(57)【要約】  装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制し、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制する。  常用ブレーキ手段１２、押棒１３、バネブレーキ手段１４、及びブレーキ解放機構１５を備える。ブレーキ機構１５は、ピストンロッド２８と、リング部材２９と、係合部材３０と、保持部材３１とを備える。バネブレーキ手段１４の付勢力を押棒１３に伝達するピストンロッド２８の側面に係合溝３３が形成される。ピストンロッド２８の径方向外側で回転可能に配置されるリング部材２９には、同心円状に複数の傾斜溝３７が形成される。係合部材３０は、係合溝３３に係合可能に傾斜溝３７に配置される。保持部材３１は、径方向の移動を許容して軸方向の移動を規制するように係合部材３０を保持する。
2009144863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のブレーキ機構において用いられるブレーキシリンダ装置であって、
第１バネと第１圧力室とが逆方向に作用する第１ピストンを有し、前記第１圧力室に圧力流体が供給されることにより前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがシリンダ本体に対して相対移動してブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、
前記第１ピストンとともに移動可能な押棒と、
第２バネと第２圧力室とが逆方向に作用するとともに前記押棒が貫通する第２ピストンを有し、前記第２圧力室に圧力流体が供給されている状態から排出される状態へと移行することで前記第２バネの付勢力により前記第２ピストンが前記ブレーキ方向に移動するとともに前記押棒を付勢するバネブレーキ手段と、
前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力の前記押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放するブレーキ解放機構と、
を備え、
前記ブレーキ解放機構は、
前記押棒の周囲に円管状に配置され、前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力を前記押棒へ伝達するとともに、側面に係合溝が形成されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドに対してその径方向における外側で回転可能にリング状に配置され、周方向に対して傾斜するよう径方向の深さが変化するとともに前記ピストンロッドに対して同心円状に配置された複数の傾斜溝が形成されたリング部材と、
前記係合溝に係合可能に前記傾斜溝に配置された係合部材と、
前記第２ピストンとともに移動するよう設けられて、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容するとともに前記係合部材の前記リング部材に対する前記ピストンロッドの軸方向の移動を規制するように、前記係合部材を保持する保持部材と、
を有することを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記係合溝は、前記ピストンロッドの周方向に沿って延びるとともに当該周方向と垂直な断面が半円形状となるように形成され、
前記係合部材は、球状体として形成されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記係合溝は、前記ピストンロッドの側面において全周に亘って延びるように形成されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに１項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記リング部材を回転操作する操作ユニットを備え、
前記リング部材には、リング状に形成されたリング本体部から径方向に突出して延びるように設けられた突出部が形成され、
前記操作ユニットは、前記突出部と連係するように移動する軸状部材を有し、当該軸状部材が移動することで前記リング部材が回転操作され、
前記突出部が延びるよう配置されているとともに前記軸状部材が移動するよう配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記操作ユニットには、前記傾斜溝により前記係合部材を前記係合溝に係合させた状態が維持されるように前記突出部を付勢する付勢力を発生させるバネ手段が備えられ、
前記バネ手段が弾性変形するように配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記保持部材は、前記リング部材に対して前記ピストンロッドの軸方向における両側に配置された一対の平板状の部材として設けられ、前記リング部材の周方向に沿って配置されるとともに前記一対の平板状の部材の少なくともいずれか一方において突出するように形成された複数の壁部により、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容する経路が形成されることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のブレーキシリンダ装置と、当該ブレーキシリンダ装置が装備されて車両の台車に対して車軸方向に相対移動可能となるように取り付けられたキャリパボディと、を備え、当該ブレーキシリンダ装置が作動することで当該キャリパボディに取り付けられた一対の制輪子により車軸側のディスクを挟み込んで制動力を発生させることを特徴とする、ブレーキキャリパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両用ブレーキ機構を作動させるための押棒と常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備え、バネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放することが可能なブレーキシリンダ装置、及びそのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のブレーキ機構において用いられるブレーキシリンダ装置として、ブレーキ機構を作動させるための押棒と常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備えるものが用いられている。常用ブレーキ手段は、通常の運転中に用いられ、バネブレーキ手段は、長時間車両を停止する場合などに用いられる。そして、このようなブレーキシリンダ装置として、バネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放することが可能なブレーキ解放機構を備えるものが知られている（特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に開示されたブレーキシリンダ装置においては、バネブレーキ手段におけるピストン（９）に一体に形成された管状のピストンロッド（１０）と、押棒である力伝達部材（６）の周囲にバネリング（１８）を介して配置されたスリーブ（１４）とが設けられ、これらのそれぞれに環形溝（１６）が形成されている。そして、これらの環形溝（１６）には、スリット付リングとして形成された固定リング（１５）が配置され、この固定リング（１５）を介してバネブレーキ手段側のピストンロッド（１０）と押棒側のスリーブ（１４）とが連結されることになる。そして、この固定リング（１５）は、各種部材（制御レバー（２４）、制御ロッド（２３）、固定部材（２２）、及び固定ヨーク（２１））を介して操作されることで、閉じた状態から半径方向へ拡大可能に構成されている。これにより、ピストンロッド（１０）とスリーブ（１４）との連結を解除してバネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達を解除し、ブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放できるようになっている。尚、特許文献１においては、上記以外の他の実施例も開示されているが、この実施例においても上記実施例と同様にスリット付リングとしての固定リングによるブレーキ解放機構が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−７２９２６号公報（第３−５頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたブレーキシリンダ装置においては、スリット付リングとして形成された固定リングを用いてブレーキ解放機構が構成される。このため、バネブレーキ手段による付勢力を押棒に伝達し更にこの伝達を解除可能な構成を固定リングを用いた薄型の構造として実現し易く、ブレーキ方向であるブレーキシリンダ装置の軸方向において寸法が大きくなって肥大化してしまうことを抑制することができるブレーキ解放機構を構成することができる。【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたブレーキシリンダ装置では、ブレーキ解放機構の固定リングが、半径方向に拡縮可能なスリット付リングとして形成されているため、固定リングが作動して半径方向に拡縮する際には、この固定リングが配設されている部材との間でのこじれが生じて作動不良を発生してしまうことがある。即ち、特許文献１のブレーキシリンダ装置の場合、固定リングとピストンロッド（１０）及びスリーブ（１４）との間でのこじれが生じてしまい、ブレーキ解放機構として作動不良を発生してしまうことがある。とくに、ブレーキシリンダ装置では、バネブレーキ手段によるバネ力が常に作用している状態であるため、固定リングの配設箇所においてわずかな歪が生じることで上記のこじれが発生してしまう虞がある。【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とブレーキ解放機構とを備えるブレーキシリンダ装置において、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置を提供し、また、そのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ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】
上記目的を達成するための第１発明に係るブレーキシリンダ装置は、車両用のブレーキ機構において用いられるブレーキシリンダ装置であって、第１バネと第１圧力室とが逆方向に作用する第１ピストンを有し、前記第１圧力室に圧力流体が供給されることにより前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがシリンダ本体に対して相対移動してブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記第１ピストンとともに移動可能な押棒と、第２バネと第２圧力室とが逆方向に作用するとともに前記押棒が貫通する第２ピストンを有し、前記第２圧力室に圧力流体が供給されている状態から排出される状態へと移行することで前記第２バネの付勢力により前記第２ピストンが前記ブレーキ方向に移動するとともに前記押棒を付勢するバネブレーキ手段と、前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力の前記押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放するブレーキ解放機構と、を備えている。そして、この第１発明に係るブレーキシリンダ装置は、前記ブレーキ解放機構が、前記押棒の周囲に円管状に配置され、前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力を前記押棒へ伝達するとともに、側面に係合溝が形成されたピストンロッドと、前記ピストンロッドに対してその径方向における外側で回転可能にリング状に配置され、周方向に対して傾斜するよう径方向の深さが変化するとともに前記ピストンロッドに対して同心円状に配置された複数の傾斜溝が形成されたリング部材と、前記係合溝に係合可能に前記傾斜溝に配置された係合部材と、前記第２ピストンとともに移動するよう設けられて、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容するとともに前記係合部材の前記リング部材に対する前記ピストンロッドの軸方向の移動を規制するように、前記係合部材を保持する保持部材と、を有することを特徴とする。【０００８】
この発明によると、バネブレーキ手段の付勢力を押棒に伝達するピストンロッドの径方向外側にリング部材が回転可能に配置される。そして、リング部材の傾斜溝に係合部材が配置され、この係合部材は、第２ピストンとともに移動する保持部材によって保持されている。また、係合部材がピストンロッドの係合溝に係合することで、第２ピストンに取り付けられた保持部材とピストンロッドとが係合部材を介して連結され、バネブレーキ手段による付勢力が押棒に伝達されることになる。一方、リング部材の回転操作が行われると、係合部材は、リング部材においてピストンロッドに対して同心円状に配置された傾斜溝に沿って移動する。そして、傾斜溝は周方向に対して傾斜するよう深さが径方向に変化して形成されており、保持部材は係合部材の径方向の移動のみを許容するため、リング部材の回転とともに傾斜溝に沿って係合部材が径方向に移動して、係合部材の係合溝への係合が解除されることになる。これにより、第２ピストンに取り付けられた保持部材とピストンロッドとの連結が解除され、バネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達が解除されてブレーキ作動状態がブレーキ非作動状態に解放されることになる。【０００９】
そして、本発明によると、バネブレーキ手段による付勢力を押棒に伝達し更にこの伝達を解除可能な構成がリング部材を用いた薄型の構造として実現でき、ブレーキ方向であるブレーキシリンダ装置の軸方向において寸法が大きくなって肥大化してしまうことを抑制することができる。さらに、本発明におけるブレーキ解放機構では、リング部材は回転動作を行うよう構成されており拡縮動作を行わず、係合部材もピストンロッドの同心円状に配置された傾斜溝に沿って径方向に移動する構成であるため、こじれが生じることによる作動不良の発生を抑制することができる。【００１０】
従って、本発明によると、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができる、ブレーキシリンダ装置を提供することができる。【００１１】
第２発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明のブレーキシリンダ装置において、前記係合溝は、前記ピストンロッドの周方向に沿って延びるとともに当該周方向と垂直な断面が半円形状となるように形成され、前記係合部材は、球状体として形成されていることを特徴とする。【００１２】
この発明によると、球状体として形成された係合部材が、半円形状の断面で周方向に沿って延びるように形成された係合溝に係合するため、係合溝と係合部材とがより滑らかに接触し、係合部材が傾斜溝に沿って移動し易くなる。このため、係合溝に面取りを施す処理を省略することができるため、工数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。また、半円形状の断面の係合溝と球状体の係合部材という簡易な構成で、ピストンロッドに対してさらにこじれが生じにくい構成を実現することができる。【００１３】
