JP4259440B2 - Disc brakes for railway vehicles - Google Patents
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この発明は、鉄道車両に装備されるディスクブレーキ(キャリパブレーキ)、詳しくは、除圧時にパッドを引き戻すリトラクション機構を設けて引きずり低減の効果を高めたディスクブレーキに関する。 The present invention relates to a disc brake (caliper brake) installed in a railway vehicle, and more particularly, to a disc brake having a drag reduction effect by providing a retraction mechanism that pulls back a pad when pressure is released.
車両用ディスクブレーキは、非制動時にパッドがディスクに接触するといわゆる引きずりの問題が発生して、車両の動力性能が低下し、パッドの摩耗も促進される。そこで、制動の解除に伴ってブレーキピストンを強制的に一定量引き戻すリトラクション機構を設けて引きずりを防止する方法が採られる(下記特許文献1の第1図参照)。
In the vehicular disc brake, when the pad comes into contact with the disc during non-braking, a so-called drag problem occurs, the power performance of the vehicle decreases, and the wear of the pad is promoted. Therefore, a method of preventing a drag by providing a retraction mechanism for forcibly pulling back the brake piston by a certain amount when the brake is released is employed (see FIG. 1 of
特許文献1が開示しているリトラクション機構は、ブレーキピストンの外周に弾性体によって復帰方向に付勢された第2ピストンを嵌めており、その第2ピストンが加圧時(制動時)に制動用の流体圧を受けて一定量前進する。この第2ピストンは、除圧時に弾性体の力で元の位置に復帰し、このときに第2ピストンの内側に適度の摺動抵抗をもって挿入されているブレーキピストンを一緒に引き戻す。このために、パッドがディスクにきつく押し付けられることがなくなって引きずりが抑制される。
In the retraction mechanism disclosed in
しかしながら、ブレーキピストンのみを引き戻す従来のリトラクション機構では、パッドが押圧位置に残るため、鉄道車両用ディスクブレーキは特に、引きずりの抑制が不十分になる。キャリパが車体に、ディスクが台車にそれぞれ取り付けられる鉄道車両用ディスクブレーキは、パッドがディスクに押圧された状態で車体が振れてキャリパとディスクがディスク軸方向に相対移動することがある。その結果、ブレーキピストンが、パッドがディスクに押圧された状態のまま、既に非制動時の位置に復帰してしまい、非制動時にもブレーキピストンがパッドに接触してパッドがディスクに押し付けられる状況が発生する。 However, in the conventional retraction mechanism that pulls back only the brake piston, the pad remains in the pressed position, so that the railcar disc brake is particularly insufficient in suppressing dragging. In a railway vehicle disc brake in which the caliper is attached to the vehicle body and the disc is attached to the carriage, the vehicle body may be shaken while the pad is pressed against the disc, and the caliper and the disc may move relative to each other in the disc axial direction. As a result, the brake piston has already returned to the non-braking position while the pad is pressed against the disc, and the brake piston contacts the pad and the pad is pressed against the disc even during non-braking. appear.
