(57)【要約】【課題】鳴きの発生を効果的に防止し得るディスクブレーキ装置及び後調整にて鳴きの発生を防止可能なディスクブレーキ装置並びに鳴きの発生を効果的に防止し得るディスクブレーキ装置の制動方法を提供する。【解決手段】ピストン１１及びキャリパ爪１２を含む押圧手段によりディスクブレーキプレート２の外周部の両側に配置したブレーキパッド４、５をディスクブレーキプレート２側へ押圧し、両ブレーキパッド４、５間にディスクブレーキプレート２を挟持して制動力を作用させるディスクブレーキ装置１において、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布をディスクブレーキプレート２の半径方向に対して部分的に不均一に設定した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧手段によりディスクブレーキプレートの外周部の両側に配置したブレーキパッドをディスクブレーキプレート側へ押圧し、両ブレーキパッド間にディスクブレーキプレートを挟持して制動力を作用させるディスクブレーキ装置において、
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一に設定したことを特徴とするディスクブレーキ装置。
【請求項２】
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向の内周側と外周側の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように設定した請求項１記載のディスクブレーキ装置。
【請求項３】
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドのリーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定した請求項１又は２記載のディスクブレーキ装置。
【請求項４】
両ブレーキパッドに対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレートの周方向に対するブレーキパッドの中心よりもトレーリング側に位置させた請求項３記載のディスクブレーキ装置。
【請求項５】
前記ブレーキパッドの裏板に作用する押圧手段の押圧荷重の分布を調整して、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布を設定した請求項１〜４のいずれか１項記載のディスクブレーキ装置。
【請求項６】
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布の高面圧側へ行くにしたがって前記ブレーキパッドの硬さを段階的或いは連続的に硬く設定した請求項１〜５のいずれか１項記載のディスクブレーキ装置。
【請求項７】
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布の高面圧側へ行くにしたがって前記ブレーキパッドの摩擦係数を高く設定した請求項１〜６のいずれか１項記載のディスクブレーキ装置。
【請求項８】
押圧手段によりディスクブレーキプレートの外周部の両側に配置したブレーキパッドをディスクブレーキプレート側へ押圧し、両ブレーキパッド間にディスクブレーキプレートを挟持して制動力を作用させるディスクブレーキ装置において、
前記両ブレーキパッドに対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレートの周方向に対するブレーキパッドの中心よりもトレーリング側に位置させた、
ことを特徴とするディスクブレーキ装置。
【請求項９】
ディスクブレーキプレートの両面外周をブレーキパッドで挟持押圧して制動するディスクブレーキ装置において、
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一になるように、ブレーキパッドをディスクブレーキプレートに圧接させながら制動する、
ことを特徴とするディスクブレーキ装置の制動方法。
【請求項１０】
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向の内周側と外周側の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように、ブレーキパッドをディスクブレーキプレートに圧接させながら制動する請求項９記載のディスクブレーキ装置の制動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や自動二輪車などで用いられるディスクブレーキ装置及びディスクブレーキ装置の制動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や自動二輪車などで用いられるディスクブレーキ装置において、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドのディスクブレーキプレートの入口側（以下、リーディング側と称する）の面圧が、ブレーキパッドに対するディスクブレーキプレートの出口側（以下、トレーリング側と称する）の面圧よりも高くなると、制動時に鳴きが発生することが知られている。
