キャリパブレーキ装置
【課題】制輪子の偏摩耗を抑えられるキャリパブレーキ装置を提供する。
【解決手段】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、制輪子７を支持するガイドプレート８と、ガイドプレート８を介して制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０と、キャリパ本体１０にガイドプレート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、ガイドプレート８をアンカピン４３に対して回動可能に支持する回動支持機構５０と、を備え、ガイドプレート８が回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、制輪子７の偏摩耗を抑えられる構成とした。
【解決手段】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、制輪子７を支持するガイドプレート８と、ガイドプレート８を介して制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０と、キャリパ本体１０にガイドプレート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、ガイドプレート８をアンカピン４３に対して回動可能に支持する回動支持機構５０と、を備え、ガイドプレート８が回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、制輪子７の偏摩耗を抑えられる構成とした。
【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】
鉄道車両の車体（台車）と車軸との間には、通常、振動吸収用の硬質ゴムが介装され、例えばコーナリングなどで車両に外力が働いたときには、この硬質ゴムが縮むことにより、車体が車輪のディスクに対してわずかに傾くことがある。
【０００３】
また、従来のキャリパブレーキ装置にあっては、制動時に制輪子をディスクに押し付ける制動反力によりキャリパ本体が車輪のディスクから離れるように撓むことがある。また、制動時にディスクが熱変形して傾くことがある。
【０００４】
特許文献１には、制輪子をディスクに押し付ける油圧シリンダとして、作動油圧によってキャリパ本体から突出する基端側ピストンと、この基端側ピストンに球面軸受を介して回動可能に支持される先端側ピストンとを備え、制動時に先端側ピストンが回動して制輪子をディスクの回転面に対して平行に保つことにより、制輪子の偏摩耗を防止するものが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２６７０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来のキャリパブレーキ装置にあっては、制輪子を支持するガイドプレートと、こキャリパ本体にガイドプレートをディスクに対して進退可能に支持するアンカピンとを備え、制輪子の姿勢がガイドプレート及びアンカピンを介して拘束される構成となっていたため、車輪のディスクに傾きが生じたり、キャリパ本体に撓みが生じた場合に、制輪子の摩擦面がディスクの回転面に追従することができず、制輪子の偏摩耗を来す可能性がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、制動時に制輪子の摩擦面がディスクの回転面に追従し、制輪子の偏摩耗を抑えられ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】
【０００７】
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ガイドプレートと、ガイドプレートを介して制輪子をディスクに押付けるアクチュエータと、車体に支持されるキャリパ本体と、このキャリパ本体にガイドプレートをディスクに対して進退可能に支持するアンカピンと、ガイドプレートをアンカピンに対して回動可能に支持する回動支持機構と、を備えるものとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、旋回走行時に生じるディスクの傾斜や、制動時に生じるキャリパ本体の撓みに追従して、ガイドプレートが回動支持機構を介してアンカピンに対して回動することにより、制輪子の摩擦面がディスクの回転面に対して平行に摺接し、制輪子のディスクに対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子の偏摩耗を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を示すキャリパブレーキ装置の平面図である。
【図２】同じくキャリパブレーキ装置の縦断面図である。
【図３】同じくキャリパブレーキ装置の側面図である。
【図４】同じくアンカピン及びガイドプレート等の縦断面図である。
【図５】同じくアンカピン及びガイドプレート等の横断面図である。
【図６】同じく（ａ）はアンカピンの断面図であり、（ｂ）はガイドプレートの上端部を示す断面図であり、（ｃ）はガイドプレートにアンカピンが係合した様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜３は、本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置１の三面図でありる。図３はキャリパブレーキ装置１を車両の右側から見た側面図である。図１は図３の矢印Ｂ方向から見た平面図である。図２は図３のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸が設定され、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する。
【００１２】
図１に示すように、鉄道車両に搭載されるキャリパブレーキ装置１は、左右の制輪子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。
【００１３】
図２において、Ｏは車輪５の回転中心軸であり、Ｈは回転中心軸Ｏに直交する車輪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である。
【００１４】
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。
【００１５】
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左右のキャリパアーム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。
