JP6416013B2 - 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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図14、図15に示すように、ディスクブレーキ装置501は、車輪と一体に回転するディスク503の両側にはディスク面と所定の隙間をおいて一対の制輪子505がそれぞれ配設されており、それら制輪子505はキャリパ507により支持されている。制輪子505のいずれか一方(図14の上方)はキャリパ507に設けられたピストン509を介して支持されており、ピストン509の油供給口511に圧力流体を供給することでディスク503に向けて押し出し可能になっている。
(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における一方の押圧腕に設けられた駆動ピストンと、前記サポートに対して前記フローティングキャリパを前記駆動ピストン側と反対側へ弾性付勢すると共に、前記サポートと前記一対の押圧腕における他方の押圧腕との間を所定間隔に保持するためのキャリパ戻し装置と、を備えることを特徴とするディスクブレーキ。
一方、パッド摩耗時、第1キャリパ戻し装置のハウジングは、ブレーキパッドの摩耗量分、サポートに長い距離引き寄せられる。すると、ピストンケースとピストンは、圧縮ばね部材を圧縮させた後、ピストンケースの基端部がハウジングの基端部に当たる。パッド摩耗時には、更にピストンが押し込まれる。その結果、ピストンは、軸部を摩擦部材に摺動させてピストンケースに対して移動される。ブレーキ解放時、第1キャリパ戻し装置は、フローティングキャリパとサポートとの間に、圧縮ばね部材に蓄積しておいた弾性復元力(反発力)を発生させる。フローティングキャリパは、ピストンが圧縮ばね部材を圧縮して後退した分、再びサポートに対して反ピストン側へ移動する。これにより、ディスクロータを挟んで駆動ピストンと反対側のブレーキパッドとディスクロータとの間には、パッドクリアランスが開けられる。
また、車輪の揺動時において必要となる駆動ピストン側と反対側へフローティングキャリパの基部を戻す力は、第1キャリパ戻し装置の圧縮ばね部材により付与することができる。
(6) 前記サポートと前記ピストンとの間には、前記サポートの前記駆動ピストン側におけるピストン側対向面に対して前記ピストンを前記圧縮ばね部材の反発力と等しい反発力で前記駆動ピストン側へ弾性付勢する戻しばね機構が設けられることを特徴とする上記(4)の構成のディスクブレーキ。
また、車輪の揺動時において必要となる駆動ピストン側と反対側へフローティングキャリパの基部を戻す力は、第1キャリパ戻し装置の圧縮ばね部材により付与することができる。
一方、パッド摩耗時、第2キャリパ戻し装置におけるピストンに固定されたばね支持フレームは、ブレーキパッドの摩耗量分、駆動ピストン側に移動される。すると、ばね支持フレームのばね支持軸部は、基部が圧縮コイルばねを圧縮させた後、先端部がサポートの反ピストン側対向面に当たり、移動が規制される。パッド摩耗時には、更にピストン側支持プレートに固定されたハウジングが駆動ピストン側に移動される。その結果、支持フレームを介して移動が規制されたピストンは、軸部を摩擦部材に摺動させてピストンケースに対して移動される。ブレーキ解放時、第2キャリパ戻し装置は、フローティングキャリパとサポートとの間に、圧縮コイルばねに蓄積しておいた弾性復元力(反発力)を発生させる。フローティングキャリパは、ピストンに固定されたばね支持フレームが圧縮コイルばねを圧縮して駆動ピストン側に移動した分、再びサポートに対して反ピストン側へ移動する。これにより、ディスクロータを挟んで駆動ピストンと反対側のブレーキパッドとディスクロータとの間には、パッドクリアランスが開けられる。
図1〜図3に示すように、本発明の第1実施形態に係るディスクブレーキ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。
なお、本発明に係るフリクションゴムリング41の断面形状は、本実施形態のU字形状に限定されるものではなく、弾性復元作用の調整を可能とするものであれば、断面H形等の種々の形状を採りうる。