【０００３】
このようなディスクブレーキ装置の鳴きを防止するため、ブレーキパッドの裏板と、ピストンやキャリパ爪などのパッド押圧部材との間に、切欠シムや凸部付きシムなどの面圧分布調整シムを介装し、パッド押圧部材の押圧面の一部を浮かせることによって、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布を調整したディスクブレーキの鳴き防止装置（例えば、特許文献１参照。）や、ピストンのパッド押圧面のディスクロータ回入側端部と対向するディスクロータ半径方向の溝を裏板の背面に形成し、ピストンから裏板に加えられるディスクロータ軸方向の荷重に対する裏板のディスクロータ回入側端部の曲げ剛性を低くし、摩擦材のディスクロータ回入側端部の面圧の好ましくない増加を回避するようになしたディスクブレーキ用パッド（例えば、特許文献２参照。）などが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９３８０３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２７５７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１、２に記載の技術によっても、ディスクブレーキ装置の鳴きをかなり防止できるものの、制動条件が悪くなると鳴きの発生が観られ、十分な問題解決には至っていないのが実状であった。また、パッドの構成を変更するなど、ディスクブレーキ装置の構成を部分的に変更する必要があることから、既に装備されているディスクブレーキ装置への適用が困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、鳴きの発生を効果的に防止し得るディスクブレーキ装置及び後調整にて鳴きの発生を防止可能なディスクブレーキ装置並びに鳴きの発生を効果的に防止し得るディスクブレーキ装置の制動方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る第１のディスクブレーキ装置は、押圧手段によりディスクブレーキプレートの外周部の両側に配置したブレーキパッドをディスクブレーキプレート側へ押圧し、両ブレーキパッド間にディスクブレーキプレートを挟持して制動力を作用させるディスクブレーキ装置において、
前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一に設定したものである。
【０００８】
この第１のディスクブレーキ装置では、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一に設定しているので、偏磨耗や熱変形等によりブレーキパッドのリーディング側の面圧が高くなった場合でも効果的に鳴きを防止できる。
【０００９】
特に、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向の内周側と外周側の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように設定することで、鳴きの発生を効果的に防止できる。
【００１０】
また、ディスクブレーキプレートとブレーキパッド間におけるスティックスリップによる鳴きの発生を防止するため、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドのリーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定することが好ましい。具体的には、両ブレーキパッドに対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレートの周方向に対するブレーキパッドの中心よりもトレーリング側に位置させることにより、スティックスリップの発生を未然に防止して鳴きの発生を防止できる。
【００１１】
