(57)【要約】【課題】繊維材、充填材、および結合材からなり、繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、効き特性とロータ攻撃性との適切な両立を図る。【解決手段】繊維材と結合材と充填材とを含んでなり、繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、鉄繊維３０は、コーティング、機械的接合、メッキ等の手法によって外周に銅４０が付着して一体化しているものである。それにより、ブレーキパッドにおいて、ロータ攻撃性の抑制に必要な位置すなわち鉄繊維３０の近傍にのみ実質的に銅４０を配置させることができるため、銅の添加量を少なくできる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維材と結合材と充填材とを含んでなり、前記繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、
前記鉄繊維（３０）は、その外周に銅（４０）が付着して一体化しているものであることを特徴とするブレーキパッド。
【請求項２】
前記鉄繊維（３０）に対して前記銅（４０）が接着剤を介して付着していることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
【請求項３】
前記鉄繊維（３０）に対して前記銅（４０）が機械的に接合されて付着していることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
【請求項４】
前記鉄繊維（３０）に対して前記銅（４０）がメッキされて付着していることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
【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、金属繊維等から選択される繊維材と、摩擦調整剤や潤滑剤等の粉末原料からなる充填材と、フェノール樹脂等からなる結合材とを原料として各原料を混合し、この原料混合物を熱成形により、成形してなるものである。
【０００３】
ブレーキパッドは、制動時にはロータと摩擦させることによってロータの回転を制動するが、非制動時にもロータの振れによって、ロータがブレーキパッドと接触して一部削られ、ロータにおいて肉厚差が生じ、その結果、振動すなわちジャダーが発生するという問題がある。
【０００４】
ここで、従来より、このようなブレーキパッドとして、繊維材として鉄繊維を含むものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、鉄繊維を含むものは一般に摩擦係数が大きく、効き特性に優れるものの、反面、ロータ攻撃性が大きくジャダーが発生しやすい。
【０００５】
そのため、繊維材として鉄繊維を含むブレーキパッドでは、ロータ攻撃性を緩和するため、鉄よりもやわらかい銅等の軟質金属を粉末や繊維として添加する方法が採用されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３１５２１２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、銅の添加量が多すぎると摩擦係数の低下をもたらし、効き特性が低下する。一方、摩擦係数の低下を抑えて効き特性を確保するべく、銅の添加量を少なくすると、ロータ攻撃性が大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、繊維材、充填材、および結合材からなり、繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、効き特性とロータ攻撃性との適切な両立を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、添加する銅の量を極力少なくして鉄繊維によるロータ攻撃性を効率的に緩和することができれば、効き特性の低下を極力抑えることができると考えた。
【００１０】
従来では、単純に銅を添加しているために、ブレーキパッド中において銅と鉄繊維とが離れて存在する場合が生じる。そこで、ブレーキパッドに含有される銅成分を鉄繊維に近接させれば、より少ない銅の量で鉄繊維によるロータ攻撃性を効率的に抑えることができると考えた。本発明は、この考えに基づいて実験検討した結果創出されたものである。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明では、繊維材と結合材と充填材とを含んでなり、前記繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、前記鉄繊維（３０）は、その外周に銅（４０）が付着して一体化しているものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ブレーキパッド中において、鉄繊維（３０）の外周に銅（４０）が付着して一体化しているので、銅と鉄繊維とが離れて存在する場合が生じることなく、ブレーキパッドに含有される銅成分を実質的にすべて鉄繊維に近接した形にすることができる。
【００１３】
実際に、本発明者が実験したところ、本発明のブレーキパッドと銅粉末を添加した従来のブレーキパッドとを比べた場合、ブレーキパッド中に占める銅の添加量を同程度としたならば、摩擦係数は同程度であるがロータ攻撃性は本発明の方が低いものにできることが確認された。
【００１４】
このことは言い換えれば、本発明のブレーキパッドは、銅粉末を添加した従来のブレーキパッドと比べた場合、ロータ攻撃性を同程度のレベルにしようとしたならば、従来よりも少ない銅の添加量で済むということである。
【００１５】
