JP4172915B2 - ブレーキおよびクラッチに特に必要とされる摩擦ライニングならびに摩擦ライニングの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1のプレアンブルに記載の特にブレーキおよびクラッチ用の摩擦ライニング、ならびに請求項14のプレアンブルに記載の方法に関する。本発明はさらに、請求項16および17のプレアンブルに記載のブレーキまたはクラッチ、ならびに請求項18に記載の摩擦ライニング混合物における陽極合金の使用に関する。
【0002】
そのような摩擦摩擦ライニングは、例えば、動力車において使用されるブレーキおよびクラッチに必要である。
【0003】
従来のブレーキライニング配合表は下記の一般的組成を有する。
−金属(繊維または粉末として)
−充填剤(可能な無機繊維を含む)
−焼き付け防止剤(固体潤滑剤)
−有機化合物(樹脂、ゴム、有機繊維、有機充填剤)。
【0004】
要件に応じて、これらの4グループの原料は種々の割合で存在する。
【0005】
摩擦材開発の重要な目的は、摩擦ライニングの摩擦部と協働して摩擦値を最適化することであり、摩擦部の摩耗を減少させることであり、摩擦部の熱挙動を最適化することである。
【0006】
車の長期の停止期間中、または例えば海洋気候での過酷な条件のもとで、鉄を含有する摩擦部に、すなわち、ブレーキ系のブレーキディスクまたはブレーキドラムに、あるいは鉄を含有するクラッチエレメントに錆が発生することが多い。例えば、錆により、摩擦ライニングが摩擦部に焼き付くことがあり、その結果、クラッチを作動させることができなくなり、あるいはブレーキを解除することができなくなる。摩擦ライニングはたとえ固着しない場合でも、機能的な異常が生じる。クラッチは、従来と同じように滑らかに作動し得なくなる。また、ブレーキは、少なくとも錆の層が擦られることによって除かれない限り、ブレーキ作動時に発生する騒音が大きくなるために作用が正しく機能しない。さらなる欠点は、錆により破壊されることによる鉄含有摩擦部の増大した摩耗である。
【0007】
このような問題は、数週間にわたる運搬船で運ばれることが多い車の海上輸送の場合には特に重要である。
【0008】
欧州特許EP−A−0 079 732により、フレーム溶射法を使用して金属で摩擦材をコーティングすることによって、ブレーキおよびクラッチのスチールエレメントおよび鋳鉄エレメントにおける錆を防ぐことが既に知られている。この金属は、スチールよりも腐食性が低い金属表面を形成し、亜鉛、アルミニウムまたはマグネシウムのいずれかの合金からなる。
【0009】
この方法は、車の海上輸送時における錆発生を単に防止するだけである。その薄い保護層は、ブレーキまたはクラッチを数回操作した後で除かれるが、車が車両置き場でさらに保管される場合、錆は依然として発生し得る。この知られているコーティングはいずれも、長期間の停止を経験することが多い車に対する問題を解決しない。
【0010】
従って、腐食防止性を有する摩擦ライニングを提供することが本発明の目的である。
【0011】
そのような目的は、それぞれ、請求項1、14、16、17または18に記載の特徴によって解決される。
【0012】
本発明は、有利なことに、摩擦材混合物がアルミニウムおよび亜鉛の合金を含み、合金中の亜鉛量は約1重量パーセントより高く、好ましくは約2重量パーセントより高いことを規定する。
【0013】
鉄またはスチールよりも腐食性が低い摩擦材混合物において金属を提供することによって、鉄またはスチールの摩擦部の錆発生が防止される。摩擦ライニング中のアルミニウム−亜鉛合金成分は犠牲陽極を形成し、その結果、錆発生、および特に、錆発生による摩擦ライニングに対する摩擦部の焼き付けを確実に予防することができる。利点として、この犠牲陽極は、摩擦ライニングの摩耗とともに常に再生され得る。
【0014】
このようなアルミニウム−亜鉛合金が添加されることによって摩擦値が一様にできることは別の利点である。
【0015】
腐食阻害粒子は、それらが摩擦ライニングの断面に一様に分布しているときにだけ有効となり得る。これは、粉末として添加されることが好ましいAlZn5タイプの陽極合金を用いて特に有利に達成される。ここで、用語「陽極合金」は、Aluminium−Taschenbuch(第15版、737頁)におけるスチールの陰極防食に関する5.9.2節に記載されているような材料および応用技術をいう。
