JP2001518605A - 表面摩耗の測定 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ブレーキ・パッドによる摩擦係合によってゆっくりと摩耗する鉄のブレーキ・ディスクなど、摩擦継手のこすれ部材の摩耗を決定するための摩耗決定構成（３０、図２（ａ））は、ディスクのこすれ面の上に重なる寸法にされて電磁石（５１）によりそこに解放可能に取り付けられたキャリア部材（３１）を含む。キャリアは、プローブ（４３）を有する磁気変位センサなどの変換器（３３）を支持し、これはこすれ面を横切るようにプローブを走査させるための往復台（３６）に取り付けられている。こすれ面をマッピングする初期走査の後、キャリアを取り外し、ある期間ブレーキを使用した後に再び取り付け、そこでこすれ面を再び走査して摩耗を評価する。摩耗速度は通常遅く、妥当な期間内で生じる量を確実に測定できるようにするために、キャリアに基準突出部（４６および４７）を設け、弾力性ある結合手段（５２）によって電磁石を取り付けて、キャリアをこすれ面に偏らせて安定な「三脚」関係にする。異なる時間での走査信号の位置合せは、信号間の相関によるものでよく、かつ／または走査される軌道を画定し、その後軌道に対してキャリア部材を再び位置決めする際に補助をする、位置合せテンプレート（７１、図３（ａ））によるものでよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、物体の表面の摩耗の決定に関し、詳細には、車両または同様の機械
のブレーキやクラッチなど、摩擦継手のこすれ面または摩擦係合面の摩耗に関す
る。

【０００２】 本明細書のため、摩擦継手は、こすれ面を有するこすれ部材と、このこすれ面
に関連する結合運動が可能な摩擦材料部材とを含むと定義され、この結合運動は
、摩擦材料部材が前記結合運動の方向に対して実質上直角に押し込められてこす
れ面と摩擦係合するとき可能であり、その結果、摩擦係合領域が前記結合運動の
方向に沿って横方向に延びる。

【０００３】 特に本発明は、鉄道用またはその他のこのような大型車両用のブレーキ構成を
含む摩擦継手に関するが、これらに限定されない。さらに本発明は、特にディス
ク・ブレーキに関し、こすれ部材が、強磁性材料の鉄または鋼のディスクであり
、こすれ面が、車軸またはディスク支持部材の回りを円周状に延びてディスクの
内部境界と外部境界の間を半径方向に延びている環状領域である。

【０００４】 このような例示的な鉄道ディスク・ブレーキの範囲内では、掃引される面積が
広く、協働する摩擦材料部材が硬質で、こすれ面に対する摩耗速度が遅くなるよ
うに設計された材料を含んでおり、すなわちその面の摩耗または摩滅は長い期間
にわたって生じるように仕向けられている。制動システムが所期のとおりに作動
しない場合、こすれ面には一様ではなくかつ／または速めに生じた摩耗が存在し
ている可能性がある。しかし、比較的遅い摩耗速度のため、異常な場合であって
も、こすり部材およびおそらくは制動システム自体の残余寿命が損なわれるよう
な段階に達する前に測定することがしばしば困難である。

【０００５】 実際に、使用されている車両の安全な動作は、適切に頻繁な間隔で計画された
定期検査およびメンテナンスによって確実にすることができるが、各検査および
／または頻繁すぎる検査のコストは経済的に堅実なものではないと考えられる。

【０００６】 摩擦継手の新しい設計または変更された設計が求められるとき、不適当なこす
り部材材料または協働摩擦材料から得られたこすり面の摩耗速度の前の必要とさ
れるこのような長い期間は、様々な組合せを試みかつ比較することを困難にする
ことが理解され、過去において、その非常に長い期間の特徴が知られる前は保有
する車両のすべてに関するブレーキ設計に委ねることがしばしば必要であり、ま
たは既知の装置および方法の精度内で測定可能な摩耗速度を実現するために、長
期の制動試験（数ヵ月または数年の使用に等しい）を行うことがしばしば必要で
あった。

【０００７】 特に、摩耗をマッピングするという趣旨で、摩擦係合領域を横切る異なる点で
生じる摩耗を決定することが必要とされ、摩耗またはシミュレートされた制動動
作の期間によって分けられた異なる時間で表面測定を行うのに必要な、摩耗の指
示を提供することが必要とされる。その点で、測定装置を所定位置に永久的に保
持することは通常は可能ではなく、したがって、それぞれの場合でのこすれ面に
対して分離可能に位置決めされた装置を用いることによって、比較可能なマッピ
ング測定を行うことが可能であることが必要になり、これは、既存の装置で実現
可能な精度にさらに挑むものであり、したがって測定するために十分に表面摩耗
を累積させるような、測定操作間に必要とされる時間の長さに寄与するものであ
る。

【０００８】 このようなこすれ部材および可能な摩擦材料は、当然ながら動力計型機械で試
験されるが、この試験では、摩擦継手の使用中に直面しがちな、また加速された
規模で直面しがちな作動条件をシミュレートする、注意深く監視された作動条件
プログラム下にこの摩擦継手を供する。しかしこの種の摩耗は通常非常に少ない
ために、現在利用可能な測定器具の測定の能力／分解能の域を超えることが見出
されているが、こすれ部材の直径は約０．７５メートルであり、その摩擦係合領
域は、半径方向の内部境界と外部境界との間が２００ｍｍであり、一方、何ヵ月
も使用した後の平均総摩耗はほぼ０．１ｍｍ未満であり、摩耗の変動はかなり少
ないことを念頭に置かれたい。

