JPH0418483A - ブレーキ摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車等の車両、又は産業用機械の摩擦式ブレ
ーキの摩擦材に関するもので、特に低周波のブレーキノ
イズの発生を防止しつるアスベストを含まないブレーキ
摩擦材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車などのブレーキの摩擦材としては、アスベ
ストを主成分とするアスベスト系の摩擦材が用いられて
きた。しかし、近年アスベストの人体への影響が懸念さ
れるようになり、アスベストを用いない、いわゆるアス
ベストフリーの摩擦材が開発されてきた。

スナわち、アスベストフリーの摩擦材として、スチール
短繊維を用いたセミメタリ、り系の摩擦材が実用化され
ている。セミメタリック系摩擦材は、銅繊維を補強材と
し多量の黒鉛潤滑剤と金属粉末を加えフェノール樹脂系
の結合剤を用いて加熱成形したものである。セミメタリ
ック系の摩擦材の性能上の特徴は、耐摩耗性、耐フエー
ド性に優れていることである。しかしながら、このセミ
メタリック系の摩擦材は高温制動時に発火する問題があ
り、また、摩擦材中に含まれるスチール短繊維が相手ロ
ータの大きな摩耗を引き起こす問題がある。したがって
、現在のアスベストフリー摩擦材としては、スチールを
必要以上に含まないロースチール系の摩擦材、あるいは
スチールを全く含まないノンスチール系の摩擦材が開発
されるようになった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ロースチール系の摩擦材およびノンスチール系の摩擦材
は、セミメタリンク系の摩擦材で生しる高温制動時の発
火や相手ロータの摩耗の問題を解決することができる。

しかしながら、従来のアスベスト系の摩擦材に比べて、
ｌＫＨ２以下の低周波のブレーキノイズが発生しやすく
、場合によってはブレーキ制動時に車体の振動を伴うこ
とがあって運転者などに多大な不快感を与えるという新
たな問題が生した。

したがって、この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ブレーキ制動時に低周波のブレ
ーキノイズを発生することのないブレーキ摩擦材を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明ブレーキ摩擦材は、第１の発明として少く
とも金属繊維からなる基材と、補助材とに充填剤を加え
、結合剤を用いて成形したアスベストを含まないブレー
キ摩擦材において、前記金属繊維は２〜３０体積％の銅
系繊維（銅繊維又は／及び銅合金繊維）からなり、前記
補助剤は摩擦材に対し１〜３０体積％のタルクを含むこ
とを特徴としている。

又、第２の発明として、基材と補助材とに充填剤を加え
、結合剤を用いて成形した、アスベストを全く含まず、
かつ銅系繊維（銅繊維又は／及び銅合金繊維）を２体積
％以上含まないブレーキ摩擦材において、前記基材は、
３体積％以上のアラミド繊維を含み、前記補助材は１５
体積％以下のタルクを含み、前記基材、補助材から選択
した銅系繊維又は／及び銅系粉末（銅粉末又は／及び銅
合金粉末）を単独で又は合計して１体積％以上含むこと
を特徴としている。

［作用］ 一般にブレーキノイズは、相手ロータとブレーキ摩擦材
との間で発生するいわゆるスティックスリ・ンプ現象が
原因であるといわれている。又、このスティックスリッ
プ現象は、静止摩擦係数が太きく動￥擦係数が小さい摩
擦材、即ち摩擦係数の比Ｒ（＝静止摩擦係数μＳ／動摩
擦係数μｄ）が太きいはと起こりやすいと考えられてい
る。これらの観点から従来のアスベスト系摩擦材とロー
スチール系あるいはノンスチール系の摩擦材について、
原振係数比Ｒの算出を行ったところ、低周波のブレーキ
ノイズが発生しにくいアスベスト系摩擦材の場合、静止
摩擦係数がノへさくその結果摩擦係数比Ｒも小さいもの
であり、一方、低周波のブレーキノイズが発生し易いロ
ースチール系あるいはノンスチール系摩擦材の場合、静
止摩擦係数が大きくその結果摩擦係数比Ｒも大きいもの
であった。

ところで、本発明のブレーキ摩擦材は、一定片の銅系繊
維、銅系粉末のいずれか又は両者を用い、さらに一定量
のタルクを添加しているが、これら銅系繊維、銅系粉末
及びタルクは、スチール繊維に比べて静止摩擦係数が小
さいものである。

従ってこれらタルク、銅系繊維あるいは銅系粉末を含む
ブレーキ摩擦材全体の静止摩擦係数も従来のロースチー
ル系あるいはツノスチール系の摩擦材に比べ低下してい
る。このため摩擦材全体の摩擦係数の比Ｒは減少し、結
果として低周波のブレーキノイズ発生を抑制するものと
考えられる。

