JPS6127322A - ブレ−キ装置のブレ−キ力伝動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄道車輛あるいは自動車などに用いるブレーキ
装置、特にブレーキ緊締時の騒音の発生を防止したブレ
ーキ装置のブレーキ力伝動機構に関する。

〔従来技術とその問題点〕

ブレーキ装置には一般に車輪又は車輪に連動したドラム
、ロータなどの回転体にブレーキシューを圧接して制動
をかける構造のものが多い。

鉄道車輛のブレーキ装置には車輪の周面一部に圧接する
制輪子が用いられており、ブレーキ緊締時に小刻みの振
動と共に不快な糺み音を発するのは周知のとおりである
。また、自動車のブレーキ装置ではいわゆる「鳴き」と
呼ばれる高音の振動音を発する。これらブレーキ音（ブ
レーキノイズ）はブレーキシューと、その相手材である
回転体との摩擦により発生する摩擦振動に起因し、この
摩擦振動がブレーキ構造体に伝達され、部材の共振など
による増幅作用を受けて大きな音になるものと考えられ
ている。ブレーキノイズ対策について、基本的に振動発
生源で抑える、ブレーキ部材で増幅を最小にするなどの
方法が考えられるが、現在のところ特効薬的な対策はな
いのが実情である。

鉄道車輛のブレーキ装置についていえば、最近樹脂製の
合成制輪子が用いられるようになって、その効果にノイ
ズの減少などもうたわれているが、割振のメカニズムか
ら見れば単に支持ばねのこわさを小さくしたにとどまる
ものであって、到底ブレーキノイズを減少させる程の効
果は得られない。

従来より騒音防止対策としては、一般に発生源における
防止と、騒音の伝搬防止との２通りの方法が知られてい
る。前者は主として弾性体を用いて力学的に振動を吸収
しようとするものであシ、後者はしや音又は吸音によっ
て音の伝搬を防止しようとするものである。しや音材と
してはコンクリート壁、ボード板、金属板などが知られ
ている。

ところで、ブレーキ音は摩擦材であるブレーキシューと
、その相手側である回転体との接触部に生じ、これが直
接空気中に伝搬し、あるいはブレーキ装置の伝動機構を
通して増幅されるのであるが、もとより、ブレーキ機構
の周囲全体をシールすることはできず、又ブレーキ伝動
機構とは別個にじゃ音材を敷設することもできない。そ
こでどうしてもブレーキ伝動機構の一部にじゃ音材を組
み込むという構成によらざるを得ないのであるが、従来
適度の剛性を有し、しかも防振性に優れた材質がなく、
わずかに防振ゴムが知られているにすぎない。しかし、
防振ゴムを単独でブレーキ力伝動機構の構成部材に用い
て運動の伝達を行うことはできないため、構成部材の相
互間は剛体で結合しなければならず、どうしてもその剛
体を通しての振動伝達はさけることができない。

〔発明の目的〕

本発明はブレーキ力伝動機構の構成部材間の振動伝達を
阻止することによシ、騒音の発生を防止することを目的
とするブレーキ装置のブレーキ力伝動機構を提供するも
のである。

〔発明の構成〕

本発明は、回転体に圧接するブレーキシューと、ブレー
キ駆動装置と、該ブレーキ駆動装置に発生させた動力を
前記ブレーキシューに伝達する動力伝動機構とを有する
ブレーキ装置において、前記ブレーキ力伝動機構の構成
部材の相互間又は構成部材を基礎に枢支する枢軸の軸受
部をマグネタイトを主成分とするフェライト粉末を樹脂
中に混入して固形化したフェライト複合材層で形成した
ことを特徴とするブレーキ装置のブレーキ力伝動機構で
ある。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を鉄道車輛のブレーキ装置に適用
した場合の例を図によって説明する。第１図は従来よシ
用いられている一般的なブレーキ装置の構造を示す図で
ある。図において、ブレーキシリンダ１の駆動によりシ
リンダロッド２が押出され、水平てこ３が回動変位し、
その変位を受けたブレーキてこ４が垂直方向に回動し、
該ブレーキてこ４に支持させた制輪子５を車輪６に圧接
するようになっているものである。

