JP2008020317A - ブレーキ装置の評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のブレーキ装置の評価装置においては、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態を把握することができず不明であるため、該ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態が、ブレーキ装置に発生する振動や鳴きにどの程度影響を与えるのかを定量的に評価することができなかった。
【解決手段】 ブレーキローター２と、回転するブレーキローター２の制動を行うブレーキ装置１と、前記ブレーキローター２の制動時に発生する音を測定するマイクロフォン１３とを備えるブレーキ装置の評価システムであって、前記ブレーキローター２とブレーキ装置１のブレーキパッド５との接触状態を測定する圧力センサＰを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレーキ装置に発生する振動や鳴きの現象等を測定・評価するブレーキ装置の評価システムに関する。

車両のブレーキ装置を作動させて車両を制動する場合に、ブレーキ装置に振動や鳴きが発生することがある。
例えば、ディスクブレーキ装置の場合には、取り付け誤差等によりブレーキローターが偏摩耗して、該ブレーキローターに比較的厚い部分と比較的薄い部分とが生じてしまうことがある。このような場合にディスクブレーキ装置を作動させると、ブレーキパッドがブレーキローターに比較的強く接触する「制動力が比較的強く働く状態」と、ブレーキパッドがブレーキローターに比較的弱く接触する「制動力が比較的弱く働く状態」とが高速で繰り返され、所謂制動トルク変動が起り振動や鳴きが発生してしまうことがある。
このような振動や鳴きは車両のドライバーに違和感を与える一因となるため排除することが望ましい。

従って、従来から、ブレーキ装置に生じる振動や鳴きを防止するために、振動や鳴きを模擬発生させたり解析したりする手法が種々考案されている。
例えば、特許文献１に記載されるように、脈動発生装置により付与されたブレーキ装置の振動を振動測定手段にて測定し、その測定結果の評価を振動評価手段により行う振動測定評価システムが考案されている。
特開２００５−２５７６３０号公報

前述のように、ブレーキ装置に振動や鳴きが発生するのは、ブレーキパッドがブレーキローターに強く接触する状態と弱く接触する状態とが繰り返されることによるため、ブレーキ装置の振動や鳴きの発生を防止するためには、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態を把握することが重要である。
しかし、前述のごとく、脈動発生装置により付与されたブレーキ装置の振動を測定・評価した場合には、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態を把握することができず不明であるため、該ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態が、ブレーキ装置に発生する振動や鳴きにどの程度影響を与えるのかを定量的に評価することができなかった。

上記課題を解決するブレーキ装置の評価システムは、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、ブレーキローターと、回転するブレーキローターの制動を行う制動手段と、前記ブレーキローターの制動を行う制動手段と、前記ブレーキローターの制動時に発生する音を測定する音測定手段とを備えるブレーキ装置の評価システムであって、前記ブレーキローターと制動手段との接触状態を測定する接触状態測定手段を備える。
これにより、ブレーキローターの状態を変化させたときに、ブレーキ装置の各部やその周辺にて発生する振動や鳴き（音）の周波数や大きさを測定するとともに、発生した振動や鳴き（音）の原因となり、ブレーキローターの傾斜・摩耗・変形状態に影響を受ける、ブレーキローターとブレーキパッドとの接触状態を測定し、測定したこれらの周波数や大きさおよび接触状態等を適宜解析することで、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を把握して、この接触状態等が発生する振動や鳴きにどの程度影響を与えるのかを定量的に評価する等、振動や鳴き（音）の発生メカニズムを解析・評価することができる。
これにより、該振動や鳴き（音）の発生原因を早期に発見して、それに対する対策を実施することが可能となる。

また、請求項２記載のごとく、前記接触状態測定手段は、前記制動手段のブレーキパッドにかかるブレーキローターからの面圧を測定する圧力測定器と、前記ブレーキローターの、回転面に対する垂直方向の変位を測定する変位測定器とを備える。
これにより、ブレーキローターとブレーキパッドとの間の相対的な運動状態や位置変動を明確に捉えることができ、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を的確に把握することができる。

