JP2003130102A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、軽量化でき、組み立てが容易
で、しかもアライメント精度が高く、ディスクの熱膨張
を吸収でき、冷却構造を省ける分割式ブレーキディスク
を備えたディスクブレーキ装置を提供する。 【解決手段】 各分割ディスク３Ａを、分割面でノック
ピン４を介して突き合わせ接合することにより一体に接
続できるように構成し、ボス２の外周面には、軸方向の
一部に半径方向外方へ突出するリング状フランジ５が一
体に突設されている。ボス２の側面には、円形孔７が設
けられ、センタリングピン６が遊嵌されている。ブレー
キディスク３をフランジ５に当接させるが、この際に半
径方向に延びた複数の係合溝９にフランジ５側のセンタ
リングピン６の角形ピン部６ｂを嵌め込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として鉄道車
両用ディスクブレーキ装置に最適なブレーキディスクに
関するもので、詳しくは車輪や車軸などと一体回転する
ボス部に装着される分割式ブレーキディスクに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の分割式ブレーキディスクは、図
６に示す構造のものが一般的である。すなわち、同図の
ように、円周方向で等間隔に二分割された一対の半円形
状ブレーキディスク５１・５１が分割面で突き合わせら
れ連結ピン５２を介して接続可能に構成され、車軸等と
一体回転するボス５５の周囲にリング状フランジ５６が
一体に突設され、このフランジ５６とこれに当接される
ブレーキディスク５１の内周部側とに一連に貫通する複
数の取付孔５３・５７が穿設され、これらの取付孔５３
・５７にリーマボルト５８を嵌挿してナット５９により
締め付けることによって結合する構造からなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の分割式ブレーキディスクでは、次のような点で
改良すべき余地がある。すなわち、従来のブレーキディ
スクのボス部に対する結合構造では、結合状態でのアラ
イメント精度が結合部におけるリーマボルトの嵌め合い
精度に支配される。このため、リーマボルトの嵌め合い
精度を上げると、組み立て作業性が悪化する一方、逆に
同嵌め合い精度を下げると、アライメント精度が悪くな
る。

【０００４】また、上記した結合構造では、ボス部に対
しブレーキディスクが堅固に結合されるため、ブレーキ
装置の使用時にディスクが摩擦熱等により加熱され熱膨
張しようとしても、この熱膨張を許容できるようになっ
ていない。いいかえれば、ブレーキディスク自体に放熱
手段を組み込んで冷却できるようにする必要があり、放
熱手段が施されていない場合には、ボス部とディスクと
の結合箇所に無理な力が作用して熱変形したりするおそ
れがある。

【０００５】このために従来の分割式ブレーキディスク
は、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、ボス部５５と結合
される内周部分を除いて両側方に複数のリブ５４を円周
方向に等間隔に張り出させ、それらのリブ５４を一対の
円環状板５１ａにより挟持するように一体に固着して両
側の各リブ５４間に半径方向の冷却通路５４ａを形成
し、ディスク５１が回転することにより各リブ５４が冷
却フィン(羽根）の役目をしてディスク５１が冷却され
るように構成されている。この結果、分割式ブレーキデ
ィスクの全体構造が非常に複雑になり、またディスクの
厚みが非常に厚くなるなどの不都合がある。

【０００６】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、構造が簡単で、軽量化でき、組み立てが容易で、し
かもアライメント精度が高く、ディスクの熱膨張を吸収
でき、冷却構造を省ける分割式ブレーキディスクを備え
たディスクブレーキ装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のディスクブレーキ装置は、円周方向で二分
割され、車輪や車軸などと一体回転するボス部に装着さ
れる分割式ブレーキディスクを備えたディスクブレーキ
装置において、前記ボス部の周囲に半径方向外方に突出
するリング状のフランジを一体に突設し、前記各分割式
ブレーキディスクを分割面で突き合わせ接続可能な半円
形状の単板構造とし、前記フランジに対し各ブレーキデ
ィスクを円周方向に間隔をあけて設けた複数の半径方向
への移動を許容する係合機構により円周方向で位置決め
したうえで、ボルト等の緊締具により皿ばね座金や弾性
座金等の弾性部材を介して緊締することにより取り付け
たことを特徴としている。

