JPH11152461A - ディスクブレーキ用パッド - Google Patents
ディスクブレーキ用パッドInfo
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Abstract
キにおいて、摩擦材と裏金との間に介在される緩衝材の
耐熱性を改善し、特に高負荷の使用に耐えるディスクブ
レーキパッドを提供する。 【解決手段】 摩擦材と裏金の間に緩衝材を設け、その
緩衝材の配合において、溶融温度が常圧で200℃以上
の直鎖状樹脂の粉末もしくは粒状物を使用する。緩衝材
は単層でも良いが、組成の異なる複数の層にするとより
効果が発揮される。
Description
を制御するディスクブレーキに用いられるパッドに関す
るものである。
道もしくは機械の速度制御に用いられるディスクブレー
キの摩擦部材として用いられる。その摩擦部材は、ディ
スクブレーキのピストンを受ける裏金とディスクに摺接
する摩擦材から成り立っている。特に使用条件において
摩擦材の負荷が大きい場合、もしくは摩擦材の性能を改
善する必要から、裏金と摩擦材との間に緩衝材を必要と
することがある。
ある。その第一は、摩擦によって発生する熱がブレーキ
ピストンに伝わることを防ぐためである。第二は、摩擦
材の性能を重視するため、裏金との密着性が悪化するの
を防止するためである。第三は、摩擦材の振動によるノ
イズの発生を緩衝するためである。
材料は摩擦材料であることの他に断熱効果をもち、裏金
との密着性もよく、かつ正規の摩擦材における性能の弱
点を補強するものが好ましい。
ルの繊維または粒状物を多く用いたセミメタリックパッ
ドと呼ばれる摩擦材が知られている。この摩擦材を用い
る場合、その配合組成から熱伝導性が大きく裏金に摩擦
によって発生した熱を伝えやすいため、緩衝材を用いて
熱伝導を防止し、断熱材としての機能を持たせることが
よく行われている。
とパッドの双方に拡散されるのであるが、パッドの熱伝
導性が大きいと、界面で発生した熱の分配において、必
要以上にパッドに熱が吸収される。パッドの熱伝導性が
小さいと発生した熱の大部分がディスクに伝わり、ディ
スクの回転で冷却される。すなわち、緩衝材があること
により、パッドの熱伝導性を小さくし、発生した熱をデ
ィスクの回転による放熱に向けることになる。
着性がある。繰り返される熱履歴の中で強固な密着性を
持つには、摩擦材に近い配合組成をもち、摩擦材との馴
染みも必要である。
バンイダー、および粉末、粒状物のフィラーであり、特
に摩擦材にセミメタリック材が使われる場合は、繊維状
素材にスチールファイバを用いると馴染みがよい。
として摩擦材に用いられるフェノール樹脂系と同じバイ
ンダーを用い、さらに摩擦振動を吸収する目的から、ク
ッション効果をもつカシューダストやゴム粉を用いるこ
とがある。これらの有機物は熱伝導率が小さく、かつ比
重が小であることから、熱容量も小であり、緩衝材の熱
伝導性を小さくする効果を併せもつ。その他、摩擦時の
ディスク面と裏金の間に発生するせん断力に対する補強
から繊維状素材を用い、熱に対する補強として無機フィ
ラーが使用される。
に種々の目的を持ち、それぞれ目的にあった素材を用い
配合されているものである。しかし、特に高負荷条件、
例えば車両が長い坂道を下るときにブレーキの頻度が増
し、充分な放熱ができずにブレーキを使うと、発生する
摩擦熱がディスクやパッドに蓄積し、相当の高温になる
ことがある。長時間または繰り返しこのような状態があ
ると、緩衝材に配合された有機物の劣化が進行し、極端
な場合には炭化し、熱伝導性が上昇して振動吸収の効果
も失われることになる。
の耐熱性を改善することにより、より高負荷のディスク
ブレーキに安心して用いられるパッドを提供することに
ある。
消するもので、その特徴は、緩衝材の配合に溶融温度が
常圧で200℃以上の直鎖状または分岐状樹脂の粉末も
