外周波浪型制动盘装置的制作方法

专利名称：外周波浪型制动盘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种外周波浪型制动盘装置，其适合于机动二轮车用的制 动盘装置。
背景技术：
作为机动二轮车用的制动盘装置，广泛使用浮动制动盘装置，该浮动 制动盘装置具备固定于车轮的轮毂盘、在轮毂盘的外侧同心状配置的制动 盘以及将轮毂盘和制动盘连结成浮动状态的连结销。另外，作为这样的浮 动制动盘装置，除将外周构成圆形的外周圆型制动盘装置以外，在外周沿 圆周方向隔开间隔地形成多个外周凹部而使外周部形成为波浪形状的外 周波浪型制动盘装置重量轻且除泥特性优良，设计性优良，因此不仅装载 于越野用摩托车，而且也装载于公路用摩托车(例如，参照专利文献l)。
但是，作为盘制动装置在制动时的振动，除高频率区域的制动响声以 外，还公知有低频率区域的制动颤振。所谓制动颤振是指制动时的异常振 动，驾驶员感觉到的制动颤振会是把手或制动柄的异常振动。当不熟练的 驾驶员刚开始遭遇制动颤振时，有可能在把手操作或制动操作上出现错 误，因此为了提高车辆的安全性，迫切地希望可靠地防止上述问题。
外周圆型制动盘装置的制动颤振现象公知为，由制动盘装置的板厚精 度或制动盘装置的平面度等制动盘装置的制作精度引起，因制动转矩或制 动液压发生变动而发生。因此，在外周波浪型制动盘装置的设计中，通过 提高制动盘装置的制作精度来防止制动颤振。
专利文献l:国际公开第2004/042247号小册子
但是，外周波浪型制动盘装置即使将制动盘装置的制作精度提高到与 外周圆型制动盘装置同等的精度，也往往发生制动颤振，此时，实际的做 法是，进行变更制动盘装置的各部分的尺寸等的不断试验从而进行设计变 更，制作不发生制动颤振的制动盘装置，因此需要査明制动盘颤振的发生原因，求得能够可靠地防止制动颤振的制动盘装置。另外，如上所述的不
断试验的设计结果为，外周凹部24个、连结销7个、安装孔5个，互质 地设定这些个数的浮动制动盘装置在实际中进行了应用。

发明内容
本发明的目的在于提供一种外周波浪型制动盘装置，其能够有效地防 止制动颤振。
本发明的外周波浪型制动盘装置具备固定于车轮的轮毂盘、在轮毂盘 的外侧同心状配置的制动盘、将轮毂盘和制动盘连结成浮动状态的连结 销，在制动盘的外周沿圆周方向隔开间隔形成有多个外周凹部，且将外周 部做成波浪形状。将外周凹部自所述制动盘的外周圆的深度设定得浅。
这样，如果将外周凹部的深度设定得比既存的外周波浪形制动盘装置 浅的话，则减小制动时的制动转矩的变动，从而能够有效地防止制动颤振。 对通过将外周凹部的深度做得浅而能够减小制动转矩的变动的机制，可以 进行如下推测。即，在制动时， 一对制动块压接于制动盘的两面，通过制 动块和制动盘间的摩擦阻力得到制动力，但当制动块的外周部与外周凹部 对置时，制动盘不能挡住制动块的外周部，制动块的摩擦材料的压縮弹性 变形被部分地开放，摩擦材料落入外周凹部，另外，在制动块的外周部与 相邻的外周凹部间的外周凸部对置时，落到外周凹部的摩擦材料再次发生 压縮弹性变形，通过其抵抗力将两制动块顶回去，这样的制动块的摩擦材 料的压缩弹性变形的开放和再变形被反复进行，由此可以推测制动转矩的 变动发生。在本发明中，通过浅地设定外周凹部的深度而小地设定制动块 的压缩弹性变形的再变形时的所述抵抗力，减小制动转矩的变动，由此防 止制动颤振。
在此，所述外周凹部的深度优选设定为7mm以下，特别优选设定为 2 6mm。如后所述，当外周凹部的深度超过7mm时，制动转矩的变动加 大，容易发生制动颤振，因此外周凹部的深度优选设定为7mm以下。特 别设定为2 6mm，设置外周凹部能够充分确保重量减轻、除泥特性的提 高、散热性能的提高、设计性的提高等，且能够有效地降低制动颤振，故 优选。设定所述外周凹部的数量、向车轮安装用的安装孔的数量、浮动销的 数量相互为互质关系也为优选的实施方式。如此构成的话，通过将外周凹 部、安装孔、浮动销的数量设定为互质，由此调节制动时的制动盘装置的 振动方式，能够有效地防止制动颤振。
