(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスクパッドユニットを腐食から保護する回路を提供すること。【解決手段】自動車のブレーキディスクパッドユニット２，３のための、腐食保護能動回路は、金属ディスク２及び、金属ディスク２を選択的に停止させるように適合されたパッド３の一方と、直流電源７と、電源７並びにディスク２及びパッド３の一方と接続可能な導電体５と、を備え、電流の機能がディスク２とパッド３との間の接触領域内に局地化されるように、パッド３がディスク２を停止させるときに、ディスク２とパッド３との間に単極電流束を生じさせる、電子回路１を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のブレーキディスクパッドユニット（２，３）のための、腐食保護能動回路であって、金属ディスク（２）及び前記金属ディスク（２）を選択的に停止させるように適合されたパッド（３）の一方と、直流電源（７）と、前記電源（７）並びに前記ディスク（２）及びパッド（３）の一方と接続可能な導電体（５，６）と、を備え、電流の機能が前記ディスク（２）と前記パッド（３）との間の接触領域内に局地化されるように、前記パッド（３）が前記ディスク（２）を停止させるときに、前記ディスク（２）と前記パッド（３）との間に単極電流束を生じさせる電子回路を形成する、腐食保護能動回路。
【請求項２】
前記ディスク（２）とパッド（３）との間の接触を示す、制御信号（Ｓ）に従って前記電流を制御する、制御ユニット（４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記制御信号（Ｓ）は、パーキングブレーキを適用した条件を示すことを特徴とする、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記制御ユニット（４）はタイマー（Ｃ）を起動して、単極の間欠的な電圧を前記ディスク（２）及びパッド（３）の前記一方に適用するか、又は前記ディスク（２）とパッド（３）との間に単極の間欠的な電流を生じさせることを特徴とする、請求項２又は３に記載の回路。
【請求項５】
前記制御ユニット（４）によって制御され、開放位置と、前記ディスク（２）が前記電源（７）に電気接続されるように適合された接触位置との間で選択的に移動可能である、作動装置（８）を備えることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項６】
前記作動装置（８）が、前記ディスク（２）上の前記パッド（３）により使用される、起動（Ｔ）上における接触によって、前記ディスク（２）の周辺部を前記電源（７）と接続させるために、配置される、ことを特徴とする、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記制御ユニット（４）が、少なくとも１周期に従って、前記単極の間欠的な電圧又は電流を適用し、周期は、電圧又は電流が第１レベルである工程と、電圧又は電流が前記第１レベルよりも高い第２レベルである更なる工程と、を含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の回路。
【請求項８】
前記制御ユニット（４）が、１周期が前記電圧又は電流が前記第１レベルにある前記工程を開始するように、単極の間欠的な電圧又は電流を適用することを特徴とする、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記制御ユニット（４）が、前記更なる工程の前記持続時間が前記工程の持続時間よりも短かくなるように、前記単極の間欠的な電圧又は電流を適用することを特徴とする、請求項７又は８のいずれかに記載の回路。
【請求項１０】
前記制御ユニット（４）が、前記周期の前記持続時間が１時間超えて持続するように、単極の、間欠的な電圧又は電流を適用する、請求項７〜９のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１１】
