(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な反摩擦材料とともに使用され、摩擦面を有しているブレーキ要素であって、該摩擦面が、互いに対して間隔をおかれており且つ前記反摩擦材料の回転方向に対して実質的に垂直な第１および第２の側部縁と、互いに対して間隔をおかれており且つ前記反摩擦材料の回転方向に対して実質的に平行な第３および第４の側部縁と、該摩擦面の少なくとも一部分に配置された研磨用被覆とを有している、ブレーキ要素において、前記第１および第２の側部縁の少なくとも一方には前記研磨用被覆が施されないようになされている、ブレーキ要素。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、前記反摩擦材料の表面不規則部分を研磨して除去可能となされている、ブレーキ要素。
【請求項３】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、前記第３の側部縁から前記第４の側部縁まで延びている、ブレーキ要素。
【請求項４】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、前記反摩擦材料との間に研磨関係を確立するプロセスにて騒音を発生させないようになされている、ブレーキ要素。
【請求項５】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記第１および第２の側部縁のいずれにも前記研磨用被覆が施されないようになされている、ブレーキ要素。
【請求項６】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、前記摩擦面の実質的に中心に位置する部分に配置されている、ブレーキ要素。
【請求項７】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、少なくとも１本の細長いストライプの形態で前記摩擦面に配置されており、該ストライプが、前記反摩擦材料の回転方向に対して実質的に垂直である、ブレーキ要素。
【請求項８】
請求項７に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、前記第３の側部縁から前記第４の側部縁まで延びている、ブレーキ要素。
【請求項９】
請求項７に記載のブレーキ要素において、
前記摩擦面に２本の前記ストライプが配置されている、ブレーキ要素。
【請求項１０】
請求項１に記載のブレーキ要素において、
前記研磨用被覆が、接着剤、研磨剤、充填剤、染料剤、水およびこれらの混合物からなるグループから選択された構成要素を含んでいる、ブレーキ要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、全体として、ブレーキ要素、より具体的には、ロータを有するブレーキパッドの最初の慣らし運転期間中に発生する騒音の量を減少させ得る設計とされたパターンにてブレーキパッドの表面に設けられた磨耗防止被覆に関する。
【０００２】
【説明】
自動車又はその他の自動乗物におけるブレーキアセンブリは、全体として、自動車を部分的に又は完全に減速させ得るように互いに選択的に協働する。摩擦材料と、摩擦防止材料とを含む。ディスクブレーキ装置において、摩擦防止材料はロータである一方、ドラムブレーキ装置において、摩擦防止材料はドラムである。
【０００３】
ディスクブレーキ装置に関して、ロータは、全体として、典型的に、ブレーキパッドの表面に設けられたような摩擦材料と接触し得るようにされた表面を有する鋳鉄又はその他の金属材料から成っている。ブレーキパッドは、通常、摩擦材料を有する鋼又はその他の基層（すなわち、支持面）から成っており、摩擦材料の表面は、ロータの摩擦面と接触し得るようにされている。ブレーキパッドがロータに対して上方に付勢されたとき、２つの物体の間には、自動車が部分的に又は完全に減速するようにするのに十分な摩擦力が発生する。
【０００４】
ロータの表面と接触する間、摩擦により発生された熱に抵抗する摩擦材料は、通常、硬化した有機質又は無機質バインダーとフィラー材料との混合体から成っている。天然及び合成樹脂及びゴム化合物がバインダーとして使用されることが多く、フィラーは、通常、バインダー中に分散させた金属チップ、金属酸化物、アスベスト、鉱物綿又はその他の磨耗防止材料から成っている。
【０００５】
