JP2000104770A

JP2000104770A - ブレーキパッド

Info

Publication number: JP2000104770A
Application number: JP10291437A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Hanaki; 芳和花木; Kazunari Komatsu; 一成小松
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクロータに対する摩擦部材の初期なじ
み性を早期に向上させる。【解決手段】摩擦部材の母体部に向ける母材とその表
層部に向ける表層材とを個別に用意し、前記母材と前記
表層材とを成形型内に層状に入れて圧縮成形し、得られ
た摩擦部材の表層部を、母体部より低い硬さを有し、ま
たは母体部よりゴムが多く含有する構成とし、使用初期
に表層部の早期摩耗または弾性変形を利用して、ディス
クロータとの初期なじみ性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクブレーキ
に用いられるブレーキパッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブレーキパッドは、摩擦部材とこの摩擦
部材の背面に接合一体化された裏金とからなっており、
その摩擦部材が車輪と一体に回転するディスクロータと
摩擦接触することで、所定の制動力を発生するようにな
っている。したがって、摩擦部材としては、高い摩擦係
数を有することはもちろん耐摩耗性に優れていることが
要求され、この要求を満たすべく、従来は、この摩擦部
材として、強化繊維材料に対して、結合材として熱硬化
性樹脂を含有させ、さらに潤滑材、摩擦調整材、充填
材、ＰＨ調整材等を含有させた複合材料を用いていた。

【０００３】ところで、この種のブレーキパッドは、従
来一般には、上記した摩擦部材の原材料を適量配合して
混合した後、常温にて予備成形し、その後、予め接着剤
を塗布した裏金とともに加熱圧縮成形し、さらに熱処
理、溝加工、表面研磨等を施す工程を経て製造されてい
た。しかし、このようにして製造されたブレーキパッド
は、ディスクロータに対して特別にすり合せ調整をする
ことなく実用に供されるようになっており、このため、
使用初期にはディスクロータに対して摩擦部材が部分接
触することが多く、このままでは、初期制動特性の低下
が避けられないようになる。

【０００４】そこで従来、上記した初期制動特性の低下
を防止するため、一部では、摩擦部材の表面に熱硬化性
樹脂皮膜を形成するようにし（例えば、特開昭５８−７
７９４０号公報、特開昭５９−１６６７３５号公報
等）、また他では、摩擦部材の表層部に金属酸化物を含
有させるようにしている（例えば、特開平３−１６３２
２９号公報）。このような対策によれば、摩擦部材の表
面の摩擦係数が高まるため、ディスクロータに対して摩
擦部材が部分当りしても、所望の制動特性を確保するこ
とができるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、上記した
摩擦部材の表面に熱硬化性樹脂皮膜を形成する対策、あ
るいは摩擦部材の表層部に金属酸化物を含有させる対策
によれば、樹脂皮膜、金属酸化物共に硬質であるため、
摩擦部材がディスクロータの面になじむまでにかなりの
時間がかかり、その間、摩擦係数が不安定に推移し、初
期制動特性が不安定になる虞があった。

【０００６】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、ディスクロ
ータに対する摩擦部材の初期なじみ性を早期に向上させ
ることを可能にし、もって初期制動特性の低下や不安定
さを短時間で解消するができるブレーキパッドを提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の発明は、摩擦部材の表層部の硬さを母体部より
低めに設定する構成としたことを特徴とする。このよう
に構成したブレーキパッドにおいては、ディスクロータ
との接触で摩擦部材の表層部が早期に摩耗するため、デ
ィスクロータに対する摩擦部材の接触面積が早期に拡大
し、初期段階でも所望の制動特性が安定して得られるよ
うになる。

【０００８】本第１の発明において上記表層部の硬さ
は、あまり低いと摩耗が早すぎてペダルフィーリング性
が悪化し、逆に高すぎるとディスクロータとなじむまで
長時間を要して初期制動特性が不安定になるので、ロッ
クウェル硬さでHRR 30〜60の範囲とするのが望ましい。
また、本第１の発明において上記硬さの低い表層部の厚
さは、0.1 〜0.3mm の範囲とするのが望ましい。これ
は、あまり薄いと表層部が急速に摩滅して、なじむ間も
なく摩擦部材の母体部がディスクロータと接触し、一
方、厚すぎると表層部が塑性変形を起してペダルフィー
リング性が悪化するためである。

