Disk brake system

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デイスクの回転が低下されるとき、又は停止されるときに、その中に存在する運動エネルギーを消散するために回転軸に取付けられるロータデイスクを使用する型式のデイスクブレーキシステムに関する。

［従来の技術］ 本発明は、ブレーキの片方が回転デイスクの表面の部分のみをカバーしているセクタ又はパツドによつて構成されている回転ブレーキとは反対に、更に詳細には多重デイスクブレーキ又はヒートシンク型ブレーキに関するものである。

多重デイスクブレーキは、一般的に回転軸と共に高速回転するハブによつて保持されている少なくとも１つのロータデイスクを備えた少なくとも１つのロータデイスクを具備する。 このようなブレーキは、更にロータデイスクの面の１方に向い合つている関係に置くために、角度位置（angular position）に不動の少なくとも１つのステータデイスクを保持している少なくとも１つの静止の片方を具備している。 そして、このようなブレーキは、またその回転を制動するために、圧力を加えるロータデイスクの方に、回転軸の軸線に平行に、ステータデイスクの変位を制御するシステムを備えている。

従来、上記の型式のブレーキは、すべて金属で作られており、且つ両側に、非常に良い摩擦係数を有する材料で作られた、ステータデイスク又はデイスク部分の如く形作られた摩擦ライニングを備えたロータデイスクを具備している。 このような構造は、重く、且つ比較的に大きな懸架していない質量を含むことが判つた。 この欠点を克服するための試みにおいて、特にフランス国特許第
2557240号（83−20496）では、金属コアを使用し、且つ例えば、ステータデイスク又は複数のデイスクと同様にカーボン・カーボンのような良い摩擦係数を有する材料を適用することによつて、ロータデイスクを作ることが提案されてきた。

上記の型式のブレーキは、一般的に金属のロータデイスクを有するブレーキよりもはるかに高い性能を可能にする。 にもかかわらず、このようなブレーキは、ロータデイスクの構造のために、エネルギー消滅に関して制限されることが判明した。

実際に、金属コアの性質のために、ブレーキ中の温度上昇が制限される。 この制限温度は約500℃と推定される。 他方において、追加の摩擦ライニング、そして詳細にはカーボン・カーボンの摩擦ライニングが、高温において、即ち、約1300℃において良い効率を示すことが知られている。

従つて、吸収及び消散の限界は、金属コアの性能を条件としており、これに反して追加の摩擦ライニングは、
明らかに高容量を有している。

吸収されるべきエネルギーが特に高いこれ等の場合に、消散されるべきエネルギーが各々のデイスク上に分散され消滅され得るために、同様な型式のいくつかのブレーキを同じ回転軸上に適合する必要がある。

この必要性が、１つのデイスクブレーキのみを使用している組立体よりもかなり重い、かさばつた高価な組立体となる。

前記の問題は、例えば特許出願EP−Ａ−0171164に記載された如きロータデイスク及びステータデイスクを作ることによつて、且つカーボン・カーボンのような良い摩擦係数を有する材料で作ることによつて解決できるように思われるかも知れない。 この解決方法は、回転軸が取外し可能である場合の適用においていくらかの利点を提供する。 しかしそれは、回転軸が反対に、大型の、複雑な且つ取外し出来ない構造体の部分を形成しており、
その構造体が、他方において、消散すべき高レベルのエネルギーを有する構造体である場合に実施可能であることが立証された。 これは例えば、重荷重を輸送し、且つ比較的高速度で走行する陸上又は鉄道車両のような大型車両の場合である。

これ等の場合に、環状のデイスクとして形成されており、そして例えばカーボン・カーボンで作られたロータ及びステータの使用は、そのようなデイスクが容易に取付け及び取外しができず、それ等を取替えるのに時間を要するので、考えられない。

ボルトによつて互いに連結された複数のセクタで構成されているロータ及び１又はステータを提案することによつて上記の問題を克服することがフランス国特許FR−
Ａ−１ 189 318及び2359321（77−22 829）のような従来技術の公報の課題であつた。 しかし、この特定の構造体は、摩擦部分を構成している材料と、連結部分を構成している材料との間に存在する異なる熱抵抗特性のために、カーボン・カーボンを含む複合材料の摩擦材料を使用する場合には不可能である。

