JPH084811A - 改良された摩擦材料 - Google Patents

改良された摩擦材料

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JPH084811A JP7151516A JP15151695A JPH084811A JP H084811 A JPH084811 A JP H084811A JP 7151516 A JP7151516 A JP 7151516A JP 15151695 A JP15151695 A JP 15151695A JP H084811 A JPH084811 A JP H084811A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ブレーキ等に使用するための共鳴音の低下、
耐磨耗性の向上、より一定した摩擦材料の性能、繊維屑
の離脱の低下を意図した材料を提供する。 【構成】 セル壁で隔てられ、多数の隣接して端部が開
口したセルを有する強化用ハニカム心材２２、及び前記
強化用心材の端部が開口したセルの中に充填され、その
セル壁に接合した、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及
びバインダーを有して硬化した混合物２０を含んでなる
強化摩擦材料１４。好ましくは、ハニカム心材はアルミ
ニウム合金、種々の繊維強化樹脂、セラミック材料で作
成し、その見かけ密度は０．０３２ｇ／ｃｍ3 〜０．３
２ｇ／ｃｍ3 が好ましく、セル壁は１．６ｍｍ〜２５ｍ
ｍの距離である。この材料を用いてブレーキ１０を製造
することができる。また、摩擦材料を２種類用意して、
混成の部品を作成することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種のブレーキアセン
ブリーやそれ以外の磨耗を生じる装置に組み込むに有用
な摩擦材料に広く関係し、具体的には、埋設した強化用
ハニカム心材を有する強化摩擦材料に関する
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
や他の輸送用車両にドラム式のブレーキアセンブリーや
ディスク式のブレーキアセンブリー等の各種ブレーキが
使用されていることは周知である。このような装置は車
両の動きを遅くする又は停止させる働きをし、高速から
高い減速速度で使用されることが多い。ブレーキ過程に
おいて、車両の運動エネルギーの大半又は殆どは、摩擦
材料の表面又は車両のブレーキ装置に装着された材料の
表面で摩擦熱に変わる。また、このようなブレーキ過程
は、摩擦材料の非常に高い温度に結びつくことが多い。
【０００３】従来のブレーキ装置に使用される摩擦材料
は、一般にその材料を強化するためのバラバラな強化用
繊維又は連続的な強化用フィラメントを使用しており、
材料の耐磨耗性、ブレーキ音、繊維の切れ屑のような因
子の１つ以上が妥協されて設計されることが多い。例え
ば米国特許第３６３９１９７号（発明者Ｓｐａｉｎ）
は、航空機のローターやステーターの複合材料の強化材
として、連続的な炭素フィラメントとランダムに配向し
た短い炭素繊維の両方を使用することを開示している。
【０００４】米国特許第３７５９３５３号（発明者Ｍａ
ｒｉｎ）は、ディスク式ブレーキの耐磨耗複合材料構造
に、円周状に巻回した炭素フィラメントと、織った炭素
フィラメント布帛の両方を使用することを開示してい
る。米国特許第４３７３０３８号（発明者Ｍｏｒａｗ
ら）は、ブレーキのライニング、クラッチ等に使用する
アスベストを含まない材料であって、バラバラのアラミ
ド繊維、無機繊維、スチール繊維の組み合わせで強化し
た硬化性のバインダーを含む材料を開示している。
【０００５】米国特許第４３８４６４０号（発明者Ｔｒ
ａｉｎｏｒら）は、アラミド繊維を単独で使用し、場合
により連続的なフィラメント状で、場合によりバラバラ
の繊維状で、種々のブレーキやクラッチの部品の耐磨耗
性を強化した耐磨耗複合材料を開示している。米国特許
第４４１８１１５号（発明者Ｌｅ Ｌａｎｎｏｕ）は、
ブレーキ、クラッチ等に使用する、無機繊維と有機系バ
インダーをフィラーとバインダーの混合物として有する
ライニング摩擦材料を開示している。有機繊維は、その
少なくとも一部はアクリル系又はモダクリル繊維のよう
な架橋性で可融性のタイプである。
【０００６】また、米国特許第４９９７０６７号（発明
者Ｗａｔｔｓ）は、ブレーキ、クラッチ等の摩擦材料を
開示しており、この場合、強化用媒体は糸状のフルオラ
イン（ポリテトラフルオロエチレン）繊維を含む織布で
ある。米国特許第３３６５０４１号（発明者Ｓｔｏｒｍ
ｆｅｌｔｚ）は、摩擦材料に埋設した強化用の織布の形
態のアスベスト繊維とガラス繊維の両方を使用し、さら
にフィラーとフェノールホルムアルデヒド樹脂バインダ
ーを有する複合材料をかなり以前から開示している。
【０００７】ブレーキ装置の音の低下に関する開示に関
しては、本出願人の米国特許第５０８３６４３号（発明
者Ｈｕｍｍｅｌ）を参照することができる。この特許に
おいて開示の摩擦材料は強化用繊維を含み、ガラス繊
維、ロックウール繊維、処理された無機繊維、耐耐熱材
料の繊維等の使用が詳しく開示されたている。本発明
は、これら従来の摩擦材料よりも優れた性能の摩擦材料
を提供するものであり、特には共鳴音の低下、耐磨耗性
の向上、より一定した摩擦材料の性能、繊維屑の離脱の
低下を目的とするものである。この他の目的は、摩擦材
料、及びその製造方法に関する以降の詳細な説明より明
らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ため、改良された強化摩擦材料を用いて作成された、１
