KR20130126484A

KR20130126484A - 디스크 브레이크 패드 및 브레이크 캘리퍼 장치

Info

Publication number: KR20130126484A
Application number: KR1020130049288A
Authority: KR
Inventors: 마사타카 야노
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-11-20
Also published as: KR101560869B1; JP2013238253A; JP5972659B2; TWI550206B; EP2662586B1; EP2662586A1; CN103388636A; TW201350699A; CN103388636B

Abstract

간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 디스크 브레이크 패드를 제공한다. 라이닝 지지부에는, 라이닝 부재를 지지하는 받침대부와, 받침대부에 대하여 일체로 또는 고정되어서 설치되어 캘리퍼 보디로부터의 하중을 받침대부에 전달 가능한 하중 전달부가 설치된다. 하중 전달부는, 받침대부에 대하여 라이닝 부재가 마찰 제동면에 압박될 때에 라이닝 부재와 마찰 제동면의 사이에서 발생하는 면압의 크기가 디스크의 회전 중심선의 위치로부터의 디스크의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 상기 면압을 발생시키는 하중을 받침대부에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있다.

Description

디스크 브레이크 패드 및 브레이크 캘리퍼 장치{DISC BRAKE PAD AND CALLIPER FOR BRAKE}

본 발명은 차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크에 대하여 압박 가능한, 디스크 브레이크 패드 및 그 디스크 브레이크 패드를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치에 관한 것이다.

종래, 차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치에서는, 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크에 대하여 압박 가능한 디스크 브레이크 패드가 이용되고 있다. 이와 같은 디스크 브레이크 패드는, 계속하여 사용됨으로써 마모가 진전되고, 마모량이 어느 정도 커지면, 교환하게 된다.

그러나, 디스크 브레이크 패드에서는, 마모가 불균일하게 진전되기 쉬어, 편마모가 발생하기 쉽다. 편마모가 발생하면, 마모량이 적은 부분이 충분히 남아 있는 상태이어도, 디스크 브레이크 패드를 조기에 교환할 필요가 있게 된다. 따라서, 편마모의 발생을 억제하는 것이 가능한 디스크 브레이크 패드의 실현이 바람직하다.

한편, 일본 특허 공표 평10-507250호 공보(제5 페이지, 제9-10 페이지, 제1-5도)에서는, 디스크에서의 마찰 제동면과 이 마찰 제동면에 대하여 압박되는 라이닝 부재의 사이에서 발생하는 면압의 균일화의 도모를 지향한 디스크 브레이크 패드가 개시되어 있다. 이 일본 특허 공표 평10-507250호 공보에 개시된 디스크 브레이크 패드는, 다수의 그룹 부재(1)에 의해 구성된 브레이크 라이닝과, 라이닝 지지 부재(19)가 구비되어 있다.

상기한 디스크 브레이크 패드에서는, 다수의 그룹 부재(1)의 각각은, 복수의 라이닝 부재(3)와, 복수의 라이닝 부재(3)를 지지하는 지지 플레이트(7)를 구비하고 있다. 그리고, 라이닝 부재(3)의 각각은, 접시머리 나사(9), 구형 캡(11), 압축 코일 스프링(13), 너트(15)를 이용한 복잡한 지지 기구에 의해 지지 플레이트(7)에 대하여 선회 가능하게 결합되어 있다. 또한, 복수의 지지 플레이트(7)의 각각은, 나사(21), 구형 캡(23), 압축 코일 스프링(25), 너트(27)를 이용한 복잡한 지지 기구에 의해 라이닝 지지 부재(19)에 대하여 선회 가능하게 결합되어 있다.

일본 특허 공표 평10-507250호 공보에 개시된 디스크 브레이크 패드는, 디스크의 마찰 제동면과 라이닝 부재의 면압의 균일화의 도모를 지향한 구성에 의해, 마모를 저감하여 열적인 과부하에 따른 고온 균열의 발생의 억제를 도모하고자 하였다. 그러나, 일본 특허 공표 평10-507250호 공보에 개시된 디스크 브레이크 패드에 의해서는, 편마모의 발생을 억제할 수 없다.

또한, 일본 특허 공표 평10-507250호 공보에 개시된 디스크 브레이크 패드는, 복수의 라이닝 부재의 각각을 복잡한 지지 기구를 개재하여 지지 플레이트에 선회 가능하게 결합시킨 다수의 그룹 부재가 필요하게 된다. 또한, 이 디스크 브레이크 패드에서는, 다수의 그룹 부재의 각각을 복잡한 지지 기구를 개재하여 라이닝 지지 부재에 선회 가능하게 결합시킨 구조도 필요하게 된다. 이로 인해, 디스크 브레이크 패드의 구조의 복잡화와 부품 개수의 증대가 초래된다. 따라서, 다수의 라이닝 부재 및 지지 플레이트를 경사지도록 하는 복잡한 구조가 아니라, 간소한 구조에 의해, 디스크 브레이크 패드의 편마모의 발생을 억제할 수 있는 디스크 브레이크 패드의 실현이 바람직하다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 디스크 브레이크 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그 디스크 브레이크 패드를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 제1 발명에 따른 디스크 브레이크 패드는, 차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크에 대하여 압박 가능한, 디스크 브레이크 패드에 관한 것이다. 그리고, 제1 발명에 따른 디스크 브레이크 패드는, 상기 디스크에서의 마찰 제동면에 대하여 압박 가능한 라이닝 부재와, 상기 디스크 브레이크 장치에서의 브레이크 실린더 장치에 의해 구동되는 캘리퍼 보디에 대하여 요동이 자유롭게 유지되는 것이 가능함과 함께 상기 라이닝 부재를 지지하는 라이닝 지지부를 구비하고, 상기 라이닝 지지부에는, 상기 라이닝 부재를 지지하는 받침대부와, 상기 받침대부에 대하여 일체로 또는 고정되어서 설치되어 상기 캘리퍼 보디로부터의 하중을 상기 받침대부에 전달 가능한 하중 전달부가 설치되고, 상기 하중 전달부는, 상기 받침대부에 대하여 상기 라이닝 부재가 상기 마찰 제동면에 압박될 때에 상기 라이닝 부재와 상기 마찰 제동면의 사이에서 발생하는 면압의 크기가 상기 디스크의 회전 중심선의 위치로부터의 상기 디스크의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 상기 면압을 발생시키는 하중을 상기 받침대부에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원 발명자는, 간소한 구조에 의해 디스크 브레이크 패드에서의 편마모의 발생을 억제 가능한 구성에 대하여, 이론적 고찰을 거듭하고 또한 반복 실험을 행하여 검증을 거듭하였다. 그리고, 본원 발명자는, 그와 같이 예의 연구를 거듭한 결과, 다음의 제1 조건 및 제2 조건의 2가지 조건이 충족됨으로써, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는 디스크 브레이크 패드를 실현할 수 있기에 이르렀다.

상기한 제1 조건은, 디스크 브레이크 패드의 라이닝 부재가 디스크의 마찰 제동면에 압박되어 있는 제동 동작 중에서의 디스크의 마찰 제동면의 온도의 균일화를 도모하는 것이다. 디스크의 마찰 제동면의 온도의 변동이 발생하면, 온도가 높은 부분의 라이닝 부재의 마모가 촉진되어, 편마모로 된다. 따라서, 제1 조건이 충족되면, 디스크의 마찰 제동면 온도의 불균일에 의한 라이닝 부재의 편마모가 억제되게 된다.

또한, 제2 조건은, 제동 동작 중에서, 마찰 제동면에 압박되는 라이닝 부재의 단위 면적당 제동 에너지의 균일화를 도모하는 것이다. 라이닝 부재의 마모량은, 마찰 제동면에 압박되는 라이닝 부재의 제동 에너지의 함수로 나타낼 수 있다. 이로 인해, 상기한 제2 조건이 충족되면, 라이닝 부재의 단위 면적당 제동 에너지의 변동에 의한 편마모가 억제되어, 라이닝 부재의 마모량의 균일화가 도모되게 된다.

상기한 제1 조건이 충족되기 위해서는, 디스크의 마찰 제동면의 열 유속의 값이 균일화될 필요가 있다. 그리고, 디스크는, 회전하는 원형의 평판 형상의 부재로서 구성되기 때문에, 디스크의 반경 방향에서의 치수가 단위 치수의 링 형상 요소를 고려한 경우, 이 링 형상 요소의 면적은, 그 반경에 비례하게 된다. 따라서, 전체 마찰면의 열 유속이 균일해지기 위해서는, 링 형상 요소의 단위 시간당 마찰열은, 반경에 비례할 필요가 있다. 한편, 이 요소에서의 마찰열(열류)은 디스크 브레이크 패드의 압박 하중과 미끄럼 속도에 비례한다. 또한, 링 형상 요소의 미끄럼 속도는, 그 반경에 비례하기 때문에, 이 요소에서의 마찰열은, 하중과 반경에 비례한다. 이상의 관계로부터, 제1 조건이 충족되기 위해서는, 링 형상 요소에서의 디스크 브레이크 패드로부터의 하중을, 디스크의 반경 방향에서의 어느 위치의 링 형상 요소이어도, 그 반경에 의하지 않고, 마찰 제동면에서의 균일한 열 유속의 값에 따라서 정해지는 일정한 값으로 할 필요가 있다.

