JP2010526970A - 鳴き防止シム - Google Patents

Abstract

繊維強化防振層１１０と、吸振層１２０とを有し、繊維強化防振層が、強化繊維、充填材及びバインダ材を含む、鳴き防止シム１００。また、鳴き防止シムを製造する方法、及びディスク・ブレーキからの鳴きノイズを防止する方法も提供される。

Description

本発明は鳴き防止シムに関し、より詳細には、繊維強化された防振層を含む鳴き防止シムに関する。

ディスク・ブレーキの鳴きとは、車両のブレーキ・システムから発生する高音／振動である。この鳴きは、車両の型式、ブレーキの設計、及び気象条件に応じて頻繁に発生する。車両製造業者は、車両のブレーキ及びボディにより軽いものを用いる傾向があり、これがブレーキ・ノイズの発生に拍車をかけている。

自動車の誕生以来、ブレーキ・システムのノイズ問題は発生し続けている。初期の頃は、他に多くのノイズが車両から生じたため、ブレーキ・ノイズが問題とは見なされていなかった。１９６０年代後半及び７０年代前半、車両メーカーは停止距離を大幅に縮めるディスク・ブレーキを使用し始めた。当初は、大多数のブレーキ・パッドがアスベストを主構成要素として含んでおり、その結果、ブレーキ・ノイズ問題が発生することがほとんどなかった。今日、環境問題の法律に従い、実質的に世界中のすべての主要車両メーカーがアスベストの使用を止めている。代わりに、ほとんどのメーカーがブレーキ・パッドに半金属製の摩擦材を使用している。このブレーキ・ディスクとの金属間接触が、しばしばノイズ発生を増加させてきた。

今日、世界中で製造されているほぼすべての車両は、ブレーキの鳴きを減少させる又は除去するために、ブレーキの鳴きを除去するためのノイズ防止シム／インシュレータ／ダンパを備えたブレーキ・パッドを有している。

ディスク・ブレーキによって発生する鳴きノイズは、ブレーキ・アセンブリの各部品が高周波で振動することでもたらされる振動である。複数の研究で、いくつかの可能性のある発生源から鳴きが生じ得ることが示されている。最も一般的な発生源は、ブレーキ・キャリパの各構成部品、ブレーキ・パッドの摩擦材、及びディスク・ロータである。

ブレーキの鳴きノイズを減少させる又は除去するために、キャリパとブレーキ・パッドの受板との間に鳴き防止シムが設けられている。そのような鳴き防止シムは、従来、制振材層がその両面に貼付された鋼板からなっている。ほとんどの場合、鳴き防止シムの制振材層はゴムで形成されており、厚さがおよそ１００μｍとなるように選定されている。特開昭６３−１０１５３０号公報は、制振材層がアスベスト以外の非金属繊維、エラストマー、及び充填材を含有する組成物で形成される鳴き防止シムを開示している。繊維強化制振材層はおよそ１００μｍであり、また非強化ゴムと比較して、耐摩耗性を向上させたことが示されている。米国特許第６１０５７３６号は、金属板と、その金属板のブレーキ・パッド側にのみ貼付された繊維強化組成物層とを有する鳴き防止シムであって、その金属板のピストン側がピストンと直接接触している鳴き防止シムを開示している。この繊維強化組成物は、アスベスト以外の非金属繊維、エラストマー、及び充填材を含有する。この組成物層の厚さは、２００〜８００ミクロンと決められている。開示された鳴き防止シムは、金属板が裏当てシムの介在なしでピストンと向き合い、組成物層が受板と向き合う状態で、ブレーキ・ピストンと摩擦パッドの受板との間に介装される。米国特許第６１０５７３６号では、組成物層が２００ミクロンより薄い場合、満足な制振性を得ることができず、一方、組成物層が８００ミクロンより厚い場合、鳴き防止シムに応力緩和が発生し易くなると述べられている。

本発明の目的は、従来技術の欠点を解決する新しい鳴き防止シムを提供することである。

これは、各独立請求項に記載の鳴き防止シム及び関連する各方法によって達成される。

本発明による鳴き防止シムの利点は、鳴き防止性能に優れていると共に、耐久性があり、大量生産に適していることである。

本発明の各実施例は、各従属請求項に記載されている。

図面を参照して、本発明を以下で詳細に説明する。

ディスク・ブレーキの例示的な概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの一実施例を示す概略図である。 鳴き防止シムの製造方法を示す概略図である。 連続的な接合及び切断工程ラインの例示的な概略図である。

