JPH01204728A - ディスクブレーキパッド - 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、スチールファイバーを主体とする基材を使用
したディスクブレーキパッドに関する。

［従来の技術］ 非石綿系ディスクブレーキパッドの基材としてスチール
ファイバーを用いる方法が知られている。

スチールファイバーは、ディスクロータと同種の金属で
あり相手材への凝着を利用して高い摩擦係数μの確保を
行なっている。しかしスチールファイバーの凝着により
ロータ表面に摩擦面荒れが生ずる。このためロータの１
９！擦面荒れに基因するブレーキ振動が発生する欠点を
もつ。これを防止する方法としてブレーキパッドを構成
するｆｆ！！擦材中に潤滑剤を添加する方法、特にグラ
ファイトを添加方法が知られている。しかし、グラファ
イトの添加は摩擦係数μを低下させる。また前記グラフ
ァイトの添加量を多くすると結合剤の樹脂の流れが良く
なり緻密なｒ！ＡＩ！！材（気孔率の小さい摩擦材）と
なり摩擦係数が小さくなるだけでなくフェード、ブレー
キ鳴きにも悪影響を与える。

また特開昭５６−９２９８２号公報には、スチールファ
イバーと熱硬化性樹脂との濡れ特性を改善するために、
予めスチールファイバーの表面に液状の熱硬化性樹脂を
付着し硬化させて樹脂被膜を形成することの開示がある
。また特開昭５９−７７１３８号公報には、スチールフ
ァイバー表面に四三酸化鉄＜Ｆｅ５Ｏａ　）皮膜を形成
し、スチールファイバーの防錆性と圧縮特性を＾める方
法の開示がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記スチルファイバーの表面を熱硬化性
樹脂等で被覆する方法は、結合剤との濡れ性を改善する
ことにより得られる摩擦材の強度を向上することはでき
る。しかしスチルファイバーがロータに凝着することを
必要程度に阻止することができない。また酸化被膜を形
成する方法も防錆効果はあるが摩擦特性を向上させるこ
とはできない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでスチールファ
イバーを主要な基材とするディスクブレーキパッド（以
下パッドと略す）とロータとの凝着を少なくし、ロータ
の摩耗を改善したディスクブレーキパッドを提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のディスクブレーキパッドは、スチールファイバ
ーを主要な基材ｍ維として形成され、前記スチールファ
イバーは樹脂被覆、熱処理による炭化処理を行って形成
した炭化皮膜を表面部分に沈着させたものであることを
特徴とする。

前記スチールファイバーの表面部分に形成される炭化皮
膜は１０μｍ以上の膜厚を有することが好ましい。この
炭化皮膜は、樹脂を炭化したもので主として炭素で形成
されている。炭化皮膜は好ましくは黒鉛を主体とするも
のがよい。

この炭化皮膜の形成は、まずスチールファイバーの表面
にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂の未硬化溶液を付着
させ、加熱硬化して樹脂被覆膜とする。ついで加熱温度
を高めて炭化させる。なお炭化した後ざらにＣＶＤ　（
化学気相成長法）処理等を行い黒鉛化させたり、黒鉛を
形成してもよい。

本発明のパッドは通常の摩擦材の製造方法と同様に製造
することができる。すなわち炭化皮膜を形成したスチー
ルファイバーとさらに必要に応じて金属繊維、ヒラミッ
クス繊維、有機繊維等を併用した基材繊維とフェノール
樹脂等の結合剤粉末および主として摩擦および摩耗を調
整する添加剤を加えてバンバリーミキナー等の混合機で
混合して混合原料とする。この混合原料を型内に充！眞
し、押圧して予備成形を行ない粗形材を製造する。次に
加熱型内に粗形材を入れ熟成形、熱処理して、一体的に
硬化結合した摩擦材とすることができる。

［発明の作用と効果］ 本発明は、炭化皮膜を表面部分に沈着させたスチールフ
ァイバーを主要な基材繊維として形成されるディスクブ
レーキパッドである。この炭化皮膜を形成したスチール
ファイバーにより硬度が小さく、気孔率、圧縮歪が大き
なポーラスな摩擦材を形成することができる。

この摩擦材で形成したパッドは、凝着により相手材であ
るロータの摩耗を低減することができるとともに、炭化
皮膜の摩耗により生ずる炭化物が潤滑剤として働き、露
出したスチール面で摩擦係数を高めることができる。さ
らにスチールファイバーの表面が炭化皮膜で被われてい
るため摩擦材内部でスチールが錆るのを防ぐことが可能
となる。