また、請求項３記載のごとく、前記ブレーキ装置の評価システムは、該ブレーキ装置が設けられる車輪の旋回方向の加速度を測定する加速度測定器と、前記ブレーキローターの表面温度を測定する表面温度測定器と、前記ブレーキローターの駆動トルクおよび制動トルクを測定するトルク測定器と、前記ブレーキローターの回転角を測定する回転角測定器と、前記制動手段の操作手段の操作力を測定する操作力測定器と、前記制動手段の作動油圧を測定する油圧測定器と、前記ブレーキ装置の関連部材に伝達される振動を測定する振動測定器と、をさらに備える。
これにより、さらに詳細な解析を行うことができ、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を高い精度で把握することができる。

本発明によれば、ブレーキ装置やその周辺にて発生する振動や鳴き（音）の周波数や大きさ、およびブレーキローターとブレーキパッドとの接触状態を測定し、測定したこれらの周波数や大きさおよび接触状態等を適宜解析することで、ブレーキパッドとブレーキローターとの接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を把握して、この振動や鳴き（音）の発生メカニズムを解析することができる。
これにより、該振動や鳴き（音）の発生原因を早期に発見して、それに対する対策を実施することが可能となる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示すブレーキ装置の評価システム１０は、例えば車両のブレーキ装置１に適用されるものであり、該ブレーキ装置１に発生する振動や鳴きの現象等を測定・評価するものである。
ブレーキ装置１は、車軸８を中心に回転駆動されるブレーキローター２と、ブレーキローター２に圧接させることで該ブレーキローター２の制動を行うブレーキパッド５と、ブレーキパッド５が装着され、該ブレーキパッド５を駆動するためのピストン４を備えたキャリパ３を備えている。

前記ブレーキ装置１においては、前記ブレーキローター２の制動手段となるブレーキパッド５は所定間隔を隔てて対向配置した状態で一対設けられており、一対のブレーキパッド５間にブレーキローター２が配置されている。
前記一対のブレーキパッド５は車軸８方向に摺動可能に構成されるとともに、両ブレーキパッド５が離れる方向に付勢されており、非制動時には該ブレーキパッド５とブレーキローター２との間に隙間が形成されていて、該ブレーキローター２は回転自在となっている。
また、制動時においては、車両のドライバーがブレーキペダル６を踏み込むと、該ブレーキペダル６の踏力がブレーキ配管２６内の作動油に伝達され、この作動油の油圧によりキャリパ３のピストン４が駆動され、前記一対のブレーキパッド５が互いに近づく方向へ摺動する。
これにより、該ブレーキパッド５がブレーキローター２に圧接して、該ブレーキローター２の回転が制動されることとなる。

前記ブレーキ装置の評価システム１０は、前記ブレーキパッド５に設けられ、該ブレーキパッド５にかかるブレーキローター２からの面圧を測定する圧力センサＰと、前記ブレーキパッド５の回転面に対する垂直方向（車軸８の方向）の変位を測定する変位センサＬと、前記ブレーキローター２の制動時に発生する音を測定するマイクロフォン１３と、該ブレーキ装置１が設けられる車輪の旋回手段であるステアリング７の旋回方向の加速度を測定する加速度センサ１４と、前記ブレーキローター２の表面温度を測定する表面温度計１５と、前記ブレーキローター２の駆動トルクおよび制動トルクを測定するトルクメーター１６と、前記ブレーキローター２の回転角を測定するロータリーエンコーダー１７と、前記ブレーキパッド５の操作手段であるブレーキペダル６の操作力（踏力）を測定する踏力計１８と、前記ブレーキパッド５の作動油圧を測定する油圧ゲージ１９とを備えている。

