JP3107154B2 - ブレーキディスク - Google Patents
ブレーキディスクInfo
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- JP3107154B2 JP3107154B2 JP09310912A JP31091297A JP3107154B2 JP 3107154 B2 JP3107154 B2 JP 3107154B2 JP 09310912 A JP09310912 A JP 09310912A JP 31091297 A JP31091297 A JP 31091297A JP 3107154 B2 JP3107154 B2 JP 3107154B2
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- brake
- friction surface
- brake disc
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-
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-
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
るブレーキディスク、特に、鉄道車両用のブレーキディ
スクに関する。
両制動方法がある。1つの方法は、ブレーキシューを鉄
道車両の車輪に押し付けることにより、車輪を制動する
摩擦力を得るものである。第2の方法は、ブレーキディ
スクを車両の車輪または車軸に取り付けて、ブレーキシ
ューをそのブレーキディスクに押し付けることにより、
ブレーキディスクを制動すると共に、それにより車輪を
制動する摩擦力を得るものである。これらの方法の第1
のものでは、熱は、車輪の熱質量によって吸収され、そ
れから、車輪から伝導、対流または放射によって周囲に
放散される。これらの方法の第2のものでは、熱は、ブ
レーキディスクの熱質量によって吸収され、それから、
ブレーキディスクから伝導、対流または放射によって周
囲に放散される。
量は、発生した温度によって限定されるので、高温にな
ると、ブレーキシューを破損させるか、あるいは、熱応
力を発生して車輪またはブレーキシューにクラックを生
じさせる。一部の装置では、これら2つの方法を結合し
て、熱の一部を車輪で吸収し、一部をブレーキディスク
で吸収するようにしている。2つの方法を結合すること
によって、いずれか一方だけの方法で吸収できる熱より
も多くの熱を吸収することができる。
用いて、車輪に適用されたブレーキシューまたはブレー
キディスクに適用されたブレーキシューに等しいか、比
例した力を与える。これらの装置の幾つかのものでは、
ブレーキシューは、ブレーキディスクのリムに押し付け
られる。他のものでは、ブレーキシューは、ブレーキデ
ィスクの表面に押し付けられる。摩擦力が発生する半径
は、リムに押し付けた時の方が表面に押し付けた時より
大きくなるため、リムに押し付けた方が表面に押し付け
るよりも利点がある。このため、ブレーキディスクに及
ぼされる制動トルクは、ブレーキシューをある力でリム
に押し付けた時の方が、ブレーキシューを同じ力で表面
に押し付けた時よりも大きくなる。
が所定軌道間隙によって限定されるため、ブレーキシュ
ーをできる限り大きい半径で押し付けることが特に重要
である。米国では、これが6.985センチ(2.75
インチ)であるため、ブレーキディスクの半径は、車輪
の踏面の半径より少なくとも6.985センチ(2.7
5インチ)小さくなければならない。
を加える装置を設けることが一般的に望ましく、それに
よってブレーキシューと被制動表面との間の合計法線力
を増幅する機械的利点が得られる。ブレーキシューをブ
レーキディスクのリムに押し付ける場合、従来はブレー
キシューの制動表面をウェッジ形にして、それをブレー
キディスクのリムの溝に押し付けることによってこれを
行うようにしていた。この構造では、ブレーキシューと
ブレーキディスクとの間の合計法線力が、ブレーキシュ
ーに加えられる内向きの半径方向力より大きくなる。こ
の例が、米国特許第2,422,004号明細書に記載
されている。
造は、ブレーキディスクの軸線方向における、ブレーキ
ディスクに対するブレーキシューの位置の許容誤差によ
