説明

ブレーキアーム支持構造

【課題】 アーム部材の高い全方向の自由度を確保しつつ制動時に発生するブレーキトルクを負担し、アクチュエータや倍力装置側へのブレーキトルクの影響を抑制して、軸部材として簡素な構造が実現できるブレーキアーム支持構造を提供することを目的とする。
【解決手段】 ブレーキアーム5とハウジング2Aに形成された軸孔部5F、2Fの双方に嵌合する一対のスリーブ5Dと、該スリーブ内に嵌合するアームシャフト5Bと、前記スリーブ5Dの各内端面がそれぞれアームシャフト5Bに配設された球面軸受け2Bの両端面に当接させたので、球面軸受け2Bによってアーム部材の高い全方向の自由度を確保しつつ、制動時に発生するブレーキトルクがブレーキアーム5に嵌合されたスリーブ5Dの各内端面が球面軸受け2Bの両端面にて効果的に負担され、ブレーキアーム5への旋回力を軽減でき、アクチュエータや倍力装置側へのブレーキトルクの影響を抑制できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ブレーキチャンバにて作動するカム機構の軸動によりロッド部材を介して、ハウジングに支持されたブレーキアームを押圧してブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置のブレーキアーム支持構造に関する。
【背景技術】
【0002】
車両において使用されるディスクブレーキ装置にあって、特に鉄道車両用のエアーディスクブレーキでは、ブレーキが取り付けられるばね上とディスクロータが取り付けられるばね下との相対移動が大きいことから、これに対応できる機構が要求され、一般的には大きな相対移動に容易に適応できるリンクの連結による梃子式のブレーキが知られている(に例えば下記特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2006−315422号公報(公報要約書参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前記特許文献1に開示された鉄道車両用ディスクブレーキ装置を図6に基づいて簡単に説明すると、ディスクDを挟圧するところのブレーキパッドを取着したブレーキヘッド107、107がそれぞれ取り付けられた2つのキャリパレバー106、106と、進出方向または退避方向の少なくともいずれか一方へ駆動される可動ロッド115を備えるアクチュエータ114とを備え、また、このディスクブレーキ装置101には、可動ロッド115に枢結される回転伝達アーム116と、この回転伝達アーム116に係合する伸縮軸110を備える。アクチュエータ114の進出に伴う回転伝達アーム116の押出し回転により、ネジ機構によってネジ体113が外方へ押し出されて、キャリパレバー106、106を支持ピン105の回りにて揺動させ、ブレーキヘッド107、107がディスクDを挟圧して、ブレーキ動作が行われる。ブレーキパッドが摩耗すると、回転伝達アーム116の超過ストロークにより、基体に固定された隙間調整棒121にカム板119の切欠部の端部が接触して、ウォームギヤ117が回転し、隙間調整ギヤ118が回転して自動隙間調整がなされる。
【0004】
この構成によって、該従来例のものでは、可動ロッド115の進出動作は、回転伝達アーム116を介して伸縮軸110の伸張動作に変換され、かつ、その力を増力されてキャリパレバー106、106に伝達される。しかも、増力変換機構を構成する回転伝達アーム116に、カム板119、切欠部、ウォームギヤ117、隙間調整ギヤ118等からなる隙間調整機構が設けられているため、ディスク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101のコンパクトな構成が提供できることとなった。
【0005】
