JP2017198226A - 鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駐車ブレーキを追加する。【解決手段】台車４に設置する支持枠５に基端側を嵌め込むことで、先端側が分岐形成したキャリパ本体２を車輪３の軸方向への移動自在にする。キャリパ本体２の先端部の内側に支持された制輪子８ａ，８ｂを車輪３に取付けたブレーキディスク１０に押付けるべく、キャリパ本体２の一方の先端部に２個の油圧ピストン７ａ，７ｂを配置する。これら油圧ピストン７ａ，７ｂの間に隙間調整装置９ａ，９ｂを配置する。キャリパ本体２の基端側に設置した駐車ブレーキシリンダ装置１２のロッド突出側の端部にブレーキ梃子１３の基端部１３ａを回転自在に取付け、キャリパ本体２の作動油配管口２ａよりも車輪側とした支点１３ｃを中心として、先端部１３ｂで油圧ピストン７ａ，７ｂを配置した側の制輪子８ａを押付ける。【効果】従来の浮動型キャリパブレーキ装置のサイズを維持でき、台車への搭載性を阻害しない。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車輪の両側面に一体的に取付けたブレーキディスクの外側側面に、制輪子をピストンで直接押付けることで制動力を付与する鉄道車両用キャリパブレーキ装置のうちの、特に浮動型のキャリパブレーキ装置に関するものである。

係留時における鉄道車両の転動を防止するため、従来は、レールと車輪の間に手歯止めと称するくさび形状の器具を噛み込ませるのが一般的であった。

しかしながら、高速鉄道車両の海外展開に伴い、係留時における鉄道車両の転動防止手段として、ブレーキ装置に駐車ブレーキを追加することが要求されるようになってきている。

ところで、鉄道車両用ブレーキ装置には、制輪子の押圧をピストンが直接行うキャリパ式と、リンク機構を介して行う梃子式がある。このうち、制輪子の押圧をピストンが直接行うキャリパブレーキ装置には、制輪子のそれぞれにピストンを配置した対向型（例えば特許文献１）と、前記制輪子の何れか一方のみにピストンを配置した浮動型（例えば特許文献２）がある。

このうち対向型のキャリパブレーキ装置に駐車ブレーキを追加したものは、特許文献３ですでに開示されている。この特許文献３に記載のブレーキ装置は、支持枠を介して台車に設置するキャリパ本体にアームを回動可能に支持し、このアームを回動させることで、梃子の原理で前記キャリパ本体の先端部に支持させた制輪子をブレーキディスクに押付ける構成である。

この特許文献３に記載のブレーキ装置は、駐車ブレーキの取付けが容易で、かつコンパクト化を図れるが、制輪子を押付けるそれぞれ２個のピストン間に前記アームの回動先端部を設置する空間が存在する対向型のキャリパブレーキ装置であるから可能なものである。

これに対して、浮動型のキャリパブレーキ装置は、制輪子を押付ける２個のピストン間に２個の隙間調整装置が配置されているため、制輪子を押付けるための、前記アームの回動先端部を設置する空間を確保することが難しい。

従って、特許文献３に記載のブレーキ装置の前記アーム構造をそのまま浮動型キャリパブレーキ装置に採用する場合、ブレーキ性能に重要なピストン、隙間調整装置などの配置変更が必要となり、ブレーキ性能に大きく影響することが懸念される。

加えて、浮動型キャリパブレーキ装置は、キャリパ本体の、前記アームの支点となる位置に作動油配管口があるので、キャリパ本体に設けた作動油配管口の外側に前記アームの支点を配置することになってキャリパ本体の幅が増大し、台車への搭載性を阻害することにもなる。

特開平８−２２６４７１号公報 特開平８−２２６４６７号公報 特開２００２−２３５７８０号公報

本発明が解決しようとする問題点は、構造上の制限から、特許文献３に記載されたブレーキ装置の駐車ブレーキを浮動型キャリパブレーキ装置にそのまま採用することができず、制輪子押付け位置における改善が必要であるという点である。

