JP2010216575A - Caliper brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪の回転を制動するキャリパブレーキ装置において、制輪子を支持する構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for supporting a control member in a caliper brake device that brakes rotation of a wheel.
一般に、鉄道車両用のキャリパブレーキ装置は、対の制輪子が車輪のディスクを挟持して制動を掛けるようになっている。 In general, a caliper brake device for a railway vehicle is configured such that a pair of restrictors sandwich a wheel disk to apply a brake.
従来、特許文献1、3に開示された鉄道車両用キャリパブレーキ装置は、キャリパ本体に対して油圧ピストンによって駆動される制輪子と、キャリパ本体に固定される一対の制輪子とを備えている。制動時に、油圧ピストンによって一方の制輪子がディスクに押し付けられるとともに、この制輪子が受ける反力によってキャリパ本体が移動し、キャリパ本体に固定された他方の制輪子がディスクに押し付けられる。
Conventionally, the caliper brake devices for railway vehicles disclosed in
特許文献3に開示されたキャリパブレーキ装置は、キャリパ本体に対して油圧ピストンを回動可能に支持し、制動時にキャリパ本体のキャリパアームが撓むと、油圧ピストンが回動して制輪子をディスクの回転面に対して平行に保つ構成として、制輪子がディスクの回転半径方向について偏摩耗することを防止するようになっている。 The caliper brake device disclosed in Patent Document 3 supports the hydraulic piston so as to be rotatable with respect to the caliper main body. When the caliper arm of the caliper main body is bent during braking, the hydraulic piston rotates to displace the brake member on the disc. As a configuration that is maintained in parallel to the rotating surface, the control member is prevented from being unevenly worn in the rotational radius direction of the disk.
特許文献2に開示された制輪子は、円盤状のライニングがサラバネを介して基板に支持され、制動時にディスクに摺接するライニングがディスクに追従して傾く構成として、制輪子が偏摩耗することを防止するようになっている。
The control device disclosed in
しかしながら、このような従来の鉄道車両用キャリパブレーキ装置にあっては、キャリパ本体に固定された制輪子がディスクの熱変形等に追従することができず、制輪子が偏摩耗するという問題点があった。 However, in such a conventional caliper brake device for a railway vehicle, there is a problem that the control device fixed to the caliper body cannot follow the thermal deformation of the disk and the control device is unevenly worn. there were.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ディスクの熱変形等に対応して制輪子の偏摩耗を抑えられるキャリパブレーキ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a caliper brake device that can suppress uneven wear of the control wheel in response to thermal deformation of a disk.
本発明は、制輪子が車輪のディスクに押し付けられるキャリパブレーキ装置であって、アクチュエータによってディスクに対して進退するキャリパアームと、このキャリパアームに対して制輪子の背面を回動可能に支持するベアリングとを備え、制動時にディスクに押し付けられる制輪子がベアリングを介して撓み変形する構成としたことを特徴とするものとした。 The present invention relates to a caliper brake device in which a brake is pressed against a disk of a wheel, and a caliper arm that moves forward and backward with respect to the disk by an actuator, and a bearing that rotatably supports the back surface of the brake on the caliper arm. And a structure in which the brake member that is pressed against the disk during braking is bent and deformed through a bearing.
