(57)【要約】【課題】摩擦力が低い状態での使用を回避できるブレーキシューおよびその製造方法を提供する。【解決手段】接触対象物２０の接触面２１に沿って延在する基部２を備えて、この基部２が接触面２１に対向する摩擦面３を有して構成されるブレーキシュー１において、摩擦面３が接触面に接触していない状態で、基部２を延在方向Ｘの両側端部５に比して中央部４が接触面２１の側に凸に反った形状とし、基部２の延在方向Ｘの中央部４の、延在方向Ｘと接触面２１および摩擦面３が対向する方向（厚さ方向Ｙ）のそれぞれに直交する方向（幅方向Ｚ）から見える位置に、摩擦面３から接触面２１の側と反対側に向って窪んでなる摩耗判別部６を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触対象物の接触面に沿って延在する基部を備えて、この基部が前記接触面に対向する摩擦面を有して構成されるブレーキシューにおいて、
前記基部は、前記摩擦面が前記接触面に接触していない状態で、その基部の延在方向の両側端部に比して中央部が前記接触面の側に凸に反ってなり、前記中央部の、前記延在方向と前記接触面および前記摩擦面が対向する方向のそれぞれに直交する方向から見える位置に、前記摩擦面から前記接触面の側と反対側に向って窪んでなる摩耗判別部が形成されていることを特徴とするブレーキシュー。
【請求項２】
前記基部は、前記接触面に対向する方向に向かって突出する複数の突起部を有し、前記摩擦面がそれらの複数の突起部の先端部で構成されて、前記摩耗判別部が前記延在方向に隣り合う前記突起部どうしの間に形成されて、前記接触面および前記摩擦面が対向する方向において、前記摩耗判定部の先端面が前記突起部の根元及び前記先端部との中途位置に配置されている請求項１に記載のブレーキシュー。
【請求項３】
前記摩擦面が前記接触面に接触していない状態で、前記基部の反り高さが、前記摩耗判別部の窪み深さ以上である請求項１または２に記載のブレーキシュー。
【請求項４】
前記基部の反りの頂点に前記摩耗判別部が形成されている請求項１〜３のいずれ１項に記載のブレーキシュー。
【請求項５】
接触対象物の接触面に沿って延在する基部を備えて、この基部が前記接触面に対向する摩擦面を有して構成されるブレーキシューの製造方法において、
金属部材を切削加工して前記摩擦面を有する前記基部を形成する切削加工工程で、前記基部の延在方向の中央部の、前記延在方向と前記接触面および前記摩擦面が対向する方向のそれぞれに直交する方向から見える位置に、前記摩擦面から前記接触面の側と反対側に向って窪んでなる摩耗判別部を形成し、その後、その基部の前記摩擦面側に高周波焼入れ処理を行うことにより、前記基部を前記延在方向の両側端部に比して前記中央部が前記接触面の側に凸に反った形状に形成することを特徴とするブレーキシューの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキシューおよびその製造方法に関し、より詳細には、摩擦力が低い状態での使用を回避できるブレーキシューおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レール上を走行するクレーンなどには、突風等による逸走を防止するためのレールクランプ装置が装備されている（例えば特許文献１参照）。レールクランプ装置は、横行方向に開閉する一対のクランプ部（リンク）を備えており、それぞれのクランプ部のレールと対面する位置にブレーキシュー（挟み部）が装着されている。レールクランプ装置は、一対のクランプ部を閉じてレールの側部を両側から挟み込んでブレーキシューをレールに押し付けることで、クレーンをレールに対して固定する。
【０００３】
