(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各車輪と一体に回転するブレーキディスクと、
このブレーキディスクの回転軸方向へ移動可能に車両側に取り付けられたブレーキキャリパとを備え、
このブレーキキャリパに、前記ブレーキディスクを両側から挟み込む一対の制輪子と、これら一対の制輪子の一方を前記ブレーキディスク側に押し出すピストンと、このピストンを収容するピストンシリンダを設けたことを特徴とするディスクブレーキ装置において、
前記ピストンはピストンシリンダに収容される基端側ピストンを備え、この基端側ピストンに形成した収容穴には先端側ピストンを同軸的に収容するとともに、この先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に所定の隙間を設け、前記先端側ピストンを収容穴から抜け出さないように係止する係止部材を備え、平面状に形成された前記先端側ピストンの底部と平面状に形成された前記収容穴の底面との間に、この先端側ピストンの底部と収容穴の底面との間の間隔よりも直径の小さい球を複数充填したことを特徴とするディスクブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道用車両等に用いられるディスクブレーキ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道用車両等では、例えば図２に示すようなディスクブレーキ装置が各車輪毎に備えられ、車両の制動が行われる。
【０００３】
図示されるように、ディスクブレーキ装置のブレーキキャリパ１は、ブラケット１Ａ、１Ｂにおいて、車両本体側に固設された取り付け部８に、支持ピン９を介して回動自在に取り付けられる。この支持ピン９は、ディスクブレーキ装置のブレーキディスク３と平行に配設されたものであり、ブレーキキャリパ１はこの支持ピン９に沿って移動可能になっている。
【０００４】
一方、ブレーキキャリパ１の一対のアーム２Ａ、２Ｂは、車両の各車輪と一体に回転するブレーキディスク３の両側面に、先端に装着された制輪子支持部４Ａ、４Ｂを回り込ませている。これらの制輪子支持部４Ａ、４Ｂには、それぞれ制輪子５Ａ、５Ｂが支持され、ブレーキディスク３側面を挟み込むようになっている。制輪子５Ａ、５Ｂは、それぞれ平面状の摩擦面を備え、これらの摩擦面はブレーキディスク３両側面に、略平行に相対している。
【０００５】
また、一方の制輪子支持部４Ａには、一対のピストン６（図３参照）が図２の紙面と直角方向に並んで内蔵され、制輪子５Ａはこれらのピストン６を介して支持される。これらのピストン６は、同じ側のアーム２Ａに配設された油圧導入口７を通じて油圧の供給を受けて伸び出し、この結果、制輪子５Ａがブレーキディスク３側に押し付けられる。この場合、ブレーキキャリパ１は支持ピン９に沿って移動できるようになっているので、結局、制輪子５Ａ、５Ｂは両側からブレーキディスク３を挟み込むことになり、このとき生じる摩擦力によりブレーキディスク３が制動される。
【０００６】
図３には、このようなディスクブレーキ装置の制輪子支持部４Ａの断面を示す。
【０００７】
図示されるように、ピストン６は制輪子支持部４Ａに形成されたピストンシリンダ１０に摺動自在に収容される。この場合、ピストン６とピストンシリンダ１０との間にはわずかなクリアランス（隙間）が設けられるとともに、ピストンシリンダ１０端部付近にはピストンシール１１が介装されている。また、ピストン６は先端側に断熱板１２を備え、この断熱板１２に制輪子５Ａが取り付けられるとともに、基端側（図３の左側）から作動油の供給を受けて伸張するようになっている。なお、ピストン６のリターン機構は図示しないが、制輪子支持部４Ａに内蔵されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鉄道用車両と車輪との間には、通常、振動吸収用の硬質ゴムが介装され、例えばコーナリングなどで車両に外力が働いたときには、この硬質ゴムが縮むことで、車両が車輪に対して約１度ほど傾く。
【０００９】
この場合、ディスクブレーキ装置のブレーキディスク３は車輪と一体であるのに対して、ブレーキキャリパ１は車両側に固定されているので、ブレーキキャリパ１に固定の制輪子支持部４Ａは、ブレーキディスク３に対して図２の左右方向に傾き、制輪子支持部４Ａ内では、ピストンシリンダ１０とピストン６との間でこじれが生じてしまう。
【００１０】
また、このこじれは、ピストン６とピストンシリンダ１０間のクリアランスでは吸収しきれるものではないので、結局、制輪子５Ａの摩擦面がブレーキディスク３の側面と傾いて接触することになり、これは制輪子５Ａの偏摩耗の原因となる。
【００１１】
さらに、この従来のディスクブレーキ装置では、制輪子５Ａ側と制輪子支持部４Ａとの間で断熱のための構造がないので、ブレーキディスク３との摩擦で高温となる制輪子５Ａからの熱でブレーキキャリパ１側が高温となってしまう問題があった。
