JP5361774B2

JP5361774B2 - キャリパブレーキ装置

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Publication number: JP5361774B2
Application number: JP2010067521A
Authority: JP
Inventors: 義之大河原
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-03-24
Also published as: JP2011202670A

Description

本発明は、車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与するキャリパブレーキ装置に関するものである。

鉄道車両の車体（台車）と車軸との間には、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により、車体が車輪のディスクに対してわずかに傾くことがある。

また、従来のキャリパブレーキ装置にあっては、制動時に制輪子をディスクに押し付ける制動反力によりキャリパ本体が車輪のディスクから離れるように撓むことがある。また、制動時にディスクが熱変形して傾くことがある。

特許文献１には、フローティング式キャリパブレーキ装置において、制輪子をディスクに押し付ける油圧アクチュエータとして、作動油圧によってキャリパ本体から突出する基端側ピストンと、この基端側ピストンに球面軸受を介して回動可能に支持される先端側ピストンとを備え、制動時に先端側ピストンが回動して制輪子をディスクの回転面に対して平行に保つことにより、制輪子の偏摩耗を防止するものが開示されている。
特開平１０−２６７０５８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたフローティング式キャリパブレーキ装置にあっては、油圧アクチュエータが設けられる左右一方の制輪子が回動可能に支持されるが、左右他方の制輪子がキャリパ本体に固定されているため、キャリパ本体に固定された制輪子の摩擦面がディスクの傾斜に追従することができず、制輪子の偏摩耗を来す可能性がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、制動時に制輪子の摩擦面がディスクの回転面に追従し、制輪子の偏摩耗を抑えられる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、左右の制輪子が車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、車体に固定される支持枠と、支持枠にキャリパ本体をディスクの回転軸方向に摺動可能に支持する支持ピンと、を備え、キャリパ本体は、ディスクを挟むようにしてディスクの回転径方向に延びる左右のキャリパアームを有し、一方のキャリパアームに制輪子をディスクに押付けるアクチュエータが取り付けられ、他方のキャリパアームは、制輪子が取り付けられる制輪子取付アーム部が分割して形成され、他方のキャリパアームと制輪子取付アーム部の間に他方のキャリパアームに対して制輪子取付アーム部を回動可能に支持する回動支持機構が設けられ、回動支持機構は、他方のキャリパアームに対して制輪子取付アーム部を回動可能に連結するリンクピンが他方のキャリパアームに対して直交する方向に設けられる構成とした。

本発明によると、制動時に生じるディスクの傾斜や、キャリパ本体の撓みに追従して、制輪子取付アーム部が回動支持機構を介してキャリパアームに対して回動することにより、制輪子の摩擦面がディスクの回転面に対して平行に摺接し、摩擦面のディスクに対する面圧が均一に保たれ、制動力を高められるとともに、制輪子の偏摩耗を抑えられる。

本発明の実施形態を示すキャリパブレーキ装置の平面図である。同じくキャリパブレーキ装置の側面図である。同じく図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。同じくキャリパブレーキ装置の作動を示す断面図である。他の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の側面図である。同じく図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。同じくキャリパブレーキ装置の作動を示す断面図である。他の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の断面図である。他の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の側面図である。参考例を示すキャリパブレーキ装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置１の平面図である。図２はキャリパブレーキ装置１を車両の右側から見た側面図である。互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸が設定され、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する。

図１に示すように、鉄道車両に搭載されるキャリパブレーキ装置１は、左右の制輪子７の間に車輪５のディスク６を挟持し、車輪５の回転を制動する。

図１において、２０は鉄道車両の図示しない台車（車体）上に固定される支持枠であり、１０はこの支持枠２０に支持されるキャリパ本体１０である。

図２に示すように、キャリパ本体１０は、支持枠２０に上下支持ピン３１、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る。

キャリパ本体１０は、車輪５のディスク６に跨るようにして延びる左右のキャリパアーム１２、１８と、左右のキャリパアーム１２、１８を結ぶヨーク部１３とを有する。

右のキャリパアーム１２の上下端部にアジャスタ４１がボルト４２を介してそれぞれ締結される。上下のアジャスタ４１はＸ軸方向に突出するアンカピン（図示せず）を備え、このアンカピンを介して制輪子７の両端部がそれぞれ支持される。アジャスタ４１は制動解除時に制輪子７とディスク６の隙間を略一定に調整する図示しない戻しバネ及び隙間調整機構を備える。なお、この隙間調整機構を持たない構成としてもよい。

