CN101583807A - 外周波浪型制动盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种外周波浪型制动盘装置，其能够有效地防止制动颤振。周波浪型制动盘装置(1)具备固定于车轮的轮毂盘(4)、在轮毂盘(4)的外侧同心状配置的制动盘(3)、将轮毂盘(4)和制动盘(3)连结成浮动状态的连结销(5)，在制动盘(3)的外周沿圆周方向隔开间隔形成有多个外周凹部(7)而将外周部做成波浪形状。将自制动盘(3)的外周圆(C)的外周凹部(7)的深度(d)设定得浅。设定深度(d)为7mm以下。

Description

外周波浪型制动盘装置
技术领域
本发明涉及一种外周波浪型制动盘装置，其适合于机动二轮车用的制动盘装置。
背景技术
作为机动二轮车用的制动盘装置，广泛使用浮动制动盘装置，该浮动制动盘装置具备固定于车轮的轮毂盘、在轮毂盘的外侧同心状配置的制动盘以及将轮毂盘和制动盘连结成浮动状态的连结销。另外，作为这样的浮动制动盘装置，除将外周构成圆形的外周圆型制动盘装置以外，在外周沿圆周方向隔开间隔地形成多个外周凹部而使外周部形成为波浪形状的外周波浪型制动盘装置重量轻且除泥特性优良，设计性优良，因此不仅装载于越野用摩托车，而且也装载于公路用摩托车(例如，参照专利文献1)。
但是，作为盘制动装置在制动时的振动，除高频率区域的制动响声以外，还公知有低频率区域的制动颤振。所谓制动颤振是指制动时的异常振动，驾驶员感觉到的制动颤振会是把手或制动柄的异常振动。当不熟练的驾驶员刚开始遭遇制动颤振时，有可能在把手操作或制动操作上出现错误，因此为了提高车辆的安全性，迫切地希望可靠地防止上述问题。
外周圆型制动盘装置的制动颤振现象公知为，由制动盘装置的板厚精度或制动盘装置的平面度等制动盘装置的制作精度引起，因制动转矩或制动液压发生变动而发生。因此，在外周波浪型制动盘装置的设计中，通过提高制动盘装置的制作精度来防止制动颤振。
专利文献1：国际公开第2004/042247号小册子
但是，外周波浪型制动盘装置即使将制动盘装置的制作精度提高到与外周圆型制动盘装置同等的精度，也往往发生制动颤振，此时，实际的做法是，进行变更制动盘装置的各部分的尺寸等的不断试验从而进行设计变更，制作不发生制动颤振的制动盘装置，因此需要查明制动盘颤振的发生原因，求得能够可靠地防止制动颤振的制动盘装置。另外，如上所述的不断试验的设计结果为，外周凹部24个、连结销7个、安装孔5个，互质地设定这些个数的浮动制动盘装置在实际中进行了应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外周波浪型制动盘装置，其能够有效地防止制动颤振。
本发明的外周波浪型制动盘装置具备固定于车轮的轮毂盘、在轮毂盘的外侧同心状配置的制动盘、将轮毂盘和制动盘连结成浮动状态的连结销，在制动盘的外周沿圆周方向隔开间隔形成有多个外周凹部，且将外周部做成波浪形状。将外周凹部自所述制动盘的外周圆的深度设定得浅。
这样，如果将外周凹部的深度设定得比既存的外周波浪形制动盘装置浅的话，则减小制动时的制动转矩的变动，从而能够有效地防止制动颤振。对通过将外周凹部的深度做得浅而能够减小制动转矩的变动的机制，可以进行如下推测。即，在制动时，一对制动块压接于制动盘的两面，通过制动块和制动盘间的摩擦阻力得到制动力，但当制动块的外周部与外周凹部对置时，制动盘不能挡住制动块的外周部，制动块的摩擦材料的压缩弹性变形被部分地开放，摩擦材料落入外周凹部，另外，在制动块的外周部与相邻的外周凹部间的外周凸部对置时，落到外周凹部的摩擦材料再次发生压缩弹性变形，通过其抵抗力将两制动块顶回去，这样的制动块的摩擦材料的压缩弹性变形的开放和再变形被反复进行，由此可以推测制动转矩的变动发生。在本发明中，通过浅地设定外周凹部的深度而小地设定制动块的压缩弹性变形的再变形时的所述抵抗力，减小制动转矩的变动，由此防止制动颤振。
在此，所述外周凹部的深度优选设定为7mm以下，特别优选设定为2～6mm。如后所述，当外周凹部的深度超过7mm时，制动转矩的变动加大，容易发生制动颤振，因此外周凹部的深度优选设定为7mm以下。特别设定为2～6mm，设置外周凹部能够充分确保重量减轻、除泥特性的提高、散热性能的提高、设计性的提高等，且能够有效地降低制动颤振，故优选。
