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技術 ドラムブレーキ装置

出願人 日産自動車株式会社
発明者 松井弘道
出願日 2008年8月1日 (11年9ヶ月経過) 出願番号 2008-199282
公開日 2008年12月4日 (11年4ヶ月経過) 公開番号 2008-292002
状態 拒絶査定
技術分野 ブレーキ装置
主要キーワード 周波数固有 センター軸 プレス絞り トレーディング側 ドラム部材 平面膜 パーキングケーブル 回転アンバランス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年12月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

他の機能に影響を及ぼさない構造や形状の変更により、2つの近接する固有値ドラムシューとの摩擦係数によって連成することを原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制するドラムブレーキ装置を提供すること。

解決手段

ブレーキドラム取り付け部1aおよびブレーキドラム外筒部1bの剛性を変更することにより半径方向振動周波数固有値摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定する。またバックプレート2の平面膜振動を抑制する形状変更によりブレーキバックプレート2の面外方向振動周波数固有値と前記ブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定する。

概要

背景

特許文献1には、いわゆるブレーキ鳴きを低減することを目的とし、ブレーキドラムの外周位置に不等間隔にて厚肉部を設定し、様々な次数半径方向固有モードに対して重根を分離し、回転放熱板振動を低減させることでブレーキ鳴きを抑制する技術が示されている。
特開平9−14303号公報

概要

他の機能に影響を及ぼさない構造や形状の変更により、2つの近接する固有値ドラムシューとの摩擦係数によって連成することを原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制するドラムブレーキ装置を提供すること。ブレーキドラム取り付け部1aおよびブレーキドラム外筒部1bの剛性を変更することにより半径方向振動周波数固有値摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定する。またバックプレート2の平面膜振動を抑制する形状変更によりブレーキバックプレート2の面外方向振動周波数固有値と前記ブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定する。

目的

本発明が解決しようとする課題は、他の機能に影響を及ぼさない構造や形状の変更により、2つの近接する固有値がドラムとシューとの摩擦係数によって連成することを原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制するドラムブレーキ装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ホイールに固定されホイールと共に回転するブレーキドラムと、車体側の前記ブレーキドラムと対向する位置に固定されたブレーキバックプレートと、該ブレーキバックプレートに設けられたホイールシリンダ及びブレーキシューとを有し、ブレーキ液圧によるホイールシリンダの作動時にブレーキシューをブレーキドラムの内面押し付け制動力を発生させるドラムブレーキ装置において、前記ブレーキドラムのドラム取付部とドラム外筒部のうち、ドラム外筒部の剛性を変更することにより、半径方向振動周波数固有値摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定したことを特徴とするドラムブレーキ装置。

請求項2

請求項1記載のドラムブレーキ装置において、前記ブレーキドラムのドラム外筒部のシューセンター部肉厚を全周にわたって増すことにより、ドラム外筒部の剛性を高める変更とし、半径方向振動周波数固有値のみを上昇させ、半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定したことを特徴とするドラムブレーキ装置。

請求項3

請求項2記載のドラムブレーキ装置において、前記ブレーキドラムの半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を300Hz以上の設定としたことを特徴とするドラムブレーキ装置。

請求項4

ホイールに固定されホイールと共に回転するブレーキドラムと、車体側の前記ブレーキドラムと対向する位置に固定されたブレーキバックプレートと、該ブレーキバックプレートに設けられたホイールシリンダ及びブレーキシューとを有し、ブレーキ液圧によるホイールシリンダの作動時にブレーキシューをブレーキドラムの内面に押し付けて制動力を発生させるドラムブレーキ装置において、前記ブレーキバックプレートの平面膜振動を抑制する形状変更により、ブレーキバックプレートの面外方向振動周波数固有値と前記ブレーキドラムの半径方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定したことを特徴とするドラムブレーキ装置。

請求項5

請求項4記載のドラムブレーキ装置において、前記ブレーキバックプレートのプレス絞り形状を、全周にわたり、半径方向に二段以上の絞りが設定された形状としたことを特徴とするドラムブレーキ装置。

