(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に取り付けられた車輪を制動するディスクブレーキ装置であって、
摺動面及び同一円周上に配置された複数のボルト穴を有するブレーキディスクであって、前記複数のボルト穴それぞれに通されたボルトによって前記車輪に締結されるブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクと対向するブレーキライニングであって、摩擦部材と、前記摩擦部材を支持する基板と、を含むブレーキライニングと、
前記基板の背面に荷重を与えることによって前記摩擦部材を前記摺動面に押し付けるブレーキキャリパと、を備え、
前記基板の前記背面は、前記車軸の軸心を中心とする円弧状の境界によって内側領域と外側領域とに区分され、
前記基板の前記背面に前記複数のボルト穴を前記車軸の方向に投影したときに、前記境界は投影した前記複数のボルト穴の領域を通り、
前記ブレーキキャリパは、前記内側領域に荷重を与える内側押圧面と、前記外側領域に荷重を与える外側押圧面と、を含み、
前記内側押圧面から前記内側領域に与えられる荷重は、前記外側押圧面から前記外側領域に与えられる荷重と異なる、ディスクブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記内側押圧面から前記内側領域に与えられる荷重及び前記外側押圧面から前記外側領域に与えられる荷重のうち、大きい方の荷重と小さい方の荷重との比は、１．３以上、６．０以下である、ディスクブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記内側押圧面から前記内側領域に与えられる荷重及び前記外側押圧面から前記外側領域に与えられる荷重のうち、
大きい方の荷重を与える前記内側押圧面又は前記外側押圧面の前記ブレーキディスクの半径方向における幅と前記ブレーキディスクの前記摺動面の半径方向の幅との比は０．４以上であり、
小さい方の荷重を与える前記内側押圧面又は前記外側押圧面の前記ブレーキディスクの半径方向における幅と前記ブレーキディスクの前記摺動面の半径方向の幅との比は０．２５以上である、ディスクブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記ブレーキキャリパは、複数の前記内側押圧面と、複数の前記外側押圧面と、を含み、前記複数の内側押圧面から前記内側領域に与えられる総荷重は、前記複数の外側押圧面から前記外側領域に与えられる総荷重と異なる、ディスクブレーキ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記ブレーキキャリパは、１つの前記内側押圧面と、複数の前記外側押圧面と、を含み、前記１つの内側押圧面から前記内側領域に与えられる荷重は、前記複数の外側押圧面から前記外側領域に与えられる総荷重と異なる、ディスクブレーキ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記ブレーキキャリパは、複数の前記内側押圧面と、１つの前記外側押圧面と、を含み、前記複数の内側押圧面から前記内側領域に与えられる総荷重は、前記１つの外側押圧面から前記外側領域に与えられる荷重と異なる、ディスクブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記ブレーキキャリパは、前記基板の前記背面と対向する押し付け板と、前記内側押圧面を含み、前記基板の内側領域と前記押し付け板との間に配置され前記基板の前記内側領域及び前記押し付け板に取り付けられた内側部材と、前記外側押圧面を含み、前記基板の外側領域と前記押し付け板との間に配置され前記基板の前記外側領域及び前記押し付け板に取り付けられた外側部材と、前記押し付け板の前記背面に荷重を与える押圧面と、を含む、ディスクブレーキ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記内側部材及び前記外側部材は、ばねであり、
前記内側部材のばね定数は、前記外側部材のばね定数と異なる、ディスクブレーキ装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のディスクブレーキ装置であって、
前記押圧面の中心から前記内側部材の中心までの距離は、前記押圧面の中心から前記外側部材の中心までの距離と異なる、ディスクブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクブレーキ装置に関する。さらに詳しくは、鉄道車両のディスクブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両の高速化に伴い、鉄道車両の制動にディスクブレーキ装置が多用されている。ディスクブレーキ装置では、ブレーキキャリパがブレーキライニングに荷重を与える。これにより、ブレーキライニングはブレーキディスクに押しつけられる。ディスクブレーキ装置は、ブレーキライニングの摩擦部材とブレーキディスクとの摩擦によって制動力を得る。【０００３】
ブレーキライニングの摩擦部材とブレーキディスクとの摩擦は、ブレーキディスクの温度を上昇させる。ブレーキキャリパがブレーキライニングに荷重を与える箇所が少ない場合、特にブレーキディスクの温度が上昇しやすい。ブレーキディスクの温度が過度に上昇すれば、ブレーキディスク及びブレーキライニングが早期に摩耗する。したがって、ブレーキディスクの過度の温度上昇は、抑制するのが望ましい。【０００４】
ブレーキディスクの温度上昇を抑制するディスクブレーキ装置はたとえば、特開２００９−２５７５７８号公報（特許文献１）及び特開２０１４−５９０１１号公報（特許文献２）に記載されている。【０００５】
特許文献１に記載されたディスクブレーキ装置は、複数の押圧面を有するブレーキキャリパを備える。特許文献１のディスクブレーキ装置では、複数の押圧面からブレーキライニングに荷重が与えられる。そのため、ブレーキキャリパからブレーキライニングに与えられる荷重が分散される。ブレーキライニングからブレーキディスクに与えられる圧力が低減される。これにより、ブレーキディスク及びブレーキライニングの摩耗を抑制でき、ブレーキ作動中のブレーキディスク及びブレーキライニングの温度上昇を抑制できる、と特許文献１には記載されている。【０００６】
特許文献２に記載されたディスクブレーキ装置は、複数の摩擦部材を含むブレーキライニングと、複数の摩擦部材それぞれを支持する揺動調整機構とを備える。揺動調整機構は、複数の摩擦部材それぞれに荷重を与えることができる。そのため、ブレーキディスクの摺動面に凹凸があっても、各摩擦部材をブレーキディスクに押し付けることができる。そのため、１つの摩擦部材からブレーキディスクに与えられる圧力が低減される。これにより、ブレーキディスクの温度が局所的に上昇することを抑制でき、ブレーキディスクのヒートクラックを抑制できる、と特許文献２には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５７５７８号公報
【特許文献２】特開２０１４−５９０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ブレーキディスクは、ボルトによって車輪に締結される。特許文献１及び特許文献２のディスクブレーキ装置は、局所的なブレーキディスクの温度上昇を抑制するため、ブレーキディスクの温度は過度に上昇しない。そのため、ブレーキライニングの摩擦部材及びブレーキディスクは早期に摩耗しにくい。【０００９】
