台湾专利TW201311487A 卡鉗制動器裝置

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专利摘要:
本發明之卡鉗制動器裝置，具備被車體支撐之卡鉗本體、相對該卡鉗本體進退並與圓盤滑動接觸而能賦予摩擦力之制動塊、將該制動塊藉由作動流體之壓力向該圓盤按壓之按壓機構、將該制動塊支撐於該卡鉗本體之調節器。該調節器具備以能相對該卡鉗本體進退之方式設置並將該制動塊支撐於該卡鉗本體之錨銷、將該制動塊往從該圓盤分離方向施力之恢復彈簧、被區劃在該錨銷之背面以導引作動流體之背壓室。
公开号:TW201311487A
申请号:TW101129169
申请日:2012-08-13
公开日:2013-03-16
发明作者:Tsutomu Suzuki；Yoshiyuki Ookawara
申请人:Kayaba Industry Co Ltd；
IPC主号:B61H15-00

专利说明:
卡鉗制動器裝置
本發明係關於對和車輪同時旋轉之圓盤賦予摩擦力而制動車輪之旋轉之卡鉗制動器裝置。
一直以來，在鐵道車輛等之車輛，係使用利用油壓或空氣壓等之流體壓進行制動之流體壓制動器裝置。
在JP08-226471A，所揭示之鐵道車輛用卡鉗制動器裝置，係具備將制動塊(brake shoe)支撐成可進退之錨銷(anchor pin)、貫通錨銷之桿件(rod)、將桿件往制動塊之恢復方向施力之彈簧。
但，在JP08-226471A所記載之卡鉗制動器裝置，缸筒內之流體壓上昇，制動塊往轉子(rotor)抵接按壓之際，產生錨銷和桿件之間之滑動阻力，或將桿件往逆向施力之彈簧之彈壓力成為阻力。因此，提高卡鉗制動器裝置之制動塊之按壓力有其困難。
本發明，係有鑑於上述之問題點而作成，以提高在卡鉗制動器之制動塊之按壓力為目的。
依據本發明所擁有之形態，係夾著與車輪同時旋轉之圓盤而賦予摩擦力之卡鉗制動器裝置，具備：被車體支撐之卡鉗本體、相對該卡鉗本體進退，滑動接觸於該圓盤並能賦予摩擦力之制動塊、藉由作動流體之壓力將該制動塊向該圓盤按壓之按壓機構、將該制動塊支撐於該卡鉗本體之調節器。該調節器，具備：以可相對該卡鉗本體進退之方式設置，將該制動塊支撐於該卡鉗本體之錨銷、將該制動塊往從該圓盤分離方向施力之恢復彈簧、被區劃於該錨銷之背面以導引作動流體之背壓室。
關於本發明之實施形態、本發明之優點，參照附件之圖式並於以下作詳細之說明。
以下，參照圖式，說明關於本發明之實施之形態之卡鉗制動器裝置100。
首先，參照圖1及圖2，說明關於卡鉗制動器裝置100之整體構成。
卡鉗制動器裝置100，係採用壓縮空氣作為作動流體之鐵道車輛用之空氣壓制動器。卡鉗制動器裝置100，具備有：透過支撐架20被未圖示之台車(車體)所支撐之卡鉗本體10、相對卡鉗本體10進退而與圓盤6滑動接觸並能賦予摩擦力之一對制動塊7、將制動塊7藉由壓縮空氣之壓力(空氣壓)向圓盤6按壓之作為按壓機構之隔膜致動器50(diaphragm actuator)、將制動塊7支撐於卡鉗本體10之一對調節器40。
卡鉗制動器裝置100，係夾著與車輪5同時旋轉之圓盤6並賦予摩擦力者。具體地，卡鉗制動器裝置100係從圓盤6之兩面使用一對制動塊7挾持圓盤6，藉由圓盤6與制動塊7之間之摩擦力而制動車輪5之旋轉。