设定所述外周凹部的数量、向车轮安装用的安装孔的数量、浮动销的数量相互为互质关系也为优选的实施方式。如此构成的话，通过将外周凹部、安装孔、浮动销的数量设定为互质，由此调节制动时的制动盘装置的振动方式，能够有效地防止制动颤振。
设定所述外周凹部的数量为3～23、安装孔的数量为3～7、浮动销的数量为5～12为优选的实施方式。通过这样设定外周凹部、安装孔、浮动销的数量，可以实现能够防止制动颤振的用于实用的外周波浪形制动盘装置。
设定制动盘和压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.86以上也为优选的实施方式。当制动盘和制动块的接触面积的最大值和最小值的面积比加大时，制动转矩的变动加大，容易发生制动颤振，因此优选设定面积比Sb/Sa为0.86以下。特别优选设定所述最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.90～1.0，降低制动颤振很理想。
有关所述面积比Sb/Sa的调节，调节选自所述外周凹部的深度、外周凹部的朝向制动面侧的开口形状、外周凹部的圆周方向长度、制动盘的制动面的贯通孔的配设位置、该贯通孔的朝向制动面侧的开口形状、该贯通孔的个数、该贯通孔的开口面积中的1种或2种以上，可以将所述面积比Sb/Sa设定在所述范围。
设定所述制动盘的外周长为没有所述外周凹部的同径的制动盘的外周长的110％以下也为优选的实施方式。当制动盘的外周长加长时，外周凹部的深度加深，或外周凹部的个数增加，容易发生制动颤振，因此制动盘的外周长优选设定为没有外周凹部的同径的制动盘的外周长的110％以下。
设所述制动盘的圆周方向的每设定角度θ的、制动盘与压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大变化率Sva和最小变化率Svb之差为接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)，并设定该接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)为100(mm2/deg)以下也为优选的实施方式。当接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)增大时，外周凹部的深度加深，或外周凹部接近于矩形，容易发生制动颤振，因此变化率最大幅度(Sva-Svb)优选设定为100(mm2/deg)以下。
设所述制动盘的圆周方向的每设定角度θ的、制动盘相对于制动块的接触部位的重心位置与制动盘的中心间的距离cog(θ)的最大值Ga和最小值Gb之差为重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)，并设定该重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)为所述制动盘半径的0.4％以下也为优选的实施方式。当重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)增大时，制动转矩的变动增大，容易发生制动颤振，因此重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)优选设定为制动盘半径的0.4％以下。
据本发明的外周波浪型的制动盘装置，通过将外周凹部的深度设定得比既存的外周波浪型制动盘装置浅这一简单的构成，能够有效地防止制动颤振。而且，从制动盘装置的设计阶段，能够设计可防止制动颤振的制动盘装置，因此能够大幅度提高制动盘装置的生产性。另外，当设定外周凹部的个数、向车轮安装用的安装孔的个数、浮动销的个数相互为互质的关系，或者设定制动盘和压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.86以上，或者设定制动盘的外周长为没有所述外周凹部的同径的制动盘的外周长的110％以下，或者设定制动盘和制动块的接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)为100(mm2/deg)以下，或者设定制动盘相对于制动块的接触部位的重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)为制动盘半径的0.4％以下等构成任意组合时，通过相乘效果，能够进一步有效地防止制动颤振的发生。
