WO2013118374A1 - キャリパブレーキ装置 - Google Patents

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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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    • F16D2121/02—Fluid pressure
    • F16D2121/08—Fluid pressure acting on a membrane-type actuator, e.g. for gas pressure

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.
  • JP2011-236958A discloses a caliper brake device in which a piston that advances and retreats due to deformation of a pressing elastic film accompanying a change in fluid pressure presses a control member against a disc.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the heat insulating property of frictional heat due to the contact between the control device and the disk.
  • 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 brake member capable of applying a frictional force by sliding contact, a guide plate that supports the brake member, an anchor pin that supports the guide plate so as to freely move forward and backward, and a guide plate that moves forward and backward with respect to the caliper body,
  • a piston capable of pressing the restrictor through a plate; and a pressure chamber in the caliper body that is in contact with a back surface of the piston and elastically deformed by the pressure of the working fluid in the pressure chamber to Caliper burrs comprising: an elastic membrane to be moved; and a piston plate that slidably supports the piston on the anchor pin.
  • 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 the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a side 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.
  • 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 formed on both front and back surfaces of the wheel 5 and rotates integrally with the wheel 5.
  • a separate disk 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 across the disk 6, and a yoke portion 13 that connects the first caliper arm 12 and the second caliper arm 14. And a pair of bracket portions 15 for supporting the caliper body 10 on the carriage.
  • the caliper body 10 is slidably supported with respect to the support frame 20 by an upper slide pin 30 and a lower slide pin 32, as shown in FIG. 2. 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 through the support frame 20. Both end portions of the upper slide pin 30 and the lower slide pin 32 are respectively connected to the bracket portion 15 of the caliper body 10.
  • the caliper body 10 is supported by the support frame 20 so that the upper slide pin 30 and the lower slide pin 32 can be relatively moved in the axial direction. As shown in FIG. 1, 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 control wheel 7 receives a pressing force from the pressing mechanism 50 and is pressed in contact with the disk 6 in parallel.
  • the restrictor 7 has a lining 9 that abuts against a disk 6 that rotates with the wheel 5.
  • the back surface of the control device 7 opposite to the surface on which the lining 9 is provided is fixed to the guide plate 8.
  • 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 guide plate 8 has a dovetail groove 8a formed along the longitudinal direction and engaged with the back surface of the brake 7. Both ends of the guide plate 8 in the longitudinal direction are supported by the caliper body 10 by a pair of anchor pins 43.
  • the adjuster 40 having the anchor pin 43 will be described in detail later with reference to FIG.
  • the caliper body 10 is provided with a pair of adjusters 40 disposed at both ends in the longitudinal direction and a pressing mechanism 50 disposed between the pair of adjusters 40.
  • the adjuster 40 adjusts the initial position of the control 7 with respect to the disk 6.
  • the adjusters 40 are fastened to the upper and lower ends of the caliper body 10 by anchor bolts 42, respectively.
  • the adjuster 40 includes a brake support 41 that is fixed to the caliper body 10 by an anchor bolt 42, an anchor pin 43 that is provided so as to be able to advance and retreat relative to the brake support 41, and supports the brake 7 to the caliper body 10, and a control And a clearance adjusting mechanism 45 that adjusts the clearance between the brake 7 and the disc 6 to be constant when the brake is released.
  • 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 guide plate 8.
  • the anchor pin 43 is provided with a bottom part 43 a protruding from the restrictor receiver 41, and the flange part 43 b is fitted to both ends of the guide plate 8 to support the restrictor 7.
  • the anchor pin 43 is pulled out of the control ring receiver 41 by the guide plate 8 that is displaced together with the control element 7 when the control element 7 approaches the disk 6 and is displaced in the axial direction.
  • 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.
  • 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 urging portion 43b of the anchor pin 43 pushes back the restrictor 7 through the guide plate 8 by the urging force, and the restrictor 7 is separated from the disk 6 by a predetermined distance. Is to be separated only. As a result, the distance between the brake 7 and the disk 6 when the brake is released can be adjusted to improve the heat dissipation of the disk 6.
  • the clearance adjustment mechanism 45 adjusts so that the return amount of the brake 7 by the urging force of the return spring 44 at the time of braking release is always constant. That is, the gap adjusting mechanism 45 always keeps the distance between the brake 7 and the disc 6 at the time of releasing the brake.