【０００９】 強磁性ブレーキ・ディスクの実質上平らなこすれ面の係合領域全体にわたって
摩耗がどのように生じるかを決定するため、すなわち、係合領域全体にわたって
こすれ面の摩耗をマッピングするために、これまで使用されてきた一測定器具は
、テレビ・カメラがおそらくは組み込まれるであろう顕微鏡の形をとり、永久磁
石リングによってこすれ面に接するように保持されてその面に締め付けられ、一
方、その面は、車輪に関連して使用する際に（またはシミュレーションの際に）
見出されるような垂直方向に向けられ、次いでその表面上の別の位置に移動され
る。顕微鏡との組合せでは、テーパ度がそれぞれ定められている複数の浅い止り
穴を、摩擦係合領域を横切る位置でこすれ面にドリルし、その結果、各穴の上に
顕微鏡を置くことによって、作業者は、現在の穴の直径から残りの深さを評価す
ることができ、したがって穴の付近でこすれ面が摩耗した量を評価することがで
きる。この方法は、多くの点で決して満足のいくものとはみなされない。穴の数
に直接左右されて明らかに測定が遅いという性質と、熟練した作業者の解釈に頼
る必要があることを別にしても、こすれ面が任意の穴の縁部で「流れ」て真の直
径およびそれが意味する摩耗を覆い隠す傾向があるために、このような穴／測定
をどの程度密にすることができるかについて、また実現可能な精度についての固
有の制限に起因する欠点も存在する。

【００１０】 プローブで表面全体を自動的に走査することによって表面粗さの測度を決定す
る、別の測定器具が、ＤＥ−Ａ−３９０１３５２に開示されている。この構成は
、水平に配置された表面上に置かれることを利用する。

【００１１】 ＥＰ−Ａ２−０５０９８０９は、光学的放射の走査ビームの反射の変化によっ
て、ミル・ロールの表面粗さを決定する方法を開示している。

【００１２】 しかし上述のように、車両の摩擦継手に関するこのような測定は、動作中に直
面するような位置に対応する配置にあって垂直に方向付けられたこすれ部材を用
いて、また、こすれ面、より詳細にはその摩擦係合領域にのみ接触できるように
制限されている近接した物体を用いて行われることが、しばしば望ましい。

【００１３】 このような摩擦継手のすべてがディスク・ブレーキを含むのではなく、または
実際に、例えばドラム・ブレーキや乾式円板クラッチなどのブレーキをまったく
含まないことが理解されるが、このようなすべての摩擦継手に関する前述の一般
論を保持しながら、本発明の目的は、摩擦係合領域を有するこすれ面を含む摩擦
継手のため、既知の装置の精度問題を軽減し、正確でより包括的な摩耗の決定が
短時間でかつ作業者のスキルに左右されにくい状態で可能な、摩耗決定構成を提
供することである。

【００１４】 本発明によれば、こすれ面を有するこすれ部材と、こすれ面に対して結合運動
が可能な摩擦材料部材とを含む摩擦継手であって、摩擦係合領域が前記結合運動
の方向に沿って横方向に延びるように、摩擦材料部材が前記結合運動の方向に対
して実質上直角に押し込まれてこすれ面と摩擦係合したときに前記結合運動が可
能である摩擦継手のために、こすれ面の摩耗を決定する構成であって、（ｉ）こ
すれ面の摩擦係合領域の一部の上に重なるように配置され、こすれ面にもたれ掛
かるように適合された接触基準手段を含むキャリア部材と、（ｉｉ）変換器支持
手段からのこすれ面の摩擦係合領域の瞬間距離に関連する信号を供給するように
動作可能な変換器をキャリア部材に対して支持するように配置された変換器支持
手段と、前記結合方向に対して傾いた方向の摩擦係合領域を横切る複数の異なる
位置に対する前記変換器信号の生成を行うように動作可能な走査手段とを含む変
換器手段と、（ｉｉｉ）（ａ）こすれ部材と解放可能に係合するように、かつ前
記こすれ部材の前記こすれ面の上に重なるキャリア部材を支持するように適合さ
れた、解放可能な取付け手段、（ｂ）接触基準手段をこすれ面に接触させた状態
で前記こすれ面に対してキャリア部材を配置するために、前記こすれ部材と係合
する取付け手段と共に動作可能な、取付け手段およびキャリア部材に接続された
柔軟な結合手段、および（ｃ）変換器手段によって走査されるこすれ面の摩擦係
合領域を横切る所定の軌道を画定するように、かつこすれ部材に対する取付け手
段の個々の係合のそれぞれについて前記軌道に沿った異なる位置を表す変換器信
号の生成を容易にするように動作可能な位置合せ手段を含む位置付け手段と、（
ｉｖ）前記所定の軌道に沿った変換器支持手段からのこすれ面の距離の変動の指
示と、こすれ部材に対する前記取付け手段の個々の取付けについて、前記取付け
間の時間間隔内での前記所定の軌道に沿ったこすれ面に対する摩耗の変動の指示
を前記変換器信号から生成するように動作可能な信号処理手段とを含む。

【００１５】 次に、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら例を挙げて記述
する。

【００１６】 図１（ａ）および図１（ｂ）を参照すると、鉄道車両用の車輪１０は、回転軸
１２を画定する車軸１１と、半径方向に延びたスポーク１４によって回転軸１２
から間隔を置いて配置されたリム１３を含んでいる。スポークは、その少なくと
も１つの軸方向に面する側で、表面１６を有する鋳鉄または鋳鋼の平らな環状ブ
レーキ・ディスク１５と面しており、この表面１６に接触するように、摩擦継手
のブレーキ・パッド１７をそれぞれのピボット・レバー１８によって押圧して従
来の手法で制動を行うことができる。ブレーキ・ディスクおよびパッドは、こす
れ面１６を有するディスク１５がこすれ部材である摩擦継手１７’を構成し、各
パッド１７は、結合運動の方向に対して実質上直角に押し込まれてこすれ面と摩
擦係合したときに、こすれ面の回転運動によってこすれ面に対して結合運動が可
能な摩擦材料を含み、結合方向に沿って横方向に延びるこすれ面の摩擦係合領域
１９、すなわちブレーキ・ディスクの掃引領域を画定する。

