JP2008309319A - Brake lining and disk brake for railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にアルミニウム基複合材製ブレーキディスクとブレーキライニングとの摩擦による熱エネルギーを効果的に分散して、両者の耐久性を向上させることが可能な鉄道車両用ブレーキライニングと、このブレーキライニングを備えたディスクブレーキに関するものである。 The present invention particularly relates to a brake lining for a railway vehicle that can effectively disperse thermal energy due to friction between an aluminum matrix composite brake disc and a brake lining, thereby improving the durability of both, and the brake lining. It is related with the disc brake provided with.
鉄道車両や自動車及び自動二輪車等の陸上輸送機械においては、車両の高速化や大型化に伴い、その制動装置としてディスクブレーキが多用されるようになってきている。 In land transport machines such as railway vehicles, automobiles, and motorcycles, disk brakes are increasingly used as braking devices with the increase in speed and size of vehicles.
ディスクブレーキとは、ブレーキディスクとブレーキライニングとの摩擦により制動力を得る装置で、車軸又は車輪に取付けたブレーキディスクの摺動面に、ブレーキキャリパによってブレーキライニングを押付けることで制動力を得、車軸又は車輪の回転を制動して車両の速度を制御する。 The disc brake is a device that obtains braking force by friction between the brake disc and the brake lining, and obtains braking force by pressing the brake lining against the sliding surface of the brake disc attached to the axle or wheel by the brake caliper. The speed of the vehicle is controlled by braking the rotation of the axle or wheel.
その際、ブレーキライニングとブレーキディスクの接触面は、摩擦熱によって温度が上昇するが、より高速或いはより車両重量が大きいほどブレーキ負荷が大きくなって接触面での温度は高くなる傾向にある。 At that time, the temperature of the contact surface between the brake lining and the brake disc rises due to frictional heat, but the brake load increases and the temperature at the contact surface tends to increase as the vehicle speed increases or the vehicle weight increases.
従来型の鉄道車両用ディスクブレーキとして、図4にブレーキライニングおよびブレーキディスクを示す。図4(a)はブレーキライニングを摩擦部材側からみた平面図、図4(b)は(a)図のA−B断面図である。 FIG. 4 shows a brake lining and a brake disc as a conventional disc brake for a railway vehicle. 4A is a plan view of the brake lining as viewed from the friction member side, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.
ブレーキライニング1は、ブレーキディスク2の摺動面2aと接触する摩擦部材1aを、図示省略したリベットによって裏板1bに取付けた構成である。このブレーキライニング1は、ブレーキキャリパ(図示省略)に取付けられている。
The
ブレーキキャリパは、ブレーキライニング1をブレーキディスク2に押付けて制動力を得るための装置であり、油圧式、空圧式などがある。ブレーキキャリパからブレーキライニング1に負荷される押付け力は、取付け部の構造上、ブレーキライニング1の全体に作用せず、ある特定の部分に集中して作用する。例えば油圧式キャリパの場合は、図4に示すように押付け荷重の中心位置3が2箇所存在し、空圧式キャリパの場合でもほぼ同じ位置に押付け荷重が負荷される。
The brake caliper is a device for obtaining a braking force by pressing the
前記のように、従来のディスクブレーキでは、その構造のため、ブレーキキャリパからの押付け力がブレーキライニング1の一部分にのみ作用する。このため、ブレーキライニング1とブレーキディスク2の接触面では、接触面圧の高い部分と低い部分の差が大きくなり、ブレーキキャリパからの押付け力が作用する直下では、ブレーキライニング1とブレーキディスク2の接触面圧が高くなる傾向にある。
As described above, in the conventional disc brake, the pressing force from the brake caliper acts only on a part of the
接触面圧の高い部分では、摩擦による熱エネルギーがより多く発生するため、特に新幹線などの高速車両においては、ブレーキ操作中の温度上昇が過大となる可能性がある。接触面圧が高くなって温度が上昇すると、ブレーキディスク2の熱変形、き裂の発生、ブレーキライニング1とブレーキディスク2の摩耗量増加などの原因となり得る。従って、ブレーキライニング1とブレーキディスク2の耐久性を確保するためには、ブレーキ操作中の両者の摩擦による熱エネルギーを効率良く分散することが重要である。
In the portion where the contact surface pressure is high, more heat energy is generated due to friction, and particularly in a high-speed vehicle such as a Shinkansen, there is a possibility that the temperature rise during the brake operation becomes excessive. When the contact surface pressure increases and the temperature rises, it may cause thermal deformation of the
特に近年、車両の高速化とともに様々なブレーキディスクが用いられる傾向にある。
例えば特許文献1には、アルミニウム基複合材製のブレーキディスクが開示されている。
For example,
しかしながら、アルミニウムは熱伝導率が高く、摩擦による熱エネルギーの分布によっては、ブレーキディスクの最高温度が大きく変化するので、従来の鍛鋼製のものより摩擦による熱エネルギーをより効果的に分散する必要がある。 However, aluminum has a high thermal conductivity, and depending on the distribution of thermal energy due to friction, the maximum temperature of the brake disc varies greatly, so it is necessary to disperse the thermal energy due to friction more effectively than that of conventional forged steel. is there.
