JP6676437B2 - ディスクブレーキ及び鉄道車両用ディスクブレーキ - Google Patents
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Description
このフローティングキャリパの型ディスクブレーキは、一方のパッド(ブレーキパッド)が、両端部を二股に開いたキャリパ(フローティングキャリパ)の一端の腕に固定され、他方のパッドがこれと反対側の腕に設けたピストン(駆動ピストン)によりロータに向けて押し出されるように構成されている。キャリパの他端の腕には、2本のガイドピンが固定され、これらのガイドピンは、台車枠等に結合されたサポートの筒状部に軸方向へ摺動自在に支承されている。
制動すると、パッドがロータに押付けられた反力でガイドピン503がキャリパと共に図12(b)の矢印Aの方向に移動する。これと共にガイドピン503の外周面と突条515の先端部との摩擦のため、リトラクションゴムリング513の突条515が矢印Aの方向に曲がる(撓む)。
(1) サポートの筒状支持部に対しガイドピンを介して摺動自在に支承された基部と、該基部からディスクロータを軸方向両側から挟む位置にまで延出された一対の押圧腕とを有するフローティングキャリパと、前記ディスクロータの側面に対向するように前記一対の押圧腕の先端部にそれぞれ設けられた一対のブレーキパッドと、前記ブレーキパッドの一方を前記ディスクロータの側面に向けて駆動するために前記一対の押圧腕の一方に設けられた駆動ピストンと、前記ガイドピンの両端部における少なくとも前記駆動ピストン側と反対側の端部に配置され、前記ガイドピンに対して摺動自在に支持された前記基部を前記駆動ピストン側と反対側へ弾性付勢するためのキャリパ戻し機構と、前記筒状支持部の内方に嵌装されて前記ガイドピンを径方向に弾性支持するゴムリングと、前記ゴムリングの軸方向両側における少なくとも前記駆動ピストン側に配置され、前記筒状支持部の内周面に対してクリアランスを有して前記ガイドピンに嵌挿される内周側ワッシャと、前記ガイドピンの外周面に対してクリアランスを有して前記筒状支持部の内周面に固定され、前記内周側ワッシャにおける前記ゴムリングに接触する面と反対側の面に当接することにより、前記ガイドピンの軸方向に沿う前記内周側ワッシャの移動を規制する外周側ワッシャと、を備え、前記ガイドピンの径方向の動きに追従することができる前記内周側ワッシャが、前記ゴムリングの内周部が前記ガイドピンの軸方向に沿って撓み変形するのを規制することを特徴とするディスクブレーキ。
更に、筒状支持部の内方に嵌装されてガイドピンを径方向に弾性支持するゴムリングは、ゴムリングの軸方向両側における少なくとも駆動ピストン側に配置されてガイドピンに嵌挿された内周側ワッシャによって、内周部がガイドピンの軸方向に沿って撓み変形するのが規制される。そこで、ゴムリングは、従来のトラクションゴムリングのように、制動時のガイドピンの移動により内周部がガイドピンの軸方向に沿って撓み変形することがなく、その弾性復元力によってガイドピンを軸方向に移動させることがない。
従って、キャリパ戻し機構は、ガイドピンを径方向に弾性支持するゴムリングの摩擦抵抗のバラツキによる影響を受けることなく、キャリパ戻し力を安定的に発生することができる。
また、円筒状の延出部は、例えばバーリング加工等によって円環状の内周側ワッシャの内周端を断面L字状に曲げ加工することで形成される。そこで、内周側ワッシャをガイドピンに挿入する時、内周側ワッシャの入り口がエッジではなく曲げ加工されたR部を有しているため、ガイドピンが内周側ワッシャに引っかかることなくスムーズに挿入できる。
また、ゴムリングがガイドピンと接触しないため、ゴムリングとガイドピンの固着や、固着によるゴムリングの千切れが起こらなくなる。
図1〜図4に示すように、本発明の第1実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ11は、鉄道車両用ディスクブレーキに用いられる場合を例に説明する。この他、ディスクブレーキ11は、例えばエレベータ等、回転部材に対して制動力を発生させる種々の産業用駆動装置のブレーキ装置にも好適に用いることができるものである。
ばね収容部材59は、有底筒状に形成され、開口端側に開口端フランジ57を有する。
ガイドピン支持部71は、円筒状に形成され、滑り軸受61を介して上段ガイドピン31を摺動自在に支持するため基部25に固定される。更に、ガイドピン支持部71と基部25との間には、鍔部75の切欠き部76が基部25の係止リブ78に係合することで互いの相対回転を規制する回り止め機構が設けられている。
なお、フローティングキャリパ13の基部25に固定されたばね受け部材63,66のガイドピン支持部71が上段ガイドピン31の外周に摺動自在に支持された状態のまま、ばね支持部72,68を取り外して圧縮ばね部材65を着脱することができる。これにより、仕様(所定間隔S1や、ばね定数など)の異なるばね支持部72,68や圧縮ばね部材65と交換することで、極めて容易にフローティングキャリパ13の戻し力と戻し量の調整が可能となる。