圓盤6，被設置在車輪5上且與車輪5同時旋轉。圓盤6，在車輪5之表面背面兩面形成一體。並非如上述將圓盤6和車輪5形成一體，而是設置與車輪5同時旋轉之額外之圓盤6亦可。
卡鉗本體10，具備橫跨圓盤6延伸之第一卡鉗臂12及第二卡鉗臂14、連結第一卡鉗臂12與第二卡鉗臂14之軛部13(yoke)、用以將卡鉗本體10支撐於台車上之一對托架部15(bracket)。
卡鉗本體10，藉由上滑動銷30與下滑動銷32被浮起支撐成能相對支撐架20滑動。藉此，卡鉗本體10，跟隨著車輪5相對於台車往軸方向之相對移動，制動塊7與車輪5之圓盤6平行地對向。
上滑動銷30與下滑動銷32，貫通支撐架20而設置，其兩端部與卡鉗本體10之托架部15連結。卡鉗本體10，向上滑動銷30與下滑動銷32之軸方向自由滑動地被支撐架20所支撐。上滑動銷30與下滑動銷32之露出部，由橡膠製之錐形帆布桅套34(boot)所包覆保護不受灰塵等影響。
制動塊7，承受藉由隔膜致動器50之按壓力，向圓盤6平行地按壓並抵接。制動塊7，具有向與車輪5同時旋轉之圓盤6抵接之襯板9(lining)。制動塊7，藉由由襯板9與圓盤6之抵接發生之摩擦力，制動車輪5之旋轉。制動塊7之上下端，被固定在後述之調節器40(adjuster)之錨銷43。再者，制動塊7，被後述之調節器40之恢復彈簧44往從圓盤6分離方向施力。
其次，參照圖3及圖4說明關於卡鉗本體10之內部構造。
隔膜致動器50，具備有將制動塊7向圓盤6按壓之活塞52、活塞52在內部滑動之缸筒51、在缸筒51內區劃空氣室55之隔膜53。
隔膜致動器50，係藉由調整在空氣室55之空氣壓使隔膜53變形，藉由隔膜53之變形使制動塊7向圓盤6按壓者。隔膜致動器50，僅被設置在第一卡鉗臂12側。
缸筒51，具備有活塞52滑動之缸筒本體51a、在與缸筒本體51a之間夾入隔膜53並固定、並密封其背面而區劃空氣室55之卡鉗覆體54(caliper cover)。
活塞52，與制動塊7抵接並被設置在缸筒51內。活塞52，藉由抵接在背面之隔膜53之變形而在缸筒51內滑動。藉由活塞52在缸筒51內滑動，制動塊7相對圓盤6進退。
隔膜53，具有周緣部53a、伸縮囊53b(bellows)和按壓部53c。周緣部53a，被夾在缸筒本體51a和卡鉗覆體54之間而固定。伸縮囊53b，係藉由供給至空氣室55之空氣壓，能從折疊狀態伸長者。按壓部53c，與活塞52抵接，係藉由已折疊之伸縮囊53b伸長而位移。藉由按壓部53c位移，活塞52被按壓並在缸筒51內滑動。
隔膜53，係樹脂製彈性材料，使用例如碳纖維、克維拉(Kevlar)纖維等之複合強化材料而形成伸縮囊。再者，即使採用橡膠製管件或由金屬薄板構成之伸縮囊亦可。
卡鉗覆體54，藉由複數之螺栓54a(bolt)而被固定在缸筒本體51a。卡鉗覆體54，在與缸筒本體51a之間挾持隔膜53之周緣部53a而固定。此時，樹脂製彈性材料即隔膜53因為發揮封裝(Packing)之功能，能擔保空氣室55之氣密性。
空氣室55，在缸筒51之內部，由隔膜53和卡鉗覆體54區劃。空氣室55，隨著此容積之擴縮，能使活塞52進退。在空氣室55，設置有通孔56(參照圖2)。在制動時用以使隔膜53變形之壓縮空氣，係從外部之空氣壓源經由通孔56而被供給。
