JP2013087878A

JP2013087878A - ブレーキ装置

Info

Publication number: JP2013087878A
Application number: JP2011229524A
Authority: JP
Inventors: Hideki Furuya; 英樹古谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: CN103062249B; US8833528B2; KR20130043066A; CN103062249A; JP5364772B2; US20130098720A1; KR101444535B1

Abstract

【課題】小型化を図ることができるブレーキ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】制動子と、制動子を制動対象に向かう制動方向に進退させる進退部材４と、進退部材４を制動方向に進退可能に支持する支持部６ｃと、進退部材４へ向かう駆動方向一方側に進出させることで、進退部材４を制動方向制動側に進出させるくさび部材１９とを備え、支持部６ｃは、進退部材４に対してくさび部材１９と反対側に設けられ、進退部材を駆動方向一方側に支持可能であり、支持部６ｃと進退部材４の一方には、他方に向けて突出し、制動方向に延設された凸条部４２が設けられ、他方には、駆動方向他方側へと、駆動方向及び制動方向に直交する幅方向両側へとの凸条部４２の移動を規制する溝部４３が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車輪等の制動対象に制動力を加えるブレーキ装置に関する。

車輪に制動力を加えるブレーキ装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されたものがある。

図９及び図１０に示すように、この特許文献１に記載されたブレーキ装置１０１は、車輪の踏面Ｓを制動するブレーキシュー（制動子）１０２と、制動子１０２を車輪に向かう制動方向に進退させる押棒１２８と、押棒１２８制動方向に進退可能に支持するケーシング１０６と、ケーシング１０６の内部に設けられ、空気圧を駆動力として受けて進退移動するピストン１１８と、このピストン１１８と一体に固定されたくさび部材１１９とを備えている。
押棒１２８の両側には、移動ローラ１２６が設けられている。また、ケーシング１０６側には、ピストン１１８が押棒１２８を押す押付力に対する反力を受けるための一対の固定ローラ１２４が固定されている。

二個の移動ローラ１２６は、くさび部材１１９の制動方向に直交する駆動方向への進退移動に伴い、制動方向に進退移動するように構成されている。即ち、くさび部材１１９が駆動方向に進退移動することにより、くさび部材１１９の傾斜面１２２に当接する二個の移動ローラ１２６が制動方向に押される。これにより、押棒１２８は制動方向に進退移動する。

押棒１２８が制動方向に進退移動する際は、押棒１２８は、移動ローラ１２６と同軸上であって、移動ローラ１２６の軸方向外側に設けられたガイドローラ１５０をケーシング１０６に設けられたガイドレール１５１上を走行させる。これにより、押棒１２８の移動方向は、制動方向に規制される。

特開２０１１−１２２７０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ガイドローラ１５０が押棒１２８に設けられた移動ローラ１２６の更に外側に張り出す構造であるため、これに応じてケーシング１０６が大型化してしまう問題があった。

この発明は、このような従来技術の問題点に着目し、小型化を図ることができるブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のブレーキ装置は、制動対象に向けて進出、接触して前記制動対象を制動する制動子と、前記制動子を、前記制動対象に向かう制動方向に進退させる進退部材と、前記進退部材を前記制動方向に進退可能に支持する支持部と、前記制動方向と直交する駆動方向に進退可能に設けられ、前記進退部材へ向かう駆動方向一方側に進出させることで、前記進退部材を制動方向制動側に進出させるくさび部材とを備え、前記支持部は、前記進退部材に対して前記くさび部材と反対側に設けられ、前記進退部材を駆動方向一方側に支持可能であり、前記支持部と前記進退部材とのうちいずれか一方には、他方に向けて突出し、前記制動方向に延設された凸条部が設けられ、他方には、前記駆動方向他方側へと、前記駆動方向及び前記制動方向に直交する幅方向両側へとの前記凸条部の移動を規制する溝部が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、くさび部材と反対側となる位置で進退部材と支持部とに凸条部及び溝部を設ける構造としたため、制動方向に直交する方向両側に支持する構造とすることなく、くさび部材から受ける荷重を支持しつつ、進退部材のガイド構造を小型化でき、ひいてはブレーキ装置全体の小型化を図ることができる。

本発明のブレーキ装置において、前記凸条部は、先端部が基端部に対して前記幅方向に張り出した張出部を有し、前記溝部は、前記凸条部に対応して奥側が広がった形状を有していることが好ましい。