ブレーキパッドの面圧分布を調整する方法としては、前記ブレーキパッドの裏板に作用する押圧手段の押圧荷重の分布を調整して、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布を設定する方法や、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布の高面圧側へ行くにしたがって前記ブレーキパッドの硬さを段階的或いは連続的に硬く設定する方法や、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布の高面圧側へ行くにしたがって前記ブレーキパッドの摩擦係数を高く設定する方法などを採用できる。
【００１２】
本発明に係る第２のディスクブレーキ装置は、押圧手段によりディスクブレーキプレートの外周部の両側に配置したブレーキパッドをディスクブレーキプレート側へ押圧し、両ブレーキパッド間にディスクブレーキプレートを挟持して制動力を作用させるディスクブレーキ装置において、
前記両ブレーキパッドに対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレートの周方向に対するブレーキパッドの中心よりもトレーリング側に位置させたものである。
【００１３】
この第２のディスクブレーキ装置では、ブレーキパッドに対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレートの周方向に対するブレーキパッドの中心よりもトレーリング側に位置させることにより、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドのリーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定して、ディスクブレーキ装置の鳴きの発生を効果的に防止できる。また、この第２のディスクブレーキ装置では、押圧手段を構成するピストン及びキャリパの位置を調整することで、鳴きの発生を防止できるので、既に装備されているディスクブレーキ装置に対しても適用することができる。
【００１４】
本発明に係るディスクブレーキ装置の制動方法は、ディスクブレーキプレートの両面外周をブレーキパッドで挟持押圧して制動するディスクブレーキ装置において、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一になるように、ブレーキパッドをディスクブレーキプレートに圧接させながら制動するものである。
【００１５】
この制動方法においては、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一になるように、ブレーキパッドをディスクブレーキプレートに圧接させながら制動するので、偏磨耗や熱変形等によりブレーキパッドのリーディング側の面圧が高くなった場合でも効果的に鳴きの発生を防止できる。
【００１６】
具体的には、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向の内周側と外周側の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように、ブレーキパッドをディスクブレーキプレートに圧接させながら制動することで、鳴きの発生を効果的に防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図２に示すように、ディスクブレーキ装置１は、図示外のホイールに固定されるディスクブレーキプレート２と、車体側に固定支持されるディスクブレーキ装置本体３とを備え、ディスクブレーキ装置本体３の１対のブレーキパッド４、５でディスクブレーキプレート２の外周部を押圧挟持することにより、ディスクブレーキプレート２に制動力を付与するように構成されている。但し、図２は、後述する試験機にディスクブレーキ装置１を組み付けた状態を示すものである。
【００１８】
ディスクブレーキプレート２は、耐磨耗性に優れたステンレス鋼や炭素鋼などの金属材料からなる略円板状の部材で構成されている。図１に示すディスクブレーキプレート２の外周部には、制動性能の向上や安定化、冷却性能やウォーターリカバリー性の向上、重量軽減などを図るため、複数の貫通孔６が所定のパターンで形成され、中央部にはホイールへの取付用のボルト孔７や、重量軽減用の図示外の軽減孔が形成されている。本発明に適用可能なディスクブレーキプレート２としては、図１に示すような１枚ものの金属板からなるディスクブレーキプレートを好適に採用できるが、その他の構成、例えばブレーキパッド４、５に対面する外周側の制動部と、ホイールへの固定用の中央部側のハブ部とに分割構成して、両者をフローティング支持したものを採用することも可能である。また、貫通孔６や取付孔や軽減穴の個数や配置は任意に設定可能である。
【００１９】
