JP3980784B2

JP3980784B2 - Friction material for brake

Info

Publication number: JP3980784B2
Application number: JP04023399A
Authority: JP
Inventors: 要助佐々木; 道則柳
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: JP2000239650A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に用いるブレーキ用摩擦材に関するものであり、特にブレーキノイズ、なかでもオートマチック車における発進時のクリープグー音の低減されたブレーキ用摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてブレーキなどに用いる摩擦材は、最近耐フェード性の向上、高速効力の向上のために、摩擦材の気孔率が１０〜３０％と高いものを使用するようになっている。
ところで、そのために、雨天時の運転、水溜まりを通過などにより、摩擦材が水に濡れたり、夜間屋外に車両を止めておいた時には、摩擦材がその内部に水分を吸収し易くなっている。
そして、その水分を吸った摩擦材は、その水が乾く過程でブレーキ時の停止直前、概ね５ｋｍ／ｈ以下の時、又はオートマチック車における発進時、すなわちブレーキペタルを踏み、Ｄレンジに入れてブレーキペタルを緩めてブレーキが完全に開放される途中において、クリープ力でブレーキが引きずられて微速で発進中に、低周波異音が出る。この低周波異音は「クリープグー音」ともいわれ、不快感がするので嫌われているものである。
この低周波異音は、摩擦材の気孔率が大きい程多くの水を吸収するので大きくなる。また、摩擦材が吸湿すると、ブレーキ時にスキール音が発生したり、あるいは摩擦係数が高くなり過ぎて、異常効きが発生するなどの問題がある。
【０００３】
ブレーキ用摩擦材は、通常繊維基材、摩擦調整材及び結合材などよりなり、補強材となる繊維基材には強度も大きく、耐熱性が大きいことからアラミド繊維を使用したものが提案されている（特開平９−５９５９７号公報）。
しかし、使用されていたアラミド繊維は吸湿性が大であるため、夜間等長時間駐車した場合には摩擦パッドが吸湿し、また洗車等でロータや摩擦パッドが濡れた場合にはクリープグー音が発生した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、繊維基材としてアラミド繊維を使用したブレーキ用摩擦材において、ブレーキノイズ、特にオートマチック車における発進時のクリープグー音の低減をもつブレーキ用摩擦材を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、繊維基材としてアラミド繊維を使用したブレーキ用摩擦材において、夜間等長時間駐車した場合には摩擦パッドが吸湿し、また洗車等でロータや摩擦パッドが濡れた場合にはクリープグー音が発生するのは、アラミド繊維の吸水性が大であることによるのではないかと考え、アラミド繊維全体の平均平衡水分率を３％以下とすることによって、クリープグー音の発生が極めて少なくなることがわかり、本発明に到達した。すなわち、本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）繊維基材、摩擦調整材及び結合材よりなり、繊維基材としてアラミド繊維を有するブレーキ用摩擦材において、アラミド繊維全体の平均平衡水分率が３％以下であることを特徴とするブレーキ用摩擦材。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ブレーキ用摩擦材では、繊維基材、摩擦調整材及び結合材などから構成され、繊維基材として有機繊維、金属繊維や無機繊維が使用され、その有機繊維の１種として、強度が大でかつ耐熱性が大であるという利点からアラミド繊維が使用されている。
ところで、アラミド繊維として使用されていた代表的なデュポン社製のケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）２９は、平均平衡水分率が７．０％であり、またケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）４９は、平均平衡水分率が４．５％である。なお、前記「ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）」は商品名である。
【０００７】
本発明では、前記したアラミド繊維とは異なってアラミド繊維全体の平均平衡水分率が３％以下のものを用いるものであり、このようなアラミド繊維全体の平均平衡水分率を３％以下とすることにより、ブレーキ用摩擦材の吸湿性を低減させることができた。
アラミド繊維全体の平均平衡水分率を３％以下とするためには、具体的には、市販されているケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）１４９が挙げられ、その平衡水分率は１．５％である。このアラミド繊維全体の平均平衡水分率が３％以下とするためには、前記ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）１４９を単独で使用するか、又は例えば平衡水分率が４．５％であるケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）４９を併用して、全体として平均平衡水分率が３％以下であるようにすればよい。その配合割合は所望とする平均平衡水分率の値によって決めればよい。
アラミド繊維の平衡水分率は、温度２３℃、相対湿度５５％の条件下での水分平衡の重さと絶乾重量との差の、絶乾重量に対する百分率である。
【０００８】
本発明は、上記構成の摩擦材を用いることにより、夜間等長時間駐車して摩擦パッドが吸湿した時（以下単に「吸湿時」という）のみならず、洗車時等でロータ、摩擦パッドが水濡れした時（以下単に「水濡れ時」という）におけるクリープグー音を効果的に低減することができる。
本発明のブレーキ用摩擦材を製造するには、繊維基材、摩擦調整材、潤滑材、結合材からなる摩擦材において、前記原料を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形することにより製造することができる。
【０００９】
無機充填材としては、例えば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バームキュライトやマイカ等の鱗片状無機物、硫酸バリウムや炭酸カルシウム等の粒子が挙げられ、有機充填材としては、例えば合成ゴムやカシュー樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂バインダとしては、例えばフェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シアン酸エステル樹脂等を挙げることができる。
また、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、石英等の金属酸化物等を、固体潤滑剤としては、例えばグラファイトや二硫化モリブデン等を挙げることができる。
摩擦材の組成としては、種々の組成割合を取ることができるが、第１表に示す範囲とすることが好適である。
【００１０】
【表１】