金属製ロータに関する１つの問題点は、ロータが酸化又は腐食し易い点である。ブレーキを頻繁に使用するならば、ロータとブレーキパッドとの間の摩擦は、通常、全ての薄い酸化膜又は腐食膜を除去するのに十分であるため、この問題点は、それ程重大とはならない。しかし、製造メーカ又は販売店の格納箇所に格納された新車の場合のように、ブレーキが相当の時間使用されない場合、ロータの摩擦面における酸化又は腐食付着物がブレーキの性能に悪影響を与える可能性がある。腐食は、極めて顕著となり、その結果、ロータの表面に食孔又は傷が生じる。その結果、ロータが所望のブレーキ性能を実現するのに不適当となる可能性がある。幾つかの場合、腐食により、ロータはブレーキパッドの摩擦材料に接着し、その結果、摩擦材料が凝集破損し又は摩擦材料がその基層すなわち支持面から分離する可能性がある。
【０００６】
この問題点に対する１つの解決策は、ロータの腐食を防止し得るように被覆し又はその他の方法で表面処理したロータを使用することである。かかる処理は、油又はグリース等、イソシアン酸塩架橋結合剤により硬化可能なアミン塩エポキシ陰極電気蒸着のような電気蒸着被覆、メラミン硬化したＯＨ官能アクリル系被覆のようなその他の硬化可能な被覆、高分子量アクリル系又はポリウレタンラテックス又は油系アルキド被覆のような熱可塑性被覆、食孔を生じさせずに、薄い酸化膜を形成することのできる酸化金属被覆、カリウムケイ酸塩溶液内に分散させた亜鉛粒子のような無機質被覆を含む。
【０００７】
処理したロータに関連する問題点は、ロータは耐食性はあるものの、処理した表面は、特に、ロータを製造する基本金属と共に、それ自体を使用する設計とされたブレーキパッド上で摩擦材料と適合させたとき、十分なブレーキ性能を提供し得ないことがしばしばであることである。
【０００８】
ブレーキの最初の慣らし運転期間（例えば、最初の２００回ブレーキ作用）の間にロータの保護被覆を除去する効果のある磨耗防止被覆をブレーキパッドに付与することが提案されている。
【０００９】
例えば、この目的のため、ブレーキパッド上の磨耗防止カーボランダム粒子の被覆を使用することが提案されている。しかし、かかる被覆は、ブレーキの新品の摩擦すなわち「素地」摩擦を望ましくない程に増大させ、その結果、予見不能な騒音を発生する、すなわち「不快な」ブレーキ作用を生ずる可能性がある。また、高レベルの攻撃性磨耗防止粒子を含むかかる被覆の場合、望ましくない性能特性を長引かせるのに十分な粒子がパッド表面に埋め込まれる可能性がある。
【００１０】
一定の時間、使用した後、表面を再処理したロータに伴い別の問題点が生ずる。表面再処理方法が不適切に行なわれ、不均一でないロータ表面となることがある。この不均一なロータ表面は、ブレーキパッドと十分に適合せず、このため、ブレーキ性能が不良となる。
【００１１】
再度、不適切な表面再処理方法の後、ロータの表面の全ての凹凸を修復するため、摩擦材料上に磨耗防止被覆を施すことが提案されている。この磨耗防止被覆は、表面の凹凸を除去し得るように基本的にロータを研磨する。これを実現するために、ブレーキパッドの摩擦材料の表面全体に磨耗防止被覆を施していた。しかし、この形態の結果、摩擦材料の後端縁に磨耗防止被覆が蓄積し、これにより、ブレーキ作動中、許容し得ない騒音レベルとなる。
【００１２】
このため、ロータを有するブレーキパッドの初期の慣らし運転期間中、すなわち、ブレーキパッドとロータとの間に圧接研磨関係が生じる期間中に発生された騒音を解消し又は緩和することが業界の重大な関心事である。この関心は、新品の製造ロータ及び表面再処理したロータにも及ぶ。この騒音の問題点は、交換用ブレーキパッドの製造メーカ及び小売業者にとって特に関心事である。ロータによるブレーキパッドの初期の慣らし運転期間中に生じる許容し得ない騒音は、コンシューマにとって不満足なものである。
【００１３】
このため、ロータによるブレーキパッドの初期の慣らし運転期間中、ロータから耐食性被覆を除去することのできるブレーキパッドが必要とされている。また、不適切に表面を再処理したロータの表面の凹凸を研磨して除去することのできるブレーキパッドも必要とされている。従って、ロータによるこの初期の慣らし運転期間中、許容し得ないレベルの騒音を発生させないブレーキパッドが必要とされている。更に、ロータによるこの慣らし運転期間中及びその期間の後の双方にて、良好なブレーキ性能を保つブレーキパッドが必要とされている。
【００１４】
【発明の概要】
本発明の一つの実施の形態によれば、回転可能な摩擦防止材料と共に使用されるブレーキ要素は、摩擦面を備えており、該摩擦面は、摩擦防止材料の回転方向に対して実質的に垂直な第一及び第二の隔たった横端縁を有し、該摩擦面は、摩擦防止材料の回転方向に対して実質的に平行な第三及び第四の隔たった横端縁を有し、該摩擦面は、その少なくとも一部分に配置された磨耗防止被覆を有し、第一及び第二の横端縁の少なくとも一方には、磨耗防止被覆が存在しない。
