(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材に設けられたブレーキドラム、固定部材に支持され且つ前記ブレーキドラムの周面と摩擦係合するライニングを有するブレーキシュー、前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムの周面から離す方向に付勢する復帰手段、及び前記固定部材に設けられ且つ前記復帰手段の力に抗して前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムに押圧する作動機構を具備するドラムブレーキにおいて、前記ブレーキシューの前記ライニングの長手方向両側部は、滑り速度が大きいほど摩擦係数が大きい特性を有する摩擦材で形成されていると共に、前記ブレーキシューの前記摩擦材で形成されている部分以外の前記ライニングの部分は、滑り速度が大きいほど摩擦係数が小さい特性を有する摩擦材で形成されていることを特徴とするドラムブレーキ。
【請求項２】
前記ブレーキシューの前記ライニングの少なくとも長手方向一端部は、前記摩擦材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドラムブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ライニングをブレーキドラムに摺動させて制動力を得るドラムブレーキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブレーキの一形式として、ブレーキシューのリムに貼着したライニングをブレーキドラムに摺動させて制動力を得るドラムブレーキが知られている。ドラムブレーキは、一般に、図４に示されるように、回転部材に設けられたブレーキドラム１、バッキングプレート２やアンカー３等の固定部材に支持され且つブレーキドラム１の周面と対向する位置に設けられたブレーキシュー４，５、ブレーキシュー４，５をブレーキドラム１の周面から離す方向に付勢する復帰手段としてのリターンスプリング６、前記固定部材に設けられ且つリターンスプリング６の力に抗してブレーキシュー４，５をブレーキドラム１に押圧する作動機構としてのホイールシリンダ７を備えている。ブレーキシュー４，５は、ブレーキドラム１の周方向に延びるリム４ａ，５ａ、リム４ａ，５ａの内周側に一体構造に取り付けられたウェブ４ｂ，５ｂ、リム４ａ，５ａの外周面に取り付けられ且つブレーキドラム１の周面と摩擦係合するライニング４ｃ，５ｃを有している。ブレーキシュー４，５がバッキングプレート２から浮き上がるのを防止するため、ブレーキシュー４，５をバッキングプレート２に対して押さえるホールドダウン８が設けられている。通常、ライニング４ｃ，５ｃは、ブレーキシュー４，５のリム４ａ，５ａの外周面に対して同一の摩擦材が一面に張られている。
【０００３】
ドラムブレーキにおいては、ライニングの摩擦特性及びブレーキシューの剛性に起因して制動時にブレーキ鳴きが発生することがある。特に、車両に用いられているブレーキの場合、ブレーキ鳴きは車両の運転者や車両の周囲に居る人に不快感を与えるものである。図５に示すブレーキシュー３０は固定部材に対して回動支持される形式のものであるが、ブレーキシュー３０についての振動モードの解析結果に示されているように、ブレーキシュー３０のリム３１の長手方向に沿って延びる中央部３３ではウェブ３２が設けられているため振幅が小さく、リム３１の長手方向に沿って延びる両側部であるリム側部３４で振幅が大きいことが分かっている。また、振動は１次から高次まで亘るモードが重畳したものとなっている。一般には、高次の振動モードよりも低次の振動モード、即ちブレーキドラムの回転数が低いときの振動モードが人に対して最も耳障りなブレーキ鳴きとなっている。ブレーキ鳴きに対しては従来から種々の対策が提案されており、その一つとして、ブレーキシューの剛性を増加させるためにブレーキシュー本体を全体的に肉増とする対策がある。しかしながら、この対策は、奏する効果に比較してブレーキシューの重量が増加し過ぎるという不都合がある。
【０００４】
