KR100707820B1 - 철도 차량용 디스크 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

장치 자체의 컴팩트성의 유지 내지 향상과, 브레이크 성능의 증대를 높은 레벨로 양립할 수 있는 철도 차량용 디스크 브레이크 장치를 제공한다.

차륜(디스크 : D)을 협압(挾壓)하는, 브레이크 패드가 부착된 브레이크 헤드(7·7)가 각각 부착된 두 개의 캘리퍼 레버(6·6)와, 진출 방향 또는 퇴피 방향의 적어도 어느 한 쪽으로 구동되는 가동 로드(15)를 구비하는 액추에이터(14)를 구비한다. 또한, 이 디스크 브레이크 장치(1)에는 가동 로드(15)에 피봇 결합되는 회전 전달 아암(16)과, 이 회전 전달 아암(16)에 걸어 맞추는 신축 축(10)이 구비된다. 이 구성으로, 상기 가동 로드(15)의 진출 동작은 회전 전달 아암(16)을 통해 신축 축(10)의 신장 동작으로 변환되고, 또한 그 힘을 증력하여 캘리퍼 레버(6·6)에 전달된다.

Description

철도 차량용 디스크 브레이크 장치{DISK BRAKE DEVICE FOR RAILWAY VEHICLES}

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 디스크 브레이크 장치의 전체 측면도.

도 2는 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성을 도시하는 주요부 평면도.

도 3은 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성 및 간극 조정 기구를 도시하는, 측면측에서 본 일부 단면 확대도.

도 4는 캠판의 형상을 도시하는, 도 3에서의 화살표 A 방향에서 본 도면.

도 5는 제2 실시형태의 디스크 브레이크 장치에 있어서, 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성을 도시하는 주요부 평면도.

도 6은 제3 실시형태의 디스크 브레이크 장치에 있어서, 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성을 도시하는 주요부 평면도.

도 7은 제3 실시형태에 있어서, 브레이크 챔버에 설치된 간극 조정 기구를 도시하는 평면 단면 확대도.

도 8은 제4 실시형태의 디스크 브레이크 장치에 있어서, 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성을 도시하는 주요부 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 디스크 브레이크 장치 6·6 : 캘리퍼 레버

7·7 : 브레이크 헤드 10 : 신축 축

11 : 회전 입력 축 12·12 : 나사 구멍

13·13 : 나사체(전동 축) 14 : 브레이크 챔버(액추에이터)

15 : 가동 로드 16 : 회전 전달 아암

17 : 웜 기어 18 : 간극 조정 기어

21 : 간극 조정 막대 27 : 쐐기 기구

43 : 캠 기구

본 발명은 철도 차량에 이용되는 디스크 브레이크 장치의 구성에 관한 것이다.

이 종류의 디스크 브레이크 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되는 것이 있다. 이 특허문헌 1의 디스크 브레이크 장치는 두 개의 브레이크 레버(캘리퍼 레버)의 단부에 설치한 실린더를 작동시킴으로써 브레이크 레버의 중간부에 설치된 레버 핀을 지점으로 하여, 브레이크 레버의 다른 쪽의 단부에 설치한 라이닝(브레이크 패드)을 양측에서 협압하여 브레이크를 작용시키도록 되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 공개 특허 공보 평4-201672호 공보(도 1)

상기와 같은 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 최근, 철도 차량의 고속화, 제동 거리의 단축 등의 관점에서 점점 강한 제동력의 부여와 컴팩트화가 요구되고 있다.

이 점에서, 상기 특허문헌 1의 구성에 있어서 큰 브레이크력을 실현하기 위해서는, 상기의 실린더를 크게 하여 추진력을 증대시키거나, 브레이크 레버의 레버비를 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 대형의 실린더를 채용해도, 브레이크 레버의 레버비를 증대시켜도 브레이크 장치 자체의 대형화를 피할 수 없고, 철도 대차를 좁은 공간에 설치할 수 있는 컴팩트성이 없어진다. 특히 차축에 모터가 설치되어 있는 동력차에 있어서는, 설치 스페이스의 제한이 엄격하기 때문에 종래의 구성으로는 대응할 수 없다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요한 목적은 장치 자체의 컴팩트성의 유지 내지 향상과, 브레이크 성능의 증대를 높은 레벨로 양립할 수 있는 철도 차량용 디스크 브레이크 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같고, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명한다.

● 본 발명의 관점에 의하면 이하와 같이 구성하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치가 제공된다. 디스크를 협압하는 브레이크 패드가 각각 부착된 두 개의 캘리퍼 레버와, 진출 방향 또는 퇴피 방향의 적어도 어느 한 쪽으로 구동되는 가동 로드를 구비하는 액추에이터와, 상기 두 개의 캘리퍼 레버의 간격을 확대 또 는 축소하는 방향으로 상기 가동 로드의 동작을 변환하는 동시에, 그 힘을 증가하는 증력 변환 기구를 구비한다. 한편, 본 명세서에서 「증력」이란 작은 힘을 주어 큰 힘을 얻는 것을 말한다.

