JP2005273770A - ブレーキ用摩擦材 - Google Patents

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Abstract

【課題】 鉄系のディスクロータとの軽い接触ではディスクロータを殆ど削らず、制動時の摩擦係数は必要十分に大きく、高温履歴を受けた場合にも摩擦係数が殆ど変化しなくて制動効果を持続するブレーキ用摩擦材を提供すること。
【解決手段】 ブレーキ用摩擦材は、補強繊維と摩擦調整材と充填材をバインダレジンで結合してなり、鉄系のディスクロータに対して使用される。このブレーキ用摩擦材は、粒径0.5μm以下の酸化鉄を1〜30体積%含んでいる。このブレーキ用摩擦材では、非制動状態でのディスクロータとの接触時に、当該ブレーキ用摩擦材に含ませた酸化鉄と相手材であるディスロータの鉄とを反応させて、ディスクロータの摩擦面に酸化鉄の保護被膜を生じさせることが可能である。このため、ブレーキ用摩擦材中の研削成分によるディスクロータの研削作用を抑制することが可能である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ディスクブレーキのブレーキパッド等において用いるブレーキ用摩擦材に関し、特に、鉄系(鋳鉄やステンレス鋼等)のディスクロータに対して使用されるブレーキ用摩擦材に関するものである。
この種のブレーキ用摩擦材の一つとして、補強繊維と摩擦調整材と充填材をバインダレジンで結合してなるものがあり、例えば下記の特許文献1に記載されている。
特開平8−85781号公報
上記した特許文献1には、粒径1〜100μmの四三酸化鉄を1〜50体積%含んでいるブレーキ用摩擦材が開示されている。このブレーキ用摩擦材では、上記した特許文献1に記載されている効果は期待できるものの、四三酸化鉄が研削材としての効果を必要以上に発揮して、ディスクロータの回転振れ等による不均一摩耗(これは、Disk Thickness Variationであり、略称がDTVである)を必要以上に大きくしていて、これがブレーキ振動の原因の一つとなるおそれのあることを発明者等は確認した。
上記した不均一摩耗(以下、単にDTVという)は、図1に概略的に示したように、非制動状態での走行時にディスクロータ11の回転振れ(図1では振れ角θと振れ量Sが誇張して示してある)に伴って、制動時に比較して非常に軽い面圧でインナーパッド12のブレーキ用摩擦材12aとアウターパッド13のブレーキ用摩擦材13aがディスクロータ11の各摩擦面11a,11bに軽く接触し、その接触部分が各パッド12,13のブレーキ用摩擦材12a,13aによって図2〜図4のG1,G2に示したように削られることによって生じて成長するものである。また、このDTVは、一般に、図2に示したディスクロータ11の最大厚みToと最小厚みT1ないしT2との差で表わされるものである。
本発明は、上記した知見に基づいてなされたものであり、鉄系のディスクロータとの軽い接触ではディスクロータを殆ど削らず、制動時の摩擦係数(μ)は必要十分に大きく、高温履歴を受けた場合にも摩擦係数(μ)が殆ど変化しなくて制動効果を持続するブレーキ用摩擦材を提供することを目的としている。
かかる目的を達成するため、本発明では、補強繊維と摩擦調整材と充填材をバインダレジンで結合してなり、鉄系のディスクロータに対して使用されるブレーキ用摩擦材において、粒径0.5μm以下の酸化鉄を1〜30体積%含ませた。この場合の酸化鉄は、Feであっても、Feであってもよい。
このブレーキ用摩擦材は、その素材中に粒径0.5μm以下の極微細な酸化鉄を1〜30体積%含ませたものであり、当該ブレーキ用摩擦材の成型性悪化を抑えた状態(ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄の体積%が30体積%を越えると成型性が悪化する)で、非制動状態(低面圧)でのディスクロータとの接触時に、当該ブレーキ用摩擦材に含ませた酸化鉄と相手材であるディスロータの鉄とを反応させて、ディスクロータの摩擦面に酸化鉄の保護被膜を生じさせることが可能である。
このため、ブレーキ用摩擦材中の研削成分によるディスクロータの研削作用を抑制することが可能であり、当該ブレーキ用摩擦材の摩擦係数(μ)を低下させずに、ディスクロータにおけるDTVの成長量を小さく抑えることが可能である。上記した酸化鉄の保護被膜は、厚みが1μm程度のものであり、黒色を呈していて目視にて確認可能である。
上記した本発明の実施に際して、当該ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄の粒径は0.1〜0.4μmであることが好ましい。この場合には、粒径が0.1μm未満の酸化鉄(これは高コストであるばかりか、取り扱い性や原料の安定性等に難点がある)を用いずに当該ブレーキ用摩擦材を製作することが可能であり、当該ブレーキ用摩擦材を容易、安価に製作することが可能である。また、当該ブレーキ用摩擦材に含ませた酸化鉄は0.4μm以下であり、同酸化鉄によるディスクロータの研削作用を小さくし得て、ディスクロータにおけるDTVの成長量を小さく抑えることが可能である。
また、上記した本発明の実施に際して、当該ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄の体積%は2.5〜20体積%であることが好ましい。この場合には、当該ブレーキ用摩擦材の成型性を良好に維持した上で、ディスクロータにおけるDTVの成長量を小さく抑えることが可能である。
