(57)【要約】【課題】  ジャダー発生の主要因であるロータ倒れ後の復帰挙動等の再現を可能にして、局部引摺りによるロータ摩耗成長の要因等を追跡できる引摺り試験方法およびその試験装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸４に装着されるディスクブレーキ８と回転軸５に装着されるロータ７とからなり、ディスクブレーキ８への加圧解除後またはその後のロータ７の回転中に、前記ロータ７を軸方向に移動することで、ロータ７の変位による引摺りトルクを再現することにより、引摺りトルクを分解させた試験ができることはもとより、ロータ倒れ後の復帰挙動等の再現を可能にして、局部引摺りによるロータ摩耗成長の要因等が追跡できる。【選択図】  図１
2010145189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸に装着されるディスクブレーキと回転軸に装着されるロータとからなり、ディスクブレーキへの加圧解除後またはその後のロータの回転中に、前記ロータを軸方向に移動することで、ロータの倒れによる引摺りトルクを再現することを特徴とする引摺り試験方法。
【請求項２】
ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸に装着されるディスクブレーキと回転軸に装着されるロータとからなり、ディスクブレーキへの加圧解除後またはその後のロータの回転中に、前記ロータを軸方向に移動することで、ロータの熱倒れからの冷却による復帰の経過を再現することを特徴とする請求項１に記載の引摺り試験方法。
【請求項３】
前記ロータは、回転開始後に移動を開始することを特徴とする請求項１または２に記載の引摺り試験方法。
【請求項４】
前記ロータは、移動速度、移動量、移動方向を選択可能にされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の引摺り試験方法。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれかに記載の引摺り試験方法に使用される引摺り試験装置であって、ロータの回転前に加圧流体または負圧流体を選択的に供給されるディスクブレーキが取り付けられた支持軸を支持する静止支柱と、前記ディスクブレーキのパッドに摺接可能に配置されるロータを回転可能に取り付けた回転軸を軸支する可動支柱を前記静止支柱に対して軸方向に移動可能に構成したことを特徴とする引摺り試験装置。
【請求項６】
前記回転軸へのロータの取付けは、該ロータと回転軸のそれぞれの回転軸心の交差角度を調整できる治具を介してなされることを特徴とする請求項５に記載の引摺り試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法およびその試験装置に関する。ロータは高温熱倒れ以外にも、車両のコーナリングや加減速時等、足廻りの一次変形によってもロータは短時間であるが倒れ復帰を生じるので、それらに起因する引摺り現象の分析・把握にも適用できる。
【背景技術】
【０００２】
車両において使用されるディスクブレーキ装置にあって、パッド部材により挟圧されて制動が行われるブレーキロータ（以下ロータという）は、高速からの繰り返し制動等でのパッドとの摺接により高温になり、ロータはその開口部が広がるように（一般的にはアウタ側へ）全周にわたり倒れが生じ易い。ロータはその後冷却によって徐々に元の位置に復帰していく。しかし、ディスクブレーキのキャリパやピストンはある程度の摺動抵抗があり、制動等の加圧解除が行われないと、その場所に留まろうとするので、ロータが回転することによって、ロータ側面とパッドとの間に不均一な接触摺動による引摺り、その繰返し制動による摩耗、そしてジャダー等が見られるようになる。その引摺り現象の分析・把握のために、回転軸に対してロータの側面が傾斜したロータ（全周同じ方向に傾斜）を作り出して引摺り試験（例えば、下記非特許文献１等）が行われている。
【非特許文献１】ＪＡＳＯ−Ｃ４４８−８９（自動車規格）引摺り試験
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、倒れをもつロータを作製することはコストが高く、また、正規ロータとの引摺り試験の結果データ比較において、同一ロータではないのでその信頼性に不安があった。このように、ロータ倒れおよびその復帰後の引摺りトルクに関しては分析手法が確立されていなかった。
【０００４】
