(57)【要約】特に好都合な力−たわみ挙動と、高度な減衰と、安定した熱的挙動とを伴うように、少なくとも１つの摩擦ライニング要素（１１）がバッキングプレート（１０）に対して移動可能に配置され、またこの目的のために少なくとも１つの摩擦ライニング要素がばねシステム（１４）によりバッキングプレート上に配置されるような、車両のディスクブレーキのためのブレーキライニング（１００）を提供するために、ばねシステムが複数のばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を有するか、または複数のばね要素から構成されることが提案される。
2018517108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキングプレート（１０）と、少なくとも１つの摩擦ライニング要素（１１）とを有する、車両のディスクブレーキ（２００）のためのブレーキライニング（１００）において、前記摩擦ライニング要素（１１）が、前記ブレーキの作動時に前記摩擦ライニング要素（１１）の第１の側面（１２）をブレーキディスクに対して押圧するのを可能にするように、前記バッキングプレート（１０）上に配置され、前記摩擦ライニング要素（１１）が前記バッキングプレート（１０）に対して移動可能となるように配置され、前記バッキングプレート（１０）と前記摩擦ライニング要素（１１）との間にばねシステム（１４）が配置される、ブレーキライニング（１００）であって、
前記ばねシステム（１４）が複数のばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を有するかまたはそれらから構成されるブレーキライニング（１００）。
【請求項２】
前記摩擦ライニング要素（１１）が固定手段（１６）により前記バッキングプレート（１０）に接続され、前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が少なくとも一部の領域において前記固定手段（１６）の周りに配置され、前記固定手段（１６）が、前記ばねシステム（１４）の予負荷を引き起こすように設計される、請求項１に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項３】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が実質的に平坦である請求項１または２に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項４】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が、前記ばねシステム（１４）が予負荷範囲において、動作範囲つまり前記ブレーキの作動時とは異なるばね挙動を有することになるように、設計される請求項１から３のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項５】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が互いに平行に積み重ねられる、請求項１から４のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項６】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が異なるスティフネスを有する請求項１から５のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項７】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が異なる厚さを有する請求項１から６のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項８】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が異なるばね高さを有する請求項１から７のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項９】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が皿ばねの形態である請求項１から８のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１０】
少なくとも１つのばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）がその内周および／または外周に沿う切欠部（１７）を有する請求項１から９のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１１】
前記ばねシステム（１４）が、複数のターン（１９）を有する少なくとも１つの巻かれる形のまたは層状のウェーブスプリングを有し、各ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が１つのターン（１９）によって形成される請求項１から１０のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１２】
前記ばねシステム（１４）が複数のウェーブスプリングを有し、第１のウェーブスプリングが第２のウェーブスプリングの周りに配置される請求項１１に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１３】
前記個別のターン（１９）が皿ばねのように形成される請求項１１または１２のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１４】
前記ばねシステム（１４）が、第１のフランジ（２４）または隆起部分によって形成される第１の支承面（２５）に対して第１の縁部（２２）を接触させるような形で前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が支承されるように、前記バッキングプレート（１０）と前記摩擦ライニング要素（１１）との間に配置され、前記第１のフランジ（２４）または前記隆起部分が前記摩擦ライニング要素（１１）の第２の側面（１３）から突出し、前記第２の側面（１３）が前記バッキングプレート（１０）と対向する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１５】
