JP2009168209A - ブレーキパッド摩耗検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音を発することのないブレーキパッド摩耗検出装置を提供する。
【解決手段】ブレーキパッド１４は、ディスクロータ１８と接触して車両に制動力を発生する。板ばね１６は、ブレーキパッド１４の裏金１２に片持ち状に取り付けられ、ブレーキパッド１４の摩耗限界厚さの面まで突出する。マイク２８は、板ばね１６とディスクロータ１８との接触音を集音する。処理部３０は、マイク２８で集音された音に対して周波数解析を実行し、所定の周波数を持つ音が閾値以上であるかを判定する。警告灯は、判定が肯定的であるとき、ブレーキパッドの摩耗をドライバーに知らせる。板ばね１６は、ディスクロータ１８と接触したとき、人間の可聴域外の周波数を有する音を発生させるよう調整されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のブレーキ装置に関し、より詳細にはブレーキパッドの摩耗を検出する装置に関する。

一般に、車両のディスクブレーキ装置では、鋼板製の裏金に貼着されたパッドをディスクロータの両側に配置し、制動時にはブレーキパッドをディスクロータの両側面に押し付けることで、制動力を発揮している。ブレーキパッドは車両の制動のたびに摩耗する。車両の適切な制動力を確保するためには、摩耗限度まで摩耗したブレーキパッドは速やかに交換する必要がある。

摩耗したブレーキパッドを検出する技術として、主に二種類の技術が知られている。一つは、ブレーキパッドの裏金に、先端がパッドの摩耗限界厚さの面まで突出する板ばねを固定しておき、パッドが摩耗限界に達すると、板ばねの先端がディスクロータと接触して可聴音を発生する音声式のものである。ブレーキパッドが摩耗すると板ばねとロータとの接触により音が発生するので、ドライバーはパッドの摩耗を検知することができる。もう一つは、裏金にハーネスを通したセンサを設けておき、パッドが摩耗限界に達するとディスクロータがハーネスと接触してハーネスを切断する。この断線を検知し、車室内の警告灯を点灯させる電気式のものである。

上記手法にはいずれも欠点がある。音声式の場合、車両の窓が閉じられていたり、エアコンやオーディオを作動させているときにはドライバーが音を感知できないおそれがある。さらに、ブレーキ鳴きとの聞き分けが困難である。電気式ではこのような問題はないが、各車輪のブレーキ部に配線する必要があり、コストが高くなってしまう。

特許文献１には、音声式の欠点を解決するものとして、タイヤハウスの内側面に固定されたマイクロフォンが拾った音を、板ばねの振動音のみを通過させるバンドパスフィルタに通した後に増幅器を介して警報機を作動させ、運転者にパッドの交換時期を知らせるライニング摩耗警報装置を開示している。
特開昭５９−４００２８号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、板ばねの振動音が人間の可聴周波数域内である場合には、車両の周囲の人間に不快な騒音を与えてしまうという問題がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、騒音を発することの少ないブレーキパッド摩耗検出装置を提供することにある。

本発明のある態様は、ブレーキパッド摩耗検出装置である。この装置は、ディスクロータと接触して車両に制動力を発生するブレーキパッドと、前記ブレーキパッドの裏金に片持ち状に取り付けられ、前記ブレーキパッドの摩耗限界厚さの面まで突出する板ばねと、前記板ばねと前記ディスクロータとの接触音を集音するマイクと、前記マイクで集音された音に対して周波数解析を実行し、所定の周波数を持つ音が閾値以上であるかを判定する処理部と、前記判定が肯定的であるとき、前記ブレーキパッドの摩耗を知らせる警報部と、を備える。前記板ばねは、前記ディスクロータと接触したとき、人間の可聴域外の周波数を有する音を発生させるよう調整されている。

この態様によると、ブレーキパッドの摩耗時に発生する板ばねとディスクロータとの接触による音を車両に設置したマイクで拾う構成としたので、各車輪のブレーキ部に配線をする必要がなく、また板ばねから発生する音を人間の可聴周波数域外に設定したので、騒音を発生することがない。

前記板ばねは樹脂製の支持部により裏金にフローティング支持されており、可聴域の上限値以上の周波数を有する音を発生するよう調整されていてもよい。これによると、高周波の音は空気中を伝搬しやすいため、板ばねから発生した音がマイクに届きやすくなる。

前記板ばねは、可聴域の下限値以下の周波数を有する音を発生するように片持ち部分にウェイトが取り付けられていてもよい。一般の車両では可聴域の下限値以下のような低周波は発生しないので、板ばねから発生した音の検出がし易くなる。

