Brake torque receiving mechanism in accordance with the disk brake vibration-proof rubber

本発明は、基体側に設けたアクチュエータの作動により一対のブレーキアームの一端部を揺動・押圧し前記ブレーキアームの他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧挟持するように構成したディスクブレーキにおいて、ブレーキ作動時にブレーキパッドの巻き込み作動によりブレーキアームに発生する回転モーメントを打ち消すことができるディスクブレーキの防振ゴムによるブレーキトルク受け機構に関するものである。

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、特に鉄道車両用のディスクブレーキ（鉄道車両用キャリパブレーキ）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（特許文献１参照）。

特開２００６−３１５４２２号公報

前記従来例について、図１１を参照して構成を簡単に説明すると、この鉄道ディスクブレーキ装置（鉄道車両用キャリパブレーキ）は、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２０７、２０７がそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバー（ブレーキアーム）２０６、２０６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２１５を備えるアクチュエータ２１４を備えており、また、このディスクブレーキ装置２０１は、可動ロッド２１５に枢結される回転伝達アーム２１６と、この回転伝達アーム２１６に係合する伸縮軸２１０を備えている。 この装置では、アクチュエータ２１４の可動ロッド２１５の進出に伴う回転伝達アーム２１６の押出し回転により、ネジ機構によってネジ体２１３が外方へ押し出されて、ブレーキアーム２０６、２０６を支持ピン２０５の回りにて揺動させ、ブレーキパッドを取着したブレーキヘッド２０７、２０７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２１６の超過ストロークにより、基体に固定された隙間調整棒２２１にカム板２１９の切欠部２２０の端部が接触して、ウォームギヤ２１７が回転し、隙間調整ギヤ２１８が回転して自動隙間調整がなされる。

前記従来例のものでは、可動ロッド２１５の進出動作は、回転伝達アーム２１６を介して伸縮軸２１０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２０６、２０６に伝達されることとなっている。 しかも、増力変換機構を構成する回転伝達アーム２１６に、カム板２１９、切欠部２２０、ウォームギヤ２１７、隙間調整ギヤ２１８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２０１のコンパクトな構成が提供できる。

ところで前記した従来型鉄道車両用キャリパブレーキでは、ブレーキパッドが取りつけられるバネ上とディスクが取りつけられるバネ下との相対変位が大きいため、ブレーキ部分とディスクとの間に倒れが発生することがある。 もし、ディスクとブレーキ部との間に倒れが発生すると、ライニング（摩擦材）の引きずり、磨耗に繋がる。 こうした事態に対応するため、図１１の従来例ではパッドのブレーキトルクを受けるアーム２０６がボディ２０５と支点軸のボルトで締結され車輪左右動（枕木方向）へ追従する。 また車輪のローリングに対してはボディ２０５とサポート２０２を係合するボルトによってボディ全体を振り子状態でハンギング（吊り下げ式）して対応している。 この様に車輪追従のためにボディ全体を揺さぶる構造において、各部の強度を考慮し、軽量に設計することが難しかった。

そこで本発明は、ディスクブレーキ（鉄道車両用キャリパブレーキ）において、 ブレーキアームを支持する支持ピンを基体に取り付ける取り付け部にテーパローラベアリングを配置することにより、パッド接線方向の力をテーパローラベアリング部で確実に受けることができるとともに、ブレーキ作動時にブレーキパッド側に発生するブレーキ接線力（ブレーキパッド巻き込み作用）によってブレーキアームに発生するモーメントを確実に打ち消すことができる２点支持防振ゴムによるブレーキトルク受け機構を提供し、前記モーメントの打ち消し作用によりブレーキパッドの偏摩耗を抑制することができる。
また、前記２点支持防振ゴムにより、ブレーキ作動時に、ディスクロータとブレーキパッド間に倒れが発生してもブレーキ開放時には防振材の弾性力（反力）によりブレーキパッドを元の状態に復帰させることができる。

