JPH11264428A - キャリパブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答性や追従性に優れるだけでなく、軽量化
に適し、かつ、製造コストの低減や台車枠への組み付け
作業時間の短縮を図ることのできる鉄道車両用のキャリ
パブレーキを提供すること。 【解決手段】 キャリパボディ３２を鉄道車両の台車枠
３４に連結するキャリパ連結手段として、一端がキャリ
パボディ３２の基端部に連結されると共に他端が台車枠
３４に連結されて、一端側がロータ軸方向に弾性変位可
能な板ばねとして機能する連結板３６を使用し、制動時
の車軸移動を連結板３６の撓みによって吸収させる構
成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用のキャ
リパブレーキに関するもので、詳しくは、軽量化とコス
ト低減を図るための改良に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、鉄道車両用のブレーキ装置の従
来例を示したものである。このブレーキ装置２１は、主
に走行用モータを搭載しない付随車用として開発された
ものである。このブレーキ装置２１は、所謂てこ式と呼
ばれているエアーディスクブレーキで、特開平７−９９
５６号公報等にも示されているように、車輪２と一体回
転する円盤状のロータ３を挟むように対向配置させた一
対の制輪子４，４を、先端が各制輪子４に連結された一
対のてこ部材２６，２６とこれらの一対のてこ部材２
６，２６の対向する基端部間に配置されて各てこ部材２
６を回動操作する単一のエアーチャンバー２８とで駆動
するようにしたものである。

【０００３】エアーチャンバー２８は、鉄道車両の台車
枠２７に固定装備されていて、空気圧が供給されると、
てこ部材２６に連結されている一対の作用板２８ａが矢
印（イ）方向に突出変位して、てこ部材２６を回動支点
２９を中心に矢印（ロ）方向に回動させて、各制輪子４
をロータ３に押し付ける。各てこ部材２６は、戻しばね
２５によって、制輪子４がロータ３から離間する方向に
付勢されている。

【０００４】ところが、このようなてこ式のものは、空
気圧の供給によるエアーチャンバー２８の膨出変位を、
てこ部材２６を介して制輪子４に伝達する構成のため、
空気圧の供給制御を高速化しても、てこ部材２６が介在
する分だけ応答性が低下し、制輪子４の押圧動作の応答
性向上に反映させることが難しいという問題があった。
また、鉄道車両の場合、制動時には、車軸が±７ミリ程
度の範囲で軸方向に移動する可能性があり、前述したて
こ式の場合は、このような制動時の車軸移動に対する追
従性を向上させることが困難で、そのため、制動時の車
軸移動によって回動支点２９やてこ部材２６に衝撃荷重
が作用して、構成部品にストレスが生じ易いという問題
があった。更に、てこ式のものでは、てこ部材２６や該
てこ部材２６を回動可能に支持する機構のために部品点
数が増え、大型化や重量化、更にはコストアップという
問題も生じた。

【０００５】そこで、最近では、走行用モータを搭載し
ない付随車用としても、フローティング式キャリパブレ
ーキを搭載することが研究されている。図５及び図６
は、鉄道車両用のフローティング式キャリパブレーキの
従来例を示したものである。ここに示したキャリパブレ
ーキ１は、特開平７−６０１１号公報等に開示されたも
ので、車輪と一体回転する円盤状のロータ３を挟むよう
に対向配置される一対の制輪子４，４と、これらの制輪
子４，４をロータ軸方向に移動可能に支持すると共にこ
れらの制輪子４，４をロータ３に押し付けるピストンが
装備されたキャリパボディ６と、キャリパボディ６を鉄
道車両の台車枠８に連結するキャリパ連結手段１０とか
ら構成されている。

【０００６】キャリパボディ６は、ロータ３を挟むよう
に延出した一対のアーム６ａ，６ａを有し、これらのア
ーム６ａの先端に前述の制輪子４がロータ軸方向に移動
可能に取り付けられている。また、一方のアーム６ａに
は、ピストンを収容するシリンダ部６ｂが装備されてい
る。このシリンダ部６ｂに収容されたピストンは、空気
圧又は油圧等の流体圧により駆動されて、制輪子４をロ
ータ側に付勢する。

