鉄道車両用ディスクブレーキ装置
【課題】 装置自体のコンパクト性の維持ないし向上と、ブレーキ性能の増大を高いレベルで両立し得る鉄道車両用ディスクブレーキ装置を提供する。
【解決手段】 ２つのキャリパレバー６・６と、可動ロッド１５を備えるアクチュエータ１４と、を備える。また、２つのキャリパレバー６・６の間隔を拡大又は縮小する方向に可動ロッド１５の動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構を備える。増力変換機構は、キャリパレバー６・６に枢結された２本の伝達軸２９と、２本の伝達軸２９の内端側において伝達軸２９に支持されたローラ３０と、２本の伝達軸２９の間の位置に配置されローラ３０に接触する傾斜面を備えたクサビ体３１と、を備えたクサビ機構を含んで構成されている。
【解決手段】 ２つのキャリパレバー６・６と、可動ロッド１５を備えるアクチュエータ１４と、を備える。また、２つのキャリパレバー６・６の間隔を拡大又は縮小する方向に可動ロッド１５の動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構を備える。増力変換機構は、キャリパレバー６・６に枢結された２本の伝達軸２９と、２本の伝達軸２９の内端側において伝達軸２９に支持されたローラ３０と、２本の伝達軸２９の間の位置に配置されローラ３０に接触する傾斜面を備えたクサビ体３１と、を備えたクサビ機構を含んで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に用いられるディスクブレーキ装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のディスクブレーキ装置としては、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１のディスクブレーキ装置は、２つのブレーキテコ（キャリパレバー）の端部に設けたシリンダを作動させることにより、ブレーキテコの中間部に設けられたテコピンを支点として、ブレーキテコの他方の端部に設けたライニング（ブレーキパッド）を両側から挟圧してブレーキを作用させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２０１６７２号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなディスクブレーキ装置においては、近年、鉄道車両の高速化、制動距離の短縮等の観点から、益々強い制動力の付与とコンパクト化が求められている。
【０００５】
この点、上記特許文献１の構成において大きなブレーキ力を実現するためには、上記のシリンダを大きくして推力を増大させるか、ブレーキテコのテコ比を増加させる必要がある。しかしながら、大型のシリンダを採用するにせよ、ブレーキテコのテコ比を増大させるにせよ、ブレーキ装置自体の大型化が避けられず、鉄道台車の狭い空間に設置し得るコンパクト性が失われてしまう。特に車軸にモータが設けられている動力車においては、設置スペースの制限が厳しいため従来の構成では対応できない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、装置自体のコンパクト性の維持ないし向上と、ブレーキ性能の増大を高いレベルで両立し得る鉄道車両用ディスクブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００８】
◆本発明の観点によれば、以下のように構成する、鉄道車両用ディスクブレーキ装置が提供される。ディスクを挟圧するブレーキパッドがそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバーと、進出方向又は退避方向の少なくとも何れか一方へ駆動される可動ロッドを備えるアクチュエータと、前記２つのキャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に前記可動ロッドの動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構と、を備える。なお、本明細書で「増力」とは、小さい力を与えて大きな力を得ることをいう。
【０００９】
これにより、アクチュエータの可動ロッドの軸線方向の進出動作を、増力変換機構によって増力し、キャリパレバーを、その間隔を拡大又は縮小する方向に強力に駆動することができる。この結果、キャリパレバーの部分に構成されるテコ機構のテコ比を増加させることなく、また、高出力の大型アクチュエータを用いることなく、大きな制動力を得ることができる。また、可動ロッドの動作方向を増力変換機構によって変換させた上でキャリパレバーへ伝達できるので、アクチュエータの配設位置及び配設向きの自由度を向上でき、コンパクトで制動性能に優れるディスクブレーキ装置を提供することができる。
【００１０】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記増力変換機構は、前記キャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に押動又は張引される伝動軸を含んで構成されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、簡素な構成のディスクブレーキ装置を提供することができる。
【００１２】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記増力変換機構はネジ機構、クサビ機構、又はカム機構を含んで構成されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、ディスクブレーキ装置を簡素な構成とすることができ、製造コストを低減することができる。
【００１４】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータは、前記２つのキャリパレバーに挟まれた位置に配置されていることが好ましい。
【００１５】
これにより、ディスクブレーキ装置のコンパクト性を一層向上でき、鉄道台車に各種装置が多数取り付けられる鉄道車両においても、それらの装置と干渉させずに容易に配置することができる。
【００１６】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータは水平に対して傾斜するように配置されていることが好ましい。
【００１７】
これにより、コンパクトなスペースにアクチュエータを設置できるので、ディスクブレーキ装置の更なるコンパクト化に寄与できる。また、可動ロッドの斜め方向の動作を、増力変換機構によって適切にキャリパレバーの動作に変換することができる。
【００１８】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータ又は前記増力変換機構に隙間調整機構が設けられていることが好ましい。
【００１９】
これにより、ブレーキパッド部分の隙間を自動調整できる高機能なディスクブレーキ装置のコンパクトな構成を提供できる。
【００２０】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータは空圧式のアクチュエータに構成されていることが好ましい。
【００２１】
即ち、油圧を使ったアクチュエータでは、ブレーキの摩擦熱により油内に発生した気泡がブレーキ力に悪影響を与えるため、熱源であるブレーキパッドからアクチュエータを十分に離す必要があり、ディスクブレーキ装置の小型化に限界がある。一方、空圧式のアクチュエータに構成されていれば、ブレーキの摩擦熱による悪影響はなく、更なるコンパクト化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキ装置の全体側面図。
【図２】キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【図３】キャリパレバーの駆動伝達構成及び隙間調整機構を示す、側面側からみた一部断面拡大図。
【図４】カム板の形状を示す、図３における矢視Ａ方向から見た図。
【図５】第２実施形態のディスクブレーキ装置において、キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【図６】第３実施形態のディスクブレーキ装置において、キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【図７】第３実施形態において、ブレーキチャンバに設けられた隙間調整機構を示す平面断面拡大図。