【００１７】 車両の動作中、および車両の連続的な制動動作の結果として、摩擦継手の部品
が摩耗することが理解されよう。摩擦係合領域１９内のディスクのこすれ面は、
通常、パッドの摩擦間隔よりもさらに少ない程度まで摩耗し、生じることのない
どのような摩耗も、通常は結合運動の方向、すなわち摩擦係合領域に沿った結合
運動の周方向では均一であるが、結合運動から傾いた方向では、摩擦材料のパッ
ドの性質および／またはそのパッドに作用する制動力の変動のために領域を横切
るように変化する可能性がある。

【００１８】 図１（ｂ）から、摩耗が結合運動の方向で実質上均一である限り、すなわち周
方向で実質上均一である限り、摩擦係合領域１９を横切る摩耗は、その方向に対
する任意の傾斜で測定でき、その方向に対してちょうど横切る方向以外で測定で
きることがわかる（半径方向）。表面摩耗を真に半径方向にマッピングする場合
、連続的な測定を異なる周方向の位置で、例えば半径方向の経路２０および２１
で行うならば、その摩耗は取るに足らないものになり、一方、初期のマッピング
測定を任意の点ｘ−ｘで画定された弦２２に沿って行う場合、引き続き行う測定
は、初めの測定と相関をとる同じ弦に沿ってまたはそれに十分に密接して行うこ
とが必要になることが理解されよう。

【００１９】 図１（ａ）から、こすれ面の摩耗を測定する一般的な状態では、こすれ面は垂
直に方向付けられるだけではなく接触が制限されることがわかる。

【００２０】 次に図２（ａ）から図２（ｄ）を参照すると、一般に摩耗決定構成が３０で示
されている。この構成は、その半径方向の内側縁部と外側縁部の間のこすれ面の
上に横たわる長さＬと、その長さに直交する短い距離だけ延びる幅Ｗとに寸法決
めされた平板の形のキャリア部材３１を含み、そのため、ディスクの摩擦係合領
域の一部分の上に重なることができ、その摩擦部分に対する支持面３１’を画定
することができる。

【００２１】 ３２で示す変換器手段は、変換器手段３３と、キャリア部材に対して変換器を
支持するように配置された変換器支持手段３４と、走査手段３５を含む。支持手
段３４は、キャリア部材の対向する端部間に延びている１対の平行なレール３７
、３８に取り付けられた、往復台３６を含む。走査手段は、ステッピング・モー
タ４０とループ状の駆動ベルト４１を含み、それによって、供給される電圧パル
スに従いレールに沿って往復台を並進運動させかつ往復運動させ、すなわちキャ
リア部材に関連して走査を行う。したがって供給されるパルスは、任意の一時的
な位置を画定して移動させるだけではなく、走査内の一時的な位置も表している
。

【００２２】 変換器手段３３は、それにより往復運動を走査するために往復台上に取り付け
られ、自由度１のプローブ４３を含む誘導変位センサを備えており、往復台の運
動方向に直交するその長さ方向に変位可能で、キャリア部材のプレートを超えて
先端４４までの短い距離を延びるが、例えば英国のＳｏｌａｒｔｏｎ Ｌｉｍｉ
ｔｅｄ製のＬＶＤＴ変換器タイプＤＧ２．５などがあり、Ｒａｄｉｏｓｐａｒｅ
ｓ（ＲＳ）ストック番号６４６−４８２として入手可能である。

【００２３】 キャリア部材３１は、一般に４５で示される接触基準手段も有し、この手段は
、ラジウス点でそれぞれ終端する１対の突出部４６、４７を含み、キャリア部材
がその上に重なるように配置されたときに摩擦係合領域１９の両側でこすれ面１
６上にもたれ掛かるように、ある距離だけ分離されている。

【００２４】 構成３０は、変換器プローブが少なくとも摩擦係合領域に接触してその領域を
横切るように走査できる状態でこすれ面に対してキャリア部材を位置決めするた
めに、一般に５０で示される位置付け手段も含む。

【００２５】 位置付け手段は、ゴムまたはプラスチック材料のカラー５２などの柔軟で弾力
性ある結合手段を介してキャリア部材に対して取り付けられた電磁石５１の形の
解放可能な取付け手段を含み、この電磁石は、こすれ面を圧迫してそこに付着す
るように適合された極片５３を有しており、その内部を適切な電流が流れるとき
にキャリア部材および変換器手段を支持する。切換え手段５５を設けて電流を制
御することにより、こすれ面に対するキャリア部材の取付けおよび取外しを可能
にする。極片がキャリア部材板の平面に対して傾くように電磁石をさらに取り付
け、それによって、電磁石の磁束がこすれ部材内部を通過して極片がこすれ面と
の位置合せに引き込まれるにつれ、結合手段５２は、その板にバイアス力を加え
てキャリア部材の突出部４６、４７がこすれ面に接触するようにしっかりと押圧
し、したがってキャリア部材は、安定な三脚マウントによってこすれ面に有効に
しっかりと取り付けられる。

【００２６】 構成３０は、一般に６０で示される信号処理手段も含み、この手段は、こすれ
面を横切るように往復台の走査を行って、変換器により生成された信号の解釈を
行うために、ステッピング・モータ４０に供給するようにプログラミングされた
汎用コンピュータによって、都合良く提供される。信号処理手段は、その主な部
分においてキャリア部材から分離されてもよいが、キャリア部材は、変換器のア
ナログ信号をデジタルの形に変換し、かつ遠隔処理の転送に適するアナログ・デ
ジタル変換（ＡＤＣ）手段６１を保持することが都合良い。信号処理手段は、こ
すれ面の走査に関する出力を図式的な形で提供するプロッタなどの指示手段６２
、および／または数字による出力を与える手段も含む。

