KR101177969B1 - 차량용 캘리퍼 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 브레이크 캘리퍼(10)는 차륜(5)의 양측면의 마찰면(6)에 대치하는 한 쌍의 캘리퍼 아암(12)을 구비한다. 캘리퍼 아암(12)은 브레이크 패드(7)를 마찰면(6)에 압박함으로써 차륜(5)을 제동한다. 캘리퍼 아암(12) 내에는 다이어프램(75)으로 구획된 압력실(63)이 형성된다. 압력실(63)로의 압축 공기의 공급에 따른 다이어프램(75)의 팽창에 의해, 브레이크 패드(7)를 구동하는 복수의 피스톤(55)과, 복수의 피스톤(55)의 변위를 마찰면(6)과 직각 방향으로 안내하는 가이드 부재(65)를 구비함으로써, 가동 브레이크 패드(7)는 차륜(5)에 균일한 브레이크력을 가한다.

브레이크 캘리퍼, 차륜, 캘리퍼 아암, 다이어프램, 브레이크 패드

Description

차량용 캘리퍼 브레이크 장치 {CALLIPER BRAKE DEVICE FOR VEHICLES}

본 발명은, 회전체의 양측면에 형성된 2개의 마찰면을 끼움 지지하여 회전체를 제동하는 차량용 캘리퍼 브레이크 장치에 관한 것이다.

철도 차량은 일반적으로 공기압원으로부터 공급되는 공기압을 유압으로 변환하는 공유(空油) 변환기를 탑재하고 있고, 공유 변환기로부터 유압 배관을 통해 공급되는 유압에 의해 유압 브레이크를 작동시키고 있다.

이 점에 관해, 일본 특허청이 1996년에 발행한 일본 특허 출원 공개 평8-226469호 및 일본 특허 출원 공개 평8-226471호는, 공급되는 유압에 따라서 유압 실린더가 브레이크 패드를 브레이크 로터와 같은 회전체의 마찰면에 압박하는 철도 차량용 유압 브레이크 장치를 개시하고 있다.

한편, 공기압원으로부터 공급되는 공기압에 의해 작동하는 공기압 브레이크를 철도 차량에 탑재함으로써, 공유 변환기와 유압 배관을 폐지하는 것도 생각되고 있다.

이 점에 관해, 일본 특허청이 1999년에 발행한 일본 특허 출원 공개 평11-193835호는, 공기압 액추에이터의 에어 챔버에 압축 공기를 공급함으로써, 공기압 액추에이터가 브레이크 패드를 회전체의 마찰면에 압박하는 철도 차량용 에어 브레 이크 장치를 개시하고 있다. 상기 종래 기술의 도 6은 또한 지레를 사용한 에어 브레이크 장치를 개시하고 있다.

이들 철도 차량용 브레이크 장치에 있어서, 유압 실린더나 액추에이터는 브레이크 패드 전체를 압박하지 않고, 브레이크 패드의 일부를 압박한다. 그 결과, 압박에 대한 반력으로 브레이크 캘리퍼가 휘고, 마찰면으로의 확실한 접촉을 확보할 수 없는 일이 있다. 또한, 브레이크 패드에 국부적인 온도 상승이 발생하는 것이나, 브레이크 패드의 마찰 계수가 저하됨으로써, 브레이크 패드 본래의 제동력을 발휘할 수 없는 일이 있다. 그 결과, 브레이크 패드의 편마모도 발생하기 쉽다.

특히, 지레를 사용한 에어 브레이크의 경우에는, 지레의 베어링부에 작용하는 마찰력의 영향으로, 브레이크 패드를 마찰면에 균일하게 압박하는 것이 어려워, 브레이크 패드에 편마모가 발생하기 쉽다.

본 발명의 목적은 따라서, 브레이크 패드의 회전체로의 압박력을 균일화하는 것이다.

이상의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 회전체의 양측에 형성된 한 쌍의 마찰면을 끼움 지지함으로써 회전체의 회전을 제동하는 차량의 캘리퍼 브레이크 장치에 있어서, 차체에 고정되고, 회전체에 걸쳐 배치된 한 쌍의 캘리퍼 아암을 구비한 브레이크 캘리퍼와, 각 마찰면에 대치하여 각 캘리퍼 아암에 지지되고, 각 마찰면을 향해 변위함으로써 각 마찰면에 각각 제동력을 가하는 브레이크 패드와, 각 캘리퍼 아암에 형성된 압력실과, 압력실의 압력에 따라서 팽창하는 다이어프램과, 다이어프램의 팽창에 따라서 브레이크 패드를 대응하는 마찰면을 향해 구동하는 복수의 피스톤과, 복수의 피스톤의 변위를 대응하는 마찰면과 직각 방향으로 안내하는 가이드 부재를 구비하고 있다.