右のキャリパアーム１２に制輪子７をディスク６に押圧するアクチュエータ６０が設けられる。

アクチュエータ６０は、鉄道車両に搭載される油圧源から供給される加圧作動油（作動流体）によって複数のピストン（図示せず）が制輪子７を押圧作動する。

なお、アクチュエータ６０は、鉄道車両に搭載される空気圧源から供給される加圧空気によって作動する構成としてもよい。

左のキャリパアーム１８は、そのアーム先端部１４から制輪子７が取り付けられる制輪子取付アーム部１７が分割して形成され、後述するように制輪子取付アーム部１７を回動可能に支持する回動支持機構５０が設けられる。

キャリパ本体１０は、ヨーク部１３から制輪子７に沿ってＺ軸方向に延びるビーム状に２本のキャリパアーム１８と、このキャリパアーム１８を連結してＹ軸方向に延びるアーム先端部１４とを有し、これらが一体形成される。キャリパアーム１８は、制輪子取付アーム部１７を支持する片持ち梁として働く。

制輪子取付アーム部１７は、制輪子７に沿ってＹ軸方向に延びるビーム状に形成される。図３に示すように、制輪子取付アーム部１７のディスク６に対峙する側面には、支持レール１５が一体形成される。この支持レール１５はＹ軸方向に延びる一対のアリ溝１６を有し、このアリ溝１６に制輪子７のライニング背板１９が差し込まれる。

図２に示すように、制輪子取付アーム部１７の上下端部にアンカブロック４８がボルト４２を介してそれぞれ締結される。アンカブロック４８は、制輪子７のライニング背板１９（図３参照）の両端部に係合するアンカピン（図示せず）を有する。

ライニング背板１９は、支持レール１５に差し込まれるとともに、その上下端がアンカブロック４８のアンカピンに係合することによって抜け止めされ、左のキャリパアーム１８に固定される。

回動支持機構５０は、キャリパアーム１８の先端部に制輪子取付アーム部１７を回動可能に支持するリンクピン５４を備える。リンクピン５４は、キャリパアーム１８に対して制輪子取付アーム部１７をＹ軸まわりについて回動可能に連結する。

制輪子取付アーム部１７は、ディスク６に背反する側面に２つのブラケット部５１が一体形成される。各ブラケット部５１には穴５２が開口し、この各穴５２はＹ軸方向について同心上に形成される。

キャリパアーム１８のアーム先端部１４にＹ軸方向に延びる軸受穴５３が形成される。

リンクピン５４は、各ブラケット部５１の穴５２とキャリパアーム１８の軸受穴５３を挿通する。リンクピン５４は、その頭部５４ａが上方のブラケット部５１に着座し、その先端部に螺合するナット５５が下方のブラケット部５１に着座して締結される。

次に、キャリパブレーキ装置１の作動について説明する。

図４において、（ａ）は制動解除時、（ｂ）は制動時、（ｃ）は制動時においてディスク６が傾斜するディスク傾斜時の様子を示す。

制動解除時には、アクチュエータ６０に導かれる油圧力が下げられることにより、戻しバネの付勢力によって右の制輪子７が引き込まれ、図４の（ａ）に示すように、左の制輪子７もディスク６の回転面６ａから離れている。

制動時には、アクチュエータ６０に導かれる油圧力が高められることにより、キャリパブレーキ装置１は以下のように作動する。

・アクチュエータ６０に導かれる作動油圧によりピストンが突出して右側の制輪子７をディスク６に当接する。

・さらにピストンが突出するのに伴って、キャリパ本体１０が支持枠２０に対して上下支持ピン３１、３２を介してＸ軸方向に移動する。これにより、図４の（ｂ）に示すように、左側の制輪子７をディスク６に当接し、左右の制輪子７の間に車輪５のディスク６が挟持され、車輪５の回転が制動される。

図４の（ｃ）に示すように、制動時には、Ｘ軸、Ｚ軸を含む横断面図において、キャリパアーム１８が制動反力によって撓むことにより、キャリパアーム１８の先端部から本来直交して延びるアーム部先端中心線Ｏａがディスク６の回転軸と平行に延びる線Ｏｄに対して角度θ（例えば１度程度）だけ傾く。

また、車両に働く外力によってアンカピンの中心軸Ｏａがディスク６の回転軸と平行に延びる線Ｏｄに対して傾く場合もある。さらに、制動時にディスク６が熱変形して傾くことがある。