ライニングの摩擦特性に配慮することにより、ブレーキ鳴きを効果的に防止しようとするドラムブレーキのブレーキシューについては、特開平５−３０６７２５号公報に開示されているものがある。このブレーキシューは、回転する制動ブレーキドラムの回入側となるトウ部分のライニングを、滑り速度が高くなるほど摩擦係数が大きくなる正の摩擦係数特性を有するカーボン材から形成し、その他の部分のライニングを通常の摩擦材を用いて形成したものであり、制動時の制動ブレーキドラムの内周面に対するブレーキシューのトウ部分のライニングの食い付きを弱めることにより、ブレーキ鳴きを防止しようとするものである。
【０００５】
なお、ブレーキシューのブレーキ鳴き対策としてではないが、ライニングの摩擦特性に配慮したものとして、実開平３−５２４３６号公報、或いは特開平４−１２５３２７号公報に開示のものがある。実開平３−５２４３６号公報に開示のものは、対向して配置されたブレーキシューのうち、リーディング側のブレーキシューには摩擦係数が車輪速に比例して変化する摩擦材を用い、トレーリング側のブレーキシューには摩擦係数が車輪速に反比例して変化する摩擦材を用いることにより、リーディング側のブレーキシューに作用する制動力を抑えて、車輪のロックの防止を図ったものである。また、特開平４−１２５３２７号公報に開示のものは、対向して配置されたブレーキシューのうち、リーディング側のブレーキシューのライニングに、周囲よりも耐摩耗性の高い材料で成形されたライニング層を部分的に形成して、リーディング側のブレーキシューとトレーリング側のブレーキシューとの摩耗量をほぼ均等にして、安定した制動機能を得ると共に、ライニングの寿命の延長を図ったものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記両公報に開示されたブレーキシューは、いずれも、ブレーキシューに設けられるライニングの摩擦特性に着目したものではあるが、ブレーキシューの振動モード、即ち、ブレーキシューのリムの側部の振幅が大となる振動モードを考慮した上で、ブレーキ鳴きを生じる振動モードとライニングの摩擦特性とを関連付けた構造を開示するものではなく、図５に示すようなブレーキシューの振動モードに対しては有効にブレーキ鳴きを防止することができないという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、ドラムブレーキにおいて、ブレーキシューのうち自励振動が大きく出現し易い箇所であるリムの側部に対応するライニングの長手方向両側部を摩擦特性の良好な摩擦材で形成することによってブレーキドラムとの摩擦係合力を小さくし、それに伴う摩擦係合力の変動も小さくすることにより、摩擦係合力の変動に呼応して生じやすいブレーキシューの自励振動を防止して、ブレーキ鳴きを防止するドラムブレーキを提供することである。
【０００８】
摩擦特性の良好なライニングとは、次の二つの特性を有するものを指す。
（１）摩擦係数が低い。
（２）滑り速度に対して摩擦係数が正の勾配を持つもの。
即ち、図３のグラフに示すように、横軸に滑り速度Ｖを取り、縦軸に摩擦係数μを取ると、良好な摩擦特性とされるライニングは、実線で示すように、滑り速度Ｖが小さい状態では摩擦係数μが小さく、滑り速度Ｖが大きくなるにしたがって摩擦係数μが高くなるような正勾配を有するライニングである。これに対して、従来の一般的なライニングは、破線で示すように、滑り速度Ｖが大きくなるにしたがって摩擦係数μが小さくなる負勾配の特性を持っている。
【０００９】
この発明は、上記の目的を解決するため、以下のように構成されている。即ち、この発明は、回転部材に設けられたブレーキドラム、固定部材に支持され且つ前記ブレーキドラムの周面と摩擦係合するライニングを有するブレーキシュー、前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムの周面から離す方向に付勢する復帰手段、及び前記固定部材に設けられ且つ前記復帰手段の力に抗して前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムに押圧する作動機構を具備するドラムブレーキにおいて、前記ブレーキシューの前記ライニングの長手方向両側部は、滑り速度が大きいほど摩擦係数が大きい特性（以下、「正の摩擦係数特性」という）を有する摩擦材で形成されていると共に、前記ブレーキシューの前記摩擦材で形成されている部分以外の前記ライニングの部分は、滑り速度が大きいほど摩擦係数が小さい特性（以下、「負の摩擦係数特性」という）を有する摩擦材で形成されていることを特徴とするドラムブレーキに関する。