技術分野

0001

本発明は、車両の制動装置として適用されるドラムブレーキ装置の技術分野に属する。

背景技術

0002

特許文献1には、いわゆるブレーキ鳴きを低減することを目的とし、ブレーキドラムの外周位置に不等間隔にて厚肉部を設定し、様々な次数半径方向固有モードに対して重根を分離し、回転放熱板振動を低減させることでブレーキ鳴きを抑制する技術が示されている。
特開平9−14303号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記従来のドラムブレーキ装置にあっては、ブレーキドラムの外周位置に不等間隔にて厚肉部を設定しているため、製造時に加工しにくいという問題があるし、また、質量の片寄りにより回転バランスをとりにくいという問題がある。加えて、ブレーキドラムの半径方向固有モードのみに着目したものであるため、それ以外の振動現象を原因とするブレーキ鳴きの発生に対し、これを抑える効果がないという問題がある。

0004

すなわち、本発明者がドラムブレーキ装置でブレーキ鳴きメカニズム解析を行ったところ、2つの近接する固有値共振周波数)がドラムシューとの摩擦係数によって連成し、自励振動となってブレーキ鳴きとなることが証明された。さらに、この2つの固有値の連成によるブレーキ鳴きには、下記の2つのパターンがあることが解った。

0005

(1)ブレーキドラム単品での固有モード図7の(イ)に示すドラム外筒部に半径方向固有モードでの共振周波数と、図7の(ロ)に示す側壁方向固有モードでの共振周波数とが近接していると、2つの近接する固有値がドラムとシューとの摩擦係数によって連成し、自励振動となってブレーキ鳴きとなる。

0006

ここで、半径方向固有モードとは、上記従来公報の図28に記載されているように、2以上の節をもつてドラム外周が波打つように共振するモードをいう。
また、側壁方向固有モードとは、ブレーキシューが接触するドラム摺動面摺動方向に共振するモードをいう。

0007

ちなみに、従来のブレーキドラムは、取付部〜外筒部の肉厚がほぼ同寸法であり、ドラム単品の固有値である上記半径方向固有モードの周波数と側壁方向固有モードの周波数は、例えば、一方が4140Hzであるの対し他方が4070Hzというように、2つの周波数が近接している。

0008

(2)ブレーキバックプレートとブレーキドラムとの固有モードブレーキバックプレートの面外方向固有モードでの共振周波数と、ブレーキドラムの半径方向固有モードでの共振周波数とが近接していると、2つの近接する固有値がドラムとシューとの摩擦係数によって連成し、自励振動となってブレーキ鳴きとなる。

0009

すなわち、ドラムブレーキ装置を振動モデルで表すと、図8に示すように、バックプレート系とドラム系がそれぞれ2自由度の振動系で、両者がバネK3で連結されたモデルにて表される。なお、図8において、m1はドラム質量、m2はバックプレート質量、μはシューとの摩擦係数、Nはシューの押付力、K1,K2,K3,K4,K5はバネである。

0010

そして、図9に示すように、μ値を徐々に上げてゆくと、μ値が0.4位まではバックプレート固有値とドラム固有値とが徐々に近づき、μ値が0.4位に達すると両固有値が一致し、2つの振動が連成して不安定となる。一方、ブレーキドラムのμ範囲は、ディスクブレーキのμ範囲よりも高く、ディスクブレーキより自励振動が起きやすい。

0011

ちなみに、従来のドラムブレーキ装置は、2〜3KHzのブレーキ鳴きについては、バックプレート固有値とドラム固有値がほぼ一致しており、非常に鳴き易い形状となっている。

0012

本発明が解決しようとする課題は、他の機能に影響を及ぼさない構造や形状の変更により、2つの近接する固有値がドラムとシューとの摩擦係数によって連成することを原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制するドラムブレーキ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

上記問題を解決するため、本発明では、ブレーキドラムのドラム取付部とドラム外筒部のうち、ドラム外筒部の剛性を変更することにより、半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定した。

発明の効果

0014

よって、本発明では、ドラムとシューとの摩擦係数によって連成することを原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制することができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、本発明のドラムブレーキ装置を実施する最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

0016

図1は実施例1のドラムブレーキ装置を示す断面図で、1はブレーキドラム、2はブレーキバックプレート、3はホイールシリンダ、4はブレーキシューである。

0017

前記ブレーキドラム1は、図外のホイールに固定され、ホイール及び車輪と共に回転するドラム部材である。このブレーキドラム1は、ドラム取付部1aとドラム外筒部1bにより構成され、ドラム外筒部1bの剛性を変更することにより、半径方向固有モードでの半径方向振動周波数固有値と、側壁方向固有モードでの摺動方向振動周波数固有値との離間周波数が大きく設定されている。