본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은, 명세서의 이후의 기재 중에서 설명되는 동시에, 첨부된 도면에 도시된다.

도 1은 본 발명에 의한 캘리퍼 브레이크 장치의 평면도이다.

도 2는 캘리퍼 브레이크 장치의 배면도이다.

도 3은 캘리퍼 브레이크 장치의 측면도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라낸 캘리퍼 브레이크 장치의 종단면도이다.

도 5a와 도 5b는 종래 유압 피스톤형 캘리퍼 브레이크 장치의 브레이크 패드의 평면도와, 본 발명에 의한 캘리퍼 브레이크 장치의 브레이크 패드의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 캘리퍼 브레이크 장치의 평면도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 캘리퍼 브레이크 장치의 배면도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 캘리퍼 브레이크 장치의 측면도이다.

도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 잘라낸 캘리퍼 브레이크 장치의 종단면도이다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 의한 캘리퍼 브레이크 장치의 종단면도이 다.

도면의 도 1을 참조하면, 철도 차량용의 캘리퍼 브레이크 장치(1)는, 한 쌍의 브레이크 패드(7)에 의해 차륜(5)의 회전을 제동한다. 도면의 X축이 차륜(5)의 차축 방향에, Y축이 연직 방향에, Z축이 전후 방향에 각각 대응한다. 차륜(5)의 양측면에는, 한 쌍의 브레이크 패드(7)에 마주하여 한 쌍의 마찰면(6)이 미리 형성된다.

한 쌍의 브레이크 패드(7)는 한 쌍의 캘리퍼 아암(12)의 선단부에 각각 지지된다. 한 쌍의 캘리퍼 아암(12)은, 브레이크 캘리퍼(10)의 요크(13)로부터 차륜(5)에 걸치도록 두 갈래로 분기된다. 브레이크 캘리퍼(10)는 플랜지부(20)를 구비한다. 플랜지부(20)는 철도 차량의 대차(臺車)에 볼트를 개재하여 고정된다.

브레이크 캘리퍼(10)는, 도 1에 도시한 중심선(Ozx) 및 도 2에 도시한 중심선(Oyx)의 각각에 대해 대칭적인 형상을 구비한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 한 쌍의 캘리퍼 아암(12)의 양 선단부에는 브레이크 패드(7)를 구동하기 위해, 다이어프램식의 액추에이터(60)가 각각 설치된다.

브레이크 패드(7)는 액추에이터(60)를 통해 각 캘리퍼 아암(12)에 X축 방향으로 변위 가능하게 지지된다.

도 1과 도 4를 참조하면, 브레이크 패드(7)는 라이닝(9)과, 라이닝(9)을 고정하는 보디(97)와, 보디(97)의 이면에 형성된 등폭의 결합부(91)로 이루어진다. 결합부(91)는 홀더(8)를 통해 캘리퍼 아암(12)에 Y축 방향으로 변위 가능하게 삽입 된다. 홀더(8)는 결합부(91)를 삽입하고, 보유 지지하기 위한 Y축 방향으로 마주하는 가이드 레일(8a)을 구비한다.

도 4를 참조하면, 홀더(8)의 상단부와 하단부는, 상하의 앵커 핀(43)의 외주에 형성한 결합 홈(98)에 각각 끼워 맞추어진다. 앵커 핀(43)은, 캘리퍼 아암(12)의 상단부와 하단부에 앵커 볼트(42)로 각각 고정된 어저스터(41)로부터 차륜(5)을 향해 돌출한다. 홀더(8)의 상단부와 하단부를 결합 홈(98)에 끼워 맞춤시킴으로써, 브레이크 패드(7)의 결합부(91)의 상단부와 하단부가 앵커 핀(43)의 선단부에 접촉하고, 브레이크 패드(7)의 Y축 방향의 변위가 규제된다.

브레이크 패드(7)를 캘리퍼 아암(12)에 장착할 때에는, 캘리퍼 아암(12)의 하단부로부터 어저스터(41)와 앵커 핀(43)을 제거한 상태에서, 브레이크 패드(7)의 결합부(91)를 홀더(8)의 가이드 레일(8a)의 내측에 하방으로부터 삽입한다. 결합부(91)가 홀더(8)의 소정 위치에 도달한 부분에서, 어저스터(41)와 앵커 핀(43)을 캘리퍼 아암(12)의 하단부에 앵커 볼트(42)로 고정한다. 이에 의해, 홀더(8)의 상단부와 하단부가 각각 앵커 핀(43)의 결합 홈(98)에 끼워 맞추어지고, 브레이크 패드(7)의 Y축 방향으로의 변위가 규제된다.

