JP6949681B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用、特に鉄道車両用として好適に用いられるディスクブレーキ装置に関するものである。

鉄道車両のブレーキ装置としては、特許文献１に示すように、ディスクブレーキ装置が知られている。ディスクブレーキ装置の概略について図面を基に説明すると、ディスクブレーキ装置は、図３に示すように、車輪Ａの車軸Ｂに取り付けられた制動ディスクＣを一対のブレーキパッドＤで挟み込んで制動する。

ブレーキパッドＤは、ブレーキ梃子Ｅの一端側に配されており、ブレーキ梃子Ｅの他端側には、圧縮空気の給排により伸縮する伸縮部材Ｆが配されている。伸縮部材Ｆは、ゴム状弾性体に補強コードが埋設された筒状のダイアフラムと、ダイアフラムの外周中央部に配された筒状の規制部材とを備えている。

ダイアフラム内に圧縮空気を供給すると、半径方向への膨張を規制されたダイアフラムは軸方向に膨張し、これによりブレーキ梃子Ｅが回動して、ブレーキパッドＤが制動ディスクＣを押圧する。ダイアフラム内の圧縮空気を排気すると、ダイアフラムが収縮し、コイルスプリングＧの復元力（収縮力）によってブレーキ梃子Ｅは元の状態に復帰し、ブレーキパッドＤが制動ディスクＣから離間する。

特開平１１−３４８７０号公報

上述のごとく伸縮部材のダイアフラムには、ゴム状弾性体として天然ゴムや合成ゴム等が使用されており、ダイアフラムが外部に露出していることから、風、雨、雪等の外的要因による耐久性の低下が懸念される。特に、寒冷地において着雪した状態のダイアフラムが伸縮すると、ダイアフラムが傷つき、伸縮部材としての耐久性に影響を及ぼす可能性がある。

ダイアフラムの耐久性を良好に維持するため、伸縮部材をカバーで保護することも考えられる。しかしながら、伸縮部材に追従可能なカバーとして、山部と谷部とが交互に連設された蛇腹部を備えた柔軟性を有する筒状体を用いた場合、伸縮部材が急激に伸長することによりカバー内が負圧になって、山部の一部が内部に折れ込んでしまうといった現象が生じる。このような折れ込み現象が繰り返すと、その部分に亀裂が生じてカバーとしての耐久性が短くなるといった問題が生じる。

そこで、本発明では、着雪等の外的要因から伸縮部材を効果的に保護しつつ、耐久性に優れたディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様として、制動ディスクと、圧縮空気の給排により伸縮する伸縮部材と、前記伸縮部材の伸縮によって前記制動ディスクに対して接離可能に移動するブレーキパッドと、前記伸縮部材を保護するカバーと備えたディスクブレーキ装置であって、前記カバーは、山部と谷部とが連設された蛇腹部を備えた筒状体とされ、前記カバーは、前記伸縮部材に装着した状態で、１以上の前記山部の最下部に通気孔が形成されたことを特徴とする。

通気孔は、１の山部に形成してもよいし、蛇腹部に複数の山部が形成されている場合には、２以上の山部のそれぞれに形成してもよい。また、蛇腹部に３以上の山部が形成されている場合、通気孔は、軸方向両端の山部を除いた少なくとも１以上の山部に形成してもよい。

伸縮部材は、筒状のダイアフラムと、前記ダイアフラムの外周中央部に配され、前記ダイアフラムの半径方向への膨張を規制する筒状の規制部材とを備え、前記規制部材の軸方向両端部から外部に露出するダイアフラム部分を被覆する２つのカバーが配された構成としてもよい。

本発明の一態様に係るディスクブレーキ装置によれば、伸縮部材の外部に露出しているダイアフラム部分を、蛇腹部の山部の最下部に通気孔を形成したカバーで被覆したため、ダイアフラムを着雪等から効果的に保護しつつカバー内が負圧状態になるのを抑制し、耐久性に優れたディスクブレーキ装置を得ることができる。

