JPH03255187A - ブレーキライニング - 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】 ［発明の分野］ 本発明はブレーキライニングに関する。特に、特性が敗
良されたアスベスト不合ブレーキライニングに関する。

［従来の技術］ 従来、ブレーキライニングは、フェノール樹１指と幾つ
かの通常使用される充填剤とからなる。それらの通常使
用される充填剤としては、例えば、グラファイト、炭素
質物質、ゴム粒子、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミ
ニウム、クレイ、炭酸カルシウム、鋼鉄繊組、真ちゆう
、アルミニウム、繊維状の亜鉛、切粉、ウール、銅粉、
海綿鉄、アラミド繊維、硫酸カルシウムホイスカーおよ
びそれらの類似物ある。通常、ブレーキライニングは、
上記のすべてのものが必要ではないが、それらの幾つか
が含まれている。元来はとんどのブレーキライニングに
は、さらにアスベストが含まれていた。それに対し、そ
の間、アスベストなしのブレーキライニングもまた開発
されていたが、それらの特性は、はとんどアスベストを
含むものに比べて劣っている。

ブレーキライニングは、他の摩擦製品のようにいくつか
の要求を満たす必要がある。要求される最も重要なこと
は、摩擦、温度抵抗、摩耗率、フェード（ブレーキがき
かなくなること）とその回復、固有強度、騒音そして熱
伝導率に関することである。

１ｆＬＭ＝ パラメーターは、多くの摩擦製品における約０．３から
強力なブレーキライニングに対する０、５まで変化する
ＰＪ擦係数である。摩擦係数は単位圧力の増加と噛みあ
っている面間の滑り速度の両方に従って減少する。そし
てブレーキ装置を設計する場合に、摩擦製品のどのよう
な型に対しても上記のことを考慮しなければならない。

それは温度−に昇につれて予測外に変化し、作動時の非
常に高い温度で急激に低下する。

葭度抵韮： フェードのない最大操作温度は、それぞれに対して以下
の通りである。

ドラムライニングおよび　　　　　２５０℃ドライ板ク
ラツチ 乗用車用ディスクバット　　　　　３００℃強力なライ
ニング、パッド　　　　３５０℃およびブロック 半金属製の摩擦製品　　　　　　　４００℃比較の目的
で書くと、乗用車においてはブレーキの標準操作では１
５０〜２５０℃の範囲の温度が発生し、一方大型の航空
機においてはその範囲は４００〜６００℃である。

匿且」： 標準的な操作状態において、ドラムあるいはディスク温
度が２００℃以上のときは、これはほとんど一定に維持
され、有機物で結合された製品の摩耗は指数関数的に増
加する。摩耗の寿命は、ライニングやパッドの硬さに必
ずしも依存しない。

硬い粒子でライニングに傷を付けること、あるいは高温
溶融、酸化のような明らかな摩耗の原因を別とすれば、
ブレーキの摩擦素子とブレーキの回転部品との粘着が生
し、摩擦素子の破片の離脱が発！ｔする。

フェードおよびその回′−： 頻繁にあるいは連続的にブレーキをかけた状況下におい
ては、そこでは高い温度が発生し、＃控係数は低下し、
ブレーキはきかなくなる。ブレーキを冷やすにつれてフ
ェードから回復する。それらの特性は、レーシングカー
のディスクにおけるように、摩擦素子の配合やローター
換気装置を設計する場合にきわめて重要である。

はＬ債且： すべての種類の摩擦素子はそれらが作動している間、か
なりの引張、剪断力に耐えられなければならない。樹脂
ベースの物質においては、素子の固有強度は繊維の補強
効率あるいは複合物の中で使用されている他の物質に依
存する。サーメットや炭素−炭素複合物においては、強
度はさまざまな構成成分間の凝集力に依存している。

虹ニ ライニングやパッドのある型においては、配合の際に含
まれる調整剤が、あるいは他の特性を妨げる騒８調整剤
を排除することが、はっきりした騒音因子となる。

旌広専１： 夫用上では、摩擦要素の熱伝導率は、ブレーキシステム
の／１１１圧機構およびブレーキ液の過熱を避けるため
に、ごく小さくなければならない。半金属製の素ｆはし
ばしば、熱伝導の影響を減少させるためにアスベストベ
ースの複合物の裏打として設計されている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、従来のブレーキライニングにくらべて
すぐれた、信頼性のある、そして改良された特性を有す
るアスベストを含まないブレーキライニングを提供する
ことである。