【図８】第４実施形態のディスクブレーキ装置において、キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキ装置の全体側面図、図２はキャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図である。図３は、キャリパレバーの駆動伝達構成及び隙間調整機構を示す、側面側からみた一部断面拡大図である。図４は、隙間調整のためのカム板の形状を示す、図３における矢視Ａ方向から見た図である。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１には第１実施形態のディスクブレーキ装置１の全体側面図が示され、このディスクブレーキ装置１は、図略の鉄道台車に固定されるブラケット２の下部に枢支ピン３を水平に支持するとともに、この枢支ピン３まわりに基体４を左右揺動可能に吊設している。図２の要部平面図に示されるように、前記基体４には左右一対の支点ピン５・５が垂直に支持されるとともに、この支点ピン５・５まわりに揺動旋回可能となるように、キャリパレバー６・６がそれぞれ支持されている。
【００２５】
図１に示すように、一対のキャリパレバー６・６のそれぞれは、中途部を基体４に支持されるとともに、その一端にブレーキパッドを取り付けるためのブレーキヘッド７を備えている。なお、図１に示すように、この中途部はキャリパレバー６・６の中間部より、ブレーキヘッド７からやや離れた位置に配置されているが、中間部であっても良い。これらブレーキヘッド７・７は、鉄道台車に軸支される車輪（ディスク）Ｄを両側から挟圧可能に構成されている。
【００２６】
それぞれのブレーキヘッド７は、キャリパレバー６の一端に取り付けられた旋回軸８まわりに旋回可能とされる。また、一対のブレーキヘッド７・７の下部同士は、リンク部材等からなる平行保持機構９を介して連結されており、基体４やそれに支持されるキャリパレバー６・６が左右に揺れたとしても、ブレーキヘッド７・７同士の平行度を保つように、またブレーキ作動時に車輪（ディスク）Ｄに対してブレーキヘッド７・７が同じように押圧するように構成されている。
【００２７】
また、前記一対のキャリパレバー６・６は、そのブレーキヘッド７と反対側の端部同士が、伸縮軸１０を介して連結されている。この伸縮軸１０は図２等に示すように、適宜の長さの回転入力軸１１と、この回転入力軸１１の両端にそれぞれ設けたネジ孔１２・１２に螺合されるネジ体（伝動軸）１３・１３と、を備えている。このネジ体１３・１３は回転入力軸１１と同心して配置されている。言い換えれば、このネジ体１３・１３は、キャリパレバー６の間隔を拡大又は縮小させる方向（車輪Ｄの軸線方向、キャリパレバー６・６同士やブレーキヘッド７・７同士が対向する方向、支点ピン５・５と垂直な方向）に、その長手方向を沿わせる向きに配置されている。また、ネジ体１３・１３の端部は、前記キャリパレバー６・６の端部に枢結されている。
【００２８】
回転入力軸１１の両端に開口されるネジ孔１２・１２は互いに逆ネジとなるように構成されており、それに螺合されるネジ体１３・１３も同様である。この結果、回転入力軸１１を回転させると、ネジ体１３・１３が回転入力軸１１に対して螺進／螺退し、伸縮軸１０の伸縮動作によってキャリパレバー６・６を支点ピン５・５まわりに旋回させることができる。このようにネジ機構による増力変換機構であるため、高倍率の増力変換機構をコンパクトに構成することができ、装置全体のコンパクト化に寄与できる。なお、前記回転入力軸１１の長手方向中央部の外周面には、スプラインが刻設される。
【００２９】
図１に示すように、前記基体４は下方が蓋で閉じられている中空形状となっており、この内部空間であって、回転入力軸１１と支持ピン５・５の間の空間には、アクチュエータとしてのブレーキチャンバ１４が設置される。ブレーキチャンバ１４は空圧式のアクチュエータとされており、斜め下方に進退可能な可動ロッド１５を備えている。ブレーキチャンバ１４は、その軸線を水平から傾斜させた状態で、基体４に固定されている。
【００３０】
図１や図３等に示すように、前記伸縮軸１０の回転入力軸１１には、前記ブレーキチャンバ１４の作動を当該回転入力軸１１に伝達するための回転伝達アーム１６が支持されている。この回転伝達アーム１６の先端には前記可動ロッド１５の先端が枢結されている。図３に示すように、回転伝達アーム１６の基部は中空状に構成されており、その内部には、回転自在に軸支されたウォームギア１７と、このウォームギア１７に噛合するようにその外周の一部に歯を形成した隙間調整ギア１８が配置されている。この隙間調整ギア１８の軸孔の内周面にはスプラインが刻設されているとともに、当該隙間調整ギア１８が、前記回転入力軸１１の外周面に刻設したスプラインに対し、軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に連結されている。
【００３１】
また、前記ウォームギア１７のギア軸は、回転伝達アーム１６の基部の内部空間から外部へ突出しており、この突出部分にはカム板１９が固着されている。図３の矢視Ａ方向から見た図としての図４に示すように、このカム板１９の外縁には欠切部２０が形成されている。この欠切部２０には、基体４に固設された隙間調整棒２１の一端が挿通されている。
【００３２】
以上の構成で、前記ブレーキチャンバ１４に圧縮空気を供給すると、図３の矢印で示すように、進出方向に駆動される可動ロッド１５が回転伝達アーム１６のアーム部を押動するので、回転伝達アーム１６の基部に配置された隙間調整ギア１８が（ウォームギア１７に係合した状態を維持しつつ）回転伝達アーム１６と一体的に回転し、この隙間調整ギア１８に係合している回転入力軸１１が回転する結果、図２の矢印で示すように伸縮軸１０が伸張することとなる。
【００３３】
換言すれば、可動ロッド１５の進出動作は、回転伝達アーム１６によって回転入力軸１１の回転動作に変換され、更に、前記ネジ孔１２とネジ体１３とで構成されるネジ機構によって、回転入力軸１１の回転動作がネジ体１３・１３の外方への押出し動作に変換される。こうして、キャリパレバー６・６は、ネジ体１３に連結されている部分同士の間隔を増大させるように図２の矢印で示す向きに対称的に旋回駆動され、ブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドが車輪Ｄに接触して適宜の制動力を発生させる。
【００３４】
なお、前記キャリパレバー６においては、ネジ体１３への連結部分を力点、支点ピン５の部分を支点、ブレーキヘッド７への連結部分を作用点とするテコ機構が構成されており、ネジ機構による増力変換機構とテコ作用を利用して強い制動を車輪Ｄへ付与できるようになっている。
【００３５】
一方、使用に伴って前記ブレーキパッドが摩耗すると、ブレーキ作動時の可動ロッド１５のストロークが大きくなり、また、回転伝達アーム１６の回転ストロークも徐々に大きくなる。この点、本実施形態では、回転伝達アーム１６の回転ストロークが所定の値を上回ると、そのストローク端部において前記隙間調整棒２１が、前記カム板１９（図４）の欠切部２０の端部に接触して押動するので、前記ウォームギア１７がカム板１９とともに回転し、前記隙間調整ギア１８が回転伝達アーム１６に対して回転することとなる。この結果、ブレーキパッドの摩耗に伴う隙間調整が自動的に行われ、ブレーキ作動前の車輪（ディスク）Ｄとブレーキパッドとの間の隙間量が良好となるように常に維持される。隙間量がほぼ一定に保たれる結果、ブレーキ作動時間をほぼ一定に保つことが自動的に行えるようになるとともに、このように構成することで、自動隙間調整に係る機構をコンパクトにでき、装置全体のコンパクト化に寄与できる。
【００３６】
以上に示すように第１実施形態のディスクブレーキ装置１は、ディスクとしての車輪Ｄを挟圧するブレーキパッドが取り付けられたブレーキヘッド７・７がそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバー６・６と、進出方向へ駆動される可動ロッド１５を備えるブレーキチャンバ１４と、前記２つのキャリパレバー６・６の間隔を拡大する方向に前記可動ロッド１５の動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構と、を備える。
【００３７】
即ち、本実施形態では、回転伝達アーム１６と伸縮軸１０の組み合わせにより、可動ロッド１５の進出動作が伸縮軸１０の伸張動作（言い換えれば、ネジ体１３・１３の外側への押出し動作）に変換され、これによりキャリパレバー６・６は、その伸縮軸１０への連結部分同士の間隔を拡大させるように駆動され、ブレーキパッドの制動を行うようにしている。しかも、ブレーキチャンバ１４が発生させる動作力は、前記回転伝達アーム１６や、伸縮軸１０の部分に構成されているネジ機構によって増力された上で、キャリパレバー６・６に伝達されるように構成されている。
【００３８】
従って、前記キャリパレバー６・６の端部（伸縮軸１０に連結されている端部）を増力後の力で強力に旋回駆動できるので、キャリパレバー６の部分に構成されるテコ機構のテコ比を増加させることなく、また、大型のブレーキチャンバ１４を用いることなく、大きな制動力を得ることができる。また、可動ロッド１５の動作方向を増力変換機構によって変換した上でキャリパレバー６へ伝達できるので、ブレーキチャンバ１４の配設位置及び配設向きの自由度が向上する。従って、従来と同等の制動性能をコンパクトなブレーキチャンバ１４で実現することができる。言い換えれば、コンパクトで制動性能に優れるディスクブレーキ装置１を提供することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、前記伸縮軸１０は、キャリパレバー６・６の間隔を拡大する方向に押動されるネジ体１３・１３を含んで構成されるとともに、上記のネジ機構によって増力及び動作の変換を行うように構成されている。従って、簡素なディスクブレーキ装置１の構成を実現できる。