そこで、対策として図6のリトラクション機構を考えた。このリトラクション機構は、従来技術を応用したものであって、キャリパ1にリトラクタロッド7をディスク軸方向スライド可能に挿入し、このリトラクタロッド7の内側にリトラクタピン8を挿入し、リトラクタロッド7の内部に設けたリトラクタブッシュ9をリトラクタピン8の外周に嵌め、リトラクタスプリング10でリトラクタピン8を戻り方向に付勢する。また、リトラクタロッド7にガイドプレート4を連結し、そのガイドプレート4をパッド5に連結する。
Therefore, the retraction mechanism of FIG. 6 was considered as a countermeasure. This retraction mechanism is an application of the prior art, in which a
この図6のリトラクション機構は、流体圧がシリンダ2に導入されてブレーキピストン3が押し出されると、ガイドプレート4を介して伝わる力でリトラクタロッド7が前進し、このとき、リトラクタピン8も、リトラクタブッシュ9によるピン拘束力がリトラクタスプリング10の力に勝っているためにリトラクタスプリング10を圧縮させながらディスク6側に一定量移動する。
In the retraction mechanism of FIG. 6, when the fluid pressure is introduced into the
また、除圧時は、リトラクタスプリング10の復元力でリトラクタピン8を介してリトラクタロッド7が引き戻され、それに伴ってパッド5も引き戻される。
At the time of pressure removal, the
さらに、加圧時のパッド移動量がリトラクタピン8の移動量よりも大きくなるとリトラクタロッド7とリトラクタピン8との間に移動量の差を吸収する相対移動が起こり、従って、キャリパ1とディスク6の相対位置が変動しなければリトラクション機構による戻し量が常時一定に保たれることになる。ところが、鉄道車両用ディスクブレーキでは、上述したようにキャリパとディスクのディスク軸方向相対移動が起こる。その相対移動が加圧状態下で起こるとガイドプレート4に引き動かされているリトラクタロッド7とリトラクタピン8が押し戻されてリトラクタスプリング10が復元状態になり、除圧されたときにリトラクタロッド7を引き戻す力が失われてしまう。これが原因でパッドが復帰せず、引きずりが発生する。
この発明は、キャリパとディスクの軸方向相対移動が加圧状態下で起こっても、除圧時にパッドを引き戻す力が失われない信頼性の高いリトラクション機構を設けて引きずり防止の効果を高めた鉄道車両用ディスクブレーキを提供することを課題としている。 This invention provides a highly reliable retraction mechanism that does not lose the force of pulling back the pad when the pressure is released even if the axial relative movement of the caliper and the disk occurs under pressure. It is an object to provide a disk brake for a railway vehicle.
上記の課題を決するため、この発明においては、流体圧を駆動力にしてキャリパに対して定量前進可能に、かつ、定量前進端から後退可能に組み付けられたリトラクタホルダと、リトラクタホルダに対して所定の摺動抵抗をもってディスク軸方向相対移動可能に組み付けられたリトラクタロッドと、前記リトラクタホルダを前進端から後退させるリトラクタ手段とを有し、ブレーキピストンで押圧してディスクに摺接させるパッドに前記リトラクタロッドを連結して構成されるリトラクション機構を備えた鉄道車両用ディスクブレーキを提供する。 In order to determine the above-described problems, in the present invention, a retractor holder assembled to be able to advance quantitatively with respect to the caliper by using fluid pressure as a driving force and to be retractable from a fixed advancement end, and a predetermined amount with respect to the retractor holder. A retractor rod assembled so as to be relatively movable in the axial direction of the disk with a sliding resistance, and retractor means for retracting the retractor holder from the forward end, and the retractor on the pad that is pressed by a brake piston and slidably contacts the disk Provided is a railway vehicle disc brake including a retraction mechanism configured by connecting rods.
リトラクタホルダは、流体圧で作動して定量前進する補助ピストンを設け、その補助ピストンをリトラクタホルダに連結し、この補助ピストンの推進力で前進させるものと、流体圧を受けて作動するピストンを別途設けてそのピストンで構成するものが考えられ、そのどちらを採用してもよい。 The retractor holder is provided with an auxiliary piston that operates by fluid pressure and moves forward by a fixed amount. The auxiliary piston is connected to the retractor holder and moved forward by the driving force of this auxiliary piston, and a piston that operates by receiving fluid pressure is separately provided. It is possible to use a piston provided by the piston, and either of them may be adopted.
また、この発明で採用するリトラクション機構は、リトラクタロッドをブレーキピストンから独立した位置に設けてパッドに連結し、ブレーキピストンはパッドに対して非連結としたものが好ましいが、ブレーキピストンがリトラクタロッドを兼用し、このブレーキピストンがパッドに連結されるものも考えられる。 In the retraction mechanism employed in the present invention, it is preferable that the retractor rod is provided at a position independent of the brake piston and connected to the pad, and the brake piston is not connected to the pad. The brake piston may be connected to the pad.