また、ブレーキ装置の評価システム１０においては、前記ブレーキ装置１に関連する部材である、車軸８、キャリパ３、およびナックルアーム９等の部材に、それぞれ加速度センサ２１・２２・２３が設けられており、これらのブレーキ装置１の関連部材に伝達される振動を測定可能としている。
また、前記加速度センサ１４は、ステアリング７の旋回方向の加速度を測定することで、ブレーキ装置１が設けられる車輪の旋回方向の加速度を間接的に測定することが可能である。

図２に示すように、前記圧力センサＰは、前記各ブレーキパッド５の周方向および半径方向に複数個配列されている。
本例では、周方向に３個の圧力センサＰが略等間隔に配置され、半径方向においては外周側と内周側との２列に圧力センサＰが配列されており、計６個の圧力センサＰが各ブレーキパッド５に設けられている。

具体的には、一対のブレーキパッド５のうち、一方のブレーキパッド５ａ（図２に示すブレーキパッド）においては、外周側に圧力センサＰｉ１１・Ｐｉ２１・Ｐｉ３１が配置され、内周側に圧力センサＰｉ１２・Ｐｉ２２・Ｐｉ３２が配置されている。
また、他方のブレーキパッド５ｂ（図３に示すブレーキパッド）においては、外周側に圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１が配置され、内周側に圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２が配置されている。

また、前記変位センサＬは、ブレーキパッド５の場合と同様に、ブレーキローター２の回転面の両側に、それぞれ複数個設けられている。
本例の場合、ブレーキローター２の一方の回転面側には、内周側から外周側へ向けて３個の変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３が配置され（図２参照）、他方の回転面側には、内周側から外周側へ向けて３個の変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３が略等間隔に配置されている（図３参照）。
また、変位センサＬは、車軸８を中心としてブレーキパッド５と対向する位置に配置されているが、これに限るものではなく任意の位置に配置することができる。

このように構成されたブレーキ装置の評価システム１０における、ブレーキ装置１の振動や鳴きの測定および評価について、以下に説明する。
なお、振動や鳴きはブレーキローター２の振れ（傾き）や摩耗や変形等に起因して発生し、これらの振れや摩耗や変形等は実際には複合的に存在するが、以下の説明では、説明を簡単にするために、ブレーキローター２の振れ、摩耗、および変形が単独で存在している場合について、それぞれ説明を行う。

まず、ブレーキローター２の回転面が車軸８の方向に対する垂直方向から傾いていて、該ブレーキローター２が回転すると振れ回り運動をする場合について説明する。
図４には、ブレーキローター２の回転面が車軸８方向に対して垂直な方向から角度θだけ傾いている状態を示す。
このように車軸８と垂直な方向から傾斜している場合は、ブレーキローター２のブレーキパッド５と接触する部分は、回転により車軸８方向へ変位することとなる。つまり、回転によりブレーキローター２とブレーキパッド５との相対距離が周期的に変化する。
従って、このブレーキローター２の車軸８方向への変位を、前記変位センサＬにて測定するように構成している。

ブレーキローター２の一方の回転面と変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３との間の変位、およびブレーキローター２の他方の回転面と変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３との間の変位を、該変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３および変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３にて測定すると、図５に示すような出力が得られる。
図５によれば、変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３と変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３との出力では、位相がπだけずれた出力が得られる。

また、図５における値Ｌｏ１’・Ｌｏ２’・Ｌｏ３’は、次式（１）にて示される関係により求められる値であり、値Ｌｏ１’・Ｌｏ２’・Ｌｏ３’と変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３の出力値とからブレーキローター２の厚み寸法を算出することが可能となっている。

なお、ここで、Ｌｄは、ブレーキローター２の一方の回転面側に配置される変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３と、他方の回転面側に配置される変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３との距離を示している。

また、変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３および変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３の出力のピーク値は、ブレーキローター２の傾き角度θと、各変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３および変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３とブレーキローター２との距離に比例するため、前記各変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３・Ｌｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３の出力値を測定して解析することで、ブレーキローター２とブレーキパッド５との間の距離変化が、ブレーキローター２の振れ（傾き）に起因するものか否かが判り、また、その傾きの角度θ等を求めることもできる。