【００１５】
以下に簡単に説明する添付図面、本発明の以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を理解することにより、本発明及びその範囲をより完全に理解することができる。
【００１６】
幾つかの図面の全体を通じて、同一の部品は同様の参照番号で表示する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、主として、ディスクブレーキアッセンブリで使用するためのブレーキパッドに関するけれども、本発明は、ドラムディスクアッセンブリで使用するための摩擦材料に関して等しく適用され且つ使用されるということは当業者には理解されよう。
【００１８】
本発明のブレーキパッドは、ブレーキロータと接触するようになった表面を持つ摩擦材料を含み、摩擦材料の表面には研磨用被覆（すなわち、研磨剤のコーティング）又はスラリーが配置されている。研磨用被覆は、ブレーキパッドがロータと係合した初期制動中に受容不能なレベルの騒音を発生しないように、摩擦材料の表面上に所定のパターンをなして配置されている。更に、研磨用被覆は、リサーフィスが不適切なロータ上の表面の凹凸を研磨により除去できるように、摩擦材料の表面上に所定のパターンをなして配置されている。
【００１９】
摩擦材料は、実際には、半金属摩擦材料、低金属摩擦材料、アスベスト有機材料、サーメット、及び他の当該技術分野で周知の材料等の制動システムで有用な任意の種類の材料であるのがよい。
【００２０】
本発明を実施する上で有用な摩擦材料は、一般的には、一つ又はそれ以上の熱硬化性樹脂バインダー（例えばフェノールホルムアルデヒド樹脂等のフェノール樹脂、エポキシ）、強化ファイバ（例えばアラミド、鋼、アクリル、及びもはや広く使用されていないけれどもアスベスト）、金属粉体（例えば鉄、銅、真鍮、亜鉛、アルミニウム、アンチモン、等）、固体潤滑剤（例えば二硫化モリブデン、グラファイト、コークス、硫化第二錫、三硫化アンチモン）、研磨剤（例えば酸化錫、マグネシア、シリカ、酸化鉄、アルミナ、ルチル、等）、有機充填材（例えばゴム粒子、カシューナッツ粒子、ニトリルゴム粒子）、及び無機充填材（例えばバライト、石膏、マイカ、チタネート、等）を含む。
【００２１】
本発明を実施する上で任意の適当な研磨用被覆を使用できる。本発明の一つの特徴によれば、研磨用被覆は、好ましくは、主として、水をベースとしたニトリル／フェノール系接着剤等の接着剤、ルチル（ＴｉＯ2 ）等の研磨剤、及びニグロシンをベースとした染料等の染料を含む。更に、バライト等の充填材もまた使用できる。従って、本発明の研磨用被覆は、接着剤、研磨剤、充填材、染料、及び水からなる群から選択された構成要素を含むのがよい。研磨用被覆の正確な配合は、本発明を実施する上で重要でない。というよりはむしろ、研磨用被覆を摩擦材料の表面上に配置するパターンが、本発明を実施する上で重要なのである。
【００２２】
本発明の研磨用被覆の配置パターンにより、パッドの初期摩擦が最適になり、ブレーキの作動がうまく行われないためにロータの研磨又は調整による絶え間ない不平を発生する可能性（即ちリサーフィス即ち表面仕上げが不適切なロータ）を大幅に小さくする。
【００２３】
図１、図２、及び図３を参照すると、これらの図には、本発明の好ましい実施例によるブレーキパッド１０の幾つかの図が示してある。ブレーキパッド１０を実質的に矩形であるように示したが、他の形体が考えられる。こうした形体には、円形や正方形といった形体が含まれるが、これらの形体に限定されない。ブレーキパッド１０は、主に、基材即ち支持面１１、この支持面１１上に配置された摩擦材料１２、及びこの摩擦材料１２上に配置した研磨用被覆でできた一対の細長い垂直方向ストライプ１３及び１４を含む。これらのストライプ１３及び１４は、摩擦を必要とされるように高めると同時にストライプ１３及び１４を構成する研磨用被覆が制動作用中に騒音を発生しないようにするため、幅が、好ましくは、約９．５２５ｍｍ（約３／８インチ）乃至約１９．０５ｍｍ（約３／４インチ）であり、好ましくは約１９．０５ｍｍ（約３／４インチ）離して配置され、ブレーキパッド１０の摩擦材料１２の中央に配置されている。対称形体が選択される。これは、非対称形体では、内側、外側、左側、及び右側のブレーキパッドについて、別々の在庫が必要となるためである。更に、対称形体は、キャリパを安定させる。本発明の特定の作動理論に限定しようとするものではないけれども、騒音がなくなるのは、特に、ストライプ１３及び１４を構成する研磨用被覆がブレーキパッド１０の摩擦材料１２の前縁１５及び後縁１６の夫々から離されているためであると考えられ、このことは、ブレーキパッド１０の後縁１６について特に真である。ストライプ１３及び１４は、ロータの回転方向Ｒに対して実質的に垂直であるように摩擦材料１２上に配置されているということに着目することが重要である。更に、ストライプ１３及び１４が縁部１７から縁部１８まで延びており、これらの縁部１７及び１８がロータの回転方向Ｒに対して実質的に平行であるということに着目することが重要である。