種以上の部材が協同するブレーキ摩擦部材（例、ディス
クブレーキ摩擦パッド又はドラムブレーキ摩擦シュー）
が提供される。所望の摩擦・磨耗特性を得るため、一般
に繊維を含まない又は比較的少量の非連続的繊維を含む
改良された強化摩擦材料は、好ましくは基本的に炭素質
である。この材料は、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、
ポリマー樹脂バインダー、及び埋設された強化用心材を
含んでなる。強化用心材は、摩擦材料の中のバラバラの
強化用繊維や強化用連続繊維の必要性をなくす。また、
混合された粒子の一部は潤滑のような特別な役割をする
ことができる。多数の隣接した端部開放セルを有する摩
擦材料強化用の心材が、ブレーキ部材の摩擦材料を作成
する際に粒子又は粉末の混合物の中に埋設され、次いで
摩擦材料のポリマー樹脂バインダーが重合し、それによ
って強化用の心材が硬化した混合物の中に完全に充填さ
れ、硬化した混合物がセル壁に結合する。使用される炭
素質の粒子の例には、グラファイト粒子、カーボンブラ
ック粒子、コークス粒子、及びゴム粒子等がある。有用
なフィラー粒子の例には、金属粒子、金属酸化物粒子、
バリタ、及びその他の無機質粒子がある。有用な強化用
心材材料の例には、延伸(expanded)アルミニウムのハニ
カム心材、溶接スチールのハニカム心材、ガラス繊維強
化フェノール樹脂のハニカム心材、及びその他の延伸し
た心材材料がある。摩擦材料の混合物の中で摩擦特性又
は磨耗特性を改質するために使用される非連続的繊維の
例には、スチールウール、炭素繊維、粉砕したガラス繊
維、その他の無機繊維、ケブラー繊維等がある。
【０００９】本発明の強化された摩擦材料は、クラッチ
機構の摩擦部材、その他の自動車以外の用途にも好適に
使用できると考えられる。添付の図面と以降の説明は、
強化用ハニカム心材として六角形の横断面のセル構造を
有する隣接した端部開放の心材について記載することが
多いが、本発明では三角形、正方形、長方形、台形、偏
菱形のような横断面（上から見た輪郭）の構造を有する
隣接した端部開放の強化用心材も使用可能である。
【００１０】
【実施例及び作用効果】図１と図２は、基材プレート部
材(12)、及びエポキシ接着剤のような適当な接着剤(16)
で基材プレート部材に強固に結合された摩擦パッド部材
(14)を含む自動車用ディスクブレーキ摩擦パッドアセン
ブリー(10)のそれぞれ平面図と立面図である。基材プレ
ート部材(12)は一般にプレス加工されたスチールであ
り、摩擦パッドアセンブリー(10)を自動車の車輪のディ
スクブレーキ装置に組み込むために使用する装着用の穴
(18)が用意される。摩擦パッド部材(14)は本発明の改良
された摩擦材料から作成され、基本的に熱硬化された摩
擦材料、フィラー粒子、バインダー粒子の混合物、及び
埋設された強化用心材を含んでなる。摩擦パッド部材(1
4)は、所望の摩擦特性や磨耗特性が必要な箇所に非連続
的繊維を含むことができる。図面において、熱硬化した
摩擦材料の混合物を(20)で示し、埋設された強化用の心
材を(22)で示した。ここでの説明は熱硬化した摩擦材料
について言及しているが、摩擦材料に使用されるバイン
ダーは加熱して硬化させなくてもよいことに留意すべき
である。例えば、ある種のバインダーは室温で硬化す
る。
【００１１】図面の説明より、強化用心材(22)は、いず
れの場合もセル壁で仕切られ、多数の隣接した、端部が
開放したセルで形成されていることに留意すべきであ
る。ここで、セルの形状は、ハニカム強化用心材の適用
できる製造法に基づいた各種の横断面形状を有すること
ができる。多くの場合、六角形の横断面を有する平板状
が好ましい（例えば、図１、図８〜１０を参照）。その
他の採用できる心材のセルの横断面を図１１〜１３とそ
の関連の説明に例示している。一般に、アルミニウム合
金、又はガラス繊維強化フェノール樹脂、アラミド繊維
強化フェノール樹脂又はエポキシ樹脂、ガラス繊維強化
ポリイミド樹脂、炭素繊維強化ポリイミド樹脂のような
複合材料、又は同様にこれの繊維で強化した各種の熱可
塑性樹脂や熱硬化性樹脂、又は各種無機物、セラミッ
ク、他の金属又は金属合金、これらの材料の組み合わ
せ、又はその他の類似の材料で作成された強化用ハニカ
ム心材が好ましい。一般にこれらの心材は、約２ポンド
／立方フィート（０．０３２ｇ／ｃｍ3 ）以上の嵩（見
かけ）密度を有する。ある場合には、例えば測定したセ
ルの大きさ、セル壁の厚さ、セル壁の材料によって求め
た心材の密度が、３／１６インチ（４．８ｍｍ）の壁間
の距離と開放端部のセルを有する延伸炭素繊維強化ポリ
イミド材料において、約２０ポンド／立方フィート
（０．３２ｇ／ｃｍ3 ）もの高い値に達することがあ
る。好ましい強化用ハニカム心材は、セル壁が約１／１
６インチ（１．６ｍｍ）〜約１インチ（２５ｍｍ）の距
離で離れていることに留意すべきである。壁が環状のセ
ルを形成する場合、そのセルは直径が約１／１６インチ
〜約１インチであることが好ましい。また、強化摩擦材
料の全重量に対する強化用延伸(expanded)ハニカム心材
の重量の比は、５％〜２０％が一般である。またこのこ
とは、繊維強化材のみで一般に摩擦材料の全重量の２０
％を超える従来の繊維強化摩擦材料や連続フィラメント
摩擦材料と適切に対比される。
【００１２】選択した強化用心材(22)を摩擦材料混合物
(20)の中に埋設するに好ましい方法を図４〜７に略図的
に示している。この方法がハニカム強化摩擦パッドの唯
一の製造方法ではないことは言うまでもない。図４に示