前記制御ユニット（４）が、前記パッド（３）の摩擦材料の組成に関する保存されたデータに従って前記第２レベルを選択することにより、単極の間欠的な電圧又は電流を適用する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１２】
前記第２レベルが、０．５アンペアよりも低いレベルの電流であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１３】
前記パッド（３）を備え、前記パッドを接地するか、前記パッド（３）を前記電源（７）に接続するために、導電体（６）を更に備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１４】
自動車のディスクパッドユニットの能動腐食保護のためのキットであって、
前記ディスク（２）又は前記パッド（３）を電源（７）に接続するか、前記ディスク（２）又は前記パッド（３）を接地するように適合された、導電体（５，６）と、
−電圧又は電流のいずれかを適用することによって、開放位置と、前記ディスク（２）が前記電源（７）に電気的に接続される接触位置との間で選択的に移動可能である、作動装置（８）と、
−制御信号（Ｓ）に従って、単極の電圧又は電流を適用し、前記電流の作用が、前記ディスク（２）と前記パッド（３）との間の接触領域に局地化されるようにして、前記パッド（３）が前記ディスク（２）を静止させる際に、前記ディスク（２）と前記パッド（３）との間に電流束を生じさせるように、前記接触位置で前記作動装置（８）を制御する、制御ユニット（４）と、を備える、キット。
【請求項１５】
自動車のディスクパッドユニット（３）の能動腐食保護の方法であって、
−ディスク（２）又はパッド（３）と、直流電源（７）との間に電気接触を提供する工程と、
−電流の作用が、前記ディスク（２）と前記パッド［３］との間の前記接触領域において局地化されるように、前記パッド（３）が前記ディスク（２）を静止させるときに前記ディスク（２）と前記パッド（３）との間に単極電流束を生じさせる工程と、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のブレーキディスクパッドユニットの電気防食回路、及び性能向上キット、並びにその保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のディスクブレーキシステムは、車両の速度を落とすため、又は駐車中に位置を維持するため、特に、自動車が上り坂及び下り坂で駐車し、運転者が運転席から出るために使用される。
【０００３】
駐車中、車両シャーシに固定されたキャリパー又はブレーキシューが自動車のタイヤに固定された回転金属ディスクと接触し、ディスク自体に負荷（好ましくは一定）をもたらす。特に、ディスクブレーキがパーキングブレーキとして機能するとき、湿った又は特に湿潤した環境において、長い、又は更に非常に長い停止において、腐食の電気化学的現象が、特にディスクとパッドとの間の境界において始まることがある。これは、腐食した印象を伴い、これはディスクを損傷する傾向にあり、パッドの摩擦材料とディスク（これは離脱を防ぐことができ、よって駐車位置において車両を静止させる）との間の接着を生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
腐食及び接着は、摩擦材料が低い金属容量を有するか、金属を含まない粉末を含まず、大量の熱硬化性ポリマー材料を含む場合により顕著になることが見出された。この欠点は、銅粉末などによる、従来的な摩擦粉末と比較した際に、より環境に優しいことが示されている、ポリマー粉末を含む摩擦金属の使用が、現在の規制により、促進されているために、より顕著に感じられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、ディスクパッドユニットを腐食から保護する回路を提供することである。
【０００６】
本発明の目的は、請求項１に記載の回路、請求項１４に記載のキット、及び請求項１５に記載の方法によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明はここで、添付の図面に関して記載され、これらは、非限定的な実施例の代表を示す。
