特許 6644869 鉄道車両用のブレーキライニングおよびそれを用いた鉄道車両用ディスクブレーキ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6644869

(24)【登録日】2020年1月10日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】鉄道車両用のブレーキライニングおよびそれを用いた鉄道車両用ディスクブレーキ

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/092 20060101AFI20200130BHJP

   B61H 5/00 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   F16D65/092 B

   B61H5/00

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-505839(P2018-505839)

(86)(22)【出願日】2017年3月7日

(86)【国際出願番号】JP2017009055

(87)【国際公開番号】WO2017159465

(87)【国際公開日】20170921

【審査請求日】2018年8月17日

(31)【優先権主張番号】特願2016-54404(P2016-54404)

(32)【優先日】2016年3月17日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2017-12680(P2017-12680)

(32)【優先日】2017年1月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220435

【氏名又は名称】株式会社ファインシンター

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】阪山 由衣子

(72)【発明者】

【氏名】藤本 隆裕

(72)【発明者】

【氏名】加藤 孝憲

(72)【発明者】

【氏名】坂口 篤司

(72)【発明者】

【氏名】市川 雄基

(72)【発明者】

【氏名】中野 武

(72)【発明者】

【氏名】高見 創

(72)【発明者】

【氏名】具嶋 和也

【審査官】 大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１５５１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５１５９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｈ １／００−１５／００

Ｆ１６Ｄ ４９／００−７１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の車輪の車軸と共に回転する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押しつけられる鉄道車両用のブレーキライニングであって、
少なくとも１つの第１の摩擦部材ブロックと、少なくとも１つの第２の摩擦部材ブロックと、複数の締結部材と、前記複数の締結部材のそれぞれに配置されたばね部材と、前記ブレーキキャリパに取り付けられる基板と、を含み、
前記第１の摩擦部材ブロックは、少なくとも１つの第１の摩擦部材と、前記少なくとも１つの第１の摩擦部材の裏面が固着された第１の裏金とを含み、
前記第１の摩擦部材ブロックは、前記ばね部材と前記第１の裏金とを通る２つの前記締結部材によって弾性的に前記基板に締結されており、
前記第１の摩擦部材ブロックに含まれる２つの前記締結部材が前記車軸を中心とする円周に沿って配置されており、
前記第２の摩擦部材ブロックは、少なくとも１つの第２の摩擦部材と、前記少なくとも１つの第２の摩擦部材の裏面が固着された第２の裏金とを含み、
前記第２の摩擦部材ブロックは、前記ばね部材と前記第２の裏金とを通る３つの前記締結部材によって弾性的に前記基板に締結されており、
前記第２の摩擦部材ブロックにおいて両脇に存在する２つの前記締結部材が前記車軸を中心とする円周に沿って配置されている、ブレーキライニング。

【請求項2】

前記少なくとも１つの第１の摩擦部材と前記少なくとも１つの第２の摩擦部材とが同じ摩擦部材である、請求項１に記載のブレーキライニング。

【請求項3】

前記第１の摩擦部材ブロックに含まれる前記第１の摩擦部材の数が２であり、
前記第２の摩擦部材ブロックに含まれる前記第２の摩擦部材の数が３であり、
前記第１の摩擦部材ブロックに含まれる２つの前記第１の摩擦部材のそれぞれの中心部に前記締結部材が配置されており、
前記第２の摩擦部材ブロックに含まれる３つの前記第２の摩擦部材のそれぞれの中心部に前記締結部材が配置されている、請求項１または２に記載のブレーキライニング。

【請求項4】

少なくとも１つの前記第１の摩擦部材ブロックと少なくとも１つの前記第２の摩擦部材ブロックとが、前記車軸を中心とする円の径方向の線を対称軸として線対称に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレーキライニング。

【請求項5】

２つの前記第２の摩擦部材ブロックと、それらを挟むように配置された４つの前記第１の摩擦部材ブロックとが、前記径方向の線を対称軸として線対称に配置されている、請求項４に記載のブレーキライニング。

【請求項6】

前記径方向の外側の中央に１つの前記第２の摩擦部材ブロックが配置され、前記径方向の内側の中央に１つの前記第１の摩擦部材ブロックが配置され、更に、前記外側の前記１つの第２の摩擦部材ブロックを挟むように２つの前記第１の摩擦部材ブロックが配置され、前記内側の前記１つの第１の摩擦部材ブロックを挟むように２つの前記第１の摩擦部材ブロックが配置されている、請求項４に記載のブレーキライニング。

【請求項7】

鉄道車両の車輪の車軸と共に回転するブレーキディスクと、
ブレーキキャリパと、
前記ブレーキキャリパに取り付けられた請求項１〜６のいずれか１項に記載のブレーキライニングとを含む、鉄道車両用ディスクブレーキ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用のブレーキライニング、およびそれを用いた鉄道車両用ディスクブレーキに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、鉄道車両の高速化に伴い、鉄道車両の制動装置にはディスクブレーキが多用されている。ディスクブレーキは、ブレーキディスクとブレーキライニングとの摩擦によって制動力を得る装置である。