例えば、ブレーキローター２の傾きの角度θは、ブレーキローター２の回転中心から最も外周側に配置される変位センサＬｉ３・Ｌｏ３までの距離をｒとし、最も内周側の変位センサＬｉ１・Ｌｏ１と最も外周側の変位センサＬｉ３・Ｌｏ３との間の距離をΔｒとすると、次式（２）により算出することができる。

また、回転運動しているブレーキローター２にブレーキパッド５を圧接させると、該ブレーキローター２とブレーキパッド５との間に摩擦が生じ、該ブレーキロータ２が制動されるが、この制動状態のときにブレーキパッド５にかかっている該ブレーキローター２からの面圧を、前記圧力センサＰにて測定するように構成している。

制動時のようにブレーキローター２にブレーキパッド５を圧接させている状態では、図６に示すように、該ブレーキローター２の回転面が車軸８方向に対する垂直方向から傾いていなければ、一方のブレーキパッド５に設けられる各圧力センサＰｉ１１・Ｐｉ２１・Ｐｉ３１・Ｐｉ１２・Ｐｉ２２・Ｐｉ３２、および他方のブレーキパッド５に設けられる各圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１・Ｐｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値は、略等しくなる。

しかし、図７および図８に示すように、ブレーキローター２の回転面が車軸８方向に対する垂直方向から傾いている場合、同一位相のブレーキローター２から受ける面圧がブレーキパッド５の位置によって異なるとともに、ブレーキローター２のブレーキパッド５と接触する部分が、回転時に車軸８方向へ変位するため、各圧力センサＰｉ１１・Ｐｉ２１・Ｐｉ３１・Ｐｉ１２・Ｐｉ２２・Ｐｉ３２、および各圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１・Ｐｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値は、ブレーキローター２の回転角度によって変化する。

例えば、他方のブレーキパッド５ｂに設けられる各圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１、および各圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値は、図９に示すようになる。
つまり、ブレーキローター２が傾斜している場合には、例えば、ブレーキパッド５ｂに設けられる各圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１、および各圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値の大きさは、ブレーキローター２の回転角度に応じて増減し、図７に示すような、ブレーキローター２の、他方のブレーキパッド５ｂの外周部への接触面圧が、他方のブレーキパッド５ｂの内周部への接触面圧よりも大きくなる状態（他方のブレーキパッド５ｂについて言えば、ブレーキローター２の外周部への接触面圧が内周部への接触面圧よりも小さくなる状態）と、図８に示すような、ブレーキローター２の、他方のブレーキパッド５ｂの外周部への接触面圧が、他方のブレーキパッド５ｂの内周部への接触面圧よりも小さくなる状態（他方のブレーキパッド５ｂについて言えば、ブレーキローター２の外周部への接触面圧が内周部への接触面圧よりも大きくなる状態）とが交互に現れる。
また、圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１の出力値波形と、圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値波形とは、位相がπだけずれた波形となる。

また、ブレーキパッド５ａに設けられる各圧力センサＰｉ１１・Ｐｉ２１・Ｐｉ３１、および各圧力センサＰｉ１２・Ｐｉ２２・Ｐｉ３２の出力値の大きさも同様に、ブレーキローター２の回転角度に応じて増減する。

このように、ブレーキローター２のブレーキパッド５への接触圧は、ブレーキペダル６の踏力が一定であれば、ブレーキローター２とブレーキパッド５との間の距離に比例するため、ブレーキローター２の振れ回りによる車軸８方向の変位に比例して変動することとなる。
また、圧力センサＰｉ１１・Ｐｉ２１・Ｐｉ３１・Ｐｉ１２・Ｐｉ２２・Ｐｉ３２、および圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１・Ｐｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２といったように、各ブレーキパッド５ａ・５ｂの複数箇所に圧力センサを配置することで、この制動時における時のブレーキパッド５ａ・５ｂの面内の圧力分布を測定することが可能となっている。