そこで本発明は、前記従来の引摺り試験における課題を解決して、ロータ倒れ、特に高速からの繰り返し制動による熱倒れ後の復帰挙動等の再現を可能にして、局部引摺りによるロータ摩耗成長の要因等を追跡できる引摺り試験方法およびその試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸に装着されるディスクブレーキと回転軸に装着されるロータとからなり、ディスクブレーキへの加圧解除後またはその後のロータの回転中に、前記ロータを軸方向に移動することで、ロータの倒れによる引摺りトルクを再現することを特徴とする。また本発明は、ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸に装着されるディスクブレーキと回転軸に装着されるロータとからなり、ディスクブレーキへの加圧解除後またはその後のロータの回転中に、前記ロータを軸方向に移動することで、ロータの熱倒れからの冷却による復帰の経過を再現することを特徴とする。また本発明は、前記ロータは、回転開始後に移動を開始することを特徴とする。また本発明は、前記ロータは、移動速度、移動量、移動方向を選択可能にされていることを特徴とする。また本発明は、前記１番目から４番目のいずれかに記載の引摺り試験方法に使用される引摺り試験装置であって、ロータの回転前に加圧流体または負圧流体を選択的に供給されるディスクブレーキが取り付けられた支持軸を支持する静止支柱と、前記ディスクブレーキのパッドに摺接可能に配置されるロータを回転可能に取り付けた回転軸を軸支する可動支柱を前記静止支柱に対して軸方向に移動可能に構成したことを特徴とする。また本発明は、前記回転軸へのロータの取付けは、該ロータと回転軸のそれぞれの回転軸心の交差角度を調整できる治具を介してなされることを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸に装着されるディスクブレーキと回転軸に装着されるロータとからなり、ディスクブレーキへの加圧解除後またはその後のロータの回転中に、前記ロータを軸方向に移動することで、ロータの倒れによる引摺りトルクを再現することにより、引摺りトルクを分解させた試験ができる。
【０００７】
また、前記ロータは、ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸に装着されるディスクブレーキと回転軸に装着されるロータとからなり、ディスクブレーキへの加圧解除後またはその後のロータの回転中に、前記ロータを軸方向に移動することで、ロータの熱倒れからの冷却による復帰の経過を再現することにより、ロータ熱倒れ後の復帰挙動等の再現を可能にして、局部引摺りによるロータ摩耗成長の要因等が追跡できる。さらに、前記ロータは、回転開始後に移動を開始する場合は、ロータの熱倒れ等からの冷却復帰の経過における引摺りトルクを波形として測定でき、ロータ倒れに対する引摺り増加がどのくらいあるのかを見極めて、そのメカニズムを推定できる。さらにまた、前記ロータは、移動速度、移動量、移動方向を選択可能にされている場合は、実車でのアウタ側へのロータ熱倒れはもとよりインナ側へのロータ熱倒れ後の復帰条件を自在に調整して、ＤＴＶ成長程度を微細に再現できる。  
【０００８】
さらにまた、前記１番目から４番目のいずれかに記載の引摺り試験方法に使用される引摺り試験装置であって、ロータの回転前に加圧流体または負圧流体を選択的に供給されるディスクブレーキが取り付けられた支持軸を支持する静止支柱と、前記ディスクブレーキのパッドに摺接可能に配置されるロータを回転可能に取り付けた回転軸を軸支する可動支柱を前記静止支柱に対して軸方向に移動可能に構成した場合は、加圧流体と負圧流体の選択的供給によりディスクブレーキへの入力条件を任意にできるとともに、ロータを回転可能に取り付けた回転軸を軸支する可動支柱をディスクブレーキキャリパが取り付けられた支持軸を支持する静止支柱に対して簡単な構造の移動手段により移動させるだけで、引摺りトルクの要因分析試験ができることはもとより、制動時のジャダー発生の主要因であるロータ倒れ後の復帰挙動等の再現を可能にして、局部引摺りによるロータ摩耗成長の要因等が追跡できる。
【０００９】