本発明によると、ディスクの熱変形等に追従して制輪子がベアリングを介して撓み変形するため、制輪子は、ディスクに対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニングの偏磨耗を抑えられるとともに、ライニングのディスクに対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。 According to the present invention, since the brake is bent and deformed through the bearing following the thermal deformation of the disk, the brake can suppress a local increase in the surface pressure against the disk and suppress uneven wear of the lining. In addition, the effective contact area of the lining with the disk can be increased to increase the braking force.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜3はキャリパブレーキ装置1の三面図である。ここで、互いに直交するX、Y、Zの3軸を設定し、X軸が水平横方向、Y軸が水平前後方向、Z軸が垂直方向に延びるものとし、キャリパブレーキ装置1の構成を説明する。
1 to 3 are three views of the
鉄道車両用キャリパブレーキ装置1は、対の制輪子41、42が回転する車輪5のディスク6を挟み、車輪5の回転を制動する。
The
図1〜3に示すように、キャリパ本体10は左右の制輪子41、42を支持するものである。支持枠30は、鉄道車両の図示しない台車に固定される。キャリパ本体10は、支持枠30に2本の支持ピン31、32を介して摺動可能に連結され、X軸方向(ディスク6の回転軸方向)に相対移動できるように支持される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図2に示すように、キャリパ本体10は、車輪5を挟むようにして延びる左右のキャリパアーム11、12を有する。
As shown in FIG. 2, the
右のキャリパアーム11には、支持レール51が取り付けられる。右の制輪子41がキャリパアーム11にこの支持レール51を介して支持される。
A
図1、3に示すように、右のキャリパアーム11には、3つの油圧ピストン(アクチュエータ)8が設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1に示すように、キャリパ本体10にはインレット部20が設けられ、このインレット部20に図示しない油圧配管が接続される。
As shown in FIG. 1, the
制動時に、各油圧ピストン8は、インレット部20を介して導かれる加圧作動油によってX軸方向に移動し、支持レール51を押圧し、支持レール51がX軸方向に移動する。これにより、支持レール51に支持される右の制輪子41がディスク6に押し付けられるとともに、制輪子41が受ける反力によってキャリパ本体10がX軸方向に移動し、制輪子42がディスク6に押し付けられる。
At the time of braking, each
図1に示すように、右のキャリパアーム11の上下端部には、アジャスタ61、62がそれぞれ締結される。このアジャスタ61、62は、支持レール51に係合するアンカピン16、17を有し、スプリング(図示せず)の付勢力によって引き込まれるアンカピン16、17のストロークを調整し、非制動時における制輪子41、42のディスク6に対する隙間を一定に保つものである。
As shown in FIG. 1,
図3に示すように、左のキャリパアーム12の上下端にアンカピン18、19を有するアンカブロック75、77がアンカボルト76、78を介してそれぞれ締結される。制輪子42は、その上下端がアンカピン18、19にそれぞれ係合することによってキャリパアーム12に支持される。
As shown in FIG. 3,
図4の(b)は左のキャリパアーム12及び制輪子42を示す概略側面図であり、(a)は(b)のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 4B is a schematic side view showing the
制輪子42は、金属製の裏板43と、この裏板43に固着されるライニング44とを有する。
The
裏板43は、その両端部に支持凹部45、46が形成され、この支持凹部45、46にアンカピン18、19がそれぞれ係合する。制動時に、制輪子42はディスク6に摺接して車輪5の回転を制動するとき、制輪子42に働く制動反力がアンカピン18、19を介してキャリパアーム12に支持される。
ライニング44は、ディスク6に摺接する摩擦材として設けられる。ライニング44は、例えば3つのブロック状に分割して、裏板43の取付面47に固着される。
The
図4の(b)に示すように、各ライニング44は、円弧状のディスクセンタラインSに沿って並び、リング状のディスク6に対して同一部位に摺接するように配置される。ディスクセンタラインSは、リング状のディスク6の中央部を通ってディスク6の回転周方向に延びるディスクセンタラインである。
As shown in FIG. 4B, the
裏板43は、適度な剛性を有する金属板によって形成され、制輪子42が後述するようにディスク6から受ける面圧によって撓み変形するようになっている。
The
キャリパアーム12は、制輪子42の背面48に間隙49を持って対峙するアーム面22を有する。
The
キャリパアーム12には、制輪子42の裏板43を回動可能に支持する複数のベアリング23が設けられる。
The
図4の(a)に示すように、ベアリング23は、半円柱状のコロ24と、このコロ24のコロ背面25を摺動可能に支持するコロ支持部材26とを備える。このコロ支持部材26は、キャリパアーム12のアーム面22に埋設される。
As shown in FIG. 4A, the
コロ24は、コロ支持部材26に摺接するコロ背面25を有するコロ本体29と、このコロ本体29に取り付けられる断熱板28とを有する。この断熱板28が制輪子42の背面48に当接し、制輪子42の熱がベアリング23に伝達されることを抑えられる。
The
コロ支持部材26はその断面が円弧状に窪む受け面27を有する。コロ24は、そのコロ背面25を受け面27に摺接させて回動する。
The
コロ背面25は断熱板28の表面上に位置する回動中心Oを中心とする円弧状に湾曲するように形成される。これにより、コロ24の回動中心Oは、制輪子42の背面48上に配置される。
The roller back
3つに分割された各ライニング44の背後に一対のベアリング23がそれぞれ設けられる。一対のベアリング23はディスクセンタラインSを挟み、かつそれぞれのコロ24の回動中心Oがディスク6の回転径方向に延びる半径線Rに対して略直交するように配置される。これにより、ディスク6の熱変形等に追従して制輪子42が各ベアリング23を介してディスクセンタラインSに沿って撓み変形することができる。
