JP3833336B2 - Disc brake device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道用車両等に用いられるディスクブレーキ装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄道用車両等では、例えば図2に示すようなディスクブレーキ装置が各車輪毎に備えられ、車両の制動が行われる。
【0003】
図示されるように、ディスクブレーキ装置のブレーキキャリパ1は、ブラケット1A、1Bにおいて、車両本体側に固設された取り付け部8に、支持ピン9を介して回動自在に取り付けられる。この支持ピン9は、ディスクブレーキ装置のブレーキディスク3と平行に配設されたものであり、ブレーキキャリパ1はこの支持ピン9に沿って移動可能になっている。
【0004】
一方、ブレーキキャリパ1の一対のアーム2A、2Bは、車両の各車輪と一体に回転するブレーキディスク3の両側面に、先端に装着された制輪子支持部4A、4Bを回り込ませている。これらの制輪子支持部4A、4Bには、それぞれ制輪子5A、5Bが支持され、ブレーキディスク3側面を挟み込むようになっている。制輪子5A、5Bは、それぞれ平面状の摩擦面を備え、これらの摩擦面はブレーキディスク3両側面に、略平行に相対している。
【0005】
また、一方の制輪子支持部4Aには、一対のピストン6(図3参照)が図2の紙面と直角方向に並んで内蔵され、制輪子5Aはこれらのピストン6を介して支持される。これらのピストン6は、同じ側のアーム2Aに配設された油圧導入口7を通じて油圧の供給を受けて伸び出し、この結果、制輪子5Aがブレーキディスク3側に押し付けられる。この場合、ブレーキキャリパ1は支持ピン9に沿って移動できるようになっているので、結局、制輪子5A、5Bは両側からブレーキディスク3を挟み込むことになり、このとき生じる摩擦力によりブレーキディスク3が制動される。
【0006】
図3には、このようなディスクブレーキ装置の制輪子支持部4Aの断面を示す。
【0007】
図示されるように、ピストン6は制輪子支持部4Aに形成されたピストンシリンダ10に摺動自在に収容される。この場合、ピストン6とピストンシリンダ10との間にはわずかなクリアランス(隙間)が設けられるとともに、ピストンシリンダ10端部付近にはピストンシール11が介装されている。また、ピストン6は先端側に断熱板12を備え、この断熱板12に制輪子5Aが取り付けられるとともに、基端側(図3の左側)から作動油の供給を受けて伸張するようになっている。なお、ピストン6のリターン機構は図示しないが、制輪子支持部4Aに内蔵されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鉄道用車両と車輪との間には、通常、振動吸収用の硬質ゴムが介装され、例えばコーナリングなどで車両に外力が働いたときには、この硬質ゴムが縮むことで、車両が車輪に対して約1度ほど傾く。
【0009】
この場合、ディスクブレーキ装置のブレーキディスク3は車輪と一体であるのに対して、ブレーキキャリパ1は車両側に固定されているので、ブレーキキャリパ1に固定の制輪子支持部4Aは、ブレーキディスク3に対して図2の左右方向に傾き、制輪子支持部4A内では、ピストンシリンダ10とピストン6との間でこじれが生じてしまう。
【0010】
また、このこじれは、ピストン6とピストンシリンダ10間のクリアランスでは吸収しきれるものではないので、結局、制輪子5Aの摩擦面がブレーキディスク3の側面と傾いて接触することになり、これは制輪子5Aの偏摩耗の原因となる。
【0011】
さらに、この従来のディスクブレーキ装置では、制輪子5A側と制輪子支持部4Aとの間で断熱のための構造がないので、ブレーキディスク3との摩擦で高温となる制輪子5Aからの熱でブレーキキャリパ1側が高温となってしまう問題があった。
【0012】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、鉄道用車両等のディスクブレーキ装置において、制輪子を支持するピストンのこじれ防止および制輪子の偏摩耗防止ができるとともに、ブレーキキャリパの制輪子側からの断熱を図り得るものを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の各車輪と一体に回転するブレーキディスクと、このブレーキディスクの回転軸方向へ移動可能に車両側に取り付けられたブレーキキャリパとを備え、このブレーキキャリパに、前記ブレーキディスクを両側から挟み込む一対の制輪子と、これら一対の制輪子の一方を前記ブレーキディスク側に押し出すピストンと、このピストンを収容するピストンシリンダを設けたことを特徴とするディスクブレーキ装置において、前記ピストンはピストンシリンダに収容される基端側ピストンを備え、この基端側ピストンに形成した収容穴には先端側ピストンを同軸的に収容するとともに、この先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に所定の隙間を設け、前記先端側ピストンを収容穴から抜け出さないように係止する係止部材を備え、平面状に形成された前記先端側ピストンの底部と平面状に形成された前記収容穴の底面との間に、この先端側ピストンの底部と収容穴の底面との間の間隔よりも直径の小さい球を複数充填した。
