キャリパブレーキ装置
【課題】流体圧力を制輪子の押付力に変換する機械効率を高めるとともに機械効率の安定化、すなわち制動力の安定化をはかり、制輪子本来の制動力を発揮できるキャリパブレーキ装置を提供する。
【解決手段】キャリパ本体１０に支持板８をディスク６に対して進退可能に支持するアンカピン４３と、制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０とを備え、このアクチュエータ６０は、キャリパ本体１０に取付けられる弾性膜７５と、この弾性膜７５によって画成され制動時に流体圧力（空気圧力）が供給される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストン６５と、このピストン６５を支持板８に圧入して結合する結合手段とを備え、制動時に駆動圧力室６３に導かれる流体圧力（空気圧力）により弾性膜７５が膨らんでピストン６５が制輪子７をディスク６に押付ける構成とした。
【解決手段】キャリパ本体１０に支持板８をディスク６に対して進退可能に支持するアンカピン４３と、制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０とを備え、このアクチュエータ６０は、キャリパ本体１０に取付けられる弾性膜７５と、この弾性膜７５によって画成され制動時に流体圧力（空気圧力）が供給される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストン６５と、このピストン６５を支持板８に圧入して結合する結合手段とを備え、制動時に駆動圧力室６３に導かれる流体圧力（空気圧力）により弾性膜７５が膨らんでピストン６５が制輪子７をディスク６に押付ける構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与するキャリパブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両の油圧ブレーキは空気圧源から供給される空気圧を油圧に変換する空油変換器を搭載し、この空油変換器から油圧配管を介して供給される油圧により油圧式キャリパブレーキ装置を作動させるようになっている。
【０００３】
特許文献１、２には、油圧シリンダに供給される油圧によって制輪子を押圧作動する鉄道車両用の油圧式キャリパブレーキ装置が開示されている。
【０００４】
近年、鉄道車両に空気圧源から供給される空気圧により作動する空気圧式キャリパブレーキ装置を搭載して、上記の空油変換器と油圧配管を廃止することが望まれている。
【０００５】
特許文献３には、鉄道車両の空気圧式アクチュエータを備えるキャリパブレーキ装置が提案されている。
【０００６】
この種の空気圧式アクチュエータは、図１０〜１２の断面図に示すように、キャリパ本体１０に取付けられる弾性膜７５と、この弾性膜７５によって画成される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子（図示せず）の間に介装されるピストン６５とを備え、キャリパ本体１０にピストン６５を摺動可能に支持するガイド（シリンダ）９０を備え、制動時に駆動圧力室６３に導かれる空気圧力により弾性膜７５が膨らんでピストン６５が制輪子をディスク（図示せず）に押付けるようになっている。
【０００７】
図１０の断面図は、ライニング９の磨耗量が小さく、ピストン６５がキャリパアーム１２に引き込まれた初期位置にて作動する状態を示している。
【０００８】
図１１の断面図は、ライニング９の磨耗がある程度進み、ピストン６５がキャリパアーム１２から所定ストロークだけ押し出された中間位置にて作動する状態を示している。
【０００９】
図１２の断面図は、ライニング９の磨耗がさらに進み、ピストン６５がキャリパアーム１２から所定ストロークだけ押し出された最大位置にて作動する状態を示している。
【特許文献１】特開平８−２２６４６９号公報
【特許文献２】特開平８−２２６４７１号公報
【特許文献３】特開２００９−１６２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１、２に開示された油圧式ブレーキ装置にあっては、油圧シリンダが制輪子全体を押圧するのではなく、制輪子の一部を押圧するため、この押付け反力によってキャリパ本体が撓んだり、ディスクの回転面に変形が生じた場合に、制輪子の局部的な温度上昇が生じることによって制輪子の摩擦係数が低下し、制輪子本来の制動力を発揮できず、制輪子の偏摩耗が生じるという問題点があった。
【００１１】
また、前記の図１０〜１２に示す空気圧式キャリパブレーキ装置にあっては、ピストン６５をガイド９０に対して摺接させて支持する構成のため、ディスクと制輪子の摩擦力によりピストン６５が傾くことによってピストン６５とガイド９０の摺接部に大きな力が加わることでピストン６５の摺動抵抗が生じ、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力を制輪子７の押付力に変換する機械効率が低いという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧力を制輪子の押付力に変換する機械効率を高めるとともに機械効率の安定化、すなわち制動力の安定化をはかり、制輪子本来の制動力を発揮できるキャリパブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、ディスクに摺接して摩擦力を付与する制輪子と、この制輪子を支持する支持板と、車体に支持されるキャリパ本体と、このキャリパ本体に支持板をディスクに対して進退可能に支持するアンカピンと、制輪子をディスクに押付けるアクチュエータとを備え、このアクチュエータは、キャリパ本体に取り付けられる弾性膜と、この弾性膜によって画成され制動時に流体圧力が供給される駆動圧力室と、弾性膜と制輪子の間に介装されるピストンと、このピストンを支持板に圧入して結合する結合手段とを備え、制動時に駆動圧力室に導かれる流体圧力により弾性膜が膨らんでピストンが制輪子をディスクに押付けることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ピストンが弾性膜と制輪子の間に介装される構成のため、ピストンの配置自由度が高められる。ピストンの配置が適正に行われることにより、制輪子がディスクに対し、平行に近い状態で押圧可能となるため、制輪子の面圧が均一化され、制輪子の摩擦係数が高く保たれ、制輪子本来の制動力が発揮されるとともに、制輪子やディスクの局部的な温度上昇が抑えられることによって制輪子やディスクの偏摩耗が生じることを防止できる。
【００１５】
ピストンは、これが結合される支持板によってディスクに対して進退可能に支持される構成のため、キャリパ本体に摺動可能に支持される部位を持つ必要がない。このため、ピストンとキャリパ本体との間に摺動抵抗が生じことなく、駆動圧力室に導かれる流体圧力を効率良く支持板に伝えられる。これにより、アクチュエータの小型軽量化がはかれ、空気圧によって作動するアクチュエータをキャリパ本体の限られたスペースに介装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の側面図。
【図２】同じくキャリパブレーキ装置の縦断面図。
【図３】同じくピストン及び支持板の側面図及び正面図。
【図４】同じく支持板の二面図。