さらにスチールファイバーを基材ｍ維として形成したパ
ッドは、通常高摩擦係数化を要求されるものに使用され
る。そこで潤滑剤の添加ｍを少なくしなければならない
。しかし、潤滑剤量を少なくすると相手材との凝着が増
加し摩耗が増加する。

しかし本発明ではスチールファイバー表面の炭化皮膜が
潤滑剤として働（ため、摩耗を少なくして摩擦係数を高
めることができる。またこのＳ振材を相手材の摩耗しや
ずい特定部位に配置して相手材損傷性の少ないパッドと
することができる。

［実施例］ 以下実施例により本発明を説明する。

（スチールファイバーの炭化皮膜形成）ファイバー径５
５μｍ１ファイバー長さ２（Ｍｍのスチールファイバー
の表面にフェノール樹脂のメタノール溶液を噴霧し、乾
燥してスチールファイバーの表面部分を樹脂の薄膜で被
覆した。ついで約３００℃に加熱してフェノール樹脂を
硬化させた。さらに不活性気体下で１０００℃に約１分
間加熱処理して樹脂層を炭素化ないしは黒鉛化させた。

ついで２０００℃でＣＶＤ処理（炭化水素ガスの熱分解
によるＣＶＤ法）を真空雰囲気下で約２分間行ない炭化
皮膜の炭素の黒鉛化ないしは黒鉛の沈着を行ない黒鉛を
主とする炭化皮膜を表面部分に有するスチールファイバ
ーを製造した。

被覆されたスチルファイバーをｘｔａ回折分析分析なっ
て結晶構造で区別した。

この炭化皮膜の厚みはスチールファイバーを結合剤と添
加剤とに混合して成形した摩擦材の断面を切断してスチ
ールファイバーの表面を顕微鏡で観察してパッド断面の
スチールファイバーの断面拡大写真により被覆膜厚を測
定したところ１５μｍであった。

（パッドの製造） このディスクブレーキパッドは第９図にその平面図に示
すように、はぼ四辺形の厚板状である。

このパッドの裏面にはパックプレートが結合されている
。

第１表に示す組成割合で表面を炭化皮膜を形成したスチ
ールファイバーと、フェノール樹脂、有機成分工として
カシューダスト（粒径１００μｍ以下）、有機成分■と
してラバー（粒径５００μｍ以下）、無機潤滑剤として
金属硫化物（粒径５Ｏμｍ以下）、微粉末黒鉛（粒径５
μｍ以下）、無機充填剤として硫酸バリウム、（粒径２
０μｍ以下）、アブレツシプ材として５ｉｆｔ　（粒径
２０μｍ以下）の混合物を成形型内に配置し４００ｋａ
／ｃｗｔの加圧力で圧縮して予備成形体を得た。

次いでこの予備成形体を１６０℃に加熱した成形型内で
加熱圧縮成形したａ！擦振材製造した。この摩擦材を１
８０℃の加熱炉に１６時間保持しポストキュアーを行な
った後、摩擦材の表面を研磨しバックプレートへの接合
を行ない本実施例のパッドとした。得られたパッド断面
模式図を第７図に示す。スチールファイバー２はその表
面部分に炭化被膜３が形成されている。そしてスチール
ファイバー２、有機添加物１０および無機添加物１１が
マトリックスを形成する結合剤１２中に分散している。

比較例はスチールファイバーを５５重量％、微粉末黒鉛
を１０重Ｄ％とした以外は実施例と同様の組成でパッド
を製造した。

得られたパッドの物性を第１表に合せて示す。

第　　１　　表 ＊２枚重ね３ｔｏｎ加圧時の歪量 （実施例２） 第８図に示すディスクブレーキの模式図を示す。

ロータ１の空転時にロータに対しアウター側パッド６で
は上端面で、インナーパッド７では下端面が引摺りをお
こしてロータが摩耗（黒色部）する。

そこで第９図、第１０図に示すように引溜りをおこしや
すい部分（上端面、下端面）に炭化皮膜を有するスチル
ファイバーを基材＄１１１に用いた摩擦材９を、他の部
分を通常のスチルファイバーを用いた摩１１４４Ｂを配
置してパッドを形成した。このパッドを用いてロータの
空転による摩耗試験を行なったところロータの摩耗はご
く微量であった。

