JP2005030471A - ブレーキディスクの固有振動数調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、ブレーキディスクの固有振動数を把握して、当該ディスクブレーキの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することのできるブレーキディスクの固有振動数調整方法を提供する。
【解決手段】ディスク本体部１２、取付フランジ部１３及び前記両部をつなぐ円筒状のハット部１４を具備したブレーキディスクの固有振動数を測定する工程と、測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの固有振動数を修正する工程とを備え、修正工程では、測定された固有振動数が許容範囲内に収まっていないときに、取付フランジ部１３とハット部１４とが連設された角部１８を切削バイト１７で切削加工することにより、ブレーキディスク１１の固有振動数を調整（又は修正）する。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ディスクブレーキ装置のブレーキ構成部品の一つであるブレーキディスクの固有振動数の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、車両用ディスクブレーキ装置では、ブレーキ構成部品の固有振動数（又は固有周波数）が制動時のブレーキ摩擦挙動で生じる振動の周波数に一致すると、ブレーキ鳴きを生じることが知られている。特にブレーキディスクは制動用摩擦面（摺動面）を有するため、ブレーキ構成部品の中でもブレーキ鳴きの大きな要因となる。このため、ブレーキディスクの固有振動数がブレーキ摩擦挙動で生じ得る振動周波数から外れるように、ブレーキディスクの材質や形状を決定している。
【０００３】
従来、ディスクブレーキの制動時のブレーキ鳴きを防止するために、ディスクブレーキの主要な構成部品であるブレーキディスク（ディスクロータ）の固有振動数を管理する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１では、ブレーキディスクを形成する鋳鉄の成分組成等を調製してブレーキディスクの材質面を厳密に管理することにより、その鋳造によって得られるブレーキディスクの制動時のブレーキ鳴きを防止するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２１４４８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１の鋳造によって得られるブレーキディスクでは、製造上の理由から鋳鉄の成分組成等が変化し易く、材質面での厳密な品質管理が難しい。また、例えば冷却性能を向上させるための通風孔を備えたベンチレーテッドタイプのブレーキディスクにあっては、各通風孔内を鋳肌のままとすることが多く、その鋳肌部分の寸法精度は鋳造後に機械加工（例えば切削加工）が施される他の部位に比べて低い。つまり、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めておいても、実際に製造されるブレーキディスクが一定の材質や形状になる保証はなく、所期の固有振動数を持つとは限らないため、ブレーキディスクのブレーキ鳴きを必ず防止できるとは言えない。
【０００６】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、ブレーキディスクの固有振動数を把握して、当該ディスクブレーキの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することのできるブレーキディスクの固有振動数調整方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ところで、一口にブレーキディスクの振動といっても、様々な振動態様（振動モード）が存在する。本件発明者の認識するところでは、ブレーキディスクの振動対策上、特に注意を払うべき振動モードとしては、「面直振動モード」と「面内振動モード」の２つがある。
【０００８】
図１は、ブレーキディスクにおける面直振動のモデルを斜視的に示す。面直振動モードとは、ブレーキディスクの摩擦面が回転軸と同じ方向に振幅すると共に、ブレーキディスクの横方向から見て摩擦面の外周縁が波状の変形を起こすような振動態様をいう。摩擦面外周縁の波状変形にあっては、回転軸方向に最も大きく振幅する場所と、全く振幅しない場所（「節」と呼ぶ）とがある。節は常に摩擦面の同一直径の両端に位置しており、振動数が高くなるにつれて２つの節を結ぶ直径の数も増え、高次の振動形態となる。ここで、２つの節を結ぶ直径の数がＮ個となる振動モードのことをＮ直径節モードという。面直振動モードにおいては、「３直径節モード」の近くに「ハット倒れモード」がある（図６参照）。
【０００９】
図２は、ブレーキディスクにおける面内振動のモデルを斜視的に示す。面内振動モードとは、ブレーキディスクの周方向への振幅により、摩擦面の同一円周内において振幅が疎になる場所と密になる場所とが生じるような振動形態をいう。ブレーキディスクの周方向に沿った疎密振動にあっても、当該周方向に最も大きく振幅する場所と、全く振幅しない場所（「節」と呼ぶ）とがある。節は常に摩擦面の同一直径の両端に位置しており、振動数が高くなるにつれて２つの節を結ぶ直径の数も増え、高次の振動形態となる。ここで、２つの節を結ぶ直径の数がＮ個となる振動モードのことを面内Ｎ次モードという。
【００１０】
