(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックプレート（１２）と、該バックプレートの前面上に配置された摩擦パッド（１３）と、前記バックプレート（１２）の後面に沿って伸び、該バックプレート（１２）の後面から外に実質的に垂直方向に向いている円材ウェブ（１４）とを備えたブレーキシューにおいて、前記後面と前記前面は前記バックプレート（１２）の反対側に配置されており、前記ブレーキシューは、前記バックプレート（１２）の一端から他端まで、曲げ剛性の変化によって局部的固有角周波数の値が前記バックプレート（１２）に沿って変化するように設計されており、前記円材ウェブ（１４）の高さを前記バックプレートに沿って徐々にまたは段階的に変化させることにより前記曲げ剛性が変化し、前記円材ウェブ（１４）の側面にフライス加工されたスロット（１５）の幅を連続的にまたは段階的に拡大することにより、前記バックプレートに沿って質量を実質的に一定にすることを特徴とするブレーキシュー。
【請求項２】
バックプレート（１２）と、該バックプレートの前面上に配置された摩擦パッド（１３）と、前記バックプレート（１２）の後面に沿って伸び、該バックプレート（１２）の後面から外に実質的に垂直方向に向いている円材ウェブ（１４）とを備えたブレーキシューにおいて、前記後面と前記前面は前記バックプレート（１２）の反対側に配置されており、前記ブレーキシューは、前記バックプレート（１２）の一端から他端まで、曲げ剛性の変化によって局部的固有角周波数の値が前記バックプレート（１２）に沿って変化するように設計されており、前記円材ウェブ（１４）の幅を、バックプレート（１２）の後面に当接するエッジに沿って徐々にまたは段階的に増加させることにより前記曲げ剛性が円周方向において変化し、同時に反対方向のエッジに沿って減少していることを特徴とするブレーキシュー。
【請求項３】
バックプレート（１２）と、該バックプレートの前面上に配置された摩擦パッド（１３）と、前記バックプレート（１２）の後面に沿って伸び、該バックプレート（１２）の後面から外に実質的に垂直方向に向いている円材ウェブ（１４）とを備えたブレーキシューにおいて、前記後面と前記前面は前記バックプレート（１２）の反対側に配置されており、前記ブレーキシューは、質量を該ブレーキシューに沿って円周方向に変えることにより、前記バックプレート（１２）に沿って局部的固有角周波数の値が変化するように設計されており、前記バックプレート（１２）に沿って徐々にまたは段階的に容積が変化する腰部（１６）が前記円材ウェブ（１４）に設けられている場合に前記質量が変化することを特徴とするブレーキシュー。
【請求項４】
バックプレート（１２）と、該バックプレートの前面上に配置された摩擦パッド（１３）と、前記バックプレート（１２）の後面に沿って伸び、該バックプレート（１２）の後面から外に実質的に垂直方向に向いている円材ウェブ（１４）とを備えたブレーキシューにおいて、前記後面と前記前面は前記バックプレート（１２）の反対側に配置されており、前記ブレーキシューは、質量を該ブレーキシューに沿って円周方向に変えることにより、前記バックプレート（１２）に沿って局部的固有角周波数の値が変化するように設計されており、前記円材ウェブ（１４）の側面にフライス加工またはドリル加工されたスロット（１５）の幅または開口部（１８）の直径を連続的にまたは段階的に拡大することにより、前記バックプレート（１２）に沿って曲げ剛性が実質的に一定になり、前記質量が変化することを特徴とするブレーキシュー。
【請求項５】
バックプレート（１２）と、該バックプレートの前面上に配置された摩擦パッド（１３）と、前記バックプレート（１２）の後面に沿って伸び、該バックプレート（１２）の後面から外に実質的に垂直方向に向いている円材ウェブ（１４）とを備えたブレーキシューにおいて、前記後面と前記前面は前記バックプレート（１２）の反対側に配置されており、前記ブレーキシューは、前記バックプレート（１２）に沿って局部的固有角周波数の値が変化するように設計されており、前記バックプレート（１２）に沿って円周方向に延びる１つ以上のクロスフランジ（１７）を前記円材ウェブ（１４）に設け、前記バックプレート（１２）の後側からの距離が同じ方向に徐々にまたは段階的に変化するにつれて、同時に前記フランジの厚みが前記バックプレート（１２）に沿って徐々にまたは段階的に変化することを特徴とするブレーキシュー。
【請求項６】
バックプレート（１２）と、該バックプレートの平面的な前面に配置された摩擦パッド（１３）と、前記バックプレート（１２）の後面に沿って延び、該バックプレート（１２）の後面から外に実質的に垂直方向に向いているフランジ（２１）とを備えたブレーキシューにおいて、前記後面と前記前面は前記バックプレート（１２）の反対側に配置されており、前記バックプレート（１２）は、前記パッドの実際の容積に影響することなく前記前面の回転径のセクタに沿って曲げ剛性が連続的に変化するようなくさび形状であり、前記フランジ（２１）は、該フランジ（２１）の後面が前記バックプレート（１２）の前面と平行になるように逆くさび形状であることを特徴とするブレーキシュー。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えば回転シャフトにおける回転運動を制動させるためのシステムの一部である摩擦パッドを支持するためのキャリア手段であって、該キャリア手段は、ブレーキ機構から接点表面を介し、前記キャリア手段に取り付けられた摩擦パッドまで押圧力を分布させるようになっており、前記摩擦パッドは、アクティブ位置において回転体に接続された表面と協動するようになっており、摩擦パッドを備えた前記キャリア手段は、接触表面の回転径のセクタに沿って延びるように配向されているキャリア手段に関する。