更に、本発明の目的は、フェート現象が少なく、よりよ
い回復性を示し、騒音そして熱伝導率の少ないブレーキ
ライニングを提供することである。

本発明の他の目的および利点は、以下に続く記載から明
らかである。

［発明の要旨］ 平均粒子径が５０〜７０μｍで、内部開放構造（ａｎ　
ｏｐｅｎ　１ｎｎｅｒ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　）を有し
、かつ開口部が１０−７ｍ以下の細孔を有する密な極限
結晶構造（ａ　ｃｌｏｓｅ　１１ｍ１ｔｅｄ　ｃｒｙｓ
ｔａｌ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する外殼を持つ、実
質上球形のゾノトライト型合成含水ケイ酸カルシウム粒
子を３〜３０重量％の範囲にて含むアスベストを含まな
いブレーキライニングはすぐれた特性を持っていること
が見い出された。特に本発明のブレーキライニングはフ
ェート現象が少なく、よりよい回復性を示し、騒音そし
て熱伝導率の少ないという特性を有している。

［発明の詳細な記述］ 本発明に従うアスベストを含まないブレーキライニング
は、通常、フェノール樹脂と、グラファイト、炭素質物
質、ゴム粒子、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニウ
ム、クレイ、炭酸カルシウム、鋼鉄繊維、真ちゆう、ア
ルミニウム、ｍ紛状の亜鉛、ウール、銅粉末、海綿鉄、
アラミド繊維、および硫酸カルシウムホイスカー、そし
て他の通常使用されている充填剤を含む群からなる従来
使用された充填剤とからなる。ブレーキライニングには
、ブレーキライニングの目的や特殊な要求によって異な
るが、上記の物質のうち少なくとも幾つかの物質が含ま
れる。

特に、アスベストを含まないブレーキライニングは、多
くの見地から改良され、そしてこれは他の構成成分によ
るのであるが、少なくとも一つあるいは二つの見地から
改良されることがわかった。上記の改良は、ブレーキラ
イニングが、平均粒子径が５０〜７０μｍで、内部開放
構造をイｆし、かつ開［１部か１０−７ｍ以下の細孔を
４４’する密な極限結晶構造を有する外殼を持つ、実質
上球形のゾノトライト型合成含水ケイ酸カルシウム粒子
を３〜３０重四％の範囲にて含む場合に達成される。

これらの物質としては、例えば、オランダのプロマット
、ベーファウ、フィルフェアズーム（Ｐｒｏｍａｔ　Ｂ
、Ｖ、　、Ｈｉｌｖｅｒｓｕｍ　）社によって提供され
ている、商品名「プロマクソンＪ　　（Ｐｒｏｍａｘｏ
ｎ）という商品を利用することかてきる。

それらの合成カルシウムケイ酸塩は、すぐれた特性をも
っている。これを例えば、塗料やコーティング剤におい
て使用すると、経時的な安定性や粘度が改良される。そ
れらは、保存の間および硬化する間にエポキシ樹脂系の
レオロジー特性を安定化させた。しかし、今度またこの
製品を使用することによって、ブレーキライニングの特
性を改良することができることが分かった。複合物のレ
オロジー的な、そしてよりよいＳ械的特性に加えて、特
別な結晶化学的な構造によって、ブレーキをかけている
間に、特有の冷却効果が得られる。

これは１９８９年の９月にプロマット、ベーファウ社の
製品を宣伝する際に初めて公に述べられた。この間、ブ
レーキライニングに対していくつかの異なった組成で再
現性のある測定結果がえられ、たくへき良い結果か確認
された。

ブレーキライニングを作成するための複合物を取扱って
いる間のすぐれた特性に加え、本発明に従うブレーキラ
イニングは、フェード現象が少なく、その同視が良く、
騒音および熱伝導率が少ないということに関して特に優
れた改良された特性を示す。さらに本発明に従うブレー
キライニングは通常の特性の′Ａ整剤を使用し、通常の
方法で、設計変更が行なえる。それらの機能は３次のま
とめにおいてボされているようにＮＨである。