本発明に係るディスクブレーキ装置の実施形態を示す概略図 図１の伸縮部材及びカバーの断面図 従来のディスクブレーキ装置を示す概略図

以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。本実施形態では、鉄道車両用のディスクブレーキ装置について説明する。図１は、本発明に係るディスクブレーキ装置の実施形態を示す概略図である。図２は、図１のディスクブレーキ装置で使用される伸縮部材及びカバーを示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態のディスクブレーキ装置は、車輪Ａの車軸Ｂに取り付けられた制動ディスク１と、圧縮空気の給排により伸縮する伸縮部材２と、伸縮部材２の伸縮によって制動ディスク１に対して接離可能に移動するブレーキパッド３と、伸縮部材２及びブレーキパッド３を支持するブレーキ梃子４と、着雪等の外的要因から伸縮部材２を保護するカバー５と備える。矢印Ｘは、車両の左右方向を示している。

ブレーキ梃子４は、第一梃子４ａと、第二梃子４ｂと、第一梃子４ａ及び第二梃子４ｂの中央の支点を回動自在に支持する支持板４ｃとを備える。支持板４ｃは図示しない車両の支持フレームに支持されている。第一梃子４ａ及び第二梃子４ｂの一端部には、一対のブレーキパッド３、３が支持され、第一梃子４ａ及び第二梃子４ｂの他端部には、両者の間に伸縮部材２及びスプリングコイル１３が介装される。

図２は、カバー４を装着した状態の伸縮部材２の断面図であり、矢印Ｙは車両の上下方向を示しており、Ｙ１が上方向を、Ｙ２が下方向をそれぞれ示す。図示のごとく、伸縮部材２は、筒状のダイアフラム６と、ダイアフラム６の外周中央部に配され、ダイアフラム６の半径方向への膨張を規制する金属製の筒状の規制部材７とを備える。

ダイアフラム６の一端側開口には、ストッパ８の先端部が嵌入される。ストッパ８の先端部にはフランジ部が形成されており、ダイアフラム６の一端側縁部は、ストッパ８のフランジ部と第一ダイアフラム受け９とによって挟み込まれて気密保持される。ストッパ８及び第一ダイアフラム受け９は、締め付け金具によって第一梃子４ａに一体的に固定される。ストッパ８には、通気口１０が設けられており、この通気口１０を通じてダイアフラム６内への圧縮空気の供給及び排気が可能とされる。

ダイアフラム６の他端側開口には、ストッパ受け１１の先端部が嵌入される。ストッパ受け１１の先端部にはフランジ部が形成されており、ダイアフラム６の他端側縁部は、ストッパ受け１１のフランジ部と第二ダイアフラム受け１２とによって挟み込まれて気密保持される。ストッパ受け１１及び第二ダイアフラム受け１２は、締め付け金具によって第二梃子４ｂに一体的に固定される。

ディスクブレーキ装置は、伸縮部材２を保護するカバー５を備える。カバー５は、伸縮部材２の全体を覆うように設けてもよいが、少なくとも外部に露出するダイアフラム６部分を被覆するように設ければよい。本実施形態では、カバー５は、規制部材７の軸方向Ｈの両端部から露出するダイアフラム６部分を被覆するように、伸縮部材２に対して２つ装着されている。

具体的に、伸縮部材２が取付けられる第一ブレーキ梃子４ａ及び第二ブレーキ梃子４ｂに、カバー５を支持する支持板１４が取付けられる。支持板１４は、円板状に形成され、外周に環状溝１４ａが形成される。なお、ここでいう「軸方向」とは、ダイアフラム６及び筒状の規制部材７の中心軸方向をいい、図２に示すＸ方向と平行な方向である。

カバー５は、天然ゴム及び／又は合成ゴム等のゴム状弾性体からなる柔軟性を有する筒状体であり、筒状体の中央部には、肉厚の両端部よりも拡径された蛇腹部１５が形成される。蛇腹部１５は、山部１６と谷部１７とが交互に連設されてなり、谷部１７の内径が規制部材７の外径より大きくなるように形成される。なお、本実施形態では、カバー５は、強度及び耐候性に優れたクロロプレンゴムによって構成されている。

