JP2008138781A - ブレーキパッドとそのパッドのライニングの研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両用ディスクブレーキなどに採用されるブレーキパッドの面圧分布の均一化を図れるようにすること、及び、その目的を簡素かつ部品数の少ない構造で実現できるようにすることを課題としている。
【解決手段】ディスクロータに摺接させるライニング６を支持部材５に取り付け、支持部材５の中央部に設けた取り付け部８をパッド裏板２に取り付ける。また、パッド裏板２に対する支持部材５の取り付け部８近傍において支持部材５とライニング６との間に空間１１を設け、支持部材５に対するライニング６の取り付けをライニング６の外周側で行ってブレーキ作動時のライニング６の押圧がライニングの外周側でなされるようにした。
【選択図】図２

Description

この発明は、鉄道車両用に代表される大型のディスクブレーキ、中でも負荷の大きい高速鉄道用ディスクブレーキなどに採用するのに適したブレーキパッドとそのパッドのライニングの研磨方法に関する。

鉄道車両用のディスクブレーキで、ディスクロータに押圧される大型ブレーキパッドの面圧（単位面積当たりの押し付け圧）分布を均一化するために、ライニング（摩擦材）を複数に分割してパッド裏板に取り付けるものがある（下記特許文献１、２参照）。

上記特許文献１は、基板（パッド裏板）に対してライニングを傾き変位可能に取り付け、そのライニングと基板との間にライニングの傾き変位を許容しつつ、基板に近づく方向へのライニングの移動を可能にする弾性部材を設けてその弾性部材でライニングの必要が無いときの傾き変位を止める構造を開示している。

また、特許文献２は、ひとつの支持プレートに複数のライニングをそれぞれ旋回可能に取り付け、ライニングと支持プレートに貫通させた保持部材をばねで付勢して各ライニングを個々に支持プレートに弾性的に押し付け、さらに、前記支持プレートを支持体（パッド裏板等）で旋回可能に保持し、この支持プレートもライニングと同様にばねで付勢して支持体に弾性的に押し付けつける構造を開示している。

その特許文献１、２は、どちらも、分割したライニングの各々を中央の取り付け部を支点にして揺動可能となし、熱変形などに起因したディスクロータの摩擦面の振れ（面の軸方向の変位や面の傾きの変動）にライニングを追従させて面圧分布の均一化の効果を高めるようにしたものであって、面圧均一化の目的を達成するための手法が共通している。
特開２００６−２０７６２５号公報 特表平１０−５０７２５０号公報

特許文献１、２が開示している構造では、ブレーキ作動時の押圧力がライニング中央の取り付け部を経由してライニングに伝わる。そのために、パッドの面圧がライニングの外周部に比べてライニングの中央部で高まり、外周側は押圧方向とは反対方向に逃げるようにライニングが撓んで面圧が低下する傾向があり、得られる面圧分布の均一化の効果に限界がある。

また、どちらも、ライニングを揺動可能に保持し、揺動したライニングの姿勢の復元、非制動時のライニングの揺動、傾きの防止をばねの力で行うので、構造の複雑化、部品数の増加、組み立て工数の増加、組み立ての困難性の増加などが避けられず、コスト増となる。

この発明は、ブレーキパッドの面圧分布のより一層の均一化を図れるようにすること、及び、その目的を簡素かつ部品数の少ない構造で実現できるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、ディスクブレーキ用のブレーキパッドを以下のように構成する。具体的には、ディスクロータに摺接させるライニングを支持部材に取り付け、さらに、前記支持部材の中央部をパッド裏板に取り付ける。また、パッド裏板に対する支持部材の取り付け部近傍において前記支持部材とライニングとの間に空間を設け、前記支持部材に対するライニングの取り付けをライニングの外周部において行う。

このブレーキパッドの好ましい形態を以下に列挙する。
（１）前記空間を、ブレーキ作動時の押圧力による前記支持部材の撓みを吸収し得る大きさにしたもの。ここで言う支持部材の撓みとは、軸方向の撓み量であり、前記空間の大きさ（軸方向寸法）は、想定される支持部材の軸方向撓み量の最大値と同等あるいはそれ以上に設定すると好ましい。
（２）前記支持部材を、パッド裏板に対して動かないように固定したもの。
（３）前記空間を外部に連通させる空気通路を、前記ライニングと前記支持部材の少なくとも一方に設けたもの。
（４）前記支持部材とライニングとでセグメントアセンブリを構成してこのセグメントアセンブリをひとつのパッド裏板に複数個取り付けたもの。