또한, 제2 조건이 충족되기 위해서는, 단위 면적당 단위 시간당에서의 디스크 브레이크 패드의 제동 에너지의 값이 균일화될 필요가 있다. 그리고, 상술한 디스크의 링 형상 요소에 대응하는 라이닝 부재측의 요소에서의 제동 에너지가 반경에 비례하기 때문에, 상기 제동 에너지를 균일화하기 위해서는, 라이닝 부재의 요소의 면적을 반경에 비례시킬 필요가 있다. 또한, 링 형상 요소에서의 디스크 브레이크 패드로부터의 하중을, 상기와 같이 얻어진 라이닝 부재측의 요소의 면적으로 나눈 값이, 라이닝 부재측의 요소에 발생한 면압으로 된다. 이로 인해, 상기한 면압은, 라이닝 부재측의 요소의 반경에 반비례하게 된다.

그리고, 상기한 구성의 디스크 브레이크 패드는, 하중 전달부가, 받침대부에 대하여 라이닝 부재와 마찰 제동면의 사이에서 발생하는 면압의 크기가 디스크의 회전 중심선의 위치로부터의 디스크의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 그 면압을 발생시키는 하중을 받침대부에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있다. 이로 인해, 상기한 구성의 디스크 브레이크 패드에 의하면, 상술한 제1 조건 및 제2 조건이 충족되게 된다. 따라서, 상기한 구성에 의하면, 디스크 브레이크 패드의 편마모의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 상기한 구성에 의하면, 편마모의 발생을 억제할 수 없는 종래 기술의 디스크 브레이크 패드와 같은 복잡한 구조가 아니라, 즉, 복잡한 지지 기구가 다수의 라이닝 부재 및 지지 플레이트를 경사지도록 하는 복잡한 구조가 아니라, 간소한 구조에 의해, 디스크 브레이크 패드의 편마모의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 상기한 구성의 디스크 브레이크 패드는, 사용이 개시된 초기 사용 상태에서는, 소정의 초기 마모 상태가 발생한다. 그러나, 상기한 구성의 디스크 브레이크에 의하면, 초기 마모 상태가 경과하여 안정된 사용 상태로 되어 이후의 상태에서는, 편마모의 발생이 억제되게 된다.

따라서, 상기한 구성에 의하면, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 디스크 브레이크 패드를 제공할 수 있다.

제2 발명에 따른 디스크 브레이크 패드는, 제1 발명의 디스크 브레이크 패드에서, 상기 라이닝 부재는, 상기 라이닝 부재에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 외주 원호부와, 상기 라이닝 부재에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 내주 원호부와, 상기 라이닝 부재에서, 상기 외주 원호부 및 상기 내주 원호부에 대하여 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정함과 함께, 상기 디스크의 반경 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 부분인 한 쌍의 직선부에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 디스크 브레이크 패드가 디스크 브레이크 장치에 이용될 때에는, 라이닝 부재가, 디스크의 회전 중심선과 동심 형상으로 배치되는 외주 원호부 및 내주 원호부와, 이들의 양측에서 디스크의 반경 방향을 따라서 연장하는 한 쌍의 직선부에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치된다. 이로 인해, 상술한 제1 조건 및 제2 조건을 충족하기 위한 라이닝 부재를 더욱 간소한 구조로 실현할 수 있다.

제3 발명에 따른 디스크 브레이크 패드는, 제2 발명의 디스크 브레이크 패드에서, 상기 하중 전달부는, 상기 캘리퍼 보디에 대하여 요동축을 개재하여 요동이 자유롭게 부착 가능하며, 상기 요동축은, 상기 라이닝 지지부에 대하여 상기 라이닝 부재와 상기 마찰 제동면의 사이에서 발생하는 상기 면압을 발생시키는 하중의 중심이 작용하는 하중 중심 위치를 통하여 상기 마찰 제동면에 수직인 방향에 대하여 교차함과 함께 상기 디스크의 반경 방향에 수직이면서 또한 상기 마찰 제동면에 평행한 방향을 따라서 연장되도록, 상기 하중 전달부에서 설치 가능한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 요동축이, 하중 전달부에서, 상술한 제1 조건 및 제2 조건을 충족하는 면압을 발생시키는 하중의 중심이 작용하는 하중 중심 위치를 통하여 마찰 제동면에 수직인 방향에 대하여 교차함과 함께 디스크의 반경 방향에 수직이면서 마찰 제동면에 평행하게 연장되도록 설치된다. 이로 인해, 제1 조건 및 제2 조건을 충족시키도록 캘리퍼 보디로부터의 하중을 디스크 브레이크 패드에 전달하는 구성을 요동축을 소정의 방향으로 설치하는 간소한 구조로 용이하게 실현할 수 있다.

제4 발명에 따른 디스크 브레이크 패드는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나의 디스크 브레이크 패드에서, 상기 라이닝 부재는, 분할된 상태로 구성됨과 함께 각각이 상기 라이닝 지지부에 대하여 지지되는 복수의 분할 라이닝 부재를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 라이닝 부재가 복수의 분할 라이닝 부재를 갖고 구성된다. 이로 인해, 라이닝 부재의 제조 시에는, 작게 분할된 분할 라이닝 부재를 제조하면 되고, 라이닝 부재의 제조에 이용하는 형틀 및 제조 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 다른 관점의 발명으로서, 디스크 브레이크 패드를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치를 구성할 수도 있다. 제5 발명에 따른 브레이크 캘리퍼 장치는, 차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크에 대하여 디스크 브레이크 패드를 압박 가능한, 브레이크 캘리퍼 장치에 관한 것이다. 그리고, 제5 발명에 따른 브레이크 캘리퍼 장치는, 상기 디스크 브레이크 장치에서의 브레이크 실린더 장치가 장비되어 차량에 대하여 차량 롤 회전 방향으로 회전이 자유롭게 되도록 부착됨과 함께, 상기 브레이크 실린더 장치에 의해 구동됨으로써 한 쌍의 상기 디스크 브레이크 패드에 의해 상기 디스크를 끼워 넣어 브레이크력을 발생시키는 캘리퍼 보디와, 상기 캘리퍼 보디에 대하여 부착되는 한 쌍의 상기 디스크 브레이크 패드를 구비하고, 상기 디스크 브레이크 패드는, 상기 디스크에서의 마찰 제동면에 대하여 압박 가능한 라이닝 부재와, 상기 캘리퍼 보디에 대하여 요동이 자유롭게 유지되는 것이 가능함과 함께 상기 라이닝 부재를 지지하는 라이닝 지지부를 갖고, 상기 라이닝 지지부에는, 상기 라이닝 부재를 지지하는 받침대부와, 상기 받침대부에 대하여 일체로 또는 고정되어서 설치되어 상기 캘리퍼 보디로부터의 하중을 상기 받침대부에 전달 가능한 하중 전달부가 설치되고, 상기 하중 전달부는, 상기 받침대부에 대하여 상기 라이닝 부재가 상기 마찰 제동면에 압박될 때에 상기 라이닝 부재와 상기 마찰 제동면의 사이에서 발생하는 면압의 크기가 상기 디스크의 회전 중심선의 위치로부터의 상기 디스크의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 상기 면압을 발생시키는 하중을 상기 받침대부에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 제1 발명과 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 이 구성에 의하면, 간소한 구조에 의해 디스크 브레이크 패드에서의 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 브레이크 캘리퍼 장치를 제공할 수 있다. 또한, 상기한 차량 롤 회전 방향이란, 차량의 진행 방향을 회전축 방향으로 하는 회전 방향을 말한다.

제6 발명에 따른 브레이크 캘리퍼 장치는, 제5 발명의 브레이크 캘리퍼 장치에서, 상기 라이닝 부재는, 상기 라이닝 부재에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 외주 원호부와, 상기 라이닝 부재에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 내주 원호부와, 상기 라이닝 부재에서, 상기 외주 원호부 및 상기 내주 원호부에 대하여 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정함과 함께, 상기 디스크의 반경 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 부분인 한 쌍의 직선부에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐서 넓어지도록 설치 가능한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 제2 발명의 디스크 브레이크 패드와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