なお、前記各圧力センサの出力値は、ブレーキローター２およびブレーキパッド５が剛体であるとし、ブレーキパッド５のストロークもブレーキローター２への押し付け方向のみの１自由度とした場合である。
実際のブレーキ装置１では、摩擦材であるブレーキパッド５は剛体ではなく弾性を有しており、また、ブレーキパッド５がブレーキローター２に押し付けられたときには、該ブレーキローター２の摺動面にならって該ブレーキパッド５の摺動面が傾くため、図９に示した出力値とは若干異なるが、説明を簡単にするため、ブレーキパッド５の弾性とブレーキパッド５の摺動面の傾きについては、本説明では考慮していない。

また、ブレーキパッド５とブレーキローター２とが接触すると、該ブレーキパッド５が接触した位置で制動力が発生するが、車軸８に対する制動力は、ブレーキパッド５の摩擦係数μ、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触圧、およびブレーキパッド５の接触位置と車軸８との距離（制動半径）の積で表される。
本ブレーキ装置の評価システム１０においては、前記車軸８にトルクメーター１６を設けているため（図１参照）、該トルクメーター１６により、前述のブレーキパッド５とブレーキローター２とが接触することにより発生した制動力を直接測定することが可能となっている。

このように、本ブレーキ装置の評価システム１０では、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触圧を前記各圧力センサＰにより測定し、制動力を前記トルクメーター１６により測定することができ、ブレーキパッド５の接触位置と車軸８との距離（制動半径）は予め定められているため、この制動半径と測定した接触圧および制動力とを用いて、ブレーキパッド５の摩擦係数μを算出することができる。

また、傾斜しているブレーキローター２の回転時には、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間の寸法が周期的に変化し、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触圧も変化するが、前記制動力は接触圧に比例するため、該制動力もブレーキローター２の回転に伴って変化する。
この制動力の変化は、車軸８に対して捻り変動として働く（つまり車軸８が加振される）。
この車軸８に対する加振は、該車軸８に設けた加速度センサにて測定することができる。また、車軸８に対する加振は前記ステアリング７へ伝達して、該ステアリング７の振動として現れるが、この振動もステアリング７に設けた加速度センサ１４により測定することができる。

さらに、この車軸８に対する加振により、ブレーキパッド５やキャリパ３やナックルアーム９（図１参照）等の車両の足回り部品が、共振して振動や鳴き（音）を発生する。
これらの振動や鳴き（音）は、キャリパ３やナックルアーム９に設けた加速度センサ２２・２３、およびブレーキ装置１の近傍に配置したマイクロフォン１３により測定することができる。

また、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間の寸法の変化、およびブレーキパッド５とブレーキローター２との接触圧の変化に伴い、各ブレーキパッド５ａ・５ｂをそれぞれブレーキローター２側へ押圧するピストン４に供給される作動油の油圧Ｐａやブレーキペダル６の踏力、および該ピストン４の押し込みストローク量Δｓも変化する（図９参照）。
このピストン４の作動油の油圧Ｐａの変化は前記油圧ゲージ１９に測定し、ブレーキペダル６の踏力の変化は前記踏力計１８により測定することができる。

例えば、作動油の油圧Ｐａは、圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１および圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値が小さいときに小さく、圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１または圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値が大きいときに大きくなる。
また、前記押し込みストローク量Δｓは、圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１および圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値が小さいときに大きく、圧力センサＰｏ１１・Ｐｏ２１・Ｐｏ３１または圧力センサＰｏ１２・Ｐｏ２２・Ｐｏ３２の出力値が大きいときに小さくなる。

また、傾斜しているブレーキローター２が回転することにより生じる振動や音の周波数は、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間の寸法変化の周期（ブレーキローター２の回転周期）、および車軸８の回転速度に比例すると考えられる。
さらに、発生する振動や音の周波数は、ブレーキ装置１の各部等の共振周波数の影響を受けるため、ブレーキローター２の回転周期による基本周波数のほかに、該基本周波数を低倍した振動や音も発生する。