【０００９】上記目的を達成するための第２の発明は、
摩擦部材の表層部に、ゴムを10〜30容積％含有させる構
成としたことを特徴とする。本第２の発明においては、
ゴムを含有させた表層部が弾性変形してディスクロータ
に対する摩擦部材の接触面積が早期に拡大する一方で、
ゴムのフリクションで摩擦係数が高まり、初期段階でも
所望の制動特性が安定して得られるようになる。ここ
で、ゴムの含有量が10容積％未満ではその効果が小さ
く、一方、その含有量が30容積％を超えると表層部の弾
性変形量が大きくなってペダルフィーリング性の悪化を
もたらすので、上記範囲とした。なお、ゴムは、従来の
摩擦部材においても摩擦調整材として含有させることも
あるが、その場合のゴム含有量はせいぜい５容積％程度
であり、本発明におけるゴム含有量とは大きく異なる。

【００１０】本第２の発明において、表層部の厚さは、
0.1 〜0.3mm の範囲とするのが望ましい。これは、あま
り薄いと表層部が急速に摩滅して、なじむ間もなく摩擦
部材の母体部がディスクロータと接触し、一方、厚すぎ
ると表層部の塑性変形量が増大してペダルフィーリング
性が悪化するためである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１２】本発明に係るブレーキパッドは、従来のも
のと同様、摩擦部材とこの摩擦部材の背面に接合一体化
された裏金とからなっており、また、その摩擦部材も、
従来のものと同様、強化繊維材料、結合材、潤滑材、摩
擦調整材、充填材、ＰＨ調整材等を含有する複合材料か
らなっている。しかして、本摩擦部材は、その表層部が
母体部とは異なる性状を有するように、より詳しくは母
体部より低めの硬さを有するように、あるいは母体部よ
り多くのゴムを含有するように形成されている。

【００１３】本実施の形態において、上記摩擦部材を構
成する原材料の種類は任意であるが、その強化繊維材料
としては銅繊維、チタン酸カリウム繊維、ロックウー
ル、アラミッド繊維等から選ばれた少なくとも１種を、
その結合材としては熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹
脂を、その潤滑材としては黒鉛、二硫化モリブデン、三
硫化アンチモン等から選ばれた少なくとも１種を、その
摩擦調整材としてはカシューダスト、セラミック粉、ゴ
ム等から選ばれた少なくとも１種を、その充填材として
は硫酸バリウムを、そのＰＨ調整材としては水酸化カル
シウムをそれぞれ用いることができる。

【００１４】本ブレーキパッドの製造に際しては、摩擦
部材の母体部に向ける母材とその表層部に向ける表層材
とに分けて、該摩擦部材の成形材料を用意し、また、裏
金は、その一面に接着剤を塗布して乾燥させておく。そ
して先ず、摩擦部材の成形材料としての母材と表層材と
を成形型内に層状となるように充填し、常温にて所定の
圧力（一例として、50MPa ）で冷間圧縮成形し、所定形
状の一次成形体を得る。次に、この一次成形体と予め接
着剤を塗布した裏金とを所定温度（一例として、150
℃）に加熱された成形型内にセットする。この時、裏金
の接着剤塗布面に前記母材側が合わさるように裏金と一
次成形体とをセットし、このセット完了後、所定圧力
（一例として、40MPa ）で所定時間（一例として、250
〜300 秒）、加熱圧縮成形する。これにより、裏金に一
体接合された所定形状の摩擦部材が得られ、その後、例
えば、 200℃に６時間保持する熱処理を行い、次に、摩
擦部材の表面を研磨して、表層材からなる表層部を 0.1
〜0.3mm だけ残し、さらに、摩擦部材に必要な溝加工を
行い、これにてブレーキパッドは完成する。

