JPH08128473A

JPH08128473A - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JPH08128473A
Application number: JP26988094A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tanaka; 慎一田中; Shigeru Tanaka; 繁田中
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】自動車の制動時に発するブレーキ鳴き（「キ
ィーッ」という不快音響）を有効な形態で低減できるよ
うにする。【構成】ブレーキパッド２の裏金６にロッド７を垂設
し、このロッドに弾性体８を介して重り９を取付ける。
その重りの質量をｍ、弾性体のバネ定数をｋとすると
き、弾性体を介して取付けた重りの固有振動周波数ｆ₀＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ）をブレーキシューによる鳴き周波数ｆ_Sとほぼ等しくも
しくはその鳴き周波数ｆ_Sより低く設定する。【効果】安価な部品を追加するだけで、ディスクブレ
ーキのサイズが大きい大型車両のブレーキ鳴きを実用的
に十分な程度に低減することができ、ブレーキパッドの
交換を行っても本来の性能を維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のブレーキに利
用する。本発明は、ディスクブレーキに利用する。本発
明は、自動車の制動時に発するいわゆる「ブレーキ鳴
き」を低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の制動時に発するブレーキ鳴き
（「キィーッ」という不快音響）を低減するために、従
来から多くの研究と提案が行われた。本願出願人も長ら
くこの問題を追求している。

【０００３】特開平３−２８８０２８号公報に開示する
技術は、本願出願人の先願であり、これはドラム式ブレ
ーキにおけるブレーキシューの振動を抑圧するために、
ブレーキシューのリム内面に摩擦部材を介して抑え部材
を装着するものである。特開平１−６５９４４号公報に
開示する技術は、さらに旧い技術であり、これも本願出
願人の先願に当たる技術で、リムの内面に摩擦部材を取
付けたものである。

【０００４】実開平３−８４４３６号公報に開示する技
術は、同じく本願出願人の先願に係る実用新案登録出願
であり、リムの内面に重りを取付けることにより、ブレ
ーキシューの振動を抑圧するものである。この技術を開
示した時点では、重りに弾性部材を介在させることにつ
いては気付いていない。

【０００５】前記の特開平３−２８８０２８号公報で説
明されているブレーキ鳴きの現象についての解析および
説明、特に同公報第８図で説明されている現象は、その
後の実験的な検討でも正しいものであると考えられる。
すなわち、ブレーキの鳴きの主な原因は、ブレーキシュ
ーの振動により発生しているものであり、ブレーキシュ
ーが半径方向に振動していることがわかった。

【０００６】このような実験的検討に基づき本願出願人
はドラム式ブレーキについての振動を抑圧する技術をす
でに提案した（特願平６−２１０２０４、本願出願時未
公開）。

【０００７】さらに、本願発明者は、ディスクブレーキ
についても同様に具体的な検討を行った。その結果ディ
スクブレーキの場合、図１３および図１４に示すよう
に、制動時にディスクロータ３とこのディスクロータ３
を挟持するインナ・パッド１およびアウタ・パッド２が
２点鎖線で示すように振動しブレーキ鳴きが発生してい
ることがわかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような技術によ
りブレーキ鳴きは改善され、特に小型乗用車では通常の
都市道路を走行する状態では、ほとんど実用上に問題の
ないところまで改善された。しかし、大型自動車では条
件によってはなおブレーキ鳴き現象が発生する状態にあ
り、その対策にはまだ研究すべき課題が残されている。

【０００９】そこで、本願発明者は、ディスクブレーキ
のブレーキ鳴きについてその現象を観測し、その観測し
た内容をさまざまに解析した。振動について実験解析を
行い、ディスクブレーキの振動を抑圧する具体的な方策
について検討した。実験解析はコンピュータ画面で振動
を誇張して表示させ、その発生音響の周波数特性と対応
させるなどの新しい方法で検討した。その結果、本願で
開示するディスクブレーキについての技術を提案し、実
験を行ったところ従来の方策に対してきわめて有用であ
ることが実証された。さらに、実測に基づくデータを解
析して、提案する技術についてドラム式ブレーキ同様に
その有効な範囲を数式化することに成功し、その範囲で
きわめて有効な対策が採れることを確認した。