【００１０】
大きな騒音を出すブレーキ鳴きは、ブレーキドラムとライニングとの滑り速度が低下して、滑り特性が不安定、即ち摩擦係合力の変動が大きくなり易いときに生じやすい。この発明によるドラムブレーキでは、上記のように、ブレーキ鳴きを生じている状態では振動が大きくなるブレーキシューのリム側部に対応するライニングの長手方向両側部を正の摩擦係数特性を有する摩擦材で形成したので、回転するブレーキドラムにブレーキシューが押圧されて制動が開始された制動初期においては、摩擦係合力は安定していて且つブレーキドラムとこの摩擦材で形成されたライニング部分との間の摩擦係数は大きく、充分な制動力が得られる。制動が進行してブレーキドラムの回転速度、即ちブレーキドラムとライニングとの間の滑り速度が低下した状態では、上記摩擦材の摩擦係数は低下する。そのため、ライニングがブレーキドラムに対して摩擦的に係合する力が弱くなり、それに伴って摩擦係合力の変動も小さくなって滑り特性の不安定さが軽減され、ブレーキ鳴きの原因となる振動を生じ難くなり、結果として、ブレーキ鳴きの発生が抑制される。
【００１１】
リーディング側のブレーキシューは、ブレーキドラムの周面に及ぼすライニングの摩擦力がトウ部、即ち、回転するブレーキドラムが回入して来る側の部分からヒール部、即ち、ブレーキシューが固定部材に支持され且つ回転するブレーキドラムが回出する側の部分へと、次第に大きくなるというサーボ効果を有している。ブレーキ鳴きの原因の一つとして、ブレーキドラムがブレーキ熱等で変形して、リーディング側のブレーキシューのトウ部がブレーキドラムに対して摩擦係合する力が変動し、ブレーキシューが周方向中央部を節とする曲げ振動を生じる現象が挙げられる。この発明によるドラムブレーキにおいては、ブレーキシューのライニングの少なくとも長手方向一端部は、正の摩擦係数特性を有する摩擦材で形成される。このような構成とすることにより、ブレーキドラムの回転数が低下してきた制動終期にブレーキシューがブレーキドラムに強く押圧されても、長手方向一端部においてはブレーキドラムに対する摩擦係合力が弱いので摩擦係合力が変動してもその変動幅は少ない。したがって、ブレーキシューが周方向中央部を節とする曲げ振動の発生が抑えられ、この曲げ振動に起因するブレーキ鳴きの発生が抑えられる。
【００１２】
正の摩擦係数特性を有する摩擦材で形成される部分以外のライニングの部分は、逆の摩擦係数特性を有する摩擦材、即ち、従来のライニングとしてよく用いられている滑り速度が大きいほど摩擦係数が小さい特性を有する摩擦材で形成される。このように、ブレーキシューのライニングを従来のライニングと併用したハイブリッドライニングとすることによって、上記（１）（２）の特性を有するライニングが抱えているところの、特に滑り速度が低下してきたときのブレーキ効力が低く、また、ライニング摩耗寿命が短く、機械的な強度が低いという欠点が従来のライニングによって補われ、ブレーキに要求されるブレーキ鳴き防止以外の特性、即ち滑り速度が低下したときの充分な制動力、ライニングの摩耗寿命、及び機械的な強度が確保される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明の実施例を説明する。図１はこの発明によるドラムブレーキの概略斜視図であり、ブレーキドラム、及びこのブレーキドラムからブレーキドラムの回転軸方向に引出したブレーキシューのみを示した図である。図１では作動機構やアンカー等の諸部品を省略して記載しているが、ドラムブレーキ自体については図４について説明したものと実質的に同等であり、再度の説明を省略する。なお、ブレーキシューのアンカーに対する図示の支持構造は、アンカーピン（図示せず）を用いてブレーキシューを回動支持する形式のものである。アンカーピンは、ブレーキシュー１０のウェブ１２の一端側に設けた孔に通されて固定部材に取り付けられる。
【００１４】