A pair of
制動時に、左右の制輪子41、42が左右のディスク6にそれぞれ押し付けられ、ディスク6に与える摩擦力によって車輪5の回転を制動する。このときに生じる摩擦熱によってディスク6が高温になると、ディスク6の断面が凸状または凹状に熱変形し、制輪子41、42に対する面圧が局部的に高まる可能性がある。
At the time of braking, the left and
図5の(a)は、ディスク6の断面中心線Dが制輪子42に対して凸状に膨出するように熱変形し、制輪子42に対する面圧がディスクセンタラインSに対峙する中央部で局部的に高まる制動時に、制輪子42が撓み変形する様子を示している。この場合、制輪子42は、各ベアリング23を回動させてディスクセンタラインSに対峙する中央部がディスク6に対して凹状に撓み変形し、ライニング44の表面44bがディスク6に沿って撓むため、ディスク6に対する面圧がディスクセンタラインSに対峙する中央部で局部的に高まることを抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング44のディスク6に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
FIG. 5A shows a central portion where the center line D of the cross section of the disk 6 is thermally deformed so as to bulge out convexly with respect to the restrictor 42, and the surface pressure against the restrictor 42 faces the disk center line S. FIG. 9 shows a state in which the
図5の(b)は、ディスク6の断面中心線Dが制輪子42に対して凹状に窪むように熱変形し、制輪子42に対する面圧がディスクセンタラインSから離れた内周部と外周部で局部的に高まる制動時に、制輪子42が撓み変形する様子を示している。この場合、制輪子42は、各ベアリング23を回動させてディスクセンタラインSに沿った中央部がディスク6に対して凸状に撓み変形し、ライニング44の表面44bがディスク6に沿って撓むため、ディスク6に対する面圧がディスクセンタラインSから離れた内周部と外周部でに局部的に高まることを抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング44のディスク6に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
FIG. 5B shows an inner peripheral portion and an outer peripheral portion where the cross-sectional center line D of the disk 6 is thermally deformed so as to be recessed in a concave shape with respect to the restrictor 42 and the surface pressure against the restrictor 42 is separated from the disc center line S. FIG. 9 shows a state in which the
以上のように本実施の形態では、制輪子42が車輪5のディスク6に押し付けられるキャリパブレーキ装置1であって、アクチュエータ(油圧ピストン8)によってディスク6に対して進退するキャリパアーム12と、このキャリパアーム12に対して制輪子42の背面48を回動可能に支持するベアリング23とを備え、制動時にディスク6に押し付けられる制輪子42がベアリング23を介して撓み変形する構成とした。
As described above, in the present embodiment, the
上記構成に基づき、ディスク6の熱変形等に追従して制輪子42がベアリング23を介して撓み変形するため、制輪子42は、ディスク6に対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング44のディスク6に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
Based on the above-described configuration, the
本実施の形態では、ベアリング23は、半円柱状のコロ24と、このコロ24を回動可能に支持するコロ支持部材26とを備え、コロ24は、その回動中心Oがディスク6の回転中心方向に延びる半径線Rに対して略直交するように配置される構成とした。
In the present embodiment, the
上記構成に基づき、制輪子42がベアリング23を介してディスク6のディスクセンタラインSに沿った熱変形に追従するように撓み変形する。このため、制輪子42は、ディスク6に対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、制動力を高められる。
Based on the above configuration, the
本実施の形態では、コロ24は、その回動中心Oが制輪子42の背面48上となるように配置される構成とした。
In the present embodiment, the
上記構成に基づき、コロ24の小型化が可能となり、ベアリング23の介装スペースが小さくて済む。
Based on the above configuration, the
本実施の形態では、コロ24は、コロ支持部材26に摺接するコロ本体29と、このコロ本体29に取り付けられて制輪子42の背面48に当接する断熱板28を有する構成とした。
In the present embodiment, the
上記構成に基づき、制輪子42とベアリング23の間に断熱板28が介在することにより、ベアリング23が過熱されることを抑えられ、ベアリング23の円滑な作動性が維持される。
Based on the above configuration, the
次に図6に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図1〜5の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。 Next, another embodiment shown in FIG. 6 will be described. This basically has the same configuration as that of the embodiment of FIGS. 1 to 5, and only different portions will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure part as the said embodiment.