図１は、軸線Ｃ−Ｃのまわりを回転するように配置されたディスク２０を備えるディスク・ブレーキ１０の例示的な概略図を示している。１対のブレーキ・パッド３０はそれぞれディスク側の摩擦部材５０を担持する受板４０を有している。ブレーキ・キャリパ６０は、ディスク２０の対向した各摩擦面に向かって及びそれから離れるように移動可能な各ブレーキ・パッド３０、及び各ブレーキ・パッドをディスクに向かって付勢するためのブレーキ・ピストン７０の形を呈する油圧作動手段を担持している。ブレーキ・ピストン７０は、車両の油圧ブレーキ・システムにつながれた流体経路８０によって油圧作動される。ここに開示した実施例では、ディスク・ブレーキ１０、すなわちキャリパ・ハウジング６０はブレーキ・ピストンの動作方向に移動可能であり、そのため、非ピストン側のブレーキ・パッドはキャリパ・ハウジング６０のキャリパ・フィンガー９０によって、ディスクに向かって付勢される。鳴き防止シム１００は、各ディスク・パッド３０の受板４０の近傍に配置され、ブレーキ・ピストン７０とキャリパ・フィンガー６５のブレーキ力はそれぞれ、鳴き防止シム１００を介してブレーキ・パッド３０に伝えられる。

本説明を通して、「パッド側部」という表現は、ブレーキ・パッド３０の受板４０に面する鳴き防止シム１００の側部を指し、「外側部」という表現は、非パッド側部、すなわちピストン７０又はキャリパ・フィンガー９０に面する側部を指す。いくつかのディスク・ブレーキ設計では、キャリパ・フィンガー９０が省かれ、キャリパ６０はディスク２０の両側にブレーキ・ピストン７０を備えている。しかし、本説明を通して、上記の諸表現はそのような非開示のディスク・ブレーキ構成をも含む。

従来技術では、鳴き防止シム中の繊維強化層は主として制振層と見なされ、そのような繊維強化層の厚さは、所望の制振性が得られるように選定される。例えば全体が２００μｍを超える厚さである。しかし、本出願人が見出したところによると、この種の繊維強化材は単独だと、過度に厚い場合を除いて厚さが２００μｍを十分超えていても当技術分野での現行の要求を満たす制振性を実現できないが、そのような繊維強化材は薄い層であっても防振について優れた特性を示す。一実施例、例えば図２ａ、によると、繊維強化防振層１１０及び吸振層１２０を有する鳴き防止シム１００が提供される。この繊維強化防振層１１０は、強化繊維、充填材、及びバインダ材を含み、以下で詳細に説明する。先に述べたように、繊維強化層１１０は、ゴムなど従来の防振材と同等の優れた防振性を示す。上記から明らかなように、防振という用語は単に防振用材料のみを指すのではなく、主に防振用であり、ある程度吸振又は制振用の材料を指す。したがって、本明細書で使用されている吸振材という用語は、主に吸振用である材料を指すが、防振用の材料をも指す。

一実施例によると、シム１００はパッド側部及び外側部を有し、繊維強化防振層１１０はその外側部に、吸振層１２０はそのパッド側部に配置されている。この構成によって、吸振層１２０は防振層１１０とブレーキ・パッド３０の受板４０との間に拘束される。

前述したように、繊維強化防振層１１０は、強化繊維、充填材、及びバインダ材を含む。一実施例によると、このバインダ材はエラストマー・バインダであるが、これは非エラストマーの樹脂タイプ・バインダであってもよい。従来のゴム材と比較すると、この強化繊維は材質をより強化し、法線方向の圧縮性に大きな影響を及ぼすことなく平面弾性をより減少させる。さらに、これらの繊維及び充填材で、この層中のエラストマー・バインダの量が減り、この層がより安価となる。一実施例によると、この繊維強化防振層中の繊維含有量は、重量で１０％又は１４％を超え、２３％又は３０％未満である。ただし、いくつかの応用例では、繊維含有量が３０％より多く、最大で５０％又は８０％にまでなり得る。これらの強化繊維は、個々の応用例に応じて、複数の有機繊維から選択される。有機繊維の例には、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維以外のポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ尿素繊維、ポリウレタン繊維、ポリフルオロカーボン繊維、フェノール繊維、セルロース繊維などが挙げられる。一実施例によると、強化繊維はセルロース繊維及び／又は芳香族ポリアミド繊維を含む。