이에 따라, 액추에이터의 가동 로드의 축선 방향의 진출 동작을 증력 변환 기구에 의해서 증력하고, 캘리퍼 레버를 그 간격을 확대 또는 축소하는 방향으로 강력히 구동할 수 있다. 이 결과, 캘리퍼 레버의 부분에 구성되는 레버 기구의 레버비를 증가시키지 않고, 또한, 고출력의 대형 액추에이터를 이용하지 않고 큰 제동력을 얻을 수 있다. 또한, 가동 로드의 동작 방향을 증력 변환 기구에 의해서 변환시킨 후에 캘리퍼 레버로 전달할 수 있기 때문에, 액추에이터의 설치 위치 및 설치 방향의 자유도를 향상시킬 수 있고, 컴팩트하고 제동 성능이 뛰어난 디스크 브레이크 장치를 제공할 수 있다.

● 상기의 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 상기 증력 변환 기구는 상기 캘리퍼 레버의 간격을 확대 또는 축소하는 방향으로 압동(押動) 또는 인장되는 전동축을 포함하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 간소한 구성의 디스크 브레이크 장치를 제공할 수 있다.

● 상기의 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 상기 증력 변환 기구는 나사 기구, 쐐기 기구, 또는 캠 기구를 포함하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 디스크 브레이크 장치를 간소한 구성으로 할 수 있고 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

● 상기의 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 상기 액추에이터는 상기 두 개의 캘리퍼 레버에 끼워진 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 디스크 브레이크 장치의 컴팩트성을 더욱 향상시킬 수 있고, 철도 대차에 각종 장치가 다수 부착되는 철도 차량에 있어서도, 이들의 장치와 간섭시키지 않고 용이하게 배치할 수 있다.

● 상기 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 상기 액추에이터는 수평에 대하여 경사되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 컴팩트한 스페이스에 액추에이터를 설치할 수 있기 때문에, 디스크 브레이크 장치의 한층 더한 컴팩트화에 기여할 수 있다. 또한, 가동 로드의 기울기 방향의 동작을 증력 변환 기구에 의해서 적절하게 캘리퍼 레버의 동작으로 변환시킬 수 있다.

● 상기 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 상기 액추에이터 또는 상기 증력 변환 기구에 간극 조정 기구가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 브레이크 패드 부분의 간극을 자동 조정할 수 있는 고기능인 디스크 브레이크 장치의 컴팩트한 구성을 제공할 수 있다.

● 상기 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서는, 상기 액추에이터는 공압식 액추에이터로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 유압을 이용한 액추에이터에서는, 브레이크의 마찰열에 의해 오일 내에 발생한 거품이 브레이크력에 악영향을 주기 때문에, 열원인 브레이크 패드로부터 액추에이터를 충분히 떨어뜨릴 필요가 있어 디스크 브레이크 장치의 소형화에 한계 가 있다. 한편, 공압식 액추에이터로 구성되어 있으면, 브레이크의 마찰열에 의한 악영향은 없고, 한층 더한 컴팩트화에 기여할 수 있다.

다음에, 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 디스크 브레이크 장치의 전체 측면도, 도 2는 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성을 도시하는 주요부 평면도이다. 도 3은 캘리퍼 레버의 구동 전달 구성 및 간극 조정 기구를 도시하는, 측면측에서 본 일부 단면 확대도이다. 도 4는 간극 조정을 위한 캠 판의 형상을 도시하는, 도 3에서의 화살표 A 방향에서 본 도면이다.

〔제1 실시형태〕

도 1에는 제1 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)의 전체 측면도가 도시되고, 이 디스크 브레이크 장치(1)는 도면에 생략한 철도 대차에 고정되는 브래킷(2)의 하부에 피봇 지지 핀(3)을 수평으로 지지하는 동시에, 이 피봇 지지 핀(3) 주위에 베이스체(4)를 좌우 요동 가능하게 매달아 설치하고 있다. 도 2의 주요부 평면도에 도시되는 바와 같이, 상기 베이스체(4)에는 좌우 한 쌍의 지점 핀(5·5)이 수직으로 지지되는 동시에, 이 지점 핀(5·5) 주위에 요동 선회 가능해지도록 캘리퍼 레버(6·6)가 각각 지지되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 캘리퍼 레버(6·6)의 각각은 중도부를 베이스체(4)에 지지하는 동시에, 그 일단에 브레이크 패드를 부착하기 위한 브레이크 헤드(7)를 구비하고 있다. 한편, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 중도부는 캘리퍼 레버(6·6)의 중간부보다, 브레이크 헤드(7)로부터 약간 떨어진 위치에 배치되어 있지만, 중간부라도 좋다. 이들 브레이크 헤드(7·7)는 철도 대차에 축 지지 되는 차륜(디스크 : D)을 양측에서 협압 가능하게 구성되어 있다.