〔実施例〕

以下に示すようにブレーキ摩擦材の性能試験のタメニ、
アスベスト摩擦材とアスベストフリー摩擦材（本発明）
を種々製造し、性能試験を行なった。

まず、請求項（１）記載の摩擦材（実施例Ａ）について
、上記試験に用いた実施例及び比較例の成分配合を表１
及び表２に示す。

表１．摩擦材の配合（実施例Ａ） 表２．摩擦材の配合（比較例） （注）１　表中の数字は体積％を示す。また、真鍮繊維
は、銅７０重量％−亜鉛３０重量％のもの。青銅繊維は
、ＪＩＳ表示ＰＢＣ２Ｃのものを用いた。また、用いた
銅系金属繊維は太さＢｏＩＩｍ、長さ３ｍｍのものを用
いた。

（注）２　体積％から配合重量に換算するには体積％Ｘ
各原料の真密度で求める事が出来る。

（注）１　前記表１（注）１に同じ。

（注）２　前記表１（注）２に同じ。

次に請求項（２）記載の摩擦材（実施例Ｂ）について、
実施例及び比較例の成分配合を表３及び表４に示す。

表３．摩擦材の配合（実施例Ｂ） 表４．摩擦材の配合（比較例） （注）１　表中の数字は体積％を示す。又、体積％から
配合重量に換算するには体積％Ｘ各原料の真密度で求め
ることができる。

（注）２　表中の銅粉末又は／及び銅系繊維について、
実施例１及び３は全て銅粉末、実施例２は全て銅繊維、
実施例４は真鍮繊維１．５、銅粉末２．０で計３．５で
ある。又、上記真鍮繊維は、銅７０重量％−亜鉛３０重
量％のもので、上記銅系繊維は、太さ６０μｍ、長さ３
ｍｍのものを用いた。

（注）表３の（注）１に同じ 各原料の分類を示すと銅繊維、真鍮繊維、青銅繊維、ア
ラミド繊維、ガラス繊維、スチール繊維ロックウール、
アスベストは基材、硫酸バリウム、カシューダストは充
填材、銅粉末、タルク、人造黒鉛は補助材である。

各摩擦材は、表中に示される配合の原料を混合し、熱成
形し、さらに硬化を行なう製造プロセスに従って製造さ
れた。

混合プロセスは、アイリッヒミキサを用いて行なわれた
。

また熱成形プロセスは、１６０℃に加熱した金型中に所
定量の原料を投入し、適当なタイミングで圧抜きＣガス
抜き）を行なった。圧力は一定加圧方式を用い、加圧時
間は１０分間とした。圧力値は、成形した摩擦材が計算
上ｌＯ％の気孔を有するように適当な値が選ばれた。な
お、摩擦材の気孔率の計算は、下式に示す摩擦材の真密
度と見かけ密度との差により算出した。

（真密度）＝（見かけ密度）／（＋００−気孔率）／　
１００摩擦材の真密度は、ピグノメータのようなガス置
換方式で各原料の真密度を測定しておき、配合表に従っ
て摩擦材の真密度を計算した。また、見かけ密度は、摩
擦材の重量と外形寸法による体積測定により求めた。

硬化プロセスは２３０℃で１３時間行なった。

以上の製造プロセスを経て表１〜４に示す実施例及び比
較例の計１５例を作製した。そして、製造されたこれら
摩擦材に外観検査による亀裂チエツクを行なった。

その結果、比較例Ａ−４、Ｂ川及びＢ−２に亀裂が発見
されたため、この亀裂を解消すべく熱成形時のガス抜き
タイミングを種々変更したが有効な摩擦材を得ることが
できなかった。

次に上記３例を除＜１２例の摩擦材について、その静止
摩擦係数ｐｓと動摩擦係数μｄを計測した。

計測は相手ロータの温度を５０℃にして、摩擦材を相手
ロータに面圧１０Ｋｇ／ｃｍ２で押しつけて行なった。

この測定結果を表５に示す。

表５には静止摩擦係数ＩＩＳ及び静止摩擦係数ｌｌｄの
比Ｒが示されている。同表に示すように、全ての実施例
及び比較例Ａ−１（アスベスト系摩擦材）の静止摩擦係
数Ｉｓ及び動摩擦係数との比Ｒは他の比較例に比べ小さ
かった。このうち比較例Ａ−２は従来のノンスチール系
、比較例Ａ−３はロースチール系摩擦材である。

