WO2013035458A1 - キャリパブレーキ装置 - Google Patents

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WO2013035458A1
WO2013035458A1 PCT/JP2012/069296 JP2012069296W WO2013035458A1 WO 2013035458 A1 WO2013035458 A1 WO 2013035458A1 JP 2012069296 W JP2012069296 W JP 2012069296W WO 2013035458 A1 WO2013035458 A1 WO 2013035458A1
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caliper
brake device
brake
disk
anchor pin
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PCT/JP2012/069296
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鈴木　努
大河原　義之
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カヤバ工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a caliper brake device that applies frictional force to a disk that rotates with a wheel to brake the rotation of the wheel.
  • fluid pressure brake devices that perform braking using fluid pressure such as hydraulic pressure or air pressure have been used for vehicles such as railway vehicles.
  • JP08-226471A discloses a caliper brake device for a railway vehicle that includes an anchor pin that supports the braker so as to be able to advance and retract, a rod that penetrates the anchor pin, and a spring that biases the rod in the return direction of the braker. .
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the pressing force of the control device in the caliper brake device.
  • a caliper brake device that applies a frictional force across a disk that rotates together with a wheel.
  • the caliper body is supported by a vehicle body, and moves forward and backward with respect to the caliper body.
  • a control member capable of applying a frictional force by sliding contact, a pressing mechanism that presses the control member against the disk by the pressure of a working fluid, and an adjuster that supports the control member on the caliper body.
  • An anchor pin which is provided so as to be able to advance and retreat with respect to the caliper body, and which supports the restrictor on the caliper body; a return spring which urges the restrictor in a direction away from the disk;
  • a caliper brake device is provided that includes a back pressure chamber that is formed to guide the working fluid.
  • FIG. 1 is a plan view of a caliper brake device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion B in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a caliper brake device according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the caliper brake device 100 is a pneumatic brake for railway vehicles that uses compressed air as a working fluid.
  • the caliper brake device 100 includes a caliper body 10 that is supported by a cart (vehicle body) (not shown) via a support frame 20 and a pair of brakes that can move forward and backward with respect to the caliper body 10 and slidably contact the disk 6 to apply a friction force.
  • a ring element 7, a diaphragm actuator 50 as a pressing mechanism that presses the brake element 7 against the disk 6 by the pressure (air pressure) of compressed air, and a pair of adjusters 40 that support the brake element 7 on the caliper body 10 are provided.
  • the caliper brake device 100 applies a frictional force across the disk 6 that rotates together with the wheels 5. Specifically, the caliper brake device 100 sandwiches the disk 6 from both sides thereof with a pair of restrictors 7 and brakes the rotation of the wheels 5 by the frictional force between the disk 6 and the restrictors 7.
  • the disk 6 is provided on the wheel 5 and rotates together with the wheel 5.
  • the disk 6 is integrally formed on both front and back surfaces of the wheel 5. In this way, the disc 6 may not be formed integrally with the wheel 5 but a separate disc 6 that rotates together with the wheel 5 may be provided.
  • the caliper body 10 includes a first caliper arm 12 and a second caliper arm 14 that extend so as to straddle the disk 6, a yoke portion 13 that connects the first caliper arm 12 and the second caliper arm 14, and the caliper body 10. And a pair of bracket portions 15 for supporting the upper portion.
  • the caliper body 10 is floatingly supported by the upper slide pin 30 and the lower slide pin 32 so as to be slidable with respect to the support frame 20. As a result, the caliper body 10 follows the relative movement of the wheel 5 in the axial direction with respect to the carriage, and the control 7 faces the disk 6 of the wheel 5 in parallel.
  • the upper slide pin 30 and the lower slide pin 32 are provided so as to penetrate the support frame 20, and both end portions thereof are connected to the bracket portion 15 of the caliper main body 10.
  • the caliper body 10 is supported by the support frame 20 so as to be slidable in the axial direction of the upper slide pin 30 and the lower slide pin 32.
  • the exposed portions of the upper slide pin 30 and the lower slide pin 32 are covered with a rubber boot 34 and protected from dust and the like.
  • the restrictor 7 receives a pressing force from the diaphragm actuator 50 and is pressed in parallel with the disk 6 to come into contact therewith.
  • the restrictor 7 has a lining 9 that abuts against a disk 6 that rotates with the wheel 5.
  • the brake member 7 brakes the rotation of the wheel 5 by the frictional force generated by the contact between the lining 9 and the disk 6.
  • the upper and lower ends of the restrictor 7 are fixed to anchor pins 43 of an adjuster 40 described later. Further, the control 7 is biased in a direction away from the disk 6 by a return spring 44 of an adjuster 40 described later.
  • the diaphragm actuator 50 includes a piston 52 that presses the brake 7 against the disk 6, a cylinder 51 in which the piston 52 slides, and a diaphragm 53 that defines an air chamber 55 in the cylinder 51.
  • the diaphragm actuator 50 deforms the diaphragm 53 by adjusting the air pressure in the air chamber 55, and presses the control member 7 against the disk 6 by the deformation of the diaphragm 53.
  • the diaphragm actuator 50 is provided only on the first caliper arm 12 side.
  • the cylinder 51 includes a cylinder main body 51a on which the piston 52 slides, and a caliper cover 54 that sandwiches and fixes the diaphragm 53 between the cylinder main body 51a and closes the back surface to define an air chamber 55.