设定所述外周凹部的数量为3 23、安装孔的数量为3 7、浮动销的 数量为5 12为优选的实施方式。通过这样设定外周凹部、安装孔、浮动 销的数量，可以实现能够防止制动颤振的用于实用的外周波浪形制动盘装 置。
设定制动盘和压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大值Sa和最 小值Sb的面积比Sb/Sa为0.86以上也为优选的实施方式。当制动盘和制 动块的接触面积的最大值和最小值的面积比加大时，制动转矩的变动加 大，容易发生制动颤振，因此优选设定面积比Sb/Sa为0.86以下。特别优 选设定所述最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.90 1.0，降低制动 颤振很理想。
有关所述面积比Sb/Sa的调节，调节选自所述外周凹部的深度、外周 凹部的朝向制动面侧的开口形状、外周凹部的圆周方向长度、制动盘的制 动面的贯通孔的配设位置、该贯通孔的朝向制动面侧的开口形状、该贯通 孔的个数、该贯通孔的开口面积中的1种或2种以上，可以将所述面积比 Sb/Sa设定在所述范围。
设定所述制动盘的外周长为没有所述外周凹部的同径的制动盘的外 周长的110%以下也为优选的实施方式。当制动盘的外周长加长时，夕卜周 凹部的深度加深，或外周凹部的个数增加，容易发生制动颤振，因此制动 盘的外周长优选设定为没有外周凹部的同径的制动盘的外周长的110%以 下。
设所述制动盘的圆周方向的每设定角度e的、制动盘与压接于制动盘 上的制动块的接触面积的最大变化率Sva和最小变化率Svb之差为接触面 积的变化率最大幅度(Sva—Svb)，并设定该接触面积的变化率最大幅度 (Sva—Svb)为100 (mm2/deg)以下也为优选的实施方式。当接触面积 的变化率最大幅度(Sva—Svb)增大时，外周凹部的深度加深，或外周凹 部接近于矩形，容易发生制动颤振，因此变化率最大幅度(Sva—Svb)优选设定为100 (mm2/deg)以下。
设所述制动盘的圆周方向的每设定角度e的、制动盘相对于制动块的
接触部位的重心位置与制动盘的中心间的距离cog ( 6 )的最大值Ga和 最小值Gb之差为重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb)，并设定该重心位 置的最大变动幅度(Ga—Gb)为所述制动盘半径的0.4%以下也为优选的 实施方式。当重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb)增大时，制动转矩的 变动增大，容易发生制动颤振，因此重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb) 优选设定为制动盘半径的0.4%以下。
据本发明的外周波浪型的制动盘装置，通过将外周凹部的深度设定得 比既存的外周波浪型制动盘装置浅这一简单的构成，能够有效地防止制动 颤振。而且，从制动盘装置的设计阶段，能够设计可防止制动颤振的制动 盘装置，因此能够大幅度提高制动盘装置的生产性。另外，当设定外周凹 部的个数、向车轮安装用的安装孔的个数、浮动销的个数相互为互质的关 系，或者设定制动盘和压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大值Sa 和最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.86以上，或者设定制动盘的外周长为没 有所述外周凹部的同径的制动盘的外周长的110%以下，或者设定制动盘 和制动块的接触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)为100 (mm"deg) 以下，或者设定制动盘相对于制动块的接触部位的重心位置的最大变动幅 度(Ga—Gb)为制动盘半径的0.4%以下等构成任意组合时，通过相乘效 果，能够进一步有效地防止制动颤振的发生。