【0003】

特許文献１（特開２０１２−２５１５９７号公報）は、ブレーキライニングの一例を開示している。具体的には、特許文献１は、互いに隣接する２個の摩擦部材を一組とし、この一組の摩擦部材の裏金が一体であることを特徴とするブレーキライニングを開示している。特許文献１には、このブレーキライニングによって、「制動中のブレーキライニングとブレーキディスクの接触面圧の均一化と、それらの間の摩擦係数の安定化を両立させるとともに、耐久性と信頼性を向上させることができる。」と記載されている。

【0004】

ディスクブレーキを用いた制動では、ブレーキライニングをブレーキディスクに押し当てたときに、ブレーキディスクが振動してブレーキ鳴きといわれる騒音が発生する場合がある。このブレーキ鳴きは、ブレーキライニングをブレーキディスクに押し付けたときに発生する自励振動によって生じると考えられている。このブレーキ鳴きを抑制するための技術が、従来から開示されている。

【0005】

特許文献２（特開２０１１−２１４６２９号公報）は、摩擦部材と、摩擦部材を支持する裏板とを備えるブレーキライニングを開示している。それらの摩擦部材は、ブレーキディスクの半径方向及び周方向に複数に分割配置される。それぞれの摩擦部材は裏板との間に弾性部材を介在させて支持されている。特許文献２のブレーキライニングでは、ブレーキライニングを台車に設置した状態における、ライニングの鉛直方向中心線Ｈ部に存在する摩擦部材の支持剛性よりも、当該中心線Ｈ部以外の部分に存在する前記摩擦部材の支持剛性を大きくしている。この構成によれば、ブレーキ鳴きが低減されることが特許文献２に記載されている。

【0006】

ディスクブレーキを用いて制動が繰返し行われるとブレーキライニングの摩擦部材が摩耗する。その際、一部の摩擦部材のみが集中的にブレーキディスクと接触して偏摩耗が生じる場合がある。偏摩耗が生じると、ブレーキ性能および摩擦部材の寿命が低下する。そのような偏摩耗を防ぐためには、ブレーキディスクとブレーキライニングとが均一に接触することが好ましい。さらに、ブレーキ鳴きを効果的に抑制できる新たな方法が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−２５１５９７号公報

【特許文献2】特開２０１１−２１４６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記の状況において、本発明は、ブレーキ鳴きおよび偏摩耗を効果的に抑制できるブレーキライニングおよびそれを用いたディスクブレーキを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施形態によるブレーキライニングは、鉄道車両の車輪の車軸と共に回転する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押しつけられる鉄道車両用のブレーキライニングである。このブレーキライニングは、少なくとも１つの第１の摩擦部材ブロックと、少なくとも１つの第２の摩擦部材ブロックと、複数の締結部材と、前記複数の締結部材のそれぞれに配置されたばね部材と、前記ブレーキキャリパに取り付けられる基板と、を含む。前記第１の摩擦部材ブロックは、少なくとも１つの第１の摩擦部材と、前記少なくとも１つの第１の摩擦部材の裏面が固着された第１の裏金とを含む。前記第１の摩擦部材ブロックは、前記ばね部材と前記第１の裏金とを通る２つの前記締結部材によって弾性的に前記基板に締結されている。前記第１の摩擦部材ブロックに含まれる２つの前記締結部材が前記車軸を中心とする円周に沿って配置されている。前記第２の摩擦部材ブロックは、少なくとも１つの第２の摩擦部材と、前記少なくとも１つの第２の摩擦部材の裏面が固着された第２の裏金とを含む。前記第２の摩擦部材ブロックは、前記ばね部材と前記第２の裏金とを通る３つの前記締結部材によって弾性的に前記基板に締結されている。前記第２の摩擦部材ブロックにおいて両脇に存在する２つの前記締結部材が前記車軸を中心とする円周に沿って配置されている。

【0010】

本発明の一実施形態による鉄道車両用ディスクブレーキは、鉄道車両の車輪の車軸と共に回転するブレーキディスクと、ブレーキキャリパと、前記ブレーキキャリパに取り付けられた本発明のブレーキライニングとを含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ブレーキ鳴きおよび偏摩耗を効果的に抑制できるブレーキライニングおよびそれを用いたディスクブレーキが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明のブレーキライニングの一例を模式的に示す正面図である。