しかしながら、特許文献１のディスクブレーキ装置では、各押圧面からブレーキライニングに与えられる荷重は等しい。特許文献２のディスクブレーキ装置では、揺動調整機構から各摩擦部材に与えられる荷重は等しい。このようにブレーキディスクの摺動面全体を均一に押圧するような場合、ブレーキディスクを車輪に固定するボルトに負荷される応力が高くなる場合がある。【００１０】
本発明の目的は、ブレーキディスクの局所的な温度上昇を抑制しつつ、さらにボルトに負荷される応力を抑制できるディスクブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態のディスクブレーキ装置は、車軸に取り付けられた車輪を制動する。ディスクブレーキ装置は、ブレーキディスクと、ブレーキライニングと、ブレーキキャリパと、を備える。ブレーキディスクは、摺動面及び同一円周上に配置された複数のボルト穴を有する。ブレーキディスクは、複数のボルト穴それぞれに通されたボルトによって車輪に締結される。ブレーキライニングは、ブレーキディスクと対向する。ブレーキライニングは、摩擦部材と、摩擦部材を支持する基板と、を含む。ブレーキキャリパは、基板の背面に荷重を与えることによって摩擦部材を摺動面に押し付ける。基板の背面は、車軸の軸心を中心とする円弧状の境界によって内側領域と外側領域とに区分される。基板の背面に複数のボルト穴を車軸の方向に投影したときに、境界は投影した複数のボルト穴の領域を通る。ブレーキキャリパは、内側領域に荷重を与える内側押圧面と、外側領域に荷重を与える外側押圧面と、を含む。内側押圧面から内側領域に与えられる荷重は、外側押圧面から外側領域に与えられる荷重と異なる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるディスクブレーキ装置は、ブレーキディスクの局所的な温度上昇を抑制しつつ、さらにボルトに負荷される応力を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態のディスクブレーキ装置を車軸の方向から見た正面図である。
【図２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。
【図３】図３は、ブレーキライニングの斜視図である。
【図４】図４は、ブレーキライニング及びブレーキキャリパを車軸の方向から見た正面図である。
【図５】図５は、ブレーキライニングの背面、内側押圧面及び外側押圧面を示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態のディスクブレーキ装置の断面図である。
【図７】図７は、ブレーキライニング及びブレーキキャリパの斜視図である。
【図８】図８は、ブレーキキャリパを車軸の方向から見た正面図である。
【図９】図９は、第３実施形態のブレーキライニング及びブレーキキャリパの断面図である。
【図１０】図１０は、実施例１のＦＥＭ解析モデルの正面図である。
【図１１】図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線での断面図である。
【図１２】図１２は、試験番号１〜４でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。
【図１３】図１３は、試験番号５〜９でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。
【図１４】図１４は、試験番号９に対するボルト安全率の相対値を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例２のＦＥＭ解析モデルの断面図である。
【図１６】図１６は、試験番号１０〜１２及び１７でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。
【図１７】図１７は、試験番号１３及び１４でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。
【図１８】図１８は、試験番号１５及び１６でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。
【図１９】図１９は、試験番号１７に対するボルト安全率の相対値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（１）本実施形態のディスクブレーキ装置は、車軸に取り付けられた車輪を制動する。ディスクブレーキ装置は、ブレーキディスクと、ブレーキライニングと、ブレーキキャリパと、を備える。ブレーキディスクは、摺動面及び同一円周上に配置された複数のボルト穴を有する。ブレーキディスクは、複数のボルト穴それぞれに通されたボルトによって車輪に締結される。ブレーキライニングは、ブレーキディスクと対向する。ブレーキライニングは、摩擦部材と、摩擦部材を支持する基板と、を含む。ブレーキキャリパは、基板の背面に荷重を与えることによって摩擦部材を摺動面に押し付ける。基板の背面は、車軸の軸心を中心とする円弧状の境界によって内側領域と外側領域とに区分される。基板の背面に複数のボルト穴を車軸の方向に投影したときに、境界は投影した複数のボルト穴の領域を通る。ブレーキキャリパは、内側領域に荷重を与える内側押圧面と、外側領域に荷重を与える外側押圧面と、を含む。内側押圧面から内側領域に与えられる荷重は、外側押圧面から外側領域に与えられる荷重と異なる。
【００１５】
本実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキキャリパの複数の押圧面からブレーキライニングに荷重が与えられる。したがって、１つの押圧面からブレーキライニングに与えられる荷重が小さくなる。ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦によってブレーキディスクに与えられる熱流束の最大値が小さくなる。これにより、ブレーキディスクの局所的な温度上昇が抑制される。
【００１６】
また、本実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキキャリパの内側押圧面からブレーキライニングの内側領域に与えられる荷重は、外側押圧面から外側領域に与えられる荷重と異なる。そのため、ブレーキライニングがブレーキディスクに押し付けられると、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦によるブレーキディスクへの入熱分布が不均一である。後述する実施例１で説明するように、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であれば、ブレーキディスクと車輪とを締結するボルトに負荷される応力が抑制される。
【００１７】
（２）好ましくは、上記（１）のディスクブレーキ装置において、内側押圧面から内側領域に与えられる荷重及び外側押圧面から外側領域に与えられる荷重のうち、大きい方の荷重と小さい方の荷重との比は、１．３以上、６．０以下である。
【００１８】
このような構成によれば、ブレーキライニングがブレーキディスクに押し付けられると、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が局所的に高くなることなく不均一となる。したがって、ボルトに負荷される応力がさらに抑制される。