【００１６】
左のキャリパアーム１２の上下端部にアンカブロック４８がボルト４２を介してそれぞれ締結される（図１参照）。左のキャリパアーム１２には、支持レール（図示せず）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７のライニング背板（図示せず）が差し込まれる。制輪子７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４８のアンカピン４３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１２に固定される。
【００１７】
右のキャリパアーム１２の上下端部にアジャスタ４１がボルト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及びそのガイドプレート（支持板）８の両端部がそれぞれ支持される。
【００１８】
アンカピン４３は、円柱状に形成され、キャリパアーム１２に形成された貫通穴にガイドスリーブ３９を介して摺動可能に嵌合される。これにより、アンカピン４３は、キャリパアーム１２に対してディスク６の回転中心軸Ｏと平行方向に移動に支持される。
【００１９】
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。
【００２０】
ライニング９は、リベットを介してライニング背板１９に結合される。ライニング９は、ディスク６に摺接する摩擦面９ａを有する。
【００２１】
ガイドプレート８にはＹ軸方向に延びるアリ溝８ｃ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１９ａが差し込まれる。これにより、キャリパアーム１２にガイドプレート８を介して制輪子７のライニング背板１９が支持される。
【００２２】
上下のアンカピン４３には環状溝４３ｂがそれぞれ形成される。ガイドプレート８の上端部には環状溝４３ｂに係合する係合穴８ａが形成される。ガイドプレート８の下端部には環状溝４３ｂに係合する係合凹部（半月溝）８ｂが形成される（図２参照）。
【００２３】
制輪子７は、ガイドプレート８の上下端部が各アンカピン４３の環状溝４３ｂ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。
【００２４】
アジャスタ４１にはアンカピン４３の露出部を覆うゴム製のブーツ４６が介装され、このブーツ４６によってダストから保護される（図２参照）。
【００２５】
図４に示すように、アンカピン４３の環状溝４３ｂは、環状段部４３ｄと、環状底面４３ｅと、リング５２との間に画成される。リング５２は、アンカピン４３に形成された環状溝４３ｆに嵌合される。リング５２とブーツ４６の間に円盤状のプレート５３が介装され、ブーツ４６がガイドプレート８に干渉しないようにしている。
【００２６】
制輪子７の交換時には、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、ガイドプレート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がガイドプレート８のアリ溝８ｃに差し込まれる（図５参照）。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、ガイドプレート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がアンカピン４３に係合して制輪子７の抜け止めが行われる。こうして、制輪子７を着脱する作業がガイドプレート８を介して行われる。
【００２７】
図２に示すように、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Ｗが略一定に調整される。なお、この隙間調整機構４５が廃止される構成としてもよい。
【００２８】
図４、図５は、アンカピン４３及びガイドプレート８等の縦断面図、横断面図である。図４、図５に示すアンカピン４３は、上記の隙間調整機構４５が廃止された中実構造をしている。
【００２９】
台車（車体）と車輪５の軸との間には、振動吸収用の硬質ゴムが介装されている。例えばコーナリングなどで車両に外力が働いたときには、この硬質ゴムが縮むことにより、図４に示す縦断面図上において、アンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く。
【００３０】
また、後述する制動時にキャリパ本体１０のキャリパアーム１２が車輪５のディスク６から離れるように撓むことにより、図５に示す横断面図上において、アンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く。
【００３１】
これに対処して、ガイドプレート８をアンカピン４３に回動可能に支持する回動支持機構５０が設けられる。制動時に台車に対するディスク６の傾斜やキャリパアーム１２の撓みに追従して、ガイドプレート８が回動支持機構５０を介してアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる構成とする。
【００３２】
上記の回動支持機構５０として、図２、図４に示すように、上部のアンカピン４３には環状溝４３ｂを画成する環状段部４３ｄが球面状に形成されるとともに、環状溝４３ｂを画成する環状底面４３ｅ及びリング５２とガイドプレート８の係合穴８ａ、係合凹部８ｂとの間に間隙５１が形成される。
４３ａ
同様に、図２に示すように、、下部のアンカピン４３には環状溝４３ｂを画成する環状段部４３ｄが球面状に形成されるとともに、環状溝４３ｂとガイドプレート８の係合凹部８ｂとの間に間隙５１が形成される。
【００３３】
図６の（ａ）は、アンカピン４３の断面図である。アンカピン４３の環状段部４３ｄは、摩擦中心点Ｇを中心とし、曲率半径をＲとする球面状に形成される。
【００３４】
図６の（ａ）において、９ａは、ライニング９の未使用時（新品時）における摩擦面の位置である。摩擦面９ａは、ライニング９が磨耗が進むのに伴って後退する。９ａ′は、ライニング９の磨耗がライニング９に設定された有効磨耗代Ｈの１／２の厚さ分だけ進んだ状態における摩擦面の位置である。
【００３５】
摩擦中心点Ｇは、ライニング９の磨耗が有効磨耗代Ｈの１／２の厚さ分だけ進んだ状態における摩擦面９ａ′が、アンカピン４３の中心軸Ｏａと交差する点として設定される。
【００３６】
図６の（ｂ）は、ガイドプレート８の上端部を示す断面図である。前述したように、ガイドプレート８の上端部にはアンカピン４３の環状溝４３ｂに係合する係合穴８ａが形成される。係合穴８ａは、アンカピン４３の環状段部４３ｄに当接する当接部８ｄによって画成される。当接部８ｄは、アンカピン４３の環状段部４３ｄと同様に、摩擦中心点Ｇを中心とし、曲率半径をＲとする球面状に形成される。