充填材は、クレー、アッシュ、タルク、硫酸バリウム、重炭酸ナトリウム、グラファイト、硫酸鉛、トリポリ石、ウラストナイトなどの無機充填材、又は有機充填材であってよい。バインダ材は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリルゴム、ＮＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、塩化ポリエチレン（ＣＰＥ）、クロロ−イソブタン−イソプレンゴム（ＣＩＩＲ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ニトリルイソプレンゴム（ＮＩＲ）などのゴム・タイプのエラストマー材であってもよい。ゴム以外のエラストマーも使用することができる。別の諸実施例によると、このバインダ材は、ゴム変性フェノール樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂タイプの材料である。

一実施例によれば、吸振層１２０は粘弾性層である。この粘弾性層はアクリル・ベース又はシリコーン・ベースの接着物質など粘弾性の接着物質であってよいが、これは、ディスク・ブレーキ１０内に取り付けられたときにシムが直面する状況において適切な吸振性を有するいかなる粘弾性材料であってもよい。一実施例、例えば図２ｈ、によると、吸振層１２０は２つの剛性材板１８０の間に配置される粘性媒質１７０の層である。一実施例によると、剛板の１つはブレーキ・パッドの受板によって代用され、その際、シムは図２ｂのように構成されるが、吸振層１２０は粘性媒質である。一実施例によると、繊維強化防振層１１０は金属板などの剛板によって担持されているならば、剛性材板１８０と見なせる。そのとき、粘性媒質は少なくとも１つの側部が繊維強化防振層１１０に面している。一実施例によると、この粘性媒質はグリース又はグリース様組成物である。

一部の実施例、例えば図２ｂ〜図２ｈによると、鳴き防止シムは、金属板などの１枚又は複数枚の剛板１３０を有する。剛板１３０は、シムの拘束層として働く。そのような金属板１３０は、例えば、鉄、亜鉛メッキ鋼、ステンレス鋼、アルミニウムなどでよい。一部の実施例、例えば図２ｂ、図２ｅ、及び図２ｆ、によると、鳴き防止シムは金属板１３０を有し、繊維強化防振層１１０はシムの外側部に、吸振層１２０はシムのパッド側部に配置されている。一部の実施例、例えば図２ｅ及び図２ｆ、によると、鳴き防止シムは１つ又は複数の追加の繊維強化防振層１５０を有する。

一実施例、例えば図２ｇ、によると、鳴き防止シム１００は、そのシム１００の外側部に追加の吸振層１６０を有する。

所望の防振性を得るために、繊維強化層は、１１０μｍ、好ましくは１３０μｍより厚くなっている。一実施例によると、繊維強化防振層は、２５０μｍ、好ましくは２００μｍ、好ましくは１８０μｍ、より好ましくは１６０μｍより薄くなっている。繊維強化防振層１１０が薄くなり過ぎないことが極めて重要であり、これはその場合に防振性が低下するためである。一方、繊維強化防振層１１０が厚くなり過ぎると、圧縮性が増し、それによりブレーキの作動制御力が低下する。これは、特に圧縮後の回復過程がより長くなって、より時間がかかるためである。さらに、厚い防振層は過剰磨耗を受け、またこの層が圧縮されるため、ブレーキ・ピストンの作動移動量が増加する。その上、特に強化繊維が主に繊維強化防振層の面に配置されて、通常方向の強度がほぼエラストマー・バインダの強度に限定される場合、繊維強化防振層は、この層の厚さと共に、層間剥離の危険性が増す。

図２ａ〜図２ｈは、繊維強化防振層１１０を有する鳴き防止シム１００の複数の実施例を模式的に示している。これらの図は例示的に過ぎず、複数の異なる層の相対寸法に意味はない。図２ｂ〜図２ｈで、異なる特性を有する複数のシムをもたらす追加の及び／又は代替の複数層を有する種々の構成実施例を開示する。シムがブレーキ・パッドの受板に着設された場合、粘弾性の接着物質は、そのシムを固着して、かつ鳴き振動を減衰させる／抑制するように働く。