ところで、ブレーキシューをレールに押し付けた状態で、突風等によりクレーンに外力が作用すると、ブレーキシューとレールとの間に大きな摩擦力が発生し、レールと接触する摩擦面が摩耗する。摩擦面の摩耗が進むとブレーキシューによる摩擦力が低下するため、摩擦面が摩耗限界を越えた段階で、新たなブレーキシューに交換する必要がある。しかしながら、一対のクランプ部を開いた状態にしても、レールとブレーキシューの摩擦面との間の隙間は小さいため、ブレーキシューの摩擦面を直接見て点検することは難しい。また、ミラーやファイバースコープなどを使用してブレーキシューの摩擦面が見えたとしても、判別すべき初期（使用前）の摩擦面と摩耗限界に達したときの摩擦面との厚さの差は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。それ故、従来ではブレーキシューの摩擦面を見ただけでは摩擦面の摩耗状態が新たなブレーキシューに交換する時期に達しているか否かを判別することは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、摩擦力が低い状態での使用を回避できるブレーキシューおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような目的を達成するための本発明のブレーキシューは、接触対象物の接触面に沿って延在する基部を備えて、この基部が前記接触面に対向する摩擦面を有して構成されるブレーキシューにおいて、前記基部は、前記摩擦面が前記接触面に接触していない状態で、その基部の延在方向の両側端部に比して中央部が前記接触面の側に凸に反ってなり、前記中央部の、前記延在方向と前記接触面および前記摩擦面が対向する方向のそれぞれに直交する方向から見える位置に、前記摩擦面から前記接触面の側と反対側に向って窪んでなる摩耗判別部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記のような目的を達成するための本発明のブレーキシューの製造方法は、接触対象物の接触面に沿って延在する基部を備えて、この基部が前記接触面に対向する摩擦面を有して構成されるブレーキシューの製造方法において、金属部材を切削加工して前記摩擦面を有する前記基部を形成する切削加工工程で、前記基部の延在方向の中央部の、前記延在方向と前記接触面および前記摩擦面が対向する方向のそれぞれに直交する方向から見える位置に、前記摩擦面から前記接触面の側と反対側に向って窪んでなる摩耗判別部を形成し、その後、その基部の前記摩擦面側に高周波焼入れ処理を行うことにより、前記基部を前記延在方向の両側端部に比して前記中央部が前記接触面の側に凸に反った形状に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基部の反りにより接触対象物の接触面に確実に当接した状態となる延在方向の中央部に、摩擦面に対して窪んだ摩耗判別部を設ける。これにより、摩擦面と摩耗判別部とを比較することで、摩擦面が摩耗限界に達しているか否かを容易に判別するには有利になり、ブレーキシューの交換を促すことができる。これに伴って、ブレーキシューの摩擦力が低い状態での使用を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態のブレーキシューが装着されたレールクランプ装置のクランプ部を開いた状態を正面視で模式的に示す説明図である。
【図２】図１のレールクランプ装置のクランプ部を閉じた状態を正面視で模式的に示す説明図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明に係る実施形態のブレーキシューの製造工程を示す説明図である。
【図６】本発明に係る別の実施形態のブレーキシューを平面視で模式的に示す説明図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明に係るさらに別の実施形態のブレーキシューを平面視で模式的に示す説明図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のブレーキシューおよびブレーキシューの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１に例示するように、本発明に係る実施形態のブレーキシュー１は、コンテナクレーンやアンローダなどに装備されるレールクランプ装置１０に装着して使用される。レールクランプ装置１０は、レールの幅方向に開閉する一対のクランプ部１１を有している。