上記構成によれば、進退部材の駆動方向他方側への移動をより確実に規制することができる。

本発明のブレーキ装置において、前記凸条部は、断面視してＴ字形状であり、前記溝部は、前記凸条部に対応して断面視してＴ字形状であることが好ましい。

本発明のブレーキ装置において、前記溝部は、断面視してアリ溝形状であり、前記凸条部は、前記溝部に対応するアリ形状としてもよい。

本発明によれば、進退部材と支持部とに直接凸条部及び溝部を設ける構造としたため、進退部材のガイド構造を小型化でき、ひいてはブレーキ装置全体の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るブレーキ装置の要部切欠き断面図である。図１におけるＡ−Ａ線断面図であり（ａ）クサビ部材挿入前、（ｂ）クサビ部材挿入後を示す図である。図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。スライドガイド機構の分解拡大図である。スライドガイド機構の拡大図である。本発明の別の実施形態のスライド機構を示す図である。本発明の別の実施形態のスライド機構を示す図である。本発明の別の実施形態のスライド機構を示す図である。従来のブレーキ装置の要部切欠き断面図である。図９のおけるＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のブレーキ装置１は、鉄道車両用のブレーキ装置であり、詳しくは、車輪の踏面Ｓに対して片側からブレーキシュー（制動子）２を押し当てる踏面片押式のユニット形式のブレーキ装置である。ブレーキ装置１は、車輪の斜め上方に配置されており、取付部４５（図２（ａ）参照）においてボルト等を介して車両に取り付けられている。

図１に示すように、ブレーキ装置１は、制動対象である車輪の踏面Ｓに接して、車輪に制動力を加えるブレーキシュー２と、このブレーキシュー２を車輪に対して遠近方向に移動させる進退ユニット４を備えたユニット本体３と、ブレーキシュー２を移動可能に支えるハンガー５を主な構成要素として備えている。

ブレーキシュー２は、車輪の踏面Ｓに押し当てられて制動力を発生する、湾曲した板状のブレーキ摩擦材２ａを踏面Ｓとの接触箇所に設けた部材である。ブレーキシュー２は連結ピン３２を回動軸としてハンガー５に連結されている。また、ブレーキシュー２の回動軸のやや下方には、傾き調整孔３３が形成されている。傾き調整孔３３についての詳細は後述する。

ユニット本体３は、その外形をなすケーシング６を有しており、ケーシング６の上部には、斜め上方へ延出するアーム部７が一体的に形成されている。ハンガー５の一端は、アーム部７の先端に連結ピン３１を介して回動自在に取り付けられている。従って、ハンガー５はハンガー５の一端を支点に揺動させることができる。即ち、ハンガー５が連結ピン３１を支点に回動することによって、ハンガー５の他端に連結されたブレーキシュー２がユニット本体３に対して相対的に移動する。また、アーム部７とハンガー５の連結部には、図示しない、ねじりコイルバネが組み込まれている。このねじりコイルバネは、ブレーキシュー２を車輪から遠ざける方向に付勢する役目を担っている。

図２（ａ）に示すように、ユニット本体３のケーシング６の内部には、ブレーキシュー２を移動させるための駆動力を発生させるピストンユニット８と、この駆動力をブレーキシュー２に伝達する進退ユニット４と、進退ユニット４を進退移動させる際に利用される一対の固定ローラ２４（図２（ａ）には１つのみ図示されている）が内蔵されている。
ユニット本体３においては、ピストンユニット８を構成するピストン１８が空気圧による駆動力に応じて進退移動することにより、後述するクサビ部材１９を介して進退ユニット４が進退移動する。これにより進退ユニット４に取り付けられたブレーキシュー２が車輪の踏面Ｓに押し当てられる。

ここで、本実施形態では、ピストンユニット８のピストン１８の進退方向と進退ユニット４の進退移動方向とは直交している。
また、以下の説明においては、進退ユニット４、及びブレーキシュー２の進退方向を制動方向、ピストン１８（及び後述するクサビ部材１９）の進退方向を駆動方向と称し、車輪を制動すべく進行する方向を一方、制動を解除すべく待避する方向を他方と称す。即ち、図１において、左側が制動方向一方側であり、右側が制動方向他方側である。同様に、図２において、下方が駆動方向一方側であり、上方が駆動方向他方側である。
また、駆動方向及び制動方向に直交する方向であって、図１の上方向を上方と称し、上方の反対方向を下方と称す。

ケーシング６は、制動方向に沿う中心軸を有する筒形状の本体筒部１１と、この本体筒部１１の側方に一体に設けられたピストンシリンダ部１２とからなる。本体筒部１１は、制動方向一方側に本体開口部１３を有し、ピストンシリンダ部１２は、駆動方向他方側にピストン開口部１４を有している。

