JP5453256B2 - 偏心軸用のシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式のシール装置、すなわち、シール装置であって、該シール装置が、偏心軸を支承するハウジングと、偏心軸の、ハウジングから進出している少なくとも１つの端部側の偏心ピンとの間に配置されており、該偏心ピンが、偏心軸の回転によってハウジングに対して偏心的に運動し、これによって少なくとも１つの部材を移動させるようになっており、該部材に偏心ピンが回転可能に支承されており、少なくとも１つのシール部材が設けられている形式のものに関する。

このようなシール装置は、例えばＤＥ４４３１３５３Ｃ１に基づいて公知である。この公知のシール装置は、レール車両ブレーキのブレーキキャリパ装置に設けられており、このブレーキキャリパ装置は、ハウジングの互いに反対側を向いている外側面に配置されていて偏心軸の端部における各１つの偏心ピンによって偏心的に駆動される少なくとも２つのブレーキキャリパレバーを有している。この場合ブレーキキャリパユニットのキャリパレバーは、偏心ピンに回転可能に支承されている。偏心軸はその軸線を中心にして回転可能に支承されており、この場合偏心ピンのうちの１つにおける１つのポイントの、ハウジングに対する運動は、互いに対して垂直に方向付けられた２つの並進運動によって又は回転によって描くことができる。

このようなブレーキキャリパユニットは、走行運転における飛沫水、洗浄時における高温の噴流水、ブレーキダストのような汚れ及び砂並びに雪及び氷のような環境条件にさらされている。従ってこのような条件下においても、キャリパレバーと偏心軸とハウジングとの間におけるシール装置は、確実に機能しなくてはならない。

公知のシール装置では、キャリパレバーと偏心軸とハウジングとの間におけるシールは、ラジアルシールリングによって行われている。そのために偏心軸の領域では、耐食性の円板が偏心軸とねじ結合されており、この耐食性の円板には、キャリパレバーに対してシール作用を有するラジアルシールリングを受容するための受容部が形成されている。他方において円板には、ハウジング凹部に支承された別のラジアルシールリングのためのシール面が設けられている。ブレーキキャリパユニットのシール装置においてラジアルシールリングをする場合における欠点としては、次のことが挙げられる。すなわちこの場合ラジアルシールリングは、偏心軸が大きな直径有している場合でも、比較的小さな横断面しか有しておらず、ゆえにシールリップは小さな予負荷もしくはプレロードしか有していない。さらにシールリップは摩耗しやすく、これによってシール作用は劣化してしまう。

ＤＥ１０２００５０４９０５８Ａ１に基づいて公知の、レール車両のブレーキキャリパユニットのシール装置は、２つの半割リングとして形成された分割されたシールリングを有している。この分割されたシールリングは、この場合ハウジング固定の環状の溝内に保持されていて、キャリパレバーに対応配置された円筒形の面によって案内される。重力作用方向で見て上側のキャリパレバーの支承時に、溝はハウジング固定に形成されていて、円筒形の案内面はキャリパレバーに位置しており、下側のキャリパレバーの支承時にはこれに対して、溝がキャリパレバーに、かつ案内面がハウジングに形成されている。このような上側の軸受シール部材と下側の軸受シール部材との異なった形成は、汚れ水に対する重力の影響によるものであり、それというのは、円筒形の案内面の端面はそれぞれ向かい合って位置する面によってラビリンスパッキンとして作用するからである。従って上側のシール装置と下側のシール装置とはその構造が異なっている。さらに、所望の間隙シール作用を生ぜしめ、しかも溝内における半割リングの滑動を可能にするためには、半割リングの溝軸受装置においては狭い許容誤差範囲が維持されねばならない。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のシール装置を改良して、有利に製造することができ、かつ良好なシール作用を有しているシール装置を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、シール装置であって、該シール装置が、偏心軸を支承するハウジングと、偏心軸の、ハウジングから進出している少なくとも１つの端部側の偏心ピンとの間に配置されており、該偏心ピンが、偏心軸の回転によってハウジングに対して偏心的に運動し、これによって少なくとも１つの部材を移動させるようになっており、該部材に偏心ピンが回転可能に支承されており、少なくとも１つのシール部材が設けられている形式のものにおいて、シール部材が気密のシール部材であり、一側においてハウジングにかつ他側において前記部材に保持されていて少なくとも部分的に弾性的な少なくとも１つのベローズを有しているようにした。