しくは粒状物を含むことにある。
熱分解特性にも影響し、好ましくは熱天秤を用いて測定
条件が大気中、10℃/分の昇温で試料10〜15mgの
ときに450℃での加熱減量が50%以内のものがよ
い。しかし、三次元架橋された高分子であると、いくら
耐熱性が良くても緩衝効果を発揮する弾力性に乏しい。
ポリアリレンスルホン、ポリアリレンスルフィド、液晶
ポリマー(LCP)、非晶質ポリアリレートから選ばれ
る1種以上、もしくはこれらを含むポリマーアロイであ
ることが好ましい。これらの樹脂は溶融することによる
融解熱を利用すると共に、分解ガス化を防ぐ目的もあ
る。そして、この材料を活かす配合組成は、成分とし
て、スチールファイバおよび銅もしくは銅合金のファイ
バ、有機ファイバ、無機ファイバから選ばれる1種以上
を含むことが好ましい。本発明ブレーキパッドにおける
緩衝材は特にスチールファイバを含む摩擦材と組み合わ
せて使用するのが、そのパッドの性能を充分に生かす意
味で特に好ましい。
擦材側の緩衝材と裏金側の緩衝材の配合を変えることに
より緩衝効果を高めることも、特に高負荷使用の場合に
効果的である。
脂の耐熱性を上げるのは常套手段であるが、その樹脂の
特性として直鎖状または分岐状樹脂を選定したことに本
発明の特徴がある。直鎖状または分岐状樹脂は、ポリエ
チレン、塩化ビニル、ナイロンのように融解点を持って
おり、且つ分解する前に溶融し、融解熱を周囲から吸収
する。溶融することにより周囲のファイバやフィラーと
密着し、より強固なマトリックスを形成する。これらの
直鎖状または分岐状樹脂の選定には、特殊エンジニアリ
ング・プラスチックに属する樹脂や、超耐熱性樹脂から
選択するのがよく、非晶性の樹脂があっても構わない。
せるには粉末状のものが良いが、粒状物であっても混合
手段により分散させることができる。混合手段さえ適宜
なものを選択すれば、繊維状やペレットであっても構わ
ない。
は、エンジニアリング・プラスチックと称される樹脂
で、ナイロン系の樹脂(6ナイロン、66ナイロン)、
ポリ塩化ビニル(塩ビ)、ポリエステル系樹脂のポリエ
チレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフ
タレート(PBT)、フロロカーボン系樹脂のポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフル
オロエチレン(PCTFE)等がある。そして、特殊エ
ンジニアリング・プラスチックと呼ばれる樹脂で、ポリ
フェニレンスルフィド(PPS)、ポリスルホン(PS
F)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテル
イミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PE
EK)、芳香族ポリエステル(ユニチカ製の商品名:U
ポリマー、エコノール)が該当する。また超耐熱樹脂の
芳香族ポリイミド、ポリアミドイミドもある。さらに
は、これらの樹脂を混合したポリマーアロイを用いるこ
とも可能である。一般にアロイ化することで融点の前に
熱軟化する温度の低下があり、ダンピング特性をより効
果的に利用できる。また、一般に架橋型と称されるPP
Sは高温で酸化されると分枝状に一部反応し、本件の用
途での耐熱性が融点のイメージより大きく好ましいもの
の一つである。
l,Br,I)元素を含まないものが材料の熱分解や使
用後のパッドの処理時の加熱などで問題にならず好まし
い。また、耐熱性から見て、特殊エンジニアリング・プ
ラスチックに属するポリアリレンスルホン(ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリアリルスルホン、ポリ
イミドスルホンなど)、ポリアリレンスルフィド(ポリ
フェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドーケ
トンなど)、液晶ポリマー(例えばデュポン社の商品
名:ベクトラなど)、非晶質ポリアリレートから選ばれ
る1種以上、もしくはこれらを含むポリマーアロイであ
ることが望ましい。
てフェノール樹脂もしくはその変性物があるが、これら
の樹脂との相溶性があると、粉末または粒子が成型時に
固定されるので好ましい。
妥当であるが、一旦溶剤に溶かして液状にしてそれを分
散剤中に噴霧する等の方法でも良い。粉末および粒子の
大きさは、混合時に均一に混ざる大きさの範囲であれば
よく、数ミクロンから2mm程度のものであればよい。好
ましくは0.1〜0.5mmの粒子状のものがよい。
た樹脂粉末もしくは粒状物の特性を充分に生かせる配合
が好ましく、その配合の中にスチールファイバおよび銅
もしくは銅合金のファイバ、有機ファイバ、無機ファイ
バから選ばれる1種以上を含んでいるとその効果が特に
生きてくる。前記ファイバは材料の骨格であり、強度の
せん断力に耐え、また2種以上の組み合わせをすると骨
格が緻密化される効果を引出し、かつ該樹脂が溶融した
際、これらのファイバで樹脂を担持するのでより好まし
い。
来上がり時点で0.5〜10重量%含むのが良い。0.
5重量%未満では緩衝材のダンピング効果が不十分であ
り、10重量%を越えると、緩衝材に含まれる有機物量
が多くなり、熱劣化しやすくなる。また、複数の緩衝材
を用いる場合は、使用範囲はさらに広がり、0.5〜2
0重量%の範囲で使用可能である。但し、摩擦材に近い
緩衝材は前記単層の緩衝材の条件と同等である。
複層の緩衝材を用い、摩擦材側の緩衝材Aと裏金側の緩
衝材Bを、さらにはその中間の緩衝材Cを設けることに
より、熱および振動の緩衝効果を高めることも可能であ
る。この場合、緩衝材の配合内容を摩擦材に密着する方
から順次摩擦材の配合内容に緩衝材に必要な特性を加え
るにように配合を変化させることで、摩擦材と緩衝材の
境界面における材料の違いを減らすものである。特に高
負荷で使用される場合には、熱膨張や熱伝導率の違いか
ら境界面での温度差や熱歪みによるストレスの集中が問
題になる。複数層にして順次配合を変えることにより、
各境界面での温度差や熱歪みの集中は緩和される。
す。ただし、本発明はこの具体例に限定されるものでは
ない。
スクブレーキのパッドを作製した。この仕様においてパ
ッドの摩擦面積は、フロント仕様が90cm2 であり、リ
ヤ仕様が112cm2 、裏金の厚みは8mm、パッドの厚み
は14mmである。摩擦面の材料にはセミメタリック仕様
である表1の材料を用いている。これに緩衝材としての
材料を表2の配合で準備した。
を用い均一に混合した。この混合物を秤量し、予備成型
機を用いて2層の固形物の形状に固めた。裏金の処理
は、脱脂洗浄後、フェノール樹脂系の接着剤を塗布乾燥
し準備した。
ットした金型で裏金と予備成形体とを併せて加熱加圧
し、成形した。後硬化は230℃で4時間行い、化粧塗
装を施した後、摩擦面を所定の厚みに研磨した。出来上
がり時の緩衝材の厚みは3mmに設定しているが、ほぼ設
計通りにできていた。
材の配合を用い、摩擦材の配合は実施例と同じ表1の配
合の組み合わせで同様にパッドを作製した。
用するパッドを実施例1と同様の工程で作製した。摩擦
材は実施例1で用いた表1の配合を、緩衝材は表4と表
5に示す2種類の配合を作製し、それぞれが仕上げ厚み
1.5mmになるように秤量値を設定した。まず緩衝材B
を予備成形機の金型に入れ、次に緩衝材Aを入れて、そ
の上に摩擦材を入れて加圧成形した。
積み仕様の車両に装着し、定量積載として走行試験を行
った。試験条件は次の通りである。 ブレーキ条件:初速度50km/Hから停止まで制動し、停
止後直ちに加速。20秒間隔で繰り返し50回。これを