ハウジング63は、円筒状に形成され、反ピストン側支持プレート57に固定される。反ピストン側支持プレート57には、ハウジング固定穴73が穿設されている。ハウジング固定穴73は、ハウジング63の基端部であるハウジング基端部75がハウジング固定穴73に貫通され、貫通先端がハウジング固定用止め輪77によって固定される。ハウジング基端部75には、透孔79が穿設されている。透孔79は、ハウジング63の内部に連通する。この透孔79は、着脱自在なキャップ81によって塞がれる。ハウジング63の先端内周には、ピストンケース65のフランジ部87を係止するための先端側係止部である先端側係止部用止め輪83が固定される。ハウジング63の先端外周とピストン69との間には、防塵用ブーツ85が装着される。
図7の(a)〜(c)はブレーキ解放時にパッドクリアランスが確保される過程を表した動作説明図である。
本第1実施形態に係るディスクブレーキ11では、図7の(a)に示すように、ブレーキ解放時、それぞれのブレーキパッド27とディスクロータ19との間には、パッドクリアランスCが設定されている。この状態が、駆動ピストン29及びキャリパ戻し装置31の初期位置とする。
ディスクブレーキ11は、ブレーキパッド27に摩耗の生じることが想定される。ここで、その摩耗量をdとする。従って、この場合のそれぞれのディスクロータ19とブレーキパッド27とのパッドクリアランスは、図8の(a)に示すように、C+dとなる。
つまり、本第1実施形態に係るディスクブレーキ11は、ブレーキパッド27に摩耗が生じても、常にブレーキパッド27とディスクロータ19のパッドクリアランスが自動調整され、所定間隙K1と等しいパッドクリアランスCが保持されるように構成されている。
なお、本第2実施形態に係るディスクブレーキ111は、サポート13とピストン側押圧腕21との間に、戻しばね部材120が設けられた以外は、上記第1実施形態に係るディスクブレーキ11と同様の構成であるので、同様の構成部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
戻しばね部材120は、第1キャリパ戻し装置59における圧縮ばね部材67の反発力と等しい反発力でピストン側押圧腕21をサポート13に対して駆動ピストン側へ弾性付勢する圧縮コイルばねである。
なお、本第3実施形態に係るディスクブレーキ211は、サポート13とピストン69との間に、戻しばね機構80が設けられた以外は、上記第1実施形態に係るディスクブレーキ11と同様の構成であるので、同様の構成部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
戻しばね機構80は、一端にピストン保持部71aが形成されると共に他端にばね支持部72bが形成された支持フレーム72と、戻しばね74とで構成されている。支持フレーム72のピストン保持部72aは、ピストン69の外周部を把持して一体にねじ固定される。支持フレーム72のばね支持部72bには、圧縮コイルばねから成る戻しばね74が挿着される。
基部部がばね支持部72bに装着され、先端部がサポート13の内面13bに当接した戻しばね74は、第1キャリパ戻し装置59における圧縮ばね部材67の反発力と等しい反発力でピストン69をサポート13に対して駆動ピストン側へ弾性付勢する。
なお、本第4実施形態に係るディスクブレーキ311は、サポート13に対してピストン側押圧腕21を駆動ピストン29側へ弾性付勢する戻しばね装置130が設けられた以外は、上記第1実施形態に係るディスクブレーキ11と同様の構成であるので、同様の構成部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
戻しばね装置130におけるオートアジャスタ機構59Aは、キャリパ戻し装置31における第1キャリパ戻し装置59と同様の構成であり、弾性付勢のための座面としてサポート13の駆動ピストン29側におけるピストン側対向面である外面13cを利用する。
このように、戻しばね装置130におけるオートアジャスタ機構59Aとして第1キャリパ戻し装置59と同様の構成を用いることにより、既存部品の変更を最小限にすると共に部品の種類が増えることを防止できる。
なお、本第5実施形態に係るディスクブレーキ411は、上記第1実施形態に係るディスクブレーキ11のキャリパ戻し装置31に代えてキャリパ戻し装置431を有する以外は、上記第1実施形態に係るディスクブレーキ11と同様の構成であるので、同様の構成部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
