JP4638248B2 - ディスクパッド - Google Patents

Description

本発明は、高速鉄道車両のディスクブレーキに用いられるディスクパッドに関するものである。

従来、鉄道車両用のディスクブレーキに用いられるディスクパッドとして、下記特許文献１に開示されているように、ブレーキディスクに押圧されるライニングと、このライニングを支持する基板とを備えたものが一般的に知られている。同文献１に記載のものは、図５に示すように、基板８２に窪み８３が形成され、この窪み８３にリング状の弾性部材８４が配設されるとともに、この弾性部材８４を基板８２との間に挟み込むようにライニング８１が窪み８３に嵌め込まれている。そして、ブレーキ動作時にライニング８１がブレーキディスク８５に押し付けられると、ライニング８１が基板８２に対して変位するようになっている。
独国特許第ＤＥ４３０１００６Ｃ２号明細書

高速鉄道車両ではブレーキ動作時にライニング８１の温度が約８００℃に達するため、このライニング８１に接触する弾性部材８４が鉄鋼材で構成されていれば、焼入れ温度に近い温度にまで昇温することになる。このため、前記従来のものでは、ライニング８１の昇温によって弾性部材８４が焼きなまされて変形し、弾性部材８４が弾性を発揮しなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ライニングの昇温によっても、ライニングに近接した弾性部材が弾性を保持できるようにすることにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板にライニングが組み付けられてなるディスクパッドを前提として、前記基板と前記ライニングとの間に配置され、ブレーキディスクへの押圧によって前記ライニングの傾き変位を可能にしつつ、前記基板に近づく方向への前記ライニングの移動を可能にする弾性部材と、前記弾性部材と前記ライニングとの間に配置された伝熱抑制部材とを備え、前記伝熱抑制部材には、前記弾性部材によって前記ライニングに押し付けられる接触部と、前記ライニングから離間しつつ前記接触部から延出される延出部とが設けられている。

この構成では、ブレーキ動作時にライニングがブレーキディスクとの摩擦によって昇温したとしても、その熱が弾性部材へ伝わるのを抑制することができる。この結果、弾性部材を昇温させ難くすることができるので、弾性部材が弾性を喪失するような温度にまで昇温するのを抑制し易くすることができる。しかも、ライニングが、弾性部材によってブレーキディスクに沿うように傾き変位したり、移動したりするのが可能になっているので、ライニングの局部的な面圧上昇を低減でき、ライニングの寿命を向上することができる。

そして、延出部への伝熱は、ライニングから直接なされるとしても僅かであり、主として接触部からの熱伝導によってなされる。このため、伝熱抑制部材の接触部がライニングから直接受けた熱を延出部へ逃がすことが可能となり、伝熱抑制部材の接触部の昇温を抑制することができる。この結果、接触部と接触している弾性部材の昇温をより効率的に抑制することができる。

前記ライニング及び弾性部材がそれぞれ複数設けられており、前記伝熱抑制部材が前記各ライニングに跨るように設けられていてもよい。

この構成では、伝熱抑制部材の組み付け工数を低減することができる。

また、前記ライニングには、段差部を有する貫通孔が設けられ、前記段差部に係合可能な形状の頭部を有する保持部材が設けられ、前記ライニングは、前記弾性部材の弾発力によって前記基板から離れる方向に押圧されつつ、前記貫通孔の段差部が前記保持部材の頭部に当接することによって抜け止めされた状態で保持されている構成としてもよい。

この構成では、弾性部材でライニングを押圧する一方、ライニングに形成された貫通孔の段差部が保持部材の頭部と係合することでライニングの抜け止めとなるので、弾性部材によってライニングの変位を許容しつつ、この弾性部材の弾発力によってライニングが基板から離脱することがないように、基板とライニングとを確実に結合することができる。

また、前記基板には、前記保持部材が固定される部位を囲むように凹状の曲面座が形成され、前記ライニングには、前記曲面座に対向配置された凸状の先端面を有する筒状部が設けられ、前記ライニングは、前記筒状部と前記曲面座との間に隙間を有しつつ前記保持部材によって保持されている構成としてもよい。

