JPH0460225A - 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、車両などに使用されているブレーキの制動時
に発生する低周波振動による異音の発生を抑制したブレ
ーキパッドに関する。

［従来の技術］ 従来、デスクブレーキパッドはバックプレートとバック
プレートの一面に結合された有機系摩擦材やセミメタリ
ック摩擦材とから形成されており、制動時にローターに
高血圧で摩擦することでブレキが作動する。この制動時
に発生するブレーキ鳴きなどの騒音に対しては種々の対
策がなされている。たとえば、ブレーキの自動振動によ
る鳴き（１００００Ｈｚ前後の高周波振動）対策として
は以下のようなことがおこなわれている。

（１）パッド；気孔率を大きくしたり、添加剤中のダス
ト類の量を多くしてパッドのダンピングを良くする。摩
擦材の裏金のバックプレートにダンピング性の良い材料
を挿入して振動エネルギーを吸収する。シムを用いて振
動エネルギーを吸収する（グリース等で効果を高めるこ
ともめる）。

（２）キャリパ−；対向型、多ピストンにして面圧分布
を均一にして振動エネルギーの発生を抑える。

（３）ロータ；ダンピング材（液体、砂など）をロータ
内に封入してこれの動きで振動エネルギーを吸収する。

または、リングをロータにまきつけリングとロータのす
べりで振動エネルギーを吸収する。

たとえば特開昭５５−１５７６７３号公報には、高炭素
鉄粉、有機系摩擦調整剤、黒鉛、二硫化モリブデンなど
の調整剤、カシュー粒子、金属繊維、結合剤とからなる
組成により摩擦係数を高めブレーキ騒音を抑制したセミ
メタリック系ドラムブレキのライニング材が開示されて
いる。また特開昭５５−１１５６３６号公報には、ライ
ニング中の物質の熱分解によりフェノール樹脂より生成
されるハイドロパーオキサイドを安定化する傾向が鉄よ
り大きいコバルト、マンガンなどの材料を、摩擦材中に
配合して制動輪への異物の凝着を防止したブレーキの開
示がある。

しかしこれらの方法では、ブレーキ鳴き現象のような高
周波振動や通常音の領域の振動については効果があるも
のの、数百Ｈ７の低周波領域の振動（以下異音と呼ぶ）
の対策とはならない。

鳴きのような高周波振動は、伝達系、拡散系でダンピン
グ特性を良くすると収束しやすいので、上記の方法を用
いることで効果があげられる。しかし、異音のような低
周波の振動では伝達系、拡散系でダンピング特性を良く
しても振動を収束することができない。この異音を防止
するためには、起振源そのものを改良して起振力を小さ
くしてやることが必要となる。

［発明が解決しようとする課題］ ブレーキの相手材とパッドの間の摩擦面で起きる低周波
振動は、パッドの有機成分が制動時の摩擦熱で軟化した
り、熱分解したりして相手材に付着して粘性のある被膜
を形成すると共に、摩擦時の摩耗により一部が削り落と
され相手材表面の被膜厚さが不均一となり、被膜の性質
が部分的に異なることになるために滑かな摩擦とならな
いことにより発生する。したがって、低周波振動の起振
源は相手材表面の被膜であると考えられる。しかしこの
被膜は、摩擦時の熱と相手材とパッドとの接触により付
着と剥離を不均一に繰返しているのでこれを制ｉｔする
ことは困難である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ブレーキ
パッドの摩擦材の配合組成を検討することによりブレー
キの制動時に発する低周波振動による異音の発生を防止
したパッドとすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のブレーキパッドは、結合剤と、基材繊維と、無
機フィラーと、無機Ｉｌ雑と、摩擦摩耗調整剤とよりな
るブレーキパッドにおいて、該無機フィラーにはモース
硬さが１〜３で剪断潤滑作用を示す鱗片状の潤滑無機フ
ィラーを含み、かつ該無機ＩｉＡ維にはモース硬さが４
〜６で繊維径が１〜５００μｍで繊維長さが５〜５００
μｍの研磨無機繊維を含むことを特徴とする。

本発明は、パッドを構成する有機系成分が摩擦熱で熱分
解して粘性の大きい有機成分が相手材表面に部分的に被
膜を形成して、この被膜（基づく相手材とパッド間の振
動が異音の主原因と考え、この被膜の作用をできるかぎ
り制御できる添加物を配合することにより得られたもの
である。