本発明者は、上述した発明が解決しようとする課題での実情に鑑みると共に、ブレーキディスクの面直振動モードや面内振動モードに着目して鋭意研究を重ねた結果、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、個々のブレーキディスクの固有振動数を把握して、その固有振動数が所定範囲内に収まっていないときにブレーキディスクの適切な部位に追加加工を施すことで、ブレーキディスクのブレーキ鳴きを効果的に防止又は低減することができるということを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明は、ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクの固有振動数を測定する工程と、測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの固有振動数を修正する工程とを備え、前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクの取付フランジ部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの固有振動数を修正することをその要旨としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ブレーキディスクの固有振動数を測定する工程により、車両用ディスクブレーキ装置のブレーキ構成部品の一つであるブレーキディスクの固有振動数を測定して把握することができる。そして、把握された固有振動数が所定の許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクの取付フランジ部とハット部とが連設された角の部分に対して追加加工を行うことにより、ブレーキディスクの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブレーキディスクの固有振動数調整方法において、前記追加加工により、ブレーキディスクの面直振動モードにおいて、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値を離間させることをその要旨としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、追加加工により、ブレーキディスクの面直振動モードにおいて、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値を離間させることができるため、３直径節モードとハット倒れモードとの連成振動を抑制することが可能となり、ブレーキディスクの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値により確実に調整（又は修正）することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクの固有振動数を測定する工程と、測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの固有振動数を修正する工程とを備え、前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクのディスク本体部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの固有振動数を修正することをその要旨としている。
【００１６】
上記請求項３に記載の発明によれば、ブレーキディスクの固有振動数を測定する工程により、車両用ディスクブレーキ装置のブレーキ構成部品の一つであるブレーキディスクの固有振動数を測定して把握することができる。そして、把握された固有振動数が所定の許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクのディスク本体部とハット部とが連設された角の部分に対して追加加工を行うことにより、ブレーキディスクの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のブレーキディスクの固有振動数調整方法において、前記追加加工により、ブレーキディスクの面直振動モードにおける７直径節モードの固有振動数とブレーキディスクの面内振動モードにおける面内１次モードの固有振動数との値を離間させることをその要旨としている。
【００１８】
上記請求項４に記載の発明によれば、追加加工により、ブレーキディスクの面直振動モードにおける７直径節モードの固有振動数とブレーキディスクの面内振動モードにおける面内１次モードの固有振動数との値を離間させることができるため、７直径節モードと面内１次モードとの連成振動を抑制することが可能となり、ブレーキディスクの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値により確実に調整（又は修正）することができる。
【００１９】
なお、請求項１から請求項４における「追加加工」としては、切削その他の、ブレーキディスクの形状や重量を変化させるような機械加工を例示できる。また、請求項１から請求項４の各項において、測定工程（ブレーキディスクの固有振動数を測定する工程）と修正工程（ブレーキディスクの固有振動数を修正する工程）とが一連の工程で行われることは好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図３〜図８に基いて説明する。
【００２１】
図３及び図４に示すように、本実施の形態の鋳鉄製ブレーキディスク１１（ディスクロータ）は、ディスク本体部１２、取付フランジ部１３及び前記両部をつなぐハット部１４を備えており、鋳造等によって所定形状に形成されている。ディスク本体部１２は、円盤状のインナーディスク１２ａ（肉厚６ｍｍ）及びアウターディスク１２ｂ（肉厚６ｍｍ）並びに両ディスク間に設けられた複数のリブ１２ｃ（肉厚１２ｍｍ）からなり、直径２９６ｍｍ×高さ２４ｍｍの円盤形状をなす。インナーディスク１２ａ及びアウターディスク１２ｂの各表面は、制動用摩擦面を構成する。また、複数のリブ１２ｃは、ディスク本体部１２内に半径方向に貫通する複数の通風孔を区画している。アウターディスク１２ｂの内周側には、直径１５５ｍｍ、高さ２４．５ｍｍ、肉厚５．５ｍｍの円筒形状のハット部１４が連設されている。更に、ハット部１４の上部には、肉厚７ｍｍの円板状の取付フランジ部１３が連設されている。取付フランジ部１３の中心位置には、車両の回転軸と同軸性を維持するインロー孔１５が存在する。また、取付フランジ部１３には、当該ブレーキディスク１１を車両の回転軸に固定する際にボルトを通すための複数のボルト孔１６（図では５個）が穿設されている。
【００２２】
図４に示すように、ブレーキディスク１１の取付フランジ部１３とハット部１４とが連設された角の部分には、断面形状で直角（９０°）を有する角部１８が全周に渡って形成されている。また、ブレーキディスク１１のディスク本体部１２のアウターディスク１２ｂと、ブレーキディスク１１のハット部１４とが連設された角の部分には、断面形状で直角（９０°）を有する角部１９が全周に渡って形成されている。
【００２３】
