JP2010196749A - ディスクブレーキ - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスクブレーキにおいて、ブレーキ鳴きの原因となる制動時のブレーキパッドの振動を抑制する。
【解決手段】ディスクブレーキのブレーキパッド5の摩擦ライニング12に取付開口23を設け、取付開口23に動吸振器16を取付ける。動吸振器16の質量要素である摩擦マス部材18を摩擦ライニング12と同材質とし、摩擦ライニング12と面一にして、制動時に摩擦ライニング12と共にディスクロータに押圧する。制動時のブレーキパッド5の1次曲げ振動を動吸振器16によって抑制してブレーキ鳴きの発生を低減する。ブレーキパッド5の固有振動数は、摩擦ライニング12の摩耗によって高くなるが、摩擦マス部材18も摩擦ライニング12と共に摩耗するので、動吸振器16の固有振動も高くなり、ブレーキパッド5と動吸振器16の固有振動数が一致した状態を維持することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ディスクブレーキに関するものである。
自動車等の車両の制動装置に使用される液圧式ディスクブレーキは、例えば特許文献1に記載されているように、車輪と共に回転するディスクロータと、ディスクロータを挟んでその両側に配置された一対のブレーキパッドと、車体側に支持され、ブレーキパッドの背面側に対向するシリンダボアを有するキャリパと、シリンダボアに摺動可能に挿入されたピストンとから大略構成されている。そして、マスタシリンダ等の液圧源からシリンダボアに液圧を供給してピストンを前進させ、ブレーキパッドをディスクロータを押付けて制動力を発生させる。
特開2008−249123号公報
従来、このようなディスクブレーキにおいては、制動時のブレーキ鳴きが問題となっている。ブレーキ鳴きの原因は、制動時のディスクロータとブレーキパッドとの間の摩擦力の変動によって生じるブレーキパッドの振動であり、この振動がディスクブレーキの各部に伝達されることによって騒音を発生する。
本発明は、ブレーキ鳴きの原因となる制動時のブレーキパッドの振動を抑制するようにしたディスクブレーキを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、ディスクロータに、ブレーキパッドを押圧して制動力を発生させるディスクブレーキにおいて、
前記ブレーキパッドの前記ディスクロータに押圧される摩擦ライニングに取付開口を設け、該取付開口に質量要素及びバネ要素を含む動吸振器を取付け、前記質量要素は、少なくとも一部が摩擦材であり、該摩擦材が前記ブレーキパッドの摩擦ライニングと共に前記ディスクロータに押圧されることを特徴とする。
本発明に係るディスクブレーキによれば、動吸振器によって制動時のブレーキパッドの振動を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るディスクブレーキのブレーキパッドの斜視図である。 図1に示すブレーキパッドのA−A線による縦断面図である。 図1に示すブレーキパッドに装着される動吸振器の斜視図である。 図3に示す動吸振器のB−B線による縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの縦断面図である。 ディスクブレーキのブレーキパッドの1次曲げ振動を示す図である。 ディスクブレーキのブレーキパッドの1次捩り振動を示す図である。 ディスクブレーキのブレーキパッドの2次捩り振動を示す図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキのブレーキパッドの共振曲線を表すグラフ図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図5に示すように、本実施形態に係るディスクブレーキ1は、キャリパ浮動型ディスクブレーキであって、車輪と共に回転するディスクロータ2と、車体側に固定されるキャリア3と、キャリア3に対して、ディスクロータ2の軸方向に沿って移動可能に支持されるキャリパ本体4と、ディスクロータ2を挟んで両側に配置されて、キャリア3によってディスクロータ2の軸方向に沿って移動可能に支持される一対のブレーキパッド5とを備えている。
キャリパ本体4には、一方のブレーキパッド5に対向してシリンダボア6が設けられ、また、ディスクロータ2を跨いで、他方のブレーキパッド5に対向して爪部7が一体に形成されている。シリンダボア6には、ピストンシール8を介して、ピストン9が摺動可能に挿入されている。シリンダボア6の開口縁部とピストン9との間には、ダストブーツ10が設けられている。シリンダボア6の底部には、シリンダボア6内に液圧を供給するためのポート11が設けられている。
