JPH05117783A - 乾式摩擦材 - Google Patents

乾式摩擦材

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JPH05117783A
JPH05117783A JP3275393A JP27539391A JPH05117783A JP H05117783 A JPH05117783 A JP H05117783A JP 3275393 A JP3275393 A JP 3275393A JP 27539391 A JP27539391 A JP 27539391A JP H05117783 A JPH05117783 A JP H05117783A
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JP
Japan
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tin
weight
friction material
alloy
dry friction
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JP3275393A
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English (en)
Inventor
Kazuya Morita
和也 森田
Teruo Matsukawa
照夫 松川
Mikio Harada
幹雄 原田
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Aisin Chemical Co Ltd
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Aisin Chemical Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F16D69/025Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026Compositions based on an organic binder containing fibres

Abstract

(57)【要約】 【目的】鉛化合物を用いることなく、軽・中負荷領域で
の耐磨耗性を改善する。 【構成】錫を含み融点が500℃以上、モース硬度が4
以下の合金を2〜20重量%含有することを特徴とする
乾式摩擦材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、産業機械、鉄
道車両などのクラッチフェーシング、ブレーキパッドな
どとして利用される乾式摩擦材に関する。
【0002】
【従来の技術】摩擦材に要求される性能として、耐磨耗
性に優れていること、摩擦係数が高いこと、摩擦係数が
安定していること、などが挙げられる。これらの性能を
満足させるためには単一素材では困難であり、摩擦材は
多くの素材が混合された複合材料から構成されている。
【0003】このような摩擦材は、大別すれば次のよう
に分類できる。 (1)コルク、セルロース:単体もあるが、多くは樹脂
を含浸して熱成形したもの (2)ウーブン:ガラス繊維、黄銅線を芯にしてアスベ
スト、有機繊維などで作った紐に樹脂を含浸させ、紐を
巻いた後熱成形したもの (3)セミモールド:紐に樹脂を含浸させ、ゴム材料を
充填し熱成形したもの (4)レジンモールド:アスベスト、ガラス繊維などを
基材とし、フェノール樹脂と各種充填材を混合した後熱
成形したもの (5)ゴムモールド:レジンモールドの樹脂の代わりに
ゴムを用いたもの (6)セミメタリック:レジンモールドのうち、基材が
金属繊維のもの (7)シンタードメタリック:金属粉末を焼結したもの (8)サーメット:セラミック粉末と金属粉末を焼結し
たもの 自動車用としては、このうちセミモールド、レジンモー
ルド系の摩擦材が多用されている。例えば自動車のクラ
ッチフェーシングは、ガラス繊維などを基材繊維とし、
フェノール樹脂、配合ゴムなどを含浸した後熱成形して
製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで繊維基材、結
合剤及び摩擦調製剤からなる乾式摩擦材には、耐磨耗性
の向上のための潤滑剤として、カーボンブラック、黒
鉛、カシューダスト、硫化鉛・硫酸鉛等の鉛化合物、な
どが用いられている。特に軽負荷あるいは中負荷時にお
ける耐磨耗性を向上させるためには、カシューダスト及
び鉛化合物が有用である。しかしカシューダストは効果
のある温度範囲が狭く、耐フェード性の悪化、摩擦係数
の低下などの弊害がある。一方、鉛化合物は効果のある
温度範囲が広く安定しており、耐磨耗性が著しく向上す