【0016】
合金中の亜鉛量は2重量パーセントと8重量パーセントとの間であり得る。
【0017】
陽極合金中の亜鉛量を4重量パーセントと6重量パーセントとの間に設定することは、電池作用が腐食に対する保護のために最適な形で展開できるので特に好ましい。
【0018】
アルミニウム−亜鉛合金の電極電位は、亜鉛の量を増大させることによって劇的に低下し、約5重量パーセントの量で最低値に達する。従って、約5重量パーセントの亜鉛量が特に好ましい。
【0019】
摩擦ライニングはさらなる成分を含むので、最適な効果は、混合物全体における成分のバランスをとることに依存する。この面で、本発明の陽極合金は、含有物の下記限界を用いて最適化される。
亜鉛 4.5〜5.5%
スズ 0.05〜0.2%
ガリウム 0.02〜0.25%
ケイ素 最大で0.5%
鉄 最大で0.1%
他の添加物 それぞれ最大で0.01%であり、総量は最大で0.05%
残り:アルミニウム。
【0020】
最適化された陽極合金とそれ以外の成分との相互作用により、電気化学的効果が摩擦ライニングの全耐用期間にわたって一定に維持される。
【0021】
最適化された陽極合金はさらに0.05〜0.2重量パーセントの量のスズを含む。スズは、アルミニウムマトリックスの金属格子を有利に変化させ、それによって、イオンおよび電子をほとんど伝えない保護的な酸化物層のために水性電解質中のアルミニウム材において普通なら生じる不動態の問題を取り除く。
【0022】
0.02〜0.25重量パーセントの量の追加のガリウムは、好ましい効果、すなわち、本発明の陽極合金に対する活性化効果を有する。従って、やはりアルミニウム陽極合金の定常的な局在化腐食電位が低下し、その結果、その不動態領域が非常に限定され、本発明の陽極合金は、スチール、鉄、銅または他のアルミニウム材などと金属接触した状態のまま、犠牲陽極の機能を示す。この場合、犠牲陽極はだんだん消費される。
【0023】
本発明の陽極合金が摩擦ライニングに粉末として加えられたとき、本発明の陽極合金により別の利点が達成できる。本発明の陽極合金を粉末として加えることによって、特定の環境条件下で生じる、鉄およびスチールの部材がブレーキおよびクラッチの摩擦ライニングに固着することが減少し、それにより、いわゆる「接着腐食」が減少する。
【0024】
摩擦材混合物中のアルミニウム−亜鉛合金の重量パーセントは、0.5重量パーセントと15重量パーセントの間であり得る。
【0025】
アルミニウム−亜鉛合金は、好ましくは粒子として摩擦材混合物中に導入される。潤滑剤として、スズ硫化物が約0.5〜10重量パーセントの間、好ましくは約2〜8重量パーセントの割合で含まれ得る。
【0026】
摩擦ライニングを製造するために、まず棒材またはブロックとして存在することが好ましいアルミニウム−亜鉛合金を液状化し、次いで実質的に球状の粒子が得られるように噴霧することが規定される。次いで、これらの粒子は、従来の摩擦材混合物と混合され、摩擦ライニングにするために圧縮成形される。
【0027】
例えば、回転しているディスクのリム上で噴霧またはスピンコートすることによって、陽極合金の溶融物から直接的に粉末状粒子を得ることもまた可能である。
【0028】
本発明のさらなる有利な特徴は従属請求項から得ることができる。
【0029】
以下、添付された唯一の図面を参照して本発明の実施形態の詳細な説明を行う。
【0030】
ブレーキライニングおよび/またはクラッチライニングに必要とされる摩擦ライニング混合物は、通常、下記の成分を含有する。
−繊維状物質
−有機結合剤、
−有機充填剤および/または無機充填剤、
−潤滑剤、ならびに
−金属または金属化合物。
【0031】
そのような摩擦ライニング混合物に関して、摩擦ライニング内で犠牲陽極として働くアルミニウム−亜鉛合金成分を摩擦ライニング混合物に加え、それにより、電気化学的電位を低下させることによって、摩擦ライニングの鉄含有摩擦部、すなわち、ブレーキディスク、クラッチドラムまたはクラッチエレメントを腐食(特に、接着腐食)から保護することを提案する。
【0032】