【００１９】
（３）好ましくは、上記（１）のディスクブレーキ装置において、内側押圧面から内側領域に与えられる荷重及び外側押圧面から外側領域に与えられる荷重のうち、大きい方の荷重を負荷する内側押圧面又は外側押圧面のブレーキディスクの半径方向における幅とブレーキディスクの摺動面の半径方向の幅との比は０．４以上であり、小さい方の荷重を負荷する内側押圧面又は外側押圧面のブレーキディスクの半径方向における幅とブレーキディスクの摺動面の半径方向の幅との比は０．２５以上である。
【００２０】
このような構成によれば、内側押圧面及び外側押圧面からブレーキライニングに与えられる単位面積当たりの荷重が小さい。そのため、ブレーキライニングがブレーキディスクに押し付けられると、ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦によるブレーキディスクへの熱流束の最大値が小さくなる。したがって、ブレーキディスクの局所的な温度上昇が抑制される。
【００２１】
上記のディスクブレーキ装置は、以下の構成を採用してもよい。
【００２２】
（４）上記（１）のディスクブレーキ装置において、ブレーキキャリパは、複数の内側押圧面と、複数の外側押圧面と、を含む。複数の内側押圧面から内側領域に与えられる総荷重は、複数の外側押圧面から外側領域に与えられる総荷重と異なる。
【００２３】
（５）上記（１）のディスクブレーキ装置において、ブレーキキャリパは、１つの内側押圧面と、複数の外側押圧面と、を含む。１つの内側押圧面から内側領域に与えられる荷重は、複数の外側押圧面から外側領域に与えられる総荷重と異なる。
【００２４】
（６）上記（１）のディスクブレーキ装置において、ブレーキキャリパは、複数の内側押圧面と、１つの外側押圧面と、を含む。複数の内側押圧面から内側領域に与えられる総荷重は、１つの外側押圧面から外側領域に与えられる荷重と異なる。
【００２５】
（７）上記（１）のディスクブレーキ装置において、ブレーキキャリパは、押し付け板と、内側押圧面を含む内側部材と、外側押圧面を含む外側部材と、押圧面と、を含む。押し付け板は、基板の背面と対向する。内側部材は、基板の内側領域と押し付け板との間に配置され基板の内側領域及び押し付け板に取り付けられる。外側部材は、基板の外側領域と押し付け板との間に配置され基板の外側領域及び押し付け板に取り付けられる。押圧面は、押し付け板の背面に荷重を与える。
【００２６】
このような構成によれば、ブレーキライニングと接触する内側部材及び外側部材に直接荷重を与えるのではなく、押し付け板に直接荷重を与える。内側部材及び外側部材は、ブレーキライニングの背面と押し付け板とによって挟まれる。押し付け板に荷重が与えられることにより、荷重が内側部材及び外側部材に伝達される。したがって、内側部材及び外側部材それぞれに直接荷重を与える機構は必要ない。本実施形態のディスクブレーキ装置によれば、荷重を与える機構を少なくすることができる。これにより、ディスクブレーキ装置の構造を簡素にすることができる。ディスクブレーキ装置を軽量にすることができる。
【００２７】
（８）好ましくは、上記（７）のディスクブレーキ装置において、内側部材及び外側部材は、ばねである。内側部材のばね定数は、外側部材のばね定数と異なる。
【００２８】
このような構成によれば、ブレーキライニングの背面の内側領域に荷重を与えるばねのばね定数が、外側領域に荷重を与えるばねのばね定数と異なる。押し付け板に荷重を与えて押し付け板が変位すると、内側領域に荷重を与えるばねの変位は外側領域に荷重を与えるばねの変位とおおよそ同じとなる。したがって、内側領域に与えられる荷重が外側領域に与えられる荷重と異なりやすい。
【００２９】
（９）好ましくは、上記（７）又は（８）のディスクブレーキ装置において、押圧面の中心から内側部材の中心までの距離は、押圧面の中心から外側部材の中心までの距離と異なる。
【００３０】
このような構成によれば、押圧面から押し付け板に与えられる荷重が、内側部材及び外側部材に不均一に伝達されやすい。したがって、内側領域に与えられる荷重が外側領域に与えられる荷重と異なりやすい。
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３２】
本明細書において、車軸の方向とは、車軸の軸心に沿った方向を意味する。
【００３３】
本明細書において、内側摺動領域とは、内側押圧面をブレーキディスクに車軸の方向に投影したとき、内側押圧面がブレーキディスク上に描く軌跡に相当する。外側摺動領域とは、外側押圧面をブレーキディスクに車軸の方向に投影したとき、外側押圧面がブレーキディスク上に描く軌跡に相当する。
【００３４】
本明細書において、内側押圧面と外側押圧面との隙間とは、内側摺動領域と外側摺動領域とのブレーキディスク半径方向における間隔に相当する。
【００３５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のディスクブレーキ装置を車軸の方向から見た正面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。図１及び図２を参照して、ディスクブレーキ装置１は、ブレーキディスク２と、ブレーキライニング３と、ブレーキキャリパ４とを備える。なお、図１ではブレーキキャリパは省略している。ディスクブレーキ装置１は、車軸５に取り付けられた車輪６を制動する。図２では、２つのブレーキディスク２と、２つのブレーキライニング３と、２つのブレーキキャリパ４とを示すが、これらは対称な形状である。したがって、以下では、１つのブレーキディスク２と、１つのブレーキライニング３と、１つのブレーキキャリパ４とについて説明する。第２実施形態及び第３実施形態でも同様である。
【００３６】
［ブレーキディスク］
ブレーキディスク２は、複数のボルト穴７を有する。複数のボルト穴７は、ブレーキディスク２の同一円周Ｐ上に配置される。同一円周Ｐの中心は、車軸５の軸心である。ブレーキディスク２は、複数のボルト穴７それぞれに通されたボルト８によって車輪６に締結される。これにより、ブレーキディスク２は、車輪６と一体的に回転する。
【００３７】
ブレーキディスク２の形状は、円盤である。ブレーキディスク２の材質はたとえば、鋼、炭素繊維複合材等である。一般的に、ボルト穴は１０〜１２個設けられる。しかしながら、複数のボルト穴７の数は特に限定されない。ブレーキディスク２は、摺動面１１を有する。
【００３８】
［ブレーキライニング］
図３は、ブレーキライニングの斜視図である。図２及び図３を参照して、ブレーキライニング３は、摩擦部材９と、基板１０とを含む。基板１０は、摩擦部材９を支持する。ブレーキライニング３は、ブレーキディスク２と対向する。より具体的には、摩擦部材９がブレーキディスク２の摺動面１１と対向する。ブレーキライニング３は、ブレーキディスク２に押し付けられることによりブレーキディスク２を制動する。ブレーキディスク２は車輪６に固定されているため、ブレーキディスク２の回転が制動されれば、車輪６の回転が制動される。
【００３９】
基板１０は、正面１２と、背面１３とを有する。正面１２には、複数の摩擦部材９が取付けられる。基板１０と摩擦部材９の間には、ばね要素等、他の部品を挟んでもよい。摩擦部材９の材質はたとえば、鋳鉄材、金属系焼結材、樹脂（レジン）系等である。摩擦部材９の形状は、特に限定されない。摩擦部材９の形状はたとえば、円形、多角形等である。摩擦部材９の数は、特に限定されない。摩擦部材９は、１つであってもよいし、複数であってもよい。
【００４０】