0018

そして、ドラム外筒部1bに、シューセンター軸Aを中心とするシューセンター部肉厚を全周にわたって増した肉厚増大部1cを一体に形成することで、ドラム外筒部1bの剛性を高める変更とされ、これにより、半径方向振動周波数固有値のみを上昇させ、半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定している。

0019

前記ブレーキバックプレート2は、車体側の前記ブレーキドラム1と対向する位置に固定されたプレート部材で、このブレーキバックプレート2には、ホイールシリンダ3及びブレーキシュー4,4等の制動部材が設けられ、ブレーキ液圧によるホイールシリンダ3の作動時にブレーキシュー4,4をブレーキドラム1の内面押し付け制動力を発生させる。

0020

次に、作用を説明する。
[離間周波数の設定]
ブレーキドラム1の半径方向固有モードでの半径方向振動周波数固有値と、側壁方向固有モードでの摺動方向振動周波数固有値との離間周波数の設定は、従来のブレーキドラムに対しシューセンター部肉厚(肉盛りH)を増してゆき、各肉盛り巾Hに対する離間周波数を計測し、4KHz付近のブレーキ鳴き対策OKが確認された時点での離間周波数に基づいて設定される。

0021

すなわち、図2に示すように、肉盛り巾Hを増してゆくと寸法が3mm位までは離間周波数の上昇が緩やかであるが、寸法が3mmを超えると離間周波数の上昇勾配が徐々に急となり、肉盛り巾Hの寸法が5.2mmとなった時点で4KHz付近のブレーキ鳴き対策OKが確認された。

0022

つまり、このOK確認時点での離間周波数が320Hz程度であることで、ブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を300Hz以上と設定した。

0023

[ブレーキ鳴きの抑制作用
図7の(イ)に示すドラム外筒部に半径方向固有モードでの共振周波数と、図7の(ロ)に示す側壁方向固有モードでの共振周波数とが近接していると、2つの近接する固有値がドラムとシューとの摩擦係数によって連成し、自励振動となってブレーキ鳴きとなる。

0024

これに対し、従来のブレーキドラムは、取付部〜外筒部の肉厚がほぼ同寸法であり、半径方向固有モードの周波数と側壁方向固有モードの周波数は、例えば、一方が4140Hzであるの対し他方が4070Hzというように、2つの周波数が近接していてブレーキ鳴きの原因となっていた。

0025

しかし、実施例1のブレーキドラム1は、ドラム取付部1aとドラム外筒部1bのうち、ドラム外筒部1bの剛性を肉厚増大部1cにより変更することにより半径方向振動周波数固有値が変更されることになり、ブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数が大きく設定され、2つの固有値の近接を原因とするブレーキ鳴きが有効に抑制される。

0026

次に、効果を説明する。
(1)ドラム外筒部1bの剛性を変更することにより半径方向振動周波数固有値を変更し、ブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定したため、2つの固有値の近接を原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制することができる。

0027

(2)ドラム外筒部1bのシューセンター部肉厚を全周にわたって増す肉厚増大部1cをドラム外筒部1bに一体形成したため、ドラム外筒部1bの剛性を高める変更により、半径方向振動周波数固有値のみを上昇させることができる。

0028

そして、ドラム剛性変更の手法として、ドラム外筒部1bの肉厚を全周にわたって増す手法を採用していることで、ドラム製造時の加工は特に従来と変わるところがなく容易であるし、回転アンバランスの問題も生じない。

0029

さらに、肉厚を増すシューセンター部は、半径方向固有モードの歪みエネルギーが最も集中する部位であり、固有値の分離を行うには最も感度が高い。よって、最も軽い質量(肉厚量)の付加により、ブレーキ鳴きの低減が可能である。

0030

(3)ブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値と摺動方向振動周波数固有値との離間周波数を300Hz以上に設定したため、高いブレーキ鳴き低減効果を得ることができる。

0031

すなわち、本発明者が行った実験結果によると、離間周波数を従来の70Hzから300Hzに変更することで、ブレーキ鳴き発生率が、25%から0.03%に大幅に減少した。

0032

図3は実施例2のドラムブレーキ装置の分解斜視図で、2はブレーキバックプレート、3はホイールシリンダ、4,4はブレーキシュー(トレーディング側リーディング側)、5はシューホールドピン、6はプラグ、7はパーキングケーブル、8はリテーナリング、9はオペレーティングレバー、10はアジャスタレバー、11はアジャスタ、12はリテーナ、13はスプリング、14はリテーナ、15はアジャスタスプリング、16はリターンスプリングアッパー側)、17はリターンスプリング(ロア側)、18はスプリング、19はピストンカップ、20はピストン、21はブーツであり、ブレーキドラムとしては、図1に示す構造のドラム、もしくは、従来構造のドラムを使用している。