図５に示すように、上述したブレーキディスク１１のアウターディスクの外周縁から１０ｍｍ内側位置の摩擦面の上方に加振用ハンマーを配置すると共に、摩擦面に対して直交する方向（即ちブレーキディスクの回転軸方向）の振動を検出可能なディスク本体部の外方にマイクを配置した。なお、図示しないが、ブレーキディスク１１の取付フランジ部１３は、スポンジ体を介して台座に載置された状態となっている。そして、アウターディスクの外周縁から１０ｍｍ内側位置の摩擦面をその摩擦面に対し直交方向（即ちブレーキディスクの回転軸方向）に加振用ハンマーで一撃（即ち加振）し、その際に生じた応答波をマイクで検出した。マイクで検出された応答波は、電気信号としてアンプ及びＦＥＴ（高速フーリエ変換装置）に伝達され、ＦＥＴにて周波数解析した。図６は、周波数解析の結果をグラフ化したものであり、そのグラフの横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧（ｄＢ）である。音圧のピーク位置から、このブレーキディスクの面直振動モードにおいて、３直径節モードの固有振動数が２１３５Ｈｚであり、ハット倒れモードの固有振動数が２３３７Ｈｚであり、７直径節モードの固有振動数が７５７６Ｈｚであることが判明した。
【００２４】
測定された面直振動モードでの固有振動数ｆ１が所定の許容範囲Δｆ１内であれば、そのブレーキディスクは合格品と判定される。なお、許容範囲Δｆ１は、ブレーキ鳴きを防止又は低減可能な面直振動モードでの固有振動数の範囲として、実験等により予め確認されている範囲である。
【００２５】
ブレーキディスクが合格品と判定されたのに対し、前記測定された面直振動モードでの固有振動数ｆ１が所定の許容範囲Δｆ１内にないときには、追加加工として切削加工を行う。この場合、図７に示すように、ベンチレーテッドタイプのブレーキディスク１１の取付フランジ部１３とハット部１４とが連設された角部１８に対し、切削バイト１７により面取りを行い、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数の値を調整（又は修正）する。この面取りは、図８に示すようにブレーキディスク１１の取付フランジ部１３とハット部１４とが連設された角部１８の全てに施されており、ブレーキディスク１１を固定した状態で切削バイト１７を回転させるか、切削バイト１７を回転せずにブレーキディスク１１を回転させるかのどちらかによって行われる。なお、面取りを行う際には、ブレーキディスク１１（取付フランジ部１３）は、スポンジ体を介して台座に固定された状態となっている。
【００２６】
因みに、切削加工前の３直径節モードの固有振動数（２１３５Ｈｚ）とハット倒れモードの固有振動数（２３３７Ｈｚ）との値の差は、２０２Ｈｚとなっているが、図８に示したｔを４．５ｍｍに設定して面取りを行った場合には、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値の差は、２１９Ｈｚとなり、切削加工前よりも１７Ｈｚ離間する。また、図８に示したｔを５．５ｍｍに設定して面取りを行った場合には、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値の差は、２２７Ｈｚとなり、切削加工前よりも２５Ｈｚ離間する。更に、図８に示したｔを６．５ｍｍに設定して面取りを行った場合には、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値の差は、２３６Ｈｚとなり、切削加工前よりも３４Ｈｚ離間する。
【００２７】
切削バイト１７による面取りの完了後、ブレーキディスク１１と切削バイト１７とを離間させ、上記と同様にして再び加振用ハンマーでブレーキディスク１１を加振してブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を再測定する。この再測定された面直振動モードでの固有振動数ｆ１’が所定の許容範囲Δｆ１内に収まっていることを確認してから、このブレーキディスクを合格品と判定する。なお、ブレーキディスクの面直振動モードでの固有振動数ｆ１’が依然として許容範囲Δｆ１内にないときには、再度、切削バイト１７による追加加工を施してもよい。また、仮に切削バイト１７による面取りを施したとしても、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数ｆ１’が所定の許容範囲Δｆ１内に収まらないことが明白なときには、追加加工を行わずに、そのまま不良品とする。
【００２８】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に記す効果が得られるようになる。
【００２９】
・本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１のアウターディスク１２ｂの外周縁から１０ｍｍ内側位置の摩擦面をその摩擦面に対し直交方向に加振用ハンマーで一撃すると共に、その際に生じた応答波をマイクで検出し、その検出した応答波を電気信号としてアンプ及びＦＥＴに伝達し、ＦＥＴにて周波数解析することにより、個々のブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を把握できる。
【００３０】
・本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１の取付フランジ部１３とハット部１４とが連設された角部１８に対し、切削バイト１７により面取りを行い、その面取り量を変化させることで、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を調整（又は修正）することができ、ひいてはブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数ｆ１’を許容範囲Δｆ１内に収まるようにすることができる。つまり、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することができる。
【００３１】
・本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することができるため、従来技術のようにブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくてもよい。
【００３２】
・本実施の形態によれば、面取り加工の面取り量を調整することにより、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との離間間隔を微調整することができる。