その後、実際に車両を用いてブレーキノイズの試験を行
なった。ブレーキの制動スケジュールを表６に示す。

表　　６ したブレーキノイズを低周波のものと一般のブレーキノ
イズとを分離して低周波のブレーキノイズの発生率を計
算した。この結果を表７に示す。

表　　７ （注）制動試験の条件は各減速度と各制動開始前温度と
の組合わせで実施した。

制動中のブレーキノイズは、振動ピックアップを用いて
計測し、振動はバンドパスフィルタにより２０Ｈｚ〜Ｉ
　ＫＨｚに分離して計測した。そして、成る一定以上の
振動が発生した場合にブレーキノイズが発生したとカウ
ントし、試験制動中に発生この表７と前記表５を比較し
て明らかなように表３に示すブレーキ摩擦材の摩擦係数
の比Ｒの値と表５に示す低周波のブレーキノイズの発生
率がほぼ相関関係にあることがわかる。すなわち、摩擦
材の摩擦係数の比Ｒが小さいほどブレーキノイズの発生
率が小さいことが判明した。

表７に示すように、本発明実施例のブレーキノイズ発生
率は、アスベスト系摩擦材（比較例Ａ−１）に比べれば
同等若しくは若干劣るものの、従来のノンスチール系摩
擦材（比較例Ａ−２）及びロースチール系摩擦材（比較
例Ａ−３）と比べれば格段に低く、ブレーキ制動時の低
周波ブレーキノイズ低減に有効なことは明らかである。

実施例Ａにおいては実施例Ａ−４が、実施例Ｂにおいて
は実施例Ｂ−１が、各実施例中でタルクの量が特に少い
もので、ブレーキノイズの発生率も各実施例中で最も高
かった。逆に各実施例において最もタルクの量が多い実
施例Ａ−＋１同Ａ−２及び同Ｂ−４は各実施例中で最も
低いブレーキノイズ発生率を示した。

以上のようなブレーキ摩擦材の性能試験の結果より以下
のことが判明した。

（実施例Ａついて） （１）摩擦材中に含まれる銅繊維あるいは銅合金繊維は
、２乃至３０体積％、好ましくは２乃至１５体積が２体
積％未満では摩擦材として強度不足となり、３０体積％
を超えると熱伝導度が大きすぎ又製品コストも高価なも
のとなってしまう。

（２）摩擦材中に含まれるタルクは、１乃至３０体積％
、好ましくは２乃至２５体積％の範囲が望ましい。タル
クが１体積％未満では低周波ブレーキノイズの抑制効果
が薄く、逆に３０体積％を超えると摩擦材の熱成形が困
難になる。

（実施例Ｂについて） （１）銅系繊維又は／及び銅系粉末の添加量は１体積％
以上とする必要がある。それ未満では熱伝導率が低くな
り、耐フエード性等が感化する。尚、４銅系繊維は２体
積％以上含まない。

（２）摩擦在中に含まれるタルクの添加量は１５体積％
以下とする必要がある。これより多く含む場合成形時に
亀裂が見られ、摩擦材としては強度不足となる。

（３）摩擦材中に含まれるアラミド繊維は３体積％以上
添加する必要がある。これより少い場合やはり摩擦材と
して強度不足となる。

尚、再実施例Ａ、Ｈに用いる銅系繊維は、アスペクト比
２０以上でかつ繊維径２００μｍ以下のものが望ましい
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の摩擦材は、アスベストを含
まないため、人体、環境への影響が問題とならないこと
はもちろん、ブレーキ制動時に発生する低周波のブレー
キノイズを抑え、運転者等への不快感をなくシ、又良好
な耐フエード性及び耐摩耗性を備えている。

又、特に第２の発明において、従来コスト高の原因とな
っていた銅系繊維をわずかな量で、場合によっては全く
用いず、摩擦材の成形ができるため、より低コストの摩
擦材製造が可能となった。

さらに、従来のセミメタリック系の摩擦材で問題となっ
ていた発火現象や相手ローターの摩耗問題も同時に解消
することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも金属繊維からなる基材と、補助材に充填
   剤を加え、結合剤を用いて成形したアスベストを含まな
   いブレーキ摩擦材において、前記金属繊維は、摩擦材に
   対し２〜３０体積％の銅系繊維からなり、前記補助材は
   摩擦材に対し１〜３０体積％のタルクを含むことを特徴
   とするブレーキ摩擦材。
2. （２）基材と補助材とに充填剤を加え、結合剤を用いて
   成形した、アスベストを全く含まず、かつ銅系繊維を２
   体積％以上含まないブレーキ摩擦材において、前記基材
   は３体積％以上のアラミド繊維を含み、前記補助材は１
   ５体積％以下のタルクを含み、前記基材、補助材から選
   択した銅系繊維又は／及び銅系粉末を単独で又は合計し
   て１体積％以上含むことを特徴とするブレーキ摩擦材。