CN103814234B - 钳式制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钳式制动装置。该钳式制动装置包括：钳主体，其支承于车体；制动块，其能够相对于上述钳主体进退，且与制动盘滑动接触而对该制动盘施加摩擦力；按压机构，其利用工作流体的压力向上述制动盘按压上述制动块；以及调整器，其使上述制动块支承于上述钳主体；上述调整器包括：锚固销，其设为能够相对于上述钳主体进退，且使上述制动块支承于上述钳主体；复位弹簧，其对上述制动块向远离上述制动盘的方向施力；以及背压室，其形成在上述锚固销的背面而引导工作流体。

Description

钳式制动装置

技术领域

本发明涉及一种通过对与车轮一起旋转的制动盘施加摩擦力而对车轮的旋转进行制动的钳式制动装置。

背景技术

以往以来，在铁道车辆等车辆中使用有一种利用油压、气压等流体压而进行制动的流体压制动装置。

在JP08－226471A中，公开了一种铁道车辆用钳式制动装置，该铁道车辆用钳式制动装置包括：锚固销，其以使制动块能够进退的方式支承制动块；杆，其贯穿锚固销；以及弹簧，其沿制动块的返回方向对杆施力。

然而，在JP08－226471A所记载的钳式制动装置中，在缸体内的流体压上升而将制动块推压于转子而对转子进行按压时，锚固销与杆之间的滑动阻力、沿逆向对杆施力的弹簧的作用力成为阻力。因此，难以提高钳式制动装置中的制动块的按压力。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提高钳式制动装置中的制动块的按压力。

根据本发明的某一方式，提供一种钳式制动装置，其夹着与车轮一起旋转的制动盘而对该制动盘施加摩擦力，该钳式制动装置的特征在于，该钳式制动装置包括：钳主体，其支承于车体；制动块，其能够相对于上述钳主体进退，且与上述制动盘滑动接触而对该制动盘施加摩擦力；按压机构，其利用工作流体的压力向上述制动盘按压上述制动块；以及调整器，其使上述制动块支承于上述钳主体；上述调整器包括：锚固销，其设为能够相对于上述钳主体进退，且使上述制动块支承于上述钳主体；复位弹簧，其使上述制动块向远离上述制动盘的方向施力；以及背压室，其形成在上述锚固销的背面而引导工作流体。

参照添加的附图，以下详细说明本发明的实施方式以及本发明的优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式的钳式制动装置的俯视图。

图2是图1的主视图。

图3是图2的A－A剖视图。

图4是图3的B部的放大图。

图5是本发明的实施方式的变形例的钳式制动装置的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式的钳式制动装置100。

首先，参照图1以及图2，说明钳式制动装置100的整体结构。

钳式制动装置100是作为工作流体使用压缩空气的铁道车辆用的气压制动器。钳式制动装置100包括：钳主体10，其借助支承架20被支承在未图示的转向架（车体）上；一对制动块7，其能够相对于钳主体10进退并能够与制动盘6滑动接触而对制动盘6施加摩擦力；作为按压机构的隔膜致动器50，其利用压缩空气的压力（气压）向制动盘6按压制动块7；以及一对调整器40，其将制动块7支承在钳主体10上。

钳式制动装置100是夹着与车轮5一起旋转的制动盘6而对该制动盘6施加摩擦力的装置。具体地说，钳式制动装置100利用一对制动块7从制动盘6的两面夹持该制动盘6，并利用制动盘6与制动块7之间的摩擦力来制动车轮5的旋转。

制动盘6设置在车轮5上并与车轮5一起旋转。制动盘6一体地形成在车轮5的正面和背面这两面上。也可以并非上述那样与车轮5一体地形成制动盘6，而是设置与车轮5一起旋转的独立的制动盘6。

钳主体10包括：第一钳臂12以及第二钳臂14，其以横跨制动盘6的方式延伸；叉形件部13，其用于连结第一钳臂12与第二钳臂14；以及一对托架部15，其用于将钳主体10支承在转向架上。