【００１５】ここで、上記冷間圧縮成形に際しては、最
終の摩擦部材の表層部の形成に必要な量よりも多めの表
層材を成形型内に充填し、一次成形体中に占める表層材
の層を予定より厚く形成する。これにより、加熱圧縮成
形後、摩擦部材の表面を研磨する際、その研磨量を調整
することで、表層材からなる表層部を所望の厚さ（ 0.1
〜0.3mm ）だけ残すことができ、母体部とは異質の表層
部を所定厚さだけ有する摩擦部材を再現性よく成形でき
るようになる。

【００１６】なお、上記実施の形態においては、成形型
内に母材と表層材とを層状に充填して冷間圧縮成形を行
うようにしたが、この方法に代えて、母材と表層材とを
別々に成形型内に充填して、一次成形体を母材と表層材
とで分けて形成し、これらを裏金とともにもに加熱圧縮
成形するようにしてもよい。

【００１７】

【実施例】実施例１結合材としてのフェノール樹脂と、アラミッド繊維など
の強化繊維材料と、黒鉛などの潤滑材と、カシューダス
トなどの摩擦調整材と、硫酸バリウムなどの充填材とを
表１に示すように、母材と表層材とに分けて所定の配合
比で混合した。そして、先ず前記母材と表層材とを成形
型内に層状となるように充填し、常温にて50MPa の圧力
で冷間圧縮成形して一次成形体を得、次に、この一次成
形体と予め接着剤を塗布した裏金とを150 ℃に加熱され
た成形型内にセットし、40MPa の圧力で 250秒、加熱圧
縮成形した。その後、 200℃に６時間保持する熱処理を
行い、さらに、摩擦部材の表面を研磨して表層材からな
る表層部を0.2 mmだけ残し、表１に示すように、母体部
の硬さ（HRR 80）よりも低い硬さHRR 45、HRR 40の表層
部を有する本発明試料（ブレーキパッド）１、２を完成
させた。

【００１８】

【表１】

【００１９】そして、このようにして得た本発明試料
１、２について、自動車技術会規格JASO C−406 に従っ
た摩擦試験を行い、摩擦係数の経時変化を求めると共
に、試験後の摩耗量を測定した。なお、比較のため、本
発明試料に用いた母材と同配合の成形原料を用い、前記
と同様の冷間圧縮成形した後、成形条件（圧力、保持時
間等）を種々変化させて加熱圧縮成形を行って、同表１
に示すように、異なる硬さHRR 30、HRR 60、HRR80を有
する比較試料１、２、３を製作し、これらについても前
記同様の摩擦試験を行った。試験結果を表２および図１
に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２および図１に示す結果より、本発明試
料１、２は何れも早期（７〜８回程度）に摩擦係数が安
定し、ディスクロータとの初期なじみ性に優れているこ
とが確認できた。また試験後の摩耗量も標準的な値とな
り、耐久性の面でも問題のないことが確認できた。一
方、比較試料の中では、HRR 30と硬さの低い比較試料１
は、早期に摩擦係数が安定するものの、試験後の摩耗量
が著しく多く、耐久性はもとよりペダルフィーリング性
の面で問題の多いものとなっている。また、硬さの比較
的高い比較試料２および３は、摩耗量が少ないものの、
１０回まで繰返しても摩擦係数が安定せず、初期なじみ
性の低いことが明らかとなった。

【００２２】実施例２結合材としてのフェノール樹脂と、アラミッド繊維など
の強化繊維材料と、黒鉛などの潤滑材と、カシューダス
トなどの摩擦調整材と、硫酸バリウムなどの充填材とゴ
ムとを表３に示すように、母材と表層材とに分けて所定
の配合比で混合した。そして、先ず前記母材と表層材と
を成形型内に層状となるように充填し、常温にて50MPa
の圧力で冷間圧縮成形して一次成形体を得、次に、この
一次成形体と予め接着剤を塗布した裏金とを150 ℃に加
熱された成形型内にセットし、40MPa の圧力で 250秒、
加熱圧縮成形した。その後、 200℃に６時間保持する熱
処理を行い、さらに、摩擦部材の表面を研磨して表層材
からなる表層部を 0.1〜0.3 mmの範囲内で所定量残し、
表３に示すように、母体部のゴム含有量（５ vol％）よ
りも多いゴム含有量（20 vol％、 10vol％ 30vol％）の
表層部を有し、かつ３水準の表層部厚さ（ 0.1mm、0.2m
m，0.3 mm）を有する本発明試料（ブレーキパッド）１
１、１２、１３、１４を完成させた。

