CN105247238B - 盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

一种盘式制动器，朝向车辆前进时成为制动盘(1)的旋出侧的方向对摩擦衬块(10)施力的施力弹簧(15)配置在摩擦衬块(10)的耳部(11A)与支架(2)的转矩承受面(5)之间，该施力弹簧(15)的前端部与制动盘(1)抵接而进行磨损检测，该盘式制动器的特征在于，施力弹簧(15)从基端侧起大致由安装部(15A)、第一延伸部(15B)、交界部位(15E)、弯折部(15C)、第二延伸部(15D)构成，通过使交界部位(15E)的宽度减小来降低刚性，并且，通过使弯折部(15C)的宽度增大，进而设置补强部(15C1)来提高刚性，由此，第二延伸部(15D)的旋转方向K的固有频率与上下方向J的固有频率接近，容易产生自激振荡，由此能够得到足够的检测音。

Description

盘式制动器
技术领域
本发明涉及例如对机动车等的车辆施加制动力的盘式制动器。
背景技术
通常，在机动车等车辆中设置的盘式制动器具备安装在车辆的非旋转部分的安装部件、支承于该安装部件且通过向制动钳供给的液压而按压制动盘的两面的一对摩擦衬块、以及设置在该摩擦衬块与所述安装部件之间且对所述摩擦衬块向制动盘的前进时的旋转方向出口侧(周向)施力的施力弹簧(所谓的防震弹簧)等，施力弹簧具有检测摩擦衬块的磨损状态的功能(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开平10-331883号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述现有技术中所采用的具备施力弹簧的盘式制动器中，存在不能充分地得到摩擦衬块的磨损状态所产生的检测音这一问题。
本发明是鉴于上述现有技术的问题而完成的，目的在于提供一种能够充分地得到检测音的盘式制动器。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明的盘式制动器具有安装部件，该安装部件跨过制动盘而固定于车辆，形成有承受制动时的转矩的转矩承受面，并且设有能够沿所述制动盘的轴向滑动的制动钳，该制动钳向所述制动盘按压与所述制动盘的两面对置设置的摩擦衬块，所述摩擦衬块具有：背板，其在制动盘的周向两侧支承在所述安装部件上，并且在与所述安装部件的转矩承受面抵接的侧面部形成有转矩传递部；摩擦材料，其固定在该背板的一面侧，与所述制动盘抵接而产生摩擦力；以及，施力机构，其对所述摩擦衬块朝向制动盘的旋出侧施力；所述施力机构具有：安装部，其固定且安装于所述背板；第一延伸部，其基端侧与该安装部连接，并且向离开所述制动盘的方向延伸；弯折部，其在该第一延伸部的前端侧朝向离开所述制动盘的方向形成为弧状，并且以前端朝向所述制动盘侧的方式弯折；以及，第二延伸部，其从该弯折部的前端侧向接近所述制动盘的方向延伸，并且以弹性变形状态与所述安装部件侧弹性接触；在所述摩擦材料磨损规定量时，该第二延伸部的前端与所述制动盘抵接，所述弯折部被设定为刚性比所述第一延伸部与所述弯折部的交界部位高。
有益的效果
如上所述，根据本发明，提供一种能够充分地得到摩擦衬块的磨损状态所产生的检测音的盘式制动器。
附图说明
图1是从上方观察本发明实施方式的盘式制动器的俯视图。
图2是从图1中的箭头II－II方向观察盘式制动器的部分剖切主视图。
图3是图2所示的盘式制动器的后视图。
图4是以拆下图1中的制动钳的状态表示安装部件、摩擦衬块、衬块弹簧以及施力弹簧等的部分剖切俯视图。
图5是从前侧观察图4中的安装部件、摩擦衬块、衬块弹簧以及施力弹簧等的主视图。
图6是从图4中的箭头所示VI－VI方向观察安装部件、摩擦衬块、衬块弹簧以及施力弹簧等的剖视图。
图7是表示图6中的摩擦衬块安装有施力弹簧的状态的主视图。
图8是放大表示图4中的箭头所示IX部分的主要部分剖视图。
图9是从左侧仅观察图8的施力弹簧的左侧视图。
图10是从右侧仅观察图8的施力弹簧的右侧视图。
图11是仅表现出图8的施力弹簧的自然状态的图。
图12是表示施力弹簧的弹簧特性的特性线图。
图13是摩擦传感器的自激振荡的原理图。
具体实施方式
以下，按照附图对本发明实施方式的盘式制动器详细地进行说明。
在这里，在图中，附图标记1表示旋转的制动盘，该制动盘1例如在车辆向前进方向行驶时与车轮(未图示)一起向图1中的箭头所示A方向旋转，并在车辆后退时向箭头所示B方向旋转。