しかしながら、前記従来例にあって、アクチュエータ114や倍力装置である回転伝達アーム116を経て伝達された操作力が、ネジ機構によってネジ体113が外方へ押し出され、鉛直状の支点ピン(ブレーキアームシャフト)105によって中間部が基体104に支持されたキャリパレバー(ブレーキアーム)106の一端部を押圧することで、他端部側のブレーキヘッド(ブレーキパッド)107をディスクDの側面に摺接してブレーキ動作がなされるが、通常、支点ピン105は取付ボルト形態を呈しており、基体104およびキャリパレバー106の軸孔に挿入されて緊締される。
【0006】
このため、台車に対して複雑な動きが許容されているディスクDの挙動に対応してあらゆる方向に動き得るブレーキヘッド107の動きに、キャリパレバー106も全方向の自由度を以って動き得る必要があった。特に、ブレーキヘッド107のディスクDへの圧接による制動時に接線方向に発生するブレーキトルクによって、キャリパレバー106に支点ピン105部を中心とする旋回力(図6(A)の紙面内での)が生じ、その力はキャリパレバー106の一端部にそのまま作用することになって回転入力軸111を傾斜させ、ひいては、伸縮軸110と回転伝達アーム116との円滑な動力伝達が阻害される虞れが生じた。
【0007】
そこで本発明は、前記従来の鉄道等の車両用ディスクブレーキ装置におけるブレーキアーム支持構造の課題を解決して、アーム部材の高い全方向の自由度を確保しつつ制動時に発生するブレーキトルクを負担して、アクチュエータや倍力装置側へのブレーキトルクの影響を抑制でき、軸部材としても精度を要することなく簡素な構造が実現できるブレーキアーム支持構造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】
【0008】
このため本発明は、ブレーキチャンバにて作動するカム機構の軸動によりロッド部材を介して、全方向に自由度を有してハウジングに支持されたブレーキアームを押圧してブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置のブレーキアーム支持構造において、ブレーキアームとハウジングに形成された軸孔部の双方に嵌合する一対のスリーブと、該スリーブ内に嵌合するアームシャフトと、前記スリーブの各内端面がそれぞれアームシャフトの中央部に配設された球面軸受けの両端面に当接して構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記ブレーキアームにおける軸孔部の両端部にプラグ部材を装着することにより、前記アームシャフトを抜止め規制することを特徴とする。また本発明は、前記プラグ部材の装着により、前記一対のスリーブを軸方向に押圧して球面軸受けの両端面に与圧を付与して当接するように構成されたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ブレーキチャンバにて作動するカム機構の軸動によりロッド部材を介して、全方向に自由度を有してハウジングに支持されたブレーキアームを押圧してブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置のブレーキアーム支持構造において、ブレーキアームとハウジングに形成された軸孔部の双方に嵌合する一対のスリーブと、該スリーブ内に嵌合するアームシャフトと、前記スリーブの各内端面がそれぞれアームシャフトの中央部に配設された球面軸受けの両端面に当接して構成されたことにより、球面軸受けによってブレーキアームの高い全方向の自由度を確保しつつ、制動時に発生するブレーキトルクがブレーキアームに嵌合されたスリーブの各内端面が球面軸受けの両端面にて効果的に負担されるので、ブレーキアームへの旋回力を軽減でき、アクチュエータやカム機構等の倍力装置側へのブレーキトルクの影響を抑制できる。
【0010】