【図５】同じくピストンの二面図。
【図６】他の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の縦断面図。
【図７】同じくピストン及び支持板の側面図及び正面図。
【図８】同じく支持板、凸部材の二面図。
【図９】同じくピストンの二面図。
【図１０】従来例を示す初期位置におけるキャリパブレーキ装置の断面図。
【図１１】従来例を示す中間位置におけるキャリパブレーキ装置の断面図。
【図１２】従来例を示す最大位置におけるキャリパブレーキ装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置１の側面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平横方向、Ｙ軸が鉛直方向、Ｚ軸が水平前後方向に延びるものとし、キャリパブレーキ装置１の構成を説明する。
【００１９】
鉄道車両に搭載されるキャリパブレーキ装置１は、対の制輪子７の間に車輪５のディスク６を挟持し、車輪５の回転を制動する。
【００２０】
図１において、Ｈは車輪５の中心線であり、２０は鉄道車両の図示しない台車（車体）上に固定される支持枠であり、１０はこの支持枠２０に支持されるキャリパ本体１０である。
【００２１】
キャリパ本体１０は、支持枠２０に上下スライドピン３１、３２によってＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持される。
【００２２】
キャリパ本体１０は、車輪５のディスク６に跨るようにして延びる対のキャリパアーム１２と、左右のキャリパアーム１２を結ぶヨーク部１３とを有する。
【００２３】
右のキャリパアーム１２の上下端部にアジャスタ４１がアンカボルト４２を介してそれぞれ締結される。上下のアジャスタ４１はＸ軸方向に突出するアンカピン４３を備える。上下のアンカピン４３を介して制輪子７及びその支持板８の両端部がそれぞれ支持される。
【００２４】
制輪子７は、ディスク６に摺接する摩擦材としてライニング９を備えるとともに、このライニング９の背部が取付けられる金属製のライニング背板１９を備える。
【００２５】
キャリパアーム１２には、制輪子７を支持する支持板８が取付けられる。この支持板８にはＹ軸方向に延びるアリ溝８ｃ（図４参照）が形成され、このアリ溝８ｃに制輪子７のライニング背板１９のエッジ部が差し込まれる。
【００２６】
上側のアンカピン４３には環状段部４３ａが形成される。支持板８の上端部には環状段部４３ａに係合する係合穴８ａが形成される（図４参照）。
【００２７】
下側のアンカピン４３には環状溝４３ｂが形成される。支持板８の下端部には環状溝４３ｂに係合する係合凹部８ｂが形成される（図４参照）。
【００２８】
制輪子７は、支持板８の上下端部が各アンカピン４３に係合することにより、ディスク６に対して進退可能に支持され、ライニング背板１９の上下端部が各アンカピン４３に係合することにより、その制動反力が支持される。
【００２９】
なお、アジャスタ４１はアンカピン４３の露出部を覆うゴム製のブーツ（図示せず）が介装され、このブーツによってダストから保護される。
【００３０】
制輪子７の交換時、まず、下側のアジャスタ４１がキャリパアーム１２から取り外され、制輪子７のライニング背板１９に対するアンカピン４３の係合が解除される。次に、支持板８のアリ溝８ｃに沿って制輪子７が下方に抜き取られる。次に、新しい制輪子７が支持板８のアリ溝８ｃに差し込まれる。次に、下側のアジャスタ４１がキャリパアーム１２に取付けられ、支持板８がアンカピン４３が係合して支持されるとともに、ライニング背板１９にアンカピン４３が係合して制輪子７の抜け止めが行われる。こうして、制輪子７を着脱する作業が支持板８を介して行われる。
【００３１】
アジャスタ４１はアンカピン４３を介して制輪子７をディスク６から離す方向に付勢する戻しバネ４４と、制動解除時に制輪子７とディスク６の隙間を略一定に調整する隙間調整機構４５を備える。制動解除時に制輪子７は戻しバネ４４の付勢力によってディスク６から離され、隙間調整機構４５によってディスク６との隙間Ｓが略一定に調整される。
【００３２】
図示しない左のキャリパアームには、支持レールが一体形成される。この支持レールにはアリ溝が形成され、このアリ溝に左の制輪子のライニング背板が差し込まれる。制輪子は、支持レールに差し込まれるとともに、その上下端がアンカブロックに係合することによって抜け止めされ、左のキャリパアームに固定される。
【００３３】
右のキャリパアーム１２に支持板８を介して制輪子７をディスク６に押圧するアクチュエータ６０が設けられる。アクチュエータ６０は、各アジャスタ４１の間に配置される。
【００３４】
アクチュエータ６０は、鉄道車両に搭載される空気圧源からこの駆動圧力室６３に供給される空気圧力によって弾性膜７５がピストン６５を介して制輪子７を押圧作動する。
【００３５】
アクチュエータ６０は、キャリパアーム１２に形成される収容壁１２ｂと、この収容壁１２ｂに取付けられる弾性膜７５と、収容壁１２ｂに締結されるカバー９２と、収容壁１２ｂとこの弾性膜７５とこのカバー９２の間に画成される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストン６５とを備え、駆動圧力室６３に導かれる空気圧により弾性膜７５が制輪子７をＸ軸方向に押圧し、制輪子７をディスク６に押付ける。
【００３６】
図１に示すように、収容壁１２ｂは、キャリパアーム１２を貫通する長円筒面状に形成される。収容壁１２ｂは、ライニング９の広い範囲に対峙する略長円形の断面をもって形成される。
【００３７】
なお、これに限らず、収容壁１２ｂは、ライニング９に沿った円弧状の断面をもつ形状としてもよい。
【００３８】
キャリパアーム１２は、収容壁１２ｂの開口縁部のまわりに延びる環状の取付座１２ａを有する。取付座１２ａには複数のネジ穴が所定の間隔を持って形成され、各ネジ穴に螺合するボルト８４を介してカバー９２が締結される。取付座１２ａとカバー９２との間に弾性膜７５の周縁部７６が挟持される。
【００３９】
カバー９２は、取付座１２ａと同じく略長円形の外形を有する。カバー９２は、駆動圧力室６３を画成する部位が凹状に窪む皿状に形成される。
【００４０】
弾性膜７５は、樹脂製弾性材によって形成される。なお、弾性膜７５は、樹脂製弾性材に例えばカーボン繊維、ケブラー繊維等の強化材を複合したものを用いてベローズを形成しても良い。また、弾性膜を金属薄板からなるベローズやゴム製チューブやダイヤフラムを用いて形成しても良い。
【００４１】
弾性膜７５は、取付座１２ａとカバー９２との間に挟持される周縁部７６と、収容壁１２ｂに沿って伸縮するベローズ部７７と、制輪子７に対峙する押圧部７９とを有する。
【００４２】
弾性膜７５の押圧部７９と制輪子７の間にピストン６５が介装される。ピストン６５は、支持板８に締結され、弾性膜７５の動きを制輪子７に伝達する。
【００４３】
図３は支持板８及びピストン６５の正面図である。中空筒状のピストン６５は、Ｘ軸方向に延びる長円筒部６５ａと、Ｙ軸方向とＺ軸方向に延びる平板状の頂板部６５ｂとを有する。
【００４４】
ピストン６５（長円筒部６５ａ）の側面は、長円筒面状の収容壁１２ｂに沿って延びるように形成される。
【００４５】
キャリパアーム１２の収容壁１２ｂとピストン６５の側面の間にはＸ軸方向に延びる長円筒状の空間が画成され、この空間に弾性膜７５のベローズ部７７が収められる。ベローズ部７７は、収容壁１２ｂに沿って伸縮するようになっている。
