JP5482523B2

JP5482523B2 - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP5482523B2
Application number: JP2010158420A
Authority: JP
Inventors: 洋志大久保; 隆夫小山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-07-13
Also published as: JP2012021552A

Description

本発明は、自動車等の車両に用いられるディスクブレーキに関する。

車両用ディスクブレーキの中には、例えば特許文献１に示されているように、ディスクロータユニットの車両中央側の側面を覆って円板状のスプラッシュガードを非回転に配設したものが知られている。

特開２００２−２７６６９８号公報

前述のスプラッシュガードは、車体側の車軸支持部材、例えばナックルと、ディスクロータユニットのハブ軸受のアウターレースとの間に、中心孔周縁の取付面を挟み込んでボルト締結して非回転に固定してある。

このため、路面入力や制動トルク等の運動入力がディスクロータユニット，ナックルを経由してスプラッシュガードに振動として作用する。

このスプラッシュガードには、ナックルに固定したキャリパとの干渉を回避するための切欠部を形成してあり、該切欠部が取付面を部分的に占有し、もしくは取付面に近接するようになるため、振動によって切欠部の奥底縁両側の切欠隅部に応力が集中し易くなる。

そこで、本発明はスプラッシュガードにおける振動モードの節上となる部分の応力集中の発生を抑制できて、該スプラッシュガードの剛性，品質を高めることができるディスクブレーキを提供するものである。

本発明のディスクブレーキは、ホイールと共に回転するディスクロータユニットと、車体側の車軸支持部材に固定されて、ディスクロータユニットに対して圧接・離間作動するキャリパと、ディスクロータユニットの車両中央側の側面を覆って非回転に配設した円板状のスプラッシュガードと、を備えている。

このスプラッシュガードは、キャリパに対応する部分に切欠部を備えていて、周辺部材に作用する運動入力による振動モードの節が、切欠部の奥底縁とその両側の側縁とでなす一対の切欠隅部を起点に、該切欠部とは反対側の周縁方向に向けて線対称に発生する構成としている。

そして、スプラッシュガードの振動モードの節上に跨る少なくとも前記切欠隅部周縁の第１領域と、板面中央の取付面とその周縁部分を含む第２領域とを、高剛性部として構成したことを主要な特徴としている。

本発明によれば、スプラッシュガードの振動モードの節上に跨る少なくとも前記特定の第１領域および第２領域を高剛性部として構成しているため、振動モードの節上に集中す
る傾向にある応力を前記領域の高剛性部で分散して、一般面へ分散させることができる。

本発明に係るディスクブレーキを車両中央側から見た略示的外観斜視図。スプラッシュガードの第１実施形態を示す平面図。第１実施形態のスプラッシュガードの板厚と切欠隅部に作用する応力値との関係を示す説明図。スプラッシュガードの第２実施形態を示す平面図。図２，４に示した実施形態の第１〜第４領域の各異なる組合わせの補剛形態と、切欠隅部に作用する応力値との関係を示す説明図。振動モードの節に対して有効な補剛が要求される領域の優先順位を示す説明図。スプラッシュガードの第３実施形態を示す平面図。スプラッシュガードの第４実施形態を示す平面図。図８の変形例を示す平面図。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１は、車体側の車軸支持部材、例えばナックル１に組付けたディスクブレーキの全体構成を、車両中央側から見た外観斜視図として示している。

このディスクブレーキは、ディスクロータユニット２と、ディスクロータユニット２に対して圧接・離間作動するキャリパ３と、ディスクロータユニット２の車両中央側の側面を覆ってスプラッシュの侵入を防止する円板状のスプラッシュガード４と、を備えている。

ディスクロータユニット２は、車軸にスプライン結合するハブ８の外側端部にホイールと共締め固定して、ホイールと共に回転する。

キャリパ３はナックル１に締結固定してあり、ディスクロータユニット２の外周部を中間にして対向した一対のブレーキシューが、該ディスクロータユニット２に対して圧接・離間作動して制動，制動解除を行う。

