JP2010138985A

JP2010138985A - ブレーキディスクとその加工装置並びに加工方法

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Publication number: JP2010138985A
Application number: JP2008315140A
Authority: JP
Inventors: Naoya Shinkawa; 直哉新川; Keiichi Korogi; 恵一興梠
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: JP5126041B2

Abstract

【課題】従来のブレーキディスクは時間の経過と共にブレーキトルクが大幅に低下した。
【解決手段】ブレーキパッド接触面４にブレーキパッド５を接触させて制動されるブレーキディスク３であって、前記パッド接触面４に、ブレーキディスクの移動方向に対して略１０°〜１７０°傾斜角度で交差する方向に無数の溝１１を縞状に形成すると共に、前記パッド接触面４の表面粗度を０．８〜１２．５Ｓに形成した。また、前記ブレーキディスク３の加工装置２１であって、未加工のブレーキディスク３Ａを回転させるディスク回転駆動機構２２と、前記未加工のブレーキディスク３Ａのブレーキパッド接触面４Ａを研磨する円板状の砥石２３と、該砥石を前記ブレーキパッド接触面４Ａに接触させた状態で回転させる砥石回転駆動機構２４と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブレーキディスク、特にエレベータの保守、点検等の際にエレベータケージを静止した状態に維持するディスクブレーキ装置に使用して好適なブレーキディスクとその加工装置並びに加工方法に関するものである。

エレベータの保守、点検等の際にエレベータケージを静止した状態に維持するディスクブレーキ装置は、軸を中心に回転するブレーキディスクのブレーキパッド接触面をブレーキパッドで挟着して制動する構成になっている。

前記ブレーキパッド接触面は、表面粗さが小さければ小さいほど大きな制動力を発生させることができるが、表面粗さを小さくするにも自ずと限界がある。そこで、ブレーキパッド接触面の表面粗さを小さくする代わりに、図１３に示すように、ブレーキディスク１０１のブレーキパッド接触面１０２に回転軸１０３を中心にして、１０点平均粗さが２ミクロン以上であるリング状の研削目１０４又は切削目１０５を形成したブレーキディスクが開発されている。１０６はブレーキパッドである。

前記研削目１０４は、図１４Ａに示すように、ブレーキディスク１０１の両面に研削工具１０７，１０７を当てて、ブレーキディスク１０１を回転させることにより形成される。また、切削目１０５は、図１４Ｂに示すように、切削工具１０８，１０８を当てて、ブレーキディスク１０１を回転させることにより形成される。（例えば、特許文献１参照）。

なお、図１５に示すように、ブレーキディスク１０１の表面にインボリュート曲線状の溝１０９を設けたものも開発されているが、前記溝１０９は冷却用の通風溝であり、前記研削目１０４または切削目１０５とは、異質のものである。（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５４−５１７３号公報特開２００２−３７２０８０号公報

ところで、前記円形状の研削目１０４または切削目１０５を形成したブレーキディスク１０１を、エレベータケージを静止した状態に維持するディスクブレーキ装置に使用した場合には、前記ブレーキパッド接触面１０２にブレーキパッド１０５を擦り合わせた直後においては所定のブレーキトルクを得ることができるが、その後、時間の経過と共にブレーキトルクが大幅に低下するという問題点があった。

本発明の目的は、時間の経過と共にブレーキトルクが大幅に低下するのを防止したブレーキディスクとその加工装置並びに加工方法を提供することにある。

請求項１の発明は、ブレーキパッド接触面にブレーキパッドを接触させて制動するブレーキディスクであって、
前記ブレーキパッド接触面に、ブレーキディスクの移動方向に対して略１０°〜１７０°の傾斜角度で交差する方向に無数の溝を形成すると共に、前記ブレーキパッド接触面の表面粗度を０．８〜１２．５Ｓに形成した。

請求項２の発明は、請求項１に記載のブレーキディスクにおいて、中央部に回転中心となる軸部を設けるとともに、該軸部の外周側の表裏両面に環状のパッド接触面を設けた。

請求項３の発明は、請求項２に記載のブレーキディスクにおいて、前記無数の溝を、前記パッド接触面の内周側から外周側に向かって伸びる無数の略円弧状の第１の溝と、前記パッド接触面の内周側から外周側に向かって伸びる前記第１の溝と逆向きの無数の略円弧状の第２の溝と、で格子状に形成した。

請求項４の発明は、請求項３に記載のブレーキディスクの加工装置であって、ブレーキディスクを回転させるディスク回転駆動機構と、前記ブレーキディスクのブレーキパッド接触面を研磨する円板状の砥石と、該砥石を前記ブレーキパッド接触面に接触させた状態で回転させる砥石回転駆動機構と、を備えている。