このため、本発明が採用した技術手段は、
基体と、その基体に対して支持ピンを介して旋回および揺動可能に支持された一対のブレーキアームと、基体側に設けたアクチュエータの作動により前記一対のブレーキアームの一端部を揺動・押圧し前記ブレーキアームの他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧するように構成したディスクブレーキにおいて、 前記ブレーキアームは基体に取り付けた支持ピンの両側で振動防止ゴムを介して支持されており、前記振動防止ゴムは、インナ、アウタとそれらの間に設けた振動防止ゴムで構成されており、前記振動防止ゴムのインナ、アウタはブレーキアームの外側に位置する部分に鍔を設けた構成を有し、さらに前記基体に取り付けた支持ピンは、基体両端に配置したテーパローラベアリングを介して支持されていることを特徴とするディスクブレーキのトルク受け機構である。 また、 前記振動防止ゴムのインナには基体部分に取り付けたスリーブと係合する回転止めを設けたことを特徴とするディスクブレーキのトルク受け機構である。
また、 前記回転止めは、前記振動防止ゴムのインナと、そのインナ間に配置されるスリーブの両者に互いの相対回転を禁止する凹凸部で形成され、前記凹凸部を係合嵌合させることにより回転を防止することを特徴とするディスクブレーキのトルク受け機構である。

本発明によれば、
基体にブレーキアームを支持する支持部に、ブレーキ作動時にブレーキパッドの巻き込みによりブレーキアームに発生するモーメントを打ち消すことができる防振ゴムを設けたことにより、ブレーキ接線力（ブレーキパッド巻き込み力）によりブレーキアームに発生するモーメントを減少させることができる。
また、本願発明に係る２点支持防振ゴムによるトルク受け機構では、防振ゴムがパッド接線力方向の力によるテコ部の回転を打ち消す方向に働くように作用するため、パッドの偏摩耗を防止することができる。
また、ブレーキアームを支持する支持ピンを基体に取り付ける取り付け部にテーパローラベアリングを配置することにより、パッド接線方向の力をテーパローラベアリング部で確実に受けることができる。
また、防振ゴムのブレーキアームの外側に位置するインナ、アウタ、振動防止ゴムのいずれかには、鍔を形成することによりパッド接線方向の力を鍔部で確実に受けることができる。
また、防振ゴムのインナには基体部分に配置したスリーブと係合する回転止めを設けることにより、基体とブレーキアームとの間に相対的な変位が発生することを防止できる。 さらに、前記回転止めを、前記防振ゴムのインナと、そのインナ間に配置されるスリーブの両者に互いの相対回転を禁止する凹凸部で構成することにより、両者の一体化を確実にすることができる。
防振ゴムを使用することにより、防振ゴムの径方向の弾性力により、ブレーキ時のゴムの撓みによる支点位置のズレを最小限とすることができる。
テコ部（支持部）にブレーキ接線力が加わった場合、防振ゴムのつば部の圧縮力でブレーキ接線力を受けることができる。
また、防振ゴムインナ＋スリーブインナとすることによって、ボルト締結した時に規定以上の軸力がつば部に挟まれているゴムに加わらないようにしている。
以上のように、防振ゴムの作用によりブレーキ作動時に、ブレーキディスクロータとブレーキ間に倒れが発生してもブレーキ開放時にはブレーキパッドを元の状態に復帰させることができる等々の特有の優れた作用効果を達成することができる。

本発明は、基体と、その基体に対して支持ピンを介して旋回および揺動可能に支持された一対のブレーキアームと、基体側に設けたアクチュエータの作動により前記一対のブレーキアームの一端部を揺動・押圧し前記ブレーキアームの他端部に設置されたブレーキパッドをディスクロータに押圧するように構成したディスクブレーキにおいて、前記ブレーキアームを基体に取り付けた支持ピンの両端２点で支持する構成を採用しており、さらに前記ブレーキアームの支持ピンによる支持部には、防振ゴムを設けたことを特徴としている。 このような構成とすることで、防振ゴムの作用によりブレーキ作動時に、ブレーキディスクロータとブレーキ間に倒れが発生してもブレーキ開放時にはブレーキパッドを元の状態に復帰させることができ、また簡素な構成を実現できる。

