JPH0893809A - ディスクブレーキ - Google Patents

ディスクブレーキ

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Publication number
JPH0893809A
JPH0893809A JP23117794A JP23117794A JPH0893809A JP H0893809 A JPH0893809 A JP H0893809A JP 23117794 A JP23117794 A JP 23117794A JP 23117794 A JP23117794 A JP 23117794A JP H0893809 A JPH0893809 A JP H0893809A
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JP
Japan
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stator
rotor
sliding
sliding surfaces
grooves
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Withdrawn
Application number
JP23117794A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Dewa
昭夫 出羽
Takashi Kimura
隆 木村
Tamiya Shirokibara
民也 白木原
Hisatoku Yoshida
久徳 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH0893809A publication Critical patent/JPH0893809A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/002Combination of different friction materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/004Profiled friction surfaces, e.g. grooves, dimples

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、新幹線等の車両に使用されるディ
スクブレーキに関する。従来、カーボン/カーボンコン
ポジットで製作されたディスクを、ステータおよびロー
タに使用するディスクブレーキがあるが、摺動面の摩耗
粉が摺動面に保持され、摩擦力がばらつき、制動力が一
定せず、制動距離を一定に保持するためには、高価な減
速度制御装置を必要とする不具合があった。 【構成】 本発明は、ディスクブレーキを構成するステ
ータ11,21、およびロータ12,22の摺動面のう
ちの、少くとも一方に溝13、若しくは島状の凹部23
を設けるとともに、溝13、又は島状の凹部23を形成
するランドの摺動方向の幅を45m/m 以下になるように
した。これにより、摺動面に発生する摩耗粉は、溝13
又は凹部23内に集められ、摺動面から速やかに除去さ
れるので、摺動面の摩擦係数のバラツキがなくなり、減
速度制御装置を使用しなくても、安定した制動距離で車
両の停止ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】C/Cコンポジット製のディスク
を対向、配置したロータ、およびステータの対向面を押
圧、摺動させ、ロータを設けた軸の制動を行うディスク
ブレーキに関する。
【0002】
【従来の技術】図4に、従来使用されているディスクブ
レーキを示す。図において、01はケース、02はカー
ボン/カーボン(C/C)製の円筒板(ディスク)で形
成されたステータで、図5(A)に示すように、その外
周縁に形成された切欠部が、ケース01の内周面に図4
(B)に示すように、加工された歯形に嵌合し、軸方向
には移動できるが、回転方向には固定され、軸方向に間
隔をあけて3枚設置されている。
【0003】03はモータ等の回転体に固着された回転
軸、04は回転軸03の外周に圧入したスリーブで、そ
の外周面には歯形が形成されている。05はC/C製の
ディスクで形成されたロータで、両面がステータ02に
挟まれた状態で配設され、図6(A)に示すように、内
周縁に形成された切欠部がスリーブ04の外周面の歯形
に嵌合し、軸方向には移動できるが、回転方向にはスリ
ーブ04の歯形で固定され、回転軸03と共に回動する
ようにされている。
【0004】06はケース01の開口端を塞ぐ蓋で、内
部に加圧流体を通す通路07が、図4(c)に示すよう
に穿設されている。すなわち、通路07は蓋06の外周
縁から蓋06の中央部まで加圧流体を導入した後、蓋0