なお、（４）の構造のブレーキパッドは、支持部材とライニングとで構成されるセグメントアセンブリをパッド裏板に動かないように固定して複数個取り付け、しかる後、パッド裏板を位置基準にして各セグメントアセンブリのライニングの摩擦面を研磨して各セグメントアセンブリの摩擦面の位置合わせを行う方法でブレーキパッドのライニングの研磨を行うと好ましい。この発明はかかる研磨方法も併せて提供する。

この発明のブレーキパッドは、パッド裏板に対する支持部材の取り付け部近傍において前記支持部材とライニングとの間に空間を設けたので、制動時にパッド裏板から取り付け部経由で支持部材に加えられる押圧力が支持部材からライニングの外周側に伝達される。

支持部材は、押圧力が作用すると取り付け部のある中央部が押圧方向に突き出すように撓むが、取り付け部のある中央部では支持部材とライニングとの間に空間があるため、支持部材からライニングへの押圧力の伝達はなされず、ライニングの押圧が外周側のみで行われる。ライニングはこのように外周側を押圧すると撓み（反り）が抑えられ、そのために、従来に勝る面圧分布均一化の効果が望めるようになる。

また、支持部材とライニングとの間に空間を設けたことによって放熱効果や支持部材とライニングとの間での断熱効果も期待できるようになる。その空間による放熱効果や断熱効果は、ライニングや支持部材に空気通路を設けて前記空間を外部に連通させたものでは特に顕著となる。

また、支持部材とライニングとの間に空間を設け、支持部材をパッド裏板に固定するだけであるので、構造の複雑化、部品数の増加、組み立て工数の増加が回避され、コスト増につながることがない。

前記支持部材とライニングとでセグメントアセンブリを構成してこのセグメントアセンブリをひとつのパッド裏板に複数個取り付けたものは、ライニング分割による面圧均一化の効果も望める。

セグメントアセンブリをひとつのパッド裏板に固定して複数個取り付けたブレーキパッドは、パッド裏板によって各セグメントアセンブリが動かないように保持されるので、各セグメントアセンブリの摩擦面の研磨がし易い。また、パッド裏板を位置基準にしたこの発明の研磨方法での摩擦面の研磨が行えるので、各セグメントアセンブリの摩擦面の位置を高精度に揃えることができ、セグメントアセンブリ間での面圧分布のばらつきが小さく抑えられる。

以下、この発明のブレーキパッドの実施形態を添付図面の図1〜図６に基づいて説明する。図１は、鉄道車両用ディスクブレーキに採用するブレーキパッドの一例である。このブレーキパッド１は、パッド裏板２に複数個のセグメントアセンブリ３を締結部材４で固定して取り付けて構成されている。

セグメントアセンブリ３は、図２に示すように、支持部材５と、ディスクロータＤ（図３参照）に摺接させるライニング６とで構成されている。支持部材５は、軸穴７を中心に形成した取り付け部８を裏面の中央部に有し、また、前面の外周部を除く領域に凹部９を有する。取り付け部８は、支持部材５の裏面から後ろ向きに突出しており、その取り付け部８の突出端がパッド裏板２の前面に突き当てられ、この状態でセグメントアセンブリ３がパッド裏板２に固定される。そのために、取り付け部８よりも外周側では支持部材５の裏面とパッド裏板２との間に隙間１２が形成される。

図１のブレーキパッド１に用いたセグメントアセンブリ３は、正面視形状が円形になっているが、その正面視形状は角形や楕円形状といった任意の形状を選択できる。

締結部材４は、ここではリベットを用いた。そのリベットに代えてボルトなどの他の締結要素を用いても構わない。要は、パッド裏板２に対してセグメントアセンブリ３を固定できればよい。