  • the pressing mechanism 50 abuts against a cylinder 51 formed in the caliper main body 10, a piston 52 that can move forward and backward with respect to the cylinder 51 and press the control member 7 via the guide plate 8, and a back surface 52 b of the piston 52.
  • a pressure chamber 55 is defined in the caliper body 10, and a diaphragm 53 as an elastic film that moves elastically deforms by the pressure of compressed air in the pressure chamber 55 and moves the piston 52, and the piston 52 is slidable on the anchor pin 43.
  • a piston plate 58 to be supported, and a heat insulating plate 59 provided between the piston 52 and the guide plate 8 and suppressing heat transfer from the control 7 to the piston 52 are provided.
  • the pressing mechanism 50 deforms the diaphragm 53 by adjusting the air pressure in the pressure chamber 55, and moves the piston 52 forward and backward with respect to the cylinder 51 by the deformation of the diaphragm 53.
  • the pressing mechanism 50 presses the brake 7 against the disk 6 through the heat insulating plate 59 and the guide plate 8 by retracting the piston 52 from the cylinder 51.
  • the cylinder 51 has a caliper cover that defines a pressure chamber 55 by closing the back surface of the cylinder body 51a and fixing the diaphragm 53 between the cylinder body 51a and the cylinder body 51a on the inner periphery of the cylinder body 51a. 54.
  • the cylinder body 51a is formed in an elliptical cylindrical shape that surrounds the piston 52 in an annular shape.
  • a dust seal 51b that slides on the outer peripheral surface of the piston 52 and protects it from dust or the like is provided on the inner periphery of the cylinder body 51a.
  • the caliper cover 54 is an oval plate material corresponding to the cylinder body 51a.
  • the caliper cover 54 is fixed to the end surface of the cylinder body 51a by a plurality of bolts 54a.
  • the diaphragm 53 is elastically deformed by the pressure in the pressure chamber 55 and moves the piston 52.
  • the diaphragm 53 includes a peripheral portion 53a that forms the outermost periphery, a pressing portion 53c that is formed on the innermost periphery, and a bellows portion 53b that is continuously formed between the peripheral portion 53a and the pressing portion 53c.
  • peripheral edge 53a is sandwiched and fixed between the cylinder body 51a and the caliper cover 54. At this time, since the peripheral portion 53a plays a role of packing, the airtightness of the pressure chamber 55 is ensured.
  • the bellows portion 53 b is located between the inner peripheral surface of the cylinder body 51 a and the outer peripheral surface of the piston 52.
  • the bellows portion 53b extends from the folded state (the state shown in FIG. 3) when the pressure in the pressure chamber 55 increases, and returns to the folded state when the pressure in the pressure chamber 55 decreases. That is, the bellows portion 53 b can be deformed into a folded state and an extended state by the air pressure supplied to the pressure chamber 55.
  • the pressing portion 53c is in contact with the piston 52, and is displaced in the retracting direction of the piston 52 when the folded bellows portion 53b extends. As the pressing portion 53 c is displaced, the piston 52 is pressed and moves in the cylinder 51.
  • the pressure chamber 55 is defined in the cylinder 51 by a diaphragm 53 and a caliper cover 54.
  • the pressure chamber 55 advances and retracts the piston 52 as its volume expands and contracts.
  • the pressure 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 piston 52 comes into contact with the back surface of the guide plate 8 through the heat insulating plate 59.
  • the piston 52 is held in the cylinder 51 by a diaphragm 53.
  • the piston 52 has a pressing surface 52a that faces the heat insulating plate 59, and a back surface 52b that is formed on the opposite side of the pressing surface 52a and contacts the diaphragm 53.
  • the piston 52 advances and retreats in the cylinder 51 due to the deformation of the diaphragm 53 that contacts the back surface 52b.
  • the piston 52 has a concave portion 52c formed in a concave shape on the pressing surface 52a.
  • the pressing surface 52 a becomes an elliptical annular flat surface that presses the brake 7.
  • the piston plate 58 is a plate material provided in parallel with the guide plate 8.
  • the piston plate 58 is provided such that its end surface protrudes toward the guide plate 8 as compared with the pressing surface 52 a of the piston 52.
