(57)【要約】【課題】  レールに追随する車輪のあらゆる方向への動きに対する自由度を有するブレーキアームの制動時に、ブレーキアームのあらゆる方向への動きを円滑に行えるディスクブレーキ・アーム装置を提供することを目的とする。【解決手段】  アクチュエータ５により軸動するカム機構４を介して、全方向に自由度を有して旋回および揺動するブレーキアーム２の一端部を揺動・押圧して他端部に設置されたブレーキパッド１７をディスクロータに押圧するように構成されたディスクブレーキ装置において、前記ブレーキアーム２の一端部近傍の揺動方向と直交する側面のハウジング１Ｂとの間に円筒リング２Ｊ、２Ｊを回転自在に配設したことにより、制動時には制動摩擦力により旋回力を受けつつブレーキアーム２が制動トルクにより制動方向に移動する際に、円滑に移動できて効率ロスが低減される。【選択図】  図１
2008239120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより軸動するカム機構を介して、全方向に自由度を有して旋回および揺動するブレーキアームの一端部を揺動・押圧して他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧するように構成されたディスクブレーキ装置において、前記ブレーキアームの一端部近傍の揺動方向と直交する側面のハウジングとの間に円筒リングを回転自在に配設したことを特徴とするディスクブレーキ・アーム装置。
【請求項２】
前記円筒リングの回転軸心を前記ブレーキアームの揺動軸よりもディスクロータ側寄りに配設したことを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ・アーム装置。
【請求項３】
前記円筒リングの回転軸心を前記ブレーキアームの揺動軸心に向かう線上に配置したことを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ・アーム装置。
【請求項４】
前記円筒リングの外周面が球面に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のディスクブレーキ・アーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータにより軸動するカム機構を介して、全方向に自由度を有して旋回および揺動するブレーキアームの一端部を揺動・押圧して他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧するように構成されたディスクブレーキ・アーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において使用されるディスクブレーキ装置にあって、特に鉄道車両用のエアーディスクブレーキでは、ブレーキが取り付けられるばね上とディスクロータが取り付けられるばね下との相対移動が大きいことから、これに対応できる機構が要求され、一般的には大きな相対移動に容易に適応できるリンクの連結による梃子式のブレーキが知られている（に例えば下記特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０５０３８号公報（公報請求項１参照）
【特許文献２】特開２００６−３１５４２２号公報（公報要約書参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１を従来例１として提示説明する。該従来例１として図８に示した特許文献１に開示された、特にレール車両のディスクブレーキのためのブレーキキャリパユニットは、ほぼ平行に並んで延びる２つのキャリパレバー１０１、１０２が設けられており、これらキャリパレバー１０１、１０２の、ディスクブレーキを緊締するための一方の端部に、ブレーキディスク１０５に圧着可能なブレーキパッド１０３、１０４が枢着されており、両キャリパブレーキの他方の端部および中央領域が互いにもしくはケーシング１０８に旋回可能に連結されており、連結装置内にはブレーキ力発生器と調整装置１０６とが組み込まれ、連結個所のうちの少なくとも一方が、ブレーキ力発生器によって緊締方向に操作可能な偏心体伝動装置１１１として形成されており、他方の連結個所が回転軸受け１２２として形成されたものである。
【０００４】