すように、キャビティ(32)とエジェクターピン(34)を有
する型の下側半分(30)を、好ましくは約３２０°Ｆ（１
６０℃）の温度まで加熱し、キャビティ(32)のコーティ
ングとして通常の離型剤を施す。キャビティ(32)は、作
成すべき摩擦材料部材の形状と大きさに一致する輪郭と
大きさを有する。次に部材の作成に必要な量の約４０％
の粉末混合物(36)をキャビティ(32)の中に散布し、均等
に分配する。所望とする摩擦・磨耗特性を与えるために
粉末状の混合物(36)が非連続繊維を含む場合、その繊維
長さは、向かい合ったセル壁の距離又は環状セルの直径
の約１／４以下であるべきことに注意すべきである。
【００１３】図５は次のプロセス過程を示し、予め切断
加工した強化用延伸ハニカム心材(38)を型キャビティ(3
2)の中に配置し、型キャビティの下側表面に接触するま
でハニカム心材(38)を、分配した混合物(36)の中に侵入
させることを含む。基本的に心材のセルの軸は、キャビ
ティ(32)の最下面に対して直角に向ける。この作成プロ
セスの後、部材を作成するに必要な残りの粉末状混合物
(36)を型キャビティ(32)の中に配置し、強化用ハニカム
心材成形体(38)の上に均等に分配し、このようにして心
材のセルを全て完全に充填する。図６を参照されたい。
【００１４】次に、図７に示すように、同様に好ましく
は３２０°Ｆ（１６０℃）の温度に加熱した型の上側半
分(40)を型の下側半分(30)に組み合わせ、型の上側半分
の下面が分配した混合物(36)に接触し、その全てを圧縮
する。型のそれぞれの半分（30と40）に与える圧縮力
は、混合物(36)の全体に約６００ポンド／平方インチ
（１０．７ＭＰａ）の均等な圧縮力を与えるに充分な力
であることが好ましい。
【００１５】キャビティ(32)の中を充填して１回目の圧
縮の後、１分間、２分間、３分間が経過したときに大気
にガス抜きを行う。次いで圧縮される混合物に約１２０
０ポンド／平方インチ（２１．４ＭＰａ）の程度まで１
軸圧縮力を均等に増加することが好ましく、その圧縮力
のレベルは約２分間維持することが好ましい。その後、
このようにして圧縮して部分的に固まった部材を、エジ
ェクターピン(34)を用いて型アセンブリーから取り出
し、それを硬化用オーブンに入れる。オーブンの中でそ
の摩擦材料を約３時間で約３００°Ｆまで直線的に加温
し、その温度に約４時間維持する。得られた摩擦材料を
周囲温度まで冷やした後、仕上と目的するブレーキ装置
又は同様な部品への組立てに供する。
【００１６】別な態様の強化ハニカム心材(24)を図１５
に見ることができる。心材(24)は図１〜９に示す心材(2
2)と同様に、壁によって仕切られて隣接した開放端のセ
ルを有する。心材(24)はそのセル壁の一方の端に取り付
けた表面シート(facing sheet)(26)をさらに有する。こ
のシート(26)は強化心材(24)に付加的な剛性を与える。
【００１７】図１５に示す別な態様の強化用ハニカム心
材(24)を摩擦材料のマトリックスに埋設する方法を図１
６〜１８に示す。図１６に示すように、キャビティ(44)
とエジェクターピン(45)を有する型の下側半分(43)を好
ましくは約３２０°Ｆの温度まで加熱し、通常の離型剤
をコーティングとしてキャビティ(44)に施す。キャビテ
ィ(44)は、作成すべき摩擦材料物品の大きさと形状に相
当する輪郭と大きさを有する。次いで表面シート(26)を
キャビティ(24)の底に接触させて強化用心材(24)をキャ
ビティ(44)の中に入れる。心材のセルの軸が、表面シー
ト(26)の面とキャビティ(44)の最下面に対して直角に向
いているのが見える。次いで作成プロセスを継続し、即
ち、作成すべき部材に必要な摩擦材料の混合物(46)を型
キャビティ(44)に入れ、それを強化用ハニカム心材(24)
の上に均等に分配し、このようにして心材のセルを完全
に充填する。図１７を参照されたい。
【００１８】次に図１８に関し、同様に約３２０°Ｆ
（１６０℃）まで予備加熱しておいた型の上側半分(47)
を型の下側半分(43)に組み合わせ、型の下側半分のパン
チ機構(48)の下側表面を、分配した混合物の全量(46)に
接触させ、それを圧縮する。型の半分（43と47）に与え
る圧縮力は、混合物(46)の全体に約６００ポンド／平方
インチ（１０．７ＭＰａ）の均等な１軸圧縮力を与える
に充分な力であることが好ましい。
【００１９】キャビティ(44)の中を充填して１回目の圧
縮の後、１分間、２分間、３分間が経過したときに大気
にガス抜きを行う。次いで圧縮される混合物に約１２０
０ポンド／平方インチ（２１．４ＭＰａ）の程度まで１
軸圧縮力を増加することが好ましく、その圧縮力のレベ
ルは約２分間維持することが好ましい。その後、このよ
うにして圧縮して部分的に固まった部材を、エジェクタ
ーピン(45)を用いて型アセンブリーから取り出す。次い
でその部材をそれを硬化用オーブンに入移し、オーブン
の中でその摩擦材料を約３時間で約３００°Ｆまで直線
的に加温し、その温度に約４時間維持する。得られた摩
擦材料を周囲温度まで冷やした後、仕上とその後の目的
とするブレーキ装置又は同様な部品への組立てに供す
る。
【００２０】下記の表１に、埋設した強化用ハニカム心
材（22と24）を有する改良された強化摩擦材料の作成に
使用した摩擦材料のマトリックス組成物の３つの例を詳
しく記載している。「組成１」と示した混合物は、約８
ポンド／立方フィート（０．１２８ｇ／ｃｍ3 ）以上の
見かけ密度を有するガラス繊維強化複合材料のハニカム
心材を使用した場合、硬化したときに熱変形を生じない
