JP2000220673A - 非金属摩擦環を持つ制動装置 - Google Patents
非金属摩擦環を持つ制動装置Info
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Abstract
を持つ制御装置において、摩擦環とボスとの間の熱絶縁
を保証し、同時に摩擦環とボスとの間の均一なトルク伝
達を行う。 【構成】 制動装置1は、取付け素子7又はスプライン
結合により直接車輪ボス3に結合されるセラミツク摩擦
環2を持っている。摩擦環2とボス3の取付け素子7と
の接触面は、塑性変形可能な熱絶縁層15′を備えてい
る。
Description
念に記載の非金属摩擦環を持つ制動装置に関する。
実用新案第29710533号明細書から公知である。
制動装置は、取付け素子により直接に従って鉢状制動円
板なしに車輪ボスに結合されるセラミツク摩擦環を含ん
でいる。このような構造の制動装置は、摩擦環の内径の
著しい縮小、従ってほぼ同じ外側半径の場合、摩擦ライ
ニングによりこすられる摩擦面の著しい増大を可能にす
る。ボスへの摩擦環の直接の結合は、中間素子のなくな
ることにより一層僅かな費用で制動円板の一層高い軸線
方向振れ精度が得られるという付加的な利点を持ってい
る。更に非金属摩擦環は、金属摩擦環に比較して、一層
耐摩耗性であり、従って著しく高い寿命を持っている。
直接ボスへ結合されるセラミツク摩擦環を持つ制動装置
は、従って大きい制動面従って大きい制動力の利点と共
に長い寿命の利点を兼ね備えている。
では、金属摩擦環を使用する場合より著しく高い温度が
生じる。その結果特にこの場合のように摩擦環が直接車
輪ボスに結合さ、従って放熱する中間片が摩擦環とボス
との間に設けられていない時、制動装置の周りにある部
材に著しい熱負荷が生じる。更にセラミツク摩擦環は非
常に脆く固い。摩擦環及びボスに設けられて摩擦環をボ
スに結合する取付け素子は、製造により生じる不正確さ
を持っているので、無視できる可塑性のため摩擦環は、
作動中にも、この不正確さが補償されるほど変形しな
い。その結果トルク伝達への取付け素子の関与が不均一
になり、それにより、トルク伝達の大部分を行い従って
作動中特に強い荷重を受ける取付け素子が速く摩耗す
る。
なっている課題は、直接車輪ボスに結合されるセラミツ
ク摩擦環を持つ最初にあげた種類の制動装置を発展させ
て、摩擦環とボスとの間の均一なトルク伝達が保証され
て、同時に摩擦環とボスとの間の高度の熱絶縁が保証さ
れるようにすることである。
題は請求項1の特徴によって解決される。
接触面が、塑性変形可能な熱絶縁層を備えている。この
層は摩擦環をボスから熱的に切離し、それにより摩擦環
からボスへの熱の導入を少なくする。更にこの層は塑性
のため荷重を受けて変形するので、作動中にすべての取
付け素子の均一な負荷が現われ、従って摩擦環とボスと
の間のトルク伝達へのすべての取付け素子の均一な関与
が行われる。
合う縁を軸線方向に貫通する複数の取付けピンにより摩
擦環がボスへ結合される場合、摩擦環とピンとの間にあ
る塑性変形可能な熱絶縁層が、塑性変形可能な材料から
成るスリーブにより形成され、このスリーブが荷重を受
けて変形して、すべての取付け素子及び摩擦環のすべて
の穴内側面の均一な負荷が現われるようにする。その際
スリーブ材料として熱絶縁材料が選ばれるか、又は付加
的な熱絶縁被覆を設けられて、摩擦環からボスへの熱の
導入をできるだけ少なくする(請求項2参照)。
ように半径方向スリツトを持ち、摩擦環が対応する穴を
持ち、これらのスリツト及び穴が、ボスと摩擦環との間
の荷重の少ない伸びを可能にし、同時に摩擦環の心出し
を保証する(請求項3参照)。
結合によりボスに結合される(請求項4参照)。これ
は、従来の結合に比べて、個別部品の数が少ないという
利点を与え、従って費用低減を可能にする。この場合ボ
スと摩擦環との間のトルク伝達は、スプラインの歯側面
を介して行われる。この場合ボス上で摩擦環の自己心出
しが行われ、同時にボスの力の少ない半径方向膨張が保
証され、ボスの機械的及び熱的変形の際ボスと摩擦環と
の間にできるだけ小さい力が生じるように、歯側面輪郭
が選ばれている。摩擦環とボスとの接触面は、できるだ
け均一なトルク伝達を保証するため、塑性変形可能な層
を備えている。即ちボスと摩擦環との間の熱伝達を最小
にするため、ボスと摩擦環との接触面はできるだけ小さ
く形成され、熱絶縁層を備えている。