また、前記回転軸へのロータの取付けは、該ロータと回転軸のそれぞれの回転軸心の交差角度を調整できる治具を介してなされる場合は、振れ量の調整に時間が掛かり、振れのサインカーブをうまく作りづらい調整シム等を介設することなく、治具によるロータと回転軸のそれぞれの回転軸心の交差角度を調整して、その引摺り現象の分析・把握のために、回転軸に対してロータの側面を傾斜させてロータの振れを実験的に作り出せるので、回転軸に対するロータの回転軸心の交差角度の調整作業時間も大幅に短縮できる。ロータの振れ量は、熱倒れ後の復帰による引摺りに影響があり、しっかりと調整することが必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の引摺り試験方法およびその試験装置を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の引摺り試験方法に用いられる試験装置の１つの実施例で概略全体図、図２は引摺りによるＤＴＶ（ロータ肉厚差）成長メカニズムの説明図および引摺り試験装置による再現説明図、図３は本発明の引摺り試験装置の制御例図、図４は引摺りトルク振幅とロータ削れとの関係の説明図、図５は本発明の引摺り試験方法におけるロータの軸移動と引摺りトルクとの関係の説明図である。本発明の引摺り試験方法およびその試験装置の基本的な構成は、図１に示すように、ディスクブレーキのロータの回転時の引摺りデータを取得する引摺り試験方法において、試験装置はその支持軸４に装着されるディスクブレーキ８と回転軸５に装着されるロータ７とからなり、ディスクブレーキ８への加圧解除後またはその後のロータ７の回転中に、前記ロータ７を軸方向に移動することで、ロータ７の変位による引摺りトルクを再現することを特徴とするものである。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の引摺り試験方法に用いられる試験装置の概略全体図である。引摺り試験装置は、マスタシリンダ１５、バキュームポンプ１７、台座移動用モータ１１等を収容・設置した台枠１の上面にディスクブレーキキャリパ８が設置された静止支柱２と、該静止支柱２に対してロータ７を回転かつ傾動可能に取り付けた回転軸５を軸支する可動支柱３を軸方向に移動可能に設置して構成される。マスタシリンダ１５は、エアーサーボ制御により正圧管路２０、管路２２を通じてディスクブレーキキャリパ８に所定圧のエアーを供給する。バキュームポンプ１７は、第１負圧管路２１Ａを通じてバキュームタンク１６からエアーを吸引し、該バキュームタンク１６は、第２負圧管路２１Ｂ、管路２２を通じてディスクブレーキキャリパ８に負圧を掛けることができる。管路２２と正圧管路２０および第２負圧管路２１Ｂとの間の分岐部には切換弁２３が配設され、ディスクブレーキキャリパ８への正圧と負圧を供給して、加圧解除、ピストン戻しと解除がなされる。
【００１２】
静止支柱２は台枠１の上面の一方側に起立固定され、その上部に水平状の支持軸４が回転自在に支持される。該支持軸４の回転軸５側の端部に取付板等を介してディスクブレーキキャリパ８が取り付けられる。支持軸４の外側端部には、ディスクブレーキキャリパ８がロータ７からの回転動作がなされた際にパッド２４、２５等に接触して支持軸４に発生する引摺りトルク等を検出するトルク検出アーム１８と検出器であるロードセル１９が配設される。前記静止支柱２に対して、可動支柱３が台枠１の上面の他方側に軸方向に移動可能に起立設置される。可動支柱３は、レール等（図示省略）を介して台枠１の上面に移動手段によりスライド自在に設置された可動台座１４上に固定される。可動台座１４は、台枠１内に収容された台座移動用モータ１１からの動力を得て、適宜の伝達手段例えばプーリーベルト１２等を介して螺子スピンドル１３の回転に伴って螺子スピンドル１３と螺合する手段を有して軸方向に移動できる。移動手段は、台座移動用モータ１１、プーリーベルト１２、螺子スピンドル１３および可動台座１４から構成される。
【００１３】
前記可動支柱３の上部には水平に回転軸５が軸支され、該回転軸５は、可動支柱３の上方に平行に設置された回転軸用サーボモータ９から動力を得て、可動支柱３の外側に配置された適宜の伝達手段例えばプーリーベルト１０等を介して回転自在に構成される。回転軸５の内側にはロータ振れ調整治具６を介してロータ７が装着される。詳述はしないが、ロータ振れ調整治具６は、回転軸５に装着される起動側治具とロータ７に装着されるロータ側治具とから構成され、これら起動側治具とロータ側治具とは、支軸６Ａを介して揺動首振り自在でかつその揺動角度を調整して固定できるように構成されている。その揺動角度の調整は、起動側治具とロータ側治具との間の隙間を例えば調整ボルト等の進退により行われる。それにより、試験開始前に所望のロータ振れを容易に設定することができる。なお、符号２６は台枠１等の静止部に設置された、ロータ７の変位量を測定するダイヤル変位計を示す。
【００１４】