【0014】
【作用】
本発明では、車両を制動するときには、ピストンの伸張作動により、ピストン側の制輪子がブレーキディスク3側に押し出されるが、ブレーキキャリパはブレーキディスクの回転軸方向に移動できるようになっているので、結局、一対の制輪子は両側からブレーキディスクを挟み込むように押圧し、このとき生じる摩擦力によりブレーキディスクと一体の車輪が制動される。
【0015】
この場合、先端側ピストンは、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球と、前記係止部材の間で軸方向の動きを規制されて保持され、制輪子を軸方向にしっかりと支持し、ディスクブレーキ装置は正しく作動する。一方、例えばコーナリング時など、車輪と車両が傾いた状態で制動がなされる場合があるが、本発明では、制輪子を支持するピストンは、ピストンシリンダ内に収容された基端側ピストンに対して、先端に制輪子を支持する先端側ピストンが、先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に設けた所定の隙間の分だけ傾転することができるので、この先端側ピストンの基端側ピストンに対する傾転に、基端側ピストンのピストンシリンダの傾転を加えた傾転によって、車輪と車両の傾きは吸収され、制輪子は常にディスクブレーキの側面と正しく平行に接触する。したがって、ピストンとピストンシリンダとの間にこじれが生じることはなく、また、制輪子とディスクブレーキ側面が傾いて接触して、制動力が弱まったり、制輪子が偏摩耗してしまうこともない。
【0016】
また、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球の間には空気の層が形成される結果、制輪子側からピストンシリンダ側への熱的な接触面積が削減されているので、制動時に制輪子がブレーキディスクとの摩擦で高温となっても、制輪子側から熱はブレーキキャリパの本体側に伝わりにくく、断熱効果が高められる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
なお、本発明は、図2に示したディスクブレーキ装置と全体構成においては概略共通しているので、以下、前述の従来例との相違する制輪子支持部4Aの構造について説明する。
【0019】
図1には、本実施形態のディスクブレーキ装置における制輪子支持部4Aの断面を示す。
【0020】
図示されるように、制輪子支持部4Aに形成されたピストンシリンダ10には、ピストンシール11を介して、ピストン20が摺動自在に収容される。このピストン20は、ピストンシリンダ10に同軸的に収容された基端側ピストン21を備え、この基端側ピストン21の先端側(図1の右側)に形成された円形断面の収容穴21Aに、先端側ピストン22が同軸的に収容されている。
【0021】
この場合、基端側ピストン21外周とピストンシリンダ10内周との間には所定のクリアランス(隙間)xが、また、先端側ピストン22外周と収容部21A内周との間には所定のクリアランスyがそれぞれ設けられる。これにより、先端側ピストン22のは、ピストンシリンダ10の中心軸に対して、これらのクリアランスxおよびyの分だけ、軸を傾けることができるようになっている。
【0022】
また、先端側ピストン22は係止部材(Cピン)23により収容穴21Aからの抜け止めがなされるとともに、先端側ピストン22の底部と収容穴21Aの底面との間には、多数の鉄製の球体(鉄球)24が充填され、先端側ピストン22はこれらの鉄球24と係止部材23との間で軸方向の位置を固定されている。なお、これらの鉄球24は、先端側ピストン22の傾転を阻害しない程度に径の小さなものとする。
【0023】
なお、制輪子5Aは、先端側ピストン22に装着された断熱板12を介して、先端側ピストン22の先端側に支持される。
【0024】
つぎに作用を説明する。
【0025】