  • the piston 52 is provided in the cylinder 51 so as to abut against the brake 7.
  • the piston 52 slides in the cylinder 51 by the deformation of the diaphragm 53 that abuts the back surface.
  • the restrictor 7 moves forward and backward with respect to the disk 6.
  • the diaphragm 53 has a peripheral portion 53a, a bellows portion 53b, and a pressing portion 53c.
  • the peripheral edge 53a is sandwiched and fixed between the cylinder body 51a and the caliper cover 54.
  • the bellows portion 53 b can be extended from the folded state by the air pressure supplied to the air chamber 55.
  • the pressing portion 53c is in contact with the piston 52, and is displaced by the extension of the folded bellows portion 53b. As the pressing portion 53 c is displaced, the piston 52 is pressed and slides in the cylinder 51.
  • the diaphragm 53 is an elastic material made of resin, and for example, a bellows is formed using a composite of reinforcing materials such as carbon fibers and Kepler fibers. Further, it may be a bellows made of a rubber tube or a thin metal plate.
  • the caliper cover 54 is fixed to the cylinder body 51a by a plurality of bolts 54a.
  • the caliper cover 54 fixes the peripheral portion 53a of the diaphragm 53 between the cylinder body 51a. At this time, since the diaphragm 53 which is a resin elastic material plays a role of packing, the airtightness of the air chamber 55 is ensured.
  • the air chamber 55 is defined inside the cylinder 51 by a diaphragm 53 and a caliper cover 54.
  • the air chamber 55 advances and retracts the piston 52 with the expansion and contraction of its volume.
  • the air chamber 55 is provided with a through hole 56 (see FIG. 2). Compressed air for deforming the diaphragm 53 during braking is supplied from an external air pressure source through the through hole 56.
  • the caliper cover 54 is formed with an air passage 54b that guides part of the compressed air in the air chamber 55 to the back pressure chamber 46 of the adjuster 40 described later.
  • the air passage 54b opens at an end face of the caliper cover 54 facing the adjuster 40, and communicates the air chamber 55 with a back pressure chamber 46 of the adjuster 40 described later.
  • a large-diameter portion 54c to which the quill 48 is attached is formed in the opening portion of the surface facing the adjuster 40 in the air passage 54b.
  • the inner diameter of the large-diameter portion 54c is formed so as to accommodate the quill 48.
  • the quill 48 is a hollow shaft that is provided between the cylinder 51 and the restrictor receiver 41 and communicates the air chamber 55 and the back pressure chamber 46. The quill 48 will be described in detail later.
  • the adjuster 40 adjusts the initial position of the control 7 with respect to the disk 6.
  • the adjusters 40 are arranged above and below the diaphragm actuator 50, respectively.
  • the adjusters 40 are fastened to the upper and lower ends of the caliper body 10 by anchor bolts 42, respectively.
  • the adjuster 40 is provided with a brake pad receiver 41 fixed to the caliper body 10 by an anchor bolt 42, and provided so as to be able to advance and retreat with respect to the brake pad receiver 41.
  • An anchor pin 43 that rotates, a return spring 44 that urges the brake 7 in a direction away from the disk 6, a gap adjustment mechanism 45 that adjusts the gap between the brake 7 and the disk 6 when braking is released, And a back pressure chamber 46 defined on the back surface.
  • the anchor pin 43 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape.
  • the anchor pin 43 has a flange portion 43 b that engages with the control wheel 7.
  • the anchor pin 43 is provided with a bottom portion protruding from the restrictor receiver 41, and the flange 43 b is fitted to both ends of the restrictor 7 to support the restrictor 7.
  • the anchor pin 43 is displaced in the axial direction following the movement in which the diaphragm 53 is deformed and presses the brake member 7 against the disk 6 during braking.
  • the anchor pin 43 holds the control member 7 against the disc 6 trying to move the control member 7 in the circumferential direction by frictional force during braking when the control member 7 is in sliding contact with the disc 6.
  • a return spring 44 and a gap adjusting mechanism 45 are accommodated on the inner periphery of the anchor pin 43.
  • the anchor pin 43 has a flat washer 43a on the inner periphery near the opening end.
  • a sliding portion exposed to the outside at the time of sliding in the anchor pin 43 is covered with a rubber boot 47 and protected from dust and the like.
  • the return spring 44 is a coil spring that is compressed and interposed on the inner periphery of the anchor pin 43.
  • the return spring 44 biases the flat washer 43a of the anchor pin 43 in the axial direction against the collar 45c of the gap adjusting mechanism 45.
  • the flange 43b of the anchor pin 43 pushes back the restrictor 7 by the biasing force, and the restrictor 7 is separated from the disk 6 by a predetermined distance. . Thereby, the distance between the brake wheel 7 and the disk 6 during non-braking can be adjusted, and the heat dissipation of the disk 6 can be improved.
  • the control wheel support 41 supports the anchor pin 43 so as to be able to advance and retreat.
  • the restrictor receiver 41 closes the back surface of the anchor pin 43 to define a back pressure chamber 46.
  • the restrictor receiver 41 has an air passage 41 a that allows the air chamber 55 to communicate with the back pressure chamber 46 via the quill 48.