【０００７】キャリパ連結手段１０は、台車枠８に締結
・固定されるサポート１１と、キャリパボディ６の基端
部をサポート１１に連結する２本のガイドピン１３とを
備えている。各ガイドピン１３は、軸線をロータ軸方向
（即ち、水平方向）に向けて装備されており、キャリパ
ボディ６をロータ軸方向に移動可能にキャリパ連結手段
１０に連結している。

【０００８】キャリパブレーキ１では、シリンダ部６ｂ
に収容したピストンにより一方の制輪子４がロータ３に
押し付けられると、その反力でキャリパボディ６がガイ
ドピン１３上をピストンが付勢している制輪子４と逆方
向にスライドする。このキャリパボディ６のスライドに
より、一対の制輪子４，４はロータ３を挟む状態とな
り、各制輪子４とロータ３との間の摺動摩擦によって制
動力を発生させる。

【０００９】以上のキャリパブレーキ１では、流体圧に
よるピストンの変位が直接制輪子４に伝達されるため、
介在物による応答遅れがなく、ピストン駆動用の流体圧
の供給制御を高速化を、制輪子４の押圧動作の応答性向
上に反映させ易い。また、キャリパボディ６がガイドピ
ン１３によってロータ軸方向にスライド可能に支持され
ているため、制動時の車軸移動をキャリパボディ６のス
ライド動作で吸収可能で、前述のてこ式のものと比較す
ると、制動時の車軸移動に対する追従性がよく、制動時
の車軸移動を原因とした衝撃荷重の作用を低減して、構
成部品の衝撃荷重によるストレスを軽減することができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したキ
ャリパブレーキ１においても、キャリパ連結手段１０を
構成しているサポート１１は、図示のように、かなり大
きな部品で、重量化という問題を招く原因となった。ま
た、前述したキャリパ連結手段１０では、キャリパボデ
ィ６をロータ軸方向に移動可能にサポート１１に連結す
る２本のガイドピン１３の他に、サポート１１を台車枠
８に固定するボルト等の締結手段も必要で、構成部品点
数が多くなると同時に組立工程数も多くなり、製造コス
トの増大や、台車枠への組み付け作業時間の長大という
問題も生じた。

【００１１】そこで、本発明の目的は上記課題を解消す
ることにあり、応答性や制動時の車軸移動に対する追従
性に優れるだけでなく、軽量化に適し、かつ、製造コス
トの低減や台車枠への組み付け作業時間の短縮を図るこ
とのできる鉄道車両用のキャリパブレーキを提供するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るキャリパブレーキは、車輪と一体回転す
るロータを挟むように対向配置される一対の制輪子と、
これらの制輪子をロータ軸方向に移動可能に支持すると
共にこれらの制輪子をロータに押し付けるピストンが装
備されたキャリパボディと、前記キャリパボディを鉄道
車両の台車枠に連結するキャリパ連結手段とを備えた鉄
道車両用のキャリパブレーキにおいて、キャリパ連結手
段には、一端が前記キャリパボディの基端部に連結され
ると共に他端が前記台車枠に連結されて、一端側がロー
タ軸方向に弾性変位可能な板ばねとして機能する連結板
を使用したことを特徴とする。

【００１３】そして、流体圧によるピストンの変位が直
接制輪子に伝達されるため、介在物による応答遅れがな
く、応答性に優れる。また、制動時の車軸移動によりロ
ータから制輪子を介してロータ軸方向の荷重がキャリパ
ボディに作用すると、キャリパボディを台車枠に連結し
ている連結板が板ばねとして所定の撓み変形を起こし
て、キャリパボディのロータ軸方向への変位を許容し、
車軸移動を許容すると同時に、構成部品への衝撃荷重の
作用を緩和する。従って、制動時の車軸移動に対する追
従性に優れる。さらに、キャリパ連結手段として使用し
た連結板は、板ばねとして機能する単純な構造で、従来
のフローティング式キャリパブレーキにおけるサポート
と比較して、嵩が小さく軽量化に適し、また、キャリパ
ボディをロータ軸方向に移動可能にするためのガイドピ
ンも不要になるため、構成部品点数の低減や組立工程数
の低減を図ることができる。

【００１４】あるいは、本発明に係るキャリパブレーキ
は、請求項１記載の構成において、前記連結板は複数枚
の板ばねを積層した積層構造とし、制動に伴って前記キ
ャリパボディに生じる振動の制振機能を増進させたこと
を特徴としてもよい。