附图说明
图1(a)是设定外周凹部的深度为7mm的外周波浪型制动盘的正面图，(b)是同一外周波浪型制动盘的外周凹部附近的放大图；
图2是图1的II-II线剖面图；
图3是其它构成的制动盘的正面图；
图4(a)是设定有19个外周凹部的外周波浪型制动盘的正面图，(b)是同一外周波浪型制动盘的外周凹部附近的放大图；
图5(a)～(f)是变更外周凹部的个数并进行了制动试验的6个制动盘的正面图；
图6(a)～(d)是变更外周凹部的深度并进行了制动试验的4个制动盘的正面图；
图7是台上试验机的概略构成图；
图8是将采用使用了一定期间的制动盘及制动块的情况下的第一试验盘的旋转次数和制动转矩的关系进行汇总的曲线图；
图9是表示同一第一试验盘的各旋转次数和制动转矩的关系的曲线图；
图10是将采用使用了一定期间的制动盘和新的制动块的情况下的第一试验盘的旋转次数和制动转矩的关系的进行汇总的曲线图；
图11是表示同一第一试验盘的各旋转次数和制动转矩的关系的曲线图；
图12是将第二试验盘的旋转次数和制动转矩的关系进行汇总的曲线图；
图13是表示同一第二试验盘的各旋转次数和制动转矩的关系的曲线图；
图14是通过3D-CAD每圆周3度对第一试验盘的制动盘和制动块的接触面积变化进行解析的曲线图；
图15是通过3D-CAD每圆周3度对第二试验盘的制动盘和制动块的接触面积变化进行解析的曲线图；
图16是表示第一及第二试验盘的接触面积的最大值和最小值的面积比和制动转矩的变动幅度的关系的说明图；
图17是表示第一试验盘的外周长的比率和制动转矩的变动幅度的关系的说明图；
图18是表示第一试验盘与制动块的接触面积的变化率最大幅度和制动转矩的变动幅度的关系的说明图；
图19是表示第一试验盘的与制动块的接触部位的重心位置的最大变动幅度相对于制动盘半径的比率和制动转矩的变动幅度的关系的说明图。
附图标记说明
1制动盘装置
2制动块
3制动盘
4轮毂盘
5连结销
6贯通孔
7外周凹部
8外周凸部
9连结部
10外侧连结凹部
11开口部
12安装孔
13减轻孔
14内侧连结凹部
15凸缘部
16连接孔
17盘簧
18垫圈
20台上试验机
21皮带
22联轴器(カツプラ)
23交流电动机
24制动钳
25气液联动助力器
26臂
27测力传感器
28控制装置
1A～1F第一试验盘
3A～3F制动盘
6A贯通孔
7A外周凹部
8A外周凸部
7J～7L外周凹部
1J～1M第二试验盘
3J～3M制动盘
30a～30i制动盘
7a～7i外周凹部
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
首先，对制动盘装置1的基本构成进行说明。图1、图2所示的制动盘装置1为浮动制动盘装置，具备与制动钳的制动块2对置的外周侧的制动盘3、固定于车轮的中央部侧的轮毂盘4和将两盘3、4连结的连结销5，利用连结销5浮动支承两盘。
制动盘3由耐热性及耐磨耗性优良的不锈钢板或碳素钢板构成，为了提高制动盘3的表里面的耐磨耗性，实施高频率淬火等热处理。在制动盘3的半径方向的中途部，以制动性能的提高或稳定化、冷却性能或水回收性(ウオ一タ一リカバリ一性)的提高、重量减轻等为目的，以规定的排列形成有多个贯通孔6。在制动盘3的外周，以重量减轻、除泥特性的提高、散热性能的提高、设计性的提高等为目的，沿圆周方向隔开间隔地交互形成有多个外周凹部7和外周凸部8，通过外周凹部7和外周凸部8形成为波浪型形状。在制动盘3的内周，多个连结部9沿圆周方向隔开间隔地向内侧形成突出状，在各连结部9形成有朝向内侧开口的半圆形状的外侧连结凹部10。有关制动盘3的尺寸，设定外径D1为300mm、除去连结部9的内径D2为228mm、厚度为6mm。