【００１２】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、鉄道用車両等のディスクブレーキ装置において、制輪子を支持するピストンのこじれ防止および制輪子の偏摩耗防止ができるとともに、ブレーキキャリパの制輪子側からの断熱を図り得るものを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の各車輪と一体に回転するブレーキディスクと、このブレーキディスクの回転軸方向へ移動可能に車両側に取り付けられたブレーキキャリパとを備え、このブレーキキャリパに、前記ブレーキディスクを両側から挟み込む一対の制輪子と、これら一対の制輪子の一方を前記ブレーキディスク側に押し出すピストンと、このピストンを収容するピストンシリンダを設けたことを特徴とするディスクブレーキ装置において、前記ピストンはピストンシリンダに収容される基端側ピストンを備え、この基端側ピストンに形成した収容穴には先端側ピストンを同軸的に収容するとともに、この先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に所定の隙間を設け、前記先端側ピストンを収容穴から抜け出さないように係止する係止部材を備え、平面状に形成された前記先端側ピストンの底部と平面状に形成された前記収容穴の底面との間に、この先端側ピストンの底部と収容穴の底面との間の間隔よりも直径の小さい球を複数充填した。
【００１４】
【作用】
本発明では、車両を制動するときには、ピストンの伸張作動により、ピストン側の制輪子がブレーキディスク３側に押し出されるが、ブレーキキャリパはブレーキディスクの回転軸方向に移動できるようになっているので、結局、一対の制輪子は両側からブレーキディスクを挟み込むように押圧し、このとき生じる摩擦力によりブレーキディスクと一体の車輪が制動される。
【００１５】
この場合、先端側ピストンは、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球と、前記係止部材の間で軸方向の動きを規制されて保持され、制輪子を軸方向にしっかりと支持し、ディスクブレーキ装置は正しく作動する。一方、例えばコーナリング時など、車輪と車両が傾いた状態で制動がなされる場合があるが、本発明では、制輪子を支持するピストンは、ピストンシリンダ内に収容された基端側ピストンに対して、先端に制輪子を支持する先端側ピストンが、先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に設けた所定の隙間の分だけ傾転することができるので、この先端側ピストンの基端側ピストンに対する傾転に、基端側ピストンのピストンシリンダの傾転を加えた傾転によって、車輪と車両の傾きは吸収され、制輪子は常にディスクブレーキの側面と正しく平行に接触する。したがって、ピストンとピストンシリンダとの間にこじれが生じることはなく、また、制輪子とディスクブレーキ側面が傾いて接触して、制動力が弱まったり、制輪子が偏摩耗してしまうこともない。
【００１６】
また、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球の間には空気の層が形成される結果、制輪子側からピストンシリンダ側への熱的な接触面積が削減されているので、制動時に制輪子がブレーキディスクとの摩擦で高温となっても、制輪子側から熱はブレーキキャリパの本体側に伝わりにくく、断熱効果が高められる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
なお、本発明は、図２に示したディスクブレーキ装置と全体構成においては概略共通しているので、以下、前述の従来例との相違する制輪子支持部４Ａの構造について説明する。
【００１９】
図１には、本実施形態のディスクブレーキ装置における制輪子支持部４Ａの断面を示す。
【００２０】
図示されるように、制輪子支持部４Ａに形成されたピストンシリンダ１０には、ピストンシール１１を介して、ピストン２０が摺動自在に収容される。このピストン２０は、ピストンシリンダ１０に同軸的に収容された基端側ピストン２１を備え、この基端側ピストン２１の先端側（図１の右側）に形成された円形断面の収容穴２１Ａに、先端側ピストン２２が同軸的に収容されている。
【００２１】
この場合、基端側ピストン２１外周とピストンシリンダ１０内周との間には所定のクリアランス（隙間）ｘが、また、先端側ピストン２２外周と収容部２１Ａ内周との間には所定のクリアランスｙがそれぞれ設けられる。これにより、先端側ピストン２２のは、ピストンシリンダ１０の中心軸に対して、これらのクリアランスｘおよびｙの分だけ、軸を傾けることができるようになっている。
【００２２】
また、先端側ピストン２２は係止部材（Ｃピン）２３により収容穴２１Ａからの抜け止めがなされるとともに、先端側ピストン２２の底部と収容穴２１Ａの底面との間には、多数の鉄製の球体（鉄球）２４が充填され、先端側ピストン２２はこれらの鉄球２４と係止部材２３との間で軸方向の位置を固定されている。なお、これらの鉄球２４は、先端側ピストン２２の傾転を阻害しない程度に径の小さなものとする。