제7 발명에 따른 브레이크 캘리퍼 장치는, 제6 발명의 브레이크 캘리퍼 장치에서, 상기 하중 전달부는, 상기 캘리퍼 보디에 대하여 요동축을 개재하여 요동이 자유롭게 부착되고, 상기 요동축은, 상기 라이닝 지지부에 대하여 상기 라이닝 부재와 상기 마찰 제동면의 사이에서 발생하는 상기 면압을 발생시키는 하중의 중심이 작용하는 하중 중심 위치를 통하여 상기 마찰 제동면에 수직인 방향에 대하여 교차함과 함께 상기 디스크의 반경 방향에 수직이면서 상기 마찰 제동면에 평행한 방향을 따라서 연장되도록, 상기 하중 전달부에서 설치 가능한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 제3 발명의 디스크 브레이크 패드와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명에 의하면, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 디스크 브레이크 패드를 제공할 수 있다. 또한, 그 디스크 브레이크 패드를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 브레이크 캘리퍼 장치 및 디스크 브레이크 패드가 설치된 디스크 브레이크 장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시한 디스크 브레이크 장치의 평면도.
도 3은 도 1에 도시한 디스크 브레이크 패드에서의 라이닝 부재를 모식적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 도시한 디스크 브레이크 패드에 의한 작용 효과를 설명하기 위한 해석 모델을 나타낸 도면.
도 5는 도 1에 도시한 디스크 브레이크 패드에 의한 작용 효과를 설명하기 위한 해석 모델을 나타낸 도면.
도 6은 도 1에 도시한 디스크 브레이크 패드에서의 하중 중심 위치를 구하기 위한 해석 모델을 나타낸 도면.
도 7은 변형예에 따른 디스크 브레이크 패드의 라이닝 부재를 나타낸 모식도.
도 8은 변형예에 따른 디스크 브레이크 패드의 라이닝 부재를 나타낸 모식도.
도 9는 변형예에 따른 디스크 브레이크 패드의 라이닝 부재를 나타낸 모식도.
도 10은 변형예에 따른 디스크 브레이크 패드의 라이닝 부재를 나타낸 모식도.
도 11은 변형예에 따른 디스크 브레이크 패드의 라이닝 부재를 나타낸 모식도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 실시 형태는, 차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크에 대하여 압박 가능한, 디스크 브레이크 패드 및 그 디스크 브레이크 패드를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치에 관하여, 널리 적용할 수 있는 것이다. 또한, 본 실시 형태의 디스크 브레이크 패드 및 브레이크 캘리퍼 장치에 대해서는, 철도 차량용으로서 이용되는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 브레이크 캘리퍼 장치(1) 및 디스크 브레이크 패드(10)가 설치된, 디스크 브레이크 장치(100)를 차축 방향에서 본 도면으로서, 디스크 브레이크 장치(100)의 측면도이다. 또한, 도 2는, 도 1에 도시한 디스크 브레이크 장치(100)를 위쪽에서 본 평면도이다. 또한, 본 실시 형태의 브레이크 캘리퍼 장치(1)는 본 실시 형태의 디스크 브레이크 패드(10)를 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 디스크 브레이크 장치(100)는 브레이크 캘리퍼 장치(1)를 구비하여 구성되어 있다.

디스크 브레이크 장치(100)는 예를 들면 철도 차량에 설치된다. 도 1에서는, 디스크 브레이크 장치(100)가 철도 차량의 일부로서 이점쇄선으로 나타낸 차량 본체(102)에 대하여 설치되어 있는 상태를 나타내었다. 그리고, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 디스크 브레이크 장치(100)는 브레이크 실린더 장치(101), 브레이크 캘리퍼 장치(1)를 구비하여 구성되어 있다.

브레이크 실린더 장치(101)는 압력 유체에 의해 작동하여 로드(도시생략)를 이동시키고, 로드와 함께 이동하는 브레이크 출력부(101a)로부터 브레이크력을 출력하는 장치로서 구성되어 있다. 또한, 브레이크 실린더 장치(101)가 브레이크력을 출력하여 제동 동작이 행해질 때에는, 브레이크 출력부(101a)가 브레이크 실린더 장치(101)의 실린더 본체부(101b)로부터 신장(伸張)하도록 동작한다. 한편, 브레이크 실린더 장치(101)로부터 출력되는 브레이크력에 의한 제동 동작이 해제될 때에는, 브레이크 출력부(101a)가 실린더 본체부(101b)를 향하여 수축하도록 동작한다.

디스크 브레이크 장치(100)에 이용되는 브레이크 캘리퍼 장치(1)는 브레이크 실린더 장치(101)가 장비되어 차량 본체(102)에 대하여 차량 롤 회전 방향에서 회전이 자유롭게 되도록 부착된 캘리퍼 보디(11), 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10) 등을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 상기한 차량 롤 회전 방향이란, 차량의 진행 방향을 회전축 방향으로 하는 회전 방향을 말한다. 그리고, 브레이크 캘리퍼 장치(1)는 브레이크 실린더 장치(101)에 의해 구동됨으로써 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)에 의해 디스크(103)를 끼워 넣어 브레이크력을 발생시키도록 구성되어 있다. 이로 인해, 브레이크 캘리퍼 장치(1)는 디스크(103)에 대하여 디스크 브레이크 패드(10)를 압박 가능한 장치로서 설치되어 있다.

또한, 디스크(103)는 철도 차량에서 차륜(도시생략) 또는 차축(도시생략)과 함께 회전하도록 설치된다. 또한, 디스크(103)는 그 회전 중심선에 대하여 수직인 방향으로 넓어지도록 형성되는 표리(表裏)의 마찰 제동면(103a, 103a)을 갖는 원판 형상으로 형성되어 있다. 또한, 디스크(103)의 회전 중심선은, 철도 차량의 차축의 중심 축선과 일치하게 된다. 그리고, 브레이크 캘리퍼 장치(1)는 브레이크 실린더 장치(101)가 작동함으로써 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)가 마찰 제동면(103a, 103a)에 대하여 디스크(103)의 회전 중심선 방향에 평행한 방향을 따라서 디스크(103)를 양측으로부터 끼워 넣도록 압박된다.

캘리퍼 보디(11)는, 결합 부재(12), 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13), 한 쌍의 지지점축(14, 14), 한 쌍의 실린더 지지 핀(15, 15), 한 쌍의 요동축(16, 16) 등을 구비하여 구성되어 있다.

결합 부재(12)는 차량 본체(102)의 저면에 고정된 브래킷(102a)에 대하여 차량의 진행 방향과 평행한 축 주위에 요동 가능하도록 요동 핀(12a)을 개재하여 부착되어 있다. 그리고, 이 결합 부재(12)에 대하여 대략 대칭으로, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)가 한 쌍의 지지점축(14, 14)을 개재하여 요동 가능하게 설치되어 있다. 각 지지점축(14)은 디스크(103)의 회전 중심선 방향과 평행한 방향에서 본 경우에, 요동 핀(12a)의 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장되도록 설치되어 있다.

한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)의 각각은, 요동 핀(12a)과 대략 평행한 방향을 따라서 연장되도록 설치된다. 그리고, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)는 그 일단부측에 브레이크 실린더 장치(101)가 한 쌍의 실린더 지지 핀(15, 15)을 개재하여 부착되어 있으며, 이 브레이크 실린더 장치(101)에 의해 일단부측이 구동되도록 구성되어 있다.

또한, 각 브레이크 레버(13, 13)의 일단부측은, 각 실린더 지지 핀(15)을 개재하여, 브레이크 실린더 장치(101)의 단부에 대하여 요동이 자유롭게 부착되어 있다. 또한, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13) 중 한쪽의 일단부측에는, 브레이크 출력부(101a)가 연결되어 있다. 그리고, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13) 중 다른 쪽의 일단부측에는, 실린더 본체(101b)에서의 브레이크 출력부(101a)측과 반대측의 단부가 연결되어 있다.

또한, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)에는, 브레이크 실린더 장치(101)가 부착된 일단부측에 대하여 한 쌍의 지지점축(14, 14)을 개재하여 반대측인 타단부측에서, 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)가 부착되어 있다. 또한, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)의 타단부측은, 한 쌍의 요동축(16, 16)을 개재하여, 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)에 부착되어 있다. 또한, 각 디스크 브레이크 패드(10)는 각 브레이크 레버(13)의 타단부측에 대하여 각 요동축(16)을 개재하여, 요동이 자유롭게 부착되어 있다. 또한, 각 요동축(16)은 각 지지점축(14)에 대하여 평행한 방향으로 연장되도록 설치되어 있다.

상술한 브레이크 캘리퍼 장치(1)가 설치되는 디스크 브레이크 장치(100)에서는, 브레이크 실린더 장치(101)의 작동에 의해 브레이크 출력부(101a)가 실린더 본체(101b)로부터 신장하는 동작(실린더 본체(101a)로부터 이격하는 방향의 동작) 또는 실린더 본체(101b)에 대하여 수축하는 동작(실린더 본체(101b)에 접근하는 방향의 동작)이 행해진다. 이에 의해, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)에서의 실린더 지지 핀(15)이 연결된 부분이, 서로 이격하거나, 접근하도록 구동된다.

상기와 같이 구동됨으로써, 디스크 브레이크 장치(100)에서는, 각 브레이크 레버(13)가 각 지지점축(14)을 중심으로 하여 요동하도록 동작한다. 이것에 의해, 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)와 함께 구동되는 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)가 디스크(103)를 끼우도록 동작하게 된다.

또한, 상기한 동작일 때에는, 예를 들면 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)에서, 한쪽의 브레이크 레버(13)에 부착된 한쪽의 디스크 브레이크 패드(10)가 먼저 디스크(103)의 마찰 제동면(103a)에 접촉한다. 또한, 다른 쪽의 브레이크 레버(13)는 마찰 제동면(103a)에 접촉한 한쪽의 디스크 브레이크 패드(10)로부터 받는 반력(反力)을 이용하여 다른 쪽의 디스크 브레이크 패드(10)를 디스크(103)의 마찰 제동면(103a)으로 누르게 된다. 이것에 의해, 디스크(103)가 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)에 의해 끼워 넣어져서, 디스크 브레이크 패드(10, 10)와 마찰 제동면(103a, 103a)의 사이에 마찰력이 발생한다. 이 마찰력에 의해 디스크(103)의 회전이 제동되고, 디스크(103)와 동일축에 설치되어 있는 철도 차량의 차륜의 회전이 제동되게 된다.