在制动盘3的两侧，分别配置图示之外的制动装置的制动块2，在两制动块2间夹持制动盘3，由此使制动力作用于制动盘装置1。制动块2的外周缘沿制动盘3的外周缘配置，制动块2的内周缘配置在比制动盘3的内周缘稍微靠外侧，制动块2的整面在制动盘3的制动面上进行滑动。
轮毂盘4以轻量化为主要目的，由热膨胀率比较大的铝合金构成。在轮毂盘4的中央部形成有车轴插通的开口部11，在开口部11附近沿圆周方向每一定间隔形成有向图示之外的车轮固定用的多个安装孔12，在轮毂盘4的半径方向的中途部形成有多个减轻孔13。在轮毂盘4的外周部形成有与制动盘3的外侧连结凹部10对应且朝向外侧开口的半圆形状的内侧连结凹部14。
连结销5通过由耐磨耗性优良的不锈钢或碳素钢形成的中空的筒部件构成，在连结销5的一端部形成有环状的凸缘部15。而且，制动盘3和轮毂盘4通过将连结销5插入将外侧连结凹部10和内测连结凹部14组合形成的连结孔16，并将盘簧17及垫圈18外嵌于连结销5，铆住连结销5的另一端，由此连结成浮动状态。
本发明的第一特征的构成在于，如上所述的基本构成的制动盘装置1中，设定自制动盘3的外周圆C的外周凹部7的深度比既存的波浪型制动盘浅，具体地说，设定外周凹部7的深度d为7mm以下，优选2～6mm。
外周凹部7的深度d超过7mm时，制动时的制动转矩的变动增大，容易发生制动颤振，因此优选设定为7mm以下，更优选6mm以下。另外，为了谋求作为外周凹部7的目的的重量减轻、除泥特性的提高、散热性能的提高、设计性的提高等，外周凹部7的深度d优选设定为2mm以上。
本发明的第二特征的构成在于，外周凹部7的个数、向车体安装用的安装孔12的个数、连结销5的个数设定为互质。
外周凹部7的个数、向车体安装用的安装孔12的个数、连结销5的个数如果设定为互质，就能够设定成任意的个数，但外周凹部7的个数不足3个时，不能充分减轻重量，超过23个时，容易发生制动颤振，因此决定设定为3～23个。另外，有关安装孔12的个数，考虑向车轮安装的安装强度，可以设定为3～7，有关连结销5的个数，可以设定为5～12个，以能够充分确保制动盘3和轮毂盘4的连结强度。
本发明的第三特征的构成在于，制动盘3和压接于制动盘3的制动块2的接触面积的最大值Sa与最小值Sb的面积比Sb/Sa设定为0.86以上，优选设定最大值Sa与最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.90～1.0。
本发明的第四特征的构成在于，制动盘3的外周长度设定为没有外周凹部7的同径的制动盘的外周长度的110％以下。
本发明的第五特征的构成在于，设制动盘3的圆周方向的每设定角度θ的、制动盘3与压接于制动盘3的制动块2的接触面积的最大变化率Sva和最小变化率Svb之差为接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)，并设定该接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)为100(mm2/deg)以下。
本发明的第六特征的构成在于，设制动盘3的圆周方向的每设定角度θ的、制动盘3相对于制动块2的接触部位的重心位置与制动盘3的中心间的距离cog(θ)的最大值Ga和最小值Gb之差为重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)，并设定该重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)为制动盘3半径的0.4％以下。
通过调节选自外周凹部7的深度、外周凹部7的朝向制动面侧的开口形状、外周凹部7的圆周方向长度、制动盘3的制动面的贯通孔6的配设位置、该贯通孔6的朝向制动面侧的开口形状、该贯通孔6的个数、该贯通孔6的开口面积之中的1种或2种以上，能够将面积比Sb/Sa、制动盘3的外周长的比率、接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)、相对于制动盘3的半径的重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)的比率设定在上述范围。