【００２７】 したがって動作中、キャリア部材は、図２（ｃ）に示すようにこすれ面の上に
重なって配置されてそこに取り付けられ、その結果、変換器プローブはこすれ面
１６に接触し、摩擦係合領域１９よりもわずかに長い距離でその全体を走査する
ことができ、プローブ先端４４は、それが上に支持されているキャリア部材の位
置によって画定された軌道（一般に４４’で示す）をたどる。

【００２８】 信号処理手段は、プローブが一連の位置に連続的に進むように、また、支持さ
れた変換器本体からこすれ面までの一時的な距離を示す対応する連続的な信号を
変換器から受け取るように、走査運動を制御する。走査手段は、プローブが前記
軌道に沿ってこすれ面を複数回横切るように配置されることが好ましい。次いで
信号処理手段は、変換器本体から表面までの一時的な距離をマッピングし、すな
わちこすれ面の摩耗が生じる前の（またはさらに摩耗した）走査軌道の線に沿っ
た面のプロフィルに関する図式的かつ数字による出力を生成することができる。
このような図式的出力は、一般に図２（ｄ）に示されるものであり、その垂直軸
によって変換器本体からこすれ面までの距離を表し、その水平軸によって、上方
の軌跡線６３による走査軌道に沿った変換器の位置を表す。

【００２９】 キャリア部材を除去し、ブレーキ構成を摩耗条件にかける。ある間隔をおいた
後、キャリア部材をこすれ面に対してほぼ同じ向きに取り付け、変換器がこすれ
面を横切って走査するようにさらに測定を行う。

【００３０】 変換器をこのように再度取り付けかつ走査を行った結果として得られた変換器
信号は、信号処理手段に送られ、ソフトウェアまたはハードウェアの形で実行さ
れる従来の相関アルゴリズムによって、位置および走査方向のわずかな差による
影響を除去するために初期走査の信号と相互に関連付けられる。こすれ面と変換
器本体の間の一連の一時的な距離を表す補正された信号は、数字および／または
図式的な出力を生成し、図２（ｄ）のプロットの上に重ねられた下方の軌跡線（
実線）６４として示される。距離の変化（垂直軸）はこすれ面の摩耗を表し、そ
のような摩耗の度合いは、個々の点で、または除去されたこすれ部材の体積によ
って、すなわちプロット間の面積によって解釈される。

【００３１】 その後、キャリア部材をこすれ面から取り外し、望むなら、さらに摩耗期間を
経た後に、３回目および次の回のために再度取り付けて、破断軌跡線６５によっ
て表されるような別のプロットを導き出すことができる。

【００３２】 三脚マウントと、特に間隔が空けられた接触基準突出部をこすれ面に対して偏
らせ、かつこすれ部材の局部的な変動に順応する取付け手段の能力により、実現
可能な分解能の程度および測定の再現性は当技術分野の装置としては著しく高い
ことが見出された。上記明らかにされたアナログ変換器は、ＡＤＣ分解能０．０
０１ｍｍ以内で距離測定の精度を規則正しく生成できることが見出された。

【００３３】 上述の実施形態は、特質上走査の関数である信号同士が類似する結果として信
号を処理することによって、キャリア部材の異なるアタッチメントからスキャン
を効果的に位置合せすることができることに依拠する。そのため信号の相関を提
供する手段は、位置付け手段の位置合せ手段を含み、信号処理手段６０とは別に
、または信号処理手段６０によって行うことができる。

【００３４】 次に図３（ａ）および図３（ｂ）を参照すると、７０で示される摩耗決定構成
の第２の実施形態では、キャリア部材３１、変換器手段３２、取付け手段５１、
および信号処理手段６０は上述のものに対応し、記述番号がなければ同様の参照
番号が与えられる。これは、位置付け手段の位置合せ手段に関して異なる。

【００３５】 一般に７１で示される位置合せ手段は、こすれ面の上に重なるように寸法決め
された金属またはその他の材料の平板形の位置合せテンプレート７２を含み、さ
らにこれを解放可能にこすれ面に固定するためのテンプレート電磁石７３などの
手段を含む。プレートの１つの縁部７４は、相応して成形されたキャリア部材３
１の縁部３１’と適合するように成形されており、そのためキャリア部材は、固
定されたテンプレートと隣接することができ、かつ固定されたテンプレートによ
ってこすれ面に対して位置合せすることができ、その後、取付け電磁石５１によ
ってこすれ面にキャリア部材を取り付け、その取付け後にテンプレートを除去す
ることができる。

【００３６】 このような単純なテンプレートは、接触が制限される場所ではより小さくより
容易に配置される部材を介して、キャリア部材に対する初期の取付けおよび再度
の取付けの向きを画定する能力を提供するが、このような形では、それぞれの取
付けの場合に依然として変換器信号と相関させる能力を利用している。しかしテ
ンプレートは、変換器走査の軌道を画定する能力も提供することができ、それと
共に、変換器信号を固有に実質的に相関させることができるような精度をもって
、キャリア部材を連続的に取り付けるための位置合せをすることができる。

【００３７】 このため位置合せテンプレート７２は、当初、間隔を置いて配置された１対の
ガイド７５（その一方のみを示す）を含み、この間隔は、こすれ面にテンプレー
トが固定した状態のときに、摩擦係合領域１９の両側でこすれ面１６上にガイド
が重なるような距離である。丸先パンチ７６の形の軌道画定手段は、ガイド内を
滑って当たった瞬間にこすれ面に押し付けられ、相応して間隔を置いて配置され
た対の軌道凹部７７を画定するように寸法決めされており、この凹部は、摩擦係
合領域を横切るそれらの間の所定の軌道７８を画定する（図１（ｂ）の印ｘおよ
びｘに対応する）。ガイドはテンプレートの縁部７４に対して位置決めされてお
り、その結果、キャリア部材の縁部３１’がテンプレートの縁部７４と接合する
ときに、ガイド間の軌道画定線７８が走査線または変換器プローブの軌道と一致
する。