そして、マスタシリンダ等の液圧源からポート11を通してシリンダボア6内に液圧を供給すると、ピストン9が前進して、一方のブレーキパッド5をディスクロータ2に押しつけ、その反力によってキャリパ本体4が移動し、爪部7が他方のブレーキパッド5をディスクロータ2に押しつけ、これにより制動力が発生する。液圧源からの液圧を解除すると、ピストン9が後退して、ブレーキパッド5がディスクロータ2から離間して制動が解除される。
次に、本発明の要部であるブレーキパッド5について、更に図1から図4を参照して説明する。
図1及び図2に示すように、ブレーキパッド5は、ディスクロータ2の摺動面に沿った略円弧形の平板状の部材である裏板11の片面に、裏板11とほぼ同形状で裏板11よりもやや小さい摩擦ライニング12が固着されている。裏板11のディスクロータ2の回転方向両端部は、キャリア3のトルク受面(図示せず)に当接して制動トルクを受けるトルク受部となっており、これらのトルク受部に矩形の案内部13が突出している。そして、案内部13が、キャリア3のトルク受面に形成された案内溝に挿入されて、ブレーキパッド5がディスクロータ2の軸方向に沿って摺動可能に支持される。
摩擦ライニング12は、ディスクロータ2に接触して摩擦力すなわち制動力を発生させるものである。摩擦ライニング12は、ディスクロータ2の回転方向両端部の角部に面取り部12Aが形成され、中央部に径方向に沿って延びる摩耗警告溝14が形成されている。一対のブレーキパッド5は、摩擦ライニング12をディスクロータ2に対向させ、裏板11をパッドスプリング15を介してピストン9又は爪部7に対向させて、キャリア3によって支持される。
ブレーキパッド5には、2つの動吸振器16が設けられている。図3及び図4に示すように、動吸振器16は、有底円筒状のベース部材17と、ベース部材17の底部に固着された円柱状の摩擦マス部材18とから構成されている。
ベース部材17は、可撓性を有する鋼鉄製であり、底部の外周部を円弧状に切欠いて、円筒部19から一部を残して底部の円板部20を切離し、切残された部分を片持ち梁21として、円板部20を弾性的に支持する形状となっている。ベース部材17の円筒部19は、軸方向の長さがブレーキパッド5の裏板11の板厚と一致し、また、開口側の端部に外側フランジ22が形成されている。
摩擦マス部材18は、ブレーキパッド5の摩擦ライニング12と同じ摩擦材で、直径がベース部材17の円板部20と一致し、また、軸方向の長さが摩擦ライニング12の厚さと一致している。摩擦マス部材18は、ベース部材17の円板部20に固着されている。そして、動吸振器16は、摩擦マス部材18を質量要素とし、片持ち梁21をバネ要素として振動系を構成している。片持ち梁21をバネ要素としたことにより、片持ち梁21の断面積を調整することで、ばね定数の調整を容易に行なうことが可能となっている。
図1及び図2に示すように、ブレーキパッド5には、裏板11から摩擦ライニング12まで貫通する円形の取付開口23が設けられている。動吸振器16は、摩擦マス部材18を裏板11側から取付開口23に挿入し、ベース部材17の円筒部19を裏板11の取付開口23に、外側フランジ22が裏板11に当接するまで、圧入、ネジ込み、又は接着等で固定することにより、ブレーキパッド5に取付けられている。このとき、摩擦マス部材18と摩擦ライニング12の表面が面一となっている。ここで、動吸振器16を組立体としておくことにより、簡単にブレーキパッド5へ取付ることができ、ブレーキパッドの製造が容易になっている。なお、取付開口23は、裏板11を貫通せず、円筒部19の外側フランジ22を省略して、動吸振器16を摩擦ライニング12側から取付けるようにしてもよい。この場合でも、摩擦マス部材18と摩擦ライニング12の表面が面一となるように、動吸振器16を固定する。
本実施形態は、図6に示すように、ブレーキパッド5のディスクロータ2の回転方向中央部に対して両端部がディスクロータ2の軸方向に沿って変位する1次曲げ振動を主に抑制するためのものである。このため、2つの動吸振器16は、この1次曲げ振動によって大きく変位するブレーキパッド5の両端部の案内部13を結ぶ直線上の案内部13に近接した部位に配置されている。また、動吸振器16は、上述のブレーキパッド5の1次曲げ振動に対して、ブレーキパッド5と固有振動数が一致するように摩擦マス部材18の質量及び片持ち梁21のバネ定数が設定されている。