例如，如图3(a)～(i)所示的制动盘30a～30i所示，也可以根据贯通孔6的形状或尺寸，形成外周凹部7a～7i，该外周凹部7a～7i在外周凹部7的底面形成有各种形状的凹部或凸部，设定面积比Sb/Sa为0.86以上，优选0.90～1.0，或者设定制动盘3的外周长为没有外周凹部7的同径的制动盘的外周长的110％以下，或者设定接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)为100(mm2/deg)以下，或者设定重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)为制动盘3半径的0.4％以下。
这些六方面特征的构成相对于制动盘1装置，既可以各自独立地具备，也可以任意地组合具备。在进行任意组合时，能够期望相乘地降低制动颤振的效果。
下面，对为了观察能够降低制动颤振的制动盘装置的构成而进行的制动试验进行说明。
制动颤振的现象作为制动转矩的变动或液压的变动能够计测，因此制作了如下的试验用制度盘装置1，进行制动试验，测定了制动转矩。
(第一试验盘)
为了弄清楚外周凹部的个数(波浪数)对制动转矩的变动的影响，制作了变更外周凹部的个数的多种第一试验盘。如图4、图5所示，该第一试验盘为局部变更图1所示的制动盘装置1的制动盘3的外周凹部7和贯通孔6的构成的盘，其它的构成与制动盘装置1的构成相同。更具体地说，作为制动盘，由制动盘装置用马氏体不锈钢(SUS410DB)构成，外径D1为300mm，板厚为5mm，替代贯通孔6而在与连结销5对应的位置旋转对称地各自形成5个，共计40个由圆孔形成的直径7mm的贯通孔6A，替代外周凹部7而制成了5种制动盘3A～3E，该5种制动盘3A～3E为半径R为15mm的圆弧状，在外周部沿圆圆周方向等间隔形成有13个、15个、16个、17个、19个自制动盘1的中心P到圆弧的中心P1的长度L为154mm的外周凹部7A。另外，为了弄清楚外周凹部7A有无影响，制作了没有形成外周凹部7A的制动盘3F。而且，将这些6种制动盘3A～3F通过8个连结销5分别以浮动状态连结于形成有5个安装孔12的轮毂盘4上，制成6种第一试验盘1A～1F。另外，图4是表示将在外周部以圆周等间隔地设有19个外周凹部7A的制动盘3E组装后的第一试验盘1E的图。有关其它的第一试验盘1A～1D、1F，由于为只变更外周凹部7A的配设间距，或只将省略了外周凹部7A的制动盘3A～3D、1F进行组装而成的试验盘，故省略了其详细的附图。
(第二试验盘)
为了弄清楚外周凹部的深度对制动转矩的变动的影响，制作了变更外周凹部7的深度的多种第二试验盘。具体地说，如图1、图6所示，作为制动盘3，由制动盘装置用马氏体不锈钢(SUS410DB)构成，外径300mm、板厚5mm，与各连结销5对应，旋转对称地分别形成有向外周侧扩展的大致八字状的细长的2个贯通孔6。另外，作为外周凹部7，制成了制动盘3J、3K、3L、3M，其中，制动盘3J，其沿圆周方向等间隔每8个交替，共计形成16个自制动盘3的半径160.6mm的位置以半径18.6mm和半径21.6mm形成的、自外圆周的深度为8mm、11mm的外周凹部(以下，称作深度11mm的外周凹部)7J；制动盘3K，其沿圆周方向等间隔形成有16个留下外周凹部7J的底部且自外周圆的深度为5mm、7mm的外周凹部(以下，称作深度7mm的外周凹部)7K；制动盘3L，其沿圆周方向等间隔形成有16个留下外周凹部7J的底部且自外周圆的深度为2mm、3mm的外周凹部(以下，称作深度3mm的外周凹部)7L；制动盘3M，其外周凹部7的深度为0mm，即没有形成外周凹部7。而且，将这4种制动盘3J～3M通过8个连结销5以浮动状态分别连结于形成有5个安装孔的轮毂盘4上，制作成4种第二试验盘1J～1M。另外，图1表示设定外周凹部7的深度为7mm且组装有制动盘3K的第二试验盘1K。有关其它的第二试验盘1J、1L、1M，由于只是将仅对外周凹部7的深度进行变更后的制动盘3J、3L、3M进行组装而成，所以省略了其详细的说明。
(制动试验机)
