JP2005048877A - ブレーキキャリパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非拘束のバネシリンダでキャリパボディに支持されたレバーを揺動させてレバーの作用点に連結した押圧子で制輪子をディスクに押圧する駐車ブレーキ機構を備えた鉄道車両用ブレーキキャリパ装置は、車両走行時にキャリパボディが車幅方向に動いてレバー回動部が摩耗したり、バネシリンダやレバーが他の部位と干渉して音が発生したり、干渉部位が損傷するといった問題が生じることが考えられるので、この問題の対応策を付加する。
【解決手段】キャリパボディ２に接合した筒状ケース１８ａと、その筒状ケースに貫通させたピン１８ｂと、ピン１８ｂにスライド抵抗を与える弾性体１８ｃと、ピン１８ｂの両端を当接させる面１８ｄ、１８ｅを備える移動抵抗付与手段１８を設け、その移動抵抗付与手段１８で駐車ブレーキ機構１０を構成するバネシリンダ１３に移動抵抗を加えて、バネシリンダが車両走行時に横向きの重力加速度を受けて自由に動くことと、一定量を越えて動くことを抑制した。
【選択図】図３

Description

この発明は、鉄道車両の制動に用いるディスクブレーキ、さらに詳しくは、駐車ブレーキ機構を備えたディスクブレーキのブレーキキャリパ装置に関する。

鉄道車両用ディスクブレーキは、キャリパボディと一体のシリンダに挿入したピストンを液圧で作動させてそのピストンで制輪子をディスクに押圧する。この鉄道車両用ディスクブレーキには、キャリパボディをディスク軸方向スライド自在に支持して対向配置された制輪子の一方をピストンでディスクに押圧し、他方の制輪子を反力でディスク軸方向にスライドするキャリパボディでディスクに押圧するキャリパ浮動型のものと、対向配置のピストンを備えたキャリパボディを台車側に固定し、対向配置の制輪子を共にピストンで押圧するピストン対向型のものがある。

ところで、本出願人は、バネシリンダを駆動源にして作動させるコンパクトな駐車ブレーキ機構を備えた鉄道車両用のブレーキキャリパ装置を、特願２００２−７９０９０号で提案している。このブレーキキャリパ装置に採用した駐車ブレーキ機構は、キャリパボディに揺動支点を有する一対のレバーと、各レバーの作用点に取り付ける押圧子と、ロッドの押出しをバネ力で、引き込みを空気圧等の流体圧でそれぞれ行うバネシリンダとから成り、バネシリンダのロッドを前記一方のレバーの力点に、バネシリンダボディを他方のレバーの力点に各々接続角可変にピンで連結している。また、バネシリンダはキャリパボディに拘束されないようにしている。

この駐車ブレーキ機構は、バネシリンダのロッドを流体圧による引き込みを解除してバネの力で押し出す。これによりレバーが揺動してそのレバーの作用点に取り付けた押圧子が対向配置の制輪子をディスクに押圧し、停車中の車両にブレーキがかかる。

上述した本出願人提案のブレーキキャリパ装置は、駐車ブレーキ機構のバネシリンダを非拘束にしているため、駐車ブレーキが解除されている車両走行中にバネシリンダがレバーの揺動を伴って車幅方向に自由に動くことができる。

走行中の車両には、線路のカーブや継ぎ目などを通過するときに、進行方向に対して左右方向の重力加速度（いわゆる横Ｇ）が加わることがあり、このときに車幅方向変位が許容されるバネシリンダはレバーの揺動を伴って重力加速度が働く方向に変位し、このバネシリンダやレバーが台車またはキャリパボディのどこかと干渉することが考えられる。

この干渉は、左右方向の重力加速度が小さく抑えられる車両であればたいして問題にはならないが、大きな左右方向の重力加速度が働く車両においてバネシリンダやレバーが自由に動いて上記の干渉が起こると、干渉による打音が発生したり、干渉箇所が損傷したりする虞がある。また、レバー回動部の摩耗も無用の揺動によって促進される。

