JP5215783B2

JP5215783B2 - アジャスタロッド回止め機構

Info

Publication number: JP5215783B2
Application number: JP2008229498A
Authority: JP
Inventors: 幸雄村田; 吉川　　和宏; 隆行進藤
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: JP2010060122A

Description

本発明は、一対のブレーキアームの上端部近傍をアクチュエータにより軸動するアジャスタを介して拡開押圧してそれらの下端部近傍に装着されたブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置のアジャスタロッド回止め機構に関する。

車両において使用されるディスクブレーキ装置にあって、特に鉄道車両用のディスクブレーキでは、ブレーキが取り付けられるばね上とディスクロータが取り付けられるばね下との相対移動が大きいことから、これに対応できる機構が要求され、一般的には大きな相対移動に容易に適応できるリンクの連結による梃子式のブレーキが知られている（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００６−３１５４２２号公報（公報要約書参照）

従来例として図６に示した特許文献１に開示された、鉄道車両用ディスクブレーキ装置について説明すると、ディスクＤを挟圧するところのブレーキパッドを取着したブレーキヘッド１０７、１０７がそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバー１０６、１０６と、進出方向または退避方向の少なくともいずれか一方へ駆動される可動ロッド１１５を備えるアクチュエータ１１４とを備え、また、このディスクブレーキ装置１０１には、可動ロッド１１５に枢結される回転伝達アーム１１６と、この回転伝達アーム１１６に係合する伸縮軸１１０を備える。アクチュエータ１１４の進出に伴う回転伝達アーム１１６の押出し回転により、ネジ機構によってネジ体１１３が外方へ押し出されて、キャリパレバー１０６、１０６を支持ピン１０５の回りにて揺動させ、ブレーキヘッド１０７、１０７がディスクＤを挟圧して、ブレーキ動作が行われる。ブレーキパッドが摩耗すると、回転伝達アーム１１６の超過ストロークにより、基体に固定された隙間調整棒１２１にカム板１１９の切欠部の端部が接触して、ウォームギヤ１１７が回転し、隙間調整ギヤ１１８が回転して自動隙間調整がなされる。

これらの構成によって、前記従来例のものでは、可動ロッド１１５の進出動作は、回転伝達アーム１１６を介して伸縮軸１１０の伸張動作に変換され、かつ、その力を増力されてキャリパレバー１０６、１０６に伝達されることとなった。しかも、増力変換機構を構成する回転伝達アーム１１６に、カム板１１９、切欠部、ウォームギヤ１１７、隙間調整ギヤ１１８等からなる隙間調整機構が設けられているため、ディスクＤとブレーキパッドとの隙間を自動調整できる高機能なディスクブレーキ装置１０１のコンパクトな構成が提供できることとなった。しかしながら、前記従来のエアーブレーキでは、通常エアー圧が７００〜９００ｋＰａ以下であるため、鉄道車両に適した大きな制動力を得るためには、エアーチャンバの断面積を大きくしたり、ブレーキアーム部のリンク比を大きく採る等の対策を講じる必要があり、依然としてブレーキ装置自体が肥大化して要スペースも拡大し、台車をコンパクトに設計できなかった。

その上、図６（Ｄ）の実施例に示すように、倍力機構として簡素な構造の傾斜カム機構を用いた、いわゆるウェッジ機構を使用する例も開示されているが、鉄道車両用ブレーキの場合、車両の台車に設置された車輪が全方向に自由度を有して揺動する挙動を示すため、車輪の挙動に追随してブレーキ装置すなわちブレーキアームも頻繁に変位する。そのために、前記図６（Ｄ）の例のものも、制動時にブレーキアームに相当するキャリパレバー１０６、１０６が車輪すなわちディスクＤからの変位を受けて頻繁に変位する。それらの変位がロッド部材１２９を揺動させるこじり力を発生させたり、該ロッド部材１２９を介して倍力機構を構成するウェッジ１３１に直接に伝達される。これらの変位力により、ウェッジ１３１や可動ロッド１１５、さらにはアクチュエータ１１４に悪影響を与えかねないものであった。また、アクチュエータ１１４からの操作力によりウェッジ１３１を介してロッド部材１２９に大きな揺動方向の後退力を生じさせ、ロッド部材１２９を１点で支持するケーシングに大きな負担を強いることになった。前記従来の梃子式のブレーキ装置では、摩擦材の摩耗量に追従する自動隙間調整機構（アジャスタ）は設置されているものの、ブレーキの作動が梃子運動のために比較的自由度がなく、パッド交換等の際に簡単にアジャスタを縮小方向に戻すための機構を取り入れることは困難であった。