したがって、本発明によれば、繊維材、充填材、および結合材からなり、繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、従来よりも高いレベルにて効き特性とロータ攻撃性との適切な両立を図ることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明では、前記鉄繊維（３０）に対して前記銅（４０）が接着剤を介して付着していることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明では、前記鉄繊維（３０）に対して前記銅（４０）が機械的に接合されて付着していることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明では、前記鉄繊維（３０）に対して前記銅（４０）がメッキされて付着していることを特徴とする。
【００１９】
鉄繊維への銅の付着形態としては、これら請求項２〜請求項４に記載の発明のような手法を採用することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
【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。図１は、本実施形態に係るブレーキパッド１０の概略構成図であり、当該ブレーキパッド１０と回転するロータ２０との位置関係を模式的に示している。図１において、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。
【００２２】
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。
【００２３】
このブレーキパッド１０は、繊維材と結合材と充填材とが混合された摩擦材用組成物を原料として用い、この原料を成型するとともに、熱処理することにより製造されたものである。
【００２４】
ここで、繊維材としては、鉄繊維が必須成分として含有されるが、それ以外にも、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維材を用いることができる。具体的な無機繊維としては、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等が挙げられ、有機繊維としては、アラミド繊維等が挙げられ、金属繊維としては、鉄繊維以外に、銅繊維、アルミニウム繊維、青銅繊維等が挙げられる。
【００２５】
結合材としては、フェノール樹脂や尿素樹脂等のバインダーレジン等が用いられる。また、充填材としては、通常用いられる黒鉛、硫化アンチモン、カシューダスト、水酸化カルシウム、ジルコニア、マイカ、硫酸バリウム等の粉末原料などが用いられる。
【００２６】
ここにおいて、本実施形態のブレーキパッド１０では、鉄繊維は、その外周に銅が付着して一体化しているものである。その様子は図２に示される。この図２は顕微鏡等により観察した結果に基づいて模式的に示したものであり、鉄繊維３０の外周に銅４０が付着している。ここで、鉄繊維３０の長さは数ｍｍ、径は数十μｍ〜数百μｍ程度である。
【００２７】
この銅４０が付着し一体化した鉄繊維３０については、鉄の摩擦特性を十分に発揮させる目的であるならば、付着する銅４０の割合は、鉄の重量を１００としたとき、重量比として１００重量比以下の範囲であることが好ましい。より望ましくは、銅４０の割合は、鉄の重量を１００としたときの重量比として５〜１５であることが好ましい。
【００２８】
また、このような銅４０が付着し一体化した鉄繊維３０は、コーティング、機械的接合、メッキ等の手法によって鉄繊維３０に銅４０を付着させることにより作製可能である。
【００２９】
コーティングの場合は、フェノール系樹脂接着剤等の熱硬化型接着剤や２液混合硬化型接着材等を用い、この接着剤と鉄繊維と銅粉とを混合容器に入れて混合することで、銅４０が付着し一体化した鉄繊維３０を作製できる。
【００３０】
機械的接合の場合は、まず一つには、鉄板と銅板とを重ね合わせ、これを圧延処理して、銅と鉄とが貼り合わせられた貼り合わせ薄膜を形成し、この薄膜を切断して所定の繊維形状とすることで、銅４０が付着し一体化した鉄繊維３０を作製できる。
【００３１】
もう一つには、筒状の銅の内部に棒状の鉄が挿入された棒材を、線引き加工して伸線材を形成し、この伸線材を所定の長さに切断し繊維とすることで、銅４０が付着し一体化した鉄繊維３０を作製できる。
【００３２】
さらに、メッキの場合は、（１）鉄箔に電気メッキや無電解メッキにより銅メッキを行い、その後、この鉄箔を切断し所定形状の繊維としたり、（２）鉄線に銅メッキを行った後、この鉄線を所定の長さに切断し繊維としたり、（３）所定形状の鉄繊維に銅メッキしたりすることにより、銅４０が付着し一体化した鉄繊維３０を作製できる。
【００３３】
本実施形態のブレーキパッド１０は、上記（１）〜（３）のような手法にて作製された銅が付着し一体化した鉄繊維を原料として用い、図３に示すような通常の製造工程により製造することができる。
【００３４】
まず、銅が付着し一体化した鉄繊維を含む繊維材、結合材および充填材を所定の組成割合で計量し（計量工程）、計量された各成分を混合機に投入して乾式混合する（混合工程）。
【００３５】
次に、この混合された原料（混合材）を混合機から取り出し、秤量して所定量取り分け（秤量工程）、続いて、取り分けられた所定量の混合材を金型に投入して熱成形を行う。ここで、上記取り分けられた混合材をブロック体とするために、本成型を行う前に、別の型を用いて予備成型すなわち素押成型を行うこともある。
【００３６】
そして、本成型工程では、例えば１６０℃程度に加熱された金型中に、上記取り分けられた混合材または素押成型に供された混合材を投入して加圧し、成形体を作製する。その後、作製された成形体を例えば２００℃以上で熱処理して硬化させる（熱処理工程）。こうして、ブレーキパッド１０ができあがる。