この構成では、ブレーキ動作時にライニングがブレーキディスクに押し付けられ、弾性部材に所定値以上の外力が作用したときには、ライニングの筒状部と基板の曲面座とが当接することとなる。このとき、ライニングは、その先端面が曲面座に沿うように移動可能となるので、ライニングの筒状部が基板の曲面座に当接したときに、ライニングの受ける力に応じてライニングの傾き変位が可能となっている。そして、ブレーキ動作時にライニングに作用する外力を弾性部材のみならず基板の曲面座でも分担することになるので、弾性部材の負担を低減することができる。

また、前記保持部材は、前記頭部よりも小径の本体部を備え、前記本体部は、前記基板に当接する当接部と、この当接部及び前記頭部の間に配置され且つ前記当接部よりも小径の中間部とを備え、前記保持部材の当接部と前記筒状部との間の隙間幅が、前記保持部材の頭部と前記ライニングとの間の隙間幅よりも小さく形成されている構成としてもよい。

この構成では、ライニングが傾き変位したときには、保持部材の当接部とライニングの筒状部とが当接することとなる。この当接時には、当接部にせん断応力と曲げ応力とが作用するが、この当接部を基板近くに設けることで、曲げ応力の影響を低減できる。

また、前記ブレーキディスクへの押圧時に前記ライニングが回動するのを阻止する回り止め手段が設けられていてもよい。

この構成では、ライニングの回動に伴ってライニングと伝熱抑制部材とが磨耗するのを回避することができる。

以上説明したように、本発明によれば、弾性部材とライニングとの間に伝熱抑制部材を配置するようにしたので、ライニングが昇温しても、このライニングに近接する弾性部材が弾性を保持できるようにすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るディスクパッド１０を示している。このディスクパッド１０は、高速鉄道車両のディスクブレーキに用いられるものであり、ブレーキディスク（図示省略）の回転方向に沿って複数配設されるものである。ディスクパッド１０は、図１に示すように、基板１２と、この基板１２に組み付けられたライニング１４とを備えている。

前記基板１２は、平面視で特定方向に延びる細長形状を有する平板状に構成されており、その長さ方向の両端部はそれぞれ略三角形状に形成されている。この基板１２は、その長さ方向がブレーキディスクの回転方向に沿うような姿勢で設置される。

基板１２には、図２に示すように、板厚方向に貫通する貫通孔１６が複数形成されている。この貫通孔１６は、前記ライニング１４を設置する部位に設けられるものであり、貫通孔１６は、組み付けられるライニング１４の数だけ形成されている。各貫通孔１６は、図２における下端部が拡径された形状に形成されている。

ライニング１４が配置される基板１２の正面（図２における上側の面）における各貫通孔１６の周囲には、凹状の湾曲面を有する曲面座１８がそれぞれ形成されている。この曲面座１８は、平面視で円形の窪みによって構成されており、その上面の湾曲面が座面１８ａとなっている。そして、この曲面座１８の中央に前記貫通孔１６がそれぞれ形成されている。

前記ライニング１４は、図１に示すように、基板１２の長さ方向の両端部を除いて幅方向に２列に配列されていて、基板１２の両端部には各１個ずつ配置されている。そして、各ライニング１４は、互いに離間した状態で配置されている。なお、図例では２列配列を示しているが、ライニング１４の直径を小さくすることで幅方向に３列配列してもよい。

各ライニング１４は、図１及び図２に示すように、円板状に形成されている。なお、各ライニング１４は、図示省略するが、三角形、五角形、六角形等の多角形状に形成してもよく、この場合には、頂角部を滑らかな曲面状に形成するとよい。

ライニング１４は、正面（基板１２から離れている側の端面）がブレーキディスクに押し付けられる押付面２０となっている。これら各ライニング１４には、中央部を上下（板厚方向）に貫通する貫通孔２２がそれぞれ形成されている。この貫通孔２２は、基板１２の貫通孔１６に対向している。

各貫通孔２２は、基板１２側が小径に形成された段付き孔によって構成されており、段差部２２ａを挟んで小径部２２ｂと大径部２２ｃとが形成されている。小径部２２ｂは、段差部２２ａの基板１２側に形成され、大径部２２ｃは、押付面２０側に形成されている。