图1 (a)是设定外周凹部的深度为7mm的外周波浪型制动盘的正面 图，(b)是同一外周波浪型制动盘的外周凹部附近的放大图2是图i的n—n线剖面图3是其它构成的制动盘的正面图4 (a)是设定有19个外周凹部的外周波浪型制动盘的正面图，(b) 是同一外周波浪型制动盘的外周凹部附近的放大图5 (a) (f)是变更外周凹部的个数并进行了制动试验的6个制 动盘的正面图；图6 (a) (d)是变更外周凹部的深度并进行了制动试验的4个制 动盘的正面图7是台上试验机的概略构成图8是将采用使用了一定期间的制动盘及制动块的情况下的第一试验 盘的旋转次数和制动转矩的关系进行汇总的曲线图9是表示同一第一试验盘的各旋转次数和制动转矩的关系的曲线
图10是将采用使用了一定期间的制动盘和新的制动块的情况下的第 一试验盘的旋转次数和制动转矩的关系的进行汇总的曲线图11是表示同一第一试验盘的各旋转次数和制动转矩的关系的曲线
图12是将第二试验盘的旋转次数和制动转矩的关系进行汇总的曲线
图13是表示同一第二试验盘的各旋转次数和制动转矩的关系的曲线
图14是通过3D—CAD每圆周3度对第一试验盘的制动盘和制动块的 接触面积变化进行解析的曲线图15是通过3D—CAD每圆周3度对第二试验盘的制动盘和制动块的 接触面积变化进行解析的曲线图16是表示第一及第二试验盘的接触面积的最大值和最小值的面积 比和制动转矩的变动幅度的关系的说明图17是表示第一试验盘的外周长的比率和制动转矩的变动幅度的关 系的说明图18是表示第一试验盘与制动块的接触面积的变化率最大幅度和制 动转矩的变动幅度的关系的说明图19是表示第一试验盘的与制动块的接触部位的重心位置的最大变 动幅度相对于制动盘半径的比率和制动转矩的变动幅度的关系的说明图。
附图标记说明 1制动盘装置2制动块
3制动盘
4轮毂盘
5连结销
6 贯通孔
7外周凹部
8外周凸部
9连结部
10外侧连结凹部
11 开口部
12安装孔
13减轻孔
14内侧连结凹部
15 凸缘部
16连接孔
17 盘簧
18 垫圈
20 台上试验机 21皮带
22联轴器(力、乂:/，)
23交流电动机
24制动钳
25气液联动助力器
26臂
27测力传感器 28控制装置 1A 1F第一试验盘 3A 3F制动盘 6 A 贯通孔 7A 外周凹部8 A 外周凸部 7J 7L外周凹部 1J 1M第二试验盘 3J 3M制动盘 30a 30i制动盘 7a 7i外周凹部
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
首先，对制动盘装置l的基本构成进行说明。图l、图2所示的制动 盘装置1为浮动制动盘装置，具备与制动钳的制动块2对置的外周侧的制 动盘3、固定于车轮的中央部侧的轮毂盘4和将两盘3、 4连结的连结销5， 利用连结销5浮动支承两盘。
制动盘3由耐热性及耐磨耗性优良的不锈钢板或碳素钢板构成，为了 提高制动盘3的表里面的耐磨耗性，实施高频率淬火等热处理。在制动盘 3的半径方向的中途部，以制动性能的提高或稳定化、冷却性能或水回收 性(々才一夕一!i力^IJ一性)的提高、重量减轻等为目的，以规定的排 列形成有多个贯通孔6。在制动盘3的外周，以重量减轻、除泥特性的提 高、散热性能的提高、设计性的提高等为目的，沿圆周方向隔开间隔地交 互形成有多个外周凹部7和外周凸部8，通过外周凹部7和外周凸部8形 成为波浪型形状。在制动盘3的内周，多个连结部9沿圆周方向隔开间隔 地向内侧形成突出状，在各连结部9形成有朝向内侧开口的半圆形状的外 侧连结凹部10。有关制动盘3的尺寸，设定外径D1为300mm、除去连结 部9的内径D2为228mm、厚度为6mm。
在制动盘3的两侧，分别配置图示之外的制动装置的制动块2，在两 制动块2间夹持制动盘3，由此使制动力作用于制动盘装置1。制动块2 的外周缘沿制动盘3的外周缘配置，制动块2的内周缘配置在比制动盘3 的内周缘稍微靠外侧，制动块2的整面在制动盘3的制动面上进行滑动。
轮毂盘4以轻量化为主要目的，由热膨胀率比较大的铝合金构成。在 轮毂盘4的中央部形成有车轴插通的开口部11，在开口部ll附近沿圆周