前記バッキングプレート（１０）が、窪み部分（２６）、および／または、前記バッキングプレートから突出する第２のフランジ（３０）を有し、前記ばねシステム（１４）が、第２の支承面（２７）に対して第２の縁部（２３）を接触させるような形で前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が支承されるように、前記バッキングプレート（１０）と前記摩擦ライニング要素（１１）との間に配置され、前記第２の支承面（２７）が、前記窪み部分（２６）の周りを延びるリップ（３１）によっておよび／または前記第２のフランジ（３０）によって形成される請求項１から１４のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１６】
前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が、前記ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）と前記バッキングプレート（１０）および／または前記摩擦ライニング要素（１１）との間の接触面での摩擦を増大させるための摩擦増大材料を含むコーティングを少なくとも一部の領域に有する請求項１から１５のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１７】
前記摩擦ライニング要素（１１）が、前記バッキングプレート（１０）を通る孔（２０）の中に配置されるソケット（２１）を有する接続手段により接続される請求項１から１６のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１８】
前記摩擦ライニング要素（１１）が、概略的に、円形、楕円、三角形、正方形、長方形または台形の基本形状を有する請求項１から１７のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項１９】
複数の、好適には４つ以上の、摩擦ライニング要素（１１）が前記バッキングプレート（１０）上に配置される請求項１から１８のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）。
【請求項２０】
バッキングプレート（１０）と請求項１から１９のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）の摩擦ライニング要素（１１）との間に配置されるための、複数のばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を有するばねシステム（１４）であって、
前記ばねシステム（１４）が、複数のターン（１９）を有する少なくとも１つの巻かれる形のまたは層状のウェーブスプリングを有し、各ばね要素（１５；１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が１つのターン（１９）によって形成され、前記個別のターン（１９）が皿ばねのように形成されるばねシステム（１４）。
【請求項２１】
前記ディスクブレーキ（２００）が請求項１から１９のいずれか一項に記載のブレーキライニング（１００）を有する車両のための、また具体的には鉄道車両のための、ディスクブレーキ（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブレーキライニングに関し、詳細には、バッキングプレートと、バッキングプレート上に移動可能に配置される少なくとも１つの摩擦ライニング要素とを有する、車両のディスクブレーキのためのブレーキライニングに関する。摩擦ライニング要素は、ブレーキの作動時に摩擦ライニング要素の第１の側面をディスクブレーキのブレーキディスクに対して押圧するのを可能にするように、または摩擦ライニング要素の第１の側面をブレーキディスクに対して押圧するように、バッキングプレート上に配置される。摩擦ライニング要素を弾性的に設置するために、ばねシステムはバッキングプレートと摩擦ライニング要素との間に配置される。
【背景技術】
【０００２】
車両のディスクブレーキのためのブレーキライニングは、通常、例えば鋼から構成されるバッキングプレートと、バッキングプレート上に配置される摩擦ライニングとを有する。摩擦ライニングは、例えば、バッキングプレートに対して押圧され得るかまたは別の形でバッキングプレートに接続され得る。バッキングプレートと摩擦ライニングとの間の接続手段はブレーキの作動時に生じる力に耐えなければならず、具体的には、横方向の力、および、振動応力の結果として生じる力に耐えなければならない。
【０００３】
鉄道車両、具体的には高速列車における、ブレーキライニングのための摩擦材料は、しばしば、焼結材料から製造される。このようなタイプの高負荷ブレーキ内のブレーキライニングとブレーキディスクとの間の摩擦ペアリング（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｐａｉｒｉｎｇ）の温度は、しばしば、６００℃超に達し、それにより、従来のゴムベースのブレーキライニングの使用を困難とするかさらには不可能とする。ブレーキディスク上での一様な温度分布を達成するために、ブレーキライニングがしばしば複数の摩擦ライニング要素から形成され、これらの複数の摩擦ライニング要素が個別にまたは集団として構成され、また、これらの複数の摩擦ライニング要素の一部がブレーキライニングのバッキングプレート上に弾性的に設置される。
【０００４】
鉄道車両のためのより最新の焼結ブレーキライニングは、多部品構造であることを特徴とする。例えばリベット打ちにより、個別の摩擦要素をバッキングプレートに個別に堅固に接続することが知られている。堅固に固定される摩擦要素はブレーキディスク内の隆起に従うことができず、多様な熱膨張率を埋め合わせることができない。それにより、ブレーキディスク上の非一様な温度分布の結果としてブレーキディスク内に高い応力が生じることになり、また、個別の摩擦要素が過熱される可能性がある。
【０００５】
これらの影響は、摩擦ライニング要素をバッキングプレート上に弾力性を有するようにまたは弾性的に設置することにより低減されてきた。例えば、弾力性を有するような設置を実現するために、バッキングプレートと摩擦要素との間への薄い中間層が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
特許文献２は車両のディスクブレーキのためのブレーキライニングを説明しており、ここでは、摩擦ライニング要素とバッキングプレートとの間にある荷重ばねおよび弾性要素により、摩擦ライニング要素がバッキングプレートに固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０８９９６８号
