CN103502676B - 车辆用钳式制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用钳式制动装置。该车辆用钳式制动装置具有与摩擦片滑动接触而对该摩擦片给予摩擦力的闸块、支承在车辆上的钳主体、以及将闸块按压于摩擦片的驱动器，驱动器具有固定在钳主体上的弹性膜、被弹性膜划分并被供给流体的驱动压力室、将流体引导至驱动压力室内的阀、以及夹设在弹性膜与闸块之间的活塞，通过向驱动压力室供给流体，弹性膜向闸块侧膨胀，从而由活塞使闸块与摩擦件滑动接触，阀在制动时向驱动压力室引导流体，另一方面，在解除制动时，限制流体从驱动压力室排出。

Description

车辆用钳式制动装置

技术领域

本发明涉及一种通过对与车轮一并旋转的摩擦片给予摩擦力来进行制动的钳式制动装置。

背景技术

作为用于铁路车辆等的制动装置，使用有油压制动装置。JP08－226469A和JP08－226471A所公开的油压制动装置搭载有将从气压源供给的空气所产生的气压转换为油压的气油转换器，利用从气油转换器经由油压配管供给的油压进行制动。

油压制动装置因气油转换器、油压配管的存在而导致重量、成本增加。因此，期望在铁路车辆上搭载不使用油压而是利用气压进行制动的气压制动器。

在JP2009－162245A中公开有利用供给至使用了隔膜的驱动器内的气压来按压闸块并使该闸块工作的铁路车辆用气压制动装置。

在以往的气压式钳式制动装置中，通过在制动时将空气供给至隔膜而利用气压按压活塞，使闸块与摩擦片滑动接触。在解除制动时，从隔膜排出空气而降低气压，从而利用复位弹簧的作用力使活塞后退。

由于气压式钳式制动装置在解除制动时降低了隔膜的气压，因此支承活塞的构件仅为弹簧和围绕活塞的支承部位。在该情况下，存在有如下这样的问题，即，活塞因车辆行驶时所产生的振动而在钳式制动装置内部振动，从而存在有产生磨损的可能性。

针对这样的问题，也考虑有在解除制动时，以在隔膜内残留微少的气压的方式变更气压的控制系统，但是存在有因该变更导致成本的增加、重量的增加这样的问题。

发明内容

本发明就是鉴于这样的问题点而做成的，其目的在于提供一种在不增加成本、重量的情况下防止因振动造成的磨损的车辆用钳式制动装置。

采用本发明的某一技术方案，提供一种车辆用钳式制动装置，其对与车轮一起旋转的摩擦片给予摩擦力的车辆用钳式制动装置，其中，该车辆用钳式制动装置包括：闸块，其与摩擦片滑动接触而对该摩擦片给予摩擦力；钳主体，其支承在车辆上；以及驱动器，其将闸块按压于摩擦片，驱动器具有：弹性膜，其固定在钳主体上；驱动压力室，其被弹性膜划分，并被供给流体；阀，其将流体引导至驱动压力室；以及活塞，其夹设在弹性膜与闸块之间；在制动时，通过向驱动压力室供给流体，使弹性膜向闸块侧膨胀，从而由活塞使闸块与摩擦片滑动接触，在解除制动时，通过停止向驱动压力室内供给流体，弹性膜萎缩，从而由活塞使闸块从上述摩擦片处分离，阀在制动时向驱动压力室引导流体，另一方面，在解除制动时，限制流体从驱动压力室排出。

参照附图详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式的钳式制动装置的侧视图。

图2是本发明的实施方式的钳式制动装置的剖视图。

图3是本发明的实施方式的剩余压力阀的剖视图。

图4是本发明的实施方式的制动时的剩余压力阀的剖视图。

图5是本发明的实施方式的解除制动时的剩余压力阀的剖视图。

具体实施方式

图1是本发明的实施方式的钳式制动装置1的侧视图，图2是图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图。设定相互正交的X、Y、Z这三个轴，X轴沿水平方向横向延伸，Y轴沿铅垂方向延伸，Z轴沿水平前后方向延伸，说明钳式制动装置1的结构。在图2中，H是车轮5的中心线。