【００３３】
・本実施の形態によれば、面取り加工により、ブレーキディスク１１の面直振動モードにおいて、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値を加工前よりも更に離間させることができるため、３直径節モードとハット倒れモードとの連成振動を抑制して、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値により確実に調整することができるようになる。
【００３４】
・本実施の形態によれば、台座にスポンジ体を介して載置された状態のブレーキディスク１１の面直振動モードを測定する工程を行った後に、ブレーキディスク１１をそのままの状態で台座及びスポンジ体に固定するだけで、ブレーキディスク１１の面取りを切削バイト１７によって容易に行うことができる。つまり、本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を測定する工程と、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を修正する工程とを一連の工程で行うことができる。その結果、本実施の形態におけるブレーキディスク１１の固有振動数調整方法を比較的短時間で行うことができるようになる。
【００３５】
・本実施の形態によれば、従来技術の場合と異なり、個々のブレーキディスク単位での材質や形状等の品質管理を緩和できるため、良質なブレーキディスク１１を比較的安価に提供することができる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図９〜図１２に基づいて説明すると共に、図３〜図６を併せ参照して説明する。
【００３６】
本実施の形態の鋳鉄製ブレーキディスクとしては、図３及び図４に示した前記第１の実施の形態におけるブレーキディスク１１と同等のものを用いた。そして、本実施の形態のブレーキディスク１１においても、前記第１の実施の形態におけるブレーキディスク１１の場合と同様にして、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を測定した（図５及び第１の実施の形態：参照）。本実施の形態におけるブレーキディスク１１の面直振動モードでの周波数解析の結果は、前記第１の実施の形態におけるブレーキディスク１１の場合と同じ結果が得られた（図６参照）。図６から理解できるように、音圧のピーク位置から、本実施の形態におけるブレーキディスク１１の面直振動モードにおいても、３直径節モードの固有振動数が２１３５Ｈｚであり、ハット倒れモードの固有振動数が２３３７Ｈｚであり、７直径節モードの固有振動数が７５７６Ｈｚであることが判明した。
【００３７】
その後、図９に示すように、上述したブレーキディスク１１のディスク本体部外周側面に、５ｍｍ角立方体の鋳鉄製金属片を強力な接着剤（例えば瞬間接着剤）で固着した。また、その立方体状金属片の一側面に、加速度センサーを強力な接着剤で固着し、ブレーキディスクの円周接線方向への振動を当該加速度センサーで検出可能とした。なお、図示しないが、ブレーキディスク１１の取付フランジ部１３は、スポンジ体を介して台座に載置された状態となっている。そして、加速度センサーの丁度反対側にあたる立方体状金属片の他側面を、その側面に対し直交する方向（即ちブレーキディスクの円周接線方向）に加振用ハンマーで一撃（加振）し、その際に生じた応答波を加速度センサーで検出した。加速度センサーで検出された応答波は、電気信号としてアンプ及びＦＥＴ（高速フーリエ変換装置）に伝達され、ＦＥＴにて周波数解析した。図１０は、周波数解析の結果を示すグラフ（横軸が周波数、縦軸がイナータンス）である。イナータンスのピーク位置から、このブレーキディスクの面内振動モードにおいて、面内１次モードの固有振動数が７２１９Ｈｚであることが判明した。
【００３８】
測定された面直振動モードでの固有振動数ｆ１が所定の許容範囲Δｆ１内にあると共に、測定された面内振動モードでの固有振動数ｆ２が所定の許容範囲Δｆ２内にあれば、そのブレーキディスクは合格品と判定される。なお、許容範囲Δｆ１及び許容範囲Δｆ２は、ブレーキ鳴きを防止又は低減可能な面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数の範囲として、実験等により予め確認されている範囲である。
【００３９】
ブレーキディスクが合格品と判定されたのに対し、前記測定された面直振動モードでの固有振動数ｆ１が所定の許容範囲Δｆ１内にないときや、前記測定された面内振動モードでの固有振動数ｆ２が所定の許容範囲Δｆ２内にないときには、追加加工として切削加工を行う。この場合、図１１に示すように、ベンチレーテッドタイプのブレーキディスク１１におけるディスク本体部１２のアウターディスク１２ｂとハット部１４とが連設された角部１９に対し、切削バイト１７により面取りを行い、ブレーキディスク１１の面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数の値を調整（又は修正）する。この面取りは、図１２に示すようにブレーキディスク１１のアウターディスク１２ｂとハット部１４とが連設された角部１９の全てに施されており、ブレーキディスク１１を固定した状態で切削バイト１７を回転させるか、切削バイト１７を回転させずにブレーキディスク１１を回転させるかのどちらかによって行われる。なお、面取りを行う際には、ブレーキディスク１１（取付フランジ部１３）は、スポンジ体を介して台座に固定された状態となっている。
【００４０】
因みに、切削加工前の面直振動モードにおける７直径節モードの固有振動数（７５７６Ｈｚ）と面内振動モードにおける面内１次モードの固有振動数（７２１９Ｈｚ）との値の差は、３５７Ｈｚとなっているが、図１２に示したｔを３．５ｍｍに設定して面取りを行った場合には、７直径節モードの固有振動数と面内１次モードの固有振動数との値の差は、３７３Ｈｚとなり、切削加工前よりも１６Ｈｚ離間する。また、図１２に示したｔを４．５ｍｍに設定して面取りを行った場合には、７直径節モードの固有振動数と面内１次モードの固有振動数との値の差は、３８３Ｈｚとなり、切削加工前よりも２６Ｈｚ離間する。更に、図１２に示したｔを５．５ｍｍに設定して面取りを行った場合には、７直径節モードの固有振動数と面内１次モードの固有振動数との値の差は、３９０Ｈｚとなり、切削加工前よりも３３Ｈｚ離間する。
