JP2709124B2 - 摩擦材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、自動車用ブレーキライニング、ディスクブ
レーキパッド、クラッチフェーシング等に用いられる摩
擦材に関する。

＜従来の技術＞ 近年、自動車用ディスクブレーキパッドやクラッチフ
ェーシング等に用いられる摩擦材に含まれる繊維材とし
て、従来使用されてきた石綿よりもフェード現象が抑制
され、かつ対摩耗性等に優れたカーボン繊維やアラミド
繊維等を使用することが提案されており、特開昭62-106
980号公報にはその一例が開示されている。

このような摩擦材に於て、特にアラミド繊維には、比
較的強度の高い切断繊維と、フィブリル繊維内にフィラ
ー、レジン及び他の繊維を取込むパルプ繊維とを混合す
ることが好ましいが、切断繊維が多過ぎると、該繊維の
解繊に伴いかさが増大して成型が厄介になり、また、パ
ルプ繊維が多過ぎると、所望の強度を得難くなる問題が
ある。

＜発明が解決しようとする課題＞ このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目
的は、成型し易く、ブレーキ等に於けるフェード現象が
好適に抑制され、かつ成形後の強度及び耐久性が向上し
た摩擦材を提供することにある。

［発明の構成］ ＜課題を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によけば、カーボン繊維を
３重量％乃至30重量％、パルプ状繊維及び切断繊維の混
合体からなるアラミド繊維を２重量％乃至20重量％含
み、前記パルプ状繊維の前記切断繊維に対する重量比が
0.5以上であることを特徴とする摩擦材を提供すること
により達成される。

＜作用＞ このようにすれば、アラミド繊維のパルプ繊維により
成形後の耐久性が向上し、かつそのフィブリル繊維が、
切断アラミド繊維やカーボン繊維或いは他の充填材を取
り込むことにより、各々を好適に分散させると共に成型
時に不必要にかさが増加することがない。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳し
く説明する。

第１図及び第２図は、自動車用ブレーキパッド１と、
該パッドのプリフォームを成型するためのダイス２及び
クロムモリブデン鋼からなるポンチ３を模式的に示す。

ダイス２内は、その底面の面積が45cm²の略扇形即ち
ブレーキパッドの形状をなし、ポンチ３は、これに対応
する形状をなしている。このダイス２内に、繊維材とし
てパルプ状アラミド繊維2.44重量％（以下wt％と記
す）、直径７μｍであって全長6mmの切断アラミド繊維
1.24wt％及び直径６μｍであって全長3mmのカーボン繊
維3.48wt％、摩擦係数を大きくするための金属粉末とし
て銅粉末17.16wt％及び銅−亜鉛合金粉末24.50wt％、上
記金属粉末とロータとの部分的な凝着を防止するための
固体潤滑材としてグラファイト3.68wt％及び二硫化モリ
ブデン7.69wt％、ロータを掃除する効果のある高硬度の
無機充填材として二酸化珪素4.32wt％、高温時のパッド
の摩耗及び摩擦係数の低下を防止する抑制するための比
較的低硬度の無機充填材として硫酸バリウム18.04wt
％、低面圧時の摩擦係数を安定するための有機充填材と
してメラミンダスト7.53wt％、バインダとしてのフェノ
ールレジン9.21wt％、pH調整剤0.72wt％を定法にて混合
してなる混合材120gを計量して断面積45cm²のダイス２
内に充填し、ポンチ３をもって高さ約80mmから15mmとな
るまで10kg/cm²で圧縮し、その後、仕上加工して第２図
に示すブレーキパッド１を形成する。

ここで、本実施例のアラミド繊維は、ケブラー49（デ
ュポン社商標）からなるアラミド繊維である。また、本
実施例のカーボン繊維は、トレカT300（東レ社商標）か
らなる耐熱性及び強度の高いPAN系カーボン繊維であ
る。

第３図〜第５図は、JASO C 406^-82に規定される乗用
車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法に基づき、ブレ
ーキパッド１と、従来の石綿からなる繊維材を用いたブ
レーキパッドとをブレーキ試験し、その結果を比較した
グラフである。

ここで、従来の摩擦材からなるブレーキパッドに含ま
れる成分は、石綿繊維20.0wt％、炭酸カルシウム1.0wt
％、硫酸バリウム32.5wt％、カシューダスト及びフェノ
ールレジン合せて23.0wt％、銅粉末20.0wt％、亜鉛粉末
0.5wt％、鉄粉末3.0wt％である。

まず、JASOの規定に基づき初期計測、すり合せ前チェ
ック、第１効力試験、すり合せを行った後、第２効力試
験を行う。即ち、制動前ブレーキ温度を80℃とし、制動
初速度50km/h、100km/h及び130km/hから、0.1〜0.8Gの
範囲で制動減速度を変化させ、各制動減速度に於ける制
動トルクから各々摩擦係数（μ）を求める（第３図）。