【図2】図２は、図１に示したブレーキライニングの一部の断面を模式的に示す図である。

【図3】図３は、本発明のブレーキライニングにおける摩擦部材ブロックの配置の一例について説明する図である。

【図4A】図４Ａは、実施形態１のブレーキライニングの正面図である。

【図4B】図４Ｂは、実施形態１のブレーキライニングの背面図である。

【図4C】図４Ｃは、実施形態１のブレーキライニングの右側面図である。

【図4D】図４Ｄは、実施形態１のブレーキライニングの左側面図である。

【図4E】図４Ｅは、実施形態１のブレーキライニングの平面図である。

【図4F】図４Ｆは、実施形態１のブレーキライニングの底面図である。

【図4G】図４Ｇは、実施形態１のブレーキライニングの斜視図である。

【図5A】図５Ａは、実施形態２のブレーキライニングの正面図である。

【図5B】図５Ｂは、実施形態２のブレーキライニングの背面図である。

【図5C】図５Ｃは、実施形態２のブレーキライニングの右側面図である。

【図5D】図５Ｄは、実施形態２のブレーキライニングの左側面図である。

【図5E】図５Ｅは、実施形態２のブレーキライニングの平面図である。

【図5F】図５Ｆは、実施形態２のブレーキライニングの底面図である。

【図5G】図５Ｇは、実施形態２のブレーキライニングの斜視図である。

【図6A】図６Ａは、実施形態３のブレーキライニングの正面図である。

【図6B】図６Ｂは、実施形態３のブレーキライニングの背面図である。

【図6C】図６Ｃは、実施形態３のブレーキライニングの右側面図である。

【図6D】図６Ｄは、実施形態３のブレーキライニングの左側面図である。

【図6E】図６Ｅは、実施形態３のブレーキライニングの平面図である。

【図6F】図６Ｆは、実施形態３のブレーキライニングの底面図である。

【図6G】図６Ｇは、実施形態３のブレーキライニングの斜視図である。

【図7A】図７Ａは、発明例１のブレーキライニングにおける摩擦部材ブロックの配置を模式的に示す図である。

【図7B】図７Ｂは、比較例１のブレーキライニングにおける摩擦部材ブロックの配置を模式的に示す図である。

【図7C】図７Ｃは、比較例２のブレーキライニングにおける摩擦部材ブロックの配置を模式的に示す図である。

【図8】図８は、実施例におけるブレーキ鳴きの評価結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

鋭意検討した結果、本願発明者らは、複数の締結部材を特定の構成で配置した特定のブレーキライニングを用いることによって上記目的を達成できることを見出した。この発明は、この新たな知見に基づくものである。

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。

【0015】

（ブレーキライニング）
本発明のブレーキライニングは、鉄道車両用のブレーキライニングである。このブレーキライニングは、鉄道車両の車輪の車軸と共に回転する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押しつけられる。このブレーキライニングは、少なくとも１つの第１の摩擦部材ブロックと、当該少なくとも１つの第２の摩擦部材ブロックと、複数の締結部材と、複数の締結部材のそれぞれに配置されたばね部材と、ブレーキキャリパに取り付けられる基板と、を含む。基板は、ブレーキキャリパに直接取り付けられてもよいし、他の部材を介してブレーキキャリパに取り付けられてもよい。ブレーキライニングに含まれる第１および第２の摩擦部材ブロックの数に限定はなく、それぞれ、たとえば１〜６の範囲にあってもよい。

【0016】

第１の摩擦部材ブロックは、少なくとも１つの第１の摩擦部材と、当該少なくとも１つの第１の摩擦部材の裏面が固着された第１の裏金とを含む。第１の摩擦部材ブロックが複数の第１の摩擦部材を含む場合、それらの摩擦部材の裏面が１つの第１の裏金に固着される。第１の摩擦部材ブロックは、ばね部材と第１の裏金とを通る２つの締結部材によって基板に弾性的に締結されている。第１の摩擦部材ブロックに含まれる２つの締結部材は、車軸を中心とする円周に沿って配置されている。換言すれば、第１の摩擦部材ブロックに含まれる２つの締結部材が車軸を中心とする円周に沿って配置されるように、第１の摩擦部材ブロックが配置されている。

【0017】

第２の摩擦部材ブロックは、少なくとも１つの第２の摩擦部材と、当該少なくとも１つの第２の摩擦部材の裏面が固着された第２の裏金とを含む。第２の摩擦部材ブロックが複数の第２の摩擦部材を含む場合、それらの摩擦部材の裏面が１つの第２の裏金に固着される。第２の摩擦部材ブロックは、ばね部材と第２の裏金とを通る３つの締結部材によって基板に弾性的に締結されている。第２の摩擦部材ブロックにおいて、３つの締結部材は通常、間隔をおいて直線上（またはほぼ直線上）に配置される。第２の摩擦部材ブロックにおいて両脇に存在する２つの締結部材は、車軸を中心とする円周に沿って配置されている。換言すれば、第２の摩擦部材ブロックにおいて両脇に存在する２つの締結部材が車軸を中心とする円周に沿って配置されるように、第２の摩擦部材ブロックが配置される。

【0018】

締結部材に特に限定はなく、リベットを用いてもよい。ばね部材に特に限定はなく、皿ばね、板ばね、またはコイルばねを用いてもよい。基板に特に限定はなく、金属板を用いてもよい。