【００１２】
ブレーキシュー１は、それぞれのクランプ部１１のレールの側部と対向する位置に固定具１２によって着脱自在に固定される。図２に示すように、レールクランプ装置１０は、一対のクランプ１１を閉じてレールの側面を両側から挟み込んでブレーキシュー１をレールの側面に押し付けた状態にすることで、突風時などにクレーンがレールから逸走することを防止する。
【００１３】
図３および図４に示すように、ブレーキシュー１は、接触対象物（レール）２０の接触面（側面）２１に沿って延在する基部２を備えている。基部２は例えば、ステンレス鋼や、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）やニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）などの合金鋼、炭素工具鋼（ＳＫ）、高速度工具鋼（ＳＫＨ）、タングステン合金などの金属部材で形成される。基部２は、接触対象物２０の接触面２１に対向する摩擦面３を有している。基部２には、さらに、固定具１２が係合する係合孔７が形成されている。
【００１４】
図中のＸ方向は基部２の延在方向Ｘ、Ｙ方向は接触面２１および摩擦面３が対向する基部２の厚さ方向Ｙ、Ｚ方向は延在方向Ｘと厚さ方向Ｙのそれぞれに直交する基部２の幅方向Ｚを示している。尚、図３〜図８では、レールクランプ装置１０（クランプ部１１）を省略して図示している。
【００１５】
基部２は、クランプ部１１に装着され接触面２１に接触していない状態で、基部２の延在方向Ｘの両側端部５に比して中央部４が接触面２１の側（厚さ方向Ｙ）に凸に反った形状（湾曲形状）に形成されている。この凸に反った基部２の中央部４には、摩擦面３から接触面２１の側と反対側（厚さ方向Ｙ）に向って窪んでなる摩耗判別部６が形成されている。図４に示すように、この摩耗判別部６は、基部２の幅方向Ｚから見える位置に形成されている。図４の左の１点鎖線で囲われた枠内の図は、基部２の中央部４を拡大して例示した側面図である。
【００１６】
この実施形態では、摩耗判別部６が、基部２の反りの頂点（最も接触面２１側の位置）に形成されている。摩耗判別部６は、基部２の反りの頂点に限らず、中央部４の他の位置に形成することもできる。摩耗判別部６は、１ヶ所に形成することもできるし、複数ヶ所に形成することもできる。この実施形態では、基部２の幅方向Ｚの端から端まで延在する摩耗判別部６を形成しているが、基部２の幅方向Ｚから見える位置であれば、基部２の幅方向Ｚの一部分に摩耗判別部６を形成することもできる。また、摩耗判別部６を基部２の幅方向Ｚに断続的に形成することもできる。
【００１７】
厚さ方向Ｙに関して、摩耗判別部６の先端面は、ブレーキシュー１が摩耗限界に達したときに、摩擦面３と摩耗判別部６の先端面とが一致するように設定されている。即ち、摩擦面３に対する摩耗判別部６の初期（使用前）の窪み深さｄは、初期の摩擦面３と摩耗限界に達したときの摩擦面３との厚さの差に設定される。初期の窪み深さｄは適宜決定できるが、例えば、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定される。
【００１８】
基部２の反り高さｈ（反りの頂点に最も近い摩擦面３と反りの頂点から最も遠い摩擦面３との厚さ方向Ｙの高さの差）は適宜決定できるが、摩耗判別部６の窪み深さｄ以上に設定するとよい。また、基部２の反り高さｈは例えば、摩擦面３の延在方向Ｘの長さ寸法Ｌの０．１％以上０．５％以下に設定するとよい。具体的には、基部２の反り高さｈは、例えば、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定される。
【００１９】
