JP2008504500A - 車両、特にレール車両のディスクブレーキに用いられるブレーキライニング - Google Patents

Abstract

本発明は、車両、有利にはレール車両のディスクブレーキに用いられるブレーキライニングであって、支持プレート（２）に固定された複数の摩擦エレメント（１）が設けられており、該摩擦エレメント（１）が、それぞれ１つの金属製のライニング支持体と、該ライニング支持体に固定された、特に焼結金属から成る摩擦ライニング（３）とを有している形式のものに関する。本発明によれば、少なくとも１つの摩擦エレメント（１）、有利には各摩擦エレメント（１）に、音響振動の伝播を遮断するかまたは減少させるために、少なくとも１つの減衰エレメントが設けられている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、車両、特にレール車両のディスクブレーキに用いられるブレーキライニングに関する。

このような形式のブレーキライニングは、たとえば欧州特許第０７８４７６１号明細書に基づき公知である。ここでは、各摩擦エレメントが、ブレーキディスクに制動事例において摩擦接触する、焼結金属から成る摩擦ライニングを有している。

原理的に、焼結金属から成る摩擦ライニングは、金属製でない別の摩擦ライニングに比べて著しい利点を提供する。このことは、特に高い耐熱性と、臭いまたは煙の煩わしさの回避とに関係している。

しかし、焼結金属が制動運転時にスキール騒音を、特に支持プレートへの材料的な結合に基づき生ぜしめることは不利である。この結合によって、スキール騒音を発生させる振動が阻止されずに生ぜしめられ得る。

乗客に対して極端に不快なこの騒音は、特に旅客近距離輸送での幅広い採用に対して障害となる。

従来、摩擦ライニングの材料混合物または構造上の構成による多くの試みにもかかわらず、金属製の摩擦ライニングの許容可能な幅広い使用を可能にする満足のいく解決手段は発見されなかった。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のブレーキライニングを改良して、ブレーキライニングの使用容認度が改善されるようにすることである。

この課題は、請求項１の特徴を有するブレーキライニングによって解決される。

本発明によれば、少なくとも１つ、有利には各摩擦エレメントに、特に各摩擦エレメントと、支持プレートとの間に、音響振動の伝播を遮断するかまたは減少させるために、減衰エレメントが設けられている。

この構造上の手段によって、摩擦エレメントが振動技術的に支持プレートから絶縁されていることが達成される。驚くべきことに、これによって、前述した不快なスキールがもはや生ぜしめられないことが分かった。

確かに、たとえばエラストマから成る、自動車に用いられるブレーキライニングの防音性の層は自体公知である。しかし、この層を介して、一般的に制動力の伝達は行われない。さらに、レール車両に用いられる、極めて高温になる冒頭で述べた形式のブレーキライニングへのこのような形式のエレメントの使用は検討されなかった。このエレメントは、上位の支持プレートに設けられた金属製のライニング支持体と個々の焼結金属ライニングとを備えた複数の摩擦エレメントを有している。

この限りにおいて、本発明は、金属製でない摩擦ライニングの利点（スキール騒音の回避）と、金属製の摩擦ライニング、すなわち、焼結金属から成る摩擦ライニングの利点（これとしては、前述した高い耐熱性および存在しない臭いまたは煙の煩わしさである）とを１つにしたブレーキライニングに繋がる。この場合、特に高い耐熱性は、鋼またはねずみ鋳鉄から成るブレーキディスクに相俟って付与されている。

制動過程時に生ぜしめられる高い横方向力を伝達するためには、減衰エレメントが、相応に負荷可能な材料から成る減衰層の形で製造されている。たとえば、以下のもの：すなわち、互いに上下に位置する、マットに織られる個別層を製造することができる耐熱性の糸から成る織物；互いに上下に位置する肉薄の金属製の薄板の層；最大１２００℃の耐熱性で市販されている高温紙の層またはワイヤクロスを挙げることができる。エラストマは不適切であるように思われる。

