JP2008514881A - レール車両用のディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

本発明は、ディスクブレーキであって、ブレーキディスク（１８）と、少なくとも１つ、有利には２つのブレーキライニング（２）とが設けられており、該ブレーキライニング（２）が、ブレーキキャリパ（１９）を用いてブレーキディスク（１８）に圧着可能であり、かつそれぞれライニングホルダ（１）に配置されており、該ライニングホルダ（１）に、ブレーキキャリパ（１９）のキャリパレバー（１０）がそれぞれジョイント（３）を介して接続されており、さらに、ライニングホルダ（１）のうちの１つのライニングホルダの２つのジョイント（３）のジョイント軸線の間における仮想の結合線が、ライニングホルダ（１）に対する負荷作用線（１３）として、旋回軸線を形成している形式のものに関する。このような形式のディスクブレーキにおいて本発明の構成では、各ジョイント（３）のジョイント軸線が一平面においてライニングホルダ（１）に対して平行に位置変化可能である。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式のディスクブレーキに関する。すなわち本発明は、ディスクブレーキであって、ブレーキディスクと、少なくとも１つ、有利には２つのブレーキライニングとが設けられており、該ブレーキライニングが、ブレーキキャリパを用いてブレーキディスクに圧着可能であり、かつそれぞれライニングホルダに配置されており、該ライニングホルダに、ブレーキキャリパのキャリパレバーがそれぞれジョイントを介して接続されており、さらに、ライニングホルダのうちの１つのライニングホルダの２つのジョイントのジョイント軸線の間における仮想の結合線が、ライニングホルダに対する負荷作用線として、旋回軸線を形成している形式のものに関する。

このような形式のディスクブレーキは有利にはレール車両において使用することができ、この場合ブレーキ力はブレーキキャリパを介してもたらされ、このブレーキキャリパのキャリパレバーは、ライニングホルダと枢着的に結合されていて、ライニングホルダは、ブレーキディスクに対して圧着可能なブレーキライニングを保持している。

各ライニングホルダにおけるキャリパレバーの枢着的な接続は、従来ヒンジジョイント（Scharniergelenk）を介して行われ、ヒンジジョイントの互いに整合するジョイント軸線は、いわゆる負荷作用線（Lastangriffslinie）を形成している。

この場合ヒンジ軸線はブレーキライニングの重心線の外側を延びており、つまりブレーキディスクの中心に対してさらに内側で、ブレーキディスクの所属の接線に対して平行に延びている。

これによって、小さな半径における低い滑り速度は高いライニング圧によって相殺され、その結果理想的には、ジョイントを中心にして、つまりヒンジ軸線を中心にして回転可能なブレーキライニングは、平行に摩耗し、これによってライニングを最適に利用し尽くすことができる。

ライニング重心線とジョイント軸線との間の間隔は、いわゆる平行な摩耗のために算出又は経験的に求めることができる。

しかしながら、このことは、ブレーキディスクサイズのため及び特定のブレーキライニングのためにしか可能でない。それというのは、滑り速度勾配は、半径によって、ディスク直径の増大と共にどんどんと平らに延び、種々様々なライニング材料は種々異なった摩耗法則指数（ｗ＝ｃ ｐ^α ｖ^β）を有している。

このような関係にもかかわらず、特定の公称値（ＵＩＣ ３５０ｃｍ²，ＵＩＣ ４００ｃｍ²）のライニングホルダは、ブレーキライニングの重心線に対して一定のジョイント軸線間隔を有している。

ブレーキライニングの傾斜摩耗傾向を最小にするために、従来、ライニングホルダは回動不能な懸吊リンクを用いてボギー台車に懸吊される。しかしながら、レール車両における動的な軸線運動に基づいて、ある程度のライニング回動が可能でなくてはならず、その結果ライニングの傾斜摩耗を十分に阻止することはできず、これによって走行運転においては著しいコストが生ぜしめられる。このことは特に、ライニング摩耗量が全体として平行な摩滅の場合にしか完全に利用できないことに、起因している。

ライニング傾斜摩耗は、懸吊リンクではなく、平行リンクを有しているブレーキキャリパにおいても生じ、これに関連した問題は、特に、部分焼結式のブレーキライニングにおけるような比較的僅かな摩耗高さ及び大面積のブレーキライニングにおいても、特に重要である。

