JPS599326A - デイスクブレ−キパツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディスクブレーキパッドに関するもので、更に
詳細には摩擦材とディスクの間に発生した摩擦熱のキャ
リパ−ピストンの方への伝達を少くするため可撓性黒鉛
層を設けたディスクブレーキパッドに関するものである
。

ディスクブレーキパッドは摩擦材および裏金からできて
おり、両者は一般に摩擦材のノくインダーであるフェノ
ール樹脂によって接着されている。

第１図に従来のディスクプレーキノぜラドおよびそ・の
周辺部品の構成を示す。第１図において１はディスク、
２はディスクブレーキパッド、３．３’は摩擦材、４．
４’は裏金、５はキャリパ−ピストン、６はブーツ、７
はシール、８はシリンダー、９はブレーキ液、ｌＯはキ
ャリパである。ディスクブレーキパッド２の摩擦材３は
アスベストもしくはスチールウールおよび黒鉛、金属粉
、硫酸バリウム等を、フェノール樹脂をバインダーとし
て圧縮成形して製造される。裏金４は一般にステンレス
等の金属であり、キャリパ−ピストン５にはクロムメッ
キした鋼材が用いられる。ディスクブレーキが作動する
場合、すなわち制動時には、ディスク１と摩擦材８の間
に摩擦熱が発生する。この熱量は制動開始時の車速が大
きい程大きく、すなわち運動エネルギーが熱エネルギー
に変換されるのである。これにより摩擦材表面は一般に
５１）０°Ｃ以上の温度に達し、その部分のフェノール
樹脂は分解炭化し、摩擦材は摩耗する。この熱は摩擦材
から金属製の裏金４およびピストン５を経てブレーキ液
９に伝達される。このためブレーキ液９の温度が上がり
通常の運転であれば問題がないが、急な下り坂で％に頻
繁にブレーキを使用すると、ブレーキ液が正常に機能し
なくなる、いわゆるペーパーロック現象が発生して極め
て危険である。

この傾向は、アスベストを用いた摩擦材より、熱伝：Ｘ
本の大きいスチールウールを用いた摩擦材において強く
七られれる。アスベストを用いた摩擦材を有するブレー
キを極端に頻繁に使用するテストをした場合の各部分の
温度は摩擦材３の表面で５００°Ｃ以上、摩擦材３と裏
金４の境界で８５０〜５００°Ｃ１デイスクブレーキパ
ツド２の裏面で３００°Ｃ〜３５０℃、キリパーピスト
ン５で１５０Ｃ〜２５０°Ｃでアリ、スチールウールを
用いた摩擦材のものでは更に高くなる。更にディスクブ
レーキの鳴音発生を防止するため、ディスクブレーキパ
ッド２とキャリパ−ピストン５の間に、合成ゴム等の粘
弾性物質力）らなる振動エネルギー吸収層を有するシム
を設けることが行なわれているが、ディスクブレーキパ
ッドの裏面Ｆ′１ａｎｏ°Ｃ以上に温度が上がる為、該
粘弾性物質の温度も２００°Ｃ以上に上がることが予想
され、このような高温では、合成ゴム等の粘弾性物質は
、その機能を充分に発揮できないばかりでなく、物性の
低下が促進されると考えなければならない。

このような問題点を解決するために、裏金およびキャリ
パ−ピストンを樹脂化することにより断熱し、上記シム
またはブレーキ液等の温度上昇を防止することが検討さ
れている。しかしながら裏金には３００°Ｃ以上の耐熱
性と、高温における大きな耐圧縮性、耐せん断性が要求
され、これを樹脂によって達成するのは、極めて困難で
ある。またキャリバーピストンも２００’Ｃ以上の耐熱
性とその温度における安定した摺動特性、強度および広
い温度範囲での仕法安定性が要求され、またブレーキ液
との間で物理的、化学的変化を起きないことが必要であ
るので、これ等の条件を樹脂によって同時に満たすのは
困難である。

本発明はこのような従来技術の問題点ｅこ着目してなさ
れたもので、ディスクブレーキパッドに可撓性黒鉛シー
ト層を設けることによりディスクブレーキパッドからシ
ムもしくはキャリパ−ピストンへの熱の伝達を防止し、
シム、ブレーキ液の温度上昇を防ぐことを目的とする。