【００３７】
図２に示すように、ガイドプレート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。係合凹部８ｂは、アンカピン４３の環状段部４３ｄに当接する当接部８ｅによって画成される。当接部８ｅは、上記の当接部８ｄと同様に、摩擦中心点Ｇを中心とし、曲率半径をＲとする球面状に形成される。
【００３８】
これにより、ガイドプレート８の当接部８ｄ、８ｅがアンカピン４３の環状段部４３ｄに対して面状に摺接し、ガイドプレート８が摩擦中心点Ｇまわりに回動する。
【００３９】
なお、これに限らず、ガイドプレート８の当接部８ｄ、８ｅと、アンカピン４３の環状段部４３ｄとのいずれか一方を球面状に形成し、他方をテーパ状（円錐面状）に形成してもよい。
【００４０】
図６の（ｃ）において、寸法Ｄは、ガイドプレート８の係合穴８ａの開口径である。この開口径Ｄは、アンカピン４３の環状底面４３ｅの直径Ｐに対して所定の比率で大きく形成される。これにより、ガイドプレート８の係合穴８ａとアンカピン４３の環状底面４３ｅとの間に所定の寸法の間隙５１が画成される。
【００４１】
これにより、アンカピン４３がガイドプレート８に対して回動するときに、ガイドプレート８の係合穴８ａとアンカピン４３の環状底面４３ｅが干渉しない。
【００４２】
右のキャリパアーム１２にガイドプレート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。
【００４３】
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に供給される加圧空気（気体）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。
【００４４】
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６１と、収容壁１２ｂとこの弾性膜７５とこのカバー６１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とを備える。
【００４５】
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６２を介してカバー６１が締結される。取付座１２ａとカバー６１との間に弾性膜７５の周縁部７６が挟持される。
【００４６】
図２に示すように、カバー６１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。
【００４７】
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。
【００４８】
弾性膜７５は、取付座１２ａとカバー６１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に対峙する押圧膜部７９とを有する。
【００４９】
弾性膜７５の押圧膜部７９と制輪子７の間にピストン６５が介装される。弾性膜７５は、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力によりピストン６５を介して制輪子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。
【００５０】
図３に示すように、ピストン６５及び駆動圧力室６３の断面形状は、略長円形に形成される。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。取付座１２ａ（図２参照）は、同じく略長円形の内形及び外形を有する。カバー６１は、取付座１２ａと同じく略長円形の外形を有する。
【００５１】
弾性膜７５は、略長円形のピストン６５及び収容壁１２ｂに沿って張設されることにより、屈曲部を持たないため、十分な耐久性が確保される。
【００５２】
なお、これに限らず、ピストン６５及び収容壁１２ｂの断面形状は、楕円または他の形状に形成される構成としてもよい。
【００５３】
図２に示すように、ピストン６５は、ガイドプレート８に連結され、上下のアンカピン４３を介して案内されるガイドプレート８とともにＸ軸方向に変位し、弾性膜７５の動きを制輪子７に伝達する。
【００５４】
ピストン６５をガイドプレート８に結合する結合手段として、ピストン６５は、図示しない複数のボルトを介してガイドプレート８に締結される。
【００５５】
なお、この結合手段は、これに限らず、ピストン６５が例えばキー等の結合部材または他の手段を介してガイドプレート８に結合される構成としてもよい。
【００５６】
図３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には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。空気圧源と駆動圧力室６３の間には、図示しないコントローラによって作動する切換弁が設けられる。切換弁は、制動解除時に大気圧を駆動圧力室６３に導くポジションに保持される一方、制動時に空気圧源からの加圧空気を駆動圧力室６３に導くポジションに保持される。
【００５７】
次に、キャリパブレーキ装置１の作動について説明する。
【００５８】
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Ｗが隙間調整機構４５によって略一定に調整される。
【００５９】
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。
【００６０】
このようにアクチュエータ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ピストンを設けてもよい。この場合、従来の油圧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】
制輪子７は、ガイドプレート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。
【００６３】
ピストン６５は、複数のボルト（図示せず）によってガイドプレート８に締結され、ガイドプレート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、キャリパ本体１０にピストン６５のピストン側面６５ｃを摺接させて支持するガイドを設ける必要がない。これにより、ピストン６５は、ガイド（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ガイドプレート８に伝えられる。そして、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に押出される量が変わっても、十分な機械効率が維持される。
