CN103946581A - 盘式制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明包括：制动块，其相对于支承于车身的制动钳主体进退，该制动块滑动接触于制动盘并能够对制动盘施加摩擦力；固定销，其以使用于支承制动块的导向板能够相对于制动钳主体自如进退的方式支承该导向板；活塞，其相对于制动钳主体进退，并能够借助导向板按压制动块；隔膜，其抵接于活塞的背面，并且在制动钳主体内划分形成压力室，该隔膜在压力室内的压缩空气的压力的作用下弹性变形而使活塞移动；以及活塞板，其以使活塞能够相对于固定销自如滑动的方式将该活塞支承于上述固定销。活塞具有多个顶端部向导向板突出的隔热构件。

Description

盘式制动装置

技术领域

本发明涉及一种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盘式制动装置。

背景技术

以往，在铁道车辆等车辆中采用利用液压、空气压等流体压力进行制动的流体压力制动装置。在JP2011-236958A中公开了一种利用伴随流体压力的变化的按压弹性膜的变形而伸缩的活塞将制动块按压到制动盘的盘式制动装置。

然而，在JP2011-236958A所记载的盘式制动装置中，活塞利用多个螺栓紧固于安装有制动块的导向板。因此，因制动块与制动盘之间的抵接所产生的摩擦热有可能自导向板经由活塞传递至按压弹性膜。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的发明，目的在于提高隔绝由制动块与制动盘之间的抵接所产生的摩擦热的隔热性。

根据本发明的一种实施方式，提供一种盘式制动装置，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，该盘式制动装置包括：制动钳主体，其支承于车身；制动块，其相对于上述制动钳主体进退，该制动块滑动接触于上述制动盘而能够对上述制动盘施加摩擦力；导向板，其用于支承上述制动块；固定销，其以使上述导向板能够相对于上述制动钳主体自如进退的方式将该导向板支承于上述制动钳主体；活塞，其相对于上述制动钳主体进退，该活塞能够借助上述导向板按压上述制动块；弹性膜，其抵接于上述活塞的背面，并且在上述制动钳主体内划分形成压力室，该弹性膜在该压力室内的工作流体的压力的作用下弹性变形而使上述活塞移动；以及活塞板，其以使上述活塞能够相对于上述固定销自如滑动的方式将该活塞支承于上述固定销；上述活塞具有多个以顶端部向上述导向板突出的方式设置的小活塞。

以下参照附图对本发明的实施方式、本发明的优点进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的实施方式的盘式制动装置的俯视图。

图2是图1的主视图。

图3是图2中的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。

图4A是活塞和活塞板的主视图。

图4B是图4A中的IVB-IVB线的剖视图。

图5A是活塞和活塞板的变形例的主视图。

图5B是图5A中的VB-VB线的剖视图。

图6是本发明的实施方式的其他变形例的盘式制动装置的侧面的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的盘式制动装置100进行说明。

首先，参照图1及图2，对盘式制动装置100的整体结构进行说明。

盘式制动装置100是使用压缩空气作为工作流体的铁道车辆用空气压制动器。盘式制动装置100包括：制动钳主体10，其借助支承框20而支承于未图示的台车(车身)；一对制动块7，其相对于制动钳主体10进退，该一对制动块7可滑动接触于制动盘6而对制动盘6施加摩擦力；导向板8，其用于支承制动块7；一对固定销43，其以能够使导向板8相对制动钳主体10自如进退的方式支承导向板8；以及按压机构50，其用于利用压缩空气的压力而将制动块7按压到制动盘6。

盘式制动装置100夹着与车轮5一起旋转的制动盘6并对制动盘6施加摩擦力。具体而言，盘式制动装置100利用一对制动块7从制动盘6的两面夹持制动盘6，并利用制动盘6与制动块7之间的摩擦力来对车轮5的旋转进行制动。