図6の(b)は左のキャリパアーム12及び制輪子42を示す概略側面図であり、(a)は(b)のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 6B is a schematic side view showing the
本実施の形態では、3つのブロック状に分割された各ライニング44の中央部にそれぞれ3つのベアリング23が設けられる。3つのベアリング23は、ディスク6の回転半径方向に所定の間隔をもって並び、その中央に配置されるベアリング23がディスクセンタラインSに沿って配置される。
In the present embodiment, three
制動時にディスク6の断面中心線がS字状に湾曲する熱変形し、制輪子42に対する面圧がディスクセンタラインSに沿って複数箇所で局部的に高まる場合、制輪子42は、ディスク6の回転半径方向に並ぶ3つの各ベアリング23を回動させてその断面がS字状に湾曲する撓み変形し、ディスク6に対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング44のディスク6に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
When the center line of the cross section of the disk 6 is thermally deformed to be curved in an S shape during braking, and the surface pressure against the
次に図7に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図1〜5の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。 Next, another embodiment shown in FIG. 7 will be described. This basically has the same configuration as that of the embodiment of FIGS. 1 to 5, and only different portions will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure part as the said embodiment.
図7の(b)は左のキャリパアーム12及び制輪子42を示す概略側面図であり、(a)は(b)のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 7B is a schematic side view showing the
本実施の形態では、3つのブロック状に分割された各ライニング44の中央部にそれぞれ単一のベアリング23が設けられる。各ベアリング23はディスクセンタラインSに沿って配置される。
In the present embodiment, a
制動時にキャリパアーム11、12が互いに拡がるように撓むのに伴って、アーム面22が制輪子42の背面48に対して傾斜するような場合、制輪子42はアーム面22が制輪子42の背面48に対して平行になるようにベアリング23を介して撓み変形し、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング44のディスク6に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
When the
次に図8に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図1〜5の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。 Next, another embodiment shown in FIG. 8 will be described. This basically has the same configuration as that of the embodiment of FIGS. 1 to 5, and only different portions will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure part as the said embodiment.
図8の(b)は左のキャリパアーム12及び制輪子42を示す概略側面図であり、(a)は(b)のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 8B is a schematic side view showing the
本実施の形態では、コロ24の回動中心Oをライニング44の磨耗代部44a上に配置する構成とした。
In the present embodiment, the rotation center O of the
ベアリング23のコロ背面25は、ライニング44の磨耗代部44aをX軸方向に2等分する点上に位置する回動中心Oを中心として円弧状に湾曲するように形成される。
The roller back
上記構成に基づいて、コロ24は、ライニング44の磨耗代部44a上に位置する回動中心Oを中心として回動し、ライニング44の表面44bがディスク6に沿って撓むように変形する。このため、制輪子42は、ディスク6に対する面圧が局部的に高まることを有効に抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、制動力を高められる。
Based on the above configuration, the
次に図9に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図1〜5の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。 Next, another embodiment shown in FIG. 9 will be described. This basically has the same configuration as that of the embodiment of FIGS. 1 to 5, and only different portions will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure part as the said embodiment.
