CN102197239B - 钳式制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用钳式制动装置，其使被保持架(8)支承的制动衬块(7)根据膜片式驱动器(60)的驱动在制动面(60)上产生摩擦力。保持架(8)以在制动衬块(7)的位移方向上能够位移的方式被钳主体(10)支承。膜片式驱动器(60)包括被膜片(76)驱动而按压保持架(8)的活塞(65)。使用多个螺栓(66)将活塞(65)固定到保持架(8)上，从而使活塞(65)在不存在导向件的引导的情况下在制动衬块(7)上均匀地产生按压力。

Description

钳式制动装置

技术领域

本发明涉及用于向与车轮一体旋转的制动面施加摩擦力的钳式制动装置。

背景技术

铁道车辆通常安装有用于将自空气压源供应的气压转换为油压的气液转换器，并使用自气液转换器经由油压配管供应的油压来使油压制动器工作。

关于这一点，在由日本专利厅于1996年发行的JPH08-226469A和JPH08-226471A中公开有以下铁道车辆用油压制动装置：油压缸根据被供应的油压将制动衬块按压在制动转子那样的旋转体的摩擦面上。

另一方面，还可以考虑以下情况：通过将利用自气动源供应的压缩空气来工作的气动制动器安装在铁道车辆上，废除气液转换器和油压配管。

有关于该尝试，在由日本专利厅于2009年发行的JP2009-162245A中公开有采用气压式驱动器的气动式钳式制动装置。该气动式钳式制动装置使用气动驱动器将制动衬块按压在旋转体的摩擦面上。自空气压源向气动驱动器的空气室供应压缩空气。

在JPH08-226469A和JPH08-226471A的油压制动装置中，油压缸是按压制动衬块的一部分，而不是按压整个制动衬块。结果，有时与按压相应产生的反作用力使制动衬块发生挠曲，或在使摩擦面上发生变形。另外，由于在制动衬块上产生局部性升温，会导致制动衬块的摩擦系数下降，使制动衬块无法发挥出所期待的制动力。而且，还容易产生制动衬块的不均匀磨损。

JP2009-162245A的气动式钳式制动装置是为了使活塞沿中心轴位移，设置有与活塞的外周滑动接触的导向件。但是，若在制动面与制动衬块之间产生的摩擦力使活塞带来倾斜，则在活塞与导向件的滑动接触部上施加有较大的力，活塞与导向件之间的滑动阻力增大。结果，往往使自驱动压力室的空气压力向制动衬块的按压力转换的转换效率下降。

发明内容

因而，本发明的目的在于，提高自流体压力向制动衬块的按压力转换的转换效率，并且确保稳定的制动力。

为了达到上述目的，本发明提供一种车辆用钳式制动装置，该车辆用钳式制动装置安装在具有车轮和车体的车辆上而用于对车轮产生制动力，该车轮具有制动面，车辆用钳式制动装置包括：制动衬块，其用于在制动面上产生摩擦力；保持架，其用于支承制动衬块；钳主体，其被车体支承；一对支承销，其用于在钳主体上以使保持架相对于制动面能够进退的方式支承该保持架；以及驱动器，其借助保持架将制动衬块按压到制动面上。驱动器包括：膜片，其设置在钳主体中；驱动压力室，其在钳主体的内侧由膜片划分形成；活塞，其用于将膜片的位移传递到保持架；以及结合机构，其包括多个螺栓，该螺栓用于将活塞固定到保持架上。

关于本发明的详细内容以及其他特征、利点，在说明书下面记载中进行说明，并且在附图中示出。

附图说明

图1是本发明的钳式制动装置的侧视图；

图2是沿图1的II-II线截取的钳式制动装置的纵剖面图；

图3是本发明的活塞和保持架的俯视图；

图4是活塞和保持架的侧视图；

图5是沿图1的V-V线截取的钳式制动装置的横剖面图。

具体实施方式

参照附图中图2，用于铁道车辆的钳式制动装置在一对制动衬块7之间夹持形成于车轮5的两侧面上的制动面6，从而制动车轮5的旋转。图中的X轴对应于车轮5的车轴方向，Y轴对应于铅直方向，Z轴对应于前后方向。图中的单点划线H表示车轮5的中心线。

