JP2009185946A - ディスクブレーキ用摩擦材組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】制動トルクの伝達のための係合部に金属疲労が生じ難く、且つ、部品点数を削減することのできるディスクブレーキ用摩擦材組立体を得る。
【解決手段】摩擦材３が組み付けられて摩擦材３に作用する制動トルクを受けるトルク受けプレート１７の裏面には、制動トルクの作用方向に直交する方向に沿って当接面６１を有した切り起こし部６３を形成し、該トルク受けプレート１７の裏面に固着されるアンカプレート４８には切り起こし部６３が嵌合する切欠部６５を設けて、切り起こし部６３と切欠部６５との凹凸嵌合により両プレート間での制動トルクの伝達を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば鉄道車両用のディスクブレーキ装置に使用されるディスクブレーキ用摩擦材組立体に関する。

ディスクブレーキ装置は、車軸に固定されるディスクロータと、このディスクロータに対峙して配置されるディスクブレーキ用摩擦材組立体と、このディスクブレーキ用摩擦材組立体をディスクロータに向かって進退駆動するアクチュエータを内蔵して車体フレームに固定されるブレーキキャリパとを備えていて、前記ディスクブレーキ用摩擦材組立体の摩擦材をディスクロータに押圧させた時の摺動摩擦により、制動トルクを発生する。

鉄道車両用のディスクブレーキ装置に使用されるディスクブレーキ用摩擦材組立体の場合は、通常、前面側にディスクロータへ押圧される摩擦材が組み付けられて前記摩擦材に作用する制動トルクを受けるトルク受けプレート（プレッシャプレートと呼ばれることもある）と、該トルク受けプレートの裏面に固着されると共に車両側のアンカブロックに取り付けられて、前記トルク受けプレートの受けた制動トルクを前記アンカブロックに伝達するアンカプレートとを備えている。

そして、前記トルク受けプレートとアンカプレートとの固着構造として、これらのプレート相互に１本の圧入ピンを打ち込んで、相互をトルクの伝達が可能に連結すると共に、適当な間隔でリベット止めやスポット溶接によりプレート相互を一体化した構成のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開第２８８２８７２号公報

ところが、アンカプレートとトルク受けプレートとを結合している圧入ピンは、それぞれのプレートに対して全周が緊密嵌合で遊びが無いため、制動時に制動トルクの伝達となるディスクロータの接線方向（周方向）の負荷だけでなく、各プレート相互の熱変形に伴ってディスクロータの半径方向にも負荷がかかり、金属疲労が進み易い。そのため、金属疲労による圧入ピンの折損によって制動トルクの伝達が不能になるといった重大な事故を未然に防止するためには、頻繁に保守・点検作業を実施して、早期に摩擦材組立体を交換する必要があり、保守・点検の頻度が増えるという問題があった。
また、圧入ピンによる結合は、部品増加を招くという問題もあった。

本発明の目的は上記課題を解消することに係り、制動トルクの伝達のための係合部に金属疲労が生じ難く、金属疲労の検出のための保守・点検作業の頻度を低減して取り扱い性を向上させることができ、また、部品点数の削減によって、組立性を向上させると共に、コストの低減を図ることのできるディスクブレーキ用摩擦材組立体を提供することである。

上記目的は下記構成により達成される。
（１）本発明に係るディスクブレーキ用摩擦材組立体は、前面側に摩擦材が組み付けられて前記摩擦材に作用する制動トルクを受けるトルク受けプレートと、該トルク受けプレートの裏面に固着されると共に車両側のアンカブロックに取り付けられるアンカプレートとを備えたディスクブレーキ用摩擦材組立体であって、
前記トルク受けプレートの裏面には、制動トルクの作用方向に直交する方向に沿って当接面を有した切り起こし部が形成され、
前記アンカプレートには、前記切り起こし部が嵌合し前記当接面を介して制動トルクを受ける切欠部を設けたことを特徴とする。

（２）上記（１）に記載の構成で、前記ディスクブレーキ用摩擦材組立体が、制動トルクの作用方向に並べて配置される２つのディスクブレーキ用摩擦材組立体に分割されていることを特徴とする。