ピストンユニット８は、ピストンシリンダ部１２のピストン開口部１４を覆うと共に、ピストンシリンダ部１２の内部に圧縮空気を導入する供給口１６が形成されているピストン蓋１５と、ピストンシリンダ部１２内を駆動方向に進退移動するピストン１８と、ピストン１８に一体に取り付けられた一対のクサビ部材１９と、ピストン１８を駆動方向他方側に付勢する圧縮コイルバネ２０とを備えている。

クサビ部材１９は、上方から視て楔形状をなす板状部材であり、同形状のクサビ部材１９がピストン１８の駆動方向一方側の面の上部及び下部に上下対称となるように取り付けられている。クサビ部材１９は、駆動方向に沿うガイド面２１と、駆動方向に対して傾斜し、ガイド面２１からの距離が駆動方向一方側から他方側に向かって漸次大きくなるように形成された傾斜面２２とを有している。
圧縮コイルバネ２０は、一端が後述するスリーブ保持部材２５の側壁に、他端がピストン１８の駆動方向一方側の面であって、一対のクサビ部材１９の間に固定されている。即ち、ピストン１８は圧縮コイルバネ２０によって、駆動方向他方側に付勢されている。

また、ケーシング６の本体筒部１１の下部には、塵埃等を捕集する為のフィルタ５２が配置されるとともに、フィルタ５２に接続して流通パイプ５３が上下方向に配置されている。この流通パイプ５３の下端には、下向きの開口である流通口５４が形成され、ケーシング６の内部空間は、この流通口５４を介して大気に連通されている。

図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、固定ローラ２４は、クサビ部材１９が駆動方向に移動する際に、ガイド面２１が固定ローラ２４の外周面に接触しつつ、固定ローラ２４を回転させる位置に固定されている。固定ローラ２４は、外周面を接触相手に接触させることで回転する所謂ローラフォロアであり、ケーシング６の上部壁６ａ及び下部壁６ｂに取り付けられ、上下方向に延在する固定ローラ軸２４ａに回転可能に取り付けられている。

進退ユニット４は、制動方向に移動可能に構成されているスリーブ保持部材２５と、スリーブ保持部材２５の上下に取り付けられた移動ローラ２６と、スリーブ保持部材２５に対し揺動可能に固定されたスリーブ２７と、スリーブ２７の制動方向一方側の端部に取り付けられた押棒２８とを有している。

スリーブ保持部材２５は、本体部２９と、本体部２９の上下方向に延在する移動ローラ軸３０とからなり、後述するスライドガイド機構４１により制動方向に移動可能に構成されている。
スリーブ保持部材２５の本体部２９は略直方体の部材であり、制動方向に対向する二面を貫通するように、球面滑り軸受３５を取り付けるための取付孔２９ａが形成されている。また、図３に示すように、本体部２９の側面２９ｂには、溝部４３が形成されている。

移動ローラ２６は、移動ローラ軸３０のそれぞれに回転自在に固定されている。移動ローラ２６は、固定ローラ２４と同様のローラフォロアであり、クサビ部材１９が駆動方向に移動する際に、傾斜面２２に接触する位置に設けられている。
また、取付孔２９ａには、球面滑り軸受３５が取り付けられている。

スリーブ２７は、円筒形状を有し、その外周面が球面滑り軸受３５を介してスリーブ保持部材２５に取り付けられている。これにより、スリーブ２７はスリーブ保持部材２５に対して揺動可能、かつスリーブ２７の中心軸回りに回転可能とされている。また、スリーブ２７の内周面には、送りネジ（雌ネジ）が形成されている。

押棒２８は、スリーブ２７の制動方向一方側への移動に伴い、押棒２８の制動方向一方側に取り付けられたブレーキシュー２を踏面Ｓに押し当てる軸部材である。押棒２８の制動方向一方側の先端部には、下方に延在する屈曲部３６が形成されており、押棒２８の制動方向他方側には、スリーブ２７の送りネジと噛み合う送りネジ（雄ネジ）が形成されている。屈曲部３６の先端は、連結ピン３７を介してブレーキシュー２の傾き調整孔３３と連結されている。

また、スリーブ保持部材２５には、ブレーキ解除時におけるブレーキの隙間を一定に保持するための適宜の隙間調整機構（図示せず）が取り付けられている。隙間調整機構は、ブレーキシュー２と進退ユニット４の位置に応じてスリーブ２７を回転させることで、前述した送りネジにより押棒２８を制動方向一方側に送るように構成されている。

