JP7475070B2 - ライニングの溝に遠心吸引力を有するブレーキシステム - Google Patents

Description

本発明は、例えば道路または鉄道車両、または風力タービンなど、回転を遅くする回転要素を含む機械での使用を目的とした非汚染ブレーキシステムに関する。

このようなブレーキシステムでは、回転要素に対するブレーキパッドの摩耗の結果として、摩擦ブレーキによって粒子やダストが放出される。この回転要素は、例えば、車両のホイール、または車両のホイールによって駆動されるディスクである。周囲の環境に拡散したこれらの粒子は、個人の健康に有害であることが知られている。さらに、自動車用の電気モーターの発展により、摩擦ブレーキシステムの摩耗に起因する粒子やダストを処理する必要性が高まっている。
したがって、これらの粒子やダストを周囲環境に放出する前に捕捉する必要がある。

このように、ブレーキパッド１０を含むブレーキシステムを記載する特許文献１が知られており、ブレーキパッドは、第１の面１３と第２の面１４を有するバッキングプレート１と、摩擦材からなり、第１の面１４に固定されたライニング２とを備え、ライニング２は、摩擦面２６、取付面２０、内縁２３、外縁２４、後縁２１、および前縁２２によって区切られている。ライニング２には、摩擦面２６に開いており、第１の端部３１で内縁２３に向かって延在し、第２の端部３２で外縁３４に向かって開口部を有する少なくとも１つの収集溝３が設けられている。バッキングプレート１は、収集溝３と流体連通する穴１７を備える。穴１７は、空気および溝３内を流れる粒子およびダストを吸引することができる吸引パイプ４０によって収集システムに接続されている。

このようなブレーキシステムは、先行技術を表す図７および図８に記載されている。

しかし、このブレーキシステムには欠点がある。

実際は、ブレーキング段階で望ましくない量の粒子やダストが排出され続ける。

仏国特許出願公開第３，０５７，０４０号明細書

本発明はこれらの不利な点を改善することを目的としている。

本発明は、ライニングおよび回転要素によって放出される粒子およびダストの捕捉が最適化され、構造が可能な限り単純であるブレーキシステムを提供することを目的としている。

この目的は、ブレーキシステムが、空気が流れることができる収集パイプを含む収集システムをさらに含み、収集パイプの空気入口オリフィスが第２の端部の反対側に配置されるという事実、および収集溝が第２の端部の外縁に開口部を有するという事実によって達成される。

これらの配置により、空気がライニングの内縁から外縁に向かって溝を流れるため、収集システムによる粒子やダストの収集がより効率的になる。この方向は、遠心力の影響下での溝内の空気の流れの自然な方向（吸引なし）であるため、収集パイプ内の粒子やダストの収集はより効率的である。

有利なことに、収集パイプはライナーと接触していない。

したがって、ブレーキ段階の後、ライニングとパッドが回転要素から離れる場合に、多かれ少なかれ重要な残留トルクが発生することはない。

有利なことに、バッキングプレートは、少なくとも１つの溝の全長にわたって連続している。

したがって、溝に穴を開けたり、溝のバッキングプレートを変更したりする必要がないため、ブレーキパッドの製造が簡素化される。

有利なことに、少なくとも１つの溝が後縁の近くに配置されている。

このようにして、溝による粒子とダストの捕捉が最適化される。これらの粒子とダストは、流れの方向が静止したライニングに対して回転要素の移動方向であるため、ライニングの前から後ろに流れる傾向がある。

有利なことに、ライニングは、前縁と後縁との間の実質的に中間に位置する第２の溝を備えている。

このようにして、ブレーキング中のライニングディスクアセンブリの振動挙動が改善される。

有利なことに、ライニングには、前縁の近くに配置された追加の溝が設けられている。

本発明に係るシステムは、ライニングに対する回転要素の両回転方向で等しく効率的に動作し、従って、鉄道車両などの両方向におけるマストブレーキ車両に有利である。

有利には、収集システムは、収集パイプの少なくとも一つの収集溝から空気を吸引することができる吸引機構を含む。

したがって、収集パイプ内の粒子とダストの収集はより効率的である。

非限定的な例として表される実施形態の以下の詳細な説明を読むことで本発明はよりよく理解され、その利点はより明らかになるであろう。説明は、添付の図面を参照している。

本発明によるブレーキシステムのブレーキパッドの上面図である。 本発明によるブレーキシステムのブレーキパッドの斜視図である。 図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿った、本発明によるブレーキシステムのブレーキパッドの収集溝に続く断面図である。 本発明によるブレーキシステムの変形におけるブレーキパッドの収集溝に続く断面図である。 本発明の別の実施形態によるブレーキシステムのブレーキパッドの上面図である。 回転ディスクに取り付けられた、本発明によるブレーキシステムの斜視図である。 すでに説明したように、従来技術によるパッドの上面図を示す。 すでに説明したように、従来技術によるパッドの斜視図を示す。

