JP2002122168A

JP2002122168A - 道路車両用のブレーキ

Info

Publication number: JP2002122168A
Application number: JP2001223673A
Authority: JP
Inventors: Joachim Feldmann; ヨアヒム・フエルトマン; Marc Bodet; マルク・ブデ; Paul Antony; パウル・アントニー
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2002-04-26
Also published as: DE10038490A1; US20030136614A1; EP1180613A3; US20020017435A1; EP1180613A2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】車輪ボス温度を上昇することなく、熱放出を
改善するように、道路車両用の円板ブレーキ、とくに内
部拡張式クラッチ形ブレーキを改善する。【解決手段】ロータ円板とそれぞれロータ円板の方に
向いた摩擦円板との間に、ブレーキライニングセグメン
ト２１，２２の間に配置された空気案内通路２３，２４
の形の冷却手段が設けられており、これらの空気案内通
路は、ロータ円板における半径方向切り欠き２９から摩
擦円板にまで延びているので、冷却空気は、摩擦熱を直
接その発生の場所から取り除く。一方においてブレーキ
ライニングセグメントの加熱は、おおいに制限されてお
り、かつ他方においてブレーキライニングセグメント
は、摩擦円板とロータ円板との間の断熱要素としても作
用するので、ロータ円板自体は、きわめてわずかな程度
にしか加熱されない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータ円板として
形成された制動すべき円板が設けられており、この円板
が、車両の車輪に回らないように結合されており、この
車輪が、車両の車軸上に回転可能に支持されており；回
転方向に確保されかつ軸線方向に可動の摩擦円板が設け
られており；分離した機械的な部分として構成された少
なくとも１つのブレーキライニング構成部分が設けられ
ており；ブレーキライニング構成部分が、ロータ円板上
においてリング状の範囲内に回らないように配置されて
おり；締付け装置が設けられており、この締付け装置
が、車両の車軸に結合されているか、又は浮動しかつ回
りを囲むサドルとして構成されており、締付け装置の操
作によって、摩擦円板とロータ円板の摩擦結合した結合
が行なわれており；冷却部材が設けられている；ブレー
キに関し、とくに内部拡張式クラッチ形ブレーキに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような円板ブレーキは、米国特許第
３８３０３４５号明細書により公知である。

【０００３】公知の明細書において、２つのハウジング
ユニット（ここではハウジングセクション２０、２４）
が設けられており、これらのハウジングユニット内に同
様な２つのブレーキシュー締付け装置が収納されてお
り、これらのブレーキシュー締付け装置は、均一な力を
及ぼすために、ブレーキ円板（ここでは３６）の対向す
る側に配置されている。

【０００４】ブレーキ円板は、車輪の車輪ボス（ここで
は１２）に結合されている。ブレーキ円板の両方の側
に、ブレーキライニング要素（ここでは２つのライニン
グエレメント４２）が取付けられており；ブレーキ円板
の形に相応して、要素はリング状に配置されている。

【０００５】締付けは、ブレーキ円板に対して可動の１
対のブレーキシュー（ここではブレーキシュー４６）を
介して行なわれ、これらのブレーキシューは、ブレーキ
円板の両方の側に配置されている。そのためにブレーキ
シューは、流体操作されるホース（ここでは６４）を介
してリング状に構成された１対の可動のピストン（ここ
では６０）によって、ブレーキ円板との摩擦結合を行な
うために、力を加えられる。

【０００６】ブレーキ円板から離れた方のブレーキシュ
ーの表面に、周囲空気による冷却のための第１の冷却手
段として冷却フィン（ここでは８０）が設けられてい
る。

【０００７】第２の様式の冷却手段として、ブレーキシ
ューの空いている範囲に冷却フィン（ここではリブ部分
８２）が設けられている。

【０００８】ブレーキライニング要素は、金属製の又は
良好に熱伝導する材料から構成されているので、摩擦熱
は、ブレーキシューに良好に伝達される。

【０００９】ＰＣＴ第ＷＯ９８／５５７７６号明細書に
記載の円板ブレーキは、制動すべき車輪に回らないよう
に結合されたロータ円板（ここではディスクロータ２
０）、及び車軸に対して回らないように配置されたステ
ータ円板（ここではディスクステータ３０、４０）を示
しており、これらのステータ円板は、軸線方向には自由
に可動である。それぞれステータ円板の方に向いたロー
タ円板の面、及びロータ円板の方に向いたステータ円板
の面は、摩擦面を形成している。ロータ円板上へのステ
ータ円板の力作用によって、これは、ブレーキ作用を発
生するために締付けられ、その際、軸線方向力は、接触
装置（ここではプレークドアプイ８０）によって吸収さ
れる。同軸的なリングとして構成されたステータ及びロ
ータ円板は、熱構造材料からなり、その際、少なくとも
摩擦面の範囲において同軸的なリング状の摩擦ライニン
グは、円板の心に設けられたものとは別の熱構造材料か
らなる。その回転防止のために、ステータ円板において
ロータ円板から離れた方の側に回転防止要素（ここでは
ロゲメンツラディアウクス３６）が設けられており、こ
れらの回転防止要素は、接触装置における相補要素（こ
こではクラベッツ６４）と共同作用する。これらの回転
防止要素は、ロータ円板から離れた方の境界面に空気空
間（ここではラメドエア６６）が生じ、これらの空気空
間は、ブレーキの通風に貢献する。ロータ円板の内部
に、種々の構成（ここでは例えば図１４による）の空気
通路の形の冷却手段が設けられている。この明細書にお
いて、冷却のために摩擦熱は、その発生の場所からロー
タ円板における空気通路へ、又は対流冷却のためにステ
ータ円板を通って導かれなければならず；したがって冷
却は、間接的に、かつ熱流によって流通される構成部分
を強力に加熱しながら行なわれる。さらにこの明細書に
おいて、主として強力な制動の際に、接触装置（ここで
は５０）の弾性変形によって、不均一な面押付けが生じ
ることは不利であり、その際、これは、内径に対して大
幅に減少する。その結果、外径において、相応した比例
を越える磨耗を伴う出力集中が生じる。