発明の利点
本発明は、シール部材が気密のシール部材であり、一側においてハウジングにかつ他側において前記部材に保持されていて少なくとも部分的に弾性的な少なくとも１つのベローズを有している、という思想に基づいている。間隙シール部材（Spaltdichtung）を使用する従来技術に対して、気密のシール部材は良好なシール作用を有している。なぜならば気密のシール部材は、通常の運転条件下において、シールされた領域内への汚れ又は水分の侵入を許さず、かつシールされた領域内への無視できる程度の量のガスの侵入しか許さないからである。従って「気密のシール部材」という概念は、「間隙シール部材」という概念とは異なっていると理解されるべきである。

さらに、重力の方向に注意を払う必要なしに、すべての軸受箇所のために同一のベローズを使用することができる。

本発明の別の有利な構成は、従属請求項に記載されている。

シール装置は従来技術におけるように、有利にはレール車両ブレーキのブレーキキャリパ装置に設けられていて、該ブレーキキャリパ装置は、ハウジングの互いに反対側を向いた外面に配置された少なくとも２つのブレーキキャリパレバーを有していて、該ブレーキキャリパレバーは、偏心軸の端部に設けられた各１つの偏心ピンによって偏心駆動される。

ベローズはこの場合次のように、すなわちベローズが、偏心軸の軸線に対して垂直な平面におけるハウジングに対する偏心ピンの運動に追従できるように、構成されている。

ベローズは少なくとも部分的にゴムから、有利には完全に、ＮＢＲゴム（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）から成っており、この場合ベローズの両端部は、形状結合及び／又は摩擦力結合によって、ハウジング及びブレーキキャリパレバーと結合されている。

また、ベローズの折り目のうちの少なくとも幾つかの折り目が、有利にはハウジングと結合されたスリーブの半径方向の凹部内に進入していると、これらの折り目は、規定された空間を形成することになり、これによって折り目がハウジングに対するキャリパレバーの偏心運動中に引っ掛かったり、クランプしたりすることを阻止することができる。

本発明の特に有利な構成では、ベローズの少なくとも１つの端部が、該端部に対して剛性のリングと素材結合によって結合されていて、該リングがハウジング又はスリーブに形状結合によって保持されている。この素材結合は例えば、リングが少なくとも部分的にベローズに加硫接着されることによって、行われる。

この場合有利には、リングは円板によってブレーキキャリパレバー又はハウジングに対して止められていて、該円板は同時に、ブレーキキャリパレバーとハウジングとの間におけるスラスト軸受を形成しており、ひいては有利なダブル機能を満たしている。

円板が、振動減衰作用を有する滑り軸受材料、例えばポリアミド又は軸受青銅から製造されていると、ブレーキキャリパレバーが不制動状態つまり緊締されていない状態においてさらされる振動は有利に減衰され、ブレーキキャリパレバーからハウジングへの固体伝搬音の伝達が十分に阻止される。

次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

本発明の有利な実施形態によるシール装置を備えたブレーキキャリパ装置を示す斜視図である。 図１に示されたシール装置を拡大して示す断面図である。 別の実施形態によるシール装置を示す断面図である。

実施例の記載
図１には、レール車両ブレーキのブレーキキャリパ装置２が示されており、このブレーキキャリパ装置２は図示されていないブレーキディスクと共働する。ブレーキキャリパ装置２は図１では使用位置で示されており、つまり上に示された構成部材は上に組み込まれている。

ブレーキキャリパ装置２は、略示されたアクチュエータ３によって操作され、端部側の偏心ピン、つまり上側の偏心ピン６及び下側の偏心ピン８を備えた偏心軸４に作用し、これらの偏心ピン６，８は、ブレーキキャリパ装置２のハウジング１４に設けられたハウジング孔１０，１２から突出して、各１つのブレーキキャリパレバー、つまり上側のブレーキキャリパレバー１６と下側のブレーキキャリパレバー１８とに回転可能に支承されている。図１に示された使用位置においてブレーキキャリパ装置２はほぼ水平に配置されているので、重力方向で見て上側のブレーキキャリパレバー１６は、下側のブレーキキャリパレバー１８に比べて高いレベルに配置されている。