ような適当な摩擦レベルを有する。「組成２」と示した
混合物は、少なくとも約５ポンド／立方フィート（０．
０８ｇ／ｃｍ3 ）以上の見かけ密度を有するアルミニウ
ムシート又はホイル（例、５０５２精錬アルミニウム合
金）で作成したハニカム心材と併用するに適切である。
「組成３」と示した混合物は、高い磨耗又は損耗抵抗が
必要な場合に適切な非連続炭素繊維を含む。この混合物
は、約８ポンド／立方フィート（０．１２８ｇ／ｃ
ｍ3 ）以上の見かけ密度を有するガラス繊維強化複合材
料のハニカム心材と併用するに適切である。摩擦材料の
部品を作成するために粉末混合物中に非連続繊維を添加
する場合、その繊維の長さは、向かい合ったセル壁の距
離の約１／４未満、又はハニカム心材壁の充填を良好に
するためにセルが丸い形状の場合はその直径の約１／４
未満が適切であることが経験されている。適切な長さの
繊維が使用された場合、混合物に添加するバラバラな非
連続繊維の割合によらず心材のセルへの良好な充填が得
られるであろう。ここで、成分の％値は重量基準の％値
である。 表１ ────────────────────────────────── 成分 組成１ 組成２ 組成３ ────────────────────────────────── グラファイト粒子 ５．３２ ６．１４ ４．９３ 黄銅のチップと粒子 ２．３９ ２．７６ ２．２１ カシューナッツ殻の樹脂粒子 ５．４６ ８．５２ ５．０６ カーボンブラック粒子 １．３０ １．５０ １．２１ ゴム剥離(peel)粒子 ５．５６ ８．５２ ５．１５ コークス粒子 １９．４３ １５．１６ １８．０１ 重晶石 ４６．２３ ３６．４７ ４２．８６ 酸化アルミニウム粒子 ３．４６ ０．２５ ３．２１ フェノール樹脂粒子 １０．８５ ２０．６８ １０．０５ 短い炭素繊維 ７．３１ ────────────────────────────────── 合計 １００．００ １００．００ １００．００ 各種のハニカム心材強化摩擦材料の力量計での測定にお
いて、約５ポンド／立方フィート（０．０８ｇ／ｃ
ｍ3 ）未満の見かけ密度を有する強化用ハニカム心材を
使用したディスクパッド部品は、ヘアライン状クラック
が生じ易い傾向にあることが観察された。このヘアライ
ン状クラックの問題を解決するため、本発明者は、強化
用ハニカム心材を備えた摩擦材料が、その外形の端と一
方の表面で別な種類であるが適合性のある摩擦材料に接
合された混成のディスクブレーキパッドを開発した。図
８は、得られた混成のディスクブレーキ摩擦パッドアセ
ンブリー(50)を示しており、スチールの基材プレート部
材(54)に接合された摩擦パッド部材(52)が、適合性のあ
る摩擦材料でカップ状又は壁状に囲まれた受け(recepta
cle)の中に装入され、埋設された低密度ハニカム心材で
作成されて内側に配置された主要な摩擦材料領域(56)を
有する。摩擦材料領域(56)はパッド部材(52)の中央に位
置してもしなくてもよい。実際上、摩擦材料領域(56)は
パッド部材(52)の側面又は縦面を形成してもよく、パッ
ド部材(52)の全面積の比較的少ない部分を占めることで
もよい。適合性のある摩擦材料は高い熱伝導率を有して
も有しなくてもよい。
【００２１】高い熱伝導率が望まれる場合、受けに半金
属材料を使用することもできる。埋設したハニカム心材
を備えて作成し、壁状の受けに装入された中央の摩擦材
料領域(56)を有する混成のディスクブレーキ摩擦パッド
アセンブリーの作成は、次の方法によって行うことがで
きる。中央の摩擦材料領域(56)を作成するための第１の
型を約２３０°Ｆ（１１０℃）の温度まで加熱する。次
いで中央の摩擦材料領域(56)を作成するために必要な粉
末混合物の約４０％を型のキャビティの下部に入れ、均
等に分配する。次いで予め切断加工して延伸した強化用
ハニカム心材を型のキャビティの下側に装入し、型の下
側キャビティの下面に接触するまで、分配した混合物の
中にハニカム心材を入れ込む。次いで中央の摩擦材料領
域(56)を作成するために必要な粉末混合物の残りを型の
下側キャビティに入れ、強化用ハニカム心材の上に分配
し、その心材のセルを完全に満たす。次いで型の上側半
分を下側半分に組み合わせ、型の上側半分の下面を充填
した混合物に接触させ、それを圧縮する。約２００ポン
ド／平方インチ（３．６ＭＰａ）の圧縮力を約３分間与
え、プレフォームを作成する。このプロセスは前記の図
４〜７について説明したと同様である。
【００２２】次いでこのようにして作成した中央の摩擦
材料領域(56)を第１の型から取り出す。次いで中央の摩
擦材料領域(56)を、図１９〜２１に示すような最終パッ
ドの輪郭を有する第２の型アセンブリー(72)の中に配置
する。この型(72)は３２０°Ｆの温度に予熱しておくこ
とが好ましい。領域(56)を第２の型の下側半分(74)の中
央部分に装入し、壁で囲んだ受けを構成する混合物(55)
を、その領域(56)の周囲とその上面(59)に均等に分配す
る。次いで型の上側半分(76)を下側半分(74)に組み合わ
せ、中央領域(56)と壁で囲んだ受け(58)を構成する混合
物(55)に圧縮力を与える。好ましくは、約１２００ポン
ド／平方インチ（２１．４ＭＰａ）を第２の型に少なく
とも２分間加える。次いでこのようにして圧縮して部分
的に固まった部材をピン(78)で第２の型アセンブリー(7
2)から取り出し、硬化用オーブンに移し、熱硬化させ
る。
【００２３】混成ディスクブレーキ摩擦パッドアセンブ
リーを作成するに適切な強化材なしの半金属摩擦材料を
表２に「組成４」と示している。同様に、成分の部数は