作为试验机，使用了图7所示的台上试验机20。该台上试验机20具备：交流电动机23，其经由皮带21及联轴器22旋转驱动制动盘装置1；图示外的变换器，其控制交流电动机23的旋转次数；超级运动用4活塞辐射式制动钳24，其用于对试验盘1赋予制动力；气液联动助力器25，其控制向制动钳24的制动液压；测力传感器27，其经由与制动钳24同轴安装的臂26测定制动时产生的制动转矩；控制装置28，其控制交流电动机23和气液联动助力器25。另外，通过变换器控制交流电动机23而控制试验盘1的旋转次数，同时通过气液联动助力器25控制向制动钳24的制动液压，能够一边通过由制动钳24的一对烧结块形成的制动块2夹住试验盘1，一边通过测力传感器27测定此时的制动转矩。
(制动试验条件)
在本试验中，在对试验盘1给与相当于规定的车速的旋转次数后，一边给与规定的制动液压，一边进行拖曳制动，由此，稳定地测出制动转矩。设定车速为20km/h，制动液压为1.0MPa。在进行6秒钟的拖曳制动后，使试验盘1空转60秒钟，由此冷却制动部分，将冷却条件设定成盘温度总在120°以下，以使高温的试验盘1不发生变形。
在上述制动试验条件下，对变更了外周凹部7A的个数(波浪数)的第一试验盘1A～1E进行了制动试验。而且，对制动转矩的测定结果进行了FFT解析，进行了旋转次数比分析。将其结果表示为图8～图11。另外，图8、图9所示的曲线图是使用进行100次以上的制动试验后的第一试验盘1A～1E和进行100次以上的制动试验后的制动块2时的曲线图。另外，图10、图11所示的曲线图是使用进行100次以上的制动试验后的第一试验盘1A～1E和新品的制动块2时的曲线图。另外，图8是汇总图9(a)～(e)的曲线图而绘制的曲线图，图10为汇总图11(a)～(e)的曲线图而绘制的曲线图。
根据图8～图11，制动转矩其峰值表现为与第一试验盘1A～1E的各自的波浪数相当的次数。另外，峰值发生一次的原因，由板厚及变形引起，利用三维测定机测定没有形成外周凹部的制动盘装置和形成有外周凹部的制动盘装置的板厚的不均匀及变形精度，对板厚及变形的状态进行旋转次数比例分析，结果只1次具有峰值，由此可推定，在图8～图11中，峰值发生1次的原因，由板厚及变形引起。
在第一试验盘1A～1E和制动块2的相互摩擦充分的情况下，如图8、图9所示，表示了随外周凹部7A的个数增加，与外周凹部7A的个数相当的次数的制动转矩增大的倾向。
另外，在第一试验盘1A～1E和制动块2的相互摩擦不充分的情况下，如图10、图11所示，外周凹部7A的个数为15个及16个的制动盘装置1B、1C的情况下变高，外周凹部7A的个数为13个、17个、19个的制动盘装置1A、1D、1E的情况下变低。对第一试验盘1A～1E而言，被认为不仅外周凹部7A的个数，而且安装孔12及连结销5的个数都会引起振动的迭加，该第一试验盘1A～1E由于其安装孔12的个数为5个，连结销5的个数为8个，所以可以推定在外周凹部7A的个数、安装孔12的个数、连结销5的个数不为互质时，即具有公约数时，与外周凹部7A的个数相当的次数的制动转矩增大，互质时，与外周凹部7A的个数相当的次数的制动转矩减小。
由此可知，通过减少外周凹部的个数，能够抑制制动颤振的发生，另外，在制动盘装置和制动块的相互摩擦充分之前的期间，通过将外周凹部的个数、安装孔的个数、连结销的个数设定为互质，由此能够减轻制动颤振。因此，外周凹部的个数不足3个时，不能充分减轻重量，超过23个时，容易发生制动颤振，因此优选设定为3～23个。
接着，在上述制动试验条件下，对变更了外周凹部7的深度的第二试验盘1J～1M进行了制动试验。而且，对制动转矩的测定结果进行了FFT解析，且进行了旋转次数比分析。将其结果表示为图12、图13。图12是汇总图13的(a)～(d)的曲线图而绘制的曲线图。
由图12、图13可知，与外周凹部7的个数对应的16次的制动转矩随着外周凹部7的深度变浅为11mm、7mm、3mm而减小，但深度为0时，即没有形成外周凹部7时，成为与设定深度为7mm时相同大小的制动转矩。由此可知，优选外周凹部7的深度设定为7mm以下，特别优选2～6mm。另外，可以推定在外周凹部7的深度为0时，作为制动转矩增大的原因，16次的制动转矩不仅受外周凹部7的个数影响，而且受贯通孔6(个数：16个)的影响。
