KR20160122247A - 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

브레이크 장치(100)는, 한 쌍의 링크 아암(30)의 한쪽의 일단부(31)에 연결되는 제1 연결 부재(35)와, 상기 한 쌍의 링크 아암(30)의 다른 쪽의 상기 일단부(31)에 연결됨과 함께 상기 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴 가능하게 연결되는 제2 연결 부재(36)와, 출력 부재(21)를 진퇴시키는 액추에이터(20)와, 상기 출력 부재(21)에 회전 가능하게 연결되고 상기 출력 부재(21)의 진퇴에 의해 회전하는 레버(40)와, 상기 레버(40)의 회전에 의해 전달되는 힘을 배력하여 상기 제2 연결 부재(36)를 상기 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴시키는 배력 유닛(50)을 구비한다.

Description

브레이크 장치 {BRAKE APPARATUS}
본 발명은, 브레이크 장치에 관한 것이다.
종래부터, 지지점을 중심으로 회전 가능한 한 쌍의 링크 아암의 힘점에 액추에이터에 의한 힘을 작용시키고, 링크 아암의 작용점에 지지되는 브레이크 라이닝을 브레이크 디스크에 미끄럼 접촉시켜 차륜의 회전을 제동하는 브레이크 장치가 사용되고 있다.
JP10-505038A에는, 캘리퍼 레버의 한쪽의 단부가 서로 연결되고 다른 쪽의 단부가 각각 브레이크 패드에 피봇 장착되고, 캘리퍼 레버의 양단부 사이의 지지점에 설치된 편심체 전동 장치가 캘리퍼 레버를 회전시키는 브레이크 캘리퍼 유닛이 개시되어 있다. 편심체 전동 장치는, 브레이크력 발생기에 의한 힘을 받아 회전하는 편심 핀을 갖고, 이 편심 핀의 회전에 의해 한쪽의 단부를 중심으로 캘리퍼 레버를 회전시키는 것이다.
그러나, JP10-505038A의 캘리퍼 브레이크 유닛에서는, 브레이크 패드가 브레이크 디스크에 미끄럼 접촉하는 제동시에 브레이크 디스크로부터 브레이크 패드에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 편심체 전동 장치의 편심 핀에 작용한다. 그로 인해, 제동시에 편심 핀을 회전시키기 위해서는 큰 힘이 필요하여, 기계 효율을 향상시키는 것이 곤란하였다.
본 발명은, 브레이크 장치의 기계 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 차륜과 함께 회전하는 브레이크 디스크를 끼움 지지하여 제동하는 브레이크 장치는, 차체 또는 대차에 지지되는 브레이크 본체와, 상기 브레이크 본체에 대해 일단부와 타단부 사이의 지지부가 회전 가능하게 지지되어 상기 브레이크 디스크의 양면에 면하여 각각 설치되고, 상기 타단부가 상기 브레이크 디스크에 미끄럼 접촉하여 마찰력을 부여하는 브레이크 라이닝을 지지하는 한 쌍의 링크 아암과, 상기 한 쌍의 링크 아암의 한쪽의 상기 일단부에 연결되는 제1 연결 부재와, 상기 한 쌍의 링크 아암의 다른 쪽의 상기 일단부에 연결됨과 함께 상기 제1 연결 부재에 대해 진퇴 가능하게 연결되는 제2 연결 부재와, 출력 부재를 진퇴시키는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 상기 출력 부재에 회전 가능하게 연결되고 상기 출력 부재의 진퇴에 의해 회전하는 레버와, 상기 레버의 회전에 의해 전달되는 힘을 배력하여 상기 제2 연결 부재를 상기 제1 연결 부재에 대해 진퇴시키는 배력 유닛을 구비한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 브레이크 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 정면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 좌측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 브레이크 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 브레이크 장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 브레이크 장치의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
(제1 실시 형태)
우선, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 브레이크 장치(100)의 구성에 대해 설명한다.
브레이크 장치(100)는, 주로 철도 차량에 적용되는 것이다. 브레이크 장치(100)는, 차륜(1)과 함께 회전하는 브레이크 디스크(1a)를 끼움 지지하여 차륜(1)을 제동하는 것이다. 구체적으로는, 브레이크 장치(100)는, 브레이크 디스크(1a)를 그 양면으로부터 한 쌍의 브레이크 라이닝(2)에 의해 끼움 지지하고, 브레이크 디스크(1a)와 브레이크 라이닝(2) 사이의 마찰력에 의해 차륜(1)의 회전을 제동한다.
브레이크 디스크(1a)는, 차륜(1)의 표리 양면에 형성되어 차륜(1)과 일체로 회전한다. 브레이크 디스크(1a)를 차륜(1)과 일체로 형성하는 구성 대신에, 차륜(1)과 함께 회전하는 별체의 브레이크 디스크(1a)를 설치해도 된다.