図１に示されているドラムブレーキは、図中の矢印の方向を主たる回転方向とするブレーキドラム１の内周面に対して摩擦係合される一対のブレーキシュー１０，１６を備えた内拡式ドラムブレーキである。ブレーキシュー１０はリーディング側のブレーキシューであり、ブレーキシュー１６はトレーリング側のブレーキシューである。ブレーキシュー１０は、ブレーキドラム１のブレーキ面に沿うように周方向に延びるように彎曲した帯状の板からなるリム１１と、リム１１の内面に設けられ且つ溶接等の手段によりリム１１と一体構造とされた弓形のウェブ１２と、リム１１の他方の周面に接着等の手段により取り付けられ且つブレーキドラムの周面と摩擦係合するライニング１３を有している。
【００１５】
ライニング１３は、ブレーキシュー１０の長手方向、即ちドラムブレーキ１に装着された状態ではブレーキドラム１の回転方向に沿う方向の両側部のライニング部分１４と、ライニング部分１４間に挟まれた長手方向中央部のライニング部分１５とから構成されている。ライニング部分１４は、ブレーキシュー１０が図５に示すような振動モードで振動したとすると振幅が大きくなるリム１１の側部に対応して設けられている。ライニング部分１４は、正の摩擦係数特性を有する摩擦材であり、例えば、カーボン繊維が主体でガラス繊維を極力少なくした材料で成形されている。
【００１６】
一方、ライニング部分１５は、ブレーキシュー１０が図５に示すような振動モードで振動したとすると振幅が比較的小さく維持されるブレーキシュー１０のリム１１の長手方向中央部に対応して設けられている。ライニング部分１５は、従来の摩擦特性、即ち滑り速度が大きいほど摩擦係数が小さくなる負の摩擦係数特性を有する摩擦材であり、例えば、ガラス繊維が主体の材料で成形されている。なお、正の摩擦係数特性を有するライニング部分１４がライニング１３の全面積に占める割合は、制動力を確保しつつブレーキ鳴きを抑制するためには、２０〜３０％（したがって、負の摩擦係数特性を有するライニング部分１５が占める面積の割合は７０〜８０％）であることが好ましい。
【００１７】
ブレーキドラム１の回転数が高い制動初期には、ブレーキシュー１０のライニング１３のうち長手方向中央部のライニング部分１５は摩擦係数が小さいが、長手方向両側部のライニング部分１４は摩擦係数が大きいので充分な制動力を確保することができる。また、ブレーキドラム１の回転数が高い状態では、摩擦係数が高くなるライニング部分１４であっても大きなブレーキ鳴きが生じる可能性は低い。
【００１８】
ブレーキドラム１の回転数が低下する制動終期においては、ブレーキシュー１０のリム１１の長手方向中央部の振動の規模は、振動が生じたとしてもリム１１の側部の振動よりも少ない。したがって、ライニング部分１５とブレーキドラム１との間の摩擦係数が大きくなっていても、ブレーキシュー１０はブレーキ鳴きを生じることはなく、却ってライニング部分１５が分担する制動力が大となって制動力を確保することができる。
【００１９】
一方、ライニング部分１４は、制動終期にはブレーキドラム１との間の摩擦係数が小さくなるので制動力の分担は小さくなるが、それに応じて、ブレーキシュー１０のリム１１を図５に示すように振動させる力も小さくなくなる。即ち、ブレーキシュー１０が図５に示すように振動するとしたときに振幅が大きくなるリム１１の側部に対応するライニング部分１４は、正の摩擦係数特性を有する摩擦材で形成されていて、ブレーキドラム１の回転数が低下してブレーキ鳴きを生じやすい制動終期においてブレーキドラム１との摩擦係合力が小さい。そのため、摩擦係合力の変動は、生じても小さな変動に抑えられ、ブレーキシュー１０に振動を生じさせるものとはならず、結果として、ブレーキ鳴きが防止される。
【００２０】
図２には、この発明によるドラムブレーキに適用されるブレーキシューの別の例が示されている。図２は、ブレーキシューをライニング側から見た正面図である。このブレーキシュー２０は、リム２１のブレーキドラム側の面にライニング２２を設けたものである。ブレーキシュー２０の幅方向両側のライニング部分２３のみならず、ライニング２２の長手方向一端部であるライニング部分２４も、前記ブレーキシューのライニングの正の摩擦係数特性を有する摩擦材で形成されている。
【００２１】