第３発明に係るブレーキシリンダ装置は、第２発明のブレーキシリンダ装置において、前記係合溝は、前記ピストンロッドの側面において全周に亘って延びるように形成されていることを特徴とする。【００１４】
この発明によると、係合溝がピストンロッドの側面の周方向に沿って全周に亘って形成されているため、ピストンロッドの加工の際に、ジグに固定されたピストンロッドを回転させながら容易に係合溝を形成することができる。そして、係合溝がピストンロッドの全周に亘っているため、ピストンロッドの周方向におけるどの位置であっても係合部材と適切に係合することができ、装置組み立ての際におけるピストンロッドの配設作業が容易となる。このため、加工工数や組み立て工数を低減することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。【００１５】
第４発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明乃至第３発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記リング部材を回転操作する操作ユニットを備え、前記リング部材には、リング状に形成されたリング本体部から径方向に突出して延びるように設けられた突出部が形成され、前記操作ユニットは、前記突出部と連係するように移動する軸状部材を有し、当該軸状部材が移動することで前記リング部材が回転操作され、前記突出部が延びるよう配置されているとともに前記軸状部材が移動するよう配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする。【００１６】
この発明によると、操作ユニットの軸状部材及びリング部材の突出部が、リング本体部が配置されている面と同一の面に配置されている。このため、リング部材の回転操作を実現するための構成である軸状部材及び突出部もリング本体部と同一面に配置されることになり、ブレーキシリンダ装置が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。【００１７】
第５発明に係るブレーキシリンダ装置は、第４発明のブレーキシリンダ装置において、前記操作ユニットには、前記傾斜溝により前記係合部材を前記係合溝に係合させた状態が維持されるように前記突出部を付勢する付勢力を発生させるバネ手段が備えられ、前記バネ手段が弾性変形するように配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする。【００１８】
この発明によると、係合部材の係合溝への係合状態が維持されるよう突出部を付勢する付勢力を発生させる操作ユニットのバネ手段も、リング本体部と同一面に配置されることになる。このため、ブレーキシリンダ装置が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。【００１９】
第６発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明乃至第５発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記保持部材は、前記リング部材に対して前記ピストンロッドの軸方向における両側に配置された一対の平板状の部材として設けられ、前記リング部材の周方向に沿って配置されるとともに前記一対の平板状の部材の少なくともいずれか一方において突出するように形成された複数の壁部により、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容する経路が形成されることを特徴とする。【００２０】
この発明によると、周方向に沿って配置される壁部が少なくともいずれか一方に設けられた一対の平板状の部材により保持部材が構成される。このため、一対の平板状の部材により係合部材のリング部材に対するピストンロッドの軸方向の移動が規制される。そして、複数の壁部により形成される経路により、係合部材のリング部材に対する径方向の移動が許容される。このため、係合部材のリング部材に対する径方向の移動のみを許容する保持部材を簡易な構成で実現できる。そして、一対の平板状の部材により薄型の構造の保持部材を実現することができるため、ブレーキシリンダ装置が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。【００２１】
また、他の観点の発明として、上述したいずれかのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置の発明を構成することもできる。即ち、第７発明に係るブレーキキャリパ装置は、第１発明乃至第６発明のいずれかのブレーキシリンダ装置と、当該ブレーキシリンダ装置が装備されて車両の台車に対して車軸方向に相対移動可能となるように取り付けられたキャリパボディと、を備え、当該ブレーキシリンダ装置が作動することで当該キャリパボディに取り付けられた一対の制輪子により車軸側のディスクを挟み込んで制動力を発生させることを特徴とする。【００２２】
この発明によると、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とブレーキ解放機構とを備え、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置を提供することができ、また、そのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るブレーキキャリパ装置を車軸方向から見た概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るブレーキシリンダ装置の車軸方向における断面図である。
【図３】図２に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明する断面図である。
【図４】図２に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明する断面図である。
【図５】図２に示すブレーキシリンダ装置におけるブレーキ解放機構の一部を拡大して示す図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】図５に示すブレーキ解放機構におけるリング部材を示す平面図である。
【図８】図５に示すブレーキ解放機構の保持部材における枠部材を示す平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図１０】図６に示すブレーキ解放機構における係合部材に作用する力を説明する断面図である。
【図１１】図５に示すブレーキ解放機構における操作ユニットの操作が行われた状態を説明する図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図１３】図２に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１                    ブレーキシリンダ装置
１１                  シリンダ本体
１２                  常用ブレーキ手段
１３                  押棒
１４                  バネブレーキ手段
１５                  ブレーキ解放機構
１８                  第１バネ
１９                  第１圧力室
２０                  第１ピストン
２４                  第２バネ
２５                  第２圧力室
２６                  第２ピストン
２８                  ピストンロッド
２９                  リング部材
３０                  係合部材
３１                  保持部材
３３                  係合溝
３７                  傾斜溝
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係るブレーキシリンダ装置、及びそのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置については、鉄道車両用のブレーキ機構において用いられる場合を例にとって説明する。尚、本発明は、鉄道車両用のブレーキ機構に限らず、車両用のブレーキ機構において広く適用することができる。【００２７】
（ブレーキキャリパ装置の構成）
まず、本発明の実施形態に係る鉄道車両用のブレーキキャリパ装置について説明する。尚、本実施形態に係るブレーキキャリパ装置は、本発明の実施形態に係るブレーキシリンダ装置が用いられる鉄道車両用のブレーキ機構として構成されている。図１は、本実施形態に係るブレーキシリンダ装置１、及び本実施形態に係るブレーキキャリパ装置１００を車軸方向と平行な方向から見た概略図である。図１に示すように、ブレーキキャリパ装置１００は、ディスクブレーキ型のブレーキ機構として設けられている。【００２８】
図１に示すブレーキキャリパ装置１００は、ブレーキシリンダ装置１、このブレーキシリンダ装置１が装備されて車両の台車１０１に対して車軸方向に相対移動が可能となるように取り付けられたキャリパボディ１０２、一対のブレーキパッド（制輪子）１０４、１０４をそれぞれ保持する一対のバックプレート（制輪子保持部）１０３、１０３、などを備えて構成されている。【００２９】
ブレーキキャリパ装置１００は、ブレーキシリンダ装置１が作動することで、キャリパボディ１０２に対してバックプレート１０３を介して取り付けられた一対のブレーキパッド１０４、１０４により、鉄道車両の車輪（図示せず）の回転に連動して回転する車軸側のディスクである円板状のブレーキディスク１０５（二点鎖線で図示）を挟み込んで制動力を発生させるように構成されている。即ち、ブレーキディスク１０５は回転軸と直交するように形成される表裏の制動面１０５ａ、１０５ａを有する円板状に形成されており、ブレーキシリンダ装置１が作動することで、ブレーキパッド１０４、１０４が、制動面１０５ａ、１０５ａに対して、ブレーキディスク１０５の回転軸方向（即ち、車軸方向）と略平行な方向からブレーキディスク１０５を両側から挟みこむように押し当てられる。【００３０】
図１に示すように、キャリパボディ１０２は、結合部材１０６と、一対のブレーキテコ１０７、１０７とを備えている。結合部材１０６は、台車１０１の底面に固定されたブラケット１０１ａに対して、車輌の進行方向と平行な軸周りに揺動可能なように揺動ピン１０６ａを介して取り付けられている。そして、この結合部材１０６に対して、略対称に、一対のブレーキテコ１０７、１０７が、一対の支点ピン１０７ａを介して揺動可能に設置されている。この支点ピン１０７ａは、図１のように車軸方向と平行な方向から見た場合は、揺動ピン１０６ａの軸方向に対して垂直な方向に延びるように設置されている。【００３１】
一対のブレーキテコ１０７、１０７は、その一端側にブレーキシリンダ装置１がシリンダ支持ピン１０７ｂを介して取り付けられており、このブレーキシリンダ装置１により一端側が駆動されるようになっている。そして、一対のブレーキテコ１０７、１０７は、ブレーキシリンダ装置１が取り付けられた一端側に対して支点ピン１０７ａを介した他端側にブレーキパッド１０４を保持する一対のバックプレート１０３、１０３がそれぞれ取り付けられている。バックプレート１０３は、ブレーキテコ１０７に対して支点ピン１０７ａと平行に延びる支持ピン１０３ａを介して揺動自在に取り付けられている。尚、ブレーキテコ１０７の下方には、一対の案内部材と一対の案内棒とで構成される平行案内機構１０８が配置されている。この平行案内機構１０８により、ブレーキシリンダ装置１が作動してブレーキテコ１０７が揺動してバックプレート１０３と共に一対のブレーキパッド１０４、１０４が接近する方向に（ブレーキディスク１０５に当接する方向に）移動したときに、一対のブレーキパッド１０４、１０４がブレーキディスク１０５を挟んでその平行面を略維持するように誘導されることになる。【００３２】
（ブレーキキャリパ装置の作動）
上述したブレーキキャリパ装置１００においては、後述するように、一方のブレーキテコ１０７にブレーキシリンダ装置１のシリンダ本体１１側が取り付けられて他方のブレーキテコ１０７に押棒１３が取り付けられ、ブレーキシリンダ装置１の作動により押棒１３の突出又は引き込み動作が行われる。これにより、一対のブレーキテコ１０７、１０７におけるシリンダ支持ピン１０７ｂ近傍が、互いに離隔したり、近接したりするように駆動される。このため、一対のブレーキテコ１０７、１０７が支点ピン１０７ａを支軸として動作し、ブレーキパッド１０４でブレーキディスク１０５を挟むように動作する。このとき、一対のブレーキテコ１０７、１０７において、一方のブレーキテコ１０７に設けられたブレーキパッド１０４が先にブレーキディスク１０５の制動面１０５ａに接触することになる。そして、他方のブレーキテコ１０７は、制動面１０５ａに接触したブレーキパッド１０４から受ける反力を利用してブレーキパッド１０４をブレーキディスク１０５の制動面１０５ａに押し当てる。これにより、ブレーキディスク１０５を一対のブレーキパッド１０４、１０４で挟み込んで、ブレーキパッド１０４、１０４と制動面１０５ａ、１０５ａとの間に発生する摩擦力によってブレーキディスク１０５の回転が制動され、ブレーキディスク１０５と同軸に設けられている鉄道車両の車輪の回転が制動されることになる。【００３３】
（ブレーキシリンダ装置の全体構成）
次に、本実施形態に係るブレーキシリンダ装置１について説明する。ブレーキシリンダ装置１は、そのブレーキ作動方向における両端部がそれぞれシリンダ支持ピン１０７ｂに連結されており、ブレーキシリンダ装置１の軸方向が車軸方向と平行に位置するように、配置されている。そして、ブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である図２に示すように、このブレーキシリンダ装置１は、シリンダ本体１１、常用ブレーキ手段１２、押棒１３、バネブレーキ手段１４、ブレーキ解放機構１５などを備えて構成されている。【００３４】
図２に示すように、シリンダ本体１１は、第１ケーシング部１６と第２ケーシング部１７とで構成され、内部空間１１ａを形成している。この内部空間１１ａにおいて、常用ブレーキ手段１２、押棒１３、バネブレーキ手段１４、ブレーキ解放機構１５、等の各構成要素の一部又は全部が収納されるように配設されている。また、第１ケーシング部１６は底部を有する略カップ形状（シリンダ状）となっており、この第１ケーシング部１６の開放側を閉鎖するように第２ケーシング部１７がボルトによって固定されている。これによって内部空間１１ａが形成されている。また、第１ケーシング部１６の端部は、シリンダ支持ピン１０７ｂによりブレーキテコ１０７に連結されている。【００３５】
（常用ブレーキ手段の構成）
図２に示すように、常用ブレーキ手段１２は、第１バネ１８、第１圧力室１９、第１ピストン２０を主要な構成として備えている。第１ピストン２０は、内部空間１１ａを区画するように配置され、第１ケーシング部１６の内周面に気密的に嵌合するとともに、第１ケーシング部１６に対してブレーキシリンダ装置１の軸方向に摺動可能に配設されている。これらの第１ピストン２０と第１ケーシング部１６とで仕切られた空間によって第１圧力室１９が構成されている。尚、シリンダ本体１１には第１圧力室１９へ連通する圧力流体通路（図示せず）が設けられており、この圧力流体通路を介して作動流体である圧力流体としての圧縮空気の第１圧力室１９への供給及び排出が行われるように構成されている。【００３６】