다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 디스크 브레이크 패드(10)에 대하여 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이, 디스크 브레이크 패드(10)는 디스크 브레이크 장치(100)에 이용되며, 디스크(103)에 대하여 부착 가능한 기구로서 설치된다. 그리고, 브레이크 캘리퍼 장치(1)에서의 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)는 캘리퍼 보디(11)에서의 한 쌍의 브레이크 레버(13, 13)에 대하여 부착된다.

또한, 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)는 마찬가지로 구성되어 있다. 이 때문에, 이하의 설명에서는, 한쪽의 디스크 브레이크 패드(10)에 대하여 설명하고, 다른 쪽의 디스크 브레이크 패드(10)에 대한 설명을 생략한다. 또한, 한 쌍의 디스크 브레이크 패드(10, 10)는 디스크(103)의 양측에 설치될 때에는, 디스크(103)를 중심으로 하여 대칭의 배치로 되도록 설치된다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 디스크 브레이크 패드(10)는 라이닝 부재(21) 및 라이닝 지지부(22)를 구비하여 구성되어 있다. 도 3은, 라이닝 부재(21)를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 3에 도시한 라이닝 부재(21)는 디스크(103)에서의 마찰 제동면(103a)에 대하여 압박 가능한 부재로서 설치된다. 라이닝 부재(21)는 평판 형상의 부재로서 설치되며, 에를 들면 유기재 또는 소결 금속재에 의해 형성되어 있다.

또한, 라이닝 부재(21)는 평판 형상에 면 방향을 따라 넓어지는 평탄한 부분에 대한 주연 부분이, 외주 원호부(25), 내주 원호부(26), 한 쌍의 직선부(27a, 27b)로서 구성되어 있다. 외주 원호부(25)는 일단부측이 굴곡부를 개재하여 직선부(27a)에 연속하고, 타단부측이 굴곡부를 개재하여 직선부(27b)에 연속하고 있다. 그리고, 내주 원호부(26)도, 일단부측이 굴곡부를 개재하여 직선부(27a)에 연속하고, 타단부측이 굴곡부를 개재하여 직선부(27b)에 연속하고 있다. 즉, 라이닝 부재(21)의 주연 부분은, 외주 원호부(25), 직선부(27a), 내주 원호부(26), 직선부(27b)의 순서로 연속하여 일주(一周)하는 폐쇄 영역을 구획하도록 구성되어 있다. 또한, 상기한 구성을 위해서, 라이닝 부재(21)는 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능하게 구성되어 있다.

외주 원호부(25)는 라이닝 부재(21)에서, 디스크(103)의 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 디스크(103)의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분을 규정하는 부분으로서 구성되어 있다. 또한, 디스크(103)의 회전 중심선 C1에 대해서는, 도 3에서, 복수의 일점쇄선의 교점 C1로서 모식적으로 나타내었다. 도 3에서는, 회전 중심선 C1은, 도면에서의 점 C1을 통과함과 함께 도면에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 선으로서 구성된다.

내주 원호부(26)는 라이닝 부재(21)에서, 디스크(103)의 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 디스크(103)의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분을 규정하는 부분으로서 구성되어 있다. 이것을 위해서, 디스크(103)의 반경 방향에서, 내주 원호부(26)는 외주 원호부(25)보다도 내측, 즉, 외주 원호부(25)보다도 회전 중심선 C1측에 배치되어 있다.

한 쌍의 직선부(27a, 27b)는 라이닝 부재(21)에서, 외주 원호부(25) 및 내주 원호부(26)에 대하여 디스크(103)의 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정함과 함께, 디스크(103)의 반경 방향을 따라 직선상으로 연장되는 부분으로서 구성되어 있다. 또한, 도 3에서는, 직선부(27a)가 디스크(103)의 반경 방향 R1을 따라서 연장하는 부분으로서 도시되며, 직선부(27b)가 디스크(103)의 반경 방향 R2를 따라서 연장하는 부분으로서 도시되었다.

라이닝 지지부(22)는 디스크 브레이크 장치(100)에서의 브레이크 실린더 장치(101)에 의해 구동되는 브레이크 레버(13)에 대하여 요동이 자유롭게 유지되는 것이 가능함과 함께 라이닝 부재(21)를 지지하는 구조체로서 설치되어 있다. 이 라이닝 지지부(22)는 에를 들면 일체의 금속 재료로 형성되어 있다. 그리고, 라이닝 지지부(22)는 캘리퍼 보디(11)에 포함되는 브레이크 레버(13)에 의해 가압되어, 지지하고 있는 라이닝 부재(21)를 디스크(103)로 압박한다.

라이닝 지지부(22)는 받침대부(23) 및 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)를 구비하여 구성되어 있다. 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)는 받침대부(23)에 대하여 일체로 설치되어 있다. 또한, 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)는 받침대부(23)에 대하여 일체로 설치되어 있지 않아도 되고, 받침대부(23)에 고정된 상태로 설치되어 있어도 된다.

받침대부(23)는 주연 부분이 라이닝 부재(21)와 마찬가지의 형상으로 형성된 평판 형상의 부분으로서 설치되어 있다. 그리고, 받침대부(23)는 면 방향을 따라 평탄하게 넓어지는 양면 중 한쪽 면에서, 라이닝 부재(21)가 고정되어 있다. 이것에 의해, 받침대부(23)는 라이닝 부재(21)를 지지하는 부분으로서 구성되어 있다.

한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)는 브레이크 레버(13)로부터의 하중을 받침대부(23)에 전달 가능한 부분으로서 설치되어 있다. 그리고, 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)는 브레이크 레버(13)에 대하여 요동축(16)을 개재하여 요동이 자유롭게 부착 가능하게 설치되어 있다. 또한, 디스크 브레이크 패드(10)가 브레이크 캘리퍼 장치(1)에 내장된 상태에서는, 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)는 브레이크 레버(13)에 대하여 요동축(16)을 개재하여 요동이 자유롭게 부착되어 있다. 또한, 한쪽의 하중 전달부(24a)는 요동축(16)에서의 한쪽의 단부측에 대하여 요동이 자유롭게 부착된다. 그리고, 다른 쪽의 하중 전달부(24b)는 요동축(16)에서의 다른 쪽의 단부측에 대하여 요동이 자유롭게 부착된다.

하중 전달부(24a, 24b)로부터 하중이 전달되고, 라이닝 부재(21)가 마찰 제동면(103a)에 압박될 때에는, 라이닝 부재(21)와 마찰 제동면(103a)의 사이에서 면압이 발생하게 된다. 그리고, 하중 전달부(24a, 24b)는 받침대부(23)에 대하여 상기한 면압의 크기가 디스크(103)의 회전 중심선 C1의 위치로부터의 디스크(103)의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 그 면압을 발생시키는 하중을 받침대부(23)에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있다.

또한, 요동축(16)은 라이닝 지지부(22)에 대하여 하중 중심 위치 C2를 통하여 마찰 제동면(103a)에 수직인 방향에 대하여 교차하는 방향인 방향 L1을 따라서 연장되도록, 하중 전달부(24a, 24b)에서 설치 가능하게 구성되어 있다. 여기서, 하중 중심 위치 C2는, 라이닝 부재(21)와 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 상기한 면압을 발생시키는 하중의 중심이 작용하는 위치로서, 라이닝 부재(21)와 디스크(103)의 마찰 제동면(103a)이 접촉하는 마찰면 위의 위치로서 구성된다. 또한, 요동축(16)은 라이닝 지지부(22)에 대하여 디스크(103)의 반경 방향 R3(도 3에서 일점쇄선 R3으로 나타내는 방향)에 수직이면서 또한 마찰 제동면(103a)에 평행한 방향 L1을 따라서도 연장되도록, 하중 전달부(24a, 24b)에서 설치 가능하게 구성되어 있다.

또한, 요동축(16)이 연장하는 방향 L1에 대해서는, 도 1에서, 일점쇄선 L1로 모식적으로 나타내었다. 또한, 상기한 하중 중심 위치 C2에 도 1에서 대응하는 위치에 대해서는, 복수의 일점쇄선의 교점 C2로서 모식적으로 나타내었다. 또한, 도 3에서는, 하중 중심 위치 C2에 대하여, 작은 동그라미 표시로 나타내는 점 C2로서 모식적으로 나타내었다.

요동축(16)이 연장하는 방향 L1과, 하중 중심 위치 C2를 통하여 마찰 제동면(103a)에 수직인 방향이, 교차하는 위치는, 요동축(16)이 연장하는 방향 L1 위에서, 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)의 중간 위치에 위치하고 있다. 이로 인해, 브레이크 레버(13)로부터의 하중이 요동축(16)을 개재하여 한 쌍의 하중 전달부(24a, 24b)에 작용하면, 라이닝 지지 부재(22)로부터 라이닝 부재(21)에 대해서는, 하중 중심 위치 C2를 하중의 중심으로 하는 하중이 작용하게 된다.