  • the back pressure chamber 46 is defined between the interior of the control ring receiver 41 and the back surface of the anchor pin 43. A part of the compressed air in the diaphragm actuator 50 is guided to the back pressure chamber 46. When compressed air is guided from the air chamber 55 to the back pressure chamber 46 during braking, the internal pressure of the back pressure chamber 46 increases. As a result, the anchor pin 43 is pressed in a direction in which the brake 7 is close to the disk 6.
  • the air passage 41a opens at the end face of the control member 41 that faces the caliper body 10, and communicates the back pressure chamber 46 and the air chamber 55 of the caliper body 10.
  • a large-diameter portion 41c to which the quill 48 is attached is formed in the opening portion of the surface facing the caliper body 10 in the air passage 41a.
  • the large-diameter portion 41c of the air passage 41a is formed to be open so as to be coaxial with the large-diameter portion 54c of the air passage 54b.
  • the large diameter portion 41c is formed to have an inner diameter substantially the same as the large diameter portion 54c.
  • the large diameter portion 41 c and the large diameter portion 54 c are formed such that the total axial length is larger than the axial length of the quill 48.
  • the quill 48 is a hollow shaft having a through hole 48a through which compressed air can pass on the inner periphery.
  • the quill 48 communicates the air passage 41 a of the adjuster 40 and the air passage 54 b of the caliper body 10.
  • the outer periphery of the quill 48 is sealed by an O-ring 48 b provided between the large-diameter portion 41 c of the brake support 41 and an O-ring 48 c provided between the large-diameter portion 54 c of the caliper cover 54. Since the O-ring 48b and the O-ring 48c are elastic, even if the large-diameter portion 41c and the large-diameter portion 54c are not completely coaxial, the elasticity of the O-ring 48b and the O-ring 48c causes the mutual center axis Misalignment can be absorbed.
  • a sealing member that can seal the outer periphery of the quill 48 may be used instead of the O-ring 48b and the O-ring 48c.
  • the quill 48 When assembling the adjuster 40 and the caliper main body 10, the quill 48 is fitted into the large diameter portion 54 c, the adjuster 40 is attached so that the large diameter portion 54 c fits into the quill 48, and the anchor bolt 42 is fastened. Thereby, when the adjuster 40 and the caliper main body 10 are assembled, the air chamber 55 of the caliper main body 10 and the back pressure chamber 46 of the adjuster 40 can be communicated simultaneously. Therefore, by providing the quill 48, the air passage 54b and the air passage 41a can be easily communicated.
  • the clearance adjustment mechanism 45 adjusts the return amount of the brake restrictor 7 by the urging force of the return spring 44 when the brake is released to a constant level. That is, the gap adjusting mechanism 45 always keeps the distance between the brake 7 and the disk 6 at the time of non-braking.
  • the clearance adjusting mechanism 45 includes a fixed pin 45a fixed to the brake pad receiver 41, a grip 45b fixed to the fixed pin 45a so as to be movable in the axial direction, and the fixed pin 45a as the grip 45b moves. And a collar 45c movable in the axial direction.
  • the grip 45b is movable in the axial direction when the anchor pin 43 is advanced by the pressing force of the compressed air in the back pressure chamber 46 and the flat washer 43a is pressed against the step 45d of the collar 45c.
  • the grip 45b grips the outer periphery of the fixed pin 45a with a force that cannot move in the axial direction by the urging force of the return spring 44. Therefore, the grip 45b moved in the direction in which the anchor pin 43 advances during braking is not returned by the urging force of the return spring 44 when braking is released, and maintains its position.
  • the stroke of the anchor pin 43 during braking is small. Therefore, even if the anchor pin 43 advances, the flat washer 43a does not contact the step 45d of the collar 45c. Therefore, when the brake is released, the anchor pin 43 returns to the original position before the braking.
  • the wheels 5 are rotating at high speed.
  • the caliper brake device 100 is switched to the braking state by the driver's operation or the like, the compressed air supplied from the air pressure source is sent into the air chamber 55 through the through hole 56 to deform the diaphragm 53. . Then, the bellows portion 53b of the diaphragm 53 extends, and the pressing portion 53c slides the piston 52 in the direction of the disk 6.
  • the pressing portion 53 c of the diaphragm 53 is displaced in the direction of the wheel 5 and presses the control member 7 against the disc 6 provided on the wheel 5 through the piston 52.
  • the braking device 7 pressed by the diaphragm 53 and the disc 6 come into contact with each other and a frictional force is generated, the rotation of the wheel 5 is braked. As a result, the railway vehicle will eventually stop due to a decrease in speed.
  • the anchor pin 43 is moved forward and backward in accordance with the advancement and retraction of the brake 7. Therefore, when the piston 52 presses the brake member 7 during braking, the sliding resistance of the anchor pin 43 and the urging force of the return spring 44 become resistance.
  • a part of the compressed air in the air chamber 55 is defined on the back surface of the anchor pin 43 through the air passage 54b, the through hole 48a, and the air passage 41a.
  • the anchor pin 43 is pressed in a direction in which the control member 7 approaches the disk 6 by the compressed air guided to the back pressure chamber 46. Therefore, since the resistance at the time of pressing the restrictor 7 can be canceled, the pressing force of the restrictor in the caliper brake device 100 can be improved.
  • the anchor pin 43 is pressed in the direction in which the brake 7 is brought close to the disk 6 by the compressed air guided to the back pressure chamber 46. Therefore, the pressing force in the vicinity of the anchor pin 43 can be made equal to the pressing force at the portion pressed by the piston 52. Therefore, it is possible to increase the contact area of the lining 9 during braking and to make the state of the lining 9 negotiating with the disk 6 constant.