従って、前述のように各種センサ等の測定機器により測定した、ブレーキローター２の回転により生じた振動および音の大きさや周波数、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触圧、および測定値から算出したブレーキローター２の傾き角度θやブレーキパッド５の摩擦係数μ等を解析することで、該ブレーキローター２の傾斜と発生した振動および音との因果関係を解明するように構成している。

次に、ブレーキローター２が片側の面が摩耗している場合について説明する。
本例においては、例えば図１０、図１１に示すように、ブレーキローター２の一側面２ａおよび他側面２ｂのうち、他側面２ｂのみが摩耗している場合について説明する。

他側面２ｂが摩耗しているブレーキローター２においては、摩耗している側の他側面２ｂと、前記変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３との間の距離は、該ブレーキローター２の回転に伴って変位する。
一方、該ブレーキローター２の回転において、摩耗していない側の一側面２ａと、前記変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３との間の距離は一定であり、変位は発生しない。

この場合の変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３、および変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３の出力は、図１２に示すような出力が得られる。
つまり、他側面２ｂ側の変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３の出力値は、各変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３が配置された部分のブレーキローター２の摩耗度合いに応じて変化しており、一側面２ａ側の変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３の出力値は、一定で変化しない。
また、図１２によれば、変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３と変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３との出力では、位相がπだけずれた出力が得られる。

また、図１２における値Ｌｏ１’・Ｌｏ２’・Ｌｏ３’は、前記式（１）にて示される関係により求められる値であり、値Ｌｏ１’・Ｌｏ２’・Ｌｏ３’と変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３の出力値とからブレーキローター２の厚み寸法を算出することが可能となっている。

また、ブレーキローター２の他側面２ｂの摩耗量ＷｏＸは、各変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３の出力値の変化量（最大値と最小値との差）と、各変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３の出力値の変化量（最大値と最小値との差）との差分を算出することで求めることができる。
また、ブレーキローター２の厚みは、製造された時点でも加工誤差等により均一ではない場合があるが、前述のブレーキローター２の厚み寸法を算出する手法を用いて、このブレーキローター２の各部の肉厚の差（偏肉）を計測することも可能である。

本例のように、ブレーキローター２に摩耗が生じている場合は、ブレーキローター２の回転に伴って、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間の寸法が相対的に変化しているため、前述のブレーキローター２が傾斜している場合と同様に、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触圧が変動し、車軸８のトルクやピストン４の作動油圧の変動が発生する。
これにより、ブレーキ装置１およびその周辺部材に振動や鳴き（音）の発生といった現象を計測することができる。
この振動や鳴き（音）の周波数や大きさは、ブレーキローター２の摩耗状態により変化する。
例えば、図１２に示した場合は、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間の寸法変化の周期が車軸８の１回転に対応して現れるため、振動や鳴き（音）の周波数は車軸８の回転数に比例する。

従って、本例の場合も、ブレーキローター２が傾斜している場合と同様に、前記各種センサ等の測定機器により測定した、ブレーキローター２の回転により生じた振動および音の大きさや周波数を解析することで、該ブレーキローター２の摩耗状態と発生した振動および音との因果関係を解明することが可能となる。

次に、ブレーキローター２が変形している場合について説明する。
本例においては、例えば図１３に示すように、ブレーキローター２を車軸８側に締結するためのハブボルト３１・３１・・・の締め付けに伴い、該ブレーキローター２が変形している場合について説明する。

図１３に示すブレーキローター２の半径方向におけるＷ位置の断面の展開図を図１４に示す。
本例の場合、ハブボルト３１・３１・・・は、例えばブレーキローター２の４箇所に配置されており、該ブレーキローター２はハブボルト３１・３１・・・の配置位置に応じて変形している。

