(57)【要約】【課題】ブレーキ装置の機械効率を向上させる。【解決手段】ブレーキ装置１００は、ブレーキ本体１０と、ブレーキ本体１０に設けられてロッド２１を進退させるアクチュエータ２０と、ブレーキ本体１０に対して一端部３１と他端部３３との間の支持部３２が回動可能に支持されてブレーキディスク１ａの両面に臨んで各々設けられ、一端部３１どうしが連結ロッド３５によって連結され、他端部３３の各々がブレーキディスク１ａに摺接して摩擦力を付与するブレーキライニング２を支持する一対のリンクアーム３０と、アクチュエータ２０のロッド２１に回動可能に連結されロッド２１の進退によって回動するレバー４０と、一対のリンクアーム３０の一端部３１のうち少なくとも一方に設けられ、レバー４０の回動によって伝達される力を倍力して支持部３２を支点にリンクアーム３０を回動させる倍力ユニット５０と、を備える。【選択図】図１
2015224680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪とともに回転するブレーキディスクを挟持して制動するブレーキ装置であって、
車体又は台車に支持されるブレーキ本体と、
前記ブレーキ本体に設けられて出力部材を進退させるアクチュエータと、
前記ブレーキ本体に対して一端部と他端部との間の支持部が回動可能に支持されて前記ブレーキディスクの両面に臨んで各々設けられ、前記一端部どうしが連結ロッドによって連結され、前記他端部の各々が前記ブレーキディスクに摺接して摩擦力を付与するブレーキライニングを支持する一対のリンクアームと、
前記アクチュエータの前記出力部材に回動可能に連結され前記出力部材の進退によって回動するレバーと、
前記一対のリンクアームの前記一端部のうち少なくとも一方に設けられ、前記レバーの回動によって伝達される力を倍力して前記支持部を支点に前記リンクアームを回動させる倍力ユニットと、を備えることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
前記倍力ユニットは、前記レバーの回動によって回転軸を中心に回転する偏心カムを有し、
前記偏心カムは、前記回転軸からオフセットされた位置に中心軸を有し前記レバーの回動によって前記回転軸を中心として円弧状に回動する偏心部を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記偏心カムは、
前記連結ロッドに回動可能に連結される大径部を更に有し、
前記偏心部は、前記大径部と比較して小径に形成され、前記大径部の軸方向両側に各々設けられて前記レバーが相対回動不能に連結されることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記偏心カムは、前記偏心部を挟んで前記大径部の反対側に又は前記偏心部と前記大径部との間に、前記偏心部と同軸に形成され前記リンクアームに回転可能に支持される一対のアーム連結部を更に有することを特徴とする請求項３に記載のブレーキ装置。
【請求項５】
前記ブレーキディスクの中心は、前記アクチュエータの前記出力部材が往復動する中心軸の延長線上に位置する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ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、支点を中心に回動可能な一対のリンクアームの力点にアクチュエータによる力を作用させ、リンクアームの作用点に支持されるブレーキライニングをブレーキディスクに摺接させて車輪の回転を制動するブレーキ装置が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、キャリパレバーの一方の端部が互いに連結され他方の端部が各々ブレーキパッドに枢着され、キャリパレバーの両端部の間の支点に設けられた偏心体伝動装置がキャリパレバーを回動させるブレーキキャリパユニットが開示されている。偏心体伝動装置は、ブレーキ力発生器による力を受けて回転する偏心ピンを有し、この偏心ピンの回転によって一方の端部を中心にキャリパレバーを回動させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平１０−５０５０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のキャリパブレーキユニットでは、ブレーキパッドがブレーキディスクに摺接する制動時にブレーキディスクからブレーキパッドに作用する周方向の接線力は、偏心体伝動装置の偏心ピンに作用する。