なお、本発明に係るゴムリングの断面形状は、本第1実施形態におけるゴムリング21の断面矩形状に限定されるものではなく、内周面にグリスが保持できる環状溝を有する断面U字形状や断面H形等の種々の形状を採りうる。ゴムリングの内周面に環状溝を設けた場合、ゴムリングの内周面と上段ガイドピン31の外周面との間には、両者間の摺動抵抗値を適性値である5〜50kgfにするために、二硫化モリブデン等の固化潤滑材を混入した高性能グリスを保持させることができる。高性能グリスは、その種類、グリス塗布の有無を調整の中で最適な組み合わせが選択される。
上段ガイドピン31の両端部における滑り軸受61の摺動抵抗としたとき、
F1>F2>(F3+F4)
の力関係となるように設定される。
本第1実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ11は、ピストン側押圧腕39の先端部に設けられている駆動ピストン15が駆動されると、一方(図5中、左方)のブレーキパッド17がディスクロータ37に押圧される。これによって、一方のブレーキパッド17は、ディスクロータ37から反力を受ける。
一方のブレーキパッド17が受けた反力は、ピストン側押圧腕39をディスクロータ37から離反する方向(図5中、左方)に移動させる。
このフローティングキャリパ13の移動により、反駆動ピストン側におけるばね受け部材63のばね収容部材59に収容されている圧縮ばね部材65は圧縮変形する。これにより、反駆動ピストン側に配置されたキャリパ戻し機構22にキャリパ戻し力が蓄積される。圧縮ばね部材65の圧縮時、ばね受け部材63は、滑り軸受61によって上段ガイドピン31の外周を軸線に沿う方向で摺動抵抗が軽減されて移動する。ばね受け部材63の移動によって、反駆動ピストン側のばね支持部72は、図5(b)に示すように、上段ガイドピン31の反ピストン側端開口部32(図3参照)に係止されている開口端フランジ57に当接する。
鉄道車両において、車輪35は、カーブ走行時のブレーキングにおいて、台車枠に固定されたフローティングキャリパ13に対して揺動する。
上記の構成を有するディスクブレーキ11は、車輪揺動時についても、車輪揺動量がパッドクリアランスの2倍までならば車輪揺動後も両方のブレーキパッド17のクリアランスは同値で維持される。
即ち、イニシャル時にディスクブレーキ11は、車輪35がイニシャル時から駆動ピストン方向に6mm揺動すると、サポート23と基部25とのズレ量が3mmとなり、車輪35と基部25とのズレ量が3mmとなる。この場合、駆動ピストン側のキャリパ戻し機構20には、3mmの戻し力が発生する。ディスクブレーキ11は、揺動が解消後されれば、両パッドクリアランス3mmの確保が可能となる。
そこで、車輪戻り量が6mmの場合、サポート23と基部25とのズレ量は、4mmとなり、車輪35と基部25とのズレ量は、0mmとなる。そして、ディスクロータ37とブレーキパッド17のパッドクリアランスは、3mmとなる。
また、車輪戻り量が9mmの場合、サポート23と基部25とのズレ量は、4mmとなり、車輪35と基部25とのズレ量は、0mmとなる。そして、車輪35は、残り移動量が1mmとなってブレーキパッド17にディスクロータ37が当接する。この残り移動量の1mm分、車輪35が移動することで、駆動ピストン側の圧縮ばね部材65がたわみ、ディスクロータ37に対するブレーキパッド17の押付力が発生する。
従って、キャリパ戻し機構20,22は、上段ガイドピン31を径方向に弾性支持するゴムリング21の摩擦抵抗のバラツキによる影響を受けることなく、キャリパ戻し力を安定的に発生することができる。
そこで、車輪35の揺動によりフローティングキャリパ13が反駆動ピストン側へ移動された際も、駆動ピストン側へ上段ガイドピン31を戻す力をゴムリング21が作ることはなく、キャリパ戻し機構22のキャリパ戻り力のみが作用する。
なお、本第2実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ111において上記第1実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ11と同等の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図6及び図7に示すように、本第2実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ111は、上段筒状支持部27の内方に嵌装されたゴムリング21Aの内周面21aに、上段ガイドピン31との間に介装される嵌合部材50が配置されている。
なお、本第3実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ211において上記第1実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ11と同等の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図8及び図9に示すように、本第3実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ211は、上段筒状支持部27の内方に嵌装されたゴムリング21Aの内周面21aに、上段ガイドピン31との間に介装される嵌合部材50Bが配置されている。また、内周側ワッシャ46の内周端が、ゴムリング21Aの内周面21aに沿って延びる円筒状の延出部48を有する。