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ディスクブレーキ1の制動時に、ブレーキパッド5に図6に示す1次曲げ振動が生じると、ブレーキパッド5と固有振動数が一致する2つの動吸振器16がブレーキパッド5と逆位相で振動することにより、ブレーキパッド5の振動を抑制する。これにより、制動時のブレーキ鳴きの発生を抑制することができる。
ディスクブレーキ1の制動時には、ブレーキパッド5は、ピストン9及び爪部7の押圧によって中央部が拘束されるため、両端部が変位して、図6に示す1次曲げ振動を生じ易いので、この1次曲げ振動を動吸振器16によって抑制することにより、ブレーキ鳴きの発生を効果的に抑制することができる。
なお、本実施形態は、上述のように、主に図6に示す1次曲げ振動に対応するものであるが、有限要素法を用いたシミュレーションの結果、図7に示すブレーキパッド5の1次捩じり振動及び図8に示す2次捩じり振動に対しても、動吸振器16が作用して、振動を抑制することが分かった。
図9は、縦軸(対数)に周波数応答関数の加速度/力、横軸に周波数をとったブレーキパッド5の共振曲線を表している。図9において、実線は動吸振器16を設けた場合を表し、破線は動吸振器16を設けていない場合を表している。図9から、1次曲げ振動(領域a参照)、1次捩じり振動(領域b参照)及び2次捩じり振動(領域c参照)に対して、ブレーキパッド5の振動を効果的に抑制することがわかる。
また、制動を繰返してブレーキパッド5の摩擦ライニング12が摩耗すると、ブレーキパッド5の質量が減少し、また、摩擦パッド5の固有振動数は高くなる。これに対して、動吸振器16の摩擦マス部材18も、摩擦ライニング12と共にディスクロータ2に接触して摩耗し、その質量が減少するので、動吸振器16の固有振動数も高くなる。その結果、摩擦ライニング12の摩耗量にかかわらず、ブレーキパッド5と動吸振器16の固有振動数をほぼ一致させることができ、制振効果を維持することができる。
このとき、図4中に仮想線で示すように、摩擦マス部材18をテーパ状に形成し、テーパ角によって摩耗に対する質量の変化を調整してもよい。この場合、摩擦ライニング12の取付開口23の内周面を摩擦マス部材18のテーパ角に沿ったテーパ面としてもよい。摩擦マス部材18の材質は、上記実施形態では、ブレーキパッド5の摩擦ライニング12と同じ摩擦材としているが、摩擦ライニング12の摩耗とともに質量が減少していくものであれば、異なる材質としてもよく、これにより、摩擦ライニング12に対する摩耗量を調整してもよい。また、質量要素である摩擦マス部材18は、全体が摩擦材でなくてもよく、ブレーキパッド5の摩擦ライニング12と共にディスクロータに接触する先端側の部分が摩擦材であれば、基端側は、金属や石、セラミック等の他の材質の質量要素としてもよい。
本発明は、従来のディスクブレーキに対して、ブレーキパッドの必要部位に取付開口23を設けて動吸振器16を装着することにより、容易に適用することができるので、既存のディスクブレーキにも容易に適用することができ、コストが低廉である。また、上記実施形態では、一例としてキャリパ浮動型の液圧式ディスクブレーキについて説明しているが、本発明は、これに限らず、ディスクロータにブレーキパッドを押圧して制動力を発生させるディスクブレーキであれば、キャリパ浮動型、対向ピストン型等の形式を問わず、また、液圧式、電動式、機械式等を問わず、いかなるものにも適用することが可能である。
上記実施形態では、動吸振器16は、片持ち梁21をバネ要素としているが、必要な固有振動数が得られれば、バネ要素は、複数の片持ち梁、両持ち梁等、他の形状としてもよい。また、上記実施形態では、上述のように、主に図6に示す1次曲げ振動に対応して動吸振器16を設けているが、このほか、ブレーキパッド5の振動形態に応じて、大きく変位する部位に、適当な固有振動数を有する動吸振器16を配置することにより、ブレーキパッド5の振動を抑制することができる。
1 ディスクブレーキ、2 ディスクロータ、5 ブレーキパッド、12 摩擦ライニング、16 動吸振器、18 摩擦マス部材(質量要素)、12 片持ち梁(バネ要素)、23 取付開口

Claims (1)

  1. ディスクロータに、ブレーキパッドを押圧して制動力を発生させるディスクブレーキにおいて、
    前記ブレーキパッドの前記ディスクロータに押圧される摩擦ライニングに取付開口を設け、該取付開口に質量要素及びバネ要素を含む動吸振器を取付け、前記質量要素は、少なくとも一部が摩擦材であり、該摩擦材が前記ブレーキパッドの摩擦ライニングと共に前記ディスクロータに押圧されることを特徴とするディスブレーキ。
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