【００４１】
切削バイト１７による面取りの完了後、ブレーキディスク１１と切削バイト１７とを離間させ、上記と同様にして再び加振用ハンマーでブレーキディスク１１を加振してブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を再測定する。この再測定された面直振動モードでの固有振動数ｆ１’が所定の許容範囲Δｆ１内に収まっていると共に、再測定された面内振動モードでの固有振動数ｆ２’が所定の許容範囲Δｆ２内に収まっていることを確認してから、このブレーキディスクを合格品と判定する。なお、ブレーキディスクの面直振動モードでの固有振動数ｆ１’が依然として許容範囲Δｆ１内にないときや、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数ｆ２’が依然として許容範囲Δｆ２内にないときには、再度、切削バイト１７による追加加工を施してもよい。また、仮に切削バイト１７による面取りを施したとしても、ブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数ｆ１’が所定の許容範囲Δｆ１内に収まらないと共に、ブレーキディスク１１の面内振動モードでの固有振動数ｆ２’が所定の許容範囲Δｆ２内に収まらないことが明白なときには、追加加工を行わずに、そのまま不良品とする。
【００４２】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に記す効果が得られるようになる。
【００４３】
・本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１のディスク本体部１２の外周側面に固着した立方体状金属片の一側面をその側面に対し直交する方向に加振用ハンマーで一撃すると共に、その際に生じた応答波を加速度センサーで検出し、その検出した応答波を電気信号としてアンプ及びＦＥＴに伝達し、ＦＥＴにて周波数解析することにより、個々のブレーキディスク１１の面内振動モードでの固有振動数を把握できる。なお、前記第１の実施の形態の場合と同様にして、個々のブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数を把握できる。
【００４４】
・本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１のディスク本体部１２におけるアウターディスク１２ｂとハット部１４とが連設された角部１９に対し、切削バイト１７により面取りを行い、その面取り量を変化させることで、ブレーキディスク１１の面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を調整（又は修正）することができ、ひいてはブレーキディスク１１の面直振動モードでの固有振動数ｆ１’を許容範囲Δｆ１内に収まるようにすると共に、ブレーキディスク１１の面内振動モードでの固有振動数ｆ２’を許容範囲Δｆ２内に収まるようにすることができる。つまり、ブレーキディスク１１の面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することができる。
【００４５】
・本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１の面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することができるため、従来技術のようにブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくてもよい。
【００４６】
・本実施の形態によれば、面取り加工の面取り量を調整することにより、７直径節モードの固有振動数と面内１次モードの固有振動数との値の離間間隔を微調整することができる。
【００４７】
・本実施の形態によれば、面取り加工により、ブレーキディスク１１の面直振動モードにおける７直径節モードの固有振動数とブレーキディスク１１の面内振動モードにおける面内１次モードの固有振動数との値を加工前よりも更に離間させることができるため、７直径節モードと面内１次モードとの連成振動を抑制して、ブレーキディスク１１の面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値により確実に調整することができるようになる。
【００４８】
・本実施の形態によれば、従来技術の場合と異なり、個々のブレーキディスク単位での材質や形状等の品質管理を緩和できるため、良質なブレーキディスク１１を比較的安価に提供することができる。
【００４９】
なお、前記各実施の形態を、次のように変更して実施することもできる。
【００５０】
・前記第１の実施の形態と前記第２の実施の形態とを組み合わせてもよい。即ち、ブレーキディスク１１の取付フランジ部１３とハット部１４とが連設された角部１８を面取りすると共に、ブレーキディスク１１のアウターディスク１２ｂとハット部１４とが連設された角部１９を面取りして、ブレーキディスク１１の固有振動数を調整するようにしてもよい。
【００５１】
・前記各実施の形態では、図５，図７，図９，図１１に示すように、ブレーキディスク１１の取付フランジ部１３及びハット部１４が上になるような状態で固有振動数測定や切削加工を行ったが、ブレーキディスク１１の天地を逆にした状態で行うようにしてもよい。また、前記各実施の形態において、スポンジ体を省略した状態でブレーキディスク１１の固有振動数測定や切削加工を行うようにしてもよい。
【００５２】
・前記第２の実施の形態では、図９に示すように、ブレーキディスク１１の外周側面に金属片を固着し、その金属片の一方の側面をブレーキディスク１１の円周接線方向に加振することにより、ブレーキディスク１１の面内振動モードでの固有振動数を加速度センサーを用いて測定したが、図１３に示すように、加速度センサーに代えてマイクを用いると共に、三通りの方法〔後述する（イ）、（ロ）及び（ハ）の加振方法〕でブレーキディスクを加振することにより、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定してもよい。なお、図１３に示した三通りの加振方法は、ブレーキディスクの面内振動に準じた振動を生じさせる手法であり、これらの加振方法により得られた面内振動モードでの固有振動のそれぞれの測定結果が、図９に示した加振方法により得られた面内振動モードでの固有振動の測定結果（図１０参照）とほとんど一致することを実験により確認している。以下に、（イ）、（ロ）及び（ハ）の三通りの加振方法について詳述する。