偏心軸４の回転によって、ブレーキキャリパレバー１６，１８はブレーキディスクに向かって運動させられ、これによって、ブレーキキャリパレバー１６，１８に配置されたブレーキライニングホルダ２２，２４のブレーキライニングは、ブレーキディスクと摩擦接触する。ブレーキキャリパレバー１６，１８の、ブレーキライニングホルダ２２，２４とは反対側の端部は、押圧ロッド調節器２１の端部に、ｚ軸に対して平行な旋回軸線２０を中心に回転支承されており、押圧ロッド調節器２１は摩耗後調節のためにその長さを調節可能である。押圧ロッド調節器２１をｙ軸方向に長くすると、ブレーキキャリパレバー１６，１８の端部は互いに離され、これによってブレーキキャリパレバー１６，１８は偏心軸４の偏心ピン６，８を中心にして回転させられ、これによりライニングホルダ２２，２４の間隔を短縮することができる。

図２から最も良く分かるように、上側のブレーキキャリパレバー１６も同様な構成を有しているので、ここでは下側のブレーキキャリパレバー１８についてだけ述べると、この下側のブレーキキャリパレバー１８は、端部に盲孔２６を有しており、この盲孔２６にはスリーブ２８が挿入されていて、このスリーブ２８の半径方向内側の周面は、外側のラジアルニードル軸受３０の軸受シェルを形成しており、このラジアルニードル軸受３０によって偏心ピン８はブレーキキャリパレバー１８に対して回転可能に支承されている。さらに偏心ピン８はスリーブ３２によって取り囲まれていて、このスリーブ３２は、外側のラジアルニードル軸受３０の別の軸受シェルを形成している。他方において偏心軸４の中央区分３４は２つの内側のラジアルニードル軸受３６を用いてハウジング１４に対して回転支承されている。これらの軸受装置は必要に応じて当業者が相応に構成することができ、軸受装置は例えば滑り軸受によっても形成することができる。

偏心軸４の回転駆動時に、偏心ピン８の中心軸線３８はＸ軸及びＹ軸の方向における並進運動と、ｚ軸又は鉛直方向に対して平行な、偏心軸の中心軸線４０を中心にした回転運動とを行う。この偏心的な運動軌道に、外側のラジアルニードル軸受３０を介して支承されたブレーキキャリパレバー１８が追従し、これによってブレーキディスクに対するブレーキライニングホルダ２２，２４の緊締作動運動又は解離運動を惹起することができる。

このような偏心駆動装置の正確な記載は、冒頭に述べたＤＥ１０２００５０４９０５８Ａ１に含まれており、ゆえにここではこれについての説明は省く。

ハウジング孔１２の端面４２には、フランジ４４が、フランジ肩部４６に形成された座面４８で載着されており、このフランジ４４は、センタリングカラー５０でハウジング孔１２内に進入していて、そこで有利にはプレス嵌めによって保持される。これによってフランジ４４はハウジング固定の構成部材を形成する。フランジ４４の半径方向外側の周面は、半径方向内側に向かって延びる凹部５２を備えている。さらにフランジ４４の、ハウジング１４とは反対側の端面５４は、スラスト軸受円板５６のための滑り軸受面を形成している。

スラスト軸受円板５６は有利には、振動減衰作用のある滑り軸受材料、例えばポリアミド又は軸受青銅から成っている。これによって、ブレーキキャリパレバーが不制動状態つまり緊締されていない状態においてさらされる振動は有利に減衰される。

スラスト軸受円板５６は有利には、ブレーキキャリパレバー１８の、ハウジング１４に向いた端面５８に、有利には図２の横断面図では図示されていないねじ結合によって、固定されている。ブレーキキャリパレバー固定のスラスト軸受円板５６は、ハウジング固定のフランジ４４の、ハウジング１４とは反対側の端面５４によって形成される、対応配置された滑り軸受面と一緒に、ハウジング１４に対するブレーキキャリパレバー１８のためのスラスト滑り軸受装置を形成している。図１から分かるように、ブレーキの緊締作動時にブレーキライニングがブレーキディスクに当て付けられ、これによって摩擦力が発生し、この摩擦力によって、押圧ロッド調節器２１の端部に支承されたブレーキキャリパレバー１６，１８が、その長手方向に対して垂直な方向で曲げの形で負荷されると、軸方向力又は横方向力、つまり偏心軸４の中心軸線４０に対する力又はｚ軸方向に向けられた力が生じる。このような曲げ負荷は、横方向力又は軸方向力を惹起し、これらの力は図示の実施例では、スラスト軸受円板５６を介してハウジング１４に支持される。