【００４０】
また、本実施形態においては図１に示すように、前記ブレーキチャンバ１４は、前記２つのキャリパレバー６・６に挟まれた位置（キャリパレバー６・６の間の位置）に配置されている。従って、ディスクブレーキ装置１のコンパクト性が一層向上するので、車輪Ｄの周囲に各種装置が多数取り付けられる鉄道車両に好適である。
【００４１】
また、本実施形態では、ブレーキチャンバ１４は水平に対して傾斜するように配置されている。これにより、コンパクトなスペースにブレーキチャンバ１４を設置できるので、ディスクブレーキ装置１の更なるコンパクト化に寄与できる。また、可動ロッド１５の斜め方向の動作も、回転伝達アーム１６や伸縮軸１０によって適切にキャリパレバー６の旋回動作に変換することができる。
【００４２】
また、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、前記増力変換機構を構成する部材である回転伝達アーム１６に、カム板１９、欠切部２０、ウォームギア１７、隙間調整ギア１８等からなる隙間調整機構が設けられている。従って、ディスク（車輪）Ｄとブレーキパッドとの隙間を自動調整できる高機能なディスクブレーキ装置１のコンパクトな構成を提供できる。
【００４３】
〔第２実施形態〕
第２実施形態のディスクブレーキ装置１は、図５に示すとおり、伸縮軸１０’を片ネジ式に構成したものである。なお、この第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成部材については、同じ符号を付して説明を省略する。これは後述の第３実施形態以降でも同様である。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態の伸縮軸１０’では、回転入力軸１１’の一端のみに前述と同じくネジ孔１２を形成してネジ体（伝動軸）１３を螺合する一方、回転入力軸１１’の他端には軸孔２５を凹設して、この軸孔２５に支軸（伝動軸）２２が相対回転自在に連結される。この支軸２２は、前記軸孔２５に対し回転自在に嵌合される軸部２４と、前記回転入力軸１１’の端面に当接する鍔部２３と、を一体的に備えている。
【００４５】
前記支軸２２は、その回転入力軸１１’と連結される側と反対側の端部を、一側のキャリパレバー６に対し枢結している。回転入力軸１１’に螺合される前記ネジ体１３の頭部は、前記第１実施形態と同様に、他側のキャリパレバー６に枢結している。
【００４６】
また、本実施形態の増力変換機構の伸縮軸１０’は片ネジ式であるため、ネジのあるほうのキャリパレバー６がより揺動しやすく、その結果、両キャリパレバー６・６が同じように揺動せず、両方のブレーキパッドが同じようにディスク（車輪）Ｄに押圧するタイミングがずれてしまう可能性がある。これを防止するため、両キャリパレバー６・６の間には、キャリパレバー６・６の間の間隔を縮小させるように付勢する付勢バネ２６が介設されている。他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。
【００４７】
この第２実施形態の構成でも、ブレーキチャンバ１４の作動により回転伝達アーム１６を介して回転入力軸１１’が回転され、これによりネジ体１３が螺進することで、ネジ体１３及び支軸２２がキャリパレバー６・６の間隔を拡大させる方向に押動され、キャリパレバー６先端のブレーキヘッド７に取り付けられたブレーキパッドにより車輪Ｄに制動力を付与することができる。
【００４８】
〔第３実施形態〕
図６に示す第３実施形態のディスクブレーキ装置１では、第１実施形態の伸縮軸１０や回転伝達アーム１６を設ける代わりに、増力変換機構としてクサビ機構２７が設けられている。このクサビ機構２７について以下詳細に説明すると、前記基体４には中空状のハウジング２８が固定されており、このハウジング２８の両側壁に伝達軸（伝動軸）２９・２９がそれぞれ軸方向に摺動自在となるように支持されている。２本の伝達軸２９・２９は互いに突き合うように同軸上に配置され、その外端側はそれぞれのキャリパレバー６の端部に枢結される一方、内端側にはローラ３０を支持している。
【００４９】
また、このハウジング２８にはブレーキチャンバ１４’のチャンバ部３２が固定されており、その可動ロッド１５はハウジング２８内部に突出されて、その先端にブロック状のクサビ体３１が取り付けられている。このクサビ体３１は、前記２本の伝達軸２９・２９の間の位置に配置されるとともに、前記ローラ３０・３０に接触する傾斜面を備えている。なお、本実施形態ではブレーキチャンバ１４’は水平に配置されている。
【００５０】
本実施形態ではブレーキチャンバ１４’は隙間調整機構を内蔵したものに構成されており、その詳細な構成を図７を参照して説明すると、ブレーキチャンバ１４’のチャンバ部３２には前記可動ロッド１５が軸方向摺動自在かつ回転自在に支持されるとともに、この可動ロッド１５の端部にはフランジ３３が形成されている。このフランジ３３とチャンバ部３２内壁との間には可撓性のダイアフラム３４が介在され、このダイアフラム３４によって、チャンバ部３２の内部空間は２つの空間に区画される。また、前記ダイアフラム３４と反対側においては、フランジ３３とチャンバ部３２内壁との間に戻しバネ３５が介設されている。
【００５１】
また、前記チャンバ部３２の内部にはレバー３６が枢支されており、このレバー３６は動作杆３７及び爪部３８を備えている。更に、レバー３６の通常時の姿勢を規定する付勢バネ３９が設置されている。
【００５２】
また、前記可動ロッド１５の軸部の外周面には図示しないスプラインが形成されており、このスプラインを介して、歯車４０が可動ロッド１５に対して相対回転不能かつ軸方向摺動自在に設けられる。そして、この歯車４０の外周に形成される歯部に対して、前記レバー３６が備える爪部３８が係脱可能になっている。
【００５３】
更に、前記可動ロッド１５の先端部にはネジ孔４１が形成されるとともに、このネジ孔４１にネジ棒４２が螺合される。そして、このネジ棒４２の先端に前記クサビ体３１が固着されている。
【００５４】
以上の構成で、通常時においては、ブレーキチャンバ１４’のチャンバ部３２に圧縮空気を供給すると、ダイアフラム３４が戻しバネ３５に抗してフランジ３３を介して可動ロッド１５を先端側に押動するので、クサビ体３１がローラ３０・３０の間に食い込むように移動して伝達軸２９・２９を外側へ押し出し、キャリパレバー６・６の間隔が拡大する。この結果、ブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドが車輪Ｄを挟圧し、適宜の制動力が付与される。なお、チャンバ部３２から圧縮空気を排出すると、可動ロッド１５は戻しバネ３５によって戻され、キャリパレバー６・６は付勢バネ２６（図６）によって制動解除位置まで戻される。
【００５５】
一方、ブレーキパッドが摩耗し、可動ロッド１５のストロークが所定の値を上回ると、可動ロッド１５の進出ストローク端部において、歯車４０（図７）の歯部にレバー３６の有する爪部３８が係合するとともに、そのレバー３６は、動作杆３７が前記フランジ３３によって押動されることで、付勢バネ３９に抗して傾動する。すると、レバー３６の爪部３８が歯車４０の歯部を押すために歯車４０は回転し、これにスプライン係合する可動ロッド１５も一体的に回転するので、この可動ロッド１５に螺合しているネジ棒４２が先端側へ螺進することになる。チャンバ部３２から圧縮空気が排出され、可動ロッド１５が戻しバネ３５によって戻されると、爪部３８と歯車４０との係合が解除されるとともに、レバー３６は付勢バネ３９によって元の姿勢に戻る。この結果、ブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドの摩耗に伴う隙間調整が自動的に行われ、ブレーキ作動前の車輪Ｄとブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドとの間の隙間量が良好となるように常に維持される。
【００５６】
以上に示すように、本実施形態のディスクブレーキ装置１は、クサビ体３１やローラ３０・３０や伝達軸２９・２９を備えてなるクサビ機構２７により、可動ロッド１５の進出動作を伝達軸２９・２９の外側への対称的な押出し動作に変換し、キャリパレバー６・６の間隔を拡大させるように駆動してブレーキパッドの制動を行うようにしている。また、ブレーキチャンバ１４’の動作力は、前記クサビ機構２７によって増力された上で、キャリパレバー６・６に伝達されるように構成されている。
【００５７】