搭载在铁路车辆上的钳式制动装置1在一对闸块7之间夹持车轮5的摩擦片6，对车轮5的旋转进行制动。

钳主体10被上下滑销31、32以能够沿X轴方向滑动的方式浮动支承在固定于铁路车辆的未图示的底架（车体）上的支承框20上。

钳主体10具有以跨越车轮5的摩擦片6的方式延伸的一对钳臂12和连结左右的钳臂12的支架部13。

在右钳臂12的上下端部处借助基础螺栓42分别组装有调节器41。上下调节器41具有向X轴方向突出的锚定销43。借助锚定销43分别支承闸块7及其支承板8的两端部。

闸块7具有衬板9来作为与摩擦片6滑动接触的摩擦件，并且具有供衬板9的背部安装的金属制的衬板背板19。

闸块7借助锚定销43支承在支承板8上。通过使支承板8的上下端部与各锚定销43相卡合，使闸块7被支承为能够相对于摩擦片6进退，通过使衬板背板19的上下端部与各锚定销43相卡合，使闸块7被该衬板背板19的制动反作用力支承。

在调节器41上夹设有覆盖锚定销43的露出部的橡胶制的保护罩（未图示），利用保护罩使调节器41免于灰尘的损害。

调节器41包括借助锚定销43向自摩擦片6分离的方向对闸块7施力的复位弹簧44和在解除制动时将闸块7与摩擦片6间的间隙S调整为大致恒定的间隙调整机构45。

在解除制动时，闸块7利用复位弹簧44的作用力从摩擦片6处分离，且利用间隙调整机构45将闸块7与摩擦片6间的间隙S保持为大致恒定。

在未图示的左钳臂上一体形成有支承轨。在支承轨上形成有燕尾槽，在燕尾槽上插入有左闸块的衬板背板。闸块插入到支承轨内，并且该闸块的上下端与锚定块相卡合，从而完成了防脱，闸块被固定在左钳臂上。

在右钳臂12上设有借助支承板8将闸块7向摩擦片6按压的驱动器60。驱动器60配置在各调节器41之间。

在驱动器60中，作为流体的空气从搭载在铁路车辆上的气压源被供给至驱动压力室63内，弹性膜75利用作为流体的压力的气压，借助活塞65来按压闸块7并进行工作。

驱动器60包括：收纳壁12b，其形成在钳臂12上；弹性膜75，其安装在收纳壁12b上；罩92，其组装在收纳壁12b上；驱动压力室63，其在收纳壁12b、弹性膜75及罩92之间划分而成；以及活塞65，其夹设在弹性膜75与闸块7之间。利用导入至驱动压力室63内的空气来提高气压而使弹性膜75向X轴方向按压闸块7，从而使闸块7被向摩擦片6按压。

如图1所示，收纳壁12b形成为贯穿钳臂12的长圆筒面状。收纳壁12b形成为与衬板9的较广范围相对的大致长圆形的截面。

但是并不局限于此，收纳壁12b也可以设为具有沿衬板9的呈圆弧状的截面的形状。

钳臂12具有绕收纳壁12b的开口缘部延伸的呈环状的安装座12a。在安装座12a上以预定的间隔形成有多个螺纹孔，且借助与各螺纹孔相螺合的螺栓84来组装罩92。在安装座12a与罩92之间夹持有弹性膜75的周缘部76。

罩92具有与安装座12a相同的大致长圆形的外形。罩92的划分驱动压力室63的部位形成为呈凹状地凹陷的盘状。

弹性膜75由树脂制弹性材料形成。弹性膜75也可以使用在树脂制弹性材料中复合例如碳纤维、芳纶纤维等强化材料而成的材料来形成为波纹管。也可以使用由金属薄板构成的波纹管、橡胶制管、隔膜来形成弹性膜75。