スプラッシュガード４は、図２に示すようにハブ８を挿通する中心孔５の周縁を取付面６としている。そして、この板面中央の取付面６を、ハブ８の筒状軸８ａの外周に嵌装したハブ軸受９のアウターレース９ａと、ナックル１との間に挟み込んでボルト締結により非回転に固定している。図１中、１Ａはロアリンクを示す。

スプラッシュガード４は、キャリパ３に対応する部分に、該キャリパ３との干渉を避けるための切欠部７を備えている。

図２に示す例では、切欠部７が取付面６に部分的に入り込んだ（占有した）形状とし、該取付面６の縁部を切欠奥底縁としている。

このようなスプラッシュガード４にあっては、路面入力や制動トルク等の運動入力がディスクロータユニット２，ナックル１を経由して振動入力として作用する。このスプラッシュガード４の一次固有振動数の振動モードの節Ｍ_０は、切欠部７の奥底縁とその両側の側縁とでなす一対の切欠隅部７ａを起点に、切欠部７と反対側の周縁方向に向けて略八の字状に線対称に発生する。

そこで、図２に示す第１実施形態にあっては、スプラッシュガード４の前記振動モードの節Ｍ_０上に跨る切欠隅部７ａの周縁の第１領域Ｓ１と、取付面６とその周縁部分を含む第２領域Ｓ２と、切欠部７と略線対称位置で振動モードの節Ｍ_０上に跨る板面外周寄りの第３領域Ｓ３と、を高剛性部１０として構成している。

この高剛性部１０は、スプラッシュガード４の平坦な一般面に対して漸次面方向に凹凸状に断面形状変化して連なって形成してある。従って、高剛性部１０と一般面との連設部は、緩傾斜して曲折部がＲをもって連続し、急激な立ち上がり縁の無い形状としている。

上述の高剛性部１０の凹凸形状は、例えばエンボス加工によって容易に形成することが可能である。

また、高剛性部１０の凹凸形状の成形深さ（高さ）は、スプラッシュガード４の板厚、および一般面との連続性を考慮して適切に設定する。

図２に示す例では、第２領域Ｓ２の高剛性部１０は、取付面６を全体的に紙面表側に向けて凸として形成している。そして、第１領域Ｓ１の高剛性部１０は、取付面６とその周縁部分を径外方向へ若干拡張して、これら取付面６とその周縁部分を延長した形状として形成している。

また、第３領域Ｓ３の高剛性部１０は、第２領域Ｓ２の高剛性部１０の外周およびスプラッシュガード４の外周に沿った所要の幅の扇形帯状に形成してある。そして、この第３領域Ｓ３の高剛性部１０は、第２領域Ｓ２の高剛性部１０とは面方向に逆向きの凹凸状に、即ち、図２の紙面裏側に向けて凸として形成している。

この第１実施形態の構成によれば、スプラッシュガード４の振動モードの節Ｍ_０上に跨る切欠隅部７ａ，７ａ周縁の第１領域Ｓ１と、これに連なる板面中央の取付面６の全体とその周縁部分を含む第２領域Ｓ２を高剛性部１０としてあるため、振動モードの節Ｍ_０上に集中する傾向の応力を領域Ｓ１，Ｓ２の高剛性部１０で分散して、一般面へ分散させることができる。

高剛性部１０は、一般面に対して漸次面方向に凹凸状に断面形状変化して連なって形成してあるため、一般面との連設部分が新たな応力集中発生要因となることがなく、高剛性部１０から一般面へ応力を良好に広く分散させることができる。

特に、本実施形態では、切欠部７と略線対称位置で振動モードの節Ｍ_０上に跨る板面外周寄りの第３領域Ｓ３も高剛性部１０として構成しているため、高剛性部１０が、切欠部７に臨む板面中央の第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２に片寄ることがなく、スプラッシュガード４の全体的な剛性バランスを良好にすることができる。

しかも、この第３領域Ｓ３の高剛性部１０は、第２領域Ｓ２の高剛性部１０の円形の外周に沿った所要幅の扇形帯状に形成してあって、第２領域Ｓ２の高剛性部１０とは面方向に逆向きの凹凸状としている。このため、第２，第３領域Ｓ２，Ｓ３の高剛性部１０，１０間の板面に応力集中の発生要因となる谷部を生じることなく補剛面積を拡大できる。

