JP5126716B2 - 鉄道車両用ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、制輪子の自動隙間調整機構を備えた鉄道車両用ディスクブレーキ装置に関するものである。

鉄道車両用のディスクブレーキ装置は、制輪子またはブレーキディスクの摩耗が進行すると、ブレーキディスクと制輪子間の隙間が拡大し、制動時の作動時間が長くかかるようになる。そして、これが原因で、車両の制動開始から停止までの距離が長くなる。

この問題を解決するため、制輪子またはブレーキディスクの摩耗が進行しても、常にブレーキディスクと制輪子の隙間を一定に保ち、車両の制動開始から停止までの距離を一定に保つ技術が種々開発されている。

制輪子またはブレーキディスクの摩耗が進行した際のブレーキディスクと制輪子間の隙間拡大分を補償する機構として、例えば、ブレーキシリンダのロッド部分に自動隙間調整機構を装備することが行われている（特許文献１）。

しかしながら、ブレーキシリンダのロッド部分に自動隙間調整機構を装備した場合、シリンダが大型になり、重量も重くなる。この主な原因は、自動隙間調整機構自体が、シリンダで発生する制動力を伝達しているからである。

特開平６−２００９６７号公報

本発明が解決しようとする問題点は、ブレーキシリンダのロッド部分に自動隙間調整機構を装備することで、ブレーキディスクと制輪子間の隙間拡大分を補償する場合は、シリンダが大型になり、重量も重くなるという点である。

本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置は、小型で、かつ軽量で、信頼性の高い制輪子の自動隙間調整機構を備えた鉄道車両用ディスクブレーキ装置を得ることを目的としている。

すなわち、本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置は、
つり合いてこの一方端と他方端に、それぞれの中間部分を回動が自在なように支軸を介して取り付けた第１及び第２のブレーキてこの、他方の端部間に設けたブレーキシリンダの伸縮により、前記第１及び第２のブレーキてこを、前記支軸を支点として回転させ、前記第１及び第２のブレーキてこの一方の端部にそれぞれ備えた制輪子頭に取り付けた制輪子を、ブレーキディスクの摺動面に押し付け、またはブレーキディスクの摺動面から開放させる鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記第１又は第２のブレーキてこに一方端を回動が自在なように取り付けた調整てこの他方端を、調整アームを介して前記第２又は第１のブレーキてこと前記つり合いてこを連結する前記支軸に回動が自在なように連結すると共に、
前記調整アームを連結した前記第２又は第１のブレーキてことつり合いてこを連結する支軸を、つり合いてこを支持する部分が小径軸部で、第２又は第１のブレーキてこを支持する部分が大径軸部となるようにした偏心軸として、この偏心軸の小径軸部又は大径軸部にウォームホイールを設けると共に、このウォームホイールと噛み合うウォームを設けたウォーム軸の一端に前記ウォームと同じ方向に回転するピニオンを取り付ける一方、このピニオンに噛み合うラックを設けたてこの端部を、前記調整アームに設けた溝に嵌め合わせたことを最も主要な特徴としている。

ブレーキディスクと制輪子間の隙間が拡大した場合、正常時に比べて制動時におけるブレーキてこの回転角度が大きくなるので、本発明では、調整アームの偏心軸周りの回動量が大きくなる。

調整アームの前記回動量が大きくなると、てこの移動量が大きくなって、正常の移動量では噛み合わないラックがピニオンに噛み合うことになってピニオンを回動させ、ウォームがウォームホイールを回転させて偏心軸が回転する。

偏心軸が回転すると、例えば小径軸部を基準に考えた場合には、大径軸部は対をなす第１又は第２のブレーキてこ側に移動することになるので、大径軸部が対をなす第１又は第２のブレーキてこに近づくことになる。大径軸部が対をなす第１又は第２のブレーキてこに近づくと、第１及び第２のブレーキてこの制輪子を取り付けた一方端側は、正常時よりも接近し、ブレーキディスクとの隙間が正常時と同じようになって、制輪子の隙間が調整される。

本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置において、ピニオンをウォーム軸の軸方向に移動させてラックとの噛み合いを断つクラッチを更に設けた場合には、不測の力が作用した時にはピニオンとラックとの噛み合いを断って装置の損傷を防止することができる。

また、前記ブレーキシリンダとしてゴムシリンダを使用した場合は、第１又は第２のブレーキてことの結合部に回転ピンを使用しなくても、ゴムシリンダの弾性変形によって第１又は第２のブレーキてこの回転変位による心振れを許容することができる。

本発明では、自動隙間調整機構をシリンダ部分に装備しないので、自動隙間調整機構が制動力を直接伝達する必要がなく、軽量で信頼性の高い自動隙間調整機構を実現することができる。