【図１】本発明による、ディスクパッドユニットのための、電気防食回路を概略的に示す。
【図２】図１の拡大詳細図を示す。
【図３】図１の回路に適用される、断続的な電圧及び電流を示す。
【０００８】
図１は、自動車のブレーキ回路のキャリパーＫによって制御された、ディスク２及びパッド３のための、能動電気防食回路を全体的に示す１を備えるものとして例示される。特に、ディスク２及びパッド３は、電気を通す材料から作製され、例えば、ブレーキディスクは金属製であり、パッド３は、金属プレート及び金属プレートに固定された導電性の摩擦層を含む。回路はディスク２及びパッド３の電気防食のための設備を元々備えていない車両に取り付けられるキットとして作製されてもよく、又は自動車の元来の設備として既に備わっていてもよい。
【０００９】
本発明の一実施形態により、電気防食回路１は、ディスク２を電圧源７の陰極に接続するための導電体５、及びディスク２に適用される電圧を制御するための制御ユニット４（いくつかの動作条件において、例えば、キャリパーがディスク２を静止させるとき）を備える。更なる実施形態により、直流電圧源７の陰極は、パッド３に接続され、ディスク２は、接地するか、又は直接電圧源７の負極に接続されるかのいずれかである。パッド３の摩擦材料とディスク２との間の腐食を防ぐための、適切な極性は、摩擦材料自体の組成に依存することが証明された。特に、ディスク２が鋳鉄であるとき、パッド３の支持体は鋼又は鋼合金から成り、腐食を助長するのではなく、防ぐために、支持体に堆積される摩擦材料が鉄、銅、亜鉛、及び真鍮を含む場合（例えば、それぞれ、１０、５、２、及び２％）、極性を逆転させて、キャリパーを陰極２に接続する必要がある。全金属粉末の重量の合計比率が、摩擦材料の組成物の重量の約１５％を超える場合、このように挙動することが必要であることが見出された。
【００１０】
便利なことにまた、他の回路素子は、ディスク２とキャリパー３との間の接触領域における通電を可能にするため、電気接続を有する。例えば、ディスク２が陰極に接続される場合、パッド３は、電池の陽極若しくはシャーシＨに電気接続されるか、又は導体６を通じて接地された。パッド３が電気絶縁材料により、その独自のキャリパーに取り付けられるとき、導体６は、好ましくは、パッド３とシャーシＨ又は電池７との間で接続されるワイヤーである。上記の材料は、例えば、振動又はノイズを低減するために、パッド３の支持体とキャリパーとの間に挿入されるポリマー層である。このポリマー層は、パッド３を車両のシャーシＨから電気的に絶縁する。あるいは、導体６は、任意の導電性素子、更には、パッド３をシャーシＨに接続するキャリパーＫなどの、追加的な機能を備える素子である。更に、パッド３の摩擦材料を構成する粉末混合物の殆どが、黒鉛若しくは金属、又は金属合金から作製された導電性粉末の存在により、電気防食目的の導電体とみなされる。更に具体的に、摩擦材料の層は、その組成により、５００オーム超、多くの場合、１０００オーム超の電気抵抗を有する導体を画定し、上記電気抵抗は回路１の電流を最適値で均衡させる。上記電気抵抗のレベルは、水への暴露後、例えば、水たまりを横断する後、又は冬に除氷物質で道路が処理されたときに、生じ得る生理食塩水水溶液に暴露された後に、数分〜数十分の様々な持続時間の過渡時の後に、摩擦材料の層によって達成されることがまた証明された。
【００１１】
本発明により、制御ユニット４は、タイマーＣ、ディスク２に適用された電圧、及び便利なことにディスク２−パッド３ユニットを循環する電流を調節する制御装置を含み、かつこれは電流を活性化及び非活性化するために制御信号Ｓを入力として受け取る。特に、タイマーＣは、制御信号Ｓにしたがって、好適な方法で電圧及び電流を時間測定するか、又はこれを間欠的に時間測定するように構成されている。ディスク２に適用された電圧、又は電流は、単極であり、すなわち、極性が変化せず、好ましくは直流である（すなわち、電池によって生成される、及び／又は過渡時を覗いて一定レベルである）。本発明により、電圧又は電流は、これが可変周波数周期にも従うという意味において、間欠的である（図３）。各周期は、電圧又は電流が第１レベルである少なくとも１つの工程と、電圧又は電流が第１レベルよりも高い第２レベルである少なくとも１つの更なる工程とを有する。好ましくは、自動車電池を好適に備える、電圧源７の充電量を保存するために、電圧又は電流の第１レベルはゼロである。
