JP2003343613A - キャリパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 いわゆる「バネ下重量」を大きくすることな
く、容易に「ブレーキ鳴き」を防止することができるキ
ャリパを提供する。 【解決手段】 機体の非回転部分に取り付けられる取付
部４ａを有する本体と、機体に設けられたディスクロー
タ３を挟持して制動するピストンとを備えるキャリパ４
において、上記の本体は、取付部４ａとピストンとの間
の距離を調整する調整手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、自動二輪車などのディ
スクブレーキのキャリパに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動二輪車などのディスクブ
レーキのキャリパがディスクロータを制動するときに発
生する「ブレーキ鳴き（いわゆるクー音と呼ばれ、１ｋ
Ｈｚ付近の周波数帯で発生する）」が、走行中の運転手
に不快感を与えることから、その対策に関して多くの提
案がなされている。

【０００３】具体的には、この種の技術である、特開平
８−１２８４６９号公報に開示されているキャリパで
は、キャリパに重りを取り付け、キャリパの固有振動数
を変えている。これにより、キャリパの固有振動数とデ
ィスクロータの固有振動数とが一致することを回避し、
「ブレーキ鳴き」の低減を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
対策では、キャリパに重りが取り付けられるので、いわ
ゆる「バネ下重量」が大きくなり、車輪振動系の特性に
悪影響を及ぼすという問題点がある。また、自動二輪車
などの走行中にキャリパに取り付けられた重りが外れな
いように、重りをキャリパに確実に固定しなければなら
ないと言う問題点もある。また、自動二輪車などの走行
速度を向上させるため、その車体重量をできる限り軽く
したいとの要望もある。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、いわゆる「バネ下重量」を大きくすること
なく、容易に「ブレーキ鳴き」を防止することができる
キャリパを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、ディスク
ロータとキャリパとの連成振動（自励振動）に起因して
「ブレーキ鳴き」が発生し、特に、ディスクロータとキ
ャリパとの固有振動数が接近したとき発生しやすいとい
う知見を得た。そして、本願発明者は、上記目的を達成
するため、キャリパの固有振動数を変える点に着目し、
これにより、「ブレーキ鳴き」の発生を防止することが
できると考えた。

【０００７】そこで、本発明は、機体の非回転部分に取
り付けられる取付部を有する本体と、機体に設けられた
回転するディスクロータを挟持して制動するピストンと
を備えるキャリパにおいて、本体は、取付部とピストン
との間の距離を調整する調整手段を備えることを特徴と
する。なお、本発明が適用される機体として、自動二輪
車または自動車などが挙げられるが、これに限定される
ものではない。

【０００８】この構成によれば、機体に取り付けられた
キャリパが、キャリパの取付部とピストンとの間の距離
を調整する調整手段を備えるので、キャリパの固有振動
数を容易に変えることができる。その結果、キャリパと
ディスクロータとの連成振動を抑制し、「ブレーキ鳴
き」の発生を防止することができる。その原理は、以下
の通りである。

【０００９】一般的に、１自由度系の振動系では、固有
振動数がバネ定数の平方根に比例することが知られてい
る。従って、バネ定数を変えることにより、固有振動数
を変えることができる。

【００１０】より具体的には、上記の１自由度系の振動
系が両端支持部を有する単純支持梁の振動系である場
合、単純支持梁のバネ定数が、ヤング率および断面二次
モーメントの積である「剛性」と両端支持部間の距離の
（−３）乗に比例する。従って、このような振動系にお
いて、単純支持梁の固有振動数を変えるためには、単純
支持梁の「剛性」と両端支持部間の距離との調整を行え
ばよい。

【００１１】そこで、本発明に係るキャリパに上記の関
係をあてはめて考えると、キャリパの本体を上記の単純
支持梁とみなすことができる。また、キャリパのピスト
ンを用いてディスクロータを制動する場合、キャリパの
取付部とキャリパのピストンがディスクロータを挟持す
る挟持部とをそれぞれ上記の単純支持梁の両端支持部と
みなすことができる。従って、キャリパの固有振動数を
変えるには、キャリパの「剛性」とキャリパの取付部お
よび挟持部の距離とを調整すればよい。ところが、キャ
リパはいったん機体に取り付けられるとその材料および
形状を容易に変更することが困難である。それゆえ、キ
ャリパの「剛性」は略一定とみなすことができる。

【００１２】以上より、本発明に係るキャリパでは、キ
ャリパの取付部と挟持部との距離を調整することによ
り、容易にキャリパの固有振動数を変更している。具体
的には、キャリパの取付部から挟持部までの距離を長く
する（バネ定数を下げる）ことにより、キャリパの固有
振動数を下げる。逆に、前記距離を短くする（バネ定数
を上げる）ことにより、キャリパの固有振動数を上昇さ
せる。これにより、キャリパの固有振動数がディスクロ
ータの固有振動数に一致することが避けられる。その結
果、キャリパとディスクロータとの連成振動の発生を抑
制することができる。そして、「ブレーキ鳴き」の発生
を防止することができる。