本発明は、機械の回転要素９を制動するためのブレーキのブレーキパッド１０を備えるブレーキシステムに関する。本発明は、本ブレーキがディスクブレーキである道路車両である場合について以下に説明する。しかし、本発明は、レール上の車両（鉄道車両）で使用される車輪をこするシューブレーキのブレーキパッドの場合、または他の産業機械で使用されるブレーキパッドの場合（例えば、風力タービン）にも同様に適用できる。すべての場合において、機械の回転要素のブレーキは、回転中のこの回転要素のブレーキパッドの摩擦によって達成される。

ディスクブレーキでは、ブレーキは、車両のホイールと一体のディスク（回転要素９）と、このディスク９を押す、ディスクを挟むために両側にある２つのブレーキパッド１０との間の摩擦によって達成される。ディスク９は、主平面内に延在し、その回転軸として、この主平面に垂直な軸Ａを有する。

パッド１０の各々は、この主平面に延び、パッド１０の厚さは、回転Ａの軸に沿って延びる。

ディスク９は、回転方向ＦＷで回転軸Ａを中心に回転し、ディスク９の円周に接し、回転方向ＦＷに向けられた接線方向Ｔ、およびディスク９の主平面の回転軸Ａに直交する半径方向Ｒを定義する。

これらの要素は、図６に示され、図６は、ディスク９に取り付けられたブレーキ装置を示している。

以下の説明において、「内側」および「外側」という用語は、それぞれ回転軸Ａから最も近くおよび遠くに配置されるブレーキパッド（またはその構成要素）の縁部または領域１０を示し、及び「前部」および「後部」という用語は、ライニング２（以下に説明）によって放出される粒子２８の流れ方向（これは回転方向ＦＷでもある）に対してそれぞれ上流および下流に位置するブレーキパッド１０（またはその構成要素）の縁部または領域を示す。

図１および図２に示されるように、ブレーキパッド１０は、バックプレートとも呼ばれるバッキングプレート１を備える。バッキングプレート１は、例えば、金属製である。バッキングプレート１は、実質的に一定の厚さ（例えば、３ｍｍから７ｍｍの間）の平板であり、その主平面におけるその一般的な形状は、直線または湾曲した縁を有する台形である。

バッキングプレート１は、ライニング２に固定された第１の面１３と、第１の面とは反対の第２の面１４を備える。

バッキングプレート１はまた、バッキングプレート１の２つの側方端部でバッキングプレート１の平面内に延在し、パッド１０を保持および案内するのに役立つ２つの耳（１１、１２）を備える。

ブレーキパッド１０は、摩擦材料で作られたライニング２をさらに備える。例えば、この素材は「フェロド」と呼ばれる素材である。

ライニング２は、摩擦面２６（「摩擦」面）、摩擦面２６の反対側の、バッキングプレート１に固定された取付面２０（これらの２つの面は平行である）、内縁２３、外縁２４、後縁２１、および前縁２２によって区切られている。外縁２４、後縁２１、および前縁２２は、凸状または直線状であり、内縁２３は、凹状または直線状である。

摩擦面２６は、ライニング２が摩耗するにつれて、バッキングプレート１に徐々に近づく。したがって、ライニング２の厚さ（回転軸Ａに沿って測定）は、摩耗するにつれて減少する。

動作中、ライニング２（および回転要素９）は、ライニング２とディスク９との間の摩擦により粒子２８を放出する。摩擦面２６に沿った粒子２８の経路は、図１および図２では点線で表されている。

ライニング２は、摩擦面２６に開口している少なくとも一つの収集溝３が設けられている。

溝３は、第１の端部３１および第２の端部３２を有する。溝３は、内縁２３における第１の端部３１で延び、外縁２４における第２の端部３２に開口部を有する。

「溝３はその端部で縁部に向かって延びている」とは、溝３の端部が縁部に近接して位置していることを意味すると理解されたい。溝の端部は、（バッキングプレートまたはその縁部への）開口部がある場合とない場合がある。