重要なことは次のことである。すなわち、横方向力又は軸方向力の力伝達経路は、ｚ軸方向においてブレーキキャリパレバー１６，１８から直に、所属のスラスト軸受円板５６に延び、そこからハウジング固定のフランジ４４に、そして最終的にハウジング１４に延びており、この場合偏心軸４又は偏心ピン６，８はこの力伝達経路に含まれない。これに対して、ブレーキキャリパレバー１６，１８に対して作用し、その緊締運動に起因してｘ−ｙ平面において作用する横方向力は、外側のラジアルニードル軸受３０を介して偏心軸４に支持され、偏心軸４は内側のラジアルニードル軸受３６を介してハウジング１４に支持されている。

ブレーキキャリパ装置２はレール車両において汚水及び飛沫水にさらされる領域に位置しているので、偏心軸４もしくはその端部における偏心ピン６，８は、ハウジング１４に対してシールされねばならない。

図２には、ブレーキキャリパ装置２の上側のシール装置６０と下側のシール装置６２とが示されている。上側のシール装置６０は下側のシール装置６２と同じ構造を有しているので、以下においては代表して下側のシール装置６２についてだけ述べる。

下側のシール装置６２は少なくとも１つの気密なシール部材を有しており、このシール部材は、片側でハウジング１４にかつ他側で下側のブレーキキャリパレバー１８に保持されている少なくとも部分的に弾性的な少なくとも１つのベローズ６４によって形成される。この場合ベローズ６４は次のように、すなわちベローズ６４が、偏心駆動装置によって生じる、ハウジング１４に対する偏心ピン８の半径方向運動に、偏心軸４の中心軸線４０に対して垂直なｘ−ｙ平面において追従できるように、構成されており、この場合ベローズ６４の折り目がこれらの運動を補償する。

ベローズ６４は有利には少なくとも部分的にゴムから、有利には完全に、ＮＢＲゴム（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）から成っており、この場合ベローズ６４の端部６６，６８は、形状結合及び／又は摩擦力結合によって、ハウジング１４及びブレーキキャリパレバー１８と結合されている。

ベローズ６４はフランジ４４を半径方向において取り囲んでいて、偏心軸４の中心軸線４０の方向（ｚ軸方向）で見てほぼその長手方向を有している。ベローズ６４の折り目の少なくとも幾つかは、ハウジング１４と結合されているフランジ４４の半径方向の凹部５２に進入している。

特に有利には、ベローズ６４の、ブレーキキャリパレバー１８に配属もしくは対応配置された端部６６は、ベローズ６４に比べて剛性のリング７０と有利には素材結合によって結合されており、このリング７０はブレーキキャリパレバー１８に有利には形状結合式に保持されている。素材結合はこの場合例えば、リング７０が少なくとも部分的にベローズ６４内に加硫接着されることによって生ぜしめられる。リング７０はスラスト軸受円板５６のように、有利には、ブレーキキャリパレバー１８の、ハウジング１４側の端面５８において、少なくとも１つのねじ７２によって固定されている。さらにリング７０はスラスト軸受円板５６を取り囲んでいる。

他方においてベローズ６４の、ハウジング１４に対応配置された端部６８は、フランジ４４の座面４８とハウジング１４の、ブレーキキャリパレバー１８側の端面４２との間において、摩擦力結合及び／又は形状結合によってクランプされ、そのために端部６８は横断面拡大部７４を有していることができ、この横断面拡大部７４は、フランジ４４の座面４８における相応なリング凹部に受容されている。

図３に示された別の実施例では、図１及び図２に示された実施例におけると同じ部材及び同じ機能を有する部材は、同一符号で示されている。図３の実施例では、既に述べた実施例とは異なり、ベローズ６４の、フランジ４４又はハウジング１４に対応配置された端部６８は、フランジ４４の、座面４８とは反対側の端面７５と、別体のクランプリング７６との間において、有利には形状結合式にクランプされており、この場合クランプリング７６は例えばフランジ４４とねじ結合されている。ベローズ６４の他方の端部６６と加硫されていてＬ字形の横断面を備えたリング７０は、脚７８を有しており、この脚７８は、ブレーキキャリパレバー１８の端面５８にねじ８０によって結合されたスラスト軸受円板５６によって上から係合されていて、これによって緊締されている。その他の点においてシール装置６０，６２及び偏心軸４の軸受装置並びにブレーキキャリパレバー１６，１８は、図２に示された実施例におけると同じに構成されている。

