JP3834361B2 - ディスクブレーキの制輪子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として鉄道車両に使用されるディスクブレーキの制輪子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、鉄道車両用ディスクブレーキの制輪子として、ブレーキディスクの周方向に延びた細長い形状のプレッシャプレートと、前記ブレーキディスクに対する摺動面積が中間部付近と比較して周方向の両端側で小さく形成され、前記プレッシャプレートの一方の面に固定装備されるライニングと、前記プレッシャプレートの長手方向に延在し、前記プレッシャプレートの他方の面に固定装備されるアンカープレートとを備えた構成のものが知られている。
【0003】
そして、上記の制輪子は、前記ブレーキディスクに向って進退可能に設けられ、かつ、非制動時における前記ブレーキディスクの摺動面とライニングの摺動面との間隔が適正値に保たれるように、通常、オートアジャスタを介してキャリパに支持される。
最近の鉄道車両用のディスクブレーキでは、キャリパ上には、前記プレッシャプレートの長手方向に沿って所定距離離間させて一対のオートアジャスタを装備し、これらの一対のオートアジャスタにより制輪子を支持する構成のものが種々開発されている。
【0004】
オートアジャスタによってキャリパに支持された制輪子は、前記アンカープレートの長手方向に沿って所定距離離間してキャリパ上に装備した一対のピストンから前記アンカープレートに加えられる押圧力によって、ライニングがブレーキディスクに押し付けられて制動力を発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような構造の制輪子において、ライニングの偏摩耗を防ぐためには、制動動作時にライニングの摺動面にかかる面圧分布を均一にすることが必要であり、そのため、ブレーキ設計時、ライニングの摺動面の形状に応じて、キャリパに装備される一対のピストンの間隔を適正化することが重要になる。
【0006】
例えば、既述したように、ライニングが、プレッシャプレートの周方向両端部で摺動面積が小さくなるようにした先細形の形状とされている場合、ピストンの押圧によってライニングに働くブレーキディスクへの付勢力が、摺動面積の小さな端部側で小さくなるように、キャリパに装備する一対のピストンの間隔を狭めて、各ピストンをライニングの中央寄りに位置させることが好ましい。
【0007】
しかし、キャリパ上には、限られたスペース内で、オートアジャスタやピストンをバランスよく配備しなければならず、オートアジャスタの装備のために、一対のピストンの位置が限定されてしまうことも少なくない。特に、一対のオートアジャスタで制輪子を支持するようにしたキャリパの場合は、一対のピストンの間隔を狭くすることが困難で、このようなキャリパと前述した先細形のライニングを持つ制輪子との組み合わせでは、制動時にライニングの摺動面に作用する面圧が端部側で高くなり、その結果、ライニングの両端部で摩耗が早くなるという不都合が発生する傾向があった。
【0008】
また、キャリパに装備する一対のピストンの間隔の変更は、キャリパの製造に使用される金型等にも変更が必要で、大規模な改造が必要となり、コストがかかるという問題も生じた。
【0009】
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することにあり、ライニングが、プレッシャプレートの長手方向両端部で摺動面積が小さくなるようにした先細形の形状とされている制輪子であって、キャリパ側の一対のピストンの間隔を狭めなくとも、制動動作時にライニングの摺動面にかかる面圧分布を均一化することができ、ライニングの両端部で摩耗が早くなるという不都合の発生を安価に防止することができるディスクブレーキの制輪子を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキの制輪子は、車輪と共に回転するブレーキディスクを跨ぐキャリパに内蔵された一対のピストンによって、ブレーキディスクに押圧されるディスクブレーキの制輪子であって、前記ブレーキディスクの周方向に延びたプレッシャプレートと、前記ブレーキディスクに対する摺動面積が中間部付近と比較して周方向の両端側で小さく形成され、前記プレッシャプレートの一方の面に固定装備されるライニングと、前記ブレーキディスクの周方向両端でオートアジャスタを介してキャリパに支持されるとともに前記プレッシャプレートの他方の面に固定装備されるアンカープレートとを備え、前記アンカープレートの周方向両端の前記一対のピストンによる押圧箇所には、前記アンカープレートの周方向端部寄りの一定範囲が各ピストンの押圧面と非接触となるように、凹部が形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
