JPH10246689A - ブレーキ鳴き特性試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置の小型化が可能で試験時間を短縮でき、摩
擦材以外の条件を同一にして各種の摩擦材の鳴き特性を
測定可能なブレーキ鳴き特性試験装置を提供する。 【解決手段】摩擦材１０の鳴き特性を測定するための試
験装置であって、摩擦材１０との間に摩擦を発生させる
ロータ２５と、摩擦材１０をロータ２５側に押圧する摩
擦材押圧手段２６と、摩擦材１０とロータ２５との摩擦
によって発生する音を測定する音測定手段２７とを備
え、ロータ２５の摩擦材１０が押圧される部分の外径が
実際のブレーキのブレーキディスクより小さく形成さ
れ、ロータ２５の縮小率に応じて音測定手段２７の測定
範囲が広げられることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のブレーキ
などの摩擦材の開発に適用するのに好適なブレーキ鳴き
特性試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車のブレーキから発生する
音、いわゆる鳴きは運転者の快適性や自動車の商品価値
を損なうため、これを防止することが望ましい。このた
め、従来は開発した摩擦材を例えば実際の自動車または
ダイナモメータに取り付けて鳴き特性を測定し、この測
定結果をフィードバックすることにより摩擦材の開発を
行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
実際の自動車や試験用のダイナモメータに摩擦材を取り
付けて鳴き特性を測定する場合は、試験設備が大がかり
になるので、広いスペースが必要になると共に、一個の
摩擦材の試験に例えば３日間程度の長期間を要するとい
う問題があった。

【０００４】特に、実際の自動車を使用する場合には、
自動車の車種に応じて試験用のブレーキを変えなければ
ならないので、段取りに要する時間も長くなるという問
題があった。更に、この場合は試験で得られた鳴き特性
のデータが種類の異なるブレーキを使用したものであ
り、摩擦材だけでなく他の条件も変わっているため、摩
擦材同士の横並びの鳴き特性を比較して優劣を決定する
ことができなかった。

【０００５】一方、最近は摩擦材の鳴き特性が改良され
ており、実際の自動車やダイナモメータを使用した場合
には鳴きが発生しないことがあるため、分解能不足によ
り摩擦材の優劣を付けることができなかった。

【０００６】本発明の目的は、このような問題点を解決
することにあり、試験装置の小型化が可能であると共に
試験時間を短縮でき、更に摩擦材以外の条件を同一にし
て各種の摩擦材の鳴き特性を確実に測定することが可能
なブレーキ鳴き特性試験装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はブレーキ鳴き特
性試験装置であり、前述の技術的課題を解決するために
以下のように構成されている。すなわち、本発明は摩擦
材の鳴き特性を測定するための試験装置であって、前記
摩擦材との間に摩擦を発生させるロータと、前記摩擦材
を前記ロータ側に押圧する摩擦材押圧手段と、前記摩擦
材と前記ロータとの摩擦によって発生する音を測定する
音測定手段とを備え、前記ロータの前記摩擦材が押圧さ
れる部分の外径が実際のブレーキのブレーキディスクよ
り小さく形成され、前記ロータの縮小率に応じて前記音
測定手段の測定範囲が広げられることを特徴とする。

【０００８】このブレーキ鳴き特性試験装置は、ロータ
が実際のブレーキのブレーキディスクより小さく形成さ
れているので、装置全体を小型化することができる。ま
た、音測定手段の測定範囲が広げられているので、ロー
タの小型化に伴って鳴きの周波数が高くなっても確実に
測定することができる。更に、摩擦材以外は同一の条件
で鳴き特性を測定することができる。

【０００９】前記ロータの前記摩擦材が押圧される部分
の外径を１２０ｍｍ以下とし、前記音測定手段を少なく
とも４０ＫＨＺまでの音を測定可能とすることができ
る。この場合は、装置全体を非常に小型にできると共
に、鳴きが超音波になった場合でも測定することができ
る。

