JP2010501795A - 摩耗および温度検出ユニットを備えるブレーキまたはクラッチライニング - Google Patents

Abstract

本発明は、キャリアプレート（２０）上に配置された摩擦ライニング（２２）を備えるブレーキまたはクラッチライニング（１０、１２）に関する。臨界動作温度を検出するために、検出されるべき摩擦ライニングの臨界動作温度の範囲内にある相転移温度を有する導電性材料（２４）が、摩擦ライニング（２２）内の少なくとも１つの場所に設けられる。
【選択図】 図１

Description

説明

本発明は、キャリアプレート上に配置された摩擦ライニングを備えかつブレーキまたはクラッチライニングの臨界動作温度（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を検出する手段を備えるブレーキまたはクラッチライニングに関する。

従来技術

ブレーキまたはクラッチにおける摩耗および亀裂を示す装置は、そのようなものとして従来技術から知られている。これらの装置は、このブレーキまたはクラッチライニングで実現され得る制動またはクラッチ作用が許容範囲を超えて最低水準を下回らないうちに、摩擦ライニングの臨界摩耗限界（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｗｅａｒ ｂｏｕｎｄａｒｙ）を検出または測定できるようにする。

同様に、一方で摩耗を確実に予測することができ、他方で制動作用に関してブレーキライニングとブレーキディスクの間に印加された制動圧の関数として予測することができるように、ブレーキライニング内の現在温度を提供するブレーキライニング用温度検出ユニットが知られている。

例えばドイツ特許出願公開第１００４５２１９Ａ１号明細書は、導電体が２本だけ設けられている温度検出ユニットを含む多段階ブレーキ摩耗インジケータの基本設定について記述している。一方で摩耗を測定し、他方で温度を確認するために、電流がこれらの接続部と直列接続された抵抗器とを流れることができる。摩耗の発生または温度の変化は、電気抵抗のかなりの変化から推定され得る。

さらに、ドイツ特許出願公開第１００４５２１９Ａ１号明細書は、不連続的な測定および評価についても記述しており、それにより、制動手順後に測定された全電気抵抗は、この制動手順前に存在していた全電気抵抗と比較され、次いで、全抵抗の変化部分が摩耗を測定するために使用された抵抗器の変化によるものかどうかを推定するために、論理評価が用いられ、それに基づいて、制動手順に起因する温度上昇に関する結論を導き出すことが最終的に可能である。

そのような温度および摩耗検出ユニットは比較的複雑な構造を有する。確認されるべき温度および摩耗のパラメータは、測定可能な電気信号によって直接示されるものではなく、むしろ比較的骨の折れる評価によってのみ概略的に推定することができる。温度および摩耗状態に関する受信信号は、インテリジェントソフトウェアを用いるとともに、車両の周囲データネットワークから生じるネットワーク情報によって評価される。したがって、ブレーキライニングの温度および／または摩耗が測定され得るように、多くの車両パラメータが確認されかつ処理されなければならない。

さらに、車両ブレーキが高負荷を受けたとき、例えば自動車ブレーキが高速で踏み込まれたとき、非常に高い温度がブレーキライニングの摩擦面上に生じる可能性がある。時には、摩擦ライニング全体は、摩擦ライニングをキャリアプレートに取り付けている接着層でさえも軟化したり、あるいは摩擦ライニングの機能が著しく損なわれたりするほどにまで熱くなることがある。

これは、摩擦材料をライニングキャリアプレートから分離させ、したがってブレーキまたはクラッチライニングの壊滅的な故障につながる可能性がある。

当面の課題

したがって、本発明の目的は、運転手あるいは車両の搭載電子システムなどの制御および監視電子ユニットが適切な予防、警告または対応策を開始することができるように、摩擦ライニング内の特に接着面付近のそのような臨界動作温度を検出することである。

本発明は、摩擦ライニングの臨界動作温度の簡略化された正確かつより安価な測定を可能にするという目的にも基づいている。

１つの改良例では、本発明は、臨界動作温度を測定すること並びに摩擦ライニングの摩耗限界を確認することの両方について実現する簡単かつ費用対効果の高い手段を提供することを目的とする。