そこで本発明は、前記従来の車両用ディスクブレーキ装置の課題を解決して、梃子式のブレーキアームを備えるディスクブレーキ装置に、パッド交換と長さ調整が容易にでき共回りも防止できるアジャスタロッド回止め機構を提供することを目的とする。

このため本発明が採用した課題解決手段は、
一対のブレーキアームの上端部近傍をアクチュエータにより軸動するアジャスタを介して拡開押圧してそれらの下端部近傍に装着されたブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置において、前記アジャスタは互いに螺合する筒部と軸部とから構成されて軸方向長さが変更自在に構成され、また、前記筒部と軸部との間の螺合動作を拘束するストッパ部材を前記ブレーキアームとの間に介設し、さらに前記アジャスタにおける螺合部の筒部と軸部のいずれか一方に形成されたアジャスタスクリュはブレーキアームあるいはアクチュエータの過ストロークにより回動して、前記筒部と軸部との軸方向距離を拡大調整するように構成したことを特徴とするアジャスタロッド回止め機構である。
また、前記筒部と軸部のいずれか一方がブレーキアームを貫通する頭部を工具用多角形状に形成され、さらに前記筒部と軸部との間の螺合動作をスプリングの付勢力によって拘束するストッパ部材が前記スプリングにより付勢状態にある時にはブレーキアームに係止されたストッパ部材とアジャスタの前記頭部側が連動するように構成したことを特徴とするアジャスタロッド回止め機構である。
また、前記工具用多角形状の頭部に工具を挿入してストッパ部材をばね付勢に抗して軸動させることにより、前記ストッパ部材とアジャスタの前記頭部側の連動が解除されるように構成したことを特徴とするアジャスタロッド回止め機構である。
また、前記ストッパ部材とアジャスタの前記頭部側の連動は、ストッパ部材の非円形孔部とこれに対応して形成された頭部側の非円形部との嵌合係止によりなされることを特徴とするアジャスタロッド回止め機構である。
また、前記アジャスタの両端部とアクチュエータおよびブレーキレバーとは球面軸受を介して接続されたことを特徴とするアジャスタロッド回止め機構である。

本発明によれば、一対のブレーキアームの上端部近傍をアクチュエータにより軸動するアジャスタを介して拡開押圧してそれらの下端部近傍に装着されたブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置において、前記アジャスタは互いに螺合する筒部と軸部とから構成されて軸方向長さが変更自在に構成されるとともに、前記筒部と軸部との間の螺合動作を拘束するストッパ部材を前記ブレーキアームとの間に介設したことにより、梃子式のブレーキアームの動作に伴って、アジャスタにおける筒部との間の螺合動作が妄りになされることがないので、誤作動によるアジャスタ調整を抑制できる。

また、前記筒部と軸部のいずれか一方がブレーキアームを貫通する頭部を工具用多角形状等に形成し、前記ストッパ部材がばね付勢された場合にはブレーキアームに係止されたストッパ部材とアジャスタの前記頭部側が連動するように構成した場合は、常時はばね付勢されてストッパ部材と一体になったアジャスタの頭部側がブレーキアームに係止されて回動不能となり、アジャスタの螺合動作が確実に阻止される。さらに、前記工具用多角形状等の頭部に工具を挿入してストッパ部材をばね付勢に抗して軸動させることにより、前記ストッパ部材とアジャスタの前記頭部側の連動が解除されるように構成した場合は、工具を頭部に挿入する１つの動作で、同時にストッパ部材をばね付勢に抗して軸動させてストッパ部材とアジャスタの連動を解除して、アジャスタの筒部と軸部との間の螺合動作を行ってそれらの間の軸方向距離を調整することが可能となる上、アジャスタの筒部と軸部との間を縮小してブレーキアームの下端部を拡開し、パッドの交換を容易かつ迅速に行える。

さらにまた、前記アジャスタにおける筒部と軸部のいずれか他方側に形成されたアジャスタスクリュは一対のブレーキアームあるいはアクチュエータの過ストロークにより回動して、前記筒部と軸部との軸方向距離を拡大調整するように構成した場合は、アジャスタにおける筒部と軸部のいずれか一方側を確実にブレーキアーム側に係止して回動不能にできるので、前記アジャスタスクリュを回動調整して正確にアジャスタにおける筒部と軸部の間の距離を調整することができる。また、前記ストッパ部材とアジャスタの前記頭部側の連動は、ストッパ部材の非円形孔部とこれに対応して形成された頭部側の非円形部との嵌合係止によりなされる場合は、ストッパ部材の僅かな軸動により非円形部を介したストッパ部材とアジャスタとの連動・解除が可能となる。