어저스터(41)는 브레이크 패드(7)를 마찰면(6)으로부터 이격하는 방향으로 압박하는 복귀 스프링(44)과, 브레이크 패드(7)에 복귀 스프링(44) 이외의 힘이 작용하고 있지 않는 상태에서, 브레이크 패드(7)와의 마찰면(6)의 간극을 대략 일정하게 조정하는 간극 조정 기구(45)를 구비한다. 브레이크 해방시에는, 브레이크 패드(7)는 복귀 스프링(44)에 의해 마찰면(6)으로부터 이격하고, 간극 조정 기 구(45)가 규정하는 간극 하에서 마찰면(6)에 대치한다.

어저스터(41)는 일본 특허청이 1994년에 발행한 일본 특허 출원 공개 평06-288417호에 개시된 공지의 기구이다. 여기서는 그 내용을 인용에 의해 합체함으로써 상세한 설명을 생략한다.

브레이크 패드(7)는 이상의 지지 구조에 의해 마찰면(6)과 평행을 유지하면서 X축 방향으로 변위 가능한 상태에서, 캘리퍼 아암(12)에 지지된다.

도 3을 참조하면, 액추에이터(60)는, 상하의 어저스터(41) 사이에 배치된다. 캘리퍼 아암(12)의 상단부와 하단부에는 어저스터(41)를 장착하기 위한 원호 형상의 절결부인 어저스터 장착 오목부(12a, 12b)가 형성된다.

도 4를 다시 참조하면, 액추에이터(60)는, 캘리퍼 아암(12)에 형성되는 실린더(80)와, 실린더(80)에 수납 장착된 다이어프램(75)과, 실린더(80)의 일단부를 폐쇄하여 바닥부를 구성하는 커버(92)와, 다이어프램(75)과 홀더(8) 사이에 개재 장착되는 복수의 피스톤(55)과, 각 피스톤(55)을 X축 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 지지하는 가이드 프레임(65)을 구비한다.

실린더(80)의 내측에는 다이어프램(75)과 커버(92) 사이에 압력실(63)이 구성된다. 압력실(63)은 외부로부터 공급되는 압축 공기에 의해 팽창하고, 다이어프램(75)이 피스톤(55)과 홀더(8)를 통해 브레이크 패드(7)를 X축 방향으로 압박하고, 브레이크 패드(7)를 마찰면(6)에 압박한다. 이로 인해, 홀더(8)는 미리 다이어프램(75)의 피스톤(55)의 배치 영역보다 큰 평면 형상으로 형성된다.

실린더(80)는 X축 방향으로 연장되는 대략 타원형 단면의 실린더 내벽(82) 과, 실린더(80)의 일단부를 폐쇄하여 바닥부를 구성하는 커버(92)와, 다이어프램(75)의 주연부(76)와 커버(92)의 주연부를 걸림 고정하기 위한 대략 타원형의 외형을 갖는 고리 형상의 장착 시트(81)를 구비한다. 장착 시트(81)는 Y축과 Z축에 규정되는 평면 상에 형성된다.

도 3을 다시 참조하면, 커버(92)는 장착 시트(81)와 동일하게 대략 타원형의 외형을 구비한다. 장착 시트(81)에는 복수의 볼트 구멍이 소정의 간격을 갖고 형성되고, 볼트 구멍에 나사 결합하는 볼트(84)에 의해 커버(92)가 장착 시트(81)에 고정된다. 커버(92)와 장착 시트(81)는 브레이크 패드(7)의 중심선(Ozy)을 중심으로 대칭형을 이룬다.

브레이크 패드(7)의 라이닝(9)은 전체로서 차륜(5)의 회전 방향으로 굴곡한 형상을 이루는 동시에, 도면의 파선으로 나타낸 바와 같이 차륜(5)의 회전 방향에 관해 복수의 세그먼트로 분할된 형상을 구비한다. 각 세그먼트는 도 4에 도시한 보디(97)에 고정된다.

실린더 내벽(82)은, 만곡하는 전후의 만곡 벽부(82c와 82d)와, 전후의 만곡 벽부(82c와 82d)를 접속하는 상하의 원호 형상 벽부(82a와 82b)로 이루어진다. 이들의 벽면에 구성되는 대략 타원형의 단면의 압력실(63)은, 브레이크 패드(7)의 라이닝(9)보다 넓은 단면적을 구비한다.