【００１０】前記ロータは円板状のディスク部と、前記
ディスク部の中心に設けられた有底な円筒状の突起とで
中心軸線方向に非対称に形成し、前記ディスク部に前記
摩擦材を押圧することができる。この場合は、ロータに
発生した振幅が増幅されるので、鳴きが発生しやすくな
るため、鳴き特性に対する分解能が向上する。

【００１１】前記ロータの前記ディスク部の肉厚を２１
ｍｍ以下とすることができる。この場合は、ディスク部
が振動しやすくなるので鳴きが発生しやすくなる。した
がって、鳴き特性に対する分解能が向上する。

【００１２】前記ロータの前記ディスク部の肉厚を実物
のブレーキディスクの１／３以下とすることができる。
この場合は、ディスク部が更に振動しやすくなるので鳴
きが更に発生しやすくなり、分解能が更に向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るブレーキ鳴き
特性試験装置の実施の形態について、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１４】図１は、本発明に係るブレーキ鳴き特性試
験装置１を示す。同図から分かるように、このブレーキ
鳴き特性試験装置１は、例えばブレーキパッド用の摩擦
材１０の鳴き特性を測定するための試験装置であり、例
えばチャンネルで形成された適宜な大きさの架台１１の
内側に、インバータモータ１２、エアタンク１３及びエ
アドライヤ１４が配置されている。

【００１５】架台１１上には適宜な間隔で２個の軸受け
箱１５、１６が取り付けられ、これらの軸受け箱１５、
１６によって回転軸１７が支持されている。回転軸１７
の図中左端にはプーリ１８が取り付けられ、このプーリ
１８とモータ１２のプーリ１９との間にベルト２０がか
けられている。また、回転軸１７の中央には、フライホ
イール２１が取り付けられている。

【００１６】回転軸１７の図中右端には、摩擦材１０と
の間に摩擦を発生するロータ２５が固定されている。ま
た、図中右側の軸受け箱１６の右側面には、摩擦材１０
をロータ２５に押し付けるための摩擦材押圧手段２６が
取り付けられている。更に、ロータ２５の近くには、例
えばマイクなどの音測定手段２７が配置されている。こ
の音測定手段２７は、周波数が少なくとも４０ＫＨＺま
での音を測定可能に設定されている。上述した架台１１
上の各部は、カバー２８で被覆されている。

【００１７】次に、ロータ２５及び摩擦材押圧手段２６
について、図２を参照して詳細に説明する。ロータ２５
は円板状のディスク部３０と、ディスク部３０の中央に
設けられた有底な円筒状の突起３１とで中心軸線方向に
非対称に構成されている。そして、突起３１の底壁３２
が回転軸１７の図中右端面にボルトで固定されている。

【００１８】ディスク部３０の外径Ｄは、実物のブレー
キのブレーキディスク（図示せず）の外径より小さく設
定される。本実施の形態では、外径Ｄ＝１２０ｍｍに設
定されている。また、ディスク部３０の肉厚ｔは２１ｍ
ｍ以下、好ましくは実物のブレーキディスクの１／３以
下に設定される。本実施の形態では、肉厚ｔ＝６ｍｍに
設定されている。このディスク部３０には、温度測定用
として径方向に貫通孔３４が複数設けられている。

【００１９】摩擦材押圧手段２６は、軸受け箱１６の図
中右端面に取り付けられた断面がＬ字状の第１シリンダ
部３５と、この第１シリンダ部３５の図中右端面に取り
付けられた断面が長方形のピストン支持部３６と、この
ピストン支持部３６の図中右端面に取り付けられた断面
が長方形の第２シリンダ部３７とを有している。第１シ
リンダ部３５は、ボルトで軸受け箱１６に固定されてい
る。また、ピストン支持部３５と第２シリンダ３７は、
ボルトで第１シリンダ３５に固定されている。

【００２０】第１シリンダ部３５の下部側には、ピスト
ン支持部３６側に開口した油圧室４０が設けられ、この
油圧室４０内にピストン４１が挿入されている。油圧室
４０には、作動油を出し入れするポート４０ａ、４０ｂ
が設けられている。ピストン４１の外側端には鍔４２が
設けられ、この鍔４２の外端面とロータ２５のディスク
部３０との間に鳴き特性を測定すべき摩擦材１０が配置
される。

