(57)【要約】【課題】ディスクの熱変形等に対応して制輪子の偏摩耗を抑えられるキャリパブレーキ装置を提供する。【解決手段】制輪子４２が車輪５のディスク６に押し付けられるキャリパブレーキ装置であって、アクチュエータによってディスク６に対して進退するキャリパアーム１２と、このキャリパアーム１２に対して制輪子４２の背面４８を回動可能に支持するベアリング２３とを備え、制動時にディスク６に押し付けられる制輪子４２がベアリング２３を介して撓み変形する構成とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制輪子が車輪のディスクに押し付けられるキャリパブレーキ装置であって、
アクチュエータによって前記ディスクに対して進退するキャリパアームと、
このキャリパアームに対して前記制輪子の背面を回動可能に支持するベアリングとを備え、
制動時に前記ディスクに押し付けられる前記制輪子が前記ベアリングを介して撓み変形する構成としたことを特徴とするキャリパブレーキ装置。
【請求項２】
前記ベアリングは、
半円柱状のコロと、
このコロを回動可能に支持するコロ支持部材とを備え、
前記コロは、その回動中心が前記ディスクの回転中心方向に延びる半径線に対して略直交するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項３】
前記コロは、その回動中心が前記制輪子の前記背面上となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項４】
前記ベアリングは、
半球状のボールと、
このボールを摺動可能に支持するボール支持部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項５】
前記ベアリングは、前記制輪子の前記背面に当接する断熱板とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のキャリパブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪の回転を制動するキャリパブレーキ装置において、制輪子を支持する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両用のキャリパブレーキ装置は、対の制輪子が車輪のディスクを挟持して制動を掛けるようになっている。
【０００３】
従来、特許文献１、３に開示された鉄道車両用キャリパブレーキ装置は、キャリパ本体に対して油圧ピストンによって駆動される制輪子と、キャリパ本体に固定される一対の制輪子とを備えている。制動時に、油圧ピストンによって一方の制輪子がディスクに押し付けられるとともに、この制輪子が受ける反力によってキャリパ本体が移動し、キャリパ本体に固定された他方の制輪子がディスクに押し付けられる。
【０００４】
特許文献３に開示されたキャリパブレーキ装置は、キャリパ本体に対して油圧ピストンを回動可能に支持し、制動時にキャリパ本体のキャリパアームが撓むと、油圧ピストンが回動して制輪子をディスクの回転面に対して平行に保つ構成として、制輪子がディスクの回転半径方向について偏摩耗することを防止するようになっている。
【０００５】
特許文献２に開示された制輪子は、円盤状のライニングがサラバネを介して基板に支持され、制動時にディスクに摺接するライニングがディスクに追従して傾く構成として、制輪子が偏摩耗することを防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２６４６７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７６２５号公報
【特許文献３】特開２００８−２６７４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の鉄道車両用キャリパブレーキ装置にあっては、キャリパ本体に固定された制輪子がディスクの熱変形等に追従することができず、制輪子が偏摩耗するという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ディスクの熱変形等に対応して制輪子の偏摩耗を抑えられるキャリパブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、制輪子が車輪のディスクに押し付けられるキャリパブレーキ装置であって、アクチュエータによってディスクに対して進退するキャリパアームと、このキャリパアームに対して制輪子の背面を回動可能に支持するベアリングとを備え、制動時にディスクに押し付けられる制輪子がベアリングを介して撓み変形する構成としたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、ディスクの熱変形等に追従して制輪子がベアリングを介して撓み変形するため、制輪子は、ディスクに対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニングの偏磨耗を抑えられるとともに、ライニングのディスクに対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の側面図。
【図２】同じく平面図。
【図３】同じく正面図。
【図４】同じくキャリパアーム及び制輪子を示す概略側面図及び断面図。
【図５】同じく制動時の様子を示すキャリパアーム及び制輪子の断面図。
【図６】他の実施の形態を示すキャリパアーム及び制輪子を示す概略側面図及び断面図。
【図７】他の実施の形態を示すキャリパアーム及び制輪子を示す概略側面図及び断面図。
【図８】他の実施の形態を示すキャリパアーム及び制輪子を示す概略側面図及び断面図。