請求項５の発明は、請求項３に記載のブレーキディスクの加工方法であって、ブレーキディスクを回転させる工程と、前記ブレーキディスクに円板状の砥石の周縁部を接触させる工程と、前記円板状の砥石を回転させる工程と、を備えている

（１）請求項１のブレーキディスクは、ブレーキパッド接触面に、ブレーキディスクの移動方向に対して１０°〜１７０°の角度で交差する無数の溝を形成したので、前記ブレーキパッド接触面にブレーキパッドの先端面を強く押し付けると、該押し付けられた部分が圧縮され、押し付けられていない部分相対的に突出して前記無数の溝に入り込み、両者間の滑りを防止する。特に、ブレーキディスクの移動方向に対して交差する方向に無数の溝を形成したので、前記従来例のブレーキディスクの移動方向と平行に円形状の研削目または切削目を形成した場合に較べて、より確実にブレーキディスクの移動を阻止することができる。
（２）請求項２のブレーキディスクは、ブレーキディスクの回転方向に対して１０°〜１７０°の角度で交差する無数の溝を形成したので、これら溝によってブレーキディスクの回転を阻止する。
（３）請求項３のブレーキディスクは、前記無数の溝を、前記パッド接触面の内周側から外周側に向かって伸びる無数の略円弧状の第１の溝と、前記パッド接触面の内周側から外周側に向かって伸びる前記第１の溝と逆向きの無数の略円弧状の第２の溝と、で格子状に形成したので、前記第１の溝または第２の溝のいずれか一方を設けた場合に較べて、回転抑止効果を倍増させることができる。
（４）請求項４のブレーキディスクの加工装置は、ディスク回転駆動機構でブレーキディスクを回転させながら砥石回転駆動機構で砥石を回転させることにより、前記ブレーキディスクに環状に研磨されたブレーキパッド接触面を形成することができると共に、該ブレーキパッド接触面に前記無数の第１，第２の溝を形成することができる。
（５）請求項５のディスクブレーキの加工方法は、所定の表面粗さの円板状の砥石の周縁部をブレーキディスクのブレーキパッド接触面に当てて、前記ブレーキディスクと前記円板状の砥石を共に回転させるという簡単な方法で、ブレーキパッド接触面を研磨するのと同時にブレーキパッド接触面に前記無数の第１，第２の溝を形成することができる。

図１はディスクブレーキ装置を示す。ディスクブレーキ装置１は、軸２を中心に回転するブレーキディスク３のブレーキパッド接触面４をブレーキパッド５で挟着して制動する構成になっている。ディスクブレーキ装置１は、エレベータケージを静止した状態に維持するのに使用される。

図２に示すように、ブレーキディスク３は、前記軸２をキイ結合するためのキイ溝２ａを設けた軸受孔２ｂを中央部に備え、該軸受孔２ｂの外周部の表裏両面にブレーキパッド接触面４を備えている。そして、前記両面のブレーキパッド接触面４には、無数の溝１１が形成されている。

図３に拡大して示すように、前記無数の溝１１は、前記ブレーキパッド接触面４の内周側から外周側に向かって時計方向に傾斜しながら伸びる無数の略円弧状の第１の溝１２と、前記ブレーキパッド接触面４の内周側から外周側に向かって反時計方向に傾斜しながら伸びる前記第１の溝１２と逆向きの無数の略円弧状の第２の溝１３と、で構成されている。

図４に示すように、前記無数の第１，第２の溝１２，１３は、ブレーキディスク３の回転方向Ａに対する傾斜角度θが略１０°〜１７０°となるように形成されている。前記無数の第１，第２の溝１２，１３を形成したブレーキパッド接触面４は、表面粗度が０．８〜１２．５Ｓ、好ましくは３．２Ｓに形成されている。

次に、ディスクブレーキ装置１の作用について説明する。ブレーキディスク３の表裏両面のブレーキパッドパッド接触面４，４にブレーキパッド５，５の先端面を強く押し付けて、これらブレーキパッド５，５でブレーキパッドパッド接触面４，４を挟着すると、図５に示すように、強く押し付けられた面５ａが僅かに凹み、押し付けられていない面５ｂが相対的に突出して前記第１の溝１２と第２の溝１３に侵入して、ブレーキディスクの回転を確実に阻止する。

特に、前記第１の溝１２と第２の溝１３を、ブレーキディスク３の回転方向Ａに対する傾斜角度θが略１０°〜１７０°となるように形成しているので、図１３に示す従来の円形状の研削目１０４または切削目１０５を形成したブレーキディスク１０１を使用したもの、即ち、ブレーキディスクの回転の回転方向に沿って溝を形成したものに較べて、ブレーキディスクの回転をより確実に阻止する。