有利には、減衰層は、種々異なる材料の複数の層から成っている。この場合、肉薄の金属製の成形部材と、減衰層とが交互に積層される。

金属製の成形部材は、その振動周波数が、前述したスキール騒音に繋がるブレーキライニング周波数にほぼ相当するように寸法設定されている。励振された振動振幅は、隣接した減衰層によっていわば吸収される。すなわち、振動エネルギが「消滅」させられる。

個々の中間層の厚さに応じて、最大１０個の個々の中間層が配置されていてよく、有利には１〜５個の中間層が設けられていている。

１つの減衰層の内部の金属製の成形部材は、種々異なる材料、たとえば鋼および銅から成っている。これによって、同じジオメトリでそれぞれ異なる固有周波数が達成される。

減衰層がその特性において、スキールを生ぜしめる振動の減衰を達成するために、弾性的であるかまたはいわば弾性的であることが重要である。

特にすでに引用した欧州特許第０８３７２６０号明細書からも、また、欧州特許第０７８４７６１号明細書またはドイツ連邦共和国特許第１９７０９９６２号明細書からも公知であるようなブレーキライニングでは、本発明を特に有効に実現することができる。

これらのブレーキライニングでは、摩擦ライニングが球区分状の裏側で、この裏側に適合された、支持プレートのざる底球面状の凹部内に支承されている。この場合、摩擦ライニングを形成する焼結金属はエレメント支持プレートに結合されている。このエレメント支持プレートは球区分状の凸部を有している。

この内側のライニング支持プレートは、このライニング支持プレートに適合された外側の接続プレートを有している。この接続プレートはざる底球面部内に位置している。また、ライニング支持プレートと接続プレートとの間に、減衰のための減衰層が配置されている。この減衰層は、緩く挿入することができるだけでなく、１つまたはそれ以上の隣接したプレートに結合することもできる。

所定のライニング圧着力が圧着装置と接線方向の摩擦力とによって摩擦エレメントに制動過程の間に作用すると、合成力が半径方向で球面を通って支持プレート内に案内される。

いわば弾性的な減衰層は金属部材の分離に繋がり、その結果、スキールを生ぜしめる励起された振動の減衰に繋がる。

しかし、減衰層の省略時でさえ、振動減衰は単にすでに、互いに上下に位置する両エレメント支持プレートの摩擦によって達成される。

その上、本発明によるブレーキライニングは、極めて簡単な構造によって特徴付けられている。この場合、すでに納入された、大量生産使用されるブレーキライニングすら後装備可能である。ライニングの機能原理は、前述した層構造によって損なわれない。

摩擦エレメントを裏側で支持プレートに接続する後置された構成部材、たとえば皿ばねの寿命は、減衰層の既存の断熱作用によって向上させられる。これに基づき、運転コストの全く著しい低下が生ぜしめられる。

本発明の別の有利な構成は、従属請求項に記載してある。

以下に、本発明の実施例を図面につき説明する。

図１には、車両、特にレール車両のディスクブレーキに用いられるブレーキライニングが示してある。このブレーキライニングは支持プレート２を有している。この支持プレート２には、複数の摩擦エレメント１が固定されている。これらの摩擦エレメント１は、制動操作時にブレーキディスク（図示せず）の摩擦面に圧着可能である。この場合、各摩擦エレメント１は、支持プレート２に結合されたライニング支持体４と、このライニング支持体４に結合された摩擦ライニング３とから成っている。

図２に示した実施例では、各摩擦エレメント１が傾倒可能に支持プレート２に支承されている。このためには、ライニング支持体４に結合ピン８が接続されている。この結合ピン８は支持プレート２を貫通していて、裏側でばね７、たとえばクランプばねによって保持される。このばね７は支持プレート２に支持されていて、結合ピン８に係合している。