このブレーキディスクとブレーキライニングの耐久性向上を目的として、特許文献2が提案されている。この特許文献2は、摩擦部材を複数個に分割し、ブレーキキャリパからの押付け力を、それぞれの摩擦部材に均等に負荷する構造により、ブレーキライニングとブレーキディスクの接触面圧を低減するものである。
しかしながら、この特許文献2の方法では、ブレーキディスクの厚さが厚く熱容量の大きい部分と、厚さが薄く熱容量の小さい部分に、同じ熱エネルギーが与えられることになる。したがって、アルミニウム基複合材製ブレーキディスクのように熱伝導率の高いブレーキディスクでは、熱容量の小さい部分の温度が上昇してしまうことになる。つまり、特許文献2の技術では、アルミニウム基複合材製ブレーキディスクの温度上昇を抑制可能な熱エネルギー分布を必ずしも実現できるものではない。
However, in the method of
本発明が解決しようとする問題点は、アルミニウム基複合材製ブレーキディスクの場合、従来の技術では、摩擦による熱エネルギーを効果的に分散して、ブレーキディスクとブレーキライニングの耐久性を向上することが難しいという点である。 The problem to be solved by the present invention is that, in the case of a brake disc made of an aluminum-based composite material, the conventional technology effectively distributes the thermal energy due to friction to improve the durability of the brake disc and brake lining. Is difficult.
本発明の鉄道車両用ブレーキライニングは、
摺動面より内周側に締結孔を備え、当該締結孔部にて車軸に取付けたディスク体又は車輪にボルト締結されるアルミニウム基複合材製ブレーキディスクの前記摺動面に、ブレーキキャリパによって押付けられる鉄道車両用ブレーキライニングであって、
ブレーキディスクの前記摺動面に押付けられる摩擦部材と、
前記ブレーキキャリパに取付けられ、前記摩擦部材を支持する裏板を備え、
前記摩擦部材は、
前記ブレーキディスクの半径方向に2個以上に分割配置され、
ブレーキキャリパからブレーキライニングに作用する押付け荷重が、前記半径方向に分割された摩擦部材の、外周側に比べて内周側の方が大きくなるようにしたことを最も主要な特徴としている。
The brake lining for railway vehicles of the present invention is
A fastening hole is provided on the inner peripheral side of the sliding surface, and is pressed by the brake caliper on the sliding surface of the disc body attached to the axle at the fastening hole portion or the aluminum-based composite brake disc that is bolted to the wheel. A railway vehicle brake lining,
A friction member pressed against the sliding surface of the brake disc;
A back plate attached to the brake caliper and supporting the friction member;
The friction member is
It is divided into two or more pieces in the radial direction of the brake disc,
The most important feature is that the pressing load acting on the brake lining from the brake caliper is larger on the inner circumferential side of the friction member divided in the radial direction than on the outer circumferential side.
本発明の鉄道車両用ブレーキライニングは、厚さが厚く熱容量の大きい部分に摩擦による熱エネルギーをより多く与えることにより、ブレーキ操作中の摩擦による熱エネルギーを効果的に分散させることができる。 The brake lining for a railway vehicle according to the present invention can effectively disperse the thermal energy due to friction during brake operation by giving more thermal energy due to friction to a portion having a large thickness and a large heat capacity.
