(57)【要約】【課題】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）停止関係（Ｖｈ＝２．５ｍ／ｓｅｃ以下）において小さく（摩擦係数の上昇が小さい）なる金属成分又は研削成分を用いたブレーキライニングを提供する。【解決手段】摩擦調整剤、繊維基材、結合剤を含む自動車のキャリパーブレーキに用いられるブレーキライニングにおいて、摩擦調整剤の一部に潤滑成分を内包した金属成分又は研削成分を含有してなるブレーキライニング。【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、結合剤を含む自動車のキャリパーブレーキに用いられるブレーキライニングにおいて、摩擦調整剤の一部に潤滑成分を内包した金属成分又は研削成分を含有してなるブレーキライニング。
【請求項２】
潤滑成分が、黒鉛、窒化硼素、二硫化モリブデン、三硫化アンチモン、硫化亜鉛である請求項１記載のブレーキライニング。
【請求項３】
金属成分が、銅、銅合金、鉄、鉄合金及び研削成分が、アルミナ、シリカ、マイカ、窒化珪素、炭化珪素である請求項１又は２記載のブレーキライニング。
【請求項４】
金属成分に潤滑成分を内包する手法が、ＣＶＤ、ＰＶＤ、溶着、めっき法である請求項１、２又は３記載のブレーキライニング。
【請求項５】
研削成分に潤滑材を内包する手法が、前駆体塗布法である請求項１、２、３又は４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材に関する。特にドライバーの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とき、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】
一方で、ドライバーに不快感を与える場合があるものとして、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）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直前等に発生し易い。
【０００４】
また、ジャダーもドライバーに不快感を与える場合があり、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。特に、ブレーキロータの部分的な摩耗は、μを高めた場合に大きくなり易い。
【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、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等の摩擦調整剤及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】
ブレーキライニングの摩擦係数（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とき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（ｓｅｃ）特性（以下μ−Ｔとする）で表すと図２のようになる。
【０００９】
すなわち、図１は摺動速度と摩擦係数の関係を示し、摩擦調整剤、繊維基材、結合剤を含むブレーキライニングにおいて３重量％のアルミナを入れた組成で摩擦特性を計測した。
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２．５（ｍ／ｓｅｃ）は車両速度２０（ｋｍ／ｈ）に相当する。
【００１０】
μ−Ｖ勾配が図１のように負であると自励振動を励起力とする異音が発生し易くなる。
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の関係に書き直したものである。制動時間に対してμの上昇があり、ドライバーは安心感を得ることができる。
【００１１】
また、鉄、鉄合金、銅、銅合金等の金属成分もμ上昇に働く。この成分は制動時に相手材であるブレーキロータに凝着することで、摩擦係数を上昇させる効果をもつ。
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、安心感に直接関係無い速度以下になっても、この上昇が続くため、μ−Ｖ負勾配が大きく、異音や鳴きが発生し易くなる特徴をもっていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
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）なる金属成分又は研削成分を用いたブレーキライニングを提供することを目的とする。
【００１３】
【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、結合剤を含む自動車のキャリパーブレーキに用いられるブレーキライニングにおいて、摩擦調整剤の一部に潤滑成分を内包した金属成分又は研削成分を含有してなるブレーキライニングに関する。
また、本発明は、潤滑成分が、黒鉛、窒化硼素、二硫化モリブデン、三硫化アンチモン、硫化亜鉛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、金属成分が、銅、銅合金、鉄、鉄合金及び研削成分が、アルミナ、シリカ、マイカ、窒化珪素、炭化珪素である前記のブレーキライニングに関する。
また、本発明は、金属成分に潤滑成分を内包する手法が、ＣＶＤ、ＰＶＤ、溶着、めっき法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、研削成分に潤滑材を内包する手法が、前駆体塗布法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】
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種以上を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、全組成物中に２〜４０体積％とすることが好ましく、２３〜３３体積％とすることがさらに好ましい。
【００１６】
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又は併用して用いることができる。結合剤の含有量は、全組成物中に１５〜３０体積％とすることが好ましく、１８〜２２体積％とすることがさらに好ましい。
