【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は自動車等に用いられるドラムブレー
キ、デイスクブレーキ等の摩擦材に関し、制動時
のいわゆるブレーキ鳴きの発生がない摩擦材に関
する。
一般に、走行時の自動車等に制動力を作用させ
て該自動車等を減速、停止させるとき、「キー」、
「ピー」、「チー」といつた非常に鋭い不快音を発
生することがあり、この不快音を通常、ブレーキ
鳴きと称し、従来からブレーキ鳴きを防止するた
め、いくつかの提案がなされてきたが、いずれも
不完全で満足のいくものがなかつた。
例えば、ブレーキ装置の機構的な改良によるも
のがあるが、いまひとつ期待されるほどの効果が
なく、またブレーキの摩擦材に多量の固体潤滑材
を添加したり、水酸化カルシウム等のカルシウム
化合物を添加することが提案されているが、その
効果は小さく、摩擦係数の低下や高温での摩耗増
大といつた悪影響があり、摩擦材のブレーキ性能
を維持してブレーキ鳴きを著しく減少させること
はできないという欠点がある。
本発明は上記の事情に鑑み、自動車等のブレー
キに適用した場合、ブレーキ鳴きを著しく減少さ
せ、かつ摩擦性能を全く低下させない摩擦材を提
供することを目的とするものである。
本発明者等はブレーキ鳴きのメカニズムと鳴き
防止について研究した結果、摩擦材と摩擦相手
との間で発生する自励振動を摩擦材で吸収するこ
とによりブレーキ鳴きが防止されること、摩擦
材で振動を吸収するためには、摩擦材を２層以上
で構成し、かつその１層は他の１層に比べ加圧を
受けたときの歪量が1.2倍以上あることが、有効
であるという知見を得た。すなわち、２層摩擦材
の摩擦に直接関与する直接摩擦材の第１層は摩擦
係数の大きい摩擦性能のよい材料を鳴き防止とは
関係なく選択し、摩擦に直接関与しない裏板側の
第２層を鳴き防止対策のため、バインダーレジン
及び／又はカシユーダスト、ゴムダスト等の有機
材の種類及び含有量を変えることによつて、第１
層に比し歪量が1.2倍以上という圧縮性をもつた
材料からなるものとし、第１層と第２層とを一体
成型することにより、鳴き防止効果が非常に大き
い摩擦材を得ることができることを見出し、本発
明に到達したものである。ここで加圧時の歪量と
は単位加重に対する摩擦材の単位面積、単位厚み
当りの歪量をいい、m2／Kgの単位をもつ。
本発明摩擦材における第１層としてはアスベス
ト系、スチールフアイバー系、ガラス、カーボ
ン、セラミツク、岩綿、アラミツド等アスベスト
フリーの有機、無機フアイバー系等、通常使用さ
れている材料が用いられる。その一般的組成は、
上記主材にフエノールレジン等のバインダー、有
機充填材、金属粉末、無機充填材等を添加、配合
したものである。
本発明摩擦材における第２層としては上記第１
層材の1.2倍以上の歪量を有するものが用いられ
るが、摩擦材の加圧時歪量を調整する方法の１つ
はバインダレジンの量と質を変えることである。
バインダレジンとして汎用されるフエノールレジ
ンを例にとると、レジン含有量を少なくすれば歪
量は大となり、レジン含有量を多くすれば歪量は
小となる。また変性していないストレートフエノ
ールレジンは歪が小さく、カシユー変性、オイル
変性、ゴム変性等、変性レジンを用いると歪が大
きくなる。加圧時歪量調整の他の方法としては、
ゴムダスト、カシユーダスト等と称せられる有機
材を用いると歪は大きくなり、金属粉等を多用す
ると歪は小さくなる。これらの方法で、第１層、
第２層の摩擦材の歪量を調整して本発明の摩擦材
を得ることができる。
またブレーキの鳴きが発生するときの摩擦材の
温度は、外気温から200℃程度までの範囲特に70
℃〜200℃に集中しているが、この温度範囲内の
どのあたりに鳴きのピークが出るかは摩擦材、相
手材、車両を含めたブレーキシステムによつて変
化することが知られている。したがつて、その車
両ブレーキシステムの鳴き発生ピーク温度を選定
し、その温度における第１層、第２層の加圧歪量
が本発明のものに合うように第２層の組成を調整
することが好ましく、この温度による歪量調整に
あたつてはナイロン等の熱可塑性プラスチツクの
添加が有効な手段である。すなわち、有機物は、
ブレーキの鳴きが発生しやすい70〜200℃におい
て、軟化し歪量が大きくなる性質を利用する。
摩擦材の中で、スチールフアイバー系を主とす
るセミメタリツク摩擦材は熱伝導性が良好なため
摩擦熱がブレーキ本体を加熱しブレーキ油を加熱
蒸発させペーパーロツクを生ぜしめるおそれが大
きいので、断熱層を第２層として設けた構造とな
つているものが多いが、このような断熱層を第２
層として設けた構造の摩擦材において本発明を適
用する場合にはコストアツプを伴なわずに鳴き防
止がはかれる為、特に有効である。
本発明摩擦材の第２層は、その組成構成にいく
ぶん制約を受けるため、摩擦性能は若干犠性にな
ることが多い。したがつてこの第１層の摩擦材が
摩耗し第２層に達したときは、その摩擦材組立体
をとりかえることが望ましい。そこで第２層の厚
みはあまり大きくすると、第１層摩擦材本体が小
さくなるため製品寿命が短かくなるので、第２層
の厚みは第１層の1/2〜1/4がこのましい。
しかしながら第２層で制動されることもあり得
るので摩擦性能を完全に無視することも好ましく
ない。尚裏板と第２層間にガラスクロスにゴム−
フエノールレジンを含浸乾燥したシートを加え裏
板との接着剤の働きも併せもつ様な第３層を設け
ることもできるが、コスト上のデメリツトがある
ので、その点考慮する必要がある。
例
第１層として市販摩擦材Ａをプレートからはが
して研磨し、接着性向上のためシヨツトで表面に
凹凸をつけた後、接着剤を塗布、乾燥したものを
用いた。
アスベスト 6D 45
フエノールレジン Ｂ 10
有機充填材 Ｃ 15
BaSO4 25
Cu粉末 ５
をDRYで混合して第２層原料粉末をつくる。
金型の底に接着剤を塗布した鉄プレートをお
き、第２層粉末を投入充填し、第１層摩擦材をの
せ、プレス圧200Kg／cm2、150℃、30分間、加熱加
圧成型し、第１層表面を研磨して第１層7m／ｍ、
第２層3m／ｍのデイスクブレーキ用摩擦材を製
造する。
第１層の市販摩擦材Ａ、第２層のフエノールレ
ジンＢ、有機充填材Ｃとして種々のものを用いて
得られる摩擦材の、第２層／第１層の加圧時歪量
の比率によるブレーキ鳴きの変化をみた結果を第
１表に示す（比較例１、２、実施例１、２）。
ブレーキ鳴きテストは、1000Km走行し、各制動
毎に鳴き方を大中小に区分、大を10、中を５、小
を１、鳴きなしを０とし、かつ鳴き音発生時間を
同様に区分採点して発生鳴き指数を累積した。制
動回数は各例とも2830±120stop内でばらついて
いたので、制動回数で割つて補正し、100stop当
りの数値を求めた。
また、実施例３として、
ガラスフアイバー 20
スラグフアイバー 20
グラフアイト ５
ゴム変性フエノールレジン 10
軟質カシユーダスト 10
未加硫ゴム粉末 ５
BaSO4 25
Cu粉末 ５
を第２層原料として用い、
スチールフアイバー 55
ストレートフエノール樹脂 13
BaSO4 ７
グラフアイト 23
SiO2 ２
を第１層原料として用い、実施例１等と同様にし
てサンプルを作り、同様のブレーキ鳴きテストを
行なつた結果を第１表に示す。