本発明の鉄道車両用ブレーキライニングにおいて、ブレーキキャリパからブレーキライニングに作用する押付け荷重が、ブレーキディスクの半径方向に分割された摩擦部材の、外周側に比べて内周側の方が大きくなるようにするには、
例えばブレーキディスクの摺動面の半径方向長さをT、ブレーキキャリパからブレーキライニングに作用する押付け荷重の中心位置と、ブレーキディスクの摺動面の最内周位置との距離をPとした場合に、P/Tを0.20〜0.47となるように構成すれば良い。
In the brake lining for a railway vehicle of the present invention, the pressing load acting on the brake lining from the brake caliper is larger on the inner peripheral side than on the outer peripheral side of the friction member divided in the radial direction of the brake disc. to do so,
For example, when the radial length of the sliding surface of the brake disk is T, and the distance between the center position of the pressing load acting on the brake lining from the brake caliper and the innermost peripheral position of the sliding surface of the brake disk is P. , P / T may be configured to be 0.20 to 0.47.
その際、さらに、前記分割された摩擦部材のうち、ブレーキディスクの内周側と相対する位置に配置した摩擦部材の半径方向中央線と、ブレーキディスクの摺動面の最内周位置との距離をMとした場合に、M/Tが0.2〜0.3となるように構成すれば、より効果的に分散させることができる。 At that time, among the divided friction members, the distance between the radial center line of the friction member disposed at a position facing the inner peripheral side of the brake disc and the innermost peripheral position of the sliding surface of the brake disc If M is set so that M / T is 0.2 to 0.3, M can be more effectively dispersed.
本発明の鉄道車両用ブレーキライニングにおいて、前記摩擦部材が、ブレーキディスクの周方向にも2個以上に分割配置されている場合は、摩擦部材の接触面圧が局所的に大きくなるのをさらに効果的に避けることができる。 In the brake lining for a railway vehicle of the present invention, when the friction member is divided and arranged in two or more in the circumferential direction of the brake disc, it is further effective that the contact surface pressure of the friction member is locally increased. Can be avoided.
本発明の鉄道車両用ディスクブレーキは、
摺動面より内周側に締結孔を備え、当該締結孔部にて車軸に取付けたディスク体又は車輪にボルト締結されるアルミニウム基複合材製ブレーキディスクと、
ブレーキキャリパに取付けられた前記本発明の鉄道車両用ブレーキライニングを備えたことを最も主要な特徴としている。
The disc brake for railway vehicles of the present invention is
A brake disc made of an aluminum-based composite material provided with a fastening hole on the inner peripheral side from the sliding surface, and a bolt attached to a disc body or a wheel attached to the axle at the fastening hole portion;
The most important feature is that the brake lining for a railway vehicle of the present invention attached to a brake caliper is provided.
本発明の鉄道車両用ディスクブレーキでは、ブレーキ操作中の摩擦によって発生する熱エネルギーを均等に分散させることができるので、アルミニウム基複合材製ブレーキディスク、ブレーキライニングとも十分な耐久性確保が可能になる。 In the railway vehicle disc brake of the present invention, heat energy generated by friction during brake operation can be evenly distributed, so that sufficient durability can be ensured for both the brake disc and the brake lining made of an aluminum-based composite material. .
本発明により、ブレーキ操作中の摩擦によって発生する熱エネルギーが均等に分散して熱伝導率の高いアルミニウム基複合材製ブレーキディスクの最高温度が効果的に低減されるので、ブレーキディスクの熱変形及びき裂の発生を軽減できる。 According to the present invention, the thermal energy generated by friction during brake operation is evenly distributed and the maximum temperature of the aluminum-based composite brake disc having a high thermal conductivity is effectively reduced. The occurrence of cracks can be reduced.
さらに、ブレーキライニングとブレーキディスクの接触面圧が低減するので、ブレーキライニングとブレーキディスクの摩耗を軽減することが可能となる。 Furthermore, since the contact surface pressure between the brake lining and the brake disc is reduced, wear of the brake lining and the brake disc can be reduced.
これにより、ブレーキライニングとアルミニウム基複合材製ブレーキディスクの耐久性が向上し、鉄道車両の高速化、大型化に対応することができる。 As a result, the durability of the brake lining and the brake disc made of the aluminum-based composite material is improved, and it is possible to cope with the increase in speed and size of the railway vehicle.