また、第１バネ１８は、内部空間１１ａにおいて第１圧力室１９に対して第１ピストン２０を介して反対側に配置されたコイルバネとして設けられており、第１圧力室１９側に向かって第１ピストン２０を付勢するように配設されている。尚、図３は、常用ブレーキ手段１２が作動してブレーキキャリパ装置１００による制動動作が行われる状態を示すブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である。上述した構成を備えることで、図２及び図３に示すように、常用ブレーキ手段１２は、第１バネ１８と第１圧力室１９とが第１ピストン２０に逆方向に対向して作用し、第１圧力室１９に圧縮空気が供給されることにより第１バネ１８の付勢力に抗して第１ピストン２０がシリンダ本体１１に対して相対移動してブレーキ方向（図３中の矢印Ａ方向）に移動するように構成されている。【００３７】
（押棒の構成）
図２及び図３に示すように、押棒１３は、丸棒状の部材として構成されている。そして、この押棒１３は、後述するバネブレーキ手段１４を貫通するように配置され、押棒１３の軸方向がブレーキシリンダ装置１の軸方向と一致するように配置されている。また、押棒１３は、一端側の端部がブレーキテコ１０７のシリンダ支持ピン１０７ｂに連結部材２１を介して連結され（図１参照）、他端側の端部が第１ピストン２０の中央部分に対して固定されている。これにより、押棒１３は、第１ピストン２０とともに移動可能に構成されており、ブレーキシリンダ装置１による駆動力をブレーキテコ１０７に対して伝達できるようになっている。また、押棒１３の一端側には外周に止リング２２が取り付けられており、この止リング２２を介して押棒１３と後述するピストンロッド２８の一端側の端部とが係止するように構成されている。尚、バネブレーキ手段１４から突出している押棒１３の一端側においては、防塵のための可撓性のジャバラカバー２３が設置されている。【００３８】
（バネブレーキ手段の構成）
図２に示すように、バネブレーキ手段１４は、第２バネ２４、第２圧力室２５、第２ピストン２６を主要な構成として備えている。第２ピストン２６は、筒状体として構成されている筒状部分２６ａ、筒状部分２６ａの両端においてそれぞれ外側に張り出したように設けられているフランジ状部分２６ｂ、２６ｃを備えて構成されており、押棒１３が後述するピストンロッド２８を介して筒状部分２６ａの内部を貫通するように配置されている。尚、フランジ状部分２６ｂは押棒１３の一端側に配置され、フランジ状部分２６ｃは押棒１３の他端側配置されている。第２ケーシング部１７には、その内周に沿って内側に縁状に張り出して第２バネ２４の台座を構成するバネ座部１７ａが設けられている。そして、このバネ座部１７ａの内周端部が第２ピストン２６の筒状部分２６ａの外周に気密的に摺接し、第２ピストン２６が第２ケーシング部１７に対して軸方向に摺動可能に配設されている。【００３９】
第２圧力室２５は、第２ピストン２６の筒状部分２６ａの外周及びフランジ状部分２６ｃと第２ケーシング部１７の内周及びバネ座部１７ａとで仕切られた空間によって構成されている。また、第２ケーシング部１７には第２圧力室２５へ連通する圧力流体通路（図示せず）が設けられており、この圧力流体通路を介して圧縮空気（圧力流体）の第２圧力室２５への供給及び排出が行われるように構成されている。【００４０】
また、第２バネ２４は、第２ピストン２６の筒状部分２６ａの周囲に配置されるコイルバネとして設けられており、バネ座部１７ａとフランジ状部分２６ｂとの間に配置されている。尚、図４は、バネブレーキ手段１４が作動した状態を示すブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である。図２乃至図４に示すように、第２バネ２４は、フランジ状部分２６ｂをバネ座部１７ａに対して（即ち、第２ピストン２６をシリンダ本体１１に対して）ブレーキ方向（図４中の矢印Ａ方向）に付勢するように配設されている。そして、バネブレーキ手段１４は、第２バネ２４と第２圧力室２５とが第２ピストン２６に逆方向に作用し、第２圧力室２５に圧縮空気が供給されている状態から排出される状態へと移行することで第２バネ２４の付勢力により第２ピストン２６がブレーキ方向に移動するように構成されている。また、バネブレーキ手段１４は、後述するように、第２ピストン２６がブレーキ方向に移動するときにはブレーキ解放機構１５を介して押棒１３を付勢するように構成されている。尚、第２ケーシング部１７の一端側における外周部と第２ピストン２６のフランジ状部分２６ｂの外周部との間には、防塵のための可撓性のジャバラカバー２７が設置されている。【００４１】
（ブレーキ解放機構の構成）
ブレーキ解放機構１５は、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力の押棒１３への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放することができる機構として設けられている。そして、図１乃至図４に示すように、ブレーキ解放機構１５は、ピストンロッド２８、リング部材２９、係合部材３０、保持部材３１、操作ユニット３２を主要な構成として備えている。【００４２】
図２に示すように、ピストンロッド２８は、円筒状の部材として形成され、押棒１３の周囲に円管状に配置されている。そして、ピストンロッド２８は、その内周面において押棒１３の外周面に摺接するように配置されている。このピストンロッド２８は、その軸方向が、ブレーキシリンダ装置１の軸方向及び押棒１３の軸方向と一致するように配置されている。また、ピストンロッド２８には、側面に形成された係合溝３３と、一端側の端部に形成された段部３４とが設けられている。【００４３】
図５は車軸方向と平行な方向から見たブレーキ解放機構１５の一部を切欠き状態で拡大して示す図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線矢視断面図である。尚、図６ではピストンロッド２８以外を断面図として示している。図２、図５及び図６に示すように、係合溝３３は、ピストンロッド２８の周方向に沿って延びるとともにその周方向と垂直な断面が半円形状となるように形成されている。この係合溝３３は、ピストンロッド２８の側面において全周に亘って延びるように形成されている。また、段部３４は、図２及び図５に示すように、ピストンロッド２８の一端側の端部の内周側が全周に亘って段状に凹むことで形成されている。この段部３４は、押棒１３に取り付けられた止リング２２に対して当接する位置に設けられている。このように、止リング２２と係止する段部３４が設けられていることで、ピストンロッド２８は、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力を押棒１３へ伝達することができるように構成されている。【００４４】
図７は、リング部材２９を示す平面図である。図２、図５乃至図７に示すように、リング部材２９は、ピストンロッド２８に対してその径方向における外側で回転可能にリング状に配置され、リング本体部３５と突出部３６とが形成されている。リング本体部３５は中央にピストンロッド２８が貫通する大きな貫通孔が設けられた平らなリング状に形成され、突出部３６はリング本体部３５から径方向外側に向かって突出して延びるように設けられている。【００４５】
また、リング部材２９には、リング本体部３５の内周に沿って複数の傾斜溝３７が形成されている。傾斜溝３７は、リング本体部３５の内側に配置されるピストンロッド２８に対して同心円状に配置されるよう形成されている。この傾斜溝３７は、その深さ方向がリング本体部３５の径方向外側に向かう方向となるように形成されており、例えば、傾斜溝３７が形成されていない状態のリング本体部３５の内周面（図７において二点鎖線Ｐで図示）に対して径方向外側に向かって切り欠くように加工することで形成される。そして、この傾斜溝３７は、リング本体部３５の周方向に対して傾斜するよう径方向の深さが変化して形成されている。【００４６】
図２、図５乃至図７に示すように、係合部材３０は、球状体として形成され、各傾斜溝３７に対応して複数設けられている。そして、係合部材３０は、リング部材２９とピストンロッド２８との間に配置され、ピストンロッド２８の係合溝３３に係合可能なようにリング部材２９の傾斜溝３７に対して配置されている。尚、図５及び図７においては、リング本体部３５の周方向に対する傾斜溝３７の形状が、深さが最も深い部分において係合部材３０の外形に対応する円弧の一部として形成され、その他の部分において直線状に形成されている形態を例示している。しかし、傾斜溝３７は、必ずしもこの形状に形成されていなくてもよく、適宜変更して形成することができる。【００４７】
図２、図５及び図６に示すように、保持部材３１は、係合部材３０を保持するための部材として設けられ、リング部材２９に対してピストンロッド２８の軸方向における両側に配置された一対の平板状の部材として設けられている。保持部材３１における一対の平板状部材は、リング部材２９に対して第２ピストン２６側に配置される枠部材３８と、リング部材２９に対して第２ピストン２６側とは反対側に配置される押さえ部材３９とで構成されている。尚、図５においては、保持部材３１についてはその枠部材３８のみを図示している。【００４８】
また、図８は枠部材３８の平面図を、図９は図８のＣ−Ｃ線矢視断面図を示している。図８及び図９によく示すように、枠部材３８には、凹部４０、ピストンロッド用孔４５、壁部４３などが形成されている。凹部４０は、円形形状の凹み部分として形成されてリング部材２９のリング本体部３５が摺接する状態で回転可能に配置される第１凹部４１と、この第１凹部４１に連続して形成されて径方向に広がる略矩形の空間を区画する第２凹部４２とで構成されている。第２凹部４２にはリング部材２９の突出部３６が配置され、リング部材２９が回転するときにはこの第２凹部４２にて区画される空間内で突出部３６が揺動することになる。【００４９】
ピストンロッド用孔４５は、ピストンロッド２８の外形に対応した直径寸法の円形形状の貫通孔として形成されている。このピストンロッド用孔４５を貫通するようにピストンロッド２８が配置される。壁部４３は、第１凹部４２に配置されるリング部材２９の周方向に沿って複数配置されるとともに、それぞれ枠部材３８において突出するように形成されている。即ち、第１凹部４１が配置されている面に対して各壁部４３が突出するように形成されている。そして、各壁部４３同士の間には、ピストンロッド用孔４５から第１凹部４１に向かって、第１凹部４１に配置されるリング部材２９の径方向に延びる径方向経路４４が形成されている。このように、複数の壁部４３が設けられることにより、保持部材３１において保持される係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動を許容する径方向経路４４が形成されるように構成されている。尚、枠部材３８には、後述する操作ユニット３２における軸状部材４７が往復移動自在に挿入される挿入穴４６が形成されている。この挿入穴４６は、第２凹部４２により区画される空間と連通するように形成されている。【００５０】
また、図２及び図６に示すように、保持部材３１における押え部材３９は、枠部材３８に対して重ねられるようにして配置され、枠部材３８との間でリング部材２９を回転可能な状態で挟み込んで支持するように配置される。そして、枠部材３８と押さえ部材３９との間に係合部材３０が配置され、これにより、係合部材３０が保持部材３１により保持される。また、押え部材３９は枠部材３８とともに第２ピストン２６のフランジ状部分２６ｂに対して例えばボルトにより固定され、これにより、保持部材３１が第２ピストン２６とともに移動するように構成されている。【００５１】
上述のように、保持部材３１は、係合部材３０を一対の平板状部材である枠部材３８と押さえ部材３９との間で保持することで、係合部材３０のリング部材２９に対するピストンロッド２８の軸方向の移動を規制するように構成されている。また、保持部材３１は、複数の壁部４３により形成される径方向経路４４を通過可能に係合部材３０を保持することで、係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動を許容するように構成されている。【００５２】
図５に示すように、操作ユニット３２は、軸状部材４７、バネ手段４８、及び取付部材４９を備えて構成されており、リング部材２９を回転操作するための機構として設けられている。尚、図５においては、バネ手段４８については、断面状態を模式的に図示している。【００５３】
軸状部材４７は、段付の丸棒状に形成されており、一端側には小径の丸棒状の操作部５０が形成され、他端側には操作部５０よりも大径の丸棒状の連係部５１が形成されている。操作部５０と連係部５１とは、直列に一体化して形成され、同一直線上で延びるように形成されている。連係部５１は、枠部材３８の挿入穴４６に挿入され、この挿入穴４６内で往復動自在に配置されている。そして、連係部５１の先端側はリング部材２９の突出部３６と当接するように配置され、後述するように、突出部３６と連係して作動するように構成されている。一方、操作部５０は、手動による操作のための操作用のつまみ部分として設けられており、枠部材３８から突出するように配置されている。【００５４】
取付部材４９は、板状の部材が略直角に折り曲げられることで形成されており、枠部材３８に対して例えばボルトで固定されて片持ち状態で取り付けられている。取付部材４９における枠部材３８への固定側とは反対側の自由端側に設けられた折り曲げ部分には、貫通孔４９ａが形成されており、軸状部材４７の操作部５０がこの貫通孔４９ａを貫通するように配置されている。【００５５】
バネ手段４８は、コイルバネとして形成されており、その中心に軸状部材４７の操作部５０が挿通されるように配置されている。そして、バネ手段４８は、その一端側の端部が取付部材４９の折り曲げ部分に対して当接して支持され、その他端側の端部が軸状部材４７における操作部５０から連係部５１へと段状に拡径する段付部分に対して当接して支持されている。このようにバネ手段４８が配置されていることで、操作ユニット３２においては、バネ手段４８のバネ力による付勢力が軸状部材４７の連係部５１を枠部材３８の挿入穴４６の奥側に向かって深く挿入する方向に付勢するように構成されている。【００５６】
ここで、操作ユニット３２によってリング部材２９を回転操作する際の作動について説明する。図１０は、係合部材３０に作用する力を説明する断面図であり、図６の断面図における係合部材３０の近傍の断面を示したものである。尚、図１０では、図６において下側に断面を図示した係合部材３０の近傍の断面を示しており、ピストンロッド２８も断面状態で図示している。バネブレーキ手段１４が作動するとともに係合部材３０が係合溝３３に係合している状態においては、第２バネ２４の付勢力が第２ピストン２６のフランジ状部分２６ｂを介して枠部材３８に伝達され（図４参照）、これにより、図１０に示すように、枠部材３８から係合部材３０に対して力Ｆａが図中矢印で示す方向に作用している。このため、係合部材３０が係合するピストンロッド２８の係合溝３３から係合部材３０に対しては、力Ｆａと釣り合う軸方向の力成分を有する力Ｆｂが図中矢印で示す方向に作用している。そして、係合部材３０が当接するリング部材２９の傾斜溝３７から係合部材３０に対しては、力Ｆｂの径方向の力成分と釣り合う力Ｆｃが図中矢印で示す方向に作用している。尚、力Ｆｃと、図中矢印で示すように係合部材３０がリング部材２９の傾斜溝３７を押圧する径方向の力Ｆｄとにおいては、作用反作用の関係が成立している。【００５７】