さらに、前記アジャスタの両端部とアクチュエータおよびブレーキレバーとは球面軸受を介して接続された場合は、球面軸受を介してアクチュエータの直線運動が円滑にブレーキレバーの揺動運動に変換して相対運動差を解消できる構造故のアジャスタにおける筒部と軸部の間の共回りが、前記ストッパ部材により効果的に抑制することができる。

図１は本発明のアジャスタロッド回止め機構が採用されたディスクブレーキ装置の一部切除の要部斜視図、図２は同、ディスクブレーキ装置の平面図およびそのＡ−Ａ断面図、図３は同、ディスクブレーキ装置の側面図およびその平面図、図４は本発明のアジャスタロッド回止め機構を構成するストッパ部材、アジャストロッド筒部材の斜視図および連動部の断面図、図５は本発明のアジャスタロッド回止め機構の連動・解除状態を説明する斜視図である。

以下、本発明に係るアジャスタロッド回止め機構を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。本発明のアジャスタロッド回止め機構の基本的な構成は、図１に示すように、一対のブレーキアーム１の上端部近傍をアクチュエータ４により軸動するアジャスタ５、１３を介して拡開押圧してそれらの下端部近傍に装着されたブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置において、前記アジャスタは互いに螺合する筒部５と軸部１３とから構成されて軸方向長さが変更自在に構成されるとともに、前記筒部５と軸部１３との間の螺合動作を拘束するストッパ部材７を前記ブレーキアーム１との間に介設したことを特徴とする。

本実施例のアジャスタロッド回止め機構は以下のように構成されている。図２（Ｂ）に示すように、ボディ２に対し、一対のブレーキアーム１、１の各中間部がブレーキアームシャフト３、３によって揺動自在に軸支され、ブレーキアーム１の上端部近傍にアジャスタを構成するアジャスタロッド５、１３の外側端部が球面軸受６を介して接続される。アジャスタロッド５、１３の内側端部も球面軸受６を図示省略の適宜のアクチュエータ（図１の符号４）に接続される。ブレーキアーム１の下端部近傍にはホルダ軸１４により揺動自在にパッドホルダ１５が軸支され、パッドホルダ１５の内側にはパッド１６が貼着される。

前記アクチュエータ４の拡張動作に伴うアジャスタロッド５、１３の外側への軸動によりブレーキアーム１の上端部側が外側に拡張すると、ブレーキアーム１の下端部側が内側に縮小動作して図示省略の車輪に付設したブレーキロータの側面を摺接して押圧し、ブレーキ動作がなされる。鉄道車輪は走行中は３次元的なあらゆる方向に振動するため、それに伴って、制動動作中はパッド１６を介してブレーキアーム１にも３次元的なあらゆる方向の力が加わる。前記アジャスタロッド５、１３の両端部に配設された球面軸受６、６の存在によって、それらの力が適切に吸収されるとともに、前記アクチュエータ４からの直線的な軸動運動が円滑にブレーキアーム１の揺動運動に変換することを可能にする。図２（Ａ）は図２（Ｂ）の断面図を上から見た平面図で、アクチュエータ４は図示が省略されている。ブレーキアーム１に対するパッドホルダ１５およびパッド１６の平面寸法が理解される。

図３は本発明のアジャスタロッド回止め機構が採用されたディスクブレーキ装置の側面図およびその平面図である。図３（Ａ）により、ボディ２に対するブレーキアームシャフト３を介したブレーキアーム１、およびブレーキアーム１に対するホルダ軸１４を介したパッドホルダ１５の側面形状等がよく理解される。また、ブレーキアーム１の上端部近傍に貫通接続されたアジャスタロッド筒部５に装着されたストッパ部材７の配設形態もよく理解される。図３（Ｂ）は図３（Ａ）の平面図で、アクチュエータ４が内蔵されたボディ２のカバー部材が示されている。

図１に戻り、ボディ２の上部に収納された適宜形式のアクチュエータ４には、エアシリンダ等の流体圧の作動によりアジャスタロッド５、１３を軸動させるもの、機械的なカム機構によりアジャスタロッド５、１３を軸動させるもの等が採用される。アクチュエータ４に球面軸受６を介してアジャスタスクリュ１２が刻設・形成されたアジャスタロッド軸部１３が接続される。該アジャスタロッド軸部１３に螺合されて軸方向の長さが調整自在なアジャスタロッド筒部５がブレーキアーム１の上端部近傍の孔に貫通して配設される。その際、球面軸受６を介して軸支される。アジャスタロッド筒部５の外側端部に装着されたストッパ部材７の下部を延設して形成した規制片７Ｂが、ブレーキアーム１の外側面に形成した規制溝１Ａ内に幾分隙を有して係止される（球面軸受６を介したブレーキアーム１の３次元的な挙動を許容するため）。