また、上記の諸実施例のいずれか１つによるシムをキャリパとブレーキ・パッドの間に有するディスク・ブレーキ構成も提供され、このディスク・ブレーキは、乗用車、トラック、列車、オートバイ、自転車などの適当な車両内に配置することができる。

また、本明細書で開示したタイプの鳴き防止シムを製造する方法も提供される。この方法の諸工程は図３で模式的に示され、強化繊維、充填材、及びバインダ材を含む繊維強化防振材の防振シートを用意する工程と、吸振層をこの防振シートの少なくとも一方の側部上に貼付して、シム・シートを形成する工程と、個々の鳴き防止シムをシム・シートから切り出す工程とを含む。

繊維強化防振材を防振シートの形で提供することにより当該製造方法は、対応する繊維強化防振層を湿式塗布技術で塗布し次いでその層中のバインダを架橋結合させる場合と比較すると、大きく改善できることになる。この繊維強化防振材は、防振シート寸法のパラメータが特定の所定の範囲内で与えられる限り、適切な方法によってシートの形で提供することができる。一実施例によると、シートの形を呈する繊維強化防振材は、各ロールに巻き付けられた連続した細長いシートとして提供され、製紙方法又は同様の方法によって製造される。このような製造方法の性質のため、この方法が大量生産に適しており、費用効果が高いことに加え、この方法で製造された防振シートは、寸法及び材料の性質に関して非常に小さな公差で提供することができる。

吸振層の貼付は、湿式塗布技術により、又は予成形された吸振フィルムを防振シートの表面に接合することにより行うことができる。粘弾性タイプの吸振層を有する鳴き防止シムの取扱性を向上させるために、保護フィルムを吸振層の上に貼付して、塵及び埃が表面に付着するのを防止することがでる。図２ｈで先に開示した一実施例によると、吸振層１２０は２つの剛性材板１８０の間に配置される粘性媒質１７０の層であり、その場合、吸振層の貼付方法は、粘性媒質１７０を第１の剛板１８０の表面上に貼付する付加的工程と、第２の剛板１８０を粘性媒質１７０上に配置する付加的工程とを含む。

いくつかの実施例によると、鳴き防止板は金属層１３０を有し、したがって製造方法は、金属シートを用意する付加的工程と、その金属シートを防振シート上に接合する付加的工程とを含み、吸振層が、防振シート及び／又は金属シートの少なくとも一方の非接合側部上に貼付される。

一部の実施例によると、鳴き防止板は、１つ又は複数の拘束用金属層１３０及び１つ又は複数の追加の防振層１５０を有する多層防振構造を備える。したがって、製造方法は、１枚又は複数枚の金属シート及び１枚又は複数枚の追加の防振シートを用意する付加的工程と、（１枚又は複数枚の）金属シートと追加の（１枚又は複数枚の）防振シートを交互に防振シートに接合する付加的工程とを含み、吸振層が、防振シート及び／又は（１枚又は複数枚の）金属シートの少なくとも一方の非接合側部上に貼り付けられる。

異なる複数のシート同士の接合は、そのシート間に十分強固な接着状態を形成する適切な方法で行うことができる。この接合は、圧力及び／又は熱を加える工程を含んでよく、また、樹脂、シアン、アクリル系接着剤などの結合剤を使用すること、又は加硫による工程を含んでよい。この方法が効率的になるように、接合には連続圧延が用いられ、その際、金属シートと防振フィルムはそれぞれコイル又はロールの形で提供／製造される（３１０及び３００）。

シム・シートから個々の鳴き防止シムを切り出す工程は、スタンピング又は同様の方法などの適切な方法によって行うことができる。一実施例によると、この方法は接合工程３３０の後にコイルを細幅のコイルに切断する工程３４０を含む。その後、個々のシムが細幅の各コイルから切り出される。

強固な接着状態をもたらし、接合動作の各工程を最小限にするために、接合工程の前に、結合剤を用いて金属シートを前処理することができる。また、前処理工程３２０は連続的な方法で行うことができる。

図４は、連続的な接合及び切断工程ライン４００の模式的な例を示し、一緒に接合される防振シート１１０と金属シート１３０がそれぞれコイル又はロール（４１０及び４２０）の形で提供される。２枚のシート１１０及び１３０は、１対のカレンダー・ロール４３０によって互いに押圧及び接合され、層状の防振シートを形成する。吸振層１２０は、湿式塗布工程４４０によってこの層状の防振シートの表面上に貼付される。最後に、個々の鳴き防止シム４５０が、スタンピング機４６０によって切り出される。