【００１０】本発明は、ディスクブレーキにおけるブレ
ーキ鳴きを低減することを目的とする。本発明は、さま
ざまなサイズのブレーキパッドに対して、単に経験的な
形状ではなく最も有効な形態でブレーキ鳴きを低減する
ことができる技術を提供することを目的とする。本発明
は、ブレーキパッドのサイズが大きい大型車両における
ブレーキ鳴きを実用的に十分な程度に低減させることを
目的とする。本発明は、ディスクブレーキの交換が行わ
れても、その性能に変化がないブレーキ鳴き低減の技術
を提供することを目的とする。本発明は、安価な追加部
品によりブレーキ鳴きを低減させることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディスクブレ
ーキを備えた自動車の制動時におけるブレーキ鳴きを低
減するもので、ディスクロータを両側面から二つのブレ
ーキパッドにより挟持して制動力を与えるディスクブレ
ーキにおいて、前記ブレーキパッドに弾性体を介して重
りが取付けられたことを特徴とする。すなわち本発明
は、単に重りを取付けるのではなく、弾性体を介して重
りを取付けるところに特徴がある。

【００１２】前記ブレーキパッドの裏金の背面または端
面にロッドが垂設され、このロッドに前記弾性体を介し
て前記重りが取付けられることが望ましく、前記弾性体
をリング状に形成し、その弾性体の中心を前記ロッドが
貫通する構造とし、その弾性体を内包するように前記重
りを取付ることができる。

【００１３】前記重りの質量をｍ、前記弾性体のバネ定
数をｋとするとき、前記弾性体を介して取付けられた前
記重りの固有振動周波数ｆ₀＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ）がこのディスクブレーキによる鳴き周波数ｆ_Sの主たる
成分周波数とほとんど等しくあるいはそれより低く設定
すると効果的であることが実験的に確認された。その関
係は、ｆｓ＞２ｆ₀ とすることにより鳴き周波数ｆｓの広い周波数範囲にわ
たり有効である。

【００１４】逆に、ディスクブレーキの構造から鳴き周
波数ｆｓがほぼ一定の周波数となるような場合には、重
りの質量ｍを小さくして、上記固有振動周波数ｆ₀を鳴
き周波数ｆｓに接近させるように設計することにより、
装置の軽量化をはかることができることもわかった。

【００１５】すなわち重りの質量ｍを小さく設定するた
めに、ｆ_S≒ｆ₀ としてみると周波数ｆｓの振動吸収が有効に行われるこ
とがわかった。すなわち、リムの形状から鳴き周波数が
ほとんど一定の値として取り扱ってよい場合には、ディ
スクブレーキによる鳴き周波数ｆ_Sにほとんど等しく、
あるいはわずかながら逆に、ｆ_S＜ｆ₀ となることがあっても効果があることもわかった。

【００１６】前記弾性体のバネ定数は、取付けられた重
りの質量が影響する範囲で上記式を満足するように設定
する。

【００１７】

【作用】本願発明者はさまざまな条件を設定して実験を
繰り返し、これにより、自動車の制動時に発するブレー
キの鳴きを有効に低減することができることを実験的に
確認した。鳴きを発生する構造のディスクブレーキに上
記のような重りを弾性体を介して取付けると、鳴きがい
ちじるしく低減され、それを取り外すと鳴きが発生する
ことを何度も確認した。

【００１８】弾性体および重りは安価な部品であるの
で、本願発明により多くの費用を要せずに実用的に十分
な程度にブレーキの鳴きを低減させることができ、ディ
スクブレーキの交換が行われてもその性能に変化を生じ
ることはない。

【００１９】さらに具体的な態様では、一般にブレーキ
鳴きの周波数は、一様な周波数ではなく複数の周波数が
混在する状態にあるが、実測により概ね１０００Ｈｚを
超える周波数成分が多く含まれる。さらに詳しくは、１
４００Ｈｚないし２０００Ｈｚの範囲の周波数成分が耳
障りな音響となっている。

【００２０】したがって、前記弾性体を介して取付けら
れた重りの固有振動周波数ｆ₀を１０００Ｈｚ近傍もし
くはそれより小さく設定することが望ましい。これをさ
まざまに条件を変更して実験的な確認を行ったところ、
固有振動周波数ｆ₀を５００Ｈｚ程度にすると広い周波
数範囲で有効であることがわかり、さらに小さくして固
有振動周波数ｆ₀を１００Ｈｚにすると、さらに広い周
波数範囲の鳴きを低減するために有効であることが確か
められた。さらにこの固有振動周波数ｆ₀を小さくする
ことも考えられるが、現実には弾性材料が柔らかくなる
とともに重りの質量が大きくなることから、工業的にこ
れが有効であるか否か、よい弾性材料が安価に得られる
か否かの問題が生じる。