鉄道車両を制動するときには、ブレーキ信号にしたがって油圧導入口7から導入される油圧がピストンシリンダ10に供給され、制輪子支持部4A内のピストン20がこの油圧を受けて伸張する。このピストン20によりブレーキディスク3側に押し出された制輪子5Aが、反対側の制輪子5Bとともに、ブレーキディスク3に押し付けられ、このとき生じる摩擦力により車輪が制動される。
【0026】
この場合、制輪子5Aは直接的には先端側ピストン22に支持されているが、先端側ピストン22は複数の鉄球24と係止部材23との間で軸方向の動きを規制されながら保持されているので、制輪子5Aは軸方向にしっかりと支持され、ディスクブレーキ装置のブレーキ動作は阻害されない。
【0027】
一方、先端側ピストン22はクリアランスx、yの分だけピストンシリンダ10(制輪子支持部4A)に対して傾転可能となっているので、例えばコーナリングなどで車輪側と車両側に傾きが生じ、このため、制輪子5Aが接触するブレーキディスク3と制輪子支持部4Aとの間に傾きが生じた場合でも、この傾きを先端側ピストン22の傾転が吸収する結果、先端側ピストン22に支持される制輪子5Aの摩擦面は常にディスクブレーキ3の側面と正しく平行に接触する。したがって、ピストン20とピストンシリンダ10との間にこじれが生じることはなく、また、制輪子5Aとディスクブレーキ3側面が傾いて接触して、制動力が弱まったり、制輪子5Aが偏摩耗してしまうこともない。
【0028】
また、収容穴21Aに充填された多数の鉄球24の間には空気の層が形成される結果、制輪子5A側から制輪子支持部4A側に至る熱的な接触面積が削減されているので、制動時にブレーキディスク3との摩擦で制輪子5Aが高温となったとしても、この制輪子5A側からの断熱を有効に図ることができる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、車両を制動するときには、ピストンの伸張作動により、ピストン側の制輪子がブレーキディスク3側に押し出されるが、ブレーキキャリパはブレーキディスクの回転軸方向に移動できるようになっているので、結局、一対の制輪子は両側からブレーキディスクを挟み込むように押圧し、このとき生じる摩擦力によりブレーキディスクと一体の車輪が制動される。
【0030】
この場合、先端側ピストンは、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球と、前記係止部材の間で軸方向の動きを規制されて保持され、制輪子を軸方向にしっかりと支持し、ディスクブレーキ装置は正しく作動する。一方、例えばコーナリング時など、車輪と車両が傾いた状態で制動がなされる場合があるが、本発明では、制輪子を支持するピストンは、ピストンシリンダ内に収容された基端側ピストンに対して、先端に制輪子を支持する先端側ピストンが、先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に設けた所定の隙間の分だけ傾転することができるので、この先端側ピストンの基端側ピストンに対する傾転に、基端側ピストンのピストンシリンダの傾転を加えた傾転によって、車輪と車両の傾きは吸収され、制輪子は常にディスクブレーキの側面と正しく平行に接触する。したがって、ピストンとピストンシリンダとの間にこじれが生じることはなく、また、制輪子とディスクブレーキ側面が傾いて接触して、制動力が弱まったり、制輪子が偏摩耗してしまうこともない。
【0031】
また、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球の間には空気の層が形成される結果、制輪子側からピストンシリンダ側への熱的な接触面積が削減されているので、制動時に制輪子がブレーキディスクとの摩擦で高温となっても、制輪子側から熱はブレーキキャリパの本体側に伝わりにくく、断熱効果が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】キャリパブレーキ装置を示す正面図である。
【図3】従来の制輪子支持部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ブレーキキャリパ
2A アーム
2B アーム
3 ブレーキディスク
4A 制輪子支持部
4B 制輪子支持部
5A 制輪子
5B 制輪子
7 油圧導入孔
8 取り付け部
9 支持ピン
10 ピストンシリンダ
11 ピストンシール
12 断熱板
20 ピストン
21 基端側ピストン
21A 収容部
22 先端側ピストン
23 係止部材
24 鉄球[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a disc brake device used in a railway vehicle or the like.
