JPH1061687A - 鉄道車両用ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダの大きさを適正化、ブレーキパッドの
材質を用途別に最良化、キャリパボディ全体を軽量化、
及び、非常用ブレーキの駆動源として機能するシリンダ
をさらに小型化できる鉄道車両用ディスクブレーキを提
供する。 【解決手段】第１ピストン１３の先端部位置に固定され
てブレーキディスク１１に圧接可能とされた第１ブレー
キパッド１７を有し、常用ブレーキ１０の駆動源として
機能する第１シリンダ１５と、第２ピストン２１の先端
部位置に固定されて、車輪９の厚さ方向一方側面9Aに圧
接可能とされた第２ブレーキパッド２５を有し、非常用
ブレーキ２０の駆動源として機能する第２シリンダ２３
とが備えられ、第１シリンダ１５は、キャリパボディ３
から延出形成された腕部3A、3Aの延出端部近傍位置に１
対設けられる一方、第２シリンダ２３は、それら腕部3
A、3Aの延出基部近傍位置に１対設けられた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両の車輪と
ともに回転可能とされて、車輪の厚さ方向両側面位置に
配設された１対のブレーキディスクを介して、車輪の制
動動作が行われる際に好適な鉄道車両用ディスクブレー
キに関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の車輪を制動動作する（ブレー
キを掛ける）場合、車輪と一体になって回転するブレー
キディスクを介して行われる構成のディスクブレーキが
知られており（実開平7-6011号広報等参照）、図３から
理解されるように、一般に、ディスクブレーキ１００に
は、略Ｕ字状に腕部120A、120Aが延出形成されたキャリ
パボディ１２０が備えられ、このキャリパボディ１２０
は、車両の台車１１０側に固定されている。

【０００３】この場合、１対の腕部120A、120Aは、車軸
１３０の軸周りに回転する車輪１４０の厚さ方向両側面
に対して、各々適宜間隔を介した位置で、それら両側面
を囲むように設定されており、車輪１４０には、車輪１
４０と一体的に回転可能とされるとともに、車輪１４０
の外周縁部よりも車軸１３０側に近づいた周方向を周回
するドーナツ状に形成された１対のブレーキディスク１
５０、１５０が各々車輪１４０の厚さ方向両側面位置に
配設されている。

【０００４】また、キャリパボディ１２０には、腕部12
0A、120Aの延出端部近傍位置に、車輪１４０の厚さ方向
両方向へ摺動するピストン１６０が設けられたシリンダ
１７０、１７０が１対設けられており、各々のピストン
１６０、１６０の先端部位置には、車輪１４０のブレー
キディスク１５０に圧接可能とされたブレーキパッド１
８０、１８０が各々固定されている。

【０００５】そして、ブレーキが掛けられる際には、各
々のシリンダ１７０、１７０に圧力流体が供給されて、
各々のピストン１６０、１６０が突出されるので、ブレ
ーキパッド１８０、１８０と、ブレーキディスク１５
０、１５０とが互いに圧接されて摩擦力を生じ、その摩
擦力によりブレーキディスク１５０、１５０、すなわち
車輪１４０の回転が停止される。

【０００６】この場合、制動動作は、鉄道車両が普通に
停止される際に、常時使用される常用ブレーキとしての
機能と、緊急に停止する際等に使用される非常用ブレー
キとしての機能が必要となるが、従来では、１対のシリ
ンダ１７０、１７０を主体して構成されたブレーキディ
スク本体２００のみによって、それら常用ブレーキ機能
と非常用ブレーキ機能を共用するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そのため、例えば、鉄
道車両が高速の状態から緊急停止されるような過酷な非
常用ブレーキ機能が満足される条件がブレーキディスク
本体２００に対して要求されるので、シリンダ１７０、
１７０のシリンダ径を大きく、また、供給する圧力流体
の圧力が高圧でも耐えられる強度を有するシリンダ１７
０、１７０が使用されており、シリンダサイズの選択が
限られていた。