上記した本発明の作用効果を確認するため、発明者等は下記の表1および表2に示した各比較例1〜16のブレーキ用摩擦材と、各実施例1〜16のブレーキ用摩擦材を作成し、各評価A,B,Cに基づいて総合評価Dを得た。下記の表1は、ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄をFeとしたものであり、下記の表2は、ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄をFeとしたものである。
Figure 2005273770
Figure 2005273770
上記表1および表2に示した各比較例1のブレーキ用摩擦材は同一物であり、無機繊維、有機繊維、金属繊維の中から1種以上の補強繊維と、硫酸バリウム等の摩擦調整材と、カシューダスト等の充填材を、フェノール樹脂等の熱硬化性バインダレジンで結合している非石綿摩擦材の一例であり、その原料、成分、体積%は下記表3に示したとおりであって、硫酸バリウムと酸化鉄の体積%においてxをゼロとしたもの(すなわち、摩擦係数を高い値に設定したベース材の一例)である。
Figure 2005273770
また、上記表1および表2に示した各実施例1〜16のブレーキ用摩擦材は、ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄の粒径を0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.5μmの4種類とし、かつ同酸化鉄の添加量(体積%)を1体積%、2.5体積%、20体積%、30体積%の4種類としたものであり、添加される酸化鉄および同酸化鉄に置換された硫酸バリウム以外の成分、体積%は上記表3に示したベース材の成分、体積%と同じである。
また、上記表1および表2に示した各比較例2〜5は、ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄の粒径を0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.5μmの4種類とし、かつ同酸化鉄の添加量(体積%)を35体積%としたものであり、添加される酸化鉄および同酸化鉄に置換された硫酸バリウム以外の成分、体積%は上記表3に示したベース材の成分、体積%と同じである。
また、上記表1および表2に示した各比較例6〜15は、ブレーキ用摩擦材に含ませる酸化鉄の粒径を0.7μm、1.0μmの2種類とし、かつ同酸化鉄の添加量(体積%)を1体積%、2.5体積%、20体積%、30体積%、35体積%の5種類としたものであり、添加される酸化鉄および同酸化鉄に置換された硫酸バリウム以外の成分、体積%は上記表3に示したベース材の成分、体積%と同じである。
なお、上記した表1および表2の各比較例1〜15および各実施例1〜16のブレーキ用摩擦材は、原料をアイリッヒミキサで均一に混合し、これを160℃に加熱した金型中に150g投入して圧力200kg/cm2 で10分間加圧することにより裏板への接着と成形を行い、さらに、こうして得られた成形体を230℃で3時間加熱してバインダレジンを硬化させ、完成品(ディスクブレーキ用のブレーキパッド)としている。
上記した表1および表2において、評価Aは、台上試験機を用いて、初期のディスクロータの振れ量S(図2参照)を100μmに設定し、摺り合わせを50回(65→0km/h、減速度3.5m/s2、制動前パッド温度90℃)を行い、さらに、時速100km/hで1時間空転させ、100→60km/hの制動を10回連続で行い、これを1サイクルとして、合計30サイクル実施し、初期のDTVと比較し、その差分を試験後DTV成長量(μm)としたものである。
また、評価Bは、JASO−C406−82に基づき、台上試験を実施し、フェード前後の摩擦係数の平均値を算出したものである。また、評価Cは、ブレーキ用摩擦材の成型性を4段階評価したものであり、ブレーキ用摩擦材の亀裂を目視レベルで判断したものである。また、総合評価Dは、比較例1に対してDTVの低減が認められ、かつ摩擦係数が比較例1よりも低下せず、かつブレーキ用摩擦材が成型できる範囲から判断したものである。
上記した実施例1〜16では、無機繊維、有機繊維、金属繊維の中から1種以上の補強繊維と、硫酸バリウム等の摩擦調整材と、カシューダスト等の充填材を、フェノール樹脂等の熱硬化性バインダレジンで結合している非石綿摩擦材の一例(ベース材)として、その原料、成分、体積%が表3に示したとおりのものを採用して、本発明を実施したが、本発明は、非石綿摩擦材の原料、成分、体積%が表3以外のものにも同様にまたは適宜変更して実施することが可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。
DTVの発生メカニズムを概略的に示すディスクブレーキの正面図である。 DTVが発生したディスクロータ単体の正面図である。 図2に示したディスクロータのインナー側の側面図である。 図2に示したディスクロータのアウター側の側面図である。
符号の説明
11…ディスクロータ、11a,11b…摩擦面、12…アウターパッド、13…インナーパッド、12a,13a…ブレーキ用摩擦材、θ…回転振れ角、S…回転振れ量

Claims (3)

  1. 補強繊維と摩擦調整材と充填材をバインダレジンで結合してなり、鉄系のディスクロータに対して使用されるブレーキ用摩擦材であって、粒径0.5μm以下の酸化鉄を1〜30体積%含んでいることを特徴とするブレーキ用摩擦材。
  2. 請求項1に記載のブレーキ用摩擦材において、前記酸化鉄の粒径が0.1〜0.4μmであることを特徴とするブレーキ用摩擦材。
  3. 請求項1または2に記載のブレーキ用摩擦材において、前記酸化鉄の体積%が2.5〜20体積%であることを特徴とするブレーキ用摩擦材。
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