The present invention relates to a friction material for drum brakes, disc brakes, etc. used in automobiles, etc., and relates to a friction material that does not cause so-called brake squeal during braking. In general, when applying braking force to a vehicle while it is running to slow down or stop the vehicle, a "key",
A very sharp unpleasant sound such as "beep" or "chee" may be generated, and this unpleasant sound is usually referred to as brake squeal, and several proposals have been made to prevent brake squeal. However, all of them were incomplete and unsatisfactory. For example, mechanical improvements to brake equipment have been made, but they have not been as effective as expected, and other methods include adding large amounts of solid lubricants to brake friction materials and adding calcium compounds such as calcium hydroxide. However, the effect is small and has negative effects such as a decrease in the coefficient of friction and increased wear at high temperatures, and it is said that it is not possible to maintain the braking performance of the friction material and significantly reduce brake squeal. There are drawbacks. In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a friction material that significantly reduces brake squeal and does not reduce friction performance at all when applied to the brakes of automobiles and the like. As a result of research on the mechanism of brake squeal and prevention of brake squeal, the present inventors found that brake squeal can be prevented by absorbing self-excited vibrations generated between the friction material and the friction partner, and that brake squeal can be prevented by In order to absorb vibrations, it is said that it is effective to configure the friction material with two or more layers, and one of the layers has at least 1.2 times the amount of strain when subjected to pressure compared to the other layer. I gained knowledge. In other words, the first layer of direct friction material, which is directly involved in the friction of the two-layer friction material, is selected from a material with a large coefficient of friction and good friction performance regardless of squeal prevention, and the second layer on the back plate side, which is not directly involved in friction, is In order to prevent the layers from squeaking, by changing the type and content of binder resin and/or organic materials such as cashew dust and rubber dust,
It is made of a compressible material with a strain of 1.2 times or more compared to the layer, and by integrally molding the first layer and the second layer, it is possible to obtain a friction material with a very high squeal prevention effect. The present invention was achieved by discovering what could be done. Here, the amount of strain during pressurization refers to the amount of strain per unit area and unit thickness of the friction material for a unit load, and has a unit of m 2 /Kg. For the first layer in the friction material of the present invention, commonly used materials such as asbestos-based, steel fiber-based, glass, carbon, ceramic, rock wool, aramid, and other asbestos-free organic and inorganic fiber-based materials are used. Its general composition is
A binder such as a phenol resin, an organic filler, a metal powder, an inorganic filler, etc. are added and blended with the above main material. The second layer in the friction material of the present invention is the first layer described above.