【００２１】一方、第２シリンダ部３７の下部側にも、
ピストン支持部３６側に開口した油圧室４５が設けら
れ、この油圧室４５にピストン４６が挿入されている。
油圧室４５には、ポート４５ａ、４５ｂが設けられてい
る。ピストン４６には鍔４７が設けられ、その外端面と
ロータ２５のディスク部３０との間に摩擦材１０が配置
される。

【００２２】ピストン支持部３６の下部側には、上述の
ロータ２５のディスク部３０の一部を通過させる凹部５
０が設けられている。ディスク部３０は、凹部５０の中
央を通過する。この凹部５０の両側壁には、上述のピス
トン４１、４６の鍔４２、４７を摺動自在に支持する貫
通孔５１、５２が設けられている。これによって、ピス
トン４１、４６がロータ２５のディスク部３０に対して
直角方向に移動自在になっている。

【００２３】そして、両側の油圧室４０、４５に所定圧
の作動油が供給されると、ピストン４１、４６がディス
ク部３０側に摺動し、これらのピストン４１、４６とデ
ィスク部３０との間に配置された摩擦材１０、１０が、
ディスク部３０の板面に押し付けられる。油圧室４０、
４５に供給される作動油の圧力は、エアタンク１３及び
エアドライヤ１４から送出された圧力空気によって調整
される。

【００２４】なお、回転軸１７の中心部には貫通孔１７
ａが設けられ、この貫通孔１７ａを利用してロードセル
を取り付けることにより、摩擦材１０とロータ２５との
間に発生した摩擦力を測定するようになっている。

【００２５】上述のように、この鳴き特性試験装置１
は、ロータ２５のディスク部３０の外径Ｄが実物のブレ
ーキディスクの外径より小さく設定されている。本実施
の形態では、外径Ｄが１２０ｍｍに設定されている。し
たがって、装置全体を小型化することができる。ディス
ク部３０の外径Ｄが小さくなった場合、鳴きの周波数が
高くなるので、ここではディスク部３０の実際のブレー
キディスクに対する外径の縮小率に応じて音測定手段２
７の測定可能範囲が広げられている。

【００２６】すなわち、図３（Ａ）に示すように実際の
自動車におけるブレーキのブレーキディスクの外径が２
９０ｍｍの場合、鳴きの周波数が０〜２０ＫＨＺまでの
間に４つの共振点が発生する。したがって、ブレーキ鳴
き特性試験装置１のロータ２５のディスク部３０の外径
Ｄを小さくした場合でも、４つの共振点を測定する必要
がある。

【００２７】そこで、本実施の形態では同図（Ｂ）に示
すように、４つの共振点が発生する周波数０〜４０ＫＨ
Ｚまで測定可能にしたものである。これによって、ディ
スク部３０の縮小に伴って鳴きの周波数が高くなって
も、この鳴き特性を正確に測定することができる。

【００２８】なお、ここではディスク部３０の外径Ｄを
１２０ｍｍとしたが、これを１２０ｍｍより小さくする
こともできる。この場合は、鳴きの周波数が更に高くな
るので、外径Ｄの縮小率に応じて４つの共振点を測定で
きるように音測定手段２７の測定可能範囲を広くすれば
よい。

【００２９】また、このブレーキ鳴き特性試験装置１
は、摩擦材１０以外の条件を同一にして各種の摩擦材１
０の鳴き特性を測定できるので、各種の摩擦材１０を横
並びにして鳴き特性を比較し、その優劣を決定すること
ができる。

【００３０】更に、このブレーキ鳴き特性試験装置１
は、図４（Ａ）にも示すように、摩擦材１０との間に摩
擦を発生させるためのロータ２５が、ディスク部３０
と、その中心に設けられた突起３１とで中心軸線方向に
非対称になるように形成されているので、次に説明する
ように鳴きが発生しやすくなっている。

【００３１】すなわち、同図（Ｂ）に示すようにロータ
２５が中心軸線の方向、図では上下方向に非対称となる
ため、図中に破線で示すように同一周波数によってロー
タ２５に縦波共振モードと面内振動モードとが発生し、
これらの共振によって振動増幅が大きくなる。したがっ
て、鳴きが発生しやすくなるのである。これは、実験で
確認された。