なお、図中７は制輪子つシ、８は制輪子つなぎを示して
いる。

ブレーキの緊締時に制輪子５と車輪６との間に発生した
振動音は上記ブレーキ伝動機構の各構成部材に順次伝え
られて増巾拡大され、これが騒音として空気中に伝播す
るのである。ところで、上記伝動機構はいわゆるリンク
機構を構成しておシ、各構成部材は他の構成部材又は車
体にそれぞれ枢軸Ｐによって回動可能に枢支されている
。本発明はこの枢軸Ｐの軸受部の少くとも一つにマグネ
タイト（Ｆｇ、、０４）を主成分とするフェライト粒子
を樹脂中に混入して固形化したフェライト複合材層を設
けたものである。第２図に構造の一例を示す。

第２図はブレーキてこ４と、制輪子つなぎ８との枢支部
分に適用した例である。この部分はブレーキ力伝動機構
の一部をなし、制輪子５の振動を直接受けてブレーキて
こ４に伝達する部分である。

この制輪子つなぎ８の枢軸Ｐを支えるブレーキでと４の
軸孔９の周囲にフェライト複合材層ｌＯを一体に設ける
。第３図（α）〜（ｃ）はブレーキてこ４の軸受部に軸
受メタル１１を用いる場合の例である。すなわち、軸受
メタル１１のボス１１αと外輪１１ｂとの間の空間にフ
ェライト複合材層１０を埋め込んだ場合（第３図（α）
）、さらに中間に同心状のリング１２を介在させてその
内外の空間にフェライト複合材層１０を埋め込んだ場合
（第３図（ｂ））、ポス１１αと、外輪１１ｂとの間を
放射状のリプ１３でつなぎ、その空間内にフェライト複
合材層ＩＯを埋めこんだ場合（第３図（Ｇ））、放射状
、並びに環状リプ１４の組合せによって囲まれた空間内
にフェライト複合材層１０を埋めこんだ場合（第３図（
カ）を示している。

勿論これらの構造に限定されるものではない。逆に枢軸
側をフェライト複合材層で形成することもできる。

フェライト複合材層１０はポリエステル、フェノール、
エポキシ樹脂などの樹脂材料にフェライト粒子を混合攪
拌し、その混合液を常法にしたがい型枠などを用いて成
形体に加工し、あるいは軸受メタル１１の空間内に流し
込んで固形化することにより形成する。また、混合液を
軸受部又は枢軸に塗布することによって形成することも
可能である。

ブレーキ緊締時に発した振動は、このフェライト複合材
層に有効に吸収される。

一般に質量Ｍ、剛性Ｋ、減衰εの一次元振動子について
、その共振周波数ω。はω。−Ｊｘｙｕ　　で与えられ
る。ところで、振動絶縁の目的で振動子より生ずる振動
力が基礎、その他の構造物へ伝達する最も一般的な考え
方は共振周波数を可及的低域側へずらせることであると
されている。ω０を小さくするには質量Ｍを大きくする
方法と、剛性Ｋを小さくする方法とがありミいずれの方
法によっても共振周波数ω。以上の領域における加振力
Ｆと、振動時に構造体に伝わる力の振幅Ｆｔとの比であ
る伝達率Ｔ　＝　Ｆ　ｔ／Ｆを小さくすることは可能で
ある。この点に関する限シ密度の大きい金属材料は有効
な制振材料といえる。しかし、ブレーキ力伝動部材への
適用性の観点からみると、必ずしも密度が大きいことが
有利であるとはいえない。

一方、軽量化とともに剛性Ｋを小さくすれば伝達率はい
くらでも小さくなるが、一般的にはたわみとの関係で限
度があり、また、ブレーキ力伝動機構のメカニズムに取
入れることもできない。

もつとも、いずれの方法によるときでも振動発生時の共
振点通過はさけられず、その他偶発的な作用による自由
振動をさけるためにも適当な減衰を与えることが必要で
ある。したがって、ブレーキ力伝動機構の構成部材の材
料選定にあたっては適度の質量と剛性を有し、且つ減衰
特性に優れた材質を選定子ることが理想的であるといえ
る。

この点、フェライト複合材は制振材として誠に好ましい
特性を備えている。

密度１．５〜４　、０　Ｘ　１０３ｃｔ／ｃｒｒｌに調
整したフェライト複合材の対数減衰率は約０．０５であ
るのに対し、金属のそれは０．００１以下である。第４
図に各種材料のヤング率と対数減衰率との比較を示す。