【０００８】上記の構成を有する本発明にかかる請求項
１記載のディスクブレーキ装置によれば、前記ボス部あ
るいはリング状のフランジに対し二分割されたブレーキ
ディスクは複数の前記係合機構を介して位置決めされる
ため、ボルト等の緊締具は軸力だけを負担し、ブレーキ
ディスクの位置決めとしての精度に関係しない。また位
置決めを支配する係合機構は、ブレーキディスクの半径
方向への移動を許容するから、ブレーキ装置の使用によ
りブレーキディスクが摩擦熱の作用で熱膨張を起こして
も、ボス部との結合箇所に無理な力が作用しない。した
がって、ブレーキディスクに複雑な放熱手段を施す必要
がなくなり、単板構造にすることができ、構造を簡素化
して小型軽量化が容易に図られる。

【０００９】請求項２に記載のように、各ブレーキディ
スク内周部側の前記フランジとの当接位置に、一定の溝
幅で半径方向に延びる係合溝および円形の取付孔をそれ
ぞれ円周方向に間隔をあけて設け、前記フランジから前
記係合溝に嵌挿可能な角形突起部を突出させるととも
に、前記フランジに前記取付孔と一連に貫通孔を設けて
該貫通孔および前記取付孔に一連に遊嵌したボルトにナ
ットを螺合し前記弾性部材を介在させて緊締することに
より、前記各ブレーキディスクを半径方向への移動を許
容して前記フランジに固定することができる。

【００１０】請求項２記載のディスクブレーキ装置によ
れば、前記各ブレーキディスクの位置決め（センタリン
グ）はディスク側係合溝とフランジ側角形突起部との係
合関係のみに支配されるため、ボルト・ナットによる緊
締部分には軸力のみが作用するだけで、ブレーキディス
クの位置決めのための精度は要求されない。また、フラ
ンジに対するブレーキディスクのボルト・ナットによる
締付は、皿ばね等の弾性部材を介在して弾力的に緊締し
ているため、ブレーキの使用によりブレーキディスクが
摩擦熱などにより熱膨張しても、前記係合溝と角形突起
部との係合関係によりセンタリングが保たれた状態での
ブレーキディスクの熱膨張が半径方向へ許容される。こ
の結果、ブレーキディスクに従来のような放熱手段を施
さなくても、熱膨張時にフランジとの結合部に無理な力
が作用したり変形が生じたりするおそれがない。

【００１１】請求項３に記載のように、前記角形突起部
を円盤部上に一体に備えたセンタリング部材を、前記フ
ランジの側面に円形凹部を設けて遊嵌し、前記センタリ
ング部材の角形突起部を前記ブレーキディスクの係合溝
に嵌挿するのが好ましい。

【００１２】この構成を有するディスクブレーキ装置に
よれば、センタリング部材が前記フランジの円形凹部内
に回転が許容されるように遊嵌されているので、ブレー
キディスクの係合溝に対するセンタリング部材の角形突
起部の挿入がスムーズに行われ、組み立て作業性が良好
になる。

【００１３】請求項４に記載のように、前記フランジを
挟んで前記ブレーキディスクと反対側に、円周方向に二
分割した一対の半円環状バックプレートを当接し、該バ
ックプレートの前記貫通孔の対応位置に開口を設け、前
記取付孔および前記貫通孔ならびに前記開口に一連に遊
嵌されるボルトをナットにより前記弾性部材を介して螺
合し緊締することが好ましい。

