本发明用于汽车的刹车，本发明用于轮式刹车；本发明涉及的是 减小汽车刹车时发生的所谓“刹车鸣叫”的技术。

为了减小汽车刹车时产生的刹车鸣叫声(那种不悦耳的“嘎吱”声 响)，已经进行了很多研究，提出了不少的方案，本申请人也对这个问 题进行了长时间的探求。

特开平3-288028号公报上所展示的技术即是本申请人早先的提 案，为了抑制闸瓦的振动，在闸瓦的轮圈内表面通过摩擦构件安装了 抑制构件。特开平1-65944号公报上所展示的技术是更旧的技术，也 是与本申请人的更早的提案相当的技术，是在轮圈的内表面装上摩擦 构件。

实开平3-84436号公报上所展示的技术同是本申请人先前申请 的实用新型申请登记。由于在轮圈内表面上安装了压铁，抑制了闸瓦 的振动。展示该项技术时，还没注意到对压铁夹进弹性构件。

在前述特开平3-288028号公报上说明的刹车鸣叫现象的分析与 说明，特别是该公报上图8说明的现象(有关该申请实施例的说明)， 即使在以后的实验研究中也被认为是正确的。即，刹车鸣叫的主要原 因，是由于闸瓦的振动而产生的，而且已知是像图27上的虚线所示的 那样是闸瓦在半径方向的振动。

由上述这种技术对刹车鸣叫的改善，特别是对小型汽车在通常的 城市道路上行车的情况下，这种改善达到了在实用上基本没有问题。 但是，对于大型汽车，行车条件不明而且有刹车鸣叫现象发生的情况 下，究其对策留下了有待研究的课题。

本发明人对关于刹车鸣叫的现象进行了观测，对观测到的内容进 行了各种分析。关于振动进行了实验分析，研究了关于抑制闸瓦振动 的具体方案。实验分析中用计算机画面将振动放大显示，以对应于发 生音响的频率特性等的新方法进行了研究。结果，提出了在本申请中 展示的技术，进行实验的部分与现有已知的方案相比，被证实是极其 有用的。

本发明以减小刹车鸣叫为目的。本发明对各种各样的闸瓦，不是 单纯的经验性的形状而是以最有效的形式，提供能够减小刹车鸣叫的 技术为目的；本发明还以将使用了大尺寸闸瓦的大型车辆的刹车鸣叫 声减小到实用上足够小的程度为目的；本发明并以提供即使更换制动 摩擦片其性能也不变化的减小杀车鸣叫技术为目的；本发明又以廉价 的添加零件来减小刹车鸣叫为目的。另外，本发明还以制止弹性体与 粘结剂的劣化、制止弹性体之衰减振动机能下降，提高其可靠性为目 的；本发明并在暴露于高温或激烈振动的环境下，也可提供能有效维 持附加零件的振动衰减装置为目的。

为实现上述目的，本发明的闸瓦的构成是，在安装有制动摩擦片 的轮圈上，立设棒，通过弹性体将压铁安装于该棒上，其特征在于： 所述弹性体成环状，上述棒穿过该弹性体的中心，该棒由金属制成， 所设置的压铁成环状，并将弹性体包在其内侧。

若采用上述构成，当振动构件(这里指闸瓦、鼓式制动器的后板、 或车轮制动油缸等)振动时，由于在振动构件上通过弹性体安装了压 铁，则压铁以低频率与振动构件相等的相位振动；随着频率增高，压 铁的振动相位逐渐离开了振动构件的振动相位，当超过某一频率后其 振动相位变成逆相位，即变成相差180°的相位。这些就成了弹性体 变形，振动能变成热能，从而抑制了振动构件的振动。也就是为抑制振 动。可以把压铁振动变为逆相位的频率设定为发生明显噪音的频率。

作为本发明的实施方案，前述棒可为圆柱状或圆筒状。

作为本发明的进一步改进，在前述棒上安装支承体，该支承体与 该棒间至少留下一部分空隙，上述弹性体将该支承体包在其内侧，上 述压铁包在该弹性体外侧。

采用这样的构造具有从支承体与棒间的空隙排放热量的优点。另 外，在制动摩擦片与轮圈结合面的安装压铁位置的附近形成凹部，可 以防止制动摩擦片上产生热量的直接传递。

作为本发明的另一最佳实施方案，设压铁质量为m、弹性体的弹 簧常数为k、闸瓦产生的鸣叫频率为fs、压铁的固有振动频率为f0， 则通过弹性体安装的压铁的固有振动频率 $f_0=[1/\left(2\pi \right)]\sqrt{(k/m)}$ ＜ fs/2。