【００１３】なお、ここでは、説明を簡単化するために
単純なモデルを用いて説明したが、実際には各種要因に
よりキャリパの固有振動数は変動することが予想され
る。しかし、上記の傾向は大きく変わることはない。

【００１４】また、キャリパがディスクロータを制動し
ない場合には、キャリパとディスクロータとは非接触状
態であるので、これらの連成振動は発生しない。よって
「ブレーキ鳴き」も起こらない。

【００１５】また、上記の調整手段は、キャリパの取付
部からピストン側に向かう方向に沿って本体に設けられ
た長穴と、該長穴に挿入して取付部を機体の非回転部分
に締結する締結部材とを備えてもよい。

【００１６】この構成によれば、上記の調整手段が、キ
ャリパの取付部からピストン側に向かう方向に沿って本
体に設けられた長穴を備えているので、キャリパを長穴
に沿ってピストン側に向かう方向に動かしたり、その反
対方向に動かしたりすることができる。これにより、上
記のキャリパの取付部と挟持部との距離を容易に変更す
ることができる。その結果、キャリパの固有振動数が変
わり、ディスクロータとの連成振動が抑制され、「ブレ
ーキ鳴き」を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明に係る
キャリパの実施の形態について説明する。本実施の形態
では、キャリパが適用される機体が自動二輪車である場
合を例に説明する。

【００１８】図１は、自動二輪車の前輪にキャリパを取
り付けた状態を示している。フロントフォーク１は車輪
２を挟み込むように設けられており、該車輪２はフロン
トフォーク１の一端に回転自在に取り付けられている。
フロントフォーク１と車輪２との間には、略円板状のデ
ィスクロータ３が、車輪２と同軸で設けられており、車
輪２とともに回転するように構成されている。該ディス
クロータ３の外周部には、キャリパ４が配され、ディス
クロータ３の外周部を挟持して、車輪２およびディスク
ロータ３の回転を制動できるようになっている。また、
キャリパ４は、ディスクロータ３を挟持するピストン
（図示せず）を内蔵するシリンダ４ｄを備える。また、
キャリパ４のフロントフォーク１側の端部には、２つの
略矩形板状の取付部４ａが設けられている。該取付部４
ａには、略矩形状の長穴４ｂがシリンダ４ｄ側に向かっ
て（長手方向）細長く形成されている。該取付部４ａの
長穴４ｂには、該長穴４ｂの長手方向に対して直角方向
の幅より大きな径の頭部を有する段付円筒状の締結部材
４ｃが挿入され、該締結部材４ｃがフロントフォーク１
に取り付けられている。これにより、該フロントフォー
ク１と締結部材４ｃの頭部との間にキャリパ４の取付部
４ａが挟持される。なお、ここで示した締結部材４ｃは
一例であり、これに限定するものではない。

【００１９】次に、上記のようにフロントフォーク１に
取り付けられたキャリパ４の作用について図１および図
２を用いて説明する。

【００２０】図２は、フロントフォーク１にキャリパ４
を取り付けた状態の部分拡大図であり、図２（ａ）は、
キャリパ４がフロントフォーク１に取り付けられた最初
の状態を示す図である。なお、本説明では、説明の便宜
上、キャリパ４の取付部４ａからキャリパ４がディスク
ロータ３を挟持する部分までの距離を代表するものとし
て、キャリパ４の取付部４から最も遠いシリンダ４ｄの
中心と締結部材４ｃの中心との距離Ｌ１を用いる。

【００２１】図２（ａ）に示す状態において、図１に示
した自動二輪車の車輪２を回転し、その後、キャリパ４
によりディスクロータ３を挟持して車輪２の回転を制動
する。この状態において、「ブレーキ鳴き」が発生する
ようであれば、図２（ｂ）または図２（ｃ）に示すよう
に、キャリパ４を長穴４ｂの長手方向に沿って移動さ
せ、上記の距離Ｌ１を短く（Ｌ２＜Ｌ１）したり、長く
（Ｌ３＞Ｌ１）したりする。これにより、キャリパ４の
バネ定数を変え、キャリパ４の固有振動数を変えること
ができる。これは、以下に示す関係より容易に導き出す
ことができる。

【００２２】具体的には、本実施の形態におけるキャリ
パ４は、その取付部４ａとシリンダ４ｄに内蔵されたピ
ストンがディスクロータ３を挟持する部分とを固定端と
する両端支持の単純支持梁とみなすことができる。これ
より、上記のキャリパ４のバネ定数は、キャリパ４の
「剛性（ヤング率と断面二次モーメントとの積）」およ
びキャリパ４の取付部４ａとシリンダ４ｄに内蔵された
ピストンがディスクロータ３を挟持する部分との距離の
（−３）乗との積に略比例する。従って、キャリパ４の
「剛性」およびキャリパ４の取付部４ａとシリンダ４ｄ
に内蔵されたピストンがディスクロータ３を挟持する部
分との距離（図２（ａ）に示す距離Ｌ１に相当する）を
調整すれば、キャリパ４のバネ定数を変えることができ
る。