従って、第１実施形態と同様に、前記キャリパレバー６・６の端部（伝達軸２９に枢結されている端部）を増力後の力で強力に旋回駆動できるので、大きな制動力を得ることができる。また、可動ロッド１５の配設位置及び配設向きの自由度を向上させることができる。従って、コンパクトで制動性能に優れるディスクブレーキ装置１を提供することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、伝達軸２９がキャリパレバー６・６の間隔を拡大する方向にクサビ機構２７を介して押動されることで、車輪Ｄに制動力を付与するように構成している。従って、構成が簡素なディスクブレーキ装置１を提供でき、製造コストの低減を図れる。
【００５９】
また、本実施形態でも２つのキャリパレバー６の間にブレーキチャンバ１４’が設置されているので、ディスクブレーキ装置１のコンパクトな構成を実現できる。更には、前記ブレーキチャンバ１４’に、歯車４０やレバー３６等からなる隙間調整機構が設けられているので、自動隙間調整機能付きで且つコンパクトなディスクブレーキ装置１を提供できる。
【００６０】
〔第４実施形態〕
図８に示す第４実施形態のディスクブレーキ装置１では、第１実施形態の伸縮軸１０を設ける代わりに、カム機構４３が設けられている。このカム機構４３は、上下方向に配置したカム軸４４に板カム（カム体）４５を固着し、当該板カム４５を挟むように従動軸（伝動軸）４６・４６を配置した構成となっている。
【００６１】
それぞれの従動軸４６・４６は、図示しないガイド手段によって、軸方向摺動自在に取り付けられている。２本の従動軸４６・４６は同軸上に配置され、その外端側はそれぞれのキャリパレバー６の端部に枢結される一方、内端側には平坦な当接面４７を形成している。それぞれの従動軸４６の当接面４７同士は、前記板カム４５を挟むように相互に対向して配置されている。前記板カム４５は略菱形に形成されており、回転することによって、両側の当接面４７・４７を対称的に外側へ押動できるように構成されている。
【００６２】
前記カム軸４４の外周面にはスプラインが刻設され、このスプライン上に回転伝達アーム１６が支持される。そして、この回転伝達アーム１６には、その軸線を水平（車軸と平行）に向けて配置された、ブレーキチャンバ１４の可動ロッド１５の先端が枢結されている。
【００６３】
なお、前記回転伝達アーム１６は、その配設向き、及び、前記可動ロッド１５に連結されるアーム部の長さ及び向きが異なるほかは、前述の第１実施形態と同様のものに構成されているので、詳細な説明を省略する。なお、本実施形態では、回転伝達アーム１６の基部の内部の隙間調整ギア１８（図３を参照）は、前記カム軸４４の外周面にスプライン係合している。
【００６４】
この第４実施形態では、図８に示すようにブレーキチャンバ１４はキャリパレバー６・６と立体的に交差するように配置されており、可動ロッド１５の進出動作は回転伝達アーム１６によりカム軸４４の回転動作に変換され、この回転動作は、前記板カム４５によって、従動軸４６・４６の外側への対称的な押出し動作に変換される。この結果、キャリパレバー６・６は相互の間隔を拡大させるように駆動されて、ブレーキパッドの制動が行われる。
【００６５】
力の作用の観点で言えば、可動ロッド１５の進出力は回転伝達アーム１６により回転力に変換されてカム軸４４を回転させ、また、上記回転力は板カム４５によって、従動軸４６・４６を介してキャリパレバー６・６の間隔を拡大させる力に変換される。しかも、アーム部を長く構成した回転伝達アーム１６や、前記カム板１９によって、可動ロッド１５の進出力は増力されてキャリパレバー６・６に伝達される。従って、第１実施形態および第２実施形態と同様に、コンパクトで制動性能に優れたディスクブレーキ装置１を提供できる。
【００６６】
また本実施形態では、従動軸４６・４６は、キャリパレバー６・６の間隔を拡大させる方向にカム機構４３によって押動され、これにより車輪Ｄに制動力を付与するように構成している。従って、ディスクブレーキ装置１の簡素な構成が実現されている。
【００６７】
また、２つのキャリパレバー６・６の間にブレーキチャンバ１４が配置されている点、増力変換機構を構成する回転伝達アーム１６に隙間調整機構が設けられている点も、前記第１実施形態の特徴と同様である。
【００６８】
〔変更態様〕
以上に本発明の好適な複数の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
【００６９】
（１）上記の実施形態では、キャリパレバー６の一端同士の間隔を拡大する方向（拡開方向）に駆動することで、その他端に取り付けられるブレーキヘッド７に設けられたブレーキパッドに車輪Ｄを挟圧させることとしているが、これに限定されない。即ち、前記ブレーキチャンバ１４，１４’の可動ロッド１５の進出動作（又は退避動作）が、キャリパレバー６・６同士の間隔を縮小する方向に変換されてキャリパレバー６・６に伝達されても良い。この場合、例えば第１実施形態では、伸縮軸１０に構成されているネジ機構のネジの方向を逆に構成するとともに、伸縮軸１０と支点ピン５の位置を交換すれば良い。
【００７０】
（２）また、前記ブレーキチャンバ１４は、圧縮空気を供給すると可動ロッド１５が進出方向に駆動されるように構成したが、退避方向に駆動されるように構成しても良い。この場合、例えば第１実施形態では、伸縮軸１０に構成されているネジ機構のネジの方向を単に逆に構成すれば良い。また、単動式でなく復動式に構成しても勿論差し支えない。
【００７１】
（３）上記の実施形態ではブレーキヘッド７に設けたブレーキパッドは車輪Ｄに接触して制動するように構成したが、車輪とは別に設けたディスクを挟圧して制動する構成であっても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１ ディスクブレーキ装置
６・６ キャリパレバー
７・７ ブレーキヘッド
１０ 伸縮軸
１１ 回転入力軸
１２・１２ ネジ孔
１３・１３ ネジ体（伝動軸）
１４ ブレーキチャンバ（アクチュエータ）
１５ 可動ロッド
１６ 回転伝達アーム
１７ ウォームギア
１８ 隙間調整ギア
２１ 隙間調整棒
２７ クサビ機構
２８ ハウジング
２９・２９ 伝達軸
３０・３０ ローラ
３１ クサビ体
３３ フランジ
３６ レバー
３７ 動作杆
３８ 爪部
４０ 歯車
４１ ネジ孔
４２ ネジ棒
４３ カム機構
Ｄ 車輪（ディスク）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に用いられるディスクブレーキ装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のディスクブレーキ装置としては、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１のディスクブレーキ装置は、２つのブレーキテコ（キャリパレバー）の端部に設けたシリンダを作動させることにより、ブレーキテコの中間部に設けられたテコピンを支点として、ブレーキテコの他方の端部に設けたライニング（ブレーキパッド）を両側から挟圧してブレーキを作用させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２０１６７２号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなディスクブレーキ装置においては、近年、鉄道車両の高速化、制動距離の短縮等の観点から、益々強い制動力の付与とコンパクト化が求められている。
【０００５】
この点、上記特許文献１の構成において大きなブレーキ力を実現するためには、上記のシリンダを大きくして推力を増大させるか、ブレーキテコのテコ比を増加させる必要がある。しかしながら、大型のシリンダを採用するにせよ、ブレーキテコのテコ比を増大させるにせよ、ブレーキ装置自体の大型化が避けられず、鉄道台車の狭い空間に設置し得るコンパクト性が失われてしまう。特に車軸にモータが設けられている動力車においては、設置スペースの制限が厳しいため従来の構成では対応できない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、装置自体のコンパクト性の維持ないし向上と、ブレーキ性能の増大を高いレベルで両立し得る鉄道車両用ディスクブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００８】
◆本発明の観点によれば、以下のように構成する、鉄道車両用ディスクブレーキ装置が提供される。ディスクを挟圧するブレーキパッドがそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバーと、進出方向又は退避方向の少なくとも何れか一方へ駆動される可動ロッドを備えるアクチュエータと、前記２つのキャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に前記可動ロッドの動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構と、を備える。なお、本明細書で「増力」とは、小さい力を与えて大きな力を得ることをいう。