附图标记2是作为安装在车辆的非旋转部分的安装部件的支架，如图1～图3所示，该支架2由一对臂部2A、2A和厚壁的支承部2B等构成，该一对臂部2A、2A在制动盘1的旋转方向(周向)上分开，以跨过制动盘1的外周的方式沿制动盘1的轴向延伸，该支承部2B连结该各臂部2A的基端侧而使其成为一体，且在成为制动盘1的内侧的位置固定于所述车辆的非旋转部分。
另外，在支架2上一体地形成有补强梁2C，该补强梁2C在成为制动盘1的外侧的位置彼此连结臂部2A、2A的前端侧，且如图2所示地形成为弓形。由此，支架2的各臂部2A、2A在制动盘1的内侧被支承部2B一体地连结，并且在外侧被补强梁2C一体地连结。
而且，如图2、图6中所示，在臂部2A的制动盘1的轴向的中间部形成有沿制动盘1的外周(旋转轨迹)呈弧状延伸的制动盘通路部3。在该制动盘通路部3的制动盘1的轴向两侧分别形成有内侧、外侧的衬块引导件4。另外，如图2、图6中所示，在各臂部2A分别设有销孔2D。在这些销孔2D内能够滑动地嵌插有后述滑动销7。
如图2～图6所示，上述衬块引导件4形成为凹槽，该凹槽成为与后述摩擦衬块10的耳部11A的形状匹配的矩形形状，后述摩擦衬块10沿制动盘1的轴向、即滑动位移的方向延伸。需要说明的是，槽的形状并非必须是完全的矩形。
衬块引导件4从上、下方向(制动盘径向)夹住后述摩擦衬块10的耳部11A、11B，即，与耳部11A、11B凹凸嵌合。经由这些耳部11A、11B沿制动盘轴向引导摩擦衬块10。在衬块引导件4的里侧壁面构成有作为所谓转矩承受部的转矩承受面5。该转矩承受面5经由摩擦衬块10的耳部11A、11B承受制动操作时产生的制动转矩。
即，图2中所示的左、右的衬块引导件4、4中的位于向箭头所示A方向旋转的制动盘1的旋转方向出口侧(以下，称为旋出侧)的左侧的衬块引导件4、特别是底部侧的转矩承受面5在制动操作时经由背板11的耳部11B以及后述衬块弹簧14的引导板部14A承受后述摩擦衬块10从制动盘1受到的制动转矩。另外，位于向箭头A方向旋转的制动盘1的旋入侧(以下，称作旋入侧)的衬块引导件4的底部侧、即转矩承受面5在制动操作时处于稍微离开摩擦衬块10的耳部11A的状态。
制动钳6能够滑动地设置在支架2上。该制动钳6包括：内脚部6A，其设置在图1所示的制动盘1的一侧即内侧；桥部6B，其在支架2的各臂部2A之间以跨过制动盘1的外周侧的方式从内脚部6A向制动盘1的另一侧即外侧延伸设置；以及，外脚部6C，其从该桥部6B的前端侧即外侧朝向制动盘1的径向内侧延伸，且前端侧成为分叉状。
而且，在制动钳6的内脚部6A形成有供活塞能够滑动地嵌插的缸体(均未图示)。另外，在内脚部6A设有向图1、图3中的左、右方向突出的一对安装部6D、6D。该各安装部6D经由后述的滑动销7将制动钳6整体能够滑动地支承在支架2的各臂部2A上。
滑动销7分别使用螺栓8紧固于图1所示的制动钳6的各安装部6D。各滑动销7的前端侧朝向支架2的各臂部2A的销孔2D延伸，如图2中所例示的那样能够滑动地嵌插到支架2的各销孔2D内。
在各臂部2A与各滑动销7之间分别安装有保护套9、9，该保护套9、9防止雨水等进入滑动销7与臂部2A的销孔2D之间。
摩擦衬块10与制动盘1的两面对置配置。如图1～图6所示，摩擦衬块10由沿制动盘1的周向(旋转方向)呈大致扇形状地延伸的平板状的背板11、以及固定设置在该背板11的表面侧且与制动盘1的表面摩擦接触的作为摩擦材料的衬垫12等构成。
在摩擦衬块10的背板11中，在位于制动盘1的周向两侧的侧面部设有作为嵌合部的形成为凸形的耳部11A、11B。背板11的耳部11A、11B构成在操作车辆的制动器时与支架2的转矩承受面5抵接而传递摩擦衬块10从制动盘1受到的制动转矩的转矩传递部。
摩擦衬块10(背板11)的耳部11A、11B例如如图2、图3所示那样形成为左、右对称并形成相互相同的形状。而且，一个耳部11A配置于在车辆前进时向箭头所示A方向旋转的制动盘1的旋入侧(旋入侧)，另一个耳部11B配置于制动盘1的旋转方向出口侧(旋出侧)。
在成为摩擦衬块10的转矩传递部的左、右的耳部11A、11B中的位于制动盘1的旋入侧的耳部11A设有施力弹簧15。
在摩擦衬块10的背板11的长度方向两侧、即位于制动盘1的旋入侧、旋出侧的侧面部形成有平坦面部11C、11D。平坦面部11C、11D沿与耳部11A、11B的突出方向大致垂直的方向朝向制动盘1的径向外侧延伸。