再具体一些，一般刹车鸣叫的频率不是单一的频率而是多种频率 混在一起的状态。根据实测超过1KHz的频率成分居多。再详细一点， 1.4KHz范围内的频率成分则成为刺耳的音响。

从而，最好把通过弹性体安装的压铁的固有振动频率f0设定在1KHz 附近或者更低一些。将其变换各种各样的条件进行实验确认时，将固有 振动频率f0设定为500Hz，知其在宽广的频率范围内是有效的；再进一 步减小，将固有振动频率设定在100Hz，仍然确认了在宽广的频率范围 内对减小鸣叫是有效的。如果还想进一步把固有频率f0变小，现实是在 弹性材料变得柔软的同时，压铁的质量也变大了，由于这一点在工业上 是否有效，好的弹性材料是否能廉价取得，就成了问题。

因为轮圈是由于闸轮与制动摩擦片的摩擦而发热的构件，作为弹 性材料有必要选择具有相应的耐热性与耐久性材料，从这点出发，把 固有振动频率f0取为极小值也是个难题。进行该项试验中，作为弹性 材料选择了具有各种各样弹性系数的合成橡胶(或塑料材料)；作为压 铁使用了金属材料(具体为铅)。

通过这些研究，有可能从耐热性优良的合成橡胶(或塑料材料)中 选择出适当的材料；由于把压铁的质量做成实用上方便的几百克，固 有振动频率f0被设定为100Hz左右，或者再稍高一些的200Hz左右， 在工业上被制定为是优良的。