この発明で採用したリトラクション機構は、流体圧を駆動力にして作動するリトラクタホルダが加圧時に一定量前進して弾性体を圧縮する。また、パッドに連結したリトラクタロッドは、リトラクタホルダに対して所定の摺動抵抗をもってディスク軸方向に相対移動可能であり、キャリパとディスクの軸方向相対移動が加圧状態下で起こるとこのリトラクタロッドがリトラクタホルダに対して滑りを生じてリトラクタロッドのみが押し戻される。 In the retraction mechanism employed in the present invention, a retractor holder that operates using fluid pressure as a driving force advances a certain amount when compressed to compress the elastic body. The retractor rod connected to the pad can move relative to the retractor holder in the axial direction of the disk with a predetermined sliding resistance. When the relative movement of the caliper and the disk occurs under pressure, the retractor rod Slips with respect to the retractor holder and only the retractor rod is pushed back.
そのために、弾性体の圧縮状態が維持され、除圧時にその弾性体の弾性復元力でリトラクタロッドが確実に戻されてパッドを強制的に一定量引き戻す。これにより、非制動時の引きずりが防止され、車両の動力性能の向上、パッドの摩耗抑制の目的が達成される。 Therefore, the compressed state of the elastic body is maintained, and when the pressure is released, the retractor rod is reliably returned by the elastic restoring force of the elastic body and the pad is forcibly pulled back by a certain amount. Thereby, dragging during non-braking is prevented, and the purpose of improving the power performance of the vehicle and suppressing the wear of the pad is achieved.
以下、この発明の実施形態を添付図面の図1乃至図5に基づいて説明する。図1(a)、(b)はこの発明のディスクブレーキの全体構成を、図2はキャリパ1に設けられるパッド押圧機構とリトラクション機構の詳細(片側のみを開示)をそれぞれ示している。このディスクブレーキは、ディスクを跨ぐキャリパ1、このキャリパ1のシリンダ2に挿入されたブレーキピストン3、ガイドプレート4、摩擦材5aと裏板5bとからなるパッド5、対向配置のパッド5、5で挟みつけるディスク6及び対向一対のトルク受け11、11を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5 of the accompanying drawings. FIGS. 1A and 1B show the overall configuration of the disc brake of the present invention, and FIG. 2 shows details of the pad pressing mechanism and the retraction mechanism provided on the caliper 1 (only one side is disclosed). The disc brake includes a
キャリパ1は、図1(a)に示す姿勢、すなわち、対のトルク受け11、11が天の側と地の側に配置される向きにして車体に取り付けられ、ディスク6は台車側に設けられる(図1はそのディスク6を車輪20に装着している)。また、ガイドプレート4は、パッド5の裏板5bに着脱自在に連結される。
The
例示のディスクブレーキには、さらに、ブレーキピストン3と一緒にパッド5も復帰させるリトラクション機構12が設けられている。そのリトラクション機構12は、リトラクタロッド7、リトラクタスプリング10、リトラクタホルダ13、ピストンホルダ14、及びリトラクタプレート15を用いて構成されている。
The illustrated disc brake is further provided with a
