JPH0445696B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、デイスクブレーキ用デイスクに関
する。これは機械的圧力に耐えうるべく設計され
たコアの両端に据付けられた着脱可能な摩擦パツ
ドから構成している。

〈従来の技術〉 高速で走つている大きな陸上の乗物にブレーキ
をかける際に消費されるエネルギーは、相当なも
のである。最も効率のよい従来のデイスクブレー
キでさえ、デイスク材料にかかる熱損傷を避ける
のに十分な量で使用されなければならない。この
場合かさが大きくなり、かつ、スプリングのない
大きな回転体となつてしまい、乗物全体の働きを
制限する。

さらに、高パローブレーキ（非常ブレーキ）に
関しては、従来のデイスクは、それが鋳鉄であれ
溶解スチールであれ、相当な熱圧力を受けて、こ
われがちであり、除去・取換えを要求される。デ
イスクの取換えは概して困難で高価なメインテナ
ンス作業であり、アクセルの完全分解を伴うこと
もしばしばである。

また、ブレーキをかける際には、高エネルギー
消費は非常なる高温度をデイスクに発生させる。
この場合、実質的拡大を引き起こし、それがデイ
スクからハブのアンカ地点に機械的圧力をもたら
し、しばしばこわれるはめになる。このような危
険を回避するため、製造業者らは、ごく特殊スチ
ールに基づいた、凝つた製造手段を伴う複雑な形
状の弾性ハブを通常使用している。

摩擦と熱消費機能を、機械的圧力変換機能と分
離させるべく種々の企てがなされてきた。それ
故、既述の型のデイスクが既に提案されてきたわ
けである。フランス特許FR−Ａ−2324945号、
2357789号、2359321号そして2470299号はいずれ
も、程度の差こそあれ、この方面ですでになされ
た努力の証拠となつている。

しかしながら、従来提案されてきたシステムは
必ずしも満足のいくものではない。主たる欠点は
次のように要約される：それは、熱制限材料の使
用、かさばる構造、デイスクとハブ間のリンク機
構の不安定さ、厄介で高価なメインテナンスであ
る。

〈目的、構成、作用および効果〉 この発明の目的は、上述の不利を除き、しか
も、現在普通に使われているブレーキ・システム
（キヤリパー、周囲部品、アクセル連結）を容易
に改良しうるような新規ブレーキ・デイスクを提
供することである。

この発明は、スポークに取囲まれたハブを備え
られたデイスク・コアと、放射状の案内と角度ロ
ツクを保証するためにスポークと共働する内側で
ランド部とくぼみを有する環状セクターから成る
ブレーキ・パツドと、該セクターをコアに軸方向
に着脱自在に装着する弾性手段を備え、該弾性手
段は該セクターを該コアに放射状に着脱自在に装
着することを提供することにより所期の目的を満
足させる。

このようにこの発明は、摩擦と熱消費機能を、
機械的圧力変換機能から十分に分離する。

有利なことは、セクターを軸方向に放射状に取
付ける弾性手段は一端では、スポーク端にあつて
軸方向の動きと放射方向の働きに対して斜め止め
を形成すると共に、該セクターの外側エツジの係
合傾斜表面と共働するフツクから成り、また他端
では、該コアの該ハブに取付けられ、かつ、該セ
クターの内側の端に対応する係合傾斜表面に対し
て弾性的に押し付ける弾性リングから構成されて
いる。

また、有利なことには、コアの各々の側のセク
ターは、互いに背中合せで軸方向に支持してい
る。

さらに有利なことには、各セクターが複数のス
ポークに連らなる場合には、セクターの外側の端
の斜め部分は、いくらかの該角度ロツクの該フツ
クと一直線上に切欠かれていて、ブレーキが作動
しているとき、差動拡大を自由に起こすようにし
ている。

またさらに有利なことには、各セクターの内部
の裏面のランド部とくぼみの働きは、スポークの
端壁と縁に沿つて共働し、かつ、スロツトの底部
とスポークの平坦部との間の間隙をつくるのに十
分深くなつている。放射状中央スロツトと、他の
２つのスポークに対して類似間隙を供え、セクタ
ー通過室の端の２つの放射状の半幅のスロツトと
の双方を含んでいる。

