JPH08128471A - ドラム・ブレーキ - Google Patents

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。 【構成】ホイールシリンダ５、スパイダ４、バックプレ
ートのいずれかまたはそれぞれに、弾性体７を介して重
り８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、ブレーキシュー
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、ブレーキライニングの
交換を行っても本来の性能を維持する。

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、ドラム式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、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あるっ
て、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（本願実
施例に関連して説明する）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、しかも、図１０の破線で示すよう
にブレーキシューが半径方向に振動していることがわか
っている。

【０００６】

【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。

【０００７】本願発明者は、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、ブレーキシューの振
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。

【０００８】本願発明者は、実測に基づくデータを解析
して、提案する技術について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。

【０００９】本発明は、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シ
ューに対して、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、ブレーキシューのサイ
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、ブ
レーキライニング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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、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ブレーキシ
ューに関するもので、一対のブレーキシューと、このブ
レーキシューそれぞれの一方の端部を回動自在に支持す
るスパイダと、前記ブレーキシューそれぞれの他方の端
部に押圧力を与えるホイールシリンダと、ブレーキドラ
ムの開口部を覆い前記スパイダおよび前記ホイールシリ
ンダを支持するバックプレートとを備えたドラムブレー
キにおいて、前記ホイールシリンダ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。

【００１１】前記スパイダ、あるいは前記バックプレー
トに弾性体を介して重りを取付けることもでき、この場
合もそれぞれ有効に作用する。

【００１２】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重
りの固有振動周波数 ｆ₀ ＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ） がこのブレーキシューによる鳴き周波数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。

【００１３】逆に、ブレーキシュー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。

【００１４】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、ブレ
ーキシューによる鳴き周波数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。

【００１５】さらに重りの数は１個ではなく、前記リム
の内側またはウエブにはそれぞれ前記弾性体を介して複
数の重りを取付けることができる。

【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ブレーキシューに上記
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、ブレ
ーキライニング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、リム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
要部の構成を示すドラム・ブレーキの内部正面図、図２
（ａ）は本発明第一実施例における図１に示すホイール
シリンダ部のＡ矢視一部断面図、（ｂ）はその側面図で
ある。

【００２５】本発明第一実施例は、ブレーキドラム１
と、このブレーキドラム１の内面に押圧され摩擦により
制動力を与えるブレーキライニング２と、このブレーキ
ライニング２が外周に取付けられた一対のブレーキシュ
ー３と、このブレーキシュー３それぞれの一方の端部を
回動自在に支持するスパイダ４と、ブレーキシュー３そ
れぞれの他方の端部に押圧力を与えるホイールシリンダ
５と、ブレーキドラム１の開口部を覆いスパイダ４およ
びホイールシリンダ５を支持するバックプレート（図示
省略）とを備え、ホイールシリンダ５の外周に、弾性体
７を介して重り８が取付けられる。重り８の質量をｍ、
弾性体７のバネ定数をｋとするとき、弾性体７を介して
取付けられた重り８の固有振動周波数 ｆ₀ ＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ） がブレーキライニング２による鳴き周波数ｆ_S より低く
なるように設定される。

【００２６】ここで、このように構成された本発明にか
かわる実験結果について説明する。

【００２７】（実験１）図３（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。

【００２８】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４（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。

【００２９】次いで、ブレーキシューを用いて、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５（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。

【００３０】（実験２）実車のブレーキシューを用い
て、そのブレーキシューに重量３００ｇの重り１個、重
量２００ｇの重り２個、および重量１００ｇの重り１個
をそれぞれ弾性体を介在して固定し定地で試験を行っ
た。すなわちブレーキをかけた状態を設定し、ブレーキ
ドラムに振動ピックアップを取付け、打撃を与えてその
振動減衰波形を測定した。

【００３１】重りおよび弾性体を取付けない状態では図
６（ａ）に示すように振幅の大きい振動およびその余韻
が発生したが、重りおよび弾性体を取付けた状態では、
同図（ｂ）に示すようにその振幅は小さく現われ、制動
時の振動が吸収されていることがわかった。この測定は
サンプリング・オシロにより観測された。