また、前記ブレーキアームにおける軸孔部の両端部にプラグ部材を装着することにより、前記アームシャフトを抜止め規制する場合は、アームシャフトを螺子部等を形成する必要のない単なる棒状体にて構成することができて低コストとなる。さらに、前記プラグ部材の装着により、前記一対のスリーブを軸方向に押圧して球面軸受けの両端面に与圧を付与して当接するように構成された場合は、アームシャフトに無関係に、プラグ部材とスリーブおよび球面軸受けとの軸方向寸法が精度よく設定されるので、アームシャフトとプラグ部材との間に僅かの隙間が損しても何ら問題がなく、アームシャフトの精度がさらにルーズでよく、さらに低コストとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図1は本発明のブレーキアーム支持構造の1つの実施例を示すもので、アームシャフトの中心線での側断面図、図2は本発明のブレーキアーム支持構造が採用されたディスクブレーキ装置の全体斜視図、図3はカム機構のカム面での断面図を含むブレーキアームの側面図、図4は上部の取付ハウジングを取り外した状態のディスクブレーキ装置の全体斜視図、図5はブレーキチャンバと直交してカム機構を構成するボールランプアセンブリの中心線上でのディスクブレーキ装置の全体断面図である。
【0012】
以下本発明に係るブレーキアーム支持構造を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。本発明のブレーキアーム支持構造の基本的な構成は、図1に示すように、ブレーキチャンバにて作動するカム機構の軸動によりロッド部材16Rを介して、全方向に自由度を有してハウジング2Aに支持されたブレーキアーム5を押圧してブレーキパッド18を押圧作動させるディスクブレーキ装置のブレーキアーム支持構造において、ブレーキアーム5とハウジング2Aに形成された軸孔部5F、2Fの双方に嵌合する一対のスリーブ5D、5Dと、該スリーブ5D、5D内に嵌合するアームシャフト5Bと、前記スリーブ5D、5Dの各内端面がそれぞれアームシャフト5Bの中央部に配設された球面軸受け2Bの両端面に当接して構成されたことを特徴とする。
【実施例1】
【0013】
本発明のブレーキアーム支持構造は、図2および図3に示すように、上下二分割構成とされた上部の取付けハウジング1と下部のユニットハウジングアセンブリ2との間に装着して配設された主ブレーキ用のブレーキチャンバアセンブリ3により動力を得る。好適には空気圧等の流体圧(正圧あるいは負圧のいずれも可能)を動力源とする。図3に示すように、ブレーキチャンバ3Aは、内部に配設されたコイルばね3Bの復元力によりブレーキ解除方向に付勢されている。これらのコイルばね3Bをダイヤフラムを介して対向側に配設された正圧により圧縮するか、コイルばね3B側に負圧を導入してコイルばね3Bを圧縮するかして、ブレーキ動作が行われる。ブレーキチャンバ3Aのロッド3Cの進出に伴うリンク4G、クレビス4Hによって、カムユニットアセンブリ(カム機構)を構成するボールランプアセンブリ4RSのロータアセンブリ4Rを押圧回動させる。前記ブレーキチャンバ3Aのロッド3Cとリンク4Gとは鉛直状の連結ピン3Dによって連結されており、ボールランプアセンブリ4RSが軸方向(図3の紙面に直交する方向)に移動できる。これにより、パッドを下端部に有するアーム部材の高い全方向の自由度を確保しつつディスクロータの複雑な動きに対応して追随するロッド部材やボールランプアセンブリ4RSの軸方向の動きを許容できる。
【0014】
カム機構4を構成するボールランプアセンブリ4RSは、図5に示すように、回動不能なステータアセンブリ4Sに対して前記ロータアセンブリ4Rを押圧回動させることで、これらの間の円周上の例えば3位置に介設された3個のボール4Cと、軸方向の深さを漸減させたボール収納溝19(図3)とのカム作用によって、ステータアセンブリ4Sとロータアセンブリ4Rとの軸方向の距離を拡大させる。これにより、自動隙間調整機構17R、17Sを介してロッド部材16R、16Sを外側に押圧し、アームシャフト5B、6Bに全方向に自由度を有して軸支されたブレーキアーム5、6の上端部5A、6Aをそれぞれ押圧することで、ブレーキアーム5、6の下端内側に配設されたパッド18R、18Sをディスクロータの両側の各面に押し付けてブレーキ動作を行う。図4にて理解されるように、ブレーキアーム5、6の上端部5A、6A間に張設されたリターンスプリング14、15により、制動動作が開放される。図3にて理解されるように、前記ボールランプアセンブリ4RSにおけるステータアセンブリ4Sに固定された回転リンク4Iは、ユニットハウジング2Aに対してアームピン2Eによって揺動自在に構成されている。これにより、前記ロータアセンブリ4R側におけるブレーキチャンバ3Aのロッド3Cとの連結ピン3Dによる連結とともに、ステータアセンブリ4S側にても、カム機構4を構成するボールランプアセンブリ4RSの軸方向の移動が許容される。