图1-表示本发明第1实施例构成的部分侧面图；

图2-本发明第1实施例构成之斜视图；

图3(a)与(b)-表示本发明第1实施例与现有装置在刹车时振动 频率与刹车声音水平实测值；

图4-本发明第1实施例供试验品的外观形状斜视图；

图5(a)与(b)-本发明第1实施例与现有装置振动衰减性试验结 果；

图6(a)-本发明第1实施例热劣化试验前的振动衰减状态；

图6(b)-(g)-本发明第1实施例热劣化试验后的振动衰减状 态；

图6(i)-表示现有装置振动衰减状态；

图7(a)-本发明第1实施例构造模式图；

(b)-受振动状态模式图；

图8(a)-以其他方式吸收振动能的构造模式图；

   (b)-受振状态模式图；

图9-本发明第2实施例弹性体与压铁安装在轮圈内表面状态部 分侧面图；

图10-本发明第2实施例图9中A向视图；

图11-本发明第2实施例弹性体与压铁装于轮圈内表面状态斜视 图；

图12(a)与(b)-本发明第2实施例样品的外观形状斜视图；

图13(a)与(b)-本发明第2实施例敲击试验结果；

图14(a)与(b)-本发明第2实施例与现有装置敲击试验结果；

图15(a)与(b)-本发明第2实施例与现有装置敲击试验结果；

图16-本发明第3实施例构成的部分侧面图；

图17-本发明第3实施例压铁与弹性体装于连结板两侧时图16B 向所示部分断面图；

图18-本发明第3实施例压铁与弹性体装于连结板一侧时图16B 向所示部分断面图；

图19-表示本发明第4实施例构成的闸瓦圆周方向断面图；

图20-表示本发明第5实施例构成的部分侧面图；

图21-表示本发明第5实施例构成的部分平面图；

图22-表示本发明第6实施例要部构成的鼓式制动器的断面图；

图23-表示本发明第6实施例试验的说明图；

图24-表示本发明第6实施例每段行车距离的刹车噪音水平图；

图25-表示本发明第6实施例中刹车噪音水平对频率关系的实测 记录；

图26-表示本发明第7实施例构成的鼓式制动器内部的正面图；

图27-刹车时发生刹车鸣叫时闸瓦变形状态说明图。

实施例

下边，借图说明本发明的实施例

第1实施例

图1是表示本发明第1实施例之构成的部分侧面图；图2是表示 本发明第1实施例之构成的斜视图。

在本发明的第1实施例中，有压紧于闸轮1上并由摩擦阻力产生 刹车力的制动摩擦片2，安装制动摩擦片2的轮圈3的内表面上设置 着中空圆筒状的棒6a，在棒6a上通过环状弹性体4a安装着压铁5a。 假定压铁5a的质量为m，弹性体4a的弹簧常数为k，则通过弹性体 4a安装的压铁的固有振动频率为： $f_0=[1/\left(2\pi \right)]\sqrt{(k/m)}$ 而且设定f0比制动摩擦片2产生的鸣叫频率fs要低。

下边，说明一下这样构成的本发明第1实施例的试验结果。

(试验1-1)

首先，对中型客车的刹车鸣叫音响测定记录的结果加以说明。

图3(a)与图3(b)所表示的是，在被试验车辆的刹车附近装置了麦 克风，由刹车产生的音响以电气信号的形式取出来，由宽频带的音响 信号放大器放大，将这种电气信号的频率成分以频谱分析仪进行分 析。图中横轴是频率；纵轴是以dB表示的音响水平。纵轴是相对值。 图3(a)是关于实施本发明之刹车的测定结果，图3(b)是比较例。该 比例是对同一车辆同一制动装置而只是取下了作为本发明的要素的压 铁与弹性体的状态下测定的结果。该试验是对中型客车的实车试验结 果，试验中包含了全部模拟要素。

即，在中型客车试验中由后轮刹车产生了像图3(b)所示的频率 1.5KHz附近高峰值，频率2.25KHz附近小峰值，频率3KHz附近中等 峰值的音响能量集中的刹车鸣叫声。作为对策像图4所示那样，在一 个轮圈3上通过弹性体安装4组(对于每一车轮为8组)压铁进行试 验。其结果，如图3(a)所示，不发生高水平峰值的刹车鸣叫，在到4KHz 的全部测定范围内，刹车音响的水平都在30dB以下。这种水平是一般 杂音的水平，对于人的耳朵来说似是消除了刹车鸣叫声。

(试验1-2)

接下来，对本发明实施例在安装压铁前与安装压铁后进行振动衰 减性试验。试验中使用了中型客车的刹车装置，对车轮制动油缸施加 通常刹车(减速度约：2m/s2:0.2g)时的压力(30kg/cm2)，以给予一定 压力的重锤敲击闸轮并测量其振动。其结果表示在图5(a)与图5(b) 上，图5中横轴是时间轴；纵轴表示音响振动的振幅。

图5(a)是像图4那样安装了实施本发明的压铁的情况下的振动衰 减特性；图5(b)是比较例。该比较例是对同一装置只是去掉了压铁与 弹性体的状态下测定的结果。在图5上均把音响振动通过传感器变换 成电气信号，将电气信号通过宽频带放大器进行放大，而用示波器观 察它的波形。横轴是时间，纵轴为振动振幅。从结果可看清楚，由于 实施了本发明，音响振动明显减小。

(试验1-3)

下边说明实用装置的劣化试验。

对本发明第1实施例(图1)进行热劣化试验。这里装置装于实际 试验车上，车行在热评价用的标准路段(在日本相当于有代表性的极差 的坡道)，测定闸瓦温度，依其温度变化设定加速试验条件。基于这样 的试验条件，将本发明实施例之闸瓦放入恒温槽中，进行反复的温度 循环，在强制劣化之后进行振动衰减试验。

图6表示了试验结果。图6(a)是热劣化试验前的新品的试验结 果：图6(b)-(g)是相当于8千km-80万km热劣化试验后的测定结 果；图6(h)是将本发明的构造装于实车上行车4千km后(最高温度 200℃)的结果。图6(i)是比较例，在本发明未实施状态，即取下压铁 与弹性体的状态之试验结果。从这些结果可以看出，采用本发明之构 造，可保装置与车辆同等寿命；并具有与新品同样的时间上的振动衰 减性。

