JP2006097783A

JP2006097783A - 鉄道車両用ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP2006097783A
Application number: JP2004284556A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nakaoki; 秀行中沖
Original assignee: Sumitomo SEI Brake Systems Inc
Current assignee: Sumitomo SEI Brake Systems Inc
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP4259440B2

Abstract

【課題】除圧時にパッドを確実に引き戻す信頼性の高いリトラクション機構を設けて引きずり防止の効果を高め、引きずりによる動力性能の低下やパッドの摩耗促進を抑えた鉄道車両用ディスクブレーキを提供する。
【解決手段】制動用の流体圧を駆動力にして定量前進するリトラクタホルダ１３と、このリトラクタホルダ１３に復帰力を加える弾性体（リトラクタスプリング１０）と、リトラクタホルダ１３に対して所定の摺動抵抗をもってディスク軸方向相対移動可能となしたリトラクタロッド７を有し、リトラクタロッド７をパッド５に連結して構成されるリトラクション機構１２を備えさせた。リトラクタホルダ１３は、ピストンホルダ１４の推力で前進させるもの、自身が流体圧を受けて前進するもののどちらであってもよい。
【選択図】図２

Description

この発明は、鉄道車両に装備されるディスクブレーキ（キャリパブレーキ）、詳しくは、除圧時にパッドを引き戻すリトラクション機構を設けて引きずり低減の効果を高めたディスクブレーキに関する。

車両用ディスクブレーキは、非制動時にパッドがディスクに接触するといわゆる引きずりの問題が発生して、車両の動力性能が低下し、パッドの摩耗も促進される。そこで、制動の解除に伴ってブレーキピストンを強制的に一定量引き戻すリトラクション機構を設けて引きずりを防止する方法が採られる（下記特許文献１の第１図参照）。

特許文献１が開示しているリトラクション機構は、ブレーキピストンの外周に弾性体によって復帰方向に付勢された第２ピストンを嵌めており、その第２ピストンが加圧時（制動時）に制動用の流体圧を受けて一定量前進する。この第２ピストンは、除圧時に弾性体の力で元の位置に復帰し、このときに第２ピストンの内側に適度の摺動抵抗をもって挿入されているブレーキピストンを一緒に引き戻す。このために、パッドがディスクにきつく押し付けられることがなくなって引きずりが抑制される。

しかしながら、ブレーキピストンのみを引き戻す従来のリトラクション機構では、パッドが押圧位置に残るため、鉄道車両用ディスクブレーキは特に、引きずりの抑制が不十分になる。キャリパが車体に、ディスクが台車にそれぞれ取り付けられる鉄道車両用ディスクブレーキは、パッドがディスクに押圧された状態で車体が振れてキャリパとディスクがディスク軸方向に相対移動することがある。その結果、ブレーキピストンが、パッドがディスクに押圧された状態のまま、既に非制動時の位置に復帰してしまい、非制動時にもブレーキピストンがパッドに接触してパッドがディスクに押し付けられる状況が発生する。

そこで、対策として図６のリトラクション機構を考えた。このリトラクション機構は、従来技術を応用したものであって、キャリパ１にリトラクタロッド７をディスク軸方向スライド可能に挿入し、このリトラクタロッド７の内側にリトラクタピン８を挿入し、リトラクタロッド７の内部に設けたリトラクタブッシュ９をリトラクタピン８の外周に嵌め、リトラクタスプリング１０でリトラクタピン８を戻り方向に付勢する。また、リトラクタロッド７にガイドプレート４を連結し、そのガイドプレート４をパッド５に連結する。

この図６のリトラクション機構は、流体圧がシリンダ２に導入されてブレーキピストン3が押し出されると、ガイドプレート４を介して伝わる力でリトラクタロッド７が前進し、このとき、リトラクタピン８も、リトラクタブッシュ９によるピン拘束力がリトラクタスプリング１０の力に勝っているためにリトラクタスプリング１０を圧縮させながらディスク６側に一定量移動する。

また、除圧時は、リトラクタスプリング１０の復元力でリトラクタピン８を介してリトラクタロッド７が引き戻され、それに伴ってパッド５も引き戻される。

さらに、加圧時のパッド移動量がリトラクタピン８の移動量よりも大きくなるとリトラクタロッド７とリトラクタピン８との間に移動量の差を吸収する相対移動が起こり、従って、キャリパ１とディスク６の相対位置が変動しなければリトラクション機構による戻し量が常時一定に保たれることになる。ところが、鉄道車両用ディスクブレーキでは、上述したようにキャリパとディスクのディスク軸方向相対移動が起こる。その相対移動が加圧状態下で起こるとガイドプレート４に引き動かされているリトラクタロッド７とリトラクタピン８が押し戻されてリトラクタスプリング１０が復元状態になり、除圧されたときにリトラクタロッド７を引き戻す力が失われてしまう。これが原因でパッドが復帰せず、引きずりが発生する。
特開平４−２９号公報