発明の背景
車両が制動されるときに、いわゆるブレーキのきしみ音が時々生じる。この現象はディスク側およびドラムブレーキ側の双方で生じる。このノイズの代表的な周波数はキロヘルツの領域にあり、人の聴覚で聞くことができる範囲内にある。発生するノイズはノイズ源からの距離と共に低下することは真実であるが、このノイズはブレーキの近くでは約１４０ｄＢにも達し得る。特に人の多い区域内で短いインターバルで停止するタウンバスは不快である。ブレーキのきしみ音は新しい自動車、トラックおよびバスに関して共通する不満の原因である。ブレーキのきしみ音がブレーキの効率および安全性に影響しなくても問題は極めて大きく、解決しなければならない。いわゆるＡＢＳブレーキを有する車両でも問題が生じる。
ブレーキのきしみ音の問題について多くの解析がなされており、多くの解決案がテストされている。例えば自然な異なる振動を得るためにブレーキシステムの部品を大きくした場合の試験が行われている。
これによって所定の環境で部品のきしみ音現象を生じない保証を得ることなくコストが増す。
更に英国特許第２１４３９１６号は、回転方向のラインに沿って厚みが変化する摩擦パッド用バックプレートを備えたディスクブレーキパッドを示している。このことは、回転方向にパッドの厚みが変化することを意味し、これによって否定的な結果が生じている。例えばパッド容積全体を使用できないので、予想寿命が短くなっている。それ以外に摩耗が片側でより大きくなり、これは熱応力と共に温度が局部的に高くなる原因となり、このことは最悪の場合、ドラムまたはディスクにクラックを生じさせ、恐らくは故障を生じさせる。更に異なるブレーキ間の摩擦が好ましくないように分布することによって、ブレーキが路側帯側に引き寄せられることがある。すなわちステアリングに影響するようなブレーキの故障が生じ得る。更にブレーキパッドが剪断される恐れがあり、これによってブレーキパワーが全体になくなったり、または一部のホイールがロックされることにもなり得る。
ブレーキのきしみ音の問題を少なくしようとする対策がないことによって、ブレーキの効率が低下し得ることは明らかである。
技術的課題
従って、本発明の目的は、ブレーキの効率を低下することなくブレーキのきしみ音の問題を簡単かつ効率的に解消する摩擦パッド用キャリア手段を提供することにある。
解決手段
この目的のために、本発明は、前記キャリア手段が接触面の回転径の前記セクタの一端と前記セクタの他端との間で局部的固有角周波数の値が変化するように設計されていることを特徴とする。
このことはバックプレートまたは円材ウェブもしくはこれら部品の双方を異なる固有角周波数に対して設計することによって達成できる。
かかる変形例を提供するための好ましい変形例は、従属クレームに示されている。
局部的固有角周波数を表示するための背景技術
自然波運動により不安定な振動（自己振動）が生じる。曲がる波に対する波速度は、次の式に従い、曲げ剛性ＥＩ（φ）と質量分布ｍ（φ）との間の商の平方根に比例する。
0003977870.tif 000002
固有角周波数は次の式に従い、曲げ剛性ＥＩと質量ｍとの間の商の平方根に比例する。
0003977870.tif 000003
となるように、“局部的固有角周波数”ω1（φ）を次の式のように定める。
0003977870.tif 000004
質量分布ｍ（φ）は、単位がｋｇ／ｍであり、次の式で表される横断面Ａと密度ζとの積である。
ｍ（φ）＝Ａ（φ）・ζ（φ）
ｍ（φ）〜Ａ（φ）
ブレーキパッドの履歴（すなわち寿命中にブレーキパッドが受けた摩耗）は、ブレーキパッドがドラムに加える圧力の分布に大きな影響を与える。ブレーキの圧力およびブレーキ中の熱の発生も圧力の分布に大きな影響を与える。圧力分布の差によってブレーキシューの異なる部分が異なる時間にアクティブとなる。ブレーキシューの側面の圧力が大きくなると、パッド（バックプレート）に対するキャリアプレートは円材ウェブよりもアクティブとなるが、一方、ブレーキシューの中間に実質的に圧力が位置する場合、円材ウェブのほうがバックプレートよりもアクティブとなる。従って、バックプレートまたは円材ウェブのいずれかを特別な設計にするか、または変化する固有角周波数に対してこれら２つの部品を設計することによりキャリア手段内の固有角周波数を変える。