図２は引摺りによるＤＴＶ（ロータ肉厚差）成長メカニズムの説明図および引摺り試験装置による再現説明図である。図２（Ａ）（Ｂ）はジャダー等の現象の要因となる実車でのロータ摩耗メカニズム説明図、図２（Ｃ）は引摺り試験装置による再現状態図で、図２（Ａ）に示すように、長時間の降坂路での制動や、制動の多用によりロータが高温となって熱倒れ（通常、ロータの中心部は車軸ハブへの取付部から偏位した位置にあるため、該偏位した腕の部分が高温になると変形してロータが一方側（例えばアウタ側）へ変形する。これが点線７’から７へのロータ熱倒れを引き起こした状態である。これに伴い、インナパッド２４とアウタパッド２５をロータ７の両側を挟圧させて制動動作が行われると、ディスクブレーキキャリパ８はロータ７にならって多少アウタ側へ移動し、その場所で留まる。
【００１５】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、ロータ熱倒れの復帰（制動動作後の放置等によりロータが次第に低温となってロータの熱変形が解消する）の際には、ディスクブレーキキャリパ８が殆ど不動のまま、ロータ７が７’の位置からインナ側の７の位置に復帰する。これにより、ロータ７とインナパッド２４との間に引摺りが発生する。かくして、高速走行時には局部引摺りによるロータ摩耗が成長し、制動時のジャダー発生につながる。
【００１６】
図２（Ｃ）は本発明の引摺り試験装置による引摺りの再現説明図である。経験圧例えば３ＭＰａを負荷させてパッド２４、２５を挟圧し、解除後ロータ７の回転中に前記回転軸５を軸方向インナ側へ移動させることで、ロータ７をインナ側へ移動させ、アウタ側へのロータ熱倒れから復帰の条件を再現することができる。本発明の引摺り試験装置では、足廻り変形によるノックバック、つまりピストンがシリンダ内に押し込まれて、次の制動でストロークが延びる懸念、すなわち引摺りトルクが下がるかどうかを確認できる。
【００１７】
図３は本発明の引摺り試験装置の制御例図である。先ず、図３（Ａ）の自動運転のパターン例における加圧制御と負圧（バキューム）制御とが交互になされるパターンＡについて説明する。自動運転のパターンは任意に設定が可能である。図３（Ｂ）は、ディスクブレーキキャリパ８への加圧制御と負圧制御と、回転軸５の回転によるロータ７の回転制御のタイムテーブルを表している。図３（Ｃ）にそれらの加圧制御と負圧制御時間および回転制御時間の数値例が示されている。チャート１〜２で例えば５秒間パッド２４、２５によるロータ７への１．０ＭＰａの加圧がなされ、チャート２〜３で５秒間の開放がなされる。これを同様に加圧５まで５回繰り返して、引摺りトルクのデータを採る。
【００１８】
チャート４〜５では、加圧後回転待ち時間１０秒を置いてチャート５〜６で４０ｒｐｍでの１６．５秒間の回転軸５とロータ７の１１回転がなされる。次いで、チャート６〜７で回転後加圧待ち時間５秒を置いてチャート７〜８で５秒の加圧がなされる。チャート８〜９で５秒の加圧後負圧待ち時間を置き、また、チャート９〜１０で５秒の負圧後回転待ち時間を置き、チャート９〜１２で２０秒間の負圧吸引がなされ、５秒置いてチャート１０〜１１で１６．５秒間の回転軸５の４０ｒｐｍでの回転がなされる。チャート１２〜１３（次回ステップ１）で負圧後加圧待ち時間５秒が置かれる。以後１．０ＭＰａステップで１０．０ＭＰａまでこれを繰り返した引摺り試験がなされる。制御パターン例としては、特に、回転時の加圧制御や加圧時の回転軸の軸移動制御が本発明に特徴的な制御パターンであり、前記制御例と組み合わされた種々のパターンがパソコンとシーケンサーを使用して設定され、前述した回転軸用サーボモータ９、台座移動用モータ１１、マスタシリンダ１５およびバキュームタンク１６からの管路におけるソレノイド等からなる切換弁２３とが制御される。
【００１９】
次に、図３（Ａ）の自動運転パターン例における加圧制御に今回発明のロータ軸方向移動を行ったパターンＢについて、図３（Ｄ）および図３（Ｅ）を用いて説明する。加圧解除を５回繰り返してロータ７が回転するところまでは前記パターンＡと同じである。チャート５〜８で４０ｒｐｍでの７０秒間の回転軸５とロータ７の４７回転がなされる。次いで、チャート５〜６で１０秒間の移動待ち時間を置き、チャート６〜９でロータ７の５０秒間のインナ側への移動（０．４ｍｍ）がなされる。その後、ロータ７の回転停止後、元の位置に移動する。チャート１０〜１で５秒間の待ち時間の後、１．０ＭＰａステップでパターンＡと同様にこれを繰り返した引摺り試験がなされる。
【００２０】
図４は引摺りトルク振幅とロータ削れとの関係の説明図である。縦軸はロータ７に発生する引摺りトルクＮ・ｍで、その振幅が大きいと最小引摺りトルクと最大引摺りトルクとの差が大きく、ロータ７の局部当たりが大きいことを表している。すなわち、それだけロータの摩耗の大きいロータ削れが発生し易いことを意味している。