【特許文献２】欧州特許第１５０６３５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、バッキングプレートと、ばねシステムによりバッキングシステム上に移動可能に配置される摩擦ライニング要素とを有する、車両のディスクブレーキのためのブレーキライニングを提案することであり、このブレーキライニングを用いることにより、特には、好都合な力−たわみ挙動、高度な減衰、および、安定した熱的挙動が達成される。ばねシステムは、制動中、特定の応力下で、さらなる固定要素を配置することなく、摩擦ライニング要素からバッキングプレートへの衝撃（例えば、摩擦力および衝撃力）の結果として生じる横方向の力を伝達することが可能であるべきである。多大な労力を必要とすることなく、可能な限り単純な形でバッキングプレート上に摩擦ライニング要素およびばねシステムを設置することが可能であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、車両のディスクブレーキのためのブレーキライニングが提案され、ブレーキライニングが、バッキングプレートと、少なくとも１つの摩擦ライニング要素とを有し、この少なくとも１つの摩擦ライニング要素が、ブレーキの作動時に摩擦ライニング要素の第１の側面をブレーキディスクに対して押圧するのを可能にするように、バッキングプレート上に配置される。さらに、少なくとも１つの摩擦ライニング要素がバッキングプレートに対して移動可能となるように配置され、この目的のためにバッキングプレートと摩擦ライニング要素との間にばねシステムが配置される。本発明によると、ばねシステムが複数のばね要素を有するかまたは複数のばね要素から構成される。これは、ばねシステムが少なくとも２個の、好適には２個から２０個のばね要素を有するか、またはそれらから構成されることを意味する。
【００１０】
ブレーキライニングが、好適には、焼結材料を含む。ブレーキライニングは、さらに好適には、鉄道車両内の高負荷ブレーキのためのものであることが意図される。摩擦ライニング要素が異なる形態または幾何形状を有することができる。好適には、複数の摩擦ライニング要素がバッキングプレートに移動可能に接続される。
【００１１】
少なくとも１つの摩擦ライニング要素が２つの反対側にある実質的に平行な側面を有する。第１の側面がブレーキディスクの方を向く。摩擦ライニング要素の第２の側面がバッキングプレートの方を向く。摩擦ライニング要素は、摩擦ライニング要素支持体と、摩擦ライニング要素支持体の上に配置される摩擦材料とを有する。バッキングプレートの方を向く第２の側面が摩擦ライニング要素支持体によって形成される。
【００１２】
摩擦ライニング要素がバッキングプレート上に移動可能に配置されることは、摩擦ライニング要素がバッキングプレートに対して移動可能に配置される、ということを意味する。摩擦ライニング要素はバッキングプレートに対して垂直につまり軸方向に移動可能である。また、摩擦ライニング要素が、バッキングプレートに実質的に平行な軸を中心として摩擦ライニング要素が枢動させられ得るようにして、バッキングプレート上に配置され得る。
【００１３】
バッキングプレートと摩擦ライニング要素との間のばねシステムは、バッキングプレート上への摩擦ライニング要素の弾性的なまたは移動可能な接続または設置をなすのに使用される。摩擦ライニング要素が設置されるとき、ばねシステムが負荷をかけられているか、または予負荷をかけられている（予負荷範囲）。ブレーキが作動するとき（動作範囲）、実質的に軸方向の押圧力が摩擦ライニング要素に作用し、ひいてはばねシステムに作用する。このプロセス中、ばねシステム、またはばねシステムの複数のばね要素が圧縮され、その結果、摩擦ライニング要素がバッキングプレートに向かって移動する。
【００１４】
ばねシステムが複数のばね要素を有するかまたは複数のばね要素から構成されるという事実は、予負荷範囲において、動作範囲（ブレーキが作動している）とは異なるばね挙動を有するばねシステムが提供され得る、ということを意味する。したがって、比較的大きい（ｌｏｎｇ）予負荷時のたわみ（ｐｒｅ−ｌｏａｄｉｎｇ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）のために小さい予負荷力のみが必要とされるようなばねシステムが、少なくとも１つの摩擦ライニング要素のために提供され得る。さらに、小さい（ｓｈｏｒｔ）ばねたわみでの大きい最終的なばね力、ならびに、高度な減衰および高い熱的安定性も達成され得る。摩擦ライニング要素をバッキングプレート上に弾性的にまたは移動可能に配置するのに従来技術で使用される弾性要素またはばね要素は、通常、線形的なまたはわずかにデグレッシブな（ｄｅｇｒｅｓｓｉｖｅ）ばね挙動を有する。
【００１５】
ブレーキライニングと共に、具体的にはばねシステムが複数のばね要素を有するかまたは複数のばね要素から構成されるような、本発明によるブレーキライニングを用いることにより、特に好都合な力−たわみ挙動が達成される。これは、大きい予負荷時のたわみでの比較的小さい予負荷力、および、小さい動作時のたわみ（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）での大きい最終的な力を特徴とする。したがって、本発明によるブレーキライニングのばねシステムは、従来技術により知られる構成とは対照的に、累進的なばね挙動を有する。予負荷が小さいことで、小さい噛合力（ｊａｗ  ｆｏｒｃｅ）でもばねシステムが変形することができるようになる。しかし、予負荷力が大きいと、小さい噛合力でシステムが柔軟性を欠く形で作用するようになり、これには、バッキングプレート上の温度分布および摩擦係数の推移に対してのマイナスの結果が伴われる。対照的に、予負荷力が小さいと、摩擦ライニング要素をバッキングプレートに接続するのに用いられる固定手段内の応力が小さくなる。大きい予負荷時のたわみでは、付随的に力−たわみ曲線が比較的緩やかになり、ばねシステムでの硬化現象または小さくされた予負荷時のたわみによる固定手段の不都合な誤差の積み重なり（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｓｔａｃｋｕｐ）を埋め合わせることが促進される。両方の効果により予負荷の損失（ｐｒｅ−ｌｏａｄｉｎｇ  ｌｏｓｓ）が小さくなる。対照的に、予負荷範囲で急激に増大する曲線を有するばねが使用される場合、ばねの硬化および／または小さい予負荷時のたわみにより、迅速に接続が緩んでガタガタと音を発するようになる可能性がある。