각각의 브레이크 헤드(7)는 캘리퍼 레버(6)의 일단에 부착된 선회 축(8) 주위에 선회 가능하게 된다. 또한, 한 쌍의 브레이크 헤드(7·7)의 하부끼리는 링크 부재 등으로 이루어지는 평행 유지 기구(9)를 통해 연결되어 있고, 베이스체(4)나 거기에 지지되는 캘리퍼 레버(6·6)가 좌우로 흔들렸다고 해도 브레이크 헤드(7·7)끼리의 평행도를 유지하도록, 또한 브레이크 작동시에 차륜(디스크 : D)에 대하여 브레이크 헤드(7·7)가 동일하게 가압하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 한 쌍의 캘리퍼 레버(6·6)는 그 브레이크 헤드(7)와 반대측의 단부끼리가 신축 축(10)을 통해 연결되어 있다. 이 신축 축(10)은 도 2 등에 도시하는 바와 같이, 적절한 길이의 회전 입력축(11)과, 이 회전 입력축(11)의 양단에 각각 설치한 나사 구멍(12·12)에 나사 결합되는 나사체(전동축 : 13·13)를 구비하고 있다. 이 나사체(13·13)는 회전 입력축(11)과 동심하여 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 이 나사체(13·13)는 캘리퍼 레버(6)의 간격을 확대 또는 축소시키는 방향(차륜(D)의 축선 방향, 캘리퍼 레버(6·6)끼리나 브레이크 헤드(7·7)끼리가 대향하는 방향, 지점 핀(5·5)과 수직인 방향)에, 그 길이 방향을 따르게 하는 방향으로 배치되어 있다. 또한, 나사체(13·13)의 단부는 상기 캘리퍼 레버(6·6)의 단부에 피봇 결합되어 있다.

회전 입력축(11)의 양단에 개구되는 나사 구멍(12·12)은 서로 역 나사가 되도록 구성되어 있고, 거기에 나사 결합되는 나사체(13·13)도 동일하다. 이 결과, 회전 입력축(11)을 회전시키면, 나사체(13·13)가 회전 입력축(11)에 대하여 나사 진행/나사 후퇴하고, 신축 축(10)의 신축 동작에 의해서 캘리퍼 레버(6·6)를 지점 핀(5·5) 주위에 선회시킬 수 있다. 이와 같이 나사 기구에 의한 증력 변환 기구이기 때문에, 고배율의 증력 변환 기구를 컴팩트하게 구성할 수 있고 장치 전체의 컴팩트화에 기여할 수 있다. 한편, 상기 회전 입력축(11)의 길이 방향 중앙부의 외주면에는 스플라인이 새겨 설치된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 베이스체(4)는 아래쪽이 뚜껑으로 닫혀져 있는 중공 형상이 되어 있고, 이 내부 공간으로서 회전 입력축(11)과 지지 핀(5·5) 사이의 공간에는 액추에이터로서의 브레이크 챔버(14)가 설치된다. 브레이크 챔버(14)는 공압식 액추에이터로 되어 있고, 경사진 아래쪽에 진퇴 가능한 가동 로드(15)를 구비하고 있다. 브레이크 챔버(14)는 그 축선을 수평으로부터 경사지게 한 상태로 베이스체(4)에 고정되어 있다.

도 1이나 도 3 등에 도시하는 바와 같이, 상기 신축 축(10)의 회전 입력축(11)에는 상기 브레이크 챔버(14)의 작동을 해당 회전 입력축(11)에 전달하기 위한 회전 전달 아암(16)이 지지되어 있다. 이 회전 전달 아암(16)의 선단에는 상기 가동 로드(15)의 선단이 피봇 결합되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 전달 아암(16)의 베이스부는 중공 형상으로 구성되어 있고, 그 내부에는 회전 자유롭게 피봇 지지된 웜 기어(17)와, 이 웜 기어(17)에 맞물리도록 그 외주의 일부에 톱니를 형성한 간극 조정 기어(18)가 배치되어 있다. 이 간극 조정 기어(18)의 축 구멍의 내주면에는 스플라인이 새겨 설치되어 있는 동시에, 해당 간극 조정 기어(18)가 상기 회전 입력축(11)의 외주면에 새겨 설치한 스플라인에 대하여, 축 방향 으로 슬라이딩 자유롭게 또한 상대 회전 불가능하게 연결되어 있다.

또한, 상기 웜 기어(17)의 기어 축은 회전 전달 아암(16)의 베이스부의 내부 공간으로부터 외부로 돌출되어 있고, 이 돌출 부분에는 캠 판(19)이 고착되어 있다. 도 3의 화살표 A 방향에서 본 도면으로서의 도 4에 도시하는 바와 같이, 이 캠 판(19)의 외부 가장자리에는 노치부(20)가 형성되어 있다. 이 노치부(20)에는 베이스체(4)에 고정 설치된 간극 조정 막대(21)의 일단이 삽입 관통되어 있다.

