JP2009074634A - ディスクブレーキおよびディスクブレーキ用キャリア - Google Patents

Abstract

【課題】取付先に原因があるブレーキ鳴きについても、これを抑制することができるディスクブレーキおよびディスクブレーキ用キャリアの提供。
【解決手段】ディスク１１を跨ぎディスク円周方向に離間して設けられて一対のブレーキパッドをディスク軸線方向に摺動可能に支持する一対のブリッジ部２５，２５と、該一対のブリッジ部２５，２５同士を連結し車両の非回転部に取り付けられる一対の取付部３５，３５がディスク円周方向に離間して形成されるインナビーム２６と、インナビーム２６に対向して設けられて一対のブリッジ部２５，２５同士を連結するアウタビーム２７とを有するキャリア１２を備え、インナビーム２６のディスク軸線方向の肉厚ｔが、一対の取付部３５，３５間の距離Ｌに対して、０．２５から０．３５の比率で形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両等の制動用に用いられるディスクブレーキおよびディスクブレーキ用キャリアに関する。

車両の制動用に用いられるディスクブレーキは、車輪と一体回転するディスクロータにブレーキパッドを押し付けて制動を行うものである。このようなディスクブレーキにおいて制動時にブレーキ鳴きを生じることがあるが、このようなブレーキ鳴きは車両の商品性に影響があり、極力抑制する必要がある。そして、このようなディスクブレーキのブレーキ鳴きを抑制することを目的として、ブレーキパッドを支持するキャリアの形状を工夫する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２８７２６６号公報

キャリアは取付部材を介して車体側に取り付けられることになるが、この取付部材の剛性不足が原因でブレーキ鳴きを生じてしまうことがあった。取付部材の剛性が不足すると、特にブレーキパッドの引き摺り発生時や緩制動時に、例えば３００〜５００Ｈｚ程度の低周波異音を生じ易い。上記した技術は、このように取付部材の剛性不足に起因するブレーキ鳴きについては想定しておらず、対処できないという問題があった。また、取付部材の剛性不足に起因したブレーキ鳴きに対しては、取付部材の剛性を上げることで対処可能であるが、取付部材の剛性向上が困難な場合がある。例えば、取付部材の剛性向上のための厚さ増により車両のトレッド等のスペックが変わってしまうと、新たな認証等が必要となり、現行生産車に対するブレーキ鳴き対策としては適さない。また、取付部材がプレスにより製造される部品であると、厚さ増が製造上困難な場合がある、等である。よって、このような取付部材の剛性不足に起因するブレーキ鳴きに対してもディスクブレーキ側で対応することが望まれている。

したがって、本発明は、取付先に原因があるブレーキ鳴きについても、これを抑制することができるディスクブレーキおよびディスクブレーキ用キャリアの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ディスクを跨ぎディスク円周方向に離間して設けられて一対のブレーキパッドをディスク軸線方向に摺動可能に支持する一対のブリッジ部と、該一対のブリッジ部同士を連結し、車両の非回転部に取り付けられる一対の取付部がディスク円周方向に離間して形成されるインナビームと、該インナビームに対向して設けられて前記一対のブリッジ部同士を連結するアウタビームとを有するキャリアを備えたディスクブレーキにおいて、前記インナビームのディスク軸線方向の肉厚が、前記一対の取付部間の距離に対して、０．２５から０．３５の比率で形成されることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、ディスクを跨ぎディスク円周方向に離間して設けられて一対のブレーキパッドをディスク軸線方向に摺動可能に支持する一対のブリッジ部と、該一対のブリッジ部同士を連結し、車両の非回転部に取り付けられる一対の取付部がディスク円周方向に離間して形成されるインナビームと、該インナビームに対向して設けられて前記一対のブリッジ部同士を連結するアウタビームとを有するディスクブレーキ用キャリアにおいて、前記インナビームのディスク軸線方向の肉厚が、前記一対の取付部間の距離に対して、０．２５から０．３５の比率で形成されることを特徴としている。

