JP4721984B2 - 鉄道車両用キャリパブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の台車に締結される枠体と、枠体に設けられた２本のピンを介して摺動可能に支持されるキャリパ本体とを備える鉄道車両用キャリパブレーキ装置の改良に関するものである。

従来、この種の鉄道車両用キャリパブレーキ装置として、図３〜図５に示すものがある（特許文献１参照）。

これについて説明すると、図３、図４に示すように、鉄道車両用キャリパブレーキ装置１は、車両の台車上に固定される支持枠２０と、支持枠２０に設けられた上下部支持ピン３０，３２を介して支持されるキャリパ本体１０を備える。支持枠２０は、その下面側に設けられる溝２２を介して車両の台車上に固定される。図３〜図５において、Ｘ軸が略水平横方向、Ｙ軸が略鉛直方向、Ｚ軸が略水平前後方向に延びるものとして説明する。

キャリパ本体１０は、車輪５のディスクロータに跨るようにして延びる第一、第二キャリパアーム部１２，１４を備え、第一キャリパアーム部１２には２個の油圧ピストン４０が設けられるとともに、この第一キャリパアーム部１２にはブレーキ隙間を自動的に調整するブレーキ隙間アジャスタ５０が設けられる。

第一キャリパアーム部１２には上アンカブロック６０と下アンカブロック８０を介して制輪子７０が支持される。上アンカブロック６０は、アンカボルト６２を介して第一キャリパアーム部１２の上端部に締結される。上アンカブロック６０は、アンカピン６４を介して制輪子７０の上端部を受ける。下アンカブロック８０は、アンカボルト８２を介して第一キャリパアーム部１２の下端部に締結される。下アンカブロック８０は、アンカピン８４を介して制輪子７０の下端部を受ける。

第二キャリパアーム部１４には同様に上アンカブロック６０ａと下アンカブロック等を介して制輪子７０が支持される。

鉄道用キャリパブレーキ装置１は、ブレーキキャリパ本体１０の第一キャリパアーム部１２側のみに制輪子７０を押圧するための油圧ピストン４０が設けられるが、第二キャリパアーム部１４には制輪子７０を押圧するための油圧ピストンが設けられない。そのため、キャリパ本体１０は上下部支持ピン３０，３２によってＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持されている。

ブレーキ作動時、油圧ピストン４０に導かれる作動油圧が高まり、油圧ピストン４０が第一キャリパアーム部１２から押し出されることによりブレーキ隙間がなくなって制輪子７０がディスクロータに当接すると、その反力を受けて第一キャリパアーム部１２が車輪５から離れる方向に移動し、第二キャリパアーム部１４が車輪５に近づくことにより第二キャリパアーム部１４の制輪子７０がディスクロータ６に押圧され、第一、第二キャリパアーム部１２，１４がディスクロータを挟持して車輪５の回転が制動される。

ブレーキ解除時、油圧ピストン４０に導かれる作動油圧が低下し、制輪子７０は戻しバネの付勢力によって油圧ピストン４０が引き込まれ、制輪子７０がディスクロータから離れる。

図４に示すように、キャリパ本体１０は第一、第二ブラケット部１２ａ，１４ａを有し、この第一、第二ブラケット部１２ａ，１４ａに上部支持ピン３０の両端部がゴム製のブッシュ１２２，１２４を介して支持される。

図５に示すように、第一、第二ブラケット部１２ａ，１４ａと支持枠２０との間にはゴム製のブーツ１３０が介装され、上部支持ピン３０の露出部がダストから保護される。

上部支持ピン３０は支持枠２０を貫通し、支持枠２０と上部支持ピン３０の間に球面ベアリング１００が介装されるとともに、ベアリング１００の片側にゴムブッシュ２１０が介装される。このゴムブッシュ２１０はその外周部が支持枠２０の穴２２４内に嵌合して固定される。

球面ベアリング１００はそのアウタレース（外輪）が支持枠２０の穴２２２内にスナップリング１０２を介して固定される一方、そのインナレース（内輪）１０６に対して上部支持ピン３０が摺動可能に嵌合する。

これにより、ベアリング１００は、支持枠２０に対してキャリパ本体１０を矢印Ａ方向と図４に矢印Ｔで示す方向に揺動可能に支持し、台車に対する車輪５の揺動に追従するとともに、支持枠２０に対してキャリパ本体１０を上部支持ピン３０のＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持する。

ところで、油圧ピストン４０、ブレーキ隙間アジャスタ５０等が設けられている第一キャリパアーム部１２はこれらが設けられない第二キャリパアーム部１４よりも重いため、ベアリング１００の中心線Ｇ2を車輪５の幅方向中心線Ｇ1上に配置した場合、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して図５に矢印Ａで示す方向にＺ軸まわりに回動し、車輪５のディスクロータに対して制輪子７０のライニングが当接してライニングの偏摩耗が生じる。この場合、重量の重い第一キャリパアーム部１２に取り付けられたライニングはその下端部がディスクロータに当接する一方、重量の軽い第二キャリパアーム部１４に取り付けられたライニングはその上端部がディスクロータに当接し、このディスクロータに当接する各ライニングの上下端部がそれぞれ偏摩耗する。