【００１４】請求項４記載のディスクブレーキ装置によ
れば、前記リング状フランジを挟んでブレーキディスク
とバックアッププレートとでボルト・ナットにより締め
付けるので、緩みが起こりにくく堅固に固定される。し
かも、分割されたブレーキディスクと分割されたバック
プレートとの分割位置を望ましくは９０°円周方向にず
らすことにより、分割したブレーキディスクを十分に補
強することができる。

【００１５】請求項５に記載のように、前記ブレーキデ
ィスクに設けた係合溝の内周端側を開放することができ
る。

【００１６】この構成により、ブレーキディスクの組み
立て時に分割された各ブレーキディスクをフランジの側
面に接近させることにより各係合溝をフランジ側から外
方へ突出するセンタリング部材の角形突起部に対しスム
ーズに嵌挿でき、ブレーキディスクの位置決めを確実に
かつ瞬時に行い得る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるディスク
ブレーキ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１は本発明の実施例にかかる鉄道車両用
ディスクブレーキ装置を示す断面図で、ボスに対するブ
レーキディスクの取付部分を表している。図２（ａ）は
センタリングピンを示す斜視図、図２（ｂ）はセンタリ
ングピンと係合溝との関係を概略的に示す部分断面図で
ある。図３（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）
は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線
断面図、図３（ｄ）は図１のＤ−Ｄ矢視図である。図４
（ａ）は図１のディスクブレーキ装置のキャリパー部位
を示す側面図、図４（ｂ）は同平面図である。

【００１９】図４に示すように、本例のディスクブレー
キ装置１では、車軸などのボス２にブレーキディスク３
が一体回転可能に取り付けられている。ブレーキディス
ク３の材質については限定するものではないが、たとえ
ば黒鉛鋳鉄のように耐熱・耐摩耗性に優れた材質が用い
られている。

【００２０】ブレーキディスク３は、図１〜図３に示す
ように、円周方向で等間隔に二分割され、各分割ディス
ク３Ａは、中央部に開口部を有する半円形の単板構造で
ある。そして、各分割ディスク３Ａを、分割面３ｃでノ
ックピン４を介して突き合わせ接合することにより一体
に接続できるように構成されている。

【００２１】ボス２の外周面には、軸方向の一部に半径
方向外方へ突出するリング状のフランジ５が一体に突設
されている。フランジ５の各分割ディスク３Ａが結合さ
れる側面には、センタリング部材としてのセンタリング
ピン６が遊嵌される円形凹部７が図２（ｂ）のように円
周方向に間隔をあけ、かつ一部を他方の側面に穿設され
ている。センタリングピン６は、図２（ａ）のように、
前記円形凹部７に対応する円盤部６ａとこの一面に一体
に突設された角形突起部としての角形ピン部６ｂとから
なり、角形ピン部６ｂは正面の両側角部をテーパー状に
落として丸くしている。これは、後述する係合溝９に挿
入しやすくするためである。またフランジ５には、円形
凹部７と交互に円形の貫通孔８が貫通して穿設されてい
る。本例では、円形凹部７および貫通孔８がそれぞれ６
個ずつ設けられている。

【００２２】一方、各分割ディスク３Ａの内周部側に
は、フランジ５の側面の円形凹部７に対応する位置に、
図２（ｂ）のように角形ピン部６ｂに対応し一定の溝幅
で半径方向（放射状）に延びる係合溝９が穿設されてい
る。また貫通孔８に対応する位置には、円形あるいは長
円形などの取付孔１０が各分割ディスク３Ａの内周部に
貫通して穿設されているが、取付孔１０は貫通孔８に比
べて口径がやや大きく形成されている。本例では、係合
溝９および取付孔１０がそれぞれ６個ずつ設けられてい
る。

【００２３】また、円周方向に等間隔に二分割された一
対のバックアッププレート１１がフランジ５の反対側面
に当接されるが、各バックアッププレート１１は半円環
状板体からなり、図１のように分割ディスク３Ａの分割
面３ｃとは分割面１１ｃが円周方向に９０°ずらせて配
置される。そして、この状態で各バックアッププレート
１１においてフランジ５の貫通孔８に対応する位置に、
開口１２が貫通して各々の３個ずつ合計で６個穿設され
ている。各開口１２は貫通孔８と対応する同一の口径に
する。