ブレーキシュー１は、クランプ部１１を閉じて基部２を接触対象物２０の接触面２１に押し付けると、基部２の弾性により基部２の反りがなくなり、摩擦面３全体が接触面２１に当接した状態となる。一対のクランプ部１１を開いて、接触面２１と摩擦面３とを離間させると、基部２の弾性により基部２は再び反った形状に戻る構成となっている。
【００２０】
次いで、ブレーキシュー１の製造方法を説明する。
【００２１】
図５に示すように、金属部材を切削加工して摩擦面３を有する基部２を形成する切削加工工程において、基部２の延在方向Ｘの中央部４の幅方向Ｚから見える位置に、摩擦面３から接触面２１の側と反対側に向って窪んでなる摩耗判別部６を形成する。切削加工工程では、厚さ方向Ｙにおいて中央部４の摩擦面３と両端部５の摩擦面３とが同じ位置になるように基部２を形成する。
【００２２】
そして、その後、切削加工で形成した基部２の摩擦面３側に高周波焼入れ処理を行うことにより、基部２を延在方向Ｘの両側端部５に比して中央部４が接触面２１の側（厚さ方向Ｙ）に凸に反った形状（湾曲形状）に形成する。高周波焼入れ処理は、例えば、基部２の摩擦面３側全体を、高周波加熱装置３０（高周波加熱コイルなど）を使用して７００℃〜９００℃程度の高温で焼入れをする。基部２の摩擦面３側を高周波焼入れ処理すると、基部２の摩擦面３側の表面部分のみが硬化し、基部２の内部及び摩擦面３と反対側の面は靱性を保った状態となる。以上により、ブレーキシュー１の製造が完了する。
【００２３】
このように、本発明によれば、基部２の反りにより接触対象物２０の接触面２１に確実に当接した状態となる延在方向Ｘの中央部４に、摩擦面３に対して窪んだ摩耗判別部６を設ける。これにより、摩擦面３と摩耗判別部６とを比較することで、摩擦面３が摩耗限界に達しているか否かを容易に判別するには有利になり、ブレーキシュー１の交換を促すことができる。これに伴って、ブレーキシュー１の摩擦力が低い状態での使用を回避することができる。
【００２４】
本発明では、摩耗判別部６を、基部２の幅方向Ｚから見える位置に形成しているので、例えば、レールクランプ装置２０に装着されるブレーキシュー１を点検する際には、ミラーやファイバースコープを使用して、基部２の幅方向Ｚ（クランプ部１１の下側）から摩擦面３および摩耗判別部６を見れば、摩擦面３と摩耗判別部６との間に段差があるかないかを確認することで、摩擦面３が摩耗限界に達しているか否かを容易に判別することができる。基部２の幅方向Ｚから摩擦面３と摩耗判別部６に懐中電灯やレーザーポインターなどで光を照射すると、摩擦面３と摩耗判別部６との間の段差の有無をより確認し易くなる。
【００２５】
このように、本発明のブレーキシュー１は、基部２の摩擦面３が厚さ方向Ｙから見づらい場合にも、基部２の幅方向Ｚから摩擦面３と摩耗判別部６の先端面との段差の有無を確認することで、摩擦面３が摩耗限界に達しているか否かを明確に判別することができる。それ故、点検時に摩耗限界に達したブレーキシュー１を見逃すリスクを大幅に低減することができる。
【００２６】
本発明のブレーキシュー１の製造方法では、基部２の摩擦面３側のみに高周波焼入れ処理を行うことで、基部２を湾曲形状に形成するとともに、基部２の摩擦面３側の表面部分のみを硬化させ、基部２の内部及び摩擦面３と反対側の面は靱性を保った状態にすることができる。これにより、基部２の摩擦面３の耐摩耗性を高く確保しつつ、基部２の弾性を高く確保することが可能となる。
【００２７】
この実施形態のように、基部２の幅方向Ｚから見て、摩耗判別部６が形成された幅方向Ｚの領域に、摩擦面３が形成されていない構成にすると、クランプ部１１を閉じて基部２を接触対象物２０の接触面２１に押し付けた状態においても、摩耗判別部６に懐中電灯やレーザーポインターなどで光を照射することで、摩擦面３が摩耗限界に達しているか否かを把握することが可能となる。
【００２８】