め、繊維材料の添加によりセラミツク材料を強化するこ
とが推奨される(請求項5参照)。
片による摩擦環の従来の取付けに比較して、制動ライニ
ングによりこすられる摩擦面を40%まで増大するのを
可能にする。2つ(又はそれ以上の)摩擦環をボス上に
設ける(請求項6参照)と、摩擦面の更に著しい増大を
行うことができる。制動過程において、摩擦環は、2つ
の外側制動ライニングにより、摩擦環の間に設けられる
制動ライニングへ押付けられる(請求項8参照)。制動
過程後摩擦環は、戻しばねにより互いに離されるので、
中間制動ライニングは両方の摩擦環の間で自由に動く
(請求項7参照)。ボス結合部を持つこのような二重円
板制動機の使用により、従来の制動円板に比べて摩擦面
を140%まで増大することができる。二重円板制動機
の利点は、費用のかかる通風をやめることができるの
で、摩擦環の簡単な構成である。
用に限定されず、航空機及び鉄道車両に同じ程度に適用
可能である。本発明による制動装置の重要な利点は、制
動機のために利用可能な空間が著しく限られる場合に
も、大きい制動面が利用可能なことである。
を以下に説明する。
ている。制動装置1は、ボス3上に取付けられる摩擦環
2を含んでいる。ボス3は軸頚4上に支持されている。
ボス3は、更に(図示しない)車輪を接続するねじ穴6
を持つフランジ5を持っている。摩擦環2は取付け素子
7によりボス3に取付けられている。各取付け素子7
は、取付けピン8、取付けピン8を通って延びる取付け
ねじ9、取付けねじ9の端部上へはめられるワツシヤ1
0及び六角ナツト11から成っている。従って取付け素
子7の範囲に、ボス3と摩擦環2の半径方向重なり部が
存在する。
いる。このような複合材料は、金属とは異なり極めて僅
かな熱膨張係数を持っている。摩擦環2は使用状態で強
い加熱を受け、この加熱により、熱伝導のため、摩擦環
2の熱膨張より大きいボスの熱膨張が生じる。摩擦環2
とボス3との力の少ない相互移動を保証し、摩擦環2及
びボス3の異なる強さの熱膨張による摩擦環2の損傷を
防止するため、ボス3は取付け素子7を受入れるため半
径方向スリツト(係合スリツト)12を持ち、これらの
スリツト12の中でそれぞれの取付けピン8が半径方向
に滑ることができる。スリツト12の幅は、ボス3に接
触する範囲13における取付けピン8の幅に一致してい
る。スリツト12は、半径方向に、スリツト12への取
付けピン8の最大半径方向進入深さより大きい深さ14
を持っている。この最大半径方向進入深さは、摩擦環2
が冷たく、ボス3が暖かい場合に生じる。
間の半径方向移動を可能にする。このいわゆる浮動取付
けにより、摩擦環2は心出しされた状態に留まり、取付
け素子7を介してトルクをボス3へ伝達することができ
る。摩擦環2は取付けピン8により熱的に切離されるの
で、摩擦環2からボス3への熱導入は著しく減少され
る。
3にあるスリツトの位置との間に万一のピツチの不正確
さを保証するため、及び摩擦環2とボス3との間のトル
ク伝達にすべての取付け素子7を同じ程度に関与させる
ため、摩擦環2と取付け素子8との間に、約1mmの肉
厚を持ちかつ全外被高さにわたって延びるスリツトを備
えているスリーブ15が設けられている。これらのスリ
ーブ15は金属材料特に銅から成るか、又は炭素繊維で
強化される炭素から作られることができる。スリーブ1
5は、摩擦環2と取付けピン8との間の塑性変形可能な
熱絶縁層15′である。制動機の荷重によりスリーブ1
5が変形し、それによりすべての取付け素子7及び脆さ
のため比較的小さい損傷裕度を持つセラミツク摩擦環の
すべての穴内側面への均一な力を保証する。摩擦環2と
取付けピン8との間の熱絶縁スリーブ15は、更に摩擦
環2とボス3との間の熱絶縁を行う。
1′の別の構成を示し、ボス3′への摩擦環2′の結合
はスプライン輪郭により行われる。摩擦環2′に面する
ボス3′の縁は、ボス3′に面する摩擦環2′の縁にあ
る内歯に係合する平歯をつけらえた軸として構成されて
いる。従って歯切り部の範囲で、ボス3′と摩擦環2′
は半径方向重なりを持っている。従って摩擦環2′とボ
ス3′との結合素子7は、この場合スプライン歯切り部
の歯17により形成される。
6,16′は、ボス3′と摩擦環2′の半径方向重なり
範囲18で互いに平行に延びるように形成されている。
摩擦環2′は対応する切欠き19を持ち、この切欠き1
9の側面20,20′もボス3′と摩擦環2′との半径