る。しかし近年の環境汚染、公害などの問題から使用規
制が厳しくなり、他の原材料への代替が求められてい
る。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、鉛化合物を用いることなく、軽・中負荷領
域での耐磨耗性を改善することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鉛化合物
の代替となる材料を見出すべく鋭意研究した。そして鉛
と性状が近い錫に着目した。しかし錫は単独では融点が
232℃と低く、摩擦材に添加するには適さない。また
錫酸化物は、融点は1000℃以上になるものの、モー
ス硬度が6.8と硬く耐磨耗性は逆に悪化する。そこで
錫合金を用いることを想起し、鋭意研究の結果本発明を
完成するに到った。
【0007】すなわち上記課題を解決する本発明の乾式
摩擦材は、錫を含み融点が500℃以上、モース硬度が
4以下の合金を2〜20重量%含有することを特徴とす
る。錫を含む合金の融点が500℃に満たないと、高負
荷時の摩擦熱により合金が溶融して性状が変化する場合
がある。700℃以上とするのが特に好ましい。またモ
ース硬度が4より高くなると、金属特有の薄膜が形成で
きず研磨材としての作用が強くなって、逆に耐磨耗性を
悪化させる。3以下とするのが特に好ましい。
【0008】錫合金の配合量は、摩擦材全体に対して2
〜20重量%とする。錫合金が2重量%より少ないと添
加した効果が得られず、20重量%を超えて添加しても
効果が飽和し、逆に比重の増大、強度の低下、コストの
上昇などの弊害が発生する。特に望ましい範囲は5〜1
0重量%である。錫合金中の錫成分は、合金全体100
重量%中に10〜60重量%とするのが望ましい。錫成
分が10重量%より少ないと添加した効果が得られず、
60重量%を超えると融点が低下し期待する効果が得ら
れない。
【0009】この錫合金としては錫と高融点・低硬度の
金属との合金が挙げられ、銅−錫合金、銅−ニッケル−
錫合金、銅−錫−アンチモン合金、銅−錫−亜鉛合金な
どを例示することができる。そして摩擦材中に粉末状あ
るいは繊維状として添加することができる。5〜100
μmの粉末状として添加するのが好ましい。本発明の乾
式摩擦材には、錫合金以外の成分として従来と同様に種
々の材料を利用できる。セミモールド、レジンモールド
系摩擦材で例示すれば、芳香族ポリアミド繊維、チタン
酸カリウム繊維、ガラス繊維などの繊維基材、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂などの結合材、グラファイト、カ
シューダストなどの摩擦調整剤、硫酸バリウム、炭酸カ
ルシウム、酸化マグネシウムなどの充填材などを従来と
同様に用いることができる。
【0010】なおカシューダストを配合すると熱履歴後
の摩擦係数が低下する傾向にあるが、錫合金粉末の配合
量を増すことにより熱履歴後の摩擦係数の低下を防止で
きる。この場合において、錫合金粉末とカシューダスト
との配合比は、重量比で1:5〜2:1の範囲とするこ
とが望ましい。錫合金粉末が多すぎてもカシューダスト
が多すぎても熱履歴後の摩擦係数が低下する傾向にあ
り、最適な範囲がある。
【0011】
【発明の作用及び効果】本発明の摩擦材では、500℃
以上の融点と4以下のモース硬度をもつ錫合金を2〜2
0重量%含むことにより、鉛化合物を用いずとも軽・中
負荷時の耐磨耗性を高く維持することができる。したが
って本発明の摩擦材によれば、環境汚染や公害とは無縁
となる。そして耐磨耗性に優れているので寿命が長く安
定した摩擦特性が得られる。
【0012】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。本実
施例はセミモールド系のクラッチフェーシング及びディ
スクブレーキパッドに本発明を適用したものである。 (実施例1)表2にも示すように、かさ高加工された6
μmのガラス繊維31重量部にフェノール樹脂11重部
を付着させ、次いで黄銅線3重量部を合わせた。そして
SBR30重量%、硫酸バリウム30重量%、活性亜鉛
華7重量%、カーボンブラック13重量%、カシューダ
スト9重量%、硫黄10重量%、加硫促進剤1重量%か
らなる配合ゴム48重量部中に、錫成分を60重量%含
有する銅ー錫合金の粉末7重量部が練り込まれたものを
付着させた。この合金粉末の融点は500℃、モース硬
度は2.3である。
【0013】これをリング状に卷き取り、金型内に配置
して圧力160kg/cm2、温度165℃にて加熱加圧成形
し、熱処理後研磨して本実施例の摩擦材を得た。 (他の実施例及び比較例)表2に示す組成で、実施例1
と同様にして実施例2〜実施例10、及び比較例1〜比
較例2の摩擦材を得た。表1に実施例1〜実施例10に