弹性膜75具有夹持在安装座12a与罩92之间的周缘部76、沿收纳壁12b伸缩的波纹管部77以及与闸块7相对的按压部79。

在弹性膜75的按压部79与闸块7之间夹设有活塞65。活塞65贯穿形成在支承板8上的开口部而与闸块7相抵接，从而向闸块7传递弹性膜75的动作。活塞65被键66组装在支承板8上。

在钳臂12上设有进气部18。在进气部18上连接有与未图示的气压源相连通的气压配管35和将从气压配管35供给的空气向进气部18引导的剩余压力阀30。来自气压源的加压空气借助未图示的切换阀从气压配管35经由剩余压力阀30、进气部18被供给至驱动压力室63内。切换阀根据来自未图示的控制部的指令进行工作，在制动时，将来自气压源的加压空气引导到驱动压力室63，另一方面，在解除制动时，将大气压引导到驱动压力室63。

接着，说明钳式制动装置1的动作。

在制动时，通过利用从进气部18导入驱动压力室63内的空气来提高气压，弹性膜75向闸块7侧膨胀，弹性膜75借助活塞65将闸块7向摩擦片6按压。由此，闸块7对摩擦片6给予摩擦力，对车轮5的旋转进行制动。

在解除制动时，驱动压力室63的空气从进气部18排出，气压下降至比制动时低，从而弹性膜75萎缩，波纹管部77和按压部79收缩，闸块7利用复位弹簧44的作用力从摩擦片6处分离。此时，间隙调整机构45将闸块7与摩擦片6间的间隙S调整为大致恒定。

这样，在钳式制动装置1中，在解除制动时驱动压力室63的空气从进气部18排出，驱动压力室63的气压减少。随着气压的减少，弹性膜75的波纹管部77和按压部79收缩，活塞65的按压被释放。此时，活塞65利用复位弹簧44的作用力向自摩擦片6分离侧移动。

在以往的气压式制动器中，在解除制动时，驱动压力室63的气压与大气压大致相等，利用复位弹簧44的作用力向制动释放侧对活塞65施力。

此时，活塞65没有被弹性膜75的波纹管部77和按压部79按压。因此，在向钳式制动装置1施加了振动的情况下，活塞65振动，有可能使以活塞65为首的构成钳式制动装置1的零件发生磨损、破损。

针对这样的问题，也考虑有在解除制动时从车辆的气压源处追加用于控制气压的构造。但是，通过追加该构造，需要大幅度地变更制动系统，从而导致成本增加、重量增加。

在此，在本发明的实施方式中，利用如下所述的特征性的结构，在不增加成本、重量的情况下防止了由振动引起的钳式制动装置1的磨损、破损。

在本发明的实施方式中，如图1所示，将剩余压力阀30与钳臂12相连结，该剩余压力阀30将从气压配管35供给的空气向进气部18引导。根据如后所述的结构，剩余压力阀30在无法自气压配管35供给空气的解除制动时，限制空气从驱动压力室63排出，保持驱动压力室63的气压，从而防止活塞65的振动。

图3是说明本发明的实施方式的剩余压力阀30的剖视图。

剩余压力阀30具有大致圆筒形的外形，包括与气压配管35相连结的进气口110以及与进气部18相连结的钳侧口120。

剩余压力阀30构成为使阀壳体100、具有通气口110a的进气口110以及具有通气口120a的钳侧口120在轴向上相连结。进气口110与钳侧口120分别通过螺合被固定在阀壳体100上。

在进气口110与阀壳体100之间、以及钳侧口120与阀壳体100之间分别夹设有片材200和密封件210，防止通过的空气泄漏。

阀壳体100的外形具有圆筒状的形状，且在内部形成有空洞部。在阀壳体100上形成有分隔壁101，该分隔壁101在轴向上将阀壳体100的内部的空洞部分为第1空洞部100c和第2空洞部100d这两部分。将分隔壁101作为分界线，在进气口110侧形成有圆筒状的第1空洞部100c，在钳侧口120侧形成有圆筒状的第2空洞部100d。第1空洞部100c向通气口110a侧开放。第2空洞部100d向通气口120a侧开放。