钳主体10被上滑动销30与下滑动销32浮动支承为能够相对于支承架20滑动。由此，钳主体10追随车轮5相对于转向架朝轴向的移动，制动块7与车轮5的制动盘6平行地相对。

上滑动销30与下滑动销32设置为贯穿支承架20，上滑动销30与下滑动销32的两端部与钳主体10的托架部15相连结。钳主体10以沿上滑动销30与下滑动销32的轴向滑动自如的方式被支承在支承架20上。上滑动销30与下滑动销32之间的暴露部由橡胶制的保护罩34覆盖，保护该暴露部不受灰尘等污染。

制动块7受到隔膜致动器50作用下的按压力，平行地按压在制动盘6上而与该制动盘6相抵接。制动块7具有与同车轮5一起旋转的制动盘6相抵接的衬片9。制动块7利用由衬片9与制动盘6之间的抵接而产生的摩擦力来制动车轮5的旋转。制动块7的上下端固定在后述的调整器40的锚固销43上。此外，利用后述的调整器40的复位弹簧44对制动块7向远离制动盘6的方向施力。

接着，参照图3以及图4，说明钳主体10的内部构造。

隔膜致动器50包括：活塞52，其用于向制动盘6按压制动块7；缸体51，其供活塞52在其内部滑动；以及隔膜53，其用于在缸体51内划分出气室55。

隔膜致动器50用于通过调整气室55中的气压来使隔膜53变形，并利用隔膜53的变形向制动盘6按压制动块7。隔膜致动器50仅设置在第一钳臂12侧。

缸体51包括：缸体主体51a，其供活塞52滑动；以及钳罩54，在该钳罩54与缸体主体51a之间夹入并固定隔膜53，并堵塞该缸体主体51a的背面而划分出气室55。

活塞52与制动块7相抵接并设置在缸体51内。活塞52利用与其背面相抵接的隔膜53的变形而在缸体51内滑动。通过活塞52在缸体51内滑动来使制动块7相对于制动盘6进退。

隔膜53具有周缘部53a、波纹部53b以及按压部53c。周缘部53a被夹持并固定在缸体主体51a与钳罩54之间。波纹部53b利用向气室55供给的气压，能够从被折叠状态伸长。按压部53c与活塞52相抵接，通过被折叠的波纹部53b伸长来进行位移。通过按压部53c进行位移，活塞52被按压并在缸体51内滑动。

隔膜53为树脂制弹性件，例如使用复合碳纤维、开普勒纤维等强化材料的材料来形成波纹部。此外，也可以是由橡胶制管、金属薄板构成的波纹部。

钳罩54由多个螺栓54a固定在缸体主体51a上。在钳罩54与缸体主体51a之间夹持并固定隔膜53的周缘部53a。此时，由于树脂制弹性件、即隔膜53起到密封件的作用，因此保证气室55的气密性。

在缸体51的内部，气室55被隔膜53与钳罩54划分出。随着气室55的容积的扩大缩小，使活塞52进退。在气室55上设置有通孔56（参照图2）。用于在制动时使隔膜53变形的压缩空气自外部的气压源经由通孔56被供给。

在钳罩54中形成有空气通路54b，该空气通路54b将气室55中的压缩空气的一部分引导至后述的调整器40的背压室46中。

空气通路54b在钳罩54中的、与调整器40面对的端面上开口而将气室55与后述的调整器40的背压室46连通起来。在空气通路54b的与调整器40面对的面的开口部上形成有用于安装套管轴48的大径部54c。大径部54c的内径形成为能够容纳安装套管轴48的大小。套管轴48设置在缸体51与制动块底座41之间，是将气室55与背压室46连通起来的中空轴。之后详细说明套管轴48。

调整器40用于调节制动块7相对于制动盘6的初始位置。调整器40分别配置在隔膜致动器50的上下。调整器40由锚固螺栓42分别组装在钳主体10的上下端部上。

如图4所示，调整器40包括：制动块底座41，其由锚固螺栓42固定在钳主体10上；锚固销43，其设置为相对于制动块底座41能够进退而将制动块7支承在钳主体10上；复位弹簧44，其对制动块7向远离制动盘6的方向施力；间隙调整机构45，其在制动解除时将制动块7与制动盘6之间的间隙调整为恒定；以及背压室46，其被锚固销43的背面划分出。