そして、アンカープレートは、ピストンにより押圧される押圧面の一部が凹部に形成されピストンと非接触にしているので、実質的にピストン軸力の着力点を内側に寄せて一対のピストンの間隔を狭めたのと同等の効果が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディクスブレーキの制輪子の好適な実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図1乃至図5は本発明に係るディスクブレーキの制輪子の一実施形態を示したもので、図1は制輪子のキャリパへの取り付け状態を示した縦断面図、図2は図1に示した制輪子の側面図、図3は図2のA矢視図、図4は図3のB−B線に沿う断面図、図5は図3のC−C線に沿う断面図である。
【0013】
この制輪子1は、主として鉄道車両用のディスクブレーキに使用されるもので、図2及び図3に示すように、車輪と一体回転する円板状のブレーキディスク4の周方向に延びた細長い形状を成したプレッシャプレート5と、プレッシャプレート5の一方の面に裏板6を介して取り付けられたライニング7と、プレッシャプレート5の長手方向に沿って細長く延在するようにプレッシャプレート5の他方の面に固定装備されたアンカープレート9とを備えた構成からなる。
【0014】
以上の制輪子1において、プレッシャプレート5はアンカープレート9にリベット止めされ、裏板6はプレッシャプレート5にリベット止めされ、ライニング7は裏板6にリベット止めされ、全体として、一体化されている。
また、ライニング7は、図3にも示すように、プレッシャプレート5の長手方向(図2及び図3で、左右方向)の中央部に位置した中央部ライニング7aと、プレッシャプレート5の長手方向の両端部に位置した端部ライニング7b、7cとの3つのライニングから構成されている。
それぞれのライニング7a、7b、7cは、ブレーキディスク4の表面(摺動面)に押し付けられて所定の摩擦力を発生するように成分を調整した成型品で、同一厚さの板状に形成されている。
また、それぞれのライニング7a、7b、7cは、図3に示すように、相互間に溝状に隙間が形成されるように裏板6上に並べられ、それぞれ個別に裏板6にリベット止めされている。
また、各ライニング7a、7b、7cには、プレッシャプレート5の長手方向と直交する方向に沿って、所定深さの溝7dが形成されている。
【0015】
端部ライニング7b、7cは、プレッシャプレート5の端部に向って幅が次第に狭まる先細形に形成されている。
即ち、この実施形態の制輪子1では、ライニング7は、前記ブレーキディスク4に対する摺動面積が前記プレッシャプレート5の中間部付近と比較してプレッシャプレート5の長手方向の両端側で小さくなる形状になっている。
【0016】
前記アンカープレート9は、全体としてはプレッシャプレート5の長手方向に沿って細長い略長方形状の板材であるが、図3及び図5から明らかなように、両端部が中間部よりも幅広に形成され、この幅広部分の両側縁には、プレッシャプレート5に向って板幅を狭めるように傾斜したテーパ面9aが形成されている。この両側縁のテーパ面9a、9aは、キャリパ2側に用意されるあり溝に嵌合するありを構成している。
また、アンカープレート9の長手方向の両端には、図3に示すように、半円形の切り欠き9bが形成されている。この半円形の切り欠き9bには、キャリパ2に保持されるアンカーピン10が嵌合し、アンカーピン10は、前述したありとあり溝との嵌合による移動を規制する。
【0017】
以上の制輪子1は、図1に示すように、キャリパ2の腕部2aに装備されたガイド板13に取り付けられる。
ガイド板13は、図示してないが、前述したアンカープレート9の両端のありと嵌合するあり溝を有しており、あり溝とありとの嵌合により、図1の矢印(イ)方向にスライド可能に、制輪子1を保持する。
また、このガイド板13の両端部には、アンカーピン10が取り付けられている。ガイド板13に取り付けられたアンカーピン10の頭部10aは、アンカープレート9の両端の半円形の切り欠き9bに嵌合することで、前述した矢印(イ)方向の動きを止める。
即ち、制輪子1は、ガイド板13に形成されたあり溝と、ガイド板13の両端に嵌着した一対のアンカーピン10とによって、ガイド板13に固定されている。
【0018】
そして、前記ガイド板13は、前記アンカーピン10をブレーキディスク4に向って進退可能に支持するオートアジャスタ14を介してキャリパ2の腕部2aに取り付けられている。
このオートアジャスタ14は、キャリパ2の腕部2aの端部に固定されたシリンダ形のケース15によって、前記アンカーピン10を、ブレーキディスク4に向って進退可能に、また、ライニング7の摩耗に応じてブレーキディスク4側に進出可能に保持した構成で、非制動時における前記ブレーキディスク4の摺動面とライニング7の摺動面との間隔が常時適正値に保たれるように、ガイド板13をキャリパ2に連結している。
【0019】
換言すると、制輪子1は、前記プレッシャプレート5の長手方向に沿って所定距離離間してキャリパ2上に装備されている一対のオートアジャスタ14、14によって、前記ブレーキディスク4に向って進退可能に、かつ、非制動時における前記ブレーキディスク4の摺動面とライニング7の摺動面との間隔が適正値に保たれるように、キャリパ2に取り付けられている。
【0020】
また、キャリパ2の腕部2aには、前記アンカープレート9の長手方向に沿って所定距離離間して、一対のピストン16、16が装備されている。
各ピストン16は、腕部2aに形成されたシリンダ部2bに収容されており、液圧によりブレーキディスク4に向けて進退させられる。