そのため、制動時に偏心ピンを回転させるためには大きな力が必要であり、機械効率を向上させることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ブレーキ装置の機械効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車輪とともに回転するブレーキディスクを挟持して制動するブレーキ装置であって、車体又は台車に支持されるブレーキ本体と、前記ブレーキ本体に設けられて出力部材を進退させるアクチュエータと、前記ブレーキ本体に対して一端部と他端部との間の支持部が回動可能に支持されて前記ブレーキディスクの両面に臨んで各々設けられ、前記一端部どうしが連結ロッドによって連結され、前記他端部の各々が前記ブレーキディスクに摺接して摩擦力を付与するブレーキライニングを支持する一対のリンクアームと、前記アクチュエータの前記出力部材に回動可能に連結され前記出力部材の進退によって回動するレバーと、前記一対のリンクアームの前記一端部のうち少なくとも一方に設けられ、前記レバーの回動によって伝達される力を倍力して前記支持部を支点に前記リンクアームを回動させる倍力ユニットと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、リンクアームは、一端部と他端部との間の支持部がブレーキ本体に対して回動可能に支持される。そして、レバーの回動によって伝達される力を倍力して支持部を支点にリンクアームを回動させる倍力ユニットは、リンクアームの一端部に設けられる。そのため、ブレーキ装置の制動時にブレーキディスクからブレーキライニングに作用する周方向の接線力は、支持部に作用して倍力ユニットには作用しない。したがって、ブレーキ装置の制動時の機械効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るブレーキ装置の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るブレーキ装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係るブレーキ装置１００の構成について説明する。
【００１２】
ブレーキ装置１００は、主に鉄道車両に適用されるものである。ブレーキ装置１００は、車輪１とともに回転するブレーキディスク１ａを挟持して車輪１を制動するものである。具体的には、ブレーキ装置１００は、ブレーキディスク１ａをその両面から一対のブレーキライニング２で挟持し、ブレーキディスク１ａとブレーキライニング２との間の摩擦力によって車輪１の回転を制動する。
【００１３】
ブレーキディスク１ａは、車輪１の表裏両面に形成されて車輪１と一体に回転する。ブレーキディスク１ａを車輪１と一体に形成する構成に代えて、車輪１とともに回転する別体のブレーキディスク１ａを設けてもよい。
【００１４】
ブレーキライニング２は、非制動時には、ブレーキディスク１ａと予め設定された所定の間隔をあけて対向する（図１に示す状態）。ブレーキライニング２は、制動時には、ブレーキディスク１ａに向かって移動し、ブレーキディスク１ａに平行に当接して押圧される。
【００１５】
ブレーキライニング２は、ブレーキ装置１００のライニング保持部３に支持される裏板部２ａと、制動時にブレーキディスク１ａに当接する摩擦部材２ｂと、を有する。摩擦部材２ｂは、複数のセグメントからなり、裏板部２ａの表面に固定される。ブレーキライニング２は、摩擦部材２ｂとブレーキディスク１ａとの当接によって発生する摩擦力によって、車輪１の回転を制動する。
【００１６】
ライニング保持部３は、ブレーキライニング２の裏板部２ａが挿入されるアリ溝（図示省略）を有する。ライニング保持部３の上下の端部には、一対のアンカボルト５によってライニング保持部３に固定されるアンカブロック４が各々設けられる。アンカブロック４は、ブレーキライニング２の裏板部２ａの長手方向（図２では上下方向）の端部を固定する。これにより、アリ溝に挿入されたブレーキライニング２は、ライニング保持部３に保持される。