【００３７】
ところで、本実施形態では、繊維材と結合材と充填材とを含んでなり、繊維材として少なくとも鉄繊維３０を含有してなるブレーキパッド１０において、鉄繊維３０は、その外周に銅４０が付着して一体化しているものであることを主たる特徴としている。
【００３８】
それによれば、ブレーキパッド１０中において、鉄繊維３０の外周に銅４０が付着して一体化しているので、銅４０と鉄繊維３０とが離れて存在する場合が生じることなく、ブレーキパッド１０に含有される銅成分を実質的にすべて鉄繊維に近接した形にすることができる。
【００３９】
このような形とすることにより、ロータ攻撃性が起こる低面圧での摩擦にて、銅４０が効率的に鉄繊維３０の攻撃性を抑制し、また、効きが必要な高面圧での摩擦では、銅と鉄繊維を別々に添加した従来のブレーキパッドの場合よりも少ない銅の量とすることができるため、十分な効きが確保できると考えられる。
【００４０】
つまり、従来では、ブレーキパッド中において銅と鉄繊維とが離れて存在する場合が生じるために、鉄繊維のロータ攻撃性の抑制のためには、ある程度無駄な量の銅が必要であった。本実施形態では、ブレーキパッド１０において、ロータ攻撃性の抑制に必要な位置すなわち鉄繊維の近傍にのみ実質的に銅を配置させることができるため、銅の添加量を少なくできる。
【００４１】
ここで、本実施形態のブレーキパッド１０の効果等について、本発明者の行った検討結果を参照して、より具体的に述べる。
【００４２】
［検討例］
図４は、本実施形態の例に相当する実施例１、２、３、４、５および従来品に相当する比較例１、２、３におけるブレーキパッドの原料組成を示す図表である。
【００４３】
実施例では、繊維材としてアラミド繊維、外周に銅が付着して一体化した鉄繊維（以下、銅コート鉄繊維という）を用い、比較例では、繊維材としてアラミド繊維および銅が付着していない従来の鉄繊維を用いた。なお、図４では、比較例では、ロータ攻撃性緩和用の銅粉が含有されるが、当該銅粉は繊維材の欄に示してある。
【００４４】
また、図４に示すように、実施例および比較例では、摩擦調整剤や潤滑剤等として機能する充填材として、各々粉末原料である黒鉛、硫化アンチモン、カシューダスト、水酸化カルシウム、ジルコニア、硫酸バリウムを用い、結合材として、フェノール樹脂を用いている。
【００４５】
ここで、図４では、原料組成すなわち各原料の分量はｖｏｌ％である。なお、フェノール樹脂は固形分の分量である。また、図４には、銅コート鉄繊維中の銅の割合を、銅含有量として銅コート鉄繊維の分量の下に括弧書きで示してあるが、この値は、鉄の重量を１００としたときの重量比である。
【００４６】
この図４に示す各例のブレーキパッドは、次のようにして製造した。図４に示す組成にて配合された原料を、アイリッヒミキサーによって５分間乾式で混合し原料混合物を得た。なお、ここでは、銅コート鉄繊維は、鉄繊維に対して銅をメッキすることにより作製したものを用いた。
【００４７】
この原料混合物を、１６０℃に加熱された金型中に所定の形状となるように投入し、１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ２の条件で加圧して成形体を作製した。その後、この成形体を２３０℃、３時間の条件で硬化させ、ブレーキパッドを作製した。なお、できあがったブレーキパッドにおける各成分の組成は、図４に示す組成と実質同様である。
【００４８】
そして、図４の各例について、摩擦係数、およびロータ攻撃性を調べた。その結果も図４中に示されている。摩擦係数は、効き特性の指標として測定したものであり、日本自動車規格（ＪＡＳＯ）による一般性能試験の平均摩擦係数を表している。
【００４９】
また、ロータ攻撃性は、ロータの摩耗量を調べたもので、その具体的な試験方法は、面圧０．５ｋｇ／ｃｍ２、回転数１０００ｒｐｍで２０時間摺動させた後、ロータの摩耗量を測定したものである。このロータ攻撃性すなわちロータ摩耗量の単位はμｍである。
【００５０】
図４に示される、実施例１と比較例１との比較、実施例２と比較例２との比較から、本実施形態のブレーキパッドと銅粉末を添加した従来のブレーキパッドとを比べた場合、ブレーキパッド中に占める銅の添加量を同程度としたならば、摩擦係数は同程度であるがロータ攻撃性は本実施形態の方が低いものにすることができる。
【００５１】
このことは言い換えれば、本実施形態のブレーキパッドは、銅粉末を添加した従来のブレーキパッドと比べた場合、ロータ攻撃性を同程度のレベルにしようとしたならば、従来よりも少ない銅の添加量で済むということである。
【００５２】
例えば、ロータ攻撃性を８μｍ程度にしようとした場合、従来では、銅粉末を多く加えて摩擦係数が０．３６まで低下したのに対し（比較例２参照）、本実施形態では銅の量を少なくでき摩擦係数を０．４に維持できている（実施例１参照）。
【００５３】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、繊維材、充填材、および結合材からなり、繊維材として少なくとも鉄繊維を含有してなるブレーキパッドにおいて、従来よりも高いレベルにて効き特性とロータ攻撃性との適切な両立を図ることができる。
【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】鉄繊維の外周に銅が付着した様子を模式的に示す図である。
【図３】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。
【符号の説明】
３０…鉄繊維、４０…銅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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