重量基準である。 表２ ───────────────────── 成分 組成４ ───────────────────── 無機粒子 ９．０ ゴム剥離粒子 １．０ コークス粒子 ４．０ 第１鉄粒子 ５７．０ グラファイト粒子 １７．０ フェノール樹脂粒子 １２．０ ────────────────────── 合計 １００．００ 図９はドラムブレーキ摩擦シューアセンブリー(60)への
本発明の適用を示す。アセンブリー(60)は、垂直なシュ
ーウェブ(64)に接合されて支持されたアーチ状のシュー
テーブル(62)を含む。アーチ状のシューテーブル(62)の
上側表面に適合するアーチ状の下側表面を有する摩擦シ
ュー部品(66)は、界面の接着剤(68)によってシューテー
ブル(62)の上側表面に固定される。リベット等を使用す
るこの他の公知の固定法を接着剤の代わりに使用し、シ
ューテーブル(62)に摩擦シュー部品(66)を接合すること
もできる。図９に示すブレーキシュー構造において、本
発明の強化摩擦材料を用いて摩擦シュー部品(66)を作成
することが重要である。摩擦材料のマトリックスの中に
埋設された強化用ハニカム心材の存在は、図９に明確に
示されている。
【００２４】図１０〜１３は、市販の強化用ハニカム心
材で入手できる種々の横断面形状のいくつかを図示する
ものである。例示のハニカム心材の断片を70、80、90、
100とそれぞれ示す。前記のように、約１／１６インチ
のように小さいサイズ（延伸した状態で１つのセルの壁
から向かい合ったセルの壁までの最小限の距離）から１
インチのような大きいサイズまでを使用することが一般
に好ましい。また、前記のように、組み込まれる又は埋
設される強化用ハニカム心材の嵩密度（見かけ密度）
は、約２ポンド／立方フィート（０．０３２ｇ／ｃ
ｍ3 ）から約２０ポンド／立方フィート（０．３２ｇ／
ｃｍ3 ）までが基本的に好ましく、この嵩密度は心材の
セル壁の厚さ、心材を作成する特定の材料の密度、心材
のセルの横断面形状によって相当に影響される。
【００２５】本発明の新規な強化摩擦材料は、強化材と
して非連続又は連続のいずれの繊維も含まないことが好
ましい。このことは、特に強化用ハニカム心材を金属
（例、アルミニウム）で作成する場合に実現できる。強
化用ハニカム心材を、ガラス繊維強化フェノール樹脂複
合材料や炭素繊維強化ポリイミド樹脂複合材料のような
繊維強化材料で作成する場合においても、作成される摩
擦材料製品中の繊維材料の量は、一般的な繊維強化摩擦
材料よりも少量である。例えば、前記の表１の組成２を
用いて作成されるハニカム心材強化摩擦材料は、２７．
６重量％のガラス繊維と７２．４重量％のフェノール樹
脂で作成された強化用ハニカム心材を埋設して作成され
る。強化用ハニカム心材は完成した摩擦材料の１０．８
重量％のみを構成するため、強化された摩擦材料の実際
の繊維材料の含有率は２．９８重量％のみであった。
【００２６】本発明の方法によって作成される強化摩擦
材料は、所望とする摩擦又は磨耗特性を得るために少量
の前記のような繊維を使用する以外は非連続的繊維を粉
末（粒子）混合物に均一に混ぜる必要なしに作成され、
このため品質の変動を生じさせる主な原因を回避するこ
とができる。実質的に繊維を含まずに混合する操作は非
常に効率的な混合プロセスであり、顕著に改良された品
質の一定性に結びつく。
【００２７】また、現在までの耐磨耗試験において、本
発明の新規な改良された摩擦材料は、同じ条件下の繊維
強化摩擦材料の０．３５％の磨耗速度に比較して０．０
７％と非常に小さい磨耗速度を示している。摩擦材料と
ローター又はドラムとの接触剛性は、ブレーキ音の発生
に影響すると一般に理解されている。ブレーキ音を抑え
る又は無くすため、摩擦材料の剛性を最適値に調節する
ことが必要な場合が多い。しかしながら、従来の摩擦材
料にとって、このことは基本的に材料の配合のやり直し
を意味し、別な悪影響に結びつくことがある。本発明
は、ハニカム心材を摩擦材料に組み込むことでこの問題
を首尾よく解決する。特定の用途にある混合物を配合す
ると、そのパッドの剛性は強化用心材の剛性を変えるこ
とによって調節することができ、ブレーキ音を回避する
ことができる。硬化した混合物が接触表面積の殆どをま
かなうかめ、パッドの摩擦特性は殆ど一定のままであ
る。
【００２８】最後に、従来の繊維強化摩擦材料におい
て、繊維の不均一な分布は、表面の溝の発生によって明
らかに分かる不均一なブレーキローターやブレーキドラ
ムの磨耗に結びつくことが多い。これに対し、本発明の
新規な強化摩擦材料の動的機械特性の試験は、非常に滑
らかなブレーキローターの磨耗に帰着することが認めら
れた。
【００２９】上記以外の適切な材料、部品形状、部品サ
イズを本発明の実施において使用することができる。本
発明の技術的範囲の中で前記の系や装置に種々の変化を
加えることが可能であり、このため前記の説明や添付の
図面は例示のみを意図するものであって本発明を限定す
るものでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の改良された摩擦材料の好ましい態様を
有するディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリーの平面
図である。
【図２】図１の線２−２にそった立面図である。
【図３】図２の一部の拡大図である。
【図４】本発明による図１〜３に示す適切なハニカム心
材を使用して摩擦材料を作成する際の、連続的な過程の
１つ過程における圧縮成形装置の状態を示す大要の断面
図である。
【図５】図４に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置