【００３２】なお、従来の試験装置では、図５（Ａ）に
示すように単なる円板状のロータ５０が使用されてお
り、この場合は中心軸線方向に対称となるので、同図
（Ｂ）中に破線で示すように縦波共振時に１つの振動モ
ードしか発生しない。したがって、従来のロータ５０で
は振動振幅がそれ程大きくならないため、鳴きが発生し
にくくなるのである。

【００３３】ここで、鳴き特性の評価基準として数式１
で鳴き係数Ｋを定義する。すなわち、鳴き係数Ｋはブレ
ーキ試験をＮ回行って、ｎ回発生した鳴きの音圧の平均
値とする。この鳴き係数Ｋを平均値としたのは、試験回
数が異なっても同一評価ができるようにするためであ
る。

【００３４】

【数１】

【００３５】図６は、ロータ２５の突起３１の高さｈと
鳴き係数Ｋとの関係を示す。同図から分かるように、ロ
ータ２５の突起３１の高さｈが大きくなる程、鳴き係数
Ｋも大きくなる、即ち鳴きが発生しやすくなることが分
かる。

【００３６】また、図７は、ロータ２５のディスク部３
０の厚さｔと鳴き係数Ｋとの関係を示す。同図から分か
るように、肉厚ｔが２１ｍｍを越えると急激に鳴き係数
Ｋが小さくなる。つまり、ディスク部３０の厚さｔを２
１ｍｍ以下とすることによって、鳴きを発生しやすくす
ることができる。好ましくは、ディスク部３０の肉厚ｔ
を実物のブレーキディスクの１／３以下とするのが良
く、本実施の形態では上述のように肉厚ｔ＝６ｍｍとし
て、鳴きを発生しやすくしている。

【００３７】図８は、従来のダイナモメータを使用した
場合の摩擦材１０の鳴き係数Ｋ（ｄ）と、本実施の形態
のブレーキ鳴き特性試験装置１を使用した場合の同一の
摩擦材１０の鳴き係数Ｋとの関係を示す。同図から、ダ
イナモメータを使用した場合の鳴き係数Ｋ（ｄ）と、ブ
レーキ鳴き特性試験装置１を使用した場合の鳴き係数Ｋ
とが略直線的な関係になるので、このブレーキ鳴き特性
試験装置１によって鳴き特性を正確に測定できることが
分かる。

【００３８】また、ダイナモメータを使用した場合には
鳴き特性Ｋ（ｄ）が０、すなわち、鳴きが発生しなかっ
た場合でも、このブレーキ鳴き特性試験装置１を使用し
た場合には鳴きが発生している、つまり、分解能が向上
していることが分かる。これによって、従来の方法では
鳴き特性の優劣を付けることができなかった摩擦材で
も、このブレーキ鳴き特性試験装置１によれば正確に優
劣を決定することができる。

【００３９】上述のように、このブレーキ鳴き特性試験
装置１は、ロータ２５が従来より小型化されいるので、
装置全体を小型化すると共にコストダウンを図ることが
できる。また、従来は１台の試験装置しか設置できなか
った場所に、３〜４台のブレーキ鳴き特性試験装置１を
設置できるので、一度に多数の摩擦材１０を試験するこ
とができ、これによって、試験の能率を大幅に向上させ
ることができる。

【００４０】更に、摩擦材１０がピストン支持部３６の
凹部５０から露出されているので着脱が容易であり、段
取り時間を大幅に短縮できる。したがって、１台のブレ
ーキ鳴き特性試験装置１で１日に２個程度の摩擦材１０
を試験することができる。また、摩擦材１０の種類が変
わってもそれ以外の条件を同一にして試験できるので、
種類の異なる摩擦材１０の鳴き特性を正確に比較するこ
とができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のブレーキ
鳴き特性試験装置によれば、ロータが実際のブレーキデ
ィスクより小さく形成されているので、装置全体を小型
化することができる。また、音測定手段の測定範囲が広
げられているので、ロータの小型化に伴って鳴きの周波
数が高くなってもこれを確実に測定することができる。
更に、摩擦材以外の条件を同一にして鳴き特性を測定で
きるので、各種の摩擦材を横並びにして鳴き特性の優劣
を決定することができる。