【００２３】

【表３】

【００２４】そして、このようにして得た本発明試料１
１、１２、１３、１４について、自動車技術会規格JASO
C−406 に従った摩擦試験を行い、摩擦係数の経時変化
を求めると共に、試験後の摩耗量を測定した。なお、比
較のため、表４に示すように、本発明試料に用いた母材
と同配合の成形原料を用い、本発明と同じ条件で冷間圧
縮成形並びに加熱圧縮成形を行って製作した単一層の比
較試料１１、本発明試料１１および１２に対して表層部
の厚さを増大させた比較試料１２、本発明試料１３に対
して表層部のゴム含有量を８ vol％と少なくした比較試
料１３、本発明試料１４に対してゴム含有量を35 vol％
と増大させた比較試料１４をそれぞれ製作し、これらに
ついても前記同様の摩擦試験を行った。試験結果を表５
および図２並びに図３に示す。

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】表５および図２並びに図３に示す結果よ
り、本発明試料１１〜１４は何れも早期（６〜７回程
度）に摩擦係数が安定し、ディスクロータとの初期なじ
み性に優れていることが確認できた。また試験後の摩耗
量も標準的な値となり、耐久性の面でも問題のないこと
が確認できた。一方、比較試料の中では、単一層の比較
試料１１は、摩耗量は少ないものの、１０回まで繰返し
ても摩擦係数が安定せず、初期なじみ性の低いことが明
らかとなった。また、表層部の厚い比較試料１２は、早
期に摩擦係数が安定するものの、試験後の摩耗量が多く
耐久性の面で問題を有することに加え、表層部の弾性変
形量の増大によるペダルフィーリング性の悪化が懸念さ
れる。また、表層部のゴム含有量が８ vol％と少ない比
較試料１３は、１０回まで繰返しても摩擦係数が安定せ
ず、初期なじみ性の低いことが明らかとなった。さら
に、ゴム含有量を35 vol％と増大させた比較試料１４
は、早期に摩擦係数が安定するものの、比較試料１２と
同様に弾性変形量の増大に起因するペダルフィーリング
性の悪化が懸念される。

【００２８】

【発明の効果】上記したように、本発明に係るブレーキ
パッドによれば、摩擦部材の表層部の硬さを下げまたは
ゴム含有量を増やしたので、ディスクロータに対する摩
擦部材の初期なじみ性が早期に向上し、初期制動特性の
低下や不安定さを短時間で解消し、耐久信頼性に著しく
優れたものとなる。また、ディスクロータに対する摩擦
部材の部分当りが早期に解消することで、摩擦面の温度
上昇が抑制され、グー音などの異音発生の防止にも効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】表層部の硬さを母体部より低めに設定した本発
明の実施例の摩擦試験結果を比較例と対比して示すグラ
フである。

【図２】表層部のゴム含有量を高めた本発明の実施例の
摩擦試験結果を比較例と対比して示すグラフである。

【図３】表層部のゴム含有量を高めた本発明の、他の実
施例の摩擦試験結果を比較例と対比して示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦部材の表層部の硬さを母体部より低
めに設定したことを特徴とするブレーキパッド。
【請求項２】表層部の硬さが、ロックウェル硬さでHR
R 30〜60であることを特徴とする請求項１に記載のブレ
ーキパッド。
【請求項３】硬さの低い表層部の厚さが、0.1 〜0.3m
m であることを特徴とする請求項１または２に記載のブ
レーキパッド。
【請求項４】摩擦部材の表層部に、ゴムを10〜30容積
％含有させたことを特徴とするブレーキパッド。
【請求項５】ゴムを含有する表層部の厚さが、0.1 〜
0.3mm であることを特徴とする請求項４に記載のブレー
キパッド。