ドラムブレーキの分析からも、ブレーキのきしみ音が生じた周波数領域における不安定な振動は、波の移動を含むはずであることが証明されている。このような波の移動を防止すれば、不安定性も減少する。波の一部が局部的固有角周波数に移行する際に反射されることは知られている。このように波が反射されると、反射点の前で小さくなった移動波と共に定在波が生じ、また反射点の後で小さくなった移動波と共に定在波が生じる。従って、反射の結果、移動波が小さくなる。このため、不安定性も減少される。
局部的固有角周波数における移行は、例えば段階的な（ステップバイステップの）変化によって生じ得る。１つのステップは、本明細書では、受信されたステップ長さｌが条件ｌ＞３ｔ（ここでｔは円材ウェブの平均厚み値である）となるように、断面に対する局部的固有角周波数によってキャリア手段の全断面に対する局部的固有角周波数の平均値をカットすることによって定義される。
0003977870.tif 000005
キャリア手段の局部的固有角周波数がステップ状に変化しなければ、定義に従い、各ステップ長さ内の最大値／最小値を使用しなければならない。
２つの隣接するステップ間で連続的に変化する間、および段階的に変化する間、次の式を適用できる。
0003977870.tif 000006
ここでωiおよびωi+1は、２つの隣接する局部的固有角周波数または２つの局部的固有角端部周波数である。
ブレーキシューは、セグメントＡ＝バックプレート、Ｂ＝円材ウェブおよびＡＢ＝全断面に分割される。
これらセグメントに対し、次の式を適用できる。
qA＜0.7qB＜0.7qAB＜0.8
図面の説明
図１は、側方から見た本発明の第１の実施例に係わるブレーキシューを備えたドラムブレーキ部分を示す。
図２は、図１内のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図３は、図１内のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図４は、本発明の第２の実施例に係わるドラムブレーキを図１に対応させて示す。
図５は、図４内のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
図６は、図４内のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
図７は、本発明の第３の実施例に係わるドラムブレーキシューを図１に対応させて示す。
図８は、図７内のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
図９は、図７内のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
図１０は、本発明の第４の実施例に係わるドラムブレーキシューを図１に対応させて示す。
図１１は、図１０内のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
図１２は、図１０内のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。
図１３は、本発明の第５の実施例に係わるドラムブレーキシューを図１に対応させて示す。
図１４は、図１３内のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。
図１５は、図１３内のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。
図１６は、本発明の第６の実施例に係わるドラムブレーキシューを図１に対応させて示す。
図１７は、本発明に係わるバックプレートが設けられたディスクブレーキを示す。
図１８は、ディスクブレーキの平面図である。
図１９は、本発明の第７の実施例に係わるドラムブレーキシューを示す。
図２０は、本発明の第８の実施例に係わるドラムブレーキシューを示す。
実施例の詳細
添付図面に示された実施例を参照し、以下、本発明について説明する。
図１には、矢印１１の方向に回転するドラム１０と、パッド１３のためのキャリアを形成するブレーキシュー１２とを備えたドラムブレーキの一部が示されている。このブレーキシュー１２は図示されていない油圧または気圧ブレーキ機構からパッド１３への力を仲介すると共に、このブレーキシューには円材ウェブ１４が設けられている。この円材ウェブ１４は摩擦パッドを支持している表面と反対側から実質的に垂直に向いている。
ブレーキシュー１２は摩擦パッド１３を有するように従来通り設計されており、摩擦パッド１３は接触表面の回転直径のセクタに沿って延びるように配向されている。
曲げ剛性と質量との間の商の平方根に比例する局部的固有角周波数の値が表面の回転直径の前記セクタの一端にある第１の値から、セクタの他端にある第２の値まで増加するようにブレーキシュー１２を設計することによって、かかるドラムブレーキにおけるブレーキのきしみ音を解消できることが実験から判っている。
図２および図３に示されるように、円材ウェブ１４の高さは摩擦パッド１３の正常な前方エッジに隣接する大きい寸法から摩擦パッドの正常な後方エッジに隣接する小さい寸法まで、矢印１１で定められる回転方向に従って変化する。円材ウェブ１４のこのような設計により、曲げ剛性だけでなく質量の分布も上記セクタに沿って影響を受けるので、セクタに沿って変化した固有角度周波数を提供できる。