在卡鉗覆體54，形成空氣通路54b，其將空氣室55之壓縮空氣之一部份導引向在後述調節器40之背壓室46。
空氣通路54b，在卡鉗覆體54之面向調節器40之端面開口，使空氣室55和後述之調節器40之背壓室46連通。在空氣通路54b之面向調節器40之面之開口部，形成安裝有通心軸48(quill)之大徑部54c。大徑部54c之內徑，形成為能收容通心軸48之大小。通心軸48，係設置在缸筒51和制動塊承載部41之間、使空氣室55和背壓室46連通之中空軸。關於通心軸48，於後詳細說明。
調節器40，係調節制動塊7相對圓盤6之初始位置者。調節器40，分別被配置在隔膜致動器50之上下。調節器40，藉由錨螺栓42(anchor bolt)在卡鉗本體10之上下端部分別被緊固。
如圖4所示，調節器40具備有，藉由錨螺栓42固定在卡鉗本體10之制動塊承載部41、能相對制動塊承載部41進退而被設置並將制動塊7支撐在卡鉗本體10之錨銷43、使制動塊7往從圓盤6分離方向施力之恢復彈簧44、在制動解除時，調整制動塊7和圓盤6之間隙為一定之間隙調整機構45、被區劃在錨銷43之背面之背壓室46。
錨銷43，形成為大致有底圓筒狀。錨銷43，具有卡合於制動塊7之鍔部43b。錨銷43，其底部從制動塊承載部41突出而設置，藉由將鍔部43b嵌入制動塊7之兩端部，而支撐制動塊7。
錨銷43，在制動時，伴隨隔膜53變形而使制動塊7往圓盤6按壓之動作向軸方向位移。錨銷43，在制動塊7與圓盤6滑動接觸之制動時，藉由摩擦力抵抗圓盤6將使制動塊7往周方向移動，而保持住制動塊7。
在錨銷43之內周，可裝入恢復彈簧44和間隙調整機構45。錨銷43，在開口端部附近之內周具有平墊圈43a。在錨銷43，滑動時露出於外部之滑動部，係被橡膠製之錐形帆布桅套47所包覆，而受保護避免受到灰塵影響。
恢復彈簧44，係在錨銷43之內周壓縮介裝之螺旋彈簧。恢復彈簧44，對間隙調整機構45之軸環45c(collar)，使錨銷43之平墊圈43a往軸方向施力。恢復彈簧44，係從制動狀態至成為非制動狀態時，藉由此施力，將錨銷43之鍔部43b壓回制動塊7，使制動塊7僅以既定之距離從圓盤6分離者。依此，調整在非制動時之制動塊7和圓盤6之距離，能使圓盤6之散熱性良好地進行。
制動塊承載部41，將錨銷43支撐成可進退。制動塊承載部41，密封錨銷43之背面而區劃背壓室46。制動塊承載部41，具有經由通心軸48使空氣室55和背壓室46連通之空氣通路41a。
背壓室46，在制動塊承載部41之內部和錨銷43之背面之間被區劃。在背壓室46，被導入在隔膜致動器50之壓縮空氣之一部分。在制動時一旦從空氣室55向背壓室46導入壓縮空氣，背壓室46之內壓上昇。如此，錨銷43，被按壓向制動塊7往圓盤6接近之方向。
空氣通路41a，在制動塊承載部41之面向卡鉗本體10之端面開口，連通背壓室46和卡鉗本體10之空氣室55。在空氣通路41a之面向卡鉗本體10之面之開口部，形成安裝有通心軸48之大徑部41c。
空氣通路41a之大徑部41c，以和空氣通路54b之大徑部54c成為同軸之方式開口形成。大徑部41c，形成和大徑部54c大致相同內徑。大徑部41c和大徑部54c合計之軸方向之長度，較通心軸48之軸方向之長度為大。