上述のように、係合部材３０に対しては第２バネ２４からの付勢力に基づいて生じる各種の力（Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ）が作用しており、リング部材２９の傾斜溝３７に対しては係合部材３０からの径方向の力Ｆｄが作用している。このため、保持部材３１において回転可能に支持されたリング部材２９は、係合部材３０が傾斜溝３７を押圧する力Ｆｄにより、図５において矢印Ｄで示す回転方向に付勢される。これに対して、図５に示すように、操作ユニット３２においては、軸状部材４７がバネ手段４８で付勢されており、これにより、連係部５１が突出部３６と当接してリング部材２９を矢印Ｄで示す回転方向と反対の方向に回転するように付勢している。このため、リング部材２９の傾斜溝３７から係合部材３０に対しては、径方向の中心側に向かう力が作用することになる。これにより、係合部材３０に対して図１０に示す径方向の力Ｆｃが作用し、係合部材３０が係合溝３３に係合した状態が維持されて、図５に示す位置にリング部材２９が位置することになる。即ち、バネ手段４８は、傾斜溝３７により係合部材３０を係合溝３３に係合させた状態が維持されるように突出部３６を付勢する付勢力を発生させるように構成されている。【００５８】
図１１は、操作ユニット３２の操作が行われた状態を説明するための図であり、図５に対応する図である。図１１に示すように、作業者（図示せず）が操作部５０を指や手等で把持して図中矢印Ｆ方向に操作部５０を引っ張るように操作ユニット３２を操作すると、軸状部材４７がバネ手段４８のバネ力に抗して図中Ｆ方向に引っ張られ、連係部５１も矢印Ｆ方向に移動する。これにより、連係部５１が突出部３６を付勢する付勢力が弱まるため、第２バネ２４のバネ力に基づいて係合部材３０が傾斜溝３７を付勢する力Ｆｄにより（図１０参照）、図１１に示すように、リング部材２９が矢印Ｄで示す回転方向に回転することになる。このように、軸状部材４７は突出部３６と連係するように移動し、軸状部材４７が移動することでリング部材２９が回転操作されることになる。【００５９】
上述のようにリング部材２９の回転操作が行われると、このリング部材２９の回転とともに、枠部材３８の壁部４３間に形成された径方向経路４４に沿って係合部材３０がリング部材２９の径方向の外側に向かって移動することになる。このように、操作ユニット３２の操作に伴ってリング部材２９が回転して係合部材３０が径方向に移動することで、係合部材３０のピストンロッド２８の係合溝３３への係合が解除されることになる。【００６０】
図１２は、図１１のＥ−Ｅ線矢視断面図であって図６に対応する図である。また、図１３は、バネブレーキ手段１４が作動している図４に示すブレーキ作動状態がブレーキ解放機構１５の作動によりブレーキ非作動状態へと解放された状態を示すブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である。前述のように係合部材３０の係合溝３３への係合が解除されることで、ブレーキ解放機構１５においては、保持部材３１に対する係合部材３０を介したピストンロッド２８の連結が解除されることになる。このため、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力がピストンロッド２８を介して押棒１３に伝達されない状態となる。そして、図１２及び図１３に示すように、常用ブレーキ手段１２の第１バネ１８の付勢力によって第１ピストン２０とともに押棒１３がブレーキ方向と反対方向へ移動し、ピストンロッド２８も止リング２２を介して押棒１３とともに移動することになる。このように、ブレーキ解放機構１５における操作ユニット３２が操作されることで、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力の押棒１３への伝達が解除されてブレーキ作動状態がブレーキ非作動状態（図１３に示す状態）に解放されることになる。【００６１】
尚、上述のブレーキ解放機構１５は、図５に示すように、リング部材２９の突出部３６が延びるように配置されているとともに操作ユニット３２の軸状部材４７が移動するよう配置されている面が、リング部材２９のリング本体部３５が配置されている面と同一の面となるように構成されている。また、このブレーキ解放機構１５においては、操作ユニット３２のバネ手段４８が弾性変形するように配置されている面も、リング本体部３５が配置されている面と同一の面となるように構成されている。【００６２】
（ブレーキシリンダ装置の作動）
次に、上述したブレーキシリンダ装置１の作動について説明する。常用ブレーキ手段１２及びバネブレーキ手段１４とも作動していない図２に示す状態において、所定のバルブ（図示せず）が制御されて第１圧力室１９に圧縮空気が供給されると、図３に示すように第１ピストン２０とともに押棒１３がブレーキ方向（図中矢印Ａ方向）に移動し、ブレーキキャリパ装置１が作動して制動動作が行われることになる（図１参照）。一方、第１圧力室１９から圧縮空気が排出されると、第１バネ１８の付勢力により第１ピストン２０とともに押棒１３の位置が図２に示す状態に戻り、ブレーキキャリパ装置１００における制動力が解除されることになる。【００６３】
また、図３に示すように常用ブレーキ手段１２による制動力が発揮されて車両が停止した状態からそのまま駐車状態に移行する場合には、常用ブレーキ手段１２が作動した状態において、所定のバルブ（図示せず）が制御されて第２圧力室２５に封入されている圧縮空気が排出される。これにより、第２バネ２４の付勢力に抗していた第２圧力室２５の作用が解除され、図４に示すように、第２バネ２４の付勢力により第２ピストン２６が矢印Ａ方向に移動する。このとき、ブレーキ解放機構１５においては、係合部材３０がピストンロッド２８の係合溝３３に係合しているため、第２ピストン２６とともにピストンロッド２８も移動し、ピストンロッド２８の段部３４が止リング２２と当接することで、第２ピストン２６の付勢力が押棒１３へと伝達される状態となる。この状態では、常用ブレーキ手段１２が解除されても、即ち、第１圧力室１９に供給された圧縮空気が排出されても、バネブレーキ手段１４により押棒１３が付勢されて制動力が発揮された状態に維持されることになる。【００６４】
また、車両が駐車されて図４に示すようにバネブレーキ手段１４が作動している状態において、車両の移動等の必要が生じてバネブレーキ手段１４の作動を手動で解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態へと解放する場合には、ブレーキ解放機構１５における操作ユニット３２の前述した操作が行われる。即ち、図１１に示すように、操作部５０が引っ張られる操作が行われることで、リング部材２９が回転操作されて係合部材３０の係合溝３３への係合が解除される。これにより、図１３に示すように、ピストンロッド２８とともに押棒１３が第１バネ１８の付勢力によってブレーキ方向と反対方向に移動し、ブレーキ非作動状態へと解放されることになる。【００６５】
（ブレーキシリンダ装置及びブレーキキャリパ装置の効果）
以上説明したブレーキシリンダ装置１によると、バネブレーキ手段１４の付勢力を押棒１３に伝達するピストンロッド２８の径方向外側にリング部材２９が回転可能に配置される。そして、リング部材２９の傾斜溝３７に係合部材３０が配置され、この係合部材３０は、第２ピストン２６とともに移動する保持部材３１によって保持されている。また、係合部材３０がピストンロッド２８の係合溝３３に係合することで、第２ピストン２６に取り付けられた保持部材３１とピストンロッド２８とが係合部材３０を介して連結され、バネブレーキ手段１４による付勢力が押棒１３に伝達されることになる。一方、リング部材２９の回転操作が行われると、係合部材３０は、リング部材２９においてピストンロッド２８に対して同心円状に配置された傾斜溝３７に沿って移動する。そして、傾斜溝３７は周方向に対して傾斜するよう深さが径方向に変化して形成されており、保持部材３１は係合部材３０の径方向の移動のみを許容するため、リング部材２９の回転とともに傾斜溝３７に沿って係合部材３０が径方向に移動して、係合部材３０の係合溝３３への係合が解除されることになる。これにより、第２ピストン２６に取り付けられた保持部材３１とピストンロッド２８との連結が解除され、バネブレーキ手段１４による付勢力の押棒１３への伝達が解除されてブレーキ作動状態がブレーキ非作動状態に解放されることになる。【００６６】
そして、ブレーキシリンダ装置１によると、バネブレーキ手段１４による付勢力を押棒１３に伝達し更にこの伝達を解除可能な構成がリング部材２９を用いた薄型の構造として実現でき、ブレーキシリンダ装置１の軸方向において寸法が大きくなって肥大化してしまうことを抑制することができる。さらに、ブレーキ解放機構１５では、リング部材２９は回転動作を行うよう構成されており拡縮動作を行わず、係合部材３０もピストンロッド２８の同心円状に配置された傾斜溝３７に沿って径方向に移動する構成であるため、こじれが生じることによる作動不良の発生を抑制することができる。【００６７】
従って、ブレーキシリンダ装置１によると、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構１５における作動不良の発生も抑制することができる。【００６８】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、球状体として形成された係合部材３０が、半円形状の断面で周方向に沿って延びるように形成された係合溝３３に係合するため、係合溝３３と係合部材３０とがより滑らかに接触し、係合部材３０が傾斜溝３７に沿って移動し易くなる。このため、係合溝３３に面取りを施す処理を省略することができるため、工数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。また、半円形状の断面の係合溝３３と球状体の係合部材３０という簡易な構成で、ピストンロッド２８に対してさらにこじれが生じにくい構成を実現することができる。【００６９】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、係合溝３３がピストンロッド２８の側面の周方向に沿って全周に亘って形成されているため、ピストンロッド２８の加工の際に、ジグに固定されたピストンロッド２８を回転させながら容易に係合溝３３を形成することができる。そして、係合溝３３がピストンロッド２８の全周に亘っているため、ピストンロッド２８の周方向におけるどの位置であっても係合部材３０と適切に係合することができ、装置組み立ての際におけるピストンロッド２８の配設作業が容易となる。このため、加工工数や組み立て工数を低減することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。【００７０】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、操作ユニット３２の軸状部材４７及びリング部材２９の突出部３６が、リング本体部３５が配置されている面と同一の面に配置されている。このため、リング部材２９の回転操作を実現するための構成である軸状部材４７及び突出部３６もリング本体部３５と同一面に配置されることになり、ブレーキシリンダ装置１が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。【００７１】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、係合部材３０の係合溝３３への係合状態が維持されるよう突出部３６を付勢する付勢力を発生させる操作ユニット３２のバネ手段４８も、リング本体部３５と同一面に配置されることになる。このため、ブレーキシリンダ装置１が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。【００７２】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、周方向に沿って配置される壁部４３が一方に設けられた一対の平板状の部材（３８、３９）により保持部材３１が構成される。このため、一対の平板状の部材（３８、３９）により係合部材３０のリング部材２９に対するピストンロッド２８の軸方向の移動が規制される。そして、複数の壁部４３により形成される径方向経路４４により、係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動が許容される。このため、係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動のみを許容する保持部材３１を簡易な構成で実現できる。そして、一対の平板状の部材（３８、３９）により薄型の構造の保持部材３１を実現することができるため、ブレーキシリンダ装置１が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。【００７３】
また、本実施形態によると、常用ブレーキ手段１２とバネブレーキ手段１４とブレーキ解放機構１５とを備え、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構１５における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置１を備えるブレーキキャリパ装置１００を実現することができる。【００７４】
（変形例）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のような変形例を実施することができる。【００７５】
（１）本実施形態では、ブレーキシリンダ装置を作動させるための圧力流体として圧縮空気が用いられる場合を例にとって説明したが、これに限られず、他の圧力流体（例えば、圧油）により作動するものであってもよい。また、圧力流体を用いずに、電動モータなどによって作動するものを実施することもできる。このとき、第１圧力室、第２圧力室のかわりにボールねじなどの駆動機器が設けられる。【００７６】
（２）本実施形態では、ブレーキパッドの制動面の磨耗に応じて押棒のシリンダ本体から突出長さを調整する突出長さ調整手段が設けられていないブレーキシリンダ装置として説明したが、突出長さ調整手段が設けられる場合であっても本発明を適用することができる。【００７７】
（３）本実施形態では、ブレーキ解放機構の操作ユニットとして、リング部材の突出部に当接する軸状部材の連係部やバネ手段が設けられているものを例にとって説明したが、連係部と突出部とが連係する形態については、この通りでなくてもよく、種々の形態を選択して実施することができる。例えば、軸状部材の連係部とリング部材の突出部とが自在継手構造を介して連結されている形態であってもよい。【００７８】
（４）保持部材の形状、リング部材の傾斜溝の形状、ピストンロッドの係合溝の形状については、本実施形態の通りでなくてもよく、種々変更して実施することができる。また、本実施形態においては、保持部材を構成する一対の平板状の部材の一方から複数の壁部が突出するよう形成されるものを例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、対向するように両方の平板状の部材から突出する壁部や、周方向に沿って順番に両方の平板状の部材から突出する壁部などが形成されている保持部材であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、車両用のブレーキ機構に対して広く適用することができる。