基板１０の背面１３は、内側領域１４と外側領域１５とに区分される。内側領域１４と外側領域１５とは、境界１６によって区分される。境界１６は、車軸の軸心を中心とする円弧状である。破線で示す複数のボルト穴７は、ブレーキディスクの複数のボルト穴を基板１０の背面１３に車軸の方向に投影したものである。
【００４１】
図４は、ブレーキライニング及びブレーキキャリパを車軸の方向から見た正面図である。図３及び図４を参照して、境界１６は、投影された複数のボルト穴７を通る。
【００４２】
［ブレーキキャリパ］
図２及び図４を参照して、ブレーキキャリパ４は、内側押圧面１７と、外側押圧面１８とを含む。内側押圧面１７及び外側押圧面１８は、基板１０の背面１３と対向する。内側押圧面１７は、内側領域１４に荷重を与える。外側押圧面１８は、外側領域１５に荷重を与える。より具体的には、車輪の制動時に、内側押圧面１７は内側領域１４に荷重を与え、外側押圧面１８は外側領域１５に荷重を与える。
【００４３】
１つのブレーキライニング３に対しては、２つのアーム１９が設けられる。アーム１９それぞれの先端は、２つに分岐している。分岐したアーム１９の先端それぞれに、内側押圧部材及び外側押圧部材が支持される。内側押圧部材は内側押圧面１７を含み、外側押圧部材は外側押圧面１８を含む。アーム１９はまた、ブレーキシリンダ２０に連結される。ブレーキシリンダ２０はたとえば、空気圧シリンダ、油圧シリンダ等である。アーム１９は、支点２１を含む。制動時にブレーキシリンダ２０が作動すると、アーム１９は支点２１を中心に回転する。ブレーキライニング３はブレーキディスクに押し付けられ、内側押圧面１７が内側領域１４に荷重を与えることができ、外側押圧面１８が外側領域１５に荷重を与えることができる。このような構成によれば、ブレーキライニング３をブレーキディスクから離すこともできる。支点２１には、ブラケット２２が取り付けられる。ブラケット２２は、鉄道車両の台車に固定される。
【００４４】
内側押圧面１７から内側領域１４に与えられる荷重は、外側押圧面１８から外側領域１５に与えられる荷重と異なる。内側領域１４に与えられる荷重を変えるには、支点２１から内側押圧面１７までの長さＬ１を調整すればよい。外側領域１５に与えられる荷重を変えるには、支点２１から外側押圧面１８までの長さＬ２を調整すればよい。これにより、内側押圧面１７及び外側押圧面１８が同一のアーム１９に支持されていても、内側領域１４に与えられる荷重及び外側領域１５に与えられる荷重を調整できる。
【００４５】
［内側領域に与えられる荷重と外側領域に与えられる荷重との比］
内側押圧面１７から内側領域１４に与えられる荷重をＰ１とし、外側押圧面１８から外側領域１５に与えられる荷重をＰ２とする。荷重Ｐ１及び荷重Ｐ２のうち、大きい方の荷重ＰＬと小さい方の荷重ＰＳとの比ＰＬ／ＰＳは、１．３以上、６．０以下であるのが好ましい。たとえば、Ｐ１＞Ｐ２の場合、ＰＬ／ＰＳ＝Ｐ１／Ｐ２である。これにより、後述する実施例１に示すようにボルトに負荷される応力がさらに抑制される。
【００４６】
ＰＬ／ＰＳが１．３未満であれば、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が均一に近い。したがって、ＰＬ／ＰＳの下限は、１．３であるのが好ましい。しかしながら、ＰＬ／ＰＳが１．３未満であっても、ＰＬ／ＰＳが１．０よりも大きければよい。ＰＬ／ＰＳが１．０よりも大きければ、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一となるからである。
【００４７】
ＰＬ／ＰＳが６．０よりも大きければ、ブレーキディスク２の半径方向において、ブレーキディスク２への入熱分布が局所的に高くなる。そのため、ブレーキディスクへの熱流束の最大値が高くなる。したがって、ＰＬ／ＰＳの上限は、６．０であるのが好ましい。しかしながら、ＰＬ／ＰＳが６．０よりも大きくても、内側領域１４又は外側領域１５のいずれか一方にのみ荷重が与えられなければよい。内側領域１４及び外側領域１５の両方に荷重が与えられれば、いずれか一方のみに荷重が与えられる場合よりもブレーキディスクへの熱流束の最大値が抑制されるからである。
【００４８】
［内側押圧面及び外側押圧面の幅］
図５は、ブレーキライニングの背面、内側押圧面及び外側押圧面を示す図である。図５を参照して、内側押圧面１７の幅をＤ１とし、外側押圧面１８の幅をＤ２とする。荷重Ｐ１及び荷重Ｐ２のうち、大きい方の荷重ＰＬを負荷する押圧面（内側押圧面１７又は外側押圧面１８）のブレーキディスクの半径方向における幅ＤＬと、ブレーキディスクの半径方向における摺動面の幅Ｄ（図１参照）との比ＤＬ／Ｄは、０．４以上であるのが好ましい。また、小さい方の荷重ＰＳを負荷する押圧面（内側押圧面１７又は外側押圧面１８）のブレーキディスクの半径方向における幅ＤＳと、ブレーキディスクの半径方向における摺動面の幅Ｄとの比ＤＳ／Ｄは、０．２５以上であるのが好ましい。たとえば、Ｐ１＞Ｐ２の場合、ＤＬ／Ｄ＝Ｄ１／Ｄであり、Ｄ１／Ｄは０．４以上である。これにより、後述する実施例１に示すようにボルトに負荷される応力がさらに抑制される。
【００４９】
ＤＬ／Ｄが０．４未満であれば、内側押圧面１７又は外側押圧面１８からブレーキライニング３に与えられる単位面積当たりの荷重が大きい。ブレーキライニング３がブレーキディスクに押し付けられると、ブレーキライニング３とブレーキディスクとの摩擦によるブレーキディスクへの熱流束が局所的に大きくなる。そのため、ブレーキディスクの偏摩耗、ヒートスポットが生じやすくなる。したがって、ＤＬ／Ｄの下限は、０．４であるのが好ましい。
【００５０】
ＤＳ／Ｄが０．２５未満であれば、上記同様に、ブレーキディスクの偏摩耗、ヒートスポットが生じやすくなる。したがって、ＤＳ／Ｄの下限は、０．２５であるのが好ましい。
【００５１】
［内側押圧面と外側押圧面との隙間］
内側押圧面１７と外側押圧面１８との隙間Ｗは、０以上であるのが好ましい。内側押圧面１７と外側押圧面１８との隙間Ｗが０未満であれば、ブレーキディスクのボルト穴７付近の入熱量が大きくなりやすい。換言すると、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一になりにくい、又は、ボルト穴７付近に局所的に入熱されやすい。したがって、内側押圧面１７と外側押圧面１８との隙間Ｗの下限は、０であるのが好ましい。さらに好ましくは、内側押圧面１７と外側押圧面１８との隙間Ｗは、１０（ｍｍ）以上である。これにより、後述する実施例１に示すようにボルトに負荷される応力がさらに抑制される。
【００５２】
上述したように、第１実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキキャリパの複数の押圧面からブレーキライニングに荷重が与えられる。したがって、１つの押圧面からブレーキライニングに与えられる荷重が小さくなる。ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦によってブレーキディスクに与えられる熱流束の最大値が小さくなる。これにより、ブレーキディスクの局所的な温度上昇が抑制される。
【００５３】