도 4를 다시 참조하면, 다이어프램(75)은 주연부(76)와, 주연부(76)로부터 실린더 내벽(82)을 따라 가이드 프레임(65)을 향해 전개한 후, 내향으로 대략 180도 곡절하는 벨로우즈부(77)와, 벨로우즈부(77)의 내측에 있어서 브레이크 패드(7) 와 평행한 평면을 이루는 피스톤 압박부(79)로 이루어진다. 주연부(76)와 벨로우즈부(77)와 피스톤 압박부(79)는 고무 등의 탄성재에 의해 일체로 형성된다. 피스톤 압박부(79)는 실린더 내벽(82)에 규정되는 실린더(80)의 횡단면보다 약간 작고, 또한 실린더(80)의 횡단면과 유사한 대략 타원형의 평면 형상을 갖는다.

다이어프램(75)의 주연부(76)는 장착 시트(81)와 커버(92) 사이에 끼움 지지된다. 실린더(80)의 장착 시트(81)와 실린더 내벽(82) 사이에는 모따기부(83)가 형성된다. 모따기부(83)는 주연부(76)로부터 벨로우즈부(77)에 이르는 다이어프램(75)의 급격한 굴곡을 저지하여, 완만하게 만곡시키는 역할을 갖는다.

다이어프램(75)의 재료에는, 수지제 탄성재에 예를 들어 카본 섬유나 케블라 섬유 등의 강화재를 복합한 복합 재료를 사용해도 좋다. 또한, 금속 박판으로 구성하는 것도 가능하다.

실린더(80)의 커버(92)와 반대측인 단부에는, 차륜(5)에 마주하는 장착 시트(95)가 형성된다. 장착 시트(95)에는 가이드 프레임(65)이 복수의 볼트(96)를 개재하여 체결된다. 가이드 프레임(65)을 미리 브레이크 캘리퍼(10)와 일체로 형성해도 좋다.

복수의 피스톤(55)은 가이드 프레임(65)에 형성된 가이드 구멍(65a)을 각각 미끄럼 이동 가능하게 관통시키고, 다이어프램(75)의 피스톤 압박부(79)와 홀더(8) 사이에 개재 장착된다. 피스톤(55)의 홀더(8)와의 접촉면에는 단열재로 구성된 원반 형상의 단열 플레이트(61)가 장착된다. 단열 플레이트(61)를 사용하는 대신에, 피스톤(55)에 단열재를 용사하는 등의 처리를 실시하여 피스톤(55)의 단열 성능을 향상시켜도 좋다.

도 3을 다시 참조하면, 가이드 구멍(65a)은 차륜(5)의 차축을 중심으로 하는 3개의 동심원상에서 동일한 각도 간격으로 형성된다. 3개의 동심원 중 중앙의 원 상에 나열하는 가이드 구멍(65a)은 브레이크 패드(7)의 중앙부에 대치하여 등간격으로 배치된다. 3개의 동심원 중 외측의 원 상에 나열하는 가이드 구멍(65a)은 브레이크 패드(7)의 외주부에 대치하여 만곡 벽부(82c)를 따라 등간격으로 배치된다. 3개의 동심원 중 내측의 원 상에 나열하는 가이드 구멍(65a)은 브레이크 패드(7)의 내주부에 대치하여 등간격으로 배치된다.

각 피스톤(55)의 외경은 예를 들어 22밀리미터(㎜)로 설정된다. 각 피스톤(55)은 브레이크 패드(7)의 전역에 걸쳐 대략 동등한 밀도로 배치된다.

여기서는, 피스톤(55)을 3열로 배치하고 있지만, 피스톤(55)의 배열은 이것에 한정되지 않는다. 피스톤(55)의 외경이나 축 방향의 길이를 차이나게 함으로써, 브레이크 패드(7)에 부여하는 압박력의 분포를 제어해도 좋다.

브레이크 캘리퍼(10)에는 철도 차량에 탑재된 공기압원으로부터 압축 공기를 압력실(63)에 공급하는 연통 구멍(69)이 형성된다. 연통 구멍(69)은 브레이크 캘리퍼(10)의 중심선(Ozy) 상에 기계 가공에 의해 형성된다. 연통 구멍(69)을 통한 압력실(63)로의 압축 공기의 공급은, 컨트롤러로부터의 지령 신호에 응동하는 절환 밸브를 통해 제어된다. 비제동시의 압력실(63)은 대기에 해방된다.

캘리퍼 브레이크 장치(1)는, 이상과 같이 구성된 브레이크 패드(7)와 액추에이터(60)를 한 쌍의 캘리퍼 아암(12)의 선단부에 각각 구비하고 있다.

캘리퍼 브레이크 장치(1)는 비제동시에는, 각 캘리퍼 아암(12)에 있어서, 한 쌍의 어저스터(41)의 복귀 스프링(44)의 탄성력에 의해 브레이크 패드(7)를 차륜(5)의 마찰면(6)으로부터 이격시키고 있다. 또한, 압력실(63)이 저압이기 때문에, 다이어프램(75)은 수축하고, 피스톤(55)은 후퇴 위치에 있다.