【０００９】
これにより、アクチュエータの可動ロッドの軸線方向の進出動作を、増力変換機構によって増力し、キャリパレバーを、その間隔を拡大又は縮小する方向に強力に駆動することができる。この結果、キャリパレバーの部分に構成されるテコ機構のテコ比を増加させることなく、また、高出力の大型アクチュエータを用いることなく、大きな制動力を得ることができる。また、可動ロッドの動作方向を増力変換機構によって変換させた上でキャリパレバーへ伝達できるので、アクチュエータの配設位置及び配設向きの自由度を向上でき、コンパクトで制動性能に優れるディスクブレーキ装置を提供することができる。
【００１０】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記増力変換機構は、前記キャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に押動又は張引される伝動軸を含んで構成されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、簡素な構成のディスクブレーキ装置を提供することができる。
【００１２】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記増力変換機構はネジ機構、クサビ機構、又はカム機構を含んで構成されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、ディスクブレーキ装置を簡素な構成とすることができ、製造コストを低減することができる。
【００１４】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータは、前記２つのキャリパレバーに挟まれた位置に配置されていることが好ましい。
【００１５】
これにより、ディスクブレーキ装置のコンパクト性を一層向上でき、鉄道台車に各種装置が多数取り付けられる鉄道車両においても、それらの装置と干渉させずに容易に配置することができる。
【００１６】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータは水平に対して傾斜するように配置されていることが好ましい。
【００１７】
これにより、コンパクトなスペースにアクチュエータを設置できるので、ディスクブレーキ装置の更なるコンパクト化に寄与できる。また、可動ロッドの斜め方向の動作を、増力変換機構によって適切にキャリパレバーの動作に変換することができる。
【００１８】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータ又は前記増力変換機構に隙間調整機構が設けられていることが好ましい。
【００１９】
これにより、ブレーキパッド部分の隙間を自動調整できる高機能なディスクブレーキ装置のコンパクトな構成を提供できる。
【００２０】
◆前記の鉄道車両用ディスクブレーキ装置においては、前記アクチュエータは空圧式のアクチュエータに構成されていることが好ましい。
【００２１】
即ち、油圧を使ったアクチュエータでは、ブレーキの摩擦熱により油内に発生した気泡がブレーキ力に悪影響を与えるため、熱源であるブレーキパッドからアクチュエータを十分に離す必要があり、ディスクブレーキ装置の小型化に限界がある。一方、空圧式のアクチュエータに構成されていれば、ブレーキの摩擦熱による悪影響はなく、更なるコンパクト化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキ装置の全体側面図。
【図２】キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【図３】キャリパレバーの駆動伝達構成及び隙間調整機構を示す、側面側からみた一部断面拡大図。
【図４】カム板の形状を示す、図３における矢視Ａ方向から見た図。
【図５】第２実施形態のディスクブレーキ装置において、キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【図６】第３実施形態のディスクブレーキ装置において、キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【図７】第３実施形態において、ブレーキチャンバに設けられた隙間調整機構を示す平面断面拡大図。
【図８】第４実施形態のディスクブレーキ装置において、キャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキ装置の全体側面図、図２はキャリパレバーの駆動伝達構成を示す要部平面図である。図３は、キャリパレバーの駆動伝達構成及び隙間調整機構を示す、側面側からみた一部断面拡大図である。図４は、隙間調整のためのカム板の形状を示す、図３における矢視Ａ方向から見た図である。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１には第１実施形態のディスクブレーキ装置１の全体側面図が示され、このディスクブレーキ装置１は、図略の鉄道台車に固定されるブラケット２の下部に枢支ピン３を水平に支持するとともに、この枢支ピン３まわりに基体４を左右揺動可能に吊設している。図２の要部平面図に示されるように、前記基体４には左右一対の支点ピン５・５が垂直に支持されるとともに、この支点ピン５・５まわりに揺動旋回可能となるように、キャリパレバー６・６がそれぞれ支持されている。
【００２５】
図１に示すように、一対のキャリパレバー６・６のそれぞれは、中途部を基体４に支持されるとともに、その一端にブレーキパッドを取り付けるためのブレーキヘッド７を備えている。なお、図１に示すように、この中途部はキャリパレバー６・６の中間部より、ブレーキヘッド７からやや離れた位置に配置されているが、中間部であっても良い。これらブレーキヘッド７・７は、鉄道台車に軸支される車輪（ディスク）Ｄを両側から挟圧可能に構成されている。
【００２６】
それぞれのブレーキヘッド７は、キャリパレバー６の一端に取り付けられた旋回軸８まわりに旋回可能とされる。また、一対のブレーキヘッド７・７の下部同士は、リンク部材等からなる平行保持機構９を介して連結されており、基体４やそれに支持されるキャリパレバー６・６が左右に揺れたとしても、ブレーキヘッド７・７同士の平行度を保つように、またブレーキ作動時に車輪（ディスク）Ｄに対してブレーキヘッド７・７が同じように押圧するように構成されている。
【００２７】
また、前記一対のキャリパレバー６・６は、そのブレーキヘッド７と反対側の端部同士が、伸縮軸１０を介して連結されている。この伸縮軸１０は図２等に示すように、適宜の長さの回転入力軸１１と、この回転入力軸１１の両端にそれぞれ設けたネジ孔１２・１２に螺合されるネジ体（伝動軸）１３・１３と、を備えている。このネジ体１３・１３は回転入力軸１１と同心して配置されている。言い換えれば、このネジ体１３・１３は、キャリパレバー６の間隔を拡大又は縮小させる方向（車輪Ｄの軸線方向、キャリパレバー６・６同士やブレーキヘッド７・７同士が対向する方向、支点ピン５・５と垂直な方向）に、その長手方向を沿わせる向きに配置されている。また、ネジ体１３・１３の端部は、前記キャリパレバー６・６の端部に枢結されている。
【００２８】
回転入力軸１１の両端に開口されるネジ孔１２・１２は互いに逆ネジとなるように構成されており、それに螺合されるネジ体１３・１３も同様である。この結果、回転入力軸１１を回転させると、ネジ体１３・１３が回転入力軸１１に対して螺進／螺退し、伸縮軸１０の伸縮動作によってキャリパレバー６・６を支点ピン５・５まわりに旋回させることができる。このようにネジ機構による増力変換機構であるため、高倍率の増力変換機構をコンパクトに構成することができ、装置全体のコンパクト化に寄与できる。なお、前記回転入力軸１１の長手方向中央部の外周面には、スプラインが刻設される。
【００２９】
図１に示すように、前記基体４は下方が蓋で閉じられている中空形状となっており、この内部空間であって、回転入力軸１１と支持ピン５・５の間の空間には、アクチュエータとしてのブレーキチャンバ１４が設置される。ブレーキチャンバ１４は空圧式のアクチュエータとされており、斜め下方に進退可能な可動ロッド１５を備えている。ブレーキチャンバ１４は、その軸線を水平から傾斜させた状態で、基体４に固定されている。
【００３０】
図１や図３等に示すように、前記伸縮軸１０の回転入力軸１１には、前記ブレーキチャンバ１４の作動を当該回転入力軸１１に伝達するための回転伝達アーム１６が支持されている。この回転伝達アーム１６の先端には前記可動ロッド１５の先端が枢結されている。図３に示すように、回転伝達アーム１６の基部は中空状に構成されており、その内部には、回転自在に軸支されたウォームギア１７と、このウォームギア１７に噛合するようにその外周の一部に歯を形成した隙間調整ギア１８が配置されている。この隙間調整ギア１８の軸孔の内周面にはスプラインが刻設されているとともに、当該隙間調整ギア１８が、前記回転入力軸１１の外周面に刻設したスプラインに対し、軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に連結されている。