上記に記載のディスクブレーキ用摩擦材組立体では、トルク受けプレートの切り起こし部とアンカプレートの切欠部との凹凸嵌合により、トルク受けプレートからアンカプレートへの制動トルクが伝達されるようになっている。
この切り起こし部と切欠部との凹凸嵌合は、制動トルクの伝達方向（ディスクロータの接線方向）に直交するディスクロータの半径方向には隙間嵌めとすることができ、これにより、熱変形に伴って各プレート間に発生する半径方向の負荷が凹凸嵌合部に作用することを回避することができる。
従って、従来の圧入ピンによる結合の場合と比較すると、制動トルクの伝達のための係合部である凹凸嵌合部に作用する負荷が低減されて金属疲労が生じ難くなる。
そのため、金属疲労の検出のための保守・点検作業の頻度を低減して取り扱い性を向上させることができる。
また、トルク受けプレートに装備する切り起こし部は、トルク受けプレートに一体形成したもので、別体の圧入ピンを使用する従来のディスクブレーキ用摩擦材組立体を比較すると、部品点数の削減によって、組立性を向上させると共に、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明に係るディスクブレーキ用摩擦材組立体の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るディスクブレーキ用摩擦材組立体の一実施の形態の正面図、図２は図１に示したディスクブレーキ用摩擦材組立体の背面図、図３は図２のＡ矢視図、図４は図２に示したディスクブレーキ用摩擦材組立体の分解斜視図、図５は図４に示したライニング組立体に板ばねを連結する工程の説明図、図６は図２に示したディスクブレーキ用摩擦材組立体からトルク受けプレート及びアンカプレートを取り外して、各ライニング組立体から押圧力を受けるリンクプレートを露出させた裏面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図、図８は図６のＣ−Ｃ断面図、図９は図１のＤ−Ｄ断面図、図１０は図２のＥ−Ｅ断面図である。

ディスクブレーキ用摩擦材組立体１は、図１に示すように、制動トルクの作用方向(ディスクロータの接線方向で、図１では、矢印Ｐ方向)に並べて配置される２つのディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａ，１Ｂに分割されている。
２つのディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａ，１Ｂは、同様の構成をなすもので、詳細な部品構成はディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａを例にして、説明する。

ディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａは、不図示のディスクロータへ押圧される摩擦材３の裏面に裏板４が固着された複数個のライニング組立体５と、裏板４よりも小さな外形の略円板状に形成されて裏板４の中心に連結されるトルク伝達リング７と、トルク伝達リング７の外周面７ａが旋回可能に嵌合する５個のガイド孔１１を有していて、ライニング組立体５に作用する制動トルクをトルク伝達リング７を介して受けるガイドプレート１２と、ガイド孔１１よりも大きな外形を有してライニング組立体５とは逆側からガイド孔１１の上に被せられてライニング組立体５に連結されることによりライニング組立体５及びトルク伝達リング７を旋回自在にガイドプレート１２に保持させる板ばね１５と、ガイドプレート１２を支持してガイドプレート１２に作用する制動トルクを受けるトルク受けプレート１７と、複数個のライニング組立体５の裏面に当接する複数個の裏面当接部（裏面当接曲面部）２１とトルク受けプレート１７に当接する単一のプレート当接部２２とを具備してライニング組立体５とトルク受けプレート１７との間で押圧力の伝達を行う２種のリンクプレート２４，２５と、を備えている。

摩擦材３は円板形であり、この摩擦材３の裏面に固着された裏板４も、摩擦材３と同径の円板形である。

本実施の形態の場合、トルク伝達リング７は、裏板４よりも小径の円板状で、図４及び図７に示すように、裏板４に一体形成されている。
トルク伝達リング７の外周面７ａは、図７に示すように、ガイド孔１１の内周面に点接触する凸の湾曲面に形成されている。この湾曲面でガイド孔１１に嵌合することで、図中の矢印Ｘで示す方向に旋回（揺動）可能に支持される。この旋回挙動は、摩擦材３がディスクロータに発生するうねり等に追従して接触面積を維持するために必要となる。

そして、トルク伝達リング７の裏面（ライニング組立体５とは逆側の面）には、図５及び図８に示すようにトルク伝達リング７よりも小径の角棒状に突出形成された連結軸部２７と、該連結軸部２７の先端側（トルク伝達リング７とは反対側）の一部から径方向に延出する押え片２８とが一体形成されている。
押え片２８を設けたことによって、押え片２８と対向するトルク伝達リング７との間が、後述する板ばね１５の嵌合孔３１の周縁部を割り込ませることが可能な溝状になっている。