図４は本発明のアジャスタロッド回止め機構を構成するストッパ部材、アジャストロッド筒部材の斜視図および連動部の断面図である。図４（Ａ）に示すように、アジャスタロッド筒部５の外側端部に装着されるストッパ部材７は、非円形（図示の例では六角形。その他の多角形でもよいし、非円形であれば楕円等でもよい。）の孔部７Ａを有する環状部分と、この部分から下部に延設して形成した規制片７Ｂとから構成される。図４（Ｂ）はアジャストロッド筒部材５を示すもので、後述するアジャスタロッド軸部１３の雄螺子部１３Ｂが螺合する雌螺子部５Ｂと球面軸受６が着座する軸受部５Ａとから構成される。図４（Ｃ）に示すように、アジャスタロッド筒部５の最外端部には工具用多角形状（図示の例では六角形状）の頭部８が形成される。頭部８とアジャストロッド筒部材５における軸受部５Ａの端面との間には、頭部８の各辺の非円形部となる延長部８Ａとともに連動部を構成するところの、止め輪１０、ストッパ部材７およびスプリング９が順次介設される。

ストッパ部材７は止め輪１０によりアジャスタロッド筒部５の頭部８からの外側への離脱が防止される。スプリング９によりばね付勢されたストッパ部材７の六角孔部７Ａの各辺が、前記頭部８の各辺の延長部８Ａに整合して係合している場合には、アジャスタロッド筒部５とストッパ部材７とは一体化して連動部が連動状態にあり、規制片７Ｂがブレーキレバー１の規制溝１Ａ内に係止されて回動不能となっているため、アジャスタロッド筒部５も回動不能状態にある。工具等の挿入により、ストッパ部材７がばね付勢に抗して軸受部５Ａ側に移動されると、非円形部（７Ａ、８Ａ）を介した連動部の連動状態が解除され、ストッパ部材７に対してアジャスタロッド筒部５は回動自在となる。これにより、アジャスタロッド筒部５を工具等で回動することが可能となる。なお、図５（Ｂ）に示すように、頭部８の各辺の延長部８Ａ間に位置する部分を切り落として新たな非円形部分（図示の例では六角形）８Ｂ（図５（Ｂ）参照）を形成し、ここにストッパ部材７の六角孔部７Ａの各辺を係合させるようにすれば、前記止め輪１０は不要となるが、頭部８の調整後の回動位置と整合させる必要が生じるので、好適には止め輪１０が採用される。

図５は本発明のアジャスタロッド回止め機構の連動・解除状態を説明する斜視図である。図５（Ａ）はスプリング９によりストッパ部材７がばね付勢された状態が明瞭に示されており、図５（Ｂ）には非円形部分８Ｂを示したものが、図５（Ｃ）には非円形部分８Ａを示したものが描かれ、ストッパ部材７がアジャスタロッド筒部５との連動状態を解除した状態が示されている。図５（Ｄ）は一部切除されたアジャスタロッド筒部５とアジャスタロッド軸部材１３との螺合状態が示されている。図５（Ｄ）では、スプリング９によりばね付勢されて規制片７Ｂによりブレーキアーム１に係止されて回動不能なアジャスタロッド筒部５に対して、前記アクチュエータ４の過ストローク時のブレーキ動作の復元時に、送り爪１７（図１参照）等によってラチェット等のアジャスタスクリュ１２が回動されると、アジャストロッド筒部材５の雌螺子部５Ｂ内に螺合されたアジャスタロッド軸部１３の雄螺子部１３Ｂが軸方向に進退する。これにより、アジャスタロッド軸部１３とアジャスタロッド筒部５との間の軸間距離が調整変更され、パッド１６の摩耗に応じて適正にブレーキアーム１の初期位置が補正されることになる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、ブレーキアームの形状、形式およびそのボディへの軸支形態ならびにそのアジャスタロッドへの軸支形態（好適には球面軸受によるが、３次元的な挙動を許容する自在継手等も採用され得る）、アクチュエータの形状、形式（流体式シリンダ・ピストン形式、ダイヤフラム形式、ウェッジ機構を用いた機械的なカム形式等、電動モータと歯車を組み合わせた形式等適宜のものが採用され得る）およびそのアジャスタロッドへの軸支形態（好適には球面軸受によるが、３次元的な挙動を許容する自在継手等も採用され得る）、アジャスタにおけるアジャスタロッド筒部の形状（実施例では、ブレーキアーム側のアジャスタロッド筒部に連動部が形成されるが、ブレーキアーム側がアジャスタロッド軸部であってもよい）、形式、アジャスタスクリュの形状、形式および形成形態を含むアジャスタロッド軸部の形状（アクチュエータ側がアジャスタロッド筒部であってもよい）、形式、アジャスタロッドの筒部と軸部の螺合形態等は適宜採用できる。