この対策として、ベアリング１００の中心線Ｇ2は車輪５の幅方向中心線Ｇ1に対して第一キャリパアーム部１２側にオフセットされ、ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1を通るように配置されている。

これにより、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して図５に矢印Ａで示す方向に回動することが回避され、車輪５のディスクロータに対して制輪子７０のライニングが平行に対峙する姿勢が保たれる。
特開平０８−２２６４６７号公報

しかしながら、このような従来の鉄道車両用キャリパブレーキ装置にあっては、ベアリング１００のアウタレースが支持枠２０に固定され、ベアリング１００のインナレースに対して上部支持ピン３０がＸ軸方向に摺動する構造のため、車輪５のディスクロータを挟む２つのライニングの摩耗が進んだ場合に、ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1からＸ軸方向の第一キャリパアーム部１２側（図４において左方向）にズレてしまい、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して傾斜し、車輪５のディスクロータと制輪子７０のライニングが平行に対峙しなくなってライニングの偏摩耗が生じる問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ライニングの偏摩耗を防止する鉄道車両用キャリパブレーキ装置を提供することを目的とする。

本発明は、台車に固定される支持枠と、この支持枠に設けられた上下部支持ピンによりその軸方向に摺動可能に支持されるキャリパ本体と、車輪のディスクロータを挟む対の制輪子をそれぞれ支持するキャリパ本体の第一、第二キャリパアーム部と、この第一キャリパアーム部に設けられる制輪子をディスクロータに押圧する油圧ピストンと、上部支持ピンに対してキャリパ本体を揺動可能に支持するベアリングとを備える鉄道車両用キャリパブレーキ装置において、ベアリングの中心線Ｇ2がキャリパ本体全体の重心位置Ｗ1を通るように配置し、キャリパ本体が支持枠に対して上下部支持ピンの軸方向に移動するときにキャリパ本体に対するベアリングの位置が一定に保たれる構成とし、ベアリングは相対回転可能に係合するアウタレースとインナレースを備え、このインナレースが上部支持ピンに固定され、支持枠にアウタレースを摺動可能に支持するガイド面を形成し、このガイド面が車輪の回転軸と平行に延びるように配置されることを特徴とする。

本発明によると、車輪のディスクロータを挟む各制輪子の摩耗が進んだ場合にも、ベアリングの中心線Ｇ2がキャリパ本体全体の重心位置Ｗ1からズレることがなく、ディスクロータに対して制輪子のライニングが平行に対峙する姿勢が保たれ、制輪子のライニングが偏摩耗することを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面の図１、図２に基づいて説明する。なお、前記従来例と同一構成部には同一符号を付す。

図１は鉄道車両用キャリパブレーキ装置１の平面図であり、図２は上下部支持ピン３０，３２を含むキャリパブレーキ装置１の断面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平横方向、Ｙ軸が鉛直方向、Ｚ軸が水平前後方向に延びるものとし、キャリパブレーキ装置１の構成を説明する。

キャリパブレーキ装置１は、対の制輪子７０の間に車輪５のディスクロータ６を挟持し、制動を掛けるものである。

各制輪子７０はディスクロータ６に押し付けられるライニング部材７４を備え、このライニング部材７４は支持レース１００を介して交換可能に取り付けられる。

鉄道車両用キャリパブレーキ装置１は、車両の図示しない台車上に固定される支持枠２０と、この支持枠２０に設けられた上下部支持ピン３０，３２を介して支持されるキャリパ本体１０を備える。

キャリパ本体１０は、車輪５のディスクロータ６に跨るようにして延びる第一、第二キャリパアーム部１２，１４を備え、第一キャリパアーム部１２には図示しない複数の油圧ピストンが設けられる。

第一キャリパアーム部１２には上アンカブロック６０と図示しない下アンカブロックを介して制輪子７０が支持される。上アンカブロック６０は、アンカボルト６２を介して第一キャリパアーム部１２の上端部に締結され、アンカピン６４を介して制輪子７０の上端部を受ける。下アンカブロックは、アンカボルトを介して第一キャリパアーム部１２の下端部に締結され、アンカピンを介して制輪子７０の下端部を受ける。

第二キャリパアーム部１４には同様に上アンカブロック６０ａ、下アンカブロック等を介して制輪子７０が支持される。

キャリパ本体１０は上下部支持ピン３０，３２によってその軸方向に摺動可能にフローティング支持される。上下部支持ピン３０，３２は支持枠２０に固定され、車輪５の回転軸と平行なＸ軸方向に延びるように配置される。