브레이크 레버(13)로부터의 하중이 하중 중심 위치 C2에 작용함으로써, 최종적으로는, 라이닝 부재(21)와 마찰 제동면(103a)의 사이에서의 면압이, 그 크기가 디스크(103)의 회전 중심선 C1의 위치로부터의 디스크(103)의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 발생하게 된다. 이것에 의해, 디스크 브레이크 패드(10)에서의 편마모의 발생이 억제되게 된다. 이 작용 효과에 대하여, 도 4 및 도 5에 도시한 해석 모델에 기초하여 설명한다.

상술한 브레이크 캘리퍼 장치(1), 디스크 브레이크 패드(10)에 의하면, 이하에 설명하는 제1 조건 및 제2 조건의 2가지 조건이 충족되게 된다. 이것에 의해, 디스크 브레이크 패드(10)에서의 편마모의 발생이 억제되게 된다. 제1 조건은, 디스크 브레이크 패드(10)의 라이닝 부재(21)가 디스크(103)의 마찰 제동면(103a)에 압박되어 있는 제동 동작 중에서의 마찰 제동면(103a)의 온도의 균일화를 도모하는 것이다.

디스크(103)의 마찰 제동면(103a)의 온도의 변동이 발생하면, 온도가 높은 부분의 라이닝 부재(21)의 마모가 촉진되어, 편마모로 된다. 따라서, 제1 조건이 충족되면, 디스크(103)의 마찰 제동면(103a)의 온도의 불균일에 의한 라이닝 부재(21)의 편마모의 발생이 억제되게 된다.

도 4는, 상기한 제1 조건을 설명하기 위한 해석 모델을 나타내었다. 도 4에 도시한 해석 모델에서는, 디스크(103)에서 디스크 브레이크 패드(10)에 대하여 접촉하는 마찰 제동면(103a)은 외주 반경 r₂, 내주 반경 r₁의 링 형상으로 넓어지는 요소로서 구성되어 있다. 상기한 제1 조건의 설명에서, 이 마찰 제동면(103a)의 반경 방향에서의 치수가 단위 치수 1인 링 형상의 요소(즉, 단위 폭인 링 형상의 요소)로서의 링 형상 요소(30)에 대하여 고찰한다. 또한, 도 4에서, 링 형상 요소(30)에 대해서는, 사선의 해칭으로 표시하여 나타내었다. 또한, 도 4에서, 링 형상 요소(30)에 대해서는, 디스크(103)의 회전 중심선 C1로부터 반경 치수 r의 위치 요소로서 나타내었다.

상기한 제1 조건이 충족되어 마찰 제동면(103a)의 온도의 균일화가 도모되는 경우, 마찰 제동면(103a)의 열 유속 q(즉, 단위 면적당 열류)도 균일화되어 있게 된다. 따라서, 하기 수학식 1이 성립된다.

또한, 링 형상 요소(30)에 발생하는 단위 시간당 마찰열인 열류 Q는, 회전 중심선 C1로부터의 반경 치수 r에 비례하고, 하기 수학식 2로 된다.

또한, 링 형상 요소(30)의 열 류 Q는, 디스크 브레이크 패드(10)로부터의 하중과 미끄럼 속도에 비례하기 때문에, 하기 수학식 3으로서 표현된다. 또한, 하기 수학식 3에서의 분배율 α는, 디스크 브레이크 패드(10)와 디스크(103)의 사이에서 발생한 마찰열 중 디스크(103)에의 분배율을 나타낸다. 또한, 하기 수학식 3에서의 하중 F는, 링 형상 요소(30)에서 디스크 브레이크 패드(10)로부터 작용하는 압박 하중으로서, 마찰 제동면(103a)에 대하여 수직인 방향으로 작용하는 하중을 나타낸다. 또한, 하기 수학식 3에서의 마찰 계수 μ는, 디스크 브레이크 패드(10)와 디스크(103)의 사이의 마찰 계수를 나타낸다. 또한, 하기 수학식 3에서의 각속도 ω는 디스크(103)의 각속도를 나타낸다. 이로 인해, 링 형상 요소(30)의 미끄럼 속도는 rω로 된다.

그리고, 수학식 2 및 수학식 3에 의해, 하기 수학식 4가 얻어진다.

상기 수학식 4에 의해, 제1 조건이 충족되는 경우에는, 링 형상 요소(30)에서의 디스크 브레이크 패드(10)로부터 작용하는 하중 F는, 회전 중심선 C1로부터의 반경 치수 r의 위치에 의하지 않고 일정하게 된다. 따라서, 제1 조건이 충족되는 경우에는, 하중 F는, 디스크(103)의 반경 방향 중 어느 위치의 링 형상 요소(30)이어도, 그 반경에 의하지 않고 마찰 제동면(103a)에서의 균일한 열 유속 q의 값에 따라서 정해지는 일정한 값으로 된다.

다음으로, 제1 조건 외에 충족되는 제2 조건에 대하여 설명한다. 제2 조건은, 제동 동작 중에서, 마찰 제동면(103a)에 압박되는 라이닝 부재(21)의 단위 면적당 제동 에너지의 균일화를 도모하는 것이다. 라이닝 부재(21)의 마모량은, 마찰 제동면(103a)에 압박되는 라이닝 부재(21)의 제동 에너지의 함수로 된다. 이로 인해, 상기한 제2 조건이 충족됨으로써, 라이닝 부재(21)의 단위 면적당 제동 에너지의 변동이 억제되어, 라이닝 부재(21)의 마모량의 균일화가 도모되게 된다. 이것에 의해, 라이닝 부재(21)의 편마모의 발생이 억제되게 된다.

도 5는, 상기한 제2 조건을 설명하기 위한 해석 모델을 나타낸다. 도 5에 도시한 해석 모델에서는, 마찰 제동면(103a)은 이점쇄선으로 나타내며, 도 4에 도시한 해석 모델과 마찬가지로, 외주 반경 r₂, 내주 반경 r₁의 링 형상으로 넓어지는 요소로서 구성되어 있다. 또한, 도 5에 도시한 해석 모델에서는, 디스크 브레이크 패드(10)의 라이닝 부재(21)는 반경 r₂의 외주 원호부(25), 반경 r₁의 내주 원호부(26), 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지는 요소로서 구성되어 있다.

도 5에 도시한 해석 모델에 기초하는 상기한 제2 조건의 설명에 있어서, 상술한 링 형상 요소(30)에 대응하는 디스크 브레이크 패드(10)의 라이닝 부재(21)측의 요소인 라이닝 부재측 요소(31)에 대하여 고찰한다. 또한, 도 5에서, 라이닝 부재측 요소(31)에 대해서는, 사선의 해칭으로 표시하여 나타내었다. 또한, 도 5에서, 링 형상 요소(30)에 접촉하는 위치에 배치되는 라이닝 부재측 요소(31)에 대해서도, 링 형상 요소(30)와 마찬가지로, 디스크(103)의 회전 중심선 C1로부터 반경 치수 r의 위치 요소로서 나타내었다.

상기한 제2 조건이 충족되는 경우, 단위 면적당 단위 시간당에서의 디스크 브레이크 패드(10)의 제동 에너지 E의 값이 균일화되게 된다. 따라서, 하기 수학식 5가 성립한다.

그리고, 링 형상 요소(30)에 대응하는 라이닝 부재측 요소(31)의 면적 S는, 링 형상 요소(30) 및 라이닝 부재측 요소(31)에서 발생하는 제동 에너지로서 그 반경 치수 r에 비례하여 발생하는 제동 에너지를 상기한 제동 에너지 E로 나누어 얻어지게 된다. 또한, 링 형상 요소(30) 및 라이닝 부재측 요소(31)의 반경 치수 r에 비례하여 발생하는 제동 에너지는, 단위 시간당 마찰열인 열류 Q로서, 수학식 2에 의해 얻어진다. 따라서, 면적 S는, 하기 수학식 6과 같이 표현되게 된다.

또한, 링 형상 요소(30)에서의 디스크 브레이크 패드(10)로부터의 하중 F를, 상기와 같이 얻어진 라이닝 부재측 요소(31)의 면적 S로 나눈 값이, 라이닝 부재측 요소(31)에 발생한 면압 p로 된다. 즉, 수학식 4 및 수학식 6에 의해, 하기 수학식 7이 얻어진다.

상기 수학식 6, 7에 의해, 제1 조건 외에 제2 조건이 충족되는 경우에는, 면적 S가 반경 치수 r에 비례하고, 면압 p의 크기는, 라이닝 부재측 요소(31)의 반경 치수 r에 반비례하게 된다.

따라서, 브레이크 캘리퍼 장치(1), 디스크 브레이크 패드(10)에 의하면, 하중 전달부(24a, 24b)가 받침대부(23)에 대하여 라이닝 부재(21)와 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 면압 p의 크기가 디스크(103)의 회전 중심선 C1의 위치로부터의 디스크(103)의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 그 면압 p를 발생시키는 하중 F를 받침대부(23)에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있다. 이로 인해, 브레이크 캘리퍼 장치(1), 디스크 브레이크 패드(10)에 의하면, 수학식 7로 표현한 관계가 성립하고, 상술한 제1 조건 및 제2 조건이 충족되게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 디스크 브레이크 패드(10)의 편마모의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 편마모의 발생을 억제할 수 없는 종래 기술의 디스크 브레이크 패드와 같은 복잡한 구조가 아니라, 즉, 복잡한 지지 기구가 다수의 라이닝 부재 및 지지 플레이트를 경사지도록 하는 복잡한 구조가 아니라, 간소한 구조에 의해, 디스크 브레이크 패드(10)의 편마모의 발생을 억제할 수 있다.