制动盘6形成在车轮5的表面和背面这两个面上并与车轮5一体地旋转。也可以设置与车轮5一起旋转的独立的制动盘6来替代将制动盘6与车轮5一体地形成的结构。

如图1所示，制动钳主体10包括以跨越制动盘6的方式延伸的第一制动钳臂12及第二制动钳臂14、将第一制动钳臂12与第二制动钳臂14连结起来的磁轭部13以及用于将制动钳主体10支承在台车上的一对托架部15。

如图2所示，制动钳主体10被上滑销30与下滑销32浮动支承为能够相对于支承框20滑动。由此，制动钳主体10跟随车轮5相对于台车的在轴向上的相对移动，制动块7与车轮5的制动盘6平行地对峙。

上滑销30与下滑销32以贯穿支承框20的方式设置。上滑销30的两端部与下滑销32的两端部分别连结于制动钳主体10的托架部15。制动钳主体10以能够在上滑销30与下滑销32的轴向上相对移动的方式支承于支承框20。如图1所示，上滑销30与下滑销32的露出部被橡胶制的防尘套34覆盖，从而被保护为远离尘埃等。

制动块7受按压机构50的按压力，以平行地抵接于制动盘6的方式按压于制动盘6。制动块7具有抵接于与车轮5一起旋转的制动盘6的衬片9。制动块7的与设有衬片9的面相反一侧的背面被固定于导向板8。制动块7受衬片9与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦力的作用来对车轮5的旋转进行制动。

导向板8具有沿长度方向形成并供制动块7的背面卡合的燕尾槽8a。导向板8的长度方向的两端部利用一对固定销43支承于制动钳主体10。在后面参照图3对具有该固定销43的调节器40进行详细说明。

接下来，参照图3、图4A及图4B对制动钳主体10的内部构造进行说明。

如图3所示，在制动钳主体10设有：一对调节器40，其配置于制动钳主体10的长度方向的两端部；以及按压机构50，其配置于一对调节器40之间。

调节器40用于调节制动块7的相对于制动盘6的初始位置。调节器40分别利用固定螺栓42紧固在制动钳主体10的上下端部。

调节器40具有：制动块承受部41，其利用固定螺栓42固定于制动钳主体10；固定销43，其以能够相对于制动块承受部41进退的方式设置，并将制动块7支承于制动钳主体10；复位弹簧44，其向使制动块7从制动盘6分开的方向对制动块7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。

固定销43形成为大致有底圆筒状。以支承制动块7两端的方式设置一对固定销43。固定销43具有卡合于导向板8的凸缘部43b。固定销43通过其底部43a从制动块承受部41突出地设置并使凸缘部43b嵌入导向板8的两端部来支承制动块7。

在制动块7接近制动盘6时，固定销43利用与制动块7一起移位的导向板8从制动块承受部41抽出而在轴向上移位。在制动块7滑动接触于制动盘6进行制动时，固定销43利用摩擦力来保持制动块7，以避免制动盘6欲使制动块7在周向上移动的情况。

在固定销43的内周装有复位弹簧44和间隙调整机构45。在固定销43中，在滑动时露出到外部的滑动部被橡胶制的防尘套47覆盖，从而被保护为远离尘埃等。

复位弹簧44是压缩并安插于固定销43的内周的螺旋弹簧。在从制动状态转变为非制动状态时，固定销43的凸缘部43b在复位弹簧44的作用力的作用下借助导向板8将制动块7按回，使制动块7仅离开制动盘6规定的距离。由此，调整制动解除时的制动块7与制动盘6之间的距离，能够使制动盘6的散热性良好。

间隙调整机构45将在制动解除时受到复位弹簧44的作用力而返回的制动块7的返回量调整为始终恒定。也就是说，间隙调整机构45始终将制动解除时的制动块7与制动盘6之间的间隔保持为恒定。

按压机构50包括：缸体51，其形成于制动钳主体10；活塞52，其相对于缸体51进退，并能够借助导向板8按压制动块7；隔膜53，其作为弹性膜，抵接于活塞52的背面52c，并且在制动钳主体10内划分形成压力室55，该隔膜53在压力室55内的压缩空气的压力作用下产生弹性变形而使活塞52移动；以及活塞板58，其将活塞52支承为能够相对于固定销43滑动自如。