【００２３】
なお、制輪子５Ａは、先端側ピストン２２に装着された断熱板１２を介して、先端側ピストン２２の先端側に支持される。
【００２４】
つぎに作用を説明する。
【００２５】
鉄道車両を制動するときには、ブレーキ信号にしたがって油圧導入口７から導入される油圧がピストンシリンダ１０に供給され、制輪子支持部４Ａ内のピストン２０がこの油圧を受けて伸張する。このピストン２０によりブレーキディスク３側に押し出された制輪子５Ａが、反対側の制輪子５Ｂとともに、ブレーキディスク３に押し付けられ、このとき生じる摩擦力により車輪が制動される。
【００２６】
この場合、制輪子５Ａは直接的には先端側ピストン２２に支持されているが、先端側ピストン２２は複数の鉄球２４と係止部材２３との間で軸方向の動きを規制されながら保持されているので、制輪子５Ａは軸方向にしっかりと支持され、ディスクブレーキ装置のブレーキ動作は阻害されない。
【００２７】
一方、先端側ピストン２２はクリアランスｘ、ｙの分だけピストンシリンダ１０（制輪子支持部４Ａ）に対して傾転可能となっているので、例えばコーナリングなどで車輪側と車両側に傾きが生じ、このため、制輪子５Ａが接触するブレーキディスク３と制輪子支持部４Ａとの間に傾きが生じた場合でも、この傾きを先端側ピストン２２の傾転が吸収する結果、先端側ピストン２２に支持される制輪子５Ａの摩擦面は常にディスクブレーキ３の側面と正しく平行に接触する。したがって、ピストン２０とピストンシリンダ１０との間にこじれが生じることはなく、また、制輪子５Ａとディスクブレーキ３側面が傾いて接触して、制動力が弱まったり、制輪子５Ａが偏摩耗してしまうこともない。
【００２８】
また、収容穴２１Ａに充填された多数の鉄球２４の間には空気の層が形成される結果、制輪子５Ａ側から制輪子支持部４Ａ側に至る熱的な接触面積が削減されているので、制動時にブレーキディスク３との摩擦で制輪子５Ａが高温となったとしても、この制輪子５Ａ側からの断熱を有効に図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、車両を制動するときには、ピストンの伸張作動により、ピストン側の制輪子がブレーキディスク３側に押し出されるが、ブレーキキャリパはブレーキディスクの回転軸方向に移動できるようになっているので、結局、一対の制輪子は両側からブレーキディスクを挟み込むように押圧し、このとき生じる摩擦力によりブレーキディスクと一体の車輪が制動される。
【００３０】
この場合、先端側ピストンは、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球と、前記係止部材の間で軸方向の動きを規制されて保持され、制輪子を軸方向にしっかりと支持し、ディスクブレーキ装置は正しく作動する。一方、例えばコーナリング時など、車輪と車両が傾いた状態で制動がなされる場合があるが、本発明では、制輪子を支持するピストンは、ピストンシリンダ内に収容された基端側ピストンに対して、先端に制輪子を支持する先端側ピストンが、先端側ピストン外周と前記収容穴内周との間に設けた所定の隙間の分だけ傾転することができるので、この先端側ピストンの基端側ピストンに対する傾転に、基端側ピストンのピストンシリンダの傾転を加えた傾転によって、車輪と車両の傾きは吸収され、制輪子は常にディスクブレーキの側面と正しく平行に接触する。したがって、ピストンとピストンシリンダとの間にこじれが生じることはなく、また、制輪子とディスクブレーキ側面が傾いて接触して、制動力が弱まったり、制輪子が偏摩耗してしまうこともない。
【００３１】
また、先端側ピストンの底部と前記収容穴の底面との間に充填した複数の小球の間には空気の層が形成される結果、制輪子側からピストンシリンダ側への熱的な接触面積が削減されているので、制動時に制輪子がブレーキディスクとの摩擦で高温となっても、制輪子側から熱はブレーキキャリパの本体側に伝わりにくく、断熱効果が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】キャリパブレーキ装置を示す正面図である。
【図３】従来の制輪子支持部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ブレーキキャリパ
２Ａ  アーム
２Ｂ  アーム
３  ブレーキディスク
４Ａ  制輪子支持部
４Ｂ  制輪子支持部
５Ａ  制輪子
５Ｂ  制輪子
７  油圧導入孔
８  取り付け部
９  支持ピン
１０  ピストンシリンダ
１１  ピストンシール
１２  断熱板
２０  ピストン
２１  基端側ピストン
２１Ａ  収容部
２２  先端側ピストン
２３  係止部材
２４  鉄球
【図１】
0003833336.tif 000002
【図２】
0003833336.tif 000003
【図３】
0003833336.tif 000004