この結果、スプラッシュガード４の振動モードの節Ｍ_０上に応力が集中するのを抑制して、スプラッシュガード４の機械的強度を高められ、品質の安定化を図ることができる。

図３は第１実施形態のスプラッシュガード４に路面入力を想定した振動入力を付与した
際の、板厚と切欠隅部７ａに作用する応力値との関係を示している。

図示する例では、板厚０．４ｍｍ，０．５ｍｍ，０．６ｍｍ，０．７ｍｍ，０．８ｍｍの各スプラッシュガード４の切欠隅部７ａに作用する最大応力値を示している。

図３中、破線０は第１領域Ｓ１，第２領域Ｓ２，第３領域Ｓ３に高剛性部１０を施していない板厚０．８ｍｍのエンボス加工前のスプラッシュガードを比較例として、その切欠隅部に作用する最大応力値を示している。

第１実施形態の構成のスプラッシュガード４では、板厚を０．５ｍｍにした場合に切欠隅部７ａに作用する最大応力値が比較例とほぼ同じとなっている。

従って、第１実施形態の構成のスプラッシュガード４が、板厚０．８ｍｍの比較例とほぼ同等の剛性を示すのは板厚が０．５ｍｍのときであり、第１〜第３領域Ｓ１〜Ｓ３の剛性向上によって、比較例よりも板厚にして３８％の軽量化が可能となる。

図４はスプラッシュガード４の第２実施形態を示すものである。

本実施形態のスプラッシュガード４にあっては、振動モードの節Ｍ_０上に跨る切欠隅部７ａの周縁の第１領域Ｓ１と、取付面６とその周縁部分を含む第２領域Ｓ２と、第２領域Ｓ２に隣接する板面中央寄りの第４領域Ｓ４と、を高剛性部１０として構成している。

第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２の高剛性部１０は、第１実施形態と同じ構成としている。また、第４領域Ｓ４の高剛性部１０は、取付面６とその周縁部分を振動モードの節Ｍ_０に沿って径外方向へ拡張して、これら取付面６とその周縁部分を略舌状に延長した形状として形成している。また、これら第１，第２，第４領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４の外周側は、高剛性部１０の無い平坦面として構成している。

従って、この第２実施形態の構成にあっても、振動モードの節Ｍ_０上に集中する傾向の応力を、第１，第２，第４領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４の高剛性部１０で分散して、一般面へ広く分散させることができる。また、第４領域Ｓ４の高剛性部１０の設定によって、第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２の高剛性部１０との剛性バランスを良好にすることができる。

また、第１，第２，第４領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４の外周側は、高剛性部１０の無い平坦面として構成しているので、新たな応力集中発生要因を排除して、スプラッシュガード４の機械的強度の安定化を図ることができると共に、剛性バランスが不安定となるのを回避できる。

この第２実施形態は、第１実施形態における第３領域Ｓ３の高剛性部１０に代えて、第４領域Ｓ４に高剛性部１０を設定したものであるが、この第３領域Ｓ３の高剛性部１０を更に付加することも可能である。

図５は第１実施形態および第２実施形態のように、スプラッシュガード４の第１〜第４領域Ｓ１〜Ｓ４の高剛性部１０の設定の組合わせを変えて、路面入力を想定した振動入力を付与したときに、切欠隅部７ａに作用する応力値を示している。

試料のスプラッシュガード４は何れも板厚０．８ｍｍとしており、符号ａは第１領域Ｓ１に高剛性部１０を設定した場合の切欠隅部７ａに作用する応力値を示している。また、ｂは第１領域Ｓ１と第３領域Ｓ３に高剛性部１０を設定した場合の切欠隅部７ａに作用する応力値を、およびｃは第１領域Ｓ１と第３領域Ｓ３と第４領域Ｓ４とに高剛性部１０を
設定した場合の切欠隅部７ａに作用する応力値を示している。