【０００８】また、常用ブレーキとしての機能を考慮す
ると、ブレーキパッド１８０、１８０を形成する材料の
特性としては、耐摩耗性に優れて、高寿命であることが
要求される一方、非常用ブレーキとしての機能を考慮す
ると、耐摩耗性よりも、ブレーキディスク１５０との摩
擦係数が大きい特性を有する材料の方が好ましいにもか
からわず、常用ブレーキ機能と非常用ブレーキ機能とが
共用されるので、両機能が適度に満足される程度でし
か、ブレーキパッド１８０の材質が選択できず、適正な
選択ができないという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、シリンダの大きさを、適
正な大きさで選択することが可能となるとともに、ブレ
ーキパッドの材質として用途別に最良なとなる材質のも
のを選択することが可能となり、かつ、キャリパボディ
全体が軽量化されるとともに、非常用ブレーキの駆動源
として機能するシリンダをさらに小型化することができ
る鉄道車両用ディスクブレーキを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、車輪を跨ぐ
と共に、その厚さ方向両側面に延びる略Ｕ字状とされて
車両の台車側に固定されたキャリパボディと、前記車輪
と一体的に回転可能とされるとともに、該車輪の直径よ
りも小さい円盤状、またはドーナツ状に形成され、前記
車輪の厚さ方向両側面位置に各々配設された１対のブレ
ーキディスクと、第１シリンダに嵌合い前記車輪の前記
厚さ方向へ摺動可能な第１ピストンと、該第１ピストン
によって、前記車輪の厚さ方向一方側面側の前記ブレー
キディスクに圧接可能とされた第１ブレーキパッドとを
有する第１の作動部と、第２シリンダに嵌合い前記車輪
の厚さ方向へ摺動可能な第２ピストンと、該第２ピスト
ンによって、前記車輪の厚さ方向一方側面側に圧接可能
とされた第２ブレーキパッドとを有する第２の作動部と
が備えられ、前記第１の作動部は、前記キャリパボディ
の前記延出端部近傍位置に、前記車輪の厚さ方向両方向
側に１対設けられる一方、前記第２の作動部は、前記キ
ャリパボディの前記延出基部近傍位置に、前記車輪の厚
さ方向両方向側に１対設けられたことを特徴とする鉄道
車両用ディスクブレーキによって達成される。

【００１１】本発明に係る鉄道車両用ディスブレーキで
は、キャリパボディの上記延出端部近傍位置に第１の作
動部が１対設けられて、該第１の作動部の第１シリンダ
が常用ブレーキの駆動源として機能する一方、キャリバ
ボディの上記延出基部近傍位置に第２の作動部が１対設
けられて、該第２の作動部の第２シリンダが非常用ブレ
ーキの駆動源として機能するように設定されており、非
常用ブレーキは、ブレーキディスクの外周縁部位置で制
動動作する一方、常用ブレーキは、非常用ブレーキの作
用位置よりも、車輪の車軸方向へ近づいた位置で制動動
作する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鉄道車両用デ
ィスクブレーキの好適な実施の形態を、図面に基づいて
説明する。図１、および図１におけるＩ矢視を示す図２
から理解されるように、この実施の形態におけるディス
クブレーキ１には、略Ｕ字状となる形状に腕部3A、3Aが
延出形成されたキャリパボディ３が備えられ、このキャ
リパボディ３は、鉄道車両（図示せず）の台車５に固定
されている。

【００１３】この場合、１対の腕部3A、3Aは、車軸７の
軸周りに回転する車輪９を跨ぐとともに、その厚さ方向
両側面9A、9Aに対して、各々適宜間隔を介した位置で、
それら両側面を囲む方向へ延出する形状、即ち、該両側
面9A、9Aに延びる略Ｕ字状に設定されており、車輪９に
は、外周縁部を構成する脱輪防止用の鍔部9Bが一体に形
成されるとともに、車輪９の外周縁部位置よりも車軸７
側に近づいた周方向を周回するドーナツ状に形成された
１対のブレーキディスク１１、１１が両側面9A、9A位置
に公知の手段により配設されて固定され、それらブレー
キディスク１１、１１は、車輪９と一体的に車軸７の軸
周りに回転される。

【００１４】なお、この実施の形態では、ブレーキディ
スク１１、１１の厚さ方向一側面は、各々車輪９の両側
面9A、9Aと面一となるように設定されているが、必ずし
も面一である必要はなく、また、ブレーキディスク１
１、１１は、車軸７を中心とする円盤状に形成すること
も可能であるが、ブレーキディスク１１の構成、あるい
は固定方法等は、従来公知であるので、詳細な説明は省
略する。また、図１においては、理解を容易にするた
め、車輪９を示す図面は、自身の直径方向に沿う切断面
を示す断面図とされている。