すなわち、この被膜は、粘性が大きいため制動摩擦時に
相手材の回転にパッドが引ずられる。この時パッドは相
手材回転方向に動き、ある瞬間被膜の粘性に打勝って元
の位置にもどる。このときにパッドと相手材とで低周波
の振動が発生し、これに足回りとボディーが共振して異
音が発生していると考えられる。

この振動源を阻止するには、相手材の表面にパッドに含
まれる有機系成分が軟化もしくは熱分解し析出して被膜
を形成しないようにすることが望まれるが、パッドの性
能上有機成分である結合剤、基材繊維、潤滑剤などの添
加は欠くことができない。

ところで、有機系摩擦材のパッドは通常結合剤、基材繊
維、無機フィラー、摩擦摩耗調整剤などから形成されて
いる。またセミメタリック摩擦材でも金属繊維、無機繊
維、結合剤、摩擦摩耗調整剤などで構成されており有機
系成分が含まれている。

上記の結合剤は、主として熱硬化性樹脂が用いられ、他
の配合物をそれぞれ結合してパッドに成形された摩擦材
の形状を保持する役目を有する。

結合剤としてはたとえば、フェノール樹脂などが用いら
れる。

基材繊維は、通常高強度の有機繊維が用いられパッドの
基材となり他の配合物を保持してパッドの強度を維持す
るものである。基材繊維としては、芳香族ポリアミド繊
維、セルロース繊維、有機繊維、その他金属繊維を用い
ることができる。また２種以上を併用して用いてもよい
。

この結合剤と基材繊維は、有機系物質であるので摩擦熱
により生じた軟化物や熱分解物が相手材に付着して粘性
の大きい被膜を形成しやすい。このため両者の配合量は
少ないほうが好ましいが、パッドの強度および物性を保
持するために両者の合計量を４０容量％程度までに減少
させることが望ましい。ざらに好ましくは、結合剤、基
材繊維がそれぞれ２０容量％以下であることが望ましい
。

この結合剤と基材繊維の合計量が４０容量％を超えると
パッドの強度は高いが異音の防止性が低くなり好ましく
ない。またこの結合剤と基材繊維の合計量が６容量％よ
り少なくなるとパッドの強度が低下し過ぎるので好まし
くない。

潤滑無機フィラーは、異音の発生しやすい高面圧時に相
手材を滑かに滑らせるために摩擦材に添加されるもので
、潤滑性を示すと共にある程度の摩擦係数をもつモース
硬さが１〜３の自己剪断■満作用をもつ鱗片状の無機物
が配合される。この潤滑無機フィラーとしては、マイカ
、バーミキュライト、タルクなどが挙げられ、特に２種
以上を併用して用いることがより好ましい。

この潤滑無機フィラーが効果を示すにはその配合量が１
０〜３０容量％の範囲にあることが好ましい。この潤滑
無機フィラーの配合量が３０容量％を超えるとフェード
現象がおきやすくなり好ましくない。また配合量が１０
容量％未満であると異音発生の防止効果が認められなく
なり好ましくない。

この潤滑無機フィラーは、モース硬さが１〜３の範囲に
あることが必要である。モース硬さが３を超えると高圧
自己剪断作用が小さくなり、またモース硬さが１未満で
は摩擦係数を確保する作用が小さくなりすぎ好ましくな
い。

研磨無機１維は、相手材に付着した粘性の高い有機物の
薄い被膜をマイルドにそしてより均一に削り落す目的で
配合される。そのためにモース硬さが４〜６で繊維径が
１〜５００μｍで繊維長さか５〜５００μｍの研磨無機
１維であることが必要である。モース硬さが６を超える
と硬くなりすぎてマイルドな剥離ができなくなり被膜を
局部的に削りおとすことになり好ましくなく鳴きにも悪
影響である。またモース硬さが４未満であると柔かすぎ
て被膜を均一に削りおとすことができなくなり異音を発
生して好ましくない。さらに繊維形状が径が１〜５００
μｍで繊維長さが５〜５００μｍの範囲にあることが削
りおどしを容易にすることおよびパッドの強度を補うこ
とが可能となるために好ましい。

