(57)【要約】【課題】実車への組み付け状態に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握すると共に、当該組立体の固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整する方法を提供する。【解決手段】ディスクロータ１及びハブ２からなるブレーキディスク組立体を固定台１１上に保持し、停止しているディスクロータ１を加振ハンマ１４で一撃する。その際に発生する音波をマイク１５で捉え、それを周波数解析してブレーキディスク組立体の固有振動数を測定する。測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まっていないときには、ディスクロータ１を強制回転させ、切削バイト１３ａでロータ外周部に所定の切削加工を施すことにより、ブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクロータ及びハブを組み合わせてなるブレーキディスク組立体の固有振動数を測定する工程と、
測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ及びハブのうちの少なくとも一つに追加加工を施すことにより、当該組立体の固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスク組立体の固有振動数調整方法。
【請求項２】
ディスクロータ及びハブを組み合わせてなるブレーキディスク組立体の固有振動数を測定する工程と、
測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ又はハブを別のディスクロータ又はハブに交換して当該組立体における構成部品の組み合わせを替えることにより、当該組立体の固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスク組立体の固有振動数調整方法。
【請求項３】
ディスクロータ、ハブ及びブレーキキャリパを組み合わせてなるブレーキディスク組立体の固有振動数を、前記キャリパのパッドでディスクロータを押圧した状況下で測定する工程と、
測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ、ハブ及びブレーキキャリパのうちの少なくとも一つに追加加工を施すことにより、当該組立体の固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスク組立体の固有振動数調整方法。
【請求項４】
ディスクロータ、ハブ及びブレーキキャリパを組み合わせてなるブレーキディスク組立体の固有振動数を、前記キャリパのパッドでディスクロータを押圧した状況下で測定する工程と、
測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する工程とを備え、
前記修正工程では、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ、ハブ又はブレーキキャリパを別のディスクロータ、ハブ又はブレーキキャリパに交換して当該組立体における構成部品の組み合わせを替えることにより、当該組立体の固有振動数を修正することを特徴とするブレーキディスク組立体の固有振動数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキディスク組立体の固有振動数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスクブレーキの制動時のブレーキ鳴きを防止するために、ディスクブレーキの主要な構成部品であるディスクロータの固有振動数を管理する技術が種々提案されている。例えば特許文献１では、ディスクロータの板厚等を最適化することで摺動板部の曲げ剛性を調整し、制動時の面外方向固有振動数の変化による面内方向固有振動数との連成振動の発生を防止してブレーキ鳴きを防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７８０６４号公報（要約、請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固有振動数管理は、ディスクブレーキを構成している各構成部品ごとに行われており、システムとしてのディスクブレーキの固有振動数を直接的に管理するものではなかった。つまり、ブレーキシステムの一構成要素であるディスクロータ単体の固有振動数を正確に把握しても、車輌への組み付け時にそのロータと組み合わされるハブやキャリパ等の個性（形状、材質等）や、組み付け条件（ボルトの締付けトルクの大きさ等）によって、個々のディスクブレーキの固有振動数は異なってくる。それ故、個別の構成部品ごとに固有振動数の管理精度をいくら向上させても、車輌への実装後もブレーキ鳴きを必ず防止できるとは限らない。