【００３８】 テンプレートは軌道凹部を作成するように配置され、ガイドには、テンプレー
ト内を延びて軌道凹部７７に係合するテンプレート位置合せ突出部７９が取り付
けられ、またはその突出部で置き換えられ、それによって、走査の際に除去され
るテンプレートを、引き続き行われる場合にはそれに対して精密に再度位置決め
することができ、したがって、テンプレートを用いた位置合せによってキャリア
部材を位置決めするときはいつでも、変換器プローブを軌道凹部間の同じ軌道に
沿って走査させることができる。

【００３９】 さらに、明瞭な軌道凹部７７は、変換器が直面する明瞭なフィーチャも提供し
、摩擦係合領域１９の縁部を超えているが走査部材の境界内にある走査の境界を
示すはっきりとした信号を供給する。このような信号を特徴とするその信号の均
一性は、変換器ポインタが確実にこすれ面の縁部に直面しないように、往復台お
よび／または別々の取付けの場合に凹部間に画定された軌道７８に対するキャリ
ア部材の位置合せの程度を信号レベルの直接比較によって決定するための一手段
の並進運動を制限する、制御信号を供給することができる。

【００４０】 図４（ａ）および図４（ｂ）を参照すると、摩耗決定構成８０の第３の実施形
態の構成要素が、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様の平面図で示されている。
この実施形態の構成は、位置合せテンプレート８１が、位置合せの縁部７４の代
わりにやはり摩擦係合領域の両側でこすれ面１６の上に重なるように配置された
１対の補助ガイド８５を含む点で、構成７０と異なっており、この補助ガイド８
５は、キャリア部材３１の制御基準手段の突出部４６、４７の離隔に対応する距
離だけ互いに間隔を置いて配置されており、かつキャリア部材の基準突出部とプ
ローブ走査経路の間の離隔によって軌道画定ガイドから横方向に間隔を置いて配
置されている。軌道画定パンチ７６に類似し、おそらくはそれと同様である丸先
パンチ８６の形の位置合せ画定手段は、補助ガイド内に滑るような寸法であり、
一方テンプレートはこすれ面に固定されて１対の位置合せ凹部８７を画定し、こ
の凹部はそこから変位された軌道凹部７７および軌道７８に対して前記固定され
た関係にあり、またこの凹部８７は、キャリア部材の接触基準突出部４６、４７
が変換器プローブ走査の線に対して有するものと同様の関係で画定する。したが
って、こすれ面の任意の位置に位置合せテンプレート８１を固定することにより
軌道および位置合せ凹部を作成したら、テンプレートを除去し、電磁石５１の取
付け前に接触基準突出部４６、４７と位置合せ凹部８７の係合によって位置付け
されたキャリア部材にエネルギーを供給して、軌道凹部間に画定された軌道７８
に位置合せされた変換器プローブによりキャリア部材を所定位置に固定する。こ
のため変換器は、キャリア部材が除去された後に再び取り付けるときいつでも、
こすれ面を横切る軌道に十分に位置合せされる。

【００４１】 上述の実施形態に関し、構造的に適切に変化させることが可能であることが理
解されよう。例えば取付け手段は、こすれ面の縁部に係合するクランプなど、電
磁石以外のものでよく、これは、こすれ部材が強磁性材料で作製されていない場
合に特に言えることである。同様に接触基準手段は、単なる突出部以外のもので
よく、キャリア部材をこすれ面に取り付ける際に積極的に補助することができる
。図５（ａ）を参照すると、電磁石８８の形の接触基準突出部を有するキャリア
部材３１₁の一部を概略断面図で示し、その電磁石８８の極は、キャリア部材か ら盛り上がって位置してこすれ面１６と接合する。図５（ｂ）を参照すると、電
磁石を励磁する前にこすれ面の上記位置合せ凹部８７と係合するように成形され
て少なくとも部分的に丸められた突出部８９’で形成された極を有するような、
電磁石８９が示されている。どちらの場合も、これらの接触基準突出部電磁石は
結合手段のバイアスを行いまたはその補助をし、また、キャリア部材および変換
器手段の重量を支持する際に取付け手段を補助することもできる。このような突
出した電磁石は、キャリア部材に対して堅く取り付けることができ、または弾力
性ある取付け手段を介して取り付けることができる。

【００４２】 上述の実施形態および変形例では、キャリア部材と、このキャリア部材を垂直
なこすれ部材の下方部分に対して位置付けるのに適する位置付け手段を共に示し
てきた。スペースおよび接触が許される場合、それらはこすれ部材の任意の部分
に関して配置することができる。

【００４３】 図６を参照すると、この図は、そのような垂直な環状こすれ部材１５の上方部
分に対して配置されるように示される、摩耗決定構成の第４の実施形態９０を示
している。この構成は、上述の平板および支持変換器手段を含むキャリア部材９
１を有する。接触基準手段は、こすれ面を横切るように置かれるキャリア部材板
の基準縁部９２によって画定される。一般に９３で示される位置付け手段は、弾
力性ある結合手段９６を介してキャリア部材に関して配置された電磁石９５の形
の取付け手段９４を含み、その結果、基準縁部の上方にある動作位置では、キャ
リア部材および変換器手段の重量が、基準縁部をこすれ面に接触させるように偏
らせる役目を果たす。

【００４４】 こすれ部材の縁部が接触し易い場合、位置付け手段は、キャリア部材からこす
れ部材に向かって延びる１つまたは複数の位置付け釘９７を含むことができ、こ
すれ部材の縁部で位置付け、こすれ部材に対するキャリア部材のほぼ再現可能な
向きおよび位置を画定する。