브레이크 라이닝(2)은, 비제동시에는, 브레이크 디스크(1a)와 미리 설정된 소정의 간격을 두고 대향한다(도 1에 도시하는 상태). 브레이크 라이닝(2)은, 제동시에는, 브레이크 디스크(1a)를 향해 이동하고, 브레이크 디스크(1a)에 평행하게 접촉하여 압박된다.
브레이크 라이닝(2)은, 브레이크 장치(100)의 라이닝 보유 지지부(3)에 지지되는 이면판부(2a)와, 제동시에 브레이크 디스크(1a)에 접촉하는 마찰 부재(2b)를 갖는다. 마찰 부재(2b)는, 복수의 세그먼트로 이루어지고, 이면판부(2a)의 표면에 고정된다. 브레이크 라이닝(2)은, 마찰 부재(2b)와 브레이크 디스크(1a)의 접촉에 의해 발생하는 마찰력에 의해, 차륜(1)의 회전을 제동한다.
라이닝 보유 지지부(3)는, 브레이크 라이닝(2)의 이면판부(2a)가 삽입되는 도브테일 홈(도시 생략)을 갖는다. 라이닝 보유 지지부(3)의 상하의 단부에는, 한 쌍의 앵커 볼트(5)에 의해 라이닝 보유 지지부(3)에 고정되는 앵커 블록(4)이 각각 설치된다. 앵커 블록(4)은, 브레이크 라이닝(2)의 이면판부(2a)의 길이 방향(도 2에서는 상하 방향)의 단부를 고정한다. 이에 의해, 도브테일 홈에 삽입된 브레이크 라이닝(2)은 라이닝 보유 지지부(3)에 보유 지지된다.
브레이크 장치(100)는, 브레이크 본체(10)와, 브레이크 본체(10)에 대해 일단부(31)와 타단부(33) 사이의 지지부(32)가 회전 가능하게 지지되는 한 쌍의 링크 아암(30)과, 한 쌍의 링크 아암(30)의 한쪽의 일단부(31)에 연결되는 제1 연결 부재(35)와, 한 쌍의 링크 아암(30)의 다른 쪽의 일단부(31)에 연결되고 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴 가능하게 연결되는 제2 연결 부재(36)와, 출력 부재로서의 로드(21)를 진퇴시키는 액추에이터(20)와, 액추에이터(20)의 로드(21)에 회전 가능하게 연결되고 로드(21)의 진퇴에 의해 회전하는 레버(40)와, 레버(40)의 회전에 의해 전달되는 힘을 배력하여 제2 연결 부재(36)를 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴시키는 배력 유닛(50)을 구비한다.
브레이크 본체(10)는, 브레이크 장치(100)가 철도 차량에 적용되는 경우에는, 대차(도시 생략)에 지지된다. 브레이크 본체(10)는, 브레이크 장치(100)가 철도 차량 이외의 차량에 적용되는 경우에는, 차체(도시 생략)에 지지된다.
액추에이터(20)는, 작동 유체로서의 압축 공기의 압력에 의해 작동하는 유체 압 액추에이터이다. 압축 공기 대신에, 작동유 등의 액체 등 다른 유체를 작동 유체로서 사용해도 된다. 액추에이터(20)는, 한 쌍의 링크 아암(30)의 한쪽에 장착된다. 액추에이터(20)는, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)와 한 쌍의 링크 아암(30)에 의해 둘러싸이는 영역의 내측에 설치된다.
액추에이터(20)는, 액추에이터 본체(20a)와, 압축 공기가 급배되는 압력실(20b)을 액추에이터 본체(20a) 내에 구획 형성하는 탄성막으로서의 다이어프램(20c)과, 로드(21)에 연결되어 다이어프램(20c)의 변형에 의해 진퇴하는 피스톤(20d)과, 피스톤(20d)을 압력실(20b)의 압축 공기의 압력에 저항하여 가압하는 가압 부재로서의 복귀 스프링(20e)을 구비한다. 액추에이터(20)는, 운전자의 제동 조작에 기초하여 작동하고, 액추에이터 본체(20a)에 대해 로드(21)를 진퇴시킨다.
브레이크 장치(100)가 비제동 상태인 경우에는, 압력실(20b)로부터 압축 공기가 배출되어 있으므로, 복귀 스프링(20e)의 가압력에 의해 피스톤(20d)이 가압되어 로드(21)는 액추에이터 본체(20a) 내에 진입하고 있다. 한편, 압력실(20b)에 압축 공기가 공급되면, 압력실(20b)의 압력에 의한 힘이 복귀 스프링(20e)의 가압력을 능가하여, 로드(21)는 액추에이터 본체(20a)로부터 퇴출된다. 이에 의해, 브레이크 장치(100)가 제동 상태로 된다.