参照图1，在固定于铁道车辆的车体上的支承框20上，借助滑动销31、32以沿图中X方向可滑动的状态浮动支承钳式制动装置的钳主体10。在此，车体中还包括转向架。

钳主体10的浮动支承构造是在WO 2009/048161和WO2009/060993中公开的公知构造。在此，通过引用将其内容合并。

钳主体10包括与车轮5的两侧面的制动面6相对的一对钳臂12、以及用于连结钳臂12的轭部13。

再次参照图2，在一个钳臂12中内置有制动衬块7、保持架8、以及借助保持架8将制动衬块7朝向一个制动面6驱动制动衬块的膜片式驱动器60。在另一钳臂12上，朝向另一制动面6地固定支承有制动衬块7。

下面，说明被膜片式驱动器60驱动的制动衬块7。

制动衬块7包括衬片9，该衬片9由用于与车轮5的制动面6相接触的摩擦材料构成。如图中的虚线所示，衬片9呈大致圆弧状。衬片9的背面固定在由金属制成的衬片背板19上。衬片背板19利用燕尾接头与保持架8相结合的。

参照图5，因此，在保持架8上形成有燕尾槽8c。在衬片背板19的背面上形成有与燕尾槽8c相嵌合的、与燕尾槽8c具有相同形状截面的突起。

参照图4，通过使衬片背板19是通过将背面的突起自图上端或下端推入到燕尾槽8c中而与保持架8相结合。

再次参照图2，制动衬块7是借助保持架8和调节器41制动衬块支承在一钳臂12上。因此，在一钳臂12的上端和下端上分别利用固定螺栓42固定调节器41。

调节器41包括：复位弹簧44，其借助保持架8对制动衬块7朝向自制动面6离开方向施力；以及间隙调整机构45，其在制动衬块7上未作用有来自复位弹簧44以外的力的状态下，将制动衬块7与制动面6之间的间隙调整为大致恒定。当松开制动时，制动衬块7在复位弹簧44作用下自制动面6离开，以由间隙调整机构45规定的间隙S与制动面6相对。

调节器41具有圆筒形状的支承销43，该支承销43在X轴方向上突出。支承销43的顶端与保持架8的端部相结合。

参照图3和图4，在保持架8的上端形成有卡合孔8a。

再次参照图2，在配置于一个钳臂12的上端上的支承销43的顶端上形成有扩径部43a。该一个钳臂12的上端的调节器41是通过使支承销43贯穿卡合孔8a并使扩径部43a与卡合孔8a的周缘部相抵接来支承保持架8的上端。

再次参照图3和图4，在保持架8的下端形成有切口8b。

再次参照图2，在配置于一个钳臂12的下端上的调节器41的支承销43的顶端呈环状地形成有卡合槽43b。固定到一个钳臂12的下端上的调节器41是通过使卡合槽43b与保持架8的下端的切口8b的周缘部相卡合来支承保持架8的下端。

当将制动衬块7安装到一个钳臂12上时，在自一个钳臂12的下端卸下调节器41和支承销43的状态下，将制动衬块7的衬片背板19的突起自下方插入保持架8的燕尾槽8c内侧。在突起到达了保持架8的预定位置之处，利用固定螺栓42将调节器41和支承销43固定在一个钳臂12的下端。由此，使保持架8的上端和下端分别与支承销43的卡合槽43b相嵌合，从而限制住制动衬块7向Y轴方向位移。

在制动衬块7的衬片背板19的上端部和下端部上分别抵接各支承销43的顶端。支承销43的顶端用于支承制动衬块7自制动面6接收的制动反作用力。

调节器41是在日本专利厅于1994年发行的JPH06-288417A号公报中公开的公知的机构。在此，通过引用将其内容合并。

在利用以上的支承构造制动衬块来将制动衬块7保持得与制动面6的平行并能够使制动衬块7在X轴方向上位移的状态下，将制动衬块7支承在一个钳臂12上。

调节器41具有由橡胶制成的防尘罩，该防尘罩用于通过将支承销43的露出部覆盖来阻挡粉尘。

关于磨损了的衬片9的更换，通过如下工序来更换将衬片背板19包含在内的整个制动衬块7。

卸下一个钳臂12的下端的固定螺栓42，使支承销43的卡合槽43b相对于切口8b的周缘部向下方滑行，并自切口8b向下方拔出一个钳臂12的下端的调节器41。接着，使衬片背板19的突起沿保持架8的燕尾槽8c向下方滑动，从而将制动衬块7自保持架8拔出。

接下来，将新的制动衬块7的衬片背板19的突出插入保持架8的燕尾槽8c中。使保持架8向上方滑动，直至衬片背板19的上端与一个钳臂12的上端的调节器41的支承销43相抵接。在该状态下，使用固定螺栓42将自一个钳臂12的下端卸下的调节器41固定在一个钳臂12上。