【０００５】
また、ブレーキ鳴きは、ブレーキキャリパのパッドがディスクロータの摺動面を押圧したときに生じる現象であり、そのような発生条件を踏まえて、ディスクブレーキシステムの固有振動数を管理する方がより合理的と言える。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００６】
本発明の目的は、実車への組み付け状態に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握すると共に、当該組立体の固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整する方法を提供することにある。また、ブレーキ鳴き発生時の状況に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握すると共に、当該組立体の固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ディスクロータ及びハブを組み合わせてなるブレーキディスク組立体の固有振動数を測定する工程と、測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する工程とを備えたブレーキディスク組立体の固有振動数調整方法である。前記修正工程においてブレーキディスク組立体の固有振動数を修正するための具体的手法としては、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ及びハブのうちの少なくとも一つに追加加工を施すこと（請求項１）、又は、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ又はハブを別のディスクロータ又はハブに交換して当該組立体における構成部品の組み合わせを替えること（請求項２）があげられる。
【０００８】
第１発明の調整方法によれば、ディスクロータ及びハブを組み合わせてなるブレーキディスク組立体を固有振動数の直接的な測定対象とすることで、実車への組み付け状態に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握することができる。そして、把握された固有振動数が所定の許容範囲内に収まっていないときに、上記のような追加加工又は構成部品の組み替えを行うことにより、ブレーキディスク組立体としての固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。
【０００９】
第２の発明は、ディスクロータ、ハブ及びブレーキキャリパを組み合わせてなるブレーキディスク組立体の固有振動数を、前記キャリパのパッドでディスクロータを押圧した状況下で測定する工程と、測定された固有振動数がブレーキ鳴きを防止又は低減可能な許容範囲内に収まるようにブレーキディスク組立体の固有振動数を修正する工程とを備えたブレーキディスク組立体の固有振動数調整方法である。前記修正工程においてブレーキディスク組立体の固有振動数を修正するための具体的手法としては、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ、ハブ及びブレーキキャリパのうちの少なくとも一つに追加加工を施すこと（請求項３）、又は、測定された固有振動数が前記許容範囲内に収まっていないときに、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ、ハブ又はブレーキキャリパを別のディスクロータ、ハブ又はブレーキキャリパに交換して当該組立体における構成部品の組み合わせを替えること（請求項４）があげられる。
【００１０】
第２発明の調整方法によれば、ディスクロータ、ハブ及びブレーキキャリパを組み合わせてなるブレーキディスク組立体を固有振動数の直接的な測定対象とし且つブレーキキャリパのパッドでディスクロータを押圧した状況下で当該組立体の固有振動数を測定することで、実車への組み付け状態に近い状況であって、しかもブレーキ鳴き発生時の状況に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握することができる。そして、把握された固有振動数が所定の許容範囲内に収まっていないときに、上記のような追加加工又は構成部品の組み替えを行うことにより、ブレーキディスク組立体としての固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整（又は修正）することができる。
【００１１】
