(57)【要約】【課題】μ―Ｖ負勾配が制動開始速度において大きく、停止間際において小さくなるアブレッシブを選択したブレーキライニングを提供するものである。【解決手段】摩擦調整剤、繊維基材及び結合剤を含む自動車のブレーキ用キャリパーブレーキのライニングにおいて、摩擦調整剤の一部に下式を満たす層状構造アブレッシブを用い、かつ層状構造アブレッシブＡＬ及び粒状アブレッシブＡＰを合計で５体積％以上含有してなるブレーキライニング。制動開始時d(v) ＞ f(v)Δf(v) / Δv  ＜ Δd(v) / Δv摺動速度２．５ｍ／ｓｅｃ付近でd(v) = f(v)速度２．５ｍ／ｓｅｃ付近以下でd(v) ＜ f(v)f(v)：アブレッシブによる引っ掻き抵抗d(v)：アブレッシブ自体のせん断抵抗v  ：速度【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦調整剤、繊維基材及び結合剤を含む自動車用キャリパーブレーキのライニングにおいて、摩擦調整剤の一部に下式を満たす層状構造アブレッシブを用い、かつ層状構造アブレッシブＡＬ及び粒状アブレッシブＡＰを合計で５体積％以上含有してなるブレーキライニング。
制動開始時
d(v) ＞ f(v)
Δf(v) / Δv  ＜ Δd(v) / Δv
摺動速度２．５ｍ／ｓｅｃ付近で
d(v) = f(v)
速度２．５ｍ／ｓｅｃ付近以下で
d(v) ＜ f(v)
f(v)：アブレッシブによる引っ掻き抵抗
d(v)：アブレッシブ自体のせん断抵抗
v  ：速度
【請求項２】
層状構造アブレッシブＡＬと粒状アブレッシブＡＰとの重量比ＡＬ／ＡＰが１０以上である請求項１記載のブレーキライニング。
【請求項３】
層状構造アブレッシブＡＬが、へき開性を示す白雲母、金雲母からなる群から選ばれる１種以上である請求項１又は２記載のブレーキライニング。
【請求項４】
粒状アブレッシブＡＰが、粒度１０μｍ以下であるアルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素からなる群から選ばれる１種以上である請求項１、２又は３記載のブレーキライニング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のブレーキに使用される非石綿系ブレーキライニングに関する。特に、フェノールレジンマトリックスのブレーキパッド摩擦材に摩擦係数の正の速度依存性を持たせたアブレッシブを入れることにより、速度-摩擦係数特性（以下μ−Ｖ特性とする）をコントロールして、ドライバーのより高い安心感を得られるようなブレーキの効きの上昇があり、かつ鳴きやブレーキ異音の発生し難いブレーキライニングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーキの機能は、ブレーキロータとブレーキライニングの接触で摩擦を発生させ、自動車の運動エネルギーを 熱に変換するものである． ドライバーがブレーキペダルを踏んでブレーキコントロールする時、より意のままに操れるようにするには、ブレーキ踏力が軽く、ペダルストロークも短くすることが望まれる。ブレーキ踏力をより軽くするためには、ブレーキライニングの摩擦係数を高める必要がある。
【０００３】
制動時に発生する鳴き（１〜十数ＫＨｚのスキール音）や異音（約５０〜３００Ｈｚのグローン音）は、ドライバーに不快感を与える場合がある。鳴き、異音は摩擦による自励振動が音として伝達したものであり、摩擦係数（μ）が高いと発生しやすく、摩擦係数の速度に対する低下量（μ−Ｖ負勾配）が大きいと車両の停止寸前等に発生し易い。
【０００４】
ジャダーはブレーキロータの部分的な摩耗で生じる強制振動がハンドルやフロアを振動させるものであるが、これもドライバー不快感を与える。ブレーキロータの部分的な摩耗は、μを高めた場合大きくなり易い。
【０００５】
乗用車に用いられるブレーキライニングには、例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１等に示されるように、金属繊維、無機繊維や有機繊維等の繊維基材とフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする結合剤と、さらに黒鉛、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等の摩擦調整剤およびアブレッシブ等が含まれている。ブレーキライニングは、これらの混合物を加熱加圧成形することで得られる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭４９−２１５４４号公報（第１−２頁）