ばね支持フレーム471のばね支持軸部477に装着される圧縮コイルばね480は、ばね支持軸部477の軸方向長さよりも長いばね全長を有しており、該ばね支持軸部477の基部477bとサポート13の内面13dとの間に圧縮して介装される。この圧縮コイルばね480は、駆動ピストン29の駆動力よりも小さい力で圧縮変形が可能である。また、この圧縮コイルばね480の弾性復元力は、上記したフリクションゴムリング41と上段ガイドピン37との摩擦力よりも大きく設定されている。
本第5実施形態に係るディスクブレーキ411では、キャリパ戻し装置431が、上段ガイドピン37及び下段ガイドピン39に固定されたピストン側支持プレート58に、第2キャリパ戻し装置459を配置することにより構成されている。第2キャリパ戻し装置459は、弾性付勢のための座面としてサポート13の駆動ピストン29側の外面13cの背面側に位置する反ピストン側対向面である内面13dを利用する。このキャリパ戻し装置431では、上記第1実施形態のキャリパ戻し装置31と同様に、既存部品の変更を最小限にすることができる。
第2キャリパ戻し装置459は、圧縮ばね部材67の反発力が、摩擦部材71の摺動抵抗力よりも小さく設定されている。第2キャリパ戻し装置459は、通常のブレーキ作動時、フローティングキャリパ25が駆動ピストン29側に移動されると、ばね支持フレーム471のばね支持軸部477に装着された圧縮コイルばね480だけが撓む。すなわち、ピストン側支持プレート458に固定されたハウジング63に内挿されたピストンケース65及びピストン69と一体に構成されたばね支持フレーム471のばね支持軸部477に装着された圧縮コイルばね480は、サポート13に対するフローティングキャリパ25の移動量を吸収する。ブレーキ解放時、第2キャリパ戻し装置459は、フローティングキャリパ25とサポート13との間に、圧縮コイルばね480に蓄積された弾性復元力(反発力)を発生させる。その結果、サポート13に対してフローティングキャリパ25は、初期位置に戻される。
従って、本第5実施形態に係るディスクブレーキ411によれば、ブレーキパッド27に摩耗が生じても、常にブレーキパッド27とディスクロータ19のパッドクリアランスが自動調整され、所定間隙K2と等しいパッドクリアランスが保持されるように構成されており、ブレーキ解放時の反ピストン側のパッドクリアランスを強制的に開けることができる。
また、本第5実施形態の第2キャリパ戻し装置459における圧縮ばね部材67は、例えば車輪17の反ピストン側(図12中左側)への揺動時において必要となる駆動ピストン側へフローティングキャリパ25の基部15を戻す力を付与することができる。
[1] サポート(13)の筒状支持部(上段筒状支持部33)に対しガイドピン(上段ガイドピン37)を介して摺動自在に支承された基部(15)と、該基部からディスクロータ(19)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(ピストン側押圧腕21、反ピストン側押圧腕23)とを有するフローティングキャリパ(25)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(27)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における一方の押圧腕(ピストン側押圧腕21)に設けられた駆動ピストン(29)と、
前記サポートに対して前記フローティングキャリパを前記駆動ピストン側と反対側へ弾性付勢すると共に、前記サポートと前記一対の押圧腕における他方の押圧腕(反ピストン側押圧腕23)との間を所定間隔(H)に保持するためのキャリパ戻し装置(31,431)と、
を備えることを特徴とするディスクブレーキ(11,411)。
[2] 前記キャリパ戻し装置(31)が、
前記ガイドピンにおける前記駆動ピストン側と反対側の端部に固定された反ピストン側支持プレート(57)と、
前記反ピスト側支持プレートと前記サポートとの間に配置された第1キャリパ戻し装置(59)と、
を備えることを特徴とする上記[1]に記載のディスクブレーキ(11)。
[3] 前記キャリパ戻し装置(431)が、前記ガイドピンにおける前記駆動ピストン側の端部に固定されたピストン側支持プレート(458)と、
前記ピストン側支持プレートと前記サポートとの間に配置された第2キャリパ戻し装置(431)と、
を備えることを特徴とする上記[1]に記載のディスクブレーキ(411)。
[4] 前記第1キャリパ戻し装置(59)が、