10方向每一定间隔形成有向图示之外的车轮固定用的多个安装孔12，在轮毂 盘4的半径方向的中途部形成有多个减轻孔13。在轮毂盘4的外周部形成 有与制动盘3的外侧连结凹部10对应且朝向外侧开口的半圆形状的内侧 连结凹部14。
连结销5通过由耐磨耗性优良的不锈钢或碳素钢形成的中空的筒部件 构成，在连结销5的一端部形成有环状的凸缘部15。而且，制动盘3和轮 毂盘4通过将连结销5插入将外侧连结凹部10和内测连结凹部14组合形 成的连结孔16，并将盘簧17及垫圈18外嵌于连结销5，铆住连结销5的 另一端，由此连结成浮动状态。
本发明的第一特征的构成在于，如上所述的基本构成的制动盘装置1 中，设定自制动盘3的外周圆C的外周凹部7的深度比既存的波浪型制动 盘浅，具体地说，设定外周凹部7的深度d为7mm以下，优选2 6mm。
外周凹部7的深度d超过7mm时，制动时的制动转矩的变动增大， 容易发生制动颤振，因此优选设定为7mm以下，更优选6mm以下。另外， 为了谋求作为外周凹部7的目的的重量减轻、除泥特性的提高、散热性能 的提高、设计性的提高等，外周凹部7的深度d优选设定为2mm以上。
本发明的第二特征的构成在于，外周凹部7的个数、向车体安装用的 安装孔12的个数、连结销5的个数设定为互质。
外周凹部7的个数、向车体安装用的安装孔12的个数、连结销5的 个数如果设定为互质，就能够设定成任意的个数，但外周凹部7的个数不 足3个时，不能充分减轻重量，超过23个时，容易发生制动颤振，因此 决定设定为3 23个。另外，有关安装孔12的个数，考虑向车轮安装的 安装强度，可以设定为3 7，有关连结销5的个数，可以设定为5 12 个，以能够充分确保制动盘3和轮毂盘4的连结强度。
本发明的第三特征的构成在于，制动盘3和压接于制动盘3的制动块 2的接触面积的最大值Sa与最小值Sb的面积比Sb/Sa设定为0.86以上， 优选设定最大值Sa与最小值Sb的面积比Sb/Sa为0.90 1.0。
本发明的第四特征的构成在于，制动盘3的外周长度设定为没有外周 凹部7的同径的制动盘的外周长度的110%以下。
本发明的第五特征的构成在于，设制动盘3的圆周方向的每设定角度
ii0的、制动盘3与压接于制动盘3的制动块2的接触面积的最大变化率Sva 和最小变化率Svb之差为接触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)，并设 定该接触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)为100 (mm2/deg)以下。
本发明的第六特征的构成在于，设制动盘3的圆周方向的每设定角度 e的、制动盘3相对于制动块2的接触部位的重心位置与制动盘3的中心 间的距离cog ( 6 )的最大值Ga和最小值Gb之差为重心位置的最大变动 幅度(Ga—Gb)，并设定该重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb)为制动盘 3半径的0.4%以下。
通过调节选自外周凹部7的深度、外周凹部7的朝向制动面侧的开口 形状、外周凹部7的圆周方向长度、制动盘3的制动面的贯通孔6的配设 位置、该贯通孔6的朝向制动面侧的开口形状、该贯通孔6的个数、该贯 通孔6的开口面积之中的1种或2种以上，能够将面积比Sb/Sa、制动盘3 的外周长的比率、接触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)、相对于制动 盘3的半径的重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb)的比率设定在上述范 围。例如，如图3 (a) (i)所示的制动盘30a 30i所示，也可以根据 贯通孔6的形状或尺寸，形成外周凹部7a 7i，该外周凹部7a 7i在外周 凹部7的底面形成有各种形状的凹部或凸部，设定面积比Sb/Sa为0.86以 上，优选0.90 L0，或者设定制动盘3的外周长为没有外周凹部7的同径 的制动盘的外周长的110%以下，或者设定接触面积的变化率最大幅度 (Sva—Svb)为100 (mm2/deg)以下，或者设定重心位置的最大变动幅 度(Ga—Gb)为制动盘3半径的0.4%以下。