【００４２】ロータの摩擦材が押圧される部分の外径を
１２０ｍｍ以下とし、音測定手段を少なくとも４０ＫＨ
Ｚまでの音を測定可能とした場合は、装置全体を非常に
小型にできると共に、鳴きが超音波になった場合でも測
定することができるので、摩擦材の鳴き特性を正確に評
価することができる。

【００４３】ロータは円板状のディスク部と、ディスク
部の中心に設けられた有底な円筒状の突起とで中心軸線
方向に非対称に形成し、ディスク部に摩擦材を押圧する
ようにした場合は、ロータに発生した振幅が増幅される
ので、鳴きが発生しやすくなるため、鳴き特性に対する
分解能が向上する。したがって、従来は鳴き特性を測定
できなかった摩擦材でもその鳴き特性を測定することが
できる。

【００４４】ロータのディスク部の肉厚を２１ｍｍ以下
とした場合は、ディスク部が振動しやすくなるので鳴き
が発生しやすくなる。これによって、鳴き特性に対する
分解能が向上する。

【００４５】ロータのディスク部の肉厚を実物のブレー
キディスクの１／３以下とした場合は、ディスク部が更
に振動しやすくなるので鳴きが更に発生しやすくなり、
鳴き特性に対する分解能が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレーキ鳴き特性試験装置を示す
正面図である。

【図２】本発明に係るブレーキ鳴き特性試験装置のロー
タと摩擦材押圧手段とを示す断面図である。

【図３】従来例に係るブレーキディスクと本発明に係る
ロータの鳴き特性を示す図である。

【図４】本発明に係るロータの共振状態を示す図であ
る。

【図５】従来例に係るロータの共振状態を示す図であ
る。

【図６】本発明に係るロータの突起の高さと鳴き特性と
の関係を示す図である。

【図７】本発明に係るロータのディスク部の厚さと鳴き
特性との関係を示す図である。

【図８】従来例に係るブレーキ鳴き特性試験装置と本発
明に係るブレーキ鳴き特性試験装置を使用した場合の鳴
き係数の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ブレーキ鳴き特性試験装置 １０ 摩擦材 ２５ ロータ ２６ 摩擦材押圧手段 ２７ 音測定手段 ３０ ディスク部 ３１ 突起

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦材の鳴き特性を測定するための試験
   装置であって、 前記摩擦材との間に摩擦を発生させるロータと、 前記摩擦材を前記ロータ側に押圧する摩擦材押圧手段
   と、 前記摩擦材と前記ロータとの摩擦によって発生する音を
   測定する音測定手段とを備え、 前記ロータの前記摩擦材が押圧される部分の外径が実際
   のブレーキのブレーキディスクより小さく形成され、前
   記ロータの縮小率に応じて前記音測定手段の測定範囲が
   広げられることを特徴とするブレーキ鳴き特性試験装
   置。
2. 【請求項２】 前記ロータの前記摩擦材が押圧される部
   分の外径が１２０ｍｍ以下であり、前記音測定手段が少
   なくとも４０ＫＨＺまでの音を測定可能であることを特
   徴とする請求項１に記載のブレーキ鳴き特性試験装置。
3. 【請求項３】 前記ロータは円板状のディスク部と、前
   記ディスク部の中心に設けられた有底な円筒状の突起と
   で中心軸線方向に非対称に形成され、前記ディスク部に
   前記摩擦材が押圧されることを特徴とする請求項１また
   は２に記載のブレーキ鳴き特性試験装置。
4. 【請求項４】 前記ロータの前記ディスク部の肉厚が２
   １ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のブ
   レーキ鳴き特性試験装置。
5. 【請求項５】 前記ロータの前記ディスク部の肉厚が実
   物のブレーキディスクの１／３以下であることを特徴と
   する請求項４に記載のブレーキ鳴き特性試験装置。