【００１０】米国特許第５２０５３８０号明細書によれ
ば、内部拡張式クラッチ形ブレーキが公知であり、この
内部拡張式クラッチ形ブレーキは、動作及び駐車ブレー
キとして、又は動作及び駐車ブレーキの組合せとして構
成することができる。内部拡張式クラッチ形ブレーキの
ブレーキ円板は、内側歯部を利用することができ、かつ
その上、周範囲において形状結合されているが、軸線方
向に可動にスプライン軸に結合されており、このスプラ
イン軸は、他方において形状結合して制動すべき車輪
（ここでは１２）に結合されている。車輪は、転がり軸
受（ここでは１４）を介して車両の定置の車軸（ここで
は１０）に回転可能に結合されている。内部拡張式クラ
ッチ形ブレーキの締付け装置は、形状結合して車軸に結
合されており；ブレーキ操作の際、締付け装置は、リン
グ状のブレーキライニング（ここでは７６、３８）が、
ブレーキ操作に相応する通常力によってブレーキ円板の
それぞれ対向する側にこれに向かって押付けられるの
で、摩擦面（ここでは４０、８０）においてブレーキラ
イニングとブレーキ円板との間の摩擦結合が生じること
を引起こす。内部拡張式クラッチ形ブレーキの冷却は、
ブレーキ円板に半径方向に配置された通路（ここではベ
ンチレイションチャネル４２）を介して行なわれ、これ
らの通路は、冷却空気によって流通される。この明細書
において、摩擦熱が摩擦面から半径方向通路に伝達され
なければならないことは不利であり、このことは、ブレ
ーキ円板の加熱に通じる。弾性変形は、ここでも前記の
ように、外径における比例を越えた磨耗に通じる。

【００１１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７４６
７５８号明細書によれば、種々の構成の冷却通路を有す
るブレーキ円板構造が公知である。ドイツ連邦共和国特
許出願公開第２７４６７５８号明細書は、両方の側にブ
レーキ面を備えたブレーキ円板（ここでは５３）を示し
ており、このブレーキ円板は、車輪（ここでは１２）に
回らないが制限されて軸線方向に可動に結合されてい
る。ブレーキ円板の両方の側においてブレーキハウジン
グ内に、回転防止されているが軸線方向に可動のブレー
キキャリパ（ここでは８８）が設けられておりこれらの
ブレーキキャリパは、それぞれブレーキ円板の側に取付
けられたブレーキライニング要素（ここでは９７）を有
する例えば金属製のブレーキキャリパ円板（ここでは８
９）からなり、これらは、一緒になってそれぞれ１つの
大きなリング状の接触面を形成する。流体的に操作され
る袋（ここでは１１６、１１７）の膨張によって、キャ
リパ円板は、ブレーキライニング要素がブレーキ円板の
所属のブレーキ面（ここでは５６、５７）に摩擦接触す
るように操作される。両方のブレーキ面を形成するブレ
ーキ円板の壁の間に、複数の弧状の中間壁（ここでは８
０）が設けられており、これらの中間壁は、周方向に互
いに間隔を置いて配置された複数の半径方向通路を区画
しており、これらの通路は、その内側端部（ここでは８
３）においてブレーキ円板の内周面（ここでは５８）
を、かつその外側端部（ここでは８４）において外周面
（ここでは５４）を通過しており；これらの通路は、冷
却手段をなしている。隣接する通路分離壁の間に、空気
乱流形成のため、したがって熱放出を支援するために、
大体において半径方向の内方に向けられた羽根（ここで
は８６）が設けられている。通路は、ブレーキ円板の外
周面に負圧が発生され、かつそれ故にブレーキ円板中央
の範囲において冷却空気がブレーキハウジング内に吸入
されるように形成されている。１つの構成において、通
路は、外方に発散する弧状の通路（ここでは８２）とし
て構成されており、かつその湾曲は、前進走行の際のブ
レーキ円板の回転方向と反対であり；別の構成におい
て、通路は、Ｓ状の通路（ここでは１４２）として形成
されており、かつこれらは、同様に外方に発散するが、
その入口（ここでは１４４）は、前進走行の際のブレー
キ円板の回転方向に向けられている。この明細書におい
ても、ブレーキ円板によるブレーキ熱は、冷却通路に導
かれなければならず；熱放出の別の方法は、流体的に操
作される袋によって阻止される。ライニング押付けは、
均一であるが、流体的に操作される２つの袋による比較
的多くの技術的費用を犠牲にする。

【００１２】重い商用車における円板ブレーキに対して
ブレーキ円板に、ブレーキ動作において高い温度が生じ
ることがある。このようにしてこのような円板ブレーキ
は、例えば“ワーストケース”停止制動（例えば１１０
ｋｍ／ｈから停止状態までの全積載のセミトレーラ列の
制動）の際、８００°Ｃまで円板温度が上昇するように
構成されている。このように加熱されたブレーキ円板を
環境温度に冷却することは、動作条件に応じて１０ない
し２０分の時間がかかる。

【００１３】ただしブレーキ円板は、停止制動の際では
なく、例えば峠道のつづら折りを介する下り走行の際に
行なわれるような整合制動の際に、最も高い温度負荷を
受ける。この場合、（非常識ではあるが実際に起こるこ
とがある走行様式を前提として）それぞれのつづら折り
転向の際に、円板ブレーキを介して速度は低下されるの
で、短い時間的な連続において、中間の時間にブレーキ
円板を冷却することができずに、整合制動が行なわれ
る。経験が示すように、このようにしてブレーキ円板
に、ほぼ１０００°Ｃの温度が生じることもある。

【００１４】初めに挙げたあらかじめ公知の明細書にお
いて、ブレーキライニング要素は、金属製の又は良好に
熱伝導する材料から構成されているので、摩擦熱は、良
好にブレーキシューに伝達される（第２欄、第３０〜３
５行参照）。この明細書に記載の円板ブレーキにおい
て、基本的に考察して、ブレーキ円板は、まず加熱さ
れ、それからブレーキライニングとブレーキ円板を介し
て環境温度にまで延びた温度勾配が形成され、かつこの
温度勾配と良好に熱伝導する材料に基づいて、それから
ブレーキ円板内に蓄積された摩擦熱の崩壊が行なわれ
る。