由以上可知，对外周波浪型制动盘装置的发生制动颤振的机制可以进行如下推测。即，制动块到达外周凹部时，制动块的外周部不被制动盘支承，摩擦材料的压缩弹性变形被部分地开放，由此摩擦材料落入外周凹部。而且，在制动盘装置进行旋转且制动块通过外周凸部时，制动块撞上外周凸部，因此制动块的落入的部分再次发生压缩弹性变形，其抵抗力反挤压于制动块。推测为通过反复进行这样的制动块的压缩弹性变形的开放和再变形(制动块的落入和撞上)，使制动转矩发生了变动。在使用变更外周凹部深度的第二试验盘1J～1M的制动试验中，利用同样的机制也能够说明外周凹部7的深度越浅，16次的制动转矩越小的原理。即，被认为是，若外周凹部7的深度浅的话，则外周凹部7的面积变小，到达外周凹部7时的制动块2的落入量减小。因此，制动块2撞到外周凸部8时，受到的抵抗力变小，制动转矩的变动变小。
下面，为了研究制动盘3和制动块2的接触面积对制动转矩的变动的影响，利用3D-CAD求出每圆周3度的制动盘3A～3E、3J～3M相对于制动块2的接触面积。其结果表示成图14、图15。
由图14可以推测，接触面积的最大值和最小值的最大变动幅度随外周凹部的个数(波浪数)的增加而增大，容易发生制动颤振。另外，由图15可知，有关外周凹部7的深度，在深度为0mm时，接触面积的最大变动幅度也增大，制动转矩的变动也增大。图16表示接触面积的最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa与制动转矩的变动幅度的关系，可知面积比Sb/Sa优选设定为0.86以上，更优选设定为0.90～1.0。
接着，为了研究制动盘3的外周长对制动转矩的变动的影响，分别求出了以没有外周凹部7的同径的制动盘3F的外周长为基准时的制动盘3A～3E的外周长的比率。图17表示其结果。
由图17可知，外周凹部7的个数(波浪数)随外周长的比率增大而增加，同时制动转矩的变动幅度增大，容易发生制动颤振。另外，为了将制动转矩的变动幅度抑制在3(Nm)以下，抑制制动颤振的发生，必须将外周长的比率设定为110％以下。
接着，为了研究制动盘的圆周方向的每设定角度θ的制动盘3和制动块2的接触面积S的变化率dS/dθ对制动转矩的变动的影响，通过下述数学式(1)对制动盘3A～3E求出制动盘3的圆周方向的每设定角度θ＝0.5°时的接触面积S的变化率dS/dθ，并分别求出其最大变化率Sva和最小变化率Svb的差来作为接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)。图18表示其结果。
[数1]
dS dθ = S ( θ + 0.5 ) - S ( θ ) 0.5
由图18可知，外周凹部7的个数(波浪数)随接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)的增加而增加，同时制动转矩的变动幅增大，容易发生制动颤振。另外，为了将制动转矩的变动幅抑制在3(Nm)以下，抑制制动颤振的发生，必须将接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)设定为100(mm2/deg)以下。
接着，为了研究制动盘3的圆周方向的每设定角度θ的制动盘3相对于制动块2的接触部位的重心位置的变动对制动转矩的变动的影响，通过下述数学式(2)对制动盘3A～3E求出制动盘3的圆周方向的每设定角度θ＝0.5°时的接触部位的重心位置和制动盘3的中心间的距离cog(θ)，设其最大值Ga和最小值Gb之差为接触部位的重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)，分别求出重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)相对于制动盘3的半径的比率。图19表示其结果。另外，接触部位的重心位置和制动盘3的中心间的距离cog(θ)通过块接触部分的一次力矩(一次モ一メント)除以接触面积求出。
[数2]
cog ( θ ) ∫ ∫ S ( r , θ ) × rdrdθ ∫ ∫ S ( r , θ ) drdθ