  • the restrictor 7 is separated from the state in contact with the disk 6 by the restoring force of the return spring 44 provided in the adjuster 40. Also, the compressed air in the air chamber 55 is discharged from the through hole 56, the bellows portion 53b of the diaphragm 53 returns to the folded shape before braking, and the pressing portion 53c returns to the position before braking. As a result, the piston 52 also returns to the position before braking, whereby the disc 6 and the control 7 are again opposed to each other by a gap adjusting mechanism 45 at a constant interval. Therefore, the wheel 5 can rotate without being affected by the caliper brake device 100.
  • a part of the compressed air for pressing the restrictor 7 against the disk 6 by the diaphragm actuator 50 is guided to the back pressure chamber 46 defined on the back surface of the anchor pin 43.
  • the anchor pin 43 is pressed in the direction in which the brake 7 is close to the disk 6 by the compressed air guided to the back pressure chamber 46. Accordingly, since the sliding resistance of the anchor pin 43 and the urging force of the return spring 44 when pressing the restrictor 7 can be canceled, the pressing force of the restrictor in the caliper brake device 100 can be improved.
  • the caliper brake 200 includes an air pressure supply mechanism 60 that supplies compressed air as a working fluid to the air chamber 55 of the diaphragm actuator 50 and the back pressure chamber 46 of the adjuster 40.
  • the air pressure supply mechanism 60 includes a plug 61 connected to an external air pressure source, a supply channel 62 that guides the supplied compressed air to the air chamber 55, and a plug 65 that connects the supply channel 62 and the air chamber 55. And a pair of supply passages 63 for guiding the supplied compressed air to the respective back pressure chambers 46, and a pair of plugs 64 for connecting the supply passages 63 and the back pressure chambers 46 respectively.
  • the anchor pin 43 is pressed in the direction in which the control 7 is close to the disk 6. Accordingly, since the sliding resistance of the anchor pin 43 and the urging force of the return spring 44 when pressing the restrictor 7 can be canceled, the pressing force of the restrictor in the caliper brake device 100 can be improved.
  • the compressed air supplied through the plug 61 is not led to the air chamber 55 and the back pressure chamber 46, but is an air pressure source of the compressed air led to the air chamber 55 and the compressed air led to the back pressure chamber 46. May be provided separately.
  • the force by which the piston 52 presses the brake member 7 and the force by which the anchor pin 43 presses the brake member 7 can be individually adjusted.