方向重なり範囲18で互いに平行に延びている。側面1
6,16′,20,20′のこの平行性は、熱によるボ
ス3′の膨張の際、摩擦環2′の切欠き19内でボス
3′の歯側面16,16′が少ない力で滑るのを保証す
る。この少ない力の滑りは、ボス3′と摩擦環2′との
間に大きい熱膨張の相違が存在する時にも、保証されね
ばならない。これを保証するため、側面対16,16′
及び20,20′は、直接の重なり範囲18外のある距
離にわたって互いに平行に延びていなければならない。
従って摩擦環歯切り部の側面対20,20′は、ボス歯
切り部の外端歯先円21の半径方向外側で互いに平行に
延びていなければならず、ボス歯切り部の側面対16,
16′は、摩擦環歯切り部の外端歯先円22の半径方向
内側で互いに平行に延びていなければならない。側面の
平行構成により、ボス3′のと摩擦環2′との間に半径
方向ひっかかりが生じないようにすることができる。
イン歯切り部は、摩擦環2′とボス3′との力の少ない
半径方向相対運動を可能にし、側面16,16′,2
0,20′の構成は摩擦環2′の心出しを保証する。摩
擦環2′からボス3′へのトルク伝達は、互いに対向す
る側面対16,20又は16′,20′を介して行われ
る。
位置ぎめのためボス3′は、軸線方向端部側で歯17に
続くフランジ23を持っている(図5及び6参照)。摩
擦環2′は、ボス3′に対して、半径方向対称に囲繞す
る止め環24により固定され、この止め環24は取付け
ねじ9′によりボス3′に対して締付けられている。
少(従って熱伝達の減少)のため、フランジ23は摩擦
環2′に対向する側にポケツト状切込み25を持ってい
るので、摩擦環2′はフランジ23の狭い連絡部26に
のみ当たる。熱の導入を最小にするため、この連絡部2
6は熱絶縁材料で付加的に被覆されている。
スプライン軸のピツチの不正確さを修正し、摩擦環2′
からボス3′への熱の導入を最小にするため、対向する
側面対16,20又は16′,20′の接触面は、塑性
変形可能な熱絶縁層15′を備えている。その層15′
は制動機の荷重を受けて変形し、生じる力をすべての側
面対16,20又は16′,20′へ均一に分布するの
を保証する。この層15′は局部的に挿入される板片か
ら成ることができる。その代わりに、摩擦環2′とボス
3′との間で歯切り部の範囲に、塑性変形可能な熱絶縁
環をいれることができ、この環がボス3′の外歯又は摩
擦環2′の内歯を覆う。ボス3′と摩擦環2′とを熱的
に切離すため、側面対16,20及び16′,20′2
0′及び連結部26の範囲に、更に繊維絶縁材料を使用
することができる。
示し、2つの摩擦環2a″及び2b″がスプライン輪郭
によりボス3″に結合されている。両方の摩擦環2a″
及び2b″はボス3″に面する縁に、ボス3″の外縁に
ある平歯付き軸に係合する内歯切り部を持っている。前
述した実施例におけるように、ここでもボス3″の外縁
にある歯17″の側面16″及び16′′′は互いに平
行に延びている。これはボス3″に対する摩擦環2a″
及び2b″の力の少ない滑りを保証し、同時に摩擦環2
a″及び2b″の心出しを保証する。図3の実施例にお
いて説明したように、ここでも摩擦環2a″及び2b″
とボス3″との間に形成されるスプラインの接触面に沿
って、塑性変形可能な熱絶縁材料から成る板片が設けら
れている。
環24″により、ボス3″に対して軸線方向に固定さ
れ、この止め環24″は取付けねじ9″によりボス3″
に対して締付けられる。この場合摩擦環2a″はボス
3″に設けられかつ車輪を取付けるためのねじ穴6″を
含むフランジ5″へ押付けられている。両方の摩擦環2
a″及び2b″の間には戻しばね27があって不使用状
態で摩擦環2a″及び2bが特定の相互最小間隔をとる
のを保証している。戻しばね27は金属クランプとして
構成され、摩擦環2a″及び2b″の歯28a及び28
bの間に挿入されている。組立てるべき部品の数を最小
にするため、戻しばね27を止め環24に結合するか、
又は止め環24″の突出片として構成することができ
る。
の摩擦環2a″及び2b″を持つ制動装置1″の使用を
示している。固定キヤリパ29は3つの制動ライニング
30a,30b及び30cを含んでいる。外側の制動ラ
イニング30a及び30bは制動シリンダ31,31b
に取付けられ、中間の制動ライニング30は板32を介
してキヤリパ29の中央に取付けられている。制動機の