各ライニング１４は、ほぼ一定の厚みに形成され且つブレーキディスクに当接可能に構成された本体部２４と、この本体部２４から基板１２へ向かって延出される筒状部２６とを備えている。本体部２４に前記貫通孔２２が形成されており、筒状部２６は、前記貫通孔２２を取り囲むように本体部２４の下端面に形成され、前記曲面座１８に対向するように配置されている。

筒状部２６の先端面（下端面）２６ａは、基板１２の曲面座１８の座面１８ａに対応した凸状の湾曲面に形成されている。換言すれば、筒状部２６の先端面２６ａは、筒状部２６の軸芯が回転中心となるような円弧面に形成されている。そして、ライニング１４は、筒状部２６の先端面２６ａと曲面座１８の座面１８ａとの間に隙間が形成されるように配置されている。これにより、筒状部２６の先端面２６ａは、曲面座１８の座面１８ａに当接したときにこの当接した状態で曲面座１８に沿って変位可能となっている。

前記基板１２とライニング１４とは、保持部材の一例としてのリベット３０によって結合されている。このリベット３０は、抜け止めのための頭部３２と、この頭部３２よりも小径の本体部３４とを備え、前記基板１２の貫通孔１６とライニング１４の貫通孔２２とに跨って挿通されている。

頭部３２は、ライニング１４における貫通孔２２の大径部２２ｃよりも小径で、かつ小径部２２ｂよりも大径の外径を有している。そして、頭部３２は、その下端面がライニング１４の貫通孔２２における段差部２２ａの上面（当接面）に上から当接している。これにより、ライニング１４は、リベット３０によって抜け止めされている。

本体部３４は、基板１２に当接される当接部３４ａと、頭部３２及び当接部３４ａの間に配置される中間部３４ｂとを備えている。

中間部３４ｂは、頭部３２及び当接部３４ａの双方よりも小径の外径を有している。換言すれば、当接部３４ａは、中間部３４ｂよりも大径に構成されている。

当接部３４ａは、頭部３２よりも小径の外径を有しており、この当接部３４ａは、その下端部が基板１２の曲面座１８に当接している。

本体部３４には、当接部３４ａの下端部から下方へ延出されて基板１２の貫通孔１６内に配置される締結部３６が設けられている。この締結部３６は、その下部が拡径されており、この締結部３６の下部と当接部３４ａで基板１２を挟み込むことによってリベット３０が基板１２に固定されている。

頭部３２の下端面から当接部３４ａの下端面までの距離は、段差部２２ａの上面から筒状部２６の先端までの距離よりも僅かに長くなっている。これにより、ライニング１４が基板１２に結合された状態で、筒状部２６の先端面２６ａと曲面座１８の座面１８ａとの間に僅かな隙間が形成されることとなる。

当接部３４ａと筒状部２６との間の隙間幅Ｓ１は、頭部３２と貫通孔２２の大径部２２ｃにおける内周面との間の隙間幅Ｓ２よりも小さく形成されている。これは、ライニング１４が傾いたときに、貫通孔２２の内周面が頭部３２の外周面に当接するよりもさきに、筒状部２６の内周面が当接部３４ａの外周面に当接するようにするためである。

基板１２と各ライニング１４との間には、弾性部材４０がそれぞれ配設されている。各弾性部材４０は、図３に示すように、それぞれ金属製の皿ばねによって構成されるもので、底面が開口部４０ａとして形成された皿状の部材である。弾性部材４０は、この開口部４０ａに筒状部２６が挿通された状態で基板１２とライニング１４との間に配置されている。

弾性部材４０は、基板１２とライニング１４が離れる方向にこれらに弾発力を作用させる。弾性部材４０は、ライニング１４がブレーキディスクへ押圧されるブレーキ動作時に弾性変形するような弾性係数を有している。これにより、ライニング１４がブレーキディスクを押圧したときにライニング１４を介して弾性部材４０へ伝わる押圧力によって弾性変形し、これによりライニング１４は、上下方向に変位したり、傾き変位したりするようになっている。