以下、本発明の着想から課題解決に至るまでの過程と共に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described together with the process from the idea of the present invention to the solution of the problem.
アルミニウム基複合材のように熱伝導率の高い材料で製作したブレーキディスクでは、熱容量の大きい部分(板厚の厚い部分)に摩擦による熱エネルギーが大きくなるようにすると、ブレーキ操作中のブレーキディスク温度を効果的に下げることが可能である。 In brake discs made of a material with high thermal conductivity such as aluminum matrix composite, if the thermal energy due to friction is increased in the part with large heat capacity (thick part), the brake disk temperature during brake operation Can be effectively reduced.
特に車輪の側面に取付けるブレーキディスク(側ディスク)の場合、形状の制約から外周部の厚さが薄くなって熱容量が小さくなるので、内周部で熱エネルギーが大きくなるようにするとよい。 In particular, in the case of a brake disc (side disc) attached to the side surface of the wheel, the thickness of the outer peripheral portion is reduced due to shape restrictions and the heat capacity is reduced. Therefore, it is preferable to increase the heat energy at the inner peripheral portion.
また、車軸に取付けたディスク体に締結されるブレーキディスク(軸マウントディスク)のように、形状の制約を受けない場合でも、内周側より外周側の方が回転中の周速が速いので、ブレーキディスクとブレーキライニングの接触面圧が同じ場合、外周部の熱エネルギーの方が大きくなる傾向にある。 Also, even when there is no shape restriction, such as a brake disc (shaft mount disc) fastened to the disc body attached to the axle, the peripheral speed during rotation is faster on the outer peripheral side than on the inner peripheral side, When the contact surface pressure between the brake disc and the brake lining is the same, the thermal energy of the outer peripheral portion tends to be larger.
以上のことから、外周部に比べて内周部の接触面圧を意図的に大きくすると、ブレーキ中のブレーキディスク温度を低減できると考えられる。但し、特定の部分の熱エネルギーが大きくなり過ぎると、逆に当該特定の部分の温度が上昇し過ぎてしまう。 From the above, it is considered that the brake disk temperature during braking can be reduced by intentionally increasing the contact surface pressure of the inner peripheral portion as compared with the outer peripheral portion. However, if the thermal energy of a specific part becomes too large, the temperature of the specific part will increase excessively.
従って、ある程度熱エネルギーを分散できるように、ブレーキライニングの摩擦部材の配置や、ブレーキキャリパからブレーキライニングに負荷される押付け位置を検討する必要がある。また、ブレーキディスクの熱変形に対して摩擦部材が追従して動くような構造も効果的である。 Therefore, it is necessary to consider the arrangement of the friction member of the brake lining and the pressing position loaded on the brake lining from the brake caliper so that the thermal energy can be dispersed to some extent. A structure in which the friction member moves following the thermal deformation of the brake disk is also effective.
以上の考え方を基に、ブレーキ操作中のブレーキディスクとブレーキライニングの摩擦による熱エネルギーを評価するために、発明者らは有限要素解析を行った。 Based on the above concept, the inventors conducted a finite element analysis in order to evaluate the thermal energy due to friction between the brake disc and the brake lining during brake operation.
有限要素解析では、ブレーキライニングとブレーキディスクを弾性体でモデル化し、ブレーキライニングの背面側から、ブレーキキャリパからの押付け力相当の荷重を与えた。その際、ブレーキライニングに負荷する押付け位置を変化させた。 In the finite element analysis, the brake lining and brake disc were modeled with elastic bodies, and a load equivalent to the pressing force from the brake caliper was applied from the back side of the brake lining. At that time, the pressing position applied to the brake lining was changed.
図1は有限要素解析を行った発明例のブレーキライニングを説明する図で、(a)はブレーキライニングを摩擦部材側からみた平面図、(b)は(a)図のA−B断面図である。 1A and 1B are diagrams for explaining a brake lining of an example of an invention in which finite element analysis is performed. FIG. 1A is a plan view of the brake lining as viewed from the friction member side, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AB in FIG. is there.