【００１２】
より高い電圧、又は電流の工程の持続時間は、防食効果の有効性を損なうことなく、より低い又はゼロ電圧又は電流工程よりも短いことがあることが証明された。各周期のより高い電圧、又は電流工程の持続時間は、より低い又はゼロ電圧又は電流工程の持続時間よりも、少なくとも３倍長い。良好な結果はまた、比率が１０超の周期においても得られた。
【００１３】
更に、周期の周波数は、好ましくは低く、１周期／時間未満である。特に、制御ユニット４が制御信号Ｓを受信するとき、第１周期が好ましくは第１工程において開始する。更に、制御ユニット４は、電池７の充電レベルを示す信号を生成し、電池７の充電レベルが規定の閾値を下回る際に、間欠的な電圧又は電流を自動的に停止してもよい。
【００１４】
制御ユニット４はまた、パッド３の摩擦材料の組成、持続時間及び／又は電圧又は電流のレベルとの関係における間欠的な電圧又は電流の周期とそれぞれ関連する、記録されたデータベースにしたがって、電圧又は電流レベルの値をプログラミングすることができる。ディスク２が鋳鉄であり、パッド３の支持体が鉄から作製されている試験において、パッド３の摩擦材料が金属粉末を含まず、黒鉛粉末及び熱硬化性材料を有する場合、摩擦材料がより高い割合の金属粉末、又は金属合金ベースを有する場合に必要とされる電圧又は電流のレベルよりも低いレベルの電圧又は電流で、パッド３とディスク２との間の接着を打ち消す、同様の効果が得られることが証明された。更に、パッド３とディスク２との間の接着に対する同等の保護において、必要とされる電流レベルは、パッド３によって担持される摩擦材料中の金属の重量％と共に増加することが証明された。この点において、防食効果を得るために、ディスク２とパッド３との間の極性を逆転することが必要であり得る。
【００１５】
回路１の動作の有効性を示す方法は、ディスク２−パッド３ユニットが、パーキングブレーキの機能に対応し、湿潤の環境条件、場合により侵食性の環境（食塩又は他の物質の溶液）（これは、ディスク２、及びパッド３の摩擦表面とディスク２との間の接着の侵食を起こしやすい）に暴露される、規定の負荷条件において動作する第１工程を含む。第２工程において、ディスク２−パッド３ユニットへの負荷はが解放され、これは好ましくは、ディスク２とパッド３との間における圧力の不在下において、相対回転を得るように、ディスク２とパッド３との間にトルクがかかるように、連続的な方法で測定される。
【００１６】
このテストに関連して、他の条件は全て同じとして、相対回転を得るために測定されたトルク係数の最大値を維持するためにディスク２−パッド３ユニットに適用されなくてはならないアンペアで測定される電流のレベルは、パッド３の摩擦層内の金属粉末、又は含まれる金属合金の割合と比例して増加すことがまた示された。
【００１７】
鋳鉄ディスク２及び鋼支持体のパッド３の場合においてまた、現在使用され、より高い比率の金属粉末又は金属合金を含む摩擦材料の場合、ディスク２−パッド３ユニットに、０．９アンペア未満、好ましくは０．６アンペア未満の最大レベルを有する間欠的な電流が流れるときに、いずれの場合においても低レベルの離脱トルクが測定されることが、証明された。間欠的な電流の最大レベルは、パッド３の摩擦層が９０重量％以上の金属粉末を有する際に、代替的に０．３アンペア未満である。摩擦材料が、金属粉末又は金属合金を含まない場合、腐食に対して適切な割合を確保する電流レベルは、０．１アンペア未満である。試験は、以下の摩擦材料を有するパッドで実行された。
【００１８】
Ａ組成物：１％のアラミド繊維、１２％のフェノール樹脂、１７．６％のクロマイト、６．５％のスズ硫化物、１４．４％のバライト、７％酸化アルミニウム、１５．５％の黒鉛、２０％の鉄、５％の銅、１％のゴム（１５％より高い比率の金属粉末）；