ライニング１４と弾性部材４０との間には、伝熱抑制部材４４が配設されている。この伝熱抑制部材４４は、平面視で基板１２と同じ形状及び大きさを有する板材によって構成されるものであり、この伝熱抑制部材４４は、各ライニング１４に跨るように設けられている。なお、伝熱抑制部材４４の裏側に基板１２が配置されているので、図１では基板１２は直接表示されていない。

伝熱抑制部材４４は、各ライニング１４にそれぞれ対応して設けられる接触部４４ａと、これらの接触部４４ａ間に設けられた延出部４４ｂとを備えている。各接触部４４ａは、筒状部２６よりも僅かに大径の内径を有し、かつ弾性部材４０の上端部とほぼ同径の外径を有する円環状に形成された部位である。伝熱抑制部材４４は、この接触部４４ａの開口に筒状部２６を挿通した状態でライニング１４の下面に配設され、接触部４４ａとライニング１４とが接触している。

延出部４４ｂは、各接触部４４ａ同士を繋ぎ合わせるように構成される部位であり、各接触部４４ａから段差状に延出されている。これにより、延出部４４ｂは、ライニング１４の下面から離間し、その状態でライニング１４の下面に対して略平行な方向に延びている。

伝熱抑制部材４４は、ライニング１４よりも熱伝導率の低い材質からなる。伝熱抑制部材４４は、例えば、ライニング１４における基板１２側の部位（下端部）を構成する鋳鉄よりも熱伝導率の低いステンレス製の板材によって構成されている。

本実施形態に係るディスクパッド１０には、ライニング１４の回り止め手段４８が設けられている。この回り止め手段４８は、基板１２とライニング１４との間に配置されたピン４９と、ライニング１４に設けられた係合溝（凹部）５０と、基板１２に設けられた係合孔５１とによって構成されている。すなわち、係合溝５０と係合孔５１とが対向して配置されており、ピン４９の上端部が係合溝５０内に挿入配置される一方、ピン４９の下端部が係合孔５１内に挿入配置されている。これにより、ピン４９が係合溝５０の内周面及び係合孔５１の内周面と係合し、ライニング１４が回動するのが阻止されている。

伝熱抑制部材４４には、前記ピン４９を挿通させる挿通孔４４ｃが設けられている。この挿通孔４４ｃは、伝熱抑制部材４４が基板１２とライニング１４との間に配置されていることから、基板１２とライニング１４との両者にピン４９が接合できるようにピン４９を挿通するためのものである。

以上のように構成されたディスクパッド１０の動作について説明する。

本ディスクパッド１０では、ライニング１４がブレーキディスクに押し付けられていないブレーキ非動作時において、ライニング１４は、弾性部材４０の弾発力によって筒状部２６と基板１２の曲面座１８との間に隙間が形成された状態に保持されている。このとき、ライニング１４の貫通孔２２における段差部２２ａがリベット３０の頭部３２と係合しているので、ライニング１４は基板１２から離脱しないようになっている。

そして、ライニング１４がブレーキディスクに押し付けられると（ブレーキ動作時）、この押付力が弾性部材４０の弾発力と同等の値になるまでは、ブレーキ非動作時の状態と同じ状態に維持されるが、押付力が弾性部材４０の弾発力よりも大きくなると、弾性部材４０が弾性変形する。この弾性部材４０の弾性変形により、ライニング１４が基板１２に近づく方向へ移動する。