【００１６】
さらに、本発明によるブレーキライニングを用いる場合、バッキングプレートの後部において荷重ばねが必要なくなる。
【００１７】
端部位置でのばね力が大きいことは、ばねシステムが依然として変形することができるが、大きい噛合力を受けるときに柔軟性を欠く形で挙動しない、ということを意味する。したがって、位置が固定されることが回避され得る。端部位置までの小さい動作時のたわみは、標準化されたブレーキライニングの厚さに基づく設置スペースの要求条件に従うのに有利である。
【００１８】
ばねシステムが複数のばね要素を有するかまたは複数のばね要素から構成されるという事実は、騒音を減衰させるかまたは抑制するのに追加の減衰システムまたは追加の減衰要素が必要ない、ということを意味する。複数のばね要素により、高度な本質的な機械的減衰が既に達成されている。
【００１９】
さらに、本発明によるブレーキライニングを用いることで安定した熱的挙動が達成される。熱的過負荷時に弾性変形性が維持され得る。ばねシステムの複層構造により、および、ばねシステム内の複数のばね要素により、耐温度性が改善され、および、過負荷に対する耐性を有するための能力が改善される。好適には、ばねシステムの個別のばね要素がそれらの全領域にわたっては互いの上に載置されない。個別のばね要素の間にまたは個別のばね要素の領域の間に残る隙間が熱伝導に対する障害物として機能し、それにより、摩擦ライニング要素から離れたばね層内が低温となる。
【００２０】
好適には、少なくとも１つの摩擦ライニング要素が固定手段によりバッキングプレートに接続され、ここでは、ばねシステムのばね要素が少なくとも一部の領域において固定手段の周りに配置される。固定手段が、少なくとも１つの摩擦ライニング要素をバッキングプレートに固定または接続するのに使用される。固定手段はまた、ばねシステムの予負荷を実現するように設計され得る。少なくとも１つの摩擦ライニング要素が固定要素によりバッキングプレートに接続される場合、摩擦ライニング要素がばねシステムに対して、またはばねシステムの個別のばね要素に対して押圧され、その結果、ばねシステムの予負荷が達成される。
【００２１】
さらに、ばねシステムの個別のばね要素が好適には実質的に平坦である。例えば、ばねシステムの個別のばね要素がディスク形状またはボウル形状であってよい。次いで、平坦なばね要素が、曲線状にされ得るか、曲げられ得るか、または、起伏を加えられ得る。
【００２２】
好適には、ばねシステムの個別のばね要素が互いに対して平行なスタックとなるように配置される。これは、ばねシステムのばね要素が、結果として少なくとも動作範囲において平行なスタックとして機能することになるように、互いに対して配置される、ということを意味する。
【００２３】
累進的なばね挙動を有するばねシステムが提供され得るようにするために、有利には、異なるスティフネスを有するばねシステムの個別のばね要素が提供される。特に好適には、ばねシステムの個別のばね要素が同じ材料から構成される。
【００２４】
有利には、ばねシステムのばね要素の異なるスティフネスが、個別のばね要素の異なる厚さにより、ならびに／あるいは、個別のばね要素の異なるばね高さまたはばねたわみにより、達成される。例えば、ばねシステムが、１つのばね要素が他のばね要素の上にくるようにして配置される複数の平坦なばね要素から構成されてよく、個別のばね要素が、異なる厚さ、ならびに／あるいは、異なるばね高さまたはばねたわみを有する。これにより、多様な弾性を含むばね曲線（ｍｕｌｔｉ−ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｓｐｒｉｎｇ  ｃｕｒｖｅ）を有するばねシステムが作られる。摩擦ライニング要素の設置中およびばねシステムの予負荷中、より緩やかなばね曲線を有するばね要素が最初に負荷をかけられる。それにより、小さい予負荷力が比較的大きい予負荷時のたわみに組み合わされ得る。次いで、作動中、つまり、動作範囲において、より緩やかなばね曲線を有するばね要素に加えて、他のばね要素が機能する。次いで、ばね曲線が、動作範囲における、いくつかのセクションにおいて予負荷範囲よりも急勾配となる。このようして、比較的小さいたわみの後で大きい最終的な力が得られ得る。次いで、個別のばね要素が互いに平面的に接触した後ですぐに平行に積み重ねられる。
【００２５】
有利には、ばねシステムの個別のばね要素が皿ばねの形態である。皿ばねの形態の個別のばね要素の平行なスタックを作るために、個別のばね要素が、実質的に、１つのばね要素が他のばね要素の上にくるように配置されかつ同じ方向を向くようにして配置される。皿ばねは、通常、円周の周りが閉じられており、内径および外径を有する。好適には皿ばねの形態であるばね要素が、内周から外周までの、４°から１５°の間の、また特に好適には６°から１２°の間の、また非常に好適には６°から１０°の間の傾斜角を有する。例えば、８°の傾斜角が提供されてよい。
【００２６】
さらに、ばねシステムのすべてのまたは一部のみの個別のばね要素が、それらの内周および／または外周に沿う切欠部を有することができる。ばね要素内に切欠部が設けられることは、異なるスティフネスを有するばね要素が設けられ得る、ということを意味する。切欠部は任意の適切な幅を有することができる。例えば、切欠部はスロットまたはより広い切欠部の形態であってよい。２つの切欠部による各対の切欠部の間にタブが形成される。好適には、複数の切欠部がばね要素の円周の周りに均等に分布されるように提供される。設置中および予負荷中、ばね要素の、切欠部によって形成されるタブが、最初に、有意に曲げられる。個別の切欠部の幅および深さに応じて、最初に、予負荷範囲において、比較的緩やかなばね曲線が達成され得る。この場合、小さい予負荷力が維持される。変形が増大すると、ばね要素のさらなる領域が有効となり、その結果、動作範囲におけるばね挙動が変化する。具体的には、予負荷範囲と比較して、ばねシステムの動作範囲において比較的高いスティフネスのばね挙動が達成され得る。
【００２７】
さらに、ばねシステムが好適には、複数のターン（ｔｕｒｎ）を有する、少なくとも１つの巻かれる形のまたは層状のウェーブスプリングを有する。この場合、各ターンがばねシステムのばね要素を形成する。以下では、ウェーブスプリングは、平坦な波形のワイヤから構成される実質的に巻かれる形のばねを意味する。ウェーブスプリングは、均質で一様なターンまたは異なる波高を有するターンを有することができる。例えば、異なる波高つまりターンの高さを有する２つ以上の領域を有するウェーブスプリングが提供され得る。したがって、ウェーブスプリングの予負荷範囲では、より高い波高つまりターンの高さを有する領域が実質的に有効となる。この目的のためには、好適には数層のみが提供されることから、予負荷範囲でのスティフネスは比較的低い。ウェーブスプリング内のすべての層が互いの上に置かれるとすぐに、ウェーブスプリングのスティフネスが増大する。このようにして、動作範囲において、すべてのターンおよびばね要素が変形するようになる。