図9の(b)は左のキャリパアーム12及び制輪子42を示す概略側面図であり、(a)は(b)のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 9B is a schematic side view showing the
本実施の形態では、ベアリング63は、半球状のボール64と、このボール64のボール背面65を摺動可能に支持するボール支持部材66とを備える。このボール支持部材66は、キャリパアーム12のアーム面22に埋設される。
In the present embodiment, the
ボール64は、ボール支持部材66に摺接するボール背面65を有するボール本体69と、このボール本体69に取り付けられる断熱板68とを有する。この断熱板68が制輪子42の背面48に当接し、制輪子42の熱がベアリング63に伝達されることを抑えられる。
The
ボール支持部材66はその断面が円弧状に窪む受け面67を有する。ボール64は、そのボール背面65を受け面67に摺接させて回動する。
The
ボール背面65は断熱板68の表面上に位置する回動中心Oを中心とする円弧状に湾曲するように形成される。これにより、ボール64の回動中心Oは、制輪子42の背面48上に配置される。
The ball back
3つに分割された各ライニング44の背後に三対のベアリング63がそれぞれ設けられる。対のベアリング63はディスクセンタラインSを挟み、かつそれぞれのボール64の回動中心Oがディスク6の回転径方向に延びる半径線R上に並ぶように配置される。
Three pairs of
上記構成に基づき、半球状のボール64はY軸とZ軸を含む平面上に位置する回動中心線を中心として回動し、ライニング44の表面44bがディスク6に沿って撓むように変形する。このため、制輪子42は、ディスク6に対する面圧が局部的に高まることを有効に抑えられ、ライニング44の偏磨耗を抑えられるとともに、制動力を高められる。
Based on the above configuration, the
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 キャリパブレーキ装置
5 車輪
6 ディスク
8 油圧ピストン(アクチュエータ)
10 キャリパ本体
16 アンカピン
18 アンカピン
23 ベアリング
24 コロ
25 コロ背面
26 コロ支持部材
27 受け面
28 断熱板
29 コロ本体
41 制輪子
42 制輪子
43 裏板
44 ライニング
47 取付面
48 背面
63 ベアリング
64 ボール
65 ボール背面
66 ボール支持部材
67 受け面
68 断熱板
69 ボール本体
1 Caliper brake device 5 Wheel 6
DESCRIPTION OF
Claims (5)
アクチュエータによって前記ディスクに対して進退するキャリパアームと、
このキャリパアームに対して前記制輪子の背面を回動可能に支持するベアリングとを備え、
制動時に前記ディスクに押し付けられる前記制輪子が前記ベアリングを介して撓み変形する構成としたことを特徴とするキャリパブレーキ装置。 A caliper brake device in which the brake is pressed against the disc of the wheel,
A caliper arm that moves forward and backward with respect to the disk by an actuator;
A bearing that supports the caliper arm so that the back surface of the control device can be rotated;
A caliper brake device characterized in that the brake member pressed against the disk during braking is bent and deformed through the bearing.
半円柱状のコロと、
このコロを回動可能に支持するコロ支持部材とを備え、
前記コロは、その回動中心が前記ディスクの回転中心方向に延びる半径線に対して略直交するように配置されることを特徴とする請求項1に記載のキャリパブレーキ装置。 The bearing is
A semi-cylindrical roller,
A roller support member that rotatably supports the roller;
2. The caliper brake device according to claim 1, wherein the roller is disposed so that a rotation center thereof is substantially orthogonal to a radial line extending in a rotation center direction of the disk.
半球状のボールと、
このボールを摺動可能に支持するボール支持部材とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のキャリパブレーキ装置。 The bearing is
A hemispherical ball,
The caliper brake device according to claim 1, further comprising a ball support member that slidably supports the ball.
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