また、ブレーキシリンダとして、ゴムシリンダのような簡単な構造のシリンダを用いた場合には、さらに構造が簡単で、信頼性が高く、軽量なディスクブレーキ装置を実現できる。

本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置の第１の例を上方から見た概略図である。 （ａ）は図１のＡ部を拡大して示した図、（ｂ）はピニオンとてこに設けたラック部を（ａ）図の側面から見た図である。 本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置の動作を説明する略図である。 本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置の第２の例を上方から見た概略図である。 本発明の鉄道車両用ディスクブレーキ装置の第３の例を示す図２と同様の図である。

本発明では、小型で、軽量で、信頼性の高い制輪子の自動隙間調整機構を得るという目的を、両ブレーキてこ間の距離の変化を、調整てこと調整アームが検知して、第２又は第１のブレーキてことつり合いてこを連結する偏心軸を回動することで実現した。

以下、本発明を実施するための各種の形態例について、図１〜図４を用いて説明する。
図１〜図３は本発明の第１の例を示す図、図４は本発明の第２の例を示す図である。

図１及び図２において、１は第１のブレーキてこ、２は第２のブレーキてこであり、それぞれ中間部を回転が自在なようにつり合いてこ３で連結している。そして、一方の端部にはそれぞれ制輪子４を取り付けた制輪子頭５が、他方の端部間には、ブレーキシリンダ６が取り付けられている。

前記構成のディスクブレーキ装置では、前記ブレーキシリンダ６の伸縮により、前記つり合いてこ３の取り付け位置を支点１ａ、２ａとして、第１、第２のブレーキてこ１、２の一方端が接近または離反し、前記制輪子４を、ブレーキディスク２１の摺動面２１ａに押し付けたり、ブレーキディスク２１の摺動面２１ａから開放させたりする。

本発明では、例えば前記つり合いてこ３と平行となるように、ブレーキシリンダ６側の、第１のブレーキてこ１と第２のブレーキてこ２の間に回動が自在なように調整てこ７をさらに取り付けている。すなわち、この調整てこ７は、例えば第１のブレーキてこ１に一方端を回動が自在なように取り付けると共に、他方端を、調整アーム８を介して第２のブレーキてこ２の前記つり合いてこ３との支点２ａに回動が自在なように連結している。

加えて、前記調整アーム８を連結した第２のブレーキてこ２とつり合いてこ３とを連結する支点２ａを、単なる支軸に換えて、大径軸部９ａの軸心と異なる位置に小径軸部９ｂを設けた偏心軸９としている。そして、つり合いてこ３を支持する部分が小径軸部９ｂで、第２のブレーキてこ２を支持する部分が大径軸部９ａとなるようにしてそれぞれ回転が自在なように支持している。

また、前記偏心軸９の小径軸部９ｂにはウォームホイール９ｂａを形成し、このウォームホイール９ｂａと噛み合うウォーム１０ａを形成したウォーム軸１０の一端に、前記ウォーム１０ａと同じ方向に回転するピニオン１１を取り付けている。

さらに、このピニオン１１に噛み合うラック１２ａを一方端部に形成したてこ１２の他方端部を、前記調整アーム８に設けた溝８ａに嵌め合わせて、小径軸部９ｂを中心として調整アーム８が回転したときに溝８ａに嵌り合ったてこ１２を引くようにしている。

図１及び図２に示した例では、ブレーキディスク２１と制輪子４間の隙間が正常な場合、制動時のブレーキてこ１，２の回転角度では、てこ１２の移動によりピニオン１１が回動しないようにラック１２ａの先端側の隙間を大きく形成している（図２（ｂ）参照）。

一方、ブレーキディスク２１と制輪子４の間の隙間が拡大した場合には、正常時に比べて制動時におけるブレーキてこ１，２の回転角度が大きくなって、調整アーム８の偏心軸９周りの回動量が大きくなる。

従って、てこ１２の移動量が大きくなって、正常の移動量では噛み合わなかったラック１２ａがピニオン１１に噛み合うことになってピニオン１１を回動させる。ピニオン１１の回動によりウォーム１０ａがウォームホイール９ｂａを回転させて偏心軸９が回転する。

偏心軸９が回転すると、小径軸部９ｂを基準に考えた場合には、大径軸部９ａは第１のブレーキてこ１側に移動するので、大径軸部９ａが第１のブレーキてこ１に近づくことになる。

大径軸部９ａが第１のブレーキてこ１に近づくことにより、制輪子４を取り付けた両ブレーキてこ１，２の一方端側は、正常時よりも接近して、ブレーキディスク２１との隙間が正常時と同じになり、制輪子４の隙間が調整される（図３参照）。