この発明例のブレーキライニング1の構造を、以下のように定義する。
・ブレーキキャリパからの押付け位置
ブレーキディスク2の摺動面2aの半径方向長さをT、ブレーキキャリパからブレーキライニング1に作用する押付け荷重の中心位置3と、ブレーキディスク2の摺動面2aの最内周位置との距離をPとする。
The structure of the
・ Pressing position from the brake caliper The length of the sliding surface 2a of the
・摩擦部材1aa,1abの配置位置
裏板1bの、ブレーキディスク2の内周側と相対する位置に配置する摩擦部材1aaの半径方向中央線4と、ブレーキディスク2の摺動面2aの最内周位置との距離Mを35mmとした。
Arrangement position of the friction members 1aa and 1ab The
また、裏板1bの、ブレーキディスク2の外周側と相対する位置には、前記内周側との相対位置に配置した摩擦部材1aaと、ブレーキディスク2の摺動面2aの半径方向中央線5と線対称となるように、摩擦部材1abを配置した。
Further, at the position of the
・摩擦部材1aa,1abの大きさと個数
摩擦部材1aa,1abの半径方向長さLを50mmとした。また、摩擦部材1aa,1abの半径方向における分割数を2、周方向における分割数は、内周側を5、外周側を7とした。
-Size and number of friction members 1aa, 1ab The length L in the radial direction of the friction members 1aa, 1ab was set to 50 mm. Further, the number of divisions in the radial direction of the friction members 1aa and 1ab is 2, and the number of divisions in the circumferential direction is 5 on the inner peripheral side and 7 on the outer peripheral side.
・摩擦部材1aa,1abの裏板1bへの取付け構造
摩擦部材1aa,1abと裏板1bの間に、ばね部品1c(皿ばね、あるいは半径方向にアーチ型の板ばね)を挿入する。
A structure for attaching the friction members 1aa, 1ab to the
上記した構造の発明例のブレーキライニング1を、下記表1に示した各種寸法について有限要素解析を行った。また、比較として従来型のブレーキライニングや、摺動面全体にほぼ均等に入熱されるブレーキライニングについても有限要素解析を行った。これらの比較例ではアルミニウム基複合材製のブレーキディスクだけでなく、鍛鋼製のブレーキディスクも対象とした。なお、ブレーキディスクのモデルは、摺動部より内周側でボルト締結する構造のブレーキディスクを想定した。
The
有限要素解析を行った発明例及び比較例は、共通して新幹線用のブレーキライニング1を対象とし、ブレーキライニング1の長手方向長さは400mm、幅方向長さは130mmとした。ブレーキライニング1を構成する材料は、裏板1bが鉄鋼材料、摩擦部材1a,1aa,1abは銅焼結合金とした。また、ブレーキ条件は、300km/hからの非常ブレーキ相当で、押付け力は20kNとした。
The invention example and the comparative example in which the finite element analysis was performed commonly target the
有限要素解析に使用したブレーキディスク2は、アルミニウム基複合材製、鍛鋼製ともに内径が310mm、外径が720mmであり、ブレーキライニング1と接触する摺動面2aの内径は465mm、外径は720mmである。なお、それより内周側はボルト締結するための領域である。ブレーキディスク2の摺動面2aにおける最も厚さが薄い位置(最薄位置)は最外周位置、この最薄位置に対して最も遠くなる位置は摺動面2aの最内周位置であり、両者の距離Tは127.5mmである。
The
本発明の目的は、ブレーキディスク2とブレーキライニング1の耐久性を向上させることにある。
An object of the present invention is to improve the durability of the
そこで、発明者らは、有限要素解析で求めた発明例と比較例のブレーキライニング1とブレーキディスク2の接触面圧分布から、摩擦による単位面積あたりの平均的な熱エネルギーを算出し、そのときのブレーキディスク2の最高温度を評価した。またブレーキディスク2とブレーキライニング1の摩耗は、両者の接触面圧と相関があるため、ブレーキ操作中の最大接触面圧を評価した。ブレーキディスク2とブレーキライニング1の耐久性は、ブレーキディスク2の最高温度が低く、最大接触面圧が小さいほど向上する。特に、耐久性に大きく影響するブレーキディスク2の熱変形やき裂の発生を軽減するため、ブレーキディスク2の最高温度を抑制することが重要である。
Therefore, the inventors calculate the average thermal energy per unit area due to friction from the contact surface pressure distribution of the
下記表2に、発明例と比較例のブレーキディスク2の最高温度、最大接触面圧をそれぞれ示す。
Table 2 below shows the maximum temperature and the maximum contact surface pressure of the
表2より、外周側の押付け荷重が大きくなる比較例11、従来型のブレーキライニングである比較例12、さらに摺動面全体にほぼ均等に入熱される比較例13と比べ、発明例はいずれもブレーキディスクの最高温度が低くなって、ブレーキディスクの熱変形やき裂の発生が軽減され、耐久性が向上することが分かる。さらに発明例では、最大接触面圧も従来型のブレーキライニングである比較例12より低く、ブレーキライニングとブレーキディスクの摩耗を軽減することが可能となる。 From Table 2, all of the invention examples are compared with Comparative Example 11 in which the pressing load on the outer peripheral side is increased, Comparative Example 12 which is a conventional brake lining, and Comparative Example 13 in which heat is input almost evenly over the entire sliding surface. It can be seen that the maximum temperature of the brake disc is lowered, the occurrence of thermal deformation and cracking of the brake disc is reduced, and durability is improved. Further, in the inventive example, the maximum contact surface pressure is also lower than that of the comparative example 12 which is a conventional brake lining, and it becomes possible to reduce the wear of the brake lining and the brake disc.