【００４６】
頂板部６５ｂは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平板状に形成される。弾性膜７５の押圧部７９は、頂板部６５ｂに当接し、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力によって頂板部６５ｂを押圧するようになっている。
【００４７】
なお、これに限らず、弾性膜７５の押圧部７９を頂板部６５ｂに接着または締結等により固着しても良い。
【００４８】
ピストン６５を支持板８に結合する結合手段として、支持板８に形成される３つの凸部８ｇと、ピストン６５に形成される３つのインロー部６５ｇとを設け、各凸部８ｇに各インロー部６５ｇを圧入する構成とする。
【００４９】
図４の（ａ）は支持板８の側面図であり、（ｂ）は支持板８の正面図である。支持板８の側面８ｆは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平面状に形成される。支持板８の凸部８ｇは、側面８ｆからＸ軸方向に円柱状に突出される。凸部８ｇは、支持板８に一体形成される。
【００５０】
図５の（ａ）はピストン６５の側面図であり、（ｂ）はピストン６５の正面図である。ピストン６５の基端面６５ｈは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平面状に形成され、支持板８の側面８ｆに当接する。
【００５１】
ピストン６５のインロー部６５ｇは、Ｘ軸方向に延びる円筒面状に形成される。インロー部６５ｇは、支持板８の凸部８ｇに対してシマリバメの関係をもって嵌合する。
【００５２】
ピストン６５と支持板８の間には３つの断熱空間７２が設けられる。この断熱空間７２は、ピストン６５に形成された凹部６５ｊと支持板８の凸部８ｇとの間に画成される。断熱空間７２によって制輪子７の熱が弾性膜７５に伝達されることを抑制する。
【００５３】
図１に示すように、キャリパアーム１２にはインレット部１８が設けられ、このインレット部１８に図示しない空気圧源に連通する空気圧配管が接続される。この空気圧源からの加圧空気は図示しない切換弁を介して駆動圧力室６３に供給される。切換弁は、図示しないコントローラからの指令に応じて作動し、制動時に空気圧源からの加圧空気を駆動圧力室６３に導く一方、制動解除時に大気圧を駆動圧力室６３に導く。
【００５４】
次に、キャリパブレーキ装置１の作動について説明する。
【００５５】
制動時に駆動圧力室６３に導かれる空気圧力が高められることにより、弾性膜７５が膨らみ、弾性膜７５がピストン６５を介して制輪子７をディスク６に押圧する。これによって、制輪子７がディスク６に摩擦力を付与し、車輪の回転を制動する。
【００５６】
制輪子７は、支持板８の上下端部が各アジャスタ４１から突出するアンカピン４３に係合することにより、ディスク６に対して進退可能に支持されるとともに、制輪子７の制動反力が支持される。
【００５７】
ピストン６５は、その各インロー部６５ｇがピストン６５の各凸部８ｇに圧入されることによって支持板８に結合され、支持板８によってディスク６に対して進退可能に支持されるため、前記図１０〜１２に示す従来装置のようにピストンをキャリパ本体のガイドに対して摺接させて支持する必要がない。これにより、ピストン６５は、キャリパ本体１０に対する摺動抵抗が生じることがなく、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力を効率良く支持板８に伝えられる。
【００５８】
ライニング９の磨耗が進むのに伴って、ピストン６５がキャリパアーム１２に押し出される量が変わっても、十分な機械効率が得られる。
【００５９】
制動解除時にインレット部１８から駆動圧力室６３に導かれる圧力が下げられることにより、駆動圧力室６３の空気がインレット部１８から排出され、ベローズ部７７が収縮し、制輪子７が戻しバネ４４の付勢力によってディスク６から離される。このとき、ディスク６との隙間Ｓが隙間調整機構４５によって略一定に調整される。
【００６０】
アクチュエータ６０が空気圧力によって作動するため、鉄道車両に搭載される空油変換器（油圧源）や油圧配管が不要になり、鉄道車両の軽量化がはかれる。
【００６１】
なお、これに限らず、弾性膜型キャリパブレーキ装置のアクチュエータとして、駆動圧力室に油圧が導かれる油圧式のものを設けてもよい。この場合、従来の油圧式ピストン型キャリパブレーキ装置に比べてアクチュエータの受圧面積が拡大するため、低い油圧力でアクチュエータに必要な押圧力を確保でき、空油変換器による増圧が不要になり、空油変換器の小型化がはかれる。
【００６２】
本実施の形態では、車輪５と共に回転するディスク６を挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、ディスク６に摺接して摩擦力を付与する制輪子７と、この制輪子７を支持する支持板８と、車体（台車）に支持されるキャリパ本体１０と、このキャリパ本体１０に支持板８をディスク６に対して進退可能に支持するアンカピン４３と、制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０とを備え、このアクチュエータ６０は、キャリパ本体１０に取付けられる弾性膜７５と、この弾性膜７５によって画成され制動時に流体圧力（空気圧力）が供給される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストン６５と、このピストン６５を支持板８に圧入して結合する結合手段とを備え、制動時に駆動圧力室６３に導かれる流体圧力（空気圧力）により弾性膜７５が膨らんでピストン６５が制輪子７をディスク６に押付ける構成とした。
【００６３】
上記構成に基づき、ピストン６５は、これが結合される支持板８とアンカピン４３によってディスク６に対して進退可能に支持されるため、キャリパ本体１０に摺動可能に支持される部位を持つ必要がない。このため、ピストン６５とキャリパ本体１０との間に摺動抵抗が生じることなく、駆動圧力室６３に導かれる流体圧力を効率良く支持板８に伝えられる。これにより、アクチュエータ６０の小型軽量化がはかれ、空気圧によって作動するアクチュエータ６０をキャリパ本体１０の限られたスペースに介装することが可能となる。
【００６４】
ピストン６５が弾性膜７５と制輪子７の間に介装される構成のため、ピストン６５の配置自由度を高められる。ピストン６５の配置が適正に行われることにより、制輪子７のディスク６に対する面圧が均一化され、制輪子７の摩擦係数が高く保たれ、制輪子７本来の制動力が発揮されるとともに、制輪子７やディスク６の局部的な温度上昇が抑えられることによって制輪子７やディスク６の偏摩耗が生じることを防止できる。
【００６５】
他の実施の形態として、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストンを複数に分割しても良い。この場合、弾性膜７５が膨らんで複数のピストンが制輪子７をディスク６に押付ける構成のため、この押付け反力によってキャリパ本体１０が撓んだり、ディスク６の回転面に変形が生じた場合に、各ピストンが追従して制輪子７をディスク６の回転面に対して平行に押付ける。これにより、制輪子７のディスク６に対する面圧が均一化され、制輪子７の摩擦係数が高く保たれ、制輪子７本来の制動力が発揮されるとともに、制輪子７やディスク６の局部的な温度上昇が抑えられることによって制輪子７やディスク６の偏摩耗が生じることを防止できる。