【００２１】
図５は本発明の引摺り試験方法におけるロータの軸移動と引摺りトルクとの関係の説明図である。左縦軸は引摺りトルクＮ・ｍ、右縦軸はロータの軸方向変位μｍ、横軸は時間である。初期の上部の波形がロータの軸方向変位、下部の波形が引摺りトルクを示している。ロータの軸方向変位にはロータの振れ（５０μｍでセット）を含んでいる。この引摺り試験の結果の波形例は、０〜１０秒までは通常の引摺りを行い、ロータがインナ側に振れたときに１回転中の最大引摺りトルクが発生している。次に、１０秒前後から、徐々にロータをインナ側へ移動（最終的に４００μｍ移動）させていく。それに伴い、引摺りトルクのインナ側倒れ時の最大引摺りトルクは上昇し、アウタ側倒れ時の最小引摺りトルクは低下していく。３０数秒後から、ロータの軸方向の移動に伴って引摺りトルクの振幅も増加することが理解される。これにより、通常引摺りよりもロータを軸方向へ移動させた引摺りの方が局部当たりとなって局部摩耗につながり、ＤＴＶ成長による要因を明確に再現できることになる。
【００２２】
以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、本発明の引摺り試験装置にて取得するデータの種類、ロータの回転制御形態、ロータの軸移動制御形態、ロータの移動速度、移動量、移動方向の制御形態、加圧流体および負圧流体の選択的供給の形態（いずれの流体もエアーとして単なるソレノイド弁の切り換えにより共通の管路を使用して加圧流体と負圧流体とを選択して供給する他、エアーサーボを介した加圧油の供給とエアーを用いたバキューム圧とを異なった管路を通じてブレーキディスクキャリパに選択的に供給する等）、ロータの移動方向の組合せ（片側だけでなく、インナへ寄りそのままアウタ側へ寄って元に戻る等）、ディスクブレーキキャリパの形状、形式およびその支持軸への取付け形態、静止支柱の形状、形式および支持軸の静止支柱への軸支形態、ロータの形状、形式（ダミーロータ、実際のロータのいずれでもよい）、ロータの回転軸への装着形態（ロータ振れ調整治具の形式、形状を含むそれらへのロータの装着形態および回転軸の装着形態）、回転軸の可動支柱への軸支形態、可動支柱の静止支柱に対する軸方向の移動形態（螺子スピンドルの回転と可動支柱の可動台座に設けた前記螺子スピンドルに螺合する螺筒部材との相対移動によってもよいし、ラックとピニオンとの噛合によってもよい）、回転軸用サーボモータと回転軸との動力伝達形態（プーリーベルトの他、歯車列等も採用される）、台座移動用モータと螺子スピンドルとの動力伝達形態（プーリーベルトの他、歯車列等も採用される）等については適宜選定できる。なお、実施例のものとは逆にロータ側を静止させてロードセルや静止支柱ともどもディスクブレーキキャリパ側を移動可能に構成してもよい。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の引摺り試験方法に用いられる試験装置の１つの実施例で概略全体図である。
【図２】引摺りによるＤＴＶ（ロータ肉厚差）成長メカニズムの説明図および本発明の引摺り試験装置による再現説明図である。
【図３】同、本発明の引摺り試験装置の制御例図である。
【図４】引摺りトルク振幅とロータ削れとの関係の説明図である。
【図５】本発明の引摺り試験方法におけるロータの軸移動と引摺りトルクとの関係の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      台枠
２      静止支柱
３      可動支柱
４      支持軸
５      回転軸
６      ロータ振れ調整治具
６Ａ      支軸
７      ロータ
８      ディスクブレーキ（キャリパ）
９      回転軸用サーボモータ
１０      プーリーベルト
１１      台座移動用モータ
１２      プーリーベルト
１３      螺子スピンドル
１４      可動台座
１５      マスタシリンダ
１６      バキュームタンク
１７      バキュームポンプ
１８      トルク検出アーム
１９      ロードセル
２０      正圧管路
２１      負圧管路
２１Ａ    第１負圧管路
２１Ｂ    第２負圧管路
２２      管路
２３      切換弁
【図１】
2010145189.tif 000003
【図２】
2010145189.tif 000004
【図３】
2010145189.tif 000005
【図４】
2010145189.tif 000006
【図５】
2010145189.tif 000007