【００１７】
ブレーキ装置１００は、ブレーキ本体１０と、ブレーキ本体１０に設けられて出力部材としてのロッド２１を進退させるアクチュエータ２０と、ブレーキ本体１０に対して一端部３１と他端部３３との間の支持部３２が回動可能に支持される一対のリンクアーム３０と、アクチュエータ２０のロッド２１に回動可能に連結されロッド２１の進退によって回動するレバー４０と、一対のリンクアーム３０の一端部３１のうち少なくとも一方に設けられ、レバー４０の回動によって伝達される力を倍力して支持部３２を支点にリンクアーム３０を回動させる倍力ユニット５０と、を備える。
【００１８】
ブレーキ本体１０は、ブレーキ装置１００が鉄道車両に適用される場合には、台車（図示省略）に支持される。ブレーキ本体１０は、ブレーキ装置１００が鉄道車両以外の車両に適用される場合には、車体（図示省略）に支持される。
【００１９】
アクチュエータ２０は、油圧等の液圧や空気圧など作動流体の圧力によって作動する流体圧アクチュエータである。これに限らず、アクチュエータ２０は、電動モータの回転によって作動する機械式アクチュエータなど他の形式であってもよい。アクチュエータ２０は、運転者の制動操作に基づいて作動し、ブレーキ本体１０に対してロッド２１を進退させる。
【００２０】
ロッド２１は、両端部にレバー４０が回動可能に各々連結される連結シャフト２２を有する。連結シャフト２２は、その中心軸がブレーキライニング２と平行となるように配設される。ロッド２１が往復動する中心軸の延長線上には、ブレーキディスク１ａの中心が位置する。ロッド２１は、ブレーキ本体１０に対して進退するとともに、ブレーキライニング２が移動可能な方向（図１では上下方向）に揺動可能である。
【００２１】
図１に示すように、リンクアーム３０は、ブレーキディスク１ａの両面に臨んで各々設けられる。一対のリンクアーム３０の一端部３１どうしは、連結ロッドに３５よって連結される。リンクアーム３０の他端部３３は、ブレーキディスク１ａに摺接して摩擦力を付与するブレーキライニング２を揺動可能に支持する。図２に示すように、リンクアーム３０は、上下に設けられる一対のアーム部３０ａを有する略Ｕ字状に形成される。
【００２２】
図１に示すように、一方のリンクアーム３０の一端部３１には、連結ロッド３５とリンクアーム３０とを貫通して連結する連結シャフト３１ａが設けられる。他方のリンクアーム３０の一端部３１には、連結ロッド３５とリンクアーム３０と一対のレバー４０とを貫通して連結して、アクチュエータ２０のロッド２１の進退による力を倍力してリンクアーム３０を回動させる倍力ユニット５０が設けられる。
【００２３】
この構成に代えて、一方のリンクアーム３０の一端部３１と他方のリンクアーム３０の一端部３１とに、ともに倍力ユニット５０を設けてもよい。その場合、各々の倍力ユニット５０が一方のリンクアーム３０と他方のリンクアーム３０とをそれぞれ回動させることができる。倍力ユニット５０については、後で詳細に説明する。
【００２４】
リンクアーム３０の支持部３２には、リンクアーム３０とブレーキ本体１０とを貫通して連結するアームシャフト３２ａが設けられる。リンクアーム３０は、アームシャフト３２ａによってブレーキ本体１０に回動可能に支持される。ブレーキ装置１００の制動時にブレーキディスク１ａからブレーキライニング２に作用する周方向の接線力は、支持部３２からアームシャフト３２ａを介してブレーキ本体１０に作用する。
【００２５】
リンクアーム３０の他端部３３には、リンクアーム３０とライニング保持部３とを貫通して連結するライニングシャフト３３ａが設けられる。ライニング保持部３は、ライニングシャフト３３ａによってリンクアーム３０に回動可能に支持される。これにより、ブレーキライニング２は、リンクアーム３０に対して揺動可能となり、制動時にブレーキディスク１ａに常に平行に当接することができる。
【００２６】
レバー４０は、アクチュエータ２０のロッド２１の進退による力を倍力ユニット５０に伝達する。レバー４０の一端部４１は、ロッド２１の連結シャフト２２に回動可能に連結される。レバー４０の他端部４２は、倍力ユニット５０の後述する偏心部５３に回動不能に連結される。
【００２７】