按压机构50通过调整压力室55的空气压而使隔膜53变形，并利用隔膜53的变形使活塞52相对于缸体51进退。按压机构50通过使活塞52从缸体51退出，从而借助导向板8将制动块7按压到制动盘6。

缸体51包括：缸体主体51a，活塞52在该缸体主体51a内周进退；以及制动钳罩54，在该制动钳罩54与缸体主体51a之间夹入并固定隔膜53，且该制动钳罩54将缸体主体51a的背面封闭而划分形成压力室55。

缸体主体51a形成为呈环状围在活塞52的周围那样的椭圆形的筒状。在缸体主体51a的内周设有防尘密封件51b，该防尘密封件51b滑动接触于活塞52的外周面而保护活塞52远离尘埃等。

制动钳罩54是形成为与缸体主体51a相对应的椭圆形的板材。利用多个螺栓54a将制动钳罩54固定于缸体主体51a的端面。

隔膜53在压力室55内的压力的作用下产生弹性变形而使活塞52移动。隔膜53具有形成最外周的周缘部53a、形成于最内周的按压部53c以及在周缘部53a与按压部53c之间连续地形成的波纹管部53b。

周缘部53a被夹在缸体主体51a与制动钳罩54之间而固定。此时，由于周缘部53a发挥密封件的作用，所以确保了压力室55的气密性。

波纹管部53b位于缸体主体51a的内周面与活塞52的外周面之间。若压力室55的压力上升，则波纹管部53b自折叠状态(图3的状态)伸长，若压力室55的压力下降，则波纹管部53b恢复折叠状态。也就是说，波纹管部53b能够在供给至压力室55的空气压的作用下变形为折叠状态或伸长状态。

按压部53c与活塞52抵接，由于折叠的波纹管部53b伸长而向活塞52的退出方向移位。由于按压部53c移位，活塞52被按压而在缸体51内移动。

压力室55是在缸体51的内部由隔膜53与制动钳罩54划分形成的。压力室55伴随其容积的扩大、缩小而使活塞52进退。在压力室55设有通孔56(参照图2)。在制动时用来使隔膜53变形的压缩空气是从外部的空气压源通过通孔56供给的。

活塞52抵接于导向板8的背面。活塞52被隔膜53保持在缸体51内。

如图4A及图4B所示，活塞52具有：活塞主体52a，其形成为椭圆柱状；以及隔热构件59，其作为多个以顶端部自活塞52的前表面52b朝向导向板8突出的方式设置的小活塞。

活塞主体52a具有面对导向板8的前表面52b以及形成于与前表面52b相反的一侧并与隔膜53相抵接的背面52c。活塞主体52a与活塞板58一体地形成并被支承。

活塞52利用与活塞主体52a的背面52c相抵接的隔膜53的变形而在缸体51内进退。如此，隔膜53由于按压形成为椭圆形的背面52c的整个表面，因此与直接按压隔热构件59的情况相比能够提高按压效率。

隔热构件59抑制制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热通过活塞主体52a传递至隔膜53。在本实施方式中，设有21个隔热构件59。

隔热构件59形成为圆柱状，其基端部埋入活塞主体52a而被固定。也可以不将隔热构件59埋入活塞主体52a，而是将隔热构件59粘附在活塞主体52a的前表面52b等而固定。通过将隔热构件59固定于活塞主体52a，隔热构件59在被按压时不会倾动，因此能够提高按压效率。

隔热构件59由与活塞主体52a相比导热性较低的材质形成。通过设置隔热构件59，能够抑制制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热向活塞52传递。

另外，通过使多个隔热构件59与导向板8相抵接，使能够由传递隔膜53的变形所产生的按压力的面积增加，并且能够提高制动块7的跟随因摩擦热等所导致的制动盘6的变形的跟随性。