6に放射状に穿設された通路により、ケース01内に加
圧流体を流出できるようにした5個の開口09に連結さ
れている。また、通路07の開口09には、それぞれ通
路07で導入された加圧流体で作動し、ステータ02の
外側面を押圧するアクチュエータ08が配設されてい
る。
【0005】ロータ05を嵌合した回転軸03に連結さ
れたモータなどに、ブレーキをかける場合、蓋06に加
圧された通路07を通して、空気などの加圧流体を流
し、アクチュエータ08を作動して、ステータ02とロ
ータ05間に力を作用させることによってブレーキがか
かる。なお、010はアクチュエータ08に対向して取
り付けられた球面座であり、ロータ05とステータ02
の不均一当りを防止する役割りを果している。
【0006】図5はステータ02の形状を示す図で、図
5(A)は正面図、図5(B)は断面図を示す。さら
に、図6はロータ2の形状を示す図で、図6(A)は正
面図、図6(B)は断面図を示す。
【0007】図4に示すように、ロータ05とステータ
02は、相方の広い側面では接触している。このため、
ブレーキ操作によって、アクチュエータ08を加圧して
作動状態にして、ステータ02の側面を押圧すると、ス
テータ02とロータ05の間に摺動が生じ、ロータ05
の回転に大きい制動力を発生できる。
【0008】このように、ディスクブレーキはディスク
で形成されたロータ02の両面が、摩擦材としてのステ
ータ02で押し付けられることにより、制動力を発生さ
せるもので、交通機関、産業用に広く使われている。特
に、C/Cコンポジット製のディスクで形成されたロー
タ05、ステータ02を使用したディスクブレーキは、
軽量でコンパクトにできると共に、耐熱性に富み、高速
の交通機関のブレーキとして好適なものである。
【0009】一方、交通機関に使用されるブレーキのう
ち、新幹線など車両用に使用されるブレーキでは、制動
距離を安定させることが重要なものがある。このために
は、摩擦係数が安定していることが必要となる。しか
し、上述のように、ステータ02とロータ05を摺動さ
せて制動力を発生させるディスクブレーキでは、両者の
間に摺動が生じたとき、両者の表面では摩耗が生じ、摩
耗粉が両表面間に閉じ込められることが起る。すなわ
ち、摩耗粉の一部はディスクの内,外周側から外に排出
されるが、摩耗粉が2つの平面間に閉じ込められ、排出
され難くなっているため排出に時間がかかり、かなりの
時間、両面間に閉じ込められることとなる。
【0010】この結果、両者の摺動は、摩耗粉を介して
行なわれ、これが摩擦状態に影響する。これは摩耗粉が
潤滑油の役割りをするためと思われる。従って、C/C
コンポジット製ディスクブレーキは、耐熱性が大なるた
めコンパクトなブレーキが実現出来、車両用ブレーキに
は、好適である反面、摩擦係数のバラツキが大きく、信
頼性に乏しく、その採用には、高価な減速度制御装置を
必要とする欠点がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の上述
したC/Cコンポジット製のディスクで形成されるディ
スクブレーキの問題点を解決するため、ロータとステー
タの摺動面から摩耗粉が排出され易い構造とし、速やか
に摺動面から除去されて摩擦係数の安定化を計り、制動
距離を安定性のある、信頼性に富むディスクブレーキを
提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のディ
スクブレーキは次の手段とした。 (1)摺動させて制動力を発生させる、C/Cコンポジ
ット製のディスクで形成されるロータ、およびステータ
の少くとも一方の摺動面に、溝、若しくは島状の凹部を
設けた。
【0013】また、他の本発明のディスクブレーキは、
上記(1)の手段に加え次の手段とした。 (2)溝、若しくは島状の凹部を形成するランドの摺動
方向の幅は45m/m 以下とした。
【0014】
【作用】本発明のディスクブレーキは、上述(1)の手
段とすることにより、(1)ロータとステータの摺動面
のどちらか一方、或は両方の面に溝、或は島状の凹部を
つくることにより、溝、或は凹部には、ステータとロー
タの摺動により発生した摩耗粉が、摺動と共に回転方向
に移動することにより集められ、摺動面に過剰な摩耗粉
のたまりを防止する。
【0015】これにより、摩擦係数が安定したものにな
り、車両の制動距離を安定したものにできる。なお、摺
動面に溝を設けた場合は、溝に集められた摩耗粉はロー
タに発生する遠心力により、ブレーキ作動時において
も、ロータ、ステータの摺動面の外周方向へ排出され
る。また、摺動面に島状の凹部を設けた場合は、凹部に
集められた摩耗粉は、ブレーキ作動時には外部に排出出
来ないが、ブレーキがかかっていない状態では、ステー
タとロータ間に隙間が出来るため、この時に摩耗粉が排
出され摺動面に過剰な摩耗粉が残るようなことはない。
