JPS6392843A - 焼結摩擦材 - 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、焼結摩擦材に関する。

本発明の焼結摩擦材は、自動車等をはじめとしたブレー
キ、クラッチ用の摩擦材として利用されるものである。

〔従来の技術〕

従来の乾式クラッチもしくはブレーキ用摩擦材等におい
ては、アスベスト系の基材を合成樹脂等の接着剤で固化
させたものが広く使用されている。

しかし、この種の摩擦材は、温度の上昇につれて摩擦係
数が低下するものが多い。このため、高負荷条件下で使
用される摩擦材料は、Ｃｕ粉、Ｃｕ合金粉、Ｆｅ粉、Ｆ
ｅ合金粉、もしくは、これらの金属粉末をベースとした
ものが開発されている。

上述の金属粉末をベースとしたものは、このベース金属
に対し、Ｓｎ、Ｐｂ、黒鉛、ＳｉＯ２、ＡＩｔｚＯｘ、
ＺｒＯ□等の各成分の粉末を添加し、成形、焼結した焼
結合金が使用されている。

具体的には、次のようなものが工夫されている。

耐摩耗層としてＦｅ、Ｃｕ系のベースにＳｎ。

５ｉＯｔ、黒鉛、Ｐｂを添加したものが特開昭６１−９
６２２６号に開示されている。

また、Ｓ　ｌｏｇ　、Ａｌｚ　Ｏｚ　、Ｚｒ０ｚとこれ
らの複合酸化物を添加したものが、特開昭５８−２０３
２３８号に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、これらの摩擦材料も、更に厳しい条件下で使
用した場合には、摩擦熱によって基材であるＦｅ、Ｃｕ
等のベース部分が酸化し、それに伴う強度の低下により
摩擦材料の外周部に割れ、欠け、脱落が発生するという
問題が生じた。

これに対し、外周部を金属枠で被うことにより、強度低
下を防ぐ方法も考えられるが、摩擦特性、摩耗特性が低
下してしまうので、採用できなかった。

したがって、本発明の目的は、摩擦特性、摩耗特性を低
下させることな（、高負荷使用時でも耐え得る強度を備
えた摩擦材を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明にかかる焼結摩擦材は、摺動面において
その外周部と内部で黒鉛の含有量を変え、外周部の黒鉛
の含有量を少なくすることを特徴とする。

本発明にかかる焼結摩擦材は、具体的には次の構成をと
る。

銅系もしくは鉄系の焼結摩擦材であって、摺動面におい
て外周部に含まれる黒鉛量を２．０ないし８．０Ｗｔ％
とし、内周部に含まれる黒鉛量を９．０ないし１６．０
Ｗｔ％としたものである。

〔作用〕

上述したように本発明にかかる焼結摩擦材は、摺動面に
おいてその外周部と内部で焼結材料の黒鉛の含有量を変
え、外周部の黒鉛の含有量を低くしたので、外周部の剛
性が高くなり、高負荷使用時でも亀裂の発生点となり難
くい。

外周部の黒鉛含有量が８．０Ｗｔ％を越えるときは、剛
性が低くなり、また、内周部の黒鉛の含有量との関係で
内周部との強度差が小さくなるため、高負荷時に亀裂が
発生し易くなる。また、外周部の黒鉛の含有量が２．０
Ｗｔ％未満になると、相手材との溶着を生じ易く、摩擦
特性および摩耗特性が低下し、相手材の摩耗量も増加す
るので、外周部の黒鉛の含有量は、２．０ないし８．０
Ｗｔ％とした。

そして、内周部の黒鉛の含有量が１６．０Ｗｔ％を越え
ると、その摩擦特性および摩耗特性が低下するとともに
、剛性が低くなるため、外周部の強度が畜くても強度が
低下する。また、内周部の黒鉛の含有量が９．０れ％未
満になると、外周部の黒鉛の含有量との関係で外周部と
の強度差が小さくなるため、高負荷時に亀裂が発生し易
くなる。したかって、内周部の黒鉛の含有量は、９．０
ないし１６．０讐ｔ％とした。

〔実施例〕

次に、第１図ないし第２図に基づき、本発明にかかる焼
結摩擦材の実施例を説明する。

なお、本実施例は、本発明にかかる焼結摩擦材をディス
クブレーキのパッド材へ適用した例である。

第１図（ａ）は、ディスクブレーキパッドの平面図、第
１図（ｂ）は、第１図（ａ）における■ｂ−１ｂ線矢視
断面図である。

第１図において、ディスクブレーキバッド１０は、図示
したａ、ｂ、ｃがそれぞれ８０ｍｍ、５０龍、１０ｍと
なるように、薄板状に後述する焼結材料で作られ、外周
部１２と内周部１４で構成される。外周部の幅ｄは、種
々変えて作られた。

外周部１２と内周部１４は、次に述べる黒鉛の含有量の
異なる２種類の焼結材料で製作された。

これらの焼結材料は、黒鉛量とＣｕｊｌを除き同一成分
である。同一成分は、重量比で７．０％のＳｎ、５．０
％のＺｒＯ２，８％のｐｂからなる各粉末である。これ
らの各粉末に異なる量の黒鉛粉末を添加した混合粉末を
成形、焼結し、外周部１２および内周部１４の黒鉛の含
有量を種々変えて、次のようにして作られた。なお、黒
鉛の含有量は、ベース金属であるＣｕ量により調整して
変化させた。したがって、黒鉛の含有量が多いときは、
Ｃｕ１ｌが少なく、逆に黒鉛の含有量が少ないときは、
Ｃｕ量を多くした。