【００２４】
次に図４、図５、及び図６を参照すると、これらの図には、本発明の第１の変形例によるブレーキパッド２０の幾つかの図が示してある。この実施例でも、ブレーキパッド２０は、主に、基材即ち支持面２１及びこの支持面２１上に配置された摩擦材料２２を含む。しかしながら、研磨用被覆でできた二つのストライプを使用する代わりに、単一の細長い垂直方向ストライプ２３がブレーキパッド２０の摩擦材料２２の表面上の中央に配置してある。ストライプ２３の幅は、好ましくは、約１９．０５ｍｍ（約３／４インチ）乃至約３８．１ｍｍ（約１・１／２インチ）である。好ましい実施例と同様に、この特定のパターンは、摩擦を必要とされるように高めると同時に、ストライプ２３を構成する研磨用被覆が制動作用中に騒音を発生しないようにする。本発明の特定の作動理論に限定しようとするものではないけれども、騒音がなくなるのは、特に、ストライプ２３を構成する研磨用被覆コーティングがブレーキパッド２０の摩擦材料２２の前縁２４及び後縁２５の夫々から離されているためであると考えられ、このことは、ブレーキパッド２０の後縁２５について特に真である。ストライプ２３は、ロータの回転方向Ｒに対して実質的に垂直であるように摩擦材料２２上に配置されているということに着目することが重要である。更に、ストライプ２３が縁部２６から縁部２７まで延びており、これらの縁部２６及び２７がロータの回転方向Ｒに対して実質的に平行であるということに着目することが重要である。
【００２５】
次に図７、図８、及び図９を参照すると、これらの図には、本発明の第２の変形例によるブレーキパッド３０の幾つかの図が示してある。この実施例でも、ブレーキパッド３０は、主に、基材即ち支持面３１及びこの支持面３１上に配置された摩擦材料３２を含む。しかしながら、研磨用被覆の１個又は２個のストライプを使用する代わりに、一連の鉛直に長いストライプ３３、３４及び３５が、ブレーキパッド３０の摩擦材料３２の表面の中央に配置されている。３個のストライプが示されているが、本発明を実施するために３個未満或いは３個より多くのストライプを使用することが可能であることは当業者には理解できる。ストライプ３３、３４及び３５は、約０．９５３ｃｍないし約１．９１（約３／８インチないし３／４インチ）の幅である。この実施例において、ストライプ３３、３４及び３５は、好ましくは、斜めのパターンに整合され、仮想傾斜線Ｄに沿う摩擦材料３２の表面部分がストライプ３３、３４及び３５を備える研磨用被覆で実質的に被われるようにする。前記の実施例と同様に、この特別のパターンは、ストライプ３３、３４及び３５を備える研磨用被覆がブレーキ動作中に騒音を発生させないで必要な摩擦を向上する。本発明の動作の特別の理論に縛られることなく、騒音の除去がストライプ３３、３４及び３５を備える研磨用被覆をブレーキパッド３０の摩擦材料の前縁及び後縁、それぞれ３６及び３７、から隔てることによると信じられており、これは、特にブレーキパッド３０の後縁３７に対して事実である。ロータの回転方向Ｒに実質的に垂直になるように、ストライプ３３、３４及び３５は摩擦材料３２上に配置されていることを知ることは重要である。更に、縁３８及び３９がロータの回転方向Ｒに実質的に平行になって、ストライプ３３、３４及び３５が縁３８から縁３９に伸びていることを知ることは重要である。
【００２６】
摩擦面上に研磨用被覆を配置する工程に関して、研磨用被覆はシルクスクリーン工程によって付着させることができる。代わりに、研磨用被覆は、ロールコーティングのような他の適当な工程で付着することができるが、これに限られない。一度研磨用被覆が摩擦材料の表面に所望のパターンで付着されると、研磨用被覆は、短波長又は短波長と長波長の組み合わせのいずれかの赤外線（ＩＲ）ベルトオーブンで乾燥されかつ硬化される。被覆された部分は標準のプラント製造工程で取り扱われる。
【００２７】
研磨用被覆の厚さに関して、その厚さは、部分的に、研磨用被覆の化学成分、ロータ及びブレーキパッドを含む材料及びブレーキ組立体の動作条件を含む幾つかのファクターに依存する。しかしながら、好ましい実施例において、研磨用被覆の厚さは約０．７６ｍｍないし約０．４６ｍｍ（０．００３ないし０．０１８インチ）の範囲である。