Ｂ組成物：３％アラミド繊維、９．５％フェノール樹脂、１５％クロマイト、８％スズ硫化物、２３．５％バライト、１０％チタンカリウム、４％黒鉛、１７％酸化ジルコニウム、４％銅、６％イオン（１０％の比率の金属粉末）；
Ｃ組成物：３％アラミド繊維、１０％フェノール樹脂、１５％クロマイト、１０％スズ硫化物、２４％バライト、１２％チタンカリウム、６％黒鉛、２０％酸化ジルコニウム（金属粉末を有さない組成物）；
試験の間に使用されるパッド３の金属プレートの材料は、Ｓ２７５ＪＲ（ＥＮ１００２５による）、及びＳ４２０ＭＣ（ＥＮ１０１４９による）と称される。
【００１９】
本発明により、制御ユニット４は、例えば、パーキングブレーキの挿入を示し得る制御信号Ｓにより、間欠的な電流の周期の開始を制御する（すなわち、車両停止時、ユーザーによりキーでエンジンが切られたとき、長い停止の場合にはユーザーが車両内に存在せず、及び／又は車両のドアが閉じられ、ロックされるとき、パッド３がディスク２を静止させる）。パーキングブレーキブレーキのモードは、ユーザーがコックピット内のスイッチを押すことにより手動で直接的に、又はブレーキペダルの作動又は歯車の係合など、ユーザーの動作の結果として自動的に、様々な方法で切り替えることができるパーキングブレーキのモードがオフになると、制御ユニット４は、ディスク２−パッド３ユニットにより、間欠的な電圧又は電流の適用を停止する。
【００２０】
図１の実施形態により、回路１はまたディスク２を電池７に選択的に接続するために、作動装置８を含む。作動装置８は、回路１が開く開放位置と、ディスク２が電池７の陰極に接続される接触位置（図２の破線）との間で移動可能であり、したがってディスク２は、電池７の対応する極に選択的に（恒久的にではなく）接続される。例えば、接触位置において、導電体５は、ディスク２又はタイヤＰに対して回転可能に固定された別の要素のいずれかと接触し、これは回路１が閉じるときに、ディスク２によって電圧又は電流を適用することができる。ディスク２と導電体５との間の電気接触の点は、ディスク２の周辺部（ここでパッド３の摩擦材料が、使用後、ディスク２に軌道Ｔを形成する）に便利に配置される。この軌道Ｔは実際、使用のためにディスク２の比較的清浄な表面であり、したがって電気接触にとって好ましい。
【００２１】
好ましくは、作動装置８は、制御ユニット４によって制御され、少なくとも間欠的な電圧又は電流の第１周期の第２工程が開始するときに、ディスク２を電池７の対応する極に接続しなくてはならない。好ましくはディスク２は、制御ユニット４が間欠的な電圧又は電流を中断する信号を受信するまで、作動装置８によって電池７の対応する極に接続されたままである。あるいは、開放位置と接触位置との間及びその反対の切り替えが、それぞれ、間欠的な電圧又は電流の各周期のより高い電圧又は電流工程の開始時及び終了時を規定する。
【００２２】
好ましくは、パッド３はむしろ、パッド３がディスク２を静止させる際の、ディスク２とパッド３との間の接触領域を通じて電流が通過し得るように、電池７の他方の極に恒久的に接続される。
【００２３】
回路１の動作は以下の通りである。
ディスク２に適用される間欠的な電圧は、例えば、生理食塩水物質を含む可能性がある、水として定義される、侵食性の環境において、ディスク２において生じる腐食反応を、単独で遅らせるか、又は相殺することができる。防食硬化を得るために、ディスク２に達する電荷の量が重要であることが証明された。保護効果は電荷がディスク２に到達する様式により（すなわち、頻度、及び一般的には電荷がディスク２に到達する時間の配分により）、あまり影響されないか、又は影響されない。更に、ディスク２及びパッド３の両方は、電流がディスク２とパッド３の摩擦材料との間の境界面を横断するように誘導されるように、分極される。このようにして、電流の作用は、腐食が最も進む区域に局地化される。
【００２４】
直流電源７によって誘起される電荷は、例えば、電気回路の構成要素（すなわち、ディスク２及びパッド３）を大きく悪化させることなく、腐食作用を打ち消す。
