(57)【要約】【課題】常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段と押棒の突出長さ調整手段とを備え、機構の複雑化や肥大化を抑制でき、押棒の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段も簡易な機構で実現することができるブレーキシリンダ装置を提供する。【解決手段】常用ブレーキ手段２７と、バネブレーキ手段２９と、押棒２８と、押棒２８とともに移動可能で押棒２８の移動時に所定の抵抗力が作用するように押棒２８に取り付けられたガイド部材４９を有し押棒２８のシリンダ本体２６からの突出長さを調整する突出長さ調整手段３０と、を備える。突出長さ調整手段３０は、ガイド部材４９に設けられた凹部５１と、凹部５１と係合する係合部６４を有し第２ピストン４４と第１バネ３６との間に配設されるとともにガイド部材４９の第１ピストン３６の移動方向における可動範囲を規制する規制手段５２と、を更に備えている。【選択図】図６
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【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、
前記押棒とともに移動可能であって前記押棒が前記第１ピストンの移動方向と平行に相対移動する際に所定の抵抗力が作用するように前記押棒に取り付けられているガイド部材を有し、ブレーキ解除時の前記第１ピストンの移動方向における前記押棒の前記シリンダ本体からの突出長さをブレーキ作動の際に調整する突出長さ調整手段と、
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常用ブレーキ手段を介して前記押棒を付勢するバネブレーキ手段と、
を備え、
前記突出長さ調整手段は、前記ガイド部材に設けられた凹部又は凸部と、前記凹部又は凸部と係合する係合部を有し前記第２ピストンと前記第１バネとの間に配設されるとともに前記ガイド部材の前記第１ピストンの移動方向における可動範囲を規制する規制手段と、をさらに備えてい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、
前記規制手段は、前記係合部が前記凹部又は凸部と係合することで前記ガイド部材の前記第１ピストンの軸を中心とする回転方向の可動範囲も規制す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１又は請求項２に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記凹部又は凸部は前記ガイド部材における複数箇所に設けられ、前記係合部は前記各凹部又は凸部にそれぞれ対応して前記規制手段における複数箇所に設けら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１項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
前記規制手段は、前記シリンダ本体内において前記常用ブレーキ手段が配設される領域と前記バネブレーキ手段が配設される領域とを区画する仕切り壁として設けられ、
前記仕切り壁の中心部分には、前記ガイド部材が貫通する開口部が形成され、
前記係合部は、前記開口部を形成する縁部分に設けられ、
前記開口部は、ブレーキシリンダ装置組立の際に前記凹部又は凸部と前記係合部とを係合させることなく当該開口部に前記ガイド部材を貫通可能なように、前記ガイド部材の外径と当該開口部の縁部分との間で全周に亘る隙間が存在可能な大きさ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、
前記開口部の径方向中心位置に対して前記ガイド部材の径方向中心位置が偏心して位置するように、前記仕切り壁及び前記ガイド部材が配設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、
前記突出長さ調整手段は、前記押棒の外面において当該押棒の移動方向に凹凸を繰返し並べて形成された凹凸面と、前記押棒と前記ガイド部材との間に配置される弾性部材と、をさらに備え、
前記ガイド部材には、少なくとも前記凹凸面側を開放させる空間が形成され、この空間に前記弾性部材が配置され、
前記弾性部材が変形して前記凹凸面に係合することによって前記ガイド部材と前記押棒とが連結されるとともに、
前記ガイド部材に所定以上の力が作用すると、前記弾性部材が変形によって前記凹凸面の凸部分を乗り越えることで前記押棒が前記ガイド部材に対して変位す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であって、
前記突出長さ調整手段は、前記第１ピストンとともに移動するとともに前記押棒が取り付けられた軸棒をさらに備え、
前記押棒は、前記第１ピストンの移動方向と平行に延びる軸穴を有する円筒状に形成されるとともに当該軸穴の内面の少なくとも一部に雌ネジが螺刻され、
前記軸棒は、外面の少なくとも一部に前記雌ネジと螺合する雄ネジが螺刻され前記軸穴に螺挿されていることを特徴とするブレーキシリンダ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７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、
前記突出長さ調整手段は、前記押棒の周囲に配置される前記ガイド部材と前記第２ピストンとの間に配設されるとともに、内部に前記ガイド部材が配置されて前記第１ピストンとともに移動する外筒部材をさらに備え、
前記バネブレーキ手段は、前記第２ピストンが前記ブレーキ方向に移動した際に当該第２ピストンが前記外筒部材と係止することで、前記外筒部材及び前記常用ブレーキ手段の前記第１ピストンを介して前記押棒を付勢することを特徴とするブレーキシリンダ装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８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輌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】
本発明は、車両用ブレーキ機構を作動させるための押棒を備え、ブレーキ作動時において当該押棒のシリンダ本体からの突出長さを自動的に調整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】
押棒のシリンダ本体からの突出長さを自動的に調整することが可能なブレーキシリンダ装置に関して、特許文献１においては、シリンダ内に、車輪踏面を制動するためのブレーキシューに連結される押棒を備えた出力ピストンと、１つの弾性リングを２枚の円板で挟み込むことで半径方向外方に拡開させてシリンダ内面との摩擦摺動抵抗を大きくした構成の摩擦リング組立体と、を備える構成が開示されている。この特許文献１においては、ブレーキ作動中にブレーキシューが摩耗すると出力ピストン及び摩擦リング組立体がその摩耗量に応じて移動する一方、ブレーキ弛め時は、摩擦リング組立体は摺動抵抗が大きいために動かず、この結果、ブレーキシューと車輪踏面との間に相応の隙間を確保できることが記載されている。そして、特許文献１においては、摩擦リング組立体の中心部にはナットによって段付軸が取り付けられ、出力ピストンの一方の端面には取付ねじによって端板が固定され、段付軸の一端に形成されたフランジと端板との間に弛めばねが配設された構成が開示されており、出力ピストンと摩擦リング組立体との相対運動量が所定の隙間以上にならないように限定される旨も記載されている。