이것에 한정되지 않고, 액추에이터(20)는 전동 모터의 회전에 의해 작동하는 기계식 액추에이터 등 다른 형식이어도 된다.
또한, 도 4에 도시하는 변형예에 관한 브레이크 장치(150)와 같이, 액추에이터(20)를 한쪽의 링크 아암(30)의 다른 쪽의 링크 아암(30)과 대향하는 면의 반대측으로 돌출되도록 설치해도 된다. 이 경우, 액추에이터(20)는 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)와 한 쌍의 링크 아암(30)에 의해 둘러싸이는 영역의 외측에 설치된다. 따라서, 제동시에 브레이크 라이닝(2)이 브레이크 디스크(1a)에 미끄럼 접촉하여 발생하는 마찰열이 액추에이터(20)에 전달되는 것이 방지된다. 또한, 액추에이터(20)가 외기에 접촉하므로, 액추에이터(20)의 냉각성을 향상시키는 것이 가능하다.
로드(21)는, 연결부(21a)에 레버(40)를 회전 가능하게 연결하는 연결 샤프트(22)를 갖는다. 연결 샤프트(22)는, 그 중심축이 브레이크 라이닝(2)과 평행하게 되도록 배치된다. 로드(21)는, 액추에이터 본체(20a)에 대해 진퇴함과 함께, 배력 유닛(50)에 근접 및 이격되는 방향(도 1에서는 좌우 방향)으로 요동 가능하다. 이 대신에, 액추에이터(20) 자체가, 진동 기구(도시 생략)를 통해 링크 아암(30)에 대해 요동 가능하게 지지되도록 해도 된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 링크 아암(30)은, 브레이크 디스크(1a)의 양면에 면하여 각각 설치된다. 한 쌍의 링크 아암(30)의 일단부(31)끼리는, 제1 연결 부재(35) 및 제2 연결 부재(36)에 의해 연결된다. 링크 아암(30)의 타단부(33)는, 브레이크 디스크(1a)에 미끄럼 접촉하여 마찰력을 부여하는 브레이크 라이닝(2)을 요동 가능하게 지지한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 링크 아암(30)은, 상하에 설치되는 한 쌍의 아암부(30a)를 갖는 대략 U자 형상으로 형성된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 링크 아암(30)의 일단부(31)에는, 제1 연결 부재(35)와 링크 아암(30)을 관통하여 연결하는 연결 샤프트(31a)가 설치되고, 다른 쪽의 링크 아암(30)의 일단부(31)에는, 제2 연결 부재(36)와 링크 아암(30)을 관통하여 연결하는 연결 샤프트(31a)가 설치된다.
링크 아암(30)의 지지부(32)에는, 링크 아암(30)과 브레이크 본체(10)를 관통하여 연결하는 아암 샤프트(32a)가 설치된다. 링크 아암(30)은, 아암 샤프트(32a)에 의해 브레이크 본체(10)에 회전 가능하게 지지된다. 브레이크 장치(100)의 제동시에 브레이크 디스크(1a)로부터 브레이크 라이닝(2)에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 지지부(32)로부터 아암 샤프트(32a)를 통해 브레이크 본체(10)에 작용한다.
링크 아암(30)의 타단부(33)에는, 링크 아암(30)과 라이닝 보유 지지부(3)를 관통하여 연결하는 라이닝 샤프트(33a)가 설치된다. 라이닝 보유 지지부(3)는, 라이닝 샤프트(33a)에 의해 링크 아암(30)에 회전 가능하게 지지된다. 이에 의해, 브레이크 라이닝(2)은 링크 아암(30)에 대해 요동 가능해져, 제동시에 브레이크 디스크(1a)에 항상 평행하게 접촉할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 연결 부재(35)는, 배력 유닛(50)을 통해 제2 연결 부재(36)에 연결되는 선단부(35a)와, 선단부(35a)에 형성되어 선단부(35a)를 연결 샤프트(31a)와 평행한 방향으로 관통하는 관통 구멍(35b)을 갖는다. 제1 연결 부재(35)는, 한쪽의 링크 아암(30)에 대해 연결 샤프트(31a)를 회전 축으로 하여 회전 가능하게 연결된다. 관통 구멍(35b)에는, 배력 유닛(50)의 후술하는 편심 캠(51)의 회전부(52)가 삽입 관통된다.
제2 연결 부재(36)는, 배력 유닛(50)을 통해 제1 연결 부재(35)에 연결되는 한 쌍의 선단부(36a)와, 한 쌍의 선단부(36a)에 각각 형성되어 선단부(36a)를 연결 샤프트(31a)와 평행한 방향으로 관통하는 관통 구멍(36b)을 갖는다. 제2 연결 부재(36)는, 다른 쪽의 링크 아암(30)에 대해 연결 샤프트(31a)를 회전 축으로 하여 회전 가능하게 연결된다. 각각의 관통 구멍(36b)에는, 배력 유닛(50)의 후술하는 편심 캠(51)의 편심부(53)가 삽입 관통한다.