す、下金臼 摩擦調整剤 摩擦抑制 研磨調整剤 カシュウナッツレジンおよび その粉末レジン 炭素質物質 アルミナ、重晶石（７５μｍ 以下の粒子径） 摩耗抑制 ゴム粒子、 炭素質物質：粉末石灰石、 重晶石、クレイ、細かく砕か れたシリカ 騒音抑制 回復の抑制　−ゴム粒子、炭素質物質 アフター フェート　−　曲鉛の切粉、アルミニウムの切粉 表面層の掃 除のため　−真ちゅうの切粉、銅粉末 に記の調整剤のあるものは二つの特性の機能を持ち、ま
たあるものは明らかに反対の機能を持っている。例えば
、無機材料は騒音を与えるが、最低のコストで炸耗が改
良される。そして、騒音を減少させるために他の調整剤
を使用してバランスを取ることが要求させる。しかしな
がら、それらのすべての材料は、完成された製品の性能
に対して種々の方法で寄与する。

ブレーキライニングは、全て同様な基本的三段階の工程
で作成される。主要で、恐らく最も基本的な段階は、複
数の成分を混合することにある。

これは決して単純ではない。なぜなら、その配合物には
、繊維、粉末、異なった比重の個々の微粒子からなり、
そして粘着性のある硬くない樹脂粒子が含まれているか
らであり、また、それらのすべては、乾燥状態で密に混
合されなければならないからである。混合操作は、両方
向の回転が可能な機能をもつ複数のへらの付いたミキサ
ーで行なわれる。

１二段階において、摩擦要素がプレ成型される。成型で
は、上記の混合物の一部を量り取り、プレスモールドの
くぼみにのばし、高圧下、一般に１５０℃の温度を超え
ない温度で行なわれる。

成型は、製品の型や使用する樹脂にもよるが、５〜３０
分間で終える。

最後に、プレ成形物は、新しく、手による処理が可能な
段階で、最終製品の形にてプレスから取り出され、トレ
イに重ねられる。それから数時間の間、１８０〜３００
℃の温度でオーブンで硬化させられる。作成される製品
の型によって、硬化時間や温度は変えられる。

すべての製品は仕」二のための最終段階が必要である。

ブレーキライニングは、特定な半径を持つように而が削
られ、面取りがほどこされる。ブレーキライニングには
、また背板に取り付けるためのリベットを通すための正
確で、でこぼこのないざら型のドリルの穴を設ける必要
がある。

本質的に、製造者は、アスベストを含まない摩擦製品の
開発を試みる場合には二つの選択ができる。それは、従
来の有機ライニングに使用されているアスベストを他の
物質に置き換えること、あるいは異なった素材を用いる
ことで製品について全く新しい＃ｉ想をねらうことのい
ずれかである。

後者の概念は、ある分野において、高性能と高温が要求
されるという理由で製品のベースとなるアスベストのみ
を置き換えた炭素混合物の導入によって達成されている
。

従来のブレーキライニングのアスベストを置き替える場
合には、製品の性能と材料の選択の両方について多くの
制限が生じる。アラミド、鋼鉄、ガラスそしてアルミノ
ケイ酸塩繊維は、セルロース、実Ｎ　、アタパルジャイ
ト、ケイ灰石、１１藻上、そしてｍＭＬ状でない蛇紋石
のような調整剤や強化材料と共に使用することが好まし
い。

ｆ！ｔＷＸ製品においてアスベストを取って代えること
の４１利な点と不利な点は次の第１表にまとめられてい
る。

以１・°示臼 ブロマクソン、すなわち、平均粒子径が５０〜７０μｍ
で、内部開放構造を４丁し、かつ開口部が１０−７ｍ以
Ｆの細孔を４Ｔする密な極限結晶構造をイＩする外殼を
持つ、実質上球形のゾノトライト型含成含水ケイ酸カル
シウム粒子をブレーキライニングに使用すると以下のよ
うな結果がえられることか分かった。

！。混合物の調製 プロマクソンＲの添加は、すべての成分の良６’ｆな分
散性や均質性を１；Ｉるのに非常に役立ち、そして混合
物の処理操作における分離を防止する。

２゜成型体 初期強度の著しい増加があるため有利である。

３゜完成した製品 プロマクソンの添加は、機械的強度、特に、たわみ強度
を増加させる。そのうえ、フェード抵抗やｔｔＳ＝特有
の安定性を改善する。硬さを改良することはクリーニン
グに関して有利となる。なぜなら、ダストは殆ど生じな
いし、ダストはブレーキの中にも、周囲にも放出されな
い。熱伝導率の減少によって、高温における特性が改良
される。そしてそれゆえ、ブレーキの他のパーツの温度
の上昇は低くおさえられる。