ディスクブレーキ装置本体３は、図２に示すように、ディスクブレーキプレート２の外周部を跨ぐように設けられるキャリパ１０と、ディスクブレーキプレート２の外周部に対面するようにキャリパ１０に内装したピストン１１と、ディスクブレーキプレート２を挟んでピストン１１とは反対側にキャリパ１０と一体的に設けたキャリパ爪１２と、ピストン１１とキャリパ爪１２間においてディスクブレーキプレート２の外周部の両側に配置されるブレーキパッド４、５とを備え、一方のブレーキパッド４をピストン１１により押圧し、他方のブレーキパッド５をキャリパ爪１２で受け止めることで、両ブレーキパッド４、５間にディスクブレーキプレート２の外周部を挟持して制動力を作用させるように構成したものである。尚、ピストン１１及びキャリパ爪１２などが押圧手段に相当する。
【００２０】
ただし、ディスクブレーキ装置本体３としては、ブレーキパッド４、５と、それをディスクブレーキプレート２の外周部に押圧する押圧手段を備えたものであれば、任意の構成のものを採用できる。例えば、キャリパ爪１２に代えて、ディスクブレーキプレートの両側においてキャリパに１対のピストンを対面状に設け、両ピストンによりブレーキパッドをディスクブレーキプレート側へ押圧して制動力を作用させるように構成したものや、ディスクブレーキプレートの周方向に複数のピストンを配置したものや、ピストンと併用して或いはピストンに代えてブレーキパッドを押圧する電動アクチュエータを備えたものなどを採用できる。
【００２１】
本発明の第１のポイントは、前述のようなディスクブレーキ装置１において、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布をディスクブレーキプレート２の半径方向に対して部分的に不均一に設定した点にある。より具体的には、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布をディスクブレーキプレート２の半径方向の内周側部分と外周側部分の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように設定したものである。このように設定することで、図１５（ｊ）（ｋ）及び表２に示すように、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５のリーディング側の面圧を高く設定した場合においても鳴きの発生が防止される。
【００２２】
ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧調整のための具体的な方法としては、ブレーキパッド４、５の裏板４ａ、５ａに作用する押圧手段の押圧荷重の分布を調整して、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布を設定する方法と、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布の高面圧側へ行くにしたがってブレーキパッド４、５の硬さを段階的或いは連続的に硬く設定する方法と、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布の高面圧側へ行くにしたがってブレーキパッド４、５の摩擦係数を高く設定する方法などを採用できるが、これ以外の方法により調整することも可能である。
【００２３】
ブレーキパッド４、５の裏板４ａ、５ａに作用する押圧手段の押圧荷重の分布を調整する場合には、例えば図１１に示すように、裏板４ａ、５ａのうちの面圧を高めたい部分に対して金属製の小板８、９を固定し、この小板８、９をピストン１１及びキャリパ爪１２で押圧することになる。
【００２４】
尚、従来の技術の欄で説明したように、鳴きの発生は、基本的には、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５のリーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定すると抑制されるので、ディスクブレーキプレート２に対するブレーキパッド４、５の面圧分布をディスクブレーキプレート２の半径方向の内周側と外周側の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように設定しつつ、リーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定してもよい。
【００２５】
本発明の第２のポイントは、前述のようなディスクブレーキ装置１において、両ブレーキパッド４、５に対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレート２の周方向に対するブレーキパッド４、５の中心よりもトレーリング側に位置させた点にある。
【００２６】