【図９】他の実施の形態を示すキャリパアーム及び制輪子を示す概略側面図及び断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜３はキャリパブレーキ装置１の三面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平横方向、Ｙ軸が水平前後方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとし、キャリパブレーキ装置１の構成を説明する。
【００１４】
鉄道車両用キャリパブレーキ装置１は、対の制輪子４１、４２が回転する車輪５のディスク６を挟み、車輪５の回転を制動する。
【００１５】
図１〜３に示すように、キャリパ本体１０は左右の制輪子４１、４２を支持するものである。支持枠３０は、鉄道車両の図示しない台車に固定される。キャリパ本体１０は、支持枠３０に２本の支持ピン３１、３２を介して摺動可能に連結され、Ｘ軸方向（ディスク６の回転軸方向）に相対移動できるように支持される。
【００１６】
図２に示すように、キャリパ本体１０は、車輪５を挟むようにして延びる左右のキャリパアーム１１、１２を有する。
【００１７】
右のキャリパアーム１１には、支持レール５１が取り付けられる。右の制輪子４１がキャリパアーム１１にこの支持レール５１を介して支持される。
【００１８】
図１、３に示すように、右のキャリパアーム１１には、３つの油圧ピストン（アクチュエータ）８が設けられる。
【００１９】
図１に示すように、キャリパ本体１０にはインレット部２０が設けられ、このインレット部２０に図示しない油圧配管が接続される。
【００２０】
制動時に、各油圧ピストン８は、インレット部２０を介して導かれる加圧作動油によってＸ軸方向に移動し、支持レール５１を押圧し、支持レール５１がＸ軸方向に移動する。これにより、支持レール５１に支持される右の制輪子４１がディスク６に押し付けられるとともに、制輪子４１が受ける反力によってキャリパ本体１０がＸ軸方向に移動し、制輪子４２がディスク６に押し付けられる。
【００２１】
図１に示すように、右のキャリパアーム１１の上下端部には、アジャスタ６１、６２がそれぞれ締結される。このアジャスタ６１、６２は、支持レール５１に係合するアンカピン１６、１７を有し、スプリング（図示せず）の付勢力によって引き込まれるアンカピン１６、１７のストロークを調整し、非制動時における制輪子４１、４２のディスク６に対する隙間を一定に保つものである。
【００２２】
図３に示すように、左のキャリパアーム１２の上下端にアンカピン１８、１９を有するアンカブロック７５、７７がアンカボルト７６、７８を介してそれぞれ締結される。制輪子４２は、その上下端がアンカピン１８、１９にそれぞれ係合することによってキャリパアーム１２に支持される。
【００２３】
図４の（ｂ）は左のキャリパアーム１２及び制輪子４２を示す概略側面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００２４】
制輪子４２は、金属製の裏板４３と、この裏板４３に固着されるライニング４４とを有する。
【００２５】
裏板４３は、その両端部に支持凹部４５、４６が形成され、この支持凹部４５、４６にアンカピン１８、１９がそれぞれ係合する。制動時に、制輪子４２はディスク６に摺接して車輪５の回転を制動するとき、制輪子４２に働く制動反力がアンカピン１８、１９を介してキャリパアーム１２に支持される。
【００２６】
ライニング４４は、ディスク６に摺接する摩擦材として設けられる。ライニング４４は、例えば３つのブロック状に分割して、裏板４３の取付面４７に固着される。
【００２７】
図４の（ｂ）に示すように、各ライニング４４は、円弧状のディスクセンタラインＳに沿って並び、リング状のディスク６に対して同一部位に摺接するように配置される。ディスクセンタラインＳは、リング状のディスク６の中央部を通ってディスク６の回転周方向に延びるディスクセンタラインである。
【００２８】
裏板４３は、適度な剛性を有する金属板によって形成され、制輪子４２が後述するようにディスク６から受ける面圧によって撓み変形するようになっている。
【００２９】
キャリパアーム１２は、制輪子４２の背面４８に間隙４９を持って対峙するアーム面２２を有する。
【００３０】
キャリパアーム１２には、制輪子４２の裏板４３を回動可能に支持する複数のベアリング２３が設けられる。
【００３１】
図４の（ａ）に示すように、ベアリング２３は、半円柱状のコロ２４と、このコロ２４のコロ背面２５を摺動可能に支持するコロ支持部材２６とを備える。このコロ支持部材２６は、キャリパアーム１２のアーム面２２に埋設される。
【００３２】
コロ２４は、コロ支持部材２６に摺接するコロ背面２５を有するコロ本体２９と、このコロ本体２９に取り付けられる断熱板２８とを有する。この断熱板２８が制輪子４２の背面４８に当接し、制輪子４２の熱がベアリング２３に伝達されることを抑えられる。
【００３３】
コロ支持部材２６はその断面が円弧状に窪む受け面２７を有する。コロ２４は、そのコロ背面２５を受け面２７に摺接させて回動する。
【００３４】
コロ背面２５は断熱板２８の表面上に位置する回動中心Ｏを中心とする円弧状に湾曲するように形成される。これにより、コロ２４の回動中心Ｏは、制輪子４２の背面４８上に配置される。
【００３５】
３つに分割された各ライニング４４の背後に一対のベアリング２３がそれぞれ設けられる。一対のベアリング２３はディスクセンタラインＳを挟み、かつそれぞれのコロ２４の回動中心Ｏがディスク６の回転径方向に延びる半径線Ｒに対して略直交するように配置される。これにより、ディスク６の熱変形等に追従して制輪子４２が各ベアリング２３を介してディスクセンタラインＳに沿って撓み変形することができる。
【００３６】