本発明および本発明の有利な効果

本発明のこの基礎をなす目的は、請求項１に記載のブレーキまたはクラッチライニングを用いて達成される。本発明の他の有利な実施形態は、従属請求項に提示されている。

本発明によるブレーキまたはクラッチライニングは、キャリアプレートと、キャリアプレート上に配置された摩擦ライニングとを備える。摩擦ライニングの臨界動作温度あるいは摩擦ライニングとキャリアプレートの間の接着層の温度を検出するために、導電性材料が摩擦ライニング内の少なくとも１つの場所に設けられ、上記材料の相転移温度は、確認または検出されるべき摩擦ライニングの臨界動作温度の範囲内にある。

好ましくは、摩擦ライニング内に配置された材料は、臨界動作温度よりも低い相転移温度を有し、したがって、摩擦ライニングが例えば高い機械的応力により熱くなったときに、材料は、電気信号に基づいて検出され得るとともに、接着層または摩擦ライニングにとって重要な動作温度に達する前に既に適切にさらに処理され得る相転移を受ける。

摩擦ライニング内に配置された材料は、臨界動作温度で起こる相転移が材料の電気抵抗の変化を伴うようなものであり、あるいはその相転移が電気信号に基づいて検出され得る材料の特性の変化を引き起こすようなものでもある。

本発明の範囲内に定義されているように、相転移または付随する相転移温度という用語は、外部条件、例えば温度、圧力、磁界などの変化による材料状態の質的変化を意味する。本発明の範囲内に定義されているように、相転移は、特に、化学元素または物質混合物の集合状態（ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｓｔａｔｅ）の変化に関連する。この変化には、特に、その集合状態の典型的な変化および相転移、例えば融解、蒸発、昇華、凝固、凝縮、再昇華（ｒｅ−ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）が含まれるが、構造的な相転移、例えば結晶構造の変化、強磁性挙動と常磁性挙動の間の変化、様々な磁気秩序間の変化、あるいは強誘電的挙動と誘電的挙動の間の変化も含まれる。

本発明は、ブレーキ用摩擦ライニング並びにクラッチ用摩擦ライニングに同様に広く使用され得る。摩擦ライニングにおける本発明の温度および／または摩耗検出の考えられる応用分野としては、ディスクブレーキやドラムブレーキだけでなく、特に多目的車両並びに工作機械構造および搬送技術における摩擦クラッチ、ディスコネクト型クラッチ（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ−ｔｙｐｅ ｃｌｕｔｃｈｅｓ）およびスリップクラッチもある。

本発明の第１の有利な実施形態によれば、２本の導電体の自由端は、摩擦ライニング内の材料のすぐ近くに配置される。これらの導体端部は、導電体間で測定され得る電気抵抗が材料の相転移の結果として変化するように、材料の位置および幾何形状に対して配置される。

これに関連して、特に、導体端部は導電性材料を介して互いに接続されるものとする。材料の相転移のために、この導体端部間の接続は、遮断されるか、あるいは導電体端部間の抵抗が測れる程度に変化する態様で少なくとも影響を受ける。したがって、例えば、２本の導電体を通る電流の流れは、遮断され得るか、あるいは相転移によって確立され得る。

本発明の別の実施形態によれば、摩擦ライニング内に配置された材料は、臨界動作温度に達したときまたはその前に融解する。この場合、溶融材料は、例えば重力によって引き起こされるその形状の変化を受け、それによって２本の導電体間の電気接続が遮断されることになるものとする。

この遮断は、２本の導電体に接続された調整ユニットまたは制御ユニットによって容易に検出されかつ記録され得るものであり、したがって、適切な対策が、複雑な信号処理をする必要なしに、例えば運転手に対するディスプレイの形で即座に開始され得る。

この場合は別の方法として、ブレーキまたはクラッチライニングが初期状態にあるとき、導体端部は、導電性かつ溶融性材料の中に突出しておらず、むしろ材料が融解したときだけ導体端部間の電気接続が確立されるように互いに配置され、この接続は、電子制御ユニットによって類似した方法で検出されかつ処理され得るものとすることもできる。