以下、本発明に係るディスクブレーキの好適な実施例を図面に基づいて説明すると、図１は本発明のディスクブレーキの正面図であり、図２は同ブレーキの側面図、図３は同ブレーキの平面図、図４はブレーキアームの作動を説明するための斜視図、図５は基体とブレーキアームとを支持する第１実施例としての支持ピン部の拡大図、図６は基体とブレーキアームとを支持する第２実施例としての支持ピン部の拡大図、図７は防振ゴムの平面図である。

図１〜図３を参照して本発明に係るディスクブレーキの概略的な構成を説明すると、同キャリパブレーキは、図示せぬディスクロータに対向して配置された一対のブレーキアーム１を備えており、このブレーキアーム１はキャリパブレーキの基体２に対して軸（支持ピン）３を中心に揺動できるように軸支持されている。 ブレーキアーム１の図中下端にはパッドホルダ４を介して公知のブレーキパッド４ａが取りつけられており、またブレーキアーム１の図中上端にはブレーキアーム１を拡開作動する不図示のアクチュエータが結合されている。
これらの基本的な構成は従来のディスクブレーキと同様でありさらに詳細な説明は省略する。

図５を参照して第１実施例としての支持ピン３部の構成を説明する。
ブレーキアーム１は基体２に対して支持ピン３によって軸支持されており、ブレーキアーム１と支持ピン３との間には防振ゴム５が配置されている。
具体的には、基体２には支持ピン３が圧入貫通保持され、支持ピン３の両端にはブレーキアーム１が後述する防振ゴム５を介して２点で支持されている。 支持ピン３にはカラー６が装着され、そのカラー６とブレーキアーム１との間に防振ゴム５が配置される。 防振ゴム５は図７に示す平面形状をしており、図５に示すように金属性のインナ５ａとアウタ５ｃの間に振動防止ゴム５ｂが加硫接着されて構成されている。 また図５中、前記２点支持部にはカラー６が配置され、このカラー６には鍔６ａが形成されており、さらに、前記カラー６の一部６ｂが基体２内に挿入されている。 前記支持ピン３の一端側（図５中左側）にも鍔３ａが形成されている。 前記支持ピン３には前記カラー、防振ゴムを介してブレーキアームが取り付けられるが、この時、防振ゴムは圧入により支持ピン部に取り付けられ、防振ゴム留輪８により固定される。 この状態でナット７により締め付けると、支持ピン３の鍔３ａとナット７の作用によりブレーキアーム１を基体２に対して防振ゴム５ｂで支持することになり、ゴムの弾性により揺動および回転（ねじれ）可能に支持する。 なお、図５中、９は軸用ワッシャである。

上記構成からなるディスクブレーキの作動を説明する。
このディスクブレーキでは図示せぬアクチュエータを作動するとブレーキアーム１が支持ピン３を中心に拡開方向に移動し、これに伴ってブレーキアーム１下端に設けたブレーキパッド４ａがディスクロータを押圧・挟持してブレーキを働かせることができる。

図４において、ブレーキ作動すると、ブレーキパッドを保持するパッドホルダ４には図４中Ａ矢印で示す方向にブレーキ接線力が働き、この接線力はブレーキアーム１にも作用し、この時のブレーキアーム１の接線方向の移動を支持ピン３両端に配置した防振ゴム５のせん断力により受け止める。 さらにブレーキ接線力はブレーキパッド４ａに巻き込み力を発生し、この巻き込み作用によりブレーキパッド４ａに回転モーメントが働くが、この回転モーメントはブレーキアーム１にも作用する。 しかし、このブレーキアーム１の回転モーメントも前記防振ゴム５の径方向の弾性力により吸収され、抑制され、ブレーキパッド４ａの偏摩耗を確実に防止することができる。