【００１５】しかしまず前記のように、ブレーキ円板は
加熱され、かつブレーキ円板の通常同様に良好な熱伝導
能力によって、車輪ボスの温度も上昇され、この車輪ボ
スは、ブレーキ円板に結合されている（第４欄、第３０
〜３５行参照）。このようにしてボスが、許容されずに
例えば１２０°Ｃの温度以上に加熱され、このことが、
前記のブレーキ円板の高い限界温度において容易に起こ
り得ると、ボスの転がり軸受軸受リング内における油脂
は、希薄液状になり、かつ遠心力によって外方に押され
る。この状態は、軸受潤滑特性の故障に、したがって車
輪ボスの損傷に通じることがある。高い温度のために特
殊なシール及び特殊油脂を利用すれば、保守作業の際
に、誤った種類のシール及び油脂を使用する危険が存在
し、このことは、軸受の故障に通じる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、車輪ボス温度を上昇することなく、熱放出を改善す
るように、初めに挙げた明細書に相当する円板ブレー
キ、とくに内部拡張式クラッチ形ブレーキを改善するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求の
範囲第１項に記載の本発明によって次のようにして解決
される。すなわち冷却部材が、ロータ円板と少なくとも
１つの摩擦円板との間の範囲に配置されている。本発明
の変形及び有利な実施例は、特許請求の範囲従属請求項
に記載されている。

【００１８】本発明は、熱い部分、すなわち後に述べる
少なくとも１つの摩擦円板７又は８が準静的である（移
動だけしかせず、動的に回転しない）という利点を有
し；これは、さらに構成要素の簡単な配置によってわず
かな保守費用しか必要としないという利点を有する。

【００１９】有利なように熱を吸収する部分は、車輪ボ
ス２に取付けられておらず；少なくとも１つの摩擦円板
７又は８は、長い熱案内路を介して直接車軸２に結合さ
れている。

【００２０】後に説明するロータ円板６が、摩擦円板７
及び８の間に配置された本発明の変形は、壊れやすい部
分、すなわちロータ円板が良好に保護されており、かつ
それにより完成した締付けユニットが、水又はほこりの
ような環境の影響に対して良好にカプセル化されている
という利点を有する。

【００２１】ブレーキライニングセグメント２１、２２
がロータ円板に固定的に結合された本発明の変形は、比
較的軽いブレーキライニングセグメントに基づいて、ロ
ータ円板６に対して比較的小さな慣性モーメントが生じ
るという利点を有する。

【００２２】ブレーキライニングセグメント２１、２２
が第１の面成分を覆っている本発明の変形は、大きな摩
擦面が存在するという利点を有し、このことは、ブレー
キライニングセグメントの安定性を高める。

【００２３】摩擦円板７又は８を介して回転対称に構成
された締付け装置により、締付け力に無関係でありかつ
摩擦面にわたって考察して均一なライニング押付け分散
が達成され、それにより磨耗は、第１にこのようなもの
として減少するが、第２にとりわけ均一化される。それ
によりそれにしたがってロータ円板６の磨耗によって引
起こされる交換を行なわなければならない走行能力が上
昇する。

【００２４】回転するセラミック円板がバランスされた
複合部分、セラミック円板／鋼ボスとして構成されてい
る別の円板ブレーキ構成に対して、本発明は、セラミッ
クに好都合な円板構成の利点を有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示した実施例
によって詳細に説明する。

【００２６】図１による概観とともに、図２及び図３に
よる断面経過が説明されており；それ故に図１における
表示は、図２及び図３による拡大した表示によって説明
する。

【００２７】図２に相応して車軸１において車輪３の車
輪ボス２は、ねじ結合部４６を介して軸線方向に固定的
であるが回転軸受３３及び３４によって回転可能に、車
軸１に結合されている。軸受範囲は、シール３５及びカ
バー３６によって軸受の回りを囲む範囲に対して密閉さ
れている。

【００２８】車輪３は、そのリムベッド４とともに、結
合ねじ５を介して車輪ボス２に結合されており；これら
の結合ねじを介して、車輪３のブレーキのために使われ
かつロータ円板として形成された制動すべき円板６が、
車輪ボス２に固定的に結合されている。

【００２９】ブレーキライニングは、リング状の基本形
に形成されている。制動すべき円板６上において両方の
側に、ブレーキライニングが、回転防止されて円板に結
合されており、その際、図１による構成において、ブレ
ーキライニングは、ロータ円板６上に接着されており；
後に述べる第１の内側摩擦円板７の方向において、これ
は、リング状の基本形に形成されたブレーキライニング
１１であり、後に述べる第２の外側摩擦円板８の方向に
おいて、これは、リング状の基本形に形成されたブレー
キライニング１２である。

【００３０】ブレーキモーメント支持のため及びブレー
キ締付けのために、リング状の保持部が設けられてお
り；これらのリング状のブレーキ支持体保持部９は、取
付け部４０を介して形状結合して車軸１に結合されてい
る。ブレーキ支持体保持部９に、周にわたって分散され
かつそれぞれ１２０度に互いに離されて（図１ｃに関し
て拡大した表示、図３において、これは、角度位置３
０、３１及び３２である）、３つのブレーキ支持体１０
が、それぞれねじ３８及び３９を介してブレーキ支持体
保持部９に固定的に結合されている。ブレーキ支持体１
０は、円形リング角度セグメントの横断面を有する円筒
形の要素として形成されている（円形リング角度セグメ
ント：全体で３６０°の円形リングから所定の角度のセ
グメントが切り抜かれている。）。

【００３１】ロータ円板６との摩擦結合した結合を行な
うために、第１の内側の摩擦円板７及び第２の外側の摩
擦円板８が設けられており；両方の摩擦円板は、内径及
び外径を有する円形リング円板として形成されており、
かつこれらは、ブレーキ支持体１０によって車軸１に対
して回転方向に確保されており、その際、これらは、軸
線方向にロータ円板６に接するように可動である。その
回転防止部によって３つのブレーキ支持体１０は、ブレ
ーキモーメントを伝達し、このブレーキモーメントは、
一方において制動すべき円板６と他方において第１の摩
擦円板７及び第２のもの８との間の摩擦結合によって、
車軸１に発生される。

