JP2009517605A - ディスクブレーキ用のパッドアセンブリ - Google Patents

Abstract

ディスクブレーキ用パッドアセンブリは、キャリアプレートと、一方側面に少なくとも１つの摩擦パッド（１４ｄ）が取付けられ、他方側面がキャリアプレートに取付けられる、受け板（１４ａ）と、キャリアプレートおよび受け板の間に作用するバネ手段（１６）とを備える。バネ手段および受け板はキャリアプレートに相対する受け板の制限された揺動および／または直線運動を可能にする。制限された相対運動はバネ手段の作用に対抗する。アセンブリは、キャリアプレートまたは受け板の一方に取付けられ、かつ他方と係合するように突出し、キャリアプレートと受け板との間で力の伝達を可能にする複数の力伝達部材（２０）を備える。力伝達部材の配列は、力伝達部材の少なくとも２つをキャリアプレートの幾何学的中心周りで略等角度に向けるように配置する。力伝達部材は受け板の幾何学的中心より受け板の周縁部近傍に配列される。

Description

本発明は、ディスクブレーキに用いられるパッドアセンブリに関する。

ディスクブレーキは、広く知られるように、ディスクを減速させるためにパッドをディスクの両側面に係合させることによってその機能を果たしている。従って、典型的なディスクブレーキは、ディスクの各側面に取付けられた少なくとも１つのパッドと、パッドをディスクに向かって移動させるための手段とを備えている。ここでは、「パッドアセンブリ」という用語を、共通のキャリアプレートに取付けられた１つまたは複数のパッドを備える装置を意味するものとして用いることとする。

パッドとディスクとの間の係合状態を改善するとともに、パッドおよび／またはディスクの不均一な摩耗を低減させるために一部で用いられているディスクブレーキ、例えば、鉄道車両用のディスクブレーキでは、パッドが、キャリアプレートに対して制限された運動を可能とするようにキャリアプレートに取付けられており、ディスクに良好な状態で「適合する」ことを可能にしている。具体的には、パッドが、傾斜、枢動、または揺動可能に、パッドのディスク係合面をディスクの表面と平行な状態で取付けているものが多い。複数のパッドが設けられる場合、これらのパッドのすべてがディスクと係合するように、パッドが、キャリアプレートに向かう方向またはキャリアプレートから離れる方向に移動可能に取付けられることがある。これらの例は、特許文献１および特許文献２に開示されている。

その他の例では、頭部付き締め具によりパッドをキャリアプレートに取付けたパッドアセンブリが開示されており、特許文献３に記載されている。各パッドは、受け板に取付けられた摩擦材料から成るブロックを備えている。頭部付き締め具は、キャリアプレートに固定され、パッドの受け板の孔に挿通されており、頭部が受け板のキャリアプレートの反対側に配置され、この頭部がパッドのキャリアプレートからの離脱を防止している。受け板は頭部付き締め具に比較的ゆるく嵌合されており、パッドがキャリアプレートに対して制限された運動を行えるようになっている。制限された運動は、揺動、傾斜、または枢動を含み、キャリアプレートに向う直線運動も含み、またはこのような運動の組合せも含んでいる。制限された相対運動によって、パッドは、ディスクの表面により正確に適合することができる。これらの相対運動は、バネ手段のバネ力に対抗してなされており、このバネ手段は、キャリアプレートから突出し、受け板に形成された浅い凹部内に係合する弾性舌片から構成されている。舌片には頭部付き締め具によって受け板に対抗する予張力が与えられることとなる。

特許文献３に開示されるパッドアセンブリでは、ブレーキ作動中にディスクによって各パッドに加えられるブレーキ力が、パッドの受け板によってキャリアプレートの弾性舌片に伝達されるように構成されている。この構成は、場合によっては、極めて大きな応力が舌片に加えられ、キャリアプレートの残部との接合部に亀裂が生じることがあるので、満足できるものではない。