次に図６を参照して第２実施例としての支持ピン部分の構成を説明する。 第２実施例は基体２と支持ピン３との部分にテーパローラベアリング１０を設けた点で第１実施例と相違しており、その他は第２実施例も第１実施例と同様に、ブレーキアーム１は基体２に対して支持ピン３によって軸支持されており、ブレーキアーム１と支持ピン３との間には第１実施例と同様に防振ゴム５が配置されている。 そして第１実施例と同じく、支持ピン３にはカラー６が装着され、そのカラー６とブレーキアーム１との間に防振ゴム５が圧入されている。 防振ゴム５は第１実施例と同様の形状をしており、防振ゴム５は金属性のインナ５ａとアウタ５ｃの間に振動防止ゴム５ｂが加硫接着されて構成されている。 本実施例では防振ゴムのカラー６とテーパローラベアリング１０のインナとが接触するように配置され、この構成によりブレーキ接線力がテーパローラベアリング１０に伝わるようになっている。 また、ディスクの倒れによる支持部の移動量は防振ゴム５の径方向の弾性力により吸収する。 本実施例のように基体２と支持ピン３の間にテーパローラベアリング１０を配置することにより、ブレーキパッド４ａ接線方向の力をテーパローラベアリング１０で確実に受けることができる。 図６の構成は支点ボルトを軸回転自由として、防振ゴムへのねじれを防止したことが特徴である。

さらに図８〜図９を参照して第３実施例としての支持ピン３部の構成を説明する。 図８は基体２とブレーキアーム１とを支持する第３実施例としての支持ピン部の拡大図、図９（ａ）は基体２と支持ピン３との間に配置するスリーブ１１の平面図、（ｂ）は同スリーブ１１の断面図、図９（ｃ）は基体２と支持ピン３との間に配置する防振ゴム５の平面図、（ｄ）は同防振ゴム５の断面図である。 第３実施例は基体２と支持ピン３との間に配置するスリーブ１１と防振ゴム５との間に回転止め手段を設けた点に特徴がある。
図８に示すように、防振ゴム５には図に示す如くインナー５ａ、アウター５ｃのそれぞれに防振ゴム５の軸方向への移動を防止する鍔５ｄ、５ｅが形成されている。 なお、前記鍔５ｄ、５ｅはインナー、アウターの内のいずれか一つに設けることもできる。

防振ゴム５のインナー５ａには図９（ｄ）に示すように後述するスリーブ１１と係合する凹部５ｆが形成されている。 一方、支持ピン３と基体２との間には二つのスリーブ１１が配置されている。 前記スリーブ１１はそれぞれ金属材料によって図９（ｂ） に示すように鍔付き部品として構成されており、さらにスリーブ１１には図９（ａ）に示すように前記防振ゴム５のインナ側と当接する部分に、防振ゴム５のインナー側に形成した凹部５ｆに嵌合する凸部１１ｂが適宜個数形成されており、前記インナ側の凹部５ｆとスリーブ１１に形成した凸部１１ｂを嵌合できる構成として回転止めとしている。 なお、二つのスリーブ１１同士の間にも同様の回り止め手段１１ｅ、１１ｆが設けられている。 またスリーブ１１の外側には無給油式の低摩擦ベアリング１２が取り付けられる。