【００２８】
本発明の一般的な教示にしたがって用意されたブレーキパッドによって発生された騒音の量対、前縁及び後縁に研磨用被覆を有するブレーキパッドによって発生された騒音の相対的な量を比較するために、幾つかの診断テストが行われた。これらのテストは研磨前（ｐｒｅ−ｂｕｒｎｉｓｈ）段階、研磨後（ｐｏｓｔ−ｂｕｒｎｉｓｈ）段階及びフェード段階（ｆａｄｅ  ｓｔａｇｅ）で行われた。これらのテストのもっとも顕著なものは、研磨前段階でり、その理由は、本発明は、主に、ブレーキパッドがロータで破損される段階において発生される騒音を除去することに関するからである。方法論に関して、ブレーキ動作中に発生される騒音の量は、１０が無騒音を示しかつ１が高レベルの騒音を表すとして、自動車の運転者によって１ないし１０の数字で与えられる。騒音データは、種々の減速レベルに対して、停止及びブレーキ温度条件の始め（ｂｏｓ）、停止の最初の半分（ｔｏｐ）、停止の第２の半分（ｓｏｓ）及び停止の終わり（ｅｏｓ）において記録された。同じ形式のブレーキパッド及び研磨用被覆が両セットのテストに対して使用され、相違は、ブレーキパッドの状面上の研磨用被覆のパターンのみであったことが理解されるべきである。ブレーキパッドの前縁及び後縁に配置された研磨用被覆を有するブレーキパッドによって発生された騒音データは、表１−３において以下のように示される。
【００２９】
【表１】
0004509381.tif 000002
【００３０】
【表２】
0004509381.tif 000003
【００３１】
【表３】
0004509381.tif 000004
【００３２】
ブレーキパッドに中心を合わせて形成された研磨用被覆の２つの垂直なストライプが設けられた、本発明により提供されたブレーキパッド（図１ないし図３参照）で発生する騒音は、以下の表４ないし表６に示されている。
【００３３】
【表４】
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【００３４】
【表５】
0004509381.tif 000006
【００３５】
【表６】
0004509381.tif 000007
【００３６】
このように、前述したデータは次のことを示している。まず、本発明によるブレーキパッドは、研磨前の段階において、いかなる騒音をも発生させない。これは研磨用被覆の特性によるものである。次に、本発明によるブレーキパッドは、研磨後の段階において、ほとんど騒音を発生させない。これも研磨用被覆の特性によるものである。また、本発明によるブレーキパッドは、ブレーキがだんだんと効かなくなるフェード（ｆａｄｅ）段階において、実質的に騒音を発生させない。これまた、研磨用被覆の特性によるものである。逆に言えば、リーディング縁およびトレーリング縁に研磨用被覆を有するブレーキパッドは、研磨前の段階で過剰な量の騒音を発生させていたことになる。
【００３７】
望ましくは、本発明における研磨用被覆は、約２０ないし５０回の停止作動の間、もつものとされる。本発明の特別な作動理論に拘束されることなく考えられることは、この期間中に、ブレーキパッドとローターとの間には許容可能な研磨関係が確立されるということである。
【００３８】
これまでに説明してきたことは、本発明の原理の例示に過ぎない。当業者にとっては、多くの変更例や改変例が容易に考えられよう。したがって、本発明を、前述した構成や過程そのものに限定して考えるべきでない。特許請求の範囲によって決められる範囲内には、本発明の多くの適正な変更例や等価物が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一つの実施の形態によるブレーキパッドの斜視図である。
【図２】  図１に図示したブレーキパッドの平面図である。
【図３】  図２に図示したブレーキパッドの端面図である。
【図４】  本発明の第一の代替的な実施の形態によるブレーキパッドの斜視図である。
【図５】  図４に図示したブレーキパッドの平面図である。
【図６】  図５に図示したブレーキパッドの端面図である。
【図７】  本発明の第二の代替的な実施の形態によるブレーキパッドの斜視図である。
【図８】  図７に図示したブレーキパッドの平面図である。
【図９】  図８に図示したブレーキパッドの端面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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