锚固销43形成为大致有底圆筒状。锚固销43具有与制动块7相卡合的凸缘部43b。锚固销43的底部设置为自制动块底座41突出，并通过将凸缘部43b嵌在制动块7的两端部上来支承制动块7。

锚固销43追随制动时隔膜53变形向制动盘6按压制动块7的动作而沿轴向位移。在制动块7与制动盘6进行滑动接触的制动时，锚固销43利用摩擦力来克服制动盘6欲使制动块7向周向移动的趋势地保持制动块7。

在锚固销43的内周上，容纳安装有复位弹簧44与间隙调整机构45。锚固销43在开口端部附近的内周上具有垫圈43a。在锚固销43中，滑动时暴露在外部的滑动部由橡胶制的保护罩47覆盖，保护该暴露部不受灰尘等污染。

复位弹簧44是压缩并夹装在锚固销43的内周的螺旋弹簧。复位弹簧44相对于间隙调整机构45的套管45c，沿轴向对锚固销43的垫圈43a施力。在自制动状态变为非制动状态时，利用复位弹簧44的作用力，锚固销43的凸缘部43b将制动块7推回，使制动块7自制动盘6分开预定的距离。由此，能够调整在非制动时的制动块7与制动盘6之间的距离，良好地实现制动盘6的散热性。

制动块底座41以使锚固销43能够进退的方式支承该锚固销43。制动块底座41堵塞锚固销43的背面而划分出背压室46。制动块底座41具有经由套管轴48将气室55与背压室46连通起来的空气通路41a。

背压室46被划分在制动块底座41的内部与锚固销43的背面之间。隔膜致动器50中的压缩空气的一部分被引导到背压室46。若制动时压缩空气自气室55被引导到背压室46，则背压室46的内压上升。由此，锚固销43被向使制动块7靠近制动盘6的方向按压。

空气通路41a在制动块底座41的与钳主体10面对的端面上开口而将背压室46与钳主体10的气室55连通起来。在空气通路41a中的与钳主体10面对的面的开口部上形成有用于安装套管轴48的大径部41c。

空气通路41a的大径部41c以与空气通路54b的大径部54c呈同轴的方式开口形成。大径部41c形成为与大径部54c大致相同的内径。与套管轴48的轴向的长度相比较，大径部41c与大径部54c合计的轴向的长度形成得较长。

套管轴48是在内周上具有能够供压缩空气穿过的贯通孔48a的中空轴。套管轴48将调整器40的空气通路41a与钳主体10的空气通路54b连通起来。

套管轴48的外周由O形密封圈48b与O形密封圈48c密封，该O形密封圈48b设置在该套管轴48与制动块底座41的大径部41c之间，该O形密封圈48c设置在该套管轴48与钳罩54的大径部54c之间。由于O形密封圈48b与O形密封圈48c具有弹性，因此即使大径部41c与大径部54c未完全地共轴，也能够利用O形密封圈48b与O形密封圈48c之间的弹性来吸收彼此中心轴的偏离。另外，也可以不是O形密封圈48b与O形密封圈48c，只要是能够密封套管轴48的外周的密封构件即可。

在组装调整器40与钳主体10时，将套管轴48嵌在大径部54c中，以大径部54c套在套管轴48上的方式安装调整器40，并组装锚固螺栓42。由此，在组装调整器40与钳主体10时，能够同时将钳主体10的气室55与调整器40的背压室46连通起来。由此，通过设置套管轴48，能够容易地将空气通路54b与空气通路41a连通起来。

间隙调整机构45将制动解除时的复位弹簧44的作用力所产生的制动块7的复位量调整为恒定。即，间隙调整机构45将非制动时的制动块7与制动盘6之间的间隔始终保持为恒定。间隙调整机构45包括：固定销45a，其固定在制动块底座41上；夹持部45b，其以能够沿轴向移动的方式固定在固定销45a上；以及套管45c，其能够随着夹持部45b的移动相对于固定销45a沿轴向移动。