【００６６】
本実施の形態では、キャリパ本体１０に支持板８の両端部をディスク６に対して進退可能に支持する対のアンカピン４３を備え、駆動圧力室６３をこの各アンカピン４３の間に配置したため、弾性膜７５が膨らんでピストン６５及び支持板８が制輪子７をディスク６に押付ける動きが各アンカピン４３を介して円滑に行われるとともに、各アンカピン４３に挟まれるスペースにおいて弾性膜７５の受圧面積を十分に確保し、要求される押圧力を制輪子７の広い範囲に付与することが可能となる。
【００６７】
本実施の形態では、アクチュエータ６０を挟むように配置される対のアジャスタ４１を備え、このアジャスタ４１は、アンカピン４３を介して制輪子７をディスク６から離す方向に付勢する戻しバネ４４と、制動解除時に制輪子７とディスク６の隙間Ｓを略一定に調整する隙間調整機構４５とを備えたため、アンカピン４３がアジャスタ４１を介して円滑に摺動し、弾性膜７５にかかる流体圧力を制輪子７をディスク６に押付ける力に変換する機械効率を高められるとともに、ライニング９の磨耗が進むのに伴って制輪子７とディスク６の隙間Ｓの調整が自動的に行われる。
【００６８】
本実施の形態では、弾性膜７５はキャリパ本体１０とピストン６５の間で拡縮するベローズ部７７を有し、キャリパ本体１０はこのベローズ部７７を囲んで筒面状に延びる収容壁１２ｂを有したため、制動時に駆動圧力室６３に導かれる空気圧により弾性膜７５のベローズ部７７がディスク６と平行方向（Ｙ軸とＺ軸を含む方向）に膨らむことが収容壁１２ｂによって規制され、弾性膜７５が制輪子７を押圧するのに必要な空気流量を低減し、弾性膜７５が制輪子７を押圧して車輪５を制動する応答性を高められる。
【００６９】
本実施の形態では、ピストン６５と支持板８の間に断熱空間７２が設けられるため、断熱空間７２によって制輪子７の熱がピストン６５と弾性膜７５に伝達されることを抑制し、樹脂製弾性材からなる弾性膜７５の耐熱性を高められる。これに限らず、ピストン６５と支持板８の間に断熱材を介装してもよい。
【００７０】
本実施の形態では、キャリパ本体１０が上下スライドピン３０、３２を介して摺動可能にフローティング支持される構造のため、ディスク６に跨るようにして延びる対のキャリパアーム１２のうち、一方（右側）のキャリパアーム１２のみにアクチュエータ６０を設けることが可能となり、キャリパブレーキ装置１の大型化が避けられる。
【００７１】
本実施の形態では、ピストン６５が支持板８に結合され、アンカピン４３により進退可能に支持されるため、ピストン６５を摺接させるガイドが不要になり、ピストン６５のＸ軸方向の長さを小さくし、弾性膜７５も小型化することができる。これにより、アクチュエータ６０の小型軽量化がはかれ、キャリパブレーキ装置１を車両の限られたスペースに介装することが可能となる。また、ピストン６５のＸ軸方向の長さを小さくすることにより、ピストン６５の倒れが抑えられるとともに、弾性膜７５が小型化することにより、弾性膜７５のフリクションを低減でき、機械効率の向上がはかられる。
【００７２】
なお、これに限らず、ディスク６に跨るようにして延びる対のキャリパアームの両方にアクチュエータ６０を設けてもよい。この場合、キャリパ本体１０をＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持する必要がなく、キャリパ本体１０は台車（車体）に対して固定される。
【００７３】
次に図６〜９に示す他の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜５の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００７４】
ピストン６５を支持板８に結合する結合手段として、支持板８に組み付けられる３つの凸部材８１と、ピストン６５に形成される３つのインロー部６５ｇとを設け、各凸部材８１に各インロー部６５ｇを圧入する構成とする。
【００７５】
図７は支持板８及びピストン６５の正面図である。図８の（ａ）は支持板８の側面図であり、（ｂ）は支持板８の正面図であり、（ｃ）は凸部材８１の側面図であり、（ｄ）は凸部材８１の正面図である。支持板８の側面８ｆにはプレート８２が結合され、このプレート８２によって凸部材８１が支持板８に結合される。凸部材８１は、プレート８２の穴８３から円柱状に突出する部位を有する。
【００７６】
図９の（ａ）はピストン６５の側面図であり、（ｂ）はピストン６５の正面図である。ピストン６５の基端面６５ｈは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平面状に形成され、支持板８の側面８ｆに当接する。
【００７７】
ピストン６５のインロー部６５ｇは、Ｘ軸方向に延びる円筒面状に形成される。インロー部６５ｇは、凸部材８１り外周面に対してシマリバメの関係をもって嵌合する。
【００７８】
ピストン６５は、プレート８２の外周面に嵌合するインロー部６５ｋを有する。インロー部６５ｋは、プレート８２の外周面に対してシマリバメの関係をもって嵌合する。
【００７９】
プレート８２に設けられた穴８３よりも凸部材８１の外周はわずかに小径とし、ピストン６５のインロー部６５ｇと凸部材８１の外周の圧入時に、プレート８２を挟み込むことで、支持板８、ピストン６５を結合してもよい。
【００８０】
ピストン６５と支持板８の間に３つの断熱空間７０と２つの断熱空間７１が設けられる。３つの断熱空間７０は、ピストン６５に形成された凹部６５ｊと凸部材８１との間に画成される。２つの断熱空間７１は、ピストン６５に形成された凹部６５ｍと支持板８との間に画成される。断熱空間７０、７１によって制輪子７の熱が弾性膜７５に伝達されることを抑制する。
【００８１】
また、凸部材８１を断熱材で形成してもよい。
【００８２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００８３】
１ キャリパブレーキ装置
５ 車輪
６ ディスク
７ 制輪子
８ 支持板
８ｇ 凸部
１０ キャリパ本体
１２ キャリパアーム
１２ｂ 収容壁
４１ アジャスタ
４３ アンカピン
４４ 戻しバネ
４５ 隙間調整機構
６０ アクチュエータ
６３ 駆動圧力室
６５ ピストン
６５ｇ インロー部
７２ 断熱空間
７５ 弾性膜
７７ ベローズ部
７９ 押圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与するキャリパブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両の油圧ブレーキは空気圧源から供給される空気圧を油圧に変換する空油変換器を搭載し、この空油変換器から油圧配管を介して供給される油圧により油圧式キャリパブレーキ装置を作動させるようになっている。
【０００３】
特許文献１、２には、油圧シリンダに供給される油圧によって制輪子を押圧作動する鉄道車両用の油圧式キャリパブレーキ装置が開示されている。
【０００４】
近年、鉄道車両に空気圧源から供給される空気圧により作動する空気圧式キャリパブレーキ装置を搭載して、上記の空油変換器と油圧配管を廃止することが望まれている。
【０００５】
特許文献３には、鉄道車両の空気圧式アクチュエータを備えるキャリパブレーキ装置が提案されている。