続けて、第１フェードカバリ試験を行う。即ち、制動
前ブレーキ温度を80℃とし、制動初速度50km/h、制動減
速度0.3G一定（或いは0.3Gを得られる圧力一定）、制動
回数３回として摩擦係数（μ）のベースラインをチェッ
クする。

次に、フェード試験を行う。即ち、第１回目の制動前
ブレーキ温度を60℃とし、制動初速度100km/h、制動減
速度0.45G一定（或いは0.45Gを得られる圧力一定）、制
動間隔35秒、制動回数10回としてブレーキ温度と、各回
の摩擦係数（μ）を求める（第４図）。また、続けてリ
カバリ試験を行う。即ち、制動初速度50km/h、制動減速
度0.3G一定（或いはベースラインチェックで得られた圧
力一定）、制動間隔120秒、制動回数15回として上記フ
ェード試験と同様にブレーキ温度及び摩擦係数（μ）を
求める（第４図）。

更に、続けて第３効力試験として、第２効力試験と同
様の条件で摩擦係数（μ）を求める（第５図）。

第４図に良く示すように、本発明に基づく摩擦材を用
いたブレーキパッド１（実線Ａ）は、従来の摩擦材を用
いたブレーキパッド（破線Ｂ）に比較してブレーキの温
度変化に伴う摩擦係数（μ）の変化が小さいことがわか
る。また、第３図及び第５図に良く示すように、本発明
に基づく摩擦材を用いたブレーキパッド１（実線Ａ）
は、従来の摩擦材を用いたブレーキパッド（破線Ｂ）に
比較して熱履歴による摩擦係数（μ）の変化も小さいこ
とがわかる。

本実施例では熱伝導率の大きなカーボン繊維を用いて
いるが、これに熱伝導率の比較的小さなアラミド繊維を
組合せることにより、ブレーキのベイパーロックを防止
できるばかりでなく、アラミド繊維が、メタ系アラミド
繊維よりも耐熱性（摩耗クラック等に対する耐久性）の
高いパラ系アラミド繊維からなることから、カーボン繊
維と組合せることにより、耐熱性、耐久性、耐フェード
性の優れた摩擦材が得られる。また、PAN系カーボン繊
維は高温時の摩擦係数（μ）の安定化に寄与しており、
このPAN系カーボン繊維は、充分な補強効果を得るため
に直径を15μｍ以下とすると良く、更に補強効果及びカ
ーボン繊維自体の分散効果を得るために、その全長を0.
5mm〜9.0mmの範囲とすると良い。

本実施例では、摩擦材にパルプ状及び切断アラミド繊
維を合せて3.68wt％混合したが、実際には２〜20wt％の
範囲で混合すれば良い。ここで、アラミド繊維が2wt％
未満であると、プリフォーム成型が困難になり、また20
wt％を越えると高温時に摩擦係数が低下する。

また、本実施例では、パルプ状アラミド繊維を2.44wt
％混合したが、パルプ状アラミド繊維は、耐久性を向上
させるばかりでなく、かさ密度の増大し易い切断アラミ
ド繊維を取り込み、体積増加を好適に抑制する効果を有
しており、実際には切断アラミド繊維の1/2以上となっ
ていれば良い。ここで、パルプ状アラミド繊維が切断ア
ラミド繊維の1/2未満であると、切断アラミド繊維の解
繊による体積増加を抑制できなくなり、プリフォーム成
型時の加圧力を増大させたり、型を大型化する必要が生
じる。尚、パルプ状アラミド繊維は、フィラー、レジン
及び比較的偏析し易いカーボン繊維等を取り込み、好適
に分散させる効果もある。

また、本実施例では、切断アラミド繊維を1.24wt％混
合したが、切断アラミド繊維は、ロータの攻撃性を低下
させ、かつ耐久性を一層向上させる効果がある。ここ
で、本実施例に用いたパラ系パルプ状アラミド繊維が高
い耐久性を有していることから、例えば切断アラミド繊
維を混合しなくても充分な耐久性が得られる。

また、本実施例では、摩擦材にPAN系のカーボン繊維
を3.48wt％混合したが、実際には３〜30wt％の範囲で混
合すれば良く、好ましくは、カーボン繊維の重量がパル
プ状アラミド繊維及び切断アラミド繊維の総量の0.6倍
以上になっていると良く、その場合、摩擦材のフェード
率が著しく向上する。ここで、カーボン繊維が3wt％未
満であると、高温時に摩擦係数が安定化し難く、また30
wt％を越えると常用温度に於ける摩擦係数が低下する。