通过利用背压室46内的压缩空气所产生的按压力使锚固销43前进，并使垫圈43a抵接在套管45c的台阶部45d上而进行按压，从而夹持部45b能够沿轴向移动。夹持部45b以不能够因复位弹簧44的作用力沿轴向移动的大小的力把持固定销45a的外周。因此，在制动时沿锚固销43前进的方向移动的夹持部45b不会在制动解除时因复位弹簧44的作用力而复位，而是维持其位置。

制动块7的磨损较小时，在制动时的锚固销43的冲程量较小。因此，即使锚固销43前进，垫圈43a也不会与套管45c的台阶部45d相抵接。由此，在制动解除时，锚固销43返回到制动前的原来的位置。

与此相对，在制动块7发生磨耗且制动时的锚固销43的冲程量增大的情况下，若锚固销43前进，则垫圈43a抵接在台阶部45d上而进行按压。垫圈43a与套管45c一起牵引夹持部45b而使该夹持部45b移动。由此，在制动解除时，锚固销43只能返回到前进了与套管45c的移动量相同的量的位置处。由此，由于能够使在非制动时的制动块7的位置前进摩耗掉的厚度的量，因此能够将非制动时的制动块7与制动盘6之间的间隔始终保持为恒定。

以下，说明本发明的实施方式的钳式制动装置100的动作。

在铁道车辆行驶时，车轮5以高速旋转。在此，若根据驾驶员的操作等将钳式制动装置100切换到制动状态，则自气压源供给的压缩空气经由通孔56被送到气室55内，使隔膜53变形。然后，隔膜53的波纹部53b伸长，按压部53c使活塞52向制动盘6方向滑动。

隔膜53的按压部53c向车轮5方向位移，借助活塞52将制动块7按压到设置在车轮5上的制动盘6。若被隔膜53按压的制动块7与制动盘6相抵接而产生摩擦力，则车轮5的旋转被制动。由此，铁道车辆速度降低而立刻停止。

在此，在以往的钳式制动装置中，锚固销43根据制动块7的进退来进行从动的进退。因此，在制动时活塞52按压制动块7时，锚固销43的滑动阻力、复位弹簧44的作用力成为阻力。

与此相对，在钳式制动装置100中，气室55内的压缩空气的一部分穿过空气通路54b、贯通孔48a以及空气通路41a，引导至划分在锚固销43的背面处的背压室46。在制动时，锚固销43被引导到背压室46的压缩空气向使制动块7靠近制动盘6的方向按压。因而，由于能够消除按压制动块7时的阻力，因此能够提高钳式制动装置100的制动块的按压力。

此外，在以往的钳式制动装置中，由于锚固销43的滑动阻力、复位弹簧44的作用力成为阻力，因此与活塞52所按压的部分的按压力相比较，锚固销43附近的按压力较小。由此，衬片9的两端部没有被强力按压，难以使衬片9向制动盘6的折冲状态成为恒定。

对此，在钳式制动装置100中，在制动时，锚固销43利用被引导到背压室46的压缩空气，被向使制动块7靠近制动盘6的方向按压。因此，能够使锚固销43附近的按压力增加至与活塞52所按压的部分的按压力相等。由此，能够增加在制动时的衬片9的抵接面积，并且使衬片9向制动盘6的折冲状态成为恒定。

当由驾驶员的操作等而使制动器作用下的车轮5的制动被解除时，利用设置于调整器40内部的复位弹簧44的恢复力，制动块7自与制动盘6相抵接的状态离开。此外，气室55内的压缩空气从通孔56排出而使隔膜53的波纹部53b返回到制动前的折叠的形状，按压部53c返回到制动前的位置。于是，活塞52也返回到制动前的位置，由此，利用间隙调整机构45再一次使制动盘6与制动块7保持恒定的间隔相对。由此，车轮5能够不受到钳式制动装置100的影响地旋转。