本発明によれば、インナビームのディスク軸線方向の肉厚が、一対の取付部間の距離に対して、０．２５から０．３５の比率で形成されるため、一対の取付部を有するインナビームの肉厚を確保して効率的に剛性を向上できる。このように一対の取付部を有するインナビームの剛性を向上することで、一対の取付部において取り付けられる取付先の剛性不足を補うことができ、取付先に原因があるブレーキ鳴きについても、これを抑制することができる。

本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
図１〜図３は、ディスクブレーキ１０を示すものである。このディスクブレーキ１０は、車両の車輪と一体に回転するディスク１１と、ディスク１１を跨ぐようにして車両の非回転部に固定されるキャリア（ディスクブレーキ用キャリア）１２と、ディスク１１の軸線方向両側に配設された状態でキャリア１２に摺動可能に支持される一対のブレーキパッド１３，１４と、キャリア１２に一対のガイドピン１５，１５を介してディスク軸線方向に摺動可能に支持されるキャリパ１６とで主に構成されている。

キャリパ１６は、一方のパッド１３のディスク１１とは反対側に配設されるシリンダ１８と、このシリンダ１８からディスク１１の外周部を跨いで延出するディスクパス部１９と、このディスクパス部１９から他方のパッド１のディスク１１とは反対側に対向するように延出する爪部２０とを有するキャリパ本体２１と、シリンダ１８内に挿入される図示略のピストンとを有している。そして、キャリパ１６は、シリンダ１８とピストンとの間に導入されるブレーキ液圧によって、ピストンをパッド１３の方向に移動させることで、このピストンと爪部２０とで一対のパッド１３，１４を両側から把持することによりディスク１１に接触させてディスク１１の回転を制動する。

また、キャリパ１６のシリンダ１８側には、ピストンをブレーキ液圧ではなく、作動レバー２２の回動により機械的に移動させて一対のパッド１３，１４をディスク１１に接触させるパーキングブレーキ機構２３が設けられている。パーキングブレーキ機構２３の作動レバー２２は、車室内に設けられた図示略のパーキングブレーキレバーに連結されており、パーキングブレーキレバーの手動操作力により回転する。

ここで、ディスクブレーキ１０は、キャリパ１６のシリンダ１８側を車体側に配置するとともに、キャリパ１６の爪部２０側を車体に対し反対側に配置した状態で車両の非回転部に取り付けられることになる。以下では、車体側をインナ側、車体に対し反対側をアウタ側と言う。

上記したキャリア１２は、鋳鉄等からなる一体成形品であって、図４に示すように、ディスク円周方向に離間するようにディスク円周方向における両端位置にディスク１１を跨いで配置される一対のブリッジ部２５，２５と、これらブリッジ部２５，２５のディスク１１よりもインナ側のディスク半径方向内側同士を連結させる、ディスク円周方向に延在するインナビーム２６と、ブリッジ部２５，２５のディスク１１よりもアウタ側のディスク半径方向内側同士を連結させる、ディスク円周方向に延在するアウタビーム２７とからなり、ディスク円周方向に鏡面対称の形状をなしている。

一対のブリッジ部２５，２５は、それぞれ、ディスク軸線方向に沿う姿勢でディスク１１の半径方向外側に配設されるとともにキャリパ１６のガイドピン１５が嵌合される摺動案内部３０と、摺動案内部３０のインナ側からディスク半径方向内方に延出してインナ側のブレーキパッド１３をディスク軸線方向に摺動可能に支持するインナ側パッド支持部３１と、摺動案内部３０のアウタ側からディスク半径方向内方に延出してアウタ側のブレーキパッド１４をディスク軸線方向に摺動可能に支持するアウタ側パッド支持部３２とを有している。そして、一対のインナ側パッド支持部３１，３１の摺動案内部３０とは反対側同士を連結させるようにインナビーム２６が形成され、一対のアウタ側パッド支持部３２，３２の摺動案内部３０とは反対側同士を連結させるように、インナビーム２６に対向してアウタビーム２７が形成されている。

