JP2959569B1 - 鉄道用キャリパブレーキ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 本発明は、裏板の熱膨張によるピストンを倒
す作用を極力小さくし、ピストンによるカジレや角シー
ルからの液漏れを防せいだ上、片持ちピンと切り欠溝の
衝突打音と該部が潰されることや裏板の伸縮による不具
合を解消する。 【解決手段】 ディスクロータの両側に一対のライニン
グ２を配置し、前記ディスクロータを跨ぐキャリパ１に
液圧シリンダ部１ｂを設け、液圧シリンダ部１ｂに供給
される液圧にて、一対のライニング２を介してディスク
ロータに制動力を発生させる形式のキャリパブレーキに
おいて、ディスクロータのラジアル方向に対するライニ
ング２の裏板の略中央位置の外周と内周の２個所にＵ字
状の切り欠溝３ａ設け、トルク受け部１ｃに固定される
片持ちピン５に係合させてライニング２を支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道用キャリパブ
レーキのライニング支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両用キャリパブレーキのライニン
グは、自動車用のものに比較し摩擦材の摺動面積が数倍
のものもあり、必然的にライニングの裏板は横長の長方
形に形成され、両端にトルク受け部を設けるのが一般的
である。図５に、その代表的なライニングの支持構造を
示す。

【０００３】図５は、鉄道用キャリパブレーキ１００が
車両台車枠Ａに取付けられている状態の側面図である。
鉄道用キャリパブレーキ１００は、鉄車輪Ｄの両側面に
固定されているディスクロータ（図示なし）を挟んで跨
ぐブリッジ部１００ａと、ライニング１０１をディスク
ロータに押圧する液圧シリンダ部１００ｂと、ライニン
グ１０１を支持すると共に制動トルクを受けるトルク受
け部１００ｃから成る。ライニング１０１は、両端のＵ
字状の切り欠溝１０１ａをトルクメンバー１０４と一体
化している片持ちピン１０３に係合させて支持されてい
る。

【０００４】トルクメンバー１０４をトルク受け部１０
０ｃに固定する取付けボルト１０５は、走行中の弛みを
防ぐため頭部を貫く絡め線又は舌付き座金によって弛み
止めが施される。ライニング１０１の交換の際には、車
両を整備基地のピット上に移送し「地の側」の取付けボ
ルト１０５の弛み止めを解除し、自重で落下してくるラ
イニング１０１に注意しながら取付けボルト１０５を弛
めて、「地の側」にライニング１０１を外す。

【０００５】車両走行中の運動のエネルギーを制動によ
って熱エネルギーに変換してディスクロータに吸収させ
る際、ライニング１０１の裏板も輻射熱を受け熱膨張す
る。自動車用に比べ鉄道用のキャリパブレーキは、両端
の片持ちピン１０３のスパンＬが長いので、Ｕ字状の切
り欠溝１０１ａの設けられている裏板の寸法変化も大き
くなる。図５の様に、裏板の熱膨張時にも両端の片持ち
ピン１０３と干渉しないようにするためには、片持ちピ
ン１０３と切り欠溝１０１ａの間に予めギャップを付与
する必要がある。

【０００６】ところが、このギャップが存在すると、制
動毎に片持ちピン１０３と切り欠溝１０１ａが衝突し、
打音の発生と共に該部が潰され、次第にギャップが広が
る不具合を招く。この問題を解消するため、特開昭５３
−１１５４６７号公報では図６のように、ライニング２
００の裏板２０１の一方に通し穴２０２を設けて片持ち
ピン１０３ａを挿入し、他方には切り欠溝１０１ａが設
けられる。この態様は、他方の片持ちピン１０３ｂでは
制動トルクは受けずに偶力のみ受ける構造のため、熱膨
張による裏板２００の伸縮に起因する他方の切り欠溝１
０１ａと片持ちピン１０３ｂの衝突による不具合を解消
するものである。

【０００７】しかし、図６の様な裏板の形状にすると、
ディスクロータの両側に配置するライニング２００に左
右勝手を用意する必要がある。特開平８−３２６７９８
号公報には、図７に示すような左右勝手不要のライニン
グ３００を用いる支持構造が提案されている。ライニン
グ３００の裏板３０１の一方に通し穴３０２を設けて片
持ちピン１０３ａを挿入する形態は図６と同様である
が、他方の通し穴３０２は使用しないで、裏板３０１の
上下両側面に偶力受け部３０３ａ、３０３ｂを摺動自在
に当接させ、制動トルクは受けずに偶力のみ受ける構造
として、裏板３０１の伸縮による不具合を解消するもの
である。Ｍは、伸縮代である。