［本発明が解決しようとする課題］ したがつて、本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、ブレーキが例えばカーボン・カーボンのような摩擦材料の取外しできるデイスクで構成されているが、取外しできない回転軸に取付けできない場合にその欠点を除くとともに、その結果得られるデイスクブレーキシステムにおいて、損傷が発生することなく非常に高い速度に絶えることができ、従つて非常に高いエネルギーを消滅できる高抵抗能力を与えることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この課題は、保持構造体（２）に対して取外しができない回転軸（１）に適合可能な型式に基づくデイスクブレーキシステムにおいて、前記回転軸によつて保持され、且つ少なくとも２つのリング（10、11）によつて構成される少なくとも１つのロータデイスク（３）と、前記回転軸を保持する前記保持構造体に連結される少なくとも１つのステータデイスク（４）と、前記ロータデイスクの方向に前記ステータデイスクの軸線方向の確実な変位を制御する手段（６）と、前記ステータデイスクと前記回転軸又は前記保持構造体の所定部位との間に設けられたアンギユラー連結手段とを具備するデイスクブレーキシステムであつて、ロータデイスク（３）がそれぞれカーボン・カーボンを含む複合材料の少なくとも２つのリング（10、11）によつて構成されており、その少なくとも１つが、同じ平面の内側に位置づけされた少なくとも２つのセクタ（10 ₁ 、10 ₂ 、11 ₁ 、11 ₂ ）によつて形成されており、且つ前記セクタと同じ材料からなり前記セクタを横切るように嵌合されるピン（12、32）によつて、他方のリングとともに一体的に組み立てられることを特徴とするデイスクブレーキシステムにより解決される。

［実施例］ 本発明は添付図面を参照して以下の説明を読むときより容易に理解されるであろう。

最初に第１図を参照すると、これは、容易の取外すことができず、且つ図面に示されていない懸架した、又は非懸架軸受を経て構造体２によつて保持される回転軸１
の回転を制御するのに使用されるような本発明によるブレーキシステムを示している。

このブレーキシステムは、軸１と共に回転連結されているロータデイスク３と、ロータ３の方向の軸線方向の変位を制御しているトルクリカバリイ装置６−6aを経て構造体２に固定された静的サポート５又は5aによつて保持された少なくとも１つのステータデイスク４又は4aとを具備している。 本願に使用されている如き、用語「デイスク」は、関連する技術分野において通常受け入れられている意味にとられるべきであり、そして正確は幾何学的意味におけるデイスクよりもむしろ、環状のプレート形状の要素のことを言う。

本発明によるブレーキシステムが、ステータデイスク４又は4aに作動的に連結されたロータデイスク３を具備すること、又はそれ等のいずれかの側に４及び4aのような２つの同一のステータデイスクが置かれていることは、格別の価値がない。

第１図に図示されたステータ４及び4aの実施態様は、
同じ構成要素の実施態様の２つの実施例として与えられており、これは、何故それ等がロータデイスク３を通り切断している対称ｘ−ｘ′の横切る軸線のいずれかの側に図示されているかを説明している。 これ等の２つの実施例のために、互いに異なるすべての構成部分に対して特定の説明が考えられている。

第１図及び第２図に図示された実施態様のリング10及び11で構成されており、各々のリングは少なくとも２つのリングセクタ、10,10及び11,11によつて構成されている。 各々のリングを構成しているこれ等のセクタは同一平面内に置かれており、そして２つのリングは並んでいる。 更に、セクタ10,10は、各々のセクタによつて含まれる中心における角度の半分に対応する角度の、セクタ
11,11に対して角度的にオフセツトされている。 又はこの逆も真である。 好ましくは、各々のリングのセクタは、１方のリングから他方のリングに同一の、同じ角度領域を含む。

リングを構成している異なるセクタは、更にリング10
及び11がそれ等の対向する面によつて結合されるように一緒に組立てられる。 組立は、それぞれのセクタ10 ₁ ,10
₂及び11 ₁ ,11 ₂に設けられた13及び14にぴつたりと取付けられているピン12にような接合手段によつて達成される。

本発明の好ましい実施態様によれば、セクタ10 ₁ ,10 ₂
及び11 ₁ ,11 ₂は、高摩擦係数を有する材料、好ましくはサーモストラクチユラ（thermo structural）材料及び例えばカーボン・カーボン（carbon−carbon）で作られる。 ピン12は、異なる膨張を防止し、且つぴつたりはまつたピンがコーキングによつて、それ等とセクタとの間に密接連結が生じ得るように同様な材料で作られる。 ピン12の嵌合は、例えば標準交差はめあいH7−P6で行われることができるが、より以上の嵌合もまた可能である。

上記の実施態様では、構造上のデイスク形状は、２つの平面で相対的にオフセツトしたリングのセクタを組立てることによつて得られるので、取外しできない軸１上にロータデイスク３を構成することが可能である。 図示の実施例では、各々のリングは、２つのセクタによつて形成されるが、異なる数のセクタもまた使用することができる。

他の可能な変形は、軸上に１部片に組立てられた第１
のリングと、更に、ステータデイスク４の方に向いた面上に、摩擦ライニングを形成しており、且つ例えばピンによつて組立てられた少なくとも２つのセクタによつて構成されている第２のリングとを採用することにより成ることができる。