図４〜図６は本発明の第２の実施例を示し、この第２の実施例では前の実施例と同じように円材ウェブの高さが変化するが、円材ウェブ１４の各側面内にフライス加工されたスロット１５によって生じた質量の、一定に、またはわずかに変化した分布を有する。このように、図１〜図３に示された実施例と比較すると、固有角周波数におけるより大きい差が得られる。図７〜図９は本発明の第３の変形例を示し、この第３の変形例では円材ウェブの高さおよび同時に曲げ剛性が一定となっている。他方、上記セクタに沿って容積ｉが徐々に増加する腰部１６が円材ウェブに設けられているという点で質量分布が変化している。
図１０〜図１２は、本発明の第４の実施例を示し、この第４の実施例では、質量の分布および円材ウェブの高さは一定であるが、摩擦パッドを支持する表面の反対側に当接するエッジに沿って円材ウェブ１４の幅を徐々に広くすると同時に、反対のエッジに沿ってこの幅を狭くすることにより、曲げ剛性はセクタ長さに沿って変化している。
図１３〜図１５は本発明の第５の変形例を示す。この第５の変形例では、円材ウェブの高さは一定であるが、セクタ長さに沿って曲げ剛性および質量分布が変化している。これは前記セクタに沿って延びる１つ以上のアングルフランジ１７を円材ウェブ１４に設け、更に摩擦パッドを支持する表面と反対側からの距離が同じ方向に徐々に短くなるにつれ、同時にセクタに沿って徐々に厚くなる厚みを円材ウェブ１４に設けることによって達成される。このことは、一方向には質量が増加するが、他方向には曲げ剛性が増加することを意味する。
図１６はセクタ長さに沿って徐々にサイズが大きくなっている開口部１８が円材ウェブ１４に設けられている更に別の実施例を示す。このことは、曲げ剛性に大きな影響を与えることなく、一方向に質量が増加することを意味する。長さ、または長さおよび幅の双方に関してのみ楕円開口部のサイズが変わってもよい。
図１７に示されたディスクブレーキはディスク１９を備え、このディスク１９は矢印２０が定める回転方向に通常回転する。パッド１３を支持するバックプレート１２はパッドの実際の容積に影響することなくパッドを支持する表面の回転直径のセクタに沿って連続的に変化している。プレート１２にはフランジ２１が設けられており、これらフランジはバックプレート１２に向かって逆のくさび形状となっているので、プレートのバックサイドはパッドサイドと平行となっている。
図１９および図２０はドラムブレーキシューの更に別の２つの実施例を示し、そのうちの図１９はドラムブレーキシューを示し、そのバックプレート１２は断面が連続的に狭くなっている管状ビームとして設計されている。このバックプレートには多数の局部的質量体２２が取り付けられている。本実施例に係わるこの構造によって、ブレーキシューに沿って変化する曲げ剛性および変化する質量の双方が得られる。
図２０は２つのステップ１２ａ、１２ｂにおいて製造されたバックプレートを備えたドラムブレーキシューを示し、このバックプレートはブレーキシューに沿って曲げ剛性を段階的に変化させる。このような段階的な変化は固有角周波数の変化も生じさせ、これによってブレーキのきしみ音の発生が低減される。
当然ながら、本発明は上記実施例だけに限定されるものでなく、むしろ特許請求の範囲内でより多数の変形例を想到できる。当然ながら、曲げ剛性および質量分布を変えるように別の手段も使用できる。例えばキャリア手段のバックプレートは、バックプレートの弧の長さに沿って曲げ剛性を変えることによって、固有角周波数を変更するように設計できる。これとは異なり、バックプレートの円弧の長さに沿って質量を変えることより、バックプレートの局部的固有角周波数を変更できる。当然ながら、バックプレートの円弧の長さに沿って曲げ剛性および質量の双方は変わってもよい。いずれのケースにおいても曲げ剛性および質量の上記変化は徐々に、または段階的に変化できる。
【図１】
0003977870.tif 000007
【図２】
0003977870.tif 000008
【図３】
0003977870.tif 000009
【図４】
0003977870.tif 000010
【図５】
0003977870.tif 000011
【図６】
0003977870.tif 000012
【図７】
0003977870.tif 000013
【図８】
0003977870.tif 000014
【図９】
0003977870.tif 000015
【図１０】
0003977870.tif 000016
【図１１】
0003977870.tif 000017
【図１２】
0003977870.tif 000018
【図１３】
0003977870.tif 000019
【図１４】
0003977870.tif 000020
【図１５】
0003977870.tif 000021
【図１６】
0003977870.tif 000022
【図１７】
0003977870.tif 000023
【図１８】
0003977870.tif 000024
【図１９】
0003977870.tif 000025
【図２０】
0003977870.tif 000026