カバー５は、伸縮部材２の軸方向一端側と他端側とに装着される。具体的には、カバー５の一端部は、支持板１４の環状溝１４ａに嵌合され、カバー５の他端部は、規制部材７の外周面に装着される。上記構成のカバー５は、伸縮部材２の伸縮に追従して、軸方向Ｈに伸縮する。カバー５が伸びると、カバー５内が負圧になり、山部１６が内方に折れ込む現象（折れ込み）が発生する。

そこで、本実施形態では、カバー５に、カバー５内が負圧になるのを防止するための通気孔１８が形成される。通気孔１８は、カバー５の最下部、すなわち、山部１６の最下部に形成される。このように、通気孔１８を山部１６の最下部に形成することにより、カバー５に着雪や着氷した場合であっても、通気孔１８が閉塞されるのを抑制することを可能となる。さらに、カバー５内部に雨水等が入った場合でも、通気孔１８から速やかに排水することが可能となる。これにより、外部環境に影響を受けることなく、安定してカバー５内が負圧になるのを抑制可能で、かつ、雨水等の内部侵入によるカバー５の劣化を抑制することができ、カバー５の耐久性を良好に維持することができる。

蛇腹部１５に複数の山部１６が形成されている場合、通気孔１８は一つの山部１６に形成してもよいが、複数の山部１６に通気孔１８を形成すれば、負圧によるカバー５の折れ込みをより効果的に抑制することができる。さらに、蛇腹部１５に３つ以上の山部１６が形成されている場合、通気孔１８は、軸方向両端の山部１６を除いた１つ以上の山部１６に形成することも可能である。

複数の山部１６が形成された場合、軸方向両端に位置する山部１６が最も折れ込みが発生しやすくなる。これは、筒状体の端部からの引っ張り力が最も作用するためと考えられる。したがって、軸方向両端に位置する山部１６に通気孔１８を形成すると、そこを起点に折れ込みが発生するおそれがある。

本実施形態においては、各カバー５、５には、蛇腹部１５に５つの山部１６が形成されており、そのうち、軸方向Ｈの両端を除いた３つの山部１６の最下部に通気孔１８が形成される。

上記構成のディスクブレーキ装置を実際の鉄道車両に装着して折れ込みの発生について評価を行なった。比較材としては、通気孔１８を設けていないカバー５を用いた。その結果、比較材において、カバーに折れ込みの発生が認められたのと同じ使用期間において、本発明のディスクブレーキ装置においては、カバーに折れ込みは認められなかった。これにより、耐久性改善効果が期待できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、本実施形態においては、一つの山部に一つの通気孔を形成しているが、これに限らず一つの山部に複数の通気孔を形成してもよい。また、本実施形態では、制動ディスクは、車輪と別に車軸に設けられているが、これに限らず、車輪の一部を制動ディスクとすることも可能である。

本実施形態及び上記変形例に開示されている構成要件は互いに組合せ可能であり、組合せることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 制動ディスク
２ 伸縮部材
３ ブレーキパッド
４ ブレーキ梃子
５ カバー
６ ダイアフラム
７ 規制部材
８ ストッパ
９ 第一ダイアフラム受け
１０ 通気口
１１ ストッパ受け
１２ 第二ダイアフラム受け
１３ スプリングコイル
１４ 支持板
１５ 蛇腹部
１６ 山部
１７ 谷部
１８ 通気孔

Claims (2)

1. 制動ディスクと、圧縮空気の給排により伸縮する伸縮部材と、前記伸縮部材の伸縮によって前記制動ディスクに対して接離可能に移動するブレーキパッドと、前記伸縮部材を保護するカバーと備えたディスクブレーキ装置であって、前記カバーは、山部と谷部とが交互に連設され、前記山部が３以上形成された蛇腹部を備えた筒状体とされ、前記カバーは、前記伸縮部材に装着した状態で、軸方向両端の山部を除いた１以上の山部の最下部に通気孔が形成されたことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記伸縮部材は、筒状のダイアフラムと、前記ダイアフラムの外周中央部に配され、前記ダイアフラムの半径方向への膨張を規制する筒状の規制部材とを備え、前記規制部材の軸方向両端部から露出するダイアフラム部分を被覆する２つの前記カバーが配されたことを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ装置。

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