JP3094928B2 - 鉄道車両用ディスクブレーキの摩擦パッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両などに用
いられるディスクブレーキ装置の摩擦パッドに係り、特
に、その裏金のトルク受部分の構成に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両用ディスクブレーキは、例えば
特開平８−１７７９０１号公報に提案される如きものが
ある。前記公報に示される実施態様を単純化して図５に
示す。

【０００３】自動車用のディスクブレーキで用いられる
ディスクロータ径は、２５０φ内外が一般的であるのに
対し、鉄道車両用の鉄車輪の踏面直径は７６０φ近傍と
なり、また、ディスクロータの厚みも自動車用の２０ｍ
ｍ内外から鉄道車両用では１２０ｍｍ近傍に増大する。
よって図５に示すように、前記鉄車輪１１０を跨ぐキャ
リパ１０３も必然的に大きくなる。さらに、大きな運動
エネルギーを吸収するため摩擦パッド１０７の摩擦面積
も数倍大きくなる。

【０００４】シリンダ１０８の軸方向有効寸法は、摩擦
材の摩耗代やディスクブレーキの装着されている台車と
鉄車輪の遊動や走行中のディスクロータ１１１と摩擦材
１１３のスキマやキャリパ１０３の撓み等を考慮すると
長大となり、摩擦パッドのトルク受部分の軸方向には可
成り余裕を持たせた寸法が必要となる。

【０００５】このトルク受部分の軸方向寸法が必要とな
る根拠を図５を参照しながら説明する。符号１０１は車
両台車枠であり、これにディスクブレーキ本体１００が
固定されている。鉄車輪１１０の両側面には、ディスク
ロータ１１１が配置されている。キャリパ１０３の延長
部にシリンダ１０８がピストン１１２を内包して設けら
れシリンダ１０８内に供給される液圧によりピストン１
１２は前進し、摩擦パッド１０７をディスクロータ１１
１に押圧して制動力を発生する。該制動力の接線力を摩
擦パッド１０７の裏金１１４と一体に形成され、且つ、
両端にあるトルク受部１１５にて、トルクピン１１６を
介してキャリパ１０３で分担する。

【０００６】トルク受部１１５とトルクピン１１６との
係合長さＬ１は、片方の摩擦パッド１０７について考察
すると、摩擦材１１３のフル摩耗代ａ、走行中の摩擦材
１１３とディスクロータ１１１が接触しないためのスキ
マ、キャリパ１０３の撓みによる変形代、ディスクロー
タ１１１自体の摩耗代及び熱変形、車両台車枠１０１を
基準とする鉄車輪１１０の軸方向移動量、トルク受部１
１５とトルクピン１１６の最少係合代等の合計にて設定
される。

【０００７】そして裏金１１４の板厚（ｔ）は、ピスト
ン１１２により伝達される押圧力で湾曲したり撓んだり
せず、裏金１１４にリベッティングされている摩擦材１
１３で発生する接線力をトルク受部１１５に伝達するだ
けの剛性を要求され、それ以上の肉厚は、贅肉となりキ
ャリパ１００の軸方向間隔を不必要に拡張したり、摩擦
パッド１０７の単品重量を増大することになる。

【０００８】従来の摩擦パッド１０７は、図６及び図７
に示すように、ブロックになっている摩擦材１１３を裏
金１１４にリベット１１７にてカシメた組立品である。
そして、裏金１１４はトルク受部１１５と一体になって
いる。裏金１１４の厚さは、トルクピン１１６に対しト
ルク受部１１５がスライドするのに機構上必要な幅（Ｌ
₂）から裏板の強度上の最適値（ｔ）に至る厚さまで余
肉を切除していた。この形態では、裏金１１４の製作コ
スト低減は計れない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】制動直前の制動力を発
揮する瞬間に軽い接線力が摩擦パッドを介してトルクピ
ンに作用した状態で、キャリパが押圧力の反力を受けて
撓んだ分だけ、或は、摩擦材が圧縮される分だけピスト
ンが前進しようとする際、トルク受部とトルクピンは微
量滑ることになる。又、制動力を解徐した際、摩擦材が
ディスクロータに接触したままでの走行中の引摺り現象
による不要の摩擦材の損耗や発熱を未然に防ぐため摩擦
パッドは、容易にトルクピン上を滑ってディスクロータ
から離間するのが好ましい。すなわち、当該部の摩擦抵
抗は低く押さえることが好ましい。

【００１０】しかしながら従来の形態のように、トルク
受部と裏板の部材が同一で且つ一体であれば、贅肉を除
去するための加工工数の低減やトルクピンとトルク受部
の金属間で発生する摩擦抵抗を積極的に低減することが
出来ない。

【００１１】そこで、トルク受部を裏板部分とは異なる
材質にて成形し、別体のトルク受部材を型成形して加工
工数を低減したり、潤滑性の高い部材の採用によりトル
クピンとの摩擦抵抗を低減する。又、トルク受部のスラ
イド幅（Ｌ₂）と裏板部分の板厚（ｔ）の最適値には格
差があるため、面積の広い裏板に切削不要の圧延鋼板を
用いて切削工数を低減することを課題とする。

【００１２】トルクピン側に潤滑性の高い材料を採用す
ることは理論上は有り得るものの、トルクピンは万一に
も折損すれば制動不能となる部品であるだけに、該部に
ポーラスな組成に潤滑性のある素材を含浸して、潤滑性
を維持するような軟質の材料を用いるのは危険である。
むしろ、表面の硬度を上げて耐摩耗性を向上した靭性の
高い材料を採用するのが好ましい。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ディスクブレーキにおけ
る制動時のトルクを受ける摩擦パッドの裏板のトルク受
け部分に切欠部を設け、前記裏板と別体に形成され該切
欠部に係合する突起を有する半円状のトルク面の存在す
るトルク受部材を機械的に結合する。つまり、裏金を摩
擦材をリベッティングする裏板部分と制動トルクを受け
る部分に２分割する。こうすることにより、摩擦材をリ
ベッテイグする裏板部分には圧延鋼板を用いて機械加工
を省き、トルクを受ける部分には潤滑性のある型成形部
材を用いて必要なトルク受け幅を確保する。