【００３１】
また、前記ウォームギア１７のギア軸は、回転伝達アーム１６の基部の内部空間から外部へ突出しており、この突出部分にはカム板１９が固着されている。図３の矢視Ａ方向から見た図としての図４に示すように、このカム板１９の外縁には欠切部２０が形成されている。この欠切部２０には、基体４に固設された隙間調整棒２１の一端が挿通されている。
【００３２】
以上の構成で、前記ブレーキチャンバ１４に圧縮空気を供給すると、図３の矢印で示すように、進出方向に駆動される可動ロッド１５が回転伝達アーム１６のアーム部を押動するので、回転伝達アーム１６の基部に配置された隙間調整ギア１８が（ウォームギア１７に係合した状態を維持しつつ）回転伝達アーム１６と一体的に回転し、この隙間調整ギア１８に係合している回転入力軸１１が回転する結果、図２の矢印で示すように伸縮軸１０が伸張することとなる。
【００３３】
換言すれば、可動ロッド１５の進出動作は、回転伝達アーム１６によって回転入力軸１１の回転動作に変換され、更に、前記ネジ孔１２とネジ体１３とで構成されるネジ機構によって、回転入力軸１１の回転動作がネジ体１３・１３の外方への押出し動作に変換される。こうして、キャリパレバー６・６は、ネジ体１３に連結されている部分同士の間隔を増大させるように図２の矢印で示す向きに対称的に旋回駆動され、ブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドが車輪Ｄに接触して適宜の制動力を発生させる。
【００３４】
なお、前記キャリパレバー６においては、ネジ体１３への連結部分を力点、支点ピン５の部分を支点、ブレーキヘッド７への連結部分を作用点とするテコ機構が構成されており、ネジ機構による増力変換機構とテコ作用を利用して強い制動を車輪Ｄへ付与できるようになっている。
【００３５】
一方、使用に伴って前記ブレーキパッドが摩耗すると、ブレーキ作動時の可動ロッド１５のストロークが大きくなり、また、回転伝達アーム１６の回転ストロークも徐々に大きくなる。この点、本実施形態では、回転伝達アーム１６の回転ストロークが所定の値を上回ると、そのストローク端部において前記隙間調整棒２１が、前記カム板１９（図４）の欠切部２０の端部に接触して押動するので、前記ウォームギア１７がカム板１９とともに回転し、前記隙間調整ギア１８が回転伝達アーム１６に対して回転することとなる。この結果、ブレーキパッドの摩耗に伴う隙間調整が自動的に行われ、ブレーキ作動前の車輪（ディスク）Ｄとブレーキパッドとの間の隙間量が良好となるように常に維持される。隙間量がほぼ一定に保たれる結果、ブレーキ作動時間をほぼ一定に保つことが自動的に行えるようになるとともに、このように構成することで、自動隙間調整に係る機構をコンパクトにでき、装置全体のコンパクト化に寄与できる。
【００３６】
以上に示すように第１実施形態のディスクブレーキ装置１は、ディスクとしての車輪Ｄを挟圧するブレーキパッドが取り付けられたブレーキヘッド７・７がそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバー６・６と、進出方向へ駆動される可動ロッド１５を備えるブレーキチャンバ１４と、前記２つのキャリパレバー６・６の間隔を拡大する方向に前記可動ロッド１５の動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構と、を備える。
【００３７】
即ち、本実施形態では、回転伝達アーム１６と伸縮軸１０の組み合わせにより、可動ロッド１５の進出動作が伸縮軸１０の伸張動作（言い換えれば、ネジ体１３・１３の外側への押出し動作）に変換され、これによりキャリパレバー６・６は、その伸縮軸１０への連結部分同士の間隔を拡大させるように駆動され、ブレーキパッドの制動を行うようにしている。しかも、ブレーキチャンバ１４が発生させる動作力は、前記回転伝達アーム１６や、伸縮軸１０の部分に構成されているネジ機構によって増力された上で、キャリパレバー６・６に伝達されるように構成されている。
【００３８】
従って、前記キャリパレバー６・６の端部（伸縮軸１０に連結されている端部）を増力後の力で強力に旋回駆動できるので、キャリパレバー６の部分に構成されるテコ機構のテコ比を増加させることなく、また、大型のブレーキチャンバ１４を用いることなく、大きな制動力を得ることができる。また、可動ロッド１５の動作方向を増力変換機構によって変換した上でキャリパレバー６へ伝達できるので、ブレーキチャンバ１４の配設位置及び配設向きの自由度が向上する。従って、従来と同等の制動性能をコンパクトなブレーキチャンバ１４で実現することができる。言い換えれば、コンパクトで制動性能に優れるディスクブレーキ装置１を提供することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、前記伸縮軸１０は、キャリパレバー６・６の間隔を拡大する方向に押動されるネジ体１３・１３を含んで構成されるとともに、上記のネジ機構によって増力及び動作の変換を行うように構成されている。従って、簡素なディスクブレーキ装置１の構成を実現できる。
【００４０】
また、本実施形態においては図１に示すように、前記ブレーキチャンバ１４は、前記２つのキャリパレバー６・６に挟まれた位置（キャリパレバー６・６の間の位置）に配置されている。従って、ディスクブレーキ装置１のコンパクト性が一層向上するので、車輪Ｄの周囲に各種装置が多数取り付けられる鉄道車両に好適である。
【００４１】
また、本実施形態では、ブレーキチャンバ１４は水平に対して傾斜するように配置されている。これにより、コンパクトなスペースにブレーキチャンバ１４を設置できるので、ディスクブレーキ装置１の更なるコンパクト化に寄与できる。また、可動ロッド１５の斜め方向の動作も、回転伝達アーム１６や伸縮軸１０によって適切にキャリパレバー６の旋回動作に変換することができる。
【００４２】
また、本実施形態のディスクブレーキ装置１では、前記増力変換機構を構成する部材である回転伝達アーム１６に、カム板１９、欠切部２０、ウォームギア１７、隙間調整ギア１８等からなる隙間調整機構が設けられている。従って、ディスク（車輪）Ｄとブレーキパッドとの隙間を自動調整できる高機能なディスクブレーキ装置１のコンパクトな構成を提供できる。
【００４３】
〔第２実施形態〕
第２実施形態のディスクブレーキ装置１は、図５に示すとおり、伸縮軸１０’を片ネジ式に構成したものである。なお、この第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成部材については、同じ符号を付して説明を省略する。これは後述の第３実施形態以降でも同様である。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態の伸縮軸１０’では、回転入力軸１１’の一端のみに前述と同じくネジ孔１２を形成してネジ体（伝動軸）１３を螺合する一方、回転入力軸１１’の他端には軸孔２５を凹設して、この軸孔２５に支軸（伝動軸）２２が相対回転自在に連結される。この支軸２２は、前記軸孔２５に対し回転自在に嵌合される軸部２４と、前記回転入力軸１１’の端面に当接する鍔部２３と、を一体的に備えている。
【００４５】
前記支軸２２は、その回転入力軸１１’と連結される側と反対側の端部を、一側のキャリパレバー６に対し枢結している。回転入力軸１１’に螺合される前記ネジ体１３の頭部は、前記第１実施形態と同様に、他側のキャリパレバー６に枢結している。
【００４６】
また、本実施形態の増力変換機構の伸縮軸１０’は片ネジ式であるため、ネジのあるほうのキャリパレバー６がより揺動しやすく、その結果、両キャリパレバー６・６が同じように揺動せず、両方のブレーキパッドが同じようにディスク（車輪）Ｄに押圧するタイミングがずれてしまう可能性がある。これを防止するため、両キャリパレバー６・６の間には、キャリパレバー６・６の間の間隔を縮小させるように付勢する付勢バネ２６が介設されている。他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。
【００４７】
この第２実施形態の構成でも、ブレーキチャンバ１４の作動により回転伝達アーム１６を介して回転入力軸１１’が回転され、これによりネジ体１３が螺進することで、ネジ体１３及び支軸２２がキャリパレバー６・６の間隔を拡大させる方向に押動され、キャリパレバー６先端のブレーキヘッド７に取り付けられたブレーキパッドにより車輪Ｄに制動力を付与することができる。
【００４８】
〔第３実施形態〕
図６に示す第３実施形態のディスクブレーキ装置１では、第１実施形態の伸縮軸１０や回転伝達アーム１６を設ける代わりに、増力変換機構としてクサビ機構２７が設けられている。このクサビ機構２７について以下詳細に説明すると、前記基体４には中空状のハウジング２８が固定されており、このハウジング２８の両側壁に伝達軸（伝動軸）２９・２９がそれぞれ軸方向に摺動自在となるように支持されている。２本の伝達軸２９・２９は互いに突き合うように同軸上に配置され、その外端側はそれぞれのキャリパレバー６の端部に枢結される一方、内端側にはローラ３０を支持している。