在摩擦衬块10的背板11中，在靠近耳部11A、11B的基端(基部)侧的位置设有铆接部11E、11E。铆接部11E如图7、图8所示地向设有背板11的衬垫12的一个面(以下，称为表面11F)侧突出设置。为了将后述施力弹簧15固定于摩擦衬块10的背板11，对该各铆接部11E中的位于制动盘1的旋入侧的铆接部11E实施铆接加工。
在背板11的耳部11A设有凹槽13。如图7、图8所示，该凹槽13通过将耳部11A的前端侧(突出侧)端面11A1部分切割成L形而成，构成用于收纳后述施力弹簧15的一部分的收纳槽。而且，如图8所示，凹槽13相对于耳部11A的端面11A1的槽深度h被设定为后述施力弹簧15的板厚t的大致两倍的尺寸。
凹槽13配置在比耳部11A的宽度方向(制动盘的径向)的中心位置靠近径向外侧的位置。此外，对于位于制动盘1的旋出侧的耳部11B，优选采用与旋入侧的耳部11A同样地形成凹槽13的结构。由此，摩擦衬块10能够在制动盘1的内侧与外侧实现部件的通用化，减少盘式制动器的部件数量，从而消除其制造上的麻烦。
在支架2的各臂部2A安装有衬块弹簧14、14。衬块弹簧14、14分别弹性地支承内侧、外侧的摩擦衬块10，并且使这些摩擦衬块10的滑动位移顺畅。而且，衬块弹簧14通过如图1～图6所示那样对具有弹簧性的不锈钢钢板等进行弯折加工(冲压成形)来形成。
衬块弹簧14包括一对引导板部14A、连结板部14B、以及径向施力板部14C。一对引导板部14A以嵌合到支架2的各衬块引导件4内的方式弯折形成为大致“コ”形，并且形成为在制动盘1的内侧与外侧相互分离。由于连结板部14B将各引导板部14A在制动盘1的内侧与外侧一体地连结，因此该连结板部14B以跨过制动盘1的外周侧的状态沿轴向延伸形成。径向施力板部14C、14C一体形成在所述各引导板部14A的制动盘1的径向内侧部位。
如图2、图3、图5、图6所示，衬块弹簧14的各引导板部14A嵌合安装在支架2的各衬块引导件4内，并具有经由凸形状的耳部11A、11B沿制动盘1的轴向引导摩擦衬块10的背板11的功能。并且，各径向施力板部14C在支架2的各衬块引导件4内与各摩擦衬块10(背板11)的耳部11A、11B弹性抵接，从而将各摩擦衬块10的背板11朝向制动盘1的径向外侧而施力。由此，抑制各摩擦衬块10的松动。
施力弹簧15设置在摩擦衬块10的背板11的各侧面部(耳部11A、11B)中朝向车辆前进时成为制动盘旋入侧的耳部11A(侧面部)、以及与其对置的支架2的转矩承受面5(安装部件的相对面)之间。施力弹簧15构成对摩擦衬块10朝向制动盘1的旋出侧施力的施力机构。
而且，施力弹簧15例如通过对具有弹簧性质且厚度为t的一定的不锈钢钢板等进行弯折加工(冲压成形)来形成。而且，施力弹簧15的弹簧常数k1设定成下述式1的关系。
【式1】
0＜kI＜k
【式2】
k＝4π2×f2×m
在该情况下，式2的弹簧常数k通过将作为制动噪声的主要原因的制动钳6视为起振源的情况下的、制动钳6在安装于支架2(安装部件)的状态下作为刚体而振动时的固有频率f与摩擦衬块10的质量m来求出。而且，例如通过适当地调整板厚t而将施力弹簧15的弹簧常数k1设定成比式2的弹簧常数k小、且比零大的值。例如，在使固有频率f为200Hz、使质量m为0.2kg时，如下述那样求出所述式2的弹簧常数k。
【式3】
k＝3.16×106N/m
此外，上述固有频率f能够通过进行如下激振试验来指定，即，在将制动钳6安装于车辆以及支架2的状态利用锤等对制动钳6进行激振，并利用测量器测量此时产生的振动。另外，利用这种激振试验测量的制动钳6的固有频率具有200Hz～500Hz的宽度。
如图7～图11所示，施力弹簧15大致由安装部15A、第一延伸部15B、弯折部15C、第二延伸部15D以及交界部位15E构成。安装部15A通过铆接部11E固定安装于摩擦衬块10(背板11)的表面11F侧。第一延伸部15B的宽度比安装部15A窄(以图10的左右方向为宽度方向，以上下方向为长度方向)，基端侧与安装部15A连接(一体形成)，并朝向成为与背板11的一个面(表面11F)相反的一侧的另一个面(背面11G)侧，经由凹槽13向离开制动盘1的方向延伸。另外，第一延伸部15B的与安装部15A连接的基端侧具有暂时接近制动盘1的弯曲部15B1。交界部位15E是第一延伸部15B与弯折部15C的交界，形成宽度比第一延伸部15B窄的宽度窄的部分，且弯折方向的刚性变小。另外，该宽度小于或等于第二延伸部15D。弯折部15C一体形成在该第一延伸部15B的前端侧，在背板11的背面11G侧朝向离开制动盘1的方向呈变凸的弧状弯折并翻折，而使前端侧朝向制动盘1方向。