在图2中，另一个钳臂12位于图中单点划线H的左侧。在另一个钳臂12上一体地形成支承轨。制动衬块7的衬片背板19嵌合于形成在支承轨上的燕尾槽。为了防止制动衬块的脱落，在钳臂12的上端和下端上固定固定块。

如前述，在一个钳臂12上设置膜片式驱动器60，该膜片式驱动器60借助保持架8将制动衬块7朝向制动面6按压。

再次参照图1，膜片式驱动器60配置在容纳壁12b的内侧，该容纳壁12b形成在钳臂12的上、下调节器41之间。容纳壁12b形成为与衬片9的大范围相对的大致椭圆形横截面。容纳壁12b的横截面的形状不限定为大致椭圆形，也可以是与衬片9的外形大致相同形状的圆弧形状。

再次参照图2，膜片式驱动器60包括膜片76、盖92、驱动压力室63、以及活塞65。在钳臂12的容纳壁12b上整周地形成有环状的安装座12a，该安装座12a具有以预定的间隔形成的多个螺纹孔。利用与各螺纹孔螺纹连接的螺栓84将盖92固定在钳臂12上。在安装座12a与盖92之间夹持膜片76的周缘部75。

驱动压力室63划分形成在容纳壁12b、膜片76和盖92之间。活塞65夹装在膜片76与保持架8之间。膜片式驱动器60是，根据自安装在铁道车辆上的空气压源供应到驱动压力室63的空气压力使膜片76在图中的X轴方向上按压保持架8，从而将与保持架8相结合的制动衬块7按压到制动面6上。

与安装座12a相同，盖92具有大致椭圆形的形状。盖92由使面临驱动压力室63的部位向外侧鼓出的碟状构件构成。

膜片76由树脂制弹性材料形成。也可以将膜片76采用复合了碳纤维、芳纶纤维等强化材料的树脂制弹性材料形成为波纹管状。也可以利用由金属薄板构成的波纹管、橡胶制的软管来构成膜片76。

膜片76包括周缘部75、自周缘部75沿容纳壁12b朝向保持架8展开后向内部大致曲折180度的弯曲部77、以及在弯曲部77的内侧形成与制动衬块7平行的平面的活塞挤压部79。

活塞65配置在活塞挤压部79与制动衬块7的保持架8之间。

再次参照图3和图4，活塞65是中空的圆筒构件，具有在X轴方向上延伸的椭圆筒部65a、在Y轴和Z轴方向上展开而将椭圆筒部65a的顶端闭塞起来的顶板部65b、以将椭圆筒部65a的内侧隔开的方式在X轴和Z轴方向上延伸的隔壁部65c、自椭圆筒部65a的基端向前方突出的前方凸缘65d、以及自椭圆筒部65a的基端向后方突出的后方凸缘65e。椭圆筒部65a与钳臂12的容纳壁12b大致平行。隔壁部65c用于提高活塞65的刚性。前方凸缘65d和后方凸缘65e是为了将活塞65固定在保持架8上而设置的。

再次参照图2，在容纳壁12b与活塞65的侧面之间，沿X轴方向形成有环状截面的空间。在该空间中容纳膜片76的弯曲部77。弯曲部77在空间的内侧弯曲成大致180度，根据活塞65在X轴方向上的位移而进行伸缩。从限制膜片76在Y轴或X轴方向上膨胀的观点出发，将弯曲部77配置在容纳壁12b的内侧是优选的方案。

膜片76的活塞按压部79抵接于整个顶板部65b，利用被引导到驱动压力室63的空气压力来按压顶板部65b。也可以利用粘接或紧固等将活塞按压部79固定安装在顶板部65b上。

在活塞65与保持架8之间夹持绝热板70。绝热板70由绝热材料形成为板状，具有抑制制动衬块7的热量传导到活塞65和膜片76的作用。通过设置绝热板70，即使利用例如导热系数高的金属来构成活塞65，也能够充分地阻隔向膜片76导热。

在活塞65的内侧设置由绝热板70密闭的绝热空间72。绝热空间72与绝热板70一起具有阻隔制动衬块7的热量传导到膜片76的作用。

再次参照图3，利用贯穿绝热板70的多个螺栓66将活塞65紧固在保持架8上。为此，在保持架8与绝热板70的各周缘部上形成多个贯穿孔。另外，在活塞65的前方凸缘65d和后方凸缘65e上形成螺纹孔65f。螺栓66贯穿保持架8和绝热板70的贯穿孔，被紧固到前方凸缘65d和后方凸缘65e的螺纹孔65f中。而且，在活塞65的椭圆筒部65a的上端和下端以及隔壁部65c的中央也形成有同样的螺纹孔65f，将贯穿了保持架8和绝热板70的对应位置的螺栓66紧固到这些螺纹孔65f中。通过在活塞65上设置凸缘65d、65e，能够增加活塞65与保持架8之间的结合点，从而能够将活塞65可靠地固定在保持架8上。