【特許文献２】
特開平２−１３２１７５号公報（第１−３頁）
【非特許文献１】
潤滑第１９巻９号（１９７４年）（第６２６頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ブレーキライニングのμ上昇手段として、アルミナ、シリカ、マイカ等のアブレッシブを配合する。この成分は制動時に相手材であるブレーキロータを通常はミクロンオーダーで引っ掻くことにより、摩擦係数を上昇させる効果をもつ。
【０００８】
アブレッシブはブレーキロータ金属表面を引っ掻く時の抵抗が摩擦力となる。金属のこの引っ掻き抵抗は速度が速くなるにつれて下降する。これをμ−Ｖ特性であらわすと図１に示すようなμ−Ｖ負勾配を持った特性となる。また摩擦材に一定の面圧を与え、ある速度Ｖ０から減速をした場合の摩擦係数-時間（ｓ）特性（以下μ−Ｔとする）で表すと図２のようになる。すなわち、図１は摺動速度と摩擦係数との関係を示し、フェノールマトリックスに３重量％のアルミナを入れた単純組成で摩擦特性を計測した。
【０００９】
なお、図１は初速６（ｍ／ｓｅｃ）、０．３Ｇで減速した場合のμ−Ｖ特性を示す。
タイヤ径：６００ｍｍ、ブレーキロータ有効径：２５０ｍｍで減速Ｇは換算した。
約、２．５ｍ／ｓｅｃは車両速度では２０ｋｍ／ｈに相当する。
μ−Ｖ勾配が図１のように負であると自励振動を起励力とする異音が発生し易くなる。
【００１０】
図２は、摩擦係数（μ）の時間変化を示し、図１のμ−Ｖを制動時間とμ−Ｓの関係に書き直したものである。
このような摩擦特性のブレーキライニングを用いたとき、ブレーキ踏力に対し期待以上に制動力が増加するので、ドライバーは安心感を得る。しかしながら、従来品は制動力、安心感に直接関係しない速度以下になってもこの上昇傾向が続くため、μ−Ｖ負勾配が過度に大きくなり、異音や鳴きが発生しやすくなる特徴をもっていた。
【００１１】
本発明は、μ−Ｖ負勾配が制動開始速度において大きく（摩擦係数の上昇があり）、停止間際（Ｖｈ＝２．５ｍ／ｓｅｃ以下）において小さく（摩擦係数の上昇が小さい）なるアブレッシブを選択したブレーキライニングを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、摩擦調整剤、繊維基材及び結合剤を含む自動車用キャリパーブレーキのライニングにおいて、摩擦調整剤の一部に下式を満たす層状構造アブレッシブを用い、かつ層状構造アブレッシブＡＬ及び粒状アブレッシブＡＰを合計で５体積％以上含有してなるブレーキライニングに関する。
【００１３】
制動開始時
d(v) ＞ f(v)
Δf(v) / Δv  ＜ Δd(v) / Δv
摺動速度２．５ｍ／ｓｅｃ付近で
d(v) = f(v)
速度２．５ｍ／ｓｅｃ付近以下で
d(v) ＜ f(v)
f(v) ：アブレッシブによる引っ掻き抵抗
d(v) ：アブレッシブ自体のせん断抵抗
v  ：速度
また、本発明は、層状構造アブレッシブＡＬと粒状アブレッシブＡＰとの重量比ＡＬ／ＡＰが１０以上である前記のブレーキライニングに関する。
【００１４】
また、本発明は、層状構造アブレッシブＡＬが、へき開性を示す白雲母、金雲母からなる群から選ばれる１種以上である前記のブレーキライニングに関する。
さらに、本発明は、粒状アブレッシブＡＰが、粒度１０μｍ以下であるアルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素からなる群から選ばれる１種以上である前記のブレーキライニングに関する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
一般に用いられるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような粒状アブレッシブを用いた場合、
f(v) ＜ ＜ d(v)
であり、摩擦力Ｔはアブレッシブ自体のせん断抵抗ｄの影響を受けないため、
T= f(v)
しかし、層状構造のアブレッシブでは
f(v) ＞ d(v)
となるものがある。このようなアブレッシブによる摩擦力Ｔは
T= d(v)    （f(v) ＞ d(v)）