【００１５】このような連結板の使用により、制動時の
車軸移動等によって連結板が撓み、これに伴ってキャリ
パボディに振動が生じても、この振動を効果的に抑制す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施形態に係るキャリパブレーキを詳細に説明する。
図１は、本発明に係るキャリパブレーキの第１実施形態
を示したものである。この一実施形態のキャリパブレー
キ３０は、車軸２ａに固定されて車輪２と一体回転する
円盤状のロータ３と、ロータ３を挟むように対向配置さ
れる一対の制輪子４，４と、これらの制輪子４，４をロ
ータ軸方向に移動可能に支持すると共にこれらの制輪子
４，４をロータ３に押し付けるピストン３１が装備され
たキャリパボディ３２と、キャリパボディ３２を鉄道車
両の台車枠３４に連結するキャリパ連結手段３６とから
構成されている。

【００１７】キャリパボディ３２は、ロータ３を挟むよ
うに延出した一対のアーム３２ａ，３２ｂを有し、これ
らのアーム３２ａ，３２ｂの先端部とロータ３との間に
前述の制輪子４が配備されている。各制輪子４は、図示
略のガイドピン（トルク受けピン）を介してロータ軸方
向に移動可能に各アームの先端部に取り付けられてい
る。また、制輪子４をロータに押し付けるためのピスト
ン３１は、各アームに装備されている。このピストン３
１は、各アーム３２ａ，３２ｂに固定装備されたシリン
ダ部３２ｃに収容装備されていて、各シリンダ部３２ｃ
に供給される空気圧又は油圧等の流体圧により進退駆動
されて、制輪子４をロータ側に付勢する。

【００１８】ピストン３１は、少なくとも、制輪子４を
押圧するヘッド部３１ａが、熱伝導性の低い材料で形成
されている。このような構成であれば、制動時の摩擦熱
が、制輪子からピストンを介してシリンダ部３２ｃに伝
達されて駆動源である流体圧に影響を及ぼすことを防止
できる。

【００１９】キャリパボディ３２の基端部には、台車枠
３４への連結に使用される連結用フランジ３２ｄが、突
設されている。そして、台車枠３４には、キャリパボデ
ィ３２を連結するための連結用フランジ３４ａが突設さ
れている。

【００２０】本実施形態の場合、キャリパ連結手段３６
は、一端がキャリパボディ３２の基端部の連結用フラン
ジ３２ｄに連結されると共に、他端が台車枠３４の基端
部の連結用フランジ３４ａに連結された一枚の連結板で
ある。この連結板３６は、一端側がロータ軸方向に弾性
変位可能な板ばねとして機能するように、表面を垂直に
して使用されている。

【００２１】以上のキャリパブレーキ３０では、流体圧
によるピストン３１の変位が直接制輪子４に伝達される
ため、介在物による応答遅れがなく、応答性に優れ、ピ
ストン駆動用の流体圧の供給制御を高速化すれば、制輪
子４の押圧動作の応答性向上に反映させることができ
る。

【００２２】また、図１に矢印（ハ）で示す制動時の車
軸移動によりロータ３から制輪子４を介してキャリパボ
ディ３２にロータ軸方向の荷重が作用すると、キャリパ
ボディ３２を台車枠３４に連結している連結板３６が矢
印（ニ）に示すように板ばねとして所定の撓み変形を起
こして、キャリパボディ３２のロータ軸方向への変位を
許容して、車軸移動を許容すると同時に、ブレーキ構成
部品への衝撃荷重の作用を緩和する。従って、制動時の
車軸移動に対する追従性に優れ、制動時の車軸移動を原
因とした衝撃荷重の作用を低減して、構成部品の衝撃荷
重によるストレスを軽減することができる。

【００２３】さらに、キャリパ連結手段として使用した
連結板３６は、板ばねとして機能する単純な板状構造
で、従来のフローティング式キャリパブレーキにおける
サポートと比較して、嵩が小さく軽量化に適し、また、
キャリパボディをロータ軸方向に移動可能にするための
ガイドピンも不要になるため、構成部品点数の低減や組
立工程数の低減によって製造コストの低減や台車枠３４
への組み付け作業時間の短縮を図ることもできる。