なお、請求項１及び３における「追加加工」としては、切削その他の、構成部品の形状や重量を変化させるような機械加工を例示できる。また、請求項１及び３における追加加工が、ブレーキディスク組立体を分解することなく組み立てたままの状態で行われること、は好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本件第１発明の実施に使用する装置および本件第１発明において固有振動数の測定対象となるブレーキディスク組立体の一例を示す。図１に示すように、ブレーキディスク組立体は、ベンチレーテッドタイプのディスクロータ１と、車軸側に取り付けられるハブ２とを少なくとも組み合わせたものである。ハブ２は、内側部材２ａと、外側部材２ｂと、内側及び外側部材間に介在されるハブベアリング２ｃとから構成されている。ディスクロータ１は、ハブの内側部材２ａの上端フランジ部に対してハブボルト３及びホイールナット４を用いて固定されている。
【００１３】
図１の装置は、固定台１１、回転駆動機構１２、切削機構１３、加振ハンマ１４、マイク１５、周波数解析ユニット１６及び制御ユニット１７を備える。
【００１４】
固定台１１は、ハブの外側部材２ｂを固定することでハブの内側部材２ａ及びディスクロータ１が回転可能な状態でブレーキディスク組立体を保持する。回転駆動機構１２は、駆動モータ１２ａ及びそれに作動連結された回転治具１２ｂからなり、回転治具１２ｂはブレーキディスク組立体のハブボルト３の先端部と係合して駆動モータ１２ａの回転力をディスクロータ１に伝達する。切削機構１３は、垂直方向にスライド可能な切削バイト１３ａを具備し、その切削バイト１３ａは回転するディスクロータ１の外周部に接触してロータ外周部の一部を削り取る。加振ハンマ１４は、ディスクロータ１の外縁部上方に配設されており、ディスクロータ１の摺動面を打撃することでロータを加振する。マイク１５は、ディスクロータ１の摺動面に対し非接触にて近接配置され、ロータ加振により発生した音波を検出しその波形を電気信号として出力する。周波数解析ユニット１６は、マイク１５が検出した音波の波形信号を増幅すると共に、その波形を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析し、その解析結果に基づいて固有振動数を算出する。
【００１５】
制御ユニット１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵したコンピュータ類似の演算処理ユニットであって、ＲＯＭに格納された制御プログラム及び周波数解析ユニット１６から提供される情報等に基づいて装置全体の制御を司る。具体的には、検査対象となっているブレーキディスク組立体が固有振動数の点で合格品か否かを判定したり、回転駆動機構１２、切削機構１３及び加振ハンマ１４に対して制御指令を出力したりする。
【００１６】
図１の装置を用いたブレーキディスク組立体の固有振動数の調整手順を以下に述べる。先ず、ブレーキディスク組立体を固定台１１と回転治具１２ｂとの間に設置する。このとき、駆動モータ１２ａは停止させ、ディスクロータ１から切削バイト１３ａを離間させておく。この状態で加振ハンマ１４によりディスクロータ１を一回打撃し、その際に発生する音波をマイク１５で検出する。そして、その音波を周波数解析してブレーキディスク組立体の固有振動数を算出する。
【００１７】
算出された固有振動数ｆ１が所定の許容範囲Δｆ１（図３のグラフのＰ＝０のときのΔｆ１参照）内であれば、そのブレーキディスク組立体は合格品と判定される。なお、許容範囲Δｆ１は、ブレーキ鳴きを防止又は低減可能な固有振動数の範囲として、実験等により予め確認されている範囲である。
【００１８】
これに対し、前記算出された固有振動数ｆ１が所定の許容範囲Δｆ１内にないときには、制御ユニット１７は追加加工を指示する。すると、回転駆動機構１２によりディスクロータ１が強制回転される。そして、回転中のディスクロータ１の外周部に対し切削バイト１３ａが当たるように位置制御され、ロータ外周部の一部が削り取られる。切削バイト１３ａのスライド量（即ちロータ外周部の切削量）は、許容範囲Δｆ１に対する固有振動数ｆ１のずれの大きさを指標とした目標スライド量算出式又は目標スライド量決定用マップデータに基づいて決定される。なお、目標スライド量決定用マップデータとは、例えば試作実験において把握されたロータ外周部の切削量と固有振動数の変化量との相関関係を、参照マップ形式のデータ群としてデータベース化したものをいう。
【００１９】
切削機構１３による追加加工の完了後、ディスクロータ１から切削バイト１３ａを離間させると共にディスクロータ１の回転を停止し、上記と同様にして再び加振ハンマ１４で加振してブレーキディスク組立体の固有振動数を再測定する。この再測定された固有振動数ｆ１’が所定の許容範囲Δｆ１内に収まっていることを確認してから、このブレーキディスク組立体を装置から取り外す。なお、固有振動数ｆ１’が依然として許容範囲Δｆ１内にないときには、再度、切削機構１３による追加加工を施してもよい。