用いた合金の組成と性状を示す。
【0014】
【表1】 なお、比較例1は合金粉末を含まず、比較例2は銅粉末
4.9重量部と錫粉末2.1重量部の混合粉末を用いて
いる。 (試験例)上記のそれぞれの摩擦材に対して、回転数1
800rpm、慣性量0.3kg・m ・sec2、係合回数4
000回の条件でフルサイズ摩擦試験を行い、摩耗率と
安定期の摩擦係数を測定した。結果を表2に示す。な
お、試験温度は200℃とし、実施例2の摩擦材につい
てのみ試験温度を100℃、200℃、300℃の3水
準とした。これは軽負荷(100℃)、中負荷(200
℃)、高負荷(300℃)に対応している。
【0015】
【表2】
【0016】(評価)実施例1,2,3を比較すると、
合金粉末の融点が低いと摩耗率が高くなっていることが
わかる。合金粉末の融点としては500℃が限界であ
る。また実施例7,8,9を比較すると、合金粉末のモ
ース硬度が高くなるにつれて摩耗率が増大し、実施例9
では実用上用いられない摩耗率となっている。したがっ
て合金粉末のモース硬度は4以下、好ましくは3以下と
する必要がある。
【0017】実施例2,4,5,6では、合金粉末の配
合量が変更されている。これらの結果を比較すると、合
金粉末の配合量が2重量%および20重量%の摩耗率が
実用上の限度に近く、2重量%未満または20重量%を
超える量の添加は避けるべきである。実施例2の7重量
%程度の添加量が最適である。さらに実施例2では、軽
負荷(100℃)、中負荷(200℃)、高負荷(30
0℃)の結果が示されているが、本発明の摩擦材は特に
軽負荷及び中負荷における摩擦性能に優れていることが
わかる。また高負荷での値は従来の摩擦材と同等のもの
であり、合金粉末の添加による悪影響はみられなかっ
た。
【0018】一方、比較例1では摩耗率が高く、比較例
2のように金属粉末を添加すると一層摩耗率が高くなっ
ている。これは錫粉末の融点が低いことが考えられる。
したがって錫を含む金属粉末を混合して用いても摩擦性
能を改善することは困難であり、所定の特性値を有する
合金とすることで初めて効果が得られることが明らかで
ある。 (実施例11)表3にも示すように、芳香族ポリアミド
繊維(「ケブラー」デュポン社製)5重量部、チタン酸
カリウムウィスカー10重量部、ガラス繊維5重量部、
スラグウール5重量部、硫酸バリウム42重量部、摩擦
調整剤としてのグラファイト2重量部及びカシューダス
ト6重量部、錫成分を30重量%含有する銅−錫合金粉
末10重量部、金属硫化物粉末としての三硫化アンチモ
ン粉末5重量部、フェノール樹脂10重量部を混合し、
金型内で成形してブレーキパッドを形成した。銅−錫合
金粉末の融点は750℃、モース硬度は2.5である。
【0019】得られたブレーキパッドについて、ブレー
キダイナモメータ試験機にて耐磨耗試験を行い、結果を
表1に示す。試験方法は、JASO−C427−83
(ブレーキ型:PD51s、ロータ:18mmベンチレ
ーテッドタイプ、イナーシャ:4kg・m・s2 、制動
初速度:50km/h、減速度:0.3G、制動ブレー
キ温度:250℃)にて行い、そのときの磨耗率を測定
した。またJASO−C406乗用車ブレーキ装置ダイ
ナモメータ試験区分P1で、In=5.0、第2効力5
0km/hの摩擦係数をフェード前、第3効力50km
/hの摩擦係数をフェード後として測定した。結果を表
3に示す。 (比較例3)銅−錫合金の代わりに、高融点金属粉末と
しての銅粉末7重量部、低融点金属粉末としての錫粉末
3重量部を用いたこと以外は実施例11と同様の組成に
て、比較例3のブレーキパッドを形成した。そして同様
に磨耗率と摩擦係数を測定し、結果を表3に示す。
【0020】
【表3】 表3より、実施例のブレーキパッドは比較例に比べてフ
ェード後の摩擦係数が高く安定している。また磨耗率も
小さくなっている。
【0021】したがって銅と錫の粉末を混合して用いる
よりも、銅と錫の合金を用いる方が摩擦性能が向上する
ことが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松川 照夫 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 原田 幹雄 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 錫を含み融点が500℃以上、モース硬
    度が4以下の合金を2〜20重量%含有することを特徴
    とする乾式摩擦材。
JP3275393A 1991-10-23 1991-10-23 乾式摩擦材 Pending JPH05117783A (ja)

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