制限された運動のためには、摩擦エレメントが支持プレート２のざる底球面部９内に支承されている。この場合、摩擦エレメント１は、支持プレート２に向かい合った側に球区分状の凸状成形部１０を有している。

支持プレート２のざる底球面部９内に位置する凸状成形部１０は、接続プレート５に加工されている。この接続プレート５の横断面輪郭はライニング支持プレート４の横断面輪郭に適合されている。

接続プレート５とライニング支持プレート４との間には、減衰層６が配置されていて、接続プレート５とライニング支持プレート４とに結合されている。減衰層６によって、１回の制動過程時に生ぜしめられる振動が少なくとも十分に減衰され、これによって、スキール騒音が生ぜしめられないようになっている。

従来、接続プレート５とライニング支持プレート４とは、減衰層６なしで、一体のユニットを形成していた。驚くべきことに、この一体の事例において形成されるサウンドブリッジを遮断するためには、単に接続プレート５とライニング支持プレート４とへの材料的な分離ですでに十分であることが分かった。これに対して、減衰の最適化は減衰層６の挿入によって達成される。

図３には、摩擦エレメント１がマスクプレート１４によって支持プレート２に保持されている構成が示してある。この場合、マスクプレート１４はリベット１２，１３によって支持プレート２に結合されている。摩擦エレメント１は支持プレート２に接触している。この場合、摩擦ライニング３を取り付けるライニング支持体４と、支持プレート２との間に減衰層６が配置されている。

マスクプレート１４へのかつリベット１２，１３を介して支持プレート２への音響振動の伝播を回避するためには、マスクプレート１４を貫く摩擦ライニング３の貫通領域に同じく減衰層１１が配置されている。この減衰層１１は摩擦ライニング３を、少なくともマスクプレート１４の、隣接したカバー領域で取り囲んでいる。

要求に応じて、減衰層６，１１は、図示の実施例では、緩く配置されていてもよいし、隣接した構成部材に固く結合されていてもよい。

このことは、図４に示したブレーキライニングの構成に示してある減衰層６に同様に当てはまる。

ここでは、摩擦エレメント１が支持プレート２に保持クランプ１５によって保持される。この保持クランプ１５はライニング支持体４に支持されていて、他方では、支持プレート２に固く結合されている。

その他の点では、ライニング支持体４が、摩擦ライニング３と反対の側に、平行なまたは同心的な半径方向の歯列を備えている。この歯列は、この輪郭付けに適合された受け１６に形状接続的に係合している。この受け１６は支持プレート２に固く結合されている。

受け１６とライニング支持体４との間には、減衰層６が挿入されている。この場合、この減衰層６は歯列に相応して前成形されていてよい。減衰層６の材料の適宜な選択時には、摩擦エレメント１と支持プレート２との接合時に初めて成形が行われてもよい。

図５に示した例は、図２に示した例にほぼ相当している。しかし、ここでは、複数、具体的には２つの減衰層６が互いに間隔を置いて配置されていて、両減衰層６の間に位置する金属プレート１７によって分離されている。

図２〜図４に示した実施例でも、各減衰層は、種々異なる材料の複数の層から成っていてよい。これらの層は、特に種々異なる金属から形成されていてよい。２つの減衰層６の間に配置された金属プレート１７も、接続プレート５とライニング支持プレート４とに対して異なる材料から成っていてよい。

本発明によるブレーキライニングの一部の平面図である。 ブレーキライニングの一部の第１の実施例の断面側面図である。 ブレーキライニングの一部の第２の実施例の断面側面図である。 ブレーキライニングの一部の第３の実施例の断面側面図である。 ブレーキライニングの一部の第４の実施例の断面側面図である。

符号の説明

１ 摩擦エレメント、 ２ 支持プレート、 ３ 摩擦ライニング、 ４ ライニング支持体、 ５ 接続プレート、 ６ 減衰層、 ７ ばね、 ８ 結合ピン、 ９ ざる底球面部、 １０ 凸状成形部、 １１ 減衰層、 １２ リベット、 １３ リベット、 １４ マスクプレート、 １５ 保持クランプ、 １６ 受け、 １７ 金属プレート