由图19可知，外周凹部7的个数(波浪数)随接触部位的重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)的比率的增加而增加，同时制动转矩的变动幅度增大，容易发生制动颤振。另外，为了将制动转矩的变动幅度抑制在3(Nm)以下，抑制制动颤振的发生，必须将重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)的比率设定为0.4％以下。

Claims (11)

1、一种外周波浪型制动盘装置，其具备固定于车轮的轮毂盘、在轮毂盘的外侧同心状配置的制动盘、将轮毂盘和制动盘连结成浮动状态的连结销，在制动盘的外周沿圆周方向隔开间隔形成有多个外周凹部，且将外周部做成波浪形状，其特征在于：
将外周凹部自所述制动盘的外周圆的深度设定得浅。
2、如权利要求1所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所述外周凹部的深度设定为7mm以下。
3、如权利要求1或2所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所述外周凹部的深度设定为2～6mm。
4、如权利要求1～3中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所述外周凹部的数量、向车轮安装用的安装孔的数量以及浮动销的数量相互设定为互质关系。
5、如权利要求1～4中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所述外周凹部的数量设定为3～23，将安装孔的数量设定为3～7，将浮动销的数量设定为5～12。
6、如权利要求1～5中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所述制动盘与压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa设定为0.86以上。
7、如权利要求6所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所述最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa设定为0.90～1.0。
8、如权利要求6或7所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，调节选自所述外周凹部的深度、外周凹部的朝向制动面侧的开口形状、外周凹部的圆周方向长度、制动盘的制动面中的贯通孔的配设位置、该贯通孔的朝向制动面侧的开口形状、该贯通孔的个数、该贯通孔的开口面积中的1种或2种以上，而将所述面积比Sb/Sa设定为所述范围。
9、如权利要求1～8中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，所述制动盘的外周长设定为没有所述外周凹部的同径的制动盘的外周长的110％以下。
10、如权利要求1～9中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，设所述制动盘的圆周方向的每设定角度θ的、制动盘与压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大变化率Sva和最小变化率Svb之差为接触面积的变化率最大幅度(Sva-Svb)，设定该接触面积的变化率最大幅(Sva-Svb)为100(mm2/deg)以下。
11、如权利要求1～10中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，设所述制动盘的圆周方向的每设定角度θ的、制动盘相对于制动块的接触部位的重心位置与制动盘的中心间的距离cog(θ)的最大值Ga和最小值Gb之差为重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)，设定该重心位置的最大变动幅度(Ga-Gb)为所述制动盘半径的0.4％以下。
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Granted publication date: 20110831