【図１】
2009144863.tif 000003
【図２】
2009144863.tif 000004
【図３】
2009144863.tif 000005
【図４】
2009144863.tif 000006
【図５】
2009144863.tif 000007
【図６】
2009144863.tif 000008
【図７】
2009144863.tif 000009
【図８】
2009144863.tif 000010
【図９】
2009144863.tif 000011
【図１０】
2009144863.tif 000012
【図１１】
2009144863.tif 000013
【図１２】
2009144863.tif 000014
【図１３】
2009144863.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月14日(2010.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009144863.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のブレーキ機構において用いられるブレーキシリンダ装置であって、
第１バネと第１圧力室とが逆方向に作用する第１ピストンを有し、前記第１圧力室に圧力流体が供給されることにより前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがシリンダ本体に対して相対移動してブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、
前記第１ピストンとともに移動可能な押棒と、
第２バネと第２圧力室とが逆方向に作用するとともに前記押棒が貫通する第２ピストンを有し、前記第２圧力室に圧力流体が供給されている状態から排出される状態へと移行することで前記第２バネの付勢力により前記第２ピストンが前記ブレーキ方向に移動するとともに前記押棒を付勢するバネブレーキ手段と、
前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力の前記押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放するブレーキ解放機構と、
を備え、
前記ブレーキ解放機構は、
前記押棒の周囲に円管状に配置され、前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力を前記押棒へ伝達するとともに、側面に係合溝が形成されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドに対してその径方向における外側で回転可能にリング状に配置され、周方向に対して傾斜するよう径方向の深さが変化するとともに前記ピストンロッドに対して同心円状に配置された複数の傾斜溝が形成されたリング部材と、
前記係合溝に係合可能に前記傾斜溝に配置された係合部材と、
前記第２ピストンとともに移動するよう設けられて、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容するとともに前記係合部材の前記リング部材に対する前記ピストンロッドの軸方向の移動を規制するように、前記係合部材を保持する保持部材と、
を有し、
前記保持部材は、前記リング部材に対して前記ピストンロッドの軸方向における両側に配置された枠部材及び押さえ部材で構成された一対の平板状の部材として設けられ、
前記枠部材には、前記リング部材においてリング状に形成されたリング本体部が回転可能に配置される凹部が形成され、
前記凹部に配置される前記リング部材の周方向に沿って配置されるとともに前記枠部材において突出するように形成された複数の壁部により、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容する経路が形成され、
前記押さえ部材は、前記枠部材に対して重ねられるようにして配置され、前記枠部材との間で前記リング部材を回転可能な状態で挟み込んで支持することを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記係合溝は、前記ピストンロッドの周方向に沿って延びるとともに当該周方向と垂直な断面が半円形状となるように形成され、
前記係合部材は、球状体として形成されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記係合溝は、前記ピストンロッドの側面において全周に亘って延びるように形成されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに１項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記リング部材を回転操作する操作ユニットを備え、
前記リング部材には、リング状に形成された前記リング本体部から径方向に突出して延びるように設けられた突出部が形成され、
前記操作ユニットは、前記突出部と連係するように移動する軸状部材を有し、当該軸状部材が移動することで前記リング部材が回転操作され、
前記突出部が延びるよう配置されているとともに前記軸状部材が移動するよう配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記操作ユニットには、前記傾斜溝により前記係合部材を前記係合溝に係合させた状態が維持されるように前記突出部を付勢する付勢力を発生させるバネ手段が備えられ、
前記バネ手段が弾性変形するように配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のブレーキシリンダ装置と、当該ブレーキシリンダ装置が装備されて車両の台車に対して車軸方向に相対移動可能となるように取り付けられたキャリパボディと、を備え、当該ブレーキシリンダ装置が作動することで当該キャリパボディに取り付けられた一対の制輪子により車軸側のディスクを挟み込んで制動力を発生させることを特徴とする、ブレーキキャリパ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両用ブレーキ機構を作動させるための押棒と常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備え、バネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放することが可能なブレーキシリンダ装置、及びそのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のブレーキ機構において用いられるブレーキシリンダ装置として、ブレーキ機構を作動させるための押棒と常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備えるものが用いられている。常用ブレーキ手段は、通常の運転中に用いられ、バネブレーキ手段は、長時間車両を停止する場合などに用いられる。そして、このようなブレーキシリンダ装置として、バネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放することが可能なブレーキ解放機構を備えるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたブレーキシリンダ装置においては、バネブレーキ手段におけるピストン（９）に一体に形成された管状のピストンロッド（１０）と、押棒である力伝達部材（６）の周囲にバネリング（１８）を介して配置されたスリーブ（１４）とが設けられ、これらのそれぞれに環形溝（１６）が形成されている。そして、これらの環形溝（１６）には、スリット付リングとして形成された固定リング（１５）が配置され、この固定リング（１５）を介してバネブレーキ手段側のピストンロッド（１０）と押棒側のスリーブ（１４）とが連結されることになる。そして、この固定リング（１５）は、各種部材（制御レバー（２４）、制御ロッド（２３）、固定部材（２２）、及び固定ヨーク（２１））を介して操作されることで、閉じた状態から半径方向へ拡大可能に構成されている。これにより、ピストンロッド（１０）とスリーブ（１４）との連結を解除してバネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達を解除し、ブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放できるようになっている。尚、特許文献１においては、上記以外の他の実施例も開示されているが、この実施例においても上記実施例と同様にスリット付リングとしての固定リングによるブレーキ解放機構が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−７２９２６号公報（第３−５頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたブレーキシリンダ装置においては、スリット付リングとして形成された固定リングを用いてブレーキ解放機構が構成される。このため、バネブレーキ手段による付勢力を押棒に伝達し更にこの伝達を解除可能な構成を固定リングを用いた薄型の構造として実現し易く、ブレーキ方向であるブレーキシリンダ装置の軸方向において寸法が大きくなって肥大化してしまうことを抑制することができるブレーキ解放機構を構成することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたブレーキシリンダ装置では、ブレーキ解放機構の固定リングが、半径方向に拡縮可能なスリット付リングとして形成されているため、固定リングが作動して半径方向に拡縮する際には、この固定リングが配設されている部材との間でのこじれが生じて作動不良を発生してしまうことがある。即ち、特許文献１のブレーキシリンダ装置の場合、固定リングとピストンロッド（１０）及びスリーブ（１４）との間でのこじれが生じてしまい、ブレーキ解放機構として作動不良を発生してしまうことがある。とくに、ブレーキシリンダ装置では、バネブレーキ手段によるバネ力が常に作用している状態であるため、固定リングの配設箇所においてわずかな歪が生じることで上記のこじれが発生してしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とブレーキ解放機構とを備えるブレーキシリンダ装置において、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置を提供し、また、そのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ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】
【０００８】
上記目的を達成するための第１発明に係るブレーキシリンダ装置は、車両用のブレーキ機構において用いられるブレーキシリンダ装置であって、第１バネと第１圧力室とが逆方向に作用する第１ピストンを有し、前記第１圧力室に圧力流体が供給されることにより前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがシリンダ本体に対して相対移動してブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記第１ピストンとともに移動可能な押棒と、第２バネと第２圧力室とが逆方向に作用するとともに前記押棒が貫通する第２ピストンを有し、前記第２圧力室に圧力流体が供給されている状態から排出される状態へと移行することで前記第２バネの付勢力により前記第２ピストンが前記ブレーキ方向に移動するとともに前記押棒を付勢するバネブレーキ手段と、前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力の前記押棒への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放するブレーキ解放機構と、を備えている。そして、この第１発明に係るブレーキシリンダ装置は、前記ブレーキ解放機構が、前記押棒の周囲に円管状に配置され、前記バネブレーキ手段による前記ブレーキ方向の付勢力を前記押棒へ伝達するとともに、側面に係合溝が形成されたピストンロッドと、前記ピストンロッドに対してその径方向における外側で回転可能にリング状に配置され、周方向に対して傾斜するよう径方向の深さが変化するとともに前記ピストンロッドに対して同心円状に配置された複数の傾斜溝が形成されたリング部材と、前記係合溝に係合可能に前記傾斜溝に配置された係合部材と、前記第２ピストンとともに移動するよう設けられて、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容するとともに前記係合部材の前記リング部材に対する前記ピストンロッドの軸方向の移動を規制するように、前記係合部材を保持する保持部材と、を有し、前記保持部材は、前記リング部材に対して前記ピストンロッドの軸方向における両側に配置された枠部材及び押さえ部材で構成された一対の平板状の部材として設けられ、前記枠部材には、前記リング部材においてリング状に形成されたリング本体部が回転可能に配置される凹部が形成され、前記凹部に配置される前記リング部材の周方向に沿って配置されるとともに前記枠部材において突出するように形成された複数の壁部により、前記係合部材の前記リング部材に対する径方向の移動を許容する経路が形成され、前記押さえ部材は、前記枠部材に対して重ねられるようにして配置され、前記枠部材との間で前記リング部材を回転可能な状態で挟み込んで支持することを特徴とする。
【０００９】
この発明によると、バネブレーキ手段の付勢力を押棒に伝達するピストンロッドの径方向外側にリング部材が回転可能に配置される。そして、リング部材の傾斜溝に係合部材が配置され、この係合部材は、第２ピストンとともに移動する保持部材によって保持されている。また、係合部材がピストンロッドの係合溝に係合することで、第２ピストンに取り付けられた保持部材とピストンロッドとが係合部材を介して連結され、バネブレーキ手段による付勢力が押棒に伝達されることになる。一方、リング部材の回転操作が行われると、係合部材は、リング部材においてピストンロッドに対して同心円状に配置された傾斜溝に沿って移動する。そして、傾斜溝は周方向に対して傾斜するよう深さが径方向に変化して形成されており、保持部材は係合部材の径方向の移動のみを許容するため、リング部材の回転とともに傾斜溝に沿って係合部材が径方向に移動して、係合部材の係合溝への係合が解除されることになる。これにより、第２ピストンに取り付けられた保持部材とピストンロッドとの連結が解除され、バネブレーキ手段による付勢力の押棒への伝達が解除されてブレーキ作動状態がブレーキ非作動状態に解放されることになる。
【００１０】
そして、本発明によると、バネブレーキ手段による付勢力を押棒に伝達し更にこの伝達を解除可能な構成がリング部材を用いた薄型の構造として実現でき、ブレーキ方向であるブレーキシリンダ装置の軸方向において寸法が大きくなって肥大化してしまうことを抑制することができる。さらに、本発明におけるブレーキ解放機構では、リング部材は回転動作を行うよう構成されており拡縮動作を行わず、係合部材もピストンロッドの同心円状に配置された傾斜溝に沿って径方向に移動する構成であるため、こじれが生じることによる作動不良の発生を抑制することができる。
【００１１】
従って、本発明によると、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができる、ブレーキシリンダ装置を提供することができる。