다음으로, 디스크 브레이크 패드(10)의 라이닝 부재(21)에서 면압 p의 총합으로서의 하중의 중심이 작용하는 위치인 하중 중심 위치 C2에 대하여 설명한다. 도 6은, 하중 중심 위치 C2를 구하기 위한 해석 모델을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시한 해석 모델에서는, 마찰 제동면(103a)은 이점쇄선으로 나타내며, 도 4 및 도 5에 도시한 해석 모델과 마찬가지로, 외주 반경 r₂, 내주 반경 r₁의 링 형상으로 넓어지는 요소로서 구성되어 있다. 또한, 도 6에 도시한 해석 모델에서는, 라이닝 부재(21)는 도 5에 도시한 해석 모델과 마찬가지로, 반경 r₂의 외주 원호부(25), 반경 r₁의 내주 원호부(26), 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지는 요소로서 구성되어 있다.

또한, 도 6에 도시한 해석 모델에서는, 회전 중심선 C1에서 교차하는 횡축 및 종축으로서 X축 및 Y축이 설정되어 있다. Y축은, 라이닝 부재(21)에서의 주위 방향에서의 중심선을 통과하도록 설정되어 있다. 즉, Y축은, 라이닝 부재(21)의 표면적을 이분하는 위치를 통과하도록 설정되어 있다. 또한, 도 6에서는, 라이닝 부재(21)에서 면압 P의 총합으로서의 하중의 중심이 작용하는 위치인 하중 중심 위치 C2를 작은 동그라미 표시로 나타내는 점 C2로서 도시하였다.

도 6에서 점 C2로 도시되는 하중 중심 위치 C2는, Y축 상에 위치하고 있다. 그리고, 하중 중심 위치의 Y 좌표인 하중 중심 위치 좌표 y는, 하중 중심 위치의 회전 중심선 C1로부터의 거리로 된다. 라이닝 부재(21)에서 하중 중심 위치 좌표 y로 특정되는 하중 중심 위치 C2는, 상술한 면압 p를 발생시키는 하중 F의 총합(즉, 면압 p의 총합)으로서의 하중의 중심이 작용하는 위치로 된다. 이하, 하중 중심 위치 좌표 y를 구하는 연산 처리에 대하여 설명한다.

하중 중심 위치 좌표 y의 연산 처리의 설명에 있어서, 라이닝 부재(21)의 표면에서의 미소 요소(32)를 설정한다. 미소 요소(32)는 디스크(103)의 회전 중심선 C1로부터 반경 치수 r의 위치로서, 회전 중심선 C1의 위치로부터 정방향으로 연장하는 X축에 대하여 반시계 주위 방향의 각도가 각도 θ의 위치에서의 요소로서 설정된다. 또한, 미소 요소(32)는 직경 방향에서 dr의 길이를 갖고, 주위 방향 각도가 dθ에 걸쳐 넓어지는 미소 요소로서 설정된다. 또한, 디스크(103)의 반경 방향으로서 직선부(27a)가 위치하는 방향의 X축 정방향에 대한 각도가, 각도 θ₁로 설정되어 있다. 또한, 디스크(103)의 반경 방향으로서 직선부(27b)가 위치하는 방향의 X축 정방향에 대한 각도가, 각도 θ₂로 설정되어 있다.

하중 중심 위치 좌표 y를 구하기 위해서, 우선, 라이닝 부재(21)의 표면과 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 면압 p에 의한 X축 주위의 모멘트 M을 산출한다. 이 모멘트 M은 하기 수학식 8을 연산함으로써 구해진다.

또한, dS, 면압 p, 하중 중심 위치 좌표 y는, 각각, 이하에 설명하는 수학식 9로 표현된다. 또한, 면압 p는, 상술한 수학식 7에 의해 구해지지만, 수학식 8에서는, 수학식 9에 설명한 바와 같이, 상술한 수학식 7에서의 반경 치수 r 이외의 상수항 부분에 대하여, 상수 a로서 표현하였다. 또한, 수학식 8을 연산함으로써, 이하에 나타내는 수학식 10이 얻어지게 된다.

한편, 면압 p의 총합으로서 상술한 하중 F의 총합이기도 한 하중 F_A는, 이하의 수학식 11을 연산함으로써 얻어진다. 또한, 수학식 11을 연산하면, 이하에 설명하는 수학식 12가 얻어지게 된다.

따라서, 하중 중심 위치 좌표 y는, 하기 수학식 13에 의해 얻어지게 된다.

여기서, 라이닝 부재(21)의 주위 방향에서의 확대 각도 Δθ(도 6 참조), 즉, 각도 θ₂로부터 각도 θ₁을 차감하여 얻어지는 확대 각도 Δθ를 이용하여 수학식 13을 표기하면, 하기 수학식 14가 얻어진다.

상기한 수학식 14에 의해, 하중 중심 위치 좌표 y가 특정되게 된다. 그리고, 브레이크 캘리퍼 장치(1), 디스크 브레이크 패드(10)에서는, 상기한 하중 중심 위치 좌표 y에 의해 특정되는 하중 중심 위치 C2를 통하여 마찰 제동면(103a)에 수직인 방향에 대하여 요동축(16)이 교차하도록, 받침대부(23)에서의 하중 전달부(24a, 24b)의 위치가 설정되게 된다. 또한, 수학식 14에서 설명하는 하중 중심 위치 좌표 y로 표현되도록, 하중 F_A의 중심이 작용하는 위치인 하중 중심 위치 C2는, 라이닝 부재(21)의 표면의 중심보다도 반경 방향에서의 내경측(회전 중심선 C1측)으로 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 디스크 브레이크 패드(10) 및 그 디스크 브레이크 패드(10)를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 디스크 브레이크 패드(10)가 디스크 브레이크 장치(100)에 이용될 때에는, 라이닝 부재(21)가 디스크(103)의 회전 중심선 C1과 동심 형상으로 배치되는 외주 원호부(25) 및 내주 원호부(26)와, 이들의 양측에서 디스크(103)의 반경 방향을 따라서 연장하는 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치된다. 이로 인해, 상술한 제1 조건 및 제2 조건을 충족하기 위한 라이닝 부재(21)를 더욱 간소한 구조로 실현할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 요동축(16)이 하중 전달부(24a, 24b)에서, 상술한 제1 조건 및 제2 조건을 충족하는 면압 p를 발생시키는 하중 F_A의 중심이 작용하는 하중 중심 위치 C2를 통하여 마찰 제동면에 수직인 방향에 대하여 교차함과 함께 디스크(103)의 반경 방향에 수직이면서 마찰 제동면(103a)에 평행하게 연장되도록 설치된다. 이로 인해, 제1 조건 및 제2 조건을 충족시키도록 브레이크 레버(13)로부터의 하중을 디스크 브레이크 패드(10)에 전달하는 구성을 요동축(16)을 소정의 방향으로 설치하는 간소한 구조로 용이하게 실현할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니라, 특허청구범위에 기재한 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다. 에를 들면, 다음과 같은 변형예를 실시할 수 있다.

(1) 하중 전달부의 형태에 대해서는, 상기한 실시 형태에서 예시한 형태에 한하지 않고, 다양하게 변경하여 실시하여도 된다. 상술한 실시 형태에서는, 라이닝 지지부에서 하중 전달부가 2개소에 설치된 형태를 예시하였지만, 하중 전달부가 라이닝 지지부에서의 1개소 또는 3개소 이상으로 설치된 형태가 실시되어도 된다. 즉, 상기한 실시 형태와 동일한 하중 중심선 방향으로 하중의 중심이 작용하는 형태이면, 하중 전달부의 배치 및 수를 다양하게 변경하여 실시하여도 된다.

(2) 라이닝 부재의 형상에 대해서는, 상기한 실시 형태에서 예시한 형상에 한하지 않고, 다양하게 변경하여 실시하여도 된다. 도 7 내지 도 9는, 변형예에 따른 라이닝 부재(40, 41, 42)를 모식적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 7 내지 도 9는, 도 3에 대응시킨 상태로 나타내었다. 또한, 도 7 내지 도 9에 도시한 변형예의 설명에서는, 상기한 실시 형태와 마찬가지로 구성되는 구성에 대해서는, 도면에서 동일한 부호를 병기함으로써, 또는, 동일한 명칭 및 부호를 인용하여 설명함으로써, 중복된 설명을 생략한다.

도 7에 도시한 라이닝 부재(40)는 분할된 상태로 구성됨과 함께 각각이 라이닝 지지부(22)에 대하여 지지되는 복수의 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)를 갖는다. 즉, 라이닝 부재(40)는 3개의 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)를 갖고 구성되어 있다.

3개의 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)는 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주의 둘레 방향을 따라서 분할되어 있다. 그리고, 3개의 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)는 라이닝 지지부(22)에 대하여 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주의 둘레 방향을 따라서 순서대로 배열한 상태로 부착되어 지지된다.

또한, 3개의 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)를 갖는 라이닝 부재(40)는 상술한 실시 형태에서의 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 대응하는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능하게 구성되어 있다. 또한, 도 7에서는, 상술한 실시 형태에서의 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 대응하는 위치를 이점쇄선으로 나타내었다.