適切な材料は、例えば、金属や合金だけでなく、想定される機能に適した融解温度を有する導電性有機材料でもある。

１つ改良例によれば、ブレーキまたはクラッチライニングは、臨界動作温度に達したときまたはその前に融解する材料に限定されない。臨界動作温度に達したときまたはその前に蒸発あるいは昇華する材料を使用することも可能である。

導電体材料が摩擦ライニング内に設けられたハウジング内に配置されることも同様に有利である。このハウジングは、非導電性材料で構成されることが好ましい。２つの導体端部は、ハウジングの中に突出するようにハウジングに接続される。溶融性材料を含有するこのハウジングは、前々からキャリアプレートに接続することができ、あるいは、少なくともブレーキまたはクラッチライニングの製造中に圧縮または硬化手順の前にキャリアプレート上に配置することができる。

ハウジングは、摩擦ライニングに組み込まれた材料を圧縮および／または硬化手順の間に加えられる機械的応力に対抗して効果的に保護するのに寄与する。このように、臨界動作温度を検出するための手段の機能の障害は、ブレーキまたはクラッチライニングの製造中に大部分が除外され得る。

さらに、材料をハウジング内に配置することにより、組立てが容易になり、動作温度を検出するための手段のモジュラー生産が可能にもなる。例えば、この手段は別個に予め製作され得る。

本発明の別の態様によれば、空洞が、摩擦ライニング内またはハウジング内に材料に直接隣接して設けられる。この空洞により、融解した材料の外輪郭および／または幾何形状が相転移の結果として変化することができる。材料が摩擦ライニング内に例えば固体の形で存在するか、空洞が材料の下方に位置するか、あるいは導体端部が上または横から材料の中に突出する場合、材料が融解したときに、重力のせいで融解材料が流れるにつれて位置が変わった結果、２つの導体端部間に電気接続の遮断が起こる。

材料の種類に応じて、材料に隣接する空洞は、摩擦ライニング内に直接位置するか、あるいは材料が配置されているハウジングの内部に位置することができる。このように、導電性材料は、好ましくは動作温度に達する前に融解し流れ去るので、摩擦ライニング内の材料に設けられている凹所の内部全体をふさがない。あるいは対応する方法で、導電性材料は、ハウジングの内部全体をふさがない。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、導電性材料は、ライニングキャリアプレートに直接隣接して配置される。したがって、接着層にとって重要な温度は、非常に簡単かつ確実な方法で確認され得る。この目的のために、従来技術とは対照的に、測定信号の推定または複雑な評価は不要であり、むしろ、導電性材料の融解と付随する導電体間の抵抗の変化は、ブレーキまたはクラッチライニングあるいはブレーキまたはクラッチライニングの接着層に臨界温度が存在することの直接的な兆候である。

本発明の別の有利な実施形態によれば、導電性材料は、キャリアプレート内の凹所を通って摩擦ライニングに組み込まれ得る。したがって、例えば、溶融性材料は、背後からキャリアプレートを通って摩擦ライニング構造の内部に組み込まれ得る。

これは、一方では、従来のブレーキまたはクラッチライニングに本発明による検出ユニットを後付けすることができるという利点を有する。他方では、材料の摩擦ライニングへの配置または組込みを、ブレーキまたはクラッチライニングの製造中に圧縮または硬化手順を用いて実施することもできる。

そのような圧縮または硬化手順は、通常は熱作用の下でも実施されるので、これにより、ブレーキまたはクラッチライニングの製造中に材料の機能の障害を回避することが可能になる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、導電体の少なくとも一方が、摩擦ライニングの摩耗限界までまたはその摩耗限界を越えて延びる。したがって、この導電体は、少なくとも特定の分野において、溶融性材料と摩耗限界の間をキャリアプレートの面法線（ｓｕｒｆａｃｅ ｎｏｒｍａｌ）と平行にまたはその面法線対して少なくとも斜めに走る。他方の導電体は対照的に、好ましくはキャリアプレートと平行に走り、好ましくは摩擦ライニングの上部または側部から出る。