金属を相手材とする場合、速度が遅いほど引っ掻き力は大きくなるので、
Δf(v) / Δv  ＜ 0
となる。すなわち、摩擦力Ｔはｆ（ｖ）とｄ（ｖ）の値の低い方の値となり、層状構造のアブレッシブ自体のせん断強さｄ（ｖ）と引っ掻き抵抗ｆ（ｖ）を模式的に表すと図３に示すようになる。
【００１６】
制動初速度Ｖｓでd(v) ＞ f(v) で制動を開始し、摩擦係数上昇を止めたい速度Ｖｈで、d(v) ＜  f(v)となるようなせん断力特性ｄ（ｖ）を持たせれば、制動時の摩擦力上昇はコントロール可能となり、つまり、
V = Vs のときd(v) ＞ f(v) であり、
制動中は
Δf(v) / Δv  ＞ Δd(v) / Δv
で,摩擦係数上昇を止めたい速度Ｖｈで
d(v) = f(v)
になるようにすれば良い。
摺動速度Ｖｈは２．５ｍ／ｓｅｃ付近が効きフィーリングと異音発生抑制の観点から最適である。
【００１７】
本発明に用いられるブレーキライニングの繊維基材としては、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、炭素繊維、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種又は２種以上併用したものを用いることができる。繊維基材の含有量は、ブレーキライニング全体積に対して１５〜４０体積％とすることが好ましく、２０〜３５体積％とすることがさらに好ましい。繊維基材が１５体積％未満であるとブレーキライニングの補強成分が少なく、また、４０体積％を超えると繊維基材がスプリングバックしていずれの場合にも製造性が低下し易くなる傾向がある。
【００１８】
結合剤としては、従来公知のものを用いることができ、特に制限はないが、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂等を単独または併用して用いることができる。結合剤の含有量は、ブレーキライニング全体積に対してに１０〜３０体積％とすることが好ましく、１５〜２５体積％とすることがさらに好ましい。結合剤が１０体積％未満であると製造性が低下し易くなる傾向があり、３０体積％を超えると鳴きが発生し易くなる傾向がある。
【００１９】
また、摩擦調整剤としては、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等の有機質摩擦調整剤など１種又は２種以上併用したものを用いることができる。摩擦調整剤の含有量については特に制限はなく、１００体積％から他の成分の総含有量を差し引いた量が摩擦調整剤の含有量とされる。
【００２０】
なお、本発明においては、摩擦調整剤の一部に粒状アブレッシブ及び層状アブレッシブを合わせてブレーキライニング全体積に対して５体積％以上、好ましくは７〜１０．５体積％、さらに好ましくは７．５〜１０体積％の範囲含有することが必要とされ、含有量が５体積％未満であると摩擦係数の上昇効果が小さくなる傾向がある。１０．５体積％を超えると鳴きが発生したり、ブレーキロータの摩耗が増加する傾向がある。
層状アブレッシブとしては、へき開性を有する白雲母、金雲母等を用いることが好ましい。前記のような層状アブレッシブを用いることにより、摩擦係数の上昇を２．５ｍ／ｓｅｃ以下に抑えることができる。層状アブレッシブの含有量は、ブレーキライニング全体積に対して４体積％以上であることが好ましく、４．４体積パーセント以上であることがさらに好ましい。
【００２１】
粒状アブレッシブとしては、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素等、モース硬度が３以上で、融点が１８００℃以上のものを用いることが好ましい。融点が１８００℃未満では摩擦係数の上昇効果が小さくなる傾向がある。また粒状アブレッシブの粒度は、１０μｍ以下であることが好ましく、その含有量は、ブレーキライニング全体積に対して１体積％以下であることが好ましく、０．６体積％以下である事が更に好ましい。粒度が１０μｍを超えたり、含有量が１体積％を超えると、ブレーキロータ摩耗が大きくなる。
【００２２】
層状構造アブレッシブＡＬと粒状アブレッシブＡＰとの重量比ＡＬ／ＡＰは１０以上であることが好ましい。粒状アブレッシブＡＬの含有量が多くなると摩擦係数の上昇を抑えることができない。