【００３２】摩擦結合は、締付け装置１３によって行な
われ、この締付け装置は、制動の場合に締付け力を発生
し、この締付け力は、通常力として、第１の摩擦円板７
及び第２のもの８からロータ円板６に作用する。

【００３３】締付け装置１３のために次の部分が設けら
れており：すなわち液圧リングシリンダ１４が設けられ
ており、その底面は、内径及び外径を有する円形リング
として形成されており、かつそのピストン空間３７は、
リングシリンダ底面に相応してリングシリンダの形を有
し、その際、ピストン空間３７に、穴４１を介し図示し
ない弁装置を介して液圧液が供給又は放出され、リング
ピストン１５が設けられており、このリングピストン
は、締付け力を導入するためにリングシリンダ状のピス
トン棒２０に一片に結合されており、このピストン棒
は、そのリングピストン１５から離れた方の側にピスト
ン棒リング１６を装備しており、かつその際、ピストン
空間３７の密閉は、ピストン空間パッキン４７及び４８
を介して行なわれ；引っ張り要素として使われる６つの
リングシリンダ拡張棒１７が設けられており、これらの
拡張棒は、リングシリンダ１４の外周面の拡張部とし
て、円形リング角度セグメントの横断面を有する棒の形
に形成されており；締付け反作用力を伝達するリング状
の力伝達リング１９が設けられており、この力伝達リン
グは、６つの半径方向力伝達棒１８を装備しており、こ
れらの力伝達棒は、その半径方向の延びの端部範囲に穴
を有し；その穴を介してリングシリンダ拡張棒１７に力
伝達棒１８を結合する６つの取付けねじ２８が設けられ
ている。

【００３４】ピストン棒リング１６を備えたピストン棒
２０は、ブレーキの端から端まで延びた通気を保証する
ため、周に沿って分散された冷却空気通口４９を有す
る。

【００３５】液圧リングシリンダ１７を利用したここに
示した締付けは、相応して構成された気圧シリンダに置
き換えることもできることに注意し；さらに締付けを機
械的又は電磁的な装置として構成することが可能であ
る。

【００３６】締付け装置１３の組立状態において、リン
グピストン１５に結合されるリングシリンダ１４は、こ
れに結合されたリングシリンダ拡張棒１７を介して力伝
達棒１８に接触しており、かつこれらすべての部分は、
取付けねじ２８によって互いに結合されている。

【００３７】このように結合された締付け装置１３は、
軸線方向に不動のロータ円板６及び軸線方向に固定の摩
擦円板７及び８の上方に、自由に吊されており；この締
付け装置は、不動のかつ３６０°にわたって回りを囲む
サドルをなしており、その際、ライニングの磨耗は、ピ
ストン棒２０の増加した送達によって補償される（明確
に図示しない空気遊び後調節は、専門家にとって周知の
ピストン空間パッキン４７及び４８の弾性的な形成によ
って行なわれる。）。したがって磨耗の補償のために、
拡大するピストン棒送達によって締付け装置は、軸線方
向に不動のロータ円板６に対して軸線方向に動かされ；
この軸線方向移動は、磨耗補償をなしている。磨耗によ
ってブレーキライニング１１及び１２は薄くなるが、こ
れらは、車軸１に対するこれらの摩擦面に関する軸線方
向位置を変化させない。

【００３８】両方の摩擦円板、第１の摩擦円板７及び第
２のものは、その形について同様に構成されている。円
形リング円板としてのその前記の基本形の他に、これら
は、その外側境界において円形リング角度セグメントの
形の２種類の切り欠きを利用することができ；このこと
は、第２の外側摩擦円板８に対して図１ｃに見ることが
できる外側輪郭４２において明らかである。

【００３９】第１の様式の円形リング角度セグメント切
り欠きは、３つの切り欠き４３をなしている。図１ｃの
拡大した表示である図３において、セグメント切り欠き
の外側境界面は、ブレーキ支持体１０の側方境界面に直
線的に接していることが示されており、このことは、す
でに前に述べた両方の摩擦円板７及び８の回転防止を引
起こす。

【００４０】第２の様式の切り欠きは、６つの円形リン
グ角度セグメント切り欠き４４によって与えられてお
り；これらの切り欠きに対する中心線は、ブレーキ支持
体角度位置３０、３１及び３２に対して、それぞれ±３
０°だけずらして配置されている。

【００４１】図３は、リングシリンダ拡張棒１７が交互
に円形リング角度セグメント切り欠き４４の左及び右の
側方境界面に接するように、組立た状態において摩擦円
板７及び８が挿入されていることを示している。取付け
ねじ２８による固定によって、締付け装置１３は、この
ようなものとして心出しされ、かつ組立られ、かつさら
に両方の回転方向における締付け装置１３に対する摩擦
円板７及び８の回転防止が保証されている。

【００４２】一方において車軸１におけるボス２におけ
るロータ円板６による車輪３の取付け、及び他方におい
てブレーキ支持体保持部９及び車軸１における締付け装
置１３の取付けは、次のステップにおいて実行される： −車軸１上におけるブレーキ支持体保持部９のかぶせ、
及び溶接（取付け部４０）。 −車軸１上におけるパッキン３５と回転軸受３４のかぶ
せ。 −車輪ボス２内への回転軸受３３の押込み、それから車
軸１上へのこの組立部のかぶせ。 −ねじ結合部４６を介した確保、それからカバー３６の
かぶせ。 −３つのブレーキ支持体１０が、ねじ３８、３９によっ
てブレーキ支持体保持部９に結合される。 −液圧リングシリンダ１４が、ピストン空間パッキン４
７、４８及びピストン棒２０を有するリングピストン１
５を備える。 −ここまで準備されたがまだ完成していないこの締付け
装置１３が、３つのブレーキ支持体１０内に押込まれ
る。 −第１の内側摩擦円板７の押込み、それから完全にリン
グ状のブレーキライニング１１及び１２を備えたロータ
円板６の後からの押込み。 −３つのブレーキ支持体１０上への第２の外側の摩擦円
板８のかぶせ。 −力伝達リング１９を有する力伝達棒１８のかぶせ、及
びねじ２８による取付け、したがって締付け装置１３
は、それ自体取付けられ、かつ車軸１に回らないように
結合されている。 −車輪３のかぶせ、及びねじ５を介した車輪ボスとの取
付け。