ライニング部分２４は、ブレーキシュー２０のトウ部分に対応して配置されている。ライニング部分２３とライニング部分２４とを除くライニング部分２５は、従来の負の摩擦係数特性を有する摩擦材で形成されている。ブレーキドラムの回転数が低下する制動終期において、長手方向両側部のライニング部分２３のブレーキドラム１に対する摩擦係合力は、図１に示した実施例の場合と同様に小さく、したがってその摩擦係合力の変動も小さく、ブレーキシュー２０に振動を生じさせることがない。また、ライニング２２の長手方向一端部であるライニング部分２４がブレーキドラム１に強く押圧されても、ライニング部分２４とブレーキドラム１との間に生じる摩擦係合力は弱く、したがってその摩擦係合力の変動も少ない。その結果、従来のブレーキシューで生じていたような、ブレーキシューの周方向中央部を節とする曲げ振動は、大きくなることがなく、ブレーキシューのトウ部分の振動を原因とするブレーキ鳴きの発生も抑えられる。
【００２２】
この発明によるドラムブレーキを、内拡式ドラムブレーキに適用されるブレーキシュー、特に、ブレーキドラムが回入して来る側のブレーキシューであるリーディング側ブレーキシューのライニングに正の摩擦係数特性を有する摩擦材を適用した例を挙げて説明したが、この発明によるドラムブレーキは、ブレーキドラムが回出する側のブレーキシューであるトレーリング側ブレーキシューのライニングに同様の対策を施したものであってもよい。また、この発明によるドラムブレーキは、リーディングトレーリング式のドラムブレーキにかかわらず、ツーリーディング等の他の形式のドラムブレーキに適用することができるのも明らかである。ブレーキシューの固定部材に対する支持については、アンカーピンを用いた固定式として説明したが、図４に示すような浮動式の構造による支持としてもよい。また、ブレーキシューのライニングの長手方向一端部をブレーキシューのトウの部分に対応しているものとして説明したが、ブレーキドラムの回転方向（例えば、車両の後進時には逆の回転方向となる）や、ドラムブレーキの形式等を考慮すれば、ブレーキシューのライニングの長手方向一端部はブレーキシューのヒール部分に対応するものを除外するものではない。更に、この発明によるドラムブレーキは、ブレーキドラムの外周面をブレーキ面とする外締式のドラムブレーキにも適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この発明によるドラムブレーキは、ブレーキシューのライニングの長手方向両側部は、滑り速度が大きいほど摩擦係数が大きい特性を有する摩擦材で形成されているので、ブレーキ鳴きを生じやすい制動の終期では、振動が大きく現れ易いブレーキシューのリムの側部において、ブレーキシューのライニングとブレーキドラムとの間の摩擦係合力を小さくし、それによって摩擦係合力の変動も小さくして、ブレーキシューの振動が大きくならないようにした。したがって、ブレーキ鳴きを防止でき、運転者等の車両の周囲にいる人に不快感を与えることがない。また、前記長手方向両側部以外の前記ライニングの部分は、滑り速度が大きいほど摩擦係数が小さい特性を有する摩擦材で形成されているので、ブレーキに要求されるブレーキ鳴き防止以外の特性、即ち滑り速度が低下したときの充分な制動力、ライニングの摩耗寿命、及び機械的な強度が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるドラムブレーキの一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】この発明によるドラムブレーキに適用されるブレーキシューの別の例を示す正面図である。
【図３】ライニングの滑り速度に対する摩擦特性を示すグラフである。
【図４】ドラムブレーキの一例を示す正面図である。
【図５】従来のブレーキシューの振動モードを示す図である。
【符号の説明】
１      ブレーキドラム
２      バッキングプレート
３      アンカー
４，５  ブレーキシュー
６      リターンスプング
７      ホイールシリンダ
１０，２０  ブレーキシュー
１３      ライニング
１４，１５  ライニング部分
２２      ライニング
２３，２４，２５  ライニング部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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