摩擦ライニングの摩耗限界に達したとき、摩耗限界を越えて延びるかまたは少なくとも摩耗限界に接する導電体は機械的損傷を受け、その結果、２本の導体と材料とを流れる電流は遮断される。このように、簡単な手段と摩擦ライニングの中に突出するたった２つの電気接触部は、臨界温度を確実に検出するとともに、摩擦ライニングの摩耗限界に達していることを確認することができる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、２つの並列接続された電気抵抗器が摩擦ライニング内に設けられるものとし、それによって、並列回路の一方のブランチの導体は、摩擦ライニングの摩耗限界を越えて延び、溶融性材料または蒸発材料は、並列回路の他方のブランチに設けられる。２つの並列接続された抵抗器は異なる抵抗を有しており、したがって、摩擦ライニングの臨界動作温度または摩耗限界に達しているかどうかを直接または明確に確認することができる。

したがって、電流の流れは、好ましくは並列回路の一方のブランチまたは他方のブランチによって遮断され、それによって、遮断されている並列回路の特定ブランチの抵抗に応じて異なる測定可能な電気信号になる。

この目的のために、電気抵抗器は、必ずしも摩擦ライニング内に配置される必要はない。電気抵抗器は、例えば、並列回路の関連ブランチにおける摩擦ライニングの外側に位置することもできる。

本発明の追加の目的、特徴並びに有利な応用可能性について、図面を参照しながら実施形態に関する記述に基づいて以下に説明する。この場合、記述されかつ／または図示されている特徴はすべて、任意の有意義な組合せで、請求項にも、あるいはその請求項が参照する他の請求項にも関係なく、本発明の主題を構成する。

ブレーキまたはクラッチライニングの概略上面図である。 図１によるブレーキまたはクラッチライニングの断面図である。 摩耗と温度を同時に検出するための、ブレーキまたはクラッチライニングの実施形態の図である。 摩耗限界または温度限界を選択的に確認する並列電流回路の概略図である。

実施形態

図１および２は、ライニングキャリアプレート２０とその上に配置された摩擦ライニング２２とを備えるブレーキまたはクラッチライニング１０を概略図で示す。図１に示されている上面図では、溶融性材料または蒸発材料２４とそれに直接隣接する空洞２６とが摩擦ライニング２２内に設けられていることが明瞭に分かる。

この場合わずかに楕円の形状を有するこの要素２４と要素２４の下方に位置する空洞２６は、キャリアプレート２０の直上に、したがってキャリアプレート２０と摩擦ライニング２２の間の接着層の直上に静止する。

要素２４は、ブレーキまたはクラッチの動作にとって重要な温度の範囲内に相転移を有する導電性材料で構成される。この場合、特に、材料２４は、接着層にとって特に重要な温度に達する直前に融解し、重力のせいで材料２４の下方に位置する空洞２６の中に流れ落ちるものとする。

そのような融解過程が起きた場合、２本の導体２８および３０の端部間の電気接触が遮断される。この遮断は、搭載電子システムによって直接検出することができ、したがって、このシステムは、適切な対応策を自動的に開始しかつ／または車両の運転手に臨界動作状態について知らせるか、あるいは適切な警告または予防策を開始することができる。

２本の導電体２８、３０並びに空洞２６と融解材料２４の配置および幾何形状は、互いに異なることができる。したがって、両方の導体２８、３０は、とりわけ下方から空洞２６の中に突出するように配置することも可能であり、したがって、導体端部２８、３０間の電気接触は、材料２４が融解し流れ去った後でしか確立されない。

ブレーキまたはクラッチライニング１０は、融解あるいは蒸発した材料２４が２本の導体２８、３０の自由端の領域から逃れ得ることを条件として、溶融性材料２４に隣接する空洞２６なしに構成されることも同様に考えられる。

所定の温度で起こる材料２４の相転移が、材料２４の電気抵抗の非逐次変化または不連続変化になることも可能であり、材料２４の電気抵抗は、融解材料が流れ去る必要性なしに、電子評価システムによって簡単な方法で直接確認することができる。