また、ケーシング６の本体開口部１３には、その中央部に押棒２８が貫通するための孔が形成されたケーシング蓋１７が取り付けられている。ケーシング蓋１７とスリーブ保持部材２５との間には、ケーシング蓋１７とスリーブ保持部材２５の双方に設けられた複数のスタッドを介して複数の圧縮コイルバネ３８が介在している。これにより、スリーブ保持部材２５は制動方向他方側に付勢される。

次に、スライドガイド機構４１について説明する。スライドガイド機構４１は、進退ユニット４を構成するスリーブ保持部材２５を制動方向にガイドする機構である。
スライドガイド機構４１は、ケーシング６の側壁６ｃであって、クサビ部材１９とは反対側の側壁６ｃに設けられた凸条部４２とスリーブ保持部材２５の本体部２９の側面２９ｂに形成された溝部４３とから構成されている。

図４に示すように、凸条部４２は、制動方向に延在し制動方向から視た断面形状がＴ字形状をなすレール状の部位であり、ブラケット４４を介してケーシング６の側壁６ｃに取り付けられている。詳しくは、ブラケット４４は、ボルト・ナットによりケーシング６の側壁６ｃに取り付けられており、凸条部４２は、ボルトによってブラケット４４に取り付けられている。

凸条部４２は、ケーシング６の側壁６ｃより突出するとともに制動方向に延在する凸条本体部４２ａと、凸条本体部４２ａの先端部より上下方向に突出する張出部４２ｂとからなる。
溝部４３は、制動方向に延在し、凸条部４２と組み合わされる長溝状の部位であり、凸条部４２の張出部４２ｂを保持する為の一対の張出部溝４３ａが設けられている。即ち、溝部４３の制動方向から視た断面形状は、凸条部４２と略一致している。

また、図５に示すように、凸条部４２と溝部４３との間には所定の隙間が設けられている。これにより、スリーブ保持部材２５（進退ユニット４）は、ケーシング６に対してやや傾くことが可能となる。

ここでブレーキシュー２の傾きを調整する機構について説明する。ブレーキシュー２の傾き調整孔３３は、ブレーキシュー２の一定角度の傾きを許容できるように長穴状に形成されている。ブレーキ緩解時などにブレーキシュー２が傾いた場合には、傾き調整孔３３の内壁に連結ピン３７が当接することでブレーキシュー２の傾きを規制することができる。

次に、ブレーキ装置１の動作について説明する。
ここで、ブレーキシュー２は、最も制動方向他方側、即ち待避位置に位置しているとともに、ピストン１８は最も駆動方向他方側に位置している。クサビ部材１９は、図２（ａ）に示すように、その先端側が僅かに固定ローラ２４移動ローラ２６との間に挿入された状態である。即ち、移動ローラ２６は、固定ローラ２４に最も接近した状態にある。

ブレーキシュー２で車輪に制動力を加える際は、ピストンユニット８の供給口１６から圧縮空気を導入させる。これにより、圧縮コイルバネ２０の付勢力に逆らって、ピストン１８が駆動方向に駆動される。これに伴い、ピストン１８に取り付けられたクサビ部材１９が駆動方向に移動する。

図２（ｂ）に示すように、クサビ部材１９は、固定ローラ２４と移動ローラ２６との間に侵入し、これに伴い移動ローラ２６は、クサビ部材１９の傾斜面２２と直交する方向に押圧力、言い換えると、制動方向一方側に沿う成分力を有する押圧力を受ける。移動ローラ２６が押圧されることにより、移動ローラ２６が取り付けられたスリーブ保持部材２５が圧縮コイルバネ３８の付勢力に逆らって移動する。

この際、スライドガイド機構４１により、スリーブ保持部材２５の移動方向は、制動方向に規制される。スリーブ保持部材２５の制動方向一方側への移動により、スリーブ２７、押棒２８を介して、ブレーキシュー２が制動方向一方側に移動し、車輪の踏面Ｓに押し当てられ、制動力を加える。

この際、ブレーキシュー２は、ハンガー５が支点である連結ピン３１を中心に回動するのに伴い、連結ピン３１を中心に揺動しつつ制動方向一方側に移動する。この際、ブレーキシュー２に連結されている押棒２８の制動方向一方側先端も同様の軌跡を描く。即ち、押棒２８の進退移動は、押棒２８の先端部の揺動を伴うが、押棒の２８端側において螺合されているスリーブ２７が、球面滑り軸受３５によって揺動可能とされていることにより、この揺動する動きが吸収される。