这些六方面特征的构成相对于制动盘1装置，既可以各自独立地具备， 也可以任意地组合具备。在进行任意组合时，能够期望相乘地降低制动颤 振的效果。
下面，对为了观察能够降低制动颤振的制动盘装置的构成而进行的制 动试验进行说明。
制动颤振的现象作为制动转矩的变动或液压的变动能够计测，因此制 作了如下的试验用制度盘装置l,进行制动试验，测定了制动转矩。 (第一试验盘)
为了弄清楚外周凹部的个数(波浪数)对制动转矩的变动的影响，制作了变更外周凹部的个数的多种第一试验盘。如图4、图5所示，该第一 试验盘为局部变更图1所示的制动盘装置1的制动盘3的外周凹部7和贯 通孔6的构成的盘，其它的构成与制动盘装置1的构成相同。更具体地说， 作为制动盘，由制动盘装置用马氏体不锈钢(SUS410DB)构成，外径D1 为300mm，板厚为5mm，替代贯通孔6而在与连结销5对应的位置旋转 对称地各自形成5个，共计40个由圆孔形成的直径7mm的贯通孔6A， 替代外周凹部7而制成了 5种制动盘3A 3E，该5种制动盘3A 3E为 半径R为15mm的圆弧状，在外周部沿圆圆周方向等间隔形成有13个、 15个、16个、17个、19个自制动盘1的中心P到圆弧的中心P1的长度 L为154mm的外周凹部7A。另外，为了弄清楚外周凹部7A有无影响， 制作了没有形成外周凹部7A的制动盘3F。而且，将这些6种制动盘3A 3F通过8个连结销5分别以浮动状态连结于形成有5个安装孔12的轮毂 盘4上，制成6种第一试验盘1A 1F。另外，图4是表示将在外周部以 圆周等间隔地设有19个外周凹部7A的制动盘3E组装后的第一试验盘1E 的图。有关其它的第一试验盘1A 1D、 1F，由于为只变更外周凹部7A 的配设间距，或只将省略了外周凹部7A的制动盘3A 3D、 1F进行组装 而成的试验盘，故省略了其详细的附图。 (第二试验盘)
为了弄清楚外周凹部的深度对制动转矩的变动的影响，制作了变更外 周凹部7的深度的多种第二试验盘。具体地说，如图l、图6所示，作为 制动盘3，由制动盘装置用马氏体不锈钢(SUS410DB)构成，外径300mm、 板厚5mm，与各连结销5对应，旋转对称地分别形成有向外周侧扩展的大 致八字状的细长的2个贯通孔6。另外，作为外周凹部7，制成了制动盘 3J、 3K、 3L、 3M，其中，制动盘3J，其沿圆周方向等间隔每8个交替， 共计形成16个自制动盘3的半径160.6mm的位置以半径18.6mm和半径 21.6mm形成的、自外圆周的深度为8mm、 llmm的外周凹部(以下，称 作深度llmm的外周凹部)7J;制动盘3K，其沿圆周方向等间隔形成有 16个留下外周凹部7J的底部且自外周圆的深度为5mm、7mm的外周凹部 (以下，称作深度7mm的外周凹部)7K;制动盘3L，其沿圆周方向等间 隔形成有16个留下外周凹部7J的底部且自外周圆的深度为2mm、 3mm的外周凹部(以下，称作深度3mm的外周凹部)7L;制动盘3M，其外周 凹部7的深度为0mm，即没有形成外周凹部7。而且，将这4种制动盘3J 3M通过8个连结销5以浮动状态分别连结于形成有5个安装孔的轮毂盘 4上，制作成4种第二试验盘1J 1M。另外，图1表示设定外周凹部7 的深度为7mm且组装有制动盘3K的第二试验盘1K。有关其它的第二试 验盘1J、 1L、 1M，由于只是将仅对外周凹部7的深度进行变更后的制动 盘3J、 3L、 3M进行组装而成，所以省略了其详细的说明。 (制动试验机)
作为试验机，使用了图7所示的台上试验机20。该台上试验机20具 备交流电动机23，其经由皮带21及联轴器22旋转驱动制动盘装置1; 图示外的变换器，其控制交流电动机23的旋转次数；超级运动用4活塞 辐射式制动钳24，其用于对试验盘1赋予制动力；气液联动助力器25， 其控制向制动钳24的制动液压；测力传感器27，其经由与制动钳24同轴 安装的臂26测定制动时产生的制动转矩；控制装置28，其控制交流电动 机23和气液联动助力器25。另外，通过变换器控制交流电动机23而控制 试验盘l的旋转次数，同时通过气液联动助力器25控制向制动钳24的制 动液压，能够一边通过由制动钳24的一对烧结块形成的制动块2夹住试 验盘1 ， 一边通过测力传感器27测定此时的制动转矩。 (制动试验条件)