【００２１】一方、ブレーキパッドは発熱する部材であ
るから、弾性材としても相応の耐熱性および耐久性を有
する材料を選択することが必要である。この要素からも
固有振動周波数ｆ₀を極端に小さい値に選択することに
は困難な問題がある。この実験は、弾性材としてさまざ
まな弾性係数を有する合成ゴム（またはプラスチック材
料）を選択し、重りとして金属材料（具体的には鉛）を
利用して行った。

【００２２】このような検討から、耐熱性に優れた合成
ゴム（またはプラスチック材料）の中から適当なものを
選択することが可能であり、重りの質量は実用的に便利
な数百グラム程度とすることにより、固有振動周波数ｆ
₀が１００Ｈｚ前後、あるいはもう少し高い２００Ｈｚ
前後に設定することが工業的に優れていると判断され
る。

【００２３】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２４】（第一実施例）図１は本発明第一実施例の
外観形状を示す斜視図、図２は本発明第一実施例におけ
る要部の構成を示す部分拡大断面図（図１におけるＡ部
断面図）、図３は本発明第一実施例における図２に示す
Ｂ部拡大図である。

【００２５】本発明第一実施例は、インナ・パッド１
と、アウタ・パッド２と、このインナ・パッド１および
アウタ・パッド２に挟持され車軸に固着され制動力を受
けるディスクロータ３と、ブレーキ・ブースタで発生し
た高液圧によりインナ・パッド１に変位を与えるカップ
形状のピストン４と、このピストン４を内蔵しディスク
ロータ３の挟持動作を支持するキャリパ５とを備え、さ
らに、本発明の特徴として、キャリパ５の所定の位置に
貫通穴５ａが設けられ、アウタ・パッド２の外側面に固
着されその面に対し垂直方向のキャリパ５の貫通穴５ａ
に対応する位置にねじ穴が設けられた裏金６と、この裏
金６のねじ穴に一方の端部が螺合し固定されたロッド７
と、リング状に形状されその中心をロッド７の他方の端
部が貫通する弾性体８と、この弾性体８を内包するよう
に固着された重り９と、弾性体８および重り９の離脱を
防止するワッシャ１０およびボルト１１と、ロッド７の
中央部７ａを支持する支持体１２とが備えられる。

【００２６】裏金６のアウタ・パッド２側にはねじ部の
有効長さを長くするための凸部６ａが形成される。ま
た、ロッド７には裏金６との螺合による固定を安定させ
るための座７ｂが設けられ、中央部７ａは回り止めのた
めに四角柱状に形成される。この中央部７ａが貫通する
支持体１２の貫通穴も同様に四角形状に形成される。裏
金６の凸部６ａに対応するアウタ・パッド２の側面には
逃げ２ａが形成される。

【００２７】重り９と弾性体８および弾性体８とロッド
７とは圧入状態で固着され、弾性体８のワッシャ１０側
および中央部７ａ側には振動時の振れが接触により影響
されないようにするために所定の幅で隙間が設けられ
る。支持体１２は弾性体で変形可能であり、その周りは
キャリパ５に設けた貫通穴５ａの内面に接着され、軸方
向に滑り易い合成樹脂が用いられる。ロッド７は図３に
示す矢印方向に振動し、この振動が弾性体８および重り
９により緩衝される。

【００２８】重り９の質量をｍ、弾性体８のバネ定数を
ｋとするとき、弾性体８を介して取付けられた重り９の
固有振動周波数ｆ₀＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ）はディスクブレーキによる鳴き周波数ｆ_Sよりも低くな
るように設定される。