한 쌍의 선단부(36a)는, 제1 연결 부재(35)의 선단부(35a)의 축방향 양단부에 설치된다. 한 쌍의 관통 구멍(36b)은, 동축으로 형성된다. 한 쌍의 관통 구멍(36b)은, 제1 연결 부재(35)의 관통 구멍(35b)으로부터 거리 L2(도 1 참조)만큼 편심되어 형성된다. 또한, 한쪽의 링크 아암(30)에 제2 연결 부재(36)를 회전 가능하게 연결하고, 다른 쪽의 링크 아암(30)에 제1 연결 부재(35)를 회전 가능하게 연결해도 된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레버(40)는, 액추에이터(20)의 로드(21)의 진퇴에 의한 힘을 배력 유닛(50)에 전달한다. 레버(40)의 일단부(41)는, 로드(21)의 연결 샤프트(22)에 회전 가능하게 연결된다. 레버(40)의 타단부(42)는, 배력 유닛(50)의 후술하는 회전부(52)에 회전 불가능하게 연결된다. 레버(40)는, 로드(21)가 액추에이터 본체(20a)에 대해 진퇴하면, 연결 샤프트(22)와 회전부(52) 사이에서 회전한다.
도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 배력 유닛(50)은, 레버(40)의 회전에 의해 회전축(A1)을 중심으로 회전하여 제2 연결 부재(36)를 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴시키는 편심 캠(51)을 갖는다.
편심 캠(51)은, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)의 연결부에 설치된다. 편심 캠(51)은, 회전축(A1)을 중심으로 회전 가능하게 제1 연결 부재(35)에 연결되는 회전부(52)와, 회전축(A1)으로부터 오프셋된 위치에 중심축(A2)을 갖고 레버(40)의 회전에 의해 회전축(A1)을 중심으로 하여 원호 형상으로 회전하는 편심부(53)를 갖는다.
회전부(52)는, 제1 연결 부재(35)의 관통 구멍(35b)과 대략 동일 직경으로 형성된다. 회전부(52)의 중심축이, 편심 캠(51)의 회전축(A1)이다. 회전부(52)에는, 레버(40)가 상대 회전 불가능하게 연결된다. 따라서, 로드(21)가 액추에이터 본체(20a)에 대해 진퇴하여 레버(40)가 회전하면, 편심부(53)가 회전축(A1)을 중심으로 하는 원호 형상으로 회전한다.
편심부(53)는, 회전부(52)와 비교하여 소직경으로 형성된다. 편심부(53)는, 제2 연결 부재(36)의 관통 구멍(36b)과 대략 동일 직경으로 형성된다. 편심부(53)는, 회전부(52)의 축방향 양측에 각각 설치된다.
이와 같이, 편심 캠(51)은, 중앙에 회전부(52)를 갖고, 그 양단부에 회전부(52)보다도 소직경인 편심부(53)를 갖는다. 따라서, 편심 캠(51)은, 중앙으로부터 양단부를 향해 소직경으로 되므로, 가공이 용이하다. 또한, 편심 캠(51)에 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)를 차례로 조립할 수 있으므로, 조립성이 양호하다.
브레이크 장치(100)는, 브레이크 라이닝(2)의 마모량에 따라서 제2 연결 부재(36)를 신장시키는 어저스터(38)를 더 구비한다. 따라서, 브레이크 라이닝(2)이 마모되면, 그만큼 제2 연결 부재(36)가 신장되므로, 브레이크 라이닝(2)이 마모되어도 브레이크 라이닝(2)과 브레이크 디스크(1a) 사이의 소정의 간격을 유지할 수 있다.
어저스터(38)는, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36) 중 액추에이터(20)가 장착되지 않는 링크 아암(30)에 연결되는 쪽에 설치된다. 그로 인해, 제2 연결 부재(36)가 연결되는 링크 아암(30)에 액추에이터(20)가 장착되는 경우에는, 어저스터(38)는 제1 연결 부재(35)에 설치된다. 어저스터(38)는, 조정 로드(37)를 신장시킴으로써 제2 연결 부재(36)를 신장시키는 것이다. 어저스터(38)는 브레이크 장치(100)가 제동 상태로 되어 브레이크 라이닝(2)이 마모되면, 제2 연결 부재(36) 내에 설치된 조정 나사(도시 생략)가 회전하여, 조정 로드(37)를 신장시킨다.