【０００６】
この種の空気圧式アクチュエータは、図１０〜１２の断面図に示すように、キャリパ本体１０に取付けられる弾性膜７５と、この弾性膜７５によって画成される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子（図示せず）の間に介装されるピストン６５とを備え、キャリパ本体１０にピストン６５を摺動可能に支持するガイド（シリンダ）９０を備え、制動時に駆動圧力室６３に導かれる空気圧力により弾性膜７５が膨らんでピストン６５が制輪子をディスク（図示せず）に押付けるようになっている。
【０００７】
図１０の断面図は、ライニング９の磨耗量が小さく、ピストン６５がキャリパアーム１２に引き込まれた初期位置にて作動する状態を示している。
【０００８】
図１１の断面図は、ライニング９の磨耗がある程度進み、ピストン６５がキャリパアーム１２から所定ストロークだけ押し出された中間位置にて作動する状態を示している。
【０００９】
図１２の断面図は、ライニング９の磨耗がさらに進み、ピストン６５がキャリパアーム１２から所定ストロークだけ押し出された最大位置にて作動する状態を示している。
【特許文献１】特開平８−２２６４６９号公報
【特許文献２】特開平８−２２６４７１号公報
【特許文献３】特開２００９−１６２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１、２に開示された油圧式ブレーキ装置にあっては、油圧シリンダが制輪子全体を押圧するのではなく、制輪子の一部を押圧するため、この押付け反力によってキャリパ本体が撓んだり、ディスクの回転面に変形が生じた場合に、制輪子の局部的な温度上昇が生じることによって制輪子の摩擦係数が低下し、制輪子本来の制動力を発揮できず、制輪子の偏摩耗が生じるという問題点があった。
【００１１】
また、前記の図１０〜１２に示す空気圧式キャリパブレーキ装置にあっては、ピストン６５をガイド９０に対して摺接させて支持する構成のため、ディスクと制輪子の摩擦力によりピストン６５が傾くことによってピストン６５とガイド９０の摺接部に大きな力が加わることでピストン６５の摺動抵抗が生じ、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力を制輪子７の押付力に変換する機械効率が低いという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧力を制輪子の押付力に変換する機械効率を高めるとともに機械効率の安定化、すなわち制動力の安定化をはかり、制輪子本来の制動力を発揮できるキャリパブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、ディスクに摺接して摩擦力を付与する制輪子と、この制輪子を支持する支持板と、車体に支持されるキャリパ本体と、このキャリパ本体に支持板をディスクに対して進退可能に支持するアンカピンと、制輪子をディスクに押付けるアクチュエータとを備え、このアクチュエータは、キャリパ本体に取り付けられる弾性膜と、この弾性膜によって画成され制動時に流体圧力が供給される駆動圧力室と、弾性膜と制輪子の間に介装されるピストンと、このピストンを支持板に圧入して結合する結合手段とを備え、制動時に駆動圧力室に導かれる流体圧力により弾性膜が膨らんでピストンが制輪子をディスクに押付けることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ピストンが弾性膜と制輪子の間に介装される構成のため、ピストンの配置自由度が高められる。ピストンの配置が適正に行われることにより、制輪子がディスクに対し、平行に近い状態で押圧可能となるため、制輪子の面圧が均一化され、制輪子の摩擦係数が高く保たれ、制輪子本来の制動力が発揮されるとともに、制輪子やディスクの局部的な温度上昇が抑えられることによって制輪子やディスクの偏摩耗が生じることを防止できる。
【００１５】
ピストンは、これが結合される支持板によってディスクに対して進退可能に支持される構成のため、キャリパ本体に摺動可能に支持される部位を持つ必要がない。このため、ピストンとキャリパ本体との間に摺動抵抗が生じことなく、駆動圧力室に導かれる流体圧力を効率良く支持板に伝えられる。これにより、アクチュエータの小型軽量化がはかれ、空気圧によって作動するアクチュエータをキャリパ本体の限られたスペースに介装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の側面図。
【図２】同じくキャリパブレーキ装置の縦断面図。
【図３】同じくピストン及び支持板の側面図及び正面図。
【図４】同じく支持板の二面図。
【図５】同じくピストンの二面図。
【図６】他の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置の縦断面図。
【図７】同じくピストン及び支持板の側面図及び正面図。
【図８】同じく支持板、凸部材の二面図。
【図９】同じくピストンの二面図。
【図１０】従来例を示す初期位置におけるキャリパブレーキ装置の断面図。
【図１１】従来例を示す中間位置におけるキャリパブレーキ装置の断面図。
【図１２】従来例を示す最大位置におけるキャリパブレーキ装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置１の側面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平横方向、Ｙ軸が鉛直方向、Ｚ軸が水平前後方向に延びるものとし、キャリパブレーキ装置１の構成を説明する。
【００１９】
鉄道車両に搭載されるキャリパブレーキ装置１は、対の制輪子７の間に車輪５のディスク６を挟持し、車輪５の回転を制動する。
【００２０】
図１において、Ｈは車輪５の中心線であり、２０は鉄道車両の図示しない台車（車体）上に固定される支持枠であり、１０はこの支持枠２０に支持されるキャリパ本体１０である。
【００２１】
キャリパ本体１０は、支持枠２０に上下スライドピン３１、３２によってＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持される。
【００２２】
キャリパ本体１０は、車輪５のディスク６に跨るようにして延びる対のキャリパアーム１２と、左右のキャリパアーム１２を結ぶヨーク部１３とを有する。
【００２３】
右のキャリパアーム１２の上下端部にアジャスタ４１がアンカボルト４２を介してそれぞれ締結される。上下のアジャスタ４１はＸ軸方向に突出するアンカピン４３を備える。上下のアンカピン４３を介して制輪子７及びその支持板８の両端部がそれぞれ支持される。
【００２４】
制輪子７は、ディスク６に摺接する摩擦材としてライニング９を備えるとともに、このライニング９の背部が取付けられる金属製のライニング背板１９を備える。
【００２５】
キャリパアーム１２には、制輪子７を支持する支持板８が取付けられる。この支持板８にはＹ軸方向に延びるアリ溝８ｃ（図４参照）が形成され、このアリ溝８ｃに制輪子７のライニング背板１９のエッジ部が差し込まれる。
【００２６】
上側のアンカピン４３には環状段部４３ａが形成される。支持板８の上端部には環状段部４３ａに係合する係合穴８ａが形成される（図４参照）。
【００２７】
下側のアンカピン４３には環状溝４３ｂが形成される。支持板８の下端部には環状溝４３ｂに係合する係合凹部８ｂが形成される（図４参照）。