  • compressed air is used as the working fluid
  • a hydraulic brake using oil as the working fluid may be used.

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Abstract

　本発明のキャリパブレーキ装置は、車体に支持されるキャリパ本体と、前記キャリパ本体に対して進退し、ディスクに摺接して摩擦力を付与可能な制輪子と、前記制輪子を作動流体の圧力によって前記ディスクに押圧する押圧機構と、前記制輪子を前記キャリパ本体に支持するアジャスタと、を備え、前記アジャスタは、前記キャリパ本体に対して進退可能に設けられ、前記制輪子を前記キャリパ本体に支持するアンカピンと、前記制輪子を前記ディスクから離間する方向に付勢する戻しばねと、前記アンカピンの背面に画成されて作動流体が導かれる背圧室と、を備える。

Description

キャリパブレーキ装置
　本発明は、車輪とともに回転するディスクに摩擦力を付与して車輪の回転を制動するキャリパブレーキ装置に関するものである。
　従来から、鉄道車両等の車両には、油圧や空気圧などの流体圧を利用して制動を行う流体圧ブレーキ装置が用いられている。
　ＪＰ０８－２２６４７１Ａには、制輪子を進退可能に支持するアンカピンと、アンカピンを貫通するロッドと、ロッドを制輪子の戻り方向に付勢するスプリングとを備える鉄道車両用キャリパブレーキ装置が開示されている。
　しかしながら、ＪＰ０８－２２６４７１Ａに記載のキャリパブレーキ装置では、シリンダ内の流体圧が上昇して制輪子をロータに押し当てて押圧する際に、アンカピンとロッドとの間の摺動抵抗や、ロッドを逆向きに付勢するスプリングの付勢力が抵抗となる。そのため、キャリパブレーキ装置における制輪子の押圧力を向上することが困難であった。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、キャリパブレーキ装置における制輪子の押圧力を向上することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、車輪とともに回転するディスクを挟んで摩擦力を付与するキャリパブレーキ装置であって、車体に支持されるキャリパ本体と、前記キャリパ本体に対して進退し、前記ディスクに摺接して摩擦力を付与可能な制輪子と、前記制輪子を作動流体の圧力によって前記ディスクに押圧する押圧機構と、前記制輪子を前記キャリパ本体に支持するアジャスタと、を備え、前記アジャスタは、前記キャリパ本体に対して進退可能に設けられ、前記制輪子を前記キャリパ本体に支持するアンカピンと、前記制輪子を前記ディスクから離間する方向に付勢する戻しばねと、前記アンカピンの背面に画成されて作動流体が導かれる背圧室と、を備えるキャリパブレーキ装置が提供される。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るキャリパブレーキ装置の平面図である。 図２は、図１における正面図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。 図４は、図３におけるＢ部の拡大図である。 図５は、本発明の実施の形態の変形例に係るキャリパブレーキ装置の断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るキャリパブレーキ装置１００について説明する。
　まず、図１及び図２を参照して、キャリパブレーキ装置１００の全体構成について説明する。
　キャリパブレーキ装置１００は、作動流体として圧縮空気が用いられる鉄道車両用の空気圧ブレーキである。キャリパブレーキ装置１００は、支持枠２０を介して図示しない台車（車体）に支持されるキャリパ本体１０と、キャリパ本体１０に対して進退しディスク６に摺接して摩擦力を付与可能な一対の制輪子７と、制輪子７を圧縮空気の圧力（空気圧）によってディスク６に押圧する押圧機構としてのダイヤフラムアクチュエータ５０と、制輪子７をキャリパ本体１０に支持する一対のアジャスタ４０とを備える。
　キャリパブレーキ装置１００は、車輪５とともに回転するディスク６を挟んで摩擦力を付与するものである。具体的には、キャリパブレーキ装置１００は、ディスク６をその両面から一対の制輪子７で挟持し、ディスク６と制輪子７との間の摩擦力によって車輪５の回転を制動する。
　ディスク６は、車輪５上に設けられて車輪５とともに回転する。ディスク６は、車輪５の表裏両面に一体に形成されている。このようにディスク６を車輪５と一体に形成するのではなく、車輪５とともに回転する別体のディスク６を設けてもよい。
　キャリパ本体１０は、ディスク６に跨るようにして延びる第一キャリパアーム１２及び第二キャリパアーム１４と、第一キャリパアーム１２と第二キャリパアーム１４とを結ぶヨーク部１３と、キャリパ本体１０を台車上に支持するための一対のブラケット部１５とを備える。
　キャリパ本体１０は、上スライドピン３０と下スライドピン３２とによって支持枠２０に対して摺動可能にフローティング支持される。これにより、キャリパ本体１０は、台車に対して軸方向への車輪５の相対移動に追従し、制輪子７が車輪５のディスク６に対して平行に対峙する。
　上スライドピン３０と下スライドピン３２とは、支持枠２０を貫通して設けられ、その両端部がキャリパ本体１０のブラケット部１５に連結される。キャリパ本体１０は、上スライドピン３０と下スライドピン３２との軸方向に摺動自在に支持枠２０に支持される。上スライドピン３０と下スライドピン３２との露出部は、ゴム製のブーツ３４によって覆われ、ダスト等から保護されている。
　制輪子７は、ダイヤフラムアクチュエータ５０による押圧力を受け、ディスク６に平行に押圧されて当接する。制輪子７は、車輪５とともに回転するディスク６に当接するライニング９を有する。制輪子７は、ライニング９とディスク６との当接によって発生する摩擦力によって、車輪５の回転を制動する。制輪子７の上下端は、後述するアジャスタ４０のアンカピン４３に固定されている。また、制輪子７は、後述するアジャスタ４０の戻しばね４４によってディスク６から離間する方向へ付勢されている。
