JP4246813B2 - 自動車用非石綿ディスクブレーキパッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用非石綿ディスクブレーキパッド（以下ディスクブレーキパッドとする）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の制動装置としてディスクブレーキが使用されており、その制動部材としてディスクブレーキパッドがある。
従来のディスクブレーキパッドは、特開昭４９−２１５４４号公報、特開平２−１３２１７５号公報、潤滑第１９巻９号（１９７４年）等に示されるように、金属繊維、無機繊維、有機繊維等の繊維基材、結合剤としてフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含む結合剤、さらに摩擦調整剤として黒鉛、三硫化アンチモン等の潤滑剤、鉄、銅、黄銅等の金属粉、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の充填剤、カシューダスト、ＮＢＲ、ＳＢＲ等の有機摩擦調整剤等を含む混合物を加熱加圧成形したディスクブレーキパッドが一般に知られている。
【０００３】
しかしながら、上記に示す従来のディスクブレーキパッドを用いた自動車は、クリープグローン（グー音）と称するノイズの発生がある。このノイズは、自動変速機のクリープトルクがディスクブレーキに加わったときにスティックスリップ振動が発生し、それが共振してノイズになるものとされている。またこのノイズの振動数は通常約２００〜３００Hzであり、長時間自動車を駐車した後、特に温度や湿度の変化の大きい夜間一晩駐車（放置）した後、再運転する際運転初期時にこのクリープグローンが突然大きくなる現象があり、運転者に不安と不快の念を与えていた。
【０００４】
この主原因は、自動車を夜間一晩駐車することによりディスクロータ表面に生成されるトランスファーフィルムに水分が吸着し、この水分がディスクロータとトランスファーフィルム間に錆を発生させ、再運転する際運転初期時にトランスファーフィルムが剥離し、クリープグローンのノイズレベルを増大させているものと考えられる。
【０００５】
図１は、発進回数とクリープグローンの音圧との関係を示すグラフであり、詳しくは夜間一晩駐車した自動車と制動前温度１３０℃、制動初速度６０km/h及び制動減速度０．３Ｇで２００回制動後（以下数時間走行直後とする）の自動車をそれぞれゆっくり発進させながらブレーキペダルを緩め、その後停止、次いで再度ゆっくり発進させながらブレーキペダルを緩めるという工程を１０回繰り返し、ブレーキペダルを緩めたとき発生するクリープグローンの音圧を騒音計で測定した結果を示したものである。
【０００６】
その結果、夜間一晩駐車した自動車は、発進２回目のクリープグローンの音圧が７５dBと高い値を示した。これに対し数時間走行直後の自動車は、クリープグローンの音圧は最大音圧においても６３dBと低い値であった。
【０００７】
クリープグローンの起振源は車両発進間際のディスクロータ摺動面でのスティックスリップ振動に起因するとされている。そこで本発明者らは夜間一晩駐車して水分を吸着したディスクロータ摺動面と数時間走行直後のディスクロータ摺動面におけるディスクブレーキパッドのテストピースによるトルク変動（静摩擦係数と動摩擦係数の差）を測定した。その結果を図２の（ａ）及び（ｂ）に示す。図２の（ａ）及び（ｂ）から明らかなように夜間一晩駐車して水分を吸着したディスクロータ摺動面はトルク変動が大きくなり、これが原因でスティックスリップ振動が発生するものと推定される。また夜間一晩駐車して水分を吸着したディスクロータ摺動面には微小な錆が多数観察された。これに対し、数時間走行直後のディスクロータ摺動面はトルク変動が小さかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の請求項１は、トランスファーフィルムに水分を寄せ付けないか又はトランスファーフィルムに一旦吸着した水分を取り除き、クリープグローンの音圧を低くすることが可能で、熱フェード現象に優れると共に、成形性に優れ、更に、２０００〜１００００ Hz 程度のスキール音と称するブレーキ鳴きの発生防止に顕著な自動車用非石綿デイスクブレーキパッドを提供するものである。
【０００９】
本発明の請求項２は、請求項１の発明のうち、特に水分の除去に優れるディスクブレーキパッドを提供するものである。請求項３は、請求項１の発明のうち、特に水分の除去に優れるディスクブレーキパッドを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維基材、結合剤及び摩擦調整剤を含むディスクブレーキパッドにおいて、摩擦調整剤が、その一部に、全組成物中に０ . ５〜２０体積％となるゼオライトを用い、また、結合剤の一部又は全部が、全組成物中に３〜３０体積％含有する、シリコーン油若しくはシリコーンゴムと反応させたノボラック型フェノール樹脂又はシリコーン油若しくはシリコーンゴムを微分散させたノボラック型フェノール樹脂であるシリコーン変性樹脂である自動車用非石綿ディスクブレーキパッドにある。
【００１１】
また、本発明は、ゼオライトの吸湿率が５％以上であるディスクブレーキパッドに関する。また、本発明は、ゼオライトの平均粒径が１〜５０μｍであるディスクブレーキパッドに関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる結合剤は従来公知のものが用いられ制限はないが、その一部又は全部に上記のシリコーン変性樹脂を用いれば撥水性に優れる。このシリコーン変性樹脂としては、シリコーン油又はシリコーンゴムと反応させたノボラック型フェノール樹脂或いはシリコーン油又はシリコーンゴムを微分散させたノボラック型フェノール樹脂を用いるもので、全組成物中に３〜３０体積％含有し、１０〜２５体積％含有することがさらに好ましい。
【００１３】
本発明において、シリコーン油又はシリコーンゴムとノボラック型フェノール樹脂を反応させるには、加熱したノボラック型フェノール樹脂にシリコーン油又はシリコーンゴムを添加して反応するまで十分に混合すればよく、またシリコーン油又はシリコーンゴムをノボラック型フェノール樹脂に微分散させるには、ノボラック型フェノール樹脂にシリコーン油又はシリコーンゴムを添加して該ノボラック型フェノール樹脂とシリコーン油又はシリコーンゴムが反応しない程度に撹拌するか又は反応してもごくわずかな程度に撹拌すればよい。
【００１４】
また、本発明に用いられる摩擦調整剤において、その一部にゼオライトを用いれば水分除去性に優れる。このゼオライトの吸水率は、５％以上が好ましく、１２％以上であることがさらに好ましい。ここでいう吸水率とは、摂氏６００℃で１時間熱処理したゼオライトを標準条件（摂氏２１℃、相対湿度６５％）中に放置してゼオライトの温度を摂氏５０℃以下に冷却すると同時に重量（Ａ）を測定する。この測定後摂氏５０℃、相対湿度９０％の環境下に６時間放置した後重量（Ｂ）を測定し、数１に示す式により求めた。
【００１５】
【数１】