特許文献４に示されるさらに複雑な装置では、多数のブレーキパッドを取付けた受け板がさらに実質的に中心においてバネ付勢される取付具によってキャリアプレートに隣接して取付けられている、構成が開示されている。加えて、１対の孔が設けられており、詳細には、１つの孔が受け板に設けられ、他の孔がキャリアプレートに設けられている。これらの孔は、キャリアプレートに対する受け板の回転を防止するための割出しピンをこれらの孔に嵌合可能とするように、一直線に並んで配置されている。しかしながら、すべての他の先行例によるキャリアプレート／受け板装置の場合と同じように、ブレーキパッドがブレーキ作用を生じさせるために摩擦面に対して係合するとき、中心バネ付勢取付具がすべての負荷を実質的に支持すること、および割出しピンは、単に相対回転を防止するにすぎないことが、この文献から明らかである。
米国特許第５９３４４１８号明細書 独国実用新案第２９８２１１３号明細書 欧州特許出願公開第１３１８３２１号明細書 欧州特許出願公開第０２６３７５２号明細書

本発明の目的は、前述の亀裂の問題を低減させるかまたは解消することができるパッドアセンブリを提供することにある。

本発明は特許請求の範囲に記載されるようなパッドアセンブリを提供する。

本発明によるパッドアセンブリでは、パッドに加えられるブレーキ力は、理想的には、キャリアプレートに取付けられた対称配列のピンの形態にあるような力伝達部材によって、キャリアプレートに伝達されることとなる。従って、このような力、またはその力の大部分は、バネを通過することがない。各ピンは、好ましくは、円筒状であるとよいが、その他の形状でもあってもよい。

力伝達部材を設けることによって、バネ手段への応力が低減され、ひいては亀裂の生じる可能性が低減されることとなる。加えて、バネ手段について、力を伝達するように機能させる必要がないため、バネとしてより効率的に作用するような設計が可能となる。このような構成によって、より効率的なバネ手段を設けることが可能となるとともに、アセンブリの様々な箇所に異なるバネ特性のバネ手段を用いることが可能となる。特に、ブレーキ作動中に発生する高温の環境に対して、より高い耐性をバネ手段に持たせることができる。

受け板は、キャリアプレートに取付けられる締結手段によって、キャリアプレートに取付けられてもよい。この締結手段は、リベットのように、受け板の孔内に突出し、受け板の片方の側面に頭部を備えている。この場合、バネ手段は、前記締結手段を取り囲む１つまたは複数の円錐バネワッシャーであるとよい。代替的に、バネ手段は、各力伝達部材を囲み、その力伝達手段によって保持される１つまたは複数の円錐バネワッシャーであってもよい。これらの円錐バネワッシャーは、「ベルビル（Belleville）」ワッシャーとして知られている形式のものでもあってもよい。各締結手段または力伝達部材は、このようなワッシャーの１個または２個以上の積重ねを保持することができる。

パッドアセンブリが複数の受け板を備え、１つの摩擦パッドが各受け板に取付けられ、これらの受け板が共通のキャリアプレートに取付けられる場合、バネ手段は、キャリアプレート上のその位置に適するバネ特性を有しているとよい。すなわち、いくつかの受け板に対応するバネ手段が、他の受けパッドに対応するバネ手段よりも高い剛性を有しているとよい。例えば、キャリアプレートの前縁部または後縁部の受け板に設けられるパッドが、その後方またはさらに後方に面する受け板に設けられる残りのパッドよりも低い剛性のバネ手段を備えているとよい。

以下、添付の図面を参照して、本発明を例示する２つのパッドアセンブリを詳細に説明する。

図１，図２および図４に示される第１実施形態のパッドアセンブリ１０は、ディスクブレーキに用いるためのものである。アセンブリ１０は、キャリアプレート１２、キャリアプレート１２上に取付けられた５個のパッド１４、およびキャリアプレート１２とパッド１４の各々との間に作用するバネ手段１６を備えている。

キャリアプレート１２は、鋼または鋳鉄から作製されてもよいし、または他の適切な材料から作製されてもよい。キャリアプレート１２を貫通する３種類の孔が、キャリアプレート１２に設けられている。第１の種類では、６個の孔１２ａが２列に配列されて、各列に３個の孔１２ａが設けられることとなる。そのため、ネジ（図示せず）が孔１２ａを貫通して、ネジによってキャリアプレートがブレーキ（図示せず）の取付具に取付けられることとなる。第２の種類では、５個の孔１２ｂが、キャリアプレート１２の全体にわたって分配されている。これらの孔１２ｂは、以下に説明するように、パッド１４をキャリアプレート１２に取付け可能とするために設けられている。第３の種類では、１５個の孔１２ｃが５つのグループに分けて分配され、各グループに３個の孔１２ｃが設けられている。各グループの３個の孔１２ｃは、孔１２ｂの１つを中心として対称的に分配されている。