　次に、図３及び図４を参照してキャリパ本体１０の内部構造について説明する。
　ダイヤフラムアクチュエータ５０は、制輪子７をディスク６に押圧するピストン５２と、ピストン５２が内部を摺動するシリンダ５１と、シリンダ５１内に空気室５５を画成するダイヤフラム５３とを備える。
　ダイヤフラムアクチュエータ５０は、空気室５５における空気圧を調整することでダイヤフラム５３を変形させ、ダイヤフラム５３の変形によってディスク６に制輪子７を押圧するものである。ダイヤフラムアクチュエータ５０は、第一キャリパアーム１２側のみに設けられる。
　シリンダ５１は、ピストン５２が摺動するシリンダ本体５１ａと、シリンダ本体５１ａとの間にダイヤフラム５３を挟み込んで固定し、その背面を閉塞して空気室５５を画成するキャリパカバー５４とを備える。
　ピストン５２は、制輪子７と当接してシリンダ５１内に設けられる。ピストン５２は、背面に当接するダイヤフラム５３の変形によってシリンダ５１内を摺動する。ピストン５２がシリンダ５１内を摺動することによって、制輪子７がディスク６に対して進退する。
　ダイヤフラム５３は、周縁部５３ａとベローズ部５３ｂと押圧部５３ｃとを有する。周縁部５３ａは、シリンダ本体５１ａとキャリパカバー５４との間に挟まれて固定される。ベローズ部５３ｂは、空気室５５に供給される空気圧によって、折りたたまれた状態から伸長可能である。押圧部５３ｃは、ピストン５２と当接しており、折りたたまれていたベローズ部５３ｂが伸長することで変位する。押圧部５３ｃが変位することによって、ピストン５２は押圧されてシリンダ５１内を摺動する。
　ダイヤフラム５３は樹脂製弾性材であり、例えばカーボン繊維，ケプラー繊維等の強化材を複合したものを用いてベローズ形成される。また、ゴム製チューブや金属薄板からなるベローズであってもよい。
　キャリパカバー５４は、複数のボルト５４ａによってシリンダ本体５１ａに固定される。キャリパカバー５４は、ダイヤフラム５３の周縁部５３ａをシリンダ本体５１ａとの間に挟持して固定する。このとき、樹脂製弾性材であるダイヤフラム５３がパッキンの役割を果たすため、空気室５５の気密性が担保される。
　空気室５５は、シリンダ５１の内部に、ダイヤフラム５３とキャリパカバー５４とによって画成される。空気室５５は、その容積の拡縮に伴って、ピストン５２を進退させる。空気室５５には、通孔５６（図２参照）が設けられる。制動時にダイヤフラム５３を変形させるための圧縮空気は、外部の空気圧源から通孔５６を介して供給される。
　キャリパカバー５４には、後述するアジャスタ４０の背圧室４６に空気室５５の圧縮空気の一部を導く空気通路５４ｂが形成される。
　空気通路５４ｂは、キャリパカバー５４におけるアジャスタ４０に臨む端面に開口して、空気室５５と後述するアジャスタ４０の背圧室４６とを連通する。空気通路５４ｂにおけるアジャスタ４０に臨む面の開口部には、クイル４８が取り付けられる大径部５４ｃが形成される。大径部５４ｃの内径は、クイル４８を収装可能な大きさに形成される。クイル４８は、シリンダ５１と制輪子受４１との間に設けられ、空気室５５と背圧室４６とを連通させる中空軸である。クイル４８については、後で詳細に説明する。
　アジャスタ４０は、ディスク６に対する制輪子７の初期位置を調節するものである。アジャスタ４０は、ダイヤフラムアクチュエータ５０の上下にそれぞれ配置される。アジャスタ４０は、アンカボルト４２によってキャリパ本体１０の上下端部にそれぞれ締結される。
　図４に示すように、アジャスタ４０は、アンカボルト４２によってキャリパ本体１０に固定される制輪子受４１と、制輪子受４１に対して進退可能に設けられて制輪子７をキャリパ本体１０に支持するアンカピン４３と、制輪子７をディスク６から離間する方向に付勢する戻しばね４４と、制動解除時に制輪子７とディスク６との隙間を一定に調整する隙間調整機構４５と、アンカピン４３の背面に画成される背圧室４６とを備える。
　アンカピン４３は、略有底円筒状に形成される。アンカピン４３は、制輪子７に係合する鍔部４３ｂを有する。アンカピン４３は、その底部が制輪子受４１から突出して設けられ、鍔部４３ｂが制輪子７の両端部に嵌まることによって、制輪子７を支持する。
　アンカピン４３は、制動時にダイヤフラム５３が変形して制輪子７をディスク６に押圧する動きに追従して軸方向に変位する。アンカピン４３は、制輪子７がディスク６に摺接する制動時に、摩擦力によってディスク６が制輪子７を周方向に移動させようとするのに抗して、制輪子７を保持する。
　アンカピン４３の内周には、戻しばね４４と隙間調整機構４５とが収装される。アンカピン４３は、開口端部付近の内周に平ワッシャ４３ａを有する。アンカピン４３において摺動時に外部に露出する摺動部は、ゴム製のブーツ４７によって覆われ、ダスト等から保護されている。
　戻しばね４４は、アンカピン４３の内周に圧縮して介装されるコイルばねである。戻しばね４４は、隙間調整機構４５のカラー４５ｃに対して、アンカピン４３の平ワッシャ４３ａを軸方向に付勢する。戻しばね４４は、制動状態から非制動状態になったときに、その付勢力によってアンカピン４３の鍔部４３ｂが制輪子７を押し戻し、制輪子７をディスク６から所定の距離だけ離間させるものである。これにより、非制動時における制輪子７とディスク６との距離を調整して、ディスク６の放熱性を良好にすることができる。
　制輪子受４１は、アンカピン４３を進退可能に支持する。制輪子受４１は、アンカピン４３の背面を閉塞して背圧室４６を画成する。制輪子受４１は、クイル４８を介して空気室５５を背圧室４６と連通させる空気通路４１ａを有する。
　背圧室４６は、制輪子受４１の内部とアンカピン４３の背面との間に画成される。背圧室４６には、ダイヤフラムアクチュエータ５０における圧縮空気の一部が導かれる。制動時に空気室５５から背圧室４６に圧縮空気が導かれると、背圧室４６の内圧が上昇する。これにより、アンカピン４３は、制輪子７がディスク６に近接する方向に押圧される。
