JP4785516B2 - 鉄道車両用ブレーキライニング及びディスクブレーキ - Google Patents
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Description
ディスクブレーキは、ブレーキディスクとブレーキライニングとの摩擦により制動力を得る装置であり、車軸または車輪に取り付けたブレーキディスクの摺動面にブレーキライニングを押し付けることで、車軸または車輪の回転を制動して車両の速度を制御する。
このブレーキキャリパからブレーキライニング1に負荷される押し付け力は、取り付け部の構造上、ブレーキライニング1の全体には作用せず、ある特定の部分に集中して作用する。例えば油圧式キャリパの場合は、図7に示すように押し付け負荷位置21が2箇所存在する。また、空圧式キャリパの場合でも、ほぼ同じ位置に押し付け力が負荷される。
高速状態から制動力が負荷されると、ブレーキディスク11の摺動面11a近傍の温度が上昇して、ブレーキディスク11は、図8に示すように凸型に変形する。ブレーキディスク11がこのように変形すると、凸の頂点近傍でのみブレーキライニング1とブレーキディスク11が接触することになり、接触面積が減少して接触面圧が局所的に増加する。
すなわち、本発明の鉄道車両用ブレーキライニングは、
高速からの制動でブレーキディスクが変形した状態でも、ブレーキライニングへの押し付け力をブレーキライニングとブレーキディスクの接触面全体に、特にブレーキディスクの半径方向に分散させて両者の接触面圧を低減するために、
車輪の両側面または車軸に取り付けられたブレーキディスクの摺動面に、ブレーキキャリパによって押し付けられる鉄道車両用ブレーキライニングであって、
前記ブレーキディスクの摺動面に接触すべく押し付けられる摩擦部材と、
この摩擦部材を支えると共に前記ブレーキキャリパに取り付けるための裏板を備え、
前記摩擦部材は、前記ブレーキディスクの摺動面における半径方向中央位置に対応する部位であるブレーキライニングの中央で、半径方向内周側と外周側に分割されると共にブレーキディスクの周方向にも分割され、かつ半径方向の中央位置で、ブレーキディスクの周方向に溝を設けたものであり、
これら分割されたそれぞれの摩擦部材と前記裏板との間に、前記ブレーキキャリパからの押し付け力を分散して前記それぞれの摩擦部材に伝える、前記裏板側を頂部とするブレーキディスクの半径方向にのみアーチ状となる押し付け力分散部を、前記半径方向内周側と外周側に分割された摩擦部材にそれぞれ複数個ずつ設けたことを最も主要な特徴としている。
以上の押し付け力分散部は、その強度を十分に確保するためには、2mm以上の厚さとすることが好ましい。
車輪の両側面または車軸に取り付けられたブレーキディスクと、
ブレーキキャリパに取り付けられた前述の本発明のブレーキライニングを備え、
前記ブレーキキャリパにより、前記ブレーキディスクの摺動面に前記のブレーキライニングを押し付けて制動力を得るようにしたものである。
高速からの制動中にブレーキライニングとブレーキディスクの接触面圧が局部的に高くなるのは、ブレーキキャリパからの押し付け力が特定の部分に集中することと、ブレーキディスクが温度上昇によって凸型に変形して接触領域が小さくなることに起因している。
A点は、裏板2と押し付け力分散部4の接触部において、ブレーキディスク摺動面の半径方向中央位置22に近い側の端点を表す。B点は、押し付け力分散部4をアーチ状としたときの、ブレーキディスク摺動面の半径方向中央位置22に近い側の押し付け力分散部4と摩擦部材3a,3bの接触部端を、C点は、同じく遠い側の押付け力分散部4と摩擦部材3a,3bの接触部端を表す。
また、比較例9に対して、摩擦部材を周方向にも分割した比較例12,13は、より最大接触面圧が低くなり、比較例13に対して、摩擦部材の中央にブレーキディスク周方向に溝をつけた本発明例は、さらに最大接触面圧が低減されていることが分かる。
押し付け力分散部の形状は、前記の例に示された形状に限らず、また、設置数も半径方向中央(ライニング中央)より内周側と外周側にそれぞれ少なくとも1つ設けられていれば良い。例えば押し付け力分散部は、分割された摩擦部材とほぼ相似形で摩擦部材より小さめに形成したものでも良く、また、複数に分割されていても良い。
2 裏板
3 摩擦部材
4 押し付け力分散部
11 ブレーキディスク
11a 摺動面
22 ブレーキディスク摺動面の半径方向中央位置
Claims (5)
- 車輪の両側面または車軸に取り付けられたブレーキディスクの摺動面に、ブレーキキャリパによって押し付けられる鉄道車両用ブレーキライニングであって、
前記ブレーキディスクの摺動面に接触すべく押し付けられる摩擦部材と、
この摩擦部材を支えると共に前記ブレーキキャリパに取り付けるための裏板を備え、
前記摩擦部材は、前記ブレーキディスクの摺動面における半径方向中央位置に対応する部位であるブレーキライニングの中央で、半径方向内周側と外周側に分割されると共にブレーキディスクの周方向にも分割され、かつ半径方向の中央位置で、ブレーキディスクの周方向に溝を設けたものであり、
これら分割されたそれぞれの摩擦部材と前記裏板との間に、前記ブレーキキャリパからの押し付け力を分散して前記それぞれの摩擦部材に伝える、前記裏板側を頂部とするブレーキディスクの半径方向にのみアーチ状となる押し付け力分散部を、前記半径方向内周側と外周側に分割された摩擦部材にそれぞれ複数個ずつ設けたことを特徴とする鉄道車両用ブレーキライニング。 - 前記押し付け力分散部は、前記裏板あるいは前記摩擦部材とは別の部材を両者の間に挿入して固定するものであることを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用ブレーキライニング。
- 前記の押し付け力分散部と裏板との接触位置と、前記ブレーキライニング中央との距離が20mm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄道車両用ブレーキライニング。
- 前記周方向に分割された摩擦部材のそれぞれには、少なくとも一つの前記押し付け力分散部が備えられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の鉄道車両用ブレーキライニング。
- 車輪の両側面または車軸に取り付けられたブレーキディスクと、
ブレーキキャリパに取り付けられた請求項1〜4の何れかに記載のブレーキライニングを備え、
前記ブレーキキャリパにより、前記ブレーキディスクの摺動面に前記のブレーキライニングを押し付けて制動力を得るようにしたことを特徴とする鉄道車両用ディスクブレーキ。
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