(57)【要約】【課題】簡単な構成で摩擦体の使用環境（摩擦体におけるフェード現象の有無）を使用後に精度良く推定することができる摩擦体の使用環境推定方法を提供すること。【解決手段】車輪と共に回転する回転体１０に接離される摩擦体２０の使用環境（摩擦体２０におけるフェード現象の有無）を使用後に推定する。摩擦体２０は、回転体１０に接離される摩擦部材３０と、摩擦部材３０を支持するバックプレート４０と、バックプレート４０に配設され温度に応じて色が不可逆的に変化する示温部材５０とを含む。示温部材５０は、複数であって、それぞれ、変色温度が異なる材料で形成される。使用後の摩擦部材３０の摩耗量及び示温部材５０の色に基づいて推定を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と共に回転する回転体に接離される摩擦体の使用環境を使用後に推定する摩擦体の使用環境推定方法であって、
前記摩擦体は、前記回転体に接離される摩擦部材と、前記摩擦部材を支持するバックプレートと、前記バックプレートに配設され温度に応じて色が不可逆的に変化する示温部材とを含み、
前記示温部材は、複数であって、それぞれ、変色温度が異なる材料で形成され、
使用後の前記摩擦部材の摩耗量及び前記示温部材の色に基づいて推定を行う摩擦体の使用環境推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪と共に回転する回転体に接離される摩擦体の使用環境を使用後に推定する摩擦体の使用環境推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車輪と共に回転する回転体（ディスクロータ）の摩耗限界位置付近に、表面露出時に回転体の他の部分よりも腐食しやすい材料で形成された腐食金属層を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、摩耗体（ブレーキパッド）との摺動で回転体の摺動面が摩耗し、腐食金属層が摺動面に露出すると、腐食金属層に錆が生じて回転体の他の部分とは異なる色を呈するので、ユーザは目視確認により回転体が摩耗限界位置まで摩耗したことを知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術は、回転体の摩耗について説明するが、摩擦体の過熱については言及が無い。摩擦体が過熱し摩擦体の有機成分が気化した場合、発生したガスによって摩擦体と回転体との間の摩擦係数が低下し、ブレーキが効き難くなる現象（所謂フェード現象）が生じることがある。
【０００５】
そこで、摩擦体の使用環境（摩擦体におけるフェード現象の有無）を使用後に推定することができる摩擦体の使用環境推定方法として、例えば、使用後の摩擦体の形状や色等を目視で観察することが考えられるが、この場合、精度良く推定を行うことが困難である。また、摩擦体の使用環境推定方法として、顕微鏡等の専用の分析装置を用いて使用後の摩擦体の組織等を観察することが考えられるが、この場合、専用の分析装置が必要となる。更に、摩擦体の使用環境推定方法として、使用前の摩擦体に温度センサを埋設しておき、使用時の温度センサの測定結果をデータロガーに記録することが考えられるが、この場合、構成が複雑化する。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で摩擦体の使用環境（摩擦体におけるフェード現象の有無）を使用後に精度良く推定することができる摩擦体の使用環境推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、車輪と共に回転する回転体に接離される摩擦体の使用環境を使用後に推定する摩擦体の使用環境推定方法であって、
前記摩擦体は、前記回転体に接離される摩擦部材と、前記摩擦部材を支持するバックプレートと、前記バックプレートに配設され温度に応じて色が不可逆的に変化する示温部材とを含み、
前記示温部材は、複数であって、それぞれ、変色温度が異なる材料で形成され、
使用後の前記摩擦部材の摩耗量及び前記示温部材の色に基づいて推定を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構成で摩擦体の使用環境（摩擦体におけるフェード現象の有無）を使用後に精度良く推定することができる摩擦体の使用環境推定方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車輪ブレーキの要部を示す断面図である。
【図２】摩擦体２０の構成の一例を示す概略図である。
【図３】摩擦体２０の構成の別の例を示す概略図である。
【図４】摩擦時における摩擦部材３０の摩擦面３２の温度Ｔ１と示温部材５０の外面５２の温度Ｔ２との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る摩擦体の使用環境推定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための形態について説明する。尚、以下の説明において、符号の添字ａ、ｂは位置を表す。添字ａは左側を意味し、添字ｂは右側を意味する。特に位置を区別しない場合、添字ａ、ｂを省略する。
【００１１】