【００１２】
更に、本発明によると、周方向に沿って配置される壁部が一方に設けられた一対の平板状の部材により保持部材が構成される。このため、一対の平板状の部材により係合部材のリング部材に対するピストンロッドの軸方向の移動が規制される。そして、複数の壁部により形成される経路により、係合部材のリング部材に対する径方向の移動が許容される。このため、係合部材のリング部材に対する径方向の移動のみを許容する保持部材を簡易な構成で実現できる。そして、一対の平板状の部材により薄型の構造の保持部材を実現することができるため、ブレーキシリンダ装置が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。
【００１３】
第２発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明のブレーキシリンダ装置において、前記係合溝は、前記ピストンロッドの周方向に沿って延びるとともに当該周方向と垂直な断面が半円形状となるように形成され、前記係合部材は、球状体として形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によると、球状体として形成された係合部材が、半円形状の断面で周方向に沿って延びるように形成された係合溝に係合するため、係合溝と係合部材とがより滑らかに接触し、係合部材が傾斜溝に沿って移動し易くなる。このため、係合溝に面取りを施す処理を省略することができるため、工数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。また、半円形状の断面の係合溝と球状体の係合部材という簡易な構成で、ピストンロッドに対してさらにこじれが生じにくい構成を実現することができる。
【００１５】
第３発明に係るブレーキシリンダ装置は、第２発明のブレーキシリンダ装置において、前記係合溝は、前記ピストンロッドの側面において全周に亘って延びるように形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によると、係合溝がピストンロッドの側面の周方向に沿って全周に亘って形成されているため、ピストンロッドの加工の際に、ジグに固定されたピストンロッドを回転させながら容易に係合溝を形成することができる。そして、係合溝がピストンロッドの全周に亘っているため、ピストンロッドの周方向におけるどの位置であっても係合部材と適切に係合することができ、装置組み立ての際におけるピストンロッドの配設作業が容易となる。このため、加工工数や組み立て工数を低減することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。
【００１７】
第４発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明乃至第３発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記リング部材を回転操作する操作ユニットを備え、前記リング部材には、リング状に形成された前記リング本体部から径方向に突出して延びるように設けられた突出部が形成され、前記操作ユニットは、前記突出部と連係するように移動する軸状部材を有し、当該軸状部材が移動することで前記リング部材が回転操作され、前記突出部が延びるよう配置されているとともに前記軸状部材が移動するよう配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、操作ユニットの軸状部材及びリング部材の突出部が、リング本体部が配置されている面と同一の面に配置されている。このため、リング部材の回転操作を実現するための構成である軸状部材及び突出部もリング本体部と同一面に配置されることになり、ブレーキシリンダ装置が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。
【００１９】
第５発明に係るブレーキシリンダ装置は、第４発明のブレーキシリンダ装置において、前記操作ユニットには、前記傾斜溝により前記係合部材を前記係合溝に係合させた状態が維持されるように前記突出部を付勢する付勢力を発生させるバネ手段が備えられ、前記バネ手段が弾性変形するように配置されている面が、前記リング本体部が配置されている面と同一の面であることを特徴とする。
【００２０】
この発明によると、係合部材の係合溝への係合状態が維持されるよう突出部を付勢する付勢力を発生させる操作ユニットのバネ手段も、リング本体部と同一面に配置されることになる。このため、ブレーキシリンダ装置が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。
【００２１】
また、他の観点の発明として、上述したいずれかのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置の発明を構成することもできる。即ち、第６発明に係るブレーキキャリパ装置は、第１発明乃至第５発明のいずれかのブレーキシリンダ装置と、当該ブレーキシリンダ装置が装備されて車両の台車に対して車軸方向に相対移動可能となるように取り付けられたキャリパボディと、を備え、当該ブレーキシリンダ装置が作動することで当該キャリパボディに取り付けられた一対の制輪子により車軸側のディスクを挟み込んで制動力を発生させることを特徴とする。
【００２２】
この発明によると、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とブレーキ解放機構とを備え、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置を提供することができ、また、そのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るブレーキキャリパ装置を車軸方向から見た概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るブレーキシリンダ装置の車軸方向における断面図である。
【図３】図２に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明する断面図である。
【図４】図２に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明する断面図である。
【図５】図２に示すブレーキシリンダ装置におけるブレーキ解放機構の一部を拡大して示す図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】図５に示すブレーキ解放機構におけるリング部材を示す平面図である。
【図８】図５に示すブレーキ解放機構の保持部材における枠部材を示す平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図１０】図６に示すブレーキ解放機構における係合部材に作用する力を説明する断面図である。
【図１１】図５に示すブレーキ解放機構における操作ユニットの操作が行われた状態を説明する図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図１３】図２に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１                    ブレーキシリンダ装置
１１                  シリンダ本体
１２                  常用ブレーキ手段
１３                  押棒
１４                  バネブレーキ手段
１５                  ブレーキ解放機構
１８                  第１バネ
１９                  第１圧力室
２０                  第１ピストン
２４                  第２バネ
２５                  第２圧力室
２６                  第２ピストン
２８                  ピストンロッド
２９                  リング部材
３０                  係合部材
３１                  保持部材
３３                  係合溝
３７                  傾斜溝
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係るブレーキシリンダ装置、及びそのブレーキシリンダ装置を備えるブレーキキャリパ装置については、鉄道車両用のブレーキ機構において用いられる場合を例にとって説明する。尚、本発明は、鉄道車両用のブレーキ機構に限らず、車両用のブレーキ機構において広く適用することができる。
【００２７】
（ブレーキキャリパ装置の構成）
まず、本発明の実施形態に係る鉄道車両用のブレーキキャリパ装置について説明する。尚、本実施形態に係るブレーキキャリパ装置は、本発明の実施形態に係るブレーキシリンダ装置が用いられる鉄道車両用のブレーキ機構として構成されている。図１は、本実施形態に係るブレーキシリンダ装置１、及び本実施形態に係るブレーキキャリパ装置１００を車軸方向と平行な方向から見た概略図である。図１に示すように、ブレーキキャリパ装置１００は、ディスクブレーキ型のブレーキ機構として設けられている。
【００２８】
図１に示すブレーキキャリパ装置１００は、ブレーキシリンダ装置１、このブレーキシリンダ装置１が装備されて車両の台車１０１に対して車軸方向に相対移動が可能となるように取り付けられたキャリパボディ１０２、一対のブレーキパッド（制輪子）１０４、１０４をそれぞれ保持する一対のバックプレート（制輪子保持部）１０３、１０３、などを備えて構成されている。
【００２９】
ブレーキキャリパ装置１００は、ブレーキシリンダ装置１が作動することで、キャリパボディ１０２に対してバックプレート１０３を介して取り付けられた一対のブレーキパッド１０４、１０４により、鉄道車両の車輪（図示せず）の回転に連動して回転する車軸側のディスクである円板状のブレーキディスク１０５（二点鎖線で図示）を挟み込んで制動力を発生させるように構成されている。即ち、ブレーキディスク１０５は回転軸と直交するように形成される表裏の制動面１０５ａ、１０５ａを有する円板状に形成されており、ブレーキシリンダ装置１が作動することで、ブレーキパッド１０４、１０４が、制動面１０５ａ、１０５ａに対して、ブレーキディスク１０５の回転軸方向（即ち、車軸方向）と略平行な方向からブレーキディスク１０５を両側から挟みこむように押し当てられる。
【００３０】
図１に示すように、キャリパボディ１０２は、結合部材１０６と、一対のブレーキテコ１０７、１０７とを備えている。結合部材１０６は、台車１０１の底面に固定されたブラケット１０１ａに対して、車輌の進行方向と平行な軸周りに揺動可能なように揺動ピン１０６ａを介して取り付けられている。そして、この結合部材１０６に対して、略対称に、一対のブレーキテコ１０７、１０７が、一対の支点ピン１０７ａを介して揺動可能に設置されている。この支点ピン１０７ａは、図１のように車軸方向と平行な方向から見た場合は、揺動ピン１０６ａの軸方向に対して垂直な方向に延びるように設置されている。
【００３１】
一対のブレーキテコ１０７、１０７は、その一端側にブレーキシリンダ装置１がシリンダ支持ピン１０７ｂを介して取り付けられており、このブレーキシリンダ装置１により一端側が駆動されるようになっている。そして、一対のブレーキテコ１０７、１０７は、ブレーキシリンダ装置１が取り付けられた一端側に対して支点ピン１０７ａを介した他端側にブレーキパッド１０４を保持する一対のバックプレート１０３、１０３がそれぞれ取り付けられている。バックプレート１０３は、ブレーキテコ１０７に対して支点ピン１０７ａと平行に延びる支持ピン１０３ａを介して揺動自在に取り付けられている。尚、ブレーキテコ１０７の下方には、一対の案内部材と一対の案内棒とで構成される平行案内機構１０８が配置されている。この平行案内機構１０８により、ブレーキシリンダ装置１が作動してブレーキテコ１０７が揺動してバックプレート１０３と共に一対のブレーキパッド１０４、１０４が接近する方向に（ブレーキディスク１０５に当接する方向に）移動したときに、一対のブレーキパッド１０４、１０４がブレーキディスク１０５を挟んでその平行面を略維持するように誘導されることになる。
【００３２】
（ブレーキキャリパ装置の作動）
上述したブレーキキャリパ装置１００においては、後述するように、一方のブレーキテコ１０７にブレーキシリンダ装置１のシリンダ本体１１側が取り付けられて他方のブレーキテコ１０７に押棒１３が取り付けられ、ブレーキシリンダ装置１の作動により押棒１３の突出又は引き込み動作が行われる。これにより、一対のブレーキテコ１０７、１０７におけるシリンダ支持ピン１０７ｂ近傍が、互いに離隔したり、近接したりするように駆動される。このため、一対のブレーキテコ１０７、１０７が支点ピン１０７ａを支軸として動作し、ブレーキパッド１０４でブレーキディスク１０５を挟むように動作する。このとき、一対のブレーキテコ１０７、１０７において、一方のブレーキテコ１０７に設けられたブレーキパッド１０４が先にブレーキディスク１０５の制動面１０５ａに接触することになる。そして、他方のブレーキテコ１０７は、制動面１０５ａに接触したブレーキパッド１０４から受ける反力を利用してブレーキパッド１０４をブレーキディスク１０５の制動面１０５ａに押し当てる。これにより、ブレーキディスク１０５を一対のブレーキパッド１０４、１０４で挟み込んで、ブレーキパッド１０４、１０４と制動面１０５ａ、１０５ａとの間に発生する摩擦力によってブレーキディスク１０５の回転が制動され、ブレーキディスク１０５と同軸に設けられている鉄道車両の車輪の回転が制動されることになる。
【００３３】
（ブレーキシリンダ装置の全体構成）
次に、本実施形態に係るブレーキシリンダ装置１について説明する。ブレーキシリンダ装置１は、そのブレーキ作動方向における両端部がそれぞれシリンダ支持ピン１０７ｂに連結されており、ブレーキシリンダ装置１の軸方向が車軸方向と平行に位置するように、配置されている。そして、ブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である図２に示すように、このブレーキシリンダ装置１は、シリンダ本体１１、常用ブレーキ手段１２、押棒１３、バネブレーキ手段１４、ブレーキ解放機構１５などを備えて構成されている。
【００３４】
図２に示すように、シリンダ本体１１は、第１ケーシング部１６と第２ケーシング部１７とで構成され、内部空間１１ａを形成している。この内部空間１１ａにおいて、常用ブレーキ手段１２、押棒１３、バネブレーキ手段１４、ブレーキ解放機構１５、等の各構成要素の一部又は全部が収納されるように配設されている。また、第１ケーシング部１６は底部を有する略カップ形状（シリンダ状）となっており、この第１ケーシング部１６の開放側を閉鎖するように第２ケーシング部１７がボルトによって固定されている。これによって内部空間１１ａが形成されている。また、第１ケーシング部１６の端部は、シリンダ支持ピン１０７ｂによりブレーキテコ１０７に連結されている。
【００３５】
（常用ブレーキ手段の構成）