前記反ピストン側支持プレートに固定された筒状のハウジング(63)と、
前記ハウジングに相対移動可能に内挿され、前記ハウジングの内周に設けられた先端側係止部(先端側係止部用止め輪83)に係止されるフランジ部(87)を外周に有する筒状のピストンケース(65)と、
前記フランジ部が前記先端側係止部に係止されるように前記ハウジングの基端側係止部(89)と前記フランジ部との間に圧縮して介装される圧縮ばね部材(67)と、
前記ピストンケースに摺動自在に内挿され、先端部が前記サポートにおける前記駆動ピストン側と反対側の反ピストン側対向面(外面13a)に当接するピストン(69)と、
中心軸線方向の基端側への相対移動不可能に前記ピストンケースの穴部(99)に設けられ、前記ピストンの基端部に立設した軸部(93)に摩擦係合し、前記ピストンの突出位置を保持する摩擦部材(71)と、を備え、
前記ピストンケースの基端部と前記ハウジングの基端部との間に設けた所定間隙(K1)により前記所定間隔(H)が設定されることを特徴とする上記[2]に記載のディスクブレーキ(11)。
[5] 前記サポート(13)と前記一方の押圧腕(ピストン側押圧腕21)との間には、前記サポートに対して前記一方の押圧腕を前記圧縮ばね部材(67)の反発力と等しい反発力で前記駆動ピストン側へ弾性付勢する戻しばね部材(120)が設けられることを特徴とする上記[4]に記載のディスクブレーキ(111)。
[6] 前記サポート(13)と前記ピストン(69)との間には、前記サポートの前記駆動ピストン側におけるピストン側対向面(内面13b)に対して前記ピストンを前記圧縮ばね部材(67)の反発力と等しい反発力で前記駆動ピストン側へ弾性付勢する戻しばね機構(80)が設けられることを特徴とする上記[4]に記載のディスクブレーキ(211)。
[7] 前記第2キャリパ戻し装置(431)が、
前記ピストン側支持プレート(458)に固定された筒状のハウジング(63)と、
前記ハウジングに相対移動可能に内挿され、前記ハウジングの内周に設けられた先端側係止部(先端側係止部用止め輪83)に係止されるフランジ部(87)を外周に有する筒状のピストンケース(65)と、
前記フランジ部が前記先端側係止部に係止されるように前記ハウジングの基端側係止部(89)と前記フランジ部との間に圧縮して介装される圧縮ばね部材(67)と、
前記ピストンケースに摺動自在に内挿され、先端部が前記サポートにおける前記駆動ピストン側のピストン側対向面(外面13c)に当接するピストン(69)と、
中心軸線方向の基端側への相対移動不可能に前記ピストンケースの穴部(99)に設けられ、前記ピストンの基端部に立設した軸部(93)に摩擦係合し、前記ピストンの突出位置を保持する摩擦部材(71)と、
前記ピストンに固定されるピストン保持部(473)が一端に設けられると共に、前記サポートにおける前記駆動ピストン側と反対側の反ピストン側対向面(内面13d)に向かって突設されたばね支持軸部(477)が他端に設けられるばね支持フレーム(471)と、
前記ばね支持軸部に装着されて該ばね支持軸部の基部(477b)と前記反ピストン側対向面との間に圧縮して介装される圧縮コイルばね(480)と、を備え、
前記反ピストン側対向面と前記ばね支持軸部の先端部(477a)との間に設けた所定間隙(K2)により前記所定間隔(H)が設定されることを特徴とする上記[3]に記載のディスクブレーキ(411)。
[8] 上記[1]〜[7]の何れか1つに記載のディスクブレーキ(11,111,211,311,411)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。
13…サポート
13a…外面(反ピストン側対向面)
15…基部
19…ディスクロータ
21…ピストン側押圧腕(一方の押圧腕)
23…反ピストン側押圧腕(他方の押圧腕)
25…フローティングキャリパ
27…ブレーキパッド
29…駆動ピストン
31…キャリパ戻し装置
33…上段筒状支持部(筒状支持部)
35…下段筒状支持部(筒状支持部)
37…上段ガイドピン(ガイドピン)
39…下段ガイドピン(ガイドピン)
57…反ピストン側支持プレート
59…第1キャリパ戻し装置
63…ハウジング
65…ピストンケース
67…圧縮ばね部材
69…ピストン
71…摩擦部材
75…ハウジング基端部(ハウジングの基端部)
83…先端側係止部用止め輪(先端側係止部)
87…フランジ部
89…基端側係止部
93…軸部
99…穴部
105…ピストンケース基端部(ピストンの基端部)