【００５３】
（イ）ディスク本体部の外周側面に対する略半径方向への加振
この加振方法は、図１３に示すように、振動付与のための介在物（例えば図９の金属片）を使用せずに、ブレーキディスクのディスク本体部の外周側面に対し略半径方向への加振（摩擦面外周半径方向加振）を行い、面内振動モードでの固有振動数を測定するものである。つまり、ディスク本体部の外方にマイクを配置すると共に、そのマイクを配置した位置の反対側にあたるディスク本体部の外周側面をその略半径方向に加振手段で一撃（即ち加振）し、その際に生じた応答波をマイクで検出等することにより、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する。
【００５４】
なお、ディスク本体部の外周側面に対する略半径方向への加振とは、より具体的には、ディスク本体部の外周側面の一箇所を略半径方向に加振することをいう。略半径方向とは、加振方向がディスク本体部の半径方向に完全一致する場合のみならず、その半径方向に対して傾斜した方向をも含む意味であって、加振時の力のベクトルを分解したときに半径方向への分力が認められるような加振方向をいう。かかる略半径方向への加振により、当該加振箇所には、ディスク本体部の半径方向に振幅する振動が生じ、その振動はたちまちブレーキディスク全体に伝播する。その際、ほぼ円盤状をなすディスク本体部にあっては、その周方向に振動が伝播し、ディスク本体部の周方向に沿った疎密振動が誘発されて、面内振動に準じた振動が生まれる。それ故、その応答波から面内振動モードでの固有振動数測定が可能となる。
【００５５】
（ロ）ハット部に対する略半径方向への加振
この加振方法は、図１３に示すように、振動付与のための介在物（例えば図９の金属片）を使用せずに、ブレーキディスクのハット部の外周側面に対し略半径方向への加振（ハット外周半径方向加振）を行い、面内振動モードでの固有振動数を測定するものである。つまり、ディスク本体部の外方にマイクを配置すると共に、そのマイクから最も離間した側のハット部の外周側面をその略半径方向に加振手段で一撃（即ち加振）して、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する。
【００５６】
なお、ハット部に対する略半径方向への加振とは、例えば、略円筒状のハット部の外周側面の一箇所を略半径方向に加振することをいう。略半径方向とは、加振方向がハット部の半径方向に完全一致する場合のみならず、その半径方向に対して傾斜した方向をも含む意味であって、加振時の力のベクトルを分解したときに半径方向への分力が認められるような加振方向をいう。ハット部は、ディスク本体部の摩擦面に対して起立した略円筒状の部位であるため、ハット部に対する略半径方向への加振は、ディスク本体部における周方向疎密振動を誘発し、面内振動に準じた振動を生み出す。それ故、その応答波から面内振動モードでの固有振動数測定が可能となる。
【００５７】
（ハ）取付フランジ部に対する略回転軸方向への加振
この加振方法は、図１３に示すように、振動付与のための介在物（例えば図９の金属片）を使用せずに、ブレーキディスクの取付フランジ部の上面に対し略回転軸方向への加振（フランジ回転軸方向加振）を行い、面内振動モードでの固有振動数を測定するものである。つまり、ディスク本体部の外方にマイクを配置すると共に、取付フランジ部の上面をその略回転軸方向（当該上面に対して略直交する方向）に加振手段で一撃（すなわち加振）して、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する。
【００５８】
なお、取付フランジ部に対する略回転軸方向への加振とは、例えば、円板状の取付フランジ部の一箇所をその面に対し略直交する方向に加振することをいう。略回転軸方向とは、加振方向がブレーキディスクの回転方向に完全一致する場合のみならず、その回転軸方向に対して傾斜した方向をも含み意味であって、加振時の力のベクトルを分解したときに回転軸方向への分力が認められるような加振方向をいう。取付フランジ部とディスク本体部とは略平行な関係にあり、取付フランジ部は略円筒状のハット部を介してディスク本体部とつながっている。取付フランジ部の中心位置には取付孔（インロー孔とも言う）が確保されることから、取付フランジ部は、ハット部の一端部において径方向に延びる鍔のような存在である。このため、取付フランジ部を略回転軸方向に加振することには、ハット部を略半径方向に加振した場合と同じ振動付与効果があり、取付フランジ部に対する略回転軸方向への加振によってディスク本体部における周方向疎密振動が誘発され、面内振動に準じた振動が生み出される。それ故、その応答波から面内振動モードでの固有振動数測定が可能となる。
【００５９】
上記（イ）、（ロ）及び（ハ）のいずれの加振手法も、適切な加振手段（例えば、加振用ハンマーや電磁加振器）を用いてブレーキディスクを直接的に加振可能な手法であり、ブレーキディスクの表面に振動付与のための介在物（例えば、図９の金属片）を固着する必要がなく、製品の表面に当該介在物の固着痕を残す心配がない。また、ブレーキディスクの表面に振動付与のための介在物を固着しなくても、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数の測定が可能となるため、固着痕による品質低下の問題を未然に回避できると共に、その測定に係る加振作業を簡素化することができる。つまり、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する場合に、前記第２の実施の形態のように振動付与のための介在物（図９の金属片）を用いることなく、上記（イ）、（ロ）及び（ハ）のうちのいずれか１つの加振方法を用いることにより、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する工程と、その工程の後工程であるブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を修正する工程とを一連の工程で行うことが可能となる。その結果、ブレーキディスクの固有振動数調整方法を比較的短時間で行うことができるようになる。
【００６０】
・前記各実施の形態では、角部１８，１９が断面形状で直角（９０°）を有するように形成されているが、特に前記各実施の形態のような直角に限定されるものではない。例えば、角部の先が丸くなっていたり、傾斜していたり等していてもよい。