【００４３】ロータ円板６と摩擦円板７及び８との間の
範囲に、冷却手段が設けられており、これらの冷却手段
は、空気案内のための通路として実現されており；これ
らは、図６における斜視図に示されている。

【００４４】図６において、空気案内通路を示すため
に、ロータ円板６は、摩擦円板７及び８の内径の範囲に
おいて断たれており；この断絶部によりハッチングで示
した断絶面５１が生じる。ロータ円板６内に、外方に向
かって空いた空気供給通路が設けられており；第１の内
側摩擦円板７の方向において、これは、新しい空気供給
通路２３であり（見易くするためにこの参照符号は、新
しい空気供給通路のうちの１つだけに記入されてい
る）、かつ第２の外側の摩擦円板８の方向において、こ
れは、新しい空気供給通路２４である（見易くするため
にこの参照符号は、新しい空気供給通路のうちの１つだ
けに記入されている。）。

【００４５】空気供給通路２３のために、第１の摩擦円
板７の方に向いた側においてロータ円板に、新しい空い
た半径方向切り欠き２９が持ち込まれており（参照符号
は１つの例だけに）、これらの切り欠きは、第１の内側
摩擦円板７の方に延びた空気案内通路２３のためのベー
スとして使われる。これらの半径方向切り欠きによって
定義される側方の境界面は、リング状のブレーキライニ
ングを通って摩擦円板７にまで延びている（制動されな
い状態において存在する空気遊びを除く）。意味的に同
様に同様な半径方向切り欠きは、第２の外側摩擦円板８
の方に向いた方向において、ロータ円板６に設けられて
いる。これらの半径方向切り欠きに相応して、空気案内
通路２３及び２４の側方の境界面は、直線的な面として
形成されている。

【００４６】空気案内通路の構造によって、ブレーキラ
イニング１１及び１２は、それぞれの新しいブレーキラ
イニングセグメント２１又は２２の形に構成されてお
り、これらのブレーキライニングセグメントの合成は、
円形リングの基本形を生じる。その際、図６に示すよう
に、円形リング範囲は、内径ｒｉ５２及び外径ｒａ５３
によって確定されており、その中にブレーキライニング
セグメント２１又は２２が配置されている。したがって
この円形リング範囲の面は、ブレーキライニングセグメ
ントのための第１の面成分、及び空気案内通路のための
第２の面成分に分割される。ブレーキライニング１１の
ため及びブレーキライニング１２のために、第１の面成
分は、それぞれ新しいブレーキライニングセグメント２
１又は２２の面からなる合計をなしており、かつそれぞ
れ新しい空気通路２３又は２４の底面からなる合計は、
第２の面成分を生じる。

【００４７】図面を理解するために、図２においてロー
タ円板６は回転位置において示されており、その際、図
面の上側部分において通路２４を通って断面が、かつ図
面の下側部分において通路２３を通って断面が進んでい
る。図６においてロータ円板６のそれぞれの側に示され
たそれぞれ新しいブレーキライニングセグメント及び空
気案内通路（２１及び２３又は２２及び２４）は、１つ
の例をなしており；これらの数は、実現の際に存在する
トポロジーの状態に相応して選択され；摩擦円板７の方
に向いたブレーキライニング１１のために、摩擦円板８
の方向に向いたブレーキライニング１２とは異なった数
のブレーキライニングセグメント及び空気案内通路を設
けることも可能である。

【００４８】図７は、空気案内通路の別の様式の構成を
有するロータ円板６を示しており；その際、ロータ円板
６は、図６におけるものと同様に断たれており、かつ断
絶面５１は、再びハッチングによって示されている。

【００４９】面の状態に関してここでも図６において説
明した状況、すなわち内径ｒｉと外径ｒａ（わかりやす
くするために図７において省略されている）によって定
義される円形リング範囲が、ブレーキライニングのため
の第１の面成分、及び空気案内通路のための第１の面成
分に分割されているということが成立つ。

【００５０】図６による空気案内通路とは相違して、ロ
ータ円板６における半径方向切り欠き２９は、側方境界
面が湾曲した面として形成されているように構成されて
いる。これらの湾曲した面の曲線形は、タービン羽根の
技術により周知の判定基準にしたがって、空気がロータ
円板６の内側範囲から外側へ動く間に、加速されるの
で、高められた空気流通が生じるように構成されてい
る。

【００５１】例えばこの時、図７に示すように、熱吸収
によって引き起こされる容積拡大を考慮して、その半径
方向内側の入口範囲における空気案内通路２３又は２４
の横断面が、ロータ円板６の半径方向外側の端部におけ
るその出口範囲におけるものよりも小さい。

【００５２】図６に相応して（直線的な側方境界面）及
び図７に相応して（湾曲した側方境界面）半径方向切り
欠きの配置は、ロータ円板６の一方の側において、他方
の側に対してずらした角度位置になるように配置されて
いるように行なわれている。それぞれの側におけるそれ
ぞれ新しい空気案内通路に相応して、これらの空気案内
通路は、互いにそれぞれ６０°の角度間隔を置いて両方
の側に配置されており；相互のずれは、一方の側におけ
る新しい空気案内通路からなる配置が、他方の側におけ
る空気案内通路の配置に対して３０°の角度だけ旋回さ
れていることによって生じる。

【００５３】空気案内通路の相互のずれによってロータ
円板６の改善された冷却が生じる。なぜなら冷却は、全
く主として空気案内通路を介した対流によって行なわれ
るからである。

【００５４】この配置において、ロータ円板６の一方の
側におけるブレーキライニングセグメントに、他方の側
における正確に同じ位置において空気案内通路が対向し
ている。この通路は、その側における対流によって、直
接対向する側におけるブレーキセグメントによって加熱
されるロータ円板６の範囲を冷却する。その粗悪な熱伝
導能力によって、このブレーキライニングセグメント
は、ブレーキ熱をすぐにこの範囲に伝達しないが、範囲
は、多数の連続する制動の際に加熱することができる。
したがって直接対向する空気案内通路は、このようにし
てロータ円板６に達するブレーキ熱を対流によって停滞
なく取り除くことを保証する。