【００１１】
図１は、ディスクブレーキ用摩擦パットの製造工程を示し、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして接着剤が塗布されたプレッシャープレートと、耐熱性有機繊維や無機繊維、金属繊維等の繊維基材と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び熱硬化性樹脂バインダ等の粉末原料とを配合し、攪拌により十分に均質化した原材料を常温にて所定の圧力で成形（予備成形）して作製した予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施すそれまでの工程は従来法と同一である。
【００１２】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１３】
実施例
（摩擦材の組成）
摩擦材の試料を製造する際の摩擦材の組成として、配合割合を以下の第２表に示すとおりのものとした。
ただし、各試料におけるアラミド繊維としては、以下のものを使用した。
▲１▼比較例１：デュポン社製アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ２９、平衡水分率７．０％）を使用
▲２▼比較例２：同社製アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ４９、平衡水分率４．５％）を使用
▲３▼実施例１：同社製アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ４９、平衡水分率４．５％とＫｅｖｌａｒ１４９、平衡水分率１．５％）を各同量（各４重量％）を使用してアラミド繊維全体の平均平衡水分率を３．０％とした
▲４▼実施例２：同社製アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ１４９、平衡水分率１．５％）を使用
【００１４】
【表２】

【００１５】
（摩擦材の試料作製）
試料のパッドを従来の製法により作成し、クリープグー音の発生状況について次の試験方法により試験した。
【００１６】
（試験方法）
新品ロータを用いたディスクブレーキを取付けた車両を１ｋｍ走行毎に初速５０ｋｍ／ｈでブレーキをかけて停車させ、計２００回の制動により摩擦パッドとロータとの十分な摺り合わせが得られた後に、次の試験を行った。
（１）吸湿時試験
車両を２０℃の室温、温度９５％（クリープグー音の最も発生しやすい湿度）の環境室に１２時間放置して、初速２０ｋｍ／ｈ、０．２Ｇの減速度でブレーキをかけて、クリープグー音の発生について官能試験を行った。
（２）水濡れ時試験
ロータと摩擦パッドに、ホースで毎分１０リットルの水を左右輪にそれぞれ１分づつ、計２回（計２分間）かけた後に、初速２０ｋｍ／ｈ、減速度０．２Ｇでブレーキをかけて、クリープグー音の発生について、官能試験を行った。
（試験結果）
試験結果を第３表に示す。なお、温度２３℃、湿度８０％の条件下で摩擦パッドを２日間放置し、放置前に対する重量増により摩擦パッド全体の平衡水分率を求めた。
【００１７】
【表３】