ライニング６は、一体のライニング裏板６ｂを有するものを用いており、厚み方向に貫通した開口１０を中央に有する。６ａはディスクロータに押し当てる摩擦面である。開口
１０は、締結部材４による締結作業のために設けたが、図４に示すように、締結部材４としてボルトなどを採用し、その締結部材の頭部を支持部材５に予め植えつける構造にすれば、開口１０がなくてもセグメントアセンブリ３をパッド裏板２に固定することができる。開口１０を省くことは摩擦面６ａの面積を増加させることにつながる。

支持部材５とライニング裏板６ｂはいずれも金属で形成されており、例示のブレーキパッドでは、その支持部材５とライニング裏板６ｂがスポット溶接して互いに固定されている。支持部材５とライニング裏板６ｂの相互固定は、リベットやボルトなどの締結要素を用いて行ってもよい。

支持部材５とライニング裏板６ｂとの間には、支持部材５の前面に設けた凹部９によって空間１１が作り出されている。その空間１１は、取り付け部８の近傍、即ち、ライニング６の中央領域に形成され、支持部材５に対するライニング６の取り付けはライニング６の外周部のみにおいて行われた状態になっている。

空間１１は、ブレーキ作動時の押圧力による支持部材５の軸方向撓み量を吸収し得る大きさを持ち、ブレーキ作動時の押圧力によって図３に示すように支持部材５が撓み（一点鎖線が撓む前の状態）、その部材の中央部が押圧方向に突出しても、突出した部分がライニング裏板６ｂに対して面圧分布に影響が出るほどの強い圧力をもって接触する事態が起こらない。空間１１の大きさによっては空間形成部ではライニング６に対する支持部材５の非接触状態が維持され、そのために、パッド裏板２から取り付け部８経由で支持部材５に加えられるブレーキ作動時の押圧力は支持部材５からライニング６の外周側に伝達され、ライニング６の外周側のみが押圧される。

このように、ライニング６の外周側を押圧することでライニングの撓み（反り）が抑えられ、ライニング６の全域が平均的にディスクロータＤに押し付けられるようになってブレーキパッド１の面圧分布が均一化される。これは、空間１１を形成したことによって生じる効果である。この空間１１を設けることでセグメントアセンブリ３をパッド裏板２に固定して構造の簡素化、部品数の削減を図ることも可能になっている。

支持部材５とライニング６との間に設けた空間１１は、放熱性や支持部材とライニング６との間での断熱性を高める働きもする。その空間１１による放熱効果や断熱効果は、空間１１が外部に連通している場合には内外の空気が入れ替わるため特に顕著となる。

図２のセグメントアセンブリ３は、締結部材４による締結作業を行う目的でライニング６に開口１０を設けており、その開口１０が空間１１を外部に連通させる空気通路１３として機能し、より高い放熱効果や断熱効果が望めるものになっている。

支持部材５の外周に、図５に示す切欠き部１４や図６に示す凸部１５などを設ける構造
、或いは、ライニング裏板６ｂに対する支持部材５の固定を周方向に間隔をあけて数箇所で行う構造でも固定部間の非接合部に空気が移動する隙間（この発明では微小隙間も空気通路とみなす）を生じさせて空間１１を外部に連通させることができる。

なお、負荷の大きい高速鉄道用などのディスクブレーキは、摩擦熱によるディスクロータの温度上昇が負荷の小さいディスクブレーキに比べて大きく、過酷な制動がなされたときには特に、ディスクロータの摩擦面が熱で歪んでロータ回転に伴う摩擦面の振れが起こることが考えられる。その振れにライニングの摩擦面を追従させるために、特許文献１、２が開示しているブレーキパッドは、ライニングをパッド裏板に対して揺動可能となしている。

この発明のブレーキパッドも、同様の機能を備えさせると面圧分布のさらなる均一化が図れると考えられる。しかしながら、この発明では、ライニング６はパッド裏板２に固定されて揺動しない。そこで、代替の手法として、ブレーキ装置の信頼性が損なわれない範囲でパッド裏板２や支持部材５の取り付け部８などの剛性を低下させ、その剛性を低下させた部分を弾性変形させることが考えられる。ディスクロータの摩擦面の熱歪は極端に大きくなるものではないので、パッド裏板２や支持部材５を弾性変形させる方法でもライニングを微妙に振れさせてディスクロータの摩擦面に追従させることができる。