【００５５】ブレーキライニングセグメントの粗悪な熱
伝導能力の他に、摩擦円板７及び８及びロータ円板６
は、良好な熱伝導能力を有する。摩擦熱は、摩擦円板７
及び８とブレーキライニングセグメント２１又は２２と
の間の摩擦面に生じる。ロータ円板６における空気案内
通路を介して冷却空気は、直接摩擦円板７及び８摩擦面
を介して案内されるので、摩擦熱は、直接その発生の場
所において取り除かれ、したがって、ブレーキライニン
グセグメント２１及び２２の加熱は、比較的きわめて制
限されたままである。

【００５６】さらにブレーキライニングセグメント２
１、２２は、摩擦円板６及び７の摩擦面とロータ円板と
の間において断熱するように作用する。両方の効果、ブ
レーキライニング自体の制限された加熱及びその断熱作
用は、ロータ円板６が、比較的きわめてわずかな程度に
しか加熱されないことを引起こす。

【００５７】ロータ円板６は、通常金属製の材料から製
造されており、ただしこのことは、必然的ではない。金
属製のロータ円板６は、良好に熱伝導し；これが、制動
の際、前記のように、比較的冷却されたままであると
き、車輪ボスも、その損傷に通じる程度に加熱されるこ
とはない。

【００５８】両方のブレーキ円板７及び８のための材料
は、大きな磨耗強さ、高い温度安定性、良好な熱伝導能
力及びできるだけわずかな比重を持たなければならな
い。そのために全く特別に、セラミック複合材料が適し
ており、その際、セラミック基礎基板内に焼結要素とし
て炭素繊維が埋め込まれており、これらの焼結要素は、
弾性及び熱衝撃特性を大幅に改善し；このような材料か
らなる摩擦円板は、例えばねずみ鋳鉄と比較して、ほぼ
３倍の熱伝導能力を有し、かつその際、半分しか重さを
持たず、さらにこれらは、実質的に磨耗しない。適当な
セラミック複合材料は、例えば繊維強化ＳＩＳＩＣであ
る。

【００５９】セラミック複合材料における摩擦円板７及
び８の構成は、材料特性及びセラミックに適当な構成に
基づいて、本発明の有利な構成をなしている。基本的に
摩擦円板は、あらゆる種類のブレーキ円板材料、例えば
鋳鋼、ねずみ鋳鉄又はＡＬＭＭＣ（アルミニウムベース
の円板材料）を利用して製造することができる。

【００６０】空気案内通路２３及び２４による前記の冷
却は、摩擦面から直接的な第１の熱放出をなしている。
第２の熱放出は、ロータ円板６から離れた方の摩擦円板
６及び７の側方境界面において全範囲で行なわれる。こ
の境界面は、実質的に空いている（前記の冷却通路４
９、摩擦円板７又は８とのそれぞれの接触円線に沿った
ピストン棒リング１６及び力伝達リング１９の実質的に
“直線状の”かぶせについての指摘）。熱放出は、これ
らの側方の境界面から環境空気に直接対流によって行な
われ、その際、対流は、走行風によってなお強化され
る。セラミックは、その良好な熱伝導能力の他に、良好
な熱蓄積能力も有する。したがってまず摩擦円板に伝達
された熱量は、“一時的に蓄積され”、かつそれから前
記のように、急速に取り除かれる。

【００６１】摩擦円板７及び８のために流体冷却を考慮
することも可能であることを、なお述べておく。このよ
うな構成において、一方又は両方の摩擦円板において、
流体回路を形成するために流体入口及び流体出口のため
のそれぞれ１つの接続部を有する流体冷却通路が設けら
れている。このような流体冷却通路は、例えば丸い横断
面を有する通路として実現されており、この通路は、摩
擦円板内に埋め込まれて、流体入口の位置から出発して
流体出口の位置まで延びており、かつ所定の半径を有す
る円弧セグメントとして形成されている（例えば３００
°の周角度にわたって、すなわちほぼ全周にわたっ
て）。

【００６２】図４による構成において締付け装置１３
は、取付け部４５を介して車軸１に固定的に結合されて
おり；それ故にこの締付け装置は、３６０°にわたって
回りを囲む固定のサドルをなしている（図４において新
しい構成における図２の上側部分だけしか示されていな
い。なぜならそれにより締付け装置１３における変更が
十分に説明されていつからである。）。

【００６３】ロータ円板６は、もはや車輪ボス２に固定
的に結合されておらず；その代わりに、このロータ円板
は、摺動部分として構成されており、この摺動部分は、
長手歯部５０を介して、回らないが軸線方向に可動に車
輪ハブ２に結合されている。軸線方向に固定の締付け装
置１３において、ライニング磨耗の際に、ピストン棒２
０の増加した送達により、ロータ円板６自体が、軸線方
向に移動し、かつこの軸線方向移動は、磨耗補償をなし
ている。磨耗とともに薄くなるブレーキライニング１１
及び１２は、磨耗によって、車軸１に対するその摩擦面
に関する軸線方向位置を変更する。

【００６４】図４において、締付け装置１３は、締付け
支持体５４の形に形成されており、この締付け支持体
は、取付け部４５を介して形状結合して車軸に結合され
ている。図２により分離して形成された液圧リングシリ
ンダ１４は、図４において、直接締付け支持体５４に統
合された構成部分をなしている。

【００６５】図４による締付け装置のために、図６及び
７による前記のロータ円板は、同様に使用することがで
き；前記の断たれた表示によって、図４による締付け表
示における利用（ロータ円板６は長手歯部５０を介して
回らないように車軸１に結合されている）と比較して、
図２による締付け装置の利用（ロータ円板６は車軸に固
定的に結合されている）の相違点は、これらの図面にお
いて全く見ることができない。なぜならこれらの相違点
は、断絶によって省略されたロータ円板６の部分にしか
関連しないからである。

【００６６】図５による構成における締付け装置は、ロ
ータ円板６が図２におけるように結合ねじ５を介して車
輪ボス２に固定的に結合されていることを除いて、図４
による構成と同じである。