こうしてディスク６の回転面６ａが傾斜するのに伴って、制輪子取付アーム部１７がキャリパアーム１８に対してリンクピン５４を介してＹ軸まわりについて回動する。これにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。

以上のように、本実施の形態では、左右の制輪子７が車輪５と共に回転するディスク６を挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置１であって、車体（台車）に固定される支持枠２０と、制輪子７を支持するキャリパ本体１０と、支持枠２０にキャリパ本体１０をディスク６の回転軸方向に摺動可能に支持する支持ピン３１、３２と、を備え、キャリパ本体１０は、ディスク６を挟むようにしてディスク６の回転径方向に延びる左右のキャリパアーム１２、１８を有し、一方のキャリパアーム１２に制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０が取り付けられ、他方のキャリパアーム１８は、制輪子７が取り付けられる制輪子取付アーム部１７が分割して形成され、この制輪子取付アーム部１７をキャリパアーム１８に対して回動可能に支持する回動支持機構５０が設けられる構成とした。

上記構成に基づき、制動時に生じるディスク６の傾斜や、キャリパ本体１０の撓みに追従して、制輪子取付アーム部１７が回動支持機構５０を介してキャリパアーム１８に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高められるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。

本実施形態では、回動支持機構５０は、キャリパアーム１８に対して制輪子取付アーム部１７を回動可能に連結するリンクピン５４を備える構成とした。

上記構成に基づき、制輪子取付アーム部１７がリンクピン５４を介してアンカピンに対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高められるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。

次に図５〜図７に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１〜図４の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。

キャリパアーム１８と制輪子取付アーム部１７の間に制輪子取付アーム部１７をディスク６に押し付ける方向に付勢する付勢手段６５が設けられる。

２つの付勢手段６５が、制輪子取付アーム部１７のリンクピン５４（回動中心軸Ｏ１７）より支持枠側（図にて右側）に上下に並んで配置され、付勢手段６５の付勢力によって制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａの外周部分に押し付けられる構成とする。

付勢手段６５は、アーム先端部１４と制輪子取付アーム部１７の側面の間に介装されるバネ７２を主体として構成される。

アーム先端部１４を摺動可能に貫通するピン６６が設けられる。ピン６６の先端部にはワッシャ７３を介してコッターピン６８が取り付けられ、ピン６６の抜け止めが行われる。円盤状のリテーナ７１はピン６６に摺動可能に嵌合され、ピン６６の頭部６７に着座して係合する。

ピン６６の頭部６７とアーム先端部１４の座面７０の間にはリテーナ７１を介して２枚の皿状のバネ７２が圧縮して介装される。

アーム先端部１４の背面７５には断面円形の凹状に窪む凹部６９が形成され、この凹部６９にピン６６の頭部６７が収容される。

リテーナ７１がアーム先端部１４の背面７５に当接し、バネ７２の弾性復元力をアーム先端部１４に伝えるようになっている。

制動解除時、制動時には、図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、前記の実施形態と同様に作動する。

図７の（ｃ）に示すように、ディスク６の回転面６ａが傾斜するのに伴って、制輪子取付アーム部１７がキャリパアーム１８に対してリンクピン５４を介してＹ軸まわりについて回動するとともに、バネ７２の弾性復元力によって制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａにおいて外周部分に押し付けられる。

これにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。

以上のように、本実施形態における付勢手段６５は、キャリパアーム１８から突出するピン６６と、このピン６６に係合するリテーナ７１と、このリテーナ７１とキャリパアーム１８の間に圧縮して介装されるバネ７２と、を備え、リテーナ７１が制輪子取付アーム部１７に当接する構成とした。

上記構成に基づき、バネ７２の弾性復元力がリテーナ７１を介して制輪子取付アーム部１７に伝えられ、輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに押し付けられる。

本実施形態における付勢手段６５は、制輪子７の側面上において回動支持機構５０よりディスク６の外周側に配置される構成とした。

上記構成に基づき、付勢手段６５の付勢力（バネ７２の弾性復元力）によって制輪子７の外周部分がディスク６に押し付けられ、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一化がはかれる。

次に図８に示す他の実施の形態は、アーム先端部１４の背面７５に開口する凹部を持たず、ピン６６の頭部６７がアーム先端部１４の背面７５に当接し、バネ７２の弾性復元力をアーム先端部１４に伝えるようになっている。