また、ブレーキローター２の変形の影響は、該ブレーキローター２の一側面２ａおよび他側面２ｂの両方に現れるため、ブレーキローター２と各ブレーキパッド５ａ・５ｂとの間の相対距離が、ブレーキローター２の回転に伴って変化するが、前記変位センサＬｏ１・Ｌｏ２・Ｌｏ３および変位センサＬｉ１・Ｌｉ２・Ｌｉ３の出力値は、ハブボルト３１・３１・３１・・・の位置（本例の場合、ブレーキローター２の１回転あたり４箇所）でピークが現れる。

従って、この場合に各種センサにより計測される振動や鳴き（音）の周波数は、前述のブレーキローター２の１回転あたりに１回のピークが現れるブレーキローター２が傾斜した場合や摩耗した場合に対して４倍の周波数となる。
そして、本例の場合も、ブレーキローター２が傾斜している場合等と同様に、各種センサ等の測定機器により測定した、ブレーキローター２の回転により生じた振動および音の大きさや周波数を解析することで、該ブレーキローター２の変形状態と発生した振動および音との因果関係を解明することが可能となる。

以上のように、ブレーキローター２が傾斜、摩耗、および変形している状態といったように、ブレーキローター２の状態を変化させたときに、ブレーキ装置１の各部やその周辺にて発生する振動や鳴き（音）の周波数や大きさを測定するとともに、発生した振動や鳴き（音）の原因となり、ブレーキローター２の傾斜・摩耗・変形状態に影響を受ける、ブレーキローター２とブレーキパッド５との接触状態を測定し、測定したこれらの周波数や大きさおよび接触状態等を適宜解析することで、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を把握して、この接触状態等が発生する振動や鳴きにどの程度影響を与えるのかを定量的に評価する等、振動や鳴き（音）の発生メカニズムを解析・評価することができる。
これにより、該振動や鳴き（音）の発生原因を早期に発見して、それに対する対策を実施することが可能となる。

特に、本ブレーキ装置の評価システム１０では、ブレーキ装置１のブレーキパッド５にかかるブレーキローター２からの面圧を測定する圧力センサＰと、前記ブレーキローター２の、回転面に対する垂直方向の変位を測定する変位センサＬとを用いて、ブレーキローター２とブレーキパッド５との接触状態、およびブレーキローター２の傾斜・摩耗・変形状態を測定しているので、ブレーキローター２とブレーキパッド５との間の相対的な運動状態や位置変動を明確に捉えることができ、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を的確に把握することができる。

さらに、本ブレーキ装置の評価システム１０では、圧力センサＰおよび変位センサＬに加えて、前記マイクロフォン１３と、ステアリング７の加速度センサ１４と、ブレーキローター２の表面温度計１５と、ブレーキローター２（車軸８）のトルクメーター１６およびロータリーエンコーダー１７と、ブレーキペダル６の踏力計１８と、ブレーキパッド５の作動油圧の油圧ゲージ１９と、ブレーキ装置１の関連部材の加速度センサ２１・２２・２３とを用いて、発生した振動や鳴き（音）を測定するように構成しているので、さらに詳細な解析を行うことができ、ブレーキパッド５とブレーキローター２との接触状態等と、発生した振動や鳴き（音）の周波数や大きさとの因果関係を高い精度で把握することができる。

なお、本例では、振動や鳴き（音）の発生原因を作り出すために、ブレーキローター２の状態を変化させた例を示したが、実際に振動や鳴き（音）が発生する原因は、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間の相対距離（接触状態）のほかに、ブレーキパッド５とブレーキローター２との間に発生する摩擦の動的な変化によるものもある。
つまり、摩擦材であるブレーキパッド５は、ブレーキローター２との接触面の全体にわたって同じ摩擦係数を示すものではなく、ばらつきを有している。また、ブレーキ装置１の構成部材の変形等によりブレーキパッド５の接触面が微細に変動したり、摩擦熱によりブレーキパッド５の摩擦係数が微細に変動したりすることもある。