図２に示すように、上部支持ピン３０の両端部を支持する第一、第二ブラケット部１６，１７がキャリパ本体１０に一体形成される。上部支持ピン３０は第一、第二ブラケット部１６，１７にブッシュ１２２，１２４を介して嵌合し、その一端に形成されたフランジ部３０ａがブッシュ１２４を介して第二ブラケット部１７に当接し、その他端に形成されたネジ部３０ｂに螺合するナット１２５がブッシュ１２２を介して第一ブラケット部１６に当接することにより固定される。

上部支持ピン３０を摺動可能に支持するベアリングハウジング部１８が支持枠２０に一体形成される。上部支持ピン３０はベアリングハウジング部１８を貫通し、ベアリングハウジング部１８と上部支持ピン３０の間に球面ベアリング１００とゴム製ブッシュ１１０，１１２が介装される。

球面ベアリング１００は互いに摺動可能に嵌合する状の軸受面を有するアウタレース（外輪）１０５とインナレース（内輪）１０６を備え、このアウタレース１０５とインナレース１０６が相対回転可能に係合している。

そして本発明の要旨とするところであるが、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して上下部支持ピン３０，３２のＸ軸方向に移動するときにキャリパ本体１０に対するベアリング１００の位置が一定に保たれる構成とする。

支持枠２０のベアリングハウジング部１８には円筒面状のガイド面１９が形成される。このガイド面１９は、車輪５の回転軸と平行に延びるように配置される。

ベアリング１００のアウタレース１０５はその外周部がベアリングハウジング部１８のガイド面１９に摺動可能に嵌合する。アウタレース１０１の外周部には摺動ブッシュ１０９が設けられる。

ベアリング１００のインナレース１０６は上部支持ピン３０に嵌合し、上部支持ピン３０に嵌められる対のスナップリング１０７を介して固定される。

これにより、ベアリング１００は、支持枠２０に対してキャリパ本体１０を揺動可能に支持し、キャリパ本体１０が台車に対する車輪５の揺動に追従して揺動するとともに、支持枠２０に対してキャリパ本体１０を上部支持ピン３０のＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持する。

ベアリング１００の中心線Ｇ2は車輪５の幅方向中心線Ｇ1に対して第一キャリパアーム部１２側に所定量Ｓだけオフセットされ、ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1を通るように配置される。

これにより、キャリパ本体１０の重量がベアリング１００を介して釣り合うように支持され、キャリパ本体１０が支持枠２０に対してＺ軸まわりに回動することが回避され、ディスクロータ６に対して制輪子７０のライニング７４が平行に対峙する姿勢が保たれる。

ゴムブッシュ１１０，１１２はその外周部がベアリングハウジング部１８の各穴２１内に嵌合して固定され、その内周部が上部支持ピン３０の外周面に摺動可能に嵌合される。

第一、第二ブラケット部１６，１７とベアリングハウジング部１８との間にはゴム製のブーツ１３０が介装され、上部支持ピン３０の露出部がダストから保護される。

下部支持ピン３２はその両端部がキャリパ本体１０の第一、第二ブラケット部２６，２７にブッシュ１２２，１２４を介して支持され、その中程が支持枠２０のベアリングハウジング部２８に摺動可能に支持される。このベアリングハウジング部２８の内側には下部支持ピン３２を摺動可能に支持するスリーブ２９が介装され、このスリーブ２９とベアリングハウジング部２８の間にはゴム製のブッシュ３１が介装される。

第一、第二ブラケット部２６，２７とベアリングハウジング部２８との間にはゴム製のブーツ１３０が介装され、下部支持ピン３２の露出部がダストから保護される。

鉄道車両用キャリパブレーキ装置１は以上のように構成され、次に作用及び効果について説明する。

ブレーキ作動時、キャリパ本体１０の油圧ピストンに導かれる作動油圧が高まり、油圧ピストンが第一キャリパアーム部１２から押し出されることによりブレーキ隙間がなくなって制輪子７０がディスクロータに当接すると、その反力を受けて第一キャリパアーム部１２が車輪５から離れる方向に移動し、第二キャリパアーム部１４が車輪５に近づくことにより第二キャリパアーム部１４の制輪子７０がディスクロータ６に押圧され、第一、第二キャリパアーム部１２，１４の各制輪子７０がディスクロータを挟持して車輪５の回転が制動される。

ブレーキ解除時、油圧ピストンに導かれる作動油圧が低下し、制輪子７０は戻しバネの付勢力によって油圧ピストンが引き込まれ、制輪子７０がディスクロータから離れる。

ベアリング１００は、支持枠２０に対してキャリパ本体１０を揺動可能に支持し、キャリパ本体１０が台車に対する車輪５の揺動に追従して揺動する。

ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1を通るように配置されることにより、ベアリング１００を支点としてキャリパ本体１０及び油圧ピストン等に働く重力が釣り合い、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して図２に矢印Ａで示すように、Ｚ軸まわりに回動することが回避される。