이와 같이, 어저스터(38)가 제2 연결 부재(36)에 설치되므로, 브레이크 라이닝(2)이 마모되어 제2 연결 부재(36)가 신장되어도, 액추에이터(20)와 배력 유닛(50)의 위치 관계는 변화되지 않는다. 따라서, 브레이크 라이닝(2)이 마모되어도, 액추에이터(20)의 작동 특성을 변화시키지 않는 것이 가능하다.
다음으로, 브레이크 장치(100)의 작용에 대해 설명한다.
브레이크 장치(100)는, 운전자의 제동 조작에 기초하여 액추에이터(20)가 작동하면, 비제동 상태(도 1 내지 도 3에 도시하는 상태)로부터 제동 상태로 된다.
액추에이터(20)의 압력실(20b)에 공급되는 압축 공기의 압력에 의해 로드(21)가 액추에이터 본체(20a)로부터 퇴출되면, 레버(40)는 연결 샤프트(22)에 의해 압박되어 회전한다. 액추에이터(20)가 로드(21)를 퇴출시키는 힘은, 레버(40)를 통해 편심 캠(51)의 회전부(52)에 전달된다.
편심 캠(51)은, 레버(40)를 통해 전달된 힘에 의해 일방향(도 1에서는 시계 방향)으로 회전한다. 이때, 편심부(53)는 회전축(A1)을 중심으로 하여 원호 형상으로 회전한다. 이에 의해, 편심부(53)와 일체로 제2 연결 부재(36)가 제1 연결 부재(35)로부터 이격되는 방향으로 이동하므로, 한 쌍의 링크 아암(30)의 일단부(31)는 서로 이격되는 방향으로 이동한다.
링크 아암(30)은, 지지부(32)에 의해 브레이크 본체(10)에 회전 가능하게 지지되므로, 일단부(31)가 서로 이격되는 방향으로 이동하면, 타단부(33)는 서로 근접하는 방향으로 이동한다. 따라서, 브레이크 라이닝(2)이, 브레이크 디스크(1a)를 향해 이동하여, 브레이크 디스크(1a)에 평행하게 접촉하여 압박되고, 차륜(1)의 회전이 제동된다.
이때, 편심 캠(51)은 연결 샤프트(22)의 중심축(A3)과 회전축(A1) 사이의 거리 L1과, 회전축(A1)과 편심부(53)의 중심축(A2) 사이의 거리 L2의 레버비에 의해, 로드(21)로부터 레버(40)를 통해 전달되는 힘을 L1/L2배로 배력하여 링크 아암(30)에 전달한다. 따라서, 대형의 액추에이터를 설치하는 일 없이, 큰 제동력을 얻을 수 있다. 따라서, 브레이크 장치(100)의 소형 경량화가 가능하다.
또한, 링크 아암(30)은, 일단부(31)와 타단부(33) 사이의 지지부(32)가 브레이크 본체(10)에 대해 회전 가능하게 지지된다. 레버(40)의 회전에 의해 로드(21)에 전달되는 힘을 배력하여 링크 아암(30)을 회전시키는 편심 캠(51)은, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)의 연결부에 설치된다. 그로 인해, 브레이크 장치(100)의 제동시에 브레이크 디스크(1a)로부터 브레이크 라이닝(2)에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 지지부(32)의 아암 샤프트(32a)에 작용하게 되어, 편심 캠(51)에는 작용하지 않는다. 따라서, 편심 캠(51)이 회전할 때의 마찰 저항이 커지는 일이 없으므로, 브레이크 장치(100)의 제동시의 기계 효율을 향상시킬 수 있다.
편심 캠(51)으로부터 링크 아암(30)의 일단부(31)에 전달되는 힘은, 일단부(31)와 지지부(32) 사이의 거리 L3과, 지지부(32)와 타단부(33) 사이의 거리 L4의 레버비에 의해, L3/L4배로 배력된다. 브레이크 장치(100)에서는, 거리 L3과 비교하여 거리 L4의 쪽이 크기 때문에, 브레이크 라이닝(2)을 브레이크 디스크(1a)에 압박하는 힘은, 편심 캠(51)으로부터 링크 아암(30)의 일단부(31)에 전달되는 힘보다도 작은 힘이 된다.
그러나, 브레이크 장치(100)에서는, 편심 캠(51)에 의해 액추에이터(20)의 로드(21)로부터 레버(40)를 통해 전달되는 힘이 큰 배율로 배력되어 있다. 그로 인해, 브레이크 장치(100)의 소형 경량화를 위해 링크 아암(30)을 짧게 하여 거리 L3을 작게 해도, 충분히 큰 제동력을 얻을 수 있다.
또한, 브레이크 장치(100)에서는, 편심 캠(51)을 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)의 연결부에 설치함으로써, 지지부(32)의 아암 샤프트(32a)의 위치의 설계 자유도가 높게 되어 있다. 그로 인해, 아암 샤프트(32a)를 차륜(1)의 측면에 면하는 위치에 배치하는 것도 가능하다. 따라서, 거리 L3을 거리 L4와 비교하여 크게 할 수도 있고, 편심 캠(51)에 의해 배력된 힘을 다시 배력하여 브레이크 라이닝(2)을 브레이크 디스크(1a)에 압박하는 것도 가능하다.