トルク伝達リング７には、図５及び図８に示すように、連結軸部２７の周囲の空きスペースに、回転規制用凹み３２が形成されている。
本実施の形態の場合、回転規制用凹み３２は、円形の嵌合孔である。

連結軸部２７は、板ばね１５に形成された円形の嵌合孔３１に回転自在に嵌合する。
板ばね１５は、図５（ａ）に示すように、嵌合孔３１の周縁部の一部に押え片２８を挿通させる切り欠き３３が連設されている。

この切り欠き３３を装備したことによって、図５（ａ）に示すように、切り欠き３３の位置を押え片２８の位置（向き）に整合させて連結軸部２７及び押え片２８を嵌合孔３１に挿通させて図５（ｂ）の状態にした後、図５（ｃ）に示すように、矢印Ｙ方向に板ばね１５を回転させてライニング組立体５と板ばね１５とに相対回転を生じさせると、嵌合孔３１の周縁部が押え片２８と対向するトルク伝達リング７との間の溝状の部分に割り込んで、板ばね１５が連結軸部２７から抜け止めされた状態になる

板ばね１５には、図５（ｃ）に示すように、板ばね１５と連結軸部２７とを約９０°相対回転させて、板ばね１５が連結軸部２７から抜け止めされた状態になったときに、トルク伝達リング７に形成された回転規制用凹み３２に重なる局部的開口部（内径部凹部）３５が形成されている。

板ばね１５は、図６及び図７に示すように外周部１５ａがガイドプレート１２に接触して、外周部と内周部との間の撓み（弾性）変形によってばね性を発揮するが、図５（ａ）に示すように、外周部の４箇所に切り込み３７が設けられて、当該外周部のガイドプレート１２への接地部が複数に分断されている。
板ばね１５を、図５（ｂ）に示した状態から図５（ｃ）に示す状態にする場合には、図５（ｂ）に示したように連結軸部２７に嵌合させた板ばね１５の中心部付近をガイドプレート１２側に押圧して、板ばね１５を弾性変形させた状態にして、その状態で板ばね１５を連結軸部２７に対して９０°回転させることで図５（ｃ）に示した状態にする。

本実施の形態のガイドプレート１２は、５個のガイド孔１１を有しており、それぞれのガイド孔１１に、ライニング組立体５のトルク伝達リング７を嵌合させた後、各ライニング組立体５のトルク伝達リング７から突出している連結軸部２７に嵌合させた板ばね１５を図５（ｃ）に示したように抜け止め状態にすると、５個のライニング組立体５がガイドプレート１２に一体化された部分組立体４１（図６において、リンクプレート２４，２５を取り除いた状態）に仕上げられる。

本実施の形態のディスクブレーキ用摩擦材組立体１の組立方法としては、このようにガイドプレート１２の全てのガイド孔１１にライニング組立体５を組み付けて、予め５個のライニング組立体５がガイドプレート１２に一体化された部分組立体４１とした後、組立ラインに導入して、以後、図６に示すように、ガイドプレート１２の裏面側から、各リンクプレート２４，２５を組み付け、その後、ガイドプレート１２にトルク受けプレート１７を締結することにより完成させる組立方法が採用される。

リンクプレート２４は、図６に示すように、ガイドプレート１２に保持されている２つのライニング組立体５を、押圧力が伝達可能に押えるもので、両端に各ライニング組立体５の裏面に当接する裏面当接部２１が設けられ、また、これらの２つの裏面当接部２１の中間に位置するように、トルク受けプレート１７に当接する単一のプレート当接部２２が設けられている。

裏面当接部２１は、図８に示すように、ライニング組立体５側に突出した曲面部２１ａを連結軸部２７の頂部の中心に当接することによって、図７に矢印Ｘで示したライニング組立体５の旋回性を損なうことなく、ライニング組立体５との間での押圧力の伝達を可能にする。

プレート当接部２２は、図９に示すように、トルク受けプレート１７側に突出した曲面部２２ａをトルク受けプレート１７に当接させることによって、リンクプレート自体が旋回自在にトルク受けプレート１７に当接して、トルク受けプレート１７との間での押圧力の伝達を可能にする。

リンクプレート２５は、図６に示すように、ガイドプレート１２に保持されている３つのライニング組立体５を、押圧力が伝達可能に押えるもので、中心から３方に延出したアーム形状の先端側に各ライニング組立体５の裏面に当接する裏面当接部２１が設けられ、また、中心に位置するように、トルク受けプレート１７に当接する単一のプレート当接部２２が設けられている。
裏面当接部２１及びプレート当接部２２の構造は、前述のリンクプレート２４における裏面当接部２１及びプレート当接部２２と同一である。