在分隔壁101的中央部贯穿有第2通气口100a。在第2通气口100a的周围贯穿有多个第1通气口100b。

在阀壳体100上螺合有具有通气口110a的进气口110。第1空洞部100c的开放部被进气口110密封，另一方面，第1空洞部100c与通气口110a相连通。在第1空洞部100c中，以能够沿轴向滑动的方式设有第1阀片130。第1阀片130被第1弹簧160向通气口120a侧施力。

在第1阀片130的中央部贯穿有通气口130a。通气口130a与第2通气口100a相连通。

在第1阀片130上，在与第1通气口100b相对的部分处设有片材180。在第1阀片130闭合而与分隔壁101相抵接时，片材180闭塞第1通气口100b。

在阀壳体100上螺合有具有通气口120a的钳侧口120。第2空洞部100d的开放部被钳侧口120密封，第2空洞部100d与通气口120a相连通。在第2空洞部100d中，以能够沿轴向滑动的方式设置第2阀片140。第2阀片140被第2弹簧170向通气口110a侧施力。

在第2阀片140的通气口120a侧形成有直径比第2阀片140的外径小的台阶部140a。在台阶部140a的周围嵌插有隔离件150。隔离件150以与阀壳体100的内壁间具有间隙的方式安装在第2空洞部100d处。在隔离件150上贯穿有通气口150a。在第2空洞部100d处，与第2阀片140的位置无关，利用隔离件150的通气口150a或隔离件150与阀壳体100的内壁间的间隙，使形成在分隔壁101上的第1通气口100b与通气口120a相连通。

在第2阀片140上，在与第2通气口100a相对的部分处设有片材190。在第2阀片140闭合而与分隔壁101相抵接时，片材190封闭第2通气口100a。

接着，说明以上述方式构成的剩余压力阀30的动作。

图4是本发明的实施方式的剩余压力阀30的、制动时的说明图。

在制动时，来自未图示的气压源的空气经由图1所示的气压配管35和剩余压力阀30被供给至钳式制动装置1的驱动压力室63。

此时，在剩余压力阀30上，从通气口110a朝向通气口120a供给空气。第1阀片130在第1弹簧160的作用力和由供给的空气所产生的气压的作用下与分隔壁101相接触。

在从与通气口130a相连通的第2通气口100a供给的空气所产生的气压超过第2弹簧170的作用力时，第2阀片140向通气口120a侧滑动。

空气从第2通气口100a穿过隔离件150与阀壳体100的内壁之间、第2阀片140与阀壳体100间的间隙以及隔离件150的通气口150a，向通气口120a排出。通过将从通气口120a排出的空气从图1所示的进气部18供给至驱动压力室63内而按压活塞65，使闸块7与摩擦片6滑动接触，从而进行车轮5的制动。

图5是本发明的实施方式的剩余压力阀30的、开始解除制动时的说明图。

在解除制动时，如上所述，气压配管35开放为大气压，驱动压力室63的空气被排出。

此时，在剩余压力阀30中，从通气口120a朝向通气口110a通过有空气。第2阀片140利用第2弹簧170的作用力和由空气的通过所产生的气压而与分隔壁101相接触。在该状态下，第2空洞部100d与第1通气口100b相连通，穿过剩余压力阀30的空气穿过第1通气口100b而将第1阀片130向通气口110a侧按压。

在由穿过第1通气口100b的空气形成的气压超过第1弹簧160的作用力的情况下，第1阀片130向通气口110a侧滑动。由此，空气从通气口120a穿过隔离件150与阀壳体100的内壁间的间隙、隔离件150的通气口150a、第2阀片140与阀壳体100间的间隙、第1通气口100b以及通气口130a而向通气口110a输出。在该状态下，驱动压力室63的气压经由剩余压力阀30被减压。

在驱动压力室63的气压被减压，由穿过第1通气口100b的空气所产生的气压为第1弹簧160的作用力以下的情况下，第1阀片130利用第1弹簧160的作用力向通气口120a侧滑动，并与分隔壁101相抵接（参照图3）。在第1阀片130利用第1弹簧160的作用力与分隔壁101相抵接的情况下，驱动压力室63的空气没有被排出，驱动压力室63保持为恒定的压力。