天然ゴム系の材料は比較的大きな対数減衰率を示すが、
剛性を表すヤング率は小さいため、もとよりブレーキ力
伝動機構の部材には使用できない。一方、鉄や銅などの
金属材料は、ヤング率は大きいが対数減衰率が小さく、
前述のように単独では振動を抑えることはむずかしい。

これに対してフェライト複合材は比較的大きな剛性を持
ちながら大きな振動減衰を有している。減衰特性、ヤン
グ率の大きさは複合材を構成する樹脂材料の選定、フェ
ライト粉末混入量によって制御できる。ちなみに、エポ
キシ樹脂にフェライト粉末４０ｗｔ％を混入したものは
ヤング率１．Ｏｘｔｏ’　Ｎ／、（、対数減衰率０．９
のものが得られている。第５図（菊、（ｂ）は鋼板と不
飽和ポリエステルフェライト複合材（いずれも９００Ｘ
×６００％Ｘ　１５００％の板）との振動特性を比較し
た図である。同図（α）　、　（ｂ）に明らかなとおり
、フェライト複合材の振動加速特性は鋼にくらべて格段
に優れている。

第６図にエポキシ系フェライト複合材を鉄板に塗布した
場合について、損失係数の周波数変化を測定した結果を
示す。図に明らかなとおり、周波数による変化は小さい
。フェライト複合材は高い周波数域はもとより、非常に
低い周波数１００　Ｈｚ付近でも、高い振動減衰を示す
のが大きな特徴になっている。

これらの特性はすべて制輪子の制振機能に生かすことが
できる。すなわち、制輪子より発した振動の大部分はブ
レーキ力伝動部材の一部を構成するフェライト複合材層
中に吸収され、空気中あるいはブレーキ機構部への伝播
増巾を阻止して不快音の発生を防止できるのである。

〔発明の効果〕

本発明は以上のようにフェライト複合材の有する特性を
ブレーキ力伝動機構の一部に利用して制振機能を高める
もので、特に重量は鉄の半分以下であるにもかかわらず
、適度の剛性と格段に優れた振動減衰特性のため、ブレ
ーキ力伝動機構の一部として十分に機能しつつブレーキ
緊締時に発する振動音の伝搬を有効に阻止することがで
きる。

特に本発明によれば、伝動部材の枢支部などの一部のみ
に用いて制振機能を得る点が大きな特徴である。また、
フェライト複合材は鉄のように発錆がなく、さらに機械
的強度、耐油性、耐候性、耐蝕性、加工性に優れている
ことから、これらの特性をも有効にブレーキ力伝動機構
の機能に生かすことができる。

以上、実施例では鉄道車輛のブレーキ装置におけるブレ
ーキ力伝動機構に利用した例を説明したが、他のブレー
キ装置、例えばドラムブレーキ、ディスクブレーキなど
のブレーキ装置のブレーキ力伝動機構の構成部材の少く
とも一つの枢支部に適用してブレーキ緊締時の不快音発
生を防止できる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したブレーキ装置の一例を示す斜
視図、第２図はブレーキてこの背面図、第３図（α）〜
（カは軸受メタルの例を示す正面図、第４図は各種材料
のヤング率と、対数減衰率との関係を示す図、第５図（
α）は鋼製板の振動特性図、（６）はフェライト複合材
層による板の振動特性図、第６図はフェライト複合材層
の厚味効果を示す図である。 ４・・ブレーキてこ、　　　５・・・制輪子、９・・・
軸孔１０・・フェライト複合材層、１１・・・軸受メタ
ル　　　　Ｐ・・・枢軸特許出願人　　日本信号株式会
社 同　上　　　日本電気株式会社 同　上　　　東北化工株式会社 第４図 ヤンタな秤（ｘｌＯ”Ｎ／ａ２） 箆５図 時間（５）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体に圧接するブレーキシューと、ブレーキ駆
   動装置と、該ブレーキ駆動装置に発生させた動力を前記
   ブレーキシューに伝達する動力伝動機構とを有するブレ
   ーキ装置において、前記ブレーキ力伝動機構の構成部材
   の相互間又は構成部材を基礎に枢支する枢軸の軸受部を
   マグネタイトを主成分とするフェライト粉末を樹脂中に
   混入して固形化したフェライト複合材層で形成したこと
   を特徴とするブレーキ装置のブレーキ力伝動機構。