上記の如く、ロータデイスク３は、ラジアル方向に軸１に連結されている。 可能なカツプリング手段が第１図及び第２図に図示されており、これ等の図は、セクタ10
₁ ,10 ₂及び11 ₁ ,11 ₂がそれ等の内側周辺エツジに、歯15及び16を備えていて、それ等の間に、歯15及び16を備えていて、それ等の間にノツチ17及び18を作つているのを示している。 前記歯及びノツチは、軸１によつて形成されたスプライン19と協働するように設計されている。 これは図示されていないが、デイスク３の軸線方向の不動を保証するために、リングは、デイスク３を構成しているこれ等のリングのいずれかの側に、軸１上に加えられることができる。

好ましい実施態様によれば、ノツチ18の半径方向の深さは、冷却液の流れのための軸線方向の通路20を作るように、スプライン19の高さよりも大きい。 そのような流れは、例えば、軸１の回転を始めることによつて誘起されることができる。 この機能を改良するために、デイスク３に、ノツチ17,18内に出る、並びに外周上に出るようにセクタの厚さ内に形成された半径方向のチヤンネル
21、又は組立てられたセクタの対向する面に形成された他の半径方向の溝22を規定することが可能である。

ステータデイスク４又は4aは、第３図に図示されたと同様な方法で作られている。 従つて、各々のステータデイスクは、それぞれ一方において31及び31によつて構成された２つの環状のリング30及び31を具備する。 前記ステータは、上記に示した如く、一方のリングから他方のリングに角度的にオフセツトしているが、各々のリングに対して同じ平面の内側に位置づけされている。 これ等のセクタは、セクタ30 ₁ ,30 ₂及び31 ₁ ,31 ₂に設けられた孔
33及び34内に嵌合されている。 詳細にはピン32のような連結手段によつて組立てられれる。

既に上記に示した如く、リング30及び31はまた、各々の１つが同じ角度領域（angular area）を含んでいる多数のセクタで構成されている。 また、各々のステータデイスクをサポート５に適合した１部片のリングから作り、そしてロータデイスク３の方に向いたその面上に、
摩擦ライニングを形成しており、且つ好ましくはピン32
によつて固定されたセクタによつて構成されている第２
のリングを置くことも可能である。

これは図示されていないが、チヤンネル21及び溝22のような通気及び冷却手段がまた各々のステータデイスクに設けられることができる。

ステータデイスク４及び4aはまた、好ましくはサーモストラクチユラル材料、そして更に詳細にはカーボン・
カーボンで作られる。

ステータデイスク４−4aは、サポート５−5aの中央開口を通り軸１上に遊びをもつて取付けられるような方法でサポート５−5aによつて保持される。

各々のステータデイスクをそのサポート５又は5a上に固定するのに使用される手段は、サポート５又は5a内に設けられたスプライン38と協働する目的で、歯の間にノツチを設けるような方法でリングセクタの内周又は外周上に形成された歯36によつて構成される。

第１図に図示された実施態様によれば、サポート５
は、その外周に、構造体２上に設けられたガイド部材42
と協働する溝41を形成している環状フランジ40によつて構成されている。 従つてフランジ40は、その中心開口43
を通り遊びをもつて取付けられている軸１に対して構造体２に角度的に（anglarly）連結されているが、軸線方向に自由に動くことができる。 前記フランジ40は、ロータデイスク３の方に向いたその面から始まつている、シリンダ形状のくぼみ44を具備しており、その内周にスプライン38を備えている。 ステータデイスク４は、歯36及びノツチ37の係合によつてスプライン38とある角度にその中に保持されるような方法で、くぼみ44内に挿入されている。

フランジ40は、くぼみ44の反対の面上に、詳細にピストンを有する液圧型のような作動部材によつて構成されているが、任意の適切なものであることができる装置にそれを連結している手段を備えている。

ステータデイスク4aは、サポート5aのベル形状部分50
に同様な方法で取付けらられる。 ベル形状部分50は、全体的にシリンダ形状のくぼみ51を規定しており、その内周エツジが、スプライン38を保持している。 部分50は、
そのデイスク52内に、軸１上に形成されたフエルール58
上に、ボールベアリング57を経て取付けられたリング56
に設けられた相補的スプライン55と協働しているスプライン54を備えた開口53を具備する。 このベル形状部分50
は、装置６と同様な型式であることができる装置6aを経て構造体２に連結される。 サポート5aの取付けは、リング56に対して相対的軸線方向の変位を許容し、このリング56に関連して軸の回転がローリングベアリング57によつて維持される。 スプライン54の深さは、軸線方向に空気の流れを許容する遊びを生ずるように、スピンドル56
の高さよりも大きい。