【００２８】
制輪子７は、支持板８の上下端部が各アンカピン４３に係合することにより、ディスク６に対して進退可能に支持され、ライニング背板１９の上下端部が各アンカピン４３に係合することにより、その制動反力が支持される。
【００２９】
なお、アジャスタ４１はアンカピン４３の露出部を覆うゴム製のブーツ（図示せず）が介装され、このブーツによってダストから保護される。
【００３０】
制輪子７の交換時、まず、下側のアジャスタ４１がキャリパアーム１２から取り外され、制輪子７のライニング背板１９に対するアンカピン４３の係合が解除される。次に、支持板８のアリ溝８ｃに沿って制輪子７が下方に抜き取られる。次に、新しい制輪子７が支持板８のアリ溝８ｃに差し込まれる。次に、下側のアジャスタ４１がキャリパアーム１２に取付けられ、支持板８がアンカピン４３が係合して支持されるとともに、ライニング背板１９にアンカピン４３が係合して制輪子７の抜け止めが行われる。こうして、制輪子７を着脱する作業が支持板８を介して行われる。
【００３１】
アジャスタ４１はアンカピン４３を介して制輪子７をディスク６から離す方向に付勢する戻しバネ４４と、制動解除時に制輪子７とディスク６の隙間を略一定に調整する隙間調整機構４５を備える。制動解除時に制輪子７は戻しバネ４４の付勢力によってディスク６から離され、隙間調整機構４５によってディスク６との隙間Ｓが略一定に調整される。
【００３２】
図示しない左のキャリパアームには、支持レールが一体形成される。この支持レールにはアリ溝が形成され、このアリ溝に左の制輪子のライニング背板が差し込まれる。制輪子は、支持レールに差し込まれるとともに、その上下端がアンカブロックに係合することによって抜け止めされ、左のキャリパアームに固定される。
【００３３】
右のキャリパアーム１２に支持板８を介して制輪子７をディスク６に押圧するアクチュエータ６０が設けられる。アクチュエータ６０は、各アジャスタ４１の間に配置される。
【００３４】
アクチュエータ６０は、鉄道車両に搭載される空気圧源からこの駆動圧力室６３に供給される空気圧力によって弾性膜７５がピストン６５を介して制輪子７を押圧作動する。
【００３５】
アクチュエータ６０は、キャリパアーム１２に形成される収容壁１２ｂと、この収容壁１２ｂに取付けられる弾性膜７５と、収容壁１２ｂに締結されるカバー９２と、収容壁１２ｂとこの弾性膜７５とこのカバー９２の間に画成される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストン６５とを備え、駆動圧力室６３に導かれる空気圧により弾性膜７５が制輪子７をＸ軸方向に押圧し、制輪子７をディスク６に押付ける。
【００３６】
図１に示すように、収容壁１２ｂは、キャリパアーム１２を貫通する長円筒面状に形成される。収容壁１２ｂは、ライニング９の広い範囲に対峙する略長円形の断面をもって形成される。
【００３７】
なお、これに限らず、収容壁１２ｂは、ライニング９に沿った円弧状の断面をもつ形状としてもよい。
【００３８】
キャリパアーム１２は、収容壁１２ｂの開口縁部のまわりに延びる環状の取付座１２ａを有する。取付座１２ａには複数のネジ穴が所定の間隔を持って形成され、各ネジ穴に螺合するボルト８４を介してカバー９２が締結される。取付座１２ａとカバー９２との間に弾性膜７５の周縁部７６が挟持される。
【００３９】
カバー９２は、取付座１２ａと同じく略長円形の外形を有する。カバー９２は、駆動圧力室６３を画成する部位が凹状に窪む皿状に形成される。
【００４０】
弾性膜７５は、樹脂製弾性材によって形成される。なお、弾性膜７５は、樹脂製弾性材に例えばカーボン繊維、ケブラー繊維等の強化材を複合したものを用いてベローズを形成しても良い。また、弾性膜を金属薄板からなるベローズやゴム製チューブやダイヤフラムを用いて形成しても良い。
【００４１】
弾性膜７５は、取付座１２ａとカバー９２との間に挟持される周縁部７６と、収容壁１２ｂに沿って伸縮するベローズ部７７と、制輪子７に対峙する押圧部７９とを有する。
【００４２】
弾性膜７５の押圧部７９と制輪子７の間にピストン６５が介装される。ピストン６５は、支持板８に締結され、弾性膜７５の動きを制輪子７に伝達する。
【００４３】
図３は支持板８及びピストン６５の正面図である。中空筒状のピストン６５は、Ｘ軸方向に延びる長円筒部６５ａと、Ｙ軸方向とＺ軸方向に延びる平板状の頂板部６５ｂとを有する。
【００４４】
ピストン６５（長円筒部６５ａ）の側面は、長円筒面状の収容壁１２ｂに沿って延びるように形成される。
【００４５】
キャリパアーム１２の収容壁１２ｂとピストン６５の側面の間にはＸ軸方向に延びる長円筒状の空間が画成され、この空間に弾性膜７５のベローズ部７７が収められる。ベローズ部７７は、収容壁１２ｂに沿って伸縮するようになっている。
【００４６】
頂板部６５ｂは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平板状に形成される。弾性膜７５の押圧部７９は、頂板部６５ｂに当接し、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力によって頂板部６５ｂを押圧するようになっている。
【００４７】
なお、これに限らず、弾性膜７５の押圧部７９を頂板部６５ｂに接着または締結等により固着しても良い。
【００４８】
ピストン６５を支持板８に結合する結合手段として、支持板８に形成される３つの凸部８ｇと、ピストン６５に形成される３つのインロー部６５ｇとを設け、各凸部８ｇに各インロー部６５ｇを圧入する構成とする。
【００４９】
図４の（ａ）は支持板８の側面図であり、（ｂ）は支持板８の正面図である。支持板８の側面８ｆは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平面状に形成される。支持板８の凸部８ｇは、側面８ｆからＸ軸方向に円柱状に突出される。凸部８ｇは、支持板８に一体形成される。
【００５０】
図５の（ａ）はピストン６５の側面図であり、（ｂ）はピストン６５の正面図である。ピストン６５の基端面６５ｈは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平面状に形成され、支持板８の側面８ｆに当接する。
【００５１】
ピストン６５のインロー部６５ｇは、Ｘ軸方向に延びる円筒面状に形成される。インロー部６５ｇは、支持板８の凸部８ｇに対してシマリバメの関係をもって嵌合する。
【００５２】
ピストン６５と支持板８の間には３つの断熱空間７２が設けられる。この断熱空間７２は、ピストン６５に形成された凹部６５ｊと支持板８の凸部８ｇとの間に画成される。断熱空間７２によって制輪子７の熱が弾性膜７５に伝達されることを抑制する。
【００５３】
図１に示すように、キャリパアーム１２にはインレット部１８が設けられ、このインレット部１８に図示しない空気圧源に連通する空気圧配管が接続される。この空気圧源からの加圧空気は図示しない切換弁を介して駆動圧力室６３に供給される。切換弁は、図示しないコントローラからの指令に応じて作動し、制動時に空気圧源からの加圧空気を駆動圧力室６３に導く一方、制動解除時に大気圧を駆動圧力室６３に導く。
【００５４】
次に、キャリパブレーキ装置１の作動について説明する。
【００５５】