本発明の奸ましい態様は、次の実施例にＡ８載されてい
る。しかしながら、これらは本発明の範囲を制限するも
のではない。

［実施例１］ アラミドバルブ、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、ス
チールウール、グラファイト、フェノール樹脂および炭
酸カルシウムを含む、アスベストを使用していないブレ
ーキライニングの標準的な組成が混合物■において示さ
れている。炭酸カルシウムの含イｊ′量は、少なくされ
、はとんど合成ゾノトライト（本発明に従って使用され
たプロマクソン（Ｐｒｏｍａｘｏｎ　：商品名）に置き
換えられた。それらの新しい混合物は、ＩＩ〜■に示さ
れている。

Ｌ記の組成のすべては次の第２表に記載されている。

ブレーキライニングは上記の混合物から製造された。そ
してブレーキライニング業において使用される標準テス
トに従って試験された。結果は以下の通りである。

６つのすべての混合物の摩擦値コードはほとんど回じで
あった。−数的な使用での温度−ｈ　Ｓ７−に対する摩
擦値は、混合物Ｖと■において５〜１０％増加したが、
混合物■〜■においてはほとんど同しであった。しかし
ながら、フェードテストは、混合物Ｖ〜■は混合物１よ
りはるかに良い結果をもつことを示した。さらに混合物
■〜■は混合物Ｉより低ノイズを与えることが観察され
た。温度の上昇はその後に生じたことがドラムの温度を
測定することによって示された。これは混合物■〜■に
従うブレーキライニングは更に低い熱伝導率を持ってい
ることを意味している。

［実施例２］ アスベストを含まないブレーキライニングの九の他の一
般的な組成は、充填剤として合成ゾノトライト（プロマ
クソン：商品名）を添加することと、部分的に他の充填
剤に置き換えることにより変更された。それらの組成か
らブレーキライニングを製造することは、混合物を扱っ
ている間の混合することに関してより容易であって、あ
まり規習されないことが観察された。そのうえ、硬化す
る前の初期強度は改良されることが観察された。

最終製品はプロマクソンを使用しない製品と比較された
。そして、最終製品のすべては改良された多くの点、特
に、フェード現象がなく、よりよい同腹性を示し、騒音
がなく、熱伝導率が減少することに関する特性において
、少なくとも類似していることが観察された。

［実施例３］ 実際の自動車での試験における摩擦係数と温度との関係
を第１図に示す。

自動車試験結果（クラウステスト；　Ｋｒａｕｓｓｔｅ
ｓｔ　）は、ソニーガース　バギット　アー・ゲー社（
Ｒｕｔｇｃｒｓ　Ｐａｇｉｄ　Ａ、Ｇ、）から１ｉＩら
れたのものである。

試験条件ニブレーキ圧＝３０バール（Ｂａｒ）笛１図に
おいて、Ａは、本発明に従う、プロマクソン（Ｐｒｏｍ
ａｘｏｎ　）を含むブレーキライニングの温度に対する
摩擦係数の関係を示すグラフであり、またＢは、プロマ
クソン（Ｐｒｏｍａｘｏｎ）を含まないブレーキライニ
ングの温度に対する摩擦係数の関係を示すグラフである
。

【図面の簡単な説明】

祁１図は、実際の自動車での試験におけるｔ′ｔ？係数
と温度との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フェノール樹脂と、グラファイト、炭素質物質、ゴ
   ム粒子、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニウム、ク
   レイ、炭酸カルシウム、鋼鉄繊維、真ちゆう、アルミニ
   ウム、繊維状の亜鉛、切粉、ウール、銅粉末、海綿鉄、
   アラミド繊維、および硫酸カルシウムホイスカーから選
   ばれる通常使用される充填剤とからなるアスベストを含
   まないブレーキライニングであつて、 平均粒子径が５０〜７０μｍで、内部開放構造を有し、
   かつ開口部が１０＾−＾７ｍ以下の細孔を有する密な極
   限結晶構造を有する外殼を持つ、実質上球形のゾノトラ
   イト型合成含水ケイ酸カルシウム粒子を３〜３０重量％
   の範囲にて含むことを特徴とするブレーキライニング。 ２、上記アスベストを含まないブレーキライニングにお
   いて、ゾノトライトの合成含水ケイ酸カルシウム粒子の
   添加量が、５〜２５重量％の範囲にあることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のブレーキライニング。