これらのばらつきや微細変動が振動や鳴き（音）の発生に影響を与えることがあるため、前記表面温度計１５によりブレーキローター２の表面温度を測定したり、ブレーキパッド５に設ける前記圧力センサＰをより密に配置したりして、ブレーキパッド５が受ける面圧の微細な変動を計測・解析することで、さらに詳細に振動や鳴き（音）の発生メカニズムを把握することが可能となる。

ブレーキ装置の評価システムを示す全体図である。 一方のブレーキパッドに設けられる圧力センサを示す側面図である。 他方のブレーキパッドに設けられる圧力センサを示す側面図である。 車軸に対して傾斜した状態のブレーキローターと変位センサとの位置関係を示す正面図である。 車軸に対して傾斜した状態のブレーキローターの回転時における、各変位センサの出力を示す図である。 車軸に対して傾斜していない状態のブレーキローターがブレーキパッドにより制動されている状態を示す正面図がである。 車軸に対して傾斜している状態のブレーキローターがブレーキパッドにより制動されている状態であって、他方のブレーキパッドに設けられる外周側の圧力センサの面圧が内周側の圧力センサの面圧よりも高い状態を示す正面図である。 車軸に対して傾斜している状態のブレーキローターがブレーキパッドにより制動されている状態であって、他方のブレーキパッドに設けられる外周側の圧力センサの面圧が内周側の圧力センサの面圧よりも低い状態を示す正面図である。 車軸に対して傾斜している状態のブレーキローターがブレーキパッドにより制動されている状態での各圧力センサの出力、ピストンの押し込みストローク量、およびピストンの作動油圧の変化を示す図である。 片側の面が摩耗しているブレーキローターと変位センサとの位置関係を示す正面図を示す正面図である。 片側の面が摩耗しているブレーキローターを示す図である。 片側の面が摩耗しているブレーキローターが回転しているときの各変位センサの出力を示す図である。 ブレーキローターを締結するためのハブボルトの締め付けに伴い変形した状態のブレーキローターを示す側面図である。 図１３におけるブレーキローターのＷ断面の展開図を示す図である。

符号の説明

Ｌ 変位センサ
Ｐ 圧力センサ
１ ブレーキ装置
２ ブレーキローター
３ キャリパ
４ ピストン
５ ブレーキパッド
６ ブレーキペダル
７ ステアリング
８ 車軸
１０ ブレーキ装置の評価システム
１３ マイクロフォン
１４ 加速度センサ
１５ 表面温度系
１６ トルクメーター
１７ ロータリーエンコーダー
１８ 踏力計
１９ 油圧ゲージ
２１・２２・２３ 加速度センサ

Claims (3)

1. ブレーキローターと、
   回転するブレーキローターの制動を行う制動手段と、
   前記ブレーキローターの制動時に発生する音を測定する音測定手段とを備えるブレーキ装置の評価システムであって、
   前記ブレーキローターと制動手段との接触状態を測定する接触状態測定手段を備えることを特徴とするブレーキ装置の評価システム。
2. 前記接触状態測定手段は、
   前記制動手段のブレーキパッドにかかるブレーキローターからの面圧を測定する圧力測定器と、前記ブレーキローターの、回転面に対する垂直方向の変位を測定する変位測定器と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置の評価システム。
3. 前記ブレーキ装置の評価システムは、
   該ブレーキ装置が設けられる車輪の旋回方向の加速度を測定する加速度測定器と、
   前記ブレーキローターの表面温度を測定する表面温度測定器と、
   前記ブレーキローターの駆動トルクおよび制動トルクを測定するトルク測定器と、
   前記ブレーキローターの回転角を測定する回転角測定器と、
   前記制動手段の操作手段の操作力を測定する操作力測定器と、
   前記制動手段の作動油圧を測定する油圧測定器と、
   前記ブレーキ装置の関連部材に伝達される振動を測定する振動測定器と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキ装置の評価システム。
   

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