新品時のライニング表面高さが均一でいない場合は、突出しているライニング１４のみがブレーキディスクに押し付けられることとなるが、その突出したライニング１４に対応した筒状部２６が曲面座１８に当接することで、そのライニング１４の弾性部材４０が大きな変形で塑性変形するのを防止できるとともに、その後に弾性力が低下するのを防止することができる。そして、当接により、筒状部２６の先端面２６ａが曲面座１８の座面１８ａに沿って変位するので、このことによってライニング１４は傾き変位することになる。このとき、当接部３４ａと筒状部２６との間の隙間幅Ｓ１は、頭部３２とライニング１４の貫通孔２２大径部２２ｃにおける内周面との間の隙間幅Ｓ２よりも小さく形成されているので、筒状部２６の内周面が当接部３４ａの外周面に当接し、その状態に維持される。なお、ライニング１４が傾く場合においても、段差部２２ａがリベット３０の頭部３２と係合しているので、ライニング１４は、それ以上に上方（基板１２から離れる方向）へ変位することはない。ブレーキ動作時において、ライニング１４と弾性部材４０との間に伝熱抑制部材４４が介在しているので、ブレーキディスクとの摩擦によってライニング１４が昇温しても、その熱が弾性部材４０へ伝わるのが抑制されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、ブレーキ動作時にライニング１４がブレーキディスクとの摩擦によって昇温したとしても、その熱が弾性部材４０へ伝わるのを抑制することができる。この結果、弾性部材４０を昇温させ難くすることができるので、弾性部材４０が焼きなまされて弾性を喪失するような温度まで昇温するのを抑制し易くすることができ、弾性部材４０が弾性を喪失するのを防止することができる。しかも、ライニング１４が、弾性部材４０によってブレーキディスクに沿うように傾き変位や移動を可能になっているので、局部的な面圧上昇を低減でき、ライニング１４の寿命を向上することができる。

特に本実施形態では、ライニング１４から延出部４４ｂへは直接伝熱し難いために、伝熱抑制部材４４の接触部４４ａがライニング１４から直接受けた熱を延出部４４ｂへ逃がすことが可能となり、伝熱抑制部材４４の接触部４４ａの昇温を抑制することができる。この結果、接触部４４ａと接触している弾性部材４０の昇温をより効率的に抑制することができる。

また、本実施形態では、伝熱抑制部材４４が全体として１つ設けられるのみであり、伝熱抑制部材４４の組み付け工数を低減することができる。しかも、本実施形態では、隣り合うライニング１４同士が互いに間隔をおいて配置されており、このライニング１４間にも伝熱抑制部材４４の延出部４４ｂが配置されているので、この延出部４４ｂにおいてライニング１４からの熱の遮熱及び放熱が可能であり、弾性部材４０の昇温をより効率的に抑制することができる。

また、本実施形態では、弾性部材４０でライニング１４を押圧する一方、ライニング１４に形成された貫通孔２２の段差部２２ａがリベット３０の頭部３２と係合することでライニング１４の抜け止めとなるので、弾性部材４０によってライニング１４の変位を許容しつつ、この弾性部材４０の弾発力によってライニング１４が基板１２から離脱することがないように、基板１２とライニング１４とを確実に結合することができる。

また、本実施形態では、ブレーキ動作時に特定のライニング１４のみに過負荷が作用した場合にそのライニング１４の筒状部２６と基板１２の曲面座１８とが当接するようにしたので、弾性部材４０が塑性変形領域まで変形しないようにでき、しかもライニング１４の受ける力の作用方向に応じてライニング１４の傾き変位が可能となっている。

また、本実施形態では、大きなせん断応力と曲げ応力が作用するリベット３０の当接部３４ａを基板１２近くに設けることで、リベット３０に生ずる曲げ応力を低減でき、これによりリベット３０の小径化を図ることができる。

また、本実施形態では、ライニング１４の回り止め手段を設けているので、ライニング１４の回動に伴ってライニング１４と伝熱抑制部材４４とが磨耗するのを回避することができる。

なお、本実施形態では、ライニング１４が本体部２４と筒状部２６とを備える構成としたが、これに代え、図４に示すように、ライニング１４がほぼ一定の厚みを有する板状に形成されている構成としてもよい。この構成において、基板１２には曲面座１８が設けられておらず、弾性部材４０は、その開口部４０ａにリベット３０が直接挿通された状態で基板１２とライニング１４との間に配置されている。

リベット３０は、抜け止めのための頭部３２と、この頭部３２と一体的に設けられる円柱状の本体部３４とを備えている。本体部３４は、頭部３２よりも小径の外径を有している。

伝熱抑制部材４４の接触部４４ａは、リベット３０の本体部３４よりも僅かに大径の内径を有し、かつ弾性部材４０の上端部とほぼ同径の外径を有する円環状に形成されている。そして、接触部４４ａに直接リベット３０が挿通されている。