この発明は、バネシリンダが車両走行中に車幅方向に移動して起こるレバーの摩耗とバネシリンダやレバーが他の部位と干渉して起こる打音や干渉部位の損傷を抑制することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、鉄道車両に取り付けられて車軸側のディスクを跨ぐキャリパボディに、そのキャリパボディに揺動支点を有する一対のレバーと、各レバーの作用点に取り付ける押圧子と、ピストンロッドの押出しをバネ力で、引き込みを流体圧でそれぞれ行うバネシリンダとから成る駐車ブレーキ機構を備えさせ、前記バネシリンダのピストンロッドを前記一方のレバーの力点に、バネシリンダボディを他方のレバーの力点に各々接続角可変に連結し、前記バネシリンダをキャリパボディに対して非拘束にし、前記バネシリンダのロッドを押し出して前記押圧子で対向配置の制輪子を前記ディスクに押圧するブレーキキャリパ装置に、前記バネシリンダの車幅方向変位に抵抗を与える抵抗付与手段を設けた。

前記抵抗付与手段は、キャリパボディに接合した筒状ケースと、この筒状ケースに前記バネシリンダの軸とほぼ平行に貫通させたピンと、このピンと前記筒状ケースとの間に介在して前記ピンにスライド抵抗を加える弾性体と、前記バネシリンダのピストンロッドのロッド部とシリンダボディとにそれぞれ設けて前記ピンの両端に当接させる面とで構成されるものや、レバーの揺動支点部で前記レバーに摩擦力を加えてレバーの揺動に抵抗を与える部材で構成されるものなどが考えられる。

かかるブレーキキャリパ装置は、バネシリンダの一定量以上の車幅方向移動を規制する移動量規制手段を設けるとより好ましいものになる。

前記抵抗付与手段を、前記キャリパボディに接合した筒状ケースと、この筒状ケースに前記バネシリンダの軸とほぼ平行に貫通させたピンと、このピンと前記筒状ケースとの間に介在して前記ピンにスライド抵抗を加える弾性体と、前記バネシリンダのピストンロッドのロッド部とシリンダボディとにそれぞれ設けて前記ピンの両端に当接させる面とで構成し、前記ピンのスライド量を一定範囲に規制するストッパを設けると、バネシリンダの移動量規制とバネシリンダの変位に対する抵抗付与を併せて行うことができる。

前記押圧子をボールジョイントを介して前記レバーの作用点に取り付けたり、前記押圧子と前記レバーとの間、又は前記ボールジョイントの球座入口部の内径面とボールと一体の軸部の外径面との間に、前記押圧子の揺動に抵抗を与える円環状の弾性体を介在したりするのも好ましい。

また、前記ボールジョイントの前記レバーへの連結軸に、２面平行部を有する非円形断面部を形成し、その非円形断面部を前記レバーに設けたキー溝に嵌合させて前記連結軸を前記レバーに連結するのも好ましい。

この発明では、移動抵抗付与手段を設けてバネシリンダの車幅方向変位に抵抗を加えたので、車両走行中のバネシリンダやレバーの動きが減少してレバー回動部の摩耗が抑制される。

また、バネシリンダやレバーが車両走行中に動いて他の部位と仮に干渉したとしても、バネシリンダの動きに抵抗を与えたことによって他の部位に衝撃的に当たることがなくなるため、発生する打音や干渉による損傷が減少する。

抵抗付与手段を、キャリパボディに接合した筒状ケースと、この筒状ケースにバネシリンダの軸とほぼ平行に貫通させたピンと、このピンと前記筒状ケースとの間に介在して前記ピンにスライド抵抗を加える弾性体と、バネシリンダのピストンロッドとシリンダボディとにそれぞれ設けて前記ピンの両端に当接させる面とで構成し、前記ピンのスライド量をストッパで一定量に規制するものは、移動抵抗の付与と移動量規制を有利に行うことができる。

また、押圧子をボールジョイントを介してレバーの作用点に揺動可能に取り付けたものは、制輪子の背面の傾きに押圧子が追従して押圧子の前面が制輪子の背面に確実に密着するので、押圧子による制輪子の押圧が安定する。

さらに、押圧子と前記レバーとの間、又は前記ボールジョイントの球座入口部の内径面とボールと一体の軸部の外径面との間に、前記押圧子の揺動に抵抗を与える円環状の弾性体を介在したものは押圧子のガタつきが抑制され、ガタつきによる干渉音が防止される。

このほか、ボールジョイントのレバーへの連結軸に、回り止め用の２面平行部を有する非円形断面部を形成し、その非円形断面部をレバーに設けた前記２面平行部の拘束面を有する溝に嵌合させたものは、押圧子をレバーに取り付けるときに前記連結軸の共回りが防止され、また、前記円環状弾性体を分割せずに装着することができ、組み立ての作業性が向上する。