【0015】
図1および図2において、符号7で示されるものは、ユニットハウジング2Aに対するブレーキアーム5、6の初期位置を保持するための規制部材で、ユニットハウジング2Aおよびブレーキアーム5、6のほぼ面一となるそれぞれの側面に当接する平板状の板ばね7を、前記ブレーキアーム5、6のユニットハウジング2Aに対する支軸であるアームシャフト5B、6Bの両端部を閉塞する形態にて装着される固定用プラグ5C、5Cにて取り付ける。これにより、ブレーキアーム5、6のみが全方向に自由度を有して低質量部が揺動するように構成できるものでありながら、堅固なユニットハウジング2A部に支持されたアームシャフト5B、6Bに装着した平板状の板ばね7の弾性によって、ブレーキアーム5、6の初期位置を確実に保持して盲動させることがないばかりか、ブレーキアーム5、6の適度の動きを許容することができる。また、前記板ばね7をアームシャフト5B、6Bの固定用プラグ5C、6Cによって固定すれば、アームシャフト5B、6Bの固定用プラグ5C、6Cを板ばね7の固定に兼用させて部品の削減を可能にするとともに、固定のための工程も一挙にできる。
【0016】
図3に示すように、パワーユニットを構成するブレーキチャンバ3Aおよびカム機構4を構成するボールランプアセンブリ4RSを内部に配設した取付けハウジング1とユニットハウジング2Aとが、締結ボルト(図示省略)により上下に連結され、下端部にブレーキパッド18Rがブレーキボルトにより上下に首振り自在(図2、図5も参照)に支持されたブレーキアーム5が、ユニットハウジング2Aに対してアームシャフト5Bにより軸支されて組み付けられる。ユニットハウジング2Aに対して側面視で略門型形状のブレーキアーム5の上端部5Aが、図5に示すように、自動隙間調整機構17R、17Sを介して接続されるロッド部材16R、16Sに連結され、その下方の中間部がアームシャフト5B、6Bにより軸支して取り付けられる。
【0017】
アームシャフトの中心線での側断面図である図1により、ブレーキアーム5側(ブレーキアーム6側も同じ)についてのみ説明すると、ユニットハウジング2Aとブレーキアーム5とにアームシャフト5Bのための軸孔部2F、5Fが形成され、該軸孔部2F、5Fにスリーブ5D、5Dを介して挿通されるアームシャフト5Bの両端部に、アームシャフト5Bの両端部を閉塞する形態にてプラグ部材5C、5Cを螺子込む。アームシャフト5Bの中央位置に配設された球面軸受け2Bの両端面に前記スリーブ5D、5Dの内端面が当接する。スリーブ5Dの外周とユニットハウジング2Aの軸孔部2F内周との間にはプラグ2C、2Cが介設される。2Dは防塵ブーツである。このように構成することによって、アームシャフト5Bは軸孔部2F、5Fよりも短い、単なる棒状体で構成することができてボルト・ナット等のように精密工作をする必要がなく低コストで済む。そして、プラグ部材5C、5Cのブーキアーム5への螺子込みによって、スリーブ5Dを介して球面軸受け2Bの両端面を確実に押し付けて位置決めすることができる。かくして、可撓性を有するスリーブ5D、プラグ2C、球面軸受け2Bによるアームシャフト5Bの支持により、ブレーキアーム5が全方向に自由度を有してディスクロータのあらゆる方向への動きにパッド部を追随させることが可能になる。
【0018】