また表2の比較例14〜19の結果に示されるように、熱伝導率が比較的低い鍛鋼製ブレーキディスクに対しては、発明例と同様に押付け位置を変化させてもブレーキディスクの最高温度に大きく影響しないことが分かる。 Further, as shown in the results of Comparative Examples 14 to 19 in Table 2, for the forged steel brake disk having a relatively low thermal conductivity, the maximum temperature of the brake disk can be changed even if the pressing position is changed as in the invention example. It can be seen that there is no significant effect on
図2に、発明例1〜5(●印)および比較例11(○印)について、ブレーキディスクの最高温度とP/Tの関係を示す。アルミニウム基複合材は温度が400℃を超えると強度が大きく低下するため、ブレーキディスクの耐久性を確保するのが難しくなる。したがって、図2より、P/Tが0.20〜0.47の場合に、ブレーキディスクの最高温度は400℃より低減できること、特にP/Tが0.3〜0.4でその効果が大きくなることが分かる。 FIG. 2 shows the relationship between the maximum brake disc temperature and P / T for Invention Examples 1 to 5 (circles) and Comparative Example 11 (circles). Since the strength of the aluminum-based composite material greatly decreases when the temperature exceeds 400 ° C., it is difficult to ensure the durability of the brake disc. Therefore, it can be seen from FIG. 2 that when P / T is 0.20 to 0.47, the maximum temperature of the brake disk can be reduced from 400 ° C., particularly when P / T is 0.3 to 0.4. I understand that
本発明は、発明者らが行った上記の有限要素解析より得られた結果に基づいてなされたもので、摺動面2aの内周側に締結孔を備え、熱伝導率の高いアルミニウム基複合材を用いたブレーキディスク2に押し付ける本発明のブレーキライニング1は以下のように構成される。
The present invention was made on the basis of the results obtained from the above finite element analysis performed by the inventors. The aluminum base composite having a fastening hole on the inner peripheral side of the sliding surface 2a and having a high thermal conductivity. The
すなわち、本発明の鉄道車両用ブレーキライニング1は、前記ブレーキディスク2の摺動面2aに押付ける摩擦部材と、ブレーキキャリパに取付けられて前記摩擦部材を支持する裏板1bを備えている。
That is, the
そして、本発明では、このうちの摩擦部材を、前記ブレーキディスク2の半径方向に、2個以上に分割配置し、ブレーキキャリパからブレーキライニング1に作用する押付け荷重が、前記分割した摩擦部材の、外周側に比べて内周側の方が大きくなるようにしている。
In the present invention, the friction member is divided into two or more in the radial direction of the
具体的には、ブレーキディスク2の半径方向に、2個以上に分割配置する摩擦部材は、例えば以下のように構成し、配置する。
Specifically, the friction member divided and arranged in two or more in the radial direction of the
・ブレーキキャリパからの押付け位置
ブレーキディスク2の摺動面2aの半径方向長さTと、ブレーキキャリパからブレーキライニング1に作用する押付け荷重の中心位置3と、ブレーキディスク2の摺動面2aの最内周位置との距離Pとの比P/Tを0.20〜0.47、好ましくは0.3〜0.4とする。
-Pressing position from the brake caliper The radial length T of the sliding surface 2a of the
P/Tがこの範囲内となるようにすることにより、ブレーキディスク2の熱容量の大きい内周側に確実に熱エネルギーが与えられ、ブレーキディスク2の温度を低減することができる。
By making P / T within this range, heat energy is reliably given to the inner peripheral side of the
この押付け荷重の中心位置3は、周方向に2箇所以上あることが好ましく、その場合、同じ半径上の均等位置にあることが好ましい。
The
また、押付け荷重の中心位置3は、図3に示すように、半径方向に複数個あってもよい。この場合の押付け荷重の中心位置3と、ブレーキディスク2の摺動面2aの最内周位置との距離Pは、次のように定義される。