操作の際、外側の制動ライニング30a及び30bは制
動シリンダ31及び31bにより外側から摩擦環2a″
及び2b″へ押付けられる。その際制動ライニング30
a及び30bにより及ぼされる押圧力によって、摩擦環
2a″及び2b″が中間の制動ライニング30cへ押付
けられる。この場合、各摩擦環2a″及び2b″の両側
が制動作用に寄与する。従って図3による実施例と比較
して(同じ摩擦環の大きさで)2倍の摩擦面を実現する
ことができる。制動過程の終りに、制動シリンダ31a
及び31bを介して及ぼされる制動圧力がなくなると、
摩擦環2a″及び2b″が戻しばね27により押し離さ
れて、中間の制動ライニング30cにもはや接触しなく
なる。これを行うため、戻しばね27は、制動装置1″
の不使用状態で、中間の制動制動ライニング30cの厚
さより少し大きい相互間隔に摩擦環2a″及び2b″を
保持するように、大きさを定められている。適当な戻し
ばね27の選択により、更に摩擦環2a″及び2b″の
戻しが中間制動ライニング30cのライニング厚さに合
わされて行われるようにすることができる。それにより
ライニングの摩耗が増大する場合にも、制動ライニング
30cと摩擦環2a″及び2b″との間に一定の空隙が
保証される。
環2a″及び2b″を設けることによって、これらの摩
擦環の間で空気が自由に循環できるので、制動装置1″
の良好な通風が行われる。
に、2つの摩擦環2a″及び2b″を持つ制動装置1″
を可動キヤリパ制動機にも使用することができる。
面図である。
る。
断面図である。
擦環を持つ制動装置の軸線に沿う断面図である。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 制動装置のセラミツク材料から成る摩擦
環が、ボスのすぐ近くに結合され、ボスが軸頚を包囲し
て車輪に取付けられるスリーブの形に形成され、ボスの
外縁が摩擦環の内縁と半径方向に重なり、この重なり範
囲にボスへ摩擦環を取付けるための取付け素子を持って
いるものにおいて、摩擦環(2,2′,2a,2b)と
取付け素子(7)との接触面が、塑性変形可能な熱絶縁
層(15′)を備えていることを特徴とする、非金属摩
擦環を持つ制動装置。 - 【請求項2】 摩擦環(2)とボス(3)との間の取付
け素子(7)が環状に配置される複数の取付けピン
(8)により形成され、これらの取付けピン(8)が摩
擦環(2)とボス(3)の重なり合う縁を貫通し、取付
けピン(8)が塑性変形可能な熱絶縁スリーブ(15)
で被覆されていることを特徴とする、請求項1に記載の
制動装置。 - 【請求項3】 ボス(3)が取付けピン(8)を受入れ
るため半径方向係合スリツト(12)を持っていること
を特徴とする、請求項2に記載の制動装置。 - 【請求項4】 ボス(3,3′)上の取付け素子(7)
がボス(3,3′)の外縁にあるスプライン輪郭により
形成され、摩擦環(2,2′,2a,2b)の内縁に設
けられる輪郭がボスの外縁のスプラインに係合し、摩擦
環(2,2′,2a,2b)とボス(3,3′)との接
触面(16,20,16′,20′,26)が、塑性変
形可能な熱絶縁層(15′)を備えていることを特徴と
する、請求項1に記載の制動装置。 - 【請求項5】 摩擦環(2,2′,2a,2b)が繊維
強化セラミツク材料の群から成る摩擦材料から成ってい
ることを特徴とする、請求項1に記載の制動装置。 - 【請求項6】 制動装置(1″)が、互いに平行に設け
られかつボス(3″)に結合される2つの摩擦環(2
a″,2b″)を含んでいることを特徴とする、請求項
1に記載の制動装置。 - 【請求項7】 両方の摩擦環(2a″,2b″)の間に
戻しばね(27)が設けられて、不使用状態で摩擦環
(2a″,2b″)を互いに離した状態に保つことを特
徴とする、請求項6に記載の制動装置。 - 【請求項8】 各摩擦環(2a″,2b″)の両側にそ
れぞれ1つの制動ライニング(30a,30b,30
c)が設けられ、制動ライニング(30a,30b,3
0c)がキヤリパ(29)に取付けられ、摩擦環(2
a″,2b″)の間に設けられる両方の制動ライニング
(30a,30b,30c)が互いに固定的に結合さ
れ、かつ不使用状態で摩擦環(2a″,2b″)の間隔
より小さい厚さを持っていることを特徴とする、請求項
6に記載の制動装置。
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