【００２９】ここで、弾性体８および重り９の試料によ
る基礎実験およびその結果について説明する。

【００３０】（実験１）図４（ａ）に示す供試品（１）
および同図（ｂ）に示す供試品（２）を用いて打撃テス
トを行った。供試品の重りには鉛を使用し、弾性体には
硬度６０度のニトリルゴムを使用した。また、ブレーキ
の鳴きが発生する周波数は経験的に１３００Ｈｚ前後で
あるとされているので、少くとも１０００Ｈｚ以上で振
動を抑圧するような位相運動を与える効果が得られるよ
うに寸法を設定した。これにより、供試品（１）は６０
ｍｍ×２８ｍｍ×１０ｍｍの３００ｇの鉛を重りとし、
これに６０ｍｍ×２８ｍｍ×５ｍｍのニトリルゴムを弾
性体として接着した。また、供試品（２）は２７ｍｍ×
２２ｍｍ×１０ｍｍの１００ｇの鉛を重りとし、これに
２７ｍｍ×２２ｍｍ×５ｍｍのニトリルゴムを弾性体と
して接着した。

【００３１】この供試品（１）および（２）を個別に大
きい定盤の上にはりつけておき、ピックアップを取付け
てその近傍を打撃し振動波形を測定記録した。その測定
結果は図５（ａ）および（ｂ）に示すように、供試品
（１）および供試品（２）ともに、２００Ｈｚを越えた
ところで位相効果が顕著に現れ、これに伴ってマグニチ
ュードを示す振幅も減衰の傾向を示し、１０００Ｈｚ以
上で発生するブレーキ鳴き対策に有効であることが証明
された。

【００３２】（実験２）図３に示すように、ロッド７を
裏金６に固定し、ロッド７にリング状の弾性体８を内包
する重り９を取付けた供試品を準備し、この供試品を取
付けない状態および供試品を取付けた状態でスポンジの
上におき打撃試験を行った。その結果、供試品を取付け
ない状態では図６（ａ）に示すように、打撃直後にブレ
ーキ鳴きの周波数に対応する大きな振動が記録され減衰
に時間を要したのに対し、供試品を取付けた状態では打
撃直後の振幅は同図（ｂ）に示すように小さく、かつ直
ちに減衰し振動の吸収が効果的に行われていることを示
した。

【００３３】（実験３）上記実車を走行させ試験を行っ
た。本発明に係る重りおよび弾性体をいっさい取外して
走行させブレーキをかけると大きい鳴きが発生している
が、本発明のように措置すると鳴きがまったく発生しな
いことを確認した。これはさまざまな走行状態で、さま
ざまなブレーキ状態で確認した。本発明に係る重りおよ
び弾性体をふたたび取外すとまたブレーキ鳴きが発生す
ることも確認した。

【００３４】（第二実施例）第二実施例の構成は図３に
示す第一実施例と同じであり、その材質が相違する。す
なわち前述した第一実施例の構成では、図３に示すよう
に裏金６とロッド７との螺合を強固にするために、裏金
６に凸部６ａが設けられ、かつロッド７のねじ部の有効
長が長く形成されている。そのためアウタ・パッド２が
摩耗して凸部６ａおよびロッド７の端部がＦＣ材（鋳
鉄）で形成されたロータ３に接触したときその表面を損
傷させる。本第二実施例はこのような状態になったとき
にロータ３を損傷させないようにするために、裏金６お
よびロッド７にＦＣ材よりも軟質の材料（例えばアルミ
ニュウム）を用いたものである。

【００３５】本第二実施例は、裏金６およびロッド７の
材質が異なるだけでその他は第一実施例と同様に構成さ
れ、同様の効果を得ることができる。

【００３６】（第三実施例）図７は本発明第三実施例の
外観形状を示す斜視図、図８は本発明第三実施例におけ
る要部の構成を示す部分断面図（図７におけるＣ部断面
図）、図９は本発明第三実施例における図８に示すＤ部
拡大図である。

【００３７】本発明第三実施例は、平板状の裏金１６に
一方の端部に台座１７ａが設けられた円筒状のロッド１
７が他方の端部で螺合され、このロッド１７がキャリパ
５に設けられた貫通穴５ｂに内設された円筒状の支持体
２２に挿通される。台座１７ａには弾性体１８を介して
重り１９が固着される。台座１７ａ、弾性体１８および
重り１９の形状は円形状に形成されるが方形であっても
よい。また、アウタ・パッド２のロッド１７が対応する
位置には直接接触を避けるために逃げ２ｂが設けられ
る。その他は第一実施例同様に構成される。また、弾性
体１８を介して取付けられた重り１９の固有振動周波数
ｆ₀と鳴き周波数ｆ_Sとの関係も第一実施例同様に設定
される。ロッド１７は図９に示す矢印方向に振動し、こ
の振動が弾性体１８および重り１９により緩衝される。