レバー４０は、ロッド２１がブレーキ本体１０に対して進退すると、連結シャフト２２と偏心部５３との間で回動する。レバー４０は、ロッド２１がブレーキ本体１０から最も退出した状態では、連結ロッド３５と平行な位置まで回動する。
【００２８】
図２に示すように、倍力ユニット５０は、レバー４０の回動によって回転軸Ａ１を中心に回転する偏心カム５１を有する。偏心カム５１の回転軸Ａ１は、リンクアーム３０に対する位置が、連結シャフト３１ａの中心軸と同じ位置となるように設けられる。
【００２９】
偏心カム５１は、連結ロッド３５に回動可能に連結される大径部５２と、偏心カム５１の回転軸Ａ１からオフセットされた位置に中心軸Ａ２を有しレバー４０の回動によって回転軸Ａ１を中心として円弧状に回動する偏心部５３と、偏心部５３と同軸に形成されリンクアーム３０に回転可能に支持される一対のアーム連結部５４と、を有する。
【００３０】
大径部５２は、連結シャフト３１ａと同じ外径に形成される。大径部５２の中心軸が、偏心カム５１の回転軸Ａ１である。
【００３１】
偏心部５３は、大径部５２と比較して小径に形成される。偏心部５３は、大径部５２の軸方向両側に各々設けられる。偏心部５３には、レバー４０が相対回動不能に連結される。よって、ロッド２１がブレーキ本体１０に対して進退してレバー４０が回動すると、偏心部５３が回転軸Ａ１を中心とする円弧状に回動する。
【００３２】
アーム連結部５４は、偏心部５３と同径に形成される。アーム連結部５４は、偏心部５３を挟んで大径部５２の反対側に設けられる。これに代えて、アーム連結部５４を、偏心部５３と比較して小径に形成してもよい。また、アーム連結部５４を、偏心部５３と大径部５２との間に各々設けてもよい。
【００３３】
このように、偏心カム５１は、中央に大径部５２を有し、その両端に大径部５２よりも小径な偏心部５３を有し、更にその両端に偏心部５３と同径又は偏心部５３よりも小径なアーム連結部５４を有する。よって、偏心カム５１は、中央から両端部に向かって段階的に小径になるため、加工が容易である。また、偏心カム５１に連結ロッド３５とレバー４０とリンクアーム３０とを順番に組み立てることができるため、組み立て性が良好である。
【００３４】
次に、ブレーキ装置１００の作用について説明する。
【００３５】
ブレーキ装置１００は、運転者の制動操作に基づいてアクチュエータ２０が作動すると、非制動状態（図１及び図２に示す状態）から制動状態になる。
【００３６】
アクチュエータ２０が作動して、ロッド２１がブレーキ本体１０から退出すると、レバー４０は連結シャフト２２によって押されて回動する。アクチュエータ２０がロッド２１を退出させる力は、レバー４０を介して偏心カム５１の偏心部５３に伝達される。
【００３７】
偏心カム５１は、レバー４０を介して伝達された力によって、偏心部５３が回転軸Ａ１を中心とする円弧状に回動することによって一方向（図１では反時計回り）に回転する。これにより、偏心部５３と一体にアーム連結部５４がロッド２１から離間する方向に回動するため、一対のリンクアーム３０の一端部３１は、互いに離間する方向に移動する。
【００３８】
リンクアーム３０は、支持部３２によってブレーキ本体１０に回動可能に支持されるため、一端部３１が互いに離間する方向に移動すると、他端部３３は互いに近接する方向に移動する。よって、ブレーキライニング２が、ブレーキディスク１ａに向かって移動して、ブレーキディスク１ａに平行に当接して押圧され、車輪１の回転が制動される。
【００３９】
このとき、偏心カム５１は、連結シャフト２２の中心軸Ａ３と回転軸Ａ１との間の距離Ｌ１と、回転軸Ａ１と偏心部５３の中心軸Ａ２との間の距離Ｌ２とのレバー比によって、ロッド２１からレバー４０を介して伝達される力をＬ１／Ｌ２倍に倍力してリンクアーム３０に伝達する。よって、大型のアクチュエータを設けることなく、大きな制動力を得ることができる。したがって、ブレーキ装置１００の小型軽量化が可能である。
【００４０】
また、リンクアーム３０は、一端部３１と他端部３３との間の支持部３２がブレーキ本体１０に対して回動可能に支持される。レバー４０の回動によってロッド２１に伝達される力を倍力してリンクアーム３０を回動させる偏心カム５１は、リンクアーム３０の一端部３１に設けられる。そのため、ブレーキ装置１００の制動時にブレーキディスク１ａからブレーキライニング２に作用する周方向の接線力は、支持部３２のアームシャフト３２ａに作用することとなり、偏心カム５１には作用しない。したがって、偏心カム５１が回転する際の摩擦抵抗が大きくなることがないため、ブレーキ装置１００の制動時の機械効率を向上させることができる。