이상의 구성에서, 상기 브레이크 챔버(14)에 압축 공기를 공급하면, 도 3의 화살표로 도시하는 바와 같이 진출 방향으로 구동되는 가동 로드(15)가 회전 전달 아암(16)의 아암부를 가압 이동하기 때문에, 회전 전달 아암(16)의 베이스부에 배치된 간극 조정 기어(18)가 (웜 기어(17)에 걸어 맞춘 상태를 유지하면서) 회전 전달 아암(16)과 일체적으로 회전하고, 이 간극 조정 기어(18)에 걸어 맞추고 있는 회전 입력 축(11)이 회전하는 결과, 도 2의 화살표로 도시하는 바와 같이 신축 축(10)이 신장하게 된다.

바꾸어 말하면, 가동 로드(15)의 진출 동작은 회전 전달 아암(16)에 의해서 회전 입력축(11)의 회전 동작으로 변환되고, 또한 상기 나사 구멍(12)과 나사체(13)로 구성되는 나사 기구에 의해서, 회전 입력축(11)의 회전 동작이 나사체(13·13)의 바깥쪽으로의 압출 동작으로 변환된다. 이렇게 해서, 캘리퍼 레버(6·6)는 나사체(13)에 연결되어 있는 부분끼리의 간격을 증대시키도록 도 2의 화살표로 나타내는 방향으로 대칭적으로 선회 구동되고, 브레이크 헤드(7·7)에 부착된 브레이크 패드가 차륜(D)에 접촉하여 적절한 제동력을 발생시킨다.

한편, 상기 캘리퍼 레버(6)에 있어서는 나사체(13)로의 연결 부분을 역점, 지점 핀(5)의 부분을 지점, 브레이크 헤드(7)로의 연결 부분을 작용점으로 하는 레버 기구가 구성되어 있고, 나사 기구에 의한 증력 변환 기구와 레버 작용을 이용하여 강한 제동을 차륜(D)으로 부여할 수 있도록 되어 있다.

한편, 사용에 수반하여 상기 브레이크 패드가 마모되면, 브레이크 작동 시의 가동 로드(15)의 스트로크가 커지고, 또한, 회전 전달 아암(16)의 회전 스트로크도 서서히 커진다. 이 점, 본 실시형태에서는 회전 전달 아암(16)의 회전 스트로크가 소정의 값을 상회하면, 그 스트로크 단부에 있어서 상기 간극 조정 막대(21)가 상기 캠 판(19)(도 4)의 노치부(20)의 단부에 접촉하여 압동하기 때문에, 상기 웜 기어(17)가 캠 판(19)과 함께 회전하고, 상기 간극 조정 기어(18)가 회전 전달 아암(16)에 대하여 회전하게 된다. 이 결과, 브레이크 패드의 마모에 수반하는 간극 조정이 자동적으로 행해지고, 브레이크 작동 전의 차륜(디스크 : D)과 브레이크 패드 사이의 간극량이 양호해지도록 항상 유지된다. 간극량이 거의 일정하게 유지되는 결과, 브레이크 작동 시간을 거의 일정하게 유지하는 것을 자동적으로 행할 수 있게 되는 동시에, 이와 같이 구성함으로써 자동 간극 조정에 관한 기구를 컴팩트하게 할 수 있고 장치 전체의 컴팩트화에 기여할 수 있다.

이상에 나타내는 바와 같이 제1 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)는, 디스크로서의 차륜(D)을 협압하는 브레이크 패드가 부착된 브레이크 헤드(7·7)가 각각 부착된 두 개의 캘리퍼 레버(6·6)와, 진출 방향으로 구동되는 가동 로드(15)를 구비하는 브레이크 챔버(14)와, 상기 두 개의 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대하 는 방향으로 상기 가동 로드(15)의 동작을 변환시키는 동시에, 그 힘을 증가하는 증력 변환 기구를 구비한다.

즉, 본 실시형태에서는 회전 전달 아암(16)과 신축 축(10)의 조합에 의해 가동 로드(15)의 진출 동작이 신축 축(10)의 신장 동작(바꾸어 말하면, 나사체(13·13)의 외측으로의 압출 동작)으로 변환되고, 이에 따라 캘리퍼 레버(6·6)는 그 신축 축(10)으로의 연결 부분끼리의 간격을 확대시키도록 구동되어 브레이크 패드의 제동을 행하도록 하고 있다. 게다가, 브레이크 챔버(14)가 발생시키는 동작력은 상기 회전 전달 아암(16)이나, 신축 축(10)의 부분에 구성되어 있는 나사 기구에 의해서 증력된 후에 캘리퍼 레버(6·6)에 전달되도록 구성되어 있다.