브레이크 장치(100)는, 운전자의 제동 해제 조작에 기초하여 액추에이터(20)가 제동시와는 반대의 방향으로 작동하면, 제동 상태로부터 비제동 상태(도 1 내지 도 3에 도시하는 상태)로 된다.
액추에이터(20)의 압력실(20b)의 압축 공기가 배출되고, 복귀 스프링(20e)의 가압력에 의해 로드(21)가 액추에이터 본체(20a) 내에 진입하면, 레버(40)는 연결 샤프트(22)에 끌어 당겨져 회전한다. 액추에이터(20)가 로드(21)를 진입시키는 힘은, 레버(40)를 통해 편심 캠(51)의 회전부(52)에 전달된다.
편심 캠(51)은, 레버(40)를 통해 전달된 힘에 의해 다른 방향(도 1에서는 반시계 방향)으로 회전한다. 이때, 편심부(53)는, 회전축(A1)을 중심으로 하는 원호 형상으로 회전한다. 이에 의해, 한 쌍의 링크 아암(30)의 일단부(31)는, 서로 근접하는 방향으로 이동한다. 따라서, 한 쌍의 링크 아암(30)의 타단부(33)는, 서로 이격되는 방향으로 이동한다. 이에 의해, 브레이크 라이닝(2)이 브레이크 디스크(1a)로부터 이격되어, 차륜(1)의 제동이 해제된다.
이상의 제1 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
링크 아암(30)은, 일단부(31)와 타단부(33) 사이의 지지부(32)가 브레이크 본체(10)에 대해 회전 가능하게 지지된다. 레버(40)의 회전에 의해 로드(21)에 전달되는 힘을 배력하여 링크 아암(30)을 회전시키는 편심 캠(51)은, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)의 연결부에 설치된다. 그로 인해, 브레이크 장치(100)의 제동시에 브레이크 디스크(1a)로부터 브레이크 라이닝(2)에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 지지부(32)의 아암 샤프트(32a)에 작용하게 되고, 편심 캠(51)에는 작용하지 않는다. 따라서, 편심 캠(51)이 회전할 때의 마찰 저항이 커지는 일이 없으므로, 브레이크 장치(100)의 제동시의 기계 효율을 향상시킬 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 브레이크 장치(200)의 구성에 대해 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 각 실시 형태에서는, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 적절하게 생략한다.
제2 실시 형태에서는, 액추에이터(20)가 브레이크 본체(10)에 설치되는 점에서 제1 실시 형태와는 다르다.
액추에이터(20)는, 브레이크 본체(10)에 있어서의 한 쌍의 링크 아암(30)의 사이에 설치된다. 이 경우에도, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 브레이크 장치(100)의 제동시에 브레이크 디스크(1a)로부터 브레이크 라이닝(2)에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 지지부(32)의 아암 샤프트(32a)에 작용하게 되어, 편심 캠(51)에는 작용하지 않는다. 따라서, 편심 캠(51)이 회전할 때의 마찰 저항이 커지는 일이 없으므로, 브레이크 장치(100)의 제동시의 기계 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 링크 아암(30)의 사이에 액추에이터(20)가 배치되므로, 브레이크 장치(200)의 좌우의 중량 밸런스를 향상시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(20)는 브레이크 본체(10)에 설치되므로, 액추에이터(20)에 압축 공기를 급배하기 위한 배관의 처리가 용이하다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 브레이크 장치(300)의 구성에 대해 설명한다.
제3 실시 형태에서는, 액추에이터(20)가 제1 연결 부재(35)에 설치되는 점에서 제1 및 제2 실시 형태와는 다르다.
액추에이터(20)는, 링크 아암(30)의 일단부(31)보다도 지지부(32)로부터 이격된 위치에 설치된다. 즉, 액추에이터(20)는 제1 연결 부재(35)를 사이에 두고 브레이크 본체(10)와 대향하도록 설치된다.
이 경우에도, 상기 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 브레이크 장치(100)의 제동시에 브레이크 디스크(1a)로부터 브레이크 라이닝(2)에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 지지부(32)의 아암 샤프트(32a)에 작용하게 되어, 편심 캠(51)에는 작용하지 않는다. 따라서, 편심 캠(51)이 회전할 때의 마찰 저항이 커지는 일이 없으므로, 브레이크 장치(100)의 제동시의 기계 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에 따르면, 액추에이터(20)가 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)와 한 쌍의 링크 아암(30)에 의해 둘러싸이는 영역의 외측에 설치되므로, 링크 아암(30)의 설계 자유도가 향상된다. 따라서, 링크 아암(30)을 짧게 할 수 있으므로, 브레이크 장치(100)의 소형 경량화가 가능하다.