本発明は、係留時における鉄道車両の転動を防止する駐車ブレーキを、ブレーキ性能に影響を与えることなく、浮動型キャリパブレーキ装置に追加することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、本発明の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置は、
台車に設置する支持枠と、
この支持枠に、車輪の軸方向に平行となるよう設置した支持ピンに沿う往復移動が自在なように、基端側を前記支持ピンに嵌め込み、先端側が車輪の外周両側面の外側に位置するよう二つに分岐形成したキャリパ本体と、
このキャリパ本体の前記二つに分岐形成した先端部の内側にそれぞれ支持された制輪子と、
これら制輪子を車輪と一体に取付けたブレーキディスクに押付けるべく、前記キャリパ本体の一方の先端部に配置された２個のピストンと、
これら２個のピストンの間に配置された隙間調整装置と、
を備えた浮動型キャリパブレーキ装置であって、
前記キャリパ本体の基端側に設置する駐車ブレーキシリンダ装置と、
この駐車ブレーキシリンダ装置のロッド突出側の端部に基端部を回転自在に取付け、前記キャリパ本体に設けた作動油配管口よりも車輪側とした支点を中心として、先端部で前記ピストンを配置した側の前記一方の制輪子を押付けるブレーキ梃子と、
を有する駐車ブレーキを備えたことを最も主要な特徴としている。

本発明の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置は、ブレーキ梃子の支点をキャリパ本体に設けた作動油配管口よりも車輪側としたので、ブレーキ梃子を小型化することができる。また、キャリパ本体の幅が増大し、台車への搭載性を阻害することもない。

本発明において、ブレーキ梃子の先端部に、その押圧高さ位置を制輪子の被押付け面の段差に合致させた３点の押圧部を形成した押圧部材を設置し、この押圧部材の３点の押圧部で前記制輪子を押付けるようにすれば、ブレーキ性能に重要なピストン、隙間調整装置などの配置変更が不要になる。

本発明において、
シリンダと、当該シリンダ内に配置されるピストンと、当該ピストンと一体に設けられ、先端側が前記シリンダの一方端面より外方に位置するロッドを備え、
前記ロッドの先端側外周にプッシュロッドを挿入し、このプッシュロッドに設けた孔内に配置したボールをロッドに設けた円周凹部内に嵌合させた状態を、前記プッシュロッドの外周に挿入した保持部材の内周部に形成した保持部で保持することでプッシュロッドを前記ロッドに連結した状態で、
シリンダ内のロッドが存在する側の圧縮空気を排気することで、前記シリンダ内のロッドが存在しない側に配置した圧縮ばねの付勢力で前記ピストンを介して前記ロッドをシリンダから突出させて駐車ブレーキ力を得る駐車ブレーキ装置の、
前記ボールを前記ロッドの円周凹部から出して両者の連結を解除し、前記プッシュロッドの前記ロッドへの挿入量を大きくして前記駐車ブレーキ力を開放するために、前記プッシュロッドとの相対位置を変化させるべく前記保持部材を移動させる引き棒を、前記シリンダに設けた案内支えを通ってシリンダの反ロッド突出側に導いた場合は、
ロッド、プッシュロッド、保持部材が台車の幅方向中央に位置する場合であっても、台車の側面方向から、手動で解放操作をできるようになる。

本発明は、支点をキャリパ本体に設けた作動油配管口よりも車輪側としてブレーキ梃子を小型化したので、駐車ブレーキを追加しても従来の浮動型キャリパブレーキ装置のサイズを維持することができ、台車への搭載性を阻害することもない。

また、ブレーキ梃子の先端部に設置する押圧部材の３点の押圧部の押圧高さ位置を制輪子の被押付け面の段差に合致させれば、ブレーキ性能に重要なピストン、隙間調整装置などの配置変更が不要となる。従って、従来の浮動型キャリパブレーキ装置との互換性を持たせることができ、容易に従来の浮動型キャリパブレーキ装置との置き換えができる。

本発明の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置の平面図である。 図１の正面図である。 図１の背面図である。 図１から本発明の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置に追加する駐車ブレーキを取り出して示した図である。 図４の制輪子押付け側部分を側面から見た図である。 図４の制輪子押付け側部分の拡大図である。 図４の駐車ブレーキの構成を示した図で、（ａ）は緩め位置、（ｂ）は駐車ブレーキ位置、（ｃ）は手動解放後の状態をそれぞれ示した図である。

本発明は、係留時における鉄道車両の転動を防止する駐車ブレーキを、浮動型キャリパブレーキ装置に追加するという目的を、ブレーキ梃子の支点をキャリパ本体に設けた作動油配管口よりも車輪側とすることで実現した。

以下、本発明を実施するための一実施例を、図１〜図７を用いて説明する。
１はキャリパ本体が車輪の軸方向に移動する本発明の浮動型キャリパブレーキ装置であり、以下に説明するように構成されている。

２は先端側が車輪３の外周両側面の外側に位置するように二つに分岐形成されたキャリパ本体であり、台車４に固定された支持枠５に取付けた２本の支持ピン６ａ，６ｂに沿って車輪３の軸方向へのスライドが自在なように、その基端側を支持枠５に取付けている。