この研磨無機繊維としては、ロックウール、セラミック
繊維などが挙げられ２種以上を併用して用いるのがより
好ましい。

この研磨無機繊維の配合量としては、４〜２０容量％の
範囲にあることが好ましい。配合量が４容量％未満であ
ると異音防止効果が乏しく好ましくない。また２０容量
％を超えると他の騒音である鳴き率が増加するので好ま
しくない。

その他必要に応じて摩擦調整剤、アブレシブ剤を適宜配
合することができる。

１作用］ 本発明のブレーキパッドは、特定の性質をもつ剪断潤滑
無機フィラーと研磨無機繊維を配合することにより異音
および鳴きといっ°た不快な騒音の発生を抑制すること
ができる。すなわち、モース硬さが１〜３で自己潤滑性
をもつ潤滑無機フィラにより高面圧時にパッドと相手材
の摩擦を滑らかに滑らせる。そして研磨無機繊維が相手
材に付着している薄い被膜をその特定の範囲のモース硬
さと寸法形状によりマイルドに均一に削りおとす。

したがって、相手材とパッドが摩擦している時に相手材
の表面に被膜が付着していても潤滑無機フィラーにより
滑りやすくすることができ、また付着している被膜は、
研磨無機繊維で削りおとすので、低周波振動が発生する
のを阻止することが可能となり異音の発生が抑制できる
。

またこの研磨無機繊維がパッドの強度を補うことができ
るので、有機系成分の基材繊維の量を減らすことが可能
となる。このため、有機系成分の全体量が減少できるの
で付着する被膜の量を少なくさせることも可能となり振
動源が防止できる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例１） 第１表に本発明の摩擦材の組成と、比較用の従来の非ア
スベスト材の配合組成を示す。

実施例１は基材繊維に芳香族ポリアミドＩｌｉ雑１５容
量％、結合剤にフェノール樹脂１５容量％、潤滑無機フ
ィラーにマイカ１０容量％、タルク１０容量％、研磨熱
１３１ｍ雑にセラミックス繊維（カオウール繊維）５容
量％、ロックウール５容量％、摩擦摩耗調整剤および無
機フィラーとしてチタン酸カリウムウィスカ６容量％、
グラファイト６容置％、カシューダスト１４容量％、硫
酸バリウム１４容量％の配合である。

第１表 比較例としては、基材繊維に芳香族ポリアミド繊維３０
容量％、結合剤にフェノール樹脂２５容口％、摩擦摩耗
調整剤および無機フィラーとしてチタン酸カリウムウィ
スカ６容量％、グラフィトロ容量％、カシューダスト１
４容量％、硫酸バリウム１３容量％、酸化マグネシウム
６容最％の配合である。

上記の配合組成の摩擦材原料をＶ型ブレンダーを用いて
約１０分間混合した。次にこの混合物を約２０ＫＩ／ｒ
ｙｉの圧力下で約３０秒間加圧成形し、その後温度１６
０℃、圧力２４階／ＣＩｔの条件下で約１０分間の熱成
形をおこなった。さらに２５０℃の温度下で約３時間乾
燥させてブレーキパッドの摩擦材を作製した。

この２の摩擦材についてパッドを形成し実車試験により
制動試験をおこない制動回数１００回中に発生した異音
回数をテープレコーダーで調べた。

結果を第１図に示す。

実施例１では制動回数１００回中の異音発生回数が５回
であるのに対して、比較例では８０回も発生した。した
がって実施例１の潤滑無機フィラ、研磨無機繊維を配合
した摩擦材は異音抑制に有効であることを示している。

（実施例２） 第２〜４表に示すように基材繊維、結合材、潤滑無機フ
ィラー、研磨無機繊維の量を変えた組成で数種の摩擦材
を上記の実施例１の条件で作製した。この摩擦材を用い
て異音発生回数および強度などを調べた。

基材繊維の影響として第２表に示すように、芳香族ポリ
アミド繊維を３〜２５容量％の範囲で６種の配合に変化
させ、他の配合物は一定とし硫酸バリウムでその総量を
１００容量％になるように調整して実施例１と同様にし
て摩擦材を作製した。

結合剤のフェノール樹脂の影響として第２表に示すよう
に、樹脂量を３〜２５容量％の範囲で６種の配合に変化
させ、他の配合物は一定とし硫酸バリウムでその総量を
１００容聞％になるように調整し実施例１と同様にして
摩擦材を作製した。