【００６４】
図４に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸を含む縦断面図において、車両に働く外力によってアンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く。この場合に、ガイドプレート８の上下に設けられる当接部８ｄ、８ｅが上下のアンカピン４３の環状段部４３ｄに対して摺動することによって、ガイドプレート８がピストン６５と共にアンカピン４３に対してＺ軸まわりに回動する。これにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００６５】
図５に示すように、Ｘ軸、Ｚ軸を含む横断面図において、キャリパアーム１２が制動反力によって撓むことによりアンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く場合に、ガイドプレート８の上下に設けられる当接部８ｄ、８ｅが上下のアンカピン４３の環状段部４３ｄに対して摺動することによって、ガイドプレート８がピストン６５と共にアンカピン４３に対してＹ軸まわりに回動する。これにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００６６】
ガイドプレート８がアンカピン４３に対して回動するときに、ピストン６５もガイドプレート８と共に回動することにより、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力を効率良くガイドプレート８に伝えられ、十分な機械効率が維持され、制動力が弱まることがない。
【００６７】
以上のように、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を支持するガイドプレート８と、ガイドプレート８を介して制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０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にガイドプレート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、ガイドプレート８をアンカピン４３に対して回動可能に支持する回動支持機構５０と、を備える構成とした。
【００６８】
上記構成に基づき、制動時に生じるディスク６の傾斜や、キャリパ本体１０の撓みに追従して、ガイドプレート８が回動支持機構５０を介してアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００６９】
本実施形態では、アンカピン４３はガイドプレート８に係合する環状段部４３ｄを有し、回動支持機構５０は環状段部４３ｄが球面状に形成される構成とした。
【００７０】
上記構成に基づき、ガイドプレート８が環状段部４３ｄに摺接しながらアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００７１】
本実施形態では、アンカピン４３はガイドプレート８に係合する環状段部４３ｄを有し、ガイドプレート８は環状段部４３ｄに当接する当接部８ｄ、８ｅを有し、回動支持機構５０は当接部８ｄ、８ｅが球面状に形成される構成とした。
【００７２】
上記構成に基づき、ガイドプレート８は当接部８ｄ、８ｅが環状段部４３ｄに摺接しながらアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００７３】
本実施形態では、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（気体圧力）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、ピストン６５をガイドプレート８に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（気体圧力）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。
【００７４】
上記構成に基づき、ピストン６５は、これが締結されるガイドプレート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、キャリパ本体１０に摺動可能に支持される部位（ガイド）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、ガイドプレート８がアンカピン４３に対して回動しても、駆動圧力室６３に導かれる流体圧力を効率良くガイドプレート８に伝えられる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
また、制輪子を作動油圧によってディスクに押し付ける油圧シリンダとを備えるキャリパブレーキ装置に、本発明のアンカピンによってガイドプレートを回動可能に支持する構成を適用してもよい。
【００７９】
本発明は上記の実施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】
【００８０】
１ キャリパブレーキ装置
５ 車輪
６ ディスク
７ 制輪子
８ ガイドプレート
８ｂ 係合凹部
８ｄ 当接部
８ｅ 当接部
９ ライニング
１０ キャリパ本体
１２ キャリパアーム
４３ アンカピン
４３ｂ 環状溝
４３ｄ 環状段部
５０ 回動支持機構
５１ 間隙
６３ 駆動圧力室
６５ ピストン
７５ 弾性膜
【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】
鉄道車両の車体（台車）と車軸との間には、通常、振動吸収用の硬質ゴムが介装され、例えばコーナリングなどで車両に外力が働いたときには、この硬質ゴムが縮むことにより、車体が車輪のディスクに対してわずかに傾くことがある。
【０００３】
また、従来のキャリパブレーキ装置にあっては、制動時に制輪子をディスクに押し付ける制動反力によりキャリパ本体が車輪のディスクから離れるように撓むことがある。また、制動時にディスクが熱変形して傾くことがある。
【０００４】