따라서, 상기 캘리퍼 레버(6·6)의 단부(신축 축(10)에 연결되어 있는 단부)를 증력 후의 힘으로 강력하게 선회 구동할 수 있기 때문에, 캘리퍼 레버(6)의 부분에 구성되는 레버 기구의 레버비를 증가시키지 않고, 또한, 대형의 브레이크 챔버(14)를 이용하지 않고 큰 제동력을 얻을 수 있다. 또한, 가동 로드(15)의 동작방향을 증력 변환 기구에 의해서 변환한 후에 캘리퍼 레버(6)로 전달할 수 있기 때문에, 브레이크 챔버(14)의 설치 위치 및 설치 방향의 자유도가 향상된다. 따라서, 종래와 동등한 제동 성능을 컴팩트한 브레이크 챔버(14)로 실현할 수 있다. 바꾸어 말하면, 컴팩트하고 제동 성능이 뛰어난 디스크 브레이크 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기 신축 축(10)은 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대하는 방향으로 압동되는 나사체(13·13)를 포함하여 구성되는 동시에, 상기의 나사 기구에 의해서 증력 및 동작의 변환을 행하도록 구성되어 있다. 따라서, 간소한 디스크 브레이크 장치(1)의 구성을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 브레이크 챔버(14)는 상기 두 개의 캘리퍼 레버(6·6)에 끼워진 위치(캘리퍼 레버(6·6)의 사이의 위치)에 배치되어 있다. 따라서, 디스크 브레이크 장치(1)의 컴팩트성이 한층 더 향상되기 때문에, 차륜(D)의 주위에 각종 장치가 다수 부착되는 철도 차량에 바람직하다.

또한, 본 실시형태에서는 브레이크 챔버(14)는 수평에 대하여 경사되도록 배치되어 있다. 이에 따라, 컴팩트한 스페이스에 브레이크 챔버(14)를 설치할 수 있기 때문에, 디스크 브레이크 장치(1)의 한층 더한 컴팩트화에 기여할 수 있다. 또한, 가동 로드(15)의 경사진 방향의 동작도 회전 전달 아암(16)이나 신축 축(10)에 의해서 적절히 캘리퍼 레버(6)의 선회 동작으로 변환할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)에서는 상기 증력 변환 기구를 구성하는 부재인 회전 전달 아암(16)에 캠 판(19), 노치부(20), 웜 기어(17), 간극 조정 기어(18) 등으로 이루어지는 간극 조정 기구가 설치되어 있다. 따라서, 디스크(차륜) D와 브레이크 패드의 간극을 자동 조정할 수 있는 고기능인 디스크 브레이크 장치(1)의 컴팩트한 구성을 제공할 수 있다.

〔제2 실시형태〕

제2 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 신축 축(10')을 한쪽 나사식으로 구성한 것이다. 한편, 이 제2 실시형태에서는 제1 실시형태와 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 이것은 후술의 제3 실시형태 이후에도 마찬가지이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 신축 축(10')에서는 회전 입력축(11')의 일단에만 전술과 동일하게 나사 구멍(12)을 형성하여 나사체(전동축 : 13)를 나사 결합하는 한편, 회전 입력축(11')의 타단에는 축 구멍(25)을 오목하게 설치하고, 이 축 구멍(25)에 지지축(전동축)(22)이 상대 회전 자유롭게 연결된다. 이 지지축(22)은 상기 축 구멍(25)에 대하여 회전 자유롭게 끼워 맞춰지는 축부(24)와, 상기 회전 입력축(11')의 단면에 접촉하는 플랜지부(23)를 일체적으로 구비하고 있다.

상기 지지축(22)은 그 회전 입력축(11')과 연결되는 측과 반대측의 단부를, 일측의 캘리퍼 레버(6)에 대하여 피봇 결합하고 있다. 회전 입력축(11')에 나사 결합되는 상기 나사체(13)의 헤드부는 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 타측의 캘리퍼 레버(6)에 피봇 결합하고 있다.

또한, 본 실시형태의 증력 변환 기구의 신축 축(10)'은 한쪽 나사식이기 때문에, 나사가 있는 쪽의 캘리퍼 레버(6)가 보다 요동하기 쉽고, 그 결과, 양 캘리퍼 레버(6·6)가 동일하게 요동하지 않으며, 양쪽의 브레이크 패드가 동일하게 디스크(차륜 : D)에 가압하는 타이밍이 어긋날 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위해서 양 캘리퍼 레버(6·6) 사이에는 캘리퍼 레버(6·6)의 사이의 간격을 축소시키도록 가압하는 가압 용수철(26)이 사이에 설치되어 있다. 다른 구성은 전술한 제1 실시형태와 동일하다.

이 제2 실시형태의 구성으로도, 브레이크 챔버(14)의 작동에 의해 회전 전달 아암(16)을 통해 회전 입력축(11')이 회전되고, 이것에 의해 나사체(13)가 나사 진행함으로써, 나사체(13) 및 지지축(22)이 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대시키는 방향으로 압동되고, 캘리퍼 레버(6) 선단의 브레이크 헤드(7)에 부착된 브레이크 패드에 의해 차륜(D)에 제동력을 부여할 수 있다.