セクターの裏面には内部の換気のための溝が設
けられている。

有利なことには、コアの片面のセクターは、コ
アの反対側の面の該セクターに対してセクターの
半分の幅だけ周縁部でオフセツトしている。

各セクターはスポーク間の角度をなした２空間
を覆つている。

各デイスクは合計６本もしくは８本のスポーク
から構成されるのが有利である。

要約すると、この発明は次の２つを使用する。
１つは、デイスク表面に配置された環状セクター
形状で放射状にも拡張自在の摩擦パツドで、もう
１つは、スポークを備えた金属性コアであつて、
圧力をかけずに摩擦パツドを支持し、機械的圧力
を伝達し、かつ放射状に自在に拡がつて単純な構
造を呈し、ハブはコアと一体となつている。

カーボン−カーボンパツドあるいはカーボン−
シリコン−カーバイトパツドを用いることによ
り、従来材料の温度限界を実質的に越えることが
可能であり、かくして相当な重量減を可能にし、
かつ前述の不利をいく分回避することとなる。

この場合、キヤリパーブレーキシユーはデイス
クの摩擦パツドに使用された材料と同じ材料で作
ることができる。

カーボン−カーボンやカーボン−シリコン−カ
ーバイトの成分は今日入手しうる最強の合成物で
あり、高温度下においてさえ、高摩擦係数を生じ
る。加うるに、これらの合成物は他の従来のライ
ニングよりも摩耗が少ない。

これらの物質には基本的には以下のような特徴
がある。

非常に高い特性熱（大まかにいつてスチール
の２倍）。温度上昇に伴い、低くとも1500℃ま
では上昇する。

低密度（大まかにいつてスチールの1/3〜1/
４）。

優良な機械特性およびブレーキかけの間に起
るあらゆる温度下での高い耐変形性（屈曲力）。

あらゆる平面方向におけるきわめて低い拡張
係数（スチールの約1/3〜1/5）。

高温度シヨツク耐性。

平面の方向づけによつて異なるが、調節可能
な伝導率（25〜250W／m.℃）。

際立つた摩擦特性、すなわち平均力学係数μ
≧0.30。

高作動温度下にあつてさえ、ごく低い摩耗
率、従来の焼成セラミツクパツドに比べ、1/3
〜1/4程度。

〈実施例〉 添付図面を参照し、以下、好ましい実施例の説
明をする。この発明のいくつかの特徴や有利な点
がずつと容易に理解される。

デイスクは、ハブとして働く中央リング３のま
わりに等距離離れた位置にある６本または８本の
放射状アームすなわちスポーク２から構成された
金属コア１から構成されている。

該スポーク２は長方形の断面を有し（すなわ
ち、上面と底面４と端５を有する）、その端はフ
ランジ６になつており、そのフランジ６は二重フ
ツク形状で、デイスク中央へ向いた先端を持ち、
該デイスクはコアの両側で側斜ベアリング７を形
成している。

該スポーク２は実質的な機械的圧力に耐えられ
るようになつていて、圧力を中央リングであるハ
ブ３に伝達し、該ハブが図示されていないが、そ
こに取付けられたアクセルに圧力を伝達する。摩
擦パツドは、金属コア１のスポーク２の各面に据
付けられたセクター８から構成されている（各々
のデイスク表面には３〜４個のセクターがあつて
よい）。第１図は該デイスクの両面に接着された、
据着状態のセクター８を示し、その内部を示す図
では、類似の２つのセクターが別の２方向を向い
ていて、セクターの外側の摩擦表面１１とセクタ
ーの内側、取付表面すなわち裏面１０が夫々示さ
れている。

該セクター８はスポークのフランジ６を背にス
ポーク２の端付近に係合自在に取付けられてお
り、その外側端で放射方向にも軸方向にもフツク
で固定されている。該フツクのベアリング７は、
デイスクの軸に関して角度をなして傾いており、
このデイスクはセクター８を安全につかむだけで
なく、セクターの取付けを容易にする。フランジ
６内の該傾斜ベアリング７の表面は、片われのセ
クター８の外側端の傾斜ベアリング９の表面とそ
ろつて共働する。

該デイスクの一表面に据付けられたセクター８
は、他の表面に据付けられたセクターの裏面１０
に対して支持している。

裏側で合わさつているセクター８は、スポーク
間の角度（60゜か45゜）と等しい角度だけ、換言す
れば、セクター８の角度幅の半分だけ、周縁部で
壁段となつている。

本装置は、摩擦表面１１の適当な平行のみなら
ず、セクターすなわちパツド８の高い屈曲力を提
供し、かつ、ブレーキシユーがセクターの面取り
されたエツジ１３（第３図）に乱暴につき当るの
を妨げる。さらに、各々を軸受けする際には、セ
クター８の裏面１０はスポークである支持スポー
ク２に非接触状態に保たれており、かくして金属
コアへの熱伝導を低下させ、スポークの換気を促
進する。