【０００８】参考までに、通し穴３０２間のスパンＬを
３００ｍｍとし、材質を自動車構造用熱間圧延鋼板（Ｓ
ＡＰＨ）から成る厚さ６ｍｍの裏板３００を用い、制動
中の裏板３０１の到達温度を８００℃とした場合、Ｍ
は、２．６ｍｍ以上必要であることが実測されている。
最近の鉄道車両の牽引車は、ほとんど電動車であり制動
は、高速領域の回生ブレーキと低速領域の機械ブレーキ
の２系統になっている。上記の様な状況は、回生ブレー
キが失効し２００ｋｍ／ｈ以上の高速から機械ブレーキ
だけで非常停止すれば、容易に到達する温度である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の図６のよう
に構成して、片持ちピンと切り欠溝の衝突打音と該部が
潰されることを解消し、図７のように構成して、裏板の
伸縮による不具合を解消しても、後述するように裏板が
制動時に伸びることによるピストン先端の倒れを防ぐこ
とはできない。

【００１０】図８に、ライニング３００に接しているピ
ストン４０１を含む液圧シリンダ部１００ｂの代表的な
断面図を示す。シリンダ室４０２にはピストン４０１が
摺動自在に収納され、別途設ける液圧発生源から供給さ
れる液圧は、角シール４０３により密封されている。ピ
ストン４０１の開放端には、鋼球４０４を収納する凹所
４０５が設けられ、鋼球４０４を抱くボールリティーナ
４０６が挿入される。ボールリティーナ４０６の窪み４
０６ａには、裏板３０１からの輻射熱を遮断するフェノ
ール樹脂等から成る断熱体４０７が圧入されている。

【００１１】４０８は、ピストン４０１及び鋼球４０４
周辺の防塵のための耐熱ゴムから成るブーツである。凹
所４０５の内周面とボールリティーナ４０６の外周面と
の間には、鋼球４０４の球面に沿ってボールリティーナ
４０６が揺動する隙間が設けてある。そして、４０９
は、その隙間を埋めるＯ−リングであり、凹所４０５に
はグリース等の潤滑剤を封入するのが好ましい。

【００１２】この様に、制動初期のピストン４０１の中
心と裏板３０１の当接位置が多少ずれても、ボールリテ
ィーナ４０６が揺動することで、ピストン４０１を倒そ
うとする力は吸収されるが、非常ブレーキの際には許容
値を超すことがある。本発明は、ピストン４０１の倒れ
を極力小さくしシリンダ室４０２のピストン４０１によ
るカジレや角シール４０３からの液漏れを防せぎ、片持
ちピンと切り欠溝の衝突打音と該部が潰されることや裏
板の伸縮による不具合を解消する、鉄道用キャリパブレ
ーキのライニング支持構造を提案する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ディスクロータの両側に
一対のライニングを配置し、ディスクロータを跨ぐキャ
リパに液圧シリンダ部を設け、液圧シリンダ部に供給さ
れる液圧にて、一対のライニングを介してディスクロー
タに制動力を発生させる形式のキャリパブレーキにおい
て、ディスクロータのラジアル方向に対するライニング
の裏板の略中央位置の外周と内周の２個所にＵ字状の切
り欠溝を設け、キャリパのトルク受け部に固定される片
持ちピンに係合させてライニングを支持する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を具体化した好適
の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１は、鉄道
用キャリパブレーキ１が車両台車枠Ａに取付けられてい
る状態の側面図である。鉄道用キャリパブレーキ１は、
鉄車輪Ｄの両側面に固定されているディスクロータ（図
示なし）を挟んで跨ぐブリッジ部１ａと、ライニング２
をディスクロータに押圧する液圧シリンダ部１ｂと、ラ
イニング２を支持すると共に制動トルクを受けるトルク
受け部１ｃから成る。

【００１５】２個所の液圧シリンダ部１ｂに供給される
液圧にて発生する制動力Ｆは、鉄車輪Ｄが矢印Ｒの如く
反時計廻りに回転していると仮定して、ディスクロータ
の接線方向にライニング２を移動しようとする接線力ｆ
１とラジアル方向に移動させようとする偶力ｆ２の合成
されたものである。この制動力は、裏板３の略中央の外
周と内周の２個所にＵ字状の切り欠溝３ａを設けて、片
持ちピン５に係合して受け止める。接線力ｆ１は、最終
的に主としてトルク受け部１ｃの段差１ｃ′で、偶力ｆ
２は、固定ボルト１０の張力によって受け止める。片持
ちピン５は、片持ちピンベース５ａと一体となっていて
絡げ線９にて弛み止めを施工した固定ボルト１０にてト
ルク受け部１ｃに固定される。