此时，活塞65通过在驱动压力室63残留恒定的空气，在利用气压向按压闸块7的方向施加力的同时，利用复位弹簧44的作用力向从摩擦片6分离的方向对闸块7施力。因而，由于活塞65被X轴上的正方向的力与负方向的力按压，因此即使是在钳式制动装置1振动的情况下，也能够抑制活塞65相对于钳臂12振动的情况。如图3所示，在解除制动后，在驱动压力室63的空气未排出的状态下，利用剩余压力阀30将驱动压力室63的气压设定为比复位弹簧44的作用力小且不会使活塞65振动的程度的压力。此时的压力根据钳式制动装置1的结构而有所不同，例如设为0.02［Pa］～0.03［Pa］左右。

如上所述，本发明的实施方式的钳式制动装置1由闸块7、支承在车辆上的钳臂12以及将闸块7向摩擦片6按压的驱动器60构成，该闸块7与同车轮5一并旋转的摩擦片6滑动接触而对该摩擦片9给予摩擦力。驱动器60具有固定在钳臂12上的弹性膜75、被弹性膜75划分并在制动时被供给空气的驱动压力室63、将空气引导至驱动压力室内的剩余压力阀30、以及夹设在弹性膜75与闸块7之间的活塞65。剩余压力阀30在制动时将空气引导至驱动压力室63内，另一方面，在解除制动时，限制空气从驱动压力室63排出。

通过采用如上结构，在解除制动时，剩余压力阀30限制空气从驱动压力室63排出，能够在驱动压力室63的内部残留恒定的气压。由此，能够将弹性膜75的膨胀维持在活塞65使闸块7不会与摩擦片6滑动接触的程度的膨胀，在解除制动后，活塞65也被残留的气压按压，因此能够防止活塞在钳臂12的内部振动，能够防止因振动而引发的钳式制动装置1的磨损、破损。

剩余压力阀30设有被第1弹簧160向通气口120a侧施力的第1阀片（第1阀体）130和被第2弹簧170向通气口110a侧施力的第2阀片（第2阀体）140。在第2阀片140打开第2通气口100a时，空气被供给至驱动压力室63内，在第1阀片130打开第1通气口100b时，空气从驱动压力室63排出，在第1阀片130关闭第1通气口100b，并且第2阀片140关闭第2通气口100a时，限制了空气从驱动压力室63排出。

采用这样的结构，无需对钳式制动装置1、其他结构施加变更，仅利用剩余压力阀30的结构就能够限制来自驱动压力室63的空气的排出，在不增加成本、重量的情况下，能够防止因振动而引发的钳式制动装置1的磨损、破损。剩余压力阀30是在阀壳体100内被第1弹簧160施力的第1阀片130和被第2弹簧170施力的第2阀片140这样的结构，能够形成为与气压配管35的直径大致相同的程度。因而，由于剩余压力阀30的外形不会大型化，因此无需对现存的钳式制动装置1、其他构成零件施加变更就能够限制来自驱动压力室63的空气的排出。

对于剩余压力阀30，在解除制动时，在由从驱动压力室63排出的空气所产生的气压超过第1弹簧160的作用力的情况下，第1阀片130打开，排出来自驱动压力室63的空气。在由从驱动压力室63排出的空气所产生的气压为第1弹簧160的作用力以下的情况下，第1阀片130关闭，停止来自驱动压力室63的空气的排出。

采用这样的结构，能够仅利用剩余压力阀30的机械性的动作来限制来自驱动压力室63的空气的排出，在不会增加成本的前提下，能够防止由振动所引发的钳式制动装置1的磨损、破损。

剩余压力阀30形成有在第1阀片130关闭时无论第2阀片140开闭与否均闭塞的第1通气口100b、以及在第2阀片140关闭时无论第1阀片130开闭与否均闭塞的第2通气口100a。在制动时，利用穿过第1通气口100b的空气克服第2弹簧170的作用力，使第2阀片140打开，在解除制动时，利用穿过第2通气口100a的空气克服第1弹簧160的作用力，使阀片130打开。