図６は本発明のブレーキディスク３を使用したディスクブレーキ装置１を試験することにより得られたブレーキトルク特性図を示し、図７は従来の円形状の研削目１０４または切削目１０５を形成したブレーキディスク１０１を使用したディスクブレーキ装置を試験することにより得られたブレーキトルク特性図を示す。

両者を比較すると、本発明のブレーキディスク３を使用したディスクブレーキ装置には、従来の円形状の研削目１０４または切削目１０５を形成したブレーキディスク１０１を使用したディスクブレーキ装置に較べて次に述べるような効果がある。

(１)初期ブレーキトルクが向上する。

摺合せ後の初期ブレーキトルクが従来のディスクブレーキ装置では２５８３Ｎｍに対して本発明のディスクブレーキ装置では３２３１Ｎｍであり、初期ブレーキトルク２５％程度向上している。

（２）ブレーキトルクの時間経過による低下率が減少する。

従来のディスクブレーキ装置のブレーキトルクの低下率は２８％であるのに対して、本発明のディスクブレーキ装置のブレーキトルクの低下率は７％であり、２１％向上している。

(３)ブレーキ性能が大幅に向上した。

つまり、(１)，(２)の相乗効果により、時間経過後のブレーキトルクは６２％向上している。ブレーキトルクは、時間経過後の値が保障値となる為、試験例では従来のディスクブレーキ装置に対して本発明のディスクブレーキ装置はブレーキ性能が６２％向上したことになる。

次に、ブレーキディスクの加工装置について説明する。図８に示すように、ブレーキディスクの加工装置２１は、ワークとしての未加工のブレーキディスク３Ａを回転させるディスク回転駆動機構２２と、ブレーキディスク３Ａのブレーキパッド接触面４Ａを研磨する円板状の砥石２３と、該砥石２３を前記ブレーキパッド接触面４Ａに接触させた状態で回転させる砥石回転駆動機構２４と、を備えている。

図９に示すように、砥石２３は、酸化アルミナ製の粒度＃６０の砥粒２３ａを結合材（バインダー）２３ｂで結合して直径５００ｍｍの円板状に形成されている。

砥石回転駆動機構２４は、砥石２３をブレーキディスク３Ａのブレーキパッド接触面４Ａに接離させることができるように、砥石２３を昇降可能に支持している。

次に、前記ブレーキディスクの加工装置(研磨装置)を使用してブレーキディスクを加工する方法の一例について説明する。

先ず、図８に示すように、砥石２３を砥石回転駆動機構２４に取り付ける。次に、ブレーキディスク３Ａの外周縁４Ｂを砥石２３の略中心部に位置させた状態でブレーキディスク３Ａをディスク回転駆動機構２２に取り付ける。そして、ディスク回転駆動機構２２でブレーキディスク３Ａを、例えば１０〜２０ｍｉｎ^-1で回転させる。砥石２３を回転させる際には、砥石２３をブレーキディスク３Ａから離間させておくことにより砥石２３の回転起動を円滑に行うことができる。

砥石２３が所定の回転速度に達したら砥石回転駆動機構２４で砥石２３を上昇させてブレーキディスク３Ａの下面に接触させると共に、砥石２３を、例えば３６００ｍｉｎ^-1で回転させる。

砥石２３を回転させると、図９に示す砥石２３の中心ＣからＸ軸方向の半径Ｘ１からＹ軸方向の半径Ｙ２に至るまでの間において、砥石２３の砥粒２３ａによって実線で示すように時計方向に傾斜しながら伸びる無数の略円弧状の第１の溝１２が砥石２３の回転により徐々に形成されていく。また、砥石２３の中心ＣからＸ軸方向の半径Ｘ１からＹ軸方向の半径Ｙ１に至るまでの間において、砥石２３の砥粒２３ａによって破線で示すように反時計方向に傾斜しながら伸びる無数の略円弧状の第２の溝１３が砥石２３の回転により徐々に形成されていく。前記第１の溝１２と第２の溝１３は、互いに交差して格子模様になる。

上述のようにして、ブレーキディスク３Ａの一方の面に所望の深さの無数の略円弧状の第１，第２の溝１２，１３を形成したら、ブレーキディスク３Ａを裏返して他方の面に所望の深さの無数の略円弧状の第１，第２の溝１２，１３を形成する。これにより、表裏両面に格子状の第１，第２の溝１２，１３を有する本発明のブレーキディスクが形成される。

図１０に示すように、砥石２３の直径を大きくすれば大きくするほど、前記第１の溝１２と第２の溝１３のブレーキディスク３の回転方向Ａに対する傾斜角度θを小さくすることができる。