[0002]
[Prior art]
In a railway vehicle or the like, for example, a disc brake device as shown in FIG. 2 is provided for each wheel to brake the vehicle.
[0003]
As shown in the figure, the brake caliper 1 of the disc brake device is pivotally attached via brackets 1A and 1B to a
[0004]
On the other hand, the pair of
[0005]
In addition, a pair of pistons 6 (see FIG. 3) is built in one of the brake supporter support
[0006]
FIG. 3 shows a cross section of the control
[0007]
As shown in the drawing, the piston 6 is slidably accommodated in a
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a hard rubber for vibration absorption is usually interposed between the railway vehicle and the wheel. When an external force is applied to the vehicle by cornering, for example, the hard rubber shrinks, so that the vehicle becomes a wheel. It tilts about 1 degree.
[0009]
In this case, the
[0010]
Further, since this twist cannot be absorbed by the clearance between the piston 6 and the
[0011]
Further, in this conventional disc brake device, since there is no structure for heat insulation between the
[0012]
The present invention has been made paying attention to such a problem, and in a disc brake device for a railway vehicle or the like, it is possible to prevent the piston supporting the restrictor from being twisted and to prevent uneven wear of the restrictor. It aims at providing what can aim at the heat insulation from the control side of a caliper.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a brake disc that rotates integrally with each wheel of the vehicle, and a brake caliper that is attached to the vehicle side so as to be movable in the direction of the rotation axis of the brake disc. A disc brake device comprising: a pair of brake members sandwiched from each other; a piston that pushes one of the pair of brake members toward the brake disc side; and a piston cylinder that accommodates the piston, wherein the piston is a piston cylinder A proximal-side piston accommodated in the proximal-end piston, and a housing-side hole formed in the proximal-end piston accommodates the distal-end side piston coaxially, and a predetermined gap between the outer periphery of the distal-end side piston and the inner periphery of the accommodation hole. A locking member is provided to lock the tip end piston so that it does not come out of the receiving hole. , Between the bottom of the accommodation hole formed in the bottom of the distal-side piston formed in a planar shape and planar diameter than the distance between the bottom surface of the bottom portion and the receiving hole of the distal-side piston Filled with multiple small spheres .
[0014]
[Action]
In the present invention, when braking the vehicle, the piston side brake is pushed out to the
[0015]
In this case, the front end side piston is held in a state where the movement in the axial direction is restricted and controlled between the plurality of small balls filled between the bottom portion of the front end side piston and the bottom surface of the receiving hole and the locking member. The disc brake device operates correctly by supporting the wheel firmly in the axial direction. On the other hand, for example, during cornering, braking may be performed with the wheels and the vehicle tilted. However, in the present invention, the piston that supports the restrictor is in relation to the proximal piston accommodated in the piston cylinder. Since the front end side piston that supports the restrictor at the front end can be tilted by a predetermined gap provided between the outer periphery of the front end side piston and the inner periphery of the receiving hole, the base end side of the front end side piston By tilting the piston with the tilt of the piston cylinder of the base end side piston, the tilt of the wheel and the vehicle is absorbed, and the brake is always in contact with the side surface of the disc brake correctly and in parallel. Therefore, no twisting occurs between the piston and the piston cylinder, and the braking device and the disc brake side surface are tilted to come into contact with each other, so that the braking force is not weakened and the braking device is not unevenly worn.
[0016]
Further, an air layer is formed between the plurality of small spheres filled between the bottom portion of the piston on the front end side and the bottom surface of the receiving hole, and as a result, the thermal contact area from the restrictor side to the piston cylinder side Therefore, even when the brake becomes hot due to friction with the brake disc during braking, heat is not easily transferred from the brake to the main body side of the brake caliper, and the heat insulation effect is enhanced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
Since the present invention is generally in common with the disc brake device shown in FIG. 2 in the overall configuration, the structure of the
[0019]
FIG. 1 shows a cross section of the brake
[0020]
As shown in the drawing, the
[0021]
In this case, a predetermined clearance (gap) x is provided between the outer periphery of the base
[0022]
Further, the front
[0023]
The control wheel 5 </ b> A is supported on the distal end side of the distal
[0024]
Next, the operation will be described.