H…所定間隔
K1…所定間隙
Claims (8)
- 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における一方の押圧腕に設けられた駆動ピストンと、
前記サポートに対して前記フローティングキャリパを前記駆動ピストン側と反対側へ弾性付勢すると共に、前記サポートと前記一対の押圧腕における他方の押圧腕との間を所定間隔に保持するためのキャリパ戻し装置と、
を備えることを特徴とするディスクブレーキ。 - 前記キャリパ戻し装置が、
前記ガイドピンにおける前記駆動ピストン側と反対側の端部に固定された反ピストン側支持プレートと、
前記反ピストン側支持プレートと前記サポートとの間に配置された第1キャリパ戻し装置と、
を備え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。 - 前記キャリパ戻し装置が、
前記ガイドピンにおける前記駆動ピストン側の端部に固定されたピストン側支持プレートと、
前記ピストン側支持プレートと前記サポートとの間に配置された第2キャリパ戻し装置と、
を備え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。 - 前記第1キャリパ戻し装置が、
前記反ピストン側支持プレートに固定された筒状のハウジングと、
前記ハウジングに相対移動可能に内挿され、前記ハウジングの内周に設けられた先端側係止部に係止されるフランジ部を外周に有する筒状のピストンケースと、
前記フランジ部が前記先端側係止部に係止されるように前記ハウジングの基端側係止部と前記フランジ部との間に圧縮して介装される圧縮ばね部材と、
前記ピストンケースに摺動自在に内挿され、先端部が前記サポートにおける前記駆動ピストン側と反対側の反ピストン側対向面に当接するピストンと、
中心軸線方向の基端側への相対移動不可能に前記ピストンケースの穴部に設けられ、前記ピストンの基端部に立設した軸部に摩擦係合し、前記ピストンの突出位置を保持する摩擦部材と、を備え、
前記ピストンケースの基端部と前記ハウジングの基端部との間に設けた所定間隙により前記所定間隔が設定されることを特徴とする請求項2に記載のディスクブレーキ。 - 前記サポートと前記一方の押圧腕との間には、前記サポートの前記駆動ピストン側におけるピストン側対向面に対して前記一方の押圧腕を前記圧縮ばね部材の反発力と等しい反発力で前記駆動ピストン側へ弾性付勢する戻しばね部材が設けられることを特徴とする請求項4に記載のディスクブレーキ。
- 前記サポートと前記ピストンとの間には、前記サポートの前記駆動ピストン側におけるピストン側対向面に対して前記ピストンを前記圧縮ばね部材の反発力と等しい反発力で前記駆動ピストン側へ弾性付勢する戻しばね機構が設けられることを特徴とする請求項4に記載のディスクブレーキ。
- 前記第2キャリパ戻し装置が、
前記ピストン側支持プレートに固定された筒状のハウジングと、
前記ハウジングに相対移動可能に内挿され、前記ハウジングの内周に設けられた先端側係止部に係止されるフランジ部を外周に有する筒状のピストンケースと、
前記フランジ部が前記先端側係止部に係止されるように前記ハウジングの基端側係止部と前記フランジ部との間に圧縮して介装される圧縮ばね部材と、
前記ピストンケースに摺動自在に内挿され、先端部が前記サポートにおける前記駆動ピストン側のピストン側対向面に当接するピストンと、
中心軸線方向の基端側への相対移動不可能に前記ピストンケースの穴部に設けられ、前記ピストンの基端部に立設した軸部に摩擦係合し、前記ピストンの突出位置を保持する摩擦部材と、
前記ピストンに固定されるピストン保持部が一端に形成されると共に、前記サポートにおける前記駆動ピストン側と反対側の反ピストン側対向面に向かって突設されたばね支持軸部が他端に形成されるばね支持フレームと、
前記ばね支持軸部に装着されて該ばね支持軸部の基部と前記反ピストン側対向面との間に圧縮して介装される圧縮コイルばねと、を備え、
前記反ピストン側対向面と前記ばね支持軸部の先端部との間に設けた所定間隙により前記所定間隔が設定され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。 - 請求項1〜7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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