该弯折部15C的宽度比该第一延伸部15B、第二延伸部15D的宽度宽，弧状的曲率变化的方向的刚性得以加强。另外，宽度方向的两侧形成沿长度方向呈90度弯折的补强部15C1，进一步提高了弧状的曲率变化的方向的刚性。由此，弯折部15C的刚性高于其他部分的刚性。但是，也可以根据需要而取消补强部15C1，或者在宽度方向单侧设置，无论补强部15C1的弯折角度在90度以上还是以下，通过弯折，能够提高弯折部15C的弧状的曲率变化的方向的刚性，因此能够适当地设定。第二延伸部15D从该弯折部15C的前端侧向背板11的表面11F侧朝向接近制动盘1的方向延伸，并经由衬块弹簧14的引导板部14A与支架2的转矩承受面5以弹性变形状态抵接(弹性接触)。另外，其前端成为在衬垫12磨损时与制动盘1接触的抵接部15D1。该抵接部15D1的前端向车辆前进时旋转的A方向弯曲。第二延伸部15D的宽度比弯折部15C窄，成为与第一延伸部15B同等程度的宽度，通过冲压形成沿长度方向延伸的肋15D2，从而提高第二延伸部15D的弯曲方向的刚性。
通过将安装部15A固定在背板11的耳部11A侧，从而使施力弹簧15在非制动操作时、车辆前进中的制动操作时如图8所示那样以悬臂状态支承于摩擦衬块10。而且，在车辆后进中的制动操作时，即使摩擦衬块10(背板11)的耳部11A与支架2的转矩承受面5(衬块弹簧14的引导板部14A)抵接而使施力弹簧15大幅度挠曲变形，第二延伸部15D也会与第一延伸部15B一同收纳于耳部11A的凹槽13内而维持悬臂状态。
另外，也如图7所示，施力弹簧15配置在比耳部11A的宽度方向(制动盘的径向)的中心位置靠近径向外侧的位置。由此，施力弹簧15能够在比耳部11A的宽度方向的中心位置靠近径向外侧的位置对摩擦衬块10向制动盘旋出侧施力，能够抑制在制动时缺乏力偶。
本实施方式的盘式制动器具有如上述的结构，接下来，对其动作进行说明。
首先，在车辆的制动操作时，通过向制动钳6的内脚部6A(缸体)供给制动液压而使活塞朝向制动盘1滑动位移，由此将内侧的摩擦衬块10按压在制动盘1的一个侧面上。然后，此时制动钳6受到来自制动盘1的按压反作用力，因此制动钳6整体相对于支架2的臂部2A向内侧滑动位移，外脚部6C将外侧的摩擦衬块10按压在制动盘1的另一个侧面上。
由此，内侧与外侧的摩擦衬块10能够在两者之间从轴向两侧强力夹持向图1～图3中的箭头所示A方向(车辆的前进时)旋转的制动盘1，并能够对该制动盘1施加制动力。而且，在解除制动操作时停止向所述活塞供给液压，从而使内侧和外侧的摩擦衬块10离开制动盘1，再次恢复到非制动状态。
另外，在这样的制动操作时、解除时(非制动时)，摩擦衬块10的耳部11A、11B中位于制动盘1的旋入侧的耳部11A被施力弹簧15向图2、图3、图5、图6中的箭头C方向施力，摩擦衬块10始终以较弱的力被向制动盘1的旋出侧(图2中的箭头所示A方向)施力。而且，位于制动盘1的旋出侧的耳部11B利用此时的作用力经由衬块弹簧14的引导板部14A弹性地按压在衬块引导件4的转矩承受面5上。
因此，能够利用设置在制动盘旋入侧的耳部11A与转矩承受面5之间的施力弹簧15来限制摩擦衬块10因车辆行驶时的振动等在制动盘1的周向上的松动。而且，在车辆前进中的制动操作时，能够利用旋出侧的臂部2A(衬块引导件4的转矩承受面5)承受摩擦衬块10从制动盘1受到的制动转矩(箭头所示A方向的旋转转矩)。
由此，位于摩擦衬块10的制动盘旋出侧的耳部11B经由引导板部14A持续抵接于衬块引导件4的转矩承受面5。并且，由于旋出侧的耳部11B在制动操作前通过施力弹簧15的作用与引导板部14A抵接而处于没有间隙的状态，因此不会因制动转矩导致摩擦衬块10移动而产生异响。
另外，摩擦衬块10的耳部11A、11B经由衬块弹簧14的引导板部14A以能够滑动的方式嵌插到位于制动盘1的旋入侧、旋出侧的衬块引导件4、4内，并被各径向施力板部14C向制动盘1的径向外侧施力。由此，能够向引导板部14A的制动盘径向外侧的面(图中上面)侧弹性地按压摩擦衬块10的耳部11A、11B。
因此，能够利用衬块弹簧14的径向施力板部14C限制因行驶时的振动等导致的摩擦衬块10沿制动盘1的径向的松动。而且，在制动操作时，能够保持使摩擦衬块10的耳部11A、11B与引导板部14A的上表面侧滑动接触的状态，并且沿引导板部14A向制动盘轴向顺畅地引导内侧、外侧的摩擦衬块10。
然而，在将摩擦衬块10(背板11)的耳部11A、11B能够滑动地嵌插到支架2的衬块引导件4内的型式(所谓的嵌套式)的盘式制动器中，要求进行缓制动时的制动噪声的应对措施。而且，现状是，通过例如在支架2的转矩承受面5上涂覆润滑脂、粘贴双面胶等的应急处置，来应对缓制动时的制动噪声。