【００２４】以上の各構成部材により本実施例のディス
クブレーキ装置１が構成されるが、通常は下記のような
手順で組み立てられる。すなわち、 ボス２の周囲に２分割した各分割ディスク３Ａを配
置し、ノックピン４を介して突き合わせて円形に接合す
る。

【００２５】 フランジ５の各円形凹部７内に、セン
タリングピン６の円盤部６ａを遊嵌し、角形ピン部６ｂ
をほぼ放射状に平行に向ける。

【００２６】 接合して円形状にしたブレーキディス
ク３をフランジ５の側面に当接させるが、この際に係合
溝９にフランジ５側から突出するセンタリングピン６の
角形ピン部６ｂを嵌め込む。センタリングピン６は円形
凹部７に遊嵌され、回転自在な状態であるので、係合溝
９と角形ピン部６ｂとの向きが多少ずれていてもセンタ
リングピン６が回転し、係合溝９にスムーズに角形ピン
部６ｂが挿入される。

【００２７】 ブレーキディスク３とともにフランジ
５を挟むように反対面に分割された一対のバックアップ
プレート１１を当接させ、ピンボルト１３をブレーキデ
ィスク３側から取付孔１０内に挿入し、さらに貫通孔８
および開口１２に一連に貫通させる。そしてピンボルト
１３の先端ねじ部１３ａに皿ばね形座金１４を通したの
ち、ナット１５を螺合して締め付ける。なお、一対のバ
ックアッププレート１１は分割面１１ｃがブレーキディ
スク３の分割面３ｃと円周方向に９０°ずれるように配
置する。

【００２８】 以上のようにして、ディスクブレーキ
装置１の組み立て作業が終了する。

【００２９】上記のようにして組み立てられた本発明の
実施例にかかるディスクブレーキ装置１について、その
使用態様を説明する。

【００３０】図４に示すように、分割式ブレーキディス
ク３に対し両側から挟むようにブレーキシュー１７を備
えたブレーキキャリパ１６が配置され、このブレーキキ
ャリパ１６に内蔵されているスプリング（不図示）に抗
して両側のブレーキシュー１７によって分割式ブレーキ
ディスク３が挟持されることによりブレーキが作動す
る。このブレーキ操作によりブレーキシュー１７との間
でブレーキディスク３が摺動することから摩擦熱が発生
し、ブレーキディスク３が熱膨張するが、ブレーキディ
スク３がフランジ５の一側面に対し皿ばね座金１４を介
して弾性的にピンボルト１３で締め付けられており、ま
たピンボルト１３は取付孔１０に遊嵌されており、さら
にセンタリングピン６の角形ピン部６ｂとブレーキディ
スク３の係合溝９との間で半径方向の移動が許容されて
いるから、ブレーキディスク３がフランジ５に対して半
径方向への熱膨張が許容されることになる。したがっ
て、ブレーキディスク３が熱膨張してもピンボルト１３
等の緊締部に無理な力が作用せず、ブレーキディスク３
の熱膨張が妨げられることがない。

【００３１】（他の実施例） １）図２（ｃ）に示すように、ブレーキディスク３の内
周部の各係合溝９を逆Ｕ字状に下端を開放した形状の係
合溝９’に形成して、フランジ５の側面に対するブレー
キディスク３の組付けや加工をいっそう容易にすること
ができる。

【００３２】２）たとえば図５に示すように、分割式ブ
レーキディスク３の外面にも、分割した一対のバックア
ッププレート１１’を当接し、バックアッププレート１
１’には取付孔１０に対応する開口１２’を設けてブレ
ーキディスク３およびフランジ５を両側からバックアッ
ププレート１１・１１’にて挟むように固定することが
できる。このとき、バックアッププレート１１’の分割
面もブレーキディスク３の分割面と９０°位置が円周方
向にずれるようにするのが好ましい。

