摩擦係数がブレーキシューのライニング性能に与える影響: フリートガイド

荷物を積んだトレーラーを牽引する 6x4 トラクターは、朝の庭でドラム缶が冷えていても、長い山を下りた後で熱くても、どの車輪位置でも同じ予測可能な停止トルクを必要とします。交換用のブレーキシューライニングが間違った摩擦係数で取り付けられている場合、最初の不満は通常、ブレーキペダルの移動が長い、ドラムが温かい、ライニングが数週間以内に光沢を帯びるなど、漠然としたものです。根本的な原因がライニングの厚さや自動たるみ調整装置にあることはほとんどありません。ライニング材の摩擦係数です。

摩擦係数 (μ) は、ブレーキシューのライニング性能に最も影響を与えるパラメータです。 アクチュエータが生成できる制動トルクの量、ドラム温度の上昇に伴うトルクの減衰の速さ、ライニングとドラムの摩耗の速さが決まります。 誤解すると、どんなに慎重に取り付けても、高級なハードウェアを使用しても、ブレーキは修理できません。

ブレーキライニングの実際に測定される摩擦係数

摩擦係数は、ライニングとドラムの界面で発生する接線力と、ライニングをドラムに押し付ける垂直抗力との比です (μ = F/N)。固定された物理定数ではありません。同じ配合でも、温度、滑り速度、接触圧力、ドラム表面仕上げ、湿度に応じて異なる値が得られる可能性があります。

耐久性の高いドラム ブレーキの場合、実際のライニングの公称係数は 0.35 ～ 0.45 であり、多くの欧州の OE 仕様は 0.38 ～ 0.42 の範囲内にあります。コールドベンチテストでライニングの評価が 0.40 であったが、ドラム表面が約 350°C を超えると 0.28 に低下した場合、ブレーキは空気圧回路が設計されたトルクを生成できなくなります。ドライバーが強く押すと、電子システムが補正し、残りのブレーキに過負荷がかかります。経験豊富なフリートが摩擦を単一の数値ではなく曲線として読み取るのはこのためです。この曲線を評価する前に、ブレーキ ライニングとブレーキ シューがどのように連携するかを理解しておくと役立ちます。これは、ライニングが摩擦を生成し、シューがドラム アセンブリ内で摩擦を伝達するためです。

フリクションレターコードとその意味

この問題を管理しやすくするために、ライニングのグレードは SAE J661 および同様の ECE R90 規則に基づいて 2 文字のコードで表されます。最初の文字は通常 (低温) 段階での摩擦を表し、2 番目の文字は高温段階を表します。 EE グレード (両相で 0.35 ～ 0.45) は、耐久性の高い用途によく選ばれるグレードです。 FF グレード (0.45 ～ 0.55) は、より攻撃的なコールドバイトを与えますが、余分な熱を管理できるドラムとライニングの組み合わせが必要です。より高い文字を追いかけても、自動的にアップグレードされるわけではありません。

名目上の評価では不十分な理由

2 文字のコードは広帯域であり、保証するものではありません。同じコードが刻印された 2 つのライニングは、非常に異なるフェード スロープとリカバリー動作を示す場合があります。収益サービスにおけるトラックにとって重要なのは、完全な摩擦曲線、つまり低温時の値、温度が上昇するときの挙動、フェードが始まるポイント、および冷却後に素材がどの程度完全に回復するかです。印刷されたコードは、マテリアルがどのゾーンに存在するかを示すだけです。

Burnish は見かけの係数もシフトします。実際の摩擦が安定する前に、新しいライニングをドラムに取り付ける必要があります。 2 つの表面が同じ半径になるまで、接触は狭い帯域に集中し、局所的な温度が急上昇し、有効摩擦は材料の定格値を下回ります。

摩擦係数が実際の停止性能を変える仕組み

停止トルクと作動要求

ドラム ブレーキのブレーキ トルクは、摩擦係数に作動力とドラム半径を乗じたものにほぼ比例し、S カムまたはウェッジの形状による追加ゲインが加わります。 μを 0.35 から 0.45 に上げると、同じ空気圧で 28% 近く多くのトルクが生成されます。それは無料のパフォーマンスのように聞こえますが、実際のコストがかかります。界面で発生する熱が増加し、摩擦材内部の応力が増大し、ドラムの摩耗が早くなります。

熱フェード、リカバリー、ブレーキバランス

停止するたびに、車両の運動エネルギーがライニングとドラムの境界面で熱に変換されます。ライニングの役割は、温度が上昇しても摩擦を与え続けることです。樹脂ベースの材料は過熱すると軟化して酸化するため、摩擦コードの高温相の文字が低温相の文字と同じくらい重要になります。熱的に安定したライニングは、高温相係数を低温相値と同じ帯域内に維持するため、ドライバーが坂道の途中で突然異なるブレーキフィールに気づくことはありません。