このように、球面軸受け2Bによってブレーキアーム5の高い全方向の自由度を確保しつつ、制動時に発生するブレーキトルクがブレーキアーム5に嵌合されたスリーブ5D、5Dの各内端面が球面軸受け2Bの両端面にて効果的に負担されるので、ブレーキアーム5への旋回力が軽減でき、アクチュエータや倍力装置側へのブレーキトルクの影響を抑制できる。また、前記ブレーキアーム5における軸孔部5F、5Fの両端部にプラグ部材5C、5Cを装着することにより、前記アームシャフト5Bを抜止め規制して、アームシャフト5Bを螺子部等を形成する必要のない単なる棒状体にて構成することができて低コストとなる。さらに、アームシャフト5Bに無関係に、プラグ部材5Cとスリーブ5Dおよび球面軸受け2Bとの軸方向寸法が精度よく設定されるので、アームシャフト5Bとプラグ部材5Cとの間に僅かの隙間が損しても何ら問題がなく、アームシャフト5Bの精度がさらにルーズでよく、さらに低コストとなる。
【0019】
なお、図1の例では、ブレーキアーム5の軸孔部5F、5Fにプラグ部材5C、5Cを螺子込むことによって、一対のスリーブ5D、5Dの内端面を球面軸受け2Bの両端面に当接させているが、閉塞蓋状体を有する一対のスリーブの外周の一部に螺子部を形成して、これら一対のスリーブをブレーキアーム5の軸孔部5F、5Fに螺子込むことによっても、これらスリーブの内端面を球面軸受け2Bの両端面に当接させるように構成され、これらスリーブの内側に嵌合されるアームシャフト5Bを精度を要することのない棒状体にて構成することができる。
【0020】
図5を用いてブレーキアーム5、6の上端部5A、6Aと自動隙間調整機構17R、17Sから出力されたロッド部材16R、16Sとの連結について説明する。自動隙間調整機構17R、17Sの末端部を構成するロッド部材16R、16Sの外端部の非円形外周部が、ブレーキアーム5(ブレーキアーム6についても同様、以下同じ)の上端部5A、6Aに形成された遊嵌孔部に挿入され、その非円形外周部にロックプレート11が嵌合されてアーム上端部5Aの外側においてスプリング10にて弾接してカップスプリング9およびクリップ12により保持させる。ロックプレート11はアーム上端部5Aの外側面に回転不能に固定される。ロックプレート11、クリップ12およびカップスプリング9を外部から取り外すことでロッド部材16Rの回転を許容できるようにして、自動隙間調整機構のアジャスタを戻して、ロッド部材16Rとアーム上端部5Aの遊嵌孔部との係合を開放して、ブレーキパッドの交換が容易となる。
【0021】
詳述はしないが、自動隙間調整機構17R、17Sについて簡単に述べると、ボールランプアセンブリ4RSのロータアセンブリ4Rとステータアセンブリ4Sとが軸方向に離反隔離すると、ステータ側のレバーブラケットに対してロータ側のレバーブラケットが互いに反対方向に移動することになるが、ブレーキパッド18R、18Sの摩耗による過ストロークが発生したときに、前記一対のレバーブラケットの移動に伴うアジャスタレバーの揺動によりアジャスタリングを回動させることで、アジャスタリングに螺合されたアジャスタ・ジョイントアセンブリが摩耗分を詰めて進出して自動隙間調整を行うものである。
【0022】
以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、ハウジングの二分割形態、およびそれらへのブレーキチャンバおよびカム機構の装着・配設形態、パワーユニットのアクチュエータを構成するブレーキチャンバ(正圧型、負圧型のいずれもが採用可能である)の形状、形式(ダイヤフラム型、ピストン型等)および配設部位、ブレーキアームのハウジングへの全方向に自由度を有しての揺動軸支形態(隙間、球面ベアリング、可撓性のあるスペーサおよびプラグ等の採用等)、アームシャフトのためにブレーキアームとハウジングに形成される軸孔部の形状、つまりスリーブやプラグ部材と軸孔部との関連構成(スリーブ外径よりプラグ部材の外径をやや大きく形成して、確実にスリーブ外端面を受け止めるようにしてもよいし、スリーブ外径とプラグ部材外径とをほぼ等しくしてもよい。また、プラグ部材のブレーキアームの軸孔部への装着形態として螺合でもよいし、適宜のワンタッチ装着形態でもよい。