　空気通路４１ａは、制輪子受４１におけるキャリパ本体１０に臨む端面に開口して、背圧室４６とキャリパ本体１０の空気室５５とを連通する。空気通路４１ａにおけるキャリパ本体１０に臨む面の開口部には、クイル４８が取り付けられる大径部４１ｃが形成される。
　空気通路４１ａの大径部４１ｃは、空気通路５４ｂの大径部５４ｃと同軸となるように開口して形成される。大径部４１ｃは、大径部５４ｃと略同一の内径に形成される。大径部４１ｃと大径部５４ｃとは、合計した軸方向の長さが、クイル４８の軸方向の長さと比較して大きくなるように形成される。
　クイル４８は、内周に圧縮空気が通過可能な貫通孔４８ａを有する中空軸である。クイル４８は、アジャスタ４０の空気通路４１ａとキャリパ本体１０の空気通路５４ｂとを連通させるものである。
　クイル４８の外周は、制輪子受４１の大径部４１ｃとの間に設けられるＯリング４８ｂと、キャリパカバー５４の大径部５４ｃとの間に設けられるＯリング４８ｃとによって封止される。Ｏリング４８ｂとＯリング４８ｃとは弾性を有するため、大径部４１ｃと大径部５４ｃとが完全に同軸でなくても、Ｏリング４８ｂとＯリング４８ｃとの弾性によって、互いの中心軸のずれを吸収可能である。なお、Ｏリング４８ｂとＯリング４８ｃでなくても、クイル４８の外周を封止可能な封止部材であればよい。
　アジャスタ４０とキャリパ本体１０との組み立ての際は、大径部５４ｃにクイル４８を嵌めて、大径部５４ｃがクイル４８に嵌まるようにアジャスタ４０を取り付け、アンカボルト４２を締結する。これにより、アジャスタ４０とキャリパ本体１０とを組み立てる際に、同時に、キャリパ本体１０の空気室５５とアジャスタ４０の背圧室４６とを連通することができる。よって、クイル４８を設けることによって、空気通路５４ｂと空気通路４１ａとを容易に連通させることができる。
　隙間調整機構４５は、制動解除時における戻しばね４４の付勢力による制輪子７の戻し量を一定に調整する。つまり、隙間調整機構４５は、非制動時における制輪子７とディスク６の間隔を常に一定に保つ。隙間調整機構４５は、制輪子受４１に固定される固定ピン４５ａと、固定ピン４５ａに対して軸方向に移動可能に固定されるグリップ４５ｂと、グリップ４５ｂの移動に伴って固定ピン４５ａに対して軸方向に移動可能なカラー４５ｃとを備える。
　グリップ４５ｂは、背圧室４６内の圧縮空気による押圧力でアンカピン４３が進出し、平ワッシャ４３ａがカラー４５ｃの段部４５ｄに当接して押圧することで、軸方向に移動可能である。グリップ４５ｂは、戻しばね４４の付勢力によっては軸方向に移動できない大きさの力で固定ピン４５ａの外周を把持している。そのため、制動時にアンカピン４３が進出する方向に移動したグリップ４５ｂは、制動解除時に戻しばね４４の付勢力によって戻されることはなく、その位置を維持する。
　制輪子７の摩耗が小さいうちは、制動時におけるアンカピン４３のストローク量が小さい。そのため、アンカピン４３が進出しても、平ワッシャ４３ａはカラー４５ｃの段部４５ｄには当接しない。よって、制動解除時には、アンカピン４３は、制動前における元の位置まで戻ることとなる。
　これに対して、制輪子７の摩耗が進行し、制動時におけるアンカピン４３のストローク量が大きくなった場合、アンカピン４３が進出すると、平ワッシャ４３ａが段部４５ｄに当接して押圧する。平ワッシャ４３ａは、カラー４５ｃとともにグリップ４５ｂを引きずって移動させる。これにより、制動解除時には、アンカピン４３は、カラー４５ｃの移動量と同じ分だけ進出した位置までしか戻らなくなる。よって、非制動時における制輪子７の位置を、摩耗した厚さの分だけ前進させることができるため、非制動時における制輪子７とディスク６との間隔を常に一定に保つことができる。
　以下では、本発明の実施の形態に係るキャリパブレーキ装置１００の動作について説明する。
　鉄道車両の走行時には、車輪５は高速で回転している。ここで、運転士の操作等によってキャリパブレーキ装置１００が制動状態に切り換えられると、空気圧源から供給される圧縮空気が、通孔５６を介して空気室５５内に送られ、ダイヤフラム５３を変形させる。すると、ダイヤフラム５３のベローズ部５３ｂが伸長して、押圧部５３ｃがピストン５２をディスク６方向へ摺動させる。
　ダイヤフラム５３の押圧部５３ｃは、車輪５方向へ変位し、ピストン５２を介して制輪子７を、車輪５に設けられたディスク６に押圧する。ダイヤフラム５３によって押圧された制輪子７とディスク６とが当接して摩擦力が発生すると、車輪５の回転は制動される。これにより、鉄道車両は、速度が低下してやがて停止することとなる。
　ここで、従来のキャリパブレーキ装置では、アンカピン４３は、制輪子７の進退によって従動的に進退するものであった。そのため、制動時にピストン５２が制輪子７を押圧するときに、アンカピン４３の摺動抵抗や戻しばね４４の付勢力が抵抗となっていた。
　これに対して、キャリパブレーキ装置１００では、空気室５５内の圧縮空気の一部が、空気通路５４ｂと貫通孔４８ａと空気通路４１ａとを通じて、アンカピン４３の背面に画成される背圧室４６に導かれる。制動時においては、アンカピン４３は、背圧室４６に導かれる圧縮空気によって、制輪子７がディスク６に近接する方向に押圧される。したがって、制輪子７を押圧する際の抵抗を打ち消すことができるため、キャリパブレーキ装置１００における制輪子の押圧力を向上できる。
　また、従来のキャリパブレーキ装置では、アンカピン４３の摺動抵抗や戻しばね４４の付勢力が抵抗となるため、アンカピン４３付近の押圧力が、ピストン５２に押圧される部分の押圧力と比較して小さかった。よって、ライニング９の両端部が強く押圧されず、ライニング９のディスク６への折衝状態を一定とすることが困難であった。
　これに対して、キャリパブレーキ装置１００では、制動時においては、アンカピン４３は、背圧室４６に導かれる圧縮空気によって、制輪子７がディスク６に近接する方向に押圧される。そのため、アンカピン４３付近の押圧力を、ピストン５２に押圧される部分の押圧力と同等に大きくすることができる。よって、制動時におけるライニング９の当接面積を増加するとともに、ライニング９のディスク６への折衝状態を一定とすることが可能である。