【００６１】
・前記第１の実施の形態では、角部１８の全てを面取りし、前記第２の実施の形態では、角部１９の全てを面取りしたが、角部１８，１９の一部分を面取りするようにしてもよい。また、図８，図１２に示すように、ブレーキディスク１１の面取り量を両側とも同じｔ（ｍｍ）に設定したが、片側の面取り量を異ならせるように設定してもよい。要は、測定されたブレーキディスク１１の固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるように面取りできるのであれば、角部１８、１９をどのように面取りしてもよい。
【００６２】
・前記各実施の形態では、ブレーキディスク１１を加振用ハンマーを用いて加振したが、特に加振用ハンマーに限定されるものではなく、加振用ハンマーに代えて電磁加振器などの加振手段を用いて加振してもよい。
【００６３】
・前記各実施の形態では、ベンチレーテッドタイプのブレーキディスク１１に適用したが、ソリッドタイプのブレーキディスクに適用してもよい。
【００６４】
他に、特許請求の範囲の各請求項に記載されないものであって、前記各実施の形態等から把握される技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００６５】
（ａ）ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクの固有振動数を測定する工程と、
測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクの取付フランジ部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すと共に、ブレーキディスクのディスク本体部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスクの固有振動数調整方法。
【００６６】
このようにしても、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、個々のブレーキディスクの固有振動数を把握して、当該ディスクブレーキの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。また、個々のブレーキディスクに品質ぶれ（即ち固有振動数のバラツキ）がある場合でも、個々のブレーキディスクの固有振動数を管理できるため、ブレーキ鳴きの防止又は低減といった最終目標を確実に達成できる。更に、個々のブレーキディスク単位での材質や形状等の品質管理を緩和できるため、良質なブレーキディスクを比較的安価に提供することができる。
【００６７】
（ｂ）ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクに対し、
前記ディスク本体部に対する略回転軸方向への加振を行い、その加振時の応答波を解析することにより当該ディスクブレーキの面直振動モードでの固有振動数を測定する工程と、
測定された面直振動モードでの固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの面直振動モードでの固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された面直振動モードでの固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクの取付フランジ部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの面直振動モードでの固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスクの固有振動数調整方法。
【００６８】
このようにした場合、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、個々のブレーキディスクの面直振動モードでの固有振動数を把握して、当該ディスクブレーキの面直振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。また、個々のブレーキディスクに品質ぶれ（即ち面直振動モードでの固有振動数のバラツキ）がある場合でも、個々のブレーキディスクの面直振動モードでの固有振動数を管理できるため、ブレーキ鳴きの防止又は低減といった最終目標を確実に達成できる。更に、個々のブレーキディスク単位での材質や形状等の品質管理を緩和できるため、良質なブレーキディスクを比較的安価に提供することができる。
【００６９】
（ｃ）ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクに対し、
前記ディスク本体部に対する略回転軸方向への加振を行い、その加振時の応答波を解析することにより当該ディスクブレーキの面直振動モードでの固有振動数を測定する工程と、
前記ディスク本体部の外周側面に対する略半径方向への加振、
前記ハット部に対する略半径方向への加振、又は、
前記取付フランジ部に対する略回転軸方向への加振
のうちのいずれかを行い、その加振時の応答波を解析することにより当該ディスクブレーキの面内振動モードでの固有振動数を測定する工程と、
測定された面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクの取付フランジ部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスクの固有振動数調整方法。
【００７０】
このようにすれば、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、個々のブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を把握して、当該ディスクブレーキの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。また、個々のブレーキディスクに品質ぶれ（即ち面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数のバラツキ）がある場合でも、個々のブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を管理できるため、ブレーキ鳴きの防止又は低減といった最終目標を確実に達成できる。更に、個々のブレーキディスク単位での材質や形状等の品質管理を緩和できるため、良質なブレーキディスクを比較的安価に提供することができる。