７ａ，７ｂは前記キャリパ本体２の二つに分岐形成されたうちの一方の先端部における車輪３の周方向両側にそれぞれ支持された２個の油圧ピストンであり、これら油圧ピストン７ａ，７ｂのロッド端に制輪子８ａが設置されている。

９ａ，９ｂは前記キャリパ本体２の一方の先端部における前記２個の油圧ピストン７ａ，７ｂの間に設置された２個の隙間調整装置であり、車輪３に一体的に取付けられたブレーキディスク１０と制輪子８ａとの隙間を自動的に調整する装置である。

一方、前記キャリパ本体２の一方の先端部と相対する他方の先端部の内側には制輪子８ｂが直接支持され、制輪子８ｂをブレーキディスク１０に押付ける油圧ピストン７ａ，７ｂは設置されていない。

なお、１１ａは前記制輪子８ａ，８ｂを上端部から保持する上部受け部材、１１ｂは同じく制輪子８ａ，８ｂを下端部から保持する下部受け部材で、それぞれキャリパ本体２の分岐した先端部に設置される。

また、２ａはキャリパ本体２における前記油圧ピストン７ａ，７ｂの設置側の中央部に設けられた作動油配管口であり、この作動油配管口２ａから供給された作動油は、通孔２ｂを通って油圧ピストン７ａ，７ｂに供給される。

上記構成の浮動型キャリパブレーキ装置１は、油圧ピストン７ａ，７ｂに作動油を供給してロッドを突出させることで、キャリパ本体２の一方の先端部に支持された制輪子８ａがブレーキディスク１０に押付けられる。

制輪子８ａがブレーキディスク１０に押付けられると、その反力でキャリパ本体２は支持ピン６ａ，６ｂに沿って制輪子８ａが車輪３から離れる方向に移動する一方、キャリパ本体２の他方の先端部に支持された制輪子８ｂがブレーキディスク１０に接近する方向に移動する。そして、ついには両制輪子８ａ，８ｂでブレーキディスク１０を両側から押付けることになる。

本発明では、上記浮動型キャリパブレーキ装置１に、以下の構成の駐車ブレーキを追加している。

１２はエアーの供給によってシリンダ２１から突出するロッド２２が出退動する駐車ブレーキシリンダ装置であり、前記キャリパ本体２の基端側の、鉄道車両の高さ方向に設置した前記２本の支持ピン６ａ，６ｂの間に設置される。

前記駐車ブレーキシリンダ装置１２は、前記シリンダ２１の内部をピストン２３によってばね室２４と圧力室２５に気密を保って区画し、ばね室２４に配置した圧縮ばね２６によりロッド２２を突出するように付勢している。

前記ピストン２３のばね室２４側への移動は、ピストン２３のロッド２２と反対側に突出させた軸状部２３ａの段差部２３ｂにシリンダ２１のばね室２４側の壁面２１ａから圧力室２５側に突出させた筒状部２１ｂの先端面が当接することで規制している。図７の例では、前記軸状部２３ａを前記筒状部２１ｂの内部で摺動自在に支持させたものを示している。

２７は前記ロッド２２の先端部外周に移動自在に挿入した筒状のプッシュロッドである。このプッシュロッド２７の基端側には複数の孔２７ａを設け、これらの孔２７ａにそれぞれ挿入したボール２８がロッド２２の先端側に形成した円周凹部２２ａに嵌合することで、ロッド２２とプッシュロッド２７が連結するようになっている。

２９は前記円周凹部２２ａに嵌合したボール２８を保持すべく、前記プッシュロッド２７の外周に挿入した筒状の保持部材である。この保持部材２９の他端側端部はプッシュロッド２７の外周に形成した凸状周縁部２７ｂと当接可能に形成され、前記連結時に保持部２９ａの内周面がボール２８の直上に位置するように保持部材２９の内部に設けたばね３０によって付勢されている。また、前記保持部材２９の一端側の内周部分から前記保持部２９ａに至る間をボール２８の逃がし部２９ｂとなるように形成している。

３１は前記保持部材２９に固定された取付け部３２にピン３３を用いて一方端側を回転自在に設置されたレバーであり、このレバー３１の他方端にピン３４を介して連結した引き棒３５をシリンダ２１のばね室２４側の壁面２１ａに至るように導いている。

そして、前記引き棒３５の長手方向２か所には僅かな凹み３５ａ，３５ｂを形成し、これら凹み３５ａ，３５ｂを分別するために２種類の塗料で塗り分けている。

このうちのピン３４より遠い方の凹部３５ａ（第１表示部）は、図７（ａ）に示した駐車ブレーキを解除した緩め位置のときにシリンダ２１のばね室２４側の端面下に位置するようにその位置を決定し、緩め位置であることを確認できるようにしている。