【００４５】 基準縁部や位置付け釘などの同様の構造的変形例を、以前述べた実施形態に使
用でき、それらの実施形態の制御基準手段を、例えばこすれ部材の下方部分に関
して配置させるようにして、基準縁部の代わりにこの実施形態に使用できること
が理解されよう。

【００４６】 上述の実施形態のすべては、ディスク・ブレーキを含む摩擦継手のこすれ部材
の摩耗を決定することを対象としてきた。次に図７（ａ）および図７（ｂ）を参
照すると、図７（ａ）はドラム・ブレーキ１００の部分の概略断面図を示し、こ
すれ部材１０１は、内部に面した円筒状こすれ面１０２を有する鋳鉄ドラムを含
み、そこに接するように、摩擦材料１０４のライニングを保持した部分的に円筒
状のシュー１０３が押圧されて制動が行われ、このシューが、環状ではなく円筒
状の摩擦係合領域１０５を画定する。

【００４７】 特に図７（ｂ）を参照すると、本発明による摩耗決定構成１１０の第５の実施
形態は、上述の変換器手段３２を支持するキャリア部材１１１を有する。キャリ
ア部材は、さらに浅いこすれ面に適合するように寸法決めされ、キャリアをこす
れ部材１０１に対して支持するようにドラムの壁に接触するように配置された接
触基準手段１１３を有する。電磁石（またはその他のクランプ）の形の取付け手
段１１４も、キャリア部材をこすれ部材に対して固定するようにドラムの外側に
配置され、取付け手段は弾力性ある結合手段１１５によってキャリア部材に接合
され、その結果、キャリア部材の重量によって接触基準手段１１３を備える位置
に、部材に接するように正しい位置に偏らせる。明らかに、上述の位置合せテン
プレートなどのその他の位置付けおよび取付けの形を、このような円筒状こすれ
面との使用に適応させることができる。

【００４８】 上述の摩擦継手は、車両用ブレーキまたはブレーキ自体以外の乾式円板クラッ
チなどでもよく、その場合、こすれ部材およびその表面は、そのようなクラッチ
構成の駆動または従動環状板またはドラムを含む。

【００４９】 さらに変換器手段は、こすれ面までの距離を測定することが可能な様々な異な
る形をとることができ、例えば、こすれ面に接触する先端を持つ物理的なプロー
ブを有する代わりに、そのような変換器は超音波のビームまたは電磁放射ビーム
で形成された仮想のプローブを有することができる。

【００５０】 同様に走査手段は、変換器およびそのプローブの並進運動によって直進走査以
外をもたらすように配置することができ、走査手段は、例えば変換器プローブを
弓形の経路に沿って掃引することができ、または変換器手段が放射ビームによっ
て形成された仮想プローブを有する場合、走査手段は可動部分と共にまたは可動
部分なしで配置して、適切ならば変換器全体を並進運動させることなくビームを
走査することができる。

【００５１】 上記実施形態およびその変形例のいくつかについて、垂直面またはほぼ垂直な
面に方向付けられたこすれ面に関して述べてきたが、当然ながらこれらの形態お
よび例は、例えば車輪が車両から取り外された場合など、異なる向きに配置され
たそのような面に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１（ａ）】 鉄道車両の車輪の斜視図であって、通気ディスクと、ピボット・レバーによっ
てこのディスクのこすれ面に接して押圧されるように配置された摩擦材料のパッ
ドとを含み、このディスクがパッドに対して結合方向に回転し、このパッドがデ
ィスクのこすれ面の摩擦係合領域を掃引しながら接触する、ディスク・ブレーキ
構成の一部分を示す図である。

【図１（ｂ）】 こすれ面と、摩擦係合領域の範囲を示し、制動の摩擦係合から生じるその摩耗
を決定するためにその領域を横切る走査を示す、図１（ａ）の車輪の一部の正面
図である。

【図２】 （ａ）および（ｂ）はこのようなこすれ面の摩耗を決定するための、本発明に
よる装置の第１の形の概略斜視図である。

【図２（ｃ）】 図１（ａ）のブレーキ・ディスクによって画定されたこすれ部材に動作可能に
取り付けられ配置されたときの、図２（ａ）の装置の平面図である。

【図２（ｄ）】 走査された変換器位置の関数として表面摩耗の徴候を示す、この構成の信号処
理手段からの図形的出力の図である。

【図３（ａ）】 こすれ面に一時的に固定された位置合せテンプレートの形の位置付け手段を示
す他は、図２（ｃ）の手法でこすれ部材に取り付けられている本発明による第２
の形の平面図である。

【図３（ｂ）】 図３（ａ）の位置合せテンプレートの使用法を示す、そのテンプレートを通っ
た断面図である。

【図４（ａ）】 位置合せテンプレートおよびキャリア部材の変更された形を示す、本発明によ
る装置の第３の形の構成部品の平面図である。

【図４（ｂ）】 位置合せテンプレートおよびキャリア部材の変更された形を示す、本発明によ
る装置の第３の形の構成部品の平面図である。

【図５（ａ）】 図１（ｂ）のキャリア部材に適する接触基準手段の異なる形であって、この接
触基準手段が強磁性であるものを有するキャリアの一部の断面図である。

【図５（ｂ）】 図４（ｂ）のキャリア部材に適する接触基準手段の異なる形であって、この接
触基準手段が強磁性であるものを有するキャリアの一部の断面図である。

【図６】 車輪のブレーキ・ディスクのこすれ面にその上部領域で取り付けられて配置さ
れた、本発明による装置の第４の形の概略斜視図であって、接触基準手段が、接
触基準手段の上方の取付け点から弾力性ある結合手段を介して吊るされた装置の
重量によって、こすれ面に向かって偏らせたキャリア部材の縁部によって画定さ
れている図である。