一対の摺動案内部３０，３０には、それぞれ、キャリパ１６のガイドピン１５が嵌合されるガイド穴３３がインナ側から所定の深さ位置まで形成されている。

インナビーム２６は、ディスク円周方向に離間するようにディスク円周方向の両端部にディスク軸線方向の厚さが厚いボス状の一対の取付部３５，３５が形成されており、これら取付部３５，３５の間は、これらよりもディスク軸線方向の厚さが若干薄い連結部３６となっている。そして、一対の取付部３５，３５のそれぞれの中心位置には、キャリア１２を車両の非回転部に固定するためのボルトが螺合される取付穴３７がディスク軸線方向に沿って形成されている。

本実施形態においては、キャリア１２のインナビーム２６の取付部３５，３５を除く連結部３６のディスク軸線方向の肉厚（平面視での最小肉厚）ｔが、一対の取付部３５，３５間の距離（取付ピッチ）Ｌに対して、比率ｔ／Ｌが０．２５から０．３５の範囲で形成されている。

つまり、キャリア１２の比率ｔ／Ｌを異ならせた複数のディスクブレーキを、実車に搭載し、制動時の音圧レベルを試験者が０点〜５点の６段階で評価した。ここで、試験者は、ブレーキ鳴きの聴感がないと判断できるときの評価を０点とし、聴感が大きくなるほど点数が大きくなるように評価し、一つの比率ｔ／Ｌのキャリアを用いたディスクブレーキについて制動を１５０回行い、各回の評価の合計点を実車評価点とした。よって、実車評価点は大きいほど悪く、小さいほど良いものとなるが、統計上５点以下であれば市場では問題とならないため、５点以下を合格レベルとした。

その結果、図５に示すように、比率ｔ／Ｌ＝０．１３では実車評価点が２６点と大きく、比率ｔ／Ｌ＝０．２３では実車評価点が７点と小さいものの、合格にはならず、比率ｔ／Ｌ＝０．２７では実車評価点が３点となり高いレベルで合格となり、比率ｔ／Ｌ＝０．３では実車評価点が２点となりさらに高いレベルでの合格となることが分かった。これらのデータを結ぶと、比率ｔ／Ｌ＝０．２５で実車評価点が丁度５点の合格レベルとなり、比率ｔ／Ｌ＞０．２５であれば合格レベルを維持でき、比率ｔ／Ｌ＜０．２５であると合格レベルから外れることが分かる。

また、ブレーキ鳴きに影響を与えるキャリアの剛性を、制動トルクが１４０Ｎ・ｍのときのキャリアの摺動案内部のディスク回出側端部且つアウタビーム側端部の変形量で表し、これを有限要素法により解析した。この場合、変形量が小さいほど剛性が高くなる。すると、図６に示すように、比率ｔ／Ｌ＝０．１３のとき、変形量が０．３２５ｍｍとなり、比率ｔ／Ｌ＝０．２３のとき、変形量が０．０２２ｍｍとなり、比率ｔ／Ｌ＝０．２７のとき、変形量が０．０１９ｍｍとなり、比率ｔ／Ｌ＝０．３のとき、変形量が０．０１７ｍｍとなり、比率ｔ／Ｌ＝０．３５のとき、変形量が０．０１７ｍｍとなった。これらのデータを結ぶと、比率ｔ／Ｌが高いほど剛性も高くなるが、比率ｔ／Ｌが０．３５を超えると剛性は高くならずサチレートしてしまう。つまり、比率ｔ／Ｌ＞０．３５の範囲では重量が増大するだけで剛性向上には寄与しない。よって、キャリアの剛性の点からはキャリアの比率ｔ／Ｌを０．３５以下とするのが良いことが分かる。

加えて、キャリアの比率ｔ／Ｌの変化に対する、キャリアの重量増の関係を見てみると、図７に示すように、比率ｔ／Ｌ＝０．２３のとき、重量量が１８％となり、比率ｔ／Ｌ＝０．２７のとき、重量量が２７％となり、比率ｔ／Ｌ＝０．３のとき、重量量が４１％となり、比率ｔ／Ｌ＝０．３５のとき、重量量が６０％となる。そして、ディスクブレーキの製品上、従来品に対してキャリアとしての重量増の許容限界が６０％であり、この許容限界内に収めるため、キャリアの比率ｔ／Ｌを０．３５以下とするのが良い。さらに、キャリパとの干渉を考慮した場合も、キャリアの比率ｔ／Ｌを０．３５以下とするのが良い。