第２図には、芳香族ポリアミド繊維の量および結合剤の
フェノール樹脂の量と異音発生回数および摩擦材の剪断
強度との関係を示した。

摩擦材中の基材繊維、結合剤の量が増加するにしたがっ
て摩擦材の剪断強度は高まるが、逆に異音が発生しやす
くなり特に基材繊維、結合剤がそれぞれ２０容量％を超
えた場合に異音の発生が急激に多くなる。したがって、
それぞれの添加量は２０容量％が限界である。また添加
量が少ないと異音の発生は抑制できるが剪断強度が小さ
くなるので少なくとも５容量％は必要である。なお、剪
断強度はオートグラフ万能試験機で測定した。

潤滑無機フィラーの影響は、第３表に示すように、タル
クの量を１０容量％と一定にしマイカの鐙を３〜１７．
５容量％の範囲に５種に変化させた。また、マイカの量
を１０容量％に一定にしタルクの量を３〜１７．５容置
％の範囲で５種に変化させ、他の配合物は第３表に示す
ように一定とし硫酸バリウムでその総量を１００容量％
になるように調整して実施例１と同様にして摩擦材を作
製した。

この摩擦材から作製したパッドの異音発生回数と摩擦係
数との関係を調べた。結果は第３図に示すように、潤滑
無機フィラーのマイカ、タルクの添加量を増していけば
異音の発生は少なくなる。

しかしフェード現象による摩擦係数の低下が箸しくなる
のでマイカ、タルクのそれぞれの量の上限としては１５
容量％が望ましく合計量としては３０容量％以下である
と有効である。

またマイカ、タルクのそれぞれの添加量が５容量％未満
では異音の発生を抑制する効果は乏しい。

したがって、マイカ、タルクのそれぞれの量の下限とし
ては５容量％が望ましく合計量としては１０容量％以上
であると有効である。なお、フェト現象の摩擦係数はブ
レーキダイナモチスターで測定した。

研磨前ＶＶａ雑の影響として第４表に示すように、ロッ
クウールを５容量％に一定としセラミックス繊維を１〜
１３容量％の範囲に６種に変化させたものと、セラミッ
クス繊維を５容量％に一定としてロックウールを１〜１
３容量％の範囲に６種に変化させて他の配合物は第４表
に示す様に一定とし硫酸バリウムでその総量を１００容
量％になるように調整して実施例１と同様にして摩擦材
を作製した。

結果は第４図に示すように、研磨無機繊維の量と異音発
生回数と鳴き率との関係を調べた。なお、鳴き率は鳴き
ダイナモチスターで測定した。

研磨無機繊維のそれぞれの添加量が多くなれば多い程、
異音の発生回数は減少して抑制効果を示すが、逆に鳴き
率が大きくなる。したがって研磨無機繊維のそれぞれの
添加量は上限が１０容量％とするのが好ましく合計量と
して２０容量％以下が有効である。またそれぞれの配合
量が２容量％未満では鳴き率は小ざいが異音の発生を抑
制する添加効果が認められず好ましくない。したがって
、この場合は一方の研磨無機繊維が５容量％配合されて
いるので配合量の合計範囲が４〜２０容量％であること
が有効であることを示している。

［効果］ このブレーキパッドの配合組成を本発明のようにするこ
とにより、低周波の振動による異音を低減できる。この
ためこのブレーキバットを用いることによりブレーキの
制動時に不快な騒音である異音および鳴きの発生を抑制
したブレーキとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例と比較例で形成したパッドの制動時の異
音発生回数の棒グラフ、第２図はパッド中の結合剤と基
材の量と異音発生回数および強度との関係を示す線グラ
フ、第３図はパッド中の潤滑無機フィラーの量と異音発
生回数およびフェードとの関係を示す線グラフ、第４図
はパッド中の研磨無機繊維の量と異音発生回数および鳴
き率との関係を示す線グラフである。 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）結合剤と、基材繊維と、無機フィラーと、無機繊
   維と、摩擦摩耗調整剤とよりなるブレーキパッドにおい
   て、該無機フィラーにはモース硬さが１〜３で剪断潤滑
   作用を示す鱗片状の潤滑無機フィラーを含み、かつ該無
   機繊維にはモース硬さが４〜６で繊維径が１〜５００μ
   ｍで繊維長さが５〜５００μｍの研磨無機繊維を含むこ
   とを特徴とするブレーキパッド。