通心軸48，係具有在內周能使壓縮空氣通過之貫通孔48a之中空軸。通心軸48，係連通調節器40之空氣通路41a與卡鉗本體10之空氣通路54b者。
通心軸48之外周，藉由和制動塊承載部41之大徑部41c之間設置之O型環48b、和卡鉗覆體54之大徑部54c之間設置之O型環48c而密封。O型環48b和O型環48c因為具有彈性，即使大徑部41c和大徑部54c未完全於同軸，藉由O型環48b和O型環48c之彈性，能吸收彼此之中心軸之偏差。此外，即使非O型環48b和O型環48c，只要為能密封通心軸48之外周之密封構件亦可。
調節器40和卡鉗本體10之組裝之際，在大徑部54c嵌入通心軸48，以大徑部54c嵌入通心軸48之方式安裝調節器40，緊固錨螺栓42。如此，調節器10和卡鉗本體10在組裝之際，同時能使卡鉗本體10之空氣室55和調節器40之背壓室46連通。因此，藉由設置通心軸48，便能容易地使空氣通路54b和空氣通路41a連通。
間隙調整機構45，將在制動解除時恢復彈簧44之施力造成之制動塊7之恢復量調整為一定。換言之，間隙調整機構45將在非制動時之制動塊7和圓盤6之間隔經常保持一定。間隙調整機構45，具備有：固定在制動塊承載部41之固定銷45a、固定成相對於固定銷45a能在軸方向移動之夾具45b(grip)、伴隨夾具45b之移動相對於固定銷45a能在軸方向移動之軸環45c。
夾具45b，係藉由在背壓室46內之壓縮空氣之按壓力而使錨銷43進出、平墊圈43a與軸環45c之段部45d抵接並按壓，而能往軸方向移動者。夾具45b，藉由恢復彈簧44之彈壓力以不能往軸方向移動之大小的力量，把持固定銷45a之外周。因此，在制動時往錨銷43進出方向移動之夾具45b，在制動解除時並未藉由恢復彈簧44之彈壓力而返回，係維持在其位置。
制動塊7之摩耗小之時，在制動時之錨銷43之行程量小。因此，錨銷43即使進出，平墊圈43a亦未與軸環45c之段部45d抵接。因此，在制動解除時，錨銷43恢復至制動前之原位置。
對此，制動塊7之摩耗進行、在制動時之錨銷43之行程量已變大之場合，一旦錨銷43進出，平墊圈43a與段部45d抵接並按壓。平墊圈43a，與軸環45c同時拉引夾具45b而使其移動。藉此，在制動解除時，錨銷43，只恢復至與軸環45c之移動量相同進出之位置。因此，因能夠使在非制動時之制動塊7之位置，僅以已摩耗之厚度之量前進，在非制動時之制動塊7和圓盤6之間隔能夠經常保持一定。
在以下，說明關於本發明之實施形態之卡鉗制動器裝置100之動作。
在鐵道車輛之行走時，車輪5以高速旋轉。在此，一旦藉由駕駛員之操作等，使卡鉗制動器裝置100切換至制動狀態，從空氣壓源供給之壓縮空氣，經由通孔56往空氣室55內傳送，使隔膜53變形。如此，隔膜53之伸縮囊部53b伸長，按壓部53c使活塞52往圓盤6方向滑動。
隔膜53之按壓部53c，係往車輪5方向位移，經由活塞52使制動塊7朝設置於車輪5之圓盤6按壓。一旦藉由隔膜53而按壓之制動塊7和圓盤6抵接而產生摩擦力，便可制動車輪5之旋轉。藉此，鐵道車輛，便可立即降低速度而停止。
在此，在習知卡鉗制動器裝置，錨銷43係藉由制動塊7之進退被動地進退者。因此，在制動時活塞52按壓制動塊7之時，產生錨銷43之滑動阻力或恢復彈簧44之彈壓力成為阻力。