なお、上記に示す成分は、全組成物が１００体積％となるように配合される。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。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
表１に示す配合割合に従って繊維基材としてアラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、セラミック繊維、銅繊維、結合剤としてノボラックフェノール樹脂（日立化成工業（株）製、商品名ＨＰ４９１ＵＰ）を用い、摩擦調整剤として黒鉛、硫酸バリウム、カシューダスト、ジルコンサンドさらに粒状アブレッシブとして比重が４．０及び平均粒径が１μｍのアルミナ又は比重が３．１２および平均粒径が３μｍｓｉｃを用い、層状構造アブレッシブとして比重が３．３の金雲母を用いた。
【００２４】
前記の成分をレディーゲミキサーで均一に攪拌混合した。得られた混合粉を室温で圧力４０ＭＰａの条件で予備加圧成形した後、１５０℃、圧力４０ＭＰａの条件で１０分間加熱成形した。
その後、２００℃で６時間熱処理して表１に示す組成のブレーキライニングを得た。なお、表１に示す組成の数値は体積％を示す。
【００２５】
【表１】
2004204904.tif 000002
【００２６】
次に、本発明になる実施例１〜４のブレーキライニングと比較例１〜２のブレーキライニングについて、ダイナモ試験機でＪＡＳＯ  Ｃ４０６−８７（乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法）に準じて平均摩擦係数及び摩擦係数上昇を測定した。その測定結果を表２に示す。
【００２７】
また、２５ｍｍ角のテストピースをブレーキロータに０．０７ＭＰａの圧力で２４時間押し付ける方法でブレーキロータの摩耗量と次式により鳴き発生率を調べた。これらの結果も合わせて表２に示す。
なお、表２は、各ブレーキライニングの制動速度１００ｋｍ／ｈ、減速度０．２Ｇにおける１制動中のμ（摩擦係数）の変化を測定したものである。
【００２８】
【表２】
2004204904.tif 000003
【００２９】
【数１】
鳴き発生率（％）＝鳴き発生回数（回）／制動回数（回）×１００  …（数１）
表２に示されるように本発明になるブレーキライニングは、比較例１のブレーキライニングに比較してブレーキロータの摩耗量が少なく、鳴き発生率が少ないことが明らかである。また比較例２のブレーキライニングに比較して平均μ及びμの上昇が大きいことが明らかである。μの上昇が大きければ効きの上昇があり、ドライバーの安心感をより高めることができる。
【００３０】
また、図４に実施例４のブレーキライニングを用いたときのμ−Ｖ曲線を示す。このμ−Ｖ曲線から、２．５ｍ／ｓｅｃ以下の速度ではμ−Ｖ勾配が小さいことが明らかである。なお、ブレーキロータの摺動速度２．５ｍ／ｓｅｃは車両速度約２０ｋｍ／ｈに相当する。
即ち、自励振動による異音が問題となる速度域ではμ−Ｖ負勾配が小さくなり、異音が発生し難いというものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、μ−Ｖ負勾配が制動開始速度において大きく（摩擦係数の上昇があり）、停止間際（Ｖｈ＝２．５ｍ／ｓｅｃ以下）において小さく（摩擦係数の上昇が小さい）なるアブレッシブを選択したブレーキライニングを提供することがでる。詳しくは、ブレーキの効き感が良く、かつブレーキロータの摩耗が少なく、異音や鳴きの発生を低減することができ、工業的に極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】摺動速度と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図２】制動時間と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図３】摺動時間と摩擦力との関係を示すグラフである。
【図４】実施例４のブレーキライニングを用いたときの摺動速度と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図１】
2004204904.tif 000004
【図２】
2004204904.tif 000005
【図３】
2004204904.tif 000006
【図４】
2004204904.tif 000007