また、本実施例では、摩擦材に金属粉末として銅粉末
及び銅−亜鉛合金粉末を混合したが、銅、ニッケル、銅
−亜鉛合金、鉄、銅−錫合金のうち少なくとも１種類以
上を10〜50wt％の範囲で混合すれば良い。ここで、金属
粉末が10wt％未満であると、摩擦係数を大きくする効果
が殆どなく、また50wt％を越えるとロータに部分的に凝
着し、ジャダー発生の原因となる。

また、本実施例では、摩擦材に固体潤滑材としてグラ
ファイト及び二硫化モリブデンを混合したが、実際には
グラファイト、二硫化モリブデン、硫化亜鉛、硫化鉛、
三硫化アンチモンのうち少なくとも１種類以上を５〜20
wt％混合すれば良い。ここで、固体潤滑材が5wt％未満
であると、上記金属粉末とロータとの凝着を防止する効
果が殆どなく、また20wt％を越えると摩擦係数が低下す
る。

また、本実施例では、摩擦材に高硬度の無機充填材と
して二酸化珪素を混合し、低硬度の無機充填材として硫
酸バリウムを混合したが、実際には高硬度の無機充填材
として、二酸化珪素、アルミナ、ムライト、酸化ジルコ
ニウム、スピネル型フェライト（Fe₃O₄）のうち少なく
とも１種類以上と低硬度の無機充填材として硫酸バリウ
ム、炭酸カルシウム、酸化第二銅のうち少なくとも１種
類以上を合せて10〜50wt％の範囲で混合すれば良い。こ
こで、10wt％未満であるとロータを掃除する効果及び高
温時のパッドの摩耗及び摩擦係数の低下を抑制する効果
が殆どなく、50wt％を越えると、ロータの攻撃性が高く
なり偏摩耗の原因となる。

また、本実施例では、摩擦材に有機充填材としてメラ
ミンダストを混合したが、実際には、メラミンダスト、
カシューダスト、フェノールダストのうち少なくとも１
種類以上を３〜20wt％の範囲で混合すれば良い。ここ
で、3wt％未満であると、低面圧時の摩擦係数を安定す
る効果が殆どなく、20wt％を越えると高温時の摩擦係数
低下の原因となる。

更に、本実施例にて摩擦材にバインダとして混合した
フェノールレジンは、実際には８〜15wt％の範囲で混合
すれば良い。ここで、フェノールレジンが8wt％未満で
あると、バインダとしての効果が殆どなく、また15wt％
を越えると高温時の摩擦係数が低下する。

［発明の効果］ このように本発明によれば、摩擦材に含まれるカーボ
ン繊維を3wt％〜30wt％の範囲とし、切断繊維及びパル
プ繊維からなるアラミド繊維を2wt％〜20wt％とし、パ
ルプ状繊維の切断繊維に対する重量比を0.5以上とする
ことで、成型し易く、また、ブレーキに於けるフェード
現象を好適に抑制できると共に耐久性の高い摩擦材を得
ることができることから、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく摩擦材をもって自動車用ブレ
ーキパッドのプリフォームを成型するためのダイス及び
ポンチを模式的に示す断面図である。 第２図は、本発明に基づく摩擦材からなるブレーキパッ
ドを示す正面図である。 第３図〜第５図は、本発明に基づく摩擦材からなるブレ
ーキパッドを用いて行われたブレーキ試験の結果を示す
グラフである。 １……ブレーキパッド、２……ダイス ３……ポンチ

フロントページの続き (72)発明者 東 雄一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平２−76935（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212634（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212635（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106980（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カーボン繊維を３重量％乃至30重量％、パ
   ルプ状繊維及び切断繊維の混合体からなるアラミド繊維
   を２重量％乃至20重量％含み、 前記パルプ状繊維の前記切断繊維に対する重量比が0.5
   以上であることを特徴とする摩擦材。
2. 【請求項２】前記カーボン繊維の前記アラミド繊維に対
   する重量比が0.6以上であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の摩擦材。
3. 【請求項３】前記アラミド繊維がパラ系アラミド繊維か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項若しくは
   第２項に記載の摩擦材。
4. 【請求項４】銅、ニッケル、銅−亜鉛合金、鉄及び銅−
   錫合金のうちの少なくとも１種類以上を10重量％乃至50
   重量％、 グラファイト、二硫化モリブデン、硫化亜鉛、硫化鉛及
   び三硫化アンチモンのうちの少なくとも１種類以上を５
   重量％乃至20重量％、 二酸化珪素、アルミナ、ムライト、酸化ジルコニウム及
   びスピネル型フェライト（Fe₃O₄）のうちの少なくとも
   １種類以上と硫酸バリウム、炭酸カルシウム及び酸化第
   二銅のうちの少なくとも１種類以上とを合せて10重量％
   乃至50重量％、 メラミンダクト、カシューダスト及びフェノールダスト
   のうちの少なくとも１種類以上を３重量％乃至20重量
   ％、 フェノールレジンを８重量％乃至15重量％含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の摩擦材。