本発明のディスクブレーキパッドはその裏金の裏面に可
撓性黒鉛シートを設けたことを特徴とするものである。

第２図は本発明のディスクブレーキパッドの一例を示す
もので、このディスクブレーキは摩擦材８と裏金４の裏
面に可撓性黒鉛シート層１１を備え、巣にその上に必要
に応じて薄板から成る保護層１２を備える。

本発明で使用する可撓性黒鉛シー）＆こつき以下ｄ見間
する。

天然黒鉛、キツシエ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度の層状結
晶を有する黒鉛を粉砕し、箔状小片としたものを濃硫酸
中で過マンガン酸カリウム等の酸化剤を用いて酸化反応
させると、結晶層間に眉間化合物が形成される。反応後
十分に水洗し、乾燥した後急激に８００〜１０００°Ｃ
の温度に加熱すると、層間化合物が熱分解し、硫黄酸化
物（ＳＯｘ　）が発生し、そのガス圧力により黒鉛粒子
は結晶層面に垂直な方向（以下Ｃ方向という）にｌＯ〜
２００倍Ｖこ膨張し、芋虫状の粒子（以下膨張黒鉛粒子
という）が得られる。可撓性黒鉛シートはこの膨張黒鉛
粒子をカレンダーロール成形または圧縮成形することに
よって得られる。前者による商品として二カフイルム（
日本カーボン（株）製）、グラフオイル（ユニオンカー
バイド社製）、パルカフオイル（日本バルカ製）などが
知られている。

この方法は量産に適した方法であるが、高密度（１，６
９７ｃｍ８以上）のものが得にくいため、いったんロー
ル成形したものを所望の形状にうち抜いたのち、圧縮成
形すれば高密度のものが得られる。

膨張黒鉛粒子を直接圧縮成形する方法では、該粒子のか
さ密度が極めて小さく、取扱いにくいため顆粒化する方
法が提案されている。

可撓性黒鉛シートのうち密度１．５のものの特性を第１
表に示す。第１表中で本発明に特に有用な物性は、熱伝
導度の異方性、空気中での使用温度範囲および圧縮復元
性である。該シートの面方向ノ熱伝導率はｔ　２０　Ｋ
Ｃａ’／ｍ＝ｈｒ、”ｃで、銅の３〜４唾であり、厚さ
方向の熱伝導率はその３０分の１である。また該シート
は有機物を含まないことか・フ９気中の使用温度範囲で
ある一２００°Ｃ−４５０′Ｃでその緒特性は安定であ
る。該シートの圧縮特性を第８図に示す（初期密度１．
５９／ｃｍ８１゜次に不発明に用いる可撓性黒鉛シート
の密度について説明する。

ブレーキが作用してキャリパ−ピストンがディスクブレ
ーキを押した場合、可撓性黒鉛シートがその圧力を吸収
する、すなわち可撓性黒鉛シートが圧縮変形して摩擦材
がディスク方向に移動する距離が小さくなることはブレ
ーキ本来の機能からみて好ましくない。これＶＣついて
は３００　ｋｇ／Ｃ，ｍ”の面圧（圧縮応力）をかけた
ときの歪量によって判断することが行なわれ、歪が５０
μ以下であることが必要であり、好ましくは８５μ以下
である。

各密度の可撓性黒鉛シートの８００　ｋｇ／Ｃｍ５ｔの
圧縮応力と圧縮歪率の関係を第２表に示す。

次に圧縮歪が５０μである場合のシートの厚さＸ１圧縮
歪が３５μである場合のシートの厚キｙとシートの密度
の関係を第３表に示す。シートの厚みがＸ、ｙより太き
ければ歪は５０μ、３５μより大きく、実用に適きない
。

密度１　、０９／ｍ８のものは引張り強さが４０ｋｇ／
ｃ、、＋２であるので厚さＱ、１ｌｆｉでは強度的に極
めて弱く、厚さ０．１闘では十分な断熱効果が期待でき
ないため、本発明の実施には不適当である。また密度１
．９９Ａ＋ｎ８以上のものは製造が極めて難かしいので
実用に適さない。これらの理由から本発明には密度が１
．２〜１．９り／ｃｍ８、厚みが０．０８〜０．８＋ｍ
、好ましくは１．４〜１．ｑｇ／ｃｍ８、の可撓性黒鉛
シートを用いるのが適当である。更に好ましくは密度１
．５〜１．７２／ｃｒｎ８、厚さ０．２〜０．５朋のも
のを用いるのが良い。