摩擦も車軸全体で一致する必要があります。左の靴を 0.42 に設定し、右の靴を 0.32 に設定すると、ハードブレーキング、不均一なドラム温度、およびより激しく作業した側の早期摩耗時に引っ張りが発生します。複数の車軸グループでは、摩擦コードの不一致により、緊急停止時に車軸間の制動寄与がシフトされ、車両が FMVSS 121 停止距離要件に準拠できなくなる可能性があります。

摩擦と摩耗のトレードオフ

摩擦が高いほど良いというわけではありません。それはエンジニアリング上のさまざまな結果を意味します。同じ作動力において、高μライニングは停止ごとにより多くの熱を生成し、回転ごとにより多くのドラム材料を除去します。また、摩擦層を介して伝わるせん断応力が増加するため、ライニング自体の摩耗も早くなります。 μが低いライニングはドラムに優しいですが、同じトルクを生成するためにより多くの力を必要とします。これは、エアシステムが限界に達している場合、スラックアジャスターが磨耗している場合、または車両が最大負荷に近い状態で動作している場合に問題となります。

通常、最も高い運用コストは不一致から発生します。つまり、色あせを修正するために OE 仕様よりも高い摩擦が取り付けられたライニングが、艶出し、ドラムに傷がつき、早期に摩耗します。サイクルごとにブレーキが熱過負荷にさらされることがないため、低摩擦仕様の方が長持ちすることがよくあります。調達の観点から見ると、最も安価なライニングが最も安価なブレーキになることはほとんどありません。現実世界のμの 0.05 の低下は、多くの場合、積載車両の停止距離の目に見える増加として現れます。

デューティサイクルの摩擦レベルの選択

選択は、ブレーキを改善するという目標からではなく、元のライニングに刻印されている OE 摩擦コードから始める必要があります。安定した速度で走行する長距離トラックは、停車ごとに発生する熱が少なく、ミドルバンドライニングで快適に過ごすことができます。ダンプ トラック、ミキサー、ゴミ収集車などの作業用車両は、繰り返し大きな運動エネルギーを放出します。公称摩擦がカタログの最大値でなくても、高温相が安定した配合が必要です。次のような中摩擦オプションが文書化されています。 4311 ブレーキライニング は、混合地域で使用する場合の優れた参照点です。標準の 16.5 インチ ドラムを搭載した車両の場合、既知の摩擦クラス内に収めることで、在庫、取り付け、ドライバーのトレーニングが簡素化されます。個別のライニングを処理するのではなく、アセンブリ全体を交換することを好むフリートは、 4707Q ライニングブレーキシュー 、摩擦材がすでに取り付けられた状態で届き、すぐに取り付けることができます。

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製造の一貫性により係数が正確に保たれます

摩擦係数は配合とプロセスの結果です。樹脂の種類、繊維の混合物、グラファイトと金属の含有量、硬化温度、研磨のすべてが変化します。これらの変数をバッチごとに保持できないメーカーは、使用中に 0.36 と同様の性能を示す 0.40 のスタンプが押されたライニングを出荷します。だからこそ、真剣な購入者は文字コードだけでなく、摩擦曲線とバッチテストレポートを求めます。制御された組立プロセスを裏付けるもの IATF 16949 認定のブレーキ部品の製造 実稼働間で予想できる変動量が変わります。

文書化された品質システムを持つサプライヤーは、既知の動作を持つ製品をリリースします。の 4709 ブレーキライニング たとえば、文書化された摩擦特性が提供されるため、交換注文は最初の注文と同様に動作します。適切な摩擦係数であっても、最終的な摩耗を防ぐことはできません。 ライニングが耐用年数に達した兆候 ドラムが損傷する前に交換のスケジュールを立てるのに役立ちます。

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ブレーキシューライニングを指定する実用的な方法

ブレーキを再構築したり、車両のライニングを調達したり、新しい製品ラインをレビューしたりする場合にも、同じ規律が適用されます。

• 元のライニングに刻印されている摩擦コードを読み、デューティサイクルが本当に変更されない限り、同じクラス内に留まります。
• 単一の公称値ではなく、ホットフェードと回復データを含む完全な摩擦温度曲線をサプライヤーに問い合わせてください。
• 車軸の両方のシューで同じ摩擦グレードを維持し、理想的には同じブレーキ グループ内のすべての車軸にわたって同じ摩擦グレードを維持します。
• ドラムの表面を検査します。ドラムが粗かったり、ひび割れていたり、硬い斑点があったりすると、ライニングの実効摩擦が変化します。
• メーカーの品質システムとテスト文書をチェックして、バッチの一貫性を検証します。

摩擦係数は市販の数値ではありません。これは、アクチュエーター、ドラム、ライニング、道路間の工学的リンクです。慎重に選択し、データで検証すれば、ブレーキ シュー ライニングは、車両が設計されたとおりの制動力、耐用年数、コスト プロファイルを実現します。