【００３２】（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。

【００３３】これらの実験結果からわかるように、弾性
体７を介して重り８がホイールシリンダ５に取付けられ
たことによって、制動時に発生する振動が吸収されてブ
レーキ鳴きの発生が実用上十分な程度に低減され、さら
に、弾性体７および重り８が発生する熱を直接受けない
ホイールシリンダ５に取付けられるので、弾性体７およ
び接着剤の劣化がはやまることが抑止される。

【００３４】（第二実施例）図７は本発明第二実施例の
要部の構成を示すドラム・ブレーキの内部正面図、図８
は本発明第二実施例における図７に示すスパイダ部のＢ
矢視一部断面図である。

【００３５】本発明第二実施例は、スパイダ４の表面に
弾性体７ａを介して重り８ａが取付けられる。本第二実
施例の場合も、制動時の発熱を直接受けないスパイダ４
に取付けられるので、弾性体７ａおよび接着剤の劣化が
はやまることが抑止され、振動吸収も第一実施例同様に
行われる。

【００３６】（第三実施例）図９は本発明第三実施例の
要部の構成を示すドラム・ブレーキの断面図である。

【００３７】本発明第三実施例は、バックプレート６の
表面に弾性体７ｂを介して重り８ｂが取付けられる。本
第三実施例は、制動時に発生する振動によるバックプレ
ート６の共振を防止するもので、これによっても前述の
各実施例同様にブレーキ鳴きを抑止することができる。
なお、ブレーキ鳴き抑止効果をさらにあげるために、同
時にスパイダ４およびホイールシリンダ５に弾性体およ
び重りを取付けることもできる。

【００３８】

【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、ブレーキシュー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、ブレーキライニング
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要部の構成を示すドラム・
ブレーキ内部正面図。

【図２】（ａ）は本発明第一実施例における図１に示す
ホイールシリンダ部のＡ矢視一部断面図、（ｂ）はその
側面図。

【図３】（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４】（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５】（ａ）および（ｂ）は従来例および本発明第一
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第一
実施例における打撃テスト結果を示す図。

【図７】本発明第二実施例の要部の構成を示すドラム・
ブレーキの内部正面図。

【図８】本発明第二実施例における図７に示すスパイダ
部のＢ矢視一部断面図。

【図９】本発明第三実施例の要部の構成を示すドラム・
ブレーキの断面図。

【図１０】制動時におけるブレーキシューの変形状態を
説明する図。

【符号の説明】

１ ブレーキドラム ２ ブレーキライニング ３ ブレーキシュー ４ スパイダ ５ ホイールシリンダ ６ バックプレート ７、７ａ、７ｂ 弾性体 ８、８ａ、８ｂ 重り

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のブレーキシューと、このブレーキ
   シューそれぞれの一方の端部を回動自在に支持するスパ
   イダと、前記ブレーキシューそれぞれの他方の端部に押
   圧力を与えるホイールシリンダと、ブレーキドラムの開
   口部を覆い前記スパイダおよび前記ホイールシリンダを
   支持するバックプレートとを備えたドラムブレーキにお
   いて、 前記ホイールシリンダ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ドラム・ブレーキ。
2. 【請求項２】 一対のブレーキシューと、このブレーキ
   シューそれぞれの一方の端部を回動自在に支持するスパ
   イダと、前記ブレーキシューそれぞれの他方の端部に押
   圧力を与えるホイールシリンダと、ブレーキドラムの開
   口部を覆い前記スパイダおよび前記ホイールシリンダを
   支持するバックプレートとを備えたドラムブレーキにお
   いて、 前記スパイダに弾性体を介して重りが取付けられたこと
   を特徴とするドラム・ブレーキ。
3. 【請求項３】 一対のブレーキシューと、このブレーキ
   シューそれぞれの一方の端部を回動自在に支持するスパ
   イダと、前記ブレーキシューそれぞれの他方の端部に押
   圧力を与えるホイールシリンダと、ブレーキドラムの開
   口部を覆い前記スパイダおよび前記ホイールシリンダを
   支持するバックプレートとを備えたドラムブレーキにお
   いて、 前記バックプレート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ドラム・ブレーキ。
4. 【請求項４】 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
   重りの固有振動周波数 ｆ₀ ＝（１／（２π））√（ｋ／ｍ） がこのブレーキシューによる鳴き周波数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３のいずれかに記載のドラム・ブレーキ。
5. 【請求項５】 前記重りが複数である請求項１ないし４
   のいずれかに記載のドラム・ブレーキ。