この場合、不均一なブレーキライニング摩耗に基づく早期の交換の必要性は、入手コストを高騰させるのみならず、新規なブレーキライニングとの交換の時間のために必要な車両停止時間に基づくコストをも生ぜしめる。従って全体として、公知のディスクブレーキの使用は経済的な視点から満足できるものではない。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のブレーキディスクを改良して、構造的に単純な手段でその耐用寿命を著しく延ばし、かつ運転コストを全体として下げることができるディスクブレーキを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部記載のように構成されたディスクブレーキによって解決される。すなわち本発明の構成では、冒頭に述べた形式のディスクブレーキにおいて、各ジョイントのジョイント軸線が一平面においてライニングホルダに対して平行に位置変化可能であるようにした。

ディスクブレーキを構造的にこのように構成することによって、傾斜摩耗に関する問題は完全に排除することができ、少なくとも、ブレーキディスクサイズやブレーキライニングの型式とはほぼ無関係に、最小に減じることができる。場合によっては、ジョイント軸線、つまり負荷作用線は、既にブレーキキャリパ組付け時に、所定の規準に基づいて、調節可能である。しかしながらまた、ジョイント軸線の位置を、運転時における許容不能な傾斜摩耗の発生時に後で調節することも可能である。

本発明の有利な構成では、ジョイントは、偏心体の形で、有利にはボール偏心体として形成されており、この場合各ボールは回転対称的なボールホルダに保持されており、これらのボールホルダは、互いに向かい合っている側に偏心的に配置された球欠部を有していて、これらの球欠部にボールが挿入されている。ボールの中心点を結ぶ仮想の結合線は、この場合負荷作用線を形成し、この負荷作用線は、両ボールホルダの回転軸線から間隔をおいて延びている。

ボールホルダの回動に応じて、一緒に移動するボールの位置、ひいては負荷作用線の位置が変化し、その結果簡単にライニング傾斜摩耗を減じることができ、しかもこの際にブレーキキャリパ全体を接続されたブレーキライニングホルダと共に分解もしくは取り外す必要はない。

ボールの所望の偏心的な回動のために、１つの偏心体に属する２つのボールホルダが同時にかつ同方向に旋回されることを保証するために、両ボールホルダは互いに回動不能に結合されている。そのために、ボールホルダの互いに向かい合っている側は互いに対応する形状結合部（Formschlussteil）を有することができ、例えばいわゆる円弧爪クラッチ（Bogenzahnkupplung）の歯列を備えている。しかしながらまた、両ボールホルダは互いに連行ピンによって結合されているような構成も可能である。回転角が一致する運動の他に同時に、ライニングホルダの旋回軸線が形成する負荷作用線を中心にしたライニングホルダの旋回が可能であることが、保証されている。ライニングホルダもしくは接続されたブレーキライニングのこの旋回可能性は、ライニング摩耗が進んだ場合にキャリパレバーの角度変化に基づいてライニング摩擦面の平行性を保証するために、必要である。

この両方の要求、つまり両ボールホルダの等しい回転運動と同時の旋回可能性に対する必要な自由度との２つの要求は、一方のボールホルダに不動に位置決めされかつ半径方向に配置されたピンが、他方のボールホルダのスリットに係合することによって、実現することができる。

本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明によるディスクブレーキの一部を示す縦断面図であり、
図２は、ディスクブレーキの別の実施例を詳細に示す横断面図であり、
図３は、ディスクブレーキの詳細を示す平面図であり、
図４は、本発明の別の実施例の詳細を示す横断面図であり、
図５は、本発明によって生ぜしめられる機能関係を示す図である。

図面にはディスクブレーキの一部が示されており、このディスクブレーキは、ブレーキディスク１８と、少なくとも１つの、有利には２つの、つまり両側においてブレーキキャリパ１９を用いてブレーキディスク１８に圧着可能なブレーキライニング２とを備えている。

各ブレーキライニング２はライニングホルダ１に固定されていて、ブレーキキャリパ１９のキャリパレバー１０に、各１つのジョイント３を介して接続されている。

本発明によればジョイント３は、ひいては負荷作用線１３は位置変化可能であり、この場合、ライニングホルダ１に設けられた２つのジョイント３のジョイント軸線の仮想の結合線が、前記負荷作用線、ひいてはライニングホルダ１のための旋回縁（Kippkante）を形成している。

各ジョイント３はボール偏心体として形成されていて、接続されたピン７を介してキャリパレバー１０に回転可能に支承された上側のボールホルダ４と、同様にライニングホルダ１に回転可能に取り付けられた下側のボールホルダ５とを有しており、そして上側及び下側のボールホルダ４，５は、回転対称的な物体として１つの共通の回転軸線を有している。