図１及び図２にこの発明のブレーキキャリパ装置の実施の形態を示す。図３は、構造を理解し易くするための模式図である。これらの図は、ピストン対向型ブレーキキャリパ装置にこの発明を適用した例を表している。

このピストン対向型ブレーキキャリパ装置１のキャリパボディ２は、図１、図２の車輪３０や図３の車軸３１に取り付けられたディスク３２を跨がせ、鉄道車両の台車の一部に形成された取り付け面３３に取り付けられる。

このキャリパボディ２は、取り付け面３３に取り付ける支持部３と、左右のキャリパ部２ａ、２ｂに相反する向きにして設けるシリンダ４と、各シリンダ４に挿入する液圧作動のピストン５を有する。また、ディスク３２の回入側と回出側に、制輪子６とその制輪子６とピストン５との間に介在する断熱パッド７とをディスク軸方向スライド自在に支持するスライドガイド部８（図１参照）を有し、そのスライドガイド部８で対向配置の制輪子６、６と各制輪子後部の断熱パッド７を落下しないように支持し、液圧で作動させた左右のキャリパ部のピストン５で各制輪子６、６を断熱パッド７を介して押圧し、各制輪子６をディスク３２に摺接させて制動力を発生させる構造になっている。

図示のブレーキキャリパ装置１は、駐車ブレーキ機構１０を備えている。その駐車ブレーキ機構１０は、一対のレバー１１、１１と、各レバー１１の作用点に取り付ける押圧子１２と、左右のレバー１１、１１の力点間に設けるバネシリンダ１３とで構成されている。

各レバー１１は、略水平に且つディスク軸と直交する向きに配向したピン１４をキャリパ部２ａ、２ｂの両肩部に設けたレバー支持部９に取り付け、そのピン１４をレバー１１に設けたピン穴（図示せず）に通して支持しており、ピン１４を支点にした回転（揺動）が許容される。

バネシリンダ１３は、図３に示すように、シリンダボディ１３ａと、ピストンロッド１３ｂと、そのピストンロッドの押し出し力を発生させるバネ１３ｃとで構成されている。シリンダボディ１３ａには空気圧源からの圧縮空気を導入する空気導入口１３ｅを設けており、その空気導入口１３ｅから圧力室１３ｆに導入した空気圧でバネ１３ｃを圧縮してピストンロッド１３ｂを引き込み、圧力室１３ｆの圧力開放時にバネ１３ｃの力でピストンロッド１３ｂを押し出すようになっている。

このバネシリンダ１３のシリンダボディ１３ａを一方のレバー１１の力点に、ピストンロッド１３ｂを他方のレバー１１の力点に各々ピン１６、１７で接続角可変に連結して駐車ブレーキ機構１０を構成している。

この駐車ブレーキ機構１０は、車両走行時には圧力室１３ｆに空気圧を導入して駐車ブレーキを解除する。また、停車した車両に駐車ブレーキをかけるときには圧力室１３ｆの空気圧を開放する。圧力室１３ｆの圧力を抜くとピストンロッド１３ｂがバネ１３ｃの力で押し出されてレバー１１が回動し、押圧子１２による断熱パッド７を介した制輪子６の押圧がなされて駐車ブレーキがかかる。

図３では、構造を理解し易くするために押圧子１２をディスク３２の外周近くに配置したが、押圧子１２による押圧は、制輪子６をディスク３２に均一に押し当てるために偏りの無い位置、即ち、制輪子６の中央付近で行うのがよい。図１、図２のブレーキキャリパ装置１は、一つの制輪子６を並列配置の２個のピストン５で押圧する構造にして並列位置の２個のピストン５、５間に押圧子１２を組み込んでおり、好ましい押圧が行える。

バネシリンダ１３は、キャリパボディの支持部３とキャリパ部２ａ、２ｂとの間の空間３ａに余裕をもって通されており、キャリパボディ２による拘束がなされていない。そのため、レバー１１が回動するときにバネシリンダ１３がレバー１１の力点の非直線的な変位に追従し、レバー１１がスムーズに回動する。バネシリンダ１３は、レバー１１がピン１４を支点にして回動する範囲で、そのバネシリンダ１３が変位可能にキャリパ１に取付けられている。