【００１６】
ゼオライトの含有量は、全組成物中に０．５〜２０体積％含有することが好ましく、２〜１０体積％含有することがさらに好ましい。
ゼオライトの形状については特に制限はないが、平均粒径が１〜５０μｍの範囲が好ましく、１〜１０μｍの範囲であることがさらに好ましい。
【００１７】
本発明において用いられる繊維基材は、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール繊維等の有機繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維等の無機繊維、スチール繊維、銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維等の金属繊維の１種類又は２種類以上を混合したものが用いられる。繊維基材の含有量は、全組成物中に２０〜５０体積％含有することが好ましく。２５〜４５体積％含有することがさらに好ましい。
【００１８】
結合剤は、上記のシリコーン変性樹脂の他に、ポリイミド樹脂、フラン樹脂等を併用して用いることができる。併用して用いる場合その含有量は、全組成物中に１０〜３０体積％含有することが好ましく、１５〜２５体積％含有することがさらに好ましい。
【００１９】
摩擦調整剤は、上記のゼオライトの他に、黒鉛、三硫化アンチモン、二流化モリブデン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の無機質摩擦調整剤、カシューダスト、アクリルゴム、イソプレンゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ等の有機質摩擦調整剤、鉄、黄銅、錫、亜鉛等の金属粉末、マイカ、アルミナ、シリカ、ジルコン、ムライト、タルク、クレー等の研削材の１種類又は２種類以上を併用して用いることができる。併用して用いる場合その含有量は、全組成物中に２０〜７０体積％含有することが好ましく、３５〜５５体積％含有することがさらに好ましい。
これらの成分は、全組成物が１００体積％となるように配合される。
なお本発明において各成分の体積％は、その成分の使用重量をその成分の密度で除して算出した値である。
【００２０】
本発明になるディスクブレーキパッドは、繊維基材、結合剤及び摩擦調整剤を含む組成物を均一に混合した後、予備成形し、次いで金型内に裏金及び予備成形体を挿入した後、加熱加圧成形法で成形し、その後熱処理を行って得られる。なお成形する際の加熱温度は１３０〜１７０℃が好ましく、１４０〜１６０℃がさらに好ましい。圧力は２０〜６０MPaが好ましく、３０〜５０MPaがさらに好ましい。熱処理温度は１００〜３００℃が好ましく、１５０〜２５０℃がさらに好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
実施例１、比較例１
表１に示す成分を配合し、混合機内で均一に混合した後、予備成形し、次いで金型内に裏金及び予備成形体を挿入した後、温度１４０℃、圧力４０MPaの条件で１０分間加熱加圧成形し、その後２００℃で６時間熱処理してディスクブレーキパッドを得た。なお表１に示す成分において、シリコーン変性樹脂は、シリコーンゴムと反応させたノボラック型フェノール樹脂（三井化学(株)製、商品名ＲＳ２２１０ＭＢ）を用いた。またゼオライトは、吸湿率が９％で平均粒径が２μｍの人造ゼオライトを用いた。
【００２２】
【表１】