螺栓66、保持架8的贯穿孔、绝热板70的贯穿孔、以及形成于活塞65上的螺纹孔65f构成用于将活塞65结合于保持架8的结合部件。

再次参照图1，在钳臂12上设有与驱动压力室63相连通的进气口18。进气口18作为用于将来自安装在铁道车辆上的空气压源的压缩空气导入到驱动压力室63或者将驱动压力室63与大气连通的空气出入口而发挥功能。

经由进气口18向驱动压力室63导入空气和经由进气口18将驱动压力室63与大气连通是是利用未图示的控制器和切换阀来操作的。

当进行制动时，被导入到驱动压力室63中的压缩空气使膜片76鼓起，膜片76的活塞按压部79借助活塞65将制动衬块7按压到制动面6上。被按压到制动面6上的制动衬块7在制动面6上产生摩擦力而制动车轮5的旋转。由于膜片76的活塞按压部79抵接在活塞65的顶板部65b的整个面上，因此膜片76对活塞65产生均匀的压力，制动衬块7也借助保持架8以均匀的压力制动制动面6。

另一方面，如果使驱动压力室63与大气连通，则膜片76进行收缩，制动衬块7由于调节器41内的复位弹簧44的弹簧力而自制动面6离开。

因而，根据该钳式制动装置，与上述现有技术的JPH08-226469A和JPH08-226471A相比，不易发生制动衬块7的挠曲、衬片9的摩擦面变形、衬片9的局部性升温，从而实现稳定的制动动作。也不易发生衬片9的不均匀磨损。

另外，在钳式制动装置中，利用多个螺栓66将活塞65紧固在保持架8上。保持架8被支承在由上、下调节器41保持的支承销43上，保持架8的位移由调节器41在图2中的X轴方向上引导。换言之，利用调节器41来限制保持架8在Y轴或Z轴方向上位移。

因此，利用多个螺栓66，固定在保持架8上的活塞65的位移也被限定在X轴方向上，在Y轴或Z轴方向上的位移被限制住。

根据以上结构，由于不需要如上述现有技术JP2009-162245A所需要的、用于限制活塞65在Y轴或Z轴方向上位移的导向件，削除导向件所带来的滑动阻力，因此能够以高转换效率将驱动压力室63的空气压力传递为制动衬块7的按压力。由于省略导向件，因此能够将膜片式驱动器60小型化。

针对衬片9的磨损的推进，调节器41将非制动时的间隙S保持为恒定。因而，将制动用的活塞65的行程距离始终保持为恒定，从而可实现稳定的制动动作。

另外，由于活塞65夹装在膜片76与制动衬块7之间，因此能够提高活塞65的配置自由度。

而且，在该钳式制动装置中，由于膜片式驱动器60利用空气压力来工作，因此不需要将气液转换器或者油压源和油压配管安装在铁道车辆上，结果能够将铁道车辆轻量化。

关于上述说明，将以2009年8月25日作为申请日的、日本国的专利申请2009-194524号的内容在此引用而合并。

以上，通过几个特定的实施例来说明了本发明，但本发明并不限定于上述各实施例。对于本领域技术人员来说，可以在权利要求书的技术范围内，对这些实施例施加各种各样的修改或变更。

例如，该钳式制动装置使用了利用空气压力来工作的膜片式驱动器60，但本发明也可以适用于使用了利用油压来工作的膜片驱制器的钳式制动装置。在该情况下，与以往的油压活塞型钳式制动装置相比，也能够扩大活塞的受压面积，因此能够以低油压确保驱动器所需的按压力。结果，不需要由气液转换器进行的增压，能够将气液转换器小型化。

在该钳式制动装置中，利用单一的活塞65来按压制动衬块7。但是，也可以将活塞65分割为多个活塞。在该情况下，即使由于由制动衬块对活塞产生的反作用力而使钳主体发生挠曲或者在制动面上发生变形，也能够通过使各活塞追随挠曲、变形地工作而均匀地保持由制动衬块对制动面产生的表面压力。