【００２８】
さらに、ばねシステムが、好適には、１つのウェーブスプリングが他のウェーブスプリングの内部にくるようにして配置される複数のウェーブスプリングを有することができる。したがって、第１のウェーブスプリングが第２のウェーブスプリングの周りに配置され得る。３つ以上のウェーブスプリングは、１つのウェーブスプリングが他のウェーブスプリングの内部にくるようにしてつまり１つのウェーブスプリングが他のウェーブスプリングの周りにくるようにして、配置されてもよい。この場合、第１のウェーブスプリングの内部に配置される第２のウェーブスプリングの外径が、第２のウェーブスプリングの周りに配置される第１のウェーブスプリングの外径より小さくてよいかまたは第１のウェーブスプリングの外径に等しくてよい。ウェーブスプリングが多様なスティフネスを有することができる。
【００２９】
ばねシステムが、好適には、１つまたは複数のウェーブワッシャを有する。ウェーブワッシャは、個別のターンが皿ばねの形態であるようなウェーブスプリングのことである。したがって、ウェーブワッシャは、皿ばねのワッシャ形状とウェーブスプリングの波とを組み合わせる。シート厚さは、好適には０．４ｍｍから１ｃｍの間、特に好適には０．５ｍｍから０．８ｍｍの間であり、例えば０．７ｍｍである。このようにして、各ターンまたはターンにおける各巻線が個別のばね要素を形成する。好適には、各ターンまたは巻線が、例えば３個から８個の間の、特に好適には４個から６個の間の、複数の波を有する。個別のばね要素またはターンの傾斜角は、好適には４°から１２°の間であり、特に好適には６°から１０°の間であり、例えば８°である。
【００３０】
ばねシステムは、好適には、第１のフランジまたは隆起部分によって形成される第１の支承面によりばね要素の第１の縁部が支承されるようにして、バッキングプレートと摩擦ライニング要素との間に配置される。第１のフランジまたは隆起部分は、第２の側面から、つまり、バッキングプレートの方を向く摩擦ライニング要素の側面から、突出する。ばね要素の第１の縁部が、好適には、それぞれのばね要素の内周によって形成される。ばね要素の第２の縁部が、好適には、それぞれのばね要素の外周によって形成される。第１のフランジが、好適には、固定手段の周りに、または、摩擦ライニング要素を通る孔の周りに、配置される。軸方向の圧縮力が摩擦ライニング要素に作用するとき、ばねシステムのばね要素が摩擦ライニング要素上の第１のフランジまたは隆起部分に対して押圧される。第１のフランジまたは隆起部分は、摩擦ライニング要素の下側つまり第２の側面に位置合わせされるかまたはその第２の側面に対して実質的に垂直となるように配置される第１の支承面を形成するように、設計されて摩擦ライニング要素上に配置される。第１のフランジまたは隆起部分は、摩擦ライニング要素の摩擦ライニング要素支持体と一体に形成されてよい。
【００３１】
さらに、バッキングプレートが、好適には、窪み部分、および／または、バッキングプレートから突出する第２のフランジを有する。ばねシステムは、好適には、第２の支承面により個別のばね要素の第２の縁部が支承されるようにして、バッキングプレートと摩擦ライニング要素との間に配置される。第２の支承面が、窪み部分の周りを延びるリップにより、および／または、第２のフランジにより、形成される。窪み部分および／または第２のフランジは、バッキングプレートの第１の側面の領域内に配置される。したがって、窪み部分および／または第２のフランジは、摩擦ライニング要素の方を向くバッキングプレートの側面上に配置される。したがって、窪み部分は、ばねシステムをまたはばねシステムのばね要素を受けて誘導するのに使用される。この目的のために、窪み部分は個別のばね要素の外径の寸法に実質的に一致してよい。別法として、窪み部分はより大きくてもよく、異なる摩擦ライニング要素に付随する複数のばねシステムを受けるように機能してもよい。それにより、互いに対して変位可能に配置される摩擦ライニング要素が設けられ得るようになる。
【００３２】
したがって、軸方向の圧縮力が摩擦ライニング要素に作用するとき、ばね要素が、摩擦ライニング要素上の支承面（第１の支承面）のみではなく、バッキングプレート上の支承面（第２の支承面）に対しても押圧されることになる。バッキングプレート上の、窪み部分、または、窪み部分の周りを延びるリップ、あるいは、第２のフランジが、第２の支承面をバッキングプレートの第１の側面に対して実質的に垂直となるように方向づけるように、設計または構成される。特に好適には、ばねシステムが、外側において、バッキングプレート内の凹部または窪み部分内で誘導される。内径の中では、ばねシステムが、摩擦ライニング要素上の例えば円筒形の段差などのフランジにより、摩擦ライニング要素上で支持される。凹部または窪み部分とばね要素との間の遊び、および、ばね要素と摩擦ライニング要素上の第１のフランジとの間の遊びは、ばね要素の変形時に接触点で摩擦を増大させるように、選択される。これにより、複層のばねシステムの全体の減衰が向上する。このような構造的デザインにより、制動中に、摩擦ライニング要素からバッキングプレートへの衝撃（例えば、摩擦力および衝撃力）の結果として生じる横方向の力をばねシステムにより伝達することが可能となる。
【００３３】
ばね要素がさらに、好適には、ばね要素とバッキングプレートおよび／または摩擦ライニング要素との間の接触面での摩擦を増大させるための摩擦増大材料を含むコーティングを少なくとも一部の領域に有する。コーティングは、ばね要素を完全に囲むように、円周全体の周りに設けられてもよい。好適には、バッキングプレートおよび／または摩擦ライニング要素上の接触面も被覆され得る。コーティングは粒子状物質のケーシングの形態であってよい。例えば、この目的のための炭化ケイ素の強化粒子（ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）（ＳｉＣ粒子）が提供され得る。これにより、ばねシステムの複層構造の減衰がさらに向上する。
【００３４】
