JP3784842B2 - 非石綿系摩擦材 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動車のブレーキパッドやライニング或いはクラッチフェーシング等として使用される非石綿系摩擦材に関するものであり、更に詳しくは、例えばローターやドラム等のような対面が、アルミ合金をマトリックスとし各種セラミック材により補強されているものと組み合わせることにより、優れた効き及び耐摩耗性を発揮すると共に対面攻撃性に優れる非石綿系摩擦材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、例えば自動車のブレーキにおけるローターやドラム等の対面（摩擦材が接する面）には、主としてＦＣ２５等の鋳鉄が使用されていたが、近年になって、環境問題の見直しから、自動車の軽量化による低燃費化への検討が進み、その中で、ブレーキのローターやドラム等の軽量化素材として、主にアルミ合金をマトリックスとし、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のセラミック材による粒子やウイスカー等の硬質素材により補強されたものが検討され始めた。
【０００３】
又、ブレーキパッド等に使用される摩擦材に関しても、従来は基材として石綿を使用していたものが多かったが、人体への安全性の見地から、石綿を使用しない非石綿系摩擦材へ移行しつつあり、このような非石綿系摩擦材用の繊維成分としては、耐熱性有機繊維、ガラス繊維、金属繊維等が、結合材としてフェノール樹脂が、更に充填材として黒鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウムや金属粉等が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、上記のようなアルミ合金をマトリックスとし、補強材としてセラミック材による粒子やウイスカー等を使用したローターやドラム等に、上記のような従来の非石綿系摩擦材を適用した場合、効きの低下が生じたり、摩擦材の摩耗や対面攻撃性等の点で問題を生ずる場合が多い。
【０００５】
これは、ローターやドラム等に補強材として含まれる上記炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のセラミック材による粒子やウイスカー等が一種のアブレシブとなり、摩擦材を研削してしまう結果、摩耗粉がローターやドラム等に付着し、効きの低下等をひきおこすためと考えられるのである。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の難点を解消し、特にローターやドラム等の対面が、主として、モース硬度８以上の硬質無機材料により補強されたアルミ合金よりなるもの、例えばアルミ合金をマトリックスとし、炭化ケイ素により補強されているものと組み合わせることにより、優れた効き及び耐摩耗性を発揮すると共に対面攻撃性に優れる非石綿系摩擦材を提供することを目的としてなされた。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明が採用した構成は、主として、モース硬度が８以上の硬質無機材料により補強されたアルミ合金よりなるローターやドラム等と組み合わせて使用される摩擦材であって、前記ローターやドラム等における硬質無機材料と同一の硬質無機材料を含有させてなることを特徴とするものである。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の摩擦材が組み合わされて使用されるローターやドラム等は、上記の通り、モース硬度が８以上の硬質無機材料により補強されたアルミ合金よりなるものに限定される。
【０００９】
又、本発明で使用する硬質無機材料は、前記のようなアルミ合金よりなるローターやドラム等に含まれる補強材としての硬質無機材料と同一の硬質無機材料であり、従って、その硬度はモース硬度８以上である。
【００１０】
上記硬質無機材料としては、具体的には炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の金属炭化物やアルミナ（Ａｌ _２ Ｏ _３ ）等によるセラミック材の他、これらの二成分以上からなるセラミック材、各種金属間化合物や、ニッケル−クロム合金等の硬質金属等であって、モース硬度が８以上のものを例示することができる。
【００１１】
上記硬質無機材料の形状としては、粉末、粒子、繊維等から適宜選択することができ、異なる形状のものを複数組み合わせることもできる。
【００１２】
この硬質無機材料の大きさとしては、粉末や粒子状のものの場合で０．２μｍ〜２５０μｍ程度が好ましい。これは、０．２μｍ以下の場合は、材料としてのアブレシブ性が低いため、目的とする効果を得ることができず、又、２５０μｍ以上の場合では、逆にアブレシブ性が強すぎ、ローターやドラム等ののマトリックス成分であるアルミ合金を研削し、対面攻撃性の点で不具合を生ずる場合があるからである。
【００１３】
又、繊維状の硬質無機材料の場合も、同様の理由で繊維径が０．１〜１００μｍ、長さ１μ〜５ｍｍ程度のものが好ましい。
【００１４】
一方、上記硬質無機材料の添加量は、実用上からは０．１〜３０体積％程度が望ましく、これは、０．１％以下の場合は目的とする効果を得ることができず、又、３０％以上の場合は対面攻撃性が大きくなる可能性があるためである。
【００１５】
尚、本発明摩擦材における上記硬質無機材料の硬度、形状、大きさや添加量は、相手材であるローターやドラム等に含まれる補強材の硬度、形状、大きさや添加量等に応じて任意に選択することができる。
【００１６】
本発明摩擦材は、上記のような硬質無機材料を含有することに主たる特徴があり、その他の成分、例えば結合材や充填材には従来品と同様の成分を同様に配合することができ、従来品と同様の方法により製造することができる。
【００１７】
【発明の作用及び効果】
本発明の非石綿系摩擦材は、主として、モース硬度が８以上の硬質無機材料により補強されたアルミ合金よりなるローターやドラム等と組み合わせて使用される摩擦材であって、前記ローターやドラム等における硬質無機材料と同一の硬質無機材料を含有させてなるものであるから、特にローターやドラム等の対面が、主として適宜の硬質素材により補強されたアルミ合金よりなるものと組み合わせることにより、優れた効き及び耐摩耗性を発揮すると共に対面攻撃性に優れるものである。
【００１８】
次に本発明を実施例により説明する。
【００１９】
【実施例】
以下に示す製造条件により、実施例及び比較例の非石綿系摩擦材を製造した。
予備成形：室温、面圧４００ｋｇ／ｃｍ²
熱プレス：温度１５０℃ 圧力４００ｋｇ／ｃｍ² １０分加熱加圧
熱処理 ：１８０℃ ５時間
【００２０】
得られた摩擦材につき、以下に示す条件によりフルサイズダイナモによる摩擦試験を行った。
測定方法：ＪＡＳＯ Ｃ４２７−８３ Ｉ＝５ｋｇｍｓ²
ローター材：マトリックス アルミ合金 ＪＩＳ ＡＣ８Ｂ
補強材：ＳｉＣ粒子 １５μｍ ２０体積％
結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１から明らかなように、対面と同一の硬質無機材料を含有する本発明の摩擦材は、広い温度範囲にわたって優れた効き及び耐磨耗性を発揮し、対面攻撃性にも優れていたが、比較例の摩擦材は、効き及び耐摩耗性が良好ではなく、対面により研削されてしまった。

Claims (6)

1. 主として、モース硬度が８以上の硬質無機材料により補強されたアルミ合金よりなるローターやドラム等と組み合わせて使用される摩擦材であって、
   前記ローターやドラム等における硬質無機材料と同一の硬質無機材料を含有させてなることを特徴とする非石綿系摩擦材。
2. モース硬度が８以上の硬質無機材料が炭化ケイ素である請求項１に記載の非石綿系摩擦材。
3. 硬質無機材料の添加量は０．１〜３０体積％である請求項１に記載の非石綿系摩擦材。
4. 硬質無機材料は、粉末、粒子や繊維の形状を有するものである請求項１に記載の非石綿系摩擦材。
5. 硬質無機材料は、粒径０．２μｍ〜２５０μｍの粉末又は粒子である請求項４に記載の非石綿系摩擦材。
6. 硬質無機材料は、直径０．１μｍ〜１００μｍ、長さ１μｍ〜５ｍｍの繊維である請求項４に記載の非石綿系摩擦材。