【００２０】
第１実施形態によれば、個々のブレーキディスク組立体を固有振動数の直接的な測定対象とすることで、実車への組み付け状態に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握できると共に、必要に応じてディスクロータ１に追加加工を施すことにより、個々のブレーキディスク組立体ごとに固有振動数を修正することができる。
【００２１】
尚、図１の装置は、切削バイト１３ａによる追加加工によってブレーキディスク組立体の固有振動数を修正することを前提として、回転駆動機構１２及び切削機構１３を具備していたが、図１の装置から機構１２及び１３を取り除いたシンプルな構成の装置でも、本件第１発明を実施することができる。その場合には、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ１又はハブ２を別のディスクロータ１又はハブ２に交換して、当該組立体における構成部品の組み合わせを替えることにより、当該組立体の固有振動数を修正することになる。尚、「ハブ２の交換」には、ハブ全体をそっくりそのまま取り替える場合のみならず、ハブの構成要素の一部（例えばハブベアリング２ｃ）を取り替えることでハブ２を実質的に別物とする場合も含まれる。
【００２２】
（第２実施形態）
図２は、本件第２発明の実施に使用する装置および本件第２発明において固有振動数の測定対象となるブレーキディスク組立体の一例を示す。図２に示すように、ブレーキディスク組立体は、ベンチレーテッドタイプのディスクロータ１と、車軸側に取り付けられるハブ２と、ブレーキキャリパ５とを組み合わせたものである。ハブ２は、内側部材２ａと、外側部材２ｂと、内側及び外側部材間に介在されるハブベアリング２ｃとから構成されている。ディスクロータ１は、ハブの内側部材２ａの上端フランジ部に対してハブボルト３及びホイールナット４を用いて固定されている。ブレーキキャリパ５は、外部からの油圧供給によりディスクロータ１を挟圧可能な一対のパッド６を具備している。
【００２３】
図２の装置は、固定台１１、回転駆動機構１２、切削機構１３、加振ハンマ１４、マイク１５、周波数解析ユニット１６、制御ユニット１７、油圧ユニット１８及び油圧配管１９を備える。
【００２４】
この装置の構成要素１１〜１６は、前記第１実施形態の装置の構成要素１１〜１６と同じものである。油圧ユニット１８は、油圧配管１９を介してブレーキキャリパ５のシリンダ部と連結されており、キャリパ５に対しパッド作動用の油圧を供給する。制御ユニット１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵したコンピュータ類似の演算処理ユニットであって、ＲＯＭに格納された制御プログラム及び周波数解析ユニット１６から提供される情報等に基づいて装置全体の制御を司る。具体的には、検査対象となっているブレーキディスク組立体が固有振動数の点で合格品か否かを判定したり、回転駆動機構１２、切削機構１３、加振ハンマ１４及び油圧ユニット１８に対して制御指令を出力したりする。
【００２５】
図２の装置を用いたブレーキディスク組立体の固有振動数の調整手順を以下に述べる。先ず、ブレーキディスク組立体を固定台１１と回転治具１２ｂとの間に設置する。このとき、駆動モータ１２ａは停止させ、ディスクロータ１から切削バイト１３ａを離間させておく。その一方で、油圧ユニット１８からキャリパ５に油圧を供給し、一対のパッド６でディスクロータ１を所定の挟圧力ｐ２で挟圧する。この状態で加振ハンマ１４によりディスクロータ１を一回打撃し、その際に発生する音波をマイク１５で検出する。そして、その音波を周波数解析して、ブレーキディスク組立体の固有振動数を算出する。
【００２６】
算出された固有振動数ｆ２が所定の許容範囲Δｆ２内であれば、そのブレーキディスク組立体は合格品と判定される。なお、図３のグラフは、パッド６の挟圧力Ｐと、ブレーキ鳴きを防止又は低減可能な固有振動数との相関関係を実験等により把握した結果をまとめたものである。このグラフから、挟圧力Ｐの値に応じてブレーキ鳴きを防止又は低減可能な固有振動数の許容範囲が変化することがわかる。Ｐ＝ｐ２のときの固有振動数の許容範囲はΔｆ２である。
【００２７】
これに対し、前記算出された固有振動数ｆ２が所定の許容範囲Δｆ２内にないときには、制御ユニット１７は追加加工を指示する。すると、パッド６によるディスクロータ１の挟圧が解除され、回転駆動機構１２によりディスクロータ１が強制回転される。そして、回転中のディスクロータ１の外周部に対し切削バイト１３ａが当たるように位置制御され、ロータ外周部の一部が削り取られる。切削バイト１３ａのスライド量（即ちロータ外周部の切削量）は、許容範囲Δｆ２に対する固有振動数ｆ２のずれの大きさを指標とした目標スライド量算出式又は目標スライド量決定用マップデータに基づいて決定される。なお、目標スライド量決定用マップデータとは、例えば試作実験において把握されたロータ外周部の切削量と固有振動数の変化量との相関関係を、参照マップ形式のデータ群としてデータベース化したものをいう。
