(57)【要約】【課題】有機系ダストを用いないで且つ高温でのブレーキパッド全体の熱膨張率を低く抑えることのできるブレーキパッドを提供する。【解決手段】無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とからなり、有機系ダストを含有しないブレーキパッド１０であって、摩擦面１１の温度が４００℃以下であるときにおける圧縮方向の熱膨張率が０．２％以下となっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とからなり、有機系ダストを含有しないブレーキパッドであって、
摩擦面（１１）の温度が４００℃以下であるときにおける圧縮方向の熱膨張率が０．２％以下となっていることを特徴とするブレーキパッド。
【請求項２】
無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とを原料として熱成形した後、熱処理してなるブレーキパッド（１０）の製造方法において、
前記熱成形後の熱処理温度を２３０℃以上２５０℃以下とすることを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項３】
無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とを原料として熱成形した後、熱処理してなるブレーキパッド（１０）の製造方法において、
前記熱処理の後に、摩擦面（１１）に対して５７０℃以上６５０℃以下の温度で熱板（Ｋ１）によるスコーチを施すことを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項４】
無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とを原料として熱成形した後、熱処理してなるブレーキパッド（１０）の製造方法において、
前記結合剤としてＳｉ変性タイプのフェノール樹脂を用いることを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキパッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ブレーキパッドは、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と、摩擦調整剤、潤滑剤、充填剤、さらには結合剤とを混合した原料を、熱成形した後、熱処理して硬化させることにより成形されたものである。
【０００３】
従来では、ブレーキパッドは低温時（例えば２００℃以下）に作用する潤滑剤として有機系ダストを含有させている。それにより、低温時での摩擦係数が大きくなりすぎるのを抑制したり、有機系ダストの柔軟性を利用して弾性体として作用させ鳴きを防止したりしている。
【０００４】
しかしながら、有機系ダストは、ブレーキパッドの摩擦面温度が高温（例えば２５０℃程度）になると熱分解し、逆にフェード現象を発生させるような摩擦係数の低下を引き起こす。また、この高温時に、有機系ダストが熱膨張してロータとの接触状態が部分的に変化して鳴きを発生するという問題が生じる。
【０００５】
これらの問題に対して、従来では、有機系ダストを含有したブレーキパッドにおいて、有機系ダストとこの有機系ダスト量の５〜１００重量％の硫化アンチモンを含有させることで摩擦係数の安定化を図ったもの（例えば、特許文献１参照）や、有機系ダストにその重量の１０〜１００重量％の低熱膨張材料を含有させた低熱膨張ダストを用いることで有機系ダストの熱膨張を抑制するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１３３４７６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平５−１４８４７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した提案のものでは、いずれも有機系ダストを使用しているため、やはり、高温時における有機系ダストの熱分解や熱膨張による摩擦係数の低下や鳴きの発生は避けられない。
【０００９】
そこで、このような事情に鑑みて、本発明者らは、有機系ダストを用いずに高温での摩擦係数の低下を抑制しつつブレーキパッドの寿命を確保できないか、鋭意検討を行い、パッド材そのものの熱膨張率に着眼するに至った。この着眼点に想到した経過は、次のような次第である。
【００１０】
図１は、ブレーキパッド１０と回転するロータ２０との位置関係を模式的に示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。図１（ａ）中の矢印Ｙ１に示すように、ロータ２０が回転している際に、ブレーキパッド１０は、ロータ２０に対して図１（ｂ）中の矢印Ｙ２方向すなわち圧縮方向へ押しつけられる。この状態でロータ２０が摺動し、それによってブレーキ作用が発現される。