【００１６】図２は、ライニング２の単品の図面であ
り、（ａ）は、鉄車輪Ｄ側から見た正面図、（ｂ）は側
面図である。ライニング２の裏板３に設けられる切り欠
溝３ａ部分は、制動時の接線力と偶力を受けるため補強
されると共に、摩擦材セグメント４が損耗しても片持ピ
ン５との係合が維持される厚さに設定され、摩擦材セグ
メント４を接着又はリベッティングにて固定する部分よ
り肉厚となっている。裏板３の肉厚部は一体に形成して
もよいし、別途用意する部材を熔接又はリベッティング
により補強してもよい。

【００１７】図３に、片持ピン５の立体図を示す。熱処
理により表面硬度を高くした炭素鋼から成る片持ピン５
は、鋳造成形された片持ちピンベース５ａに圧入され一
体化される。片持ちピンベース５ａの側面５ｂは、主と
して接線力を受けるためトルク受け部１ｃの段差１ｃ′
に当接する。

【００１８】ライニング２を交換する際には、図４に示
すようにブリッジ部１ａの窓部１ｄの空間の方に一方の
片持ちピン５を外し、続いて、ライニング２を一点鎖線
に示すように横にずらして、「地の側」に降ろせばよ
い。

【００１９】従来のライニングの支持構造を示す図５に
おける両端の片持ちピン１０３のスパンＬを３００ｍｍ
とした場合、本発明のライニング２の平面図である図２
（ａ）切り欠溝３ａの差渡し寸法Ｂは、５０ｍｍ前後と
することは可能である。非常ブレーキのもとに熱膨張す
る裏板３の伸縮代は、線膨張係数を同一とするなら、１
／６の０．４５ｍｍ程度に減少する。

【００２０】さらに、２個所の液圧シリンダ１ｂの間隔
Ｎを２００ｍｍとし、熱膨張による裏板３の伸びが２個
所の片持ちピン５の中央位置での支持から２分されて両
端に伸びると仮定するなら、図８に示す制動初期のピス
トン４０１の中心と裏板３０１の当接位置の非常ブレー
キの際のずれｘは、Ｎ；２個所の液圧シリンダ１ｂの間
隔、Ｍ；非常ブレーキの際の裏板３の伸び代、Ｌ；図５
の片持ちピン１０３のスパンとすれば、 ｘ＝（Ｎ×Ｍ／Ｌ）×１／２＝（２００×２．６／３０
０）×１／２＝０．８７ｍｍ となる。この程度の当接位置のずれは、図８に示す液圧
シリンダ部１ｂの構造により吸収可能である。

【００２１】

【発明の効果】従来技術におけるライニングは、横長の
裏板の両端にＵ字状の切り欠溝を設け、該部に片持ちピ
ンを係合させて支持されていたので、非常ブレーキの如
く大量に熱エネルギーを吸収する時には、裏板が熱膨張
するため予め係合部分に間隙を設ける必要があった。本
発明は、該係合部分をディスクロータのラジアル方向に
対するライニングの裏板の略中央位置の外周と内周の２
個所に設けることで、裏板の熱膨張による伸び代を極小
にし、片持ちピンと切り欠溝の衝突打音と該部が潰され
ることを防ぎ、ピストン当接部における裏板の伸びがピ
ストンを倒そうとする作用を約半減することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉄道用キャリパブレーキ１が車両台車
枠に取付けられている状態の側面図である。

【図２】本発明のライニング２の単品の図面であり、
（ａ）は、鉄車輪Ｄ側から見た正面図、（ｂ）は側面図
である。

【図３】本発明の片持ちピンの立体図である。

【図４】本発明のライニング交換方法を示す説明図であ
る。

【図５】従来技術の鉄道用キャリパブレーキ１が車両台
車枠に取付けられている状態の側面図である。

【図６】従来技術の左右勝手が必要となるライニングの
支持を示す実施例である。

【図７】従来技術の左右勝手が不必要となるライニング
の支持を示す実施例である。

【図８】従来技術の液圧シリンダの代表的な断面図であ
る。

【符号の説明】

１；鉄道用キャリパブレーキ １ａ；ブリッジ部 １ｂ；液圧シリンダ部 １ｃ；トルク受け部 １ｃ’；段差 １ｄ；窓部 ２；ライニング ３；裏板 ３ａ；切り欠溝 ５；片持ちピン ５ａ；片持ちピンベース ９；絡げ線 １０；固定ボルト

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクロータの両側に一対のライニン
   グを配置し、前記ディスクロータを跨ぐキャリパに液圧
   シリンダ部を設け、前記液圧シリンダ部に供給される液
   圧にて、一対の前記ライニングを介して前記ディスクロ
   ータに制動力を発生させる形式のキャリパブレーキにお
   いて、前記ディスクロータのラジアル方向に対する前記
   ライニングの裏板の略中央位置の外周と内周の２個所に
   Ｕ字状の切り欠溝設け、前記キャリパのトルク受け部に
   固定される片持ちピンに係合させて前記ライニングを支
   持したことを特徴とする鉄道用キャリパブレーキ。