まず、第２図（ａ）に示すように、成形機１６のダイス
１８とその中央に配設されるコア２０と下バンチ２２か
ら構成されるキャビティ２４に上述した混合粉末２６ａ
を充填する。この混合粉末２６ａは、黒鉛の含有量が相
対的に少ないものである。

次に、上バンチ３０ａを下降させ、コア２０を下降させ
ても混合粉末２６ａが崩れないように、混合粉末２６ａ
を低圧で圧縮する（第２図（ｂ）に示す）。

次に、コア２０を下パンチ２２の上端面まで下降させる
（第２図（Ｃ）に示す）、そして、外周部に充填された
混合粉末２６ａの内周部のキャビティ２８に混合粉末２
６ａより高い黒鉛の含有量を有する混合粉末２６ｂを充
填する（第２図（ｄ）に示す）。その後、先端部が平坦
な上パンチ３０ｂを下降させ、混合粉末２５ａ、ｂを圧
縮して成形体３２を得る（第２図（ｅ）に示す）、下バ
ンチ２２とコア２０をダイス１８の上面まで上昇させ、
成形体３２を取り出した（第２図（ｆ）に示す）。

上述のように、黒鉛の含有量が少ない外周部と多い内周
部を同時に一軸方向に圧縮したので、得られた成形体３
２の外周部の黒鉛の含有量は内周部より多くなる。

その後、成形体３２を窒素雰囲気中で、焼結を行い、第
１図に示す焼結摩擦材としてのディスクブレーキパッド
１０を製造した。

焼結温度は７５０℃で、６０分間にわたり焼結した結果
、外周部１２の黒鉛量が内周部１４より少ない焼結摩擦
材が得られた。

上述のようにしてディスクブレーキパッドを作製し、外
周部および内周部の黒鉛の含有量を変え、さらに外周部
の幅を変えて実験を行った。その際、表１のように、外
周部の黒鉛の含有量が２．０ないし８．０Ｗｔ％、また
、内周部の黒鉛の含有量が９．０ないし１６．０Ｗｔ％
の範囲をはずれるものを比較例として実験を行った。そ
れらの試験結果を表２および表３に示す。

表１ なお、摩擦摩耗試験は、次の試験条件で実施された。

相手ディスク材−・−−−−−・Ｆｅ１２（ＪＩＳ規格
）材ディスクの周速−−−−−−−４０ｍ　／　ｓ　ｅ
　ｃパッド荷重・＝−−−−−１７ｋｇ　／　ｃｄパッ
ド荷重周期・−一一−−−・４０秒バッド荷重回数−−
−−−−・５００回表２ 表３ 表１〜３より明らかなように、実施例１〜４においては
、摩擦係数は安定しており、摩耗量も少ない。また、試
験終了後において、外周部１２に割れや、欠けは認めら
れなかった。

一方、比較例１においては、摩擦係数の安定性、摩耗量
は問題がないが、試験後に外周部１２に割れが発生して
いた。

比較例２〜６において、摩擦係数が不安定であったり、
摩耗量が多い上、試験終了後において外周部１２に割れ
や、欠けが発生していた。

したがって、比較例のものは、高負荷用の摩擦材として
は不適であるが、本実施例のものは、好適に使用可能で
あることが分かった。

なお、本実施例において、外周部１２の厚さが４ｆ１未
満のものは、実用上問題がない程度であるが、若干のク
ランクが見られた。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

たとえば、上述の実施例においては、焼結摩擦材の外周
部を所定の厚さで内周部より黒鉛含有量を少なくしたが
、外周部の全てではなく、部分的に黒鉛含有量を少なく
することも可能である。

〔発明の効果〕

以上より、本発明にかかる焼結摩擦材によれば、摺動面
は従来と同様の表面状態を保つことができる上、外周部
の剛性が高いことにより、高負荷使用時でも亀裂の発生
点となり難くいので、摩擦特性、摩耗特性を低下させる
ことなく、高負荷使用時でも耐え得る強度を備えた摩擦
材が得られる。

また、焼結材料の黒鉛含有量を変えるだけで良いため、
割れや欠けを防止するための補強材等を別に用意する必
要がないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は、本発明にかかる焼結摩擦材の実
施例を説明するための図面である。 第１図（ａ）は、ディスクブレーキパッドの平面図であ
る。 第１図（ｂ）は、第１図（ａ）におけるＩｂ−ｒｂ線矢
視断面図である。 第２図（ａ）は、粉末成形機の模式的断面図であり、外
周部へ粉末を充填した状態を示す図である。 第２図（ｂ）は、上パンチを下降させて充填した粉末を
圧縮した状態を示す同断面図である。 第２図（Ｃ）は、コアを下降させて内周部のキャビティ
を形成した状態を示す同断面図である。 第２図（ｄ）は、内周部へ粉末を充填した状態を示す同
断面図である。 第２図（ｅ）は、充填した粉末を圧縮した状態を示す同
断面図である。 第２図（ｆ）は、圧縮した成形体を取り出した状態を示
す同断面図である。 １０・・・−・摩擦材（ディスクブレーキバンド）１２
−・・・−・−・外周部 １４−・−内周部 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図（ａ） １ｎ １０−−−−一摩擦材（ディスクブレーキパッド）１２
−−−−一外周部 １４−−−−一内周舶 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 銅系もしくは鉄系の焼結摩擦材であって、 摺動面において外周部に含まれる黒鉛量を２．０ないし
   ８．０Ｗｔ％とし、内周部に含まれる黒鉛量を９．０な
   いし１６．０Ｗｔ％としたことを特徴とする焼結摩擦材
   。