，所述第二摩擦材料的摩擦面相对所述第一摩擦材料的摩擦面进行移动。
14.根据权利要求13所述的制动装置，其中，在所述摩擦面上，所述硬质构件通过六方晶格状的排列以相互接触的方式配置。
15.根据权利要求13或14所述的制动装置，其中，所述第二摩擦材料旋转，由此所述第二摩擦材料的摩擦面相对所述第一摩擦材料的摩擦面进行移动。
全文摘要
在用于抑制硬质颗粒(102)移动的模具(302)内，以相互紧贴的方式配置多个硬质颗粒(102)，并且利用树脂(103)对配置在模具(302)内的硬质颗粒(102)进行固定而形成摩擦面(101)。因此，能够更容易地制造在摩擦面(101)上排列有多个硬质颗粒(102)的制动衬块(100a)。
文档编号F16D69/00GK102265055SQ200980152970
公开日2011年11月30日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者出纳美朝, 矶野宏, 阿部健司 申请人:丰田自动车株式会社