【００１４】そして、トルク受部材の材質がねずみ鋳鉄
又は球状黒鉛鋳鉄で成形されていれば、適切なトルク受
け幅が鋳造時に容易に確保されると共に、鋳鉄生地内の
黒鉛の潤滑性によりトルクピン間の摩擦係数の低減が期
待できる。

【００１５】さらに、トルク受部材の材質が、多孔質の
鉄系または銅系或はこれらを複合した焼結材に潤滑油又
は黒鉛又はテフロン等を含浸させた成形物であれば、適
切なトルク受け幅が焼結成形時に容易に確保されると共
に、含浸されている潤滑材によりトルクピン間の摩擦係
数の低減が期待できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を具体化した好適の
実施例を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は、裏板２にブロック状の摩擦材３が
リベッティングされ、摩擦材と反対側に左右のトルク受
部材４がリベット５にて固定された摩擦パッド１の平面
図であり、図２はその側面の断面図である。

【００１８】図３は、裏板２の単品図である。板厚
（ｔ）は、ピストン１１２により伝達される押圧力で湾
曲したり撓んだりせず、リベッティングされている摩擦
材３で発生する接線力をトルク受部材４に伝達するだけ
の剛性を満たせばよい。そして、両端にはトルク受部材
４が係合する切欠部２ａが存在する。裏板２の材質は、
前記の強度条件を満たす最適厚さの圧延鋼板であっても
よく輪郭をプレスにて打ち抜き加工すれば、一層加工工
数は低減可能である。

【００１９】図４は、トルク受部材４の単品図である。
トルク受部材４を鋳造又は焼結合金等の型成形物とすれ
ば輪郭の加工は不要となる。突起４ａの高さは、裏板２
の板厚（ｔ）と同等もしくは幾分低くてもよく、該突起
４ａが裏板２の切欠部２ａに係合して制動時に摩擦パッ
ドに発生する接線力の受圧面となる。

【００２０】仮に突起部４ａがなくて、トルク受部材４
が単に摩擦材と反対側の平坦面にリベット５にて係止さ
れる形態であるなら、摩擦パッドに発生する接線力は剪
断力に弱いリベット５で負担することになり危険であ
る。そのため、接線力は切欠部２ａの裏板２の板厚面と
トルク受部材４の突起４ａで受けるから、裏板２にトル
ク受部材４を固定するリベット５には、接線力が作用す
ることなく単にトルクピン１１６上をスライドするのに
必要な引張強度を分担すればよいことになる。

【００２１】さらに、トルク受部材４の材質は、鋳鉄で
あっても多孔質の焼結材に潤滑油又は黒鉛又はテフロン
等を含浸したものであってもよい。こうしておけば、ト
ルク受部材の潤滑性に助けられ制動時のトルクピン１１
６との不要の摩擦に起因する摩耗や、さらに制動解徐後
の走行中に車両台車枠１０１を基準とする鉄車輪１１０
の軸方向の移動があっても、ディスクロータ１１１と摩
擦パッド１の接触による引摺りが軽くなるよう摩擦パッ
ド１は、トルクピン１１６上を滑ることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、従来の摩擦パッドの裏金に相
当する部分を、摩擦材を装着する裏板部分と制動トルク
を受ける部分とに２分割し、裏板部分の切削工数を省き
軽量化を計ると共に、トルク受部を裏板部分と異なる潤
滑性のある型成形物とし、制動時のトルクピン間の耐摩
耗性の向上や走行中の引摺り現象を低減させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摩擦パッドの平面図である。

【図２】本発明の摩擦パッドの側面の断面図である。

【図３】本発明の裏板の単品図である。

【図４】本発明のトルク受部材の単品図である．

【図５】従来技術の鉄道車両用ディスクブレーキの実施
態様を単純化した平面図である。

【図６】従来技術の摩擦パッドの平面図である。

【図７】従来技術の摩擦パッドの側面図である。

【符号の説明】

１：摩擦パッド ２：裏板 ２ａ：切欠部 ３：摩擦材 ４：トルク受部材 ４ａ：突起 ５：リベット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 49/00 - 69/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクブレーキにおける制動時のトル
   クを受ける摩擦パッドの裏板のトルク受け部分に切欠部
   を設け、前記裏板と別体に形成され該切欠部に係合する
   突起を有する半円状のトルク面の存在するトルク受部材
   を、裏板に機械的に結合したことを特徴とする鉄道車両
   用ディスクブレーキの摩擦パッド。
2. 【請求項２】 トルク受部材の材質が、鋳鉄で成形され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用デ
   ィスクブレーキの摩擦パッド。
3. 【請求項３】 トルク受部材の材質が、多孔質の焼結材
   に潤滑油を含浸させた成形物であることを特徴とする請
   求項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキの摩擦パッ
   ド。
4. 【請求項４】 トルク受部材の材質が、多孔質の焼結材
   に黒鉛を含浸させた成形物であることを特徴とする請求
   項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキの摩擦パッ
   ド。
5. 【請求項５】 トルク受部材の材質が、多孔質の焼結材
   にテフロンを含浸させた成形物であることを特徴とする
   請求項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキの摩擦パ
   ッド。