特許文献１には、制輪子をディスクに押し付ける油圧シリンダとして、作動油圧によってキャリパ本体から突出する基端側ピストンと、この基端側ピストンに球面軸受を介して回動可能に支持される先端側ピストンとを備え、制動時に先端側ピストンが回動して制輪子をディスクの回転面に対して平行に保つことにより、制輪子の偏摩耗を防止するものが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２６７０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来のキャリパブレーキ装置にあっては、制輪子を支持するガイドプレートと、こキャリパ本体にガイドプレートをディスクに対して進退可能に支持するアンカピンとを備え、制輪子の姿勢がガイドプレート及びアンカピンを介して拘束される構成となっていたため、車輪のディスクに傾きが生じたり、キャリパ本体に撓みが生じた場合に、制輪子の摩擦面がディスクの回転面に追従することができず、制輪子の偏摩耗を来す可能性がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、制動時に制輪子の摩擦面がディスクの回転面に追従し、制輪子の偏摩耗を抑えられ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】
【０００７】
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ガイドプレートと、ガイドプレートを介して制輪子をディスクに押付けるアクチュエータと、車体に支持されるキャリパ本体と、このキャリパ本体にガイドプレートをディスクに対して進退可能に支持するアンカピンと、ガイドプレートをアンカピンに対して回動可能に支持する回動支持機構と、を備えるものとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、旋回走行時に生じるディスクの傾斜や、制動時に生じるキャリパ本体の撓みに追従して、ガイドプレートが回動支持機構を介してアンカピンに対して回動することにより、制輪子の摩擦面がディスクの回転面に対して平行に摺接し、制輪子のディスクに対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子の偏摩耗を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を示すキャリパブレーキ装置の平面図である。
【図２】同じくキャリパブレーキ装置の縦断面図である。
【図３】同じくキャリパブレーキ装置の側面図である。
【図４】同じくアンカピン及びガイドプレート等の縦断面図である。
【図５】同じくアンカピン及びガイドプレート等の横断面図である。
【図６】同じく（ａ）はアンカピンの断面図であり、（ｂ）はガイドプレートの上端部を示す断面図であり、（ｃ）はガイドプレートにアンカピンが係合した様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜３は、本発明の実施の形態を示すキャリパブレーキ装置１の三面図でありる。図３はキャリパブレーキ装置１を車両の右側から見た側面図である。図１は図３の矢印Ｂ方向から見た平面図である。図２は図３のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸が設定され、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する。
【００１２】
図１に示すように、鉄道車両に搭載されるキャリパブレーキ装置１は、左右の制輪子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。
【００１３】
図２において、Ｏは車輪５の回転中心軸であり、Ｈは回転中心軸Ｏに直交する車輪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である。
【００１４】
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。
【００１５】
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左右のキャリパアーム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。
【００１６】
左のキャリパアーム１２の上下端部にアンカブロック４８がボルト４２を介してそれぞれ締結される（図１参照）。左のキャリパアーム１２には、支持レール（図示せず）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７のライニング背板（図示せず）が差し込まれる。制輪子７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４８のアンカピン４３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１２に固定される。
【００１７】
右のキャリパアーム１２の上下端部にアジャスタ４１がボルト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及びそのガイドプレート（支持板）８の両端部がそれぞれ支持される。
【００１８】
アンカピン４３は、円柱状に形成され、キャリパアーム１２に形成された貫通穴にガイドスリーブ３９を介して摺動可能に嵌合される。これにより、アンカピン４３は、キャリパアーム１２に対してディスク６の回転中心軸Ｏと平行方向に移動に支持される。
【００１９】
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。
【００２０】
ライニング９は、リベットを介してライニング背板１９に結合される。ライニング９は、ディスク６に摺接する摩擦面９ａを有する。
【００２１】
ガイドプレート８にはＹ軸方向に延びるアリ溝８ｃ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１９ａが差し込まれる。これにより、キャリパアーム１２にガイドプレート８を介して制輪子７のライニング背板１９が支持される。
【００２２】
上下のアンカピン４３には環状溝４３ｂがそれぞれ形成される。ガイドプレート８の上端部には環状溝４３ｂに係合する係合穴８ａが形成される。ガイドプレート８の下端部には環状溝４３ｂに係合する係合凹部（半月溝）８ｂが形成される（図２参照）。
【００２３】
制輪子７は、ガイドプレート８の上下端部が各アンカピン４３の環状溝４３ｂ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。
【００２４】
アジャスタ４１にはアンカピン４３の露出部を覆うゴム製のブーツ４６が介装され、このブーツ４６によってダストから保護される（図２参照）。
【００２５】
図４に示すように、アンカピン４３の環状溝４３ｂは、環状段部４３ｄと、環状底面４３ｅと、リング５２との間に画成される。リング５２は、アンカピン４３に形成された環状溝４３ｆに嵌合される。リング５２とブーツ４６の間に円盤状のプレート５３が介装され、ブーツ４６がガイドプレート８に干渉しないようにしている。
【００２６】