【００３３】３）バックアッププレート１１を省いて、
フランジ５に分割式ブレーキディスク３をピンボルト６
により締め付けて固定してもよい。

【００３４】４）フランジ５のディスク当接面に角形ピ
ン部６ｂを一体的に突設し、各ブレーキディスク３の係
合溝９に嵌挿することも可能である。

【００３５】５）フランジ５の側面に対するブレーキデ
ィスク３の半径方向への動きを許容する係合機構は、セ
ンタリングピン６と係合溝９との組み合わせに限られる
ものではなく、たとえばブレーキディスク３側からフラ
ンジ５へ突出する突起部を設け、フランジ５側に半径方
向へ延びる一定の溝幅の係合溝を設けてもよく、あるい
はディスク３とフランジ５間に相互に係合する凹凸部を
設けてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のディスクブレーキ装置には、次のような優れた
効果がある。

【００３７】(1) ディスクの熱膨張を吸収でき、冷却構
造を省け、構造が簡単で、軽量化でき、組み立てが容易
で、しかもアライメント精度が高い。つまり、ボス部あ
るいはリング状フランジに対し二分割されたブレーキデ
ィスクは係合機構を介して位置決めされるため、ボルト
等の緊締具は軸力だけを負担し、ブレーキディスクの位
置決めとしての精度に関係せず、位置決めを支配する係
合機構は、ブレーキディスクの半径方向への移動を許容
するから、ブレーキ装置の使用によりブレーキディスク
が摩擦熱の作用で熱膨張を起こしても、ボス部との結合
箇所に無理な力が作用しないので、ブレーキディスクに
複雑な放熱手段を施す必要がなくなり、単板構造にする
ことができ、構造を簡素化して小型軽量化が可能にな
る。

【００３８】(2) 請求項２記載の発明では、ブレーキデ
ィスクの位置決め（芯出し）はディスク側係合溝とフラ
ンジ側角形突起部との係合関係に支配されるため、ボル
ト・ナットなどの緊締具による結合部分には軸力のみが
作用するだけで、ディスクの位置決めのための精度には
要求されない。また、フランジに対するブレーキディス
クのボルト・ナットなどによる締付は、皿ばね等の付勢
部材を介在して弾力的に緊締しているため、ブレーキの
使用によりブレーキディスクが摩擦熱などにより熱膨張
しても、前記係合溝と角形突起部との係合関係によりセ
ンタリングが保たれた状態でのブレーキディスクの熱膨
張が半径方向へ許容されるから、ブレーキディスクに従
来のような放熱手段を施さなくても、熱膨張時にフラン
ジとの結合部に無理な力が作用したり変形が生じたりす
るおそれがない。

【００３９】(3) 請求項３記載の発明では、センタリン
グ部材が前記フランジに対してそれぞれ回転が許容され
るように遊嵌されているので、ブレーキディスクの係合
溝に対するセンタリング部材の角形突起部の挿入がスム
ーズに行われ、組み立て作業性が向上する。

【００４０】(4) 請求項４記載の発明では、リング状フ
ランジを挟んでブレーキディスクとバックアッププレー
トとでボルト・ナットにより締め付けるので、緩みが起
こらず堅固に固定でき、しかも、分割されたブレーキデ
ィスクと分割されたバックプレートとの分割位置を望ま
しくは９０°円周方向にずらすことによって、分割した
ブレーキディスクが十分に補強される。

【００４１】(5) 請求項５記載の発明では、ブレーキデ
ィスクの組み立て時に分割された各ブレーキディスクの
係合溝をフランジ側から突出する角形突起部に対し半径
方向内方へ移動させることにより、スムーズに嵌挿でき
てブレーキディスクの位置決めを効率よく行い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる鉄道車両用ディスクブ
レーキ装置を示す側面図で、ボスに対するブレーキディ
スクの取付部分を表している。