本発明によるシムを十分に活用するために、上記の諸実施例のいずれか１つによるシムをキャリパとブレーキ・パッドの間に配置する工程を含む、ディスク・ブレーキの鳴きを防止するための方法もさらに提供される。

Claims (25)

1. 繊維強化防振層（１１０）と、吸振層（１２０）とを有し、前記繊維強化防振層が、強化繊維、充填材及びバインダ材を含む、鳴き防止シム（１００）。
2. 前記シムがパッド側部及び外側部を有し、前記繊維強化防振層が前記外側部に、前記吸振層が前記パッド側部に配置されている、請求項１に記載の鳴き防止シム。
3. 前記繊維強化防振層中の繊維含有量が、重量で１０％〜１４％を超え、２３％〜３０％未満である、請求項１及び２のいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
4. 前記強化繊維が、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維以外のポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ尿素繊維、ポリウレタン繊維、ポリフルオロカーボン繊維、フェノール繊維、セルロース繊維などの有機繊維、及び／又はガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、溶融石英繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカー、ホウ素繊維などの無機繊維を含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
5. 前記強化繊維がセルロース繊維及び／又は芳香族ポリアミド繊維を含む、請求項４に記載の鳴き防止シム。
6. 前記吸振層が粘弾性層である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
7. 前記粘弾性層がアクリル・ベース又はシリコーン・ベースの接着物質層である、請求項６に記載の鳴き防止シム。
8. 前記吸振層が２つの剛性材板（１８０）の間に配置された粘性媒質（１７０）の層である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
9. 前記粘性媒質がグリースである、請求項８に記載の鳴き防止シム。
10. １枚又は複数枚の金属板（１３０、１４０）を含む、請求項１から９までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
11. 金属板を有し、前記繊維強化防振層が前記鳴き防止シムの前記外側部に、前記吸振層が前記鳴き防止シムの前記パッド側部に配置されている、請求項１０に記載の鳴き防止シム。
12. １つ又は複数の追加の繊維強化防振層（１５０）を有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
13. １つ又は複数の追加の吸振層（１６０）を有する、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
14. 前記繊維強化防振層（１１０、１５０）が、１１０μｍ、好ましくは１３０μｍより厚い、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
15. 前記繊維強化防振層（１１０、１５０）が、２５０μｍ、好ましくは２００μｍ、好ましくは１８０μｍ、より好ましくは１６０μｍより薄い、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の鳴き防止シム。
16. 鳴き防止シムを製造する方法であって、
    強化繊維、充填材、及びバインダ材を含む繊維強化防振材の防振シートを用意する工程と、
    吸振層を前記防振シートの少なくとも一方の側部上に貼付して、シム・シートを形成する工程と、
    個々の鳴き防止シムを前記シム・シートから切り出す工程とを含む方法。
17. 金属シートを用意する工程と、
    前記金属シートを前記防振シートに接合する工程とを含む方法であって、
    前記吸振層が前記防振シート及び／又は前記金属シートの非接合側部の少なくとも一方に貼付されている、請求項１６に記載の方法。
18. １枚又は複数枚の金属シート及び１枚又は複数枚の追加の防振シートを用意する工程と、
    前記金属シートと前記追加の防振シートを交互に前記防振シートに接合する工程とを含む方法であって、
    前記吸振層が前記防振シート及び／又は前記金属シートの非接合側部の少なくとも一方に貼付されている、請求項１６に記載の方法。
19. 前記繊維強化防振層中の繊維含有量が、重量で１０％、好ましくは１４％を超え、３０％未満、好ましくは２３％未満である、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
20. 前記接合工程の前に、結合剤を用いて前記金属シートを前処理する工程を含む、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
21. 前記接合が圧力及び／又は熱を加えることを含む、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
22. 前記接合が連続圧延を含む、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
23. 請求項１から１５までのいずれか一項に記載のシムをキャリパとブレーキ・パッドの間に配置する工程を含む、ディスク・ブレーキの鳴きを防止するための方法。
24. 請求項１から１５までのいずれか一項に記載のシムを前記キャリパと前記ブレーキ・パッドの間に備えるディスク・ブレーキ構成（１０）。
25. 請求項２４に記載のディスク・ブレーキ構成を備える車両。

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