對此，在卡鉗制動器裝置100，空氣室55內之壓縮空氣之一部分，通過空氣通路54b、貫通孔48a、空氣通路41a，並導入區劃於錨銷43之背面之背壓室46。在制動時，錨銷43，藉由被導入背壓室46之壓縮空氣，制動塊7往接近圓盤6之方向按壓。因此，由於能夠抵銷按壓制動塊7之際之阻力，可以提高卡鉗制動器裝置100之制動塊之按壓力。
再者，在習知卡鉗制動器裝置，由於錨銷43之滑動阻力或恢復彈簧44之彈壓力成為阻力，錨銷43附近之按壓力較被活塞52按壓部份之按壓力為小。因此，襯板9之兩端部未被較強地按壓，使襯板9之往圓盤6之折衝狀態為一定，有其困難。
對此，在卡鉗制動器裝置100，在制動時，錨銷43，藉由被導入背壓室46之壓縮空氣，使制動塊7往接近圓盤6方向按壓。因此，能夠使錨銷43附近之按壓力與被活塞52按壓部份之按壓力同等地變大。因此，增加在制動時之襯板9之抵接面積之同時，能夠使襯板9之往圓盤6之折衝狀態為一定。
藉由駕駛員之操作而制動器導致之車輪5之制動一旦被解除，藉由設置在調整器40內部之恢復彈簧44之復原力，制動塊7，從與圓盤抵接之狀態分離。再者，空氣室55內之壓縮空氣從通孔56被排出，隔膜53之伸縮囊部53b恢復至制動前之折疊形狀，按壓部53c恢復至制動前之位置。接著，活塞52亦恢復至制動前之位置，藉此，圓盤6與制動塊7藉由間隙調整機構45再次維持一定之間隔對向。因此，車輪5能未受卡鉗制動器裝置100之影響旋轉。
依據以上之實施形態，將產生以下所示之效果。
在隔膜致動器50，用以將制動塊7往圓盤6按壓之壓縮空氣之一部分，導入在錨銷43之背面區劃之背壓室46。在制動時，錨銷43，藉由導入背壓室46之壓縮空氣，使制動塊7往接近圓盤6之方向按壓。接著，在按壓制動塊7之際，由於能抵銷錨銷43之滑動阻力或恢復彈簧44之彈壓力，可以提高在卡鉗制動器裝置100之制動塊之按壓力。
接著，參照圖5，說明關於本發明之實施形態之變形例之卡鉗制動器200。
卡鉗制動器200，具備有供給隔膜致動器50之空氣室55和調節器40之背壓室46作為作動流體之壓縮空氣之空氣壓供給機構60。
空氣壓供給機構60，具備有：連接於外部之空氣壓源之栓塞61、導入已被供給之壓縮空氣至空氣室55之供給流路62、將供給流路62和空氣室55連接之栓塞65、導入已被供給之壓縮空氣至各自之背壓室46之一對供給流路63、各自連接供給流路63和背壓室46之一對栓塞64。
在卡鉗制動器200之制動時，經由栓塞61而被供給之壓縮空氣，通過供給流路62導入空氣室55。藉此，隔膜53變形而使活塞52往圓盤6方向滑動。此時，經由栓塞61而被供給之壓縮空氣之一部分，經由供給流路63被導入至各自的背壓室46。
因此，錨銷43往制動塊7接近圓盤6之方向按壓。因此，按壓制動塊7之際，由於能夠抵銷錨銷43之滑動阻力或恢復彈簧44之彈壓力，可以提高在卡鉗制動器裝置100之制動塊之按壓力。
此外，並非將經由栓塞61而被供給之壓縮空氣導入空氣室55與背壓室46，而是被導入空氣室55之壓縮空氣和被導入背壓室46之壓縮空氣之空氣壓源個別設置亦可。在此時，便能夠個別調整活塞52按壓制動塊7之力，與錨銷43按壓制動塊7之力。
以上，說明關於本發明之實施形態，但上述實施形態只不過表示本發明之適用例之一部分，並未限定本發明之技術範圍於上述實施形態之具體構成。
例如，在卡鉗制動器裝置100，未限定採用壓縮空氣作為作動流體，即使為以油作為作動流體之油壓制動器亦可。