【００２４】なお、前述の実施形態では、キャリパ連結
手段としての連結板３６は、一枚の板材で構成した。し
かし、図２に示す連結板３８のように、中央部で厚みが
最大になるように、長さの異なる複数枚の板材３８ａ，
３８ｂ，３８ｃを積層した構造としても良い。さらに、
図３に示すように、キャリパボディ３２の基端部を台車
枠３４に連結する板ばねとしての連結板３６を、ロータ
軸方向に離間した２カ所に装備するようにしてもよい。
これらの図２または図３に示した構成とすれば、制動時
の車軸移動等で連結板に撓みが生じても、それによって
キャリパボディ３２に振動が生じることを抑制すること
ができる。

【００２５】なお、本発明のキャリパブレーキの各構成
部品の形状等は、図示の実施形態に限定するものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更可
能であることは言うまでもない。

【発明の効果】本発明のキャリパブレーキによれば、流
体圧によるピストンの変位が直接制輪子に伝達されるた
め、介在物による応答遅れがなく、応答性に優れ、ピス
トン駆動用の流体圧の供給制御を高速化すれば、制輪子
の押圧動作の応答性向上に反映させることができる。ま
た、制動時の車軸移動によりロータから制輪子を介して
キャリパボディにロータ軸方向の荷重が作用すると、キ
ャリパボディを台車枠に連結している連結板が板ばねと
して所定の撓み変形を起こして、キャリパボディのロー
タ軸方向への変位を許容して、車軸移動を許容すると同
時に、構成部品への衝撃荷重の作用を緩和する。従っ
て、制動時の車軸移動に対する追従性に優れ、制動時の
車軸移動を原因とした衝撃荷重の作用を低減して、構成
部品の衝撃荷重によるストレスを軽減することができ
る。さらに、キャリパ連結手段として使用した連結板
は、板ばねとして機能する単純な構造で、従来のフロー
ティング式キャリパブレーキにおけるサポートと比較し
て、嵩が小さく軽量化に適し、また、キャリパボディを
ロータ軸方向に移動可能にするためのガイドピンも不要
になるため、構成部品点数の低減や組立工程数の低減に
よって製造コストの低減や台車枠への組み付け作業時間
の短縮を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るキャリパブレーキの第１実施形態
の要部の平面図である。

【図２】本発明のキャリパブレーキに使用されるキャリ
パ連結手段の平面図である。

【図３】本発明のキャリパブレーキに使用される他のキ
ャリパ連結手段の平面図である。

【図４】従来の鉄道車両用のてこ式のディスクブレーキ
の要部平面図である。

【図５】従来の鉄道車両用のフローティング式キャリパ
ブレーキの要部平面図である。

【図６】図５に示したキャリパブレーキの側面図であ
る。

【符号の説明】

２ 車輪 ３ ロータ ４ 制輪子 ３０ キャリパブレーキ ３１ ピストン ３２ キャリパボディ ３２ａ アーム ３２ｂ アーム ３２ｄ 連結用フランジ ３４ 台車枠 ３４ａ 連結用フランジ ３６ 連結板（キャリパ連結手段） ３８ 連結板（キャリパ連結手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪２と一体回転するロータ３を挟むよ
   うに対向配置される一対の制輪子４，４と、これらの制
   輪子４，４をロータ軸方向に移動可能に支持すると共に
   これらの制輪子４，４をロータ３に押し付けるピストン
   ３１が装備されたキャリパボディ３２と、前記キャリパ
   ボディ３２を鉄道車両の台車枠３４に連結するキャリパ
   連結手段とを備えた鉄道車両用のキャリパブレーキにお
   いて、 前記キャリパ連結手段には、一端が前記キャリパボディ
   ３２の基端部に連結されると共に他端が前記台車枠３４
   に連結されて、一端側がロータ軸方向に弾性変位可能な
   板ばねとして機能する連結板３６を使用したことを特徴
   とするキャリパブレーキ３０。
2. 【請求項２】 前記連結板３８は複数枚の板ばねを積層
   した積層構造とし、制動に伴って前記キャリパボディ３
   ２に生じる振動の制振機能を増進させたことを特徴とす
   る請求項１記載のキャリパブレーキ３０。