  • the pressing surface 52 a of the piston 52 becomes a stepped portion that is recessed from the end surface of the piston plate 58.
  • the piston plate 58 is displaced together with the piston 52 and moves parallel to the guide plate 8.
  • the piston plate 58 is close to the guide plate 8 when braking, and is separated from the guide plate 8 when braking is released.
  • the piston plate 58 is formed integrally with the piston 52.
  • the piston plate 58 may be formed separately from the piston 52, and the piston 52 may be fixed to the piston plate 58 for use.
  • the piston plate 58 has a pair of sliding holes 58a into which the anchor pins 43 are inserted at both ends in the longitudinal direction.
  • the piston plate 58 is engaged with the anchor pin 43 inserted into the sliding hole 58 a and is slidable in the axial direction of the anchor pin 43.
  • the piston plate 58 defines the position of the piston 52 in the cylinder 51 by engaging the slide holes 58 a at both ends with the anchor pin 43.
  • a gap 57 is formed between the guide plate 8 and the piston plate 58 in a braking state in which the piston 52 presses the brake member 7.
  • the heat insulating plate 59 is an elliptical plate material provided between the pressing surface 52 a of the piston 52 and the guide plate 8.
  • the heat insulating plate 59 is formed along the outer periphery of the pressing surface 52 a and is fitted into a step formed from the end surface of the guide plate 8 to the pressing surface 52 a of the piston 52.
  • the heat insulating plate 59 contacts the guide plate 8 on the entire surface.
  • the heat insulating plate 59 is formed of a material having lower thermal conductivity than the piston 52. Moreover, the heat insulation plate 59 contacts the piston 52 only by the annular pressing surface 52a. By providing the heat insulating plate 59, it is possible to suppress the transmission of frictional heat to the piston 52 due to the contact between the restrictor 7 and the disk 6 while securing the pressing force by the piston 52.
  • 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 pressure 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 disk 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 piston 52 is in contact with the guide plate 8 through the heat insulating plate 59 at the pressing surface 52a.
  • the pressing surface 52a is formed in an annular shape along the outer peripheral edge of the heat insulating plate 59 by forming the recess 52c. Therefore, the transmission of frictional heat to the piston 52 due to the contact between the restrictor 7 and the disk 6 is suppressed.
  • the brake 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.
  • the compressed air in the pressure 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. Then, the piston 52 also returns to the position before braking.
  • the disc 6 and the control 7 are again opposed to each other at a constant interval by the gap adjusting mechanism 45. Therefore, the wheel 5 can rotate without being affected by the caliper brake device 100.
  • the gap 57 between the guide plate 8 and the piston plate 58 serves as a biasing member that biases the piston plate 58 away from the guide plate 8 when the brake is released.
  • a disc spring 60 may be provided.
  • the disc spring 60 is formed in an annular shape corresponding to the outer peripheral shape of the anchor pin 43.
  • the disc spring 60 is used by being fitted to the outer periphery of the anchor pin 43.
  • a coil spring or the like may be used as an urging member.
  • the disc spring 60 forcibly separates the piston plate 58 from the guide plate 8 by the biasing force. Therefore, the gap formed between the guide plate 8 and the piston 52 can be increased. Therefore, it is possible to further improve the heat insulating property of the frictional heat due to the contact between the brake 7 and the disk 6.
  • the guide plate 8 that supports the restrictor 7 and the piston plate 58 that supports the piston 52 are formed separately.
  • the guide plate 8 is supported by the anchor pin 43 and moves forward and backward, and the piston plate 58 is slidably supported by the anchor pin 43. Therefore, a gap can be formed between the guide plate 8 and the piston 52 when the braking state is changed to the non-braking state. Therefore, it is possible to improve the heat insulating property of the frictional heat due to the contact between the brake 7 and the disk 6, and to protect the diaphragm 53 from high heat.