于是，本申请发明人等对缓制动时的制动噪声的应对措施进行了深刻研究，结果确认，对于朝向制动盘1的旋出侧对摩擦衬块10施力的施力弹簧15，通过将其弹簧常数k1设定为满足所述式1、式2的关系，能够抑制所谓制动噪声的产生。这是因为，在将制动钳6视为起振源的情况下，能够使施力弹簧15所产生的摩擦衬块10的共振频率偏离制动钳6在安装于支架2(安装部件)的状态下作为刚体而振动时的固有频率f。
即，在进行车辆前进方向上的制动操作时，在位于摩擦衬块10的制动盘旋出侧的耳部11B利用设置在旋入侧的耳部11A的施力弹簧15的作用弹性地按压在位于制动盘旋出侧的衬块引导件4的转矩承受面5(衬块弹簧14的引导板部14A)上的状态下，在与转矩承受面5之间受到来自制动盘1的制动转矩。因此，摩擦衬块10与位于制动盘旋出侧的支架2的臂部2A成为一个刚体，因此将臂部2A的变形视作弹簧的情况下的弹簧常数k2成为例如沿着图11中所示的特性线16(k2＝2＊108N/m)的特性。在这样的弹簧常数k2的特性中，由于摩擦衬块10的共振频率与制动钳6的固有频率f相差悬殊，因此确认通过激振试验等能够抑制制动噪声的产生。
另一方面，在进行车辆后进(后退)方向的制动操作时，施力弹簧15以如图9所示的悬臂状态将制动转矩传递到转矩承受面5，直至摩擦衬块10(背板11)的耳部11A与支架2的转矩承受面5(衬块弹簧14的引导板部14A)抵接。然后，在仅利用施力弹簧15传递制动转矩的期间，例如相比于图12中所示的特性线17(所述式2、式3的弹簧常数k，例如k＝3.16＊105N/m)将施力弹簧15的弹簧常数k1设定为更小，从而能够避免摩擦衬块10的共振频率达到引起制动噪声的程度。此外，在图12中，弹簧特性下的各线的倾斜程度表示弹簧常数。另外，在将摩擦衬块10安装于支架2的阶段，施力弹簧15上施加有初始设定荷载，但该初始设定荷载的大小不会对施力弹簧15的弹簧常数带来影响。因此，无论上述初始设定荷载如何，各特性线都从图12所示的基准点延伸。
由此，在本实施方式中，将施力弹簧15的弹簧常数k1设定为沿图12中的特性线18的特性，使其满足所述式1的关系(0＜k1＜k)，在仅利用施力弹簧15传递制动转矩的期间，例如减小施力弹簧15的弹簧常数k1，直至k1＝7.2＊104N/m的程度。此外，在图12中，以点划线表示的特性线19表示专利文献1的防震弹簧的弹簧常数的特性。在该特性线19中，在拐点19A以前为悬臂状态的弹簧特性，该弹簧常数比上述弹簧常数k大。因此，摩擦衬块可能会引起与以上述固有频率f振动的制动钳的共振而产生制动噪声。另外，上述拐点19A之后为双支承状态的弹簧特性，其弹簧常数比悬臂状态的弹簧常数大。这种双支承状态的弹簧特性时的弹簧常数也比上述弹簧常数k大。因此，摩擦衬块可能会引起与以上述固有频率f振动的制动钳的共振而产生制动噪声。
而且，由于将施力弹簧15的弹簧常数k1设定成相对较小，因此在制动操作后，摩擦衬块10(背板11)的耳部11A马上与支架2的转矩承受面5(衬块弹簧14的引导板部14A)抵接而在与转矩承受面5之间承受来自制动盘1的制动转矩。即使耳部11A与转矩承受面5抵接，导致施力弹簧15如图10所示那样大幅挠曲变形，施力弹簧15也会维持悬臂支承的状态。因此，施力弹簧15的表面上的弹簧常数k1如图12中所示的特性线18的特性线部18A那样上升，成为与将支架2的臂部2A与施力弹簧15合成而得到的弹簧常数k2(图12中所示的特性线16)大致平行的特性。因此，能够避免导致施力弹簧15的噪声的共振频率，从而能够抑制包括缓制动噪声在内的所谓制动噪声的产生。特别是在安装于车辆的后部的盘式制动器中容易产生缓制动噪声且低频的音域的制动噪声，若将本实施方式的施力弹簧15安装于后侧的盘式制动器则较为有效。并且，如果是施力弹簧15的弹簧常数k1，则即使对于将作为制动噪声的主要因素的制动盘1视作起振源的情况下的制动盘1的3直径节模式的固有频率(约2000Hz)，也能够避开共振频率而抑制制动噪声的产生。这样，使施力弹簧15的弹簧常数k1小于根据制动钳6在安装于支架2(安装部件)的状态下作为刚体振动时的固有频率f和所述摩擦衬块的质量m求出的弹簧常数k，能够抑制以其他起振源作为主要因素的制动噪声。