この発明は、キャリパとディスクの軸方向相対移動が加圧状態下で起こっても、除圧時にパッドを引き戻す力が失われない信頼性の高いリトラクション機構を設けて引きずり防止の効果を高めた鉄道車両用ディスクブレーキを提供することを課題としている。

上記の課題を決するため、この発明においては、流体圧を駆動力にしてキャリパに対して定量前進可能に、かつ、定量前進端から後退可能に組み付けられたリトラクタホルダと、リトラクタホルダに対して所定の摺動抵抗をもってディスク軸方向相対移動可能に組み付けられたリトラクタロッドと、前記リトラクタホルダを前進端から後退させるリトラクタ手段とを有し、ブレーキピストンで押圧してディスクに摺接させるパッドに前記リトラクタロッドを連結して構成されるリトラクション機構を備えた鉄道車両用ディスクブレーキを提供する。

リトラクタホルダは、流体圧で作動して定量前進する補助ピストンを設け、その補助ピストンをリトラクタホルダに連結し、この補助ピストンの推進力で前進させるものと、流体圧を受けて作動するピストンを別途設けてそのピストンで構成するものが考えられ、そのどちらを採用してもよい。

また、この発明で採用するリトラクション機構は、リトラクタロッドをブレーキピストンから独立した位置に設けてパッドに連結し、ブレーキピストンはパッドに対して非連結としたものが好ましいが、ブレーキピストンがリトラクタロッドを兼用し、このブレーキピストンがパッドに連結されるものも考えられる。

この発明で採用したリトラクション機構は、流体圧を駆動力にして作動するリトラクタホルダが加圧時に一定量前進して弾性体を圧縮する。また、パッドに連結したリトラクタロッドは、リトラクタホルダに対して所定の摺動抵抗をもってディスク軸方向に相対移動可能であり、キャリパとディスクの軸方向相対移動が加圧状態下で起こるとこのリトラクタロッドがリトラクタホルダに対して滑りを生じてリトラクタロッドのみが押し戻される。

そのために、弾性体の圧縮状態が維持され、除圧時にその弾性体の弾性復元力でリトラクタロッドが確実に戻されてパッドを強制的に一定量引き戻す。これにより、非制動時の引きずりが防止され、車両の動力性能の向上、パッドの摩耗抑制の目的が達成される。

以下、この発明の実施形態を添付図面の図1乃至図５に基づいて説明する。図1（ａ）、（ｂ）はこの発明のディスクブレーキの全体構成を、図２はキャリパ１に設けられるパッド押圧機構とリトラクション機構の詳細（片側のみを開示）をそれぞれ示している。このディスクブレーキは、ディスクを跨ぐキャリパ１、このキャリパ１のシリンダ２に挿入されたブレーキピストン３、ガイドプレート４、摩擦材５ａと裏板５ｂとからなるパッド５、対向配置のパッド５、５で挟みつけるディスク６及び対向一対のトルク受け１１、１１を備えている。

キャリパ１は、図1（ａ）に示す姿勢、すなわち、対のトルク受け１１、１１が天の側と地の側に配置される向きにして車体に取り付けられ、ディスク６は台車側に設けられる（図１はそのディスク６を車輪２０に装着している）。また、ガイドプレート４は、パッド５の裏板５ｂに着脱自在に連結される。

例示のディスクブレーキには、さらに、ブレーキピストン３と一緒にパッド５も復帰させるリトラクション機構１２が設けられている。そのリトラクション機構１２は、リトラクタロッド７、リトラクタスプリング１０、リトラクタホルダ１３、ピストンホルダ１４、及びリトラクタプレート１５を用いて構成されている。

リトラクタホルダ１３は、キャリパ１に設けたディスク軸方向の穴１６にスライド自在に組み込んでおり、リトラクタスプリング１０で復帰方向に付勢したこのリトラクタホルダ１３の内側にリトラクタロッド７を所定の摺動抵抗を与えてディスク軸方向相対移動可能に挿入し、そのリトラクタロッド７の先端をガイドプレート４に連結している。リトラクタロッド７の摺動抵抗は、ここではリトラクタホルダ１３との間にＯリング１７を介在して与えたが、Oリング以外の部材、例えば、コイリングブッシュなどを使用して与えることもできる。

なお、例示のディスクブレーキでは、リトラクタスプリング１０を用いたが、リトラクタ手段は、リトラクタホルダを復帰方向に付勢する機能を有するものであればよく、スプリング以外の弾性体や、油圧、空圧などの流体圧によるものであってもよい。

ピストンホルダ１４は、シリンダ２に挿入した円環状のピストンで構成しており、シリンダ２に導入された制動用の流体圧を背面に受けて定量Ｌ前進する。このピストンホルダ１４の内側にブレーキピストン３を挿入し、また、このピストンホルダ１４にリトラクタプレート１５を介してリトラクタホルダ１３を連結している。図中１８、１９は、シリンダ２とピストンホルダ１４との間、及びピストンホルダ１４とブレーキピストン３との間に配置されるシールである。