特に好適なものは、合金中の亜鉛量が約1重量パーセントよりも大きく、好ましくは約2重量パーセントよりも大きいアルミニウム−亜鉛合金である。
【0033】
図1から明らかなように、電極電位は、アルミニウム−亜鉛合金中の亜鉛の重量パーセントが増大するに従って低下している。その低下は、亜鉛が0〜2重量パーセントの領域において非常に劇的であり、約4.5〜5重量パーセントで最小値に達している。その最小値は、亜鉛の重量パーセントがより大きなときでさえわずかに変化しているにすぎない。従って、2重量パーセントと8重量パーセントとの間、好ましくは4重量パーセントと6重量パーセントとの間の重量パーセントが、電極電位における最適な低下を達成するためには十分である。
【0034】
摩擦ライニング中のアルミニウム−亜鉛合金の重量パーセントは約0.5重量パーセントと15重量パーセントとの間であることが望ましい。
【0035】
充填剤は、それぞれが他の充填剤、金属酸化物、金属ケイ酸塩および/または金属硫酸塩あるいはそれらの組み合わせであり得る。好ましくは、繊維状物質は、アラミド繊維および/または他の有機繊維または無機繊維である。アルミニウム−亜鉛合金に加えて、含有される金属は、例えば、スチールウールおよび/または銅ウールであり得る。
【0036】
使用される潤滑剤は、0.5〜10重量パーセント、好ましくは2〜8重量パーセントの割合のスズ硫化物であることが好ましい。スズ硫化物もまた、例えば、粉末として摩擦ライニング混合物に混合することができる。
【0037】
アルミニウム−亜鉛合金は、粒子として摩擦ライニング混合物に加えることが好ましい。この目的のために、まず棒材またはブロックで存在するアルミニウム−亜鉛合金を液状化し、次いで噴霧し、それにより、従来の様式で圧縮成形するように適合された摩擦ライニング混合物の摩擦材混合物に粒子として加えられる実質的に球状のアルミニウム−亜鉛粒子にされる。
【0038】
実施例
例えば、摩擦ライニング混合物は下記のように構成され得る。
原料 重量パーセント
スチールウール 15〜25
銅および/または銅合金 3〜20
アルミニウム−亜鉛合金 0.5〜15
酸化アルミニウム 0.5〜2
グリマー粉末 5〜8
重晶石 5〜15
酸化鉄 5〜15
スズ硫化物 2〜8
グラファイト 2〜6
コークス粉末 10〜20
アラミド繊維 1〜2
樹脂充填剤粉末 2〜6
結合剤樹脂 3〜7
【図面の簡単な説明】
【図1】 電極電位に対するアルミニウム−亜鉛合金中の亜鉛量の影響を示す図である。
Claims (17)
- −繊維状物質、
−有機結合剤、
−有機充填剤および/または無機充填剤、
−潤滑剤、ならびに
−金属または金属化合物
の摩擦材混合物からなる、ブレーキおよびクラッチ用の摩擦ライニングであって、
前記摩擦材混合物は、合金中の亜鉛量が1重量パーセントより高いアルミニウム−亜鉛合金を含有し、陽極電極として使用される前記アルミニウム−亜鉛合金は、
亜鉛 4.5〜5.5%
スズ 0.05〜0.2%
ガリウム 0.02〜0.25%
ケイ素 最大で0.5%
鉄 最大で0.1%
他の添加物 それぞれ最大0.01%であり、総量は最大0.05%
残部:アルミニウム
の組成を有することを特徴とする摩擦ライニング。 - 前記摩擦ライニング中のアルミニウム−亜鉛合金の重量パーセントが0.5重量パーセントと15重量パーセントとの間である、請求項1に記載の摩擦ライニング。
- 前記アルミニウム−亜鉛合金はAlZn5タイプの陽極合金である、請求項1または2に記載の摩擦ライニング。
- 前記アルミニウム−亜鉛合金は、粒子、ウール状物または繊維として前記摩擦材混合物に加えられる、請求項1から3のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。
- −金属の割合が0重量パーセントを超え70重量パーセントまでであり、
−充填剤の割合が3〜50重量パーセントであり、
−潤滑剤の割合が10〜45重量パーセントであり、
−有機添加物の割合が3〜25重量パーセントである、請求項1から4のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。 - 前記潤滑剤は、0.5〜10重量パーセントの間のスズ硫化物を含有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。