制動時に、左右の制輪子４１、４２が左右のディスク６にそれぞれ押し付けられ、ディスク６に与える摩擦力によって車輪５の回転を制動する。このときに生じる摩擦熱によってディスク６が高温になると、ディスク６の断面が凸状または凹状に熱変形し、制輪子４１、４２に対する面圧が局部的に高まる可能性がある。
【００３７】
図５の（ａ）は、ディスク６の断面中心線Ｄが制輪子４２に対して凸状に膨出するように熱変形し、制輪子４２に対する面圧がディスクセンタラインＳに対峙する中央部で局部的に高まる制動時に、制輪子４２が撓み変形する様子を示している。この場合、制輪子４２は、各ベアリング２３を回動させてディスクセンタラインＳに対峙する中央部がディスク６に対して凹状に撓み変形し、ライニング４４の表面４４ｂがディスク６に沿って撓むため、ディスク６に対する面圧がディスクセンタラインＳに対峙する中央部で局部的に高まることを抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング４４のディスク６に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
【００３８】
図５の（ｂ）は、ディスク６の断面中心線Ｄが制輪子４２に対して凹状に窪むように熱変形し、制輪子４２に対する面圧がディスクセンタラインＳから離れた内周部と外周部で局部的に高まる制動時に、制輪子４２が撓み変形する様子を示している。この場合、制輪子４２は、各ベアリング２３を回動させてディスクセンタラインＳに沿った中央部がディスク６に対して凸状に撓み変形し、ライニング４４の表面４４ｂがディスク６に沿って撓むため、ディスク６に対する面圧がディスクセンタラインＳから離れた内周部と外周部でに局部的に高まることを抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング４４のディスク６に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
【００３９】
以上のように本実施の形態では、制輪子４２が車輪５のディスク６に押し付けられるキャリパブレーキ装置１であって、アクチュエータ（油圧ピストン８）によってディスク６に対して進退するキャリパアーム１２と、このキャリパアーム１２に対して制輪子４２の背面４８を回動可能に支持するベアリング２３とを備え、制動時にディスク６に押し付けられる制輪子４２がベアリング２３を介して撓み変形する構成とした。
【００４０】
上記構成に基づき、ディスク６の熱変形等に追従して制輪子４２がベアリング２３を介して撓み変形するため、制輪子４２は、ディスク６に対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング４４のディスク６に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
【００４１】
本実施の形態では、ベアリング２３は、半円柱状のコロ２４と、このコロ２４を回動可能に支持するコロ支持部材２６とを備え、コロ２４は、その回動中心Ｏがディスク６の回転中心方向に延びる半径線Ｒに対して略直交するように配置される構成とした。
【００４２】
上記構成に基づき、制輪子４２がベアリング２３を介してディスク６のディスクセンタラインＳに沿った熱変形に追従するように撓み変形する。このため、制輪子４２は、ディスク６に対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、制動力を高められる。
【００４３】
本実施の形態では、コロ２４は、その回動中心Ｏが制輪子４２の背面４８上となるように配置される構成とした。
【００４４】
上記構成に基づき、コロ２４の小型化が可能となり、ベアリング２３の介装スペースが小さくて済む。
【００４５】
本実施の形態では、コロ２４は、コロ支持部材２６に摺接するコロ本体２９と、このコロ本体２９に取り付けられて制輪子４２の背面４８に当接する断熱板２８を有する構成とした。
【００４６】
上記構成に基づき、制輪子４２とベアリング２３の間に断熱板２８が介在することにより、ベアリング２３が過熱されることを抑えられ、ベアリング２３の円滑な作動性が維持される。
【００４７】
次に図６に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１〜５の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４８】
図６の（ｂ）は左のキャリパアーム１２及び制輪子４２を示す概略側面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００４９】
本実施の形態では、３つのブロック状に分割された各ライニング４４の中央部にそれぞれ３つのベアリング２３が設けられる。３つのベアリング２３は、ディスク６の回転半径方向に所定の間隔をもって並び、その中央に配置されるベアリング２３がディスクセンタラインＳに沿って配置される。
【００５０】
制動時にディスク６の断面中心線がＳ字状に湾曲する熱変形し、制輪子４２に対する面圧がディスクセンタラインＳに沿って複数箇所で局部的に高まる場合、制輪子４２は、ディスク６の回転半径方向に並ぶ３つの各ベアリング２３を回動させてその断面がＳ字状に湾曲する撓み変形し、ディスク６に対する面圧が局部的に高まることを抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング４４のディスク６に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
【００５１】