또한, 각 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)는 디스크(103)의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분이, 외주 원호부(25)를 따라서 연장하는 원호 형상으로 형성되고, 디스크의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분이, 내주 원호부(26)를 따라서 연장하는 원호 형상으로 형성되어 있다. 또한, 각 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c)에서는, 외측의 테두리 부분과 내측의 테두리 부분 사이에서의 테두리 부분은, 디스크(103)의 반경 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 형상으로 형성되어 있다.

도 8에 도시한 라이닝 부재(41)는 분할된 상태로 구성됨과 함께 각각이 라이닝 지지부(22)에 대하여 지지되는 복수의 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)를 갖는다. 즉, 라이닝 부재(41)는 4개의 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)를 갖고 구성되어 있다.

4개의 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)는 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주의 둘레 방향을 따라서 분할되어 있다. 그리고, 4개의 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)는 라이닝 지지부(22)에 대하여 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주의 둘레 방향을 따라서 순서대로 배열한 상태로 부착되어 지지된다.

또한, 4개의 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)를 갖는 라이닝 부재(41)는 상술한 실시 형태에서의 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 대응하는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능하게 구성되어 있다. 또한, 도 8에서는, 상술한 실시 형태에서의 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 대응하는 위치를 이점쇄선으로 나타내었다.

또한, 각 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)에서는, 디스크(103)의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분이, 외주 원호부(25)의 근방의 위치에서, 디스크(103)에서의 소정의 반경 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 형상으로 형성되어 있다. 또한, 각 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)에서는, 디스크의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분은, 내주 원호부(26)의 근방의 위치에서, 디스크(103)에서의 소정의 반경 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 형상으로 형성되어 있다. 또한, 각 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)에서는, 외측의 테두리 부분과 내측의 테두리 부분 사이에서의 테두리 부분은, 디스크(103)의 반경 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 형상으로 형성되어 있다. 즉, 각 분할 라이닝 부재(41a, 41b, 41c, 41d)의 테두리 부분의 외형은, 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다.

도 9에 도시한 라이닝 부재(42)는 분할된 상태로 구성됨과 함께 각각이 라이닝 지지부(22)에 대하여 지지되는 복수의 분할 라이닝 부재(42a)를 갖는다. 복수의 분할 라이닝 부재(42a)는 다수 설치되어 있으며, 도 9에서는, 31개의 분할 라이닝 부재(42a)가 설치된 형태가 예시되었다.

각 분할 라이닝 부재(42a)는 외형이 원 형상의 원판 부재로서 설치되어 있으며, 라이닝 지지부(22)에 다수 설치 가능하도록, 충분히 작은 직경 치수의 원판 부재로서 설치되어 있다. 각 분할 라이닝 부재(42a)는 라이닝 지지부(22)에 대하여 각각 부착되어 지지된다.

또한, 복수의 분할 라이닝 부재(42a)를 갖는 라이닝 부재(42)는 상술한 실시 형태에서의 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역에 대응하는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능하게 구성되어 있다. 또한, 도 9에서는, 상술한 실시 형태에서의 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 대응하는 위치를 이점쇄선으로 나타내었다.

상술한 어느 변형예에 따른 라이닝 부재(40, 41, 42)에서도, 하중 전달부로부터 작용하는 하중의 중심이 하중 중심 위치 C2에 작용하도록 구성되어 있다. 상술한 변형예에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있는, 디스크 브레이크 패드를 제공할 수 있다.

또한, 상술한 변형예에 의하면, 라이닝 부재(40, 41, 42)가 복수의 분할 라이닝 부재를 갖고 구성된다. 이로 인해, 라이닝 부재(40, 41, 42)의 제조 시에는, 작게 분할된 분할된 라이닝 부재를 제조하면 되고, 라이닝 부재(40, 41, 42)의 제조에 이용하는 형틀 및 제조 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 도 7 내지 도 9에 나타낸 변형예에서 도시한 분할 라이닝 부재의 수 및 형상은 예시이며, 더욱 변경하여 실시되어도 된다.

(3) 또한, 라이닝 부재의 형상은, 특허청구범위에 기재된 범위 내에서, 더욱 다양하게 변경되어도 된다. 에를 들면, 라이닝 부재는, 외주 원호부, 내주 원호부 및 한 쌍의 직선부에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치되지 않아도 된다.

도 10 및 도 11은, 변형예에 따른 라이닝 부재(43, 44)를 모식적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 10 및 도 11은, 도 3에 대응시킨 상태로 나타내었다. 또한, 도 10 및 도 11에 나타낸 변형예의 설명에서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 구성되는 구성에 대해서는, 도면에서 동일한 부호를 병기함으로써, 또는, 동일한 명칭 및 부호를 인용하여 설명함으로써, 중복된 설명을 생략한다.

도 10에 도시한 라이닝 부재(43)는 상술한 실시 형태에서의 라이닝 부재(21)와 마찬가지로, 외주 원호부(25) 및 내주 원호부(26)가 설치되어 있다. 그러나, 라이닝 부재(43)에는, 한 쌍의 직선부(27a, 27b)가 설치되어 있지 않고, 한 쌍의 테두리부(45a, 45b)가 설치되어 있다.

외주 원호부(25)는 일단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(45a)에 연속하고, 타단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(45b)에 연속하고 있다. 그리고, 내주 원호부(26)도, 일단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(45a)에 연속하고, 타단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(45b)에 연속하고 있다. 즉, 라이닝 부재(43)의 주연 부분은, 외주 원호부(25), 테두리부(45a), 내주 원호부(26), 테두리부(45b)의 순서로 연속하여 일주하는 폐쇄 영역을 구획하도록 구성되어 있다. 또한, 상기한 구성을 위해, 라이닝 부재(43)는 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 테두리부(45a, 45b)에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능하게 구성되어 있다.

한 쌍의 테두리부(45a, 45b)는 라이닝 부재(43)에서, 외주 원호부(25) 및 내주 원호부(26)에 대하여 디스크(103)의 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정하는 부분으로서 구성되어 있다. 그러나, 한 쌍의 테두리부(45a, 45b)는 상술한 실시 형태에서의 한 쌍의 직선부(27a, 27b)와는 달리, 디스크(103)의 반경 방향으로부터 어긋난 방향으로 연장되는 부분으로서 구성되어 있다. 또한, 도 10에서는, 상술한 실시 형태에서의 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 대응하는 위치를 이점쇄선으로 나타내었다.

또한, 한 쌍의 테두리부(45a, 45b)는 직선상으로 연장되도록 설치되어 있다. 그리고, 테두리부(45a)는 내주 원호부(26)측으로부터 외주 원호부(25)측에 걸쳐서, 이점쇄선으로 나타내는 직선부(27a)에 대한 거리가 이격되는 방향으로 연장되도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 테두리부(45a)도, 내주 원호부(26)측으로부터 외주 원호부(25)측에 걸쳐서, 이점쇄선으로 나타내는 직선부(27b)에 대한 거리가 이격되는 방향으로 연장되도록 구성되어 있다.

또한, 라이닝 부재(43)에서 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 테두리부(45a, 45b)에 의해 둘러싸이는 영역의 면적은, 라이닝 부재(21)에서 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역의 면적과 동일한 면적으로 되도록 구성되어 있다. 즉, 라이닝 부재(43)에서는, 테두리부(45a)의 외측의 영역(46a)의 면적과, 테두리부(45b)의 내측의 영역(46b)의 면적이, 동일한 면적으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 영역(46a)은 이점쇄선으로 나타내는 외주 원호부(25)의 연장선 및 직선부(27a)와, 테두리부(45a)에 의해 둘러싸이는 영역으로서 구성된다. 한편, 영역(46b)은 외주 원호부(25)의 일부와, 이점쇄선으로 나타내는 직선부(27b)와, 테두리부(45b)에 의해 둘러싸이는 영역으로서 구성된다.

도 11에 도시한 라이닝 부재(44)는 상술한 실시 형태에서의 라이닝 부재(21)와 마찬가지로, 외주 원호부(25) 및 내주 원호부(26)가 설치되어 있다. 그러나, 라이닝 부재(44)에는, 한 쌍의 직선부(27a, 27b)가 설치되어 있지 않고, 한 쌍의 테두리부(47a, 47b)가 설치되어 있다.

외주 원호부(25)는 일단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(47a)에 연속하고, 타단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(47b)에 연속하고 있다. 그리고, 내주 원호부(26)도, 일단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(47a)에 연속하고, 타단부측이 굴곡부를 개재하여 테두리부(47b)에 연속하고 있다. 즉, 라이닝 부재(44)의 주연 부분은, 외주 원호부(25), 테두리부(47a), 내주 원호부(26), 테두리부(47b)의 순서로 연속하여 일주하는 폐쇄 영역을 구획하도록 구성되어 있다. 또한, 상기한 구성을 위해서, 라이닝 부재(44)는 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 테두리부(47a, 47b)에 의해 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능하게 구성되어 있다.