なお、この発明は、ライニングが分割されていないブレーキパッドに採用してもその有効性が発揮されるが、ライニングを複数に分割してパッド裏板に装着したブレーキパッドに適用するとライニング分割による面圧分布均一化の効果も得られ、より優れた制動特性の安定化が期待できる。

特許文献１、２が開示しているブレーキパッドは、分割したライニングの各々を揺動可能となしているので、ライニングの摩擦面を研磨するときに位置の基準になるものがなく、研磨作業やライニングの摩擦面の位置揃えが難しいが、この発明のブレーキパッドは、パッド裏板２によって各セグメントアセンブリ３が動かないように保持されるので、各セグメントアセンブリ３の摩擦面の研磨もし易い。また、パッド裏板２を位置基準にしたこの発明の研磨方法での摩擦面の研磨が行え、その方法による研磨で各セグメントアセンブリ３の摩擦面の位置を高精度に揃えることができ、セグメントアセンブリ間での面圧分布のばらつきを小さくすることができる。

この発明のブレーキパッドの実施形態を示す正面図 図１のブレーキパッドに採用したセグメントアセンブリの拡大断面図 図２のセグメントアセンブリをディスクロータに押圧した状態を示す断面図 パッド裏板に対するセグメントアセンブリ取り付けの他の例を示す断面図 （ａ）空間を外部に解放させたセグメントアセンブリの他の例を示す断面図、（ｂ）そのセグメントアセンブリに採用した支持部材の斜視図 （ａ）空間を外部に解放させたセグメントアセンブリのさらに他の例を示す断面図、（ｂ）そのセグメントアセンブリに採用した支持部材の斜視図

符号の説明

１ ブレーキパッド
２ パッド裏板
３ セグメントアセンブリ
４ 締結部材
５ 支持部材
６ ライニング
６ａ 摩擦面
６ｂ ライニング裏板
７ 軸穴
８ 取り付け部
９ 凹部
１０ 開口
１１ 空間
１２ 隙間
１３ 空気通路
１４ 切欠き部
１５ 凸部

Claims (6)

1. ディスクロータ（Ｄ）に摺接させるライニング（６）を支持部材（５）に取り付け、さらに、前記支持部材（５）の中央部をパッド裏板（２）に取り付けて構成されるディスクブレーキ用のブレーキパッドであって、パッド裏板（２）に対する支持部材（５）の取り付け部（８）近傍において前記支持部材（５）とライニング（６）との間に空間（１１）を設け、前記支持部材（５）に対するライニング（６）の取り付けをライニング（６）の外周側で行ったブレーキパッド。
2. 前記空間（１１）を、ブレーキ作動時の押圧力による前記支持部材（５）の撓みを吸収し得る大きさにした請求項１に記載のブレーキパッド。
3. 前記支持部材（５）を、パッド裏板（２）に対して動かないように固定した請求項１又は２に記載のブレーキパッド。
4. 前記空間（１１）を外部に連通させる空気通路（１３）を、前記ライニング（６）と前記支持部材（５）の少なくとも一方に設けた請求項１〜３のいずれかに記載のブレーキパッド。
5. 前記支持部材（５）とライニング（６）とでセグメントアセンブリ（３）を構成してこのセグメントアセンブリ（３）をひとつのパッド裏板（２）に複数個取り付けた請求項１〜４のいずれかに記載のブレーキパッド。
6. ディスクロータ（Ｄ）に摺接させるライニング（６）を支持部材（５）に取り付け、さらに、前記支持部材（５）をパッド裏板（２）に取り付け、パッド裏板（２）に対する支持部材（５）の取り付け部（８）近傍において前記支持部材（５）とライニング（６）との間に空間（１１）を設け、前記支持部材（５）に対するライニング（６）の取り付けをライニング（６）の外周側で行ったディスクブレーキ用パッドのライニング（６）の研磨方法であって、前記支持部材（５）とライニング（６）とで構成されるセグメントアセンブリ（３）を、パッド裏板（２）に動かないように固定して複数個取り付け、しかる後、パッド裏板（２）を位置基準にして各セグメントアセンブリのライニングの摩擦面（６ａ）を研磨して各セグメントアセンブリ（３）の摩擦面（６ａ）の位置合わせを行うことを特徴とするブレーキパッドのライニング研磨方法。

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