図１は、車輪ブレーキの要部を示す概略図である。本実施形態の車輪ブレーキは、ディスクブレーキであって、回転体（ディスクロータ）１０、及び左右一対の摩擦体（ブレーキパッド）２０ａ、２０ｂを含み構成される。ディスクブレーキは、車輪と共に回転する円盤状の回転体１０の左右の摺動面１２ａ、１２ｂを左右一対の摩擦体２０ａ、２０ｂで押圧挟持し、摩擦力によって制動力を発現する。
【００１２】
運転者がブレーキペダルを踏み込むと、踏力がマスタシリンダ（図示せず）によって油圧に変換される。この油圧によって、ピストン１６に連結されたインナ側の摩擦体２０ａが矢印Ｒ方向に押し出される。摩擦体２０ａが回転体１０の摺動面１２ａに当接すると、反力によって浮動型のキャリパ１４が矢印Ｌ方向に移動する。これに伴い、キャリパ１４に支持されたアウタ側の摩擦体２０ｂが矢印Ｌ方向に移動して、回転体１０の摺動面１２ｂに当接する。こうして、左右一対の摩擦体２０ａ、２０ｂで回転体１０の左右の摺動面１２ａ、１２ｂを押圧挟持して、摩擦力により制動力を発現する。
【００１３】
一方、ブレーキペダルの踏み込みが解除され、油圧が低下すると、ピストン１６の側壁と油圧室１８の側壁とを連結するゴムシール（図示せず）の変形を元に戻そうとする復元力によって、ピストン１６が初期位置に戻される。これに伴って、ピストン１６に連結されたインナ側の摩擦体２０ａが回転体１０の摺動面１２ａから離間する。その際、回転体１０の面振れにより、アウタ側の摩擦体２０ｂ及びキャリパ１４が初期位置に戻される。こうして、左右一対の摩擦体２０ａ、２０ｂが回転体１０の左右の摺動面１２ａ、１２ｂから離間される。
【００１４】
図２は、摩擦体２０の構成の一例を示す概略図であり、（Ａ）はバックプレート側から見た図、（Ｂ）は（Ａ）の矢視Ａ−Ａから見た断面図である。摩擦体２０は、摩擦部材３０、バックプレート（裏金）４０、及び示温部材５０を含み構成される。
【００１５】
摩擦部材３０は、回転体１０に接離される部材である。摩擦部材３０は、複数種類の粉末（例えば、セラミックス粉末）や繊維（例えば、金属繊維やガラス繊維）を樹脂で焼き固めて形成される。摩擦部材３０の摩擦面３２と反対側の面３４（以下、「裏面３４」という）には、バックプレート４０が一体に設けられている。
【００１６】
バックプレート４０は、摩擦部材３０を支持するプレートである。バックプレート４０は、プレス鋼板等で形成される。バックプレート４０の摩擦部材３０と反対側の面４２（以下、「裏面４２」という）は、ピストン１６又はキャリパ１４に連結される。
【００１７】
示温部材５０は、バックプレート４０に配設されている。例えば、示温部材５０は、図２に示すように、バックプレート４０の貫通孔４４に充填され、外面５２がバックプレート４０の裏面４２と略面一になるよう形成されている。ここで、示温部材５０の外面５２とは、示温部材５０を基準として摩擦部材３０と反対側の面である。
【００１８】
尚、示温部材５０の形状、設置位置等に制限はなく、例えば図３に示すように、示温部材５０Ａをシート状に形成し、バックプレート４０の裏面４２に接着剤等で貼付してもよい。
【００１９】
このように、示温部材５０をバックプレート４０に配設することで、示温部材５０の摩擦面３２への露出を抑制することができる。
【００２０】
仮に、示温部材５０を摩擦部材３０に配設すると（例えば、示温部材５０を摩擦部材３０の貫通孔に充填すると）、摩擦面３２に硬度の異なる部材が露出するので、摩擦面３２が偏摩耗して、異音（ブレーキ鳴き）が発生する虞がある。
【００２１】
一方、本実施形態では、示温部材５０をバックプレート４０に配設するので、示温部材５０の摩擦面３２への露出を抑制することができ、摩擦面３２の偏摩耗を抑制することができる。これにより、異音（ブレーキ鳴き）を抑制することができる。
【００２２】
示温部材５０は、温度に応じて色が不可逆的に変化する部材である。即ち、示温部材５０は、温度が所定値に達すると色が不可逆的に変化する部材である。示温部材５０には、例えば蓚酸ニッケル・コバルト等の金属錯体が用いられる。蓚酸ニッケル・コバルトは、温度が変色温度に達すると色が変化し、その後、温度が変色温度より低くなっても色が元に戻らない。蓚酸ニッケル・コバルトの変色温度は、成分を変化させることにより、５０℃〜４００℃の間の任意の温度に設定することができる。
【００２３】
図４は、摩擦時における、摩擦部材３０の摩擦面３２の温度Ｔ１（以下、「摩擦面温度Ｔ１」という）と示温部材５０の外面５２の温度Ｔ２（以下、「外面温度Ｔ２」という）との関係を示す図である。図４に、摩擦部材３０が新品時の状態を実線で示し、摩擦部材３０が新品時から所定量Ｖ０摩耗した摩耗時の状態を２点鎖線で示す。
【００２４】
回転体１０と摩擦部材３０との摩擦時、摩擦部材３０の摩擦面３２で発生した摩擦熱が示温部材５０の外面５２へ伝達される。伝達時に摩擦熱の一部が外部に放熱されるので、図４に示すように、示温部材５０の外面温度Ｔ２は、摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１より低くなる。また、図４に示すように、摩擦部材３０が回転体１０との摺動で摩耗すると、摩擦面３２と外面５２との距離が短くなるので、摩擦面温度Ｔ１と外面温度Ｔ２との差が小さくなる。
【００２５】