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Abstract

　本発明は、車体に支持されるキャリパ本体と、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、制輪子を支持するガイドプレートと、ガイドプレートをキャリパ本体に進退自在に支持するアンカピンと、キャリパ本体に対して進退し、ガイドプレートを介して制輪子を押圧可能なピストンと、ピストンの背面に当接するとともにキャリパ本体内に圧力室を画成し、圧力室内の圧縮空気の圧力によって弾性変形してピストンを移動させるダイヤフラムと、ピストンをアンカピンに摺動自在に支持するピストンプレートとを備える。

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。ＪＰ２０１１－２３６９５８Ａには、流体圧力の変化に伴う押圧弾性膜の変形によって進退するピストンが制輪子をディスクに押圧するキャリパブレーキ装置が開示されている。
　しかしながら、ＪＰ２０１１－２３６９５８Ａに記載のキャリパブレーキ装置では、ピストンは、制輪子が取り付けられるガイドプレートに複数のボルトによって締結されている。そのため、制輪子とディスクとの当接による摩擦熱が、ガイドプレートからピストンを介して押圧弾性膜に伝達されるおそれがあった。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、制輪子とディスクとの当接による摩擦熱の断熱性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、前記制輪子を支持するガイドプレートと、前記ガイドプレートを前記キャリパ本体に進退自在に支持するアンカピンと、前記キャリパ本体に対して進退し、前記ガイドプレートを介して前記制輪子を押圧可能なピストンと、前記ピストンの背面に当接するとともに前記キャリパ本体内に圧力室を画成し、当該圧力室内の作動流体の圧力によって弾性変形して前記ピストンを移動させる弾性膜と、前記ピストンを前記アンカピンに摺動自在に支持するピストンプレートと、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ＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４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側面の断面図である。
　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を支持するガイドプレート８と、ガイドプレート８をキャリパ本体１０に進退自在に支持する一対のアンカピン４３と、制輪子７を圧縮空気の圧力によってディスク６に押圧する押圧機構５０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の表裏両面に形成されて車輪５と一体に回転する。ディスク６を車輪５と一体に形成する構成に代えて、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、図１に示すように、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、図２に示すように、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、台車に対する車輪５の軸方向へ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こととなる。
　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る。上スライドピン３０と下スライドピン３２との両端部は、キャリパ本体１０のブラケット部１５に各々連結される。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との軸方向への相対移動が可能なように支持枠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、図１に示すように、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、押圧機構５０による押圧力を受け、ディスク６に平行に当接して押圧される。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のライニング９が設けられる面と反対側の背面は、ガイドプレート８に固定される。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。
　ガイドプレート８は、長手方向に沿って形成され制輪子７の背面が係合するアリ溝８ａを有する。ガイドプレート８は、長手方向の両端部が、一対のアンカピン４３によってキャリパ本体１０に支持される。このアンカピン４３を有するアジャスタ４０については、あとで図３を参照しながら詳細に説明する。
　次に、図３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。
　キャリパ本体１０には、長手方向の両端部に配置される一対のアジャスタ４０と、一対のアジャスタ４０の間に配置される押圧機構５０とが設けられる。
　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、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。
　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、ガイドプレート８に係合する鍔部４３ｂを有する。アンカピン４３は、その底部４３ａが制輪子受４１から突出して設けられ、鍔部４３ｂがガイドプレート８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、制輪子７がディスク６に近接する際に、制輪子７とともに変位するガイドプレート８によって制輪子受４１から引き出され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、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がガイドプレート８を介して制輪子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、制動解除時における制輪子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。