根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。

将在隔膜致动器50中用于将制动块7按压向制动盘6的压缩空气的一部分引导至划分在被锚固销43的背面处的背压室46。在制动时，锚固销43利用被引导至背压室46的压缩空气，将制动块7向靠近制动盘6的方向按压。因此，由于能够消除在按压制动块7时的锚固销43的滑动阻力、复位弹簧44的作用力，因此能够提高钳式制动装置100中的制动块的按压力。

接着，参照图5，说明本发明的实施方式的变形例的钳式制动器200。

钳式制动器200包括气压供给机构60，该气压供给机构60将作为工作流体的压缩空气供给到隔膜致动器50的气室55与调整器40的背压室46。

气压供给机构60包括：接头61，其用于连接于外部的气压源；供给流路62，其向气室55引导所供给的压缩空气；接头65，其用于连接供给流路62与气室55；一对供给流路63，其向各个背压室46引导所供给的压缩空气；以及一对接头64，其分别连接供给流路63与背压室46。

在钳式制动器200的制动时，经由接头61供给的压缩空气经由供给流路62而被引导至气室55。由此，隔膜53产生变形而使活塞52向制动盘6方向滑动。此时，经由接头61供给的压缩空气的一部分经由供给流路63，被引导至各个背压室46。

由此，锚固销43被向使制动块7靠近制动盘6的方向按压。因此，由于能够消除在按压制动块7时的锚固销43的滑动阻力、复位弹簧44的作用力，因此能够提高钳式制动装置100中的制动块的按压力。

另外，也可以不是将经由接头61供给的压缩空气引导至气室55与背压室46，而是分别设置向气室55引导的压缩空气的气压源与向背压室46引导的压缩空气的气压源。在该情况下，能够独立调整活塞52按压制动块7的力以及锚固销43按压制动块7的力。

以上，说明了本发明的实施方式，上述实施方式只不过示出了的本发明的适用例的一部分，其主旨不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如，在钳式制动装置100中，作为工作流体而使用了压缩空气，但并不限于此，也可以是使用油作为工作流体的油压制动器。

本申请以2011年9月6日在日本专利厅提出申请的日本特愿2011－193791为基础要求优先权，该申请的全部内容通过参照引入到本说明书中。

该发明的实施例所包含的排他性质或者特征如下所示地被要求。

Claims (5)

1.一种钳式制动装置，其夹着与车轮一起旋转的制动盘而对该制动盘施加摩擦力，其特征在于，

该钳式制动装置包括：

钳主体，其支承于车体；

制动块，其能够相对于上述钳主体进退，且与上述制动盘滑动接触而对该制动盘施加摩擦力；

按压机构，其利用工作流体的压力向上述制动盘按压上述制动块；以及

调整器，其使上述制动块支承于上述钳主体；

上述调整器包括：

锚固销，其设为能够相对于上述钳主体进退，且使上述制动块支承于上述钳主体；

复位弹簧，其对上述制动块向远离上述制动盘的方向施力；以及

背压室，其形成在上述锚固销的背面而引导工作流体。

2.根据权利要求1所述的钳式制动装置，其中，

向上述背压室引导上述按压机构中的工作流体的一部分。

3.根据权利要求1所述的钳式制动装置，其中，

上述按压机构包括：

活塞，其用于向上述制动盘按压上述制动块；

缸体，其用于供活塞在其内部滑动；以及

隔膜，其用于在上述缸体内划分出流体室，并根据该流体室中的工作流体压的变化而变形，从而对上述制动块施加朝向上述制动盘的按压力。

4.根据权利要求3所述的钳式制动装置，其中，

上述调整器包括以能够使上述锚固销进退的方式对上述锚固销进行支承的制动块底座，

该调整器还包括套管轴，该套管轴设置在上述缸体与上述制动块底座之间且将上述流体室与上述背压室连通起来。

5.根据权利要求4所述的钳式制动装置，其中，

上述缸体包括：

缸体主体，其供上述活塞滑动；以及

钳罩，在该钳罩与上述缸体主体之间夹入上述隔膜而固定该隔膜，堵塞该缸体主体的背面而划分出上述流体室，并且形成有向上述背压室引导工作流体压的流体通路；

上述制动块底座具有使上述背压室经由上述套管轴与上述流体室相连通的流体通路。