【００２８】
切削機構１３による追加加工の完了後、ディスクロータ１から切削バイト１３ａを離間させると共にディスクロータ１の回転を停止し、上記と同様に一対のパッド６によりディスクロータ１を所定の挟圧力ｐ２で挟圧した状態で、再び加振ハンマ１４で加振してブレーキディスク組立体の固有振動数を再測定する。この再測定された固有振動数ｆ２’が所定の許容範囲Δｆ２内に収まっていることを確認してから、このブレーキディスク組立体を装置から取り外す。なお、固有振動数ｆ２’が依然として許容範囲Δｆ２内にないときには、再度、切削機構１３による追加加工を施してもよい。
【００２９】
第２実施形態によれば、個々のブレーキディスク組立体を固有振動数の直接的な測定対象とし且つブレーキキャリパ５のパッド６でディスクロータ１を押圧した状況下で当該組立体の固有振動数を測定することで、実車への組み付け状態に近い状況であって、しかもブレーキ鳴き発生時の状況に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握することができる。そして、必要に応じてディスクロータ１に追加加工を施すことにより、個々のブレーキディスク組立体ごとに固有振動数を修正することができる。
【００３０】
尚、図２の装置は、切削バイト１３ａによる追加加工によってブレーキディスク組立体の固有振動数を修正することを前提として、回転駆動機構１２及び切削機構１３を具備していたが、図２の装置から機構１２及び１３を取り除いたシンプルな構成の装置でも、本件第２発明を実施することができる。その場合には、ブレーキディスク組立体を構成しているディスクロータ１、ハブ２又はブレーキキャリパ５を別のディスクロータ１、ハブ２又はブレーキキャリパ５に交換して当該組立体における構成部品の組み合わせを替えることにより、当該組立体の固有振動数を修正することになる。尚、「ハブ２の交換」には、ハブ全体をそっくりそのまま取り替える場合のみならず、ハブの構成要素の一部（例えばハブベアリング２ｃ）を取り替えることでハブ２を実質的に別物とする場合も含まれる。また、「ブレーキキャリパ５の交換」には、二つのパッド６の少なくとも一方を別のものに交換することも含まれる。
【００３１】
（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
上記第１及び第２実施形態では、切削バイト１３ａによる追加加工の対象をディスクロータ１の外周部としたが、ディスクロータ１の他部位（例えばハット部）を追加加工の対象としてもよい。また、ディスクロータ１以外の部品（例えば、ハブ２やブレーキキャリパ５）を追加加工の対象としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１及び２によれば、実車への組み付け状態に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握して、当該組立体の固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することができる。
【００３３】
請求項３及び４によれば、ブレーキ鳴き発生時の状況に近い測定状況の下でブレーキディスク組立体の固有振動数を把握して、当該組立体の固有振動数をブレーキ鳴きを防止又は低減可能な値に調整することができる。
【００３４】
請求項１〜４によれば、ブレーキディスク組立体を構成する個々の構成部品に品質ぶれ（即ち固有振動数のバラツキ）がある場合でも、車輌への組み付け状態を想定した組立体としての固有振動数を管理できるため、ブレーキ鳴きの防止又は低減といった最終目的を確実に達成できる。また、個々の構成部品単位での固有振動数管理の厳密性を緩和できるため、良質なブレーキディスク組立体を比較的安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の実施に使用する装置の概略を示す図。
【図２】第２発明の実施に使用する装置の概略を示す図。
【図３】ディスクロータに対する挟圧力と、ブレーキ鳴きを防止又は低減可能な固有振動数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ディスクロータ、２…ハブ、５…ブレーキキャリパ、６…パッド、１２…回転駆動機構、１３…切削機構、１４…加振ハンマ、１５…マイク、１６…周波数解析ユニット、１７…制御ユニット、１８…油圧ユニット。
【図１】
2005003176.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005003176.tif 000005