次に図７に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１〜５の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５２】
図７の（ｂ）は左のキャリパアーム１２及び制輪子４２を示す概略側面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００５３】
本実施の形態では、３つのブロック状に分割された各ライニング４４の中央部にそれぞれ単一のベアリング２３が設けられる。各ベアリング２３はディスクセンタラインＳに沿って配置される。
【００５４】
制動時にキャリパアーム１１、１２が互いに拡がるように撓むのに伴って、アーム面２２が制輪子４２の背面４８に対して傾斜するような場合、制輪子４２はアーム面２２が制輪子４２の背面４８に対して平行になるようにベアリング２３を介して撓み変形し、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、ライニング４４のディスク６に対する有効接触面積が拡大して制動力を高められる。
【００５５】
次に図８に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１〜５の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５６】
図８の（ｂ）は左のキャリパアーム１２及び制輪子４２を示す概略側面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００５７】
本実施の形態では、コロ２４の回動中心Ｏをライニング４４の磨耗代部４４ａ上に配置する構成とした。
【００５８】
ベアリング２３のコロ背面２５は、ライニング４４の磨耗代部４４ａをＸ軸方向に２等分する点上に位置する回動中心Ｏを中心として円弧状に湾曲するように形成される。
【００５９】
上記構成に基づいて、コロ２４は、ライニング４４の磨耗代部４４ａ上に位置する回動中心Ｏを中心として回動し、ライニング４４の表面４４ｂがディスク６に沿って撓むように変形する。このため、制輪子４２は、ディスク６に対する面圧が局部的に高まることを有効に抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、制動力を高められる。
【００６０】
次に図９に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１〜５の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６１】
図９の（ｂ）は左のキャリパアーム１２及び制輪子４２を示す概略側面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００６２】
本実施の形態では、ベアリング６３は、半球状のボール６４と、このボール６４のボール背面６５を摺動可能に支持するボール支持部材６６とを備える。このボール支持部材６６は、キャリパアーム１２のアーム面２２に埋設される。
【００６３】
ボール６４は、ボール支持部材６６に摺接するボール背面６５を有するボール本体６９と、このボール本体６９に取り付けられる断熱板６８とを有する。この断熱板６８が制輪子４２の背面４８に当接し、制輪子４２の熱がベアリング６３に伝達されることを抑えられる。
【００６４】
ボール支持部材６６はその断面が円弧状に窪む受け面６７を有する。ボール６４は、そのボール背面６５を受け面６７に摺接させて回動する。
【００６５】
ボール背面６５は断熱板６８の表面上に位置する回動中心Ｏを中心とする円弧状に湾曲するように形成される。これにより、ボール６４の回動中心Ｏは、制輪子４２の背面４８上に配置される。
【００６６】
３つに分割された各ライニング４４の背後に三対のベアリング６３がそれぞれ設けられる。対のベアリング６３はディスクセンタラインＳを挟み、かつそれぞれのボール６４の回動中心Ｏがディスク６の回転径方向に延びる半径線Ｒ上に並ぶように配置される。
【００６７】
上記構成に基づき、半球状のボール６４はＹ軸とＺ軸を含む平面上に位置する回動中心線を中心として回動し、ライニング４４の表面４４ｂがディスク６に沿って撓むように変形する。このため、制輪子４２は、ディスク６に対する面圧が局部的に高まることを有効に抑えられ、ライニング４４の偏磨耗を抑えられるとともに、制動力を高められる。
【００６８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００６９】
１    キャリパブレーキ装置
５    車輪
６    ディスク
８    油圧ピストン（アクチュエータ）
１０    キャリパ本体
１６    アンカピン
１８    アンカピン
２３    ベアリング
２４    コロ
２５    コロ背面
２６    コロ支持部材
２７    受け面
２８    断熱板
２９    コロ本体
４１    制輪子
４２    制輪子
４３    裏板
４４    ライニング
４７    取付面
４８    背面
６３    ベアリング
６４    ボール
６５    ボール背面
６６    ボール支持部材
６７    受け面
６８    断熱板
６９    ボール本体
【図１】
2010216575.tif 000003
【図２】
2010216575.tif 000004
【図３】
2010216575.tif 000005
【図４】
2010216575.tif 000006
【図５】
2010216575.tif 000007
【図６】
2010216575.tif 000008
【図７】
2010216575.tif 000009
【図８】
2010216575.tif 000010
【図９】
2010216575.tif 000011