在本试验中，在对试验盘l给与相当于规定的车速的旋转次数后，一 边给与规定的制动液压， 一边进行拖曳制动，由此，稳定地测出制动转矩。 设定车速为20km/h，制动液压为l.OMPa。在进行6秒钟的拖曳制动后， 使试验盘1空转60秒钟，由此冷却制动部分，将冷却条件设定成盘温度 总在120°以下，以使高温的试验盘1不发生变形。
在上述制动试验条件下，对变更了外周凹部7A的个数(波浪数)的 第一试验盘1A 1E进行了制动试验。而且，对制动转矩的测定结果进行 了 FFT解析，进行了旋转次数比分析。将其结果表示为图8 图11。另外， 图8、图9所示的曲线图是使用进行100次以上的制动试验后的第一试验 盘1A 1E和进行100次以上的制动试验后的制动块2时的曲线图。另夕卜， 图10、图11所示的曲线图是使用进行100次以上的制动试验后的第一试验盘1A 1E和新品的制动块2时的曲线图。另外，图8是汇总图9 (a) (e)的曲线图而绘制的曲线图，图10为汇总图11 (a) (e)的曲线图 而绘制的曲线图。
根据图8 图11，制动转矩其峰值表现为与第一试验盘1A 1E的各 自的波浪数相当的次数。另外，峰值发生一次的原因，由板厚及变形引起， 利用三维测定机测定没有形成外周凹部的制动盘装置和形成有外周凹部 的制动盘装置的板厚的不均匀及变形精度，对板厚及变形的状态进行旋转 次数比例分析，结果只1次具有峰值，由此可推定，在图8 图11中，峰 值发生l次的原因，由板厚及变形引起。
在第一试验盘1A 1E和制动块2的相互摩擦充分的情况下，如图8、 图9所示，表示了随外周凹部7A的个数增加，与外周凹部7A的个数相 当的次数的制动转矩增大的倾向。
另外，在第一试验盘1A 1E和制动块2的相互摩擦不充分的情况下， 如图10、图11所示，外周凹部7A的个数为15个及16个的制动盘装置 1B、 1C的情况下变高，外周凹部7A的个数为13个、17个、19个的制动 盘装置1A、 1D、 1E的情况下变低。对第一试验盘1A 1E而言，被认为 不仅外周凹部7A的个数，而且安装孔12及连结销5的个数都会引起振动 的迭加，该第一试验盘1A 1E由于其安装孔12的个数为5个，连结销5 的个数为8个，所以可以推定在外周凹部7A的个数、安装孔12的个数、 连结销5的个数不为互质时，即具有公约数时，与外周凹部7A的个数相 当的次数的制动转矩增大，互质时，与外周凹部7A的个数相当的次数的 制动转矩减小。
由此可知，通过减少外周凹部的个数，能够抑制制动颤振的发生，另 外，在制动盘装置和制动块的相互摩擦充分之前的期间，通过将外周凹部 的个数、安装孔的个数、连结销的个数设定为互质，由此能够减轻制动颤 振。因此，外周凹部的个数不足3个时，不能充分减轻重量，超过23个 时，容易发生制动颤振，因此优选设定为3 23个。
接着，在上述制动试验条件下，对变更了外周凹部7的深度的第二试 验盘1J 1M进行了制动试验。而且，对制动转矩的测定结果进行了 FFT 解析，且进行了旋转次数比分析。将其结果表示为图12、图13。图12是汇总图13的(a) (d)的曲线图而绘制的曲线图。
由图12、图13可知，与外周凹部7的个数对应的16次的制动转矩随 着外周凹部7的深度变浅为llmm、 7mm、 3mm而减小，但深度为0时， 即没有形成外周凹部7时，成为与设定深度为7mm时相同大小的制动转 矩。由此可知，优选外周凹部7的深度设定为7mm以下，特别优选2 6mm。 另外，可以推定在外周凹部7的深度为0时，作为制动转矩增大的原因， 16次的制动转矩不仅受外周凹部7的个数影响，而且受贯通孔6 (个数 16个)的影响。