の大要の断面図である。
【図６】図４に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置
の大要の断面図である。
【図７】図４に関連した一連の過程を示す圧縮成形装置
の大要の断面図である。
【図８】本発明の改良された摩擦材料の好ましい態様を
有するディスクブレーキ摩擦パッドアセンブリー別な態
様の平面図である。
【図９】本発明の摩擦材料を有するドラムブレーキ摩擦
シューアセンブリーの透視図である。
【図１０】公知のハニカム心材材料の製造方法によって
得られる各種のセルの形状をの１例を示す横断面であ
る。
【図１１】ハニカム心材材料のセルの形状をの１例を示
す横断面である。
【図１２】ハニカム心材材料のセルの形状をの１例を示
す横断面である。
【図１３】ハニカム心材材料のセルの形状をの１例を示
す横断面である。
【図１４】図８の線１４−１４にそった断面図である。
【図１５】ハニカム心材の別な態様を示す断面図であ
る。
【図１６】図１５に示すハニカム心材強化材を使用して
摩擦材料を作成する圧縮成形装置の連続的な段階を示す
大要の断面図である。
【図１７】図１６に関連した一連の過程を示す圧縮成形
装置の大要の断面図である。
【図１８】図１６に関連した一連の過程を示す圧縮成形
装置の大要の断面図である。
【図１９】図８に示すハニカム心材強化材を使用して摩
擦材料を作成する圧縮成形装置の連続的な段階を示す大
要の断面図である。
【図２０】図１９に関連した一連の過程を示す圧縮成形
装置の大要の断面図である。
【図２１】図１９に関連した一連の過程を示す圧縮成形
装置の大要の断面図である。
【符号の説明】
１０…摩擦パッドアセンブリー １４…摩擦パッド部材 １８…装着用の穴 ２０…摩擦材料混合物 ２２…強化用心材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スタンレー フランク カリス，ジュニア アメリカ合衆国，バージニア 22663，ホ ワイト ポスト，ダンドリッジ ドライブ 284 (72)発明者 ティモシー フランクリン マーケル アメリカ合衆国，バージニア 22601，ウ ィンチェスター，ジョンストン コート 784

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セル壁で隔てられ、多数の隣接して端部
    が開口したセルを有する強化用ハニカム心材、及び前記
    強化用心材の端部が開口したセルの中に充填され、その
    セル壁に接合した、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及
    びバインダーを有して硬化した混合物を含んでなる強化
    摩擦材料。
  2. 【請求項２】 前記強化用ハニカム心材がアルミニウム
    合金で作成された請求項１に記載の強化摩擦材料。
  3. 【請求項３】 前記強化用ハニカム心材が、ガラス繊維
    で強化された硬化フェノール樹脂で作成された請求項１
    に記載の強化摩擦材料。
  4. 【請求項４】 前記強化用ハニカム心材が、ガラス繊維
    で強化された硬化ポリイミド樹脂で作成された請求項１
    に記載の強化摩擦材料。
  5. 【請求項５】 前記強化用ハニカム心材が、炭素繊維で
    強化された硬化ポリイミド樹脂で作成された請求項１に
    記載の強化摩擦材料。
  6. 【請求項６】 前記強化用ハニカム心材が鉄合金で作成
    された請求項１に記載の強化摩擦材料。
  7. 【請求項７】 前記強化用ハニカム心材がアラミド系物
    質で作成された請求項１に記載の強化摩擦材料。
  8. 【請求項８】 前記強化用ハニカム心材が熱可塑性物質
    で作成された請求項１に記載の強化摩擦材料。
  9. 【請求項９】 前記強化用ハニカム心材がセラミック系
    材料で作成された請求項１に記載の強化摩擦材料。
  10. 【請求項１０】 前記強化用ハニカム心材の端部が開口
    したセルの各々が、三角形、正方形、長方形、台形、偏
    菱形、六角形からなる群より選択された横断面の形状を
    有する請求項１に記載の強化摩擦材料。
  11. 【請求項１１】 前記強化用ハニカム心材が、約０．０
    ３２ｇ／ｃｍ3 〜約０．３２ｇ／ｃｍ3 の嵩密度を有す
    る請求項１に記載の強化摩擦材料。
  12. 【請求項１２】 前記強化用ハニカム心材が、前記セル
    壁の一方の端に取り付けた表面シート有する請求項１に
    記載の強化摩擦材料。
  13. 【請求項１３】 前記摩擦改質用粒子、フィラー粒子、
    及びバインダーを有して硬化した混合物の一部が非連続
    繊維を含む請求項１に記載の強化摩擦材料。
  14. 【請求項１４】 前記非連続繊維の長さが、前記強化用
    ハニカム心材の向かい合ったセル壁の距離の約１／４未
    満、又は環状セルの直径の約１／４未満である請求項１
    ３に記載の強化摩擦材料。
  15. 【請求項１５】 前記強化ハニカム心材の向かい合った
    セル壁が約１．６ｍｍ〜約２５ｍｍの距離で離れている
    請求項１に記載の強化摩擦材料。
  16. 【請求項１６】 前記強化ハニカム心材の向かい合った
    セル壁が約１．６ｍｍ〜約２５ｍｍの直径を有する請求
    項１に記載の強化摩擦材料。
  17. 【請求項１７】 ブレーキ機構等に使用する摩擦装置ア
    センブリーであって次の部材を含んでなる摩擦装置アセ
    ンブリー： ・構造的剛性を有する基材、 ・その中に埋設された強化用ハニカム心材を有し、摩擦