摩擦面３が摩耗限界に達していない場合には、摩擦面３と接触面２１は当接した状態となるが、摩耗判別部６と接触面２１との間には幅方向Ｚに連通する空隙がある状態となる。それ故、基部２の幅方向Ｚから摩耗判別部６の先端側に光を照射すると、光が摩耗判別部６と接触面２１との間の空隙を通過して、基部２の幅方向Ｚの端から端まで通過する。一方、摩擦面３が摩耗限界に達している場合には、摩擦面３と摩耗判別部６の先端面とが同じ位置になるので、摩耗判別部６と接触面２１とが当接し、空隙がない状態となる。それ故、基部２の幅方向Ｚから摩耗判別部６の先端側に光を照射しても、光が基部２の幅方向Ｚの端から端まで通過しない状態となる。
【００２９】
摩擦面３が接触対象物２０の接触面２１に接触していない状態で、基部２の反り高さｈが、摩耗判別部６の窪み深さｄ以上である構成にすると、クランプ部１１を閉じたときに摩耗判別部６が設けられる中央部４の摩擦面３が接触対象物２０の接触面２１により確実に当接する。それ故、摩擦面３の摩耗限界を確実に判別するには有利になり、ブレーキシュー１の摩擦力が低い状態での使用をより確実に回避することが可能となる。
【００３０】
基部２の反りの頂点に摩耗判別部６が形成された構成にすると、摩擦面３の最も摩耗する可能性の高い位置と摩耗判別部６とを比較することができるので、他の位置に摩耗判別部６を形成する場合に比して、摩擦面３の摩耗限界を確実に判別するには益々有利になる。
【００３１】
図６および図７に、本発明に係る別の実施形態のブレーキシュー１を例示する。
【００３２】
図６および図７に例示するように、ブレーキシュー１は、基部２が接触面２１に対向する方向に向かって突出する複数の突起部８を有する構成にすることもできる。基部２が突起部８を有するブレーキシュー１では、複数の突起部８の先端部（先端面或いは先端点）が摩擦面３を構成する。
【００３３】
この実施形態では、基部２の幅方向Ｚの端から端まで延在する三角柱形状の突起部８が、延在方向Ｘに互いに隣接して連続的に形成されている。言い換えると、この基部２の摩擦面３側は、延在方向Ｘに山と谷が連続するギザギザな形状に形成されている。図７の左の１点鎖線で囲われた枠内の図は、基部２の中央部４を拡大して例示した側面図である。
【００３４】
図１〜図５に例示した先の実施形態と同様に、この実施形態のブレーキシュー１の基部２は、接触面２１に接触していない状態で、基部２の延在方向Ｘの両側端部５に比して中央部４が接触面２１の側に凸に反った形状（湾曲形状）に形成されている。この実施形態のように基部２が突起部８を有する場合の基部２の反り高さｈは、基部２の反りの頂点に最も近い突起部８ａの先端部（摩擦面３）と、反りの頂点から最も遠い突起部８ｂの先端部（摩擦面３）と、の厚さ方向Ｙの高さの差となる。
【００３５】
摩耗判別部６は、延在方向Ｘに隣り合う突起部８どうしの間に形成されている。この実施形態では、基部２の反りの頂点に最も近い突起部８ａと、その突起部８ａに隣り合う突起部８との間に摩耗判別部６を形成している。摩耗判別部６は、基部２の幅方向Ｚから見える位置であれば、中央部４に形成された他の突起部８どうしの間に形成することもできる。この実施形態では、突起部８の幅方向Ｚの端から端まで延在する摩耗判別部６を形成しているが、突起部８の幅方向Ｚの一部分に摩耗判別部６を形成することもできる。
【００３６】
厚さ方向Ｙにおいて、摩耗判別部６の先端面は、突起部８の根元と突起部８の先端部との中途位置に配置されている。厚さ方向Ｙにおける、突起部８の根元から先端部までの突出高さｐは、例えば、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定される。
【００３７】
このブレーキシュー１では、突起部８が摩耗すると、突起部８の先端部が平面状になり、突起部８が摩耗限界に達すると、摩耗した突起部８の先端部（摩擦面３）と摩耗判別部６の先端面とが一致する構成になっている。基部２の反り高さｈや摩耗判別部８の窪み深さｄの条件や寸法は、図１〜５に例示した先の実施形態と同様である。
【００３８】
この実施形態のように、突起部８を有するブレーキシュー１を製造する場合には、切削加工工程において、金属部材を切削加工して突起部８および摩耗判別部６を有する基部２を形成する。切削加工工程では、厚さ方向Ｙにおいて中央部４の突起部８の先端部と両端部５の突起部８の先端部とが同じ位置になるように基部２を形成する。そして、その後、基部２の摩擦面３側に高周波焼入れ処理を行うことにより、基部２を反った形状に形成する。