Claims (22)

1. 車両、有利にはレール車両のディスクブレーキに用いられるブレーキライニングであって、
   ａ）支持プレート（２）に固定された複数の摩擦エレメント（１）が設けられており、
   ｂ）該摩擦エレメント（１）が、それぞれ１つの金属製のライニング支持体と、該ライニング支持体に固定された、特に焼結金属から成る摩擦ライニング（３）とを有している形式のものにおいて、
   ｃ）少なくとも１つの摩擦エレメント（１）、有利には各摩擦エレメント（１）に、音響振動の伝播を遮断するかまたは減少させるために、少なくとも１つの減衰エレメントが設けられていることを特徴とする、車両のディスクブレーキに用いられるブレーキライニング。
2. 各摩擦エレメント（１）と支持プレート（２）との間に、音響振動の伝播を遮断するかまたは減少させるために、１つの減衰エレメントまたは上位の減衰エレメントが設けられている、請求項１記載のブレーキライニング。
3. 減衰エレメントが、振動減衰する耐熱性の減衰層（６）から成っている、請求項１または２記載のブレーキライニング。
4. 減衰層（６）の材料が、弾性的であるかまたはいわば弾性的である、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
5. 減衰層（６）が、耐熱性の織物、フリースまたはこれに類するものから成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
6. 減衰層が、複数の個別層から成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
7. 減衰層が、種々異なる材料の複数の層から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
8. ２つの減衰層（６）の間に金属プレート（１７）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
9. 各減衰層（６）が、金属から成る少なくとも１つの層を備えている、請求項１から８までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
10. １つの減衰層（６）の各金属層が、その振動周波数が、スキール騒音に繋がる当該ブレーキライニングの周波数にほぼ相当するように寸法設定されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
11. 各減衰層（６）の金属層が、種々異なる材料、有利には鋼および銅から成っている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
12. 各減衰層（６）が、最大１０個、有利には１〜５個の個別層を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
13. 減衰層（６）が、ワイヤクロス、肉薄の金属薄板またはこれに類するものの層、耐熱性の糸から成る織物および／または耐熱性の紙から成っている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
14. 減衰エレメントが、さらに、接続プレート（５）を有しており、該接続プレート（５）で摩擦エレメント（１）が、支持プレート（２）に接触している、請求項１から１３までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
15. 減衰層（６）が、各摩擦エレメント（１）の各ライニング支持体（４）と、接続プレート（５）との間に配置されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
16. 減衰層（６）が、ライニング支持体（４）と接続プレート（５）との間に緩く位置している、請求項１から１５までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
17. 減衰層（６）が、ライニング支持体（４）および／または接続プレート（５）に固く結合されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
18. 減衰層（６）が、支持プレート（２）に直接載置していて、該支持プレート（２）に固定されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
19. 支持プレート（２）が、各摩擦エレメント（１）に対応配置されて、受け（１６）を有しており、該受け（１６）に摩擦エレメント（１）が、相対回動不能に形状接続によって接触している、請求項１から１８までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
20. 受け（１６）と、摩擦エレメント（１）の、対応配置されたライニング支持体（４）とが、互いに噛み合う歯列を備えている、請求項１から１９までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
21. 歯列の間に減衰層（６）が配置されている、請求項１から２０までのいずれか１項記載のブレーキライニング。
22. 各摩擦エレメント（１）が、マスクプレート（１４）によって支持プレート（２）に保持されており、それぞれ摩擦ライニング（３）を取り付けるライニング支持体（４）と、支持プレート（２）との間にならびにマスクプレート（１４）を貫く摩擦ライニング（３）の貫通領域に、それぞれ１つの減衰層（１１）が配置されている、請求項１から２１までのいずれか１項記載のブレーキライニング。

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