【００１１】
このとき、本発明者らは、ブレーキパッド１０におけるロータ２０に接触する面１１すなわちブレーキパッド１０の摩擦面１１の温度を調べてみた。その結果、当該摩擦面１１の中央部１０ａの温度が、その両端部１０ｂ、１０ｃの温度よりも高くなることを見出した。
【００１２】
このような摩擦面１１の温度分布の状態において、ロータ２０の摺動がなされることを考えると、図６に示すようなブレーキパッド１０の摩耗現象が発生することになる。
【００１３】
つまり、図６に示すように、ブレーキパッド１０が摺動によって高温になると、摩擦面１１の中央部１０ａの温度がその両端部１０ｂ、１０ｃの温度よりも高いため、ブレーキパッド１０のうち中央部１０ａの熱膨張が最大となる。すると、この凸状に膨張した中央部１０ａの膨張部分１０ａ’が摺動により摩耗し、これがブレーキパッド１０の寿命に大きく影響することになる。
【００１４】
そこで、本発明者らは、パッド材そのものの熱膨張率すなわちブレーキパッド１０全体の熱膨張率に着眼し、この熱膨張率を小さくすれば、ブレーキパッド１０の膨張部分１０ａ’を低減し、その結果、ブレーキパッド１０の寿命を長くすることができると考えられる。
【００１５】
本発明は、このような本発明者らが新たに想到した知見に基づいてなされたものであり、有機系ダストを用いないで且つ高温でのブレーキパッド全体の熱膨張率を低く抑えることのできるブレーキパッドおよびそのようなブレーキパッドを適切に製造しうる製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とからなり、有機系ダストを含有しないブレーキパッドであって、摩擦面（１１）の温度が４００℃以下であるときにおける圧縮方向の熱膨張率が０．２％以下となっていることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、本発明者らが実験検討した結果に基づいて新たに実現したものであり、有機系ダストを用いないでも、摩擦面の温度が４００℃以下における圧縮方向の熱膨張率が０．２％以下である特性を有するものである。摩擦面の温度４００℃は、実用レベルで相手側部材（ロータ）との摩擦によって発生する最高温度である。そして、その摩擦面の温度４００℃以下における上記した熱膨張率の範囲は、従来よりも大幅に低い値を実現したものである。
【００１８】
よって、本発明によれば、有機系ダストを用いないで且つ高温でのブレーキパッド全体の熱膨張率を低く抑えることのできるブレーキパッドを提供することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とを原料として熱成形した後、熱処理してなるブレーキパッド（１０）の製造方法において、熱成形後の熱処理温度を２３０℃以上２５０℃以下とすることを特徴とする。
【００２０】
それによれば、上記請求項１に記載のブレーキパッドを適切に製造することができる。
【００２１】
ここで、当該熱処理温度が２３０℃未満であると、上記熱膨張率の範囲を実現しにくく、また、２５０℃を超えると、通常ブレーキパッドに接合される裏金とブレーキパッドとの接着性が悪化する。これらのことから、上記熱処理温度は２３０℃〜２５０℃とする。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明では、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とを原料として熱成形した後、熱処理してなるブレーキパッド（１０）の製造方法において、熱処理の後に、摩擦面（１１）に対して５７０℃以上６５０℃以下の温度で熱板（Ｋ１）によるスコーチを施すことを特徴とする。
【００２３】
それによれば、上記請求項１に記載のブレーキパッドを適切に製造することができる。
【００２４】
ここで、当該スコーチの温度が５７０℃未満であると、上記熱膨張率の範囲を実現しにくく、また、６５０℃を超えると、通常ブレーキパッドに接合される裏金とブレーキパッドとの接着性が悪化する。これらのことから。上記スコーチ温度は５７０℃〜６５０℃とする。また、スコーチは２分間以上４分間以下程度が好ましい。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明では、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とを原料として熱成形した後、熱処理してなるブレーキパッド（１０）の製造方法において、結合剤としてＳｉ変性タイプのフェノール樹脂を用いることを特徴とする。
【００２６】