또한, 액추에이터(20)는 제1 연결 부재(35) 또는 제2 연결 부재(36)에 장착되어 있으면 된다. 그로 인해, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)와 한 쌍의 링크 아암(30)에 의해 둘러싸이는 영역의 내측에 액추에이터(20)를 설치해도 된다. 액추에이터(20)가 제2 연결 부재(36)에 장착되는 경우에는, 어저스터(38)는 제1 연결 부재(35)에 설치된다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 구성, 작용 및 효과를 정리하여 설명한다.
제1 내지 제3 실시 형태에서는, 차륜(1)과 함께 회전하는 브레이크 디스크(1a)를 끼움 지지하여 제동하는 브레이크 장치(100, 150, 200, 300)는, 차체 또는 대차에 지지되는 브레이크 본체(10)와, 브레이크 본체(10)에 대해 일단부(31)와 타단부(33) 사이의 지지부(32)가 회전 가능하게 지지되어 브레이크 디스크(1a)의 양면에 면하여 각각 설치되고, 타단부(33)가 브레이크 디스크(1a)에 미끄럼 접촉하여 마찰력을 부여하는 브레이크 라이닝(2)을 지지하는 한 쌍의 링크 아암(30)과, 한 쌍의 링크 아암(30)의 한쪽의 일단부(31)에 연결되는 제1 연결 부재(35)와, 한 쌍의 링크 아암(30)의 다른 쪽의 일단부(31)에 연결됨과 함께 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴 가능하게 연결되는 제2 연결 부재(36)와, 로드(21)를 진퇴시키는 액추에이터(20)와, 액추에이터(20)의 로드(21)에 회전 가능하게 연결되고 로드(21)의 진퇴에 의해 회전하는 레버(40)와, 레버(40)의 회전에 의해 전달되는 힘을 배력하여 제2 연결 부재(36)를 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴시키는 배력 유닛(50)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에서는, 링크 아암(30)은, 일단부(31)와 타단부(33) 사이의 지지부(32)가 브레이크 본체(10)에 대해 회전 가능하게 지지된다. 레버(40)의 회전에 의해 로드(21)에 전달되는 힘을 배력하는 배력 유닛(50)은, 제2 연결 부재(36)를 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴시키도록 설치된다. 그로 인해, 브레이크 장치(100)의 제동시에 브레이크 디스크(1a)로부터 브레이크 라이닝(2)에 작용하는 주위 방향의 접선력은, 지지부(32)에 작용하여 배력 유닛(50)에는 작용하지 않는다. 따라서, 브레이크 장치(100)의 제동시의 기계 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 배력 유닛(50)은, 레버(40)의 회전에 의해 회전축(A1)을 중심으로 회전하여 제2 연결 부재(36)를 제1 연결 부재(35)에 대해 진퇴시키는 편심 캠(51)을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 편심 캠(51)은, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36) 중 한쪽에 연결되고, 회전축(A1)을 중심으로 회전하는 회전부(52)와, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36) 중 다른 쪽에 연결되고, 회전축(A1)으로부터 오프셋된 위치에 중심축(A2)을 갖고 레버(40)의 회전에 의해 회전축(A1)을 중심으로 하여 원호 형상으로 회전하는 편심부(53)를 갖는 것을 특징으로 한다.