具体的には、図１６に示すように、ブレーキパッド４、５の裏板４ａ、５ａに対するピストン１１及びキャリパ爪１２の押圧中心Ｐ１を、ディスクブレーキプレート２の周方向に対するブレーキパッド４、５の中心Ｐ２よりも、ディスクブレーキプレート２の中心角において角度θだけトレーリング側に位置させることになる。角度θは、ピストン１１及びキャリパ爪１２が全面的に裏板に当接する範囲内であれば任意に設定可能である。
【００２７】
このように構成することで、ディスクブレーキ装置１の構造を変更することなく、鳴きの発生を防止できるので、車両等に既に搭載されているディスクブレーキ装置１に対してもピストン１１及びキャリパ爪１２の位置を調整することで、鳴きの発生を効果的に防止できる。
【００２８】
次に、鳴き発生のメカニズムを解明するために行った研究について説明する。
本試験で用いたディスク（ディスクブレーキプレート：直径２９２．１ｍｍ、厚さ５．０８ｍｍ）２の形状を図１に示す。また台上試験機の概略図を図２に示す。ギアドモータ２０を用いてディスク２を回転させ、油圧ポンプ２１で制動力を負荷した。実機の場合、高速スリップ状態から短時間で停止状態に移行する過程で鳴きが発生する。しかし本実験ではディスク２の回転数を一定にし、ディスク２とパッド（ブレーキパッド）４、５を連続スリップ状態にして定常的に鳴きを発生させた。発生した鳴き音を精密騒音計２２で測定し、ＦＦＴアナライザ２３で周波数分析した。またサーモグラフィ２４を設置し、制動中のディスク表面の温度を測定した。
【００２９】
１．１  試験方法
鳴きが発生する状態のディスクとパッドを用い、ブレーキ油圧とピストン直径及びパッド面積から求めたパッド上の平均接触面圧ＰＡＶと鳴きの発生有無及び音圧レベルとの関係を調べた。ディスク回転数は１５ｒｐｍとした。平均接触面圧（ＰＡＶ）は０．３８，０．７５，１．１，１．５，１．９，２．３，２．６，３．０ＭＰａとした（それぞれブレーキ油圧Ｐ＝０．５，１．０，１．５，２．０，２．５，３．０，３．５，４．０ＭＰａに相当）。このとき、ブレーキ油圧が所定の値に達するには一定時間が必要である。そこでまずブレーキ油圧を負荷し、油圧が所定の値に達した後にディスクを回転させた。また図３のように、アーム２５とロードセル２６を用いて制動トルクを測定し、式（１）を用いてパッドの摩擦係数μをパソコン２７にて導出した。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
１．２  鳴きの音圧レベル及び周波数
ブレーキ油圧（Ｐ）を変化させて平均接触面圧（ＰＡＶ）と鳴きの発生有無及びその音圧レベルとの関係を調べた結果、平均接触面圧ＰＡＶ＝０．３８ＭＰａ（ブレーキ油圧Ｐ＝０．５ＭＰａ）のとき鳴きは発生せずＰＡＶ＝０．７５〜３．０ＭＰａ（ブレーキ油圧Ｐ＝１．０〜４．０ＭＰａ）の範囲では発生した。平均接触面圧（ＰＡＶ）とディスク回転後６０秒間に発生した鳴きの最大音圧レベル（ＳＰＬ：Ｓｏｕｎｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）との関係を図４に示す。本研究のブレーキ油圧の範囲では、平均接触面圧（ＰＡＶ）を大きくするほど鳴きの最大音圧レベルは高くなり、その値は一定の値に近づいた。
【００３２】
また、鳴きの周波数は平均接触面圧によらず全て約４９００Ｈｚであった。鳴きの周波数成分とハンマリング試験により調べたブレーキシステム（ディスクブレーキ装置本体３）の固有振動数との関係を図５に示す。この図より鳴きの周波数成分はブレーキシステムの持つ固有値の一つと一致することがわかる。これよりブレーキ部品単体の共振ではなく、ブレーキシステム自体の共振が鳴き発生の原因といえる。
【００３３】
次に鳴きの音圧レベルの定常性に注目する。平均接触面圧ＰＡＶ＝０．７５（ブレーキ油圧Ｐ＝１．０ＭＰａ）以上の場合について、ディスク回転開始から６０秒間の鳴き音圧（周波数４９５０Ｈｚ成分）の時間変化を図６に示す。平均接触面圧が低い順に（ａ）〜（ｇ）としている。
【００３４】
平均接触面圧（ＰＡＶ）が低い（ａ），（ｂ）場合、鳴きの音圧レベルは時間的に大きく変動し、鳴き現象に定常性がないことがわかる。一方平均接触面圧がＰＡＶ＝１．５ＭＰａ（Ｐ＝２．０ＭＰａ）以上の（ｃ）〜（ｇ）の場合、ディスク回転後ある程度の時間（約２５〜５秒程度）経過後に音圧レベルがほぼ一定となった。しかし面圧をある程度以上に大きくすると（図（ｄ）〜（ｇ））、ディスク回転後６０〜３０秒後に鳴きが消滅した。音圧レベルが最後に８０ｄＢを示した時間を鳴きの消滅時間と定義し、平均接触面圧（ＰＡＶ）と鳴き消滅時間の関係を図７に示す。
【００３５】
ディスク回転後から鳴きが消滅するまでの時間は、平均接触面圧（ＰＡＶ）が高いほど短くなった。また鳴き消滅時のディスク表面温度は全て約９０度付近であったことから、鳴きが消滅した原因として、温度の影響が考えられる。一般的に車両用ブレーキパッドの摩擦係数は温度と共に上昇し、ある温度以上になると次第に低下していく温度特性を持っている。