これらのリンクプレート２４，２５には、適宜、重量を軽減するための軽め穴２３が貫通形成されている。

各リンクプレート２４，２５の裏面当接部２１には、図７、図８に示すように、ガイドプレート１２に保持されたライニング組立体５の裏面に当接した際に、積層状態にある板ばね１５とトルク伝達リング７との回転を規制する一対の回転規制用突起（回転規制用の折曲げ爪）４３が設けられている。

各リンクプレート２４，２５に装備された回転規制用突起４３は、裏面当接部２１の両側に延出形成された突片をライニング組立体５側に折り曲げた係止爪であり、図５（ｃ）に示すように互いに重なった局部的開口部３５及び回転規制用凹み３２に嵌合して、ライニング組立体５及び板ばね１５の回転を規制する。

図６に示すように、ガイドプレート１２に保持されている各ライニング組立体５の上にリンクプレート２４，２５をセットした状態で、ガイドプレート１２の裏面にトルク受けプレート１７を連結する。
ガイドプレート１２及びトルク受けプレート１７の外周部には、図４に示すようにリベット止め用の貫通穴４６が適宜間隔で形成されており、外周部同士を重ね合わせたガイドプレート１２とトルク受けプレート１７は、図１及び図２に示すように、貫通穴４６に挿通させたリベット４７により強固に連結・固定される。

即ち、本実施の形態の場合、ライニング組立体５の形態で提供される摩擦材３は、ガイドプレート１２やリンクプレート２４，２５を介してトルク受けプレート１７に取り付けられており、摩擦材３に作用する制動トルクはガイドプレート１２を介してトルク受けプレート１７に伝達されるようになっている。

なお、本実施の形態の場合、図４に示すように、トルク受けプレート１７は、予めアンカプレート４８がリベット４９により固定されて、トルク受けプレート１７とアンカプレート４８とが一体化したアンカプレート組立体５０の形態で取り扱われる。

アンカプレート４８は、車両側のディスクブレーキ装置において、アクチュエータによりディスクロータに向かって進退駆動されるアンカブロック（摩擦材取付け手段）に固定される。

本実施の形態のディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａ,１Ｂでは、図２及び図４に示すように、トルク受けプレート１７の裏面には、制動トルクの作用方向に直交する方向に沿って当接面６１を有した切り起こし部６３が形成されている。
この切り起こし部６３は、トルク受けプレート１７の各部をプレス成形する工程で、形成する。

そして、トルク受けプレート１７にリベット止めされるアンカプレート４８には、切り起こし部６３が嵌合して、トルク受けプレート１７の受けた制動トルクを切り起こし部６３の当接面６１を介して受ける切欠部６５を設けている。
図４に示すように、切欠部６５の制動トルクの作用方向に沿う開口幅Ｗ１は、切り起こし部６３との嵌合が緊密嵌合(締まり嵌め）となるように、切り起こし部６３の対向する当接面６１，６１間の離間距離Ｗ２よりも僅かに小さめに設定されている。これに対して、切欠部６５の制動トルクの作用方向に直交する方向の長さＬ１は、切り起こし部６３の嵌合が隙間嵌めとなるように、切り起こし部６３の対応する長さＬ２よりも大きく設定されている。

トルク受けプレート１７とアンカプレート４８は、トルク受けプレート１７の切り起こし部６３をアンカプレート４８の切欠部６５に嵌合させた後、対応する６箇所のリベット止め用の貫通孔にリベット４９を加締め付けて、一体化したアンカプレート組立体５０とする。

図９に示すようにガイドプレート１２にトルク受けプレート１７を固定した組立完了状態では、各リンクプレート２４，２５のプレート当接部２２は、トルク受けプレート１７の内面に旋回自在に当接して、不図示のディスクブレーキ装置のアクチュエータを介してトルク受けプレート１７に伝達される押圧力が、プレート当接部２２、裏面当接部２１を経て各ライニング組立体５に伝達され、また、摩擦材３がディスクロータに押圧された時の押圧力の反力は、ライニング組立体５から、裏面当接部２１、プレート当接部２２を経て伝達されてトルク受けプレート１７で受け止められる。