また、従来例２として図９に示した特許文献２に開示された鉄道車両用ディスクブレーキ装置は、ディスクＤを挟圧するところのブレーキパッドを取着したブレーキヘッド２０７、２０７がそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバー２０６、２０６と、進出方向または退避方向の少なくともいずれか一方へ駆動される可動ロッド２１５を備えるアクチュエータ２１４とを備え、また、このディスクブレーキ装置２０１には、可動ロッド２１５に枢結される回転伝達アーム２１６と、この回転伝達アーム２１６に係合する伸縮軸２１０を備える。アクチュエータ２１４の進出に伴う回転伝達アーム２１６の押出し回転により、ネジ機構によってネジ体２１３が外方へ押し出されて、キャリパレバー２０６、２０６を支持ピン２０５の回りにて揺動させ、ブレーキヘッド２０７、２０７がディスクＤを挟圧して、ブレーキ動作が行われる。ブレーキパッドが摩耗すると、回転伝達アーム２１６の超過ストロークにより、基体に固定された隙間調整棒２２１にカム板２１９の切欠部２２０の端部が接触して、ウォームギヤ２１７が回転し、隙間調整ギヤ２１８が回転して自動隙間調整がなされる。
【０００５】
これらの構成によって、前記図８に開示された第１従来例のものでは、ブレーキ力発生器によって緊締方向に操作可能な偏心体伝動装置１１１を採用した、改良されたブレーキキャリパユニットの採用によって、小さな所要スペースかつ小さな重量で、コンパクトな構造と高い伝達比を可能にするとともに、簡素な構造が実現されることとなった。また、前記図９に開示された第２従来例のものでは、可動ロッド２１５の進出動作は、回転伝達アーム２１６を介して伸縮軸２１０の伸張動作に変換され、かつ、その力を増力されてキャリパレバー２０６、２０６に伝達されることなった。しかも、増力変換機構を構成する回転伝達アーム２１６に、カム板２１９、切欠部２２０、ウォームギヤ２１７、隙間調整ギヤ２１８等からなる隙間調整機構が設けられているため、ディスクＤとブレーキパッドとの隙間を自動調整できる高機能なディスクブレーキ装置２０１のコンパクトな構成が提供できる。
【０００６】
しかしながら、これらの従来例にあって、前記第１従来例のものでは、偏心体伝動装置１１１を採用して、小さな所要スペースかつ小さな重量で、コンパクトな構造と高い伝達比を可能にするものの、鉄道車両のようにばね上とばね下との相対移動が大きく、レールに追随する車輪のあらゆる方向への動きに対する自由度が要求される機構に対して、また、ブレーキディスク１０５にブレーキパッド１０３、１０４が圧着してキャリパレバー（ブレーキアーム）１０１、１０２が、図６の紙面に直交する方向に連れ回ろうとする旋回力が作用する。このようなブレーキアームの挙動に対しても充分な配慮がなされているとは言い難いものであった。
【０００７】
また、前記第２従来例のものにあっても、アクチュエータ２１４や倍力装置である回転伝達アーム２１６や隙間調整機構が外部に露呈する等、好ましい構造ではないばかりか、ブレーキヘッド２０７、２０７がディスクＤを挟圧する際のブレーキアームの挙動に対して、また、ブレーキ動作が行われる場合に、ブレーキヘッド２０７、２０７がディスクＤとともに連れ回ろうとする力によって、支持ピン２０５を押し倒そうとする旋回力も作用する。したがって、この従来例のものも、ブレーキアームの挙動に対する充分な配慮がなされているとは言い難いものであった。
【０００８】
そこで本発明は、前記従来のディスクブレーキ・アーム装置の課題を解決して、レールに追随する車輪のあらゆる方向への動きに対する自由度を有するブレーキアームの制動時に、ブレーキアームのあらゆる方向への動きを円滑に行えるディスクブレーキ・アーム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】
このため本発明は、アクチュエータにより軸動するカム機構を介して、全方向に自由度を有して旋回および揺動するブレーキアームの一端部を揺動・押圧して他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧するように構成されたディスクブレーキ装置において、前記ブレーキアームの一端部近傍の揺動方向と直交する側面のハウジングとの間に円筒リングを回転自在に配設したことを特徴とする。また本発明は、前記円筒リングの回転軸心を前記ブレーキアームの揺動軸よりもディスクロータ側寄りに配設したことを特徴とする。また本発明は、前記円筒リングの回転軸心を前記ブレーキアームの揺動軸心に向かう線上に配置したことを特徴とする。また本発明は、前記円筒リングの外周面が球面に形成されたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アクチュエータにより軸動するカム機構を介して、全方向に自由度を有して旋回および揺動するブレーキアームの一端部を揺動・押圧して他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧するように構成されたディスクブレーキ装置において、前記ブレーキアームの一端部近傍の揺動方向と直交する側面のハウジングとの間に円筒リングを回転自在に配設したことにより、制動時に制動摩擦力により旋回力を受けつつブレーキアームが制動トルクにより制動方向に移動する際に、円滑に移動できて効率ロスが低減される。