また、符号ｄは第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２に高剛性部１０を設定した場合の切欠隅部７ａに作用する応力値を示している。更に、ｅは第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２に加えて第３領域Ｓ３に高剛性部１０を設定した場合の切欠隅部７ａに作用する応力値を、およびｆは第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２に加えて第４領域Ｓ４に高剛性部１０を設定した場合の切欠隅部７ａに作用する応力値を示している。

符号ｇは板厚が本実施形態と同じで、高剛性部の無い比較例１のスプラッシュガードの切欠隅部に作用する応力値を、およびｈは中心孔をバーリング加工した比較例２のスプラッシュガードの切欠隅部に作用する応力値を示している。

比較例２では、中心孔をバーリング加工することによって、その成形基部に新たな応力集中部が発生することから、比較例１よりも切欠隅部に作用する応力値が高くなっている。

一方、第１領域Ｓ１に高剛性部１０を設定したもの、および第１領域Ｓ１に加えて第３領域Ｓ３に高剛性部１０を設定し、あるいは第１領域Ｓ１に加えて第３，第４領域Ｓ３，Ｓ４に高剛性部１０を設定したものでは、ａ〜ｃに示すように比較例１よりも切欠隅部７ａに作用する応力値が若干低くなっている。

そして、第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２に高剛性部１０を設定したもの、および第１，第２領域Ｓ１，Ｓ２に加えて第３領域Ｓ３、または第４領域Ｓ４に高剛性部１０を設定したものでは、ｄ〜ｆに示すように比較例１よりも切欠隅部７ａに作用する応力値が大幅に低下している。

符号ｅは第１実施形態の構造のスプラッシュガード４に対応し、ｆは第２実施形態の構造のスプラッシュガード４に対応している。これらは、何れも振動モードの節Ｍ_０上の応力集中を分散，抑制すると共に、全体的な剛性バランスを良好として、切欠隅部７ａに作用する応力値を低下させることが判る。

図６に、図５の判定結果をもとにした、スプラッシュガード４の高剛性部１０を設定するのに好ましい領域Ｓ１〜Ｓ４の優先順位を示す。図６では、スプラッシュガード４の切欠部７ａの中央位置を通る直交座標軸Ｈ，Ｖで区分された第１〜第４象限で、強度上高剛性部１０が必要な領域を◎印で、また、剛性バランス上高剛性部１０があった方が望ましい領域を○印で示している。

図７はスプラッシュガード４の第３実施形態を示している。

この第３実施形態にあっては、前述の特定領域Ｓ１〜Ｓ４に選択的に設けられる高剛性部１０を、スプラッシュガード４の板面を一方向に向けてエンボス加工して、複数の突起１１を列設配置した構成としている。

突起１１は平面正多角形、例えば、図７に示す例では平面正三角形として、隣接する突起１１，１１を相互の対向辺を平行にして配置し、そのときに、各対向辺間に生じる谷部が一直線に連なる曲げ最弱線ｗが、振動モードの節Ｍ_０の向きと不一致となる、即ち、交差する配列としてある。

この第３実施形態の構成によれば、高剛性部１０を、スプラッシュガード４の板面を一方向に向けてエンボス加工して列設配置した複数の平面正多角形の突起１１で構成してい
るので、応力の分散効果を高めることができる。しかも、隣接する各突起１１，１１間の谷部で形成される曲げ最弱線ｗが、振動モードの節Ｍ_０の向きと不一致となる配列としているため、この曲げ最弱線ｗが振動モードの節Ｍ_０に対して、新たな応力集中発生要因となることがなく、強度・剛性上、有利に得ることができる。
図８はスプラッシュガード４の第４実施形態を示している。

この第４実施形態は、高剛性部１０を、スプラッシュガード４の板面を一方向に向けてエンボス加工して、複数の突起１１を列設配置して構成した点は、前記第３実施形態と同様である。

但し、本実施形態では突起１１を、隣接する突起１１，１１間に生じる谷部が一直線に連ならない、即ち、曲げ最弱線ｗ（図７参照）が生じない平面形状、および配列としている。