【００６７】ブレーキライニングは、板状に形成された
ブレーキライニング構成部分の形に構成されており；こ
れらのブレーキライニング板２５は、ロータ円板６の中
に配置されている。ブレーキライニング板２５は、ロー
タ円板６において相応する開口内に、切り欠き２６内に
押込まれており；これらのブレーキライニング板は、ロ
ータ円板６内において回らないが軸線方向に可動に支持
されているので、ブレーキライニング板２５を介して、
第１の摩擦円板７及び第２のもの８とこれらの板の摩擦
結合によって生じるブレーキモーメントは、ロータ円板
６に伝達される。形状安定性を高めるために、ブレーキ
ライニング板２５のためにそれぞれ１つの支持スリーブ
を設けることが可能であり、これらの支持スリーブは、
その外側輪郭に沿って、しかもその軸線方向移動の範囲
においてこれらの板に形状結合して結合されており；こ
れらの支持スリーブは、ブレーキライニング板移動の際
にロータ円板の切り欠き２６の内側輪郭との摺動接触を
行ない、これらの切り欠き内にブレーキライニング板２
５が支持されている。

【００６８】軸線方向に固定の締付け装置１３及び軸線
方向に移動しないロータ円板６において、ライニング磨
耗の際、ピストン棒２０の増加した送達によってブレー
キライニング板２５は軸線方向に移動し、かつこの移動
は、磨耗補償をなしており；磨耗によって薄くなるブレ
ーキライニング板２５は、磨耗によって車軸１に対する
その軸線方向位置を変える。

【００６９】図６及び図７により周知の断たれた様式に
おいて、図８は、図４による締付け装置１３に対して構
成されたような構成におけるロータ円板６を示してい
る。前記のロータ円板６の円形リング範囲に沿って、６
つの切り欠き２６が持ち込まれており、これらの切り欠
き内に６つのブレーキライニング板が押込まれており；
斜視図において、必要な磨耗予備のために比較的幅広く
構成されたブレーキライニング板２５が、押込まれた状
態において比較的狭いロータ円板６から両方の側に突出
しているので、それぞれ隣接するブレーキライニング板
２５の間に空いた中間空間２７が生じる（ブレーキライ
ニング板２５、切り欠き２６、空いた中間空間２７は、
６つのブレーキライニング板２５のうちの１つにおいて
記入されている。）ことが認識できる。構造条件により
もちろん６つの切り欠きの数の代わりに、それぞれ別の
数の切り欠きを選択してもよいことを補充しておく。

【００７０】空いた中間空間２７は、締付け装置１３の
組立られた状態において、図４に相応して６つのブレー
キライニング板２５と第１の摩擦円板７及び第２のもの
８との間の空気循環レーンを形成しており、かつこれら
の空気循環レーンは、円板ブレーキのための冷却手段を
なしている。空いた中間空間に基づいて生じる空気循環
レーンは、図６及び図７によって空気案内通路２３及び
２４に関連して説明したものと基本的に同様なロータ円
板６の冷却を引起こす。図８による冷却の構成は、これ
らの解決策に対して、大きな面積の結合部（ここではロ
ータ円板６におけるブレーキライニングセグメント２１
又は２２の接着による）が存在せず、かつそれによりこ
れらの構成に対してロータ円板６の加熱がなおさらに減
少しているという利点を有する。

【００７１】別の利点は、ライニング交換の際のわずか
な費用にあり、すなわちロータ円板６は、ブレーキライ
ニング板が取り除かれた摩擦円板８の側から押込むこと
ができるので、分解する必要がない。

【００７２】ブレーキライニング板２５は、コスト的に
望ましい交換可能な置き換え部分をなしている。これら
のブレーキライニング板は、分離して支持することがで
き、かつロータ円板６のための追加的な結合手段を必要
としない。ブレーキライニング板２５のこの構成によっ
てロータ円板６のための製造コストは減少する。

【００７３】空いた中間空間２７に基づいて、ブレーキ
板２５は、内径５２及び外径５３によって確定される円
形リング範囲の面の一部だけを覆っている。

【００７４】公開されていないドイツ連邦共和国特許出
願第Ｐ１９９３６３９４号明細書に示すように（ここで
はそらまめ形の通過開口３内に押込まれたそらまめ形の
外側輪郭を有する図９によるブレーキライニング）、ブ
レーキライニング板２５は、そらまめ形に形成されてい
る。ブレーキライニング板２５のそらまめ形の形成は、
一方においてそらまめ形の非対称によりロータ円板６に
対する回転防止が簡単に行なわれているという利点を有
し；他方においてそらまめ形は、ほぼロータ円板６の回
転運動に相当し、それにより改善された磨耗特性の利点
が生じる。

【００７５】前記のすべての構成において、回転防止さ
れかつ軸線方向に可動の２つの摩擦円板７及び８の代わ
りに、１つだけの摩擦円板７又は８を設けることが可能
であることも補充しておき、その際この時、冷却手段
は、ロータ円板６とこの一方の摩擦円板７又は８との間
に配置されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部拡張式クラッチ形ブレーキを３つの部分図
に、すなわち右からの側面図、図１のｃに記入された断
面経過を有する断面図ＡＡ及び図１のｂに記入された断
面経過を有する断面図ＢＢに細分化して示す略図であ
る。

【図２】図１のｂを拡大して示す図である。

【図３】図１のｃを拡大して示す図である。

【図４】円板部分として制動すべき円板を有する構成を
示す図である。

【図５】ブレーキライニングセグメントが軸線方向に可
動に制動すべき円板内に支持されている構成を示す図で
ある。

【図６】直線的な側方境界面を有する空気案内通路が構
成された図２ないし図４による構成のためのロータ円板
として形成された制動すべき円板を示す図である。

【図７】湾曲した側方境界面を有する空気案内通路が構
成された図２ないし図４による構成のためのロータ円板
を示す図である。

【図８】図５による構成のためのロータ円板の図であ
る。

【符号の説明】

１車軸２車輪ボス３車輪４リムベッド５結合ねじ６ロータ円板７摩擦円板８摩擦円板９ブレーキ支持体保持部１０ブレーキ支持体１１ブレーキライニング１２ブレーキライニング１３締付け装置１４リングシリンダ１５リングピストン２１ブレーキライニングセグメント２２ブレーキライニングセグメント２３空気案内通路２４空気案内通路２５ブレーキライニング板２６切り欠き２７中間空間２９半径方向切り欠き４９冷却通路