また、第１実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキキャリパの内側押圧面からブレーキライニングの内側領域に与えられる荷重は、外側押圧面から外側領域に与えられる荷重と異なる。そのため、ブレーキライニングがブレーキディスクに押し付けられると、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦によるブレーキディスクへの入熱分布が不均一である。後述する実施例１で説明するように、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であれば、ブレーキディスクと車輪とを締結するボルトに負荷される応力が抑制される。
【００５４】
本発明の実施の形態は、上記の第１実施形態に限定されない。続いて、第２実施形態のディスクブレーキ装置について説明する。
【００５５】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態のディスクブレーキ装置の断面図である。図６を参照して、第２実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキキャリパ４が押し付け板２３を含む点が第１実施形態と相違する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【００５６】
［ブレーキキャリパ］
図７は、ブレーキライニング及びブレーキキャリパの斜視図である。図８は、ブレーキキャリパを車軸の方向から見た正面図である。図７及び図８を参照して、ブレーキキャリパ４は、押し付け板２３と、内側部材２６と、外側部材２７と、押圧面２８と、を含む。押し付け板２３は、正面２４と、背面２５とを含む。押し付け板２３の正面２４は、基板１０の背面１３と対向する。
【００５７】
内側部材２６は、基板１０の内側領域１４と押し付け板２３の正面２４との間に配置される。内側部材２６は、ブレーキディスクの半径方向において、外側部材２７よりも内側に配置される。内側部材２６は、内側押圧面１７を含む。内側部材２６は、基板１０の内側領域１４及び押し付け板２３に取り付けられる。具体的には、内側押圧面１７は基板１０の内側領域１４に取り付けられる。内側部材２６の内側押圧面１７と反対側の端面は、押し付け板２３の正面２４に取り付けられる。内側部材２６はたとえば、ばね、ゴム、金属の円柱である。
【００５８】
外側部材２７は、基板１０の外側領域１５と押し付け板２３の正面２４との間に配置される。外側部材２７は、外側押圧面１８を含む。外側部材２７は、基板１０の外側領域１５及び押し付け板２３に取り付けられる。具体的には、外側押圧面１８は基板１０の外側領域１５に取り付けられる。外側部材２７の外側押圧面１８と反対側の端面は、押し付け板２３の正面２４に取り付けられる。外側部材２７はたとえば、ばね、ゴム、金属の円柱である。
【００５９】
押圧面２８は、押し付け板２３の背面２５に荷重を与える。内側部材２６及び外側部材２７は押し付け板２３に取り付けられているため、押圧面２８から押し付け板２３に与えられた荷重は、内側部材２６及び外側部材２７に伝達される。内側部材２６及び外側部材２７は基板１０にも取り付けられているため、内側部材２６及び外側部材２７に伝達された荷重は基板１０に与えられる。
【００６０】
このような構成により、内側押圧面１７は、内側領域１４に荷重を与えることができる。外側押圧面１８は、外側領域１５に荷重を与えることができる。より具体的には、車輪の制動時に、内側押圧面１７は内側領域１４に荷重を与えることができ、外側押圧面１８は外側領域１５に荷重を与えることができる。
【００６１】
１つのブレーキライニング３に対しては、２つのアーム１９が設けられる。アーム１９の先端に、押圧部材が支持される。押圧部材は押圧面２８を含む。制動時、押圧面２８はブレーキライニング３に向かう方向に押し付け板２３に荷重を与える。アーム１９は、ブレーキシリンダ２０に連結される。制動時にブレーキシリンダ２０が作動すると、アーム１９は支点２１を中心に回転する。ブレーキライニング３はブレーキディスク２に押し付けられ、内側押圧面１７が内側領域１４に荷重を与えることができ、外側押圧面１８が外側領域１５に荷重を与えることができる。このような構成によれば、ブレーキライニング３をブレーキディスク２から離すこともできる。
【００６２】
内側部材２６及び外側部材２７が、基板１０と押し付け板２３によって挟まれていないディスクブレーキ装置について述べる。この場合、内側部材２６及び外側部材２７それぞれに荷重を与えるには、内側部材２６及び外側部材２７それぞれに荷重を与えるブレーキシリンダ、アーム等の機構が別途必要となる。すなわち、ブレーキライニング３に直接荷重を与える機構の数は、ブレーキライニング３に直接接する部材の数だけ必要となる。
【００６３】
しかしながら、第２実施形態のディスクブレーキ装置１では、ブレーキライニング３の基板１０に荷重を与える内側部材２６及び外側部材２７が、基板１０と押し付け板２３によって挟まれる。押し付け板２３に荷重が与えられることにより、荷重が内側部材２６及び外側部材２７に伝達される。内側部材２６及び外側部材２７それぞれに荷重を与える機構は必要ない。押し付け板２３に荷重が与えられれば、その荷重は内側部材２６及び外側部材２７に分散して与えられる。したがって、第２実施形態のディスクブレーキ装置によれば、荷重を与える機構を少なくすることができる。これにより、ディスクブレーキ装置の構造を簡素にすることができる。ディスクブレーキ装置を軽量にすることができる。
【００６４】
第２実施形態のディスクブレーキ装置でも第１実施形態と同様に、内側部材２６の内側押圧面１７から内側領域１４に与えられる荷重は、外側部材２７の外側押圧面１８から外側領域１５に与えられる荷重と異なる。第２実施形態のディスクブレーキ装置において内側領域１４に与えられる荷重と外側領域１５に与えられる荷重とが異なるようにするには、次のような方法がある。
【００６５】
内側部材２６及び外側部材２７がばねである場合について説明する。ばねの種類は特に限定されないが、内側部材２６及び外側部材２７は皿ばねであるのが好ましい。ブレーキライニング３と押し付け板２３との隙間が小さくて済むためである。制動時、押し付け板２３に荷重が与えられると、押し付け板２３はブレーキライニング３に近づく方向に変位する。内側部材２６及び外側部材２７は、押し付け板２３と基板１０とに挟まれている。そのため、押し付け板２３が変位すると、内側部材２６及び外側部材２７も変位する。ここで、内側部材２６であるばねのばね定数は、外側部材２７であるばねのばね定数と異なる。したがって、内側部材２６の変位量が外側部材２７の変位量と同じであれば、内側部材２６の内側押圧面１７から内側領域１４に与えられる荷重は、外側部材２７の外側押圧面１８から外側領域に与えられる荷重と異なる。また、内側部材２６の変位量が外側部材２７の変位量と異なる場合であっても、内側部材２６のばね定数が外側部材２７のばね定数と異なれば、現実的に、内側領域１４に与えられる荷重は外側領域１５に与えられる荷重と同じとなりにくい。
【００６６】
その他に、内側領域１４に与えられる荷重と外側領域１５に与えられる荷重とが異なるようにする方法として、次のような方法がある。
【００６７】
図８を参照して、押圧面２８の中心から内側部材２６の中心までの距離Ｌ１は、押圧面２８の中心から外側部材２７の中心までの距離Ｌ２と異なる。この場合、内側部材２６及び外側部材２７は、ばねであってもよいし、ばねでなくてもよい。内側部材２６及び外側部材２７はたとえば、ばね、ゴム、金属製の円柱等である。
【００６８】