한 쌍의 테두리부(47a, 47b)는 라이닝 부재(44)에서, 외주 원호부(25) 및 내주 원호부(26)에 대하여 디스크(103)의 회전 중심선 C1을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정하는 부분으로서 구성되어 있다. 그러나, 한 쌍의 테두리부(47a, 47b)는 상술한 실시 형태에서의 한 쌍의 직선부(27a, 27b)와는 달리, 디스크(103)의 반경 방향으로부터 어긋난 방향으로 연장되는 부분으로서 구성되어 있다. 또한, 도 11에서는, 상술한 실시 형태에서의 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 대응하는 위치를 이점쇄선으로 나타내었다.

또한, 한 쌍의 테두리부(47a, 47b)는 직선상으로 연장되도록 설치되어 있다. 그리고, 테두리부(47a)는 내주 원호부(26)측으로부터 외주 원호부(25)측에 걸쳐서, 이점쇄선으로 나타내는 직선부(27a)에 대한 거리가 근접하는 방향으로 연장되도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 테두리부(47b)도, 내주 원호부(26)측으로부터 외주 원호부(25)측에 걸쳐서, 이점쇄선으로 나타내는 직선부(27b)에 대한 거리가 근접하는 방향으로 연장되도록 구성되어 있다.

또한, 라이닝 부재(44)에서 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 테두리부(47a, 47b)에 의해 둘러싸이는 영역의 면적은, 라이닝 부재(21)에서 외주 원호부(25), 내주 원호부(26) 및 한 쌍의 직선부(27a, 27b)에 의해 둘러싸이는 영역의 면적과 동일한 면적으로 되도록 구성되어 있다. 즉, 라이닝 부재(44)에서는, 테두리부(47a)의 외측의 영역(48a)의 면적과, 테두리부(47b)의 내측의 영역(48b)의 면적이, 동일한 면적으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 영역(48a)은 이점쇄선으로 나타내는 외주 원호부(25)의 연장선 및 직선부(27a)와, 테두리부(47a)에 의해 둘러싸이는 영역으로서 구성된다. 한편, 영역(48b)은 외주 원호부(25)의 일부와, 이점쇄선으로 나타내는 직선부(27b)와, 테두리부(47b)에 의해 둘러싸이는 영역으로서 구성된다.

상술한 변형예에 따른 라이닝 부재(43, 44)를 구비하는 디스크 브레이크 패드에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 간소한 구조에 의해 편마모의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 도 10 및 도 11에 도시한 변형예에서는, 외주 원호부 및 내주 원호부를 접속하는 테두리부가, 1개의 직선을 따라서 연장하는 라이닝 부재의 형상을 예로 들어 설명하였지만, 이대로가 아니어도 된다. 외주 원호부 및 내주 원호부를 접속하는 테두리부는, 굴곡하여 연장하는 형태이어도 되고, 또한, 곡선 형상으로 연장하는 형태이어도 된다.

본 발명은 차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크에 대하여 압박 가능한, 디스크 브레이크 패드 및 그 디스크 브레이크 패드를 구비하는 브레이크 캘리퍼 장치에 대하여 널리 적용할 수 있다.

Claims

차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치(100)에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크(103)에 대하여 압박 가능한, 디스크 브레이크 패드(10)로서,
상기 디스크(103)에서의 마찰 제동면(103a)에 대하여 압박 가능한 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)와, 상기 디스크 브레이크 장치(100)에서의 브레이크 실린더 장치(101)에 의해 구동되는 캘리퍼 보디(11)에 대하여 요동이 자유롭게 유지되는 것이 가능함과 함께 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)를 지지하는 라이닝 지지부(22)를 구비하고,
상기 라이닝 지지부(22)에는, 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)를 지지하는 받침대부(23)와, 상기 받침대부(23)에 대하여 일체로 또는 고정되어서 설치되어 상기 캘리퍼 보디(11)로부터의 하중을 상기 받침대부(23)에 전달 가능한 하중 전달부(24a, 24b)가 설치되고,
상기 하중 전달부(24a, 24b)는 상기 받침대부(23)에 대하여 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)가 상기 마찰 제동면(103a)에 압박될 때에 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)와 상기 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 면압의 크기가 상기 디스크(103)의 회전 중심선의 위치로부터의 상기 디스크(103)의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 상기 면압을 발생시키는 하중을 상기 받침대부(23)에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 패드(10).
제1항에 있어서,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)는,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크(103)의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 외주 원호부(25)와,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크(103)의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 내주 원호부(26)와,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)에서, 상기 외주 원호부(25) 및 상기 내주 원호부(26)에 대하여 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정함과 함께, 상기 디스크(103)의 반경 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 부분인 한 쌍의 직선부(27a, 27b)
에 의하여 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능한 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 패드(10).
제2항에 있어서,
상기 하중 전달부(24a, 24b)는 상기 캘리퍼 보디(11)에 대하여 요동축(16)을 개재하여 요동이 자유롭게 부착 가능하며,
상기 요동축(16)은 상기 라이닝 지지부(22)에 대하여 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)와 상기 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 상기 면압을 발생시키는 하중의 중심이 작용하는 하중 중심 위치를 통하여 상기 마찰 제동면(103a)에 수직인 방향에 대하여 교차함과 함께 상기 디스크(103)의 반경 방향에 수직이면서 상기 마찰 제동면(103a)에 평행한 방향을 따라서 연장되도록, 상기 하중 전달부(24a, 24b)에서 설치 가능한 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 패드(10).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라이닝 부재(40; 41; 42)는 분할된 상태로 구성됨과 함께 각각이 상기 라이닝 지지부에 대하여 지지되는 복수의 분할 라이닝 부재(40a, 40b, 40c; 41a, 41b, 41c, 41d; 42a)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 패드(10).
차량에 설치되는 디스크 브레이크 장치(100)에 이용되며, 차량에서 차축 또는 차륜과 함께 회전하도록 설치되는 디스크(103)에 대하여 디스크 브레이크 패드(10)를 압박 가능한, 브레이크 캘리퍼 장치(1)로서,
상기 디스크 브레이크 장치(100)에서의 브레이크 실린더 장치(101)가 장비되어서 차량에 대하여 차량 롤 회전 방향으로 회전이 자유롭게 되도록 부착됨과 함께, 상기 브레이크 실린더 장치(101)에 의해 구동됨으로써 한 쌍의 상기 디스크 브레이크 패드(10)에 의해 상기 디스크(103)를 끼워 넣어 브레이크력을 발생시키는 캘리퍼 보디(11)와,
상기 캘리퍼 보디(11)에 대하여 부착되는 한 쌍의 상기 디스크 브레이크 패드(10)
를 구비하고,
상기 디스크 브레이크 패드(10)는,
상기 디스크(103)에서의 마찰 제동면(103a)에 대하여 압박 가능한 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)와, 상기 캘리퍼 보디(11)에 대하여 요동이 자유롭게 유지되는 것이 가능함과 함께 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)를 지지하는 라이닝 지지부(22)를 갖고,
상기 라이닝 지지부(22)에는, 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)를 지지하는 받침대부(23)와, 상기 받침대부(23)에 대하여 일체로 또는 고정되어서 설치되어 상기 캘리퍼 보디(11)로부터의 하중을 상기 받침대부(23)에 전달 가능한 하중 전달부(24a, 24b)가 설치되고,
상기 하중 전달부(24a, 24b)는 상기 받침대부(23)에 대하여 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)가 상기 마찰 제동면(103a)에 압박될 때에 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42; 43; 44)와 상기 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 면압의 크기가 상기 디스크(103)의 회전 중심선의 위치로부터의 상기 디스크(103)의 반경 방향에서의 거리의 크기에 반비례하도록 상기 면압을 발생시키는 하중을 상기 받침대부(23)에 작용 가능한 위치에서, 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 캘리퍼 장치(1).
제5항에 있어서,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)는,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크(103)의 반경 방향에서의 외측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 외주 원호부(25)와,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)에서, 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주를 따라서 원호 형상으로 연장됨과 함께 상기 디스크(103)의 반경 방향에서의 내측의 테두리 부분을 규정하는 부분인 내주 원호부(26)와,
상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)에서, 상기 외주 원호부(25) 및 상기 내주 원호부(26)에 대하여 상기 회전 중심선을 중심으로 하는 원주 방향에서의 양측의 테두리 부분을 각각 규정함과 함께, 상기 디스크(103)의 반경 방향을 따라서 직선상으로 연장되는 부분인 한 쌍의 직선부(27a, 27b)
에 의하여 둘러싸이는 영역에 걸쳐 넓어지도록 설치 가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 캘리퍼 장치(1).
제6항에 있어서,
상기 하중 전달부(24a, 24b)는 상기 캘리퍼 보디(11)에 대하여 요동축(16)을 개재하여 요동이 자유롭게 부착되며,
상기 요동축(16)은 상기 라이닝 지지부(22)에 대하여 상기 라이닝 부재(21; 40; 41; 42)와 상기 마찰 제동면(103a)의 사이에서 발생하는 상기 면압을 발생시키는 하중의 중심이 작용하는 하중 중심 위치를 통하여 상기 마찰 제동면(103a)에 수직인 방향에 대하여 교차함과 함께 상기 디스크(103)의 반경 방향에 수직이면서 상기 마찰 제동면(103a)에 평행한 방향을 따라서 연장되도록, 상기 하중 전달부(24a, 24b)에서 설치 가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 캘리퍼 장치(1).