本申請，主張以2011年9月6日向日本國特許廳申請之日本特願2011-193791為基礎之優先權，參照此申請之全部之內容並納入本說明書中。
本發明之實施例包含之排他性質或特徵，如以下申請專利範圍所示。
100‧‧‧卡鉗制動器裝置
5‧‧‧車輪
6‧‧‧圓盤
7‧‧‧制動塊
10‧‧‧卡鉗本體
40‧‧‧調節器
41‧‧‧制動塊承載部
41a‧‧‧空氣通路
43‧‧‧錨銷
44‧‧‧恢復彈簧
46‧‧‧背壓室
48‧‧‧通心軸
48a‧‧‧空氣通路
50‧‧‧隔膜致動器(按壓裝置)
51‧‧‧缸筒
52‧‧‧活塞
53‧‧‧隔膜
54‧‧‧卡鉗覆體
54b‧‧‧空氣通路
55‧‧‧空氣室
圖1係本發明實施形態之卡鉗制動器裝置之俯視圖。
圖2係圖1之前視圖。
圖3係圖2之A-A剖面圖。
圖4係圖3之B部分之放大圖。
圖5係本發明實施形態之變形例之卡鉗制動器裝置之剖面圖。
7‧‧‧制動塊
9‧‧‧襯板
40‧‧‧調節器
41‧‧‧制動塊承載部
41a‧‧‧空氣通路
41c‧‧‧大徑部
42‧‧‧錨螺栓
43‧‧‧錨銷
43a‧‧‧平墊圈
43b‧‧‧鍔部
44‧‧‧恢復彈簧
45‧‧‧間隙調整機構
45a‧‧‧固定銷
45b‧‧‧夾具
45c‧‧‧軸環
45d‧‧‧段部
46‧‧‧背壓室
47‧‧‧錐形帆布桅套
48‧‧‧通心軸
48a‧‧‧貫通孔
48b‧‧‧O型環
48c‧‧‧O型環
50‧‧‧隔膜致動器
51‧‧‧缸筒
51a‧‧‧缸筒本體
52‧‧‧活塞
53‧‧‧隔膜
54‧‧‧卡鉗覆體
54a‧‧‧螺栓
54b‧‧‧空氣通路
54c‧‧‧大徑部
55‧‧‧空氣室

权利要求:
Claims (5)
[1] 一種卡鉗制動器裝置，係夾著與車輪同時旋轉之圓盤並賦予摩擦力，其特徵在於，具備：被車體支撐之卡鉗本體；相對該卡鉗本體進退，滑動接觸於該圓盤並可賦予摩擦力之制動塊；藉由作動流體之壓力將該制動塊往該圓盤按壓之按壓機構；以及將該制動塊支撐於該卡鉗本體之調節器；該調節器，具備：以能相對該卡鉗本體進退之方式設置，並將該制動塊支撐於該卡鉗本體之錨銷；將該制動塊往從該圓盤分離方向施力之恢復彈簧；以及被區劃於該錨銷之背面，導引作動流體之背壓室。
[2] 如申請專利範圍第1項之卡鉗制動器裝置，其中，在該按壓機構之作動流體之一部分被導引向該背壓室。
[3] 如申請專利範圍第1項之卡鉗制動器裝置，其中，該按壓機構，具備：將該制動塊往該圓盤按壓之活塞；該活塞在內部滑動之缸筒；以及在該缸筒內區劃空氣室，並藉由在該空氣室之空氣壓之變化而變形，對該制動塊施加往該圓盤之按壓力之隔膜。
[4] 如申請專利範圍第3項之卡鉗制動器裝置，其中，該調節器具備將該錨銷支撐成能進退之制動塊承載部；進一步具備設置在該缸筒和該制動塊承載部之間，使該空氣室和該背壓室連通之通心軸。
[5] 如申請專利範圍第4項之卡鉗制動器裝置，其中，該缸筒，具備：該活塞滑動之缸筒本體；在和該缸筒本體之間夾入該隔膜並固定，密封其背面並區劃該空氣室，且在該背壓室形成導引空氣壓之空氣通路之卡鉗覆體；該制動塊承載部具有經由該通心軸將該背壓室與該空氣室連通之空氣通路。

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