上述したように、制動時、押圧面２８から押し付け板２３の背面２５にブレーキライニングに近づく方向に荷重が与えられる。その荷重は、内側部材２６及び外側部材２７に分散して伝達される。押圧面２８の中心から内側部材２６の中心までの距離Ｌ１が、押圧面２８の中心から外側部材２７の中心までの距離Ｌ２と異なれば、押し付け板２３のモーメントの平衡を保つために、内側部材２６に与えられる荷重は外側部材２７に与えられる荷重と異なる。したがって、ブレーキライニング３の内側領域１４に与えられる荷重が外側領域１５に与えられる荷重と異なる。
【００６９】
押圧面２８の中心とは、押圧面２８から押し付け板２３に与えられる分布荷重を集中荷重に置き換えたときに、その集中荷重が作用する点をいう。内側部材２６の中心とは、内側押圧面１７からブレーキライニング３に与えられる分布荷重を集中荷重に置き換えたときに、その集中荷重が作用する点をいう。外側部材２７の中心も同様である。
【００７０】
以上、内側領域１４に与えられる荷重と外側領域１５に与えられる荷重とが異なるようにする方法の例を説明した。しかしながら、第２実施形態のディスクブレーキ装置はこの場合に限定されない。ブレーキライニング３の内側領域１４に与えられる荷重が外側領域１５に与えられる荷重と異なればよく、その構成は特に限定されない。内側領域１４に与えられる荷重が外側領域１５に与えられる荷重と異なれば、後述する実施例１で説明するように、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一となる。その結果、ブレーキディスクと車輪とを締結するボルトに負荷される応力が抑制される。
【００７１】
［内側部材のばね定数と外側部材のばね定数との比］
内側部材及び外側部材がばねである場合、内側部材のばね定数Ｋ１と外側部材のばね定数Ｋ２との比Ｋ１／Ｋ２は、０．５以上、３以下であるのが好ましい。ただし、Ｋ１／Ｋ２が１を除く。後述する実施例２で説明するように、Ｋ１／Ｋ２が０．５以上、３以下（１を除く）であれば、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一となり、ボルトに負荷される応力を抑制できる。
【００７２】
上述したように、第２実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキディスクの局所的な温度上昇が抑制される。また、ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦によるブレーキディスクへの入熱分布が不均一である。そのため、ブレーキディスクと車輪とを締結するボルトに負荷される応力が抑制される。さらに、第２実施形態のディスクブレーキ装置では、ブレーキライニングと接触する内側部材及び外側部材に直接荷重を与えるのではなく、押し付け板に直接荷重を与える。内側部材及び外側部材は、ブレーキライニングの背面と押し付け板とによって挟まれる。押し付け板に荷重が与えられることにより、力が内側部材及び外側部材に伝達される。したがって、内側部材及び外側部材それぞれに荷重を与える機構は必要ない。第２実施形態のディスクブレーキ装置によれば、荷重を与える機構を少なくすることができる。これにより、ディスクブレーキ装置の構造を簡素にすることができる。ディスクブレーキ装置を軽量にすることができる。
【００７３】
続いて、第３実施形態のディスクブレーキ装置について説明する。
【００７４】
［第３実施形態］
図９は、第３実施形態のブレーキライニング及びブレーキキャリパの断面図である。図９は、ブレーキディスクの半径方向に沿った断面を示す。図９を参照して、第３実施形態のディスクブレーキ装置の基本的な構成は、第２実施形態のディスクブレーキ装置の構成と同じである。ただし、第３実施形態のディスクブレーキ装置では、押し付け板２３と基板１０とがリベット２９により連結されている点が第２実施形態と相違する。なお、第３実施形態では、第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【００７５】
図９では、内側部材２６及び外側部材２７が皿ばねである場合を示す。ブレーキライニングは、摩擦部材９と、基板１０とを含む。ブレーキキャリパは、押し付け板２３と、内側部材２６と、外側部材２７と、押圧面２８とを含む。なお、一般的には図９において、符号１０で示される部材を「裏金」、符号２３で示される部材を「基板」と呼ぶことがある。しかしながら、本明細書では、符号１０で示される部材を「基板」、符号２３で示される部材を「押し付け板」と呼ぶ。
【００７６】
内側部材２６及び外側部材２７は、押し付け板２３と基板１０との間に配置される。押し付け板２３と基板１０とは、リベット２９によって連結される。リベット２９による連結により、押し付け板２３はリベット２９の軸方向に沿って基板１０に近づくことができる。したがって、押圧面２８から押し付け板２３の背面に荷重が与えられれば、基板１０の背面に荷重が与えられる。
【００７７】
このような構成であっても、上述した実施形態と同様に、ブレーキディスクの局所的な温度上昇が抑制される。また、ブレーキディスクへの入熱分布を不均一にすることができ、ブレーキディスクと車輪とを締結するボルトに負荷される応力が抑制される。さらに、ディスクブレーキ装置の構造を簡素にすることができる。
【実施例１】
【００７８】
実施例１では、上述した第１実施形態のディスクブレーキ装置を想定し、内側領域に与えられる荷重が外側領域に与えられる荷重と異なる場合のブレーキディスクへの入熱分布及びボルトに負荷される応力を調べた。その結果、内側領域に与えられる荷重が外側領域に与えられる荷重と異なれば、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一となり、ボルトに負荷される応力が抑制されることがわかった。以下、詳述する。【００７９】
本発明者らは、ブレーキディスクへの入熱分布とボルトに負荷される応力との関係を調べた。具体的には、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）解析によって以下の試験番号１〜９の試験を実施した。本発明例として試験番号１〜７、比較例として試験番号８及び９の試験を実施した。【００８０】
［試験条件］
図１０は、実施例１のＦＥＭ解析モデルの正面図である。図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線での断面図である。図１０及び図１１を参照して、ＦＥＭ解析モデルは、ディスクブレーキ装置が取付けられた車輪を想定した。ディスクブレーキ装置及び車輪は、左右対称とした。計算領域は、ディスクブレーキ装置及び車輪の半分の領域について実施した。ブレーキディスクの内周の半径は、２３５ｍｍであった。ブレーキディスクの外周の半径は、３６０ｍｍであった。すなわち、ブレーキディスクの半径方向においてブレーキディスクの摺動面の幅は、１２５ｍｍであった。ボルト穴は、ブレーキディスクの摺動面の中央に設けた。また、車輪の直径は８６０ｍｍであった。車輪の踏面の周方向速度は、３００ｋｍ／ｈであった。ブレーキライニングの基板の背面に与える荷重の合計は、１３．６ｋＮであった。【００８１】
【表１】
0006690738.tif 000002
【００８２】
表１は、試験条件を示す。図５を参照して、各パラメータについて説明する。表１中の、「Ｒ１（ｍｍ）」は、内側摺動領域中心の半径を示す。「Ｒ２（ｍｍ）」は、外側摺動領域中心の半径を示す。「Ｄ１（ｍｍ）」は、内側摺動領域幅を示す。「Ｄ２（ｍｍ）」は、外側摺動領域幅を示す。「Ｗ（ｍｍ）」は、内側押圧面と外側押圧面との隙間を示す。すなわち、「Ｗ（ｍｍ）」は、内側摺動領域と外側摺動領域との隙間に相当する。「Ｐ１（ｋＮ）」は、内側領域に与えられた荷重を示す。「Ｐ２（ｋＮ）」は、外側領域に与えられた荷重を示す。「Ｎ１」は、内側押圧面の数を示す。「Ｎ２」は、外側押圧面の数を示す。【００８３】