図２に示すように、常用ブレーキ手段１２は、第１バネ１８、第１圧力室１９、第１ピストン２０を主要な構成として備えている。第１ピストン２０は、内部空間１１ａを区画するように配置され、第１ケーシング部１６の内周面に気密的に嵌合するとともに、第１ケーシング部１６に対してブレーキシリンダ装置１の軸方向に摺動可能に配設されている。これらの第１ピストン２０と第１ケーシング部１６とで仕切られた空間によって第１圧力室１９が構成されている。尚、シリンダ本体１１には第１圧力室１９へ連通する圧力流体通路（図示せず）が設けられており、この圧力流体通路を介して作動流体である圧力流体としての圧縮空気の第１圧力室１９への供給及び排出が行われるように構成されている。
【００３６】
また、第１バネ１８は、内部空間１１ａにおいて第１圧力室１９に対して第１ピストン２０を介して反対側に配置されたコイルバネとして設けられており、第１圧力室１９側に向かって第１ピストン２０を付勢するように配設されている。尚、図３は、常用ブレーキ手段１２が作動してブレーキキャリパ装置１００による制動動作が行われる状態を示すブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である。上述した構成を備えることで、図２及び図３に示すように、常用ブレーキ手段１２は、第１バネ１８と第１圧力室１９とが第１ピストン２０に逆方向に対向して作用し、第１圧力室１９に圧縮空気が供給されることにより第１バネ１８の付勢力に抗して第１ピストン２０がシリンダ本体１１に対して相対移動してブレーキ方向（図３中の矢印Ａ方向）に移動するように構成されている。
【００３７】
（押棒の構成）
図２及び図３に示すように、押棒１３は、丸棒状の部材として構成されている。そして、この押棒１３は、後述するバネブレーキ手段１４を貫通するように配置され、押棒１３の軸方向がブレーキシリンダ装置１の軸方向と一致するように配置されている。また、押棒１３は、一端側の端部がブレーキテコ１０７のシリンダ支持ピン１０７ｂに連結部材２１を介して連結され（図１参照）、他端側の端部が第１ピストン２０の中央部分に対して固定されている。これにより、押棒１３は、第１ピストン２０とともに移動可能に構成されており、ブレーキシリンダ装置１による駆動力をブレーキテコ１０７に対して伝達できるようになっている。また、押棒１３の一端側には外周に止リング２２が取り付けられており、この止リング２２を介して押棒１３と後述するピストンロッド２８の一端側の端部とが係止するように構成されている。尚、バネブレーキ手段１４から突出している押棒１３の一端側においては、防塵のための可撓性のジャバラカバー２３が設置されている。
【００３８】
（バネブレーキ手段の構成）
図２に示すように、バネブレーキ手段１４は、第２バネ２４、第２圧力室２５、第２ピストン２６を主要な構成として備えている。第２ピストン２６は、筒状体として構成されている筒状部分２６ａ、筒状部分２６ａの両端においてそれぞれ外側に張り出したように設けられているフランジ状部分２６ｂ、２６ｃを備えて構成されており、押棒１３が後述するピストンロッド２８を介して筒状部分２６ａの内部を貫通するように配置されている。尚、フランジ状部分２６ｂは押棒１３の一端側に配置され、フランジ状部分２６ｃは押棒１３の他端側配置されている。第２ケーシング部１７には、その内周に沿って内側に縁状に張り出して第２バネ２４の台座を構成するバネ座部１７ａが設けられている。そして、このバネ座部１７ａの内周端部が第２ピストン２６の筒状部分２６ａの外周に気密的に摺接し、第２ピストン２６が第２ケーシング部１７に対して軸方向に摺動可能に配設されている。
【００３９】
第２圧力室２５は、第２ピストン２６の筒状部分２６ａの外周及びフランジ状部分２６ｃと第２ケーシング部１７の内周及びバネ座部１７ａとで仕切られた空間によって構成されている。また、第２ケーシング部１７には第２圧力室２５へ連通する圧力流体通路（図示せず）が設けられており、この圧力流体通路を介して圧縮空気（圧力流体）の第２圧力室２５への供給及び排出が行われるように構成されている。
【００４０】
また、第２バネ２４は、第２ピストン２６の筒状部分２６ａの周囲に配置されるコイルバネとして設けられており、バネ座部１７ａとフランジ状部分２６ｂとの間に配置されている。尚、図４は、バネブレーキ手段１４が作動した状態を示すブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である。図２乃至図４に示すように、第２バネ２４は、フランジ状部分２６ｂをバネ座部１７ａに対して（即ち、第２ピストン２６をシリンダ本体１１に対して）ブレーキ方向（図４中の矢印Ａ方向）に付勢するように配設されている。そして、バネブレーキ手段１４は、第２バネ２４と第２圧力室２５とが第２ピストン２６に逆方向に作用し、第２圧力室２５に圧縮空気が供給されている状態から排出される状態へと移行することで第２バネ２４の付勢力により第２ピストン２６がブレーキ方向に移動するように構成されている。また、バネブレーキ手段１４は、後述するように、第２ピストン２６がブレーキ方向に移動するときにはブレーキ解放機構１５を介して押棒１３を付勢するように構成されている。尚、第２ケーシング部１７の一端側における外周部と第２ピストン２６のフランジ状部分２６ｂの外周部との間には、防塵のための可撓性のジャバラカバー２７が設置されている。
【００４１】
（ブレーキ解放機構の構成）
ブレーキ解放機構１５は、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力の押棒１３への伝達を解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態に解放することができる機構として設けられている。そして、図１乃至図４に示すように、ブレーキ解放機構１５は、ピストンロッド２８、リング部材２９、係合部材３０、保持部材３１、操作ユニット３２を主要な構成として備えている。
【００４２】
図２に示すように、ピストンロッド２８は、円筒状の部材として形成され、押棒１３の周囲に円管状に配置されている。そして、ピストンロッド２８は、その内周面において押棒１３の外周面に摺接するように配置されている。このピストンロッド２８は、その軸方向が、ブレーキシリンダ装置１の軸方向及び押棒１３の軸方向と一致するように配置されている。また、ピストンロッド２８には、側面に形成された係合溝３３と、一端側の端部に形成された段部３４とが設けられている。
【００４３】
図５は車軸方向と平行な方向から見たブレーキ解放機構１５の一部を切欠き状態で拡大して示す図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線矢視断面図である。尚、図６ではピストンロッド２８以外を断面図として示している。図２、図５及び図６に示すように、係合溝３３は、ピストンロッド２８の周方向に沿って延びるとともにその周方向と垂直な断面が半円形状となるように形成されている。この係合溝３３は、ピストンロッド２８の側面において全周に亘って延びるように形成されている。また、段部３４は、図２及び図５に示すように、ピストンロッド２８の一端側の端部の内周側が全周に亘って段状に凹むことで形成されている。この段部３４は、押棒１３に取り付けられた止リング２２に対して当接する位置に設けられている。このように、止リング２２と係止する段部３４が設けられていることで、ピストンロッド２８は、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力を押棒１３へ伝達することができるように構成されている。
【００４４】
図７は、リング部材２９を示す平面図である。図２、図５乃至図７に示すように、リング部材２９は、ピストンロッド２８に対してその径方向における外側で回転可能にリング状に配置され、リング本体部３５と突出部３６とが形成されている。リング本体部３５は中央にピストンロッド２８が貫通する大きな貫通孔が設けられた平らなリング状に形成され、突出部３６はリング本体部３５から径方向外側に向かって突出して延びるように設けられている。
【００４５】
また、リング部材２９には、リング本体部３５の内周に沿って複数の傾斜溝３７が形成されている。傾斜溝３７は、リング本体部３５の内側に配置されるピストンロッド２８に対して同心円状に配置されるよう形成されている。この傾斜溝３７は、その深さ方向がリング本体部３５の径方向外側に向かう方向となるように形成されており、例えば、傾斜溝３７が形成されていない状態のリング本体部３５の内周面（図７において二点鎖線Ｐで図示）に対して径方向外側に向かって切り欠くように加工することで形成される。そして、この傾斜溝３７は、リング本体部３５の周方向に対して傾斜するよう径方向の深さが変化して形成されている。
【００４６】
図２、図５乃至図７に示すように、係合部材３０は、球状体として形成され、各傾斜溝３７に対応して複数設けられている。そして、係合部材３０は、リング部材２９とピストンロッド２８との間に配置され、ピストンロッド２８の係合溝３３に係合可能なようにリング部材２９の傾斜溝３７に対して配置されている。尚、図５及び図７においては、リング本体部３５の周方向に対する傾斜溝３７の形状が、深さが最も深い部分において係合部材３０の外形に対応する円弧の一部として形成され、その他の部分において直線状に形成されている形態を例示している。しかし、傾斜溝３７は、必ずしもこの形状に形成されていなくてもよく、適宜変更して形成することができる。
【００４７】
図２、図５及び図６に示すように、保持部材３１は、係合部材３０を保持するための部材として設けられ、リング部材２９に対してピストンロッド２８の軸方向における両側に配置された一対の平板状の部材として設けられている。保持部材３１における一対の平板状部材は、リング部材２９に対して第２ピストン２６側に配置される枠部材３８と、リング部材２９に対して第２ピストン２６側とは反対側に配置される押さえ部材３９とで構成されている。尚、図５においては、保持部材３１についてはその枠部材３８のみを図示している。
【００４８】
また、図８は枠部材３８の平面図を、図９は図８のＣ−Ｃ線矢視断面図を示している。図８及び図９によく示すように、枠部材３８には、凹部４０、ピストンロッド用孔４５、壁部４３などが形成されている。凹部４０は、円形形状の凹み部分として形成されてリング部材２９のリング本体部３５が摺接する状態で回転可能に配置される第１凹部４１と、この第１凹部４１に連続して形成されて径方向に広がる略矩形の空間を区画する第２凹部４２とで構成されている。第２凹部４２にはリング部材２９の突出部３６が配置され、リング部材２９が回転するときにはこの第２凹部４２にて区画される空間内で突出部３６が揺動することになる。
【００４９】
ピストンロッド用孔４５は、ピストンロッド２８の外形に対応した直径寸法の円形形状の貫通孔として形成されている。このピストンロッド用孔４５を貫通するようにピストンロッド２８が配置される。壁部４３は、第１凹部４２に配置されるリング部材２９の周方向に沿って複数配置されるとともに、それぞれ枠部材３８において突出するように形成されている。即ち、第１凹部４１が配置されている面に対して各壁部４３が突出するように形成されている。そして、各壁部４３同士の間には、ピストンロッド用孔４５から第１凹部４１に向かって、第１凹部４１に配置されるリング部材２９の径方向に延びる径方向経路４４が形成されている。このように、複数の壁部４３が設けられることにより、保持部材３１において保持される係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動を許容する径方向経路４４が形成されるように構成されている。尚、枠部材３８には、後述する操作ユニット３２における軸状部材４７が往復移動自在に挿入される挿入穴４６が形成されている。この挿入穴４６は、第２凹部４２により区画される空間と連通するように形成されている。
【００５０】
また、図２及び図６に示すように、保持部材３１における押え部材３９は、枠部材３８に対して重ねられるようにして配置され、枠部材３８との間でリング部材２９を回転可能な状態で挟み込んで支持するように配置される。そして、枠部材３８と押さえ部材３９との間に係合部材３０が配置され、これにより、係合部材３０が保持部材３１により保持される。また、押え部材３９は枠部材３８とともに第２ピストン２６のフランジ状部分２６ｂに対して例えばボルトにより固定され、これにより、保持部材３１が第２ピストン２６とともに移動するように構成されている。
【００５１】
上述のように、保持部材３１は、係合部材３０を一対の平板状部材である枠部材３８と押さえ部材３９との間で保持することで、係合部材３０のリング部材２９に対するピストンロッド２８の軸方向の移動を規制するように構成されている。また、保持部材３１は、複数の壁部４３により形成される径方向経路４４を通過可能に係合部材３０を保持することで、係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動を許容するように構成されている。
【００５２】
図５に示すように、操作ユニット３２は、軸状部材４７、バネ手段４８、及び取付部材４９を備えて構成されており、リング部材２９を回転操作するための機構として設けられている。尚、図５においては、バネ手段４８については、断面状態を模式的に図示している。
【００５３】
軸状部材４７は、段付の丸棒状に形成されており、一端側には小径の丸棒状の操作部５０が形成され、他端側には操作部５０よりも大径の丸棒状の連係部５１が形成されている。操作部５０と連係部５１とは、直列に一体化して形成され、同一直線上で延びるように形成されている。連係部５１は、枠部材３８の挿入穴４６に挿入され、この挿入穴４６内で往復動自在に配置されている。そして、連係部５１の先端側はリング部材２９の突出部３６と当接するように配置され、後述するように、突出部３６と連係して作動するように構成されている。一方、操作部５０は、手動による操作のための操作用のつまみ部分として設けられており、枠部材３８から突出するように配置されている。
【００５４】
取付部材４９は、板状の部材が略直角に折り曲げられることで形成されており、枠部材３８に対して例えばボルトで固定されて片持ち状態で取り付けられている。取付部材４９における枠部材３８への固定側とは反対側の自由端側に設けられた折り曲げ部分には、貫通孔４９ａが形成されており、軸状部材４７の操作部５０がこの貫通孔４９ａを貫通するように配置されている。
【００５５】
バネ手段４８は、コイルバネとして形成されており、その中心に軸状部材４７の操作部５０が挿通されるように配置されている。そして、バネ手段４８は、その一端側の端部が取付部材４９の折り曲げ部分に対して当接して支持され、その他端側の端部が軸状部材４７における操作部５０から連係部５１へと段状に拡径する段付部分に対して当接して支持されている。このようにバネ手段４８が配置されていることで、操作ユニット３２においては、バネ手段４８のバネ力による付勢力が軸状部材４７の連係部５１を枠部材３８の挿入穴４６の奥側に向かって深く挿入する方向に付勢するように構成されている。
【００５６】
ここで、操作ユニット３２によってリング部材２９を回転操作する際の作動について説明する。図１０は、係合部材３０に作用する力を説明する断面図であり、図６の断面図における係合部材３０の近傍の断面を示したものである。尚、図１０では、図６において下側に断面を図示した係合部材３０の近傍の断面を示しており、ピストンロッド２８も断面状態で図示している。バネブレーキ手段１４が作動するとともに係合部材３０が係合溝３３に係合している状態においては、第２バネ２４の付勢力が第２ピストン２６のフランジ状部分２６ｂを介して枠部材３８に伝達され（図４参照）、これにより、図１０に示すように、枠部材３８から係合部材３０に対して力Ｆａが図中矢印で示す方向に作用している。このため、係合部材３０が係合するピストンロッド２８の係合溝３３から係合部材３０に対しては、力Ｆａと釣り合う軸方向の力成分を有する力Ｆｂが図中矢印で示す方向に作用している。そして、係合部材３０が当接するリング部材２９の傾斜溝３７から係合部材３０に対しては、力Ｆｂの径方向の力成分と釣り合う力Ｆｃが図中矢印で示す方向に作用している。尚、力Ｆｃと、図中矢印で示すように係合部材３０がリング部材２９の傾斜溝３７を押圧する径方向の力Ｆｄとにおいては、作用反作用の関係が成立している。