実施例においては、ブレーキディスク３Ａの時計方向に回転させ、砥石２３を反時計方向に回転させる場合を示したが、ブレーキディスク３Ａと砥石２３を同方向に回転させてもよい。また、実施例においては、ブレーキディスク３Ａを１０〜２０ｍｉｎ^-1で回転させ、砥石２３を３６００ｍｉｎ^-1で回転させる場合を示したが、両者の回転数の比は、ブレーキディスク３Ａと砥石２３の直径の比率や砥石２３の砥粒等により適宜に設定される。

なお、上記実施例において、パッド接触面４の無数の溝１１を、ブレーキパッド接触面４の内周側から外周側に向かって時計方向に傾斜しながら伸びる無数の略円弧状の第１の溝１２と、ブレーキパッド接触面４の内周側から外周側に向かって反時計方向に傾斜しながら伸びる前記第１の溝１２と逆向きの無数の略円弧状の第２の溝１３と、で格子状に形成した場合を示したが、前記無数の溝１１は、図１１に示すように、ブレーキパッド接触面４の内周側から外周側に向かって時計方向に傾斜しながら伸びる無数の略円弧状の第１の溝１２からなる縞状に形成しても良い。また、図１２に示すように、ブレーキパッド接触面４の内周側から外周側に向かって反時計方向に傾斜しながら伸びる前記第１の溝１２と逆向きの無数の略円弧状の第２の溝１３からなる縞状に形成しても良い。図１１，図１２の場合には、表裏両面の溝を互いに逆向きに形成することにより、ブレーキディスク４のブレーキパッド接触面４Ａの表裏面にブレーキパッド５，５を押し付けたときに発生する制動力を、表裏両面で均一にすることができる。また、上記実施例においては、砥石２３による研磨により前記無数の溝１１を形成する場合を示したが、前記無数の溝１１は、切削やプレスや鋳造の際に形成しても良い。

ディスクブレーキ装置の説明図。ブレーキディスクの説明図。ブレーキディスクの一部を拡大して示す説明図。ブレーキディスクの回転方向と第１，第２の溝の傾斜関係を示す説明図。ブレーキパッド接触面にブレーキパッドを押し付けた状態の要部の断面図。本発明のブレーキディスクを使用したディスクブレーキ装置のブレーキトルク特性図。従来のブレーキディスクを使用したディスクブレーキ装置のブレーキトルク特性図。ブレーキディスクの加工装置の説明図。図８のＡ−Ａ断面図。砥石に径を変えた場合の説明図。ブレーキディスクの変形例の説明図。ブレーキディスクの変形例の説明図。従来のブレーキディスクの説明図。Ａは従来のブレーキディスクの加工方法の一例を示す説明図、Ｂは従来のブレーキディスクの加工方法の他例を示す説明図。インボリュート曲線状の溝を設けたブレーキディスクの説明図。

符号の説明

１…ディスクブレーキ装置
２…軸
３…ブレーキディスク
３Ａ…未加工のブレーキディスク
４…ブレーキパッド接触面
４Ａ…未加工のブレーキパッド接触面
５…ブレーキパッド
１１…溝
１２…第１の溝
１３…第２の溝
２１…ブレーキディスクの加工装置
２２…ディスク回転駆動機構
２３…砥石
２４…砥石回転駆動機構

Claims

ブレーキパッド接触面にブレーキパッドを接触させて制動するブレーキディスクであって、
前記パッド接触面に、ブレーキディスクの移動方向に対して略１０°〜１７０°傾斜角度で交差する方向に無数の溝を形成するとともに、該パッド接触面の表面粗度を０．８〜１２．５Ｓに形成したことを特徴とするブレーキディスク。
前記ブレーキディスクは、中央部に設けた軸部を中心に回転するとともに、該軸部の外周側の表裏両面に環状に前記パッド接触面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキディスク。
前記無数の溝は、前記パッド接触面の内周側から外周側に向かって伸びる無数の略円弧状の第１の溝と、前記パッド接触面の内周側から外周側に向かって伸びる前記第１の溝と逆向きの無数の略円弧状の第２の溝と、によって格子状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のブレーキディスク。
ブレーキディスクを回転させるディスク回転駆動機構と、前記ブレーキディスクのブレーキパッド接触面を研磨する円板状の砥石と、該砥石を前記ブレーキパッド接触面に接触させた状態で回転させる砥石回転駆動機構と、を備えた請求項３に記載のブレーキディスクの加工装置。
ブレーキディスクを回転させる工程と、前記ブレーキディスクに円板状の砥石の周縁部を接触させる工程と、前記円板状の砥石を回転させる工程と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のブレーキディスクの加工方法。