【００１８】
・上記表中、「大／中」はクリープグー音レベルが、吸湿時に（大）であり、水濡れ時に（中）であることを示し、吸湿時は（微小）以下が、水濡れ時は（小）以下が許容レベルである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、夜間等長時間駐車して摩擦パッドが吸湿した時のみならず、洗車時等でロータ、摩擦パッドが水濡れした時における摩擦材から出ることがあるクリープグー音を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摩擦材の製造工程の１例を示すフローシートである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction material for a brake used in an automobile, and more particularly to a friction material for a brake with reduced brake noise, especially creep goo noise at the start of an automatic vehicle.
[0002]
[Prior art]
As a friction material mainly used for a brake or the like, recently, a friction material having a high porosity of 10 to 30% is used in order to improve fade resistance and high-speed effectiveness.
By the way, for this reason, when the friction material gets wet with water due to driving in rainy weather or passing through a puddle, or when the vehicle is stopped outdoors at night, the friction material easily absorbs moisture therein.
The friction material that has absorbed the moisture is immediately before stopping at the time of braking in the process of drying the water, approximately 5 km / h or less, or at the start of an automatic vehicle, that is, stepping on the brake petal, putting it in the D range to brake While the petal is loosened and the brake is completely released, a low-frequency noise is generated while the brake is dragged by the creep force and the vehicle starts at a slow speed. This low-frequency noise is also called “creep goo” and is disliked because it causes discomfort.
The low-frequency noise increases as the friction material has a higher porosity because it absorbs more water. Further, when the friction material absorbs moisture, there is a problem that a squeal noise is generated at the time of braking, or that the friction coefficient becomes too high to cause an abnormal effect.
[0003]
Friction materials for brakes are usually made of fiber base material, friction modifier, binder, etc., and the fiber base material that serves as a reinforcing material has high strength and high heat resistance. (JP-A-9-59597).
However, since the aramid fibers used have a high hygroscopic property, the friction pads absorb moisture when parked for a long time such as at night, and creep goo noise is generated when the rotor and friction pads get wet during car washing. did.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a brake friction material using aramid fibers as a fiber base material, which has a reduction in brake noise, particularly creep goo noise at the start of an automatic vehicle. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the friction material for brakes using aramid fiber as a fiber base material, the friction pad absorbs moisture when parked for a long time such as at night, and when the rotor or friction pad gets wet during car washing or the like. The generation of creep goo noise is thought to be due to the large water absorption of the aramid fiber, and the average equilibrium moisture content of the entire aramid fiber is set to 3% or less so that the generation of creep goo noise is extremely reduced. As a result, the present invention has been reached. That is, this invention solved the said subject by the following means.
(1) A brake friction material comprising an aramid fiber as a fiber base material, a friction modifier and a binder, wherein the average equilibrium moisture content of the entire aramid fiber is 3% or less. Friction material.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The brake friction material is composed of a fiber base material, a friction adjusting material, a binding material, and the like. Organic fiber, metal fiber, and inorganic fiber are used as the fiber base material. Aramid fibers are used because of the advantage of high heat resistance.
By the way, a typical DuPont Kevlar 29 used as an aramid fiber has an average equilibrium moisture content of 7.0%, and a Kevlar 49 has an average equilibrium moisture content of 4. 5%. The “Kevlar” is a trade name.
[0007]
In the present invention, an aramid fiber having an average equilibrium moisture content of 3% or less is used unlike the aramid fiber, and the average equilibrium moisture content of the entire aramid fiber is 3% or less. As a result, the hygroscopicity of the brake friction material could be reduced.
In order to set the average equilibrium moisture content of the entire aramid fiber to 3% or less, specifically, Kevlar 149, which is commercially available, is mentioned, and the equilibrium moisture content is 1.5%. In order to set the average equilibrium moisture content of the entire aramid fiber to 3% or less, the Kevlar 149 is used alone or, for example, a Kevlar 49 having an equilibrium moisture content of 4.5% is used. In combination, the average equilibrium moisture content may be 3% or less as a whole. The blending ratio may be determined by the desired average equilibrium moisture content.
The equilibrium moisture content of the aramid fiber is a percentage of the difference between the weight of moisture equilibrium and the absolute dry weight under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55% with respect to the absolute dry weight.
[0008]
In the present invention, by using the friction material having the above configuration, the rotor and the friction pad are not only watered at the time of car washing or the like not only when the friction pad absorbs moisture after parking for a long time such as at night (hereinafter simply referred to as “at the time of moisture absorption”). It is possible to effectively reduce creep goo noise when wet (hereinafter simply referred to as “when wet”).
In order to produce the brake friction material of the present invention, in the friction material consisting of a fiber base material, a friction modifier, a lubricant, a binder, the raw materials are blended, and the blend is preformed according to a normal manufacturing method, It can be manufactured by thermoforming.
[0009]
Examples of the inorganic filler include metal particles such as copper, aluminum, and zinc, scaly inorganic substances such as balm curite and mica, and particles such as barium sulfate and calcium carbonate. Examples of the organic filler include synthetic rubber, Examples include cashew resin.
Examples of the thermosetting resin binder include phenol resins (including various modified phenol resins such as straight phenol resins and rubbers), melamine resins, epoxy resins, and cyanate ester resins.
In addition, examples of the friction modifier include metal oxides such as alumina, silica, magnesia, zirconia, chromium oxide, and quartz, and examples of the solid lubricant include graphite and molybdenum disulfide.
As the composition of the friction material, various composition ratios can be taken, but the range shown in Table 1 is preferable.
[0010]
[Table 1]

