安全性、耐久性、特定の車両に適したブレーキ ライニングを選択するにはどうすればよいですか?

ブレーキライニングとは何ですか?またその仕組みは何ですか?

ブレーキライニング ドラム ブレーキ システムのブレーキ シューに接着またはリベット留めされた摩擦材で、回転するブレーキ ドラムの内面に押し付けて、車両を減速および停止させる摩擦力を生成するように設計されています。これらはドラム ブレーキ システムの機能の中心であり、制御された摩擦によって走行車両の運動エネルギーを熱に変換します。現代の乗用車の議論ではディスク ブレーキ パッドが大部分の注目を集めていますが、ブレーキ ライニングは依然として世界中の大型トラック、バス、トレーラー、農業機械、および多くの商用車の主要なブレーキ部品であり、その用途では自己エネルギー特性、高い熱容量、および汚染に対する耐性によりドラム ブレーキが引き続き好まれています。

ブレーキ ペダルを踏むと、油圧または空気圧によってブレーキ シューが外側に向かってドラムの内面に押し付けられます。ライニング材は回転ドラムにしっかりと押し付けられ、加えられた力とライニングコンパウンドの摩擦係数に比例した摩擦が発生します。この摩擦によりドラムが減速し、ひいてはホイールと車両も減速します。減速のエネルギー全体がライニングとドラム内で熱として吸収されます。そのため、ライニング素材の熱特性は摩擦特性と同じくらい重要です。周囲温度では良好に機能するが、持続的なブレーキング熱で色あせてしまうライニングは、特に長い下り坂での商用車用途では重大な安全上の責任を負います。

ブレーキライニング材料: 実際の比較

ブレーキライニング材料の組成は、摩擦係数、耐熱性、摩耗率、騒音特性、およびさまざまなドラム材料との適合性を直接決定します。数十年にわたり、ブレーキライニング業界は、性能に対する要求と、ますます厳しくなる環境および健康に関する規制の両方によって、数世代にわたる材料技術を経てきました。これらの材質の違いを理解することは、十分な情報に基づいて交換を決定するために不可欠です。

アスベストライニング

アスベストは、その優れた耐熱性、安定した摩擦特性、低コストにより、20 世紀のほとんどの期間でブレーキライニング材料として主流でした。しかし、ブレーキの摩耗や整備中に放出されるアスベスト繊維は発がん性物質であることが証明されており、中皮腫やその他の重篤な肺疾患を引き起こします。アスベストブレーキライニングは現在、ほとんどの国で禁止または厳しく制限されており、新しいブレーキ用途には決して使用すべきではありません。アスベストの内張りがまだ取り付けられている車両は、繊維の放出や露出を防ぐために、整備中に専門家の取り扱いが必要です。

ノンアスベストオーガニック（NAO）ライニング

非アスベスト有機ライニングは、ガラス、ゴム、カーボン、ケブラーなどの繊維を有機バインダーや摩擦調整剤と組み合わせることで、アスベスト化合物に取って代わりました。 NAO ライニングは、半金属コンパウンドよりも静かでドラム表面に優しく、発塵が少ないです。主な制限は、継続的な過酷な使用下での耐熱性の低下と摩耗率の増加であり、高負荷のトラックやバスのプラットフォームよりも軽量の商用車、乗用車、低強度の用途に適しています。

セミメタリックライニング

半金属ブレーキライニングには、有機樹脂または合成樹脂で結合された 30% ～ 65% の金属含有量 (通常はスチールウール、銅繊維、または鉄粉) が組み込まれています。この金属含有量により放熱が劇的に改善され、動作温度範囲が拡大するため、セミメタリックライニングはより重量のある車両やハイサイクルブレーキ用途に最適になります。その代償として、有機化合物に比べてドラムの磨耗が大きくなり、低温での騒音が増加し、発塵が増加します。

焼結金属ライニング

焼結ブレーキライニングは、有機バインダーを使用せずに金属粉末 (通常は青銅、鉄、または銅合金) を圧縮および熱結合することによって製造されます。得られた材料は非常に耐久性があり、非常に高い温度でも一貫した摩擦係数を維持し、湿気や汚れに対する耐性が非常に優れています。焼結ライニングは、鉱山車両、軍事機器、鉄道車両、航空機などの過酷な用途に最適な選択肢です。コストが高く、ドラム表面の摩耗が激しいため、標準的な商用車や乗用車の使用には適していません。