５個のパッド１４は同様の構造を有しているので、１つのパッド１４についてのみ詳細に説明する。図２に最も良く表されるように、パッド１４は受け板１４ａを備えている。

受け板１４ａは平面視にて略三角形となっている。受け板１４ａは、受け板１４ａを貫通する中心孔１４ｂと、孔１４ｂを中心として均等に離間した３個の小孔１４ｃとを備えている。また、３つの孔１４ｃは、孔１４ｂから離れた位置、すなわち、受け板１４ａの幾何学的中心および孔１４ｂの中心よりも受け板１４の周縁部に近い位置に設けられている。図４から分かるように、孔１４ｃは円筒状の貫通孔である。しかしながら、図４から分かるように、孔１４ｂには段差部が設けられている。この段差部は、大径の上部および小径の下部によって形成されている。孔１４ｂ，１４ｃは、キャリアプレート１２の孔１２ｂ，１２ｃと同様の配置関係となっている。すなわち、孔１４ｃが孔１２ｂに重なると、孔１４ｃおよび孔１２ｃが互いに重なる関係となっている。

パッド１４は、受け板１４ａの上面に付着する摩擦材料からなるブロック１４ｄも備えている。摩擦材料は、好ましくは、鉄道車両に用いられることに特に有用性のある焼結金属の形式であるとよいが、他の形式、例えばフェノール樹脂などによって接合された樹脂接合摩擦材料であってもよい。図２において、摩擦材料ブロック１４ｄは図示される２個の受け板１４ａの１つでは省略されている。摩擦材料ブロック１４ｄも、略三角形となっており、（必ずしも必要ではないが）受け板１４ａよりもわずかに小さくなっている。孔１４ｅは、摩擦材料ブロック１４ｄを貫通して、受け板１４ａの孔１４ｂと連通している。

パッド１４は、リベットの形態にある頭部付き締め具１８によって、キャリアプレート１２に取付けられている。この締め具１８は、キャリアプレート１２の孔１２ｂの１つに取付けられるように挿入され、受け板１４ａの孔１４ｂ内に突出し、受け板１４ａの片方の側面に頭部１８ａを有しており、この頭部１８ａが摩擦材料ブロック１４ｄの孔１４ｅ内の孔１４ｂの拡径部内に嵌め込まれることとなる。締め具１８は孔１４ｂ内に比較的ゆるく嵌合されており、パッド１４が、ブロック１４ｄの上面をディスクに適合するように、キャリアプレート１２に対して制限された揺動、傾斜、または枢動および／または直線運動を行うことができるようこととなる。摩擦材料ブロック１４ｄは、キャリアプレート１２と平行な面、すなわち、アセンブリ１０をディスクブレーキに取付けたときのディスクの平面とも平行な面で見た状態で、略三角形となっている。そのため、摩擦材料ブロック１４ｄは、「ミルクスツール（milking stool）」と呼ばれる原理によってディスク表面と適合するとともに、５個のパッド１４のそれぞれに加えられる圧力を均等にするようにキャリアプレートに向かって移動することもできる。

アセンブリ１０のバネ手段は、５個の円錐バネワッシャー１６を備えている。バネワッシャー１６の各々は、関連するパッド１４のキャリアプレート１２と受け板１４ａとの間で締め具１８の１つを取り囲んでいる。各ワッシャー１６には、キャリアプレート１２に取付けられる締め具１８によって、予張力が与えられることとなる。ワッシャー１６は、パッド１４を締め具１８上で芯出しする働きがある。パッド１４とキャリアプレート１２との間の制限された相対運動はワッシャー１６のバネ力に対抗してなされることとなる。第１実施形態のパッドアセンブリ１０の変形例では、バネワッシャー１６は、このようなワッシャーの多数の積重ねによって置き換えられてもよい。特許文献３の前述の弾性舌片を含むバネの代替的形態を用いることもできる。アセンブリ１０の場合、５個のワッシャー１６は、すべて、同様のバネ特性を有しているが、必ずしも、この通りである必要はない。