【００３８】このように構成された本第三実施例の場合
は、ディスクロータ３がインナ・パッド１およびアウタ
・パッド２により挟持されたときに生じる摩擦熱が逃げ
２ｂがあるためにロッド１７に直接伝達せず、また、回
りから伝達された熱はロッド１７が中空状に形成されて
いるために放熱されて弾性体１８に伝達しにくくし、弾
性体１８の寿命を延ばすことができる利点がある。さら
に熱伝達を向上させるにはロッド１７を断熱性の高いス
テンレスあるいは非鉄金属を用いればよい。

【００３９】（第四実施例）図１０は本発明第四実施例
の要部の構成を示す部分断面図、図１１は本発明第四実
施例における裏金に弾性体および重りを取付けた状態を
示す図１０のＥ矢方向斜視図、図１２は本発明第四実施
例における図１０に示すＦ矢視図である。

【００４０】本第四実施例はオープントップ形キャリパ
の例を示したもので、二つの裏金２６のそれぞれに貫通
孔が設けられ、重り２９を弾性体２８を介して内包した
ブッシュ２１がその貫通孔内に固着される。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、安
価な部品を追加するだけで、自動車の制動時に発生する
ブレーキの鳴きを最も有効な形態で低減することができ
る。特に、ディスクブレーキのサイズが大きい大型車両
に適用した場合にその効果が大きく、ブレーキパッドの
交換が行われても性能に変化を与えることなく鳴き発生
の低減を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の外観形状を示す斜視図。

【図２】本発明第一実施例における要部の構成を示す部
分拡大断面図（図１におけるＡ部断面図）。

【図３】本発明第一実施例における図２に示すＢ部拡大
図。

【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明第一実施例におけ
る供試品の外観形状を示す斜視図。

【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明第一実施例におけ
る打撃テストの結果を示す図。

【図６】（ａ）および（ｂ）は従来例および本発明実施
例における打撃テストの結果を示す図。

【図７】本発明第三実施例の外観形状を示す斜視図。

【図８】本発明第三実施例における要部の構成を示す部
分断面図（図７におけるＣ部断面図）。

【図９】本発明第三実施例における図８に示すＤ部拡大
図。

【図１０】本発明第四実施例の要部の構成を示す部分断
面図。

【図１１】本発明第四実施例における裏金に弾性体およ
び重りを取付けた状態を示す図１０のＥ矢方向斜視図。

【図１２】本発明第四実施例における図１０に示すＦ矢
視図。

【図１３】制動時におけるディスクブレーキの変形を説
明する図。

【図１４】（ａ）は制動時におけるディスクロータの変
形を説明する図、（ｂ）は制動時におけるインナ・パッ
ドおよびアウタ・パッドの変形を説明する図。

【符号の説明】

１インナ・パッド２アウタ・パッド２ａ、２ｂ逃げ３ディスクロータ４、１４ピストン５、１５キャリパ５ａ、５ｂ貫通穴６、１６、２６裏金６ａ凸部７、１７ロッド７ａ中央部７ｂ座８、１８、２８弾性体９、１９、２９重り１０ワッシャ１１ボルト１２、２２支持体１７ａ台座２１ブッシュ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレーキパッドに弾性体を介して重りが
取付けられたことを特徴とするディスクブレーキ。
【請求項２】前記ブレーキパッドの裏金にロッドが垂
設され、このロッドに前記弾性体を介して前記重りが取
付けられた請求項１記載のディスクブレーキ。
【請求項３】前記ロッドは前記裏金の端面に垂設され
た請求項２記載のディスクブレーキ。
【請求項４】前記弾性体はリング状であり、その弾性
体の中心を前記ロッドが貫通する構造であり、その弾性
体を内包するように前記重りが設けられた請求項２また
は３記載のディスクブレーキ。
【請求項５】前記重りの質量をｍ、前記弾性体のバネ
定数をｋとするとき、前記弾性体を介して取付けられた
前記重りの固有振動周波数ｆ₀＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ）がこのディスクブレーキによる鳴き周波数ｆｓとほぼ等
しくもしくはその鳴き周波数ｆｓより低く設定された請
求項１ないし４のいずれかに記載のディスクブレーキ。