図２、図３の１８は、この発明を特徴づける移動抵抗付与手段である。この移動抵抗付与手段１８の詳細を図４に示す。この図４の移動抵抗付与手段１８は、キャリパボディ２に接合した筒状ケース１８ａと、この筒状ケース１８ａにバネシリンダ１３の軸心とほぼ平行に貫通させたピン１８ｂと、このピン１８ｂと前記筒状ケース１８ａとの間に介在してピン１８ｂにスライド抵抗を加える弾性体１８ｃと、バネシリンダ１３に設けてピン１８ｂの両端に当接させる面１８ｄ、１８ｅと、ピン１８ｂの両側を覆うダストブーツ１８ｆとで構成されている。

この移動抵抗付与手段１８には、バネシリンダ１３の一定量以上の移動を規制する移動規制手段１９も含まれている。その移動規制手段１９は、筒状ケース１８ａに取り付けた２個のストッパ１９ａにピン１８ｂの両端に取り付けたブーツホルダ１９ｂを当接させてピン１８ｂのスライド量を規制するものにしている。

なお、面１８ｄはピストンロッド１３ｂのロッド部にピースを固定してそのピースに形成し、もう一方の面１８ｅはシリンダボディ１３ａに垂下部を形成してその垂下部に形成している。

上記の移動抵抗付与手段１８を設けると、ピン１８ｂに与えたスライド抵抗で左右方向の重力加速度によるバネシリンダ１３の動きが抑制され、レバー１１の回動部の摩耗、バネシリンダ１３やレバー１１が他部位と干渉したときの打音、干渉部の損傷が抑制される。また、図示のブレーキキャリパ装置は、移動規制手段１９を有するので、バネシリンダ１３やレバー１１が台車などと干渉することがなくなる。

さらに、ピン１８ｂをピストンロッド１３ｂとシリンダボディ１３ａに設けた面１８ｄと１８ｅに当接させる構造にしているので、移動規制量の変動が起こらない。このほか、ブーツホルダ１９ｂを面１８ｄ、１８ｅの形成材料よりも軟質の材料で形成して面１８ｄ、１８ｅを保護することもできる。ブーツホルダ１９ｂは、面１８ｄ、１８ｅやストッパ１９ａとの接触が繰り返されると損傷するが、その取り替えは簡単である。

バネシリンダ１３に対する移動抵抗の付与は、レバー支持部９とレバー１１との間（図１のＡ部）や、レバー１１とそのレバーの回動支点になるピン１４との間に摩擦によってレバー１１の回動に抵抗を加える弾性体を挟み込んで行ってもよい。

以下に、その他の好ましい構成について述べる。押圧子１２による制輪子６のディスク軸方向押圧位置は、制輪子６の摩耗状況、ディスク３２の摩耗状況、各部品の製作公差などによって一定しない。これと、制輪子６の偏摩耗により制輪子６の背面がディスク半径方向だけでなくディスク周方向にも傾く。このような状況でも制輪子６を安定して押圧できるようにすることが望まれるが、押圧子１２を図３のようにレバー１１の作用点にピン１５を介して連結すると、制輪子背面のディスク半径方向の傾きにしか対応できず、押圧子１２による制輪子６の押圧が不安定になる。

また、駐車ブレーキが解除されているときにピン１５を支点にして押圧子１２が揺れ動いてキャリパボディ２と干渉することも考えられる。

その対策として、図１、図２のブレーキキャリパ装置１は、押圧子１２を面圧分布の均一化と面圧低減が図り易い円板状にし、その押圧子１２を図２に示すボールジョイント２０を介してレバー１１の作用点に取り付けて、その押圧子１２に傾きの自由度を与えている。

ボールジョイント２０は、図５に示す球２１と、押圧子１２に形成した球座２２（この球座は球面、円錐面のどちらであってもよい）とで構成される。球２１を球座２２に脱落不可に嵌合させ、球２１と一体の連結軸２３をナット２４で締めつけてレバー１１に連結しており、このボールジョイント２０の働きにより制輪子６の背面の傾きに対する押圧子１２の追従性が良くなって押圧子１２による押圧が安定する。

また、図５に示すように、押圧子１２とレバー１１との間に円環状弾性体（図のそれはゴム）２５を挟んで押圧子１２の揺動に抵抗を与えており、駐車ブレーキが解除されている車両走行中に押圧子１２が自由に揺れ動き、被加圧面に当たって音を発生させることがない。