前記マイクが車両に一つのみ設けられていてもよい。板ばねから発生する音は可聴域外なので、比較的大きな音圧レベルの音を発生させることができるため、車両に一つのマイクでも集音できる。したがって、部品点数を削減し、配線距離を短くできる。

前記マイクが車室内に設けられていてもよい。車輪付近にマイクを配置するよりも、配線距離を短くできる。

本発明によれば、騒音を発することの少ないブレーキパッド摩耗検出装置が提供される。

図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキパッド摩耗検出システム１００を示す。図示しない車両の各輪に設置されるディスクブレーキ１０が断面図で示されている。ディスクブレーキ１０は、車両の非回転部材に固定されたマウンティング（図示せず）と、マウンティングに対し摺動自在に支持されるキャリパ２２とを備えている。キャリパ２２の内部には、ピストン２０が配置される。キャリパ２２はコの字状に形成され、車輪とともに同軸に回転するディスクロータ１８を挟んで配置される。ディスクロータ１８の両側には、ブレーキパッド１４が対向して配設される。ブレーキパッド１４のディスクロータ１８に対向していない側には、裏金１２がそれぞれ貼着される。裏金１２は、マウンティングによってディスクロータ１８の軸方向に摺動可能に支持されている。

図中左側にある裏金１２の背部には、キャリパ２２のピストン２０が配設されている。ドライバーによりブレーキペダル（図示せず）が踏まれると、ピストン２０が作動して裏金１２を図中右方向に押し、左ブレーキパッド１４がディスクロータ１８の左側面に押圧される。また、ピストン２０の作動に応じてキャリパ２２が図中左側に移動し、キャリパ２２のピストン２０とは反対側にある爪部が移動して右側の裏金１２を押す。すると、右ブレーキパッド１４がディスクロータ１８の右側面に押圧される。このようにして左右のブレーキパッド１４によってディスクロータ１８が両側から挟着され、車輪に制動力が発生する。

後で詳細に説明するように、左側の裏金１２には、ブレーキパッド１４の摩耗限界厚さの面まで突出する板ばね１６が取り付けられている。ブレーキパッド１４が摩耗して摩耗限界厚さに達すると、板ばね１６の先端がディスクロータ１８の回転面と接触し、特定の周波数の音を発生する。板ばね１６は、ディスクロータ１８との接触によって人間の可聴周波数域外の音、例えば、５０Ｈｚ以下または１５ｋＨｚ以上の音を発生するように調整されている。したがって、板ばね１６とディスクロータ１８との接触による音は、ドライバーや車両周囲の人間に聞こえることはない。

板ばね１６から発せられた音は、車体に設置されたマイク２８で集音され、処理部３０に入力される。

処理部３０は、音解析部３２、摩耗判定部３４、警告表示部３６を含む。これら機能ブロックは、ハードウェア的にはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

音解析部３２は、マイク２８で集音された音に対し、周知の手法により周波数解析を実行する。周波数解析によって得られた周波数毎の音圧レベルが摩耗判定部３４に入力される。

摩耗判定部３４は、入力された音のうち人間の可聴周波数域外、すなわち５０Ｈｚ以下または１５ｋＨｚ以上の成分について、予め設定された音圧レベルを上回っているか否かを判定する。この閾値となる音圧レベルは、一例として、車両が通常速度（例えば、３０〜８０ｋｍ／ｈ）で走行中に、板ばね１６とディスクロータ１８が接触したときに発生する音圧レベルよりも若干小さな値に設定される。

通常、車両が正常な状態で走行しているときには、人間の可聴域外の低周波または高周波の音を発生することはないので、マイク２８で集音された音に周波数解析を施すことによって、板ばねとディスクロータの接触により発生する音と、車両の走行中に発生する他の音とを明確に区別することができる。

警告表示部３６は、摩耗判定部３４によってブレーキパッド１４が摩耗限界厚さまで摩耗したと判定されたとき、車室内のメータ部等に配置された警告灯３８を点灯させる。このように、板ばね１６とディスクロータ１８との接触音をドライバーに聞かせるのではなく、摩耗判定の結果を警告灯で表示することによって、ドライバーの聞き逃しを防止することができる。なお、警告表示部３６は、警告灯の代わりに警告メッセージ等を図示しないスピーカを通じて車室内に流してもよい。