A material having a strain amount 1.2 times or more than that of the layer material is used, and one method of adjusting the strain amount of the friction material when pressurized is to change the amount and quality of the binder resin.
Taking phenol resin, which is commonly used as a binder resin, as an example, if the resin content is decreased, the amount of strain will be increased, and if the resin content is increased, the amount of strain will be decreased. In addition, unmodified straight phenol resin has small distortion, but if modified resin such as cashew modification, oil modification, rubber modification, etc. is used, the distortion becomes large. Other methods for adjusting the amount of strain during pressurization include:
If an organic material called rubber dust or cashew dust is used, the distortion becomes large, and if metal powder or the like is used extensively, the distortion becomes small. With these methods, the first layer,
The friction material of the present invention can be obtained by adjusting the strain amount of the second layer friction material. In addition, the temperature of the friction material when brake squeal occurs is from outside temperature to about 200℃, especially at 70℃.
It is concentrated between ℃ and 200℃, but it is known that where within this temperature range the squeal peaks varies depending on the friction material, mating material, and brake system including the vehicle. Therefore, the peak temperature at which squeal occurs in the vehicle brake system is selected, and the composition of the second layer is adjusted so that the amount of pressurized strain in the first and second layers at that temperature matches that of the present invention. is preferable, and adding thermoplastics such as nylon is an effective means for adjusting the amount of strain depending on the temperature. In other words, organic matter is
It utilizes the property that it softens and increases the amount of strain at temperatures between 70 and 200 degrees Celsius, where brake squeal is likely to occur. Among friction materials, semi-metallic friction materials, mainly made of steel fibers, have good thermal conductivity, so the frictional heat may heat the brake body, heat the brake oil, and evaporate it, causing paper lock. Many of them have a structure in which a heat insulating layer is provided as a second layer;
When the present invention is applied to a friction material having a layered structure, it is particularly effective because squeal can be prevented without increasing costs. Since the second layer of the friction material of the present invention is somewhat limited in its composition, the friction performance is often sacrificed to some extent. Therefore, when the first layer of friction material wears down to the second layer, it is desirable to replace the friction material assembly. Therefore, if the thickness of the second layer is too large, the main body of the first layer friction material will become smaller and the product life will be shortened, so the thickness of the second layer is preferably 1/2 to 1/4 of the first layer. . However, since braking may occur in the second layer, it is not preferable to completely ignore frictional performance. In addition, there is rubber on the glass cloth between the back plate and the second layer.
Although it is possible to provide a third layer by adding a sheet impregnated with phenol resin and dried, which also functions as an adhesive to the backing plate, this has a disadvantage in terms of cost, so this must be taken into consideration. Example For the first layer, commercially available friction material A was peeled off from the plate, polished, the surface was roughened with a shot to improve adhesion, and then an adhesive was applied and dried. Asbestos 6D 45 Phenol resin B 10 Organic filler C 15 BaSO 4 25 Cu powder 5 are mixed in a dry manner to create the second layer raw material powder. Place an iron plate coated with adhesive on the bottom of the mold, fill with the second layer powder, place the first layer friction material, and heat and press mold at 150℃ for 30 minutes at a press pressure of 200Kg/cm 2 , polish the surface of the first layer to form a first layer of 7m/m,
Manufacture the second layer of 3m/m friction material for disc brakes. Depends on the ratio of strain amount during pressurization of the second layer/first layer of friction materials obtained using various materials as the commercially available friction material A for the first layer, the phenol resin B for the second layer, and the organic filler C. Table 1 shows the results of changes in brake squeal (Comparative Examples 1 and 2, Examples 1 and 2). In the brake squeal test, the brake squeal was run for 1000 km, and the squeal was categorized into large, medium, and small for each braking, with 10 being large, 5 being medium, 1 being small, and 0 being no squeal, and the time at which the squeal occurred was graded in the same way. The generated squeal index was accumulated. Since the number of braking times varied within 2830±120 stops in each example, the value per 100 stops was calculated by dividing by the number of braking times. In addition, as Example 3, glass fiber 20 slag fiber 20 graphite 5 rubber modified phenol resin 10 soft cashew dust 10 unvulcanized rubber powder 5 BaSO 4 25 Cu powder 5 was used as the second layer raw material, steel fiber 55 straight phenol resin Using 13 BaSO 4 7 graphite 23 SiO 2 2 as the raw material for the first layer, samples were prepared in the same manner as in Example 1, etc., and the same brake squeal test was conducted. Table 1 shows the results.
【表】
第１表から本発明の摩擦材がブレーキ鳴き防止
に大きな効果を奏することが判る。[Table] From Table 1, it can be seen that the friction material of the present invention has a great effect on preventing brake squeal.