제동시에는, 각 캘리퍼 아암(12)에 있어서, 압력실(63)로의 압축 공기의 공급에 따라서 다이어프램(75)이 불룩해지고, 도 2에 도시한 바와 같이 피스톤(55), 단열 플레이트(61), 및 홀더(8)를 통해, 어저스터(41)의 복귀 스프링(44)을 휘게 하면서, 브레이크 패드(7)를 마찰면(6)을 향해 압출한다. 그 결과, 브레이크 패드(7)의 라이닝(9)이 차륜(5)의 2개의 마찰면(6)에 마주하는 방향에서 접촉하고, 마찰력으로 차륜(5)의 회전을 제동한다.

도 5a는 종래 유압 피스톤형 캘리퍼 브레이크 장치를 도시한다. 이 종래 장치는, 유압실(48)로 유도되는 작동유 압력으로 한 쌍의 피스톤이 브레이크 패드(7)를 로터에 압박함으로써 브레이킹을 행한다. 이 종래 장치는 피스톤을 수납 장착하는 실린더(47)의 치수와 유압실(48)로 유도되는 필요 유압을 다음과 같이 설정하고 있다. 도면의 사선 부위가 피스톤의 수압 면적을 나타낸다.

실린더(47)의 직경 : φ38(㎜) × 2개

실린더(47)의 단면적(피스톤의 수압 면적) : 2,268평방밀리미터(㎟)

필요 유압 : 9메가파스칼(㎫)

압박력 = 2268 × 9 = 약 20킬로뉴턴(kN)

도 5b는 본 발명에 의한 공기압 다이어프램형의 캘리퍼 브레이크 장치(1)를 도시한다. 여기서는, 실린더(80)의 단면적과 압력실(63)로 유도되는 필요 공기압을 다음과 같이 설정하고 있다.

실린더(80)의 단면적[= 다이어프램(75)의 수압 면적] : 27,697(㎟)

필요 공기압 : 0.75(㎫)

압박력 = 27697 × 0.75 = 약 20(kN)

본 발명에 의한 캘리퍼 브레이크 장치(1)의 브레이크 패드 압박력은 종래 유압식 피스톤형 캘리퍼 브레이크 장치와 동일한 약 20kN이다.

캘리퍼 브레이크 장치(1)의 액추에이터(60)는, 따라서, 브레이크 캘리퍼(10)의 한정된 스페이스 중에서 다이어프램(75)의 수압 면적을 충분히 확보하고, 유압에 비해 현저하게 낮은 공기압을 사용하여 요구되는 압박력을 브레이크 패드(7)에 가할 수 있다.

본 발명에 의한 캘리퍼 브레이크 장치(1)는 다이어프램(75)이 불룩해짐으로써, 복수의 피스톤(55)을 통해 브레이크 패드(7)를 마찰면(6)에 압박한다. 이 압박 반력에 의해 브레이크 캘리퍼(10)가 휘거나, 마찰면의 회전면에 변형이 발생해도, 브레이크 패드(7)는 마찰면(6)에 균일한 면압을 갖고 압박된다. 브레이크 패드(7)의 마찰 계수는 따라서 항상 높게 유지되고, 브레이크 패드(7) 본래의 제동력을 발휘할 수 있다. 또한, 면압이 균일하기 때문에, 브레이크 패드(7)나 마찰면의 국부적인 온도 상승이 일어나기 어렵고, 브레이크 패드(7)나 마찰면(6)의 편마모가 일어나기 어렵다.

제동시에 브레이크 캘리퍼(10)의 캘리퍼 아암(12)이 차륜(5)의 마찰면(6)으 로부터 이격되는 방향으로 휘어도, 캘리퍼 아암(12)과 마찰면(6)의 이격 거리가 큰 영역에서 피스톤(55)이 크게 스트로크함으로써, 브레이크 패드(7)는 마찰면(6)에 대해 평행하게 유지된다. 따라서, 라이닝(9)이 래디얼 방향으로 편마모되는 것을 방지할 수 있다.

이 캘리퍼 브레이크 장치(1)에 있어서는, 다이어프램(75)과 브레이크 패드(7) 사이에 피스톤(55)과 가이드 프레임(65)을 개재시켰기 때문에, 브레이크 패드(7)의 발열의 다이어프램(75)으로의 전달이 이들 부재에 차단된다. 따라서, 다이어프램(75)은 열에 의한 손상을 받기 어렵다.

액추에이터(60)는, 철도 차량에 탑재된 공기압원으로부터 공급되는 공기압으로 직접 브레이크 패드(7)를 구동하므로, 철도 차량에 공유 변환기나 유압원이나 유압 배관을 탑재할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 의한 캘리퍼 브레이크 장치(1)를 채용함으로써 철도 차량의 경량화를 도모할 수 있다.