円環状弾性体２５は、図６に示すように、球２１と一体の連結軸２３と球座２２の入口側の内径面との間に介在してもよい。

また、図７に示すように、連結軸２３に、２面平行部２３ａを有する回り止め用の非円形断面部を形成し、その非円形断面部をレバー１１に設けたキー溝２６に嵌合させて連結軸２３をレバー１１に連結しており、押圧子１２の組付け時に連結軸２３が回り止めされて組付けがし易い。また、連結軸２３を含ませることで図５、図６の円環状弾性体２５を分割せずに構成することもできる。図示の２面平行部２３ａとキー溝２６は、他の構造、位置で行う回り止めに比べてスペース、コスト面で有利に回り止めが行えて好ましい。

この発明のブレーキキャリパ装置の実施形態をディスク端面方向から見た図 図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図 図１の構造を理解し易くするための模式図 移動抵抗付与手段の拡大断面図 レバーに対する押圧子連結部を示す拡大断面図 レバーに対する押圧子連結部の他の例を示す拡大断面図 図６のＹ−Ｙ線に沿った断面図

符号の説明

１ ブレーキキャリパ装置
２ キャリパボディ
２ａ、２ｂ キャリパ部
３ 支持部
３ａ 空間
４ シリンダ
５ ピストン
６ 制輪子
８ スライドガイド部
９ レバー支持部
１０ 駐車ブレーキ機構
１１ レバー
１２ 押圧子
１３ バネシリンダ
１４ ピン
１８ 移動抵抗付与手段
１８ａ 筒状ケース
１８ｂ ピン
１８ｃ 弾性体
１８ｅ、１８ｄ ピンを当接させる面
１９ 移動規制手段
１９ａ ストッパ
１９ｂ ブーツホルダ
２０ ボールジョイント
２３ａ ２面平行部
２５ 円環状弾性体
２６ キー溝

Claims (8)

1. 鉄道車両に取り付けられて車軸側のディスクを跨ぐキャリパボディに、そのキャリパボディに揺動支点を有する一対のレバーと、各レバーの作用点に取り付ける押圧子と、ピストンロッドの押出しをバネ力で、引き込みを流体圧でそれぞれ行うバネシリンダとから成る駐車ブレーキ機構を備えさせ、前記バネシリンダのピストンロッドを前記一方のレバーの力点に、シリンダボディを他方のレバーの力点に各々接続角可変に連結し、前記バネシリンダをキャリパボディに対して非拘束にし、前記バネシリンダのピストンロッドを押し出して前記押圧子で対向配置の制輪子を前記ディスクに押圧するブレーキキャリパ装置において、前記バネシリンダの車幅方向変位に抵抗を与える抵抗付与手段を設けたことを特徴とするブレーキキャリパ装置。
2. 前記抵抗付与手段を、前記キャリパボディに接合した筒状ケースと、この筒状ケースに前記バネシリンダの軸とほぼ平行に貫通させたピンと、このピンと前記筒状ケースとの間に介在して前記ピンにスライド抵抗を加える弾性体と、前記バネシリンダのピストンロッドのロッド部とシリンダボディとにそれぞれ設けて前記ピンの両端に当接させる面とで構成した請求項１に記載のブレーキキャリパ装置。
3. 前記抵抗付与手段を、前記レバーの揺動支点部で前記レバーに摩擦力を加えてレバーの揺動に抵抗を与える部材で構成した請求項１に記載のブレーキキャリパ装置。
4. 前記バネシリンダの一定量以上の車幅方向移動を規制する移動量規制手段を設けた請求項１に記載のブレーキキャリパ装置。
5. 前記抵抗付与手段を、前記キャリパボディに接合した筒状ケースと、この筒状ケースに前記バネシリンダの軸とほぼ平行に貫通させたピンと、このピンと前記筒状ケースとの間に介在して前記ピンにスライド抵抗を加える弾性体と、前記バネシリンダ側に設けて前記ピンの両端に当接させる面とで構成し、前記ピンのスライド量を一定範囲に規制するストッパを設けた請求項１に記載のブレーキキャリパ装置。
6. 前記押圧子をボールジョイントを介して前記レバーの作用点に揺動可能に取り付けた請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーキキャリパ装置。
7. 前記押圧子と前記レバーとの間、又は前記ボールジョイントの球座入口部の内径面と球と一体の軸部の外径面との間に、前記押圧子の揺動に抵抗を与える円環状の弾性体を介在した請求項６に記載のブレーキキャリパ装置。
8. 前記ボールジョイントの前記レバーへの連結軸に、２面平行部を有する非円形断面部を形成し、その非円形断面部を前記レバーに設けたキー溝に嵌合させて前記連結軸を前記レバーに連結した請求項６又は７に記載のブレーキキャリパ装置。

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