また、内周側ワッシャ46は、例えばバーリング加工等によって円環状の内周側ワッシャの内周端を断面L字状に曲げ加工することで、円筒状の延出部48が形成されている。
また、内周側ワッシャ46の開口縁は、円筒状の延出部48により入り口がエッジではなく曲げ加工されたR部を有しているため、内周側ワッシャ46を上段ガイドピン31に挿入する時、上段ガイドピン31が内周側ワッシャ46に引っかかることなくスムーズに挿入できる。
なお、本第4実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ311において上記第1実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ11と同等の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図10及び図11に示すように、本第4実施形態に係るフローティングキャリパ型のディスクブレーキ311は、上段筒状支持部27の内方に嵌装されたゴムリング21Bと、ゴムリング21Bの軸方向両側に配置される内周側ワッシャ46とを備える。
そこで、一対の内周側ワッシャ46は、ゴムリング21Bの環状突起21bを両開口端側から延出部48が挟むようにしてゴムリング21Bの内周面21aに嵌合される。即ち、内周側ワッシャ46は、延出部48によってゴムリング21Bの内周面21aに嵌合されて予め位置が決まっている。そこで、上段ガイドピン31をサポート23の上段筒状支持部27に組付ける際に位置決めを行う必要がなく、組付け性がよい。
また、内周側ワッシャ46の開口縁は、円筒状の延出部48により入り口がエッジではなく曲げ加工されたR部を有しているため、内周側ワッシャ46を上段ガイドピン31に挿入する時、上段ガイドピン31が内周側ワッシャ46に引っかかることなくスムーズに挿入できる。
13…フローティングキャリパ
15…駆動ピストン
17…ブレーキパッド
20,22…キャリパ戻し機構
23…サポート
25…基部
27…上段筒状支持部(筒状支持部)
29…下段筒状支持部(筒状支持部)
31…上段ガイドピン(ガイドピン)
32…反ピストン側端開口部(端部)
37…ディスクロータ
38…ピストン側端開口部(端部)
39…ピストン側押圧腕(押圧腕)
41…反ピストン側押圧腕(押圧腕)
57…開口端フランジ
58…底部
59…ばね収容部材
61…滑り軸受
63,66…ばね受け部材
65…圧縮ばね部材
68,72…ばね支持部
69…ばね収容部
71…ガイドピン支持部
80,81,82…Oリング
85…ストッパー部
Claims (6)
- サポートの筒状支持部に対し、ガイドピンを介して摺動自在に支承された基部と、該基部からディスクロータを軸方向両側から挟む位置にまで延出された一対の押圧腕とを有するフローティングキャリパと、
前記ディスクロータの側面に対向するように前記一対の押圧腕の先端部にそれぞれ設けられた一対のブレーキパッドと、
前記ブレーキパッドの一方を前記ディスクロータの側面に向けて駆動するために前記一対の押圧腕の一方に設けられた駆動ピストンと、
前記ガイドピンの両端部における少なくとも前記駆動ピストン側と反対側の端部に配置され、前記ガイドピンに対して摺動自在に支持された前記基部を前記駆動ピストン側と反対側へ弾性付勢するためのキャリパ戻し機構と、
前記筒状支持部の内方に嵌装されて前記ガイドピンを径方向に弾性支持するゴムリングと、
前記ゴムリングの軸方向両側における少なくとも前記駆動ピストン側に配置され、前記筒状支持部の内周面に対してクリアランスを有して前記ガイドピンに嵌挿される内周側ワッシャと、
前記ガイドピンの外周面に対してクリアランスを有して前記筒状支持部の内周面に固定され、前記内周側ワッシャにおける前記ゴムリングに接触する面と反対側の面に当接することにより、前記ガイドピンの軸方向に沿う前記内周側ワッシャの移動を規制する外周側ワッシャと、を備え、
前記ガイドピンの径方向の動きに追従することができる前記内周側ワッシャが、前記ゴムリングの内周部が前記ガイドピンの軸方向に沿って撓み変形するのを規制することを特徴とするディスクブレーキ。 - 前記内周側ワッシャの内周端が、
前記ゴムリングの内周面に沿って延びる円筒状の延出部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のディスクブレーキ。 - 前記ゴムリングの内周面には、
前記ガイドピンとの間に介装される嵌合部材が配置されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のディスクブレーキ。 - 前記嵌合部材が、
すり割りを有する円筒状部材から成り、縮径方向に弾性変形された状態で前記ゴムリングの内周面に沿って嵌挿されている
ことを特徴とする請求項3に記載のディスクブレーキ。 - 前記内周側ワッシャが、
前記ゴムリングの軸方向両側に配置されている
ことを特徴とする請求項1〜4何れか1項に記載のディスクブレーキ。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載のディスクブレーキを備えたことを特徴とする鉄道車両用ディスクブレーキ。
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