摩擦部材３０が新品時の状態では、摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達し、外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆ（Ｔ２ｆ＜Ｔ１ｆ）に達したとき、摩擦部材３０の摩擦面３２付近で樹脂が気化し始める。こうして、ガスが発生すると、回転体１０と摩擦体２０との間の摩擦係数が急激に低下し、ブレーキが効き難くなる現象（所謂フェード現象）が生じる。
【００２６】
一方、摩擦部材３０が新品時から所定量Ｖ０摩耗した状態では、摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達し、外面温度Ｔ２が第３温度Ｔ２ｇ（Ｔ２ｆ＜Ｔ２ｇ＜Ｔ１ｆ）に達したとき、摩擦部材３０の摩擦面３２付近で樹脂が気化し始める。こうして、ガスが発生すると、回転体１０と摩擦体２０との間の摩擦係数が急激に低下し、ブレーキが効き難くなる現象（所謂フェード現象）が生じる。
【００２７】
尚、図４において、第４温度Ｔ１ｇは、摩擦部材３０が新品時の状態で、外面温度Ｔ２が第３温度Ｔ２ｇに達したときの、摩擦面温度Ｔ１である。
【００２８】
本実施例では、図２に示すように、示温部材５０は、複数であって、それぞれ、変色温度が異なる材料で形成される。第１示温部材５０−１は、変色温度が上記第２温度Ｔ２ｆと略一致するように構成されている。また、第２示温部材５０−２は、変色温度が上記第３温度Ｔ２ｇと略一致するように構成されている。
【００２９】
尚、第１温度Ｔ１ｆは、摩擦部材３０の構成材料等に応じて変動する。また、第２温度Ｔ２ｆ、第３温度Ｔ２ｇ、第４温度Ｔ１ｇは、摩擦部材３０の熱伝導率や形状、示温部材５０の熱伝導率や形状等に応じて変動する。
【００３０】
次に、上記構成とされた摩擦体２０の使用環境（摩擦体２０におけるフェード現象の有無）を使用後に推定する摩擦体の使用環境推定方法について説明する。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態に係る摩擦体の使用環境推定方法のフローチャートである。
【００３２】
図５のＳ１００では、先ず、使用後の摩擦部材３０の摩耗量Ｖ及び示温部材５０の色の情報を取得する。ここで、使用後の摩擦部材３０の摩耗量Ｖは、例えば、使用後の摩擦部材３０の摩擦面３２と摩擦部材３０の裏面３４との間の距離Ｄと、予め記録媒体（例えば、紙やハードディスク装置）に記録された使用前の距離Ｄ０との差分ΔＤ（＝Ｄ０−Ｄ）として算出される。
【００３３】
尚、コンピュータを用いて図５に示す処理を行う場合、Ｓ１００において、使用後の摩擦部材３０の摩耗量Ｖ及び示温部材５０の色の情報を、キーボード等の入力装置を介してユーザにより入力される情報から取得する。
【００３４】
Ｓ１０２では、摩耗量Ｖが所定量Ｖ１以下であるか否かが判別される。所定量Ｖ１は、上記所定量Ｖ０に応じて適宜設定され、例えば、上記所定量Ｖ０の半値（Ｖ１＝Ｖ０／２）であってよい。摩耗量Ｖが所定量Ｖ１以下の場合、摩耗部材２２の状態が図４に実線で示す新品時の状態に近いので、Ｓ１０４に進む。
【００３５】
Ｓ１０４では、第１示温部材５０−１の外面５２−１の色が変化しているか否かが判別される。Ｓ１０４において、色が変化していない場合（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、第１示温部材５０−１の外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆに達した履歴がない。従って、摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達した履歴がないので、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、フェード現象が発生しなかったと推定し、今回の処理は終了する。
【００３６】
上記Ｓ１０４において、色が変化している場合（Ｓ１０４、ＮＯ）、第１示温部材５０−１の外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆに達した履歴があるので、Ｓ１０８に進む。
【００３７】
Ｓ１０８では、第２示温部材５０−２の外面５２−２の色が変化しているか否かが判別される。Ｓ１０８において、色が変化していない場合（Ｓ１０８、ＹＥＳ）、第２示温部材５０−２の外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆと第３温度Ｔ２ｇとの間の温度に達した履歴がある。従って、摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆと第４温度Ｔ１ｇとの間の温度に達した履歴があるので、Ｓ１１０に進む。Ｓ１１０では、フェード現象が発生したと推定し、今回の処理は終了する。
【００３８】
上記Ｓ１０８において、色が変化している場合（Ｓ１０８、ＮＯ）、第２示温部材５０−２の外面温度Ｔ２が第３温度Ｔ２ｇを超えた履歴がある。従って、摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第４温度Ｔ１ｇを超えた履歴があるので、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、顕著なフェード現象が発生したと推定し、今回の処理は終了する。