事実、パツド８とスポーク２の接触は、スポー
クの端５の平面上でしか起こらず、この接触は、
発生した機械的圧力を吸収するのに十分であり、
一方、空気とりのレリーフ１４（第４図）をスポ
ークの一端の回りにめぐらせるようにする。これ
は、支持スポーク２のネステイングを可能にする
各パツド８のそれぞれ中央と両端のセクターすな
わちパツド裏面に供えられた放射状スロツト１
５，１６によつて達せられる。放射状スロツト１
５，１６の深さは、支持スポークとしての換気用
スポーク２の上面すなわち外表面４全体に十分な
間隙を残すように作られている。

さらに、各パツド８は受けた摩擦力を、金属コ
ア１の支持スポーク２の１本にしか伝達しない。
第３図から見取られるように、パツド８の放射状
スロツトである中央スロツト１５にだけ、支持ス
ポークとしての巣ごもりスポーク２の端５に実際
接触している壁１７がある。これは、デイスクの
回転方向と関係なく、パツド８を同様に圧縮作動
せしめる特徴である。該支持スポーク２はこのよ
うにデイスクの対向表面のデイスクから交互に摩
擦力を吸収する。作動温度がデイスクより詳しく
は金属コア自体に影響する応用については、パツ
ド８の裏面１０に溝や通路１８を付加することに
よりさらに内部換気がよくなる。

図面に示された実施例では、各パツド８は３つ
ものスポークフランジと放射状に接触する。この
装置は無理のない差動拡大の要求とは必ずしも両
立しない。それ故、ブレーキかけの際に起こる温
度変動にもかかわらず、フランジとしてのスポー
クフランジ６とパツド８との同一の放射方向の接
触を得て保つためには、相当するスポークフラン
ジ６の傾斜ベアリング７の表面に面したパツドの
中央（中央スロツト１５と同一線上の）の傾斜ベ
アリング９の表面はレリーフで設けられるか、そ
の代りに、パツドのフランジ６の傾斜ベアリング
７の表面に面したパツド８の端（放射状スロツト
としての末端スロツト１６と同一線上の）の傾斜
ベアリング９の表面にレリーフを設けている。前
者の場合には、パツドの両端の２点の放射状接触
点のみが遠心力を受ける。一方、後者の場合に
は、遠心力を受けるのはただ１つの中央の放射状
接触点だけである。

最後に、パツド８を軸方向に、裏面と裏面でし
つかりと十分に保持し、スポーク端のフランジ６
に容易に係合するようにするために、伸縮性のつ
まりばね状のリング１９は、パツド８の内周囲で
働く先細のベアリング表面２０に対して支持する
ように導かれ、該先細り表面の角度は、パツドが
互いに対して自在に動けるように形成されてい
る。ばね状のリング１９は、金属コア１のハブ３
により支持され、ボルト２１により締付けられて
いる。ばね状のリング１９は、パツド８が自在に
金属コア１に関して拡張する間、セクターを自ら
中心にくるようにすることにより、圧力の集積を
防ぐ。これらばね状のリングは、ボルト２１用の
穴２２と、曲りリリーフばねとして働く特殊放射
フインガーとを供え、この曲りリリーフばねの両
端は先細りベアリング表面２０を押している。

ハブ３を含む金属コア１の単純な形状のゆえ
に、支持スポーク２の熱レベル・コントロールと
集積圧力の低さによつて、主として支持スポーク
の拡張自在性のゆえに、よく精練された混合物を
用いた溶解スチールの落し火造りの利用および、
際立つた機械的特性を用いた鋳造のみならずごく
高度の再生産性の利用が可能となる。

ばね状のリング１９は、15CDV6型あるいは
28CDV5型の落し火造りである。ばね状のリング
の再生産性はこのように確立されている。

鉄道型ブレーキ・システムにおいて、カーボン
−カーボンあるいはカーボン−シリコン−カーバ
イトパツドを供えたこのようなデイスクを使用す
ることにより次のような利点がある。