制輪子７の交換時には、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、ガイドプレート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がガイドプレート８のアリ溝８ｃに差し込まれる（図５参照）。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、ガイドプレート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がアンカピン４３に係合して制輪子７の抜け止めが行われる。こうして、制輪子７を着脱する作業がガイドプレート８を介して行われる。
【００２７】
図２に示すように、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Ｗが略一定に調整される。なお、この隙間調整機構４５が廃止される構成としてもよい。
【００２８】
図４、図５は、アンカピン４３及びガイドプレート８等の縦断面図、横断面図である。図４、図５に示すアンカピン４３は、上記の隙間調整機構４５が廃止された中実構造をしている。
【００２９】
台車（車体）と車輪５の軸との間には、振動吸収用の硬質ゴムが介装されている。例えばコーナリングなどで車両に外力が働いたときには、この硬質ゴムが縮むことにより、図４に示す縦断面図上において、アンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く。
【００３０】
また、後述する制動時にキャリパ本体１０のキャリパアーム１２が車輪５のディスク６から離れるように撓むことにより、図５に示す横断面図上において、アンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く。
【００３１】
これに対処して、ガイドプレート８をアンカピン４３に回動可能に支持する回動支持機構５０が設けられる。制動時に台車に対するディスク６の傾斜やキャリパアーム１２の撓みに追従して、ガイドプレート８が回動支持機構５０を介してアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる構成とする。
【００３２】
上記の回動支持機構５０として、図２、図４に示すように、上部のアンカピン４３には環状溝４３ｂを画成する環状段部４３ｄが球面状に形成されるとともに、環状溝４３ｂを画成する環状底面４３ｅ及びリング５２とガイドプレート８の係合穴８ａ、係合凹部８ｂとの間に間隙５１が形成される。
４３ａ
同様に、図２に示すように、、下部のアンカピン４３には環状溝４３ｂを画成する環状段部４３ｄが球面状に形成されるとともに、環状溝４３ｂとガイドプレート８の係合凹部８ｂとの間に間隙５１が形成される。
【００３３】
図６の（ａ）は、アンカピン４３の断面図である。アンカピン４３の環状段部４３ｄは、摩擦中心点Ｇを中心とし、曲率半径をＲとする球面状に形成される。
【００３４】
図６の（ａ）において、９ａは、ライニング９の未使用時（新品時）における摩擦面の位置である。摩擦面９ａは、ライニング９が磨耗が進むのに伴って後退する。９ａ′は、ライニング９の磨耗がライニング９に設定された有効磨耗代Ｈの１／２の厚さ分だけ進んだ状態における摩擦面の位置である。
【００３５】
摩擦中心点Ｇは、ライニング９の磨耗が有効磨耗代Ｈの１／２の厚さ分だけ進んだ状態における摩擦面９ａ′が、アンカピン４３の中心軸Ｏａと交差する点として設定される。
【００３６】
図６の（ｂ）は、ガイドプレート８の上端部を示す断面図である。前述したように、ガイドプレート８の上端部にはアンカピン４３の環状溝４３ｂに係合する係合穴８ａが形成される。係合穴８ａは、アンカピン４３の環状段部４３ｄに当接する当接部８ｄによって画成される。当接部８ｄは、アンカピン４３の環状段部４３ｄと同様に、摩擦中心点Ｇを中心とし、曲率半径をＲとする球面状に形成される。
【００３７】
図２に示すように、ガイドプレート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。係合凹部８ｂは、アンカピン４３の環状段部４３ｄに当接する当接部８ｅによって画成される。当接部８ｅは、上記の当接部８ｄと同様に、摩擦中心点Ｇを中心とし、曲率半径をＲとする球面状に形成される。
【００３８】
これにより、ガイドプレート８の当接部８ｄ、８ｅがアンカピン４３の環状段部４３ｄに対して面状に摺接し、ガイドプレート８が摩擦中心点Ｇまわりに回動する。
【００３９】
なお、これに限らず、ガイドプレート８の当接部８ｄ、８ｅと、アンカピン４３の環状段部４３ｄとのいずれか一方を球面状に形成し、他方をテーパ状（円錐面状）に形成してもよい。
【００４０】
図６の（ｃ）において、寸法Ｄは、ガイドプレート８の係合穴８ａの開口径である。この開口径Ｄは、アンカピン４３の環状底面４３ｅの直径Ｐに対して所定の比率で大きく形成される。これにより、ガイドプレート８の係合穴８ａとアンカピン４３の環状底面４３ｅとの間に所定の寸法の間隙５１が画成される。
【００４１】
これにより、アンカピン４３がガイドプレート８に対して回動するときに、ガイドプレート８の係合穴８ａとアンカピン４３の環状底面４３ｅが干渉しない。
【００４２】
右のキャリパアーム１２にガイドプレート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。
【００４３】
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に供給される加圧空気（気体）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。
【００４４】
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６１と、収容壁１２ｂとこの弾性膜７５とこのカバー６１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とを備える。
【００４５】
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６２を介してカバー６１が締結される。取付座１２ａとカバー６１との間に弾性膜７５の周縁部７６が挟持される。
【００４６】
図２に示すように、カバー６１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。
【００４７】
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。
【００４８】
弾性膜７５は、取付座１２ａとカバー６１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に対峙する押圧膜部７９とを有する。
【００４９】