また、図５に示すように、凸条部４２と溝部４３との間に隙間が設けられていることにより、スリーブ保持部材２５にスリーブ２７を介して接続された押棒２８の先端が揺動した場合においても、この揺動を吸収することができる。

車輪に加えられている制動力を解除する際は、ピストンユニット８の供給口１６から圧縮空気を流出させる。すると、空気圧により縮んでいた圧縮コイルバネ２０が伸び、ピストン１８は、駆動方向他方側に移動し、元の位置に戻る。この結果、スリーブ保持部材２５（進退ユニット４）は、ピストン１８及びクサビ部材１９から制動方向一方側への力を受けなくなるため、ケーシング６の本体筒部１１内に設けられている圧縮コイルバネ３８が伸び、ブレーキシュー２は制動方向他方側に移動し、元の位置に戻る。この際、スライドガイド機構４１により、スリーブ保持部材２５の移動方向は、制動方向に規制される。

以上のように、本実施形態によれば、進退ユニット４を構成するスリーブ保持部材２５とケーシング６の側壁部６ｃに一体的に凸条部４２及び溝部４３を設ける構造としたため、スライドガイド機構４１を小型化でき、ひいてはブレーキ装置１全体の小型化を図ることができる。

スライドガイド機構４１を構成する凸条部４２及び溝部４３は、それぞれ、互いに嵌まり合う張出部４２ｂと、張出部溝４３ａが設けられているため、進退ユニット４の駆動方向他方側への移動をより確実に規制することができる。

次に、スライドガイド機構の別の実施形態について説明する。
別の実施形態に係るブレーキ装置のスライドガイド機構４１Ｂは、図６に示すように、アリ形状の凸条部４２Ｂと、アリ溝形状の溝部４３Ｂとから構成されている。このような形状を採用すると、スライドガイド機構をより小さなスペースで実現できる場合がある。
また、図７に示すように、張出部溝４３ａの面にボールやローラ４６回動可能に保持し、このボールやローラ４６と張出部溝４３ａにより形成される空間を凸条部４２Ｂの断面と略一致するようにしてもよい。

更に別の実施形態に係るブレーキ装置のスライドガイド機構４１Ｃは、図８に示すように、断面略円形状の凸条部４２Ｃと、これに対応する断面略円形状の溝部４３Ｃとから構成されている。このような形状を採用すると、スライドガイド機構をより容易に形成することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、以上で説明した各実施形態では、スリーブ保持部材２５に溝部４３を形成し、ケーシング６に凸条部４２を設ける構成としたが、スリーブ保持部材２５側に凸条部を形成し、ケーシング６に溝部を設ける構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、凸条部４２はブラケット４４を介してケーシング６に取り付けたが、これに限ることはなく、凸条部４２を直接ケーシング６に取り付けてもよいし、ケーシング６に直接凸条部を形成してもよい。

Ｓ…踏面（制動対象）１…ブレーキ装置２…ブレーキシュー（制動子）４…進退ユニット（進退部材）６…ケーシング１９…クサビ部材４２…凸条部４３…溝部６ｃ…側壁（支持部）４２ａ…凸条本体部４２ｂ…張出部４３ａ…張出部溝。

Claims

制動対象に向けて進出、接触して前記制動対象を制動する制動子と、
前記制動子を、前記制動対象に向かう制動方向に進退させる進退部材と、
前記進退部材を前記制動方向に進退可能に支持する支持部と、
前記制動方向と直交する駆動方向に進退可能に設けられ、前記進退部材へ向かう駆動方向一方側に進出させることで、前記進退部材を制動方向制動側に進出させるくさび部材とを備え、
前記支持部は、前記進退部材に対して前記くさび部材と反対側に設けられ、前記進退部材を駆動方向一方側に支持可能であり、
前記支持部と前記進退部材とのうちいずれか一方には、他方に向けて突出し、前記制動方向に延設された凸条部が設けられ、
他方には、前記駆動方向他方側へと、前記駆動方向及び前記制動方向に直交する幅方向両側へとの前記凸条部の移動を規制する溝部が設けられていることを特徴とするブレーキ装置。
前記凸条部は、先端部が基端部に対して前記幅方向に張り出した張出部を有し、前記溝部は、前記凸条部に対応して奥側が広がった形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
前記凸条部は、断面視してＴ字形状であり、前記溝部は、前記凸条部に対応して断面視してＴ字形状であることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ装置。
前記溝部は、断面視してアリ溝形状であり、
前記凸条部は、前記溝部に対応するアリ形状であることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ装置。