- 前記潤滑剤は、2〜8重量パーセントの間のスズ硫化物を含有する、請求項6に記載の摩擦ライニング。
- 前記アルミニウム−亜鉛合金に加えて、含有される金属はスチールウールおよび/または銅ウールである、請求項1から7のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。
- 含まれる前記充填剤は、単独であり、あるいは他の充填剤、金属酸化物、金属ケイ酸塩および/または金属硫酸塩との組み合わせである、請求項1から8のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。
- 前記繊維状物質はアラミド繊維および/または他の有機繊維または無機繊維である、請求項1から9のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。
- 前記摩擦材混合物は、
−30〜40重量パーセントの割合の金属、
−20〜35重量パーセントの割合の充填剤、
−20〜30重量パーセントの割合の固体潤滑剤、および
−5〜15重量パーセントの割合の有機成分
を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。 - 前記摩擦材混合物は、
15〜25重量パーセントの割合のスチールウール、
3〜20重量パーセントの割合の銅および/または銅合金、
0.5〜15重量パーセントの割合のアルミニウム−亜鉛合金、
0.5〜2重量パーセントの割合の酸化アルミニウム、
5〜8重量パーセントの割合のグリマー粉末、
5〜15重量パーセントの割合の重晶石、
5〜15重量パーセントの割合の酸化鉄、
2〜8重量パーセントの割合のスズ硫化物、
2〜6重量パーセントの割合のグラファイト、
10〜20重量パーセントの割合のコークス粉末、
1〜2重量パーセントの割合のアラミド繊維、
2〜6重量パーセントの割合の樹脂充填剤粉末、および
3〜7重量パーセントの割合の結合剤樹脂
を含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の摩擦ライニング。 - −繊維状物質、
−有機結合剤、
−有機充填剤および/または無機充填剤、
−潤滑剤、ならびに
−金属または金属化合物
を含む摩擦材混合物からなる、ブレーキライニングおよびクラッチライニング用の摩擦ライニングを製造する方法であって、
−実質的に球状の粒子を製造するために液状化されたアルミニウム−亜鉛合金を噴霧すること、
−前記アルミニウム−亜鉛粒子を前記摩擦ライニング混合物と混合すること、および
−摩擦材混合物を圧縮成形して、摩擦ライニングを形成すること含み、前記アルミニウム−亜鉛合金は、
亜鉛 4.5〜5.5%
スズ 0.05〜0.2%
ガリウム 0.02〜0.25%
ケイ素 最大で0.5%
鉄 最大で0.1%
他の添加物 それぞれ最大0.01%であり、総量は最大0.05%
残部:アルミニウム
の組成を有することを特徴とする方法。 - 噴霧する前に、アルミニウム−亜鉛合金の棒材またはブロックが液状化される、請求項13に記載の方法。
- 鉄含有摩擦部と協働する摩擦ライニングであって、請求項1から12のいずれか一項に記載の摩擦ライニングを備えることを特徴とするブレーキジョーを有するブレーキ。
- 鉄含有摩擦部と協働する摩擦ライニングであって、請求項1から12のいずれか一項に記載の摩擦ライニングを備えることを特徴とするブレーキジョーを有するクラッチ。
- 腐食防止性を有する摩擦ライニングを製造するために、
−繊維状物質、
−有機結合剤、
−有機充填剤および/または無機充填剤、
−潤滑剤、ならびに
−金属または金属化合物
を含む摩擦材混合物中におけるアルミニウム−亜鉛合金の使用であって、前記摩擦材混合物中のアルミニウム−亜鉛合金成分は、鉄含有摩擦部を腐食防止するための犠牲陽極として作用し、
亜鉛 4.5〜5.5%
スズ 0.05〜0.2%
ガリウム 0.02〜0.25%
ケイ素 最大で0.5%
鉄 最大で0.1%
他の添加物 それぞれ最大0.01%であり、総量は最大0.05%
残部:アルミニウム
の組成を有することを特徴とする使用。
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