「溝３は、その端部において縁部に向かって開口部を有する」とは、溝３が、バッキングプレート１を通って延びることによって、または、この縁部に直接開口することによって、縁部に近接してこの端部に連絡開口部を有することを意味すると理解されたい。
すべての場合において、溝３は、摩擦面２６から離れた、この端部で開口する。

本発明によれば、溝３は、直接外縁２４に、その第２の端部３２で開口している。

溝３の深さは、例えば、ライニング２の高さに等しい。これは、溝３の底部が、バッキングプレート１の第１の面１３と一致することを意味する。あるいは、溝３の深さは、ライニング２の高さよりも小さい。

例えば、収集溝３は、その上流端からその下流端まで一定の長方形の断面を有し、したがって、一定の厚さである。

例えば、収集溝３は、後縁２１の近くに配置されている。この構成は、粒子がライニング２の前部から後部に自然に流れることを前提として、この溝３にブレーキングから生じる粒子／ダストをより効率的に収集することを可能にする。実際、この流れの方向は、静止しているライニング２に対する回転要素９の移動方向である。

任意選択で、ライニング２は、前縁２２と後縁２１との間の実質的に中間に位置する第２の収集溝３をさらに備える。

第２の収集溝３のこの位置により、ライニング２の望ましくない振動を最小限に抑えることができる。

ブレーキシステムは、空気が流れることができる収集パイプ４０を備える収集システムを含む。収集パイプ４０は、図１～図４に示されるように、溝３の第２の端部３２に対向して配置された空気入口オリフィス４１を有する。溝３を流れる空気は、この入口オリフィス４１を通って収集パイプ４０に入る。

有利なことに、収集システムは、溝３から収集パイプ４０に空気を吸引することができる吸引機構（図示せず）を備える。（溝３からの）粒子／ダストの収集パイプ４０への収集は、より効率的である。

この構成には、収集システムの吸引機構によって強制される空気の流れが、溝３内の空気の自然な流れと同じ方向に発生するという利点もある。実際、遠心力の影響下で、空気は、第１の端部３１から第２の端部３２に自然に流れる。したがって、収集システムはより効率的である。

図１～図３に示すように、溝３は、内縁２３に開口していない。したがって、ライニング２によって形成された壁は、第１の端部３１を内縁２３から分離する。したがって、ライニング２の製造は単純化される。

有利なことに、溝３は、バッキングプレート１を通る開口部を有していない。この場合、バッキングプレート１は、溝３の全長にわたって連続しており、これは、空気が溝３からバッキングプレート１を通って移動することを可能にする穴がないことを意味する。溝３でバッキングプレート１を（例えば、穴を開けることによって）変更する必要がないので、ブレーキパッドの製造が単純化される。

また、内縁２３において、溝３は、図４に示すように、溝３は、内縁２３に開口するように、溝３の残りの部分が内縁２３と連通するチャネル９０として形成されている。したがって、このチャネル９０は、ライニング２に囲まれた連続的な側壁を有し、その第１の端部は、溝３の残りの部分に開口し、第２の端部（したがって、溝３の第１の端部３１である）は、内縁２３に開口する。この構成は、ライニング２が摩耗するときを含めて、溝３内の空気の流れを改善する。有利には、チャネル９０は、動作中にライニング２の作動厚さを最大にするために、バッキングプレート１に可能な限り近接している。

チャネル９０は、一定の断面、例えば、円形の断面である。

あるいは、チャネル９０は、第１の端部に、第２の端部の断面積よりも大きい断面を有し、その結果、空気は、チャネル９０を通って溝３により容易に入ることができる。

有利には、全ての実施形態において、ライニング２と収集パイプ４０の接触がない。このように、ブレーキング段階の後、ライニング２およびバッキングプレート１が回転要素から離れるときに、多かれ少なかれ有意な残留トルクの生成はない。この残留トルクは、パイプがライニング２またはバッキングプレート１と接触しているという事実によって生成される。

この構成では、収集パイプ４０は、バッキングプレート１の変位領域（ブレーキパッド１０の寿命にわたるライニング２の摩耗に起因する変位の振幅）の外側に配置されるため、収集パイプ４０は、ブレーキパッド１０の全耐用年数の間、ライニング２またはバッキングプレート１と接触することはない。

この構成では、有利には、収集パイプ４０の入口オリフィス４１は、溝３及び収集パイプ４０との間の空気の通過を最大化するように、外縁２４のできるだけ近くに配置されている。