　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の戻し量が常に一定となるように調整する。つまり、隙間調整機構４５は、制動解除時における制輪子７とディスク６の間隔を常に一定に保つものである。
　押圧機構５０は、キャリパ本体１０に形成されるシリンダ５１と、シリンダ５１に対して進退してガイドプレート８を介して制輪子７を押圧可能なピストン５２と、ピストン５２の背面５２ｂに当接するとともにキャリパ本体１０内に圧力室５５を画成し、圧力室５５内の圧縮空気の圧力によって弾性変形してピストン５２を移動させる弾性膜としてのダイヤフラム５３と、ピストン５２をアンカピン４３に摺動自在に支持するピストンプレート５８と、ピストン５２とガイドプレート８との間に設けられ、制輪子７からピストン５２への伝熱を抑制する断熱プレート５９とを備える。
　押圧機構５０は、圧力室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の変形によってピストン５２をシリンダ５１に対して進退させるものである。押圧機構５０は、ピストン５２をシリンダ５１から退出させることによって、断熱プレート５９とガイドプレート８とを介して制輪子７をディスク６に押圧するものである。
　シリンダ５１は、内周をピストン５２が進退するシリンダ本体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、シリンダ本体５１ａの背面を閉塞して圧力室５５を画成するキャリパカバー５４とを備える。
　シリンダ本体５１ａは、ピストン５２の周囲を環状に囲むような楕円形の筒状に形成される。シリンダ本体５１ａの内周には、ピストン５２の外周面に摺接してダスト等から保護するダストシール５１ｂが設けられる。
　キャリパカバー５４は、シリンダ本体５１ａに対応する楕円形に形成される板材である。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の端面に固定される。
　ダイヤフラム５３は、圧力室５５内の圧力によって弾性変形してピストン５２を移動させるものである。ダイヤフラム５３は、最外周を形成する周縁部５３ａと、最内周に形成される押圧部５３ｃと、周縁部５３ａと押圧部５３ｃとの間に連続して形成されるベローズ部５３ｂ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。このとき、周縁部５３ａがパッキンの役割を果たすため、圧力室５５の気密性が確保される。
　ベローズ部５３ｂは、シリンダ本体５１ａの内周面とピストン５２の外周面との間に位置する。ベローズ部５３ｂは、圧力室５５の圧力が上昇すると折りたたまれた状態（図３の状態）から伸長し、圧力室５５の圧力が下降すると折りたたまれた状態に戻る。つまり、ベローズ部５３ｂは、圧力室５５に供給される空気圧によって、折りたたまれた状態と伸長した状態とに変形可能である。
　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が伸長することによってピストン５２の退出方向に変位する。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内を移動する。
　圧力室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。圧力室５５は、その容積の拡縮に伴って、ピストン５２を進退させる。圧力室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を通じて供給される。
　ピストン５２は、断熱プレート５９を介してガイドプレート８の背面に当接する。ピストン５２は、ダイヤフラム５３によってシリンダ５１内に保持される。ピストン５２は、断熱プレート５９に臨む押圧面５２ａと、押圧面５２ａの反対側に形成されダイヤフラム５３と当接する背面５２ｂとを有する。ピストン５２は、背面５２ｂに当接するダイヤフラム５３の変形によってシリンダ５１内を進退する。
　ピストン５２は、押圧面５２ａに凹状に形成される凹部５２ｃを有する。凹部５２ｃが形成されることによって、押圧面５２ａは、制輪子７を押圧する楕円形の環状平面となる。
　ピストンプレート５８は、ガイドプレート８と平行に設けられる板材である。ピストンプレート５８は、その端面がピストン５２の押圧面５２ａと比較してガイドプレート８側に突出するように設けられる。これにより、ピストン５２の押圧面５２ａは、ピストンプレート５８の端面から凹設される段部となる。
　ピストンプレート５８は、ピストン５２とともに変位して、ガイドプレート８に対して平行移動する。ピストンプレート５８は、制動時にはガイドプレート８に近接し、制動解除時にはガイドプレート８から離間する。ピストンプレート５８は、ピストン５２と一体に形成される。ピストンプレート５８をピストン５２と別体に形成し、ピストン５２をピストンプレート５８に固定して用いてもよい。
　ピストンプレート５８は、長手方向の両端に、アンカピン４３が挿入される一対の摺動孔５８ａを有する。ピストンプレート５８は、摺動孔５８ａに挿入されるアンカピン４３に係合し、アンカピン４３の軸方向に摺動自在に設けられる。ピストンプレート５８は、両端の摺動孔５８ａがアンカピン４３に係合することで、シリンダ５１内におけるピストン５２の位置を規定する。
　ピストン５２が制輪子７を押圧する制動状態にて、ガイドプレート８とピストンプレート５８との間には隙間５７が形成される。この隙間５７が形成されることによって、制輪子７とディスク６との当接による摩擦熱がガイドプレート８からピストンプレート５８に直接伝達されることが防止される。
　断熱プレート５９は、ピストン５２の押圧面５２ａとガイドプレート８との間に設けられる楕円形の板材である。断熱プレート５９は、押圧面５２ａの外周に沿って形成され、ガイドプレート８の端面からピストン５２の押圧面５２ａにかけて形成される段部に嵌められる。断熱プレート５９は、その全面でガイドプレート８と当接する。