弾性膜７５の押圧膜部７９と制輪子７の間にピストン６５が介装される。弾性膜７５は、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力によりピストン６５を介して制輪子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。
【００５０】
図３に示すように、ピストン６５及び駆動圧力室６３の断面形状は、略長円形に形成される。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。取付座１２ａ（図２参照）は、同じく略長円形の内形及び外形を有する。カバー６１は、取付座１２ａと同じく略長円形の外形を有する。
【００５１】
弾性膜７５は、略長円形のピストン６５及び収容壁１２ｂに沿って張設されることにより、屈曲部を持たないため、十分な耐久性が確保される。
【００５２】
なお、これに限らず、ピストン６５及び収容壁１２ｂの断面形状は、楕円または他の形状に形成される構成としてもよい。
【００５３】
図２に示すように、ピストン６５は、ガイドプレート８に連結され、上下のアンカピン４３を介して案内されるガイドプレート８とともにＸ軸方向に変位し、弾性膜７５の動きを制輪子７に伝達する。
【００５４】
ピストン６５をガイドプレート８に結合する結合手段として、ピストン６５は、図示しない複数のボルトを介してガイドプレート８に締結される。
【００５５】
なお、この結合手段は、これに限らず、ピストン６５が例えばキー等の結合部材または他の手段を介してガイドプレート８に結合される構成としてもよい。
【００５６】
図３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には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。空気圧源と駆動圧力室６３の間には、図示しないコントローラによって作動する切換弁が設けられる。切換弁は、制動解除時に大気圧を駆動圧力室６３に導くポジションに保持される一方、制動時に空気圧源からの加圧空気を駆動圧力室６３に導くポジションに保持される。
【００５７】
次に、キャリパブレーキ装置１の作動について説明する。
【００５８】
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Ｗが隙間調整機構４５によって略一定に調整される。
【００５９】
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。
【００６０】
このようにアクチュエータ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ピストンを設けてもよい。この場合、従来の油圧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】
制輪子７は、ガイドプレート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。
【００６３】
ピストン６５は、複数のボルト（図示せず）によってガイドプレート８に締結され、ガイドプレート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、キャリパ本体１０にピストン６５のピストン側面６５ｃを摺接させて支持するガイドを設ける必要がない。これにより、ピストン６５は、ガイド（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ガイドプレート８に伝えられる。そして、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に押出される量が変わっても、十分な機械効率が維持される。
【００６４】
図４に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸を含む縦断面図において、車両に働く外力によってアンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く。この場合に、ガイドプレート８の上下に設けられる当接部８ｄ、８ｅが上下のアンカピン４３の環状段部４３ｄに対して摺動することによって、ガイドプレート８がピストン６５と共にアンカピン４３に対してＺ軸まわりに回動する。これにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００６５】
図５に示すように、Ｘ軸、Ｚ軸を含む横断面図において、キャリパアーム１２が制動反力によって撓むことによりアンカピン４３の中心軸Ｏａがディスク６の回転軸Ｏｄに対して１度程度傾く場合に、ガイドプレート８の上下に設けられる当接部８ｄ、８ｅが上下のアンカピン４３の環状段部４３ｄに対して摺動することによって、ガイドプレート８がピストン６５と共にアンカピン４３に対してＹ軸まわりに回動する。これにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００６６】
ガイドプレート８がアンカピン４３に対して回動するときに、ピストン６５もガイドプレート８と共に回動することにより、駆動圧力室６３に導かれる空気圧力を効率良くガイドプレート８に伝えられ、十分な機械効率が維持され、制動力が弱まることがない。
【００６７】
以上のように、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を支持するガイドプレート８と、ガイドプレート８を介して制輪子７をディスク６に押付けるアクチュエータ６０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にガイドプレート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、ガイドプレート８をアンカピン４３に対して回動可能に支持する回動支持機構５０と、を備える構成とした。
【００６８】
上記構成に基づき、制動時に生じるディスク６の傾斜や、キャリパ本体１０の撓みに追従して、ガイドプレート８が回動支持機構５０を介してアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、摩擦面９ａのディスク６に対する面圧が均一に保たれ、制動力を高めるとともに、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００６９】
本実施形態では、アンカピン４３はガイドプレート８に係合する環状段部４３ｄを有し、回動支持機構５０は環状段部４３ｄが球面状に形成される構成とした。
【００７０】
上記構成に基づき、ガイドプレート８が環状段部４３ｄに摺接しながらアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００７１】