【００３９】
この実施形態では、基部２の反りにより中央部４の突起部８の先端部（摩擦面３）が接触対象物２０の接触面２１に確実に当接した状態となる。それ故、中央部４の隣り合う突起部８どうしの間に形成された摩耗判別部６と突起部８の先端部とを比較することで、突起部８（摩擦面３）が摩耗限界に達しているか否かを容易に判別するには有利になり、ブレーキシュー１の交換を促すことができる。これに伴って、ブレーキシュー１の摩擦力が低い状態での使用を回避することができる。
【００４０】
図８および図９に、本発明に係るさらに別の実施形態のブレーキシュー１を例示する。
【００４１】
図８に示すように、この実施形態のブレーキシュー１では、正四角錐台形状の突起部８が、延在方向Ｘ及び幅方向Ｚにそれぞれ一定の間隔をあけて配列されている。図８の中央下の１点鎖線で囲われた枠内の図は、基部２の中央部４を拡大して例示した平面図である。
【００４２】
この実施形態では、基部２の幅方向Ｚに関して、突起部８に隣接する範囲にだけ、摩耗判別部６が幅方向Ｚに断続的に形成されている。突起部８および摩耗判別部６が形成されていない領域には、厚さ方向Ｚにおいて突起部８の根元と同じ位置まで凹んだ凹部９が形成されている。即ち、摩耗判別部６の先端面は、凹部９の先端面よりも接触面２１の側に位置している。
【００４３】
先に示した実施形態と同様に、このブレーキシュー１は、基部２の幅方向Ｚから見て、摩耗判別部６が形成された幅方向Ｚの領域に、摩擦面３が形成されていない構成となっている。この実施形態では、基部２の幅方向Ｚに配列された突起部８にそれぞれ摩耗判別部６を設けているが、摩耗判別部６を１ヶ所にだけ設けることもできる。
【００４４】
基部２の反り高さｈ、摩耗判別部８の窪み深さｄ、及び突起部８の突出高さｐの条件や寸法、ブレーキシュー１の製造方法は、図１〜図５、図７および図８に例示した先の実施形態と同様である。この実施形態のように、突起部８が延在方向Ｘ及び幅方向Ｚに配列されたブレーキシュー１にした場合にも、図１〜図５、図７および図８に例示した先の実施形態のブレーキシュー１と同様の効果を奏することができる。
【００４５】
なお、ブレーキシュー１の形状や外形寸法の比率などは、上記で例示した実施形態に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。また、摩耗判別部６や突起部８の形状やサイズ、配列等も上記で例示した実施形態に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。
【００４６】
上記に例示した実施形態では、レールクランプ装置１０に装着されるブレーキシュー１を例示したが、本発明のブレーキシュー１の構成は、他にも様々な装置に装着されるブレーキシュー１に採用することができる。具体的には、例えば、クレーンのブレーキ装置に装着されるブレーキシュー１や、ディスクブレーキ装置に装着されるブレーキシュー１などに採用することもできる。クレーンのブレーキ装置に装着されるブレーキシュー１の場合には、接触対象物２０の接触面２１はレールの上面となる。ディスクブレーキ装置に装着されるブレーキシュー１の場合には、接触対象物２０の接触面２１はブレーキディスクの側面となる。
【符号の説明】
【００４７】
１  ブレーキシュー
２  基部
３  摩擦面
４  中央部
５  両側端部
６  摩耗判別部
７  係合孔
８  突起部
９  凹部
１０  レールクランプ装置
１１  クランプ部
１２  固定具
２０  接触対象物（レール）
２１  接触面（レールの側面）
３０  高周波焼入れ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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