【００２３】
次に本発明になる実施例１のディスクブレーキパッドと比較例１のディスクブレーキパッドを自動車に組み込み、夜間一晩駐車（放置）してクリープグローンの音圧レベルの比較試験を行った。なおクリープグローンの評価は、上記の自動車をそれぞれゆっくり発進させながらブレーキペダルを緩め、その後停止、次いで再度ゆっくり発進させながらブレーキペダルを緩めるという工程を１０回繰り返し、ブレーキペダルを緩めたとき発生するクリープグローンの音圧を騒音計で測定した。
【００２４】
その結果、本発明になる実施例１のディスクブレーキパッドは、最大６８dBと低い値であるのに対して、比較例１のディスクブレーキパッドは、最大７２dBと高い値を示した。
【００２５】
また夜間一晩駐車して水分を吸着したディスクロータ摺動面における本発明になる実施例１のディスクブレーキパッドと比較例１のディスクブレーキパッドのテストピースによるトルク変動を測定した。
その結果、本発明になる実施例１のディスクブレーキパッドを用いたディスクロータ摺動面のトルク変動は２３Nmと小さく、比較例１のディスクブレーキパッドを用いたディスクロータ摺動面のトルク変動は３５Nmと大きかった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１の自動車用非石綿ディスクブレーキパッドは、トランスファーフィルムに水分を寄せ付けないか又はトランスファーフィルムに一旦吸着した水分を取り除き、クリープグローンの音圧を低くすることが可能で、工業的に極めて好適なものであり、又、熱フェード現象に優れると共に、成形性に優れ、更に、２０００〜１００００ Hz 程度のスキール音と称するブレーキ鳴きの発生防止に顕著である。
【００２７】
更に、請求項２のゼオライトの吸湿率が５％以上であるディスクブレーキパッドは、請求項１の効果のうち、特に水分の除去に優れる。請求項３のゼオライトの平均粒径が１〜５０μｍであるディスクブレーキパッドは、請求項１の効果のうち、特に水分の除去に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】夜間一晩駐車した自動車と数時間走行直後の自動車の発進回数とクリープグローンの音圧との関係を示すグラフである。
【図２】（ａ）は、夜間一晩駐車して水分を吸着したディスクロータ摺動面とディスクブレーキパッドのテストピースによるトルク変動を測定した結果を示すグラフ及び（ｂ）は、数時間走行直後のディスクロータ摺動面とディスクブレーキパッドのテストピースによるトルク変動を測定した結果を示すグラフである。

Claims (3)

1. 繊維基材、結合剤及び摩擦調整剤を含む自動車用非石綿ディスクブレーキパッドにおいて、
   前記摩擦調整剤が、その一部に、全組成物中に０ . ５〜２０体積％となるゼオライトを用い、
   前記結合剤の一部又は全部が、全組成物中に３〜３０体積％含有する、シリコーン油若しくはシリコーンゴムと反応させたノボラック型フェノール樹脂又はシリコーン油若しくはシリコーンゴムを微分散させたノボラック型フェノール樹脂であるシリコーン変性樹脂である自動車用非石綿ディスクブレーキパッド。
2. 請求項１において、前記ゼオライトの吸湿率が５％以上である自動車用非石綿ディスクブレーキパッド。
3. 請求項１又は２において、前記ゼオライトの平均粒径が１〜５０μｍである自動車用非石綿ディスクブレーキパッド。

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