各ピストン16の先端には、断熱性に優れた材質によるピストンヘッド17が装備されている。このピストンヘッド17の先端面は、ガイド板13に当接している。
【0021】
前記ピストン16による押圧力は、ガイド板13を介してアンカープレート9に加えられ、ガイド板13とアンカープレート9とを一体的にブレーキディスク4側に押し出す。
ガイド板13は、アンカープレート9と比較して薄い板材で形成されており、ガイド板13に当接しているピストンヘッド17の先端面17aが、アンカープレート9を押圧してライニング7をブレーキディスク4に押し付ける押圧面として機能する。
【0022】
この実施形態の場合、前記アンカープレート9上の一対のピストン16、16による押圧箇所(即ち、ピストンヘッド17による押圧箇所)には、図3及び図4にも示すように、各ピストン16の押圧面(即ち、ピストンヘッド17の先端面17a)の内、アンカープレート9の端部寄りの一定範囲がアンカープレート9と非接触となるように、凹部9cがアンカープレート9に形成してある。
前記凹部9cは、本実施形態の場合、加工性を考慮して、図4に示すように、幅がWで、深さがhの、アンカープレート9の長手方向と直交する方向に延在する溝である。
【0023】
以上のディスクブレーキの制輪子1では、制動動作時における各ピストン16とアンカープレート9との接触面積は、アンカープレート9上の各ピストン16による押圧箇所に形成した凹部9cのために、各ピストン16の有する押圧面の内の中央寄りの一部範囲に低減され、これにより、一対のピストン16、16の押圧中心の間隔が実質的に狭められ、ピストン16の押圧によってライニング7に働くブレーキディスク4側への付勢力が摺動面積の小さなライニング7端部側で小さくなるように修正される。
【0024】
したがって、ライニング7が、プレッシャプレート5の長手方向両端部で摺動面積が小さくなるようにした先細形の形状とされている制輪子1であっても、キャリパ2側の一対のピストン16、16の間隔を狭めなくとも、制動動作時にライニング7の摺動面にかかる面圧分布を均一化することができ、ライニング7の両端部で摩耗が早まるといった不都合の発生を安価に防止することができる。
【0025】
なお、以上の実施形態では、凹部9cは、溝状としたが、凹部9cの形状は、加工性等を考慮して適宜に設計変更可能である。
また、キャリパ2側に装備されるオートアジャスタ14の構成は、公知のオートアジャスタの構成を利用することができる。
【0026】
【発明の効果】
本発明のディスクブレーキの制輪子によれば、制動動作時における各ピストンとアンカープレートとの接触面積は、アンカープレート上の各ピストンによる押圧箇所に形成した凹部のために、各ピストンの有する押圧面の内の中央寄りの一部範囲に低減され、これにより、一対のピストンの押圧中心の間隔が実質的に狭められ、ピストンの押圧によってライニングに働くブレーキディスク側への付勢力が摺動面積の小さなライニング端部側で小さくなるように修正される。
したがって、ライニングが、プレッシャプレートの長手方向両端部で摺動面積が小さくなるようにした先細形の形状とされている制輪子であっても、キャリパ側の一対のピストンの間隔を狭めなくとも、制動動作時にライニングの摺動面にかかる面圧分布を均一化することができ、ライニングの両端部で摩耗が早まった偏摩耗の発生を安価に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るディスクブレーキの制輪子の一実施形態のキャリパへの取り付け状態を示す縦断面図である。
【図2】図1に示した制輪子の側面図である。
【図3】図2のA矢視図である。
【図4】図3のB−B線に沿う断面図である。
【図5】図3のC−C線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1 制輪子
2 キャリパ
2a 腕部
4 ブレーキディスク
5 プレッシャプレート
6 裏板
7 ライニング
7a 中央部ライニング
7b、7c 端部ライニング
9 アンカープレート
9a テーパ面
9b 半円形の切り欠き
9c 凹部
10 アンカーピン
13 ガイド板
14 オートアジャスタ
15 ケース
16 ピストン
Claims (1)
- 車輪と共に回転するブレーキディスクを跨ぐキャリパに内蔵された一対のピストンによって、ブレーキディスクに押圧されるディスクブレーキの制輪子であって、前記ブレーキディスクの周方向に延びたプレッシャプレートと、前記ブレーキディスクに対する摺動面積が中間部付近と比較して周方向の両端側で小さく形成され、前記プレッシャプレートの一方の面に固定装備されるライニングと、前記ブレーキディスクの周方向両端でオートアジャスタを介してキャリパに支持されるとともに前記プレッシャプレートの他方の面に固定装備されるアンカープレートとを備え、前記アンカープレートの周方向両端の前記一対のピストンによる押圧箇所には、前記アンカープレートの周方向端部寄りの一定範囲が各ピストンの押圧面と非接触となるように、凹部が形成されていることを特徴とするディスクブレーキの制輪子。
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