[0025]
When braking the railway vehicle, the hydraulic pressure introduced from the hydraulic pressure introduction port 7 is supplied to the
[0026]
In this case, the restrictor 5 </ b> A is directly supported by the front
[0027]
On the other hand, since the
[0028]
In addition, as a result of the formation of an air layer between the
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, when braking the vehicle, the piston-side brake is pushed out toward the
[0030]
In this case, the front end side piston is held in a state where the movement in the axial direction is restricted and controlled between the plurality of small balls filled between the bottom portion of the front end side piston and the bottom surface of the receiving hole and the locking member. The disc brake device operates correctly by supporting the wheel firmly in the axial direction. On the other hand, for example, during cornering, braking may be performed with the wheels and the vehicle tilted. However, in the present invention, the piston that supports the restrictor is in relation to the proximal piston accommodated in the piston cylinder. Since the front end side piston that supports the restrictor at the front end can be tilted by a predetermined gap provided between the outer periphery of the front end side piston and the inner periphery of the receiving hole, the base end side of the front end side piston By tilting the piston with the tilt of the piston cylinder of the base end side piston, the tilt of the wheel and the vehicle is absorbed, and the brake is always in contact with the side surface of the disc brake correctly and in parallel. Therefore, no twisting occurs between the piston and the piston cylinder, and the braking device and the disc brake side surface are tilted to come into contact with each other, so that the braking force is not weakened and the braking device is not unevenly worn.
[0031]
Further, an air layer is formed between the plurality of small spheres filled between the bottom portion of the piston on the front end side and the bottom surface of the receiving hole, and as a result, the thermal contact area from the restrictor side to the piston cylinder side Therefore, even when the brake becomes hot due to friction with the brake disc during braking, heat is not easily transferred from the brake to the main body side of the brake caliper, and the heat insulation effect is enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a caliper brake device.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional restrictor support portion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
このブレーキディスクの回転軸方向へ移動可能に車両側に取り付けられたブレーキキャリパとを備え、
このブレーキキャリパに、前記ブレーキディスクを両側から挟み込む一対の制輪子と、これら一対の制輪子の一方を前記ブレーキディスク側に押し出すピストンと、このピストンを収容するピストンシリンダを設けたことを特徴とするディスクブレーキ装置において、
前記ピストンはピストンシリンダに収容される基端側ピストンを備え、この基端側ピストンに形成した収容穴には先端側ピストンを同軸的に収容するとともに、この先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に所定の隙間を設け、前記先端側ピストンを収容穴から抜け出さないように係止する係止部材を備え、平面状に形成された前記先端側ピストンの底部と平面状に形成された前記収容穴の底面との間に、この先端側ピストンの底部と収容穴の底面との間の間隔よりも直径の小さい球を複数充填したことを特徴とするディスクブレーキ装置。A brake disc that rotates integrally with each wheel of the vehicle;
A brake caliper attached to the vehicle side so as to be movable in the direction of the rotation axis of the brake disc,
The brake caliper is provided with a pair of restrictors that sandwich the brake disc from both sides, a piston that pushes one of the pair of restrictors toward the brake disc, and a piston cylinder that accommodates the piston. In the disc brake device,
The piston includes a proximal-side piston accommodated in a piston cylinder, and the distal-side piston is coaxially accommodated in an accommodation hole formed in the proximal-end piston, and the distal-end piston outer circumference and the accommodation hole inner circumference It provided a predetermined gap between the, comprising a locking member for locking so as not come off the tip side piston from the accommodation hole formed in the bottom portion of the distal-side piston formed in a planar shape and plane the A disc brake device characterized in that a plurality of spheres having a diameter smaller than the distance between the bottom portion of the tip side piston and the bottom surface of the housing hole are filled between the bottom surface of the housing hole .
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