本実施形態では、アンカピン４３はガイドプレート８に係合する環状段部４３ｄを有し、ガイドプレート８は環状段部４３ｄに当接する当接部８ｄ、８ｅを有し、回動支持機構５０は当接部８ｄ、８ｅが球面状に形成される構成とした。
【００７２】
上記構成に基づき、ガイドプレート８は当接部８ｄ、８ｅが環状段部４３ｄに摺接しながらアンカピン４３に対して回動することにより、制輪子７の摩擦面９ａがディスク６の回転面６ａに対して平行に摺接し、制輪子７の偏摩耗を抑えられる。
【００７３】
本実施形態では、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（気体圧力）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、ピストン６５をガイドプレート８に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（気体圧力）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。
【００７４】
上記構成に基づき、ピストン６５は、これが締結されるガイドプレート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、キャリパ本体１０に摺動可能に支持される部位（ガイド）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、ガイドプレート８がアンカピン４３に対して回動しても、駆動圧力室６３に導かれる流体圧力を効率良くガイドプレート８に伝えられる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
また、制輪子を作動油圧によってディスクに押し付ける油圧シリンダとを備えるキャリパブレーキ装置に、本発明のアンカピンによってガイドプレートを回動可能に支持する構成を適用してもよい。
【００７９】
本発明は上記の実施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】
【００８０】
１ キャリパブレーキ装置
５ 車輪
６ ディスク
７ 制輪子
８ ガイドプレート
８ｂ 係合凹部
８ｄ 当接部
８ｅ 当接部
９ ライニング
１０ キャリパ本体
１２ キャリパアーム
４３ アンカピン
４３ｂ 環状溝
４３ｄ 環状段部
５０ 回動支持機構
５１ 間隙
６３ 駆動圧力室
６５ ピストン
７５ 弾性膜
【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ガイドプレートと、
前記ガイドプレートを介して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、
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ガイドプレート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、
前記ガイドプレートを前記アンカピンに対して回動可能に支持する回動支持機構と、を備えることを特徴とするキャリパブレーキ装置。
【請求項２】
前記アンカピンは前記ガイドプレートに係合する環状段部を有し、
回動支持機構は前記環状段部が球面状に形成される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】
前記アンカピンは前記ガイドプレートに係合する環状段部を有し、
前記ガイドプレートは前記環状段部に当接する当接部を有し、
回動支持機構は前記当接部が球面状に形成される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】
前記アクチュエータは、
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、
このピストンを前記ガイドプレートに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構成とした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ガイドプレートと、
前記ガイドプレートを介して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、
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ガイドプレート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、
前記ガイドプレートを前記アンカピンに対して回動可能に支持する回動支持機構と、を備えることを特徴とするキャリパブレーキ装置。
【請求項２】
前記アンカピンは前記ガイドプレートに係合する環状段部を有し、
回動支持機構は前記環状段部が球面状に形成される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】
前記アンカピンは前記ガイドプレートに係合する環状段部を有し、
前記ガイドプレートは前記環状段部に当接する当接部を有し、
回動支持機構は前記当接部が球面状に形成される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】
前記アクチュエータは、
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、
このピストンを前記ガイドプレートに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構成とした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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０２６６９（Ｐ２０１１−２０２６６９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６７５１７（Ｐ２０１０−６７５１７）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【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１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【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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