制動時に駆動圧力室６３に導かれる空気圧力が高められることにより、弾性膜７５が膨らみ、弾性膜７５がピストン６５を介して制輪子７をディスク６に押圧する。これによって、制輪子７がディスク６に摩擦力を付与し、車輪の回転を制動する。
【００５６】
制輪子７は、支持板８の上下端部が各アジャスタ４１から突出するアンカピン４３に係合することにより、ディスク６に対して進退可能に支持されるとともに、制輪子７の制動反力が支持される。
【００５７】
ピストン６５は、その各インロー部６５ｇがピストン６５の各凸部８ｇに圧入されることによって支持板８に結合され、支持板８によってディスク６に対して進退可能に支持されるため、前記図１０〜１２に示す従来装置のようにピストンをキャリパ本体のガイドに対して摺接させて支持する必要がない。これにより、ピストン６５は、キャリパ本体１０に対する摺動抵抗が生じることがなく、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力を効率良く支持板８に伝えられる。
【００５８】
ライニング９の磨耗が進むのに伴って、ピストン６５がキャリパアーム１２に押し出される量が変わっても、十分な機械効率が得られる。
【００５９】
制動解除時にインレット部１８から駆動圧力室６３に導かれる圧力が下げられることにより、駆動圧力室６３の空気がインレット部１８から排出され、ベローズ部７７が収縮し、制輪子７が戻しバネ４４の付勢力によってディスク６から離される。このとき、ディスク６との隙間Ｓが隙間調整機構４５によって略一定に調整される。
【００６０】
アクチュエータ６０が空気圧力によって作動するため、鉄道車両に搭載される空油変換器（油圧源）や油圧配管が不要になり、鉄道車両の軽量化がはかれる。
【００６１】
なお、これに限らず、弾性膜型キャリパブレーキ装置のアクチュエータとして、駆動圧力室に油圧が導かれる油圧式のものを設けてもよい。この場合、従来の油圧式ピストン型キャリパブレーキ装置に比べてアクチュエータの受圧面積が拡大するため、低い油圧力でアクチュエータに必要な押圧力を確保でき、空油変換器による増圧が不要になり、空油変換器の小型化がはかれる。
【００６２】
本実施の形態では、車輪５と共に回転するディスク６を挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、ディスク６に摺接して摩擦力を付与する制輪子７と、この制輪子７を支持する支持板８と、車体（台車）に支持されるキャリパ本体１０と、このキャリパ本体１０に支持板８をディスク６に対して進退可能に支持するアンカピン４３と、制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０とを備え、このアクチュエータ６０は、キャリパ本体１０に取付けられる弾性膜７５と、この弾性膜７５によって画成され制動時に流体圧力（空気圧力）が供給される駆動圧力室６３と、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストン６５と、このピストン６５を支持板８に圧入して結合する結合手段とを備え、制動時に駆動圧力室６３に導かれる流体圧力（空気圧力）により弾性膜７５が膨らんでピストン６５が制輪子７をディスク６に押付ける構成とした。
【００６３】
上記構成に基づき、ピストン６５は、これが結合される支持板８とアンカピン４３によってディスク６に対して進退可能に支持されるため、キャリパ本体１０に摺動可能に支持される部位を持つ必要がない。このため、ピストン６５とキャリパ本体１０との間に摺動抵抗が生じることなく、駆動圧力室６３に導かれる流体圧力を効率良く支持板８に伝えられる。これにより、アクチュエータ６０の小型軽量化がはかれ、空気圧によって作動するアクチュエータ６０をキャリパ本体１０の限られたスペースに介装することが可能となる。
【００６４】
ピストン６５が弾性膜７５と制輪子７の間に介装される構成のため、ピストン６５の配置自由度を高められる。ピストン６５の配置が適正に行われることにより、制輪子７のディスク６に対する面圧が均一化され、制輪子７の摩擦係数が高く保たれ、制輪子７本来の制動力が発揮されるとともに、制輪子７やディスク６の局部的な温度上昇が抑えられることによって制輪子７やディスク６の偏摩耗が生じることを防止できる。
【００６５】
他の実施の形態として、弾性膜７５と制輪子７の間に介装されるピストンを複数に分割しても良い。この場合、弾性膜７５が膨らんで複数のピストンが制輪子７をディスク６に押付ける構成のため、この押付け反力によってキャリパ本体１０が撓んだり、ディスク６の回転面に変形が生じた場合に、各ピストンが追従して制輪子７をディスク６の回転面に対して平行に押付ける。これにより、制輪子７のディスク６に対する面圧が均一化され、制輪子７の摩擦係数が高く保たれ、制輪子７本来の制動力が発揮されるとともに、制輪子７やディスク６の局部的な温度上昇が抑えられることによって制輪子７やディスク６の偏摩耗が生じることを防止できる。
【００６６】
本実施の形態では、キャリパ本体１０に支持板８の両端部をディスク６に対して進退可能に支持する対のアンカピン４３を備え、駆動圧力室６３をこの各アンカピン４３の間に配置したため、弾性膜７５が膨らんでピストン６５及び支持板８が制輪子７をディスク６に押付ける動きが各アンカピン４３を介して円滑に行われるとともに、各アンカピン４３に挟まれるスペースにおいて弾性膜７５の受圧面積を十分に確保し、要求される押圧力を制輪子７の広い範囲に付与することが可能となる。
【００６７】
本実施の形態では、アクチュエータ６０を挟むように配置される対のアジャスタ４１を備え、このアジャスタ４１は、アンカピン４３を介して制輪子７をディスク６から離す方向に付勢する戻しバネ４４と、制動解除時に制輪子７とディスク６の隙間Ｓを略一定に調整する隙間調整機構４５とを備えたため、アンカピン４３がアジャスタ４１を介して円滑に摺動し、弾性膜７５にかかる流体圧力を制輪子７をディスク６に押付ける力に変換する機械効率を高められるとともに、ライニング９の磨耗が進むのに伴って制輪子７とディスク６の隙間Ｓの調整が自動的に行われる。
【００６８】
本実施の形態では、弾性膜７５はキャリパ本体１０とピストン６５の間で拡縮するベローズ部７７を有し、キャリパ本体１０はこのベローズ部７７を囲んで筒面状に延びる収容壁１２ｂを有したため、制動時に駆動圧力室６３に導かれる空気圧により弾性膜７５のベローズ部７７がディスク６と平行方向（Ｙ軸とＺ軸を含む方向）に膨らむことが収容壁１２ｂによって規制され、弾性膜７５が制輪子７を押圧するのに必要な空気流量を低減し、弾性膜７５が制輪子７を押圧して車輪５を制動する応答性を高められる。
【００６９】
本実施の形態では、ピストン６５と支持板８の間に断熱空間７２が設けられるため、断熱空間７２によって制輪子７の熱がピストン６５と弾性膜７５に伝達されることを抑制し、樹脂製弾性材からなる弾性膜７５の耐熱性を高められる。これに限らず、ピストン６５と支持板８の間に断熱材を介装してもよい。
【００７０】
本実施の形態では、キャリパ本体１０が上下スライドピン３０、３２を介して摺動可能にフローティング支持される構造のため、ディスク６に跨るようにして延びる対のキャリパアーム１２のうち、一方（右側）のキャリパアーム１２のみにアクチュエータ６０を設けることが可能となり、キャリパブレーキ装置１の大型化が避けられる。
【００７１】