Further, there may be a plurality of
例えば押付け荷重の中心位置3がk個ある場合(図3ではk=6)、各中心位置とブレーキディスク2の摺動面2aの最内周位置との距離をPi、各中心位置3での荷重の値をQiとすると、P、Pi、Qiの間には次の数式1の関係が成立つ。
For example, when there are k center positions 3 of the pressing load (k = 6 in FIG. 3), the distance between each center position and the innermost peripheral position of the sliding surface 2a of the
したがって、上記数式1で求めたPを、Tで除したP/Tが0.5より小さければ、外周側に比べ内周側の方が押付け荷重は大きくなり、ブレーキディスク2の温度を低減することが可能となる。
Therefore, if P / T obtained by dividing P obtained by
・摩擦部材の配置
熱容量の大きいブレーキディスク2の摺動面2aの内周側に大きな熱エネルギーを与えるためには、内周側に配置する摩擦部材の位置を考慮する必要がある。このとき内周側に配置する摩擦部材1aaの半径方向中央線4と、ブレーキディスク2の摺動面2aの最内周位置との距離をMとすると、確実にブレーキディスク2の摺動面2aの内周側に熱エネルギーを強く与えるには、M/Tを0.2〜0.3とするのが好ましい。
-Arrangement of friction member In order to give a large thermal energy to the inner peripheral side of the sliding surface 2a of the
すなわち、M/Tが0.2未満になると、極端に内周側に大きな熱エネルギーが与えられ過ぎて、ブレーキディスク2の内周側の温度が上昇し過ぎてしまうおそれがある。また、M/Tが0.3を超えると、ブレーキディスク2の摺動面2aの内周側に熱エネルギーを強く与えることができなくなる可能性があるからである。
That is, if M / T is less than 0.2, excessively large heat energy is applied to the inner peripheral side, and the temperature on the inner peripheral side of the
この場合、ブレーキディスク2の摺動面2aの半径方向中央線に対して対称となるように外周側の摩擦部材1abを配置するのがよい。また、周方向にも複数個配置するのが好ましい。
In this case, the outer peripheral friction member 1ab is preferably arranged so as to be symmetric with respect to the radial center line of the sliding surface 2a of the
・摩擦部材の大きさ
摩擦部材1aa,1abが小さ過ぎると、ブレーキディスク2との接触領域を十分に確保できないので、摩擦部材1aa,1abの半径方向長さLは40mm以上とすることが好ましい。また、摩擦部材1aa,1abの周方向長さは、半径方向長さLとほぼ等しくなるようにするのが好ましい。
-Size of friction member Since the contact area with the
・摩擦部材を裏板に取付ける構造
摩擦部材1aa,1abがブレーキディスク2の変形に追従して動くためには、摩擦部材1aa,1abと裏板1bの間に皿ばねあるいは半径方向にアーチ型の板ばね等のばね部品1cを挿入するのが良い。また摩擦部材1aa,1abが十分に動くためには、そのばね定数を6〜12kN/mmとするのが好ましい。ばね定数が6kN/mmより小さいと、ばねの耐久性を十分に確保できず、12kN/mmより大きいと摩擦部材が十分に動くことができない。さらに好ましくは、ばね定数を8〜10kN/mmとするのがよい。
A structure in which the friction member is attached to the back plate In order for the friction members 1aa and 1ab to move following the deformation of the
なお、本発明のブレーキライニング1の摩擦部材1aa,1abには、一般的に使用される焼結系材料、樹脂系材料が適用できる。
また、前記ブレーキディスク2と、ブレーキキャリパに取付けられた本発明のブレーキライニング1を備えた本発明の鉄道車両用ディスクブレーキに適用するブレーキキャリパは、油圧式、空圧式など様々な方式が適用可能である。
Note that generally used sintered materials and resin materials can be applied to the friction members 1aa and 1ab of the
In addition, the brake caliper applied to the railway vehicle disc brake of the present invention having the
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above example, and it goes without saying that the embodiments may be changed as appropriate within the scope of the technical idea described in each claim.