フロントページの続き (72)発明者マルク・ブデドイツ連邦共和国ノーセン・グローセ・シユトラーセ33アー (72)発明者パウル・アントニードイツ連邦共和国ヴオルムス・オストーフエネル・シユトラーセ52 Ｆターム(参考） 3J058 AA37 AA44 AA53 AA58 AA69 AA77 AA83 AA87 BA37 DE02 DE05 EA14 FA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）ロータ円板として形成された制動す
べき円板が設けられており、この円板が、車両の車輪に
回らないように結合されており、この車輪が、車両の車
軸上に回転可能に支持されており；ｂ）回転方向に確保されかつ軸線方向に可動の摩擦円板
が設けられており；ｃ）分離した機械的な部分として構成された少なくとも
１つのブレーキライニング構成部分が設けられており；ｄ）ブレーキライニング構成部分が、ロータ円板上にお
いてリング状の範囲内に回らないように配置されてお
り；ｅ）締付け装置が設けられており、この締付け装置が、
車両の車軸に結合されているか、又は浮動しかつ回りを
囲むサドルとして構成されており、ｆ）締付け装置の操作によって、摩擦円板とロータ円板
の摩擦結合した結合が行なわれており；ｇ）冷却部材が設けられている；ブレーキにおいて、ｈ）冷却部材が、ロータ円板と少なくとも１つの摩擦円
板との間の範囲に配置されていることを特徴とする、ブ
レーキ。
【請求項２】少なくとも１つのブレーキライニング構
成部分が、ロータ円板と少なくとも１つの摩擦円板との
間の範囲に配置されていることを特徴とする、請求項１
に記載のブレーキ。
【請求項３】ａ）冷却部材が、空気案内のための通路
として実現されており、ｂ）ロータ円板内に、外方に向かって空いた空気案内通
路が設けられており、これらの空気案内通路が、回転方
向に確保された少なくとも１つの摩擦円板の方向に延び
た円板内の空いた切り欠きによって形成されており；ｃ）回転方向に確保された少なくとも１つの摩擦円板
が、ロータ円板から離れた方の空気案内通路の境界面を
なしていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
ブレーキ。
【請求項４】ａ）回転方向に確保されかつ軸線方向に
可動の２つの摩擦円板が設けられており；ｂ）ロータ円板内に、両方の側に外方に向かって空いた
空気案内通路が設けられており、これらの空気案内通路
が、回転方向に確保された両方の摩擦円板の方向に延び
た円板内の空いた切り欠きによって形成されており；ｃ）回転方向に確保された両方の摩擦円板が、それぞれ
ロータ円板から離れた方の空気案内通路の境界面をなし
ていることを特徴とする、請求項３に記載のブレーキ。
【請求項５】ブレーキライニング構成部分が、ロータ
円板に固定的に結合されたブレーキライニングセグメン
トとして実現されており、これらのブレーキライニング
セグメントが、ロータ円板上におけるリング状の範囲内
において第１の面成分を覆っていることを特徴とする、
請求項３又は４に記載のブレーキ。
【請求項６】ロータ円板上におけるリング状の範囲内
に、空気案内通路のための第１の面成分が設けられてい
ることを特徴とする、請求項６に記載のブレーキ。
【請求項７】第１と第２の面成分からなる合計が、ロ
ータ円板上におけるリング状範囲の面積に等しいことを
特徴とする、請求項６に記載のブレーキ。
【請求項８】少なくとも円板の範囲においてロータ円
板における切り欠きの形によって決まる空気案内通路の
側方の境界面が、直線の面として形成されていることを
特徴とする、請求項３ないし７の１つに記載のブレー
キ。
【請求項９】少なくとも円板の範囲においてロータ円
板における切り欠きの形によって決まる空気案内通路の
側方の境界面が、湾曲した面として形成されていること
を特徴とする、請求項３ないし７の１つに記載のブレー
キ。
【請求項１０】円板の範囲においてロータ円板におけ
る切り欠きの形によって決まる空気案内通路の側方の境
界面が、ブレーキライニング構成部分の範囲にも延びて
いることを特徴とする、請求項８又は９に記載のブレー
キ。
【請求項１１】ロータ円板内に両方の側に設けられた
外方に向かって空いた空気案内通路の切り欠きが、他方
の側に対してずらされた角度位置になるように一方の側
に配置されていることを特徴とする、請求項４ないし１
０の１つに記載のブレーキ。
【請求項１２】ブレーキライニング構成部分が、軸線
方向に可動にロータ円板に支持されていることを特徴と
する、請求項１に記載のブレーキ。
【請求項１３】ａ）ブレーキライニング構成部分が、
ブレーキ板として構成されており；ｂ）冷却部材が、空気循環レーンとして実現されてお
り、これらの空気循環レーンが、ブレーキライニング構
成部分の間の空いた中間空間によって形成されており；ｃ）回転方向に確保された少なくとも１つの摩擦円板
が、ロータ円板から離れた方の空気循環レーンの境界面
をなしていることを特徴とする、請求項１２に記載のブ
レーキ。
【請求項１４】ａ）回転方向に確保されかつ軸線方向
に可動の２つの摩擦円板が設けられており；ｂ）ロータ円板に、外方に向かって両方の側に空気循環
レーンが設けられており；ｃ）回転方向に確保された両方の摩擦円板が、それぞれ
ロータ円板から離れた方の空気循環レーンの境界面をな
していることを特徴とする、請求項１３に記載のブレー
キ。
【請求項１５】ロータ円板上におけるリング状の範囲
内においてブレーキ板が、リング状の範囲の面の一部だ
けを覆っていることを特徴とする、請求項１３又は１４
に記載のブレーキ。
【請求項１６】回転方向に確保されかつ軸線方向に可
動の少なくとも１つの摩擦円板のために、セラミック複
合材料が選択されていることを特徴とする、請求項１な
いし１５の１つに記載のブレーキ。