【0019】

第１および第２の摩擦部材ブロックのそれぞれは、ブレーキディスクの摺動面に対向するように配置された摩擦部材を含む。摩擦部材（第１および第２の摩擦部材）に特に限定はなく、公知の摩擦部材を用いてもよい。摩擦部材の材料の例には、銅系の焼結材や樹脂系材料が含まれる。摩擦部材の平面形状に限定はない。摩擦部材の平面形状の例には、円形、楕円形および多角形（四角形および六角形など）が含まれる。なお、第１および第２の摩擦部材はそれぞれ、複数の摩擦部材が連結された形状を有してもよい。たとえば、第１の摩擦部材は２つの摩擦部材（円板状その他の形状の摩擦部材）が連結された形状を有してもよく、第２の摩擦部材は３つの摩擦部材（円板状その他の形状の摩擦部材）が連結された形状を有してもよい。本発明のブレーキライニングの典型的な一例では、摩擦部材を含む構成要素が、第１の摩擦部材ブロックと第２の摩擦部材ブロックのみである。

【0020】

１つの第１の摩擦部材ブロックにおいて、複数の第１の摩擦部材が分離している場合、第１の裏金の平面形状に特に限定はない。例えば、第１の裏金において、隣接する摩擦部材の間に相当する部分は、細くくびれていてもよい。また、第１の裏金において、隣接する摩擦部材の間に相当する部分は、一定の幅の帯状であってもよいし、膨らんでいてもよい。

【0021】

摩擦部材ブロックと基板とを締結する締結部材のそれぞれには、ばね部材が配置されている。また、締結部材は、摩擦部材ブロックを移動可能に基板に締結する。この構成によれば、摩擦部材ブロックを弾性的に基板に取り付けることができる。この構成では、ブレーキディスクの表面に応じて摩擦部材が移動するため、制動時においてブレーキディスクとブレーキライニングとの接触面圧のばらつきを抑制できる。

【0022】

１つの観点では、本発明のブレーキライニングは、摩擦部材ブロックを基板に弾性的に締結する弾性締結部材を含む。弾性締結部材は、締結部材とばね部材とを含む。第１の摩擦部材ブロックは２つの弾性締結部材によって基板に弾性的に締結され、第２の摩擦部材ブロックは３つの弾性締結部材によって基板に弾性的に締結される。

【0023】

複数の摩擦部材ブロックのそれぞれの配置の基準となる円周は、同じであってもよいし異なってもよい。たとえば、複数の摩擦部材ブロックの締結部材は、異なる円周に沿って配置されてもよいし、１つの円周に沿って配置されてもよい。

【0024】

ここで、「２つの締結部材が円周に沿って配置される」という意味について説明する。２つの締結部材のうち、一方の締結部材の中心を点Ａとし、他方の締結部材の中心を点Ｂとし、それらを結ぶ線ＡＢ、およびその線ＡＢの中点Ｍを仮定する。さらに、車軸の中心Ｃを中心とし中点Ｍを通る円Ｒを仮定し、中点Ｍにおける円Ｒの接線Ｓを仮定する。そして、線ＡＢと接線Ｓとがなす角度（９０°ではない場合には鋭角の角度）を角度αとする。この明細書において「２つの締結部材が円周に沿って配置される」とは、角度αが、０〜３０°の範囲（たとえば０〜２０°、０〜１０°、または０〜５°の範囲）にあることを意味する。なお、角度αが０°であるとは、線ＡＢが接線Ｓと平行であることを意味する。典型的な一例では、点Ａおよび点Ｂの両方が、車軸を中心とする１つの円の円周上に配置される。この場合、角度αは０°となる。角度αの具体例については、図３で説明する。

【0025】

少なくとも１つの第１の摩擦部材と少なくとも１つの第２の摩擦部材とは、同じ摩擦部材であってもよいし、異なる摩擦部材であってもよい。たとえば、ブレーキライニングに含まれるすべての摩擦部材の材質および形状が同じであってもよい。第１および第２の摩擦部材は、ブレーキディスクの摺動面に対向するように配置される。第１および第２の摩擦部材ブロックの少なくとも一方が複数の摩擦部材を含む場合、当該複数の摩擦部材は、互いに間隔をおくように配置される。

【0026】

本発明のブレーキライニングは、以下の構成（１）および（２）を有してもよく、構成（１）〜（４）を有してもよく、構成（１）〜（５）を有してもよい。
（１）第１の摩擦部材ブロックに含まれる第１の摩擦部材の数が２である。２つの第１の摩擦部材は、間隔をおいて配置される。
（２）第２の摩擦部材ブロックに含まれる第２の摩擦部材の数が３である。３つの第２の摩擦部材は通常、間隔をおいて直線上（またはほぼ直線上）に配置される。
（３）第１の摩擦部材ブロックに含まれる２つの第１の摩擦部材のそれぞれの中心部に、締結部材が配置されている。なお、摩擦部材が円形ではない場合、摩擦部材の中心部とは、その平面形状の重心の位置を意味する。
（４）第２の摩擦部材ブロックに含まれる３つの第２の摩擦部材のそれぞれの中心部に、締結部材が配置されている。
（５）第１および第２の摩擦部材が、円板状の摩擦部材である。