【００３６】
またブレーキの構造上、制動中に発生する力はパッドに作用する摩擦力のみであり、摩擦力が鳴きの発生をもたらす根本的な原因であることは明らかである。これらのことから、制動によりディスクの温度が上昇し、この温度上昇に伴いパッドに作用する摩擦力の低下したことが影響して鳴きが消滅したものと考えられる。そこでパッドの平均接触面圧が１．９ＭＰａの場合について、ディスク回転後６０秒間の摩擦係数及びディスク表面温度を測定した。その結果を鳴きの音圧レベルと合わせて図８に示す。
【００３７】
これを見ると、鳴きが消滅した時間帯では摩擦係数は低下していないことがわかる。図９は測定時間を延長して測定した摩擦係数であるが、実際に摩擦係数が低下し始めるのはディスク回転後１００秒（ディスク表面温度は約１１０度）であった。これより摩擦力の低下が原因で鳴きが消滅したのではないと考えられる。
【００３８】
鳴きが消滅した他の原因として、パッドの磨耗や温度上昇に伴う材質の軟化に伴ってパッドとディスクの接触状態が変化したことが考えられる。また、平均接触面圧が０．７５ＭＰａ以上の場合でも鳴きが発生しない場合も確認でき、このときのディスク表面の温度分布を調べた。その結果を図１０に示す。これより、鳴きが発生する場合としない場合とでディスク表面の最高温度と、その最高温度となっているディスク半径、及び温度勾配が異なることが分かる。これらのことよりパッドの面圧分布が鳴きの発生有無を左右すると考えられる。
【００３９】
２．パッドの面圧分布と鳴きの発生有無、音圧レベルの関係
２．１  実験方法
図１１に示すようにパッドのバックプレート（裏板４ａ、５ａ）に厚さ０．３ｍｍの小板８、９を取り付け、板の取り付け位置を変化させてバックプレートとピストンの接触位置を変えた。これによりディスクの半径方向及び円周方向の接触面圧分布を変化させた。面圧分布の測定にはＦＵＪＩＦＩＬＭ社製プレスケールを使用した。
【００４０】
２．２  面圧分布と鳴きの関係
小板の取り付け位置及びそのときのアウタパッドの面圧分布を図１２に示す。さらに、それぞれの場合について鳴きの発生有無及び最大音圧レベルを表１に示す。それぞれ図の右側はディスクが進入してくるリーディング側（Ｌ）、左側はディスクが出ていくトレーリング側（Ｔ）である。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
まずディスク半径方向面圧分布の条件の違い（図１２（ａ）〜（ｅ））について見ると、ディスク半径方向の面圧分布を変化させるだけではどの場合も鳴きは発生しなかった。次にディスク円周方向の条件の違い（図１２（ｆ）〜（ｇ））について見ると、リーディング側のパッド面圧が高い場合にのみ鳴きは発生することがわかった。図１３のようにある物体が平面に対してある傾斜角θを持って接触し、この物体に対して垂直方向に押さえる力と水平方向の滑り力が作用する場合（幾何学的不安定性）、この物体は静摩擦力のためにたわむ。そしてこのたわみの復元力が静摩擦力以上になるとこの物体は滑って跳躍した後再び平面と接触し、その後固着−滑りを繰り返す運動を行う。この現象はスティックスリップと呼ばれ、本実験におけるパッドのリーディング側の面圧が高い（以下前当り状態と呼ぶことにする）という条件に当てはまる。この結果より、ディスクブレーキの鳴きはパッド振動における幾何学的不安定性によるスティックスリップ現象が大きな要因であると考えられる。
【００４３】
またこの理論では２物体間の静摩擦係数が低い場合，スティックスリップは発生しないことも知られている。そこで、異なる雰囲気湿度の条件（約５０％，約６０％）で制動試験を行い、制動中の平均摩擦係数と鳴きの関係を調べた。摩擦係数と鳴きの音圧レベルの測定結果を図１４に示す。パッドは前当り状態で平均接触面圧は０．３８ＭＰａ，ディスク回転数は１０ｒｐｍとした。
【００４４】
この結果より、雰囲気湿度が高いほど平均摩擦係数は高くなっており、平均摩擦係数が高いほど鳴きの音圧レベルは高いことが分かる．また鳴きの音圧レベルが高いときは摩擦係数の変動が大きくなっている。これは固着−滑りが発生していることが原因と考えられる。これらの結果からも幾何学的不安定性によるスティックスリップが鳴き発生の原因であるといえる。
【００４５】