캘리퍼 브레이크 장치(1)의 압력실(63)에 공기압을 공급하는 대신에, 유압을 공급하는 것도 가능하다. 이 경우도, 종래 유압 피스톤형 캘리퍼 브레이크 장치에 비해 수많은 피스톤을 사용함으로써, 브레이크 패드(7)를 균일하게 압박할 수 있다. 또한, 수많은 피스톤을 사용함으로써 수압 면적이 증대하기 때문에, 낮은 유압으로 필요한 압박력을 확보할 수 있고, 따라서, 공유 변환기를 소형화할 수 있다.

이 캘리퍼 브레이크 장치(1)에 있어서, 압력실(63)은 한 쌍의 앵커 핀(43) 사이에 배치되고, 압력실(63)을 구성하는 실린더 내벽(82)을 대략 타원형의 단면으 로 형성했으므로, 다이어프램(75)은 충분한 수압 면적을 확보할 수 있고, 압박력을 브레이크 패드(7)의 넓은 범위에 미칠 수 있다. 또한, 대략 타원형의 단면의 압력실(63)에 수납 장착된 다이어프램(75)은 원주 방향, 즉 ZY 평면 내에서는 완만하게 만곡할 뿐이며 굴곡하는 부위가 없다. 또한, 장착 시트(81)와 실린더 내벽(82) 사이에 형성된 모따기부(83)가 다이어프램(75)의 XY 평면 내의 굴곡을 완화한다. 따라서, 다이어프램(75)에는 하중이 집중하기 어려워, 다이어프램(75)은 바람직한 내구성을 구비한다.

액추에이터(60)에 있어서는, 실린더 내벽(82)의 내측에 벨로우즈부(77)를 배치했으므로, 제동시에 압력실(63)로 유도되는 공기압으로 벨로우즈부(77)가 측방으로 불룩해지는 것을 실린더 내벽(82)이 저지한다. 따라서, 브레이크 패드(7)를 압박하는데 필요한 공기 유량을 작게 억제할 수 있고, 브레이크 패드(7)에 의한 차륜(5)의 제동의 응답성을 높일 수 있다.

고리 형상의 장착 시트(81)와 커버(92)로 다이어프램(75)의 주연부(76)를 끼움 지지하고, 커버(92)와 다이어프램(75) 사이에 압력실(63)을 설치했으므로, 액추에이터(60)를 브레이크 캘리퍼(10) 내의 작은 공간에 수납 장착할 수 있어, 브레이크 캘리퍼(10)의 대형화를 피할 수 있다.

또한, 피스톤(55)은 단열 플레이트(61)를 통해 홀더(8)에 접하므로, 브레이크 패드(7)의 열이 다이어프램(75)에 전달되기 어렵고, 다이어프램(75)으로의 열 손상을 일으키기 어려운 환경을 얻을 수 있다.

이 캘리퍼 브레이크 장치(1)에 있어서는, 복수의 피스톤(55)이, 앵커 핀(43) 에 걸림 고정된 홀더(8)를 통해 브레이크 패드(7)를 압박하므로, 브레이크 패드(7)의 지지 강성을 높이고자 하는 경우에 바람직한 구조로 된다. 또한, 브레이크 캘리퍼(10)로부터의 브레이크 패드(7)의 착탈도 용이하게 행할 수 있다.

도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다.

본 실시예에서는, 홀더(8)를 생략하여 브레이크 패드(7)를 각 앵커 핀(43)으로 직접 지지한다.

브레이크 패드(7)는 라이닝(9)과, 라이닝(9)을 고정하는 보디(97)로 이루어진다.

각 앵커 핀(43)은 선단부에 고리 형상 홈(86)을 구비한다. 보디(97)의 상단부와 하단부에는 고리 형상 홈(86)에 결합하는 결합부(85)가 형성된다.

브레이크 패드(7)는 보디(97)의 상단부의 결합부(85)를 상방의 앵커 핀(43)의 고리 형상 홈(86)에 결합하고, 보디(97)의 하단부의 결합부(85)를 하방의 앵커 핀(43)의 고리 형상 홈(86)에 결합한다. 브레이크 패드(7)는 이에 의해 마찰면(6)에 대해 진퇴 가능하게 캘리퍼 아암(12)에 지지되고, 다이어프램(75)의 확대 축소에 따라서 마찰면(6)에 대해 진퇴한다.

캘리퍼 브레이크 장치(1)의 그 밖의 구조는, 제1 실시예와 동일하다.