図８に示す例では、突起１１を平面略半円弧状として、紙面上下方向に隣接する突起１１，１１を逆向きに配置し、紙面左右方向に隣接する複数の突起１１，１１により、上下の突起１１，１１同士の円弧が噛み合うようにして連鎖する紙面左右方向の突起列を構成している。そして、この突起列が紙面上下方向に多段に近接した配列としている。複数の突起１１，１１をこのような平面形状および配列とすることによって、図７に示す曲げ最弱線ｗが生じないようにしている。

従って、この第４実施形態の構成によれば、複数の突起１１によって第３実施形態と同様に高剛性部１０での応力の分散効果を高めることができる。しかも、隣接する突起１１，１１間の谷部が一直線に連なる曲げ最弱線ｗが存在しないため、スプラッシュガード４の曲げ剛性を高めることができる。

図９は図８に示した第４実施形態の変形例を示している。

この変形例にあっては、突起１１の平面形状を円形として、その複数を図９の紙面上下方向および左右方向に近接配置することによって、隣接する突起１１，１１間に生じる谷部が一直線に連なる曲げ最弱線ｗが生じないようにしている。

この変形例の構成によれば、前述の効果に加えて、突起１１を平面円形とすることによって、高剛性部１０の剛性が擬似等方性となって曲げ剛性を更に高められると共に、エンボス加工の方向性を考える必要がなくなり、設計の自由度を向上することができる。

この変形例では、突起１１の平面形状を円形としているが、平面正六角形としても同様の効果を得ることができる。

１…ナックル（車体側の車軸支持部材）
２…ディスクロータユニット
３…キャリパ
４…スプラッシュガード
６…取付面
７…切欠部
７ａ…切欠隅部
１０…高剛性部
１１…突起
Ｍ_０…振動モードの節
Ｓ１…第１領域
Ｓ２…第２領域
Ｓ３…第３領域
Ｓ４…第４領域
ｗ…曲げ最弱線

Claims

ホイールと共に回転するディスクロータユニットと、
車体側の車軸支持部材に固定されて、前記ディスクロータユニットに対して圧接・離間作動するキャリパと、
前記ディスクロータユニットの車両中央側の側面を覆って非回転に配設した円板状のスプラッシュガードと、を備え、
前記スプラッシュガードは、前記キャリパに対応する部分に切欠部を備えていて、周辺部材に作用する運動入力による振動モードの節が、前記切欠部の奥底縁とその両側の側縁とでなす一対の切欠隅部を起点に、該切欠部とは反対側の周縁方向に向けて線対称に発生する構成であって、
前記スプラッシュガードの前記振動モードの節上に跨る少なくとも前記切欠隅部周縁の第１領域と、板面中央の取付面とその周縁部分を含む第２領域とを、高剛性部として構成したことを特徴とするディスクブレーキ。
前記スプラッシュガードは、前記切欠部と略線対称位置で前記振動モードの節上に跨る板面外周寄りの第３領域を、前記高剛性部として構成したことを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
前記スプラッシュガードは、前記第２領域に隣接して前記振動モードの節上に跨る板面中央寄りの第４領域を、前記高剛性部として構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ。
前記スプラッシュガードの前記第１，第２領域と第４領域の外周側は、前記高剛性部の無い平坦面として構成したことを特徴とする請求項３に記載のディスクブレーキ。
前記高剛性部を、一般面に対して漸次面方向に断面形状変化して連なる凹凸形状としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のディスクブレーキ。
前記第３領域の高剛性部が前記第２領域の高剛性部の外周に沿って形成され、該第２領域の高剛性部とは面方向に逆向きの凹凸形状に構成したことを特徴とする請求項５に記載のディスクブレーキ。
前記高剛性部を、板面を一方向に向けてエンボス加工して複数の突起を列設配置した構成とし、
前記複数の突起を平面正多角形として、その隣接する突起の対向辺間に生じる谷部が一直線に連なる曲げ最弱線が、前記振動モードの節の向きと不一致となる配列としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のディスクブレーキ。
前記高剛性部を、板面を一方向に向けてエンボス加工して複数の突起を列設配置した構成とし、
前記突起を、隣接する突起間に生じる谷部が一直線に連ならない平面形状、および配列としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のディスクブレーキ。