【００１５】ここで、キャリパボディ３の両腕部3A、3A
の延出端部近傍位置には、第１シリンダ１５に嵌合い前
記車輪９の前記厚さ方向へ摺動可能な第１ピストン１３
と、該第１ピストン１３によって、前記車輪９の厚さ方
向一方側面9A側の前記ブレーキディスク１１に圧接可能
とされた第１ブレーキパッド１７とを有する第１の作動
部が、車両の厚さ方向両方向側に一対設けられている。
すなわち、キャリパボディ３の両腕部3A、3Aの延出端部
近傍位置には、車輪９の厚さ方向両方向へ摺動する第１
ピストン１３が各々設けられた１対の第１シリンダ１
５、１５がそれぞれ設けられており、各々の第１ピスト
ン１３、１３の先端部位置には、車輪９のブレーキディ
スク１１に圧接可能とされた第１ブレーキパッド１７、
１７が各々固定されている。

【００１６】そして、第１シリンダ１５、１５は、例え
ば、油圧シリンダとされ、常用ブレーキ１０の制動動作
を行うための駆動源として使用されるように設定されて
おり、常用ブレーキ１０が動作される際には、各々の第
１シリンダ１５、１５に、図示しないコンプレッサ等か
ら、金属、耐熱ゴム等からなるパイプ１９、１９を介し
て圧力付加流体が供給されるように構成されている。

【００１７】一方、キャリパボディ３の両腕部3A、3Aの
延出端部近傍位置には、第２シリンダ２３に嵌合い前記
車輪９の厚さ方向へ摺動可能な第２ピストン２１と、該
第２ピストン２１によって、前記車輪９の厚さ方向一方
側面9A側に圧接可能とされた第２ブレーキパッド２５と
を有する第２の作動部が、車両の厚さ方向両方向側に一
対設けられている。すなわち、キャリパボディ３の両腕
部3A、3Aの延出基部近傍位置には、車輪９の厚さ方向両
方向へ摺動する第２ピストン２１が各々設けられた１対
の第２シリンダ２３、２３がそれぞれ設けられており、
各々の第２ピストン２１、２１の先端部位置には、車輪
９の厚さ方向両側面に対してそれぞれ圧接可能とされた
第２ブレーキパッド２５、２５が各々固定されている。

【００１８】そして、第２シリンダ２３、２３は、例え
ば、第１シリンダ１５と同様に、油圧シリンダとされ、
非常用ブレーキ２０の制動動作を行うための駆動源とし
て使用されるように設定されており、非常用ブレーキ２
０が動作される際には、各々の第２シリンダ２３、２３
に、図示しないコンプレッサ等から、金属、耐熱ゴム等
からなるパイプ２７、２７を介して圧力付加流体が供給
されるように構成されている。

【００１９】なお、第１シリンダ１５は、常用ブレーキ
１０の駆動源として機能させる一方、第２シリンダ２３
は、非常用ブレーキ２０の駆動源として機能させるの
で、第１ブレーキーパッド１７を形成する材料（ライニ
ング材料）の材質としては、耐久性に優れ、寿命が長い
という条件が最優先されて選択されるとともに、第２ブ
レーキパッド２５のライニング材料としては、摩擦係数
が大きく、車両が緊急停止できる材質であることが最優
先して選択される。

【００２０】また、第１シリンダ１５と第２シリンダ２
３のシリンダ径（シリンダの大きさ）、あるいは供給す
る圧力付加流体の圧力値は、各々常用ブレーキ１０とし
ての機能、または非常用ブレーキ２０としての機能が最
適に発揮される大きさ、圧力値になるように選択、設定
される。

【００２１】ディスクブレーキ１は以上のように構成さ
れているので、台車５を有する車両が普通に停止される
場合、１対の第１シリンダ１５、１５に各々圧力付加流
体が供給されて、１対の第１ブレーキパッド１７、１７
と、１対のブレーキディスク１１、１１とが圧接される
ので、そのときの摩擦力により、ブレーキディスク１
１、１１を介して、車輪９の回転が停止される。

【００２２】これに対して、緊急時においては、１対の
第２シリンダ２３、２３に各々圧力付加流体が供給され
て、１対の第２ブレーキパッド２５、２５と、車輪９の
厚さ方向両側面9A、9Aとが圧接されるので、そのときの
摩擦力により、車輪９の回転が停止される。