〔제3 실시형태〕

도 6에 도시하는 제3 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)에서는, 제1 실시형태의 신축 축(10)이나 회전 전달 아암(16)을 설치하는 대신에, 증력 변환 기구로서 쐐기 기구(27)가 설치되어 있다. 이 쐐기 기구(27)에 관해서 이하 상세히 설명하면, 상기 베이스체(4)에는 중공 형상의 하우징(28)이 고정되어 있고, 이 하우징(28)의 양측벽에 전달축(전동축 : 29·29)이 각각 축방향으로 슬라이딩 자유로워지도록 지지되어 있다. 두 개의 전달축(29·29)은 서로 찌르도록 동축 상에 배치되고, 그 외단측은 각각의 캘리퍼 레버(6)의 단부에 피봇 결합되는 한편, 내단측에는 롤러(30)를 지지하고 있다.

또한, 이 하우징(28)에는 브레이크 챔버(14')의 챔버부(32)가 고정되어 있고, 그 가동 로드(15)는 하우징(28) 내부에 돌출되어 그 선단에 블록형상의 쐐기베이스체(31)가 부착되어 있다. 이 쐐기베이스체(31)는 상기 두 개의 전달축(29·29) 사이의 위치에 배치되는 동시에, 상기 롤러(30·30)에 접촉하는 경사면을 구비하고 있다. 한편, 본 실시형태에서는 브레이크 챔버(14')는 수평으로 배치되어 있다.

본 실시형태에서는 브레이크 챔버(14')는 간극 조정 기구를 내장한 것으로 구성되어 있고, 그 상세한 구성을 도 7을 참조하여 설명하면, 브레이크 챔버(14')의 챔버부(32)에는 상기 가동 로드(15)가 축방향 슬라이딩 자유롭고 또한 회전 자유롭게 지지되는 동시에, 이 가동 로드(15)의 단부에는 플랜지(33)가 형성되어 있다. 이 플랜지(33)와 챔버부(32) 내벽 사이에는 가요성의 다이어프램(34)이 개재되고, 이 다이어프램(34)에 의해서 챔버부(32)의 내부 공간은 두 개의 공간으로 구획된다. 또한, 상기 다이어프램(34)과 반대측에 있어서는 플랜지(33)와 챔버부(32) 내벽 사이에 복귀 용수철(35)이 사이에 설치되어 있다.

또한, 상기 챔버부(32)의 내부에는 레버(36)가 피봇 지지되어 있고, 이 레버(36)는 동작 지레(37) 및 멈춤쇠(pawl)부(38)를 구비하고 있다. 또한, 레버(36)의 통상 시의 자세를 규정하는 가압 용수철(39)이 설치되어 있다.

또한, 상기 가동 로드(15)의 축부의 외주면에는 도시하지 않은 스플라인이 형성되어 있고, 이 스플라인을 통해 톱니 바퀴(40)가 가동 로드(15)에 대하여 상대회전 불가능하고 또한 축방향 슬라이딩 자유롭게 설치된다. 그리고, 이 톱니 바퀴(40)의 외주에 형성되는 톱니부에 대하여, 상기 레버(36)가 구비하는 멈춤쇠부(38)가 착탈 가능하게 되어 있다.

또한, 상기 가동 로드(15)의 선단부에는 나사 구멍(41)이 형성되는 동시에, 이 나사 구멍(41)에 나사 막대(42)가 나사 결합된다. 그리고, 이 나사 막대(42)의 선단에 상기 쐐기베이스체(31)가 고착되어 있다.

이상의 구성으로, 통상시에 있어서는 브레이크 챔버(14')의 챔버부(32)에 압 축 공기를 공급하면, 다이어프램(34)이 복귀 용수철(35)에 저항하여 플랜지(33)를 통해 가동 로드(15)를 선단측에 압동하기 때문에, 쐐기베이스체(31)가 롤러(30·30) 사이에 파고들도록 이동하여 전달축(29·29)을 외측으로 밀어내고, 캘리퍼 레버(6·6)의 간격이 확대된다. 이 결과, 브레이크 헤드(7·7)에 부착된 브레이크 패드가 차륜(D)를 협압하여 적절한 제동력이 부여된다. 한편, 챔버부(32)로부터 압축 공기를 배출하면, 가동 로드(15)는 복귀 용수철(35)에 의해서 복귀되고, 캘리퍼 레버(6·6)는 가압 용수철(26)(도 6)에 의해서 제동 해제 위치까지 복귀된다.