図３は、臨界動作温度を測定するとともに摩擦ライニング２２の摩耗限界３４を検出するように機能する別の実施形態の断面を示す。このブレーキまたはクラッチライニング１２は同様に、ライニングキャリアプレート２０とその上に配置された摩擦ライニング２２とを備える。この場合、唯一の違いは、導体３２が真っ直ぐに走るのではなく、摩耗限界３４を越えて延びるかまたは摩耗限界３４に隣接する構造を有することである。

ブレーキまたはクラッチの継続的な動作の間、摩擦ライニング２２は、矢印３６で示されている摩耗方向に沿ってますます磨滅するようになる。摩耗限界３４に達すると、導電体３２は部分的に破壊または磨滅され、その結果、導体３２、３０および融解材料２４を流れる電流は遮断される。同様の電流遮断は、摩耗限界３４に達する前に既に、融解材料２４が融解し空洞２６に流れ込むほどまでに摩擦ライニング２２が熱くなったときに起こる。

図３に概略的に示されている摩擦ライニングは、簡単な手段を用いて、臨界動作温度の正確かつ確実な測定並びに摩耗限界に達しているという測定を可能にする。

摩擦ライニング２２内に少なくとも部分的に配置されている並列回路のブロック回路図１４（図４に概略的に示されている）は、摩耗限界だけでなく臨界動作温度も別々に検出できるようにする２つの異なる抵抗器３８、４０を有する。したがって、摩耗限界３４に達したときに、並列回路の左側ブランチ４２は遮断され、したがって、電流はもっぱら抵抗器３８と融解材料２４と通って流れる。

対照的に、ブレーキまたはクラッチライニングの臨界動作温度に達した場合、融解材料２４が溶けてなくなることにより、並列回路の右側ブランチ４４が遮断される。両方の抵抗器３８、４０は異なるオーム抵抗を有するので、測定可能な電気信号の変化は、ブレーキまたはクラッチライニングの臨界動作温度または摩耗限界に達しているかどうかについての直接情報を提供することができる。

１０…ブレーキまたはクラッチライニング、１２…ブレーキまたはクラッチライニング１４…電流回路、２０…ライニングキャリアプレート、２２…摩擦ライニング、２４…融解材料、２６…空洞、２８…導電体、３０…導電体、３２…導電体、３４…摩耗限界、３６…摩耗方向、３８…電気抵抗器

Claims (10)

1. キャリアプレート（２０）上に配置された摩擦ライニング（２２）を備えかつ臨界動作温度を検出する手段（２８、３０、２４；３２）を備えるブレーキまたはクラッチライニングであって、導電性材料（２４）が、前記摩擦ライニング内の少なくとも１つの場所に設けられ、前記材料の相転移温度が、前記臨界動作温度の範囲内にある、ブレーキまたはクラッチライニング。
2. ２本の導電体（２８、３０、３２）の端部が、前記導電体（２８、３０、３２）間で測定され得る電気抵抗が前記材料（２４）の相転移の結果として変化するように、前記材料（２４）のすぐ近くに配置されることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
3. 前記材料（２４）が、前記臨界動作温度に達したときに融解することを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
4. 前記材料（２４）が、前記臨界動作温度に達したときに蒸発することを特徴とする、請求項１または２に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
5. 前記材料（２４）が、前記摩擦ライニング（２２）内に設けられたハウジング内に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
6. 空洞（２６）が、前記材料（２４）に直接隣接して設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
7. 前記材料（２４）が、前記ライニングキャリアプレート（２０）に直接隣接して配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
8. 前記材料（２４）が、前記キャリアプレート（２０）内の凹所を通って前記摩擦ライニング（２２）に組み込まれ得ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
9. 前記摩擦ライニング（２２）の摩耗限界（３４）を測定するために、前記導電体の少なくとも一方（３２）が、前記材料（２４）から前記摩擦ライニングの摩耗限界（３４）まで延びることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。
10. ２つの並列接続された電気抵抗器（３８、４０）が前記摩擦ライニング（２２）内に設けられ、前記並列回路の一方のブランチの導体（４２）が、前記摩擦ライニング（２２）の前記摩耗限界（３４）まで、または前記摩耗限界（３４）を越えて少なくとも部分的に延び、前記材料（２４）が前記並列回路の他方のブランチ（４４）に配置されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のブレーキまたはクラッチライニング。

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