る悪影響を受ける。ブレーキシューとブレーキディスク
との正確な相対軸方向位置の変動により、摩耗が発生す
るので、ウェッジの頂部やブレーキディスクの溝の底部
が丸くなる。このため、半径に対して傾斜していない、
ウェッジの頂部や溝の底部に、ある表面が形成される。
その時、ブレーキシューに加えられる内向きの半径方向
力の一部は、この表面により支持されるが、ブレーキシ
ューに加えられる力のこの部分については、法線力が増
幅されない。従って、ある程度摩耗が生じると、そのよ
うなブレーキは、効力を失うという問題点があった。
し付ける構造のブレーキディスクにおいて、ブレーキシ
ューで発生した熱を放散させるためには、熱が半径方向
内向きに、ある程度進んだ後でなければ、空気と接触す
るブレーキディスク構造の十分な表面積は得られないと
いう問題があった。
動するために、その回転機械に取り付けるためのハブを
設けたブレーキディスクを提供するものである。このハ
ブは、軸方向に互いに離隔される2つの環状部分を有す
るリムに構造的に連結されており、この環状部分は、そ
の間に少なくとも1つの開口を有すると共に、互いに逆
方向に傾斜してブレーキシューと接触する軸対称的な摩
擦表面を有している。
械を制動するために、その回転機械に取り付けるための
ブレーキディスクであって、このブレーキディスクのリ
ムに摩擦表面を設けて、それにより、ブレーキシューを
それらに押し付けた時、ブレーキディスクとブレーキシ
ューとの間の合計法線力が機械的利点を得て、ブレーキ
シューに加わる力よりも大きくなるようにし、その機械
的利点が、摩擦表面の摩耗またはブレーキシューの摩耗
によって低下しないようにしたブレーキディスクを提供
することである。
摩擦表面に押し付けられるブレーキシューによって生じ
る制動トルクを最大にするため、ブレーキディスクのリ
ムに摩擦表面を有するブレーキディスクを提供すること
である。
接触を改善するため、空気通路によって分離された1対
の摩擦表面を備えるブレーキディスクを提供することで
ある。
接触を改善するための羽根に密着状に取り付けられた摩
擦表面を有するブレーキディスクを提供することであ
る。
点に加えて、本発明の以下の詳細な説明から、特に、そ
のような詳細な説明を添付の図面及び添付の請求項と関
連させる時、本発明の様々な他の目的及び利点が、制動
技術の専門家には明らかになるであろう。
に、本発明を分かり易くして理解を助けるため、幾つか
の図面を通して同一機能を有する同一部材には、同一参
照番号を付けて示すことに注意されたい。
ましい実施態様を示している。図2は、ブレーキディス
クの軸線に平行に見た図である。この図のA−A線に沿
った断面が、図1に示されている。ブレーキディスク全
体は、10で示されている。それは、ハブ部分12とリ
ム部分14とを含み、それらはスポーク28で連結され
ている。ハブ部分12には、ブレーキディスクが制動し
ようとする回転機械に取り付けるためのボルト穴13が
設けられている。
環状部分18とを備えている。第1環状部分16と第2
環状部分18との間には、隙間20及び半径方向空気通
路21が設けられている。第1環状部分16は、傾斜し
た第1摩擦表面22を備えており、第2環状部分18
は、傾斜した第2摩擦表面24を備えている。隙間20
内には、羽根26が配置されており、それらは第1環状
部分16を第2環状部分18に連結している。羽根26
と、第1環状部分16と、そして、第2環状部分18と
の冷却は、空気通路21を通る半径方向の空気流によっ
て行われる。羽根26からスポーク28に伝導した熱
は、スポークを通過する空気流と、スポークからの放射
によって除去される。ブレーキディスク10の軸線29
は、図1に示されている。
及びそれに取り付けられるブレーキシュー30の半径方
向断面を示している。第1摩擦表面22を備えた第1環
状部分16は、第2摩擦表面24を備えた第2環状部分
18と共に示されている。この断面は、スポーク28及
び羽根26を通っている。第1環状部分16と第2環状
部分18との間の隙間20の一部分が、示されている。
ド32と第2ブレーキパッド33とを備えている。第1
ブレーキパッド32は、第1パッド摩擦表面34を備
え、第2ブレーキパッド33は、第2パッド摩擦表面3
6を備えている。ブレーキパッド32及び33は、側部
分42及び取付手段44を含むパッド支持構造体40に
よって支持されている。