【００１１】
また、前記円筒リングの回転軸心を前記ブレーキアームの揺動軸よりもディスクロータ側寄りに配設した場合は、ブレーキアームがディスクロータと接触する制動時に、アームシャフトに関してディスクロータと反対側に位置するブレーキアームの一端部に配設された円筒リング部が大きく傾斜することがないので、ディスクロータの接触部にて発生する旋回力に対して前記ブレーキアームの一端部にて腕の長さを最小限として対抗することができるので、ディスクロータと接触する回転入口側で高い面圧になろうとする反力を効果的に発生させ、通常発生する入口側摩耗の増加を抑制することができる。
【００１２】
さらに、前記円筒リングの回転軸心を前記ブレーキアームの揺動軸心に向かう線上に配置した場合は、ブレーキアームがディスクロータと接触する制動時に、ブレーキアームの一端部に配設された円筒リング部が殆ど腕の長さを発生させることなく、より効果的にディスクロータと接触する回転入口側で高い面圧になろうとする反力を発生させ、入口側摩耗の増加をさらに抑制することができる。さらにまた、前記円筒リングの外周面が球面に形成された場合は、ブレーキアームとハウジングとの間が点接触となり、ブレーキアームがあらゆる方向に対して円滑に移動できて効率ロスがさらに低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るディスクブレーキ・アーム装置を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は本発明のディスクブレーキ・アーム装置の１つの実施例を示すもので、図１はアームシャフトの中心線を含む全体断面図、図２は上部ハウジングを取り外した状態のディスクブレーキ・アーム装置の斜視図、図３はロッド部材の回止め部の拡大斜視図、図４はブレーキアーム部の全体斜視図、図５はブレーキアーム部の全体分解斜視図、図６はエアチャンバおよびカム機構の中心線を含む全体断面図、図７はブレーキアーム部の断面図である。本発明のディスクブレーキ・アーム装置の基本的な構成は、図１に示すように、アクチュエータ５により軸動するカム機構４を介して、全方向に自由度を有して旋回および揺動するブレーキアーム２の一端部を揺動・押圧して他端部に設置されたブレーキパッド１７をディスクロータに押圧するように構成されたディスクブレーキ装置において、前記ブレーキアーム２の一端部近傍の揺動方向と直交する側面のハウジング１Ｂとの間に円筒リング２Ｊ、２Ｊを回転自在に配設したことを特徴とする。
【実施例１】
【００１４】
本発明のディスクブレーキ・アーム装置について説明する。図１はアームシャフトの中心線を含む全体断面図で、上下二分割構成とされた上部ハウジング１Ａと下部ハウジング１Ｂとの間に装着して配設された主ブレーキ用エアチャンバ５（必要に応じてパーキング用エアチャンバを対向設置してもよい）により動力を得る。好適には空気圧等の流体圧（正圧あるいは負圧のいずれも可能）を動力源とする。図２に示すように、詳しくは後述する前記主ブレーキ用エアチャンバ５により作動するカム機構４および自動隙間調整機構８を介してロッド部材４Ｔを直線的に進出（図１の紙面手前方向）させ、下部ハウジング１Ｂにアームシャフト１２にて支持されて全方向に自由度を有して揺動するブレーキアーム２の上部２Ａを押圧してブレーキパッド１７にてディスクロータ（図示省略）を挟圧してブレーキ動作を行うように構成されている。
【００１５】
パワーユニットを構成するブレーキ用チャンバ５を内部に配設した上部ハウジング１Ａとカム機構４を内部に配設した下部ハウジング１Ｂとが、締結ボルト１Ｃ、１Ｃにより上下に連結され、図２に示すように、下端部にブレーキパッド１７がブレーキボルト１３により上下に首振り自在（図６も参照）に支持されたブレーキアーム２、３が、下部ハウジング１Ｂに対してアームシャフト１２により軸支されて組み付けられる。側面視で略門型形状のハウジング１Ｂに対して、ブレーキアーム２の上部２Ａ、３Ａが、自動隙間調整機構８を介して接続される（球面ジョイント）ロッド部材４Ｔに連結され、その下方の中間部をアームシャフト１２により軸支して取り付けられる。
【００１６】