内側領域に与えられた荷重Ｐ１は、全ての内側押圧面に与えられた荷重の合計を示す。たとえば、試験番号１において、内側領域に与えられた荷重Ｐ１は、１０．２ｋＮであった。また、試験番号１において、内側押圧面の数は２つである。したがって、内側領域に与えられた荷重Ｐ１は、２つの内側押圧面に与えられた荷重の合計を示す。他の試験番号においても同様である。また、外側領域に与えられた荷重Ｐ２についても同様である。【００８４】
試験番号１〜７では、ブレーキライニングに複数箇所から荷重を与えた。さらに、ブレーキライニングの内側領域に与えられた荷重は、外側領域に与えられた荷重と異なった。試験番号８では、内側領域に与えられた荷重は、外側領域に与えられた荷重と等しかった。試験番号９では、ブレーキライニングに１箇所から荷重を与えた。【００８５】
図１２は、試験番号１〜４でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。図１２中の、実線は試験番号１、１点鎖線は試験番号２、２点鎖線は試験番号３、破線は試験番号４の結果をそれぞれ示す。【００８６】
図１３は、試験番号５〜９でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。図１３中の、実線は試験番号５、１点鎖線は試験番号６、２点鎖線は試験番号７、破線Ｅ１は試験番号８、破線Ｅ２は試験番号９の結果をそれぞれ示す。【００８７】
図１２及び図１３を参照して、縦軸は熱流束Ｊ／（ｓ・ｍｍ２）を示し、横軸はブレーキディスクの摺動面の半径方向の位置を示す。半径方向の位置とは、ブレーキディスクの半径方向において車軸の軸心から摺動面上の任意の位置までの距離を意味する。図１２及び図１３において、符号「Ａ」は摺動面の半径方向において２３５〜２９７．５ｍｍの領域（内側領域）を意味し、符号「Ｂ」は２９７．５〜３６０ｍｍの領域（外側領域）を意味する。【００８８】
試験番号１〜７（本発明例）の熱流束の最大値は、試験番号９（比較例）の熱流束の最大値よりも小さかった。この理由は、試験番号１〜７では、１つの押圧面がブレーキライニングに与える荷重が、試験番号９よりも小さかったためである。したがって、試験番号１〜７では、ブレーキディスクの局所的な温度上昇が抑制された。【００８９】
また、試験番号１〜７では、ブレーキディスクの領域Ａの熱流束は、領域Ｂの熱流束と異なった。すなわち、試験番号１〜７では、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であった。この理由は、試験番号１〜７では、ブレーキライニングの内側領域に与えられる荷重が、外側領域に与えられる荷重と異なったためである。したがって、試験番号１〜７では、ブレーキディスクと車輪とを締結するボルトに負荷される応力が抑制された。以下、この点について詳述する。【００９０】
ＦＥＭ解析によりブレーキディスクの変形をシミュレートした。ＦＥＭ解析では、熱応力によるブレーキディスクの変形によって与えられるボルトへの荷重を考慮した。ＦＥＭ解析の結果より、各試験番号においてボルトに生じる応力を算出した。算出された応力より、各試験番号においてボルト安全率を算出した。ここで、ボルト安全率は、以下の式によって算出された。
（ボルト安全率）＝（ボルトの許容応力）／（ＦＥＭ解析により算出されたボルトに生じる応力）【００９１】
図１４は、試験番号９に対するボルト安全率の相対値を示す図である。図１４を参照して、試験番号１〜７のボルト安全率は、試験番号８及び９のボルト安全率よりも高かった。すなわち、試験番号１〜７では、ボルトに負荷される応力が抑制された。要するに、本発明者らは、ＦＥＭ解析により、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であれば、入熱分布が均一である場合と比較して、ボルトに負荷される応力が抑制されることを見出した。
【実施例２】
【００９２】
実施例２では、上述した第２実施形態のディスクブレーキ装置を想定し、ブレーキディスクへの入熱分布を調べた。その結果、ブレーキディスクの入熱分布が不均一となり、実施例１の結果に基づき、ボルトに負荷される応力が抑制されることがわかった。以下、詳述する。【００９３】
本発明者らは、第２実施形態のディスクブレーキ装置の場合のブレーキディスクへの入熱分布を調べた。具体的には、ＦＥＭ解析によって以下の試験番号１０〜１７の試験を実施した。本発明例として試験番号１０〜１６、比較例として試験番号１７の試験を実施した。【００９４】
［試験条件］
図１５は、実施例２のＦＥＭ解析モデルの断面図である。図１５を参照して、実施例２では、ブレーキキャリパの構成が実施例１と異なった。具体的には、実施例２では、図６に示すブレーキキャリパの構成を想定した。押し付け板の背面に与える荷重の合計は、１３．６ｋＮであった。内側部材２６及び外側部材２７は、皿ばねを想定した。押し付け板２３に荷重を与える押圧面の中心は、ブレーキディスクの中心から２９７．５ｍｍであり、ブレーキディスクの中心線から２０°傾いた位置であった。ブレーキディスクの中心線とは、車軸の方向から見て、ブレーキディスクの中心及びブレーキライニングの長手方向の中心を通る線を意味する。内側部材の中心は、ブレーキディスクの中心から２６６．２５ｍｍであった。外側部材の中心は、ブレーキディスクの中心から３２８．７５ｍｍであった。その他の試験条件は、実施例１と同じであった。【００９５】
【表２】
0006690738.tif 000003
【００９６】
表２は、試験条件を示す。図５を参照して、表２中の各パラメータについて説明する。表２中の、「Ｋ１」は、内側部材のばね定数を示す。「Ｋ２」は、外側部材のばね定数を示す。すなわち、「Ｋ１／Ｋ２」は、内側部材のばね定数と外側部材のばね定数との比を示す。「θ１」は、内側部材の中心を通るブレーキディスクの半径とブレーキディスクの中心線とのなす角を示す。「θ２」は、外側部材の中心を通るブレーキディスクの半径とブレーキディスクの中心線とのなす角を示す。その他のパラメータは、実施例１と同様である。【００９７】
本発明例である試験番号１０〜１２では、「Ｋ１／Ｋ２」が１ではなかった。すなわち、内側部材のばね定数は外側部材のばね定数と異なった。本発明例である試験番号１３では、「θ２」が２０°であり、外側部材の中心は押圧面の中心とブレーキディスクの中心を通る線上（ブレーキディスクの半径上）に存在する。したがって、押圧面の中心から外側部材の中心までの距離は、押圧面の中心と外側部材の中心とのブレーキディスクの半径方向の距離に等しく、３１．２５ｍｍであった。試験番号１３において「θ１」は３０°であるため、内側部材の中心は押圧面の中心を通るブレーキディスクの半径上にはなかった。したがって、押圧面の中心から内側部材の中心までの距離は、内側部材の中心と押圧面の中心とのブレーキディスクの半径方向の距離３１．２５ｍｍよりも大きかった。本発明例である試験番号１４も同様に、「θ１」が２０°であるのに対し、「θ２」が１０°であったため、押圧面の中心から内側部材の中心までの距離は、押圧面の中心から外側部材の中心までの距離と異なった。本発明例である試験番号１５及び１６では、「Ｄ１」が「Ｄ２」と異なった。本実施例では、内側部材及び外側部材は皿ばねである。したがって、「Ｄ１」は内側部材である皿ばねの直径に相当し、「Ｄ２」は外側部材である皿ばねの直径に相当する。皿ばねの直径が異なれば、ばね定数が異なる。すなわち、試験番号１５及び１６は、内側部材のばね定数は外側部材のばね定数と異なった。【００９８】