ベアリング１００のインナレース１０６が上部支持ピン３０に固定され、支持枠２０のベアリングハウジング部１８に対してベアリング１００のアウタレース１０５がＸ軸方向に摺動する構造のため、車輪５のディスクロータ６を挟む２つのライニング７４の摩耗が進んだ場合にも、ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1からズレることがなく、ディスクロータ６に対して制輪子７０のライニング７４が平行に対峙する姿勢が保たれ、ライニング７４が偏摩耗することを防止できる。

本実施形態では、鉄道車両の台車に固定される支持枠２０と、この支持枠２０に設けられた上下部支持ピン３０，３２によりＸ軸方向に摺動可能に支持されるキャリパ本体１０と、車輪５のディスクロータ６を挟む対の制輪子７０をそれぞれ支持するキャリパ本体１０の第一、第二キャリパアーム部１２，１４と、この第一キャリパアーム部１２に設けられる制輪子７０をディスクロータ６に押圧する油圧ピストンと、上部支持ピン３０に対してキャリパ本体１０を揺動可能に支持するベアリング１００とを備える鉄道車両用キャリパブレーキ装置１において、ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1を通るように配置し、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して上下部支持ピン３０，３２のＸ軸方向に移動するときにキャリパ本体１０に対するベアリング１００の位置が一定に保たれる構成としたため、車輪５のディスクロータ６を挟む各制輪子７０の摩耗が進んだ場合にも、ベアリング１００の中心線Ｇ2がキャリパ本体１０全体の重心位置Ｗ1からズレることがなく、ディスクロータ６に対して制輪子７０のライニング７４が平行に対峙する姿勢が保たれ、ライニング７４が偏摩耗することを防止できる。

本実施形態では、ベアリング１００は相対回転可能に係合するアウタレース１０５とインナレース１０６を備え、インナレース１０６が上部支持ピン３０に固定され、支持枠２０にアウタレース１０５を摺動可能に支持するガイド面１９を形成したため、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して上下部支持ピン３０，３２のＸ軸方向に移動してもキャリパ本体１０に対するベアリング１００の位置が一定に保たれ、ライニング７４が偏摩耗することを防止できる。

本実施形態では、支持枠２０にベアリング１００を介して上部支持ピン３０を摺動可能に支持するベアリングハウジング部１８を一体形成し、キャリパ本体１０に上部支持ピン３０の両端部を支持する第一、第二ブラケット部１６，１７を一体形成したため、従来の支持枠２０等の構造を変更することなく実施できる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の実施の形態を示す鉄道車両用キャリパブレーキ装置の平面図。 同じく鉄道車両用キャリパブレーキ装置の断面図。 従来例を示す鉄道車両用キャリパブレーキ装置の側面図。 同じく鉄道車両用キャリパブレーキ装置の平面図。 同じく鉄道車両用キャリパブレーキ装置の断面図。

符号の説明

１ 鉄道車両用キャリパブレーキ装置
５ 車輪
６ ディスクロータ
１０ キャリパブレーキ本体
１２ 第一キャリパアーム部
１４ 第二キャリパアーム部
１８ ベアリングハウジング部
１９ ガイド面
２０ 支持枠
３０ 上部支持ピン
３２ 下部支持ピン
７０ 制輪子
１００ ベアリング
１０５ アウタレース
１０６ インナレース

Claims (1)

1. 台車に固定される支持枠と、この支持枠に設けられた上下部支持ピンによりその軸方向に摺動可能に支持されるキャリパ本体と、車輪のディスクロータを挟む対の制輪子をそれぞれ支持する前記キャリパ本体の第一、第二キャリパアーム部と、この第一キャリパアーム部に設けられる前記制輪子を前記ディスクロータに押圧する油圧ピストンと、前記上部支持ピンに対して前記キャリパ本体を揺動可能に支持するベアリングとを備える鉄道車両用キャリパブレーキ装置において、前記ベアリングの中心線Ｇ2が前記キャリパ本体全体の重心位置Ｗ1を通るように配置し、前記キャリパ本体が前記支持枠に対して前記上下部支持ピンの軸方向に移動するときに前記キャリパ本体に対する前記ベアリングの位置が一定に保たれる構成とし、前記ベアリングは相対回転可能に係合するアウタレースとインナレースを備え、このインナレースが前記上部支持ピンに固定され、前記支持枠に前記アウタレースを摺動可能に支持するガイド面を形成し、このガイド面が前記車輪の回転軸と平行に延びるように配置されることを特徴とする鉄道車両用キャリパブレーキ装置。