본 실시예에서는, 홀더(8)를 폐지하여 브레이크 패드(7)의 양단부를 앵커 핀(43)에 직접 걸림 고정했으므로, 캘리퍼 브레이크 장치(1)의 구조를 단순화할 수 있다. 또한, 브레이크 캘리퍼(10)의 X축 방향의 치수를 작게 할 수 있다. 홀더(8)를 생략함으로써, 마찰면(6)의 형상이나 변형에 대한 라이닝(9)의 추종성도 높아진다.

도 10을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.

본 실시예에서는, 다이어프램(75)의 지지 구조가 제2 실시예와 다르다.

본 실시예에 의한 캘리퍼 브레이크 장치(1)는 제1 실시예에 의한 실린더(80)대신에 실린더(70)를 구비한다.

실린더(70)는 X축 방향으로 연장되는 실린더 내벽(71)과, Y축과 Z축에 규정되는 평면 상에 형성되고, 실린더(70)의 일단부를 폐쇄하는, 실린더 내벽(71)과 일체의 바닥부(72)와, 실린더 내벽(71)의 또 다른 일단부에 형성된 고리 형상의 장착 시트(73)를 갖는다. 실린더 내벽(71)은 제1 실시예의 실린더 내벽(82)과 동일한 형태 혹은 라이닝(9)의 형상에 맞춘 대략 신장형(腎臟形)으로 한다.

실린더(70)와 각 어저스터 장착 오목부(12a, 12b)는 브레이크 패드(7)와 마찬가지로 도 8에 도시한 브레이크 캘리퍼(10)의 중심선(Ozy)에 대해 대칭적으로 형성된다.

고리 형상의 장착 시트(73)는 실린더 내벽(71)의 일단부의 Y축과 Z축에 규정되는 평면 상에 형성된다. 장착 시트(73)에는 가이드 프레임(65)의 주연부가, 복수의 볼트(66)에 의해 고정된다. 또한, 다이어프램(75)의 주연부(76)가 가이드 프레임(65)의 주연부와 장착 시트(73)에 끼움 지지된다.

다이어프램(75)은 주연부(76)와, 주연부(76)로부터 실린더 내벽(71)을 따라 바닥부(72)를 향해 전개한 후, 내향으로 대략 180도 곡절하는 벨로우즈부(77)와, 벨로우즈부(77)의 내측에 있어서 브레이크 패드(7)와 평행한 평면을 이루는 피스톤 압박부(79)로 이루어진다. 주연부(76)와 벨로우즈부(77)와 피스톤 압박부(79)는 고무 등의 탄성재에 의해 일체로 형성된다. 피스톤 압박부(79)는 실린더 내벽(71)에 규정되는 실린더(70)의 횡단면보다 약간 작고, 또한 실린더(70)의 횡단면과 유사한 평면 형상을 갖는다.

다이어프램(75)의 피스톤 압박부(79)의 배면에는 배면 플레이트(62)가 장착된다. 배면 플레이트(62)는 복수의 볼트(67)로 피스톤 압박부(79)에 고정된다. 배면 플레이트(62)는 피스톤 압박부(79)와 대략 동등한 형상의 판재로 형성된다. 볼트(67)는 배면 플레이트(62)의 주연부를 따라 대략 등간격으로 배치된다.

다이어프램(75)의 이상의 구성에 의해, 실린더 내벽(71)은 제1 실시예의 실린더 내벽(82)과 달리, 압력실(63)의 내측에 위치한다.

본 실시예에 의해서도, 제1 실시예와 같은 바람직한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 피스톤 압박부(79)에 배면 플레이트(62)를 장착했으므로, 피스톤 압박부(79)의 강성을 높일 수 있다. 또한, 배면 플레이트(62)를 피스톤 압박부(79)의 전방면에 장착해도 좋다. 혹은, 배면 플레이트(62)를 생략하는 것도 가능하다.

이상의 설명에 관해 2007년 11월 6일을 출원일로 하는 일본에 있어서의 일본 특허 출원 제2007-288915호의 내용을 여기에 인용에 의해 합체한다.

이상, 본 발명을 몇 개의 특정의 실시예를 통해 설명해 왔지만, 본 발명은 상기한 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자에 있어서는, 클레임의 기술 범위에서 이들 실시예에 다양한 수정 혹은 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 이상 설명한 실시예에서는, 차륜(5)의 양측에 형성한 마찰면(6)을 한 쌍의 브레이크 패드(7)로 끼움 지지하고 있지만, 차륜(5)과 일체 회전하는 로터의 양면에 마찰면(6)을 형성하고, 이것을 브레이크 패드(7)로 끼움 지지하는 캘리퍼 브레이크 장치에도 본 발명은 적용 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 캘리퍼 브레이크 장치는 브레이크 패드의 회전체로의 압박력을 균일화하는 효과를 초래한다. 따라서, 브레이크 패드의 큰 압박력을 필요로 하는 철도 차량의 차륜의 제동 장치에 적용함으로써 특히 바람직한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 혹은 특징은 이하와 같이 청구된다.