【００３９】
一方、上記Ｓ１０２において、摩耗量Ｖが所定量Ｖ１を超える場合、摩耗部材２２の状態が図４に２点鎖線で示す摩耗時の状態に近いので、Ｓ１１４に進む。
【００４０】
Ｓ１１４では、第１示温部材５０−１の外面５２−１の色が変化しているか否かが判別される。Ｓ１１４において、色が変化していない場合（Ｓ１１４、ＹＥＳ）、第１示温部材５０−１の外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆに達した履歴がない。従って、摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達した履歴がないので、Ｓ１１６に進む。Ｓ１１６では、フェード現象が発生しなかったと推定し、今回の処理は終了する。
【００４１】
上記Ｓ１１４において、色が変化している場合（Ｓ１１４、ＮＯ）、第１示温部材５０−１の外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆに達した履歴があるので、Ｓ１１８に進む。
【００４２】
Ｓ１１８では、第２示温部材５０−２の外面５２−２の色が変化しているか否かが判別される。Ｓ１１８において、色が変化していない場合（Ｓ１１８、ＹＥＳ）、第２示温部材５０−２の外面温度Ｔ２が第２温度Ｔ２ｆと第３温度Ｔ２ｇとの間の温度に達した履歴がある。従って、使用初期に摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達した可能性があるが、直近に摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達した可能性がないので、Ｓ１２０に進む。Ｓ１２０では、フェード現象が使用初期に発生した可能性があるが、発生頻度は低いと推定し、今回の処理は終了する。
【００４３】
上記Ｓ１１８において、色が変化している場合（Ｓ１１８、ＮＯ）、第２示温部材５０−２の外面温度Ｔ２が第３温度Ｔ２ｇを超えた履歴がある。従って、使用初期に摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第４温度Ｔ１ｇに達したか、又は、直近に摩擦部材３０の摩擦面温度Ｔ１が第１温度Ｔ１ｆに達した履歴があるので、Ｓ１２２に進む。Ｓ１２２では、使用初期に顕著なフェード現象が発生したか、又は直近にフェード現象が発生したと推定し、今回の処理は終了する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、使用後の摩擦部材３０の摩耗量Ｖ及び示温部材５０の色に基づいて推定を行うので、簡単な構成で摩擦体２０の使用環境（摩擦体２０におけるフェード現象の有無）を使用後に精度良く推定することができる。この推定結果は、車両整備や、車両設計の用に供される。
【００４５】
また、本実施形態では、示温部材５０をバックプレート４０に配設するので、示温部材５０の摩擦面３２への露出を抑制することができ、摩擦面３２の偏摩耗を抑制することができる。これにより、異音（ブレーキ鳴き）を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、示温部材５０は、複数であって、それぞれ、変色温度が異なる材料で形成されるので、摩擦部材３０の摩耗量Ｖを考慮して推定を行うことができ、推定の精度を高めることができる。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４８】
例えば、上述した実施形態において、摩擦体２０を、ディスクブレーキに適用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、摩擦体２０を、ドラムブレーキに適用してもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態において、示温部材５０は、複数であって、それぞれ、変色温度が異なる材料で形成されるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、示温部材５０は、１つであって、温度に応じて色が段階的に（多段階で）且つ不可逆的に変化する材料で形成されてもよい。この場合も、摩擦部材３０の摩耗量Ｖを考慮して推定を行うことができ、推定の精度を高めることができる。また、後者の場合、前者の場合に比較して、示温部材５０の設置数が少なくなるので、設置領域を小さくしか取れないような場合でも、摩擦部材３０の摩耗量Ｖを考慮して推定を行うことができ、推定の精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  回転体
２０  摩擦体
３０  摩擦部材
３２  摩擦面
３４  裏面
４０  バックプレート
４２  裏面
４４  貫通孔
５０  示温部材
５２  外面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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