【0027】

構成（１）の第１の摩擦部材ブロックは、基板に弾性的に締結されて独立に移動する２つの摩擦部材を含む。構成（２）の第２の摩擦部材ブロックは、基板に弾性的に締結されて独立に移動する３つの摩擦部材を含む。構成（１）および（２）では、複数の摩擦部材が個々にブレーキディスクと接触するため、制動時においてブレーキディスクとブレーキライニングとの接触面圧のばらつきを特に抑制できる。構成（３）〜（５）によれば、摩擦部材の偏摩耗を防止できると共に、摩擦部材の回転の影響を抑制できる。

【0028】

本発明のブレーキライニングの一例（以下、「例（Ａ）」という場合がある）では、少なくとも１つの第１の摩擦部材ブロックと少なくとも１つの第２の摩擦部材ブロックとが、車軸を中心とする円の径方向の線（基板の周方向の中心と車軸の中心とを結ぶ線）を対称軸として線対称に配置されている。つまり、すべての摩擦部材ブロックが配置されている領域の周方向の中心と車軸の中心とを結ぶ直線を対称軸として摩擦部材ブロックの配列が左右対称（線対称）である。この構成によれば、ブレーキライニングの組立が簡易になるので、組立時の工数を低減できる。さらに、車輪の正転時および逆転時に、同じブレーキ性能を提供できる。

【0029】

上記の例（Ａ）のブレーキライニングでは、第２の摩擦部材ブロックを中央に配置し、それを挟むように第１の摩擦部材ブロックを配置してもよい。たとえば、２つの第２の摩擦部材ブロックと、それらを挟むように配置された４つの第１の摩擦部材ブロックとが、上記径方向の線を対称軸として線対称に配置されていてもよい。また、上記の例（Ａ）のブレーキライニングでは、第１の摩擦部材ブロックを中央に配置し、それを挟むように第２の摩擦部材ブロックを配置してもよい。また、上記の例（Ａ）のブレーキライニングでは、上記径方向の外側の中央に１つの第２の摩擦部材ブロックを配置し、上記径方向の内側の中央に１つの第１の摩擦部材ブロックを配置してもよい。この場合、上記外側の１つの第２の摩擦部材ブロックを挟むように２つの第１の摩擦部材ブロックを配置し、上記内側の１つの第１の摩擦部材ブロックを挟むように２つの第１の摩擦部材ブロックを配置してもよい。

【0030】

（ディスクブレーキ）
本発明のディスクブレーキは、鉄道車両用のディスクブレーキである。このディスクブレーキは、鉄道車両の車輪の車軸と共に回転するブレーキディスクと、ブレーキキャリパと、ブレーキキャリパに取り付けられた本発明のブレーキライニングとを含む。ブレーキキャリパおよびブレーキディスクに特に限定はなく、公知のものを用いてもよい。ブレーキキャリパは、油圧または空圧などによってブレーキライニングをブレーキディスクに押し付け、それによって車輪を制動する。ブレーキディスクは鉄道車両の車輪の車軸の回転に伴って回転するディスクである。ブレーキディスクは通常、車輪または車軸に固定される。ブレーキディスクの中心は、車軸の中心と一致する。そのため、この明細書において、「主軸を中心とする円周」を、「ブレーキディスクの中心を中心とする円周」と読み替えることが可能である。

【0031】

（実施形態）
本発明の実施形態の一例について、以下に説明する。本実施形態では、第１の摩擦部材ブロックが２つの摩擦部材を含み、第２の摩擦部材ブロックが３つの摩擦部材を含む一例について説明する。本実施形態のブレーキライニング１０を図１に示す。図１は、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を見た時の正面図である。また、図１の線II−IIにおける第１の摩擦部材ブロック２１の断面図を、図２に模式的に示す。なお、図２には、ブレーキディスク１００の配置を示す。

【0032】

ブレーキライニング１０は、４つの第１の摩擦部材ブロック２１と、２つの第２の摩擦部材ブロック２２と、複数の締結部材（リベット）３１と、複数のばね部材（皿ばね）３２と、１枚の基板４１とを含む。基板４１の形状は横長の概ね長方形である。

【0033】

第１の摩擦部材ブロック２１は、円板状の２つの摩擦部材（第１の摩擦部材）２０と、１枚の裏金２１ａとによって構成されている。２つの摩擦部材２０の裏面は裏金２１ａに固着されている。裏金２１ａには、締結部材３１が通る２つの貫通孔が形成されている。裏金２１ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は細くくびれている。摩擦部材２０のそれぞれの中心部には、裏金２１ａの貫通孔およびばね部材３２を通る締結部材３１が配置されている。第１の摩擦部材ブロック２１と締結部材３１とは固定されておらず、摩擦部材ブロック２１は、締結部材３１およびばね部材３２によって弾性的に基板４１に締結されている。