し付けると、第1パッド摩擦表面34が第1摩擦表面2
2と接触し、第2パッド摩擦表面36が第2摩擦表面2
4と接触する。摩擦表面22及び24とパッド摩擦表面
34及び36とは、図示のように傾斜しているため、接
触している傾斜表面全体を合わせた法線圧力が、ブレー
キシュー30を内向きに押し付ける力を超える。このよ
うに法線力の方が大きくなることによって、ブレーキシ
ュー30とブレーキディスク10との間の摩擦力が増大
する。従って、この傾斜構造により、ブレーキディスク
10がそれを取り付けた回転機械(図示せず)に加える
制動トルクは、増大する。傾斜した摩擦表面22、2
4、34及び36によってブレーキディスク10とブレ
ーキシュー30との間に生じる軸方向力は、摩擦表面2
2及び34が、摩擦表面24及び36と逆方向に傾斜し
ているために相殺される。
られたリム部分14において、摩擦表面22及び24
は、全体としてこのリム部14の外側部分に円周方向凸
部を形成するように傾斜し、それの中心に隙間20が切
り欠かれている。このブレーキディスクに押し付けるブ
レーキシュー30は、全体が溝形になって、その中心に
隙間38が切り欠かれている。
している。ブレーキディスク50は、先行実施態様のハ
ブ部分12と同様なハブ部分(図示せず)を備えてい
る。同様に、それは先行実施態様のものと同様なスポー
ク28を備えている。しかし、ブレーキディスク50
は、傾斜した代替型第1環状部分54と代替型第2環状
部分56とを備えており、それにより、代替型第1摩擦
表面60と代替型第2摩擦表面62とが、中央切欠部5
8を設けた溝を形成している。代替型第1環状部分54
と代替型第2環状部分56とは、羽根64によってスポ
ーク28に連結されている。
動するため、ブレーキディスク50に押し付る代替型ブ
レーキシュー70を示している。代替型ブレーキシュー
70は、代替型第1ブレーキパッド72と代替型第2ブ
レーキパッド74とを備えている。代替型第1ブレーキ
パッド72は、代替型第1パッド摩擦表面76を備え、
代替型第2ブレーキパッド74は、代替型第2パッド摩
擦表面78を備えている。代替型ブレーキパッド72及
び74は、内側部分82及び取付手段84を含む代替型
パッド支持構造体80によって保持されている。傾斜し
た摩擦表面60、62、76及び78によって、ブレー
キディスク50とブレーキシュー70との間に生じる軸
方向力は、摩擦表面60及び76が、摩擦表面62及び
78と逆方向に傾斜しているために相殺される。
と、少なくとも軸線29に関して対称的な部分22及び
24または54及び56を有するブレーキディスクが開
示されている。ブレーキディスクは、ハブ部分12と、
第1環状部分16または54及び第2環状部分18また
は56を有するリム部分14または52とを備えてい
る。第1環状部分16または54と第2環状部分18ま
たは56との間には、少なくとも1つの開口20または
58が設けられている。第1環状部分16または54
は、軸線29に関して軸対称的な第1摩擦表面22また
は60を備え、第2環状部分18または56は、軸線2
9に関して軸対称的な第2摩擦表面24または62を備
えている。ハブ部分12をリム部分14または52に連
結するため、スポーク28等の手段が設けられている。
面24または62とは、ブレーキシュー30または70
と接触するためのものである。第1摩擦表面22または
60は、第2摩擦表面24または62と逆方向に傾斜し
ている。ブレーキディスク10または50は、制動しよ
うとする回転機械にブレーキディスクを取り付けるた
め、ボルト穴13等の取付手段を備えている。
互いに接近する方向に傾斜する表面として形成された摩
擦表面22及び24を備えることができ、ブレーキディ
スク50は、内方に向かって互いに接近する方向に傾斜
する表面として形成された摩擦表面60及び62を備え
ることができる。ブレーキディスク10の摩擦表面22
及び24は、開口20を有する円周方向凸部を形成する
ように相対配置されており、ブレーキディスク50の摩
擦表面60及び62は、開口58を有する円周方向溝を
形成するように相対配置されている。
取り付ける手段に弾性を持たせて、不当な応力を生じさ
せないで、リム部分14または52が、熱膨張できるよ
うにしてもよい。これは、スポーク28を軸線29から
半径方向に引いた線に対して傾斜させることによって行