【００４９】
また、このハウジング２８にはブレーキチャンバ１４’のチャンバ部３２が固定されており、その可動ロッド１５はハウジング２８内部に突出されて、その先端にブロック状のクサビ体３１が取り付けられている。このクサビ体３１は、前記２本の伝達軸２９・２９の間の位置に配置されるとともに、前記ローラ３０・３０に接触する傾斜面を備えている。なお、本実施形態ではブレーキチャンバ１４’は水平に配置されている。
【００５０】
本実施形態ではブレーキチャンバ１４’は隙間調整機構を内蔵したものに構成されており、その詳細な構成を図７を参照して説明すると、ブレーキチャンバ１４’のチャンバ部３２には前記可動ロッド１５が軸方向摺動自在かつ回転自在に支持されるとともに、この可動ロッド１５の端部にはフランジ３３が形成されている。このフランジ３３とチャンバ部３２内壁との間には可撓性のダイアフラム３４が介在され、このダイアフラム３４によって、チャンバ部３２の内部空間は２つの空間に区画される。また、前記ダイアフラム３４と反対側においては、フランジ３３とチャンバ部３２内壁との間に戻しバネ３５が介設されている。
【００５１】
また、前記チャンバ部３２の内部にはレバー３６が枢支されており、このレバー３６は動作杆３７及び爪部３８を備えている。更に、レバー３６の通常時の姿勢を規定する付勢バネ３９が設置されている。
【００５２】
また、前記可動ロッド１５の軸部の外周面には図示しないスプラインが形成されており、このスプラインを介して、歯車４０が可動ロッド１５に対して相対回転不能かつ軸方向摺動自在に設けられる。そして、この歯車４０の外周に形成される歯部に対して、前記レバー３６が備える爪部３８が係脱可能になっている。
【００５３】
更に、前記可動ロッド１５の先端部にはネジ孔４１が形成されるとともに、このネジ孔４１にネジ棒４２が螺合される。そして、このネジ棒４２の先端に前記クサビ体３１が固着されている。
【００５４】
以上の構成で、通常時においては、ブレーキチャンバ１４’のチャンバ部３２に圧縮空気を供給すると、ダイアフラム３４が戻しバネ３５に抗してフランジ３３を介して可動ロッド１５を先端側に押動するので、クサビ体３１がローラ３０・３０の間に食い込むように移動して伝達軸２９・２９を外側へ押し出し、キャリパレバー６・６の間隔が拡大する。この結果、ブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドが車輪Ｄを挟圧し、適宜の制動力が付与される。なお、チャンバ部３２から圧縮空気を排出すると、可動ロッド１５は戻しバネ３５によって戻され、キャリパレバー６・６は付勢バネ２６（図６）によって制動解除位置まで戻される。
【００５５】
一方、ブレーキパッドが摩耗し、可動ロッド１５のストロークが所定の値を上回ると、可動ロッド１５の進出ストローク端部において、歯車４０（図７）の歯部にレバー３６の有する爪部３８が係合するとともに、そのレバー３６は、動作杆３７が前記フランジ３３によって押動されることで、付勢バネ３９に抗して傾動する。すると、レバー３６の爪部３８が歯車４０の歯部を押すために歯車４０は回転し、これにスプライン係合する可動ロッド１５も一体的に回転するので、この可動ロッド１５に螺合しているネジ棒４２が先端側へ螺進することになる。チャンバ部３２から圧縮空気が排出され、可動ロッド１５が戻しバネ３５によって戻されると、爪部３８と歯車４０との係合が解除されるとともに、レバー３６は付勢バネ３９によって元の姿勢に戻る。この結果、ブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドの摩耗に伴う隙間調整が自動的に行われ、ブレーキ作動前の車輪Ｄとブレーキヘッド７・７に取り付けられたブレーキパッドとの間の隙間量が良好となるように常に維持される。
【００５６】
以上に示すように、本実施形態のディスクブレーキ装置１は、クサビ体３１やローラ３０・３０や伝達軸２９・２９を備えてなるクサビ機構２７により、可動ロッド１５の進出動作を伝達軸２９・２９の外側への対称的な押出し動作に変換し、キャリパレバー６・６の間隔を拡大させるように駆動してブレーキパッドの制動を行うようにしている。また、ブレーキチャンバ１４’の動作力は、前記クサビ機構２７によって増力された上で、キャリパレバー６・６に伝達されるように構成されている。
【００５７】
従って、第１実施形態と同様に、前記キャリパレバー６・６の端部（伝達軸２９に枢結されている端部）を増力後の力で強力に旋回駆動できるので、大きな制動力を得ることができる。また、可動ロッド１５の配設位置及び配設向きの自由度を向上させることができる。従って、コンパクトで制動性能に優れるディスクブレーキ装置１を提供することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、伝達軸２９がキャリパレバー６・６の間隔を拡大する方向にクサビ機構２７を介して押動されることで、車輪Ｄに制動力を付与するように構成している。従って、構成が簡素なディスクブレーキ装置１を提供でき、製造コストの低減を図れる。
【００５９】
また、本実施形態でも２つのキャリパレバー６の間にブレーキチャンバ１４’が設置されているので、ディスクブレーキ装置１のコンパクトな構成を実現できる。更には、前記ブレーキチャンバ１４’に、歯車４０やレバー３６等からなる隙間調整機構が設けられているので、自動隙間調整機能付きで且つコンパクトなディスクブレーキ装置１を提供できる。
【００６０】
〔第４実施形態〕
図８に示す第４実施形態のディスクブレーキ装置１では、第１実施形態の伸縮軸１０を設ける代わりに、カム機構４３が設けられている。このカム機構４３は、上下方向に配置したカム軸４４に板カム（カム体）４５を固着し、当該板カム４５を挟むように従動軸（伝動軸）４６・４６を配置した構成となっている。
【００６１】
それぞれの従動軸４６・４６は、図示しないガイド手段によって、軸方向摺動自在に取り付けられている。２本の従動軸４６・４６は同軸上に配置され、その外端側はそれぞれのキャリパレバー６の端部に枢結される一方、内端側には平坦な当接面４７を形成している。それぞれの従動軸４６の当接面４７同士は、前記板カム４５を挟むように相互に対向して配置されている。前記板カム４５は略菱形に形成されており、回転することによって、両側の当接面４７・４７を対称的に外側へ押動できるように構成されている。
【００６２】
前記カム軸４４の外周面にはスプラインが刻設され、このスプライン上に回転伝達アーム１６が支持される。そして、この回転伝達アーム１６には、その軸線を水平（車軸と平行）に向けて配置された、ブレーキチャンバ１４の可動ロッド１５の先端が枢結されている。
【００６３】
なお、前記回転伝達アーム１６は、その配設向き、及び、前記可動ロッド１５に連結されるアーム部の長さ及び向きが異なるほかは、前述の第１実施形態と同様のものに構成されているので、詳細な説明を省略する。なお、本実施形態では、回転伝達アーム１６の基部の内部の隙間調整ギア１８（図３を参照）は、前記カム軸４４の外周面にスプライン係合している。
【００６４】
この第４実施形態では、図８に示すようにブレーキチャンバ１４はキャリパレバー６・６と立体的に交差するように配置されており、可動ロッド１５の進出動作は回転伝達アーム１６によりカム軸４４の回転動作に変換され、この回転動作は、前記板カム４５によって、従動軸４６・４６の外側への対称的な押出し動作に変換される。この結果、キャリパレバー６・６は相互の間隔を拡大させるように駆動されて、ブレーキパッドの制動が行われる。
【００６５】
力の作用の観点で言えば、可動ロッド１５の進出力は回転伝達アーム１６により回転力に変換されてカム軸４４を回転させ、また、上記回転力は板カム４５によって、従動軸４６・４６を介してキャリパレバー６・６の間隔を拡大させる力に変換される。しかも、アーム部を長く構成した回転伝達アーム１６や、前記カム板１９によって、可動ロッド１５の進出力は増力されてキャリパレバー６・６に伝達される。従って、第１実施形態および第２実施形態と同様に、コンパクトで制動性能に優れたディスクブレーキ装置１を提供できる。
【００６６】
また本実施形態では、従動軸４６・４６は、キャリパレバー６・６の間隔を拡大させる方向にカム機構４３によって押動され、これにより車輪Ｄに制動力を付与するように構成している。従って、ディスクブレーキ装置１の簡素な構成が実現されている。
【００６７】
また、２つのキャリパレバー６・６の間にブレーキチャンバ１４が配置されている点、増力変換機構を構成する回転伝達アーム１６に隙間調整機構が設けられている点も、前記第１実施形態の特徴と同様である。
【００６８】
〔変更態様〕
以上に本発明の好適な複数の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