従来デイスクに基づいたブレーキデイスクに
比べ、約60％の重量増加（weight gain）（減
少）。

約50％のスペースの節約。

従来のデイスクに匹敵するデイスクの寿命。

従来のデイスクシユーに比べ約４倍長いキヤ
リパーブレーキシユーの寿命。

不使用時の小型乗物に比べ、メインテナンス
が容易。

十分な安全作動。従来のブレーキ材料ならこ
われてしまう程の極端に厳しい条件下であつて
も、乗物に十分ブレーキをかけすぎることを意
味する。

この発明によるデイスクは、鉄道ブレーキ・シ
ステムに、特に高速列車に使用されるのに申し分
なく適している。

また、大型実用車や建設機械や消防車やタンク
車等の乗物に使用されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るブレーキデイスクの部
分的にその切断面を示した斜視図、第２図はデイ
スクコアの１つのスポークの軸方向の半断面図、
第３図はスポークとスポークに直交する関連デイ
スク部の円形詳細断面図、第４図は第３図の−
線詳細断面図である。 １…コア、２…スポーク、３…ハブ、８…セク
ター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機械的圧力に耐えうるべき設計されたコアの
   両端に取付けられた着脱可能な摩擦パツドから構
   成されたデイスクブレーキ用デイスクであつて、 該コアはスポークに取囲まれたハブを備え、該
   摩擦パツドは放射状の案内と角度ロツクを保証す
   るために上記スポークと共働する裏面の内側でラ
   ンド部とくぼみを有する環状セクターから成り、
   弾性手段は該セクターを該コアに着脱自在に放射
   状に装着するために設けられ、該弾性手段は該セ
   クターを該コアに放射状に着脱自在に取付ける働
   きをするデイスクブレーキ用デイスク。 ２ 上記特許請求の範囲第１項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 該放射方向および軸方向への取付けのための弾
   性手段は一端では、スポーク端にあつて、軸方向
   の働きと放射方向の動きに対して斜め止めを形成
   すると共に、該セクターの外側の端の係合傾斜面
   と共働するフツクから成り、他端では、該コアの
   該ハブに取付けられ、かつ、該セクターの内側の
   端に対応する係合傾斜面に対して弾性的に押し付
   ける弾性リングつまりばねリングから成るデイス
   クブレーキ用デイスク。 ３ 上記特許請求の範囲第２項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 上記各セクターは複数のスポークに連らなり、
   該セクターの外側の端の斜め部分は、いくつかの
   該スポークの該フツクと一直線上に切欠かれてい
   るデイスクブレーキ用デイスク。 ４ 上記特許請求の範囲第２項または第３項に記
   載のデイスクブレーキ用デイスクにおいて、 該コアの各々の側の該セクターは互いに背中合
   せで軸方向に支持しているデイスクブレーキ用デ
   イスク。 ５ 上記特許請求の範囲第４項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 各セクターの内部の裏面におけるランド部とく
   ぼみの働きは、スポークの端壁と端に沿つて共働
   し、かつ、放射状中央スロツトと、該スポークの
   平坦部と底部との間に間隙をつくるのに十分であ
   るスロツトの深さとの両方を形成するデイスクブ
   レーキ用デイスク。 ５ 上記特許請求の範囲第５項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 各セクターの裏面における該ランド部とくぼみ
   の働きは、他の２つの該スポークに向いた間隙を
   もち、該セクター通過室の端の２つの放射状の半
   幅のスロツトを構成するデイスクブレーキ用デイ
   スク。 ７ 上記特許請求の範囲第６項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 空気溝は内部換気のための該セクターの裏面に
   設けられているデイスクブレーキ用デイスク。 ８ 上記特許請求の範囲第７項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 該コアの片面の該セクターは該コアの反対側の
   面の該セクターに対してセクターの半分の幅だけ
   周縁部でオフセツトしているデイスクブレーキ用
   デイスク。 ９ 上記特許請求の範囲第８項に記載のデイスク
   ブレーキ用デイスクにおいて、 それぞれの該セクターはスポーク間の角度をな
   した２空間を覆つているデイスクブレーキ用デイ
   スク。 １０ 上記特許請求の範囲第９項に記載のデイス
   クブレーキ用デイスクにおいて、 合計６本もしくは８本のスポークを備えている
   デイスクブレーキ用デイスク。 １１ 上記特許請求の範囲第１０項に記載のデイ
   スクブレーキ用デイスクにおいて、 該コアは金属製であり、該パツドはカーボン−
   カーボンあるいはカーボン−シリコン−カーバイ
   トのような合成材料製であるデイスクブレーキ用
   デイスク。