摩擦ライニング要素をバッキングプレートに固定するための固定手段は、例えば、ねじ接続手段またはプラグイン接続手段の形態であってよい。この目的のために、摩擦ライニング要素が、好適には、バッキングプレートを通る孔の中に配置されるソケットを有するねじ接続手段またはプラグイン接続手段によって接続される。従来技術により知られているような、摩擦ライニング要素をバッキングプレートに固定するための固定手段とは対照的に、設けられることが好ましい。例えばねじまたはボルトなどの固定手段は、バッキングプレートを通る孔の中に直接にはねじ込まれず、バッキングプレートを通るその孔の中に設けられるソケットを用いてねじ込まれる。例えばバッキングプレートを通る孔の中にソケットを用いずにねじが直接にねじ込まれるという形ではなく、例えばねじまたはボルトなどの固定手段を受けるために、バッキングプレートを通る孔の中にソケットが設けられるという事実は、ブレーキの作動時に、横方向の力が、摩擦ライニング要素を介して、離れているソケットへ伝達される、ということを意味する。したがって、この領域においてバッキングプレートにかかる応力が低減される。これは、孔の内部において固定手段の軸方向の位置を固定するための弾性クロージャ手段により固定手段が固定される場合にも、達成される。いずれの場合も、ブレーキライニングの品質および使用寿命が向上し得る。さらに、このタイプの固定により、摩擦ライニング要素が垂直方向つまり軸方向に誘導される。このような固定は単純な形での設置も可能にする。固定手段は好適にはねじまたはボルトの形態であってよい。さらに、摩擦ライニング要素が、ねじ接続手段により、バッキングプレートを通る孔の中に配置されるソケットに接続される。この目的のため、少なくとも一部の領域において、ねじが雄ねじを有し、ソケットが雌ねじを有する。ボルトが使用される場合、取付要素（例えば、スナップリング）が例えばボルト内のおよびソケット内の円周方向溝の中に係合され、ソケット内でボルトが軸方向に動くのを防止する。
【００３５】
原則的には、摩擦ライニング要素は任意の形態または幾何形状を有することができる。摩擦ライニング要素の基本形状は、好適には、概略的に、円形、楕円、三角形、正方形、長方形または台形である。これは、基本形状のみがこのように形成される、ということを意味する。例えば、基本形状を変更せずに角部に丸みがつけられてもよい。したがって、例えば、摩擦ライニング要素が、丸みをつけられた角部を有する概略三角形または概略台形の基本形状を有することが実現される。
【００３６】
複数の摩擦ライニング要素がバッキングプレート上に配置され得る。設けられることが好ましい別の摩擦ライニング要素をバッキングプレート上に配置する場合、少なくとも１つの摩擦ライニング要素を配置する場合と同じ発明性のある好適な特徴が提供される。特に好適には４つ以上の、また非常に好適には５つ以上の、摩擦ライニング要素がバッキングプレート上に配置される。複数の摩擦ライニング要素がバッキングプレート上に配置される場合、摩擦ライニング要素は摩擦ライニングセグメントとも称される。したがって、ブレーキライニングは、好適には、セグメント化された摩擦ライニングを有し、個別のセグメントが摩擦ライニング要素によって形成される。
【００３７】
本発明によると、さらに、バッキングプレートとブレーキライニングの摩擦ライニングセグメントの間に配置されるための、複数のばね要素を備えるばねシステムが提供される。ばねシステムが、少なくとも１つの巻かれる形のまたは層状のウェーブスプリングを有し、ウェーブスプリングの各ターンがばねシステムのばね要素を形成する。ウェーブスプリングの個別のターンが皿ばねのように形成される。したがって、本発明に従って、１つまたは複数のウェーブワッシャを有するばねシステムも提供される。
【００３８】
本発明によると、さらに、車両のための、また具体的には鉄道車両のための、ディスクブレーキが提供され、このディスクブレーキが請求項１から１９のいずれか一項によるブレーキライニングを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ブレーキライニングを概略的に示す斜視図である。
【図２】ブレーキライニングの領域を概略的に示す断面図である。
【図３ａ】皿ばねの形態の個別のばね要素を備えるばねシステムを示す概略図である。
【図３ｂ】皿ばねの形態の個別のばね要素を備えるばねシステムを示す概略図である。
【図４】切欠部を備える皿ばねの形態の個別のばね要素を備えるばねシステムを示す概略図である。
【図５ａ】ウェーブワッシャの形態の個別のばね要素を備えるばねシステムを示す概略図である。
【図５ｂ】ウェーブワッシャの形態の個別のばね要素を備えるばねシステムを示す概略図である。
【図６ａ】ウェーブスプリングによって形成されるばねシステムを示す概略図である。
【図６ｂ】ウェーブスプリングによって形成されるばねシステムを示す概略図である。
【図７】回転防止手段を備えるばねシステムを示す概略図である。
【図８】力−たわみのばね曲線の多様なプロフィールの曲線を概略的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、ブレーキライニング１００の斜視図を示す。個別の摩擦ライニング要素１１が、ブレーキライニング１００のバッキングプレート１０上に移動可能に配置される。この目的のため、個別の摩擦ライニング要素１１が、ばねシステム１４（図１には示されない）によりバッキングプレート１０上に設置される。
【００４１】
図２は、図１のブレーキライニング１００の領域を通る断面図を示す。ここでは、固定手段１６により摩擦ライニング要素１１がバッキングプレート１０に固定されている領域が示されている。固定手段１６はボルトの形態である。ソケット２１がバッキングプレート１０を通る孔の中に配置される。ボルトの形態の固定手段１６がソケット２１内に挿入されて取付手段によって保持される。
【００４２】
ばねシステム１４は、バッキングプレート１０と摩擦ライニング要素１１との間で固定手段１６の周りに配置される。ばねシステム１４は、１つのばね要素が他のばね要素の上にくるように配置された３つの平坦なばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。図２に示される位置では、ばねシステム１４が予負荷状態で示されている。固定手段１６がソケット２１の中に導入されるとき、ばねシステム１４が予負荷をかけられる。
【００４３】