한편, 브레이크 패드가 마모되고, 가동 로드(15)의 스트로크가 소정의 값을 상회하면, 가동 로드(15)의 진출 스트로크 단부에 있어서 톱니 바퀴(40)(도 7)의 톱니부에 레버(36)가 갖는 멈춤쇠부(38)가 걸어 맞추는 동시에, 그 레버(36)는 동작 지레(37)가 상기 플랜지(33)에 의해 압동됨으로써, 가압 용수철(39)에 저항하여 경사지게 이동한다. 그렇게 하면, 레버(36)의 멈춤쇠부(38)가 톱니 바퀴(40)의 톱니부를 누르기 때문에 톱니 바퀴(40)는 회전하고, 여기에 스플라인 걸어 맞추는 가동 로드(15)도 일체적으로 회전하기 때문에, 이 가동 로드(15)에 나사 결합하고 있는 나사 막대(42)가 선단측으로 나사 진행하게 된다. 챔버부(32)로부터 압축 공기가 배출되고, 가동 로드(15)가 복귀 용수철(35)에 의해서 복귀되면, 멈춤쇠부(38)와 톱니 바퀴(40)의 걸어 맞춤이 해제되는 동시에, 레버(36)는 가압 용수철(39)에 의해서 원래의 자세로 되돌아간다. 이 결과, 브레이크 헤드(7·7)에 부착된 브레이크 패드의 마모에 수반하는 간극 조정이 자동적으로 행해지고, 브레이크 작동 전의 차륜(D)과 브레이크 헤드(7·7)에 부착된 브레이크 패드 사이의 간극량이 양호 해지도록 항상 유지된다.

이상에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)는 쐐기베이스체(31)나 롤러(30·30)나 전달축(29·29)을 구비하여 이루어지는 쐐기 기구(27)에 의해, 가동 로드(15)의 진출 동작을 전달축(29·29)의 외측으로의 대칭적인 압출 동작으로 변환하고, 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대시키도록 구동하여 브레이크 패드의 제동을 행하도록 하고 있다. 또한, 브레이크 챔버(14')의 동작력은 상기 쐐기 기구(27)에 의해서 증력된 후에 캘리퍼 레버(6·6)에 전달되도록 구성되어 있다.

따라서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 상기 캘리퍼 레버(6·6)의 단부(전달축(29)에 피봇 결합되어 있는 단부)를 증력 후의 힘으로 강력히 선회 구동할 수 있기 때문에 큰 제동력을 얻을 수 있다. 또한, 가동 로드(15)의 설치 위치 및 설치 방향의 자유도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 컴팩트하고 제동 성능이 뛰어난 디스크 브레이크 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 전달축(29)이 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대하는 방향으로 쐐기 기구(27)를 통하여 압동됨으로써, 차륜(D)에 제동력을 부여하도록 구성하고 있다. 따라서, 구성이 간소한 디스크 브레이크 장치(1)를 제공할 수 있고, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서도 두 개의 캘리퍼 레버(6) 사이에 브레이크 챔버(14')가 설치되어 있기 때문에, 디스크 브레이크 장치(1)의 컴팩트한 구성을 실현할 수 있다. 나아가서는, 상기 브레이크 챔버(14')에 톱니 바퀴(40)나 레버(36) 등으로 이루어지는 간극 조정 기구가 설치되어 있기 때문에, 자동 간극 조정 기능이 부여되고 또한 컴팩트한 디스크 브레이크 장치(1)를 제공할 수 있다.

〔제4 실시형태〕

도 8에 도시하는 제4 실시형태의 디스크 브레이크 장치(1)에서는, 제1 실시형태의 신축 축(10)을 설치하는 대신에 캠 기구(43)가 설치되어 있다. 이 캠 기구(43)는 상하 방향으로 배치한 캠 축(44)에 판 캠(캠체 : 45)을 고착하고, 해당 판 캠(45)을 끼우도록 종동축(전동축 : 46·46)을 배치한 구성으로 되어 있다.

각각의 종동축(46·46)은 도시하지 않은 가이드 수단에 의해서, 축방향 슬라이딩 자유롭게 부착되어 있다. 두 개의 종동축(46·46)은 동축 상에 배치되고, 그 외단측은 각각의 캘리퍼 레버(6)의 단부에 피봇 결합되는 한편, 내단측에는 평탄한 접촉면(47)을 형성하고 있다. 각각의 종동축(46)의 접촉면(47)끼리는 상기 판 캠(45)을 끼우도록 서로 대향하여 배치되어 있다. 상기 판 캠(45)은 대략 마름모형상으로 형성되어 있고, 회전함으로써 양측의 접촉면(47·47)을 대칭적으로 외측으로 압동할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 캠 축(44)의 외주면에는 스플라인이 새겨 설치되고, 이 스플라인 상에 회전 전달 아암(16)이 지지된다. 그리고, 이 회전 전달 아암(16)에는 그 축선을 수평(차축과 평행)하게 향하여 배치된, 브레이크 챔버(14)의 가동 로드(15)의 선단이 피봇 결합되어 있다.

한편, 상기 회전 전달 아암(16)은 그 설치 방향 및 상기 가동 로드(15)에 연결되는 아암부의 길이 및 방향이 다른 것 외에는, 전술의 제1 실시형태와 마찬가지 인 것으로 구성되어 있기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 한편, 본 실시형태에서는, 회전 전달 아암(16)의 베이스부의 내부의 간극 조정 기어(18)(도 3 참조)는 상기 캠 축(44)의 외주면에 스플라인 걸어 맞추고 있다.