本発明のように、結合剤として従来用いられていたストレートタイプのフェノール樹脂に替えてＳｉ変性タイプのものを用いることで、上記請求項１に記載のブレーキパッドを適切に製造することができる。
【００２７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態のブレーキパッドは、上記図１に示すものと基本的には同様であり、ブレーキパッド１０は、回転するロータ２０に押しつけられてブレーキ作用を発揮するものである。
【００２９】
そして、本実施形態のブレーキパッド１０は、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と潤滑剤と充填剤と結合剤とからなり、有機系ダストを含有しないブレーキパッドであって、摩擦面１１の温度が４００℃以下であるときにおける圧縮方向（つまり図１（ｂ）中の矢印Ｙ２方向）の熱膨張率が０．２％以下となっている。
【００３０】
このようなブレーキパッド１０を適切に実現する具体的な組成構成としては、限定するものではないが、パッドの原料全体を１００体積％として、潤滑剤を１０〜４０体積％、充填剤を１０〜３０体積％、結合材を５〜２０体積％、有機繊維としてのアラミド繊維を０．５〜５体積％、鉄やステンレス等の金属繊維を５〜２５体積％、摩擦調整剤を５〜２０体積％含む組成物とすることができる。
【００３１】
さらに、本ブレーキパッド１０は、有機系ダストを含まないが、上記の組成物を原料として、図２に示すような製造工程を経て製造されるものである。本実施形態のブレーキパッド１０の製造方法は、三つの方法に大別される。なお、各方法は組み合わせても良いことは勿論である。
【００３２】
一つ目の製造方法は、原料を混合し、熱成形する。この熱成形は、例えば１６０℃に加熱された金型中に原料混合物を投入して加圧することで行う。この熱成形の際に裏金３０（後述の図３参照）が接着される。その後、熱処理して硬化させるが、この熱処理温度を２３０℃以上２５０℃以下とする。処理時間は例えば３時間程度である。
【００３３】
ここで、熱処理温度が２３０℃未満であると、上記した熱膨張率の範囲を実現しにくく、また、２５０℃を超えると、通常ブレーキパッドに接合される裏金とブレーキパッドとの接着性が悪化する。これらのことから。上記熱処理温度は２３０℃〜２５０℃とした。こうして、本実施形態のブレーキパッド１０が製造される。
【００３４】
二つ目の製造方法は、熱成形された成形体を従来と同様の熱処理温度（２００℃程度）にて熱処理した後、図３に示すように、裏金３０とは反対側の摩擦面１１に対して５７０℃以上６５０℃以下の温度で、２分間〜４分間程度、熱板Ｋ１によるスコーチを施すものである。
【００３５】
ここで、当該スコーチ工程の温度が５７０℃未満であると、上記した熱膨張率の範囲を実現しにくく、また、６５０℃を超えると、上記裏金とブレーキパッド１０との接着性が悪化する。これらのことから。上記スコーチ温度は５７０℃〜６５０℃とした。こうして、本実施形態のブレーキパッド１０が製造される。
【００３６】
三つ目の製造方法は、結合剤として、従来用いられていたストレートタイプのフェノール樹脂に替えてＳｉ変性タイプのフェノール樹脂を用いるものである。後は、混合工程を行い、熱成形された成形体を従来と同様の熱処理温度にて熱処理することで、本実施形態のブレーキパッド１０が製造される。
【００３７】
ところで、本実施形態のブレーキパッド１０では、有機系ダストを用いないでも、摩擦面の温度が４００℃以下における圧縮方向の熱膨張率が０．２％以下である特性を有する。ここで、摩擦面の温度４００℃は、実用レベルで相手側部材（ロータ）との摩擦によって発生する最高温度である。
【００３８】
そして、その摩擦面の温度４００℃以下における上記熱膨張率の範囲は、従来よりも大幅に低い値を実現したものであり、それによって、制動時にブレーキパッド１０の中央部１０ａ（上記図６参照）が熱によって部分的に膨張し、その膨張部分が摩耗して寿命低下することを極力抑制することができる。
【００３９】
つまり、本実施形態によれば、有機系ダストを用いないで且つ高温でのブレーキパッド全体の熱膨張率を低く抑えることのできるブレーキパッド１０を提供することができる。また、上述の各製造方法によって、そのようなブレーキパッド１０を適切に製造しうるブレーキパッドの製造方法を提供することができる。
【００４０】
次に、本実施形態について以下の各実施例および各比較例を参照し、より詳細に述べる。図４は、ブレーキパッド１０において原料中の各成分の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。なお、図４では、本実施形態に係る例としての実施例１〜３と、比較例１とを示してある。
【００４１】
各例における原料は、繊維基材の成分として有機繊維としてのアラミド繊維、金属繊維（ここではステンレス繊維）を用い、摩擦調整剤として青銅粉末およびガラスビーズを用い、無機潤滑剤として黒鉛およびコークスを用い、無機充填剤としてアルミナおよび硫酸バリウムを用いている。