【００５７】
上述のように、係合部材３０に対しては第２バネ２４からの付勢力に基づいて生じる各種の力（Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ）が作用しており、リング部材２９の傾斜溝３７に対しては係合部材３０からの径方向の力Ｆｄが作用している。このため、保持部材３１において回転可能に支持されたリング部材２９は、係合部材３０が傾斜溝３７を押圧する力Ｆｄにより、図５において矢印Ｄで示す回転方向に付勢される。これに対して、図５に示すように、操作ユニット３２においては、軸状部材４７がバネ手段４８で付勢されており、これにより、連係部５１が突出部３６と当接してリング部材２９を矢印Ｄで示す回転方向と反対の方向に回転するように付勢している。このため、リング部材２９の傾斜溝３７から係合部材３０に対しては、径方向の中心側に向かう力が作用することになる。これにより、係合部材３０に対して図１０に示す径方向の力Ｆｃが作用し、係合部材３０が係合溝３３に係合した状態が維持されて、図５に示す位置にリング部材２９が位置することになる。即ち、バネ手段４８は、傾斜溝３７により係合部材３０を係合溝３３に係合させた状態が維持されるように突出部３６を付勢する付勢力を発生させるように構成されている。
【００５８】
図１１は、操作ユニット３２の操作が行われた状態を説明するための図であり、図５に対応する図である。図１１に示すように、作業者（図示せず）が操作部５０を指や手等で把持して図中矢印Ｆ方向に操作部５０を引っ張るように操作ユニット３２を操作すると、軸状部材４７がバネ手段４８のバネ力に抗して図中Ｆ方向に引っ張られ、連係部５１も矢印Ｆ方向に移動する。これにより、連係部５１が突出部３６を付勢する付勢力が弱まるため、第２バネ２４のバネ力に基づいて係合部材３０が傾斜溝３７を付勢する力Ｆｄにより（図１０参照）、図１１に示すように、リング部材２９が矢印Ｄで示す回転方向に回転することになる。このように、軸状部材４７は突出部３６と連係するように移動し、軸状部材４７が移動することでリング部材２９が回転操作されることになる。
【００５９】
上述のようにリング部材２９の回転操作が行われると、このリング部材２９の回転とともに、枠部材３８の壁部４３間に形成された径方向経路４４に沿って係合部材３０がリング部材２９の径方向の外側に向かって移動することになる。このように、操作ユニット３２の操作に伴ってリング部材２９が回転して係合部材３０が径方向に移動することで、係合部材３０のピストンロッド２８の係合溝３３への係合が解除されることになる。
【００６０】
図１２は、図１１のＥ−Ｅ線矢視断面図であって図６に対応する図である。また、図１３は、バネブレーキ手段１４が作動している図４に示すブレーキ作動状態がブレーキ解放機構１５の作動によりブレーキ非作動状態へと解放された状態を示すブレーキシリンダ装置１の軸方向における断面図である。前述のように係合部材３０の係合溝３３への係合が解除されることで、ブレーキ解放機構１５においては、保持部材３１に対する係合部材３０を介したピストンロッド２８の連結が解除されることになる。このため、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力がピストンロッド２８を介して押棒１３に伝達されない状態となる。そして、図１２及び図１３に示すように、常用ブレーキ手段１２の第１バネ１８の付勢力によって第１ピストン２０とともに押棒１３がブレーキ方向と反対方向へ移動し、ピストンロッド２８も止リング２２を介して押棒１３とともに移動することになる。このように、ブレーキ解放機構１５における操作ユニット３２が操作されることで、バネブレーキ手段１４によるブレーキ方向の付勢力の押棒１３への伝達が解除されてブレーキ作動状態がブレーキ非作動状態（図１３に示す状態）に解放されることになる。
【００６１】
尚、上述のブレーキ解放機構１５は、図５に示すように、リング部材２９の突出部３６が延びるように配置されているとともに操作ユニット３２の軸状部材４７が移動するよう配置されている面が、リング部材２９のリング本体部３５が配置されている面と同一の面となるように構成されている。また、このブレーキ解放機構１５においては、操作ユニット３２のバネ手段４８が弾性変形するように配置されている面も、リング本体部３５が配置されている面と同一の面となるように構成されている。
【００６２】
（ブレーキシリンダ装置の作動）
次に、上述したブレーキシリンダ装置１の作動について説明する。常用ブレーキ手段１２及びバネブレーキ手段１４とも作動していない図２に示す状態において、所定のバルブ（図示せず）が制御されて第１圧力室１９に圧縮空気が供給されると、図３に示すように第１ピストン２０とともに押棒１３がブレーキ方向（図中矢印Ａ方向）に移動し、ブレーキキャリパ装置１が作動して制動動作が行われることになる（図１参照）。一方、第１圧力室１９から圧縮空気が排出されると、第１バネ１８の付勢力により第１ピストン２０とともに押棒１３の位置が図２に示す状態に戻り、ブレーキキャリパ装置１００における制動力が解除されることになる。
【００６３】
また、図３に示すように常用ブレーキ手段１２による制動力が発揮されて車両が停止した状態からそのまま駐車状態に移行する場合には、常用ブレーキ手段１２が作動した状態において、所定のバルブ（図示せず）が制御されて第２圧力室２５に封入されている圧縮空気が排出される。これにより、第２バネ２４の付勢力に抗していた第２圧力室２５の作用が解除され、図４に示すように、第２バネ２４の付勢力により第２ピストン２６が矢印Ａ方向に移動する。このとき、ブレーキ解放機構１５においては、係合部材３０がピストンロッド２８の係合溝３３に係合しているため、第２ピストン２６とともにピストンロッド２８も移動し、ピストンロッド２８の段部３４が止リング２２と当接することで、第２ピストン２６の付勢力が押棒１３へと伝達される状態となる。この状態では、常用ブレーキ手段１２が解除されても、即ち、第１圧力室１９に供給された圧縮空気が排出されても、バネブレーキ手段１４により押棒１３が付勢されて制動力が発揮された状態に維持されることになる。
【００６４】
また、車両が駐車されて図４に示すようにバネブレーキ手段１４が作動している状態において、車両の移動等の必要が生じてバネブレーキ手段１４の作動を手動で解除してブレーキ作動状態をブレーキ非作動状態へと解放する場合には、ブレーキ解放機構１５における操作ユニット３２の前述した操作が行われる。即ち、図１１に示すように、操作部５０が引っ張られる操作が行われることで、リング部材２９が回転操作されて係合部材３０の係合溝３３への係合が解除される。これにより、図１３に示すように、ピストンロッド２８とともに押棒１３が第１バネ１８の付勢力によってブレーキ方向と反対方向に移動し、ブレーキ非作動状態へと解放されることになる。
【００６５】
（ブレーキシリンダ装置及びブレーキキャリパ装置の効果）
以上説明したブレーキシリンダ装置１によると、バネブレーキ手段１４の付勢力を押棒１３に伝達するピストンロッド２８の径方向外側にリング部材２９が回転可能に配置される。そして、リング部材２９の傾斜溝３７に係合部材３０が配置され、この係合部材３０は、第２ピストン２６とともに移動する保持部材３１によって保持されている。また、係合部材３０がピストンロッド２８の係合溝３３に係合することで、第２ピストン２６に取り付けられた保持部材３１とピストンロッド２８とが係合部材３０を介して連結され、バネブレーキ手段１４による付勢力が押棒１３に伝達されることになる。一方、リング部材２９の回転操作が行われると、係合部材３０は、リング部材２９においてピストンロッド２８に対して同心円状に配置された傾斜溝３７に沿って移動する。そして、傾斜溝３７は周方向に対して傾斜するよう深さが径方向に変化して形成されており、保持部材３１は係合部材３０の径方向の移動のみを許容するため、リング部材２９の回転とともに傾斜溝３７に沿って係合部材３０が径方向に移動して、係合部材３０の係合溝３３への係合が解除されることになる。これにより、第２ピストン２６に取り付けられた保持部材３１とピストンロッド２８との連結が解除され、バネブレーキ手段１４による付勢力の押棒１３への伝達が解除されてブレーキ作動状態がブレーキ非作動状態に解放されることになる。
【００６６】
そして、ブレーキシリンダ装置１によると、バネブレーキ手段１４による付勢力を押棒１３に伝達し更にこの伝達を解除可能な構成がリング部材２９を用いた薄型の構造として実現でき、ブレーキシリンダ装置１の軸方向において寸法が大きくなって肥大化してしまうことを抑制することができる。さらに、ブレーキ解放機構１５では、リング部材２９は回転動作を行うよう構成されており拡縮動作を行わず、係合部材３０もピストンロッド２８の同心円状に配置された傾斜溝３７に沿って径方向に移動する構成であるため、こじれが生じることによる作動不良の発生を抑制することができる。
【００６７】
従って、ブレーキシリンダ装置１によると、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構１５における作動不良の発生も抑制することができる。
【００６８】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、球状体として形成された係合部材３０が、半円形状の断面で周方向に沿って延びるように形成された係合溝３３に係合するため、係合溝３３と係合部材３０とがより滑らかに接触し、係合部材３０が傾斜溝３７に沿って移動し易くなる。このため、係合溝３３に面取りを施す処理を省略することができるため、工数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。また、半円形状の断面の係合溝３３と球状体の係合部材３０という簡易な構成で、ピストンロッド２８に対してさらにこじれが生じにくい構成を実現することができる。
【００６９】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、係合溝３３がピストンロッド２８の側面の周方向に沿って全周に亘って形成されているため、ピストンロッド２８の加工の際に、ジグに固定されたピストンロッド２８を回転させながら容易に係合溝３３を形成することができる。そして、係合溝３３がピストンロッド２８の全周に亘っているため、ピストンロッド２８の周方向におけるどの位置であっても係合部材３０と適切に係合することができ、装置組み立ての際におけるピストンロッド２８の配設作業が容易となる。このため、加工工数や組み立て工数を低減することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。
【００７０】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、操作ユニット３２の軸状部材４７及びリング部材２９の突出部３６が、リング本体部３５が配置されている面と同一の面に配置されている。このため、リング部材２９の回転操作を実現するための構成である軸状部材４７及び突出部３６もリング本体部３５と同一面に配置されることになり、ブレーキシリンダ装置１が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。
【００７１】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、係合部材３０の係合溝３３への係合状態が維持されるよう突出部３６を付勢する付勢力を発生させる操作ユニット３２のバネ手段４８も、リング本体部３５と同一面に配置されることになる。このため、ブレーキシリンダ装置１が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。
【００７２】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、周方向に沿って配置される壁部４３が一方に設けられた一対の平板状の部材（３８、３９）により保持部材３１が構成される。このため、一対の平板状の部材（３８、３９）により係合部材３０のリング部材２９に対するピストンロッド２８の軸方向の移動が規制される。そして、複数の壁部４３により形成される径方向経路４４により、係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動が許容される。このため、係合部材３０のリング部材２９に対する径方向の移動のみを許容する保持部材３１を簡易な構成で実現できる。そして、一対の平板状の部材（３８、３９）により薄型の構造の保持部材３１を実現することができるため、ブレーキシリンダ装置１が軸方向に肥大化してしまうことをさらに抑制することができる。
【００７３】
また、本実施形態によると、常用ブレーキ手段１２とバネブレーキ手段１４とブレーキ解放機構１５とを備え、装置が軸方向に肥大化してしまうことを抑制でき、ブレーキ解放機構１５における作動不良の発生も抑制することができるブレーキシリンダ装置１を備えるブレーキキャリパ装置１００を実現することができる。
【００７４】
（変形例）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のような変形例を実施することができる。
【００７５】
（１）本実施形態では、ブレーキシリンダ装置を作動させるための圧力流体として圧縮空気が用いられる場合を例にとって説明したが、これに限られず、他の圧力流体（例えば、圧油）により作動するものであってもよい。また、圧力流体を用いずに、電動モータなどによって作動するものを実施することもできる。このとき、第１圧力室、第２圧力室のかわりにボールねじなどの駆動機器が設けられる。
【００７６】
（２）本実施形態では、ブレーキパッドの制動面の磨耗に応じて押棒のシリンダ本体から突出長さを調整する突出長さ調整手段が設けられていないブレーキシリンダ装置として説明したが、突出長さ調整手段が設けられる場合であっても本発明を適用することができる。
【００７７】
（３）本実施形態では、ブレーキ解放機構の操作ユニットとして、リング部材の突出部に当接する軸状部材の連係部やバネ手段が設けられているものを例にとって説明したが、連係部と突出部とが連係する形態については、この通りでなくてもよく、種々の形態を選択して実施することができる。例えば、軸状部材の連係部とリング部材の突出部とが自在継手構造を介して連結されている形態であってもよい。
【００７８】
（４）保持部材の形状、リング部材の傾斜溝の形状、ピストンロッドの係合溝の形状については、本実施形態の通りでなくてもよく、種々変更して実施することができる。また、本実施形態においては、保持部材を構成する一対の平板状の部材の一方から複数の壁部が突出するよう形成されるものを例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、対向するように両方の平板状の部材から突出する壁部や、周方向に沿って順番に両方の平板状の部材から突出する壁部などが形成されている保持部材であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、車両用のブレーキ機構に対して広く適用することができる。
【国際調査報告】
2009144863.tif 000017
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