弾性部材４０は、ライニング１４がブレーキディスクへ押圧されるブレーキ動作時に、伝熱抑制部材４４と基板１２とが当接しないような弾性係数を有するように設定されている。

ブレーキ動作時において、押付力が弾性部材４０の弾発力よりも大きくなると、弾性部材４０が弾性変形する。この弾性部材４０の弾性変形により、ライニング１４が基板１２に近づく方向へ移動し、あるいはライニング１４が傾く。すなわち、ディスクパッド１０の取り付け状態、ライニング１４の磨耗状態等によってライニング１４がその全面で均一な力を受けないような場合にライニング１４が傾き、ライニング１４がその全面で均一な力を受けるような場合にライニング１４がその姿勢のままで基板１２側へ平行移動する。このとき、ライニング１４の押付力を弾性部材４０の弾発力によって負担している。

この変形例においても、弾性部材４０を昇温させ難くすることができるので、弾性部材４０が弾性を喪失するような温度まで昇温するのを抑制し易くすることができる。しかも、ライニング１４が、弾性部材４０によってブレーキディスクに沿うように傾き変位や移動を可能になっているので、局部的な面圧上昇を低減でき、ライニング１４の寿命を向上することができる。

なお、前記実施形態及び変形例では、伝熱抑制部材４４を各ライニング１４に跨る一体のものとして構成したが、これに代え、各ライニング１４毎に別個の伝熱抑制部材を設ける構成としてもよい。

本発明の実施形態に係るディスクパッドの正面図である。 図１のII−II線における断面図である。 弾性部材を示す斜視図である。 その他の実施形態に係るディスクパッドを示す図２相当図である。 従来のディスクパッドを示す断面図である。

符号の説明

１２ 基板
１４ ライニング
１８ 曲面座
２２ 貫通孔
２２ａ 段差部
２６ 筒状部
２６ａ 先端面
３０ リベット（保持部材の一例）
３２ 頭部
３４ 本体部
３４ａ 当接部
３４ｂ 中間部
４０ 弾性部材
４４ 伝熱抑制部材
４４ａ 接触部
４４ｂ 延出部
４８ 回り止め手段

Claims (6)

1. 基板にライニングが組み付けられてなるディスクパッドであって、
   前記基板と前記ライニングとの間に配置され、ブレーキディスクへの押圧によって前記ライニングの傾き変位を可能にしつつ、前記基板に近づく方向への前記ライニングの移動を可能にする弾性部材と、
   前記弾性部材と前記ライニングとの間に配置された伝熱抑制部材とを備え、
   前記伝熱抑制部材には、前記弾性部材によって前記ライニングに押し付けられる接触部と、前記ライニングから離間しつつ前記接触部から延出される延出部とが設けられていることを特徴とするディスクパッド。
2. 前記ライニング及び弾性部材は、それぞれ複数設けられており、
   前記伝熱抑制部材は、前記各ライニングに跨るように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のディスクパッド。
3. 前記ライニングには、段差部を有する貫通孔が設けられ、
   前記段差部に係合可能な形状の頭部を有する保持部材が設けられ、
   前記ライニングは、前記弾性部材の弾発力によって前記基板から離れる方向に押圧されつつ、前記貫通孔の段差部が前記保持部材の頭部に当接することによって抜け止めされた状態で保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクパッド。
4. 前記基板には、前記保持部材が固定される部位を囲むように凹状の曲面座が形成され、
   前記ライニングには、前記曲面座に対向配置された凸状の先端面を有する筒状部が設けられ、
   前記ライニングは、前記筒状部と前記曲面座との間に隙間を有しつつ前記保持部材によって保持されていることを特徴とする請求項３に記載のディスクパッド。
5. 前記保持部材は、前記頭部よりも小径の本体部を備え、
   前記本体部は、前記基板に当接する当接部と、この当接部及び前記頭部の間に配置され且つ前記当接部よりも小径の中間部とを備え、
   前記保持部材の当接部と前記筒状部との間の隙間幅が、前記保持部材の頭部と前記ライニングとの間の隙間幅よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項４に記載のディスクパッド。
6. 前記ブレーキディスクへの押圧時に前記ライニングが回動するのを阻止する回り止め手段が設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のディスクパッド。
   

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