【００４１】
偏心カム５１からリンクアーム３０の一端部３１に伝達される力は、一端部３１と支持部３２との間の距離Ｌ３と、支持部３２と他端部３３との間の距離Ｌ４とのレバー比によって、Ｌ３／Ｌ４倍に倍力される。ブレーキ装置１００では、距離Ｌ３と比較して距離Ｌ４の方が大きいため、ブレーキライニング２をブレーキディスク１ａに押圧する力は、偏心カム５１からリンクアーム３０の一端部３１に伝達される力よりも小さな力となる。
【００４２】
しかしながら、ブレーキ装置１００では、偏心カム５１によってアクチュエータ２０のロッド２１からレバー４０を介して伝達される力が大きな倍率で倍力されている。そのため、ブレーキ装置１００の小型軽量化のためにリンクアーム３０を短くして距離Ｌ３を小さくしても、充分に大きな制動力を得ることができる。
【００４３】
なお、ブレーキ装置１００では、偏心カム５１をリンクアーム３０の一端部３１に設けることによって、支持部３２のアームシャフト３２ａの位置の設計自由度が高くなっている。そのため、アームシャフト３２ａを車輪１の側面に臨む位置に配置することも可能である。よって、距離Ｌ３を距離Ｌ４と比較して大きくすることもでき、偏心カム５１によって倍力された力を更に倍力してブレーキライニング２をブレーキディスク１ａに押圧することも可能である。
【００４４】
ブレーキ装置１００は、運転者の制動解除操作に基づいてアクチュエータ２０が制動時とは逆の方向に作動すると、制動状態から非制動状態（図１及び図２に示す状態）になる。
【００４５】
アクチュエータ２０が作動して、ロッド２１がブレーキ本体１０に進入すると、レバー４０は連結シャフト２２に引っ張られて回動する。アクチュエータ２０がロッド２１を進入させる力は、レバー４０を解して偏心カム５１の偏心部５３に伝達される。
【００４６】
偏心カム５１は、レバー４０を介して伝達された力によって、偏心部５３が回転軸Ａ１を中心とする円弧状に回動することによって他方向（図１では時計回り）に回転する。これにより、一対のリンクアーム３０の一端部３１は、互いに近接する方向に移動する。よって、一対のリンクアーム３０の他端部３３は、互いに離間する方向に移動する。これにより、ブレーキライニング２がブレーキディスク１ａから離間して、車輪１の制動が解除される。
【００４７】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００４８】
リンクアーム３０は、一端部３１と他端部３３との間の支持部３２がブレーキ本体１０に対して回動可能に支持される。レバー４０の回動によってロッド２１に伝達される力を倍力してリンクアーム３０を回動させる偏心カム５１は、リンクアーム３０の一端部３１に設けられる。そのため、ブレーキ装置１００の制動時にブレーキディスク１ａからブレーキライニング２に作用する周方向の接線力は、支持部３２のアームシャフト３２ａに作用することとなり、偏心カム５１には作用しない。したがって、偏心カム５１が回転する際の摩擦抵抗が大きくなることがないため、ブレーキ装置１００の制動時の機械効率を向上させることができる。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
１００    ブレーキ装置
１        車輪
１ａ      ブレーキディスク
２        ブレーキライニング
１０      ブレーキ本体
２０      アクチュエータ
２１      ロッド（出力部材）
３０      リンクアーム
３１      一端部
３２      支持部
３３      他端部
３５      連結ロッド
４０      レバー
５０      倍力ユニット
５１      偏心カム
５２      大径部
５３      偏心部
５４      アーム連結部
Ａ１      回転軸
Ａ２      中心軸
【図１】
2015224680.tif 000003
【図２】
2015224680.tif 000004