一方、制動時に、ディスクロータからライニング組立体５に作用する制動トルクは、ライニング組立体５と一体のトルク伝達リング７の外周面７ａから、該トルク伝達リング７が嵌合しているガイドプレート１２に伝達され、ガイドプレート１２に固定されているトルク受けプレート１７に伝達され、更にトルク受けプレート１７に形成した切り起こし部６３とアンカプレート４８の切欠部６５とによる凹凸嵌合を介して、トルク受けプレート１７からアンカプレート４８に伝達される。

以上に説明したように、本実施の形態のディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａでは、トルク受けプレート１７の切り起こし部６３とアンカプレート４８の切欠部６５との凹凸嵌合により、トルク受けプレート１７からアンカプレート４８への制動トルクが伝達されるようになっている。
この切り起こし部６３と切欠部６５との凹凸嵌合は、制動トルクの伝達方向（ディスクロータの接線方向）に直交するディスクロータの半径方向には図１０にも示したようにＬ１−Ｌ２が１ｍｍ程度の隙間嵌めとすることができ、これにより、熱変形に伴って各プレート間に発生する半径方向の負荷が前記凹凸嵌合部に作用することを回避することができる。
従って、従来の圧入ピンによる結合の場合と比較すると、制動トルクの伝達のための係合部である凹凸嵌合部に作用する負荷が低減されて金属疲労が生じ難くなる。
そのため、金属疲労の検出のための保守・点検作業の頻度を低減して取り扱い性を向上させることができる。

また、トルク受けプレート１７に装備する切り起こし部６３は、トルク受けプレート１７に一体形成したもので、別体の圧入ピンを使用する従来のディスクブレーキ用摩擦材組立体を比較すると、部品点数の削減によって、組立性を向上させると共に、コストの低減を図ることができる。

更に、本発明に係るディスクブレーキ用摩擦材組立体１は、図１に示すように、制動トルクの作用方向に並べて配置される２つのディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａ，１Ｂに分割された２分割構造であるため、一体型の構造となる従来のディスクブレーキ用摩擦材組立体と比較すると、各ディスクブレーキ用摩擦材組立体１Ａ，１Ｂに作用する制動トルクが半減されるため、これによっても、凹凸嵌合部に作用する負荷が低減されて金属疲労が生じ難くなる。

本発明に係るディスクブレーキ用摩擦材組立体の一実施の形態の正面図である。 図１に示したディスクブレーキ用摩擦材組立体の背面図である。 図２のＡ矢視図である。 図２に示したディスクブレーキ用摩擦材組立体の分解斜視図である。 図４に示したライニング組立体に板ばねを連結する工程の説明図である。 図２に示したディスクブレーキ用摩擦材組立体からトルク受けプレート及びアンカプレートを取り外して、各ライニング組立体から押圧力を受けるリンクプレートを露出させた裏面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 図６のＣ−Ｃ断面図である。 図１のＤ−Ｄ断面図である。 図２のＥ−Ｅ断面図である。

符号の説明

１ ディスクブレーキ用摩擦材組立体
１Ａ，１Ｂ ディスクブレーキ用摩擦材組立体
３ 摩擦材
４ 裏板
５ ライニング組立体
７ トルク伝達リング
１１ ガイド孔
１２ ガイドプレート
１５ 板ばね
１７ トルク受けプレート
２１ 裏面当接部
２２ プレート当接部
２４，２５ リンクプレート
２７ 連結軸部
２８ 押え片
３１ 嵌合孔
３２ 回転規制用凹み
３３ 切り欠き
３５ 局部的開口部
３７ 切り込み
４３ 回転規制用突起
４８ アンカプレート
６１ 当接面
６３ 切り起こし部
６５ 切欠部

Claims (2)

1. 前面側に摩擦材が組み付けられて前記摩擦材に作用する制動トルクを受けるトルク受けプレートと、該トルク受けプレートの裏面に固着されると共に車両側のアンカブロックに取り付けられるアンカプレートとを備えたディスクブレーキ用摩擦材組立体であって、
   前記トルク受けプレートの裏面には、制動トルクの作用方向に直交する方向に沿って当接面を有した切り起こし部が形成され、
   前記アンカプレートには、前記切り起こし部が嵌合し前記当接面を介して制動トルクを受ける切欠部を設けたことを特徴とするディスクブレーキ用摩擦材組立体。
2. 前記ディスクブレーキ用摩擦材組立体が、制動トルクの作用方向に並べて配置される２つのディスクブレーキ用摩擦材組立体に分割されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ用摩擦材組立体。

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