　断熱プレート５９は、ピストン５２と比較して熱伝導性の低い材質で形成される。また、断熱プレート５９は、環状の押圧面５２ａのみでピストン５２に当接する。断熱プレート５９が設けられることで、ピストン５２による押圧力を確保しつつ、制輪子７とディスク６との当接による摩擦熱のピストン５２への伝達を抑制することができる。
　次に、主に図３を参照して、キャリパブレーキ装置１００の作用について説明する。
　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を介して圧力室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。
　このとき、ピストン５２は、押圧面５２ａが断熱プレート５９を介してガイドプレート８と当接している。押圧面５２ａは、凹部５２ｃが形成されることによって断熱プレート５９の外周縁に沿った環状に形成されている。そのため、制輪子７とディスク６との当接による摩擦熱のピストン５２への伝達が抑制される。
　運転士の操作等によってキャリパブレーキ装置１００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、圧力室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る。
　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。
　このとき、戻しばね４４の復元力によってガイドプレート８がディスク６から引き離されるのに伴い、断熱プレート５９とピストン５２とは、その慣性力によってディスク６から更に引き離されることとなる。よって、キャリパブレーキ装置１００が制動状態から非制動状態となったときに、ガイドプレート８と断熱プレート５９との間、即ち、ガイドプレート８とピストン５２との間に空隙を形成することができる。したがって、制輪子７とディスク６との当接による摩擦熱の断熱性を向上することができ、ダイヤフラム５３を高熱から保護することができる。
　なお、図４に示す変形例のように、ガイドプレート８とピストンプレート５８との間の隙間５７に、制動解除時にガイドプレート８からピストンプレート５８を離間させるように付勢する付勢部材としての皿ばね６０を設けてもよい。
　皿ばね６０は、アンカピン４３の外周形状に対応して環状に形成される。皿ばね６０は、アンカピン４３の外周に嵌めて用いられる。皿ばね６０に代えて、コイルばね等を付勢部材として用いてもよい。
　この場合、キャリパブレーキ装置１００の制動解除時には、皿ばね６０が、その付勢力によってピストンプレート５８をガイドプレート８から強制的に離間させる。よって、ガイドプレート８とピストン５２との間に形成される空隙を大きくすることができる。したがって、制輪子７とディスク６との当接による摩擦熱の断熱性を更に向上することができる。
　以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　制輪子７を支持するガイドプレート８とピストン５２を支持するピストンプレート５８とは、別体に形成される。そして、ガイドプレート８は、アンカピン４３に支持されて進退し、ピストンプレート５８は、アンカピン４３に摺動自在に支持される。よって、制動状態から非制動状態となったときに、ガイドプレート８とピストン５２との間に空隙を形成することができる。したがって、制輪子７とディスク６との当接による摩擦熱の断熱性を向上することができ、ダイヤフラム５３を高熱から保護することができる。
　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。
　本願は、２０１２年２月６日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－０２２６９２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 (6)

  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、
    　前記制輪子を支持するガイドプレートと、
    　前記ガイドプレートを前記キャリパ本体に進退自在に支持するアンカピンと、
    　前記キャリパ本体に対して進退し、前記ガイドプレートを介して前記制輪子を押圧可能なピストンと、
    　前記ピストンの背面に当接するとともに前記キャリパ本体内に圧力室を画成し、当該圧力室内の作動流体の圧力によって弾性変形して前記ピストンを移動させる弾性膜と、
    　前記ピストンを前記アンカピンに摺動自在に支持するピストンプレートと、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、
    　前記ピストンプレートは、前記アンカピンが挿入される摺動孔を有し、当該アンカピンの軸方向に摺動して、前記ガイドプレートに対して平行移動す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、
    　前記ピストンプレートは、前記ピストンと一体に形成されるキャリパブレーキ装置。
  4. 　請求項１に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記ピストンと前記ガイドプレートとの間に設けられ、前記制輪子から前記ピストンへの伝熱を抑制する断熱プレートを更に備えるキャリパブレーキ装置。
  5. 　請求項１に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記ピストンが前記制輪子を押圧する制動状態にて、前記ガイドプレートと前記ピストンプレートとの間には隙間が形成されるキャリパブレーキ装置。
  6. 　請求項５に記載のキャリパブレーキ装置であって、
    　前記隙間には、制動解除時に前記ガイドプレートから前記ピストンプレートを離間させるように付勢する付勢部材が設けられるキャリパブレーキ装置。
     
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