由以上可知，对外周波浪型制动盘装置的发生制动颤振的机制可以进 行如下推测。S卩，制动块到达外周凹部时，制动块的外周部不被制动盘支 承，摩擦材料的压缩弹性变形被部分地开放，由此摩擦材料落入外周凹部。 而且，在制动盘装置进行旋转且制动块通过外周凸部时，制动块撞上外周 凸部，因此制动块的落入的部分再次发生压縮弹性变形，其抵抗力反挤压 于制动块。推测为通过反复进行这样的制动块的压縮弹性变形的开放和再 变形(制动块的落入和撞上)，使制动转矩发生了变动。在使用变更外周 凹部深度的第二试验盘1J 1M的制动试验中，利用同样的机制也能够说 明外周凹部7的深度越浅，16次的制动转矩越小的原理。gp，被认为是， 若外周凹部7的深度浅的话，则外周凹部7的面积变小，到达外周凹部7 时的制动块2的落入量减小。因此，制动块2撞到外周凸部8时，受到的 抵抗力变小，制动转矩的变动变小。
下面，为了研究制动盘3和制动块2的接触面积对制动转矩的变动的 影响，利用3D—CAD求出每圆周3度的制动盘3A 3E、 3J 3M相对于 制动块2的接触面积。其结果表示成图14、图15。
由图14可以推测，接触面积的最大值和最小值的最大变动幅度随外 周凹部的个数(波浪数)的增加而增大，容易发生制动颤振。另外，由图 15可知，有关外周凹部7的深度，在深度为Omm时，接触面积的最大变 动幅度也增大，制动转矩的变动也增大。图16表示接触面积的最大值Sa 和最小值Sb的面积比Sb/Sa与制动转矩的变动幅度的关系，可知面积比 Sb/Sa优选设定为0.86以上，更优选设定为0.90 1.0。
接着，为了研究制动盘3的外周长对制动转矩的变动的影响，分别求出了以没有外周凹部7的同径的制动盘3F的外周长为基准时的制动盘 3A 3E的外周长的比率。图17表示其结果。
由图17可知，外周凹部7的个数(波浪数)随外周长的比率增大而 增加，同时制动转矩的变动幅度增大，容易发生制动颤振。另外，为了将 制动转矩的变动幅度抑制在3 (Nm)以下，抑制制动颤振的发生，必须将 外周长的比率设定为110%以下。
接着，为了研究制动盘的圆周方向的每设定角度6的制动盘3和制动 块2的接触面积S的变化率dS/d 9对制动转矩的变动的影响，通过下述数 学式(1)对制动盘3A 3E求出制动盘3的圆周方向的每设定角度6=0.5 °时的接触面积S的变化率dS/d 0 ，并分别求出其最大变化率Sva和最小 变化率Svb的差来作为接触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)。图18表 示其结果。 [数l]
必—s (0+o.5)-s(e) T^一 51
由图18可知，外周凹部7的个数(波浪数)随接触面积的变化率最 大幅度(Sva—Svb)的增加而增加，同时制动转矩的变动幅增大，容易发 生制动颤振。另外，为了将制动转矩的变动幅抑制在3 (Nm)以下，抑制 制动颤振的发生，必须将接触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)设定为 100 (mm2/deg)以下。
接着，为了研究制动盘3的圆周方向的每设定角度6的制动盘3相对 于制动块2的接触部位的重心位置的变动对制动转矩的变动的影响，通过 下述数学式(2)对制动盘3A 3E求出制动盘3的圆周方向的每设定角度 6 =0.5°时的接触部位的重心位置和制动盘3的中心间的距离cog ( 6 )， 设其最大值Ga和最小值Gb之差为接触部位的重心位置的最大变动幅度 (Ga—Gb)，分别求出重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb)相对于制动盘 3的半径的比率。图19表示其结果。另外，接触部位的重心位置和制动盘 3的中心间的距离cog ( e)通过块接触部分的一次力矩(一次千一乂y 卜)除以接触面积求出。 [数2]<formula>formula see original document page 18</formula>
由图19可知，外周凹部7的个数(波浪数)随接触部位的重心位置 的最大变动幅度(Ga—Gb)的比率的增加而增加，同时制动转矩的变动 幅度增大，容易发生制动颤振。另外，为了将制动转矩的变动幅度抑制在 3 (Nm)以下，抑制制动颤振的发生，必须将重心位置的最大变动幅度(Ga 一Gb)的比率设定为0.4%以下。
权利要求