本発明において可撓性黒鉛シートをディスクブレーキパ
ッド本体に取りつける方法としては接着が適当である。

接着剤としては耐熱性の良いことが必要であるから、一
般には熱硬化性樹脂系のものが適する。実用には液状の
フェノール樹脂系接ニー 着剤を接着面に均一に塗布した後、加熱加圧接着すれば
よい。

本発明のディスクブレーキパッドは前記可撓性黒鉛シー
トを裏金の裏面に取りつけたものであるが、第１の好適
例においてはこの上に更に保護層を設ける。保護層はス
テンレスもしくはクロムメッキ鋼板または繊維で強化し
た合成樹脂の板を用いる。ステンレスもしくはクロムメ
ッキ鋼板につ゛いては耐熱性、強度については問題はな
いが、繊維で強化した合成樹脂板の場合は耐熱性、強度
について充分留意しなければならない。従ってガラス繊
維、カーボン繊維、金属繊維、アルミナ繊維、シリコン
カーバイト繊維、芳香族ポリアミド繊維、ホウ素繊維で
強化された熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。熱硬化
性樹脂としては耐熱性、コスト、接着性を考慮してフェ
ノール樹脂を用いるのが適当である。保護層を可撓性黒
鉛シートに取りつける方法としては、接着が一般的であ
る。接肩剤としては可撓性黒鉛シート層をディスクブレ
ーキ本体に接着する場合と同様である。接着以外の方法
としては保護Ｉ＠である板をディスクブレーキパッド本
体にビス、ネジ等で取りつける方法があるっこの方法を
用いる場合には、可撓性黒鉛シートをディスクブレーキ
本体に接着する必要はなく、ディスクブレーキパッド本
体と保護層である板の間ＩＣはざんでから保護層をディ
スクブレーキパッド本体に取り付ければよい。

本発明の第２の好適例においては可撓性黒鉛シ・−トの
両面に保護層を設けた８層の断熱積層体を裏金の裏面に
取付ける。この断熱積層体は裏金に接着して使用しても
良いが、接着しなくても使用することができる。接着せ
ずに用いた方がディスクからの振動を良く吸収するため
その効果が大きい。この３層の断熱積層体では、保護層
が２枚用いられ、第４図に示すように裏金４側を保護層
甲１Ｂ、キャリパ−ピスト５側を保穫層乙１４とする。

保護層甲１８、可撓性黒鉛シー）１１．保護層乙１４は
相互（こ接着きれる。第４図に示す例では保１ｉｆｉ層
１３は裏金に接着してない。

本発明のディスクブレーキパッドは、その裏金の裏面に
可撓性黒鉛シート層を備えているため摩擦材表面とディ
スクの間に発生した摩擦熱は可撓性黒鉛シート層に伝達
される。この可撓性黒鉛シートはその面方向の熱伝導率
が鋼の約３倍でアルミニウムに近く、熱は面方向にすみ
やかに拡散し、大気中に放熱きれる。これに対し可撓性
黒鉛シートの厚さ方向の熱伝導率は面方向の３０分の１
であり、鋼の約１０分の１であるから、断熱効果をＨす
る。また可撓性黒鉛シートは有機物を含まないため一２
０Ｑ″Ｃ〜４５０°Ｃの酸化雰囲気中で安定で七るつ）
しブレーキの便用時の温度であるａｎｏ’ｃ以上でその
特性を安定して発渾することができる。

これらの理由から本発明のディスクブレーキパッドは面
方向に熱を良く拡散し、放熱し、厚さ方向に断熱性を有
するため、摩擦材力・らシム、キャリパ−ピストンの方
向への熱の伝導を防ぎ、シムの粘弾性体、キャリパ−ピ
ストン、ブレーキ液等の温度の上昇を抑えることができ
るという効果を有する。