也可以如图5A及图5B所示那样设置两个直径较大的隔热构件59。如此，隔热构件59的个数只要是多个即可。

如图3所示，活塞板58是与导向板8平行设置的板材。活塞板58设置为其端面与活塞主体52a的前表面52b齐平。

活塞板58与活塞52一起移位并相对于导向板8平行移动。活塞板58在制动时靠近导向板8，在制动解除时离开导向板8。活塞板58与活塞52一体地形成，但也可以将活塞板58形成为独立于活塞52，并将活塞52固定于活塞板58而使用。

活塞板58在其长度方向的两端具有一对供固定销43插入的滑动孔58a。活塞板58与插入到各个滑动孔58a的固定销43卡合，并以能够在固定销43的轴向上自如滑动的方式设置。活塞板58通过其两端的滑动孔58a与固定销43卡合，从而限定活塞52在缸体51内的位置。

一对滑动孔58a之中的上侧的一者形成为圆形的孔状，下侧的另一者形成为缺口状。由此，在将固定销43插入一个滑动孔58a后，将固定销43从下方嵌入另一个滑动孔58a，从而能够将活塞板58安装于制动钳主体10。因而，能够使活塞板58的向制动钳主体10安装的安装性良好。

在活塞52按压制动块7的制动状态下，在导向板8与活塞板58之间形成有间隙57。通过形成该间隙57来防止由制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热从导向板8直接传递至活塞板58。

接下来，主要参照图3对盘式制动装置装置100的作用进行说明。

在铁道车辆行驶时，车轮5以高速旋转。在此，若利用驾驶员的操作等将盘式制动装置100切换到制动状态，则自空气压源供给的压缩空气经由通孔56被输送到压力室55内，使隔膜53变形。于是，隔膜53的波纹管部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方向移位，经由活塞52将制动块7按压到设在车轮5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时，车轮5的旋转被制动。由此，铁道车辆的速度下降，不久停止。

这时，顶端部的自活塞52的前表面52b突出的隔热构件59与导向板8相抵接。因此，能够抑制由制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热传向活塞52即向隔膜53传递。

另外，若盘式制动装置装置100切换到制动状态，虽然制动盘6由于与制动块7之间的摩擦热而产生热变形，但是活塞52因为具有多个隔热构件59，所以能够跟随制动盘6的热变形而以均匀的按压力按压制动块7。因而，能够进行稳定的制动。

若利用驾驶员的操作等解除车轮5被盘式制动装置100的制动，则制动块7在设于调节器40内部的复位弹簧44的恢复力的作用下从抵接于制动盘6的状态分离。另外，压力室55内的压缩空气从通孔56排出，隔膜53的波纹管部53b恢复成制动前的折叠形状，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，制动盘6与制动块7利用间隙调整机构45而再次成为保持恒定的间隔地对峙。因此，车轮5能够不受盘式制动装置100的影响地旋转。

这时，伴随着导向板8受复位弹簧44的恢复力的作用而被拽离制动盘6，活塞52受其惯性力的作用而被进一步拽离制动盘6。因而，在盘式制动装置装置100从制动状态转变为非制动状态时，在导向板8与隔热构件59之间即导向板8与活塞52之间能够形成间隙。因此，能够提高隔绝由制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热的隔热性，从而能够保护隔膜53远离高热。

另外，也可以如图6所示的变形例那样，在导向板8与活塞板58之间的间隙57设置碟形弹簧60，该碟形弹簧60作为在制动解除时施力以使活塞板58从导向板8分开的施力构件。

碟形弹簧60对应于固定销43的外周形状而形成为环状。碟形弹簧60嵌在固定销43的外周而使用。也可以将螺旋弹簧等代替碟形弹簧60而作为施力构件使用。

在这种情况下，在盘式制动装置100的制动解除时，碟形弹簧60利用其作用力强行使活塞板58与导向板8分开。因此，能够使在导向板8与活塞52之间形成的空隙变大。因此，能够进一步提高隔绝由制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热的隔热性。

将碟形弹簧60的作用力设定为小于复位弹簧44的作用力。因此，在盘式制动装置装置100开始制动时，首先，碟形弹簧60被压缩，活塞52的隔热构件59与导向板8相抵接，之后，若活塞52进一步做冲程运动，则复位弹簧44被压缩，制动块7与制动盘6相抵接。