이 제4 실시형태에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이 브레이크 챔버(14)는 캘리퍼 레버(6·6)와 입체적으로 교차하도록 배치되어 있고, 가동 로드(15)의 진출 동작은 회전 전달 아암(16)에 의해 캠 축(44)의 회전 동작으로 변환되고, 이 회전 동작은 상기 판 캠(45)에 의해서 종동축(46·46)의 외측으로의 대칭적인 압출 동작으로 변환된다. 이 결과, 캘리퍼 레버(6·6)는 상호의 간격을 확대시키도록 구동되어 브레이크 패드의 제동이 행해진다.

힘의 작용의 관점에서 말하면, 가동 로드(15)의 진출력은 회전 전달 아암(16)에 의해 회전력으로 변환되어 캠 축(44)을 회전시키고, 또한, 상기 회전력은 판 캠(45)에 의해서 종동축(46·46)을 통해 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대시키는 힘으로 변환된다. 게다가, 아암부를 길게 구성한 회전 전달 아암(16)이나, 상기 캠 판(19)에 의해서, 가동 로드(15)의 진출력은 증력되어 캘리퍼 레버(6·6)에 전달된다. 따라서, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 마찬가지로 컴팩트하고 제동 성능이 뛰어난 디스크 브레이크 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한 본 실시형태에서는, 종동축(46·46)은 캘리퍼 레버(6·6)의 간격을 확대시키는 방향으로 캠 기구(43)에 의해 압동되고, 이에 따라 차륜(D)에 제동력을 부여하도록 구성하고 있다. 따라서, 디스크 브레이크 장치(1)의 간소한 구성이 실현되어 있다.

또한, 두 개의 캘리퍼 레버(6·6) 사이에 브레이크 챔버(14)가 배치되어 있는 점, 증력 변환 기구를 구성하는 회전 전달 아암(16)에 간극 조정 기구가 설치되어 있는 점도, 상기 제1 실시형태의 특징과 마찬가지이다.

〔변경 실시형태〕

이상에 본 발명의 바람직한 복수의 실시형태를 설명했지만, 상기의 실시형태는, 예컨대 이하와 같이 변경할 수도 있다.

(1) 상기의 실시형태에서는 캘리퍼 레버(6)의 일단끼리의 간격을 확대하는 방향(확개 방향)으로 구동함으로써, 그 타단에 부착되는 브레이크 헤드(7)에 설치된 브레이크 패드에 차륜(D)을 협압시키는 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 즉, 상기 브레이크 챔버(14, 14')의 가동 로드(15)의 진출 동작(또는 퇴피 동작)이 캘리퍼 레버(6·6)끼리의 간격을 축소하는 방향으로 변환되어 캘리퍼 레버(6·6)에 전달되어도 좋다. 이 경우, 예컨대 제1 실시형태에서는 신축 축(10)에 구성되어 있는 나사 기구의 나사의 방향을 반대로 구성하는 동시에, 신축 축(10)과 지점 핀(5)의 위치를 교환하면 좋다.

(2) 또한, 상기 브레이크 챔버(14)는 압축 공기를 공급하면 가동 로드(15)가 진출 방향으로 구동되도록 구성하였지만, 퇴피 방향으로 구동되도록 구성해도 좋다. 이 경우, 예를 들어 제1 실시형태에서는 신축 축(10)에 구성되어 있는 나사 기구의 나사의 방향을 단순히 반대로 구성하면 좋다. 또한, 단동식이 아니라 복동식으로 구성해도 물론 지장이 없다.

(3) 상기의 실시형태에서는 브레이크 헤드(7)에 설치한 브레이크 패드는 차 륜(D)에 접촉하여 제동하도록 구성하였지만, 차륜과는 별도로 설치한 디스크를 협압하여 제동하는 구성이라도 좋다.

본 발명에 의하면, 장치 자체의 컴팩트성의 유지 내지 향상과 브레이크 성능의 증대를 높일 수 있다.

Claims (7)

1. 디스크를 협압하는 브레이크 패드가 각각 부착된 두 개의 캘리퍼 레버와,

   진출 방향 또는 퇴피 방향의 적어도 어느 한 쪽으로 구동되는 가동 로드를 구비하는 액추에이터와,

   상기 두 개의 캘리퍼 레버의 간격을 확대 또는 축소하는 방향으로 상기 가동 로드의 동작을 변환하는 동시에, 그 힘을 증가하는 증력 변환 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 증력 변환 기구는 상기 캘리퍼 레버의 간격을 확대 또는 축소하는 방향으로 압동 또는 인장되는 전동축을 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 증력 변환 기구는 나사 기구, 쐐기기구, 또는 캠 기구를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 두 개의 캘리퍼 레버에 끼워진 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 액추에이터는 수평에 대하여 경사되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 액추에이터 또는 상기 증력 변환 기구에 간극 조정 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 액추에이터는 공압식 액추에이터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치.

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