アセンブリ１０は、１５個の力伝達部材２０も備えている。これらの力伝達部材２０は、各々、パッド１４に加えられたブレーキ力をキャリアプレート１２に伝達するように、配置されている。部材２０の各々は、キャリアプレート１２を貫通する孔１２ｃの１つに取付けられている。そのため、１５個の部材２０は５つのグループに分けられて、各グループは３個の部材２０を有している。各グループの３個の部材２０は、締め具１８の１つを中心として分配されており、関連するパッド１４の受け板１４ａの孔１４ｂを中心として配置される孔１４ｃの分配パターンと同様になっている。

力伝達部材２０は、すべて同様であるため、以下、１つの部材２０のみを詳細に説明する。部材２０は、キャリアプレート１２を貫通する孔１２ｃ内に挿入される頭部のないリベットの形態となっている。部材２０は、円筒ピンとして、キャリアプレート１２と直交して延設され、孔１４ｃの１つによって形成されるパッド１４の凹部内に突出している。具体的には、図４から分かるように、部材２０は、孔１４ｂ内に直角に突出し、摩擦材料１４ｄの凹部１４ｆ内に挿入されている。部材２０は、パッド１４とキャリアプレート１２との間の相対運動を吸収するために十分なクリアランスを間に挟みながら孔１４ｂ内に近接して嵌合されている。しかし、ブレーキ力がパッド１４に加えられると、部材２０が孔１４ｃの両側に係合し、力が部材２０によってキャリアプレート１２に伝達されることとなる。

これらの孔１４ｃおよび対応する力伝達部材の配置は、受け板１４ａの中心孔１４ｂに対して略対称となるように選択されることに留意されたい。このことは、個々の受け板に対して設けられた力伝達部材の内の少なくとも２個の部材、最も好ましくは、すべての部材の分離角度が略等しいことによって、略対称以外の他の可能である配置と比較して優れた力分布が確実に得られることを意味している。最終的には、このことによって、アセンブリの全体が故障する可能性を少なくすることができる。

また、力伝達部材は孔１４ｂの中心よりも受け板の周縁部の近くに配置されると理想的である。このことによって、力伝達部材の各々は、この装置を設けた車両のブレーキの作動中に加えられる著しく大きな負荷を良好に支持することができる。加えて、この場合、力がそれぞれの力伝達部材間に均一に分配されることとなる。

アセンブリ１０の代替例として、力伝達部材２０は、パッド１４の凹部内に突出せずに、パッドの周縁部と係合されてもよい。この場合、（理想的には）、力伝達部材の断面形状と少なくとも部分的に一致する溝が設けられるとよい。すなわち、個々のパッド１４と関連する部材２０は、受け板１４ａの周縁部を越えて突出してもよい。例えば、各部材２０が、その片方の側面の中心領域で受け板１４ａと係合してもよい。場合によっては、単一の部材２０が、２つの互いに隣接するプレート１４ａの周縁部と係合してもよい。

パッドアセンブリ１０の作動時において、ディスクと各摩擦材料ブロック１４ｄの上面との間の圧力によって、パッド１４は、バネワッシャー１６のバネ力に対抗して締め具１８に対して移動することができる。前述したように、摩擦材料ブロック１４ｄが略三角形なので、「ミルクスツール」の原理が作用し、力が摩擦材料ブロックの全体にわたって均一に分配されることとなる。また、パッド１４は、同じキャリアプレート１２に取付けられた５個のパッド１４間で力を均等化するように、キャリアプレートに向かって直線状に移動することもできる。ディスクによってパッド１４に加えられるブレーキ力は、部材２０を介して伝達されるので、応力をほとんど、または全く円錐バネワッシャー１６に加えることがない。

第２実施形態のパッドアセンブリ１００が、図３，図５に示されている。前述したように、アセンブリ１００は、図１と同じ斜視図においてアセンブリ１０と同様に見えている。

アセンブリ１０，１００は、キャリアプレートとパッドとの間に作用するバネ手段の形態以外は、互いに同様の形態となっている。従って、以下、アセンブリ１００のバネ手段についてのみ詳細に説明する。２つのアセンブリの図において、同じ部品には、同じ参照番号が付されている。

アセンブリ１００では、アセンブリ１０の各円錐バネワッシャー１６が、小さい寸法の６個の円錐バネワッシャー２２によって置き換えられている。これらのバネワッシャー２２は、締め具１８を取り囲むようには配置されず、各々が部材２０の１つを取り囲むように配置されている。２つのバネワッシャー２２が、上下に重なって、各パッド１４と関連する部材２０の各々の上に設けられている。