    改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを有する硬
    化した混合物を含んでなる強化された摩擦材料の部材、
    及び ・前記強化された摩擦材料の部材を前記基材に固定する
    ための手段。
  18. 【請求項１８】 前記強化用ハニカム心材が、セル壁で
    画定され、多数の隣接して端部が開口したセルと、前記
    セル壁の一方の端に取り付られた表面シート有する請求
    項１７に記載のブレーキ装置アセンブリー。
  19. 【請求項１９】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、アルミニウム合金で作成された請求
    項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  20. 【請求項２０】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、ガラス繊維強化フェノール樹脂で作
    成された請求項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  21. 【請求項２１】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、ガラス繊維強化ポリイミド樹脂で作
    成された請求項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  22. 【請求項２２】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、炭素繊維強化ポリイミド樹脂で作成
    された請求項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  23. 【請求項２３】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、鉄合金で作成された請求項１７に記
    載の摩擦装置アセンブリー。
  24. 【請求項２４】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、約０．０３２ｇ／ｃｍ3 〜約０．３
    ２ｇ／ｃｍ3 の嵩密度を有する請求項１７に記載の摩擦
    装置アセンブリー。
  25. 【請求項２５】 前記強化された摩擦材料の部材の強化
    用ハニカム心材が、三角形、正方形、長方形、台形、偏
    菱形、六角形からなる群より選択された横断面の形状を
    有する請求項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  26. 【請求項２６】 前記摩擦改質用粒子、フィラー粒子、
    及びバインダーを有して硬化した混合物の一部が非連続
    繊維を含む請求項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  27. 【請求項２７】 前記非連続繊維の長さが、前記強化用
    ハニカム心材の向かい合ったセル壁の距離の約１／４未
    満、又は環状セルの直径の約１／４未満である請求項２
    ６に記載の摩擦装置アセンブリー。
  28. 【請求項２８】 前記強化ハニカム心材の向かい合った
    セル壁が約１．６ｍｍ〜約２５ｍｍの距離で離れている
    請求項１７に記載の摩擦装置アセンブリー。
  29. 【請求項２９】 前記強化ハニカム心材のセルが約１．
    ６ｍｍ〜約２５ｍｍの内径を有する請求項１７に記載の
    摩擦装置アセンブリー。
  30. 【請求項３０】 摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及び
    バインダーの融解した混合物と、その中に埋設された強
    化用ハニカム心材を含んでなる摩擦材料。
  31. 【請求項３１】 次の部材を含んでなるブレーキ摩擦装
    置アセンブリーであって、 ・構造的剛性を有する基材、 ・混成の強化摩擦材料部材、 ・混成の強化摩擦材料部材を前記基材に固定するための
    手段、 前記混成の強化摩擦材料部材は、その内側に配置された
    主要な強化摩擦材料領域と、その主要な領域に結合して
    それを壁状に囲んだ強化摩擦領域を有し、前記摩擦材料
    部材の主要な領域は、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、
    及びバインダーの硬化した混合物、及びその混合物の中
    に埋設されてその混合物に結合した強化用ハニカム心材
    を含んでなり、主要な領域を壁状に囲む強化摩擦領域
    は、摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーの
    硬化した混合物、及びその混合物の中に埋設された強化
    用フィラメントを含むブレーキ摩擦装置。
  32. 【請求項３２】 前記主要な強化された摩擦材料領域の
    強化用ハニカム心材が、約０．０３２ｇ／ｃｍ3 〜約
    ０．３２ｇ／ｃｍ3 の嵩密度を有する請求項３１に記載
    のブレーキ摩擦装置。
  33. 【請求項３３】 前記主要な強化された摩擦材料領域の
    強化用ハニカム心材が約０．０８０ｇ／ｃｍ3 以下の嵩
    密度を有する請求項３１に記載のブレーキ摩擦装置。
  34. 【請求項３４】 前記強化用ハニカム心材が、セル壁で