1サイクルとして120サイクル繰り返す ブレーキ温度:常温からスタートし、50回目のブレー
キ後、ディスク温度が495〜505℃になるように冷
却風を調整する 走行中のブレーキングによる昇温調整は、あらかじめ現
用品を用いてテストを繰り返し、冷却風の調整をしてお
いた。
金と緩衝材、緩衝材と摩擦材の各境界における変化を調
べた。その結果を表6に示す。従来の緩衝材を用いた比
較例1のパッドは、摩擦材と緩衝材のと境界面でパッド
の全周に近い範囲で亀裂が見られた。緩衝材と裏金との
接着面では、亀裂が0.2mmのシックネスゲージで5mm
以上侵入するような亀裂が有った。また、比較例2では
摩擦材との界面の亀裂が激しく、120サイクルのテス
トに耐えられないと判断し、80サイクルでテストを打
ち切った。一方、実施例1〜6には裏金との接着面,摩
擦材との境界面ともに目で見える亀裂が発生しているも
のが多かったが、実施例7,8には亀裂はほどんど見ら
れなかった。このテストは実使用の限界に近い条件を用
いているので、大きな差が見られた。結果として本発明
は従来のものより熱履歴における耐久性が十分にあるこ
とを示している。
ディスクパッドと相手材のディスクをも入れ替えて鳴き
試験を行った。試験条件は次の通りである。 鳴き試験条件:前記走行試験の第3,第15サイクル後
に以下の試験を実施車両条件:4トン定積載 ブレーキ条件:初速度30km/Hから停止まで制動し、減
速度0.05g,0.1g,0.15g,0.2g,
0.25g,0.3g,0.35g,0.4g(gは重
力加速度:9.8m/sec2)で各1回 ブレーキ制動前温度:50,100,150,200,
250℃で上記ブレーキを1回ずつ
の試験結果を表7に示す。種々の条件での鳴き率も比較
例に比べ各実施例は減少しているが、特に高温での鳴き
において大きな差が見られ、本発明の効果が顕著に示さ
れている。
ッドによれば、特に高温時の使用において、その鳴き特
性を改善し、且つ高温で長時間の劣化にも耐えることが
でき、高負荷のディスクパッドとして有用である。
Claims (6)
- 【請求項1】 金属製の裏金と、ディスクと接する摩擦
材と、裏金と摩擦材との間に介在する緩衝材とを一体に
したディスクブレーキ用パッドにおいて、 この緩衝材は溶融温度が常圧で200℃以上の直鎖状ま
たは分岐状樹脂の粉末もしくは粒状物を含むことを特徴
とするディスクブレーキ用パッド。 - 【請求項2】 前記直鎖状または分岐状樹脂の粉末もし
くは粒状物が、450℃に加熱した際の加熱減量が50
%以内であることを特徴とする請求項1記載のディスク
ブレーキ用パッド。 - 【請求項3】 前記直鎖状または分岐状樹脂の粉末もし
くは粒状物が、ポリアリレンスルホン、ポリアリレンス
ルフィド、液晶ポリマー、非晶質ポリアリレートから選
ばれる1種以上、もしくはこれらを含むポリマーアロイ
であることを特徴とする請求項1または2に記載のディ
スクブレーキ用パッド。 - 【請求項4】 前記緩衝材の配合組成中に、スチールフ
ァイバおよび銅もしくは銅合金のファイバ、有機ファイ
バ、無機ファイバから選ばれる1種以上を含むことを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のディスクブレ
ーキ用パッド。 - 【請求項5】 前記摩擦材の配合にスチールファイバが
用いられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
かに記載のディスクブレーキ用パッド。 - 【請求項6】 前記緩衝材が配合を変えた複数層で構成
されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載
のディスクブレーキ用パッド。
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