次にリーディング側の面圧が高い状態でディスク半径方向の面圧分布を変化させて鳴きの有無及び音圧レベルを調べた。それぞれの場合の条件と面圧分布を図１５に示し、鳴きの発生有無及びその最大音圧レベルを表２に示す。鳴きが発生したのは条件（ｊ）、（ｋ）の場合であった。これらの結果よりパッド中心からややディスク内周寄りにかけて面圧を高くするとこの部分の摩擦力がパッドのスティックスリップを支配し、鳴きが発生することがわかった。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る第１のディスクブレーキ装置及びディスクブレーキ装置の制動方法によれば、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向に対して部分的に不均一に設定するという簡単な構成で、偏磨耗や熱変形等によりブレーキパッドのリーディング側の面圧が高くなった場合でも効果的に鳴きを防止できる。
【００４８】
特に、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドの面圧分布をディスクブレーキプレートの半径方向の内周側と外周側の少なくとも一方が途中部よりも高くなるように設定することで、効果的に鳴きの発生を防止できる。
【００４９】
また、前記ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドのリーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定すると、ディスクブレーキプレートとブレーキパッド間におけるスティックスリップによる鳴きの発生を防止できる。具体的には、両ブレーキパッドに対する押圧手段の押圧中心を、ディスクブレーキプレートの周方向に対するブレーキパッドの中心よりもトレーリング側に位置させることにより、スティックスリップの発生を未然に防止して鳴きの発生を防止できる。
【００５０】
本発明に係る第２のディスクブレーキ装置によれば、ディスクブレーキプレートに対するブレーキパッドのリーディング側の面圧をトレーリング側の面圧よりも低く設定して、ディスクブレーキ装置の鳴きの発生を効果的に防止できる。また、裏板に対するキャリパの位置をディスクブレーキプレートの周方向に調整することで鳴きの発生を防止できるので、既に装備されているディスクブレーキ装置に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスクブレーキプレートの正面図
【図２】ディスクブレーキ装置の試験装置の概略説明図
【図３】摩擦係数を導出するための測定装置の概略説明図
【図４】平均接触面圧と鳴きの最大音圧レベルの関係を示すグラフ
【図５】鳴き周波数成分とハンマリング試験により調べたブレーキシステムの固有振動数との関係を示すグラフ
【図６】（ａ）〜（ｇ）は各平均接触面圧におけるディスク回転開始から６０秒間の鳴き音圧の時間的変化を示すグラフ
【図７】平均接触面圧と鳴き消滅時間の関係を示すグラフ
【図８】ディスク回転後６０秒間の摩擦係数及びディスク表面温度と鳴き音圧レベルとの関係を示すグラフ
【図９】ディスク回転後の摩擦係数の変化を示すグラフ
【図１０】（ａ）（ｂ）は鳴きが発生ときと、鳴きが発生しなかったときのディスク表面の温度分布を示す説明図
【図１１】（ａ）（ｂ）は形状の異なる小板を取り付けた裏板の正面図
【図１２】（ａ）〜（ｇ）は小板の取り付け位置を変更した場合におけるアウタパッドの面圧分布の説明図
【図１３】スティックスリップのメカニズムの説明図
【図１４】（ａ）、（ｂ）は湿度５０％と湿度６０％のときの摩擦係数と鳴きの音圧レベルの測定結果を示すグラフ
【図１５】（ｈ）〜（ｌ）は小板の取り付け位置を変更した場合におけるアウタパッドの面圧分布の説明図
【図１６】他の構成のディスクブレーキ装置の説明図
【符号の説明】
１      ディスクブレーキ装置
２      ディスクブレーキプレート
３      ディスクブレーキ装置本体
４      ブレーキパッド      ４ａ    裏板
５      ブレーキパッド      ５ａ    裏板
６      貫通孔              ７      ボルト孔
８      小板                ９      小板
１０    キャリパ            １１    ピストン
１２    キャリパ爪
２０    ギアドモータ        ２１    油圧ポンプ
２２    精密騒音計          ２３    アナライザ
２４    サーモグラフィ      ２５    アーム
２６    ロードセル          ２７    パソコン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004347095.tif 000016
【図１２】
2004347095.tif 000017
【図１３】
2004347095.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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