リトラクタホルダ13は、キャリパ1に設けたディスク軸方向の穴16にスライド自在に組み込んでおり、リトラクタスプリング10で復帰方向に付勢したこのリトラクタホルダ13の内側にリトラクタロッド7を所定の摺動抵抗を与えてディスク軸方向相対移動可能に挿入し、そのリトラクタロッド7の先端をガイドプレート4に連結している。リトラクタロッド7の摺動抵抗は、ここではリトラクタホルダ13との間にOリング17を介在して与えたが、Oリング以外の部材、例えば、コイリングブッシュなどを使用して与えることもできる。
The
なお、例示のディスクブレーキでは、リトラクタスプリング10を用いたが、リトラクタ手段は、リトラクタホルダを復帰方向に付勢する機能を有するものであればよく、スプリング以外の弾性体や、油圧、空圧などの流体圧によるものであってもよい。
In the illustrated disc brake, the
ピストンホルダ14は、シリンダ2に挿入した円環状のピストンで構成しており、シリンダ2に導入された制動用の流体圧を背面に受けて定量L前進する。このピストンホルダ14の内側にブレーキピストン3を挿入し、また、このピストンホルダ14にリトラクタプレート15を介してリトラクタホルダ13を連結している。図中18、19は、シリンダ2とピストンホルダ14との間、及びピストンホルダ14とブレーキピストン3との間に配置されるシールである。
The
このように構成した例示のディスクブレーキは、シリンダ2に導入される流体圧を受けてブレーキピストン3が前進し、ガイドプレート4経由でパッド5を押圧する。また、ピストンホルダ14もシリンダ2内の流体圧を受けてリトラクタスプリング10を圧縮しながらキャリパ1に規制される位置まで前進し、リトラクタプレート15を介して機械的に連結されているリトラクタホルダ13を一緒に引き動かす。このとき、リトラクタロッド7もガイドプレート4に引き動かされて同時に前進し、この状態でパッド5がディスク6に押し当てられて制動がなされる。また、この後に除圧されると、リトラクタスプリング10が弾性復元し、リトラクタホルダ13とこれに連結されているピストンホルダ14が元の位置に引き戻される。
In the example disc brake configured as described above, the
この引き戻しは、加圧状態でキャリパ1の片側がディスク6に接近し、その後に除圧される場合にも確実になされる。加圧状態でキャリパ1の片側がディスク6に接近すると、接近する側のキャリパに組み込まれているリトラクタロッド7が押し戻される。このとき、ピストンホルダ14はシリンダ2内の流体圧を受けて前進位置に保持され、そのために、リトラクタロッド7がリトラクタホルダ13内で滑りを生じて押し戻され、リトラクタホルダ13は前進位置に保持されたままになる。これによりリトラクタスプリング10の圧縮状態が維持され、そのスプリングの力で除圧時にパッド5の引き戻しがなされる。
This pull-back is performed reliably even when one side of the
なお、パッド5が摩耗すると加圧時にリトラクタホルダ13とリトラクタロッド7との間に摩耗量相当分の滑りが発生する。また、除圧時のリトラクタロッド7の復帰量はピストンホルダ14のストロークによって定まり、パッド5の復帰量と次回加圧時のストロークも常時一定する。
When the
この発明のディスクブレーキに採用するリトラクション機構は、リトラクタホルダ13とピトンスホルダ14を復帰させるリトラクタスプリング10を、図3に示すように、ピストンホルダ14とキャリパ1との間に設けてもよい。また、図4に示すように、シリンダ2に連通する副シリンダ21をキャリパ1に設けてそこにリトラクタホルダ13を挿入し、このリトラクタホルダ13をピストンとして機能させて制動用の流体圧で一定量前進させるようにしてもよく、この構造は、ピストンホルダ14とリトラクタプレート15を必要としない。
In the retraction mechanism employed in the disc brake of the present invention, a
このほか、ブレーキピストン3がこじられてダメージを受ける心配がなければ、そのブレーキピストン3を図5に示すようにガイドプレート4に機械的に連結してリトラクタロッドとして兼用する構造にしてもよい。加圧状態でキャリパ1の片側がディスク6に接近すると、接近する側のキャリパに組み込まれているブレーキピストン3が前進位置に保持されるピストンホルダ14に対して滑りを生じて押し戻され、これによってリトラクタスプリング10の圧縮状態が維持される。従って、リトラクタホルダと専用のリトラクタロッドとリトラクタプレートを省いた図5の構造でも、この発明の効果を生じさせることができる。
In addition, if there is no worry that the
1 キャリパ
2 シリンダ
3 ブレーキピストン
4 ガイドプレート
5 パッド
5a 摩擦材
5b 裏板
6 ディスク
7 リトラクタロッド
10 リトラクタスプリング
11 トルク受け
12 リトラクション機構
13 リトラクタホルダ
14 ピストンホルダ
15 リトラクタプレート
16 穴
17 Oリング
18、19 シール
20 車輪
21 副シリンダ
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