次に本発明を実施例ｊおよび参考例により説明する。

参考例１ 保護層としてガラス繊維強化フエ／　−ル、Ｉ’ｌｌ　
脂（以下ＦＲＰという）製の板をＦ記の方法で製造した
。

強化材としてシラン系樹脂によって表面処理を施こした
ガラスチョップ（日東紡績（株）製Ｏ８６Ｅ４０１）を
選びフェノール樹脂としてノボラック型−ｙ　−ｃ　ノ
ール樹脂（大日本インキ製プライオーフェンＪ−８７５
）を選び離型剤としてステアリン酸カルシウムを選んだ
。ガラスチョップ］　４１層ｇをヘンシェルミキサーに
入れ攪拌しながらメタノール２００ｇを添加してガラス
表面を濡らし、更にフｘ　ノー　ル樹脂１０　ｋｇ　、
ステアリン酸カルシウム２００ｇを加えて攪拌しながら
ミキサーの温度を約９０°Ｃまで上げた。生成した混合
物から１８Ｌ；Ｉをとり、これを１００＃１１１Ｘ１０
０朋の平板金型Ｖこ入れ、１８０　’Ｃ、４００ｋｇ／
ｃｍ２の圧力で圧縮成形して厚きｌ　ｍｍ密度１．８７
／ｃｍ３の薄板を得た。この薄板を１８０°Ｃで２〜８
時間ポストキュアした後、所定の形状に切り出して保腰
層を得た。

参考例２ 次の第４表に示す配合成分（重量部）を用いてアスベス
トタイプ（以下Ａという）およびスチールウールタイプ
（以下Ｂという）の２種類の摩擦材を製造した。

第　　　４　　　表 上記各配合成分をヘンシェルミキサーで十分に昆ぢした
後１８０°Ｃ％　　５００　”’／ｃｍ２で１０分１…
圧縮成形したものを１８０°Ｃで１０時間ポストキュア
して摩擦材Ａ、Ｂとした。Ａ、Ｂの１勿性イ１鉦を次の
第５表Ｖこ示す。尚Ａ、Ｂの肉厚は共Ｖこ１０胴属とし
た。

第　　　５　　　表 実施例 次の第６表に示す構造のデスクブレーキパッドを作成し
た。Ｒ１〜ＲＩＯは本発明の例で０１〜２は比較例であ
り、摩擦材は参考例２に示すＡ、Ｂを用いた。裏金はス
テンレス類とし、可撓性黒鉛シートは日本カーボン（株
）製のものを適当に圧縮して、第６表に示す、厚き、密
度のものを製作した。また保護層はステンレスまたは参
考例１に示すＦＲＰＯものを用いた。

このようにして得られたディスクプレーキノζラド（０
１〜０２　、Ｒ１〜ＲＩＯ）を４５０°Ｃに保たれた鋼
板上に摩擦材側を下にして置き、上方から５０　ｋｇ７
ｃｍ”の圧力をかけて８０秒間保った後、ディスクブレ
ーキパッドの裏面の温度を測定した。その結果を第６表
に示す（ｌサイクル温度）。この実験を２分間隔で１０
サイクル繰返した場合のディスクブレーキパッド表面の
温度を併せて第６表に示す（１０サイクル温度）。

またディスクブレーキパッドの総厚さく朋）および面圧
８００　ｋｇ／／ｃｍ”時の歪量（μ）を第６表Ｖこ併
せて示す。

次に０１，０２．Ｒ５、Ｒ６，Ｒ９，ＲＩＯを用い−Ｃ
実車テストを行なった。実車テストの条件を次の第７表
に示す。

第　　　７　　　表 実験終了後、直ちにディスク、摩擦材、パッド裏面キャ
リパ−ピストン、キャリパ−、ブレーキ液の温度（°Ｃ
）を５１足し、その結果を次の第８表に示す。

以上述べたように本発明のディスクブレーキパッドは可
撓性黒鉛シートを用いたために、放熱性、断熱性が良好
であるためキャリバーピストン、ブレーキ液の温度上昇
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のディスクブレーキパッドおよびその周辺
部品の断面図、 第２図は本発明の一例のディスクブレーキパッドの斜視
図、 第８図は密度１．５の可撓性黒鉛シートの圧縮特性図、 第４図は本発明の他の例のディスクブレーキパッドとキ
ャリパ−ピストンの側面図である。 ｌ・・・ディスク　　　　２・・・ディスクブレーキパ
ッド８・・・摩擦材　　　　４・・・裏金 ５・・・キャリパ−ピストン　　６・・・ブーツ７・・
・シール　　　　８・・・シリンダー９・・・ブレーキ
液　　１０・・・キャリパ１１・・・可撓性黒鉛層　１
２・・・保護層１８・・・保護層中　　　１４・・・保
護層乙第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】　摩擦材と裏金から成るディスクプレーキノぜラドに
   おいて、裏金の裏面に可撓性黒鉛層を取り付けたことを
   特徴とするディスクブレーキパッド。 ス　可撓性黒鉛層が、外面または両面に保護層を備えた
   特許請求の範囲第１項記載のディスクブレーキパッド。