【００２５】
本発明による回路１の利点は以下の通りである。
ディスク２及びパッド３の両方が電気回路の電極として機能するとき、ディスク２のパッド３に反作用するために最も重要な領域（すなわち、パッド３の摩擦材料とディスク２との間の接触領域）に局地化される。更に、専用の犠牲電極を設け、場合によってモーターの耐用期間中に交換する必要はなく、車両１の耐用期間中に、ディスク２とパッド３との間の境界面に電流が流れる際に、構成要素が顕著に悪化することはない。
【００２６】
間欠的な電圧又は電流により、腐食からの保護のために消費される電気は大きく制限され得、したがって電池寿命７を保存する。
【００２７】
更に、ディスク２及びパッド３は、回路が、ディスク２を含むことなく、制御ユニット４、導電体５、並びに任意によりパッド３及び／又は作動装置８により得られるように、異なる企業により生産される。
【００２８】
同じ目的により、以下の場合に良好な結果が得られることが証明された：
−より高い電流レベルの工程の持続時間が、ゼロ電流又は低い電流レベルの工程の持続時間よりも短い；
−周期の周波数は、過渡時によるエネルギーの消散を避けるために、低い；
−パッド３の摩擦材料の金属粉末、及び金属合金の容量と無関係に０．９アンペア未満であるか、又は摩擦材料が金属粉末及び金属合金を含まない場合に０．１アンペア未満である；
−電流がディスク２及びパッド３に適用されるとき、周期の第１工程は、低い又はゼロのレベルを有し、パッド３の摩擦層によって規定される電気抵抗のレベルを安定化させる。
【００２９】
作動装置８は、特に回路１が元々の設備としてではなく、改造部品として設けられる際に使用され得る。加えて、作動装置８により、回路は信頼性が高く、最小限のメンテナンスを必要とし、ディスク２−パッド３が静的である（したがって表面が接触、又は相対運動しない）ときのみ間欠的な電流が流れるために、操作が容易である。
【００３０】
最後に、添付の請求項により定義される保護の範囲から逸脱することなく、本明細書において記載及び例示される電気防食回路１に、修正又は変更を行うことが可能であることが明らかである。
【００３１】
例えば、特に、回路１が自動車のシステムの元来の装置として提供される場合、ホイールハブは、例えば、導体５に恒久的に又は開放可能に接続された固定子リング、及びディスク２に電気的に接続された固定子リングを含む、導電性回転ベアリングにより（ベアリングリングの間の電気接続は、例えば、回転本体によって得られる）、ディスク２がディスク２の金属及びパッド３の材料によって電池７の対応する電極に接続されるか又は接地するように、特に設計されてもよい。この構成においては、回路１は、制御ユニット４によって制御されるスイッチを含み、制御ユニット４に送信された制御信号Ｓに従って間欠的な電流が流れ、パッド３が単純に毎回ディスク２に接触しない。
【００３２】
回路１が元々の装置として設けられるとき、制御ユニット４は、自動車の制御ユニット、特に自動車の内燃機関（これは、制御信号Ｓに従って、ディスク２−パッド３を流れる、間欠的な電流を制御する）に組み込まれ得る。
【００３３】
ディスク２又はパッド３の、電池７及び電流の陽極又は負極への接続は、ディスク２及びパッド３の大きさ及び材料に依存する。
【００３４】
一般的に車両において、電池の陽極は、車両シャーシＨによって接地接続される。
有利なことに、電圧又は電流のレベルは、図３に例示されるように、防食作用の全ての適用周期中において、一定である。
【００３５】
特に、パッド３の摩擦材料の重量による金属粉末の容量が１５％を超えるとき、パッド３を電源７の陰極及びディスク２に接続する必要がある（これは通常、シャーシにより接地しており、電池への接続を必要とせず、またこの場合において、作動装置８の存在は必要ではない）。
【００３６】
通常、各キャリパーＫは対向するパッド３の一つの対を作動し、回路１は、キャリパーＫのパッド３の一方のみ又は両方に適用され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
2014173734000001.pdf