なお、マイク２８は、車体に一つ設けるだけでよい。従来の音声式によるブレーキパッドの摩耗検出装置においては、一つのマイクで全ての車輪からの音を集音するために、ディスクブレーキから大きな接触音を発生させようとすると、車両の周囲に騒音をまき散らすおそれがある。これに対し、本実施形態では板ばねとディスクロータの接触により可聴周波数域外の音を出すので、マイクに届く程度の音の大きさを出しても問題が少ない。マイクを設置する場所は特に制限がなく、板ばねからの音が拾える限り、車室内やエンジンルーム内などに設置してもよい。しかしながら、車両の前後部に一つずつマイクを設置したり、または各輪のホイールまたはタイヤハウス近傍に一つずつマイクを設置したりしてもよい。

図２は、板ばねの具体的な構成の一例を示す。図２には、ブレーキパッド５２と裏金５０が示されている。板ばね５６は、その一端が図中に点線で示す摩耗限界厚さまで突出しており、その他端は、ゴム等の樹脂製の支持部５４によって裏金からフローティング支持されている。この方法によると、樹脂の材質を適当に選択することで、ブレーキパッドの摩耗時に板ばね５６から高周波の音が出るように調整することができる。

一般に、高周波の音は空気中を伝搬しやすいため、板ばねから発生した音が車体に設置されているマイクに届きやすい。また、高周波の音はエネルギーが比較的小さいことから、板ばねから発生した音によって周辺の部材に影響を与えにくい。

図３は、板ばねの具体的な構成の別の例を示す。図３には、ブレーキパッド６２と裏金６０が示されている。板ばね６６は、その一端が図中に点線で示す摩耗限界厚さまで突出しており、その他端はリベット６４によって裏金６０に接合されている。板ばね６６にはウェイト６８が取り付けられている。ウェイト６８の重さを適当に選択することで、ブレーキパッドの摩耗時に板ばね６６から低周波の音が出るように調整することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ブレーキパッドの摩耗時に、各車輪のディスクブレーキに設けられた板ばねとディスクロータとの接触による音を、車体に設置したマイクで拾う構成としたので、各車輪のブレーキ部に配線をする必要がない。また、板ばねから発生する音を人間の可聴周波数域外に設定したので、騒音を発生することがない。また、周波数解析の結果に基づきパッドの摩耗を判定するので、ドライバーの聴覚に頼らずともブレーキパッドの摩耗を検知することができる。さらに、配線に要するコストが少ないことから、比較的低価格の車両にもブレーキパッドの摩耗検出装置を搭載することが可能になる。

以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。

本発明の一実施形態に係るブレーキパッド摩耗検出装置を示す図である。 板ばねの具体的な構成の一例を示す図である。 板ばねの具体的な構成の別の例を示す図である。

符号の説明

１０ ディスクブレーキ、 １２ 裏金、 １４ ブレーキパッド、 １６ 板ばね、 １８ ディスクロータ、 ２８ マイク、 ３２ 音解析部、 ３４ 摩耗判定部、 ３６ 警告表示部、 ３８ 警告灯、 ５０、６０ 裏金、 ５２、６２ ブレーキパッド、 ５４ 樹脂製支持部、 ５６、６６ 板ばね、 ６８ ウェイト、 １００ ブレーキパッド摩耗検出装置。

Claims (5)

1. ディスクロータと接触して車両に制動力を発生するブレーキパッドと、
   前記ブレーキパッドの裏金に片持ち状に取り付けられ、前記ブレーキパッドの摩耗限界厚さの面まで突出する板ばねと、
   前記板ばねと前記ディスクロータとの接触音を集音するマイクと、
   前記マイクで集音された音に対して周波数解析を実行し、所定の周波数を持つ音が閾値以上であるかを判定する処理部と、
   前記判定が肯定的であるとき、前記ブレーキパッドの摩耗を知らせる警報部と、
   を備え、
   前記板ばねは、前記ディスクロータと接触したとき、人間の可聴域外の周波数を有する音を発生させるよう調整されていることを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置。
2. 前記板ばねは樹脂製の支持部により裏金にフローティング支持されており、可聴域の上限値以上の周波数を有する音を発生するよう調整されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド摩耗検出装置。
3. 前記板ばねは、可聴域の下限値以下の周波数を有する音を発生するように片持ち部分にウェイトが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド摩耗検出装置。
4. 前記マイクが車両に一つのみ設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のブレーキパッド摩耗検出装置。
5. 前記マイクが車室内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のブレーキパッド摩耗検出装置。

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