【図７（ａ）】 部分的な円筒状摩擦部材がこすれ部材の円筒状のこすれ面上に半径方向に押圧
されて制動を行う、代替の摩擦継手を含んだドラム・ブレーキを通る断面図であ
る。

【図７（ｂ）】 そのようなドラム型こすれ部材と、円筒状のこすれ面に関連して動作可能に配
置された本発明による装置の第５の形とを通る断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F062 AA02 AA15 BC42 BC80 CC22 CC27 EE01 EE62 FF04 FG07 GG66 HH05 HH21 MM10 2F063 AA02 AA30 BA09 BA30 DB05 EB01 GA13 LA19 ZA01 2F069 AA02 AA24 BB27 BB40 GG01 GG06 GG62 HH15 JJ07 NN08 NN13 3J058 BA60 CB11 DB03 FA21 【要約の続き】 に対してキャリア部材を再び位置決めする際に補助をす る、位置合せテンプレート（７１、図３（ａ））による ものでよい。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 こすれ面（１６、１０２）を有するこすれ部材（１５、１０
   １）と、こすれ面に対して結合運動が可能な摩擦材料部材（１７、１０４）とを
   含む摩擦継手であって、摩擦係合領域（１９、１０５）が前記結合運動の方向に
   沿って横方向に延びるように、摩擦材料部材が前記結合運動の方向に対して実質
   上直角に押し込まれてこすれ面と摩擦係合したときに前記結合運動が可能である
   摩擦継手のために、 こすれ面の摩耗を決定する構成（３０、７０、８０、９０、１１０）であって、 （ｉ）こすれ面の摩擦係合領域の一部の上に重なるように配置され、こすれ面に
   もたれ掛かるように適合された接触基準手段（４５、９２、１１３）を含むキャ
   リア部材（３１、９１、１１１）と、 （ｉｉ）変換器支持手段からのこすれ面の摩擦係合領域の瞬間距離に関連する信
   号を供給するように動作可能な変換器（３５）をキャリア部材に対して支持する
   ように配置された変換器支持手段（３４）と、前記結合方向に対して傾いた方向
   の摩擦係合領域を横切る複数の異なる位置に対する前記変換器信号の生成を行う
   ように動作可能な走査手段（３５）とを含む変換器手段（３２）とを含み、 （ｉｉｉ）（ａ）こすれ部材（１５）と解放可能に係合するように、かつ前記こ
   すれ部材の前記こすれ面（１６）の上に重なるキャリア部材を支持するように適
   合された、解放可能な取付け手段（５１、９４、１１４）、 （ｂ）接触基準手段をこすれ面に接触させた状態で前記こすれ面に対してキャリ
   ア部材を配置するために、前記こすれ部材と係合する取付け手段と共に動作可能
   な、取付け手段およびキャリア部材に接続された柔軟な結合手段（５２、９６、
   １１５）、および （ｃ）変換器手段によって走査されるこすれ面の摩擦係合領域を横切る所定の軌
   道（４４’、７８）を画定するように、かつこすれ部材に対する取付け手段の個
   々の係合のそれぞれについて前記軌道に沿った異なる位置を表す変換器信号の生
   成を容易にするように動作可能な位置合せ手段（６０、７１）を含む位置付け手
   段（５０、９３）と、 （ｉｖ）前記所定の軌道に沿った変換器支持手段からのこすれ面の距離の変動の
   指示と、こすれ部材に対する前記取付け手段の個々の取付けについて、前記取付
   け間の時間間隔内での前記所定の軌道に沿ったこすれ面に対する摩耗の変動の指
   示を前記変換器信号から生成するように動作可能な信号処理手段（３０）とを特
   徴とする摩耗決定構成。
2. 【請求項２】 柔軟な結合手段（５２、９６、１１５）が、接触基準手段を
   偏らせてこすれ面と接触させるようにこすれ部材と係合状態にある取付け手段と
   共に動作する、取付け手段（５１、９４、１１４）およびキャリア部材に対して
   配置された弾力性ある結合手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の摩耗決
   定構成（３０、７０、８０、９０、１１０）。
3. 【請求項３】 キャリア部材（３１、９１、１１１）が、摩擦係合領域の上
   に重なるように寸法決めされた支持面（３１’）を有する板を含むことを特徴と
   する、請求項１または請求項２に記載の摩耗決定構成。
4. 【請求項４】 接触基準手段（９２）が、前記板の基準縁部を含むことを特
   徴とする請求項３に記載の摩耗決定構成（９０）。
5. 【請求項５】 接触基準手段（４５）が、キャリア部材に沿って間隔を置い
   て配置されかつ前記摩擦係合領域（１９）の両側でこすれ面（１６）にもたれ掛
   かるような距離だけ分離された、キャリア部材の１対の突出部（４６、４７）を
   含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の摩耗決定構成（３
   ０、７０、８０）。
6. 【請求項６】 取付け手段が、こすれ部材に接触するようにかつそこからこ
   すれ部材中に延びる磁束によって構成を支持するように適合された、極片を有す
   る電磁石手段（５１、９５、１１４）と、前記磁束を分断して前記構成の取外し
   を可能にするように動作可能な切換え手段（５５）とを含むことを特徴とする、
   強磁性材料のこすれ部材と共に機能するように配置された請求項１から５のいず
   れか一項に記載の摩耗決定構成（３０、９０、１１０）。
7. 【請求項７】 前記電磁石手段（５１、９５）が、こすれ部材のこすれ面（
   １６）と接触するように適合された前記極片（５３）と共に配置されることを特
   徴とする請求項６に記載の摩耗決定構成（３０、９０）。
8. 【請求項８】 取付け手段の極片（５３）と接触基準手段の突出部（４６、
   ４７）が三角関係で互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求
   項５に従属する場合の請求項６または請求項７に記載の摩耗決定構成（３０、７
   ０、８０）。