0033

図4は実施例2のブレーキバックプレート2と従来のブレーキバックプレートとの対比を示す図で、今回のブレーキバックプレート2のプレス絞り形状は、半径方向絞り二段以上(2aは絞り部)であるのに対し、従来のブレーキバックプレートのプレス絞り形状は半径方向絞り一段である。

0034

図5は実施例2におけるブレーキバックプレート2のプレス絞り形状を示す全体図で、全周にわたり、半径方向に二段以上の絞り部2aが設定された形状とされている。尚、ハッチングで示す部分が絞り部2aであり、絞り段数は、中心部の取付面絞り部を除いた数をいう。

0035

次に、作用を説明する。
[ブレーキ鳴きの抑制作用]
ブレーキバックプレート2の面外方向固有モードでの共振周波数と、ブレーキドラム1の半径方向固有モードでの共振周波数とが近接していると、2つの近接する固有値がブレーキドラム1とブレーキシュー4,4との摩擦係数によって連成し、自励振動となってブレーキ鳴きとなる。

0036

これに対し、従来構造については、本発明者の解析の結果、2〜3KHzのブレーキ鳴きについて、バックプレート固有値とドラム固有値とが同じ2800Hzというように一致しており、非常に鳴き易い形状設定となっていた。

0037

しかし、実施例2のブレーキバックプレート2は、その平面膜振動を抑制する形状変更により、ブレーキバックプレート2の面外方向振動周波数固有値とブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定したことにより、2つの固有値が近接し、ブレーキドラム1とブレーキシュー4,4との摩擦係数によって連成することを原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制することができる。

0038

次に、効果を説明する。
(1)ブレーキバックプレート2の平面膜振動を抑制する形状変更により、ブレーキバックプレート2の面外方向振動周波数固有値とブレーキドラム1の半径方向振動周波数固有値との離間周波数を大きく設定したため、2つの固有値の近接を原因とするブレーキ鳴きを有効に抑制することができる。

0039

(2)ブレーキバックプレート2のプレス絞り形状が、全周にわたり、半径方向に二段以上の絞り部2aが設定された形状とされているため、プレス型を変えるだけで従来と同じプレス加工によりブレーキバックプレートの面外方向振動周波数固有値を上昇させることができる。

0040

また、ブレーキ鳴き発生率を従来仕様と対比した場合、図6の実験結果に示すように、従来仕様の場合には、ブレーキ鳴き発生率が8%以上であったのに対し、本仕様(バックプレート2段絞り)の場合には、ブレーキ鳴き発生率1%以下に低減された。

0041

(その他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例1,2により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1,2に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

0042

実施例1では、ブレーキドラムのドラム外筒部の肉厚を増すという剛性アップ手法を示したが、離間周波数を意識してブレーキドラムの剛性を変更する手法であれば、実施例1以外の手法による剛性変更も含まれる。

0043

実施例2では、ブレーキバックプレートの絞り段数を増す面剛性アップ手法を示したが、離間周波数を意識してブレーキバックプレートの面剛性を変更するものであれば、補強プレートの付加等のように他の手法による面剛性変更も含まれる。

図面の簡単な説明

0044

実施例1のドラムブレーキ装置を示す断面図である。
実施例1のドラムブレーキ装置での肉盛り巾寸法に対する離間周波数特性を示す図である。
実施例2のドラムブレーキ装置を示す分解斜視図である。
実施例2のドラムブレーキ装置でのブレーキバックプレート形状と従来のブレーキバックプレート形状との対比図である。
実施例2のドラムブレーキ装置で採用されたブレーキバックプレートの絞り部を示す全体図である。
実施例2のドラムブレーキ装置と従来仕様とのブレーキ鳴き発生率を示す対比図である。
ドラムブレーキ装置の半径方向固有モードと側壁方向固有モードを示す振動モード図である。
ドラムブレーキ装置の振動系を簡略化して表した振動モデル図である。
制動μ値に対するバックプレート固有値とドラム固有値の連成を表す周波数特性図である。

符号の説明

0045

1ブレーキドラム
1aドラム取付部
1bドラム外筒部
1c肉厚増大部
Aシューセンター軸
2ブレーキバックプレート
2a絞り部
3ホイールシリンダ
4 ブレーキシュー

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