【0034】

第２の摩擦部材ブロック２２は、円板状の３つの摩擦部材（第２の摩擦部材）２０と、１枚の裏金２２ａとによって構成されている。本実施形態では、第２の摩擦部材ブロック２２に含まれる摩擦部材２０と第２の摩擦部材ブロック２１に含まれる摩擦部材２０とが同じである一例について説明する。摩擦部材ブロック２２において、３つの摩擦部材２０は、１つの直線上に一定の間隔を置いて配置される。同様に、３つの締結部材３１は、１つの直線上に一定の間隔を置いて配置される。裏金２２ａには、締結部材３１が通る３つの貫通孔が形成されている。裏金２２ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は細くくびれている。摩擦部材２０のそれぞれの中心部には、裏金２２ａの貫通孔およびばね部材３２を通る締結部材３１が配置されている。第２の摩擦部材ブロック２２と締結部材３１とは固定されておらず、摩擦部材ブロック２２は、締結部材３１およびばね部材３２によって弾性的に基板４１に締結されている。３つの締結部材３１によって弾性的に基板に締結された第２の摩擦部材ブロック２２を用いることによって、ブレーキ鳴きを特に抑制できる。

【0035】

図１および図２に示されるように、摩擦部材２０は、互いに間隔をおいて配置されている。また、摩擦部材２０は、ブレーキディスク１００の摺動面１００ａに対向するように配置されている。ブレーキライニング１０の基板４１は、一例では、案内板（図示せず）を介してブレーキキャリパ（図示せず）に取り付けられる。本発明のディスクブレーキは、ブレーキライニング１０、ブレーキキャリパ、およびブレーキディスク１００を含む。図１に示すブレーキライニング１０では、２つの第２の摩擦部材ブロック２２が中央に配置されており、それらを挟むように４つの第１の摩擦部材ブロック２１が配置されている。これらの４つの摩擦部材ブロック２１と２つの摩擦部材ブロック２２とは、車軸を中心とする円の径方向の線Ｔを対称軸として対称（線対称）に配置されている。

【0036】

摩擦ブロックの配置の一例を図３に示す。図３に示す一例では、第１の摩擦部材ブロックである第１の摩擦部材ブロック１２１ａが、車軸を中心とする円周からわずかに傾いて配置されている。また、第２の摩擦部材ブロックである第２の摩擦部材ブロック１２２ａが、上記角度αが０°となるように配置されている。

【0037】

第１の摩擦部材ブロック１２１ａの配置について説明する。第１の摩擦部材ブロック１２１ａの２つの締結部材３１のうち、一方の締結部材３１の中心を点Ａ１とし、他方の締結部材３１の中心を点Ｂ１とする。点Ａ１と点Ｂ１とを結ぶ線Ａ１Ｂ１の中点を中点Ｍ１とする。車軸の中心Ｃを中心とし中点Ｍ１を通る円を円Ｒ１とする。さらに、中点Ｍ１における円Ｒ１の接線を接線Ｓ１とする。線Ａ１Ｂ１と接線Ｓ１とがなす角度α１が、上述した角度αとなる。角度α１（角度α）は、上述した範囲にある。点Ａ１および点Ｂ１が共に、車軸を中心とする１つの円の円周上に存在する場合には、角度α１は０°となる。なお、本実施形態では、締結部材３１の中心は、摩擦部材２０の中心に等しい。そのため、本実施形態のブレーキライニング１０は、上記構成（１）〜（５）を有する。

【0038】

図３に示す第２の摩擦部材ブロック１２２ａは、角度αが０°となるように配置されている。第２の摩擦部材ブロック１２２ａの３つの締結部材３１のうち両脇に存在する２つの締結部材３１について、一方の端の締結部材３１の中心を点Ａ２とし、他方の端の締結部材３１の中心を点Ｂ２とする。点Ａ２と点Ｂ２とを結ぶ線Ａ２Ｂ２の中点を中点Ｍ２とする。車軸の中心Ｃを中心とし中点Ｍ２を通る円を円Ｒ２とする。さらに、中点Ｍ２における円Ｒ２の接線を接線Ｓ２とする。図３の例では、線Ａ２Ｂ２と接線Ｓ２とは重なる。そのため、上述した角度αは０°である。

【0039】

（他の実施形態）
他の実施形態１〜３のブレーキライニングを以下に示す。

【0040】

実施形態１のブレーキライニング１０を図４Ａ〜４Ｇに示す。図４Ａは、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を見た時の正面図である。図４Ｂは背面図である。図４Ｃは右側面図である。図４Ｄは左側面図である。図４Ｅは平面図である。図４Ｆは底面図である。図４Ｇは、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を斜めから見た時の斜視図である。

【0041】

実施形態１のブレーキライニング１０は、図１及び２に示すブレーキライニング１０と比較して以下の点で異なる。図４Ａ〜４Ｇを参照し、ブレーキライニング１０は、５つの第１の摩擦部材ブロック２１と、１つの第２の摩擦部材ブロック２２とを含む。