【００６９】
（１）上記の実施形態では、キャリパレバー６の一端同士の間隔を拡大する方向（拡開方向）に駆動することで、その他端に取り付けられるブレーキヘッド７に設けられたブレーキパッドに車輪Ｄを挟圧させることとしているが、これに限定されない。即ち、前記ブレーキチャンバ１４，１４’の可動ロッド１５の進出動作（又は退避動作）が、キャリパレバー６・６同士の間隔を縮小する方向に変換されてキャリパレバー６・６に伝達されても良い。この場合、例えば第１実施形態では、伸縮軸１０に構成されているネジ機構のネジの方向を逆に構成するとともに、伸縮軸１０と支点ピン５の位置を交換すれば良い。
【００７０】
（２）また、前記ブレーキチャンバ１４は、圧縮空気を供給すると可動ロッド１５が進出方向に駆動されるように構成したが、退避方向に駆動されるように構成しても良い。この場合、例えば第１実施形態では、伸縮軸１０に構成されているネジ機構のネジの方向を単に逆に構成すれば良い。また、単動式でなく復動式に構成しても勿論差し支えない。
【００７１】
（３）上記の実施形態ではブレーキヘッド７に設けたブレーキパッドは車輪Ｄに接触して制動するように構成したが、車輪とは別に設けたディスクを挟圧して制動する構成であっても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１ ディスクブレーキ装置
６・６ キャリパレバー
７・７ ブレーキヘッド
１０ 伸縮軸
１１ 回転入力軸
１２・１２ ネジ孔
１３・１３ ネジ体（伝動軸）
１４ ブレーキチャンバ（アクチュエータ）
１５ 可動ロッド
１６ 回転伝達アーム
１７ ウォームギア
１８ 隙間調整ギア
２１ 隙間調整棒
２７ クサビ機構
２８ ハウジング
２９・２９ 伝達軸
３０・３０ ローラ
３１ クサビ体
３３ フランジ
３６ レバー
３７ 動作杆
３８ 爪部
４０ 歯車
４１ ネジ孔
４２ ネジ棒
４３ カム機構
Ｄ 車輪（ディスク）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクを挟圧するブレーキパッドがそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバーと、
進出方向又は退避方向の少なくとも何れか一方へ駆動される可動ロッドを備えるアクチュエータと、
前記２つのキャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に前記可動ロッドの動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構と、
を備え、
前記アクチュエータは、前記２つのキャリパレバーに挟まれた位置に配置され、
前記増力変換機構は、
前記キャリパレバーに枢結された２本の伝達軸と、
前記２本の伝達軸の内端側において当該伝達軸に支持されたローラと、
前記２本の伝達軸の間の位置に配置され、前記ローラに接触する傾斜面を備えたクサビ体と、
を備えたクサビ機構を含んで構成されていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記クサビ機構は、前記２本の伝達軸を支持するとともに前記クサビ体を収納する中空状のハウジングをさらに備えていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記ハウジングに前記アクチュエータが固定されていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記アクチュエータ又は前記増力変換機構に隙間調整機構が設けられていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記隙間調整機構は、前記可動ロッドにそれぞれ設けられた、ネジ孔と、当該ネジ孔に螺合されたネジ棒と、を備え、
前記可動ロッドのストロークが所定の値を上回ると、前記ネジ棒が前記ネジ孔に対して螺進または螺退することで、当該可動ロッドに対して前記クサビ体が移動することを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記隙間調整機構は、
前記可動ロッドに形成されたフランジと、
前記可動ロッドに対して相対回転不能に設けられた歯車と、
前記フランジに接触可能な動作杆、および、前記歯車の歯部に系合可能な爪部、を備えたレバーと、
を備え、
前記可動ロッドのストロークが所定の値を上回ると、前記歯車の歯部に前記爪部が係合するとともに前記フランジに前記動作杆が押動されることで当該爪部が当該歯車を回転させ、当該歯車の回転と一体的に当該可動ロッドが回転し、当該可動ロッドの回転により前記ネジ棒が前記ネジ孔に対して螺進または螺退することで、当該可動ロッドに対して前記クサビ体が移動することを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記アクチュエータは空圧式のアクチュエータに構成されていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項１】
ディスクを挟圧するブレーキパッドがそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバーと、
進出方向又は退避方向の少なくとも何れか一方へ駆動される可動ロッドを備えるアクチュエータと、
前記２つのキャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に前記可動ロッドの動作を変換するとともに、その力を増加する増力変換機構と、
を備え、
前記アクチュエータは、前記２つのキャリパレバーに挟まれた位置に配置され、
前記増力変換機構は、
前記キャリパレバーに枢結された２本の伝達軸と、
前記２本の伝達軸の内端側において当該伝達軸に支持されたローラと、
前記２本の伝達軸の間の位置に配置され、前記ローラに接触する傾斜面を備えたクサビ体と、
を備えたクサビ機構を含んで構成されていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記クサビ機構は、前記２本の伝達軸を支持するとともに前記クサビ体を収納する中空状のハウジングをさらに備えていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記ハウジングに前記アクチュエータが固定されていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記アクチュエータ又は前記増力変換機構に隙間調整機構が設けられていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記隙間調整機構は、前記可動ロッドにそれぞれ設けられた、ネジ孔と、当該ネジ孔に螺合されたネジ棒と、を備え、
前記可動ロッドのストロークが所定の値を上回ると、前記ネジ棒が前記ネジ孔に対して螺進または螺退することで、当該可動ロッドに対して前記クサビ体が移動することを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記隙間調整機構は、
前記可動ロッドに形成されたフランジと、
前記可動ロッドに対して相対回転不能に設けられた歯車と、
前記フランジに接触可能な動作杆、および、前記歯車の歯部に系合可能な爪部、を備えたレバーと、
を備え、
前記可動ロッドのストロークが所定の値を上回ると、前記歯車の歯部に前記爪部が係合するとともに前記フランジに前記動作杆が押動されることで当該爪部が当該歯車を回転させ、当該歯車の回転と一体的に当該可動ロッドが回転し、当該可動ロッドの回転により前記ネジ棒が前記ネジ孔に対して螺進または螺退することで、当該可動ロッドに対して前記クサビ体が移動することを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の鉄道車両用ディスクブレーキ装置であって、
前記アクチュエータは空圧式のアクチュエータに構成されていることを特徴とする、鉄道車両用ディスクブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２８０３８６（Ｐ２０１０−２８０３８６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２０３３（Ｐ２０１０−２１２０３３）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【分割の表示】特願２００５−１３６７６９（Ｐ２００５−１３６７６９）の分割
【原出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【分割の表示】特願２００５−１３６７６９（Ｐ２００５−１３６７６９）の分割
【原出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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