図５は、ライニング２が、後縁２１の近くに配置された第１の溝３に加えて、前縁２２の近くに配置された追加の溝３を備えている場合を示す。

収集システムは、したがって、第１の溝３から空気が流れることができる第１の収集パイプ４０と、追加の溝３から空気が流れることができる第２の収集パイプ４０とを備える。これらの各パイプは、収集デバイスの一部である要素に接続されている。

有利には、収集システムは、収集パイプ４０のそれぞれに溝３から空気を吸引することができる吸引機構を備える。

この二重溝３の構成は、鉄道車両など、両方向にブレーキがかかる車両に適している。実際、この場合、回転要素上のライニング２の摩擦によって放出された粒子２８は、前縁２２から後縁２１へ、または後縁２１から前縁２２へのいずれかで流れることができる。２つの溝の存在により、車両のブレーキ方向に関係なく、溝３内の粒子を捕捉することを可能にする。

さらに別の実施形態では、ライニング２は、前縁２２と後縁２１との間の実質的に中間に配置されている（第２の溝と呼ばれる）別の溝３を備える。この第２の溝３は、上述されている。したがって、前縁２２の近くに位置する追加の溝３は、第３の溝３である。したがって、この実施形態では、車両のブレーキ方向に関係なく、ライニング２の望ましくない振動を最小限に抑え、溝３内の粒子を捕捉することの両方を可能にする。

有利には、収集システムは、収集パイプ４０のそれぞれに溝３から空気を吸引することが可能な吸引機構を備えている。

一般に、吸引機構は、収集パイプ４０を介して空気を吸引することができる要素を備える。例えば、この要素はポンプである。例えば、この要素は、空気流の自然な方向で収集パイプ４０の下流に配置されている。有利には、この要素はフィルターを含む。

あるいは、吸引パイプ４０を介して空気を吸い込むことができる要素は、入口オリフィス４１の下流の吸引パイプ４０内の空気の経路上に配置されたユニットであり、下流の出口より小さな断面の上流入口を有して設計されている。

１ バッキングプレート
２ ライニング
３ 溝
９ 回転要素、ディスク
１０ ブレーキパッド
１３ 第１の面
１４ 第２の面
２０ 取付面
２１ 後縁
２２ 前縁
２３ 内縁
２４ 外縁
２６ 摩擦面
２８ 粒子
４０ 収集パイプ
４１ 入口オリフィス
９０ チャネル

Claims (8)

1. ブレーキパッド（１０）を備えるブレーキシステムであって、パッドは、第１の面（１３）および第２の面（１４）を有するバッキングプレート（１）と、摩擦材料で作られ、第１の面（１３）に固定されたライニング（２）とを備え、ライニング（２）は、摩擦面（２６）、取付面（２０）、内縁（２３）、外縁（２４）、後縁（２１）および前縁（２２）によって境界が定められ、ライニング（２）には、摩擦面（２６）に開いた少なくとも１つの収集溝（３）が設けられ、収集溝（３）は、第１の端部（３１）において内縁（２３）に向かって延在し、第２端部（３２）において外縁（２４）に向かって開口部を有し、
   ブレーキシステムは、空気が流れることができる収集パイプ（４０）を備える収集システムをさらに備え、収集パイプ（４０）の空気入口オリフィスス（４１）が第２の端部（３２）に対向して配置され、収集溝（３）がその第２の端部（３２）において外縁（２４）上に開口部を有することを特徴とする、ブレーキシステム。
2. 収集パイプ（４０）は、ライニング（２）と接触しない、請求項１に記載のブレーキシステム。
3. バッキングプレート（１）は、少なくとも１つの溝（３）の全長にわたって連続している、請求項１または２に記載のブレーキシステム。
4. 少なくとも１つの溝（３）は、その第１の端部（３１）において内縁（２３）に向かって開口部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
5. 少なくとも１つの溝（３）が後縁（２１）の近くに配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
6. ライニング（２）には第２の溝（３）が設けられ、第２の溝（３）は、前縁（２２）および後縁（２１）の略中間に配置されている、請求項５に記載のブレーキシステム。
7. ライニング（２）には、前縁（２２）の近くに配置された追加的な溝（３）が設けられている、請求項５または６に記載のブレーキシステム。
8. 収集システムは、少なくとも１つの収集溝（３）から収集パイプ（４０）に空気を吸引することができる吸引機構を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のブレーキシステム。

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