このように構成した例示のディスクブレーキは、シリンダ２に導入される流体圧を受けてブレーキピストン３が前進し、ガイドプレート４経由でパッド５を押圧する。また、ピストンホルダ１４もシリンダ2内の流体圧を受けてリトラクタスプリング１０を圧縮しながらキャリパ１に規制される位置まで前進し、リトラクタプレート１５を介して機械的に連結されているリトラクタホルダ１３を一緒に引き動かす。このとき、リトラクタロッド７もガイドプレート４に引き動かされて同時に前進し、この状態でパッド５がディスク６に押し当てられて制動がなされる。また、この後に除圧されると、リトラクタスプリング１０が弾性復元し、リトラクタホルダ１３とこれに連結されているピストンホルダ１４が元の位置に引き戻される。

この引き戻しは、加圧状態でキャリパ１の片側がディスク６に接近し、その後に除圧される場合にも確実になされる。加圧状態でキャリパ１の片側がディスク６に接近すると、接近する側のキャリパに組み込まれているリトラクタロッド７が押し戻される。このとき、ピストンホルダ１４はシリンダ２内の流体圧を受けて前進位置に保持され、そのために、リトラクタロッド７がリトラクタホルダ１３内で滑りを生じて押し戻され、リトラクタホルダ１３は前進位置に保持されたままになる。これによりリトラクタスプリング１０の圧縮状態が維持され、そのスプリングの力で除圧時にパッド５の引き戻しがなされる。

なお、パッド５が摩耗すると加圧時にリトラクタホルダ１３とリトラクタロッド７との間に摩耗量相当分の滑りが発生する。また、除圧時のリトラクタロッド７の復帰量はピストンホルダ１４のストロークによって定まり、パッド５の復帰量と次回加圧時のストロークも常時一定する。

この発明のディスクブレーキに採用するリトラクション機構は、リトラクタホルダ１３とピトンスホルダ１４を復帰させるリトラクタスプリング１０を、図３に示すように、ピストンホルダ１４とキャリパ１との間に設けてもよい。また、図4に示すように、シリンダ２に連通する副シリンダ２１をキャリパ１に設けてそこにリトラクタホルダ１３を挿入し、このリトラクタホルダ１３をピストンとして機能させて制動用の流体圧で一定量前進させるようにしてもよく、この構造は、ピストンホルダ１４とリトラクタプレート１５を必要としない。

このほか、ブレーキピストン３がこじられてダメージを受ける心配がなければ、そのブレーキピストン３を図５に示すようにガイドプレート４に機械的に連結してリトラクタロッドとして兼用する構造にしてもよい。加圧状態でキャリパ１の片側がディスク６に接近すると、接近する側のキャリパに組み込まれているブレーキピストン３が前進位置に保持されるピストンホルダ１４に対して滑りを生じて押し戻され、これによってリトラクタスプリング１０の圧縮状態が維持される。従って、リトラクタホルダと専用のリトラクタロッドとリトラクタプレートを省いた図５の構造でも、この発明の効果を生じさせることができる。

（ａ）この発明のディスクブレーキの一例の全体構成を示す側面図、（ｂ）同上のブレーキの平面図図１（ｂ）のII−II線に沿った部分の拡大断面図リトラクタスプリングをピストンホルダとキャリパとの間に設けた例を示す断面図リトラクタホルダを自身で前進させる例を示す断面図ブレーキピストンをリトラクタロッドとして兼用する例を示す断面図従来技術から考えられるパッドのリトラクション機構を示す断面図

符号の説明

１キャリパ
２シリンダ
３ブレーキピストン
４ガイドプレート
５パッド
５ａ摩擦材
５ｂ裏板
６ディスク
７リトラクタロッド
１０リトラクタスプリング
１１トルク受け
１２リトラクション機構
１３リトラクタホルダ
１４ピストンホルダ
１５リトラクタプレート
１６穴
１７Ｏリング
１８、１９シール
２０車輪
２１副シリンダ

Claims

流体圧を駆動力にしてキャリパに対して定量前進可能に、かつ、定量前進端から後退可能に組み付けられたリトラクタホルダと、リトラクタホルダに対して所定の摺動抵抗をもってディスク軸方向相対移動可能に組み付けられたリトラクタロッドと、前記リトラクタホルダを前進端から後退させるリトラクタ手段とを有し、ブレーキピストンで押圧してディスクに摺接させるパッドに前記リトラクタロッドを連結して構成されるリトラクション機構を備えた鉄道車両用ディスクブレーキ。
流体圧で作動して定量前進する補助ピストンを設け、その補助ピストンを前記リトラクタホルダに連結し、この補助ピストンの推進力でリトラクタホルダを前進させるようにした請求項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ。
前記リトラクタホルダを流体圧作動のピストンで構成し、そのピストンが流体圧を受けて定量前進するようにした請求項1に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ。
リトラクタロッドをブレーキピストンから独立した位置に設けてこのリトラクタロッドをパッドに連結し、ブレーキピストンはパッドに対して非連結にした請求項1乃至３のいずれかに記載の鉄道車両用ディスクブレーキ。
前記ブレーキピストンが前記リトラクタロッドを兼用するものにした請求項1乃至３のいずれかに記載の鉄道車両用ディスクブレーキ。