ばねシステム１４の個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃは互いに平行に積み重ねられる。窪み部分２６は、ばねシステム１４を受けるようにバッキングプレート１０内に設けられる。第１のフランジ２４は、摩擦ライニング要素１１の下側でつまり第２の側面１３上で固定手段１６の周りに配置される。第１のフランジ２４は、ばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの第１の縁部２２を支持するための第１の支承面２５を形成する。ばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの第２の縁部２３を支持するための第２の支承面２７は、バッキングプレート１０内の窪み部分２６の周りを延びるリップ３１によって形成される。ばねシステム１４は、外側において、バッキングプレート１０内の窪み部分２６内でこのように誘導される。ばねシステム１４の内径の中では、ばねシステム１４が、摩擦ライニング要素１１上の概略円筒形の段差に接触するように支持されるかまたは摩擦ライニング要素１１上の第１のフランジ２４上で支持される。
【００４４】
ばねシステム１４の所望される特に好都合な力−たわみ挙動は、大きい予負荷時のたわみでの比較的小さい予負荷力、および、小さい動作時のたわみでの大きい最終的な力を特徴とする。これが、ばねシステム１４の累進的なばね挙動によって達成される。この目的のために、ばねシステム１４が、実質的に平坦であって互いに平行に積み重ねられる複数のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。さらに、個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが異なるスティフネスを有することで、累進的なばね挙動が達成される。図３から６が、例として、複数の平坦なばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有するばねシステム１４の構成を示しており、ここではばねシステム１４が、累進的なばね挙動を有するように設計されている。
【００４５】
図３ａおよび３ｂはばねシステム１４を示しており、ここでは、ばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが皿ばねの形態である。ここでは、上側の皿ばねが、他の２つの皿ばねより小さい厚さを有し、また、異なるばね高さまたは異なるばねたわみを有する。これにより、多様な弾性を含むばね曲線が得られる（図８を参照）。設置中および予負荷中、上側の皿ばねが予負荷範囲において緩やかなばね曲線で機能する。それにより、小さい予負荷力が比較的大きい予負荷時のたわみに組み合わされ得る。作動中、動作範囲において、上側の皿ばねに加えて、中間の皿ばねが有効となり、さらなる変形時に下側の皿ばねも有効となる。それにより一部のセクションにおいてばね曲線がより急勾配となり、したがって、比較的小さいたわみの後で大きい最終的な力が得られ得る。皿ばねの形態のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが互いに平面的に接触した後すぐに平行なスタックとして機能する。
【００４６】
図４は同様にばねシステム１４を示しており、ここでは、個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが皿ばねの形態である。この事例では、内周にあるかまたはばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの第１の縁部２２に沿うように存在する切欠部１７により多様なスティフネスが達成される。ばねシステムの設置中および予負荷中、皿ばねの内側タブ１８が有意に曲げられる。この領域は切欠部１７の幅および深さに応じて比較的高い可撓性を有することができ、それにより、最初は比較的緩やかであるばね曲線が作られる。この場合、小さい予負荷力が維持される。変形が増大すると、皿ばねの形態であるばねシステム１４の外側領域は、外径に対する内径の比が大きく、かつ比較的高いスティフネスを有する従来の皿ばねのスタックのように機能する。この領域はばねシステム１４の動作範囲である。原則的には、切欠部１７は、ばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの第１の縁部２２に沿うように（内周に沿うように）および／または第２の縁部２３に沿うように（外周に沿うように）設けられてよい。
【００４７】
図５はばねシステム１４を示しており、ここでは、個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃがウェーブワッシャの形態である。ウェーブワッシャは皿ばねのワッシャ形状とウェーブスプリングの波とを組み合わせたものとして知られている。変形の開始時、つまり、予負荷範囲において、ばねシステム１４が皿ばねのスタックのように機能する。例えば０．５ｍｍから０．８ｍｍの範囲内といったようにシート厚さが比較的小さいことから、ばね力が小さい。ウェーブワッシャの形態のばねシステム１４の個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが押圧されて平坦な状態になるとすぐに、ばねシステム１４が、線形的に上昇する曲線（ｌｉｎｅａｒｌｙ  ｒｉｓｉｎｇ  ｃｕｒｖｅ）を有するウェーブスプリングのように機能することになる。厚いシートの場合において、許容されない程度に高い値に迅速に達する可能性があるような曲げ応力を低減するためには、シート厚さが小さいことが有利である。
【００４８】
図５に示されるばねシステム１４は、内径および外径のところで等しい波高を有するばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。波のスティフネスを調整するために、内側および外側において波高が異なっていてもよい。ばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの波高は、好適には、内径において外径の領域よりも小さい。その理由は、それによりさらにばねシステム内の応力が低減され得るからである。
【００４９】
図６はウェーブスプリングの形態のばねシステム１４を示す。ウェーブスプリングの形態のばねシステム１４の各ターンがばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを形成する。図６に示されるばねシステム１４は、例えば、異なるターンの高さを有する２つの領域から構成される。ばねシステムの予負荷範囲では、より大きい波高の領域が実質的に有効となり、これはこの実施例では上側の２つのターンである（ばね要素１５ａおよび１５ｂに相当する）。数層のみしか変形しないことから、スティフネスが比較的低く、ひいては予負荷力が比較的小さい。すべての層が互いの上に置かれるとすぐに、ばねシステム１４のスティフネスが増大する。次いで、動作範囲において、すべてのターンまたはすべてのばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが変形する。