（評価） パッドによるロータの摩耗試験を行なった。実施例品と
比較例品とを用い、ＪＡＳＯＭ格０４０６に記載されて
いるブレーキダイナモメータを使用して評価を行なった
。試験コードは第２表に示す指示に基づいて制動と空転
の繰返しを１サイクルとする試験を行なった。その結果
を第１図に示す。第１図は縦軸に摩耗量を横軸が単位ナ
イクル第２表 を示す。第２図にはロータの概略断面を示しその摩耗量
を測定した測定点を示す。摩耗量はロータの両面の各端
部と中央の計六点を測定した平均値で示す。第１図のグ
ラフにおいて比較例は第２サイクル以模より摩耗量が増
加しとくに第５サイクル以降急激に増加して試験終了後
には１２５μｍに達した。一方本実施例品はナイクルの
増加に伴いロータ摩耗量は増える傾向にはあるが、比較
例はどではなく試験終了後のロータ摩耗量は１８μｍで
比較例の１４％程度で良好な結果であった。

次にＪＡＳＯ規格Ｃ４０６に基づきパッドの摩擦係数の
変化の比較を行なった。その結果を第３図、第４図に示
す。第３図は第２効力で速度が５０ｋｍ／ｈ、第４図は
第２効力で速度が１１００ｋ／ｈの時の摩擦係数の変化
を示すもので縦軸が摩擦係数μで横軸は油圧を表わして
いる。

比較例量は低油圧域ではアブレッシブ効果を示し摩擦係
数が高い。しかし高油圧側になるにつれて添加されてい
る潤滑剤の微粉末黒鉛の効果が現われてＩ！！ｔａ係数
が低下していく傾向を示している。

一方本実施例品では、低油圧域では初期の摩擦係数が低
くいが、油圧が高くなるにしたがって炭化皮膜が摩耗し
スチールファイバーが露出することにより高い摩擦係数
を保持している。

更に高い摩擦係数を保持する理由としては、本実施例で
は第１表の物性値に示すように硬度が小さく気孔率が大
きく耐圧縮歪が大きいために、ロータと摩擦材との馴み
が良く（当りが均一化し接触面積が増加）なったと考え
られる。

また低圧時の摩擦係数が低いことや気孔率が大きいこと
はブレーキ鳴き特性を良くする効果を有する。第５図に
は低圧時の１１！擦係数とブレーキ鳴き発生率との相関
図を示す。摩擦係数が高くなると鳴き発生しやすいが本
実施例の場合は、ブレーキ鳴き発生率が低くしかも摩擦
係数も好ましい所（白丸）に位置している。第６図は摩
擦材の気孔率と鳴き発生率との相関を示す図である・。

気孔率が小さい場合の方が鳴き発生率が高い。本実施例
（白丸）の気孔率は鳴き発生率の低いレベルにあること
を示している。したがってブレーキ鳴き特性のすぐれた
摩擦材でる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例と比較例の摩耗量を丞すグラフであり、
第２図はロータの断面図で摩耗ａ測定点を示し、第３図
と第４図は油圧変化による摩擦係数の変化を示すグラフ
であり第３図は速１５０ｋｍ／ｈ、第４図は速度１１０
０ｋ／ｈのものである。第５図は鳴き発生率と低圧時の
摩擦係数との相関を示すグラフであり、第６図はＩＩ擦
係数と気孔率との相関関係を示すグラフである。第７図
はパッドの模式断面図であり、第８図は空転時のパッド
とロータとの状態を示す平面模式図であり、第９図はイ
ンナーパッドの摩擦面を第１０図はアウタパッドの摩擦
面を示す模式図である。 １・・・ロータ ２・・・スチールファイバー ３・・・炭化被膜　　　　４・・・パッド５・・・バッ
クプレート　６・・・アウターパッド７・・・インナー
パッド ８・・・スチールファイバーによるパッド９・・・炭化
被膜をもつスチルファイバーによるパッド １０・・・有機添加剤　　１１・・・無機添加剤１２・
・・結合樹脂 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　　弁理士　　大川　宏 第２図 ム　　　　ム　　　　ム 第３図 第４図 ：ｉｉ￥Ｌ（ｋｇｔ／Ｃｍ） 気孔率［’／、〕 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スチールファイバーを主要な基材繊維として形成
   されるディスクブレーキパッドにおいて、前記スチール
   ファイバーは、樹脂被覆、熱処理による炭化処理を行な
   って形成した炭化皮膜を表面部分に沈着させたものであ
   ることを特徴とするディスクブレーキパッド。