図１に戻り、アームシャフト１２とブレーキアーム２の軸孔との間には隙間を配するとともに、アームシャフト１２の中間部とブレーキアーム２の中間部との間には、ブーツ２Ｅ、プラグ２Ｆ、スリーブ２Ｉ等の各種軸受部材および球面ベアリング１５が配設される。これらの軸受部材および球面ベアリング１５の介在により、ブレーキアーム２がパワーユニットすなわちハウジング１に対して、前後、左右および上下方向の全方向に自在に僅かの揺動が可能に構成される。スリーブ２Ｉ等が可撓性を有する。符号１１はアームシャフト１２両端部においてブレーキアーム２の側面との間に介設されたスラストワッシャを示す。これらにより、ハウジング１に対してアームシャフト１２にて支持されたブレーキアーム２は、制動方向はもとより、制動時にディスクロータに押圧されたブレーキパッドとの間の摩擦力で生じる旋回方向にも動き得る、全方向に自由度を有しての揺動が可能となる。
【００１７】
図６はエアチャンバおよびカム機構の中心線上での全体断面図で、パーキング用エアチャンバのないタイプ、もしくはパーキング用エアチャンバを取り付ける前の状態を示す。主ブレーキ用エアチャンバ５のロッドの進出により、クレビスピン５Ｂ、５Ｃにて連結されたリンク５Ａを介してカムレバー４Ａをカムピン４Ｂ回りに揺動させる。カムレバー４Ａの下端のカム部によりカムベアリング４Ｃ１、４Ｃ２が相反して拡開スライドする。これにより、それぞれカムベアリング４Ｃ１、４Ｃ２を支持したカムガイド４Ｆ１、４Ｆ２も拡開スライドする。次いで、図２にも示されるように、カムガイド４Ｆ１、４Ｆ２のそれぞれ連結された揺動リンク４Ｅ１、４Ｅ２を揺動させ、自動隙間調整機構８、ロッド部材４Ｔを介してブレーキアーム２、３の上部２Ａ、３Ａを外方に押し出す。各ブレーキアーム２、３はアームシャフト１２を揺動中心として揺動し、下端部のブレーキパッド１７を図示省略のディスクロータに押し付けて挟持してブレーキ動作を行う。自動隙間調整機構８についての説明は省略するが、ブレーキパッドの摩耗等に起因する前記カムガイド４Ｆ１、４Ｆ２の過剰ストロークによって、前記ロッド部材４Ｔ部に介設した螺子部を回動させて、ロッド部材４Ｔとの軸方向距離を伸長させて行うような構成を採用するが、適宜設計し得る。
【００１８】
図４はブレーキアーム部の全体斜視図、図５はブレーキアーム部の全体分解斜視図で、図４は下部にブレーキパッド１７部がブレーキシャフト１３により首振り自在に装着された状態のブレーキアーム２（ブレーキアーム３も同様の構造）のみを、図５はブレーキパッド１７部を取り外した状態をそれぞれ示すものである。図５にて明確なように、ブレーキアーム２の上部２Ａには、ブレーキアーム２の制動時にブレーキアーム２の上部２Ａを揺動方向に押圧するロッド部材４Ｔが遊嵌される遊嵌孔部２Ｈが穿設される。この部分の揺動方向と直交する側面のハウジングとの間に形成した切欠き部２Ｇ、２Ｇを利用して、円筒リング２Ｊ、２Ｊをロッド２Ｋ、２Ｋにより回転自在に配設したものである。当然ながら円筒リング２Ｊの外周面は、ハウジング１Ｂの対向内側面に接触して回動するようにブレーキアーム２の側面から突出するように軸支されることは言うまでもない。支持軸であるロッド２Ｋと円筒リング２Ｊとの間には軸受２Ｌが介在される。この上部２Ａの上面から側面にかけてアングル状のブラケット２Ｂが添設されてボルト２Ｃにより固定される。図３に拡大して示すように、ブラケット２Ｂには、ロッド部材４Ｔの非円形外周である二面幅部２５に嵌合する回止めプレート２３を介して回転不能にするための切起し片２４、２４等が形成されるが、本発明では主要部でないので詳細な説明を省略する。図４はこのようにして組み立てられた状態を示す。
【００１９】
このような構成により、制動時に制動摩擦力により旋回力を受けつつブレーキアーム２、３が制動トルクにより制動方向に移動する際に、ブレーキアーム２、３の下部ハウジング１Ｂの内側面との摩擦面にて、円筒リング２Ｊ、２Ｊが回転し、円滑に移動できて効率ロスが低減される。
【００２０】
図７はブレーキアーム部の断面図で、図７（Ａ）は好ましくない比較例、図７（Ｂ）は好適な実施例、図７（Ｃ）はさらに好適な変形実施例をそれぞれ示す。図７（Ａ）の好ましくない比較例のものは、円筒リング２Ｊの回転軸心を前記ブレーキアーム２の揺動軸であるアームシャフト１２の軸心に関してディスクロータと反対側に変位して配設されているので、ブレーキパッド１７がディスクロータと接触する制動時には、円筒リング２Ｊの回転軸心は大きく外側（図面左方）に傾斜してしまい、ディスクロータの接触部にて発生する旋回力に対して前記ブレーキアーム２の一端部（円筒リング２Ｊ近傍）にて腕の長さが大きくなって対抗するので、ディスクロータと接触する回転入口側で高い面圧になろうとする反力を効果的に発生させることができず、通常発生する入口側摩耗の増加を抑制できない。
【００２１】