1、一种外周波浪型制动盘装置，其具备固定于车轮的轮毂盘、在轮毂盘的外侧同心状配置的制动盘、将轮毂盘和制动盘连结成浮动状态的连结销，在制动盘的外周沿圆周方向隔开间隔形成有多个外周凹部，且将外周部做成波浪形状，其特征在于将外周凹部自所述制动盘的外周圆的深度设定得浅。
2、 如权利要求1所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所 述外周凹部的深度设定为7mm以下。
3、 如权利要求1或2所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于， 将所述外周凹部的深度设定为2 6mm。
4、 如权利要求1 3中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征 在于，将所述外周凹部的数量、向车轮安装用的安装孔的数量以及浮动销 的数量相互设定为互质关系。
5、 如权利要求1 4中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征 在于，将所述外周凹部的数量设定为3 23，将安装孔的数量设定为3 7， 将浮动销的数量设定为5 12。
6、 如权利要求1 5中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征 在于，将所述制动盘与压接于制动盘上的制动块的接触面积的最大值Sa 和最小值Sb的面积比Sb/Sa设定为0.86以上。
7、 如权利要求6所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，将所 述最大值Sa和最小值Sb的面积比Sb/Sa设定为0.卯 1.0。
8、 如权利要求6或7所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，调节选自所述外周凹部的深度、外周凹部的朝向制动面侧的开口形状、外 周凹部的圆周方向长度、制动盘的制动面中的贯通孔的配设位置、该贯通 孔的朝向制动面侧的开口形状、该贯通孔的个数、该贯通孔的开口面积中的1种或2种以上，而将所述面积比Sb/Sa设定为所述范围。
9、 如权利要求1 8中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征 在于，所述制动盘的外周长设定为没有所述外周凹部的同径的制动盘的外 周长的110%以下。
10、 如权利要求1 9中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特 征在于，设所述制动盘的圆周方向的每设定角度e的、制动盘与压接于制 动盘上的制动块的接触面积的最大变化率Sva和最小变化率Svb之差为接 触面积的变化率最大幅度(Sva—Svb)，设定该接触面积的变化率最大幅(Sva—Svb)为100 (mm2/deg)以下。
11、 如权利要求1 10中任一项所述的外周波浪型制动盘装置，其特征在于，设所述制动盘的圆周方向的每设定角度e的、制动盘相对于制动块的接触部位的重心位置与制动盘的中心间的距离cog ( e )的最大值Ga 和最小值Gb之差为重心位置的最大变动幅度(Ga—Gb)，设定该重心位 置的最大变动幅度(Ga—Gb)为所述制动盘半径的0.4%以下。
全文摘要
本发明提供一种外周波浪型制动盘装置，其能够有效地防止制动颤振。周波浪型制动盘装置(1)具备固定于车轮的轮毂盘(4)、在轮毂盘(4)的外侧同心状配置的制动盘(3)、将轮毂盘(4)和制动盘(3)连结成浮动状态的连结销(5)，在制动盘(3)的外周沿圆周方向隔开间隔形成有多个外周凹部(7)而将外周部做成波浪形状。将自制动盘(3)的外周圆(C)的外周凹部(7)的深度(d)设定得浅。设定深度(d)为7mm以下。
文档编号F16D65/12GK101583807SQ20088000272
公开日2009年11月18日 申请日期2008年1月18日 优先权日2007年1月22日
发明者仲辻毅, 大窪和也, 小武内清贵, 星良雄, 藤井透 申请人:新时代技研株式会社