両ボールホルダ４，５の間には偏心的にボール６が配置されており、このボール６は、向かい合って位置する側に設けられたボールホルダ４，５の球欠部に挿入されている。

組立て確実性のために、つまり各ジョイント３の両ボールホルダ４，５をブレーキキャリパ１９の弛緩時においてもその相対的なポジションにおいて保持するために、Ｕ字形に曲げられた湾曲ばね１１が設けられており、この湾曲ばね１１はライニングホルダ１の保持体１２に支承されていて、両側において各キャリパレバー１０に係合しており、これによってキャリパレバー１０はジョイント３に対して押圧される。

既に述べたように、両ボール中心点の結合線として規定されている負荷作用線１３の位置を変化させるために、キャリパレバー１０と結合されている上側のボールホルダ４のピン７は回転させられるが、そのために、適宜な工具を差し込むための工具受容部８が設けられている。

下側のボールホルダ５を同じ回転角だけ同時に回転させるために、両ボールホルダ４，５は図１に示された実施例では連行ピン９によって互いに結合されている。

負荷作用線１３は、ライニングホルダ１のための旋回縁を形成しているので、下側のボールホルダ５は上側のボールホルダ４に対して相応に旋回可能でなくてはならず、この場合、下側のボールホルダ５は確かに回転可能ではあるが、その他の点では不動にライニングホルダ１内に位置していることが考慮されねばならない。

下側のボールホルダ５を旋回させるために、図２に示された実施例では上側のボールホルダ４は旋回方向に延びているスリット１７を有しており、これらのスリット１７にはそれぞれ、下側のボールホルダ５と堅く結合されたピン１６が係合しており、このピン１６は両ボールホルダ４，５の回転方向において連行体として働く。また、ピン７、ひいてはジョイント３は全体としてキャリパレバー１０内にクランプねじ１５によって固定可能であり、この固定は、ジョイント３の調節後に、つまりボールホルダ４，５の回転軸線１４に負荷作用線１３の位置変化の後で行われる。

負荷作用線１３の予備調節は、ブレーキライニング２の傾斜摩耗特性に対するライニング材料の影響及びブレーキディスク１８の値の影響を示す特性に基づいて行われ、この場合このようなデータは既に分かっているか又は求めることができる。

負荷作用線１３の相応な調節は、ピン７の逆方向の回動によって行われる。

両ジョイント３における回転角ポジションの正確に等しい調節のために、所属のキャリパレバー１０にはマーキング２１が設けられていると有利であり、これらのマーキング２１は、上側のボールホルダ４もしくはピン７に接続された位置決めドーム２０との共働において、各ボール６の正確な位置認識を可能にする。このことは、図３から明瞭に分かる。

それぞれ調節された回転角とボール中心点のシフト、ひいてはこれによる負荷作用線のシフトとの関係は、図５に示されており、この図５から、ボール６の回転角に応じて、ボールの中心点によって規定された負荷作用線１３と、ピン７の中心点を通って延びる平行線との間の間隔の変化が、認識できる。

図４に示された変化実施例では、下側のボールホルダ５がライニングホルダ１に回動不能に保持されており、そのために、ボールの形をしたばね負荷された回動防止体２２が、ライニングホルダ１内に位置している。連行するピン１６を介して回動防止体は同時に上側のボールホルダ４のためにも働く。

この回動防止体２２は、ジョイント３が全体として、例えば持続運転時に生じる力又は振動によって、例えばマーキング２１（図３）の領域における調節されたポジションから解離することを、確実に防止して、機能を保証する。図示の回動防止体２２は一例であって、もちろん他の実施形態においても実現可能である。

また、図示された新規のジョイント３は遊びのない予負荷された結合装置であり、この結合装置によって、がたつきや変位又はこれに類した不都合は効果的に阻止される。

本発明によるディスクブレーキの一部を示す縦断面図である。 ディスクブレーキの別の実施例を詳細に示す横断面図である。 ディスクブレーキの詳細を示す平面図である。 本発明の別の実施例の詳細を示す横断面図である。 本発明によって生ぜしめられる機能関係を示す図である。

符号の説明

１ ライニングホルダ
２ ブレーキライニング
３ ジョイント
４ ボールホルダ
５ ボールホルダ
６ ボール
７ ピン
８ 工具受容部
９ 連行ピン
１０ キャリパレバー
１１ Ｕ字形ばね
１２ 保持体
１３ 負荷作用線
１４ 回転軸線
１５ クランプねじ
１６ ピン
１７ スリット
１８ ブレーキディスク
１９ ブレーキキャリパ
２０ 位置決めドーム
２１ マーキング
２２ 回動防止体