以上の本発明は、鉄道車両用のブレーキディスクに限らず、自動車や自動二輪車等のブレーキディスクであっても適用できる。 The present invention described above is not limited to a brake disk for a railway vehicle, but can be applied to a brake disk for an automobile, a motorcycle, or the like.
1 ブレーキライニング
1a,1aa,1ab 摩擦部材
1b 裏板
1c ばね部材
2 ブレーキディスク
2a 摺動面
3 押付け荷重の中心位置
4 内周側摩擦部材の半径方向中央線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ブレーキディスクの前記摺動面に押付けられる摩擦部材と、
前記ブレーキキャリパに取付けられ、前記摩擦部材を支持する裏板を備え、
前記摩擦部材は、
前記ブレーキディスクの半径方向に2個以上に分割配置され、
ブレーキキャリパからブレーキライニングに作用する押付け荷重が、前記半径方向に分割された摩擦部材の、外周側に比べて内周側の方が大きくなるようにしたことを特徴とする鉄道車両用ブレーキライニング。 A fastening hole is provided on the inner peripheral side of the sliding surface, and is pressed by the brake caliper on the sliding surface of the disc body attached to the axle at the fastening hole portion or the aluminum-based composite brake disc that is bolted to the wheel. A railway vehicle brake lining,
A friction member pressed against the sliding surface of the brake disc;
A back plate attached to the brake caliper and supporting the friction member;
The friction member is
It is divided into two or more pieces in the radial direction of the brake disc,
A brake lining for a railway vehicle, wherein a pressing load acting on a brake lining from a brake caliper is larger on an inner peripheral side of the friction member divided in the radial direction than on an outer peripheral side.
ブレーキキャリパからブレーキライニングに作用する押付け荷重の中心位置と、ブレーキディスクの摺動面の最内周位置との距離をPとした場合に、
P/Tが0.20〜0.47となるように構成することで、ブレーキキャリパからブレーキライニングに作用する押付け荷重が、前記半径方向に分割された摩擦部材の、外周側に比べて内周側の方が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用ブレーキライニング。 The radial length of the sliding surface of the brake disc is T,
When the distance between the center position of the pressing load acting on the brake lining from the brake caliper and the innermost peripheral position of the sliding surface of the brake disk is P,
By configuring so that P / T is 0.20 to 0.47, the pressing load acting on the brake lining from the brake caliper is larger on the inner circumference than on the outer circumference side of the friction member divided in the radial direction. 2. The brake lining for a railway vehicle according to claim 1, wherein the side is made larger.
M/Tが0.2〜0.3となるように構成したことを特徴とする請求項2に記載の鉄道車両用ブレーキライニング。 When the distance between the center line in the radial direction of the friction member arranged at a position facing the inner peripheral side of the brake disc and the innermost peripheral position of the sliding surface of the brake disc among the divided friction members is M In addition,
The brake lining for a railway vehicle according to claim 2, wherein the M / T is configured to be 0.2 to 0.3.
ブレーキディスクの周方向にも2個以上に分割配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の鉄道車両用ブレーキライニング。 The friction member is
The brake lining for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the brake lining is divided into two or more pieces in a circumferential direction of the brake disc.
ブレーキキャリパに取付けられた請求項1〜4の何れかに記載のブレーキライニングを備えたことを特徴とする鉄道車両用ディスクブレーキ。 A brake disc made of an aluminum-based composite material provided with a fastening hole on the inner peripheral side from the sliding surface, and a bolt attached to a disc body or a wheel attached to the axle at the fastening hole portion;
A disc brake for a railway vehicle, comprising the brake lining according to any one of claims 1 to 4 attached to a brake caliper.
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