【0042】

実施形態１のブレーキライニング１０では、１つの第１の摩擦部材ブロック２１と１つの第２の摩擦部材ブロック２２が中央に配置されている。その１つの第２の摩擦部材ブロック２２は、車軸を中心とする円の径方向の外側に配置されている。その１つの第１の摩擦部材ブロック２１は、上記径方向の内側に配置されている。上記外側の１つの第２の摩擦部材ブロック２２を挟むように２つの第１の摩擦部材ブロック２１が配置されている。上記内側の１つの第１の摩擦部材ブロック２１を挟むように２つの第１の摩擦部材ブロック２１が配置されている。これらの５つの摩擦部材ブロック２１と１つの摩擦部材ブロック２２とは、上記径方向の線Ｔを対称軸として対称（線対称）に配置されている。

【0043】

第１の摩擦部材ブロック２１の裏金２１ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は、摩擦部材２０の幅よりも細くくびれている。第２の摩擦部材ブロック２２の裏金２２ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は、摩擦部材２０の幅よりも細くくびれている。

【0044】

実施形態２のブレーキライニング１０を図５Ａ〜５Ｇに示す。図５Ａは、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を見た時の正面図である。図５Ｂは背面図である。図５Ｃは右側面図である。図５Ｄは左側面図である。図５Ｅは平面図である。図５Ｆは底面図である。図５Ｇは、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を斜めから見た時の斜視図である。

【0045】

実施形態２のブレーキライニング１０は、図４Ａ〜４Ｇに示す実施形態１のブレーキライニング１０と比較して以下の点で異なる。図５Ａ〜５Ｇを参照し、第１の摩擦部材ブロック２１の裏金２１ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は、摩擦部材２０の幅と同じ一定幅の帯状である。第２の摩擦部材ブロック２２の裏金２２ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は、摩擦部材２０の幅と同じ一定幅の帯状である。

【0046】

実施形態３のブレーキライニング１０を図６Ａ〜６Ｇに示す。図６Ａは、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を見た時の正面図である。図６Ｂは背面図である。図６Ｃは右側面図である。図６Ｄは左側面図である。図６Ｅは平面図である。図６Ｆは底面図である。図６Ｇは、ブレーキディスク側からブレーキライニング１０を斜めから見た時の斜視図である。

【0047】

実施形態３のブレーキライニング１０は、図４Ａ〜４Ｇに示す実施形態１のブレーキライニング１０と比較して以下の点で異なる。図６Ａ〜６Ｇを参照し、第１の摩擦部材ブロック２１の裏金２１ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は、摩擦部材２０の幅よりも太く膨らんでいる。第２の摩擦部材ブロック２２の裏金２２ａにおいて、隣接する摩擦部材２０の間に相当する部分は、摩擦部材２０の幅よりも太く膨らんでいる。

【実施例】

【0048】

本発明について、実施例によってさらに詳細に説明する。以下の実施例では、有限要素解析によって、本発明および比較例のブレーキライニングについて評価した。解析では、新幹線（登録商標）に使用されているディスクブレーキをモデルとした。

【0049】

この解析では、ブレーキディスクとして、新品のディスク、反り形状を有するディスク、熱変形したディスクの３種類を用いた場合について解析を行った。新品のディスクは、摺動面が平面であるディスクである。反り形状を有するディスクは、ブレーキの負荷が繰返しかかることによってディスクの外周部分がブレーキライニング側に向かって反っているディスクである。熱変形したディスクは、ブレーキ中にディスク中央部の領域がブレーキライニング側に向かって膨らんだ状態を再現したディスクである。

【0050】

発明例１、比較例１、および比較例２のブレーキライニングにおける摩擦部材ブロックの配置をそれぞれ、図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃに示す。図７Ａ〜７Ｃに示す発明例および比較例のブレーキライニングにおいて、摩擦部材ブロック（第１の摩擦部材ブロックおよび第２の摩擦部材ブロック）は、径方向の線を中心として線対称に配置した。第１および第２の摩擦部材ブロックはそれぞれ、上記実施形態で説明した第１および第２の摩擦部材ブロックの構成を有する。発明例および比較例は、摩擦部材ブロックの個数および配置が異なることを除いて同じとした。

【0051】

図７Ａに示すように、発明例１のブレーキライニングは、４つの第１の摩擦部材ブロック（摩擦部材ブロック１２１ａおよび１２１ｂとそれらの対称）と、２つの第２の摩擦部材ブロック（摩擦部材ブロック１２２ａおよび１２２ｂ）とを含む。摩擦部材ブロック１２２ａおよび１２２ｂの角度αは０°とした。摩擦部材ブロック１２１ａおよび１２１ｂの角度αはそれぞれ、２．５°および８．３°とした。すなわち、発明例１における角度αはいずれも０〜３０°の範囲（より詳細には０〜１０°の範囲）とした。

【0052】

図７Ｂに示すように、比較例１のブレーキライニングは、７つの第１の摩擦部材ブロック（摩擦部材ブロック１２１ｃ、１２１ｄ〜１２１ｆとそれらの対称）を含む。摩擦部材ブロック１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅ、および１２１ｆの角度αはそれぞれ、９０°、１１．１°、４７°、および０．２°とした。