また、アジャスタロッドの筒部と軸部との間の螺合動作を拘束するストッパ部材のアジャスタロッドの筒部あるいは軸部との連動・解除形態（実施例のように、ばね付勢に抗して工具による軸動押圧解除を好適とするが、クリック節度機構等によりストッパ部材を連動位置と解除位置の２位置に拘束するように構成することもできる）、アジャスタロッドの筒部と軸部のいずれか一方の頭部の形状（実施例の工具用多角形状の他、非円形なら適宜の形状が採用され得る。専用工具として楕円形等でもよい）、ストッパ部材のブレーキアームへの係止形態（ストッパ部材における規制片のブレーキアームにおける規制溝への遊嵌係止の他、ブレーキアームに規制溝を形成することなくピン等を立設するとともに、ストッパ部材における規制片をブレーキアームの外側面まで曲折形成し、該規制片に形成した長孔等を前記ピン等に遊嵌させるようにしてもよい）、ブレーキアームの過ストローク時に調整されるアジャスタスクリュの駆動形態（アクチュエータの過ストロークによって駆動されてもよいし、ブレーキアームの過ストロークによって駆動されてもよい）等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明のアジャスタロッド回止め機構が採用されたディスクブレーキ装置の一部切除の要部斜視図である。同、ディスクブレーキ装置の平面図およびそのＡ−Ａ断面図である。同、ディスクブレーキ装置の側面図およびその平面図である。本発明のアジャスタロッド回止め機構を構成するストッパ部材、アジャストロッド筒部材の斜視図および連動部の断面図である。本発明のアジャスタロッド回止め機構の連動・解除状態を説明する斜視図である。従来例を示す鉄道車両用ディスクブレーキ装置の説明図である。

符号の説明

１ブレーキアーム
１Ａ規制溝
２ボディ
４アクチュエータ
５アジャスタロッド筒部
６球面軸受
７ストッパ部材
７Ｂ規制片
８頭部
９スプリング
１２アジャスタスクリュ
１３アジャスタロッド軸部
１７送り爪

Claims

一対のブレーキアームの上端部近傍をアクチュエータにより軸動するアジャスタを介して拡開押圧してそれらの下端部近傍に装着されたブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置において、前記アジャスタは互いに螺合する筒部と軸部とから構成されて軸方向長さが変更自在に構成され、また、前記筒部と軸部との間の螺合動作を拘束するストッパ部材を前記ブレーキアームとの間に介設し、さらに前記アジャスタにおける螺合部の筒部と軸部のいずれか一方に形成されたアジャスタスクリュはブレーキアームあるいはアクチュエータの過ストロークにより回動して、前記筒部と軸部との軸方向距離を拡大調整するように構成したことを特徴とするアジャスタロッド回止め機構。
前記筒部と軸部のいずれか一方がブレーキアームを貫通する頭部を工具用多角形状に形成され、さらに前記筒部と軸部との間の螺合動作をスプリングの付勢力によって拘束するストッパ部材が前記スプリングにより付勢状態にある時にはブレーキアームに係止されたストッパ部材とアジャスタの前記頭部側が連動するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のアジャスタロッド回止め機構。
前記工具用多角形状の頭部に工具を挿入してストッパ部材をばね付勢に抗して軸動させることにより、前記ストッパ部材とアジャスタの前記頭部側の連動が解除されるように構成したことを特徴とする請求項２に記載のアジャスタロッド回止め機構。
前記ストッパ部材とアジャスタの前記頭部側の連動は、ストッパ部材の非円形孔部とこれに対応して形成された頭部側の非円形部との嵌合係止によりなされることを特徴とする請求項２に記載のアジャスタロッド回止め機構。
前記アジャスタの両端部とアクチュエータおよびブレーキレバーとは球面軸受を介して接続されたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載されたアジャスタロッド回止め機構。