下边说明本发明第1实施例的振动形态。

图7是关于本发明第1实施例之构造，图8是关于现有熟知的用 了钢板的构造，图中示出了各自振动能量吸收的模式。图7(a)与图8(a) 表示受振前的状态；图7(b)与图8(b)表示其受振时的状态。图7所 示的本发明第1实施例之构造，轮圈3的内表面设置了棒6a，棒6a 上通过弹性体4a安装了压铁5a，因此，刹车时，轮圈3处产生的振 动传递到棒6a上，像图7(b)上所示的那样，通过弹性体4a压铁5a 上下产生了大的变形，振动能量变成热能发散出去。而在图8上所示 的使用了钢板的构造中，两块钢板11间设置了弹性体12，受振动钢 板像图8(b)那样变形，振动能变换成热能。从这些可以看出，与本发 明第1实施例的构造相比较，弹性体4a比弹性体12的变形更大，可 以更有效地吸收振动能。

第2实施例

图9是把本发明第2实施例之弹性体与压铁装于轮圈内表面的状 态下的部分侧面图，图10是图9的A向视图，图11是其斜视图。

本发明第2实施例的构造是：压紧于闸轮1上靠摩擦阻力产生制 动力的制动摩擦片2安装于轮圈3上，在轮圈3的内表面上通过弹性 体4b以粘结方法固定着多块压铁5b。这里，假定压铁5b的质量为m， 弹性体4b的弹簧常数为k，通过弹性体4b安装的压铁5b的固有振动 频率为 $f_0=[1/\left(2\pi \right)]\sqrt{(k/m)}$ 且设定频率f0比制动摩擦片2产生的鸣叫频率fs要低。弹性体4b与 压铁5b用粘结剂固定。

下边来说明这样构成的本发明第2实施例的试验结果。

(试验2-1)

图12上表示出了试验用的压铁5b与弹性体4b的形状。这里压铁 5b与弹性体4b组合起来叫作“样品”。图12(a)表示了样品(1)的构 造；图12(b)表示了样品(2)的构造。压铁用材料为铅；而弹性体用的 材料是硬度为60度的丁腈橡胶。样品(1)为大型件，压铁尺寸为60mm ×28mm×10mm，质量为300g。弹性体的尺寸为60mm×28mm×5mm。试 样(2)是小型件，压铁的尺寸为27mm×22mm×10mm，其质量为10g。 弹性体尺寸为7mm×22mm×5mm。准备多个上述这样的样品(1)与样品 (2)。

首先图13示出了把上述样品粘结于闸瓦上之前样品的单独试验 结果。图13(a)是样品(1)的试验结果；图13(b)是样品(2)的试验结 果。这种样品单独试验按下述进行。试验中，分别各取1个样品(1) 与样品(2)，并分别粘于大平台上，在其附近以锤敲击，以此进行振动 试验。在样品与平台上分别装上传感器(声电变换器)，分别将音响信 号变作电信号取出。将此电信号分别于宽频带放大器进行放大，由双 波道频谱分析仪进行频率分析，记录下压铁的振动振幅以及压铁振动 和平台振动的相位差。图13上横轴表示频率，纵轴表示对应于频率的 振幅与相位差。振幅是对数尺度的相对值；相位差的单位是度。

一看图13上的试验结果就了解到：在图13(a)上，压铁的振动在 1000Hz附近振幅变大，而在比它更高的频率下振幅逐渐变小。而加于 平台的振动与压铁振动的相位差，在低频率范围内几乎不变，而对应 于200Hz附近的振幅的峰值相位变滞后了，频率再高，相位差渐渐加 大，在超过了1000Hz之后，相位差大致上变成-180，压铁的振动对 加于平台上的振动成为逆相位。这种试验结果表明压铁的振动抑制了 加于平台的振动。即使在图13(b)上，由于压铁的质量较小，大振幅 的频率稍低，相位变成逆相位的频率也稍低。

由该试验结果可以看出，如果在闸瓦上装上样品(1)或样品(2)那 样的零件，在压铁的振动超过1000Hz或800Hz之后的频率范围变成 了逆相位，压铁的振动起到了抑制闸瓦振动的作用。

(试验2-2)

下边说明关于闸瓦的试验结果。

像图9-11所示，把上述样品装在闸瓦上进行试验，其试验结果 表示在图14上。图14是将闸瓦放在海绵上、用锤敲一下记录下来的 振动振幅的衰减状态。即，在闸瓦上装上传感器，将振动以电信号传 递出来，将电信号以宽频带放大器放大，由示波器进行观测。图14的 横轴是时间，纵轴是振幅的相对值。