Claims (12)

1. 회전체(5)의 양측에 형성된 한 쌍의 마찰면(6)을 끼움 지지함으로써 회전체(5)의 회전을 제동하는 차량의 캘리퍼 브레이크 장치(1)에 있어서,

   차체에 고정되고, 회전체(5)에 걸쳐 배치된 한 쌍의 캘리퍼 아암(12)을 구비한 브레이크 캘리퍼(10)와,

   각 마찰면(6)에 대치하여 각 캘리퍼 아암(12)에 지지되고, 각 마찰면(6)을 향해 변위함으로써 각 마찰면(6)에 각각 제동력을 가하는 브레이크 패드(7)와,

   각 캘리퍼 아암(12)에 형성된 압력실(63)과,

   압력실(63)의 압력에 따라서 팽창하는 다이어프램(75)과,

   다이어프램(75)의 팽창에 따라서 브레이크 패드(7)를 대응하는 마찰면(6)을 향해 구동하는 복수의 피스톤(55)과,

   복수의 피스톤(55)의 변위를 대응하는 마찰면(6)과 직각 방향으로 안내하는 가이드 부재(65)를 구비하고, 또한,

   다이어프램(75)은, 복수의 피스톤(55)을 통해 브레이크 패드(7)에 접촉하는 피스톤 압박부(79)와, 피스톤 압박부(79)의 회전체(5)의 회전축 방향의 변위를 허용하기 위해 피스톤 압박부(79)의 주위에 형성된 벨로우즈부(77)를 구비하고, 각 캘리퍼 아암(12)은 다이어프램(75)을 수납 장착한, 바닥부(72, 92)를 갖는 실린더(70, 80)를 구비하고, 압력실(63)은 실린더(70, 80) 내의 바닥부(72, 92)와 다이어프램(75) 사이에 형성되고, 가이드 부재(65)는 복수의 피스톤(55)을 미끄럼 이동 가능하게 삽입 통과시킨 가이드 프레임으로 구성되고, 실린더(70, 80)는 벨로우즈부(77)를 둘러싸는 실린더 내벽(71, 82)과, 가이드 프레임의 주연부를 고정하는 고리 형상의 장착 시트(73, 95)를 구비하고,

   브레이크 패드(7)는 대응하는 마찰면의 회전 방향으로 굴곡된 형상의 라이닝(9)을 구비하고, 실린더(80)는 라이닝(9)을 덮는, 라이닝(9)보다 큰 타원형의 횡단면을 구비하는,

   캘리퍼 브레이크 장치.
2. 제1항에 있어서, 각 캘리퍼 아암(12)은 브레이크 패드(7)를 마찰면(6)에 대해 직각 방향으로 변위 가능하게 지지하는 한 쌍의 앵커 핀(43)을 더 구비하고, 압력실(63)은 한 쌍의 앵커 핀(43) 사이에 형성된, 캘리퍼 브레이크 장치.
3. 제2항에 있어서, 앵커 핀(43)을 마찰면(6)으로부터 이격 방향으로 압박하는 스프링(44)과, 스프링(44) 이외의 외력이 브레이크 패드(7)에 작용하고 있지 않는 상태에서, 앵커 핀(43)과 마찰면(6)과의 거리를 일정하게 유지하는 간극 조정 기구(45)를 더 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 피스톤(55)과 브레이크 패드(7) 사이에 개재되는 단열 플레이트(61)를 더 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
6. 삭제
7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 브레이크 패드(7)를 한 쌍의 앵커 핀(43)에 걸림 고정하는 홀더(8)를 더 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다이어프램(75)은 가이드 프레임의 주연부와 장착 시트(73)에 끼움 지지되는 주연부(76)를 더 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 압박부(79)의 이면에 고정된 배면 플레이트(62)를 더 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바닥부(72, 92)는 실린더(80)의 일단부에 고정된 커버(92)로 구성되고, 다이어프램(75)은 실린더(80)의 일단부에 형성된 다이어프램 장착 시트(81)와 커버(92)에 끼움 지지되는 주연부(76)를 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
11. 제10항에 있어서, 실린더(80)는 다이어프램 장착 시트(81)와 실린더 내벽(82) 사이에 모따기부(83)를 더 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.
12. 제2항 또는 제3항에 있어서, 브레이크 패드(7)는 한 쌍의 앵커 핀(43)에 직 접 걸림 고정되는 한 쌍의 엣지(85)를 구비하는, 캘리퍼 브레이크 장치.

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