    画定され、多数の隣接して端部が開口したセルと、前記
    セル壁の一方の端に取り付られた表面シート有する請求
    項３１に記載のブレーキ摩擦装置。
  35. 【請求項３５】 前記摩擦改質用粒子、フィラー粒子、
    及びバインダーを有して硬化した混合物の一部が非連続
    繊維を含む請求項３１に記載のブレーキ摩擦装置。
  36. 【請求項３６】 前記非連続繊維の長さが、前記強化用
    ハニカム心材の向かい合ったセル壁の距離の約１／４未
    満又は環状セルの直径の約１／４未満である請求項３５
    に記載のブレーキ摩擦装置。
  37. 【請求項３７】 前記強化ハニカム心材の向かい合った
    セル壁が約１．６ｍｍ〜約２５ｍｍの距離で離れている
    請求項３１に記載のブレーキ摩擦装置。
  38. 【請求項３８】 前記強化ハニカム心材のセルが約１．
    ６ｍｍ〜約２５ｍｍの内径を有する請求項３１に記載の
    ブレーキ摩擦装置。
  39. 【請求項３９】 前記壁状に囲んだ強化摩擦材料の中の
    摩擦改質用粒子が金属粒子である請求項３１に記載のブ
    レーキ摩擦装置。
  40. 【請求項４０】 硬化した強化摩擦材料の成形体の製造
    方法であって、次の過程を含んでなる方法： ・摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含
    む摩擦材料混合物の第１の秤量を、摩擦材料の成形体の
    上から見た輪郭に相当する輪郭を有する型キャビティに
    均等に散布し、 ・前記型キャビティの中の前記均等に散布した摩擦材料
    混合物の中に強化用ハニカム心材を押し込み、この強化
    用ハニカム心材の下側部分のみが前記混合物の中に完全
    に入り込むようにし、 ・前記型キャビティの中に前記摩擦材料混合物の第２の
    秤量を散布して均等に分配し、前記強化用ハニカム心材
    の上側部分を完全に満たし、 ・前記均等に分配した摩擦材料混合物を圧縮し、前記型
    キャビティの中で前記摩擦材料混合物と前記強化用ハニ
    カム心材に高温・高圧を適用し、強化摩擦材料の成形体
    を得る。
  41. 【請求項４１】 前記型キャビティの中で摩擦材料混合
    物の中に押し込む前記強化用ハニカム心材が約０．０３
    ２ｇ／ｃｍ3 〜約０．３２ｇ／ｃｍ3 の嵩密度を有する
    請求項４０に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記強化ハニカム心材の向かい合った
    セル壁が約１．６ｍｍ〜約２５ｍｍの距離で離れている
    請求項４０に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記強化ハニカム心材のセルが約１．
    ６ｍｍ〜約２５ｍｍの内径を有する請求項４０に記載の
    ブレーキ方法。
  44. 【請求項４４】 次の過程を含んでなる強化摩擦材料成
    形体の製造方法： ・前記摩擦材料成形体の上から見た輪郭に相当する輪郭
    を有する強化用ハニカム心材と表面シートを型キャビテ
    ィの中に入れ、 ・摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含
    む摩擦材料混合物の秤量を型キャビティに均等に分配し
    て前記強化用ハニカム心材を完全に満たし、 ・前記均等に分配した摩擦材料混合物を圧縮し、前記型
    キャビティの中で前記摩擦材料混合物と前記強化用ハニ
    カム心材に高温・高圧を適用し、強化摩擦材料の成形体
    を得る。
  45. 【請求項４５】 低密度のハニカム心材を埋設して作成
    されて内側に配置された主要な摩擦材料領域と、その主
    要な領域に適合性がありその周囲を壁状に囲んだ摩擦材
    料を有する混成のディスクブレーキ摩擦パッドの製造方
    法であって、次の過程を含んでなる方法： ・中央の摩擦材料領域に相当する上から見た輪郭を有す
    る第１の型キャビティを加熱し、 ・摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダーを含
    む摩擦材料混合物の第１の秤量を前記第１の型キャビテ
    ィの中に均等に散布・分配し、 ・前記第１の型キャビティの中の前記均等に散布・分配
    した摩擦材料混合物の中に強化用ハニカム心材を押し込
    み、この強化用ハニカム心材の下側部分のみが前記混合
    物の中に完全に入り込ませ、 ・前記型キャビティの中に前記摩擦材料混合物の第２の
    秤量を均等に散布・分配し、前記強化用ハニカム心材の
    上側部分を完全に満たし、 ・前記均等に散布・分配した高圧で圧縮して中央の摩擦
    材料部材を作成し、 ・前記第１の型から前記内側に配置する摩擦材料部材を
    取り出し、 ・前記内側に配置する摩擦材料部材を、前記混成のディ
    スクブレーキ摩擦パッドの上から見た輪郭に相当する輪
    郭を有する第２の型キャビティの中に配置し、 ・摩擦改質用粒子、フィラー粒子、及びバインダー粒子
    を含む摩擦材料混合物の秤量を前記内側に配置した主要
    な摩擦材料部材の側面の周囲に壁状に散布・分配し、さ
    らに主要な摩擦材料部材の上面にも均等に散布・分配
    し、 ・前記均等に散布・分配した摩擦材料混合物を高圧で圧
    縮して混成のディスクブレーキ摩擦パッド部品を作成す
    る。
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