本実施の形態では、ピストン６５が支持板８に結合され、アンカピン４３により進退可能に支持されるため、ピストン６５を摺接させるガイドが不要になり、ピストン６５のＸ軸方向の長さを小さくし、弾性膜７５も小型化することができる。これにより、アクチュエータ６０の小型軽量化がはかれ、キャリパブレーキ装置１を車両の限られたスペースに介装することが可能となる。また、ピストン６５のＸ軸方向の長さを小さくすることにより、ピストン６５の倒れが抑えられるとともに、弾性膜７５が小型化することにより、弾性膜７５のフリクションを低減でき、機械効率の向上がはかられる。
【００７２】
なお、これに限らず、ディスク６に跨るようにして延びる対のキャリパアームの両方にアクチュエータ６０を設けてもよい。この場合、キャリパ本体１０をＸ軸方向に摺動可能にフローティング支持する必要がなく、キャリパ本体１０は台車（車体）に対して固定される。
【００７３】
次に図６〜９に示す他の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜５の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００７４】
ピストン６５を支持板８に結合する結合手段として、支持板８に組み付けられる３つの凸部材８１と、ピストン６５に形成される３つのインロー部６５ｇとを設け、各凸部材８１に各インロー部６５ｇを圧入する構成とする。
【００７５】
図７は支持板８及びピストン６５の正面図である。図８の（ａ）は支持板８の側面図であり、（ｂ）は支持板８の正面図であり、（ｃ）は凸部材８１の側面図であり、（ｄ）は凸部材８１の正面図である。支持板８の側面８ｆにはプレート８２が結合され、このプレート８２によって凸部材８１が支持板８に結合される。凸部材８１は、プレート８２の穴８３から円柱状に突出する部位を有する。
【００７６】
図９の（ａ）はピストン６５の側面図であり、（ｂ）はピストン６５の正面図である。ピストン６５の基端面６５ｈは、Ｙ軸とＺ軸方向に延びる平面状に形成され、支持板８の側面８ｆに当接する。
【００７７】
ピストン６５のインロー部６５ｇは、Ｘ軸方向に延びる円筒面状に形成される。インロー部６５ｇは、凸部材８１り外周面に対してシマリバメの関係をもって嵌合する。
【００７８】
ピストン６５は、プレート８２の外周面に嵌合するインロー部６５ｋを有する。インロー部６５ｋは、プレート８２の外周面に対してシマリバメの関係をもって嵌合する。
【００７９】
プレート８２に設けられた穴８３よりも凸部材８１の外周はわずかに小径とし、ピストン６５のインロー部６５ｇと凸部材８１の外周の圧入時に、プレート８２を挟み込むことで、支持板８、ピストン６５を結合してもよい。
【００８０】
ピストン６５と支持板８の間に３つの断熱空間７０と２つの断熱空間７１が設けられる。３つの断熱空間７０は、ピストン６５に形成された凹部６５ｊと凸部材８１との間に画成される。２つの断熱空間７１は、ピストン６５に形成された凹部６５ｍと支持板８との間に画成される。断熱空間７０、７１によって制輪子７の熱が弾性膜７５に伝達されることを抑制する。
【００８１】
また、凸部材８１を断熱材で形成してもよい。
【００８２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００８３】
１ キャリパブレーキ装置
５ 車輪
６ ディスク
７ 制輪子
８ 支持板
８ｇ 凸部
１０ キャリパ本体
１２ キャリパアーム
１２ｂ 収容壁
４１ アジャスタ
４３ アンカピン
４４ 戻しバネ
４５ 隙間調整機構
６０ アクチュエータ
６３ 駆動圧力室
６５ ピストン
６５ｇ インロー部
７２ 断熱空間
７５ 弾性膜
７７ ベローズ部
７９ 押圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、
前記ディスクに摺接して摩擦力を付与する制輪子と、
この制輪子を支持する支持板と、
車体に支持されるキャリパ本体と、
このキャリパ本体に前記支持板を前記ディスクに対して進退可能に支持するアンカピンと、
前記制輪子を前記ディスクに押付けるアクチュエータとを備え、
このアクチュエータは、
前記キャリパ本体に取付けられる弾性膜と、
この弾性膜によって画成され制動時に流体圧力が供給される駆動圧力室と、
前記弾性膜と前記制輪子の間に介装されるピストンと、
このピストンを支持板に圧入して結合する結合手段とを備え、
制動時に前記駆動圧力室に導かれる流体圧力により前記弾性膜が膨らんで前記ピストンが前記制輪子を前記ディスクに押付けることを特徴とするキャリパブレーキ装置。
【請求項２】
前記キャリパ本体に前記支持板の両端部を支持する対の前記アンカピンを備え、
前記駆動圧力室を前記各アンカピンの間に配置したことを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項３】
前記弾性膜は前記キャリパ本体と前記ピストンの間で拡縮するベローズ部を有し、
前記キャリパ本体は前記ベローズ部を囲んで筒面状に延びる収容壁を有したことを特徴とする請求項１または２に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項４】
前記ピストンと前記支持板の間に断熱空間が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項１】
車輪と共に回転するディスクを挟んで摩擦力を付与する車両用キャリパブレーキ装置であって、
前記ディスクに摺接して摩擦力を付与する制輪子と、
この制輪子を支持する支持板と、
車体に支持されるキャリパ本体と、
このキャリパ本体に前記支持板を前記ディスクに対して進退可能に支持するアンカピンと、
前記制輪子を前記ディスクに押付けるアクチュエータとを備え、
このアクチュエータは、
前記キャリパ本体に取付けられる弾性膜と、
この弾性膜によって画成され制動時に流体圧力が供給される駆動圧力室と、
前記弾性膜と前記制輪子の間に介装されるピストンと、
このピストンを支持板に圧入して結合する結合手段とを備え、
制動時に前記駆動圧力室に導かれる流体圧力により前記弾性膜が膨らんで前記ピストンが前記制輪子を前記ディスクに押付けることを特徴とするキャリパブレーキ装置。
【請求項２】
前記キャリパ本体に前記支持板の両端部を支持する対の前記アンカピンを備え、
前記駆動圧力室を前記各アンカピンの間に配置したことを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項３】
前記弾性膜は前記キャリパ本体と前記ピストンの間で拡縮するベローズ部を有し、
前記キャリパ本体は前記ベローズ部を囲んで筒面状に延びる収容壁を有したことを特徴とする請求項１または２に記載のキャリパブレーキ装置。
【請求項４】
前記ピストンと前記支持板の間に断熱空間が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のキャリパブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−４７４２９（Ｐ２０１１−４７４２９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４５１８（Ｐ２００９−１９４５１８）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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