【0016】また、他の本発明のディスクブレーキは、
(1)に加え上述(2)の手段により、(2)摩耗粉の
たまりを少なくするためには、溝或は凹部間の距離は小
さい方がよいが、当然、この場合、ロータとステータの
摺動面積が減り面圧大となり、摩耗が増加するため、両
者を考慮してこの距離を決定する必要がある。
【0017】図3(A)は、図3(B)に示す内径14
mmφ、外径40mmφのC/Cコンポジット製の2枚の円
板の一方をステータ1、他方をロータ2として、摺動面
の片方、或は双方にスリット3加工し、ブレーキテスト
した時のスリット間隔5(内,外径の平均径の位置での
スリット間隔、および摺動面の最大径位置でのスリット
間隔)と停止時間から求めた、平均摩擦係数との関係を
求めた結果である。この時のスリット幅4は1mm,深さ
6は1mm、押し付け面圧は3.0kgf/cm2 ,速度は15
〜50km/HR である。なお、スリット間隔5はスリット
3の本数を増減して変化させた。
【0018】図3(A)の矢印⇔で示す、平均摩擦係数
のバラツキの大きさは、摺動面のスリット間隔の違いに
よって大きく変動することがわかる。
【0019】このバラツキの範囲は、データ数の増加、
C/Cコンポジット材質の変更によって多少変化するも
のと思われるが、図3(A)から判断すると、摺動面の
最大径位置でのスリット間隔45mm以上では平均摩擦係
数のバラツキが顕著に大きくなることが分る。
【0020】従って、溝、若しくは島状の凹部を形成す
るランドの摺動方向の幅、すなわち、摺動面の最大径位
置でのスリット間隔を、45m/m 以下にすることによっ
て、摺動面に発生する摩耗粉が摺動面にたまり、生じる
平均摩擦係数のバラツキを小さくすることができ、新幹
線車両等の車両用ブレーキで重要である制動距離を安定
したものとすることができる。
【0021】なお、図3(A)において、(摺動面の最
大径位置)スリット間隔10mm以下でも、バラツキの増
加の傾向がみられるが、これはスリット数の増加に伴な
う面圧の増加、すなわち、荷重を一定で試験をしたため
に、面圧が20%増加したことによる摩耗量の増加によ
るものと思われる。
【0022】
【実施例】
(実施例1)ステータ11の外径438φ、内径130
φ、板厚20.0mm3枚、ロータ12の外径398φ、
内径92φ、板厚17.0mm2枚で構成されたディスク
ブレーキにおいて、図1に示すように夫々の片面に幅3
mm、深さ2mmの溝13を30本、半径方向に加工した。
【0023】このディスクブレーキと溝13を加工して
ない、ロータ又はステータと組合せてブレーキテストを
した。摩擦係数のバラツキは、図5に示す従来のステー
タ02、ロータ05によるテスト結果に比較して1/3
以下になることがわかった。
【0024】なお、本実施例の如く、ステータ11、ロ
ータ12に溝13を加工するものでは、内径が小さい部
分にスリット13幅を一定にする加工を行う(加工上一
定が容易)と、内径側ではスリット13同志が重なりラ
ンドがなくなる不都合があり、この場合一部のスリット
は、途中迄でとめるようにすることが望ましい。 (実施例2)図2に示すように、θ1 =θ2 =6.5
°、b1 =b2 =3m/m 、d1 =d2=2m/m 、c1
2 =5m/m 、l1 =30m/m 、l2 =50m/m 、f=
5.0m/m 、g=h=45m/m 、e=44m/m 、凹の深
さ=3mmで形成される島状の凹部23,24をそれぞれ
の片面に形成した外径438φ、内径130φ、板厚=
20.0mm枚数3のステータ、21、および外径398
φ、内径42φ、板厚17.0mm枚数2ロータ22で構
成されたディスクブレーキを形成後、これらのステータ
21、又はロータ22を凹部が形成されてないロータ、
又はステータと組合せて、ブレーキテストを実施した結
果、摩擦係数のバラツキは、図5に示す従来のステータ
02、ロータ05によるテスト結果に比較して1/3以
下になることがわかった。また、摩耗量の増加はほとん
どみられなかった。
【0025】本実施例では、スリット(幅b1,2 =3
mm,半径方向長さl1 =30或はl 2 =50mm)は半径
方向に不連続になっているが、半径方向のスリット間の
距離(d1,2,1,2,f)が小さく、実質的に溝が連
続していると考えてよく、この場合θ1 =θ2 =6.5
°でスリット間隔が決まり、図2の場合ロータ22の外
径では、スリット間隔=398×3.14/(360/
6.5)≒23mmとなる。 (実施例3)上述した実施例1、および実施例2では、
上述したように、摺動面のどちらか一方(ステータのス
リット有側にロータのスリット無の面を接触させ、次
に、ロータのスリット有側にステータのスリット無の面
を接触させている)にのみスリット加工しているが、本
実施例においては、ロータ12、ステータ11とも、両
面に図1に示す実施例1の溝加工をステータ、ロータの