采用这样的结构，仅利用剩余压力阀30的机械性的动作就能够限制来自驱动压力室63的空气的排出。第2通气口100a、100b形成为节流孔结构，通过使空气通过节流孔部分来提高气压，从而能够开闭第1阀片130和第2阀片140。由此，在不增加成本的前提下，能够防止由振动所引发的钳式制动装置1的磨损、破损。

由于剩余压力阀30构成为能够相对于钳臂12简单地装卸，因此在解除制动时，在无需在驱动压力室63内残留气压的情况下，能够拆除剩余压力阀30进行使用。

在以上说明的本发明的实施方式中，以气压式的钳式制动装置1为例进行了说明，但是本发明也可以构成为将本实施方式的剩余压力阀应用于油压式的钳式制动装置中，保持油压式的活塞室的内压，从而防止油压式的活塞的振动。

以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只表示了本发明的一部分应用例，其主旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

本申请基于2011年4月21日向日本专利局提出申请的日本特愿2011-94812主张优先权。通过参照将上述申请的所有内容编入本说明中。

将包含有本发明的实施方式的排他的性质或特征记载为以下的权利要求。

Claims (4)

1.一种车辆用钳式制动装置，其对与车轮一起旋转的摩擦片给予摩擦力，其中，

该车辆用钳式制动装置包括：

闸块，其与上述摩擦片滑动接触而对该摩擦片给予摩擦力；

钳主体，其支承在车辆上；以及

驱动器，其将上述闸块按压于上述摩擦片；

上述驱动器具有：

弹性膜，其固定在上述钳主体上；

驱动压力室，其被上述弹性膜划分，并被供给流体；

阀，其将上述流体引导至上述驱动压力室内；以及

活塞，其夹设在上述弹性膜与上述闸块之间；

在制动时，通过向上述驱动压力室供给流体，上述弹性膜向上述闸块侧膨胀，从而由上述活塞使上述闸块与上述摩擦片滑动接触，

在解除制动时，通过停止向上述驱动压力室内供给流体，上述弹性膜萎缩，从而由上述活塞使上述闸块从上述摩擦片处分离，

上述阀在制动时向上述驱动压力室引导流体，在上述解除制动时，限制流体从上述驱动压力室排出。

2.根据权利要求1所述的车辆用钳式制动装置，其中，

上述阀在内部具有空洞部，

该阀形成有分隔壁，该分隔壁沿轴向将上述空洞部分为第1空洞部和第2空洞部，并且具有第1通气口和第2通气口，

在上述第1空洞部处设有第1阀体，该第1阀体通过与上述分隔壁相抵接而闭塞上述第1通气口，

在上述第2空洞部处设有第2阀体，该第2阀体通过与上述分隔壁相抵接而闭塞上述第2通气口，

在上述第2阀体打开时，上述流体经由上述第2通气口而被供给至上述驱动压力室，

在上述第1阀体打开时，上述流体经由上述第1通气口而从上述驱动压力室排出，

在同时关闭了上述第1阀体和上述第2阀体时，上述车辆用钳式制动装置限制上述流体从上述驱动压力室排出。

3.根据权利要求2所述的车辆用钳式制动装置，其中，

上述第1阀体被弹簧向上述分隔壁侧施力，

关于上述阀，在解除制动时，

在从上述驱动压力室排出的流体的压力超过上述弹簧的作用力的情况下，上述第1阀体打开，从上述驱动压力室排出流体，

在从上述驱动压力室排出的流体的压力为上述弹簧的作用力以下的情况下，上述第1阀体关闭，停止从上述驱动压力室排出流体。

4.根据权利要求3所述的车辆用钳式制动装置，其中，

关于上述阀，在解除制动时，上述阀利用穿过上述第1通气口的流体的压力来克服上述弹簧的作用力，使上述第1阀体打开。