【００２３】以上説明したように、この実施の形態で
は、Ｕ字状キャリパボディ３の腕部3A、3Aの延出端部近
傍位置に１対の第１シリンダ１５、１５が設けられ、常
用ブレーキ１０の駆動源として機能する一方、キャリバ
ボディ３の腕部3A、3Aの延出基部近傍位置には１対の第
２シリンダ２３、２３が設けられて、非常用ブレーキ２
０の駆動源として機能するように設定されている。

【００２４】すなわち、常用ブレーキ１０と非常用ブレ
ーキ２０とが別個に備えられているので、従来のよう
に、大型のシリンダが不要となり、第１シリンダ１５と
第２シリンダ２３の大きさを、各々適正な大きさで選択
することが可能となるとともに、第１ブレーキパッド１
７と第２ブレーキパッド２５の材質として、それぞれ、
常用ブレーキ１０、あるいは非常用ブレーキ２０とし
て、例えば、車輪９、あるいは、ブレーキディスク１１
との摩擦係数などが用途別に最良となる材質のものを選
択することができるという利点がある。

【００２５】また、非常用ブレーキ２０の駆動源となる
第２シリンダ２３がキャリパボディ３の腕部3A、3Aの延
出基部近傍位置（図２中、点Ｑで示される位置に対応す
る位置）に設けられているため、第２ブレーキパッド２
５は、車輪９の外周縁部近傍位置と圧接されるので、非
常用ブレーキ２０の動作時にキャリパボディ３に作用す
る応力が小さくなる。

【００２６】すなわち、図２中、車輪９の中心Ｏから距
離Ｒ１にある点Ｐで示される位置（図３参照）で非常用
ブレーキが常用ブレーキと共用されている場合よりも、
線分Ｐ- Ｑの長さＲ２に対応する分だけその応力が小さ
くなるので、キャリパボディ３の撓み量を減少させるこ
とができる結果、キャリパボディ３を従来よりも軽い金
属で形成して、キャリパボディ全体の軽量化が図れると
いう利点がある。

【００２７】さらに、第２ブレーキパッド２５が車輪９
の鍔部9B近傍と圧接されることにより、常用ブレーキ１
０と非常用ブレーキ２０とが共用されている従来のもの
に比べて、第２ブレーキパッド２５が車輪９に当接する
位置（点Ｑに対応する位置）と、車輪９の車軸７との離
間距離が長くなるので、非常用ブレーキ２０としてのト
ルクが大きくなる。

【００２８】すなわち、非常用ブレーキ２０は、車輪９
の鍔部9B近傍（点Ｑに対応する位置）で制動動作する一
方、常用ブレーキ１０は、非常用ブレーキ２０の作用位
置よりも、車輪９の車軸７方向へ近づいた位置（点Ｐに
対応する位置）でブレーキディスク１１を介して制動動
作する。

【００２９】従って、図３に示された従来のように、常
用ブレーキと非常用ブレーキが同じ位置で共用させて設
けられている場合に、第１シリンダ１５の車輪制動力と
第２シリンダ２３の車輪制動力とを単に加えた合力より
も、離間距離Ｒ２に対応するトルクの分だけ、車輪９の
制動力が増加されるので、第２ブレーキパッド２５と車
輪９との当接面積は、その大きくなった車輪制動力（ト
ルク）に対応させて小さくすることが可能となる結果、
第２シリンダ２３はさらに小型化することができるとい
う利点がある。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明で理解されるように、本発明
に係る鉄道車両用ディスブレーキでは、キャリパボディ
の上記延出端部近傍位置に第１の作動部が１対設けられ
て、該第１の作動部の第１シリンダが常用ブレーキの駆
動源として機能する一方、キャリバボディの上記延出基
部近傍位置に第２の作動部が１対設けられて、該第２の
作動部の第２シリンダが非常用ブレーキの駆動源として
機能するように設定されている。

【００３１】すなわち、常用ブレーキと非常用ブレーキ
とが別個に備えられているので、従来のように、大型の
シリンダが不要となり、第１シリンダと第２シリンダの
大きさを、各々適正な大きさで選択することが可能とな
るとともに、第１ブレーキパッドと第２ブレーキパッド
の材質として、それぞれ、常用ブレーキ、あるいは非常
用ブレーキとして、例えば、車輪、またはブレーキディ
スクに対する摩擦係数などが、用途別に最良となる材質
のものを選択することが可能となるという効果がある。