【００７１】
加えて、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する工程を行う際に、ブレーキディスクの表面に振動付与のための介在物（例えば、金属片）を固着する必要がなく、製品（ブレーキディスク）の表面に当該介在物の固着痕を残す心配がない。また、ブレーキディスクの表面に振動付与のための介在物を固着しなくても、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数の測定が可能となるため、固着痕による品質低下の問題を未然に回避できると共に、その測定に係る加振作業を簡素化することができる。つまり、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する場合に、振動付与のための介在物を用いることなく、上述した３つの加振方法のうちのいずれか１つの加振方法を用いることにより、ブレーキディスクの面内振動モードでの固有振動数を測定する工程と、その工程の後工程であるブレーキディスクの面直振動モード及び面内振動モードでの固有振動数を修正する工程とを一連の工程で行うことが可能となる。その結果、ブレーキディスクの固有振動数調整方法を比較的短時間で行うことができるようになる。
【００７２】
（定義）この明細書において、「角の部分」とは、断面形状が単に角張った部分のみならず、その角張った部分の先が丸みを帯びていたり（曲部を有していたり）、傾斜していたり（傾斜部を有していたり）、凹んでいたり等する部分をも含む概念である。また、この明細書において、「略円筒状」とは、純粋な円筒形状のみならず、円錐台形状等の筒形状をも含む概念である。更に、この明細書において、「ハット倒れモード」とは、面直振動モードにおいて、ブレーキディスクの回転軸方向に対してブレーキディスクのハット部が傾斜するような振動態様をいい、「ハット倒れモード」は、３直径節モードと４直径節モードとの間に存在しており、３直径節モードに対して比較的近い位置にある。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、ブレーキディスクの材質や形状を設計段階で厳格に定めなくても、個々のブレーキディスクの固有振動数を把握して、当該ディスクブレーキの固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。また、請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、個々のブレーキディスクに品質ぶれ（即ち固有振動数のバラツキ）がある場合でも、個々のブレーキディスクの固有振動数を管理できるため、ブレーキ鳴きの防止又は低減といった最終目標を確実に達成できる。更に、個々のブレーキディスク単位での材質や形状等の品質管理を緩和できるため、良質なブレーキディスクを比較的安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキディスクの面直振動モードのモデルを概略的に示した斜視図である。
【図２】ブレーキディスクの面内振動モードのモデルを概略的に示した斜視図である。
【図３】ブレーキディスクを示す正面図である。
【図４】ブレーキディスクを示す断面図である。
【図５】各実施の形態の固有振動数測定方法の概要を示す斜視図である。
【図６】面直振動モードでの周波数解析の結果を示すグラフである。
【図７】ブレーキディスクを切削する直前の状態を示す断面図である。
【図８】ブレーキディスクを切削した後の状態を示す断面図である。
【図９】第２の実施の形態における固有振動数測定方法の概要を示す斜視図である。
【図１０】面内振動モードでの周波数解析の結果を示すグラフである。
【図１１】ブレーキディスクを切削する直前の状態を示す断面図である。
【図１２】ブレーキディスクを切削した後の状態を示す断面図である。
【図１３】別の実施の形態における固有振動数測定方法の概要を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ ブレーキディスク
１２ ディスク本体部
１２ａ インナーディスク
１２ｂ アウターディスク
１２ｃ リブ
１３ 取付フランジ部
１４ ハット部
１５ インロー孔
１６ ボルト孔
１７ 切削バイト
１８ 角部
１９ 角部

Claims (4)

1. ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクの固有振動数を測定する工程と、
   測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの固有振動数を修正する工程とを備え、
   前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクの取付フランジ部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスクの固有振動数調整方法。
2. 前記追加加工により、ブレーキディスクの面直振動モードにおいて、３直径節モードの固有振動数とハット倒れモードの固有振動数との値を離間させることを特徴とする請求項１に記載のブレーキディスクの固有振動数調整方法。
3. ディスク本体部、取付フランジ部及び前記両部をつなぐ略円筒状のハット部を具備したブレーキディスクの固有振動数を測定する工程と、
   測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスクの固有振動数を修正する工程とを備え、
   前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスクのディスク本体部とハット部とが連設された角の部分に追加加工を施すことにより、当該ブレーキディスクの固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスクの固有振動数調整方法。
4. 前記追加加工により、ブレーキディスクの面直振動モードにおける７直径節モードの固有振動数とブレーキディスクの面内振動モードにおける面内１次モードの固有振動数との値を離間させることを特徴とする請求項３に記載のブレーキディスクの固有振動数調整方法。

Images