另外，在本实施方式中，通过对具有弹簧性的金属板(例如不锈钢钢板)进行弯曲加工，从而使施力弹簧15形成为如上述那样由安装部15A、第一延伸部15B、弯折部15C以及第二延伸部15D构成的一体结构，因此通过适当地调整施力弹簧15的板厚t，能够将施力弹簧15的弹簧常数k1设定为满足所述式1的关系。
另外，也如图5～图7所示，施力弹簧15配置在比耳部11A的宽度方向(制动盘的径向)的中心位置靠近径向外侧的位置。由此，施力弹簧15能够在比耳部11A的宽度方向的中心位置靠近径向外侧的位置对摩擦衬块10向伴随着制动转矩的力矩为正的方向施力，从而能够在制动时抑制缺乏力偶的产生。
另外，施力弹簧15能够紧凑地配置在摩擦衬块10(背板11)的耳部11A、11B中在车辆前进时成为制动盘旋入侧的耳部11A和与其相对的支架2的转矩承受面5之间。而且，施力弹簧15的第二延伸部15D形成为，在车辆后进时耳部11A的端面11A1与转矩承受面5(引导板部14A)抵接而处于悬臂状态，因此能够容易地将施力弹簧15的弹簧常数k1设定为上述式1～式3那样的小的值，从而能够抑制车辆后退方向的制动时的制动噪声等异响的产生。
另外，由于采用在摩擦衬块10的背板11中设有衬垫12的表面11F侧设置施力弹簧15的结构，因此能够实现车辆空间的有效灵活使用，从而容易确保施力弹簧15所需的弹簧常数、所需荷载(弹簧力)。另外，通过将施力弹簧15固定设于摩擦衬块10的背板11，能够以预先将施力弹簧15组装于摩擦衬块10的局部装配状态将它们安装于支架2，从而能够提高组装时的作业性。
特别是，在本实施方式中，利用固定安装于背板11的表面11F侧的安装部15A、从该安装部15A的前端侧朝向背板11的背面11G侧地向离开制动盘1的方向延伸的第一延伸部15B、形成在该第一延伸部15B的前端侧且在背板11的背面11G侧朝向靠近制动盘1的方向呈弧状弯折的弯折部15C、以及从该弯折部15C的前端侧向靠近制动盘1的方向延伸并以弹性变形状态与支架2的转矩承受面5侧弹性接触的第二延伸部15D构成施力弹簧15。
因此，能够通过安装部15A、第一延伸部15B、弯折部15C以及第二延伸部15D将施力弹簧15的弹簧长度设定成足够的长度，从而能够容易地确保施力弹簧15所需的弹簧常数(上述式1、式2)。而且，能够容易地确保作为施力弹簧15的所需荷载(弹簧力)，并能够以将施力弹簧15安装于摩擦衬块10的状态有效地灵活利用车辆空间。
而且，关于例如使用不锈钢钢板等而形成的施力弹簧15，由于位于其前端(自由端)侧的第二延伸部15D经由衬块弹簧14的引导板部14A以弹性变形状态与支架2的转矩承受面5弹性接触，因此能够使两者的滑动接触顺畅，从而能够良好地抑制所谓颤动等的产生。
另外，施力弹簧15的弯折部15C例如也如图9所示那样，采用在比背板11的耳部11A中的端面11A1更靠制动盘周向(箭头C方向)的内侧的位置呈弧状弯折的结构，因此能够有效地利用由支架2的衬块引导件4形成的空间，进而容易地配置施力弹簧15的弯折部15C等。并且，由此能够充分地确保施力弹簧15的弹簧长度，使其作用力(弹簧力)稳定。
而且，在施力弹簧15上形成有使其前端部与制动盘1抵接的抵接部15D1，因此能够使单一部件即施力弹簧15兼具检测衬垫12的磨损的磨损检测传感器的功能，从而能够实现部件数量的减少。
另外，本发明的发明人对提高将施力弹簧15作为磨损检测传感器的情况下的摩擦音进行了研究，结果得知，通过使图11所示的旋转方向K的固有频率ωr与上下方向J的固有频率ωt接近，从而容易产生自激振荡，能够提高检测音。
以下，使用图13所示的2自由度模型的自激振荡模型验证了磨损检测传感器的振动机构。图13表示在摩擦面上行进的刚体棒的运动模型。这是考虑了刚体的简支棒(単純棒)在板上行进的上下方向平移自由度与绕重心点的旋转自由度。以下，记载摩擦面上的简支棒的自激振荡产生机构。
各符号具有以下含义。简支棒的质量：M；简支棒的惯性力矩：D；简支棒的平移方向的支承刚性：H；简支棒的旋转方向的支承刚性：G；简支棒与摩擦面之间的接触刚性：kc；简支棒与摩擦面之间的摩擦系数：μ；来自摩擦面的法向力：F；接触部距重心位置的上下方向距离：p；接触部距重心位置的行进方向距离：q；简支棒的斜率：Φ；简支棒的上下方向位移：y；简支棒的旋转角：θ；平移方向，旋转方向的运动方程式如下所示。
【式4】
【式5】
F＝kc(y-qθ)
通过如下方式求出式5。通过胡克定律将接触刚性kc乘以位移量来求出来自摩擦面的反作用力即可。考虑平移，由于位移y，因此kc×y成为平移运动带来的弹簧力。接着，考虑旋转，如果欲绕重心位置旋转θ(顺时针为正)，则向简支棒的上升方向位移。换句话说，将弹簧拉伸线段Z的大小。线段Z的长度成为q×tanθ≒qθ。由于在平移中为收缩方向、在旋转中为拉伸方向，因此位移量成为y－aθ，因此如式5那样确定法向力(反作用力)F。