图14(a)是本发明第2实施例(图11)的试验结果；图14(b)是比 较例。该比较例是从本发明的第2实施例之闸瓦取下样品的状态下进 行同样测定的试验结果。从图14可以看出：在本发明之实施例中，加 了敲击之后振动并不持续，振动马上被吸收而衰减。即，如依本发明， 闸瓦的振动可以有效地被吸收。图14(a)与图14(b)的情况，即使人 们用耳朵来听，也可以明显听出音响反应之不同。

(试验2-3)

下边以图15来说明在实用车辆上的试验。

在车辆上安装闸瓦，在闸瓦上像图11那样通过弹性体分别固定着 质量300g的压铁1个，质量200g的压铁2个和质量100g的压铁1 个，车辆原地停放进行试验。设定为对车辆进行刹车的状态，闸轮上 安装传感器，音响信号变作电信号取出，由放大器放大，由取样示波 器观测电信号。图15上乃是由锤敲打1次闸轮记录下来的其振动衰减 波形。

可以看出：在不安装压铁与弹性体的状态，如图15(b)所示，发 生了振幅比较大的振动与衰减振动；而在装有压铁与弹性体的状态， 如图15(a)所示，其振幅显得小，刹车时的振动被吸收。

(试验2-4)

下边对上述之实用车辆进行行车试验。将本发明第2实施例的压 铁与弹性体全都取去，使其行车，当使用刹车时发生大的鸣叫声，而 一当采取前述措施，鸣叫声确实全然不再发生。这已在各种行车状态 和各种各样的刹车状态下进行了确认。而一当压铁与弹性体再次取 下，刹车鸣叫声又会发生，这一点也进行了证实。

从此试验结果可知，由于通过弹性体4b安装了压铁5b，吸收了 刹车时产生的振动，所以可以将刹车鸣叫的发生减小到实用上足够的 程度。

上述第2实施例中，说明了压铁与弹性体是由粘结剂固定的。即 使用粘结剂固定，在实用强度也是足够的；为了更牢固地安装好，也 可使用机械性的固定用零件。作为固定用零件的例子，可以使用螺栓 或者销子，搞成将压铁5b、弹性体4b、轮圈一起贯穿起来的构造。这 时，在使用了固定用零件的部分的附近，在制动摩擦片上，可在其表 面设置凹部(相当于图19之凹部13的凹部)。

第3实施例

图16是表示本发明第3实施例构成的部分侧面图；图17是将本 发明第3实施例中的压铁与弹性体分置于连结板两侧的情况下图16中 的B向部分断面图；图18是将本发明第3实施例中之压铁与弹性体装 于连结板一侧的情况下图16中的B向部分断面图。

本发明第3实施例中，在连结板3a上设通孔，在穿过此通孔的销 子16a或16b上穿套筒17，该套筒17的外周固定着环状压铁5c、内 周包含着弹性体4c。弹性体4c与压铁5c像图17所示夹着连结板3a 配置其两侧；或者像图18那样配置于连结板3a的一侧，于销子16a 或16b的一端铆接固定。为使发生振动时，压铁5c与弹性体4c不会 接触连结板3a的侧面与销子16a的端面，在其两侧留出空间。

这种构造，其压铁与弹性体的安装简单可靠，实用上是优良结构。 这种构造也能确保减小刹车鸣叫声。

第4实施例

图19是表示本发明第4实施例构成的闸瓦的圆周方向断面图。

本发明第4实施例中，连结板3a的顶部立设棒6b，在制动摩擦 片2的对应于棒6a的位置设置凹部13。在该第4实施例中也是刹车 时轮圈3产生变形吸收振动可以同前述各实施例一样减小刹车鸣叫 声。