シール装置６０，６２の使用はブレーキキャリパ装置２に制限されない。このようなシール装置６０，６２は一般的に、偏心軸４を支承するハウジング１４と、偏心軸４の、ハウジング１４から進出している端部側の偏心ピン６，８との間において、使用されることができる。

２ ブレーキキャリパ装置、 ３ アクチュエータ、 ４ 偏心軸、 ６ 偏心ピン、 ８ 偏心ピン、 １０ ハウジング孔、 １２ ハウジング孔、 １４ ハウジング、 １６ ブレーキキャリパレバー、 １８ ブレーキキャリパレバー、 ２０ 旋回軸線、 ２１ 押圧ロッド調節器、 ２２，２４ ブレーキライニングホルダ、 ２６ 盲孔、 ２８ スリーブ、 ３０ ラジアルニードル軸受、 ３２ スリーブ、 ３４ 中央区分、 ３６ ラジアルニードル軸受、 ３８ 中心軸線、 ４０ 中心軸線、 ４２ 端面、 ４４ フランジ、 ４６ フランジ肩部、 ４８ 座面、 ５０ センタリングカラー、 ５２ 凹部、 ５４ 端面、 ５６ スラスト軸受円板、 ５８ 端面、 ６０ 上側のシール装置、 ６２ 下側のシール装置、 ６４ ベローズ、 ６６ 端部、 ６８ 端部、 ７０ リング、 ７２ ねじ、 ７４ 横断面拡大部、 ７５ 端面、 ７６ クランプリング、 ７８ 脚、 ８０ ねじ

Claims (8)

1. レール車両ブレーキのブレーキキャリパ装置（２）であって、偏心軸（４）を支承するハウジング（１４）と、偏心軸（４）の、ハウジング（１４）から進出している少なくとも１つの端部側の偏心ピン（６，８）との間に配置されたシール装置（６０，６２）を備えており、該偏心ピン（６，８）が、偏心軸（４）の回転によってハウジング（１４）に対して偏心的に運動し、これによって少なくとも１つのブレーキキャリパレバー（１６，１８）を移動させるようになっており、該ブレーキキャリパレバー（１６，１８）に偏心ピン（６，８）が回転可能に支承されており、少なくとも１つのシール部材（６４）が設けられているブレーキキャリパ装置（２）において、
   シール部材（６４）が気密のシール部材であり、一側においてハウジング（１４）にかつ他側において前記ブレーキキャリパレバー（１６，１８）に保持されていて少なくとも部分的に弾性的な少なくとも１つのベローズ（６４）を有しており、
   ベローズ（６４）の折り目のうちの少なくとも幾つかの折り目が、ハウジング（１４）と結合されたスリーブ（４４）の半径方向の凹部（５２）内に進入していることを特徴とする、レール車両ブレーキのブレーキキャリパ装置（２）。
2. ベローズ（６４）が少なくとも部分的にゴムから製造されている、請求項１記載のブレーキキャリパ装置。
3. ベローズ（６４）の端部（６６，６８）が形状結合及び／又は摩擦力結合によってハウジング（１４）及び前記ブレーキキャリパレバー（１６，１８）と結合されている、請求項２記載のブレーキキャリパ装置。
4. ベローズ（６４）の少なくとも１つの端部（６６）が、該端部（６６）に対して剛性のリング（７０）と素材結合によって結合されていて、該リング（７０）がハウジング（１４）又はスリーブ（４４）に形状結合によって保持されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキキャリパ装置。
5. リング（７０）が円板（５６）によって前記ブレーキキャリパレバー（１６，１８）又はハウジング（１４）に対して止められていて、該円板（５６）が、前記ブレーキキャリパレバー（１６，１８）とハウジング（１４）との間におけるスラスト軸受を形成している、請求項４記載のブレーキキャリパ装置。
6. 円板（５６）が、振動減衰作用を有する滑り軸受材料から製造されている、請求項５記載のブレーキキャリパ装置。
7. 円板（５６）が、少なくとも１つのプラスチックから製造されていて、前記ブレーキキャリパレバー（１６，１８）と結合されている、請求項６記載のブレーキキャリパ装置。
8. ベローズ（６４）は、該ベローズ（６４）が偏心軸（４）の軸線（４０）に対して垂直な平面における、ハウジング（１４）に対する偏心ピン（６，８）の運動に追従できるように、構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキキャリパ装置。

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