另一方面，在盘式制动装置装置100解除制动时，首先，复位弹簧44恢复到制动开始时的长度，制动块7与制动盘6分开，之后，碟形弹簧60恢复到制动开始时的长度而使活塞板58与导向板8分开。

根据以上实施方式，能够获得如下所示的技术效果。

支承制动块7的导向板8和支承活塞52的活塞板58形成为相互独立。而且，导向板8由固定销43支承而进退，活塞板58被以能够相对固定销43自如滑动的方式支承。因此，在从制动状态变为非制动状态时，能够在导向板8与活塞52之间形成空隙。因此，能够提高隔绝制动块7与制动盘6之间的抵接所产生的摩擦热的隔热性，从而能够保护隔膜53远离高热。

另外，若盘式制动装置装置100切换到制动状态，则虽然制动盘6由于与制动块7之间的摩擦热而产生热变形，但是，活塞52因为具有多个隔热构件59，所以能够跟随制动盘6的热变形而以均匀的按压力按压制动块7。因而，能够进行稳定的制动。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的保护范围限定在上述实施方式的具体的结构上。

本申请要求基于2012年2月6日向日本国特许厅提出的特愿2012-022693号申请的优先权，通过参照将该申请的全部内容编入本说明书。

本发明的实施方式所包含的排他的性质或特征如权利要求书中所记载的那样要求。

Claims (10)

1.一种盘式制动装置，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，

该盘式制动装置包括：

制动钳主体，其支承于车身；

制动块，其相对于上述制动钳主体进退，该制动块滑动接触于上述制动盘而能够对上述制动盘施加摩擦力；

导向板，其用于支承上述制动块；

固定销，其以使上述导向板能够相对于上述制动钳主体自如进退的方式将该导向板支承于上述制动钳主体；

活塞，其相对于上述制动钳主体进退，该活塞能够借助上述导向板按压上述制动块；

弹性膜，其抵接于上述活塞的背面，并且在上述制动钳主体内划分形成压力室，该弹性膜在该压力室内的工作流体的压力的作用下弹性变形而使上述活塞移动；以及

活塞板，其以使上述活塞能够相对于上述固定销自如滑动的方式将该活塞支承于上述固定销；

上述活塞具有多个以顶端部向上述导向板突出的方式设置的小活塞。

2.根据权利要求1所述的盘式制动装置，其中，

上述活塞具有支承于上述活塞板的活塞主体，

上述小活塞的基端部埋入上述活塞主体而被固定。

3.根据权利要求1所述的盘式制动装置，其中，

上述小活塞为用于抑制热量自上述制动块向上述弹性膜传递的隔热构件。

4.根据权利要求1所述的盘式制动装置，其中，

上述活塞板具有供上述固定销插入的滑动孔，上述活塞板在该固定销的轴向上滑动，并相对于上述导向板平行移动。

5.根据权利要求4所述的盘式制动装置，其中，

上述固定销设有一对，以便支承上述制动块的两端

在上述活塞板的两端设置一对上述滑动孔，上述固定销插入到各个上述滑动孔中。

6.根据权利要求1所述的盘式制动装置，其中，

上述活塞板与上述活塞一体地形成。

7.根据权利要求1所述的盘式制动装置，其中，

在上述活塞按压上述制动块的制动状态下，在上述导向板与上述活塞板之间形成有间隙。

8.根据权利要求7所述的盘式制动装置，其中，

在上述间隙设有施力构件，该施力构件在制动解除时对上述活塞板施力，以使上述活塞板与上述导向板分开。

9.根据权利要求8所述的盘式制动装置，其中，

该盘式制动装置还包括复位弹簧，该复位弹簧在制动解除时借助上述导向板按压上述制动块，使上述制动块与上述制动盘分开；且

上述施力构件的作用力设定为小于上述复位弹簧的作用力。

10.根据权利要求8所述的盘式制动装置，其中，

上述施力构件为对应于上述固定销的外周形状而形成为环状且嵌入该固定销的外周的碟形弹簧。