【００２３】一方、キャリパ４のヤング率は材質によ
り、また、キャリパ４の断面二次モーメントはその形状
により決まるものである。キャリパ４がフロントフォー
ク１に取り付けられる段階では、キャリパ４の材質およ
び形状は一定であるので容易に変更することはできな
い。従って、キャリパ４の「剛性」は略一定である。

【００２４】以上より、キャリパ４のバネ定数を変える
には、キャリパ４の取付部４ａとシリンダ４ｄに内蔵さ
れたピストンがディスクロータ３を挟持する部分との距
離（本実施の形態では、距離Ｌ１に相当する）を調整す
れば良いことがわかる。具体的には、キャリパ４のバネ
定数を高くするには、図２（ｂ）に示した距離を短く
（Ｌ２）すればよい。逆に、キャリパ４のバネ定数を小
さくするには、図２（ｃ）に示した距離を長く（Ｌ３）
すればよい。

【００２５】また、キャリパ４の固有振動数は、一般的
に、バネ定数の平方根に略比例する。

【００２６】以上のようにキャリパ４の支持条件を変え
ることにより、キャリパ４の固有振動数がディスクロー
タ３の固有振動数に一致することを防止することができ
る。その結果、キャリパ４とディスクロータ３との連成
振動の発生を抑制し、「ブレーキ鳴き」を防止すること
ができる。

【００２７】次に、上記の「ブレーキ鳴き」防止の効果
について具体的に解析した例を図３に示す。

【００２８】図３は、キャリパ４およびディスクロータ
３の固有振動数とバネ定数との関係を示す図である。図
３の実線で示す特性曲線ＣＡＬＩＰＡは、キャリパ４の
固有振動数とバネ定数との関係を示す。一方、破線で示
す特性曲線ＤＩＳＫは、ディスクロータ３の固有振動数
とバネ定数との関係を示す。本実施の形態では、ディス
クロータ３の形状は一定であるので、固有振動数は略一
定となっている。

【００２９】図３に示すように、特性曲線ＣＡＬＩＰＡ
と特性曲線ＤＩＳＫが重なる部分（符号Ｂで示す領域）
では、それぞれの固有振動数が一致している。これによ
り、キャリパ４とディスクロータ３との連成振動が発生
し、「ブレーキ鳴き」が起こる。この状態が、図２
（ａ）に示した状態に対応する。

【００３０】また、キャリパ４のバネ定数が高い領域
（符号Ｃで示す領域）では、キャリパ４の特性曲線ＣＡ
ＬＩＰＡがキャリパ４のバネ定数を高くするにつれて右
肩上がりの曲線になり、ディスクロータ３の特性曲線Ｄ
ＩＳＫを上回り、キャリパ４の固有振動数とディスクロ
ータ３の固有振動数との差が大きくなっている。その結
果、キャリパ４とディスクロータ３との連成振動が抑制
され、「ブレーキ鳴き」を防止することができる。この
状態が、図２（ｂ）に示した状態に対応する。

【００３１】一方、キャリパ４のバネ定数が低い領域
（符号Ａで示す領域）では、キャリパ４の特性曲線ＣＡ
ＬＩＰＡがディスクロータ３の特性曲線ＤＩＳＫを下回
っており、キャリパ４のバネ定数が小さくなるにつれ
て、その差は大きくなり、それぞれの固有振動数の差も
大きくなっている。その結果、キャリパ４とディスクロ
ータ３との連成振動が抑制され、「ブレーキ鳴き」の発
生を防止することができる。この状態が、図２（ｃ）に
示した状態に対応する。

【００３２】以上より、キャリパ４の支持条件を変える
ことにより「ブレーキ鳴き」を防止することができるこ
とがわかる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係るキャリパは、該キャリパの
取付部とピストンがディスクロータを挟持する挟持部と
の間の距離を調整する調整手段を設けることによって、
いわゆる「バネ下重量」を大きくすることなく、容易に
「ブレーキ鳴き」を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るキャリパを自動二輪車の前輪に
取り付けた状態を示す側面図である。

【図２】 本発明に係るキャリパをフロントフォークに
取り付けた状態を示す部分拡大図である。

【図３】 キャリパおよびディスクロータの固有振動数
とバネ定数との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ フロントフォーク ２ 車輪 ３ ディスクロータ ４ キャリパ ４ａ 取付部 ４ｂ 長穴 ４ｃ 締結部材 ４ｄ シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粉川 学 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 Ｆターム(参考） 3J058 AA43 AA48 AA53 AA58 AA69 AA73 BA21 BA68 CC22 FA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体の非回転部分に取り付けられる取付
   部を有する本体と、前記機体に設けられた回転するディ
   スクロータを挟持して制動するピストンとを備えるキャ
   リパにおいて、 前記本体は、前記取付部と前記ピストンとの間の距離を
   調整する調整手段を備えることを特徴とするキャリパ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のキャリパにおいて、 前記調整手段は、 前記取付部から前記ピストン側に向かう方向に沿って前
   記本体に設けられた長穴と、 該長穴に挿入して前記取付部を前記機体の非回転部分に
   締結する締結部材とを備えることを特徴とするキャリ
   パ。