旋转运动的运动方程式(式4的下段)的右边为基于来自摩擦面的反作用力F以及摩擦力μF的绕重心点的力矩。
对此进行整理如下所示。
【式6】
在2自由度系统中，产生不稳定振动(自激振荡)的条件为以下两个：(1)平移方向的固有频率ωt和旋转方向的固有频率ωr一致；(2)因还原项的非对角要素的积为负而满足以下的条件的情况下，该对象会产生自激振荡。
【式7】
ωt＝ωr
【式8】
-qkc·(-(q-μp)kc)＝qkc·(q-μp)kc<0
q(q-μp)<0
换句话说，通过式7，在简支棒与摩擦面分离的状态下，kc被视为零，因此ωt为√(H/M)。在简支棒与摩擦面接触的情况下，可知ωt随着接触刚性升高而变大。另一方面，在简支棒与摩擦面分离的情况下，与上述相同，kc为零，ωr成为√(G/D)。在简支棒与摩擦面接触的情况下，通过式8的条件可知ωr随着接触刚性升高而变小。换句话说，为了产生自激振荡，要求在接触(摩擦)前的状态下使分离频率接近，以使平移自由度的固有频率ωt低于旋转自由度的固有频率ωr(非接触时：ωt＜ωr)、并且使接触后的各个固有频率提前一致。
这里，在从板厚一定的金属板通过冲压、激光等的切割切制成平面状、并使其塑性变形来制作由安装部、弯折部以及第二延伸部构成的一般的施力弹簧的情况下，由于上下方向J的固有频率ωt低于旋转方向K的固有频率ωr，因此通过降低旋转方向K的固有频率ωr、或者提高上下方向J的固有频率ωt，能够接近固有振动，此外，也可以降低旋转方向K的固有频率ωr并提高上下方向J的固有频率ωt。需要说明的是，所述安装部固定安装于背板，所述弯折部的基端侧连接于该安装部，且朝向离开所述制动盘的方向形成为弧状，且以前端朝向所述制动盘侧的方式弯折，所述第二延伸部从该弯折部的前端侧向接近所述制动盘的方向延伸，并以弹性变形状态弹性地接触于所述安装部件侧。
由此，在上述实施方式中，通过降低给旋转方向K的刚性带来的影响最大的交界部位15E的刚性，从而降低旋转方向K的固有频率ωr。因此，通过缩小交界部位15E的宽度来降低刚性。此外，虽然会花费制作工时，但也可以通过减小交界部位15E的板厚等来降低刚性。
另外，在上述实施方式中，通过提高给上下方向J的刚性带来的影响最大的弯折部15C的刚性，来提高旋转方向K的固有频率ωt。因此，通过扩大弯折部15C的宽度而提高刚性。而且，宽度方向的两侧形成沿长度方向弯折90度的补强部15C1，进一步提高弧状的曲率变化的方向的刚性。此外，为了提高弯折部15C的刚性，也可以在弯折部15C设置如15D2那样的肋，或者，存在增大壁厚等。
此外，在上述实施方式中，将施力弹簧15的基端侧固定设置在背板11的耳部11A，使施力弹簧15的前端侧(延伸部15D)与支架2的转矩承受面5弹性接触。但是，本发明不限定于此，例如也可以在衬块弹簧一体设置施力弹簧(施力机构)、使其前端侧(延伸部)与摩擦衬块的转矩传递部(耳部)侧弹性抵接。而且，在该情况下，也能够采用将施力弹簧紧凑地配置在摩擦衬块10(背板11)的耳部11A与支架2的转矩承受面5之间的结构。
并且，在上述实施方式中，例举了在支架2的臂部2A形成呈凹形状的衬块引导件4、并将成为背板11的嵌合部的耳部11A、11B形成为凸形状的情况。但是，本发明不限于此，例如也可以在摩擦衬块的背板形成呈凹形状的嵌合部、并在安装部件的臂部设置呈凸形状的衬块引导件。
另外，在上述实施方式中，例举利用由コ形凹槽构成的衬块引导件4的里侧壁面构成成为转矩承受部的转矩承受面5的情况。但是，本发明不限于此，例如也能够应用于采用了在离开衬块引导件的位置(与衬块引导件不同的位置)设置作为转矩承受部的转矩承受面的结构的型式的盘式制动器。
接下来，对上述实施方式所包含的发明进行叙述。施力机构设置在摩擦衬块的各转矩传递部中的在车辆前进时成为制动盘旋入侧的转矩传递部与安装部件的转矩承受面之间，并利用与所述转矩传递部与转矩承受面中的任一方弹性接触的延伸部对所述摩擦衬块朝向制动盘的旋出侧施力。
由此，能够在摩擦衬块的各转矩传递部中在车辆前进时成为制动盘旋入侧的转矩传递部与安装部件的转矩承受面之间紧凑地配置施力机构，从而能够使对摩擦衬块朝向制动盘的旋出侧施力的作用力稳定。
另外，施力机构的延伸部形成为，在车辆后进时维持悬臂状态，直至转矩传递部与安装部件的转矩承受面抵接。由此，能够容易地将施力机构的弹簧常数设定成更小的值，从而能够减少车辆后退方向的制动时的制动噪声等异响的产生。