また、プラグ部材がスリーブを兼用するように、閉塞蓋状体を有するスリーブの外周の一部に螺子部を形成して、これらスリーブをブレーキアームの軸孔部に螺合するように構成することもできる)、スリーブのハウジングへの支持形態(プラグの介在、ブーツの介在等)、スリーブおよび球面軸受け内のアームシャフトの嵌合形態(適度の精度は要求される)、アームシャフトの形状(単純な丸棒状体でよい)、長さ(両端部がプラグ部材に当接せず僅かに短くてもよい)、球面軸受けの形状、形式、スリーブの各内端面の球面軸受けの両端面への当接形態(直接当接させるが、スラストメタル等を介してもよい)、スリーブを介した球面軸受けの両端面への与圧力の大きさ、プレーキパッドの形状、形式およびブレーキアームへの軸支形態(上下首振り形態等)、板ばねの形状、形式およびそのプラグ部材等への装着形態、パワーユニットとしてのカム機構を構成するボールランプアセンブリ倍力機構の形状、形式(好適には直交するブレーキチャンバのロッドの押圧によって操作力を得て相対回転するロータアセンブリとステータスアセンブリとの対向端面間配設されたボールとボール収納溝とのカム作用により軸方向に拡大縮小する構成を採用するが、ブレーキチャンバのロッドの牽引によってロータアセンブリとステータスアセンブリとの相対回転を得るように構成してもよい)、自動隙間調整機構の形状、形式およびその隙間調整形態等についても適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明のブレーキアーム支持構造の1つの実施例を示すもので、アームシャフトの中心線での側断面図である。
【図2】同、ブレーキアーム支持構造が採用されたディスクブレーキ装置の全体斜視図である。
【図3】同、カム機構のカム面での断面図を含むブレーキアームの側面図である。
【図4】同、上部の取付ハウジングを取り外した状態のディスクブレーキ装置の全体斜視図である。
【図5】同、ブレーキチャンバと直交してカム機構を構成するボールランプアセンブリの中心線上でのディスクブレーキ装置の全体断面図である。
【図6】従来例を示す鉄道車両用ディスクブレーキ装置の説明図である。
【符号の説明】
【0024】
1 取付けハウジング
2A ユニットハウジング
2B 球面軸受け
2C プラグ
2D ブーツ
2F 軸孔部
3 ブレーキチャンバアセンブリ
5 ブレーキアーム
5A アーム上端部
5B アームシャフト
5C プラグ部材
5D スリーブ
5F 軸孔部
7 板ばね
16R ロッド部材
18R パッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブレーキチャンバにて作動するカム機構の軸動によりロッド部材を介して、全方向に自由度を有してハウジングに支持されたブレーキアームを押圧してブレーキパッドを押圧作動させるディスクブレーキ装置のブレーキアーム支持構造において、ブレーキアームとハウジングに形成された軸孔部の双方に嵌合する一対のスリーブと、該スリーブ内に嵌合するアームシャフトと、前記スリーブの各内端面がそれぞれアームシャフトの中央部に配設された球面軸受けの両端面に当接して構成されたことを特徴とするブレーキアーム支持構造。
【請求項2】
前記ブレーキアームにおける軸孔部の両端部にプラグ部材を装着することにより、前記アームシャフトを抜止め規制することを特徴とする請求項1に記載のブレーキアーム支持構造。
【請求項3】
前記プラグ部材の装着により、前記一対のスリーブを軸方向に押圧して球面軸受けの両端面に与圧を付与して当接するように構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のブレーキアーム支持構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2009−162288(P2009−162288A)
【公開日】平成21年7月23日(2009.7.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−28(P2008−28)
【出願日】平成20年1月4日(2008.1.4)
【出願人】(000000516)曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【Fターム(参考)】