【0053】

図７Ｃに示すように、比較例２のブレーキライニングは、６つの第１の摩擦部材ブロック（摩擦部材ブロック１２１ｇ、１２１ｈ、１２１ｉおよび１２１ｊとそれらの対称）を含む。摩擦部材ブロック１２１ｇ、１２１ｈ、１２１ｉ、および１２１ｊの角度αは、それぞれ、０°、０°、１．６°、および２．１°とした。

【0054】

発明例１、比較例１、および比較例２に含まれる摩擦部材の総数（締結部材の総数）はそれぞれ、１４個、１４個、および１２個とした。また、発明例１、比較例１、および比較例２に含まれる摩擦部材の摺動面積（摩擦部材のブレーキディスク側の面の面積の合計）はそれぞれ、２７５５２ｍｍ²、２７５５２ｍｍ²、および２３６１６ｍｍ²とした。

【0055】

この解析では、ブレーキキャリパによって、ブレーキライニングの背面側から所定の荷重をブレーキライニングに与えた。具体的には、新品ディスクの場合には１３．６５ｋＮ、反り形状ディスクの場合には６．８ｋＮ、熱変形ディスクの場合には６．２ｋＮの荷重を与えた。そして、その荷重によるブレーキ鳴きについて評価を行った。また、その荷重による接触面積（ブレーキディスクと摩擦部材との接触面積の合計）、および最大接触面圧について評価を行った。

【0056】

ブレーキ鳴きについての評価結果を図８に示す。図８のグラフの縦軸は、最大鳴き指標を表す。鳴き指標は、比較例１の解析モデルで発生する自励振動の減衰比を１としたときの比で表した。図８から明らかなように、摩擦部材ブロックが円周に沿って配置されていない比較例１のブレーキライニングに比べて、摩擦部材ブロックが円周に沿って配置されている発明例１および比較例２のブレーキライニングでは、ブレーキ鳴きが低減された。特に、第１の摩擦部材ブロック２１と第２の摩擦部材ブロック２２とが混在している発明例１のブレーキライニングでは、ブレーキ鳴きの抑制効果が極めて高かった。図８に示すグラフにおいて、鳴き指標が０．１下がることは音圧が５０％低下することに相当する。そのため、図８の結果は、発明例１のブレーキライニングによって、極めて高いブレーキ鳴き抑制効果が得られることを示している。

【0057】

ブレーキディスクと摩擦部材との接触面積についての解析結果を表１に示す。さらに、ブレーキディスクと摩擦部材との最大接触面圧についての解析結果を表２に示す。接触面積が大きいことは、ブレーキディスクと摩擦部材とが均一に接触していること、すなわち、摩擦部材の偏摩耗が少ないことを意味する。同様に、最大接触面圧が小さいことは、摩擦部材の偏摩耗が少ないことを意味する。

【0058】

【表1】

【0059】

【表2】

【0060】

表１において、新品ディスクの接触面積が発明例１と比較例１とで異なるのは、ブレーキキャリパのピストンで押される位置と摩擦部材の配置との関係によるものである。表１に示すように、発明例１のブレーキライニングは、摩擦部材の数が同じである比較例１のブレーキライニングと比較して、接触面積が１〜５％大きかった。また、発明例１のブレーキライニングは、比較例１および２のブレーキライニングと比較して、最大接触面圧が小さかった。この結果は、発明例１のブレーキライニングを用いることによって、摩擦部材の偏摩耗を抑制できることを示している。

【0061】

図８に示したようにブレーキ鳴きを抑制するには、摩擦部材ブロックを円周に沿って配置することが重要である。比較例２のブレーキライニングでは第１の摩擦部材ブロック２１が円周に沿って配置されているが、第１の摩擦部材ブロック２１のみを用いて１４個の摩擦部材を配置することはサイズの関係で困難である。一方、第１の摩擦部材ブロック２１のみを用いて接触面積を大きくするには、比較例１のような配置とする必要がある。しかし、比較例１の配置にすると、図８に示したようにブレーキ鳴きが大きくなる。これに対して、摩擦部材ブロック２１と摩擦部材ブロック２２とを組み合わせた発明例１のブレーキライニングでは、ブレーキ鳴きの抑制と偏摩耗の抑制とを同時に達成することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、鉄道車両用のブレーキライニングおよびそれを用いた鉄道車両用ディスクブレーキに利用できる。

【符号の説明】

【0063】

１０ ブレーキライニング
２０ 摩擦部材（第１および第２の摩擦部材）
２１、１２１ａ〜１２１ｊ 第１の摩擦部材ブロック
２１ａ 第１の裏金
２２、１２２ａ、１２２ｂ 第２の摩擦部材ブロック
２２ａ 第２の裏金
３１ 締結部材（リベット）
３２ ばね部材（皿ばね）
４１ 基板
１００ ブレーキディスク
１００ａ 摺動面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図6G】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】