図１６は、試験番号１０〜１２及び１７でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。図１６中の、実線は試験番号１０、１点鎖線は試験番号１１、２点鎖線は試験番号１２、破線は試験番号１７の結果をそれぞれ示す。【００９９】
図１７は、試験番号１３及び１４でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。図１７中の、実線は試験番号１３、破線は試験番号１４の結果をそれぞれ示す。【０１００】
図１８は、試験番号１５及び１６でのブレーキディスクへの入熱分布を示す図である。図１８中の、実線は試験番号１５、破線は試験番号１６の結果をそれぞれ示す。【０１０１】
図１６〜図１８において、縦軸は熱流束Ｊ／（ｓ・ｍｍ２）を示し、横軸はブレーキディスクの摺動面の半径方向の位置（ｍｍ）を示す。【０１０２】
図１６を参照して、比較例である試験番号１７では、領域Ａでの熱流束の最大値は領域Ｂでの熱流束の最大値と同じであった。この理由は、試験番号１７では、内側部材のばね定数Ｋ１が外側部材のばね定数Ｋ２と同じであったためである。すなわち、試験番号１７では、内側領域に与えられた荷重は外側領域に与えられた荷重と同じであったためである。本発明例である試験番号１０〜１２では、領域Ａでの熱流束の最大値は領域Ｂでの熱流束の最大値と異なった。この理由は、試験番号１０〜１２では、内側部材のばね定数Ｋ１が外側部材のばね定数Ｋ２と異なったためである。すなわち、試験番号１０〜１２では、内側領域に与えられた荷重は外側領域に与えられた荷重と異なった。そのため、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であった。【０１０３】
図１７を参照して、本発明例である試験番号１３及び１４では、領域Ａでの熱流束の最大値は領域Ｂでの熱流束の最大値と異なった。この理由は、試験番号１３及び１４では、押圧面の中心から内側部材の中心までの距離が、押圧面の中心から外側部材の中心までの距離と異なったためである。すなわち、試験番号１３及び１４では、内側領域に与えられた荷重は外側領域に与えられた荷重と異なった。そのため、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であった。【０１０４】
図１８を参照して、本発明例である試験番号１５及び１６では、領域Ａでの熱流束の最大値は領域Ｂでの熱流束の最大値と異なった。この理由は、試験番号１５及び１６では、内側部材である皿ばねの直径が外側部材である皿ばねの直径と異なった。すなわち、試験番号１５及び１６では、内側部材のばね定数が外側部材のばね定数と異なった。そのため、試験番号１０〜１２と同様の理由により、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であった。【０１０５】
図１９は、試験番号１７に対するボルト安全率の相対値を示す図である。図１９を参照して、試験番号１０〜１６のボルト安全率は、試験番号１７のボルト安全率よりも高かった。すなわち、試験番号１０〜１６では、ボルトに負荷される応力が抑制された。実施例１で説明したように、ブレーキディスクの半径方向において、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一であったためである。【０１０６】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。【０１０７】
第１実施形態では、ブレーキキャリパの１つのアームが、内側押圧面及び外側押圧面を支持する場合について説明した。しかしながら、内側押圧面及び外側押圧面の支持はこの場合に限定されない。内側押圧面及び外側押圧面を支持するアームは、別個であってもよい。すなわち、１つの独立したアームが、１つの押圧面を支持してもよい。また、１つのアームが１又は複数の外側押圧面のみを支持し、１つのアームが１又は複数の内側押圧面のみを支持してもよい。【０１０８】
上述の説明では、ブレーキキャリパが、２つの内側押圧面と２つの外側押圧面とを含む場合について説明した。しかしながら、内側押圧面の数及び外側押圧面の数はこの場合に限定されない。ブレーキキャリパは、１つの内側押圧面と１つの外側押圧面とを含んでもよい。ブレーキキャリパは、３つ以上の内側押圧面と３つ以上の外側押圧面とを含んでもよい。また、内側押圧面の数は、外側押圧面の数と異なってもよい。要するに、ブレーキライニングの内側領域に与えられる総荷重が、外側領域に与えられる総荷重と異なればよい。内側領域に与えられる総荷重が外側領域に与えられる総荷重と異なれば、ブレーキディスクへの入熱分布が不均一となるからである。ブレーキキャリパが複数の内側押圧面を含む場合、内側領域に与えられる総荷重は、全ての内側押圧面の荷重の合計を意味する。外側押圧面についても同様である。【０１０９】
本実施形態のブレーキキャリパは、上述の梃子式でもよいし、浮動型や対向型のように直接ピストンで基板の背面に荷重を与えてもよい。また、浮動型の様に、反力で荷重を与えてもよい。要するに、ブレーキライニングへの荷重の与え方は特に限定されない。ブレーキキャリパは、複数のブレーキシリンダを含んでいてもよい。【０１１０】
上述の説明では、内側押圧面及び外側押圧面の形状は円である場合について説明した。しかしながら、内側押圧面及び外側押圧面の形状はこの場合に限定されない。内側押圧面及び外側押圧面の形状は多角形であってもよい。【０１１１】
上述の説明では、ブレーキディスクの複数のボルト穴を基板の背面に投影したとき、内側領域と外側領域との境界は投影された複数のボルト穴の中心を通る円周上の弧である場合について説明した。しかしながら、内側領域と外側領域との境界は、この場合に限定されない。内側領域と外側領域との境界は、投影された複数のボルト穴の領域を通ればよい。【０１１２】
第２実施形態では、内側領域に与えられる荷重と外側領域に与えられる荷重とを異ならせるために、ばね定数のみを変更する場合、内側押圧面及び外側押圧面の位置のみを変更する場合について説明した。しかしながら、本実施形態のディスクブレーキ装置はこの場合に限定されない。本実施形態のディスクブレーキ装置では、内側部材のばね定数を外側部材のばね定数と異ならせ、かつ、押圧面の中心から内側部材の中心までの距離を押圧面の中心から外側部材の中心までの距離と異ならせてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１：ディスクブレーキ装置
２：ブレーキディスク
３：ブレーキライニング
４：ブレーキキャリパ
５：車軸
６：車輪
７：ボルト穴
８：ボルト
９：摩擦部材
１０：基板
１１：摺動面
１２：基板の正面
１３：基板の背面
１４：内側領域
１５：外側領域
１６：境界
１７：内側押圧面
１８：外側押圧面
１９：アーム
２０：ブレーキシリンダ
２１：支点
２２：ブラケット
２３：押し付け板
２４：押し付け板の正面
２５：押し付け板の背面
２６：内側部材
２７：外側部材
２８：押圧面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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