図１及び図２では、ピニオン１１をウォーム軸１０の軸方向に移動させてラック１２ａとの噛み合いを断つクラッチ１３を更に設けた例を示している。このクラッチ１３は、例えばウォーム軸１０のウォーム１０ａ側に第１のボス１３ａを固定し、この第１のボス１３ａからラック１２ａ側に所定距離隔てた位置にピニオン１１を設けた第２のボス１３ｂをウォーム軸１０に沿って移動自在に取り付けたものである。

そして、常時は、第１のボス１３ａと第２のボス１３bを離すように設けたばね１３cで、ピニオン１１がラック１２ａと噛み合う位置に位置している。一方、不測の力が作用した時には、ばね１３cの不勢力に抗して第２のボス１３ｂを第１のボス１３ａ側に移動させてピニオン１１とラック１２ａとの噛み合いを断って装置の損傷を防止する。

また、図１及び図２では、制動解除時にブレーキてこ１、２の回転を戻すもどしばね１４を、前記ブレーキシリンダ６の近傍に配置している。また、ウォーム１０ａとウォームホイール９ａａとの遊びをなくすように、ウォーム軸１０をピニオン１１側にばね１５で押している。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された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。

ブレーキシリンダ６として、例えば図４に示すゴムシリンダ１６を使用した場合は、第２のブレーキてこ２との結合部に回転ピンを使用しなくても、ゴムシリンダ１６の弾性変形によって第２のブレーキてこ２の回転変位による心振れを許容することができる。

また、図１及び図２に示した例では、前記偏心軸９の小径軸部９ｂにウォームホイール９ａａを形成しているが、図５に示すように、大径軸部９ａにウォームホイール９ａａを形成したものでも良い。この場合は、調整アーム８は大径軸部９ａを中心として回転するようにする。

この図５の例では、てこ１２の移動量が大きくなり、正常の移動量では噛み合わなかったラック１２ａがピニオン１１に噛み合ってピニオン１１を回動させると、ウォーム１０ａがウォームホイール９ａａを回転させて偏心軸９が回転する。

偏心軸９が回転すると、大径軸部９ａを基準に考えた場合には、小径軸部９ｂは第２のブレーキてこ１側に移動するが、実際は、小径軸部９ｂの位置は変わらないので、大径軸部９ａが第１のブレーキてこ１に近づくことになる。

大径軸部９ａが第１のブレーキてこ１に近づくと、制輪子４を取り付けた両ブレーキてこ１，２の一方端側は、正常時よりも接近して、ブレーキディスク２１との隙間が正常時と同じになり、制輪子４の隙間が調整される。

以上の本発明は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置に限らず、自動車や自動二輪車等のディスクブレーキ装置であっても適用できる。

１ 第１のブレーキてこ
１ａ 支点
２ 第２のブレーキてこ
２ａ 支点
３ つり合いてこ
４ 制輪子
５ 制輪子頭
６ ブレーキシリンダ
７ 調整てこ
８ 調整アーム
８ａ 溝
９ 偏心軸
９ａ 大径軸部
９ａａ、９ｂａ ウォームホイール
９ｂ 小径軸部
１０ ウォーム軸
１０ａ ウォーム
１１ ピニオン
１２ てこ
１２ａ ラック
１３ クラッチ
１６ ゴムシリンダ
２１ ブレーキディスク
２１ａ 摺動面

Claims (3)

1. つり合いてこの一方端と他方端に、それぞれの中間部分を回動が自在なように支軸を介して取り付けた第１及び第２のブレーキてこの、他方の端部間に設けたブレーキシリンダの伸縮により、前記第１及び第２のブレーキてこを、前記支軸を支点として回転させ、前記第１及び第２のブレーキてこの一方の端部にそれぞれ備えた制輪子頭に取り付けた制輪子を、ブレーキディスクの摺動面に押し付け、またはブレーキディスクの摺動面から開放させる鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
   前記第１又は第２のブレーキてこに一方端を回動が自在なように取り付けた調整てこの他方端を、調整アームを介して前記第２又は第１のブレーキてこと前記つり合いてこを連結する前記支軸に回動が自在なように連結すると共に、
   前記調整アームを連結した前記第２又は第１のブレーキてことつり合いてこを連結する支軸を、つり合いてこを支持する部分が小径軸部で、第２又は第１のブレーキてこを支持する部分が大径軸部となるようにした偏心軸として、この偏心軸の小径軸部又は大径軸部にウォームホイールを設けると共に、このウォームホイールと噛み合うウォームを設けたウォーム軸の一端に前記ウォームと同じ方向に回転するピニオンを取り付ける一方、このピニオンに噛み合うラックを設けたてこの端部を、前記調整アームに設けた溝に嵌め合わせたことを特徴とする鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
2. 前記ピニオンをウォーム軸の軸方向に移動させて前記ラックとの噛み合いを断つクラッチを更に設けたことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
3. 前記ブレーキシリンダがゴムシリンダであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置。

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