第5实施例

图20是表示本发明第5实施例构成的部分侧面图；图21是表示 本发明第5实施例构成的部分平面图。

在本发明第5实施例中，压紧于闸轮1上靠摩擦阻力产生制动力 的制动摩擦片2安装于轮圈3上，轮圈3由连结板3a支承，在连结板 3a的两侧，通过弹性体4e以粘结方式分别装着多个压铁5e，在弹性 体4e与压铁5e的周围设有自由振动足够的空间，并设有密闭的盖 20。由于有了盖20，可以使制动摩擦片磨损产生的粉末不会直接附着 于压铁5e与弹性体4e，从而也不会引起其质量与弹性特性的变化。

第6实施例

图22是表示本发明第6实施例之要部构成的鼓式制动器的断面 图。

在本发明第6实施例中，在后板21的表面通过弹性体4f安装着 压铁5f。在本实施例中，由于防止了刹车时发生的振动引起后板21 的共振，因此，可与前述各实施例一样抑制刹车时的鸣叫。而且，在 图22上是弹性体4f粘结于后板21上的构造，同时在图上所示的双点 划线位置穿通棒或穿通螺栓，可以可靠防止压铁5f与弹性体4f的脱 落。

试验3

如图23所示，在后板21的表面上P1-P8八处通过弹性体4f安 装了压铁5f，将其安装在刹车发生鸣叫的小型客车上进行实车试验。 结果证实：在刹车后边1m的位置由120dB(A)的水平变成了80dB以下 实用上不必担心的水平。

图24是本发明第6实施例的行车距离中记录下来的每次刹车时的 噪音水平。这里，在中型客车上装上新的制动器，行车5000km，在刹 车鸣叫处，在单轮后板21上通过弹性体4f安装8个压铁5f，重复进 行400km的行车试验。行车试验中，在左右车轮1m的后方分别设置麦 克风，而后在后板21上安装振动加速度传感器，来观测左右车轮的刹 车鸣叫声的发生。其结果如图24所示，不装弹性体4f与压铁5f的车 轮产生最大120dB的刹车鸣叫，而装弹性体4f与压铁5f的车轮其暗 噪音水平一直降到80dB以下，不再发生刹车鸣叫。

图25是用车载简易频谱分析仪测定的本发明第6实施例刹车声音 的频谱图。横轴是频率，纵轴是以对数表示的噪音水平。在实施本发 明之前的状态下，于刹车频率为660Hz时可观测到刹车鸣叫；由于在 板21上通过弹性体4f安装了压铁5f，在图中“X”的位置刹车声音 水平下降，抑制了鸣叫的发生。这些都是人的耳朵可以明确观测到的。

如依以上说明之本发明，只是加装了廉价的零件，即可最有效地 减小汽车刹车时产生的鸣叫声。特别是对闸瓦8的尺寸比较大的大型 车辆上效果更为明显，即使更换制动摩擦片也不会引起性能变化，并 可继续减小鸣叫发生。

另外，由于弹性体与压铁以盖包覆起来，故可防止刹车时产生的 制动摩擦片的磨损伤末在其周围堆积，且可抑制弹性体与粘结剂的劣 化以及弹性体缓冲性能的下降，并可进一步提高其可靠性。

第7实施例

图26是表示本发明第7实施例之构成的轮式刹车内部的正面图。

在本发明第7实施例中包括有：闸轮1、压紧于该闸轮1的内表 面靠摩擦产生刹车力的制动摩擦片2、安装于制动摩擦片2的外周的 一对闸瓦8、可自由转动地支承着闸瓦8的一端的支架22、对闸瓦8 的另一端给予推压力的车轮制动油缸23、以及覆盖着闸轮1的开口部 并支承着支架22与车轮制动油缸23的后板(图示省略)，在车轮制动 油缸23的外周，通过弹性体4h安装着压铁5h。在本实施例的情况下， 假定压铁5h的质量为m，弹性体4h的弹簧常数为K，通过弹性体4h 安装的压铁5h的固有振动频率为： $f_0=[1/\left(2\pi \right)]\sqrt{(k/m)}$ 而且设定频率f0比制动摩擦片2产生的鸣叫频率fs要低。

在本实施例中，由于在车轮制动油缸23上通过弹性体4h安装了 压铁5h，吸收了刹车时产生的振动，故可把刹车鸣叫的发生降低到实 用上足够低的程度。另外，由于将弹性体4h与压铁5h安装于不直接 承受产生的摩擦热的车轮制动油缸23上，故可抑制弹性体4h与粘结 材料的劣化速度。