【００４２】
また、結合材としては、比較例１、実施例１および２では、従来でも用いられているストレートタイプのフェノール樹脂を用い、実施例３では、Ｓｉ変性タイプのフェノール樹脂を用いている。つまり、実施例３は上述した三つ目の製造方法に対応するものである。
【００４３】
そして、実施例１は上記一つ目の製造方法に対応するものであり、熱処理温度を２３０〜２５０℃としている。なお、実際には、熱処理温度は２３０〜２５０℃の範囲で所定温度を決めて行ったものであるが、この温度範囲にてブレーキパッドの特性としては同様であった。
【００４４】
また、実施例２は上記二つ目の製造方法に対応するものであり、熱処理工程後にさらにスコーチ工程を行い、そのスコーチ温度を５７０〜６５０℃としたものである。この場合も、実際にはスコーチ温度は５７０〜６５０℃の範囲で所定温度を決めて行ったものであるが、この温度範囲にてブレーキパッドの特性としては同様であった。
【００４５】
また、これら各例における各成分の配合（分量）については、図４中、体積％の単位にて示してあり、各例において、繊維基材、摩擦調整剤、無機潤滑剤、無機充填剤、および結合剤までの合計すなわち原料全体の合計が１００体積％となっている。
【００４６】
各例について、ブレーキパッドは次のように作製した。まず、各例ともに、図４に示す配合比にて各成分を乾式で均一に混合し原料混合物を得た。次に、例えば１６０℃に加熱された金型中に原料混合物を投入して加圧することで裏金と一体になった成形体を得た。
【００４７】
その後は、比較例１および実施例３では、成形体を２００℃で熱処理して硬化させ、ブレーキパッドを得た。また、実施例１では、成形体を２３０〜２５０℃で熱処理して硬化させ、ブレーキパッドを得た。また、実施例２では、成形体を２００℃で熱処理して硬化させ、さらに、５７０℃〜６５０℃にてスコーチを施し、ブレーキパッドを得た。
【００４８】
そして、各例について、図４に示すように、熱膨張率（単位：％）および４００℃での摩耗率（単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を調べた。熱膨張率は、５ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍの直方体ピースを用い、測定雰囲気が空気中にてＴＭＡ（熱機械分析：Ｔｈｅｒｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いた測定により行ったもので、摩擦面１１の各温度毎に調べてその最大値が図４に示されている。また、摩耗率はダイナモメータ用いた測定により求めたものである。
【００４９】
ここで、各例について、摩擦面１１の各温度毎に調べた熱膨張率（％）の結果を図５に示しておく。図５に示すように、各例とも、３００℃付近にて熱膨張率が最大となっており、３００℃付近から高温になるにつれて低くなっている。これは、ブレーキパッド１０の材料が高温により劣化することが原因と考えられる。
【００５０】
そして、図４に示すように、実施例１〜３では、比較例１に比べて大幅な熱膨張率の低減が見られ、いずれにおいても、摩擦面の温度が４００℃以下における圧縮方向の熱膨張率が０．２％以下となっている。そして、このような低い熱膨張率を実現した結果、各実施例においては、比較例よりも低い摩耗率を実現している。
【００５１】
以上述べてきたように、本実施形態においては、上記した製造方法により、有機系ダストを用いないで且つ高温でのブレーキパッド全体の熱膨張率を低く抑えることのできるブレーキパッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキパッドと回転するロータとの位置関係を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るブレーキパッドの製造方法を示す工程図である。
【図３】上記実施形態におけるスコーチ工程を示す図である。
【図４】ブレーキパッドにおいて原料中の各成分の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。
【図５】図４に示す各例について摩擦面の温度と熱膨張率との関係を示す図である。
【図６】従来のブレーキパッドの摩耗現象を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０…ブレーキパッド、１１…摩擦面、Ｋ１…熱板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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