另外，施力机构采用固定设置在摩擦衬块的背板上的结构。由此，能够将施力机构在预先组装于摩擦衬块的局部装配状态下安装于安装部件，从而能够提高组装时的作业性。
另外，施力机构固定设置在摩擦衬块的背板中设有衬垫的一个面侧。由此，能够容易地确保施力机构所需的弹簧常数、所需荷载(弹簧力)，能够有效地灵活利用有限的车辆空间。
另一方面，施力机构具有：安装部，其固定安装在背板的一个面侧；第一延伸部，其基端侧与该安装部连接，并且朝向与所述背板的一个面位于相反侧的另一面侧向离开制动盘的方向延伸；弯折部，其形成在该第一延伸部的前端侧，并在所述背板的另一面侧朝向接近制动盘的方向呈弧状弯折；以及，第二延伸部，其从该弯折部的前端侧向接近制动盘的方向延伸，以弹性变形状态弹性抵接在安装部件侧。
由此，能够利用第一延伸部、弯折部以及第二延伸部充分地确保施力机构的弹簧长度，能够容易地确保施力机构所需的弹簧常数，并且容易确保所需荷载(弹簧力)，能够有效地灵活利用有限的车辆空间。
另外，施力机构的弯折部采用在比背板的转矩传递部中的与安装部件的转矩承受面相对端面靠近制动盘周向的内侧的位置呈弧状弯折的结构。由此，能够将施力机构的弹簧长度形成为足够的长度，能够使作用力(弹簧力)稳定，而且能够有效地灵活利用有限的车辆空间。
另一方面，施力机构采用固定设置在摩擦衬块的背板中与衬垫位于相反侧的另一面侧的结构。由此，能够将施力机构固定设置在背板的另一面侧，从而能够增大设置在背板的一个面侧的衬垫的占据面积。
另外，采用施力机构形成为在安装部件上设置的衬块弹簧的结构。由此，能够使施力机构一体形成为衬块弹簧，能够减少部件数量，提高安装时的作业性。
附图标记说明
1 制动盘；2 支架(安装部件)；2A 臂部；5 转矩承受面；6 制动钳；7 滑动销；10摩擦衬块；11 背板；12 衬垫(摩擦材料)；13 凹槽；14 衬块弹簧；15 施力弹簧(施力机构)；15A 安装部；15B 第一延伸部；15C 弯折部；15D 第二延伸部；15E 交界部位。

Claims (5)

1.一种盘式制动器，其特征在于，
具有安装部件，该安装部件跨过制动盘而固定于车辆，形成有承受制动时的转矩的转矩承受面，并且设有能够沿所述制动盘的轴向滑动的制动钳，该制动钳向所述制动盘按压与所述制动盘的两面对置设置的摩擦衬块，
所述摩擦衬块具有：
背板，其在制动盘的周向两侧支承在所述安装部件上，并且在与所述安装部件的转矩承受面抵接的侧面部形成有转矩传递部；
摩擦材料，其固定在该背板的一面侧，与所述制动盘抵接而产生摩擦力；以及，
施力机构，其对所述摩擦衬块朝向制动盘的旋出侧施力；
所述施力机构具有：
安装部，其固定且安装于所述背板；
第一延伸部，其基端侧与该安装部连接，并且向离开所述制动盘的方向延伸；
弯折部，其与该第一延伸部的前端侧连接，在相对于从制动盘离开的方向向衬块旋转方向中心侧倾斜延伸后朝向离开所述制动盘的方向形成为弧状，并且以前端朝向所述制动盘侧的方式弯折；以及，
第二延伸部，其从该弯折部的前端侧向接近所述制动盘的方向延伸，并且以弹性变形状态与所述安装部件侧弹性接触；
交界部位，其形成在所述第一延伸部与所述弯折部的交界区域，从离开制动盘的方向朝向衬块旋转方向中心侧弯曲形成；
在所述摩擦材料磨损规定量时，该第二延伸部的前端与所述制动盘抵接，
所述弯折部被设定为刚性比所述第一延伸部与所述弯折部的交界部位高。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，
所述交界部位被设定为刚性比所述第一延伸部低，所述弯折部被设定为刚性比所述第一延伸部高。
3.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，
所述施力机构利用金属板构成，
所述交界部位成为宽度比所述第一延伸部窄的宽度窄的部分。
4.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，
所述施力机构利用金属板构成，
所述弯折部成为宽度比所述第一延伸部宽的宽度宽的部分。
5.根据权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于，
所述施力机构利用金属板构成，
所述弯折部在宽度方向上的至少单侧具有沿长度方向弯折的补强部。
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