次に、図７（Ｂ）の好適な実施例では、前記円筒リング２Ｊの回転軸心を前記ブレーキアーム２のアームシャフト１２よりもディスクロータ側に変位して配設したもので、これによって、ブレーキアーム２がディスクロータと接触する制動時に、アームシャフト１２に関してディスクロータと反対側に位置するブレーキアーム２の一端部に配設された円筒リング部２Ｊが大きく外側に傾斜することがないので、ディスクロータの接触部にて発生する旋回力に対して前記ブレーキアーム２の一端部にて腕の長さを最小限として対抗することができるので、ディスクロータと接触する回転入口側で高い面圧になろうとする反力を効果的に発生させ、通常発生する入口側摩耗の増加を抑制することができる。
【００２２】
さらに、図７（Ｃ）はさらに好適な変形実施例で、前記円筒リング２Ｊの回転軸心を前記ブレーキアーム２の揺動軸であるアームシャフト１２の軸心に向かう線上に配置したものである。これにより、ブレーキアーム２がディスクロータと接触する制動時に、ブレーキアーム２の一端部に配設された円筒リング２Ｊ部が殆ど腕の長さを発生させることなく、より効果的にディスクロータと接触する回転入口側で高い面圧になろうとする反力を発生させ、入口側摩耗の増加をさらに抑制することができる。上述した図７（Ｂ）（Ｃ）の好適な実施例では、前記円筒リング２Ｊの外周面が球面に形成される。このように構成することにより、ブレーキアーム２とハウジング１Ｂとの間が点接触となり、ブレーキアーム２がハウジング１Ｂに対してあらゆる方向に対して円滑に移動できて効率ロスがさらに低減される。
【００２３】
以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、ハウジングの二分割形態、およびそれらへのエアチャンバおよびカム機構の装着・配設形態、パワーユニットのアクチュエータを構成する主ブレーキ用およびパーキング用のエアチャンバ（正圧型、負圧型のいずれもが採用可能である）の形状、形式（ダイヤフラム型、ピストン型）および配設部位、ブレーキアームの形状（自動隙間調整機構からの出力部であるロッド部材との連結のための球面部材等の介設のための端部形状、断面および側面視形状についても適宜採用できる）、形式およびハウジングへの全方向に自由度を有しての揺動軸支形態（隙間、球面ベアリング、可撓性のあるスペーサおよびアンカプラグ等の採用等）、プレーキパッドの形状、形式およびブレーキアームへの軸支形態（上下首振り形態等）、パワーユニットとしてのエアチャンバからカムレバー、自動隙間調整機構、ロッド部材までのサブアセンブリ化するユニット化形態（直線状配列のエアチャンバのロッドとカムレバーとが略同一面内に配置されるが、場合によってはロッドとカムレバーとが同一面からずれて配設されてもよい）、カム機構の形状、形式およびそのサブアセンブリ化形態（直線状配列のカムガイドの形状、形式、カムピンの形状、形式、カムベアリングの形状、形式、）、円筒リングの形状、形式および材質、アームシャフト上部への円筒リングの装着形態、円筒リングの回転軸の変位量等、アームシャフト上部に添設されるブラケットの形状、形式等についても適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のディスクブレーキ・アーム装置の１つの実施例を示すもので、アームシャフトの中心線を含む全体断面図である。
【図２】同、上部ハウジングを取り外した状態のディスクブレーキ・アーム装置の斜視図である。
【図３】同、ロッド部材の回止め部の拡大斜視図である。
【図４】同、ブレーキアーム部の全体斜視図である。
【図５】同、ブレーキアーム部の全体分解斜視図である。
【図６】同、エアチャンバおよびカム機構の中心線を含む全体断面図である。
【図７】同、ブレーキアーム部の断面図である。
【図８】第１従来例のレール車両のディスクブレーキの説明図である。
【図９】第２従来例の鉄道車両用ディスクブレーキ装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１      ハウジング
１Ａ      上部ハウジング
１Ｂ      下部ハウジング
１Ｃ      締結ボルト
２      ブレーキアーム
２Ａ      ブレーキアーム上部
２Ｊ      円筒リング
４      カム機構
４Ｔ      ロッド部材
５      主ブレーキ用エアチャンバ
１２      アームシャフト
１３      ブレーキシャフト
１５      球面ベアリング
１７      ブレーキパッド
【図１】
2008239120.tif 000003
【図２】
2008239120.tif 000004
【図３】
2008239120.tif 000005
【図４】
2008239120.tif 000006
【図５】
2008239120.tif 000007
【図６】
2008239120.tif 000008
【図７】
2008239120.tif 000009
【図８】
2008239120.tif 000010
【図９】
2008239120.tif 000011