各ディスクの両面に加工したものについてブレーキテス
トを実施した結果、実施例1と同様な、摩擦係数の安定
化効果が得られた。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のディスクブ
レーキによれば、特許請求の範囲に示す構成により摩擦
係数のバラツキを大幅に低減することが出来、制動を安
定したものにできる。
【0027】これにより、本発明のディスクブレーキを
採用する鉄道車両などでは、高価な減速度制御装置を省
略出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスクブレーキの第一実施例を構成
するロータとステータを示す図で、図1(A)はステー
タの正面図、図1(B)は図1(A)の矢視A−A断面
図、図1(C)はロータの背面図、図1(D)は図1
(C)の矢視B−B断面図。
【図2】本発明の第二実施例を構成するロータとステー
タを示す図で、図2(A)はステータの正面図、図2
(B)は図2(A)の矢視C−C断面図、図2(C)は
ロータの正面図、図2(D)は図2(C)の矢視D−D
断面図。
【図3】本発明のディスクブレーキの試験を示す図で、
図3(A)は試験結果、図3(B)はステータ(ロー
タ)の正面図、図3(C)は図3(B)の矢視E−E断
面図。
【図4】従来のディスクブレーキの全体を示す図で、図
4(A)は横断面図、図4(B)は図4(A)の矢視F
−F横断面、図4(C)は図4(A)の矢視G−G背面
図。
【図5】図4のステータを示す図で、図5(A)は正面
図、図5(B)は図5(A)の矢視H−H断面図。
【図6】図4のロータを示す図で、図6(A)は正面
図、図6(B)は図6(A)の矢視J−J断面図であ
る。
【符号の説明】
1,11,21 ステータ 2,12,22 ロータ 3 スリット 4 スリット幅 5 スリット間隔 6 スリット深さ 13 溝 14 ランド 23 島状の凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 久徳 広島県三原市寿町1−1 三原菱重エンジ ニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C/Cコンポジット製のディスクで形成
    されたロータ、およびステータを摺動させて制動を行う
    ディスクブレーキにおいて、ロータ、およびステータの
    少くとも一方の摺動面に溝、若しくは島状の凹部が形成
    されていることを特徴とするディスクブレーキ。
  2. 【請求項2】 前記溝、若しくは凹部を形成するランド
    の摺動方向の幅が、45m/m 以下であることを特徴とす
    る請求項1のディスクブレーキ。
JP23117794A 1994-09-27 1994-09-27 ディスクブレーキ Withdrawn JPH0893809A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23117794A JPH0893809A (ja) 1994-09-27 1994-09-27 ディスクブレーキ

Applications Claiming Priority (1)

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JP23117794A JPH0893809A (ja) 1994-09-27 1994-09-27 ディスクブレーキ

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ID=16919529

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0896165A1 (fr) * 1997-08-05 1999-02-10 Messier Bugatti Dispositif de friction dans l'huile à disques coaxiaux
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EP0971147B2 (en) 1998-07-06 2011-07-27 Industrias Galfer, S.A. Improved brake disk
JP2016056898A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 Kyb株式会社 伝達装置
JP2016056897A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 Kyb株式会社 伝達装置

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Effective date: 20020115