　運転士の操作等によってブレーキによる車輪５の制動が解除されると、アジャスタ４０内部に設けられた戻しばね４４の復元力によって、制輪子７はディスク６に当接した状態から離間する。また、空気室５５内の圧縮空気は通孔５６から排出されて、ダイヤフラム５３のベローズ部５３ｂは制動前の折りたたまれた形状に戻り、押圧部５３ｃは制動前の位置に戻る。すると、ピストン５２も制動前の位置に戻り、これにより、ディスク６と制輪子７とは隙間調整機構４５によって再び一定の間隔をもって対峙することとなる。よって、車輪５は、キャリパブレーキ装置１００の影響を受けることなく回転することが可能となる。
　以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　ダイヤフラムアクチュエータ５０にて制輪子７をディスク６に押圧するための圧縮空気の一部が、アンカピン４３の背面に画成される背圧室４６に導かれる。制動時には、アンカピン４３は、背圧室４６に導かれる圧縮空気によって、制輪子７がディスク６に近接する方向に押圧される。したがって、制輪子７を押圧する際におけるアンカピン４３の摺動抵抗や戻しばね４４の付勢力を打ち消すことができるため、キャリパブレーキ装置１００における制輪子の押圧力を向上できる。
　次に、図５を参照して、本発明の実施の形態の変形例に係るキャリパブレーキ２００について説明する。
　キャリパブレーキ２００は、作動流体としての圧縮空気をダイヤフラムアクチュエータ５０の空気室５５とアジャスタ４０の背圧室４６とに供給する空気圧供給機構６０を備える。
　空気圧供給機構６０は、外部の空気圧源に接続されるプラグ６１と、供給された圧縮空気を空気室５５に導く供給流路６２と、供給流路６２と空気室５５とを接続するプラグ６５と、供給された圧縮空気を各々の背圧室４６に導く一対の供給流路６３と、供給流路６３と背圧室４６とを各々接続する一対のプラグ６４とを備える。
　キャリパブレーキ２００の制動時には、プラグ６１を介して供給された圧縮空気が、供給流路６２を通じて空気室５５に導かれる。これにより、ダイヤフラム５３が変形してピストン５２をディスク６方向へ摺動させる。このとき、プラグ６１を介して供給された圧縮空気の一部は、供給流路６３を介して各々の背圧室４６に導かれる。
　これにより、アンカピン４３が、制輪子７がディスク６に近接する方向に押圧される。したがって、制輪子７を押圧する際におけるアンカピン４３の摺動抵抗や戻しばね４４の付勢力を打ち消すことができるため、キャリパブレーキ装置１００における制輪子の押圧力を向上できる。
　なお、プラグ６１を介して供給される圧縮空気を空気室５５と背圧室４６とに導くのではなく、空気室５５に導かれる圧縮空気と背圧室４６に導かれる圧縮空気との空気圧源を別々に設けてもよい。この場合、ピストン５２が制輪子７を押圧する力と、アンカピン４３が制輪子７を押圧する力とを個別に調整することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、キャリパブレーキ装置１００では、作動流体として圧縮空気を用いたが、これに限らず、作動流体として油を用いた油圧ブレーキであってもよい。
　本願は、２０１１年９月６日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－１９３７９１に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
　この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。

Claims (5)

  1. 　車輪とともに回転するディスクを挟んで摩擦力を付与するキャリパブレーキ装置であって、
    　車体に支持されるキャリパ本体と、
    　前記キャリパ本体に対して進退し、前記ディスクに摺接して摩擦力を付与可能な制輪子と、
    　前記制輪子を作動流体の圧力によって前記ディスクに押圧する押圧機構と、
    　前記制輪子を前記キャリパ本体に支持するアジャスタと、を備え、
    　前記アジャスタは、
    　前記キャリパ本体に対して進退可能に設けられ、前記制輪子を前記キャリパ本体に支持するアンカピンと、
    　前記制輪子を前記ディスクから離間する方向に付勢する戻しばねと、
    　前記アンカピンの背面に画成されて作動流体が導かれる背圧室と、を備えるキャリパブレーキ装置。
  2. 　請求項１に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記背圧室へは、前記押圧機構における作動流体の一部が導かれるキャリパブレーキ装置。
  3. 　請求項１に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記押圧機構は、
    　前記制輪子を前記ディスクに押圧するピストンと、
    　前記ピストンが内部を摺動するシリンダと、
    　前記シリンダ内に空気室を画成し、当該空気室における空気圧の変化によって変形して前記制輪子に前記ディスクへの押圧力を印加するダイヤフラムと、を備えるキャリパブレーキ装置。
  4. 　請求項３に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記アジャスタは、前記アンカピンを進退可能に支持する制輪子受を備え、
    　前記シリンダと前記制輪子受との間に設けられ、前記空気室と前記背圧室とを連通させるクイルを更に備えるキャリパブレーキ装置。
  5. 　請求項４に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記シリンダは、
    　前記ピストンが摺動するシリンダ本体と、
    　前記シリンダ本体との間に前記ダイヤフラムを挟み込んで固定し、その背面を閉塞して前記空気室を画成するとともに、前記背圧室に空気圧を導く空気通路が形成されるキャリパカバーと、を備え、
    　前記制輪子受は、前記クイルを介して前記背圧室を前記空気室と連通する空気通路を有するキャリパブレーキ装置。
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