[0011]
FIG. 1 shows a manufacturing process of a disc brake friction pad, which is formed into a predetermined shape by a sheet metal press, degreased and primed, and coated with an adhesive, heat resistant organic fibers, Mixing fiber base materials such as inorganic fibers and metal fibers with powder raw materials such as inorganic and organic fillers, friction modifiers, and thermosetting resin binders, and mixing raw materials that are sufficiently homogenized by stirring A preform formed by pressure molding (pre-molding) is thermo-molded at a predetermined temperature and pressure in the thermo-molding process, and both members are fixed together, after-curing, and finally finished. The process up to that point is the same as the conventional method.
[0012]
【Example】
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.
[0013]
Example (composition of friction material)
As a composition of the friction material at the time of manufacturing the friction material sample, the blending ratio was as shown in Table 2 below.
However, the following were used as the aramid fibers in each sample.
(1) Comparative Example 1: Using DuPont aramid fibers (Kevlar 29, equilibrium moisture content 7.0%) (2) Comparative Example 2: Using Aramid fibers (Kevlar 49, equilibrium moisture content 4.5%) manufactured by the company 3 ▼ Example 1: Aramid fibers (Kevlar 49, equilibrium moisture content 4.5% and Kevlar 149, equilibrium moisture content 1.5%) manufactured by the same company were used in the same amount (4% by weight each), and the average of all aramid fibers (4) Example 2 using an aramid fiber (Kevlar 149, an equilibrium moisture content of 1.5%) manufactured by the same company.
[Table 2]

[0015]
(Friction material sample preparation)
A sample pad was prepared by a conventional manufacturing method, and the occurrence of creep goo noise was tested by the following test method.
[0016]
(Test method)
After a vehicle equipped with a disc brake using a new rotor is braked at an initial speed of 50 km / h for every 1 km traveled, a sufficient friction between the friction pad and the rotor is obtained by a total of 200 brakings. The following tests were conducted.
(1) Leave the test vehicle at the time of moisture absorption at a room temperature of 20 ° C and a temperature of 95% (humidity where creep creep is most likely to occur) for 12 hours, and brake at an initial speed of 20km / h and deceleration of 0.2G. Then, a sensory test was conducted on the occurrence of creep goo noise.
(2) When wet, 10 liters of water per minute is applied to the left and right wheels by a hose on the test rotor and friction pad for 2 minutes each (2 minutes in total), and then the initial speed is 20 km / h and the deceleration is 0 .2G was braked and a sensory test was conducted for the generation of creep goo noise.
(Test results)
The test results are shown in Table 3. The friction pad was allowed to stand for 2 days under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 80%, and the equilibrium moisture content of the entire friction pad was determined by increasing the weight before leaving.
[0017]
[Table 3]

[0018]
・ In the above table, “Large / Middle” indicates that the creep goo sound level is (Large) when absorbing moisture and (Middle) when wet, (less than) when absorbing moisture, ( Small) The following are acceptable levels.
[0019]
【The invention's effect】
According to the present invention, not only when the friction pad absorbs moisture after parking for a long time such as at night, but effectively the creep goo sound that may come out from the friction material when the rotor and friction pad become wet during car washing etc. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet showing an example of a manufacturing process of a friction material of the present invention.

Claims

A brake friction material comprising an aramid fiber as a fiber base material, comprising a fiber base material, a friction modifier, and a binder, wherein the average equilibrium moisture content of the entire aramid fiber is 3% or less. .