【００３２】また、非常用ブレーキの駆動源となる第２
シリンダがキャリパボディの前記延出基部近傍位置に設
けられているため、第２ブレーキパッドは、車輪の外周
縁部近傍位置と圧接されるので、非常時ブレーキの動作
時にキャリパボディに作用する応力が小さくなり、キャ
リパボディの撓み量を減少させることができる結果、キ
ャリパボディを従来よりも軽い金属で形成して、キャリ
パボディ全体の軽量化が可能となるという効果がある。

【００３３】さらに、第２ブレーキパッドが車輪の外周
縁部と圧接されることにより、第１シリンダと第２シリ
ンダとが共用されている従来のものに比べて、第２ブレ
ーキパッドが車輪に当接する位置と、車輪の車軸との離
間距離が長くなるので、非常用ブレーキとしてのトルク
が大きくなる。

【００３４】すなわち、非常用ブレーキは、車輪の外周
縁部位置で制動動作する一方、常用ブレーキは、非常用
ブレーキの作用位置よりも、車輪の車軸方向へ近づいた
位置でブレーキディスクを介して制動動作するため、従
来のように、第１シリンダと第２シリンダが同じ位置に
設けられている場合に、第１シリンダの車輪制動力と第
２シリンダの車輪制動力との単なる合力よりも、前記離
間距離に対応するトルクの分だけ、車輪の制動力が増加
されるので、第２ブレーキパッドと車輪との当接面積
は、その大きくなったトルク（前記離間離）に対応し
て、小さくすることが可能となる結果、第２シリンダは
さらに小型化することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄道車両用ディスクブレーキの好
適な実施の形態におけるディスブレーキの要部を示す一
部断面構成図である。

【図２】図１におけるＩ矢視をであって、上記実施の形
態におけるディスクブレーキと車輪との位置関係等を示
す説明図である。

【図３】従来の鉄道車両用ディスブレーキの概略構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ ディスクブレーキ ３ キャリパボディ 3A 腕部 ５ 台車 ７ 車軸 ９ 車輪 9A 車輪側面（厚さ方向） １０ 常用ブレーキ １１ ブレーキディスク １３ 第１ピストン １５ 第１シリンダ １７ 第１ブレーキパッド １９ パイプ（第１シリンダへの圧力付加流体供給
用） ２０ 非常用ブレーキ ２１ 第２ピストン ２３ 第２シリンダ ２５ 第２ブレーキパッド ２７ パイプ（第２シリンダへの圧力付加流体供給
用） Ｏ 車軸中心 Ｐ 第１シリンダ配設位置 Ｑ 第２シリンダ配設位置 Ｒ１ 第１シリンダ配設位置と車軸中心との離間距離 Ｒ２ 第１シリンダ配設位置と第２シリンダ配設位置
と離間距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪（９）を跨ぐと共に、その厚さ方向両
   側面（9A）（9A）に延びる略Ｕ字状とされて車両の台車
   （５）側に固定されたキャリパボディ（３）と、 前記車輪（９）と一体的に回転可能とされるとともに、
   該車輪（９）の直径よりも小さい円盤状、またはドーナ
   ツ状に形成され、前記車輪（９）の厚さ方向両側面（9
   A）（9A）位置に各々配設された１対のブレーキディス
   ク（１１）（１１）と、 第１シリンダ（１５）に嵌合い前記車輪（９）の前記厚
   さ方向へ摺動可能な第１ピストン（１３）と、該第１ピ
   ストン（１３）によって、前記車輪（９）の厚さ方向一
   方側面（9A）側の前記ブレーキディスク（１１）に圧接
   可能とされた第１ブレーキパッド（１７）とを有する第
   １の作動部と、 第２シリンダ（２３）に嵌合い前記車輪（９）の厚さ方
   向へ摺動可能な第２ピストン（２１）と、該第２ピスト
   ン（２１）によって、前記車輪（９）の厚さ方向一方側
   面（9A）側に圧接可能とされた第２ブレーキパッド（２
   ５）とを有する第２の作動部と、 が備えられ、 前記第１の作動部は、前記キャリパボディ（３）の前記
   延出端部近傍位置に、前記車輪（９）の厚さ方向両方向
   側に１対設けられる一方、前記第２の作動部は、前記キ
   ャリパボディ（３）の前記延出基部近傍位置に、前記車
   輪（９）の厚さ方向両方向側に１対設けられた、 ことを特徴とする鉄道車両用ディスクブレーキ（１）。