セラミックおよび低金属ライニング

セラミック繊維強化ブレーキライニングは、非金属ライニング技術の現在のフロンティアを表しています。優れた熱安定性、非常に低い発塵、最小限のドラム摩耗、および幅広い温度範囲にわたって一貫した摩擦性能を提供します。商用車と高性能乗用車の両方で使用されることが増えているセラミックライニングは、初期の材料タイプの欠点の多くに対処していますが、通常、従来の有機または半金属の代替品よりも単価が高くなります。

理解する必要がある主要なパフォーマンス仕様

価格やブランドのみに基づいてブレーキライニングを選択するのは間違いであり、車両の安全性と運用経済性の両方を損なう可能性があります。いくつかの技術仕様は、ブレーキライニングが使用中に実際にどのように機能するかを定義しており、これらは車両の用途、重量クラス、および動作環境に注意深く適合させる必要があります。

SAE J866 摩擦コードは、ライニングを比較するための実用的なツールです。最初の文字は通常の低温摩擦係数を示し、2 番目の文字は熱サイクル後の高温摩擦係数を示します。両方の文字は、C (非常に低い、0.15 未満) から G (非常に高い、0.45 を超える) までの標準化された範囲に対応します。 「EE」とコード化されたライニングは、低温でも高温でも中程度の摩擦レベルで一貫して機能しますが、「EF」でコード化されたライニングは、加熱すると摩擦がわずかに増加します。この特性は、用途に応じて有利な場合もあれば、問題となる場合もあります。

ブレーキライニングの摩耗の認識: 無視できない兆候

磨耗したブレーキライニングは一度に破損するわけではなく、徐々に劣化し、ライニングが完全に破損するかなり前に警告の兆候が現れます。これらの兆候を早期に認識することで、緊急サービスではなく計画的な交換が可能になり、さらに重要なことに、積載された商用車や交通量の多い状況でのライニングの破損による壊滅的な結果を防ぐことができます。

• ブレーキング中にゴリゴリと金属がこすれる音は、ライニング材が金属シューのバッキングまで摩耗し、ドラムに直接接触していることを示しています。ドラムの表面が急速に破壊されているため、早急な対応が必要です。
• 油圧システムのペダルストロークの増加やブレーキペダルのスポンジ状の感触はライニングの摩耗を示している可能性がありますが、この症状は油圧システムの問題を示している可能性もあり、完全な診断が必要です。
• ブレーキ中に車両が片側に引っ張られる場合は、通常、車軸側間のライニングの磨耗が不均一であること、一方のライニングがグリースまたはブレーキ液で汚れていること、または片側のホイールシリンダーが焼き付いていることを示しています。
• 定期的なホイールオフ検査中に観察される、最小仕様を下回るライニングの厚さ (メーカーによって異なりますが、ほとんどの商用用途では通常 3mm) が観察されます。
• 継続的な使用中にブレーキフェードが発生し、降下中またはブレーキシーケンスの繰り返し中に停止距離が徐々に増加し、ライニング素材が熱動作限界に達したか、それを超えたことを示します。
• ホイール表面に過剰なブレーキダストが蓄積すると、異常に高いライニング摩耗率を示す可能性があり、用途に対する間違ったライニング仕様か、過剰な抗力を引き起こす機械的問題を示唆します。

ブレーキライニングの交換: プロセスの内容

ブレーキライニングの交換は、古い摩擦材を新しいものに交換するだけでは済まない精密な作業です。新しいライニングが正しく機能し、定格耐用年数を確実に達成できるように、ライニング交換中にドラム ブレーキ アセンブリ全体の状態を評価して対処する必要があります。ライニング交換時に手を抜くことは誤った経済的行為であり、早期の摩耗、パフォーマンスの低下、および潜在的な安全上の欠陥につながります。