Claims (20)

1. ディスクブレーキであって、ブレーキディスク（１８）と、少なくとも１つ、有利には２つのブレーキライニング（２）とが設けられており、該ブレーキライニング（２）が、ブレーキキャリパ（１９）を用いてブレーキディスク（１８）に圧着可能であり、かつそれぞれライニングホルダ（１）に配置されており、該ライニングホルダ（１）に、ブレーキキャリパ（１９）のキャリパレバー（１０）がそれぞれジョイント（３）を介して接続されており、さらに、ライニングホルダ（１）のうちの１つのライニングホルダの２つのジョイント（３）のジョイント軸線の間における仮想の結合線が、ライニングホルダ（１）に対する負荷作用線（１３）として、旋回軸線を形成している形式のものにおいて、各ジョイント（３）のジョイント軸線が一平面においてライニングホルダ（１）に対して平行に位置変化可能であることを特徴とする、レール車両用のディスクブレーキ。
2. ジョイント（３）が偏心体として形成されている、請求項１記載のディスクブレーキ。
3. 偏心体がボール偏心体として形成されている、請求項１又は２記載のディスクブレーキ。
4. ジョイント（３）が２つのボールホルダ（４，５）を有しており、そのうちの下側のボールホルダ（５）が、ライニングホルダ（１）に回転可能に支承されていて、上側のボールホルダ（４）が所属のキャリパレバー（１０）に回転可能に支承されており、両ボールホルダ（４，５）の間に偏心的にボール（６）が位置確実に保持されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
5. ボールホルダ（４，５）が回転対称的な物体として形成されていて、１つの共通の回転軸線（１４）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
6. ボール（６）が、ボールホルダ（４，５）において互いに向かい合っている側にそれぞれ１つずつ配置された球欠内に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
7. ボールホルダ（４，５）が回動不能に互いに結合されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
8. ボールホルダ（４，５）が、ブレーキロッド（１９）の緊張方向において互いに旋回可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
9. 両ボールホルダ（４，５）の旋回のため及び１つのボールホルダ（５）における回動不能な接続のために、少なくとも１つの半径方向に延びるピン（１６）が取り付けられており、該ピン（１６）が、他方のボールホルダ（４）の、ジョイント（３）の回転軸線（１４）に対してほぼ平行に延びるスリット（１７）に係合していて、該スリット（１７）の所属の壁に接触している、請求項１から８までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
10. 両ボールホルダ（４，５）が、軸方向に延びる連行ピン（９）によって回動不能に互いに結合されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
11. 上側のボールホルダ（４）が中央のピン（７）を有しており、該ピン（７）が、所属のキャリパレバー（１０）に挿入されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
12. ピン（７）が、キャリパレバー（１０）に配置されたクランプねじ（１５）を用いて固定可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
13. 上側のボールホルダ（４）がばね負荷されてボール（６）に接触している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
14. Ｕ字形の湾曲ばね（１１）が設けられていて、該湾曲ばね（１１）が、キャリパレバー（１０）に係合していて、ライニングホルダ（１）に対応受けとして支持されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
15. 湾曲ばね（１１）がライニングホルダ（１）の保持体（１２）において保持されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
16. 湾曲ばね（１１）が、ブレーキキャリパ（１９）の、ライニングホルダ（１）に配属された両方のキャリパレバー（１０）に係合している、請求項１から１５までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
17. ピン（７）に位置決めドーム（２０）が固定されていて、該位置決めドーム（２０）がそれぞれ、対応配置もしくは配属されたキャリパレバー（１０）に設けられた複数のマーキング（２１）と対応する、請求項１から１６までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
18. ジョイント（３）が係止手段を有していて、該係止手段によってジョイント（３）が、ライニングホルダ（１）における所定の旋回ポジションにおいて係止可能である、請求項１から１７までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
19. 係止手段が、ばね負荷されたボールの形の回動防止体（２２）から成っており、該回動防止体（２２）が、ライニングホルダ（１）の対応する切欠きに、取出し可能に係合しており、これらの切欠きが相互に所定の角度間隔をおいて配置されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
20. 回動防止体（２２）が下側のボールホルダ（５）に配置されている、請求項１から１９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。

Images