上記の、そしてロータデイスクと、型式４又は4aのいずれかの少なくとも１つのステータデイスクとを具備しているブレーキシステムは、ブレーキ手段と、高摩擦係数を有する材料で作られたデイスクを使用することによつて、運動及び熱エネルギーを消滅する手段を備えており、それは取外しできない軸１に対して容易に取付け及び取外しができる。 従つて、使用限界、詳細には温度的に、摩擦ライニングの使用限界以下である金属保持ライニングに適合した摩擦ライニングを使用しているハイブリツト組立体を標準的には慣習的に使用している回転構造体の十分なブレーキを得ることが可能である。

第４図に図示された変形の実施態様によれば、ロータデイスク３は、２つのリング10及び11を具備しており、
これ等は、上記の如く構成されているが、しかし同称にサーモストラクチユラル材料で作られている中央コア60
の両側に取付けられている。 そのような場合に、コンジツト21及び／又は溝22は、有利には、セクタ10 ₁ ,10 ₂及び11 ₁ ,11 ₂がそこを通り、並びにコア60内に設けられた孔62を通り圧力ばめされた横切る61を経て取付けられている中央コア61内に設けられている。

有利にはまた、そのような場合、リング60の内周は、
スプライン19と協働するようになつている歯63及びノツチ64を備えている。

第５図は、デイスク52が第２図又は第４図に従つて作られるかどうか、リング56とデイスク52との間の角度的接続が、それぞれスプライン54及び55と協働するキー70
の挿入を含むことができることを示している。 前記着70
は、サポート52の内方周辺エツジと、リング56の外方周辺エツジとの間に、軸線方向の通気及びヒートシンクシステムの構造形状の下で構成されたブレーキシステムを十分冷却できる空気流を誘起するためのギヤツプ71を作り出すことができる。

第６図は、ヒートシンク型ブレーキシステムの実施態様のより実用的な実施例を図示しており、これは、取外しできない軸１上に、ステータデイスク３と、２つのステータデイスク4aとを具備している。 この実施例では、
ロータデイスク３は、第４図に示された型式であり、且つ軸１上に形成されたフエルール80によつて形成されているスプライン19上に取付けられている。 ステータデイスクは、サポート5a内に取付けられており、このサポート5aに、ステータデイスクは、スプライン38と協働するために内周に設けられたスプライン54によつてある角度に不動にされており、スプライン38はまた各々のサポート5aの内部フランジ81から提供されている。 フエルール
80が、リング56を支持しているローリングベアリング57
を取付けるための下部支持面82を、その２つの端部で規定している。 各々のサポート5aはンピン84を経て装置6a
に連結するためのキヤリパー83を備えている。

第７図は、応用の１実施例を示しており、これでは、
第２図又は第４図を参照して上記に説明した如く作られたローターデイスク３は、軸１上に固定されたフエルール86によつて形成されたプレート85によつて支持されている。 この特定の実施態様では、フエルール86はまた、
その周辺によつて、ステーターデイスク4aを保持しているサポート5aの取付けを可能にしているリング56と同じ形式のリング89を支持している１又はそれ以上のローリングベアリング88を心合せするための支持面87を構成している。 前の実施態様における如く、サポート5aは、例えば、液圧ジヤツキ91のピストンロツドを構成している連結棒90によつて構成されているトルクリカバリイ及び軸線方向変位制御装置6aに連結されている。

プレート85は、自由選択的に、且つ破線で概略的に図示された如く、例えば鉄道車両における車輪92のデイスクに構成することができる。 そのような場合に、支持軸を構成している同じ軸１の２つの車輪92上に同時に作用する２つのブレーキシステムを同時に制御するように２
−ロードジヤツキ91を使用することが可能である。

本発明は、決して上記の実施態様の実施例に制限されず、そして反対に、その範囲から逸脱することなくそれにもたらされることができるいかなる変更をも含む。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ブレーキが例えばカーボン・カーボンのような摩擦材料の取外しできるデイスクで構成されているが、取外しできない回転軸に取付けできない場合であつても取付けることができ、
また損傷が発生することなく非常に高い速度に絶えることができ、従つて非常に高いエネルギーを消滅できる高抵抗能力を与えることができるデイスクブレーキシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるブレーキシステムの構造を図示している概略図、 第２図は、より詳細にブレーキシステムの構造を構成している要素を示している部分的に分解された、部分的に切断された斜視図、 第３図は、第２図と同様な方法であつて、本発明の課題を構成している他の要素を例示している斜視図、 第４図は、第２図に示された要素の変形の実施態様を図示している部分分解斜視図、 第５図は、本発明を構成している要素の１つを、拡大尺度で示している断面図、 第６図及び第７図は、本発明の課題の適用の２つの実施例を示した概略的立面断面図である。