また、ピン３４に近い方の凹部３５ｂ（第２表示部）は、図７（ａ）に示した緩め位置のときには、その一方端がシリンダ２１の外周部に設けた引き棒３５の案内支え２１ｃの例えばロッド側端面と一致する一方、図７（ｂ）の駐車ブレーキ時には案内支え２１ｂの外側に位置するようにその位置を決定している。このように、凹部３５ｂの位置を決定すれば、案内支え２１ｃの例えばロッド側端面と駐車ブレーキ時の凹部３５ｂの一方端の距離を測定することで、駐車ブレーキ時のピストンストローク量Ｌを測定できることになる。

このような構成により、図１に示すように、ロッド２２、プッシュロッド２７、保持部材２９が台車の幅方向中央に位置する場合であっても、台車の側面方向から、以下に説明するように、手動で解放操作をできるようになる。

すなわち、上記構成の駐車ブレーキシリンダ装置１２では、鉄道車両の係留時は、図７（ａ）の緩め位置にある圧力室２５から圧縮空気を排気することにより、図７（ｂ）に示すように、圧縮ばね２６の付勢力によりプッシュロッド２７をロッド２２と一体に突出させる。

このプッシュロッド２７の突出により前記一方の制輪子８ａがブレーキディスク１０に向けて移動し、結果的に両制輪子８ａ，８ｂで車輪３の両側面に取付けたブレーキディスク１０を挟んで鉄道車両が転動しない駐車ブレーキ状態になる。

その際、駐車ブレーキシリンダ１２のプッシュロッド２７の突出を一方の制輪子８ａに伝える手段として、本発明では、以下のブレーキ梃子１３を採用している。

すなわち、前記駐車ブレーキシリンダ装置１２のプッシュロッド２７の端部にブレーキ梃子１３の基端部１３ａを回転自在に取付ける。そして、前記プッシュロッド２７の突出により先端部１３ｂをプッシュロッド２７の突出方向と逆方向に移動させて前記油圧ピストン７ａ，７ｂを配置した側の一方の制輪子８ａを押付けるように、中央部に支点１３ｃを設ける。このブレーキ梃子１３の支点１３ｃを、本発明では、前記キャリパ本体２に設けた作動油配管口２ａよりも車輪側とする。

このようにキャリパ本体２に設けた作動油配管口２ａよりも車輪側にブレーキ梃子１３の支点１３ｃを設けることで、ブレーキ梃子１３が小型化できて、駐車ブレーキを追加しても従来の浮動型キャリパブレーキ装置のサイズを維持することができ、台車４への搭載性を阻害することもなくなる。

また、実施例では、前記ブレーキ梃子１３の先端部１３ｂに設置した球面座１４を介して押圧部材１５を保持し、この押圧部材１５に形成した３点の押圧部１５ａ〜１５ｃで前記制輪子８ａを押付けるものを示している。

その際、前記３点の押圧部１５ａ〜１５ｃの押圧高さ位置を、制輪子８ａの被押付け面（ブレーキディスク１０への当接面と反対側）の段差に合致させることで、ブレーキ性能に重要な油圧ピストン７ａ，７ｂ、隙間調整装置９ａ，９ｂなどの配置を変更することなく、安定した押付けが可能になる。この安定した押付けは球面座１４を介在させることによってより顕著になる。

このような実施例によれば、従来の浮動型キャリパブレーキ装置との互換性を持たせることができ、容易に従来の浮動型キャリパブレーキ装置との置き換えが可能になる。

一方、球面座１４を介在させた場合は、車両の走行時に押圧部材１５に回転動揺が生じる。従って、押圧部材１５の回転動揺を防止するために、実施例では、押圧部材１５にピン１６を貫通させ、この貫通させたピン１６をブレーキ梃子１３の前記ピン１６の貫通部分に設けた嵌入孔１３ｄに挿入している。このような回り止めを設置することで、車輪の回転方向の自由度を抑制して押圧部材１５が回転動揺しないようになる。

図７（ｂ）に示す駐車ブレーキ位置から手動で駐車ブレーキを解除する場合は、作業者が引き棒３５をロッド２２の突出方向と反対方向に引いてピン３３を支点として前記レバー３１の一方端側を回動する。