关于绝热板70，可以根据需要来使用喷镀了绝热材料的板件。也可以将绝热板70夹装在顶板部65b与活塞按压部79之间。

另外，也可以将绝热板70夹装在活塞65的顶板部65b与膜片76的活塞按压部79之间。在该情况下，也能够阻隔向由树脂制弹性材料构成的膜片76导热。

该钳式制动装置仅在一对钳臂12的一者上设置有膜片式驱动器60，但本发明也可以适用于在一对钳臂12的两者上设置了膜片式驱动器60的钳式制动装置。

工业应用性

如上所述，根据本发明的钳式制动装置，提高自流体压力向制动衬块的按压力转换的转换效率，从而能够得到稳定的制动力。因而，通过将其适用于在铁道车辆上使用的制动装置，能够将安装于铁道车辆上的气液转换器省略或将其小型化。

本发明的实施例所包含的排他性性质或特长如权利要求书那样被要求权利。

Claims (9)

1.一种车辆用钳式制动装置，安装在具有车轮（5）和车体的车辆上而用于对车轮(5)产生制动力，该车轮（5）具有制动面（6），该车辆用钳式制动装置（1）包括：

制动衬块（7），其用于在制动面（6）上产生摩擦力；

保持架（8），其用于支承制动衬块（7）；

钳主体（10），其被车体支承；

一对支承销（43），其用于在钳主体（10）上以使保持架（8）相对于制动面（6）能够进退的方式支承该保持架（8）；以及

驱动器（60），其借助保持架(8)将制动衬块（7）按压到制动面（6）上；

驱动器（60）包括：

膜片（76），其设置在钳主体（10）中；

驱动压力室（63），其在钳主体（10）的内侧由膜片（76）划分形成；

活塞（65），其用于将膜片（76）的位移传递到保持架(8)；以及

结合机构，其包括多个螺栓（66），该螺栓（66）用于将活塞（65）固定到保持架（8）上，

上述车辆用钳式制动装置包括在钳主体（10）上支承保持架(8)的两端部的一对支承销（43），

驱动压力室（63）配置在一对支承销（43）之间。

2.根据权利要求1所述的车辆用钳式制动装置，其中，

膜片（76）包括弯曲部（77），该弯曲部（77）在钳主体（10）与活塞（65）之间进行扩展和收缩，

钳主体（10）包括圆筒状的容纳壁（12b），该容纳壁（12b）包围弯曲部（77）。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用钳式制动装置，其中，

结合机构还包括形成在活塞（65）上的多个螺纹孔（65f），螺栓（66）贯穿保持架（8）而与螺纹孔（65f）螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的车辆用钳式制动装置，其中，

活塞（65）是中空筒状的构件，并包括：椭圆形截面的椭圆筒部（65a）；顶板部（65b），其用于闭塞椭圆筒部（65a）的顶端；以及隔壁部（65c），其用于隔开椭圆筒部（65a）的内侧。

5.根据权利要求4所述的车辆用钳式制动装置，其中，

在活塞（65）的内侧设置有绝热空间（72），该绝热空间（72）用于阻隔自保持架（8）向活塞（65）导热。

6.根据权利要求4所述的车辆用钳式制动装置，其中，

上述车辆用钳式制动装置还包括凸缘（65d、65e），该凸缘（65d、65e）自椭圆筒部（65a）的基端向侧方突出，在凸缘（65d、65e）上形成螺纹孔（65f），该螺纹孔（65f）用于与贯穿了保持架(8)的螺栓（66）螺纹连接。

7.根据权利要求1或2所述的车辆用钳式制动装置，其中，

车辆用钳式制动装置（1）还包括绝热板（70），该绝热板（70）夹装在活塞（65）与保持架（8）之间。

8.根据权利要求1或2所述的车辆用钳式制动装置，其中，

车轮（5）在两侧面上具有制动面（6），

钳主体（10）包括与制动面（6）相对的一对钳臂（12），

一对钳臂（12）中的一者上包括：一对支承销（43）；制动衬块（7），其被一对支承销（43）借助保持架(8)支承；以及驱动器（60），其借助保持架(8)将制动衬块（7）按压到制动面（6）上；

借助另一保持架(8)将另一制动衬块（7）固定在一对钳臂（12）中的另一者上。

9.根据权利要求8所述的车辆用钳式制动装置，其中，

上述车辆用钳式制动装置还包括滑动销（31、32），该滑动销（31、32）用于以使钳主体（10）相对于车体在车轮（5）的轴线方向上能够位移的方式支承该钳主体（10）。