本実施形態における付勢手段６５は、キャリパアーム１８から突出するピン６６と、このピン６６に係合するリテーナ７１と、このリテーナ７１とキャリパアーム１８の間に圧縮して介装されるバネ７２と、を備え、ピン６６が制輪子取付アーム部１７に当接する構成とした。

上記構成に基づき、バネ７２の弾性復元力がピン６６を介して制輪子取付アーム部１７に伝えられ、輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに押し付けられる。

次に図９に示す他の実施の形態は、付勢手段６５が制輪子取付アーム部１７のリンクピン５４（回動中心軸Ｏ１７）より支持枠と反対側（図にて左側）に配置され、付勢手段６５の付勢力によって制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａ内周部分に押し付けられる。

本実施形態における付勢手段６５は、制輪子７の側面上において回動支持機構５０よりディスク６の内周側に配置される構成とした。

上記構成に基づき、付勢手段６５の付勢力（バネの弾性復元力）によって制輪子７の内周部分がディスク６に押し付けられ、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一化がはかれる。

次に図１０に示す参考例は、アーム先端部１４に球面状に窪む軸受凹部８１が一体形成され、制輪子取付アーム部１７に球面状に突出する軸受凸部８２が一体形成される。回動支持機構５０は、軸受凸部８２が軸受凹部８１に摺動可能に嵌合する構成とする。

アーム先端部１４には軸受凹部８１の底部に開口する穴８５が形成され、制輪子取付アーム部１７にはこの穴８５を挿通する軸部８３が形成される。軸部８３にはナット８４が螺合し、制輪子取付アーム部１７の抜け止めが行われる。

上記構成に基づき、制輪子取付アーム部１７が軸受凸部８２を介してアンカピンに対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高められるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。

本発明は上記の実施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。

１キャリパブレーキ装置
５車輪
６ディスク
６ａ回転面
７制輪子
９ａ摩擦面
１０キャリパ本体
１２キャリパアーム
１３ヨーク部
１７制輪子取付アーム部
１８キャリパアーム
１９ライニング背板
２０支持枠
３１支持ピン
４８アンカブロック
５０回動支持機構
５１ブラケット部
５２穴
５３軸受穴
５４リンクピン
６０アクチュエータ
６５付勢手段
６６ピン
６７頭部
７２バネ
７１リテーナ
８１軸受凹部
８２軸受凸部

Claims

左右の制輪子が車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、
車体に固定される支持枠と、
前記制輪子を支持するキャリパ本体と、
前記支持枠に前記キャリパ本体を前記ディスクの回転軸方向に摺動可能に支持する支持ピンと、を備え、
前記キャリパ本体は、前記ディスクを挟むようにして前記ディスクの回転径方向に延びる左右のキャリパアームを有し、
一方の前記キャリパアームに前記制輪子を前記ディスクに押付けるアクチュエータが取り付けられ、
他方の前記キャリパアームは、前記制輪子が取り付けられる制輪子取付アーム部が分割して形成され、
他方の前記キャリパアームと前記制輪子取付アーム部の間に他方の前記キャリパアームに対して前記制輪子取付アーム部を回動可能に支持する回動支持機構が設けられ、
前記回動支持機構は、他方の前記キャリパアームに対して前記制輪子取付アーム部を回動可能に連結するリンクピンが他方の前記キャリパアームに対して直交する方向に設けられることを特徴とするキャリパブレーキ装置。
他方の前記キャリパアームと前記制輪子取付アーム部の間に前記制輪子取付アーム部を前記ディスクに押し付ける方向に付勢する付勢手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキ装置。
前記付勢手段は、
他方の前記キャリパアームから突出するピンと、
前記ピンに係合するリテーナと、
前記リテーナと他方の前記キャリパアームの間に圧縮して介装されるバネと、を備え、
前記リテーナが前記制輪子取付アーム部に当接することを特徴とする請求項２に記載のキャリパブレーキ装置。
前記付勢手段は、
他方の前記キャリパアームから突出するピンと、
前記ピンに係合するリテーナと、
前記リテーナと他方の前記キャリパアームの間に圧縮して介装されるバネと、を備え、
前記ピンが前記制輪子取付アーム部に当接することを特徴とする請求項２に記載のキャリパブレーキ装置。
前記付勢手段は、前記制輪子の側面上において前記回動支持機構より前記ディスクの外周側に配置されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のキャリパブレーキ装置。
前記付勢手段は、前記制輪子の側面上において前記回動支持機構より前記ディスクの内周側に配置されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のキャリパブレーキ装置。