【図２】図２（ａ）はセンタリングピンを示す斜視図、
図２（ｂ）はセンタリングピンと係合溝との関係を概略
的に示す部分断面図、図２（ｃ）は係合溝の異なる他の
ブレーキディスクの実施例を示す部分断面図である。

【図３】図３（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図３
（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は図１のＣ
−Ｃ線断面図、図３（ｄ）は図１のＤ−Ｄ矢視図であ
る。

【図４】図４（ａ）は図１のディスクブレーキ装置のキ
ャリパー部位を示す側面図、図４（ｂ）は同平面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例にかかる鉄道車両用ディス
クブレーキ装置を示す断面図で、ボスに対するブレーキ
ディスクの取付部分を表しており、図３（ｂ）に対応し
ている。

【図６】図６（ａ）は従来の一般的なディスクブレーキ
装置を示すブレーキディスクの一部を省略した正面図、
図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｃ）
は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ ディスクブレーキ装置 ２ ボス ３ 分割式ブレーキディスク ３Ａ 分割ディスク ４ ノックピン ５ リング状フランジ ６ センタリングピン（センタリング部材） ６ａ円盤部 ６ｂ角形ピン部（角形突起部） ７ 円形凹部 ８ 貫通孔 ９ 係合溝 １０取付孔 １１バックアッププレート １２開口 １３ ピンボルト １４ 皿ばね座金（弾性部材） １５ ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 孝一 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 佐藤 潔 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 奥 保政 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 井上 浩樹 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 Ｆターム(参考） 3J058 AA43 AA48 BA61 CB14 FA21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向で二分割され、車輪や車軸など
   と一体回転するボス部に装着される分割式ブレーキディ
   スクを備えたディスクブレーキ装置において、 前記ボス部の周囲に半径方向外方に突出するリング状の
   フランジを一体に突設し、 前記各分割式ブレーキディスクを分割面で突き合わせて
   接続可能な半円形状の単板構造とし、前記フランジに対
   し各ブレーキディスクを円周方向に間隔をあけて設けた
   複数の半径方向への移動を許容する係合機構により円周
   方向で位置決めしたうえで、ボルト等の緊締具により皿
   ばね座金や弾性座金等の弾性部材を介して緊締すること
   により取り付けたことを特徴とするディスクブレーキ装
   置。
2. 【請求項２】 前記各ブレーキディスク内周部側の前記
   フランジとの当接位置に、一定の溝幅で半径方向に延び
   る係合溝および円形の取付孔をそれぞれ円周方向に間隔
   をあけて設け、 前記フランジから前記係合溝に嵌挿可能な角形突起部を
   突出させるとともに、前記フランジに前記取付孔と一連
   に貫通孔を設けて該貫通孔および前記取付孔に一連に遊
   嵌したボルトにナットを螺合し前記弾性部材を介在させ
   て緊締することにより、前記各ブレーキディスクを半径
   方向への移動を許容して前記フランジに固定する請求項
   １記載のディスクブレーキ装置。
3. 【請求項３】 前記角形突起部を円盤部上に一体に備え
   たセンタリング部材を、前記フランジの側面に円形凹部
   を設けて遊嵌し、前記センタリング部材の角形突起部を
   前記ディスクの係合溝に嵌挿する請求項２記載のディス
   クブレーキ装置。
4. 【請求項４】 前記フランジを挟んで前記ブレーキディ
   スクと反対側に、円周方向に二分割した一対の半円環状
   バックプレートを当接し、該バックプレートの前記貫通
   孔の対応位置に開口を設け、前記取付孔および前記貫通
   孔ならびに前記開口に一連に遊嵌されるボルトをナット
   により前記弾性部材を介して螺合し緊締する請求項１〜
   ３のいずれかに記載のディスクブレーキ装置。
5. 【請求項５】 前記各ブレーキディスクに設けた前記各
   係合溝の内周端側をそれぞれ開放した請求項２〜４のい
   ずれかに記載のディスクブレーキ装置。