図８に示すように基体２と支持ピン３との間に前記スリーブ１１を配置し、シール１３を介してストップリング１４によりスリーブ１１を基体２側に固定する。 このように基体２と支持ピン３の間にスリーブ１１を介在させ、さらにこのスリーブ１１と防振ゴム５側のインナーとを回転止め手段により結合することによりナット７を締め上げる時に、ボルト及び座面間の摩擦による防振ゴムのねじれを防止することができ（図１０参照）、ブレーキアーム１と基体２との相対回転を可能とする。 さらにパッド４ａ接線方向の力をスリーブ１１部分で確実に受けることができる。 また、ブレーキアーム支持部にブレーキ接線力が加わった場合、接線力は防振ゴム５を経由し基体のスリーブ１１に伝わる。 スリーブ１１に伝わった接線力はスリーブ１１の鍔１１ａを介して基体２にも加わるため、ブレーキ接線力が加わりながら支持ピンが回転する場合でも回転抵抗を減少させることができる。 なお、防振ゴム５およびスリーブ１１に形成する回転止め構成として、インナー側を凸部にスリーブ側を凹部にしたり、あるいは交互に凹凸を形成したものでもよい。 さらに相対回転を防止する種々の形状を採用することができる。 図１０に防振ゴム５、スリーブ１１との配置関係斜視図を示す。

ところで、上記ディスクブレーキにおいては、ブレーキ作動時にはブレーキ接線力等の力によりブレーキパッド４ａ側とディスクロータ側との間に相対変位が生じるが、ブレーキ開放時にはディスクロータとブレーキパッド４ａが元の位置に戻ることが重要である。 もし、ブレーキパッド４ａが元の位置に復帰しない場合には、両者の間の位置関係がずれ、ブレーキパッド４ａの引きずり、摩耗が発生することがある。 このため、本発明では、仮にブレーキ作動時にディスクロータに倒れが生じても、支持ピン３の両端に配置した２個の防振ゴム５の復元力でブレーキ開放時にディスクロータとブレーキパッド４ａが元の位置に戻ることになる。

より詳細には、ディスクロータが倒れることによりディスクロータがブレーキパッド４ａに当たり、ブレーキパッド４ａはディスクロータに押されて傾こうとする。 ディスクロータに倒れが生じると防振ゴム５を撓ませながらブレーキパッド４ａがディスクロータに追従する。 ブレーキが開放されディスクロータの倒れが無くなると、防振ゴム５の反力でブレーキアーム１、即ちブレーキパッド４ａが元の位置（元の姿勢）へ戻り、ブレーキパッド４ａの引きずり、摩耗、破損等を防止することができる。 こうして、防振ゴムを採用することで、ブレーキ作動時に、ディスクロータとブレーキ間に倒れが発生してもブレーキ開放時にはブレーキパッド４ａを元の状態に復帰させることができる。

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、トルク受けとしての機能を有する防振ゴムの材質、形状等を適宜変更することができる。 また回転止め機構も当接する部品同士の相対回転を確実に止めることができる機構であれば種々の機構を採用することができる。
前述した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。

本発明は、鉄道用ブレーキキャリパに利用することができる。

本発明のディスクブレーキの正面図である。

同ブレーキの側面図である。

同ブレーキの平面図である。

ブレーキアームの作動を説明するための斜視図である。

基体とブレーキアームとを支持する第１実施例としての支持ピン部の拡大図である。

基体とブレーキアームとを支持する第２実施例としての支持ピン部の拡大図である。

防振ゴムの平面図である。

基体２とブレーキアーム１とを支持する第３実施例としての支持ピン部の拡大図である。

（ａ）は基体２と支持ピン３との間に配置するスリーブ１１の平面図、（ｂ）は同スリーブ１１の断面図、（ｃ）は基体２と支持ピン３との間に配置する防振ゴム５の平面図、（ｄ）は同防振ゴム５の断面図である。

防振ゴム、スリーブとの配置関係斜視図を示す。

従来の鉄道車両用キャリパブレーキの説明図である。

符号の説明

１ ブレーキアーム ２ 基体 ３ 支持ピン ３ 鍔 ４ パッドホルダ ４ａ ブレーキパッド ５ 防振ゴム ５ａ インナー ５ｂ 振動防止ゴム ５ｃ アウタ ６ カラー ６ａ 鍔 ７ ナット ８ 防振ゴム用留輪 ９ 軸用ワッシャ１０ テーパローラベアリング１１ スリーブ１１ａ 凹部１２ 低摩擦ベアリング