以上の結果から、キャリアの比率ｔ／Ｌを０．２５以上、０．３５以下とすれば、ブレーキ鳴きの実車評価が合格レベルとなり、その上で、無駄な重量増等のデメリットを抑えることができることになる。

以上に述べた本実施形態によれば、インナビーム２６のディスク軸線方向の肉厚ｔが、一対の取付部３５，３５間の距離Ｌに対して、０．２５から０．３５の比率で形成されるため、一対の取付部３５，３５を有するインナビーム２６の肉厚を確保して効率的に剛性を向上できる。このように一対の取付部３５，３５を有するインナビーム２６の剛性を向上することで、一対の取付部３５，３５において取り付けられる取付先の剛性不足を補うことができ、取付先に原因があるブレーキ鳴きについても、これを抑制することができる。

また、キャリア１２のインナビーム２６のディスク軸線方向の肉厚ｔを厚くすれば良いため、車体側の取付先の厚さ増を行う必要がなく、車両のトレッド等のスペックが変わってしまうことがないため、リードタイムの短い比較的容易且つ低コストな改良で対応可能となる。

なお、キャリア１２の寸法の具体例として、図８に示すように、インナビーム２６の連結部３６のディスク軸線方向の肉厚ｔ＝２５ｍｍ、連結部３６のディスク半径方向の高さｈ＝２０．５ｍｍ、一対の取付部３５，３５間の距離Ｌ＝９０ｍｍ、取付部３５，３５のディスク軸線方向の肉厚ｔ１＝３４．２５ｍｍ、ガイド穴３３間の距離Ｌ１＝１１８ｍｍ、取付部３７からガイド穴３３までの高さｈ１＝５４．５ｍｍが採用できる。

本発明の一実施形態のディスクブレーキを示す平面図である。 本発明の一実施形態のディスクブレーキを示す正面図である。 本発明の一実施形態のディスクブレーキを示す背面図である。 本発明の一実施形態のディスクブレーキ用キャリアを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図である。 ディスクブレーキ用キャリアの比率ｔ／Ｌに対する実車評価点の関係を示す特性線図である。 ディスクブレーキ用キャリアの比率ｔ／Ｌに対する変形量の関係を示す特性線図である。 ディスクブレーキ用キャリアの比率ｔ／Ｌに対する重量増の関係を示す特性線図である。 本発明の一実施形態のディスクブレーキ用キャリアを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図である。

符号の説明

１０ ディスクブレーキ
１１ ディスク
１２ キャリア（ディスクブレーキ用キャリア）
１３，１４ ブレーキパッド
２５ ブリッジ部
２６ インナビーム
２７ アウタビーム
３５ 取付部
ｔ インナビームのディスク軸線方向の肉厚
Ｌ 一対の取付部間の距離

Claims (2)

1. ディスクを跨ぎディスク円周方向に離間して設けられて一対のブレーキパッドをディスク軸線方向に摺動可能に支持する一対のブリッジ部と、該一対のブリッジ部同士を連結し、車両の非回転部に取り付けられる一対の取付部がディスク円周方向に離間して形成されるインナビームと、該インナビームに対向して設けられて前記一対のブリッジ部同士を連結するアウタビームとを有するキャリアを備えたディスクブレーキにおいて、
   前記インナビームのディスク軸線方向の肉厚が、前記一対の取付部間の距離に対して、０．２５から０．３５の比率で形成されることを特徴とするディスクブレーキ。
2. ディスクを跨ぎディスク円周方向に離間して設けられて一対のブレーキパッドをディスク軸線方向に摺動可能に支持する一対のブリッジ部と、該一対のブリッジ部同士を連結し、車両の非回転部に取り付けられる一対の取付部がディスク円周方向に離間して形成されるインナビームと、該インナビームに対向して設けられて前記一対のブリッジ部同士を連結するアウタビームとを有するディスクブレーキ用キャリアにおいて、
   前記インナビームのディスク軸線方向の肉厚が、前記一対の取付部間の距離に対して、０．２５から０．３５の比率で形成されることを特徴とするディスクブレーキ用キャリア。

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