うことができる。スポーク28は、均等に間隔を開ける
ことができる。
ブ部分を取り付ける回転機械のシャフトまたは車軸を挿
通させることができるようにしてもよい。ハブ部分12
には、回転機械に取り付けるためのボルト穴13を設け
てもよい。
環状部分16及び第2環状部分18を冷却するための空
気通路21を形成している。これらは、リム部分14の
内径側から外径側へ流れる空気通路を提供することがで
きる。ブレーキディスク10は、複数のスポーク28と
複数の羽根26とを備えて、これらの羽根が第1環状部
分16及び第2環状部分18を冷却するための空気通路
21を形成するようにしてもよい。
羽根26か、あるいは、第1環状部分16または第2環
状部分18かに連結することができる。スポーク28
は、幾つかの羽根26に取り付けるか、それらと一体成
形とすることができる。羽根26の数は、スポーク28
の数を所定整数倍した数にすることができる。羽根26
は、ほぼ均等に間隔を開けることができる。
引いた線に対して非ゼロ角度でハブ部分12と合流する
ことができる。スポーク28は、ハブ部分12の外側表
面に対してほぼ正接することができる。
の内表面とほぼ直交する角度でリム部分14または52
と合流することができる。スポークは、幅より長さ方向
に長く、また厚さより幅を大きくし、幅方向寸法を軸線
29とほぼ平行にすることができる。スポークの相対寸
法をこのように選択することによって機械的可撓性が得
られるため、ブレーキディスク10または50は、ハブ
部分12及びリム部分14または52のわずかな相対的
角変位により、リム部分14または52の熱膨張に適応
することができる。
態様及び様々な代替型実施態様を特許法に従って詳細に
説明してきたが、当該分野の専門家であれば添付の請求
項の精神または範囲のいずれからも逸脱しない本発明の
様々な変更及び応用を加えることができることを理解さ
れたい。従って、本発明は、添付の請求項だけでなく、
下記の項目に記載の概念も、その保護の対象とすること
ができる。
開けられる請求項6に記載のブレーキディスク。 (2)前記空気通路は、前記リム部分の内径側から前記
リム部分の外径側へ流れる空気通路を提供する請求項9
に記載のブレーキディスク。 (3)ブレーキディスクは、さらに、前記第1環状部分
及び前記第2環状部分を連結する複数の羽根を備えてお
り、該羽根は、前記第1環状部分及び前記第2環状部分
を冷却するための複数の空気通路を画成する請求項6に
記載のブレーキディスク。 (4)前記スポークの夫々は、羽根と、前記第1環状部
分及び前記第2環状部分との少なくとも1つに連結する
上記(3)項に記載のブレーキディスク。 (5)複数の前記スポークの夫々は、前記羽根の1つに
連結されているか、羽根の一つと一体成形される上記
(3)項に記載のブレーキディスク。 (6)前記羽根の数は、前記スポークの数を所定整数倍
した数である上記(3)項に記載のブレーキディスク。 (7)前記羽根は、ほぼ均等に間隔を開けられる上記
(5)項に記載のブレーキディスク。 (8)前記スポークは、前記軸線から半径方向に引いた
線に対して非ゼロ角度で前記ハブ部分と合流している請
求項6に記載のブレーキディスク。 (9)前記スポークは、前記ハブの外側表面に対してほ
ぼ正接する角度で前記ハブ部分と合流している上記
(8)項に記載のブレーキディスク。 (10)前記スポークは、前記環状リム部分の内表面と
ほぼ直交する角度で前記環状リム部分と合流している請
求項6に記載のブレーキディスク。 (11)前記スポークの夫々は、長さ方向寸法、幅方向
寸法及び厚さ寸法を有し、前記幅方向寸法は前記長さ方
向寸法より短く、前記厚さ寸法は前記幅方向寸法より短
く、そして、前記幅方向寸法は前記軸線とほぼ平行であ
る請求項6に記載のブレーキディスク。
った断面図である。
1の断面位置を示す図である。
付けることができるブレーキシューとを示す図である。
それに押し付けることができるブレーキシューとを示す
図である。
…ハブ部分、13…ボルト穴、14,52…リム部分、
16,54…第1環状部分、18,56…第2環状部
分、20…隙間、21…空気通路、22,60…第1摩
擦表面(摩擦表面)、24,62…第2摩擦表面(摩擦
表面)、26,64…羽根、28…スポーク、29…軸
線、30,70…ブレーキシュー、32,72…第1ブ
レーキパッド、33,74…第2ブレーキパッド、3