ドラムの検査と再生

新しいライニングを取り付ける前に、ブレーキドラムの内径、真円度のずれ、および表面仕上げを測定する必要があります。長年のライニング接触により傷、熱亀裂、または過度のテーパーが発生したドラムは、新しいライニングが不均一に摩耗し、完全な接触面積を達成できなくなり、ブレーキ効率が低下し、騒音が発生します。メーカーの使用可能なオーバーサイズ制限内のドラムは、滑らかで真の表面に機械加工できます。最大直径の仕様を超えたドラムは交換する必要があります。ひどく摩耗したドラムに新しいライニングを取り付けようとすると、新しいライニングのコストが無駄になります。

ホイールシリンダーとハードウェアの検査

ホイールシリンダーは、ライニングを交換するたびに、漏れ、ボアの腐食、ピストンシールの状態を検査する必要があります。ホイールシリンダーが浸出すると、短期間のうちに新しいライニングがブレーキ液で汚染され、その摩擦特性が破壊され、繰り返しの交換が必要になります。リターンスプリング、アジャスター機構、ホールドダウンハードウェアも当然交換する必要があります。これらの小さなコンポーネントは人件費に比べて安価であり、ライニング交換後の故障は早期の摩耗、ブレーキの引きずり、またはブレーキ調整の損失につながります。

新しいブレーキライニングの寝具

新しいブレーキライニングでは、ライニング表面とドラムが完全に接触し、摩擦材の表面層が硬化して安定するように、制御されたベディングイン期間が必要です。商用車の場合、これには通常、ライニングメーカーの特定のベディング手順に従って、各停止の間に冷却間隔を置きながら、徐々に高速から中程度のブレーキをかける一連の操作が含まれます。新しいライニングが完全に固まる前に積極的にブレーキをかけると、ライニング表面に光沢が生じ、摩擦係数が恒久的に低下するため、ライニングを再度交換しないと修正できません。

用途に合わせたブレーキライニングの選択

ブレーキライニングの選択における最も重要な原則は、ライニングの仕様を車両の実際の動作要求に適合させることです。山岳ルートを運行する長距離トラックに都市部の軽量配送用に設計されたライニングを使用したり、重大なブレーキ熱を発生しない車両に高温の過酷な用途に適したコンパウンドを取り付けたりすることは、どちらも早期の故障や不必要なコストを招く間違いです。次のガイドラインは、アプリケーションのマッチングのための実用的なフレームワークを提供します。

• 都市部の配送車両 頻繁に低速で停止する場合は、最大熱容量よりも低粉塵、静かな動作、穏やかなドラム摩耗を優先する NAO または低金属有機ライニングの恩恵を受けます。
• 長距離トラックと高速バス 高い熱安定性と広い温度範囲にわたって一貫した摩擦を備えたライニングが必要です。これらのプラットフォームには半金属または高度なセラミック化合物が適しています。
• 建設、鉱山、オフハイウェイ機器 未舗装路面で車両総重量が高く、頻繁に激しいブレーキがかかる運転では、極度の熱的および機械的負荷に耐えられる耐久性の高い半金属または焼結金属ライニングを使用する必要があります。
• 農林業用機械 湿潤、泥、またはほこりの多い条件での動作には、優れた耐汚染性と湿潤時の安定した摩擦性能を備えたライニングが必要です。このような環境では、焼結または高密度の金属化合物が最も優れた性能を発揮します。
• トレーラーとセミトレーラー アクスルメーカーが指定するブレーキシューの形状とドラム直径に適合したライニング仕様を使用する必要があり、特に、重ブレーキ適用時のジャックナイフ現象を防ぐために、すべてのアクスルにわたってバランスのとれた摩擦係数を確保することに注意してください。

疑問がある場合は、車両またはアクスルのメーカーのブレーキ仕様書を参照し、摩擦コードを元の機器の仕様と正確に一致させてください。より高性能のライニングコンパウンドへのアップグレードは、ブレーキシステムの残りの部分（ドラム、ホイールシリンダー、作動力）もブレーキバランスや制御に悪影響を与えることなく摩擦レベルの増加に対応できる場合にのみ有益です。ブレーキ システムの効果は最も弱いコンポーネントによって決まります。ブレーキ ライニングは、エンジニアリング仕様が実際の安全性と一致する重要なインターフェイスです。