【００５０】
図７は回転防止手段を備えるばねシステム１４を示す。この目的のために、個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが、その第２の縁部２３上に存在するかまたは外周に沿うように存在する溝３２を有する。溝の代替形態として、突出するタブが設けられてもよい。溝３２は、摩擦ライニング要素１１上のまたはバッキングプレート１０上の対応する対合部分の中に係合するように配置される。したがって、回転防止手段により、個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃが互いに対して回転することがなく、その結果、個別のばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの平行なスタックが維持される。例えば、バッキングプレート１０上のピン状の隆起部分は、ばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの外周上に配置される溝３２の中に係合することができ、それにより回転を防止することができる。
【００５１】
図８は、異なるばねシステムの力−たわみのばね曲線の多様なプロフィールを示している。ｘ軸の左側半分に予負荷時のたわみ４１が示されており、右側半分に動作時のたわみ４０が示されている。ｙ軸にばね力４２が示される。図８は３つの異なるばね曲線４４、４５、４６を示している。線形のばね曲線４４が点線を使用して示されている。デグレッシブなばね曲線４５が一点鎖線を使用して示されている。実線の曲線が本発明によるばねシステムのプロフィール４６を示しており、勾配の異なる領域の数はばねシステムのデザインによって決定される。曲線とｙ軸との交差点がそれぞれのばねシステムでの必要な予負荷力４３を示す。
【００５２】
予負荷力４３が小さいと、小さい噛合力でもばねシステム１４が変形することができるようになる。しかし、予負荷力４３が大きいと、小さい噛合力でばねシステムが柔軟性を欠く形で作用するようになり、これには、バッキングプレート上の温度分布および摩擦係数の推移に対してのマイナスの結果が伴われる。また、予負荷力４３が小さいと、固定手段１６にかかる応力が低減される。大きい予負荷時のたわみ４１では、付随的に力−たわみ曲線が比較的緩やかになり、ばねシステム１４での硬化現象または小さくされた予負荷時のたわみ４１による固定手段１６の不都合な誤差の積み重なりを埋め合わせることが補助される。この場合、両方の効果により予負荷の損失がほんのわずかとなる。予負荷範囲で急激に増大する曲線を有するばねシステムが使用される場合、ばねシステムの硬化および／または小さい予負荷時のたわみ４１により、迅速に接続が緩んでガタガタと音を発するようになる可能性がある。
【００５３】
端部位置でのばね力が大きいことは、ばねシステム１４が依然として変形することができるが、大きい噛合力を受けるときに柔軟性を欠く形で挙動しない、ということを意味する。例えば標準化されたブレーキライニングの厚さのための設置スペースの要求条件に従うようにするために、端部位置までの小さい動作時のたわみが適用される。
【００５４】
高度な減衰、つまり、顕著なヒステリシスは、非デグレッシブな（ｎｏｎ−ｄｅｇｒｅｓｓｉｖｅ）曲線が可能であることに加えて、騒音を抑制するのを補助する。したがって、高度な減衰のための追加の減衰要素が必要なくなる。複層ばねシステム１４は高度な本質的な機械的減衰を含む。
【００５５】
安定した熱的挙動とは、熱的過負荷時に弾性変形性が維持されることを意味する。ばねシステム１４の複層構造により、耐温度性が改善され、および、過負荷に対する耐性を有するための能力が改善される。ばねシステム１４の複層ばねシステムまたはばね要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、一般に、互いの上に完全には置かれない。残される隙間が熱伝導に対する障害物として機能し、それにより、摩擦ライニング要素１１から離れたばね層内が低温となる。
【符号の説明】
【００５６】
１００  ブレーキライニング
２００  ディスクブレーキ
１０  バッキングプレート
１１  摩擦ライニング要素
１１ａ  摩擦ライニング要素支持体
１２  摩擦ライニング要素の第１の側面
１３  摩擦ライニング要素の第２の側面
１４  ばねシステム
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  ばね要素
１６  固定手段
１７  切欠部
１８  タブ
１９  ウェーブスプリングのターン
２０  バッキングプレートを通る孔
２１  ソケット
２２  ばね要素の第１の縁部
２３  ばね要素の第２の縁部
２４  第１のフランジ
２５  第１の支承面
２６  バッキングプレート内の窪み部分
２７  第２の支承面
２８  バッキングプレートの第１の側面
２９  バッキングプレートの第２の側面
３０  第２のフランジ
３１  リップ
３２  溝
４０  動作時のたわみ
４１  予負荷時のたわみ
４２  ばね力
４３  予負荷力
４４  線形のばね曲線
４５  デグレッシブなばね曲線
４６  本発明によるばねシステムの曲線
【図１】
2018517108.tif 000003
【図２】
2018517108.tif 000004
【図３ａ】
2018517108.tif 000005
【図３ｂ】
2018517108.tif 000006
【図４】
2018517108.tif 000007
【図５ａ】
2018517108.tif 000008
【図５ｂ】
2018517108.tif 000009
【図６ａ】
2018517108.tif 000010
【図６ｂ】
2018517108.tif 000011
【図７】
2018517108.tif 000012
【図８】
2018517108.tif 000013
【国際調査報告】
2018517108.tif 000014
2018517108.tif 000015
2018517108.tif 000016
2018517108.tif 000017
2018517108.tif 000018
2018517108.tif 000019