アセンブリ１０，１００の変形例として、関連する円錐バネワッシャー１６を有するパッド１４および関連するバネワッシャー２２を有する他のパッドが、同じキャリアプレート１２上に設けられてもよい。さらに、各パッド１４と共に作用する１つ、または２つ、または３つ以上の力伝達部材２０が設けられてもよい。

第１の例示的パッドアセンブリを説明する斜視図であって、第２の例示的パッドアセンブリの説明にも、これら２つのアセンブリがこの方向から見た場合に外観が同じであるために、用いられる斜視図である。 構造を分かりやすくするために一部を省略した、第１の例示的パッドアセンブリの斜視図である。 第２の例示的アセンブリを示した、図２と同様の図である。 図１〜図３よりも拡大して示す、第１の例示的アセンブリの一部に沿った断面図である。 第２の例示的アセンブリを示す、図４と同様の断面図である。

Claims (13)

1. キャリアプレートと、
   一方側面に少なくとも１つの摩擦パッドが取付けられ、かつ他方側面が前記キャリアプレートに取付けられる、受け板と、
   前記キャリアプレートおよび前記受け板の間で作用するバネ手段であって、前記バネ手段および前記取付具が前記キャリアプレートに相対する前記受け板の制限された揺動運動および／または直線運動を可能にしており、前記制限された相対運動は前記バネ手段の作用に対抗することとなる、バネ手段と、
   を備えており、
   前記キャリアプレートまたは前記受け板の一方に取付けられ、かつ他方と係合するように突出することによって前記キャリアプレートと前記受け板との間で力の伝達を可能にするための複数の力伝達部材が設けられ、
   前記力伝達部材の配列が、前記複数の力伝達部材のうち少なくとも２つを前記受け板の幾何学的中心周りで略等角度に向けるように配置する構成となっている、ディスクブレーキ用のパッドアセンブリ。
2. 前記力伝達部材が前記受け板の幾何学的中心より前記受け板の周縁部の近傍に配置されている、請求項１に記載のパッドアセンブリ。
3. 前記力伝達部材が、前記キャリアプレートに取付けられ、前記受け板に形成された凹部内で突出するように構成されている、請求項２に記載のパッドアセンブリ。
4. 前記力伝達部材が、前記受け板に取付けられ、前記キャリアプレートに形成された凹部内で突出するように構成されている、請求項２に記載のパッドアセンブリ。
5. 前記受け板が前記キャリアプレートに取付けられた締結手段によって前記キャリアプレートに取付けられ、前記締結手段が、前記受け板に設けられた孔内で突出するとともに、前記受け板の他方側面に頭部を備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパッドアセンブリ。
6. 前記バネ手段が前記締結手段を取り囲む１つまたは複数の円錐バネワッシャーを備えている、請求項５に記載のパッドアセンブリ。
7. 前記バネ手段が前記力伝達部材を取り囲む１つまたは複数の円錐バネワッシャーを備えている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のパッドアセンブリ。
8. 複数の受け板に取付けられた複数のパッドが設けられ、前記複数の受け板の各々が共通のキャリアプレートに取付けられ、前記パッド各々に関連する前記バネ手段が前記キャリアプレートの前記パッド各々の位置に適するようなバネ特性を有している、請求項６または７に記載のパッドアセンブリ。
9. 前記力伝達部材の各々が前記キャリアプレートに取付けられたピンの形態となっている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のパッドアセンブリ。
10. 前記摩擦パッドが前記キャリアプレートの面と平行な面で見たときに略三角形となっている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のパッドアセンブリ。
11. 前記力伝達部材が、前記キャリアプレートに取付けられ、前記受け板の周縁部と係合するように突出している、請求項１に記載のパッドアセンブリ。
12. 前記力伝達部材を少なくとも部分的に収容する溝部が前記受け板の前記周縁部に設けられ、前記溝部が前記力伝達部材の断面形状の一部と少なくとも部分的に一致している、請求項１１に記載のパッドアセンブリ。
13. 添付の図面における図１，図２，図４、または図３，図５を参照して説明されたパッドアセンブリまたは添付の図面における図１，図２，図４、または図３，図５に図示されたパッドアセンブリと実質的に同様のパッドアセンブリ。

Images