4,76…第1パッド摩擦表面(摩擦表面)、36,7
8…第2パッド摩擦表面(摩擦表面)、40,80…パ
ッド支持構造体、42…側部分、44,84…取付手
段、58…中央切欠部(開口)、82…内側部分。
Claims (8)
- 【請求項1】 軸線に関して軸対称的な部分を少なくと
も備え、回転機械を制動するために回転機械に取り付け
られるブレーキディスクにおいて、 (a)前記回転機械に取り付けるためのハブ部分と、 (b)軸方向に離隔された第1環状部分及び第2環状部
分を含み、該第1環状部分及び該第2環状部分間に少な
くとも1つの開口を有し、前記第1環状部分に、ブレー
キシューと接触するための第1摩擦表面を前記軸線に関
して軸対称に備え、前記第2環状部分に、ブレーキシュ
ーと接触するための第2摩擦表面を前記軸線に関して軸
対称に備え、該第1摩擦表面及び該第2摩擦表面を互い
に逆方向に傾斜させているリム部分と、 (c)前記ハブ部分を前記リム部分に構造的に連結する
手段を備え、 (d)前記第1摩擦表面及び第2摩擦表面は、外方に向
かって互いに接近する方向に傾斜する表面である ブレー
キディスク。 - 【請求項2】 軸線に関して軸対称的な部分を少なくと
も備え、回転機械を制動するために回転機械に取り付け
られるブレーキディスクにおいて、 (a)前記回転機械に取り付けるためのハブ部分と、 (b)軸方向に離隔された第1環状部分及び第2環状部
分を含み、該第1環状部分及び該第2環状部分間に少な
くとも1つの開口を有し、前記第1環状部分に、ブレー
キシューと接触するための第1摩擦表面を前記軸線に関
して軸対称に備え、前記第2環状部分に、ブレーキシュ
ーと接触するための第2摩擦表面を前記軸線に関して軸
対称に備え、該第1摩擦表面及び該第2摩擦表面を互い
に逆方向に傾斜させているリム部分と、 (c)前記ハブ部分を前記リム部分に構造的に連結する
手段を備え、 (d)前記第1摩擦表面及び前記第2摩擦表面は、前記
リム部分の外側部分において、円周方向溝を形成するよ
うに相対配置されており、該溝の底部に切り欠きを有す
るレーキディスク。 - 【請求項3】 軸線に関して軸対称的な部分を少なくと
も備え、回転機械を制動するために回転機械に取り付け
られるブレーキディスクにおいて、 (a)前記回転機械に取り付けるためのハブ部分と、 (b)軸方向に離隔された第1環状部分及び第2環状部
分を含み、該第1環状部分及び該第2環状部分間に少な
くとも1つの開口を有し、前記第1環状部分に、ブレー
キシューと接触するための第1摩擦表面を前記軸線に関
して軸対称に備え、前記第2環状部分に、ブレーキシュ
ーと接触するための第2摩擦表面を前記軸線に関して軸
対称に備え、該第1摩擦表面及び該第2摩擦表面を互い
に逆方向に傾斜させているリム部分と、 (c)前記ハブ部分を前記リム部分に構造的に連結する
手段を備え、 (d)前記第1摩擦表面及び前記第2摩擦表面は、前記
リム部分の外側部分において、円周方向凸部を形成する
ように相対配置されており、該凸部の上部に切り欠きを
有するブレーキディスク。 - 【請求項4】 前記ハブ部分を前記リム部分に構造的に
連結する前記手段は、前記リム部分の熱膨張によって生
じる応力を制限するため、弾性的である請求項1乃至請
求項3の内のいずれか1項に記載のブレーキディスク。 - 【請求項5】 前記ハブ部分を前記リム部分に構造的に
連結する前記手段は、複数のスポークを含み、該スポー
クの少なくとも一部分は、前記軸線から半径方向に引い
た線に対して傾斜する請求項4に記載のブレーキディス
ク。 - 【請求項6】 前記ハブ部分は、前記回転機械のシャフ
ト及び車軸の一方を挿通させる中央開口を備える請求項
1乃至請求項3の内のいずれか1項に記載のブレーキデ
ィスク。 - 【請求項7】 前記ハブ部分は、前記回転機械に取り付
けるためのボルト用穴を備える請求項1乃至請求項3の
内のいずれか1項に記載のブレーキディスク。 - 【請求項8】 前記第1環状部分及び前記第2環状部分
は、羽根で連結されており、該羽根は、前記第1環状部
分及び前記第2環状部分を冷却するための複数の空気通
路を画成する請求項1乃至請求項3の内のいずれか1項
に記載のブレーキディスク。
Applications Claiming Priority (2)
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