【００１７】
また、摩擦調整剤としては、層状構造やウルツ鉱構造をもつ黒鉛、二硫化モリブデン、三硫化アンチモン、硫化亜鉛、窒化ホウ素等の潤滑剤、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は、全組成物中に３０〜６５体積％とすることが好ましく、４０〜５５体積％とすることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明において、金属成分又は研削成分で被覆（内包）される潤滑成分としては、層状構造やウルツ鉱構造をもつ黒鉛、二硫化モリブデン、三硫化アンチモン、硫化亜鉛、窒化ホウ素等が用いられる。
また、上記の潤滑成分を被覆（内包）する金属成分としては、銅、銅合金、鉄、鉄合金等が用いられ、さらに研削成分としては、アルミナ、シリカ、マイカ、窒化珪素、炭化珪素等が用いられる。なお、図３に潤滑成分を被覆（内包）する金属成分又は研削成分の模式図を示す。図３において１は潤滑成分及び２は金属成分又は研削成分である。
【００１９】
上記に示す潤滑成分の一部が、金属成分又は研削成分で被覆されたもの、すなわち潤滑成分を内包した金属成分又は研削成分の含有量は、全組成物中に３体積％以上、好ましくは５体積％以上、さらに好ましくは５〜１１体積％含有することが好ましい。含有量が３体積％未満であると、明確な制動力の抑制傾向が得られない場合がある。
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。
【００２０】
潤滑成分を金属成分で被覆（内包）する手法としては、ＣＶＤ、ＰＶＤ、溶着法、めっき法（電解めっき、無電解めっき）等があり、また潤滑成分を研削成分被覆（内包）する手法としては、前駆体塗布法（有機ポリマー、有機金属ポリマー、酸化物ゾル溶液の少なくとも一種を混合又は反応させたものを、必要に応じて適当な溶剤で希釈し、粉末に浸漬させ乾燥後、焼成する）等により被覆処理することができる。
【００２１】
金属成分又は研削成分（被覆部分）の厚さは、１０ｎｍ以上であれば均一でなくともよいが、５０ｎｍ〜５μｍの範囲であることが好ましい。厚さが、１０ｎｍ未満であると制動時に内包する潤滑成分が早期に露呈する恐れがあり、効果が得られない場合がある。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１〜６、比較例１
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、アブレッシブとしてジルコンサンドを用いた。なお、実施例についてのみ上記の黒鉛に対し、以下に示す処理を施した黒鉛を使用した。
【００２３】
（１）銅被覆黒鉛の製造
黒鉛新品を、真空炉中８０℃で６０分間乾燥した後、添加剤（２，９−ジメチル−１，１０フェナントロリン：６０ｍｇ／リットル）を加えた浴温６０℃の無電解銅めっき浴（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ：０．０２ｍｇ／リットル、ＥＤＴＡ・４Ｎａ：０．０３モル／リットル、水酸化ナトリウム：０．１０モル／リットル、ホルムアルデヒド：０．２２モルモル／リットル）に浸漬して無電解めっきを行って、銅被覆黒鉛を得た。
【００２４】
（２）シリカ被覆黒鉛の製造
黒鉛新品を、真空炉中８０℃で６０分間乾燥し、キシレン溶剤で調整した低温セラミックス化ポリシラザン（東燃（株）製、商品名Ｎ−Ｌ１１０）の５重量％溶液に浸漬し、引上げてから１０分間室温で乾燥し、その後マッフル炉で１００℃で１０分間保持した後、４００℃で３０分間焼成し、シリカ被覆黒鉛を得た。
【００２５】
次に、上記の各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４０ＭＰａの条件で予備加圧成形した後、１５０℃、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。
【００２６】
【表１】
2005009620.tif 000002
【００２７】
次に、本発明になる実施例１〜７のブレーキライニング及び比較例１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（平均μ）及び摩擦係数上昇（μ上昇）を測定した。その測定結果を表２に示す。
【００２８】
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制動中の摩擦係数（μ）の変化を測定したものである。
【００２９】
【表２】
2005009620.tif 000003
【００３０】
【数１】
鳴き発生率（％）＝鳴き発生回数（回）／制動回数（回）×１００…数１
【００３１】
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、鳴き発生率が皆無であり、ブレーキロータの摩耗量が比較例１のブレーキライニングに比較して若干多いが使用上問題はなく、平均μ及び５０→２０ｋｍ／ｈのときのμの上昇については比較例１のブレーキライニングに比較して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高めることができる。
【００３２】
また、本発明になるブレーキライニングは、２０→０ｋｍ／ｈのときのμの上昇については比較例１のブレーキライニングとほぼ同等であることが明らかである。すなわち、自動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、異音が発生し難いというものである。
【００３３】
【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）なる金属成分又は研削成分を用いたブレーキライニングを提供することができる。詳しくは、ブレーキの効きが高く、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】潤滑成分を被覆（内包）する金属成分又は研削成分の模式図である。
【符号の説明】
１…潤滑成分、２…金属成分又は研削成分。
【図１】
2005009620.tif 000004
【図２】
2005009620.tif 000005
【図３】
2005009620.tif 000006