これにより、レバー３１の一方端側に形成した爪部３１ａがプッシュロッド２７の外周面に形成した凸部２７ｃをシリンダ２１側に押し、ばね３０の付勢力に抗して保持部材２９を凸部２７ｃ側に引き寄せ、ボール２８がロッド２２の円周凹部２２ａから出て退避位置に位置するよう、保持部材２９を移動させる（図７（ｃ）参照）。手動による駐車ブレーキの解除後、引き棒３５の位置が図７（ａ）に示した緩め位置と紛らわしい場合は、引き棒３５が簡単に移動するかどうかによって確認することができる。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

１ 浮動型キャリパブレーキ装置
２ キャリパ本体
２ａ 作動油配管口
３ 車輪
４ 台車
５ 支持枠
６ａ，６ｂ 支持ピン
７ａ，７ｂ 油圧ピストン
８ａ，８ｂ 制輪子
９ａ，９ｂ 隙間調整装置
１０ ブレーキディスク
１２ 駐車ブレーキシリンダ装置
１３ ブレーキ梃子
１３ａ 基端部
１３ｂ 先端部
１３ｃ 支点
１４ 球面座
１５ 押圧部材
１５ａ〜１５ｃ 押圧部
１６ ピン
２１ シリンダ
２１ｃ 案内支え
２２ ロッド
２２ａ 円周凹部
２３ ピストン
２６ 圧縮ばね
２７ プッシュロッド
２７ａ 孔
２８ ボール
２９ 保持部材
２９ａ 保持部
３５ 引き棒
３５ａ，３５ｂ 凹み

Claims (6)

1. 台車に設置する支持枠と、
   この支持枠に、車輪の軸方向に平行となるよう設置した支持ピンに沿う往復移動が自在なように、基端側を前記支持ピンに嵌め込み、先端側が車輪の外周両側面の外側に位置するよう二つに分岐形成したキャリパ本体と、
   このキャリパ本体の前記二つに分岐形成した先端部の内側にそれぞれ支持された制輪子と、
   これら制輪子を車輪と一体に取付けたブレーキディスクに押付けるべく、前記キャリパ本体の一方の先端部に配置された２個のピストンと、
   これら２個のピストンの間に配置された隙間調整装置と、
   を備えた浮動型キャリパブレーキ装置であって、
   前記キャリパ本体の基端側に設置する駐車ブレーキシリンダ装置と、
   この駐車ブレーキシリンダ装置のロッド突出側の端部に基端部を回転自在に取付け、前記キャリパ本体に設けた作動油配管口よりも車輪側とした支点を中心として、先端部で前記ピストンを配置した側の前記一方の制輪子を押付けるブレーキ梃子と、
   を有する駐車ブレーキを備えたことを特徴とする鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置。
2. 前記ブレーキ梃子の先端部に、３点の押圧部を形成した押圧部材を設置し、この押圧部材の３点の押圧部を前記制輪子に押付けることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置。
3. 前記３点の押圧部の押圧高さ位置を、制輪子のこれら押圧部の被押付け面の段差に合致させることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置。
4. 前記押圧部材は、前記ブレーキ梃子の先端部に球面支持する一方、この押圧部材の回り止めを設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置。
5. 前記駐車ブレーキシリンダ装置は、
   シリンダと、当該シリンダ内に配置されるピストンと、当該ピストンと一体に設けられ、先端側が前記シリンダの一方端面より外方に位置するロッドを備え、
   前記ロッドの先端側外周にプッシュロッドを挿入し、このプッシュロッドに設けた孔内に配置したボールをロッドに設けた円周凹部内に嵌合させた状態を、前記プッシュロッドの外周に挿入した保持部材の内周部に形成した保持部で保持することでプッシュロッドを前記ロッドに連結した状態で、
   シリンダ内のロッドが存在する側の圧縮空気を排気することで、前記シリンダ内のロッドが存在しない側に配置した圧縮ばねの付勢力で前記ピストンを介して前記ロッドをシリンダから突出させて駐車ブレーキ力を得る駐車ブレーキ装置であって、
   前記ボールを前記ロッドの円周凹部から出して両者の連結を解除し、前記プッシュロッドの前記ロッドへの挿入量を大きくして前記駐車ブレーキ力を開放するために、前記プッシュロッドとの相対位置を変化させるべく前記保持部材を移動させる引き棒を、前記シリンダに設けた案内支えを通ってシリンダの反ロッド突出側に導いたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置。
6. 前記引き棒の、駐車ブレーキを解除した緩め位置のときに前記シリンダの反ロッド突出側の端面下の位置に第１表示部を設けるとともに、前記緩め位置のときには前記シリンダに設けた案内支えの端面に一方端が一致する一方、駐車ブレーキ時には案内支えの外側となる位置に第２表示部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用浮動型キャリパブレーキ装置。

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