9. 【請求項９】 変換器支持手段（３４）が、キャリア部材に対する並進運動
   のためにキャリア部材上に支持された往復台（３６）を含み、走査手段（３５）
   が、キャリア部材およびこすれ面の摩擦係合領域に対して往復台を並進運動させ
   かつ往復運動させる手段を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一
   項に記載の摩耗決定構成（３０、７０、８０、９０、１１０）。
10. 【請求項１０】 変換器手段（３３）が、往復台に固定された本体を有する
    プローブ構成（４３）と、本体からこすれ部材のこすれ面に延びるように配置さ
    れたプローブ先端（４４）とを含み、前記プローブ構成が、プローブ先端の本体
    からの距離を表す信号を供給するように動作可能であることを特徴とする、請求
    項１から９のいずれか一項に記載の摩耗決定構成（３０、７０、８０、９０、１
    １０）。
11. 【請求項１１】 位置合せ手段が、前記キャリア部材が前記所定の軌道に対
    して所定の位置関係で配列されるように配置された位置付けフィーチャ（９７）
    を、キャリア部材および／またはこすれ部材上に含むことを特徴とする請求項１
    から１０のいずれか一項に記載の摩耗決定構成（９０）。
12. 【請求項１２】 位置合せ手段が、こすれ部材に対するキャリア部材および
    取付け手段の初期の向きおよび位置をほぼ画定するために、こすれ部材の一縁部
    で位置付けるようにキャリア部材からこすれ部材（１５）に向かって延びる１つ
    または複数の位置付け釘（９７）を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の
    摩耗決定構成（９０）。
13. 【請求項１３】 位置付け手段（７１）が、こすれ面（１６）の上に重なる
    こすれ部材（１５）に解放可能に固定されるように配置されてこすれ面の摩擦係
    合領域を横切る前記所定の軌道（７８）を画定する位置付けテンプレート（７２
    、８１）と、取付け手段およびこすれ部材の係合の前に前記軌道に対して変換器
    プローブ（４４）を位置合せするために、前記こすれ面に対してキャリア部材の
    位置合せを行う手段（７４；８５、８６）とを含むことを特徴とする請求項１か
    ら１０のいずれか一項に記載の摩耗決定構成（７０、８０）。
14. 【請求項１４】 摩擦係合領域の前記所定の軌道（７８）を変換器手段に露
    出するために、位置合せテンプレート（７２）を、取付け手段（５１）の係合の
    後に取外し可能になるようにこすれ部材に配置することを特徴とする、請求項１
    ３に記載の摩耗決定構成（７０）。
15. 【請求項１５】 位置合せテンプレート（７２、８１）が、間隔を置いて配
    置されて摩擦係合領域の両側でこすれ面の上に重なるように配置された１対のガ
    イド（７５）と、それに対応して間隔を置いて配置された、前記所定の軌道（７
    ８）を画定する１対の軌道凹部（７７）を、位置合せテンプレートがこすれ部材
    に固定されている間にガイドを介してこすれ面に付けるように動作可能な軌道画
    定手段（７６）とを含むことを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載
    の摩耗決定構成（７０、８０）。
16. 【請求項１６】 位置合せテンプレート（７２、８１）が、こすれ面に引き
    続き固定されるときにガイドを介して軌道凹部に対してテンプレート位置を位置
    合せするためのテンプレート位置合せ手段（７９）を含むことを特徴とする、請
    求項１５に記載の摩耗決定構成（７０、８０）。
17. 【請求項１７】 テンプレート位置合せ手段が、軌道凹部の位置の後にガイ
    ドを占有するように配置されたテンプレート位置合せ突出部（７９）を含むこと
    を特徴とする請求項１６に記載の摩耗決定構成（７０、８０）。
18. 【請求項１８】 位置合せテンプレート（７２）およびキャリア部材（３１
    ）が、テンプレートがこすれ部材に対して固定されている間にテンプレートに対
    するキャリアの位置合せが可能になるように配置された、協働する位置合せフィ
    ーチャ（７４、３１’）を有することを特徴とする請求項１３から１７のいずれ
    か一項に記載の摩耗決定構成（７０）。
19. 【請求項１９】 位置合せテンプレート（８１）が、やはり摩擦係合領域の
    両側でこすれ面の上に重なるように配置されて、キャリア部材の接触基準手段の
    突出部（４６、４７）の離隔に対応する距離だけ間隔を置いて配置された１対の
    補助ガイド（８５）と、それに対応した１対の位置合せ凹部（８７）を、位置合
    せテンプレートがこすれ部材に固定されている間に補助ガイドを介してこすれ面
    に付けるように動作可能な位置合せ画定手段（８６）とを含み、キャリア部材の
    取付けの際にキャリア部材のこすれ部材への位置付けが可能になり、かつ軌道凹
    部（７７）に対して位置合せが可能になることを特徴とする、請求項５に従属す
    る場合の請求項１３から１７のいずれか一項に記載の摩耗決定構成（８０）。
20. 【請求項２０】 位置合せテンプレート（７２、８１）が、強磁性材料のこ
    すれ部材と共に機能するように配置され、こすれ部材中に延びる磁束を介してテ
    ンプレートをこすれ部材に固定するように配置されたテンプレート電磁石（７３
    ）を含むことを特徴とする、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の摩耗決
    定構成（７０、８０）。
21. 【請求項２１】 位置合せ手段が、こすれ面を横切る連続的な走査を表す変
    換器信号と相関するように動作可能な、変換器信号を互いにかつ所定の軌道に対
    して位置合せするための、信号相関手段を含むことを特徴とする請求項１から２
    ０のいずれか一項に記載の摩耗決定構成（３０）。
22. 【請求項２２】 信号相関手段が前記信号処理手段（６０）を含むことを特
    徴とする請求項２１に記載の摩耗決定構成。