이들 구성에 따르면, 편심 캠(51)은, 레버(40)의 양단부 사이의 거리 L1과, 회전축(A1)으로부터 편심부(53)의 중심축(A2)까지의 거리 L2의 레버비에 의해, 로드(21)로부터 레버(40)를 통해 전달되는 힘을 L1/L2배로 배력하여 링크 아암(30)에 전달한다. 따라서, 대형의 액추에이터를 설치하는 일 없이, 큰 제동력을 얻을 수 있다. 따라서, 브레이크 장치(100)의 소형 경량화가 가능하다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 액추에이터(20)는, 한 쌍의 링크 아암(30)의 한쪽에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 액추에이터(20)는, 한쪽의 링크 아암(30)의 다른 쪽의 링크 아암(30)과 대향하는 면의 반대측으로 돌출되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
이들 구성에서는, 액추에이터(20)는, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36)와 한 쌍의 링크 아암(30)에 의해 둘러싸이는 영역의 외측에 설치된다. 따라서, 제동시에 브레이크 라이닝(2)이 브레이크 디스크(1a)에 미끄럼 접촉하여 발생하는 마찰열이 액추에이터(20)에 전달되는 것이 방지된다. 또한, 액추에이터(20)가 외기에 접촉하므로, 액추에이터(20)의 냉각성을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 브레이크 라이닝(2)의 마모량에 따라서 제1 연결 부재(35) 또는 제2 연결 부재(36)를 신장시키는 어저스터(38)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에서는, 브레이크 라이닝(2)이 마모되면, 그만큼 제1 연결 부재(35) 또는 제2 연결 부재(36)가 신장되므로, 브레이크 라이닝(2)이 마모되어도 브레이크 라이닝(2)과 브레이크 디스크(1a) 사이의 소정의 간격을 유지할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 어저스터(38)는, 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36) 중, 액추에이터(20)가 장착되지 않는 링크 아암(30)에 연결되는 쪽에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 구성에서는, 어저스터(38)가 제1 연결 부재(35)와 제2 연결 부재(36) 중 액추에이터(20)가 장착되지 않는 링크 아암(30)에 연결되는 쪽에 설치되므로, 브레이크 라이닝(2)이 마모되어 제1 연결 부재(35)가 신장되어도, 액추에이터(20)와 배력 유닛(50)의 위치 관계는 변화되지 않는다. 따라서, 브레이크 라이닝(2)이 마모되어도, 액추에이터(20)의 작동 특성을 변화시키지 않는 것이 가능하다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 액추에이터(20)는, 브레이크 본체(10)에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제3 실시 형태에서는, 액추에이터(20)는, 제1 연결 부재(35) 또는 제2 연결 부재(36)에 장착되는 것을 특징으로 한다.
이들 구성에서는, 액추에이터(20)의 장착 위치를 변경해도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 브레이크 장치(200, 300)의 제동시의 기계 효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 액추에이터(20)의 로드(21)나 레버(40)를 제1 연결 부재(35)에 장착되는 커버 부재(도시 생략)로 덮어도 된다. 이에 의해, 브레이크 장치(100, 150, 200 및 300)의 작동시에 동작하는 로드(21)나 레버(40)를 보호할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태는, 적절하게 조합 가능하다.
본원은 2014년 8월 18일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2014-166035호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (9)

  1. 차륜과 함께 회전하는 브레이크 디스크를 끼움 지지하여 제동하는 브레이크 장치이며,
    차체 또는 대차에 지지되는 브레이크 본체와,
    상기 브레이크 본체에 대해 일단부와 타단부 사이의 지지부가 회전 가능하게 지지되어 상기 브레이크 디스크의 양면에 면하여 각각 설치되고, 상기 타단부가 상기 브레이크 디스크에 미끄럼 접촉하여 마찰력을 부여하는 브레이크 라이닝을 지지하는 한 쌍의 링크 아암과,
    상기 한 쌍의 링크 아암의 한쪽의 상기 일단부에 연결되는 제1 연결 부재와,
    상기 한 쌍의 링크 아암의 다른 쪽의 상기 일단부에 연결됨과 함께 상기 제1 연결 부재에 대해 진퇴 가능하게 연결되는 제2 연결 부재와,
    출력 부재를 진퇴시키는 액추에이터와,
    상기 액추에이터의 상기 출력 부재에 회전 가능하게 연결되고 상기 출력 부재의 진퇴에 의해 회전하는 레버와,
    상기 레버의 회전에 의해 전달되는 힘을 배력하여 상기 제2 연결 부재를 상기 제1 연결 부재에 대해 진퇴시키는 배력 유닛을 구비하는, 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배력 유닛은, 상기 레버의 회전에 의해 회전축을 중심으로 회전하여 상기 제2 연결 부재를 상기 제1 연결 부재에 대해 진퇴시키는 편심 캠을 갖는, 브레이크 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 편심 캠은,
    상기 제1 연결 부재와 상기 제2 연결 부재 중 한쪽에 연결되고, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전부와,
    상기 제1 연결 부재와 상기 제2 연결 부재 중 다른 쪽에 연결되고, 상기 회전축으로부터 오프셋된 위치에 중심축을 갖고 상기 레버의 회전에 의해 상기 회전축을 중심으로 하여 원호 형상으로 회전하는 편심부를 갖는, 브레이크 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 한 쌍의 링크 아암의 한쪽에 장착되는, 브레이크 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 한쪽의 상기 링크 아암의 다른 쪽의 상기 링크 아암과 대향하는 면의 반대측으로 돌출되어 설치되는, 브레이크 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브레이크 라이닝의 마모량에 따라서 상기 제1 연결 부재 또는 상기 제2 연결 부재를 신장시키는 어저스터를 더 구비하는, 브레이크 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 어저스터는, 상기 제1 연결 부재와 상기 제2 연결 부재 중, 상기 액추에이터가 장착되지 않는 상기 링크 아암에 연결되는 쪽에 설치되는, 브레이크 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 브레이크 본체에 장착되는, 브레이크 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 제1 연결 부재 또는 상기 제2 연결 부재에 장착되는, 브레이크 장치.
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