【０００３】
また、鉄道車両用のブレーキ機構として、特許文献２においては、通常の運転中に用いられ圧力空気で作動する常用ブレーキ手段と、長時間車輌を停止する場合などに用いられ圧力空気がなくてもバネ力により作動するバネブレーキ手段との両方が作動可能なブレーキシリンダ装置の構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−６７７２５号公報（請求項１、第２図）
【特許文献２】特開昭６３−１２５８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示されたもののように常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備えたブレーキシリンダ装置に関して、特許文献１に開示されたもののようにブレーキ作動時において押棒のシリンダ本体からの突出長さを自動的に調整することが可能な突出長さ調整手段を設けることで、ブレーキシリンダ装置としての利便性を更に向上させることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、上述の突出長さ調整手段として摩擦リング組立体を備える形態しか開示されておらず、押棒を備える出力ピストンと摩擦リング組立体との相対運動量を規制する手段としても、摩擦リング組立体による突出長さ調整手段に対応した段付軸等を備える特殊な構成のものしか開示されていない。このため、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備えるブレーキシリンダ装置に関し、特許文献１の構成の突出長さ調整手段を組み込むと、機構の複雑化や肥大化を招いてしまうことになる。そして、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とを備えるブレーキシリンダ装置の場合、特許文献１に開示の特殊な構成を用いては、突出長さ調整手段において押棒の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段を実現することが困難である。
【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押棒の突出長さの調整手段とを備え、機構の複雑化や肥大化を抑制でき、押棒の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段も簡易な機構で実現することができるブレーキシリンダ装置と、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及び効果】
【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、前記押棒とともに移動可能であって前記押棒が前記第１ピストンの移動方向と平行に相対移動する際に所定の抵抗力が作用するように前記押棒に取り付けられているガイド部材を有し、ブレーキ解除時の前記第１ピストンの移動方向における前記押棒の前記シリンダ本体からの突出長さをブレーキ作動の際に調整する突出長さ調整手段と、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常用ブレーキ手段を介して前記押棒を付勢するバネブレーキ手段と、を備え、前記突出長さ調整手段は、前記ガイド部材に設けられた凹部又は凸部と、前記凹部又は凸部と係合する係合部を有し前記第２ピストンと前記第１バネとの間に配設されるとともに前記ガイド部材の前記第１ピストンの移動方向における可動範囲を規制する規制手段と、をさらに備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によると、常用ブレーキ手段の第１ピストンとともに移動する押棒が、バネブレーキ手段の第２ピストンを貫通し、突出長さ調整手段のガイド部材との間で所定の抵抗力が作用する構成となっている。このため、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段と突出長さ調整手段とを備えるブレーキシリンダ装置において、機構の複雑化や肥大化を防止してコンパクトに形成できる。そして、突出長さ調整手段では、第２ピストンと第１バネとの間に配設され、ガイド部材に設けられた凹部又は凸部と係合する係合部を有してガイド部材の可動範囲を規制する簡易な構成からなる規制手段が備えられている。このため、押棒の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを簡易な機構で規制することができる。
従って、本発明によると、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段と押棒の突出長さの調整手段とを備え、機構の複雑化や肥大化を抑制でき、押棒の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段も簡易な機構で実現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。
【００１０】
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、前記規制手段は、前記係合部が前記凹部又は凸部と係合することで前記ガイド部材の前記第１ピストンの軸を中心とする回転方向の可動範囲も規制することを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、凹部又は凸部とこの凹部又は凸部と係合する係合部を有する規制手段とによって、ガイド部材の回り止め機能も果たすことができる。このため、ガイド部材の第１ピストンの移動方向における可動範囲を規制する機能と回り止め機能とを１つの規制手段によって実現することができ、より簡易な機構にすることができる。
【００１２】
第３発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明又は第２発明のブレーキシリンダ装置において、前記凹部又は凸部は前記ガイド部材における複数箇所に設けられ、前記係合部は前記各凹部又は凸部にそれぞれ対応して前記規制手段における複数箇所に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、対応する凹部又は凸部と係合部とが複数対設けられることで、係合し合う部分で作用する荷重を分散して負担することができ、凹部又は凸部や係合部で発生する磨耗を低減し、耐久性を向上させることができる。
【００１４】
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、前記規制手段は、前記シリンダ本体内において前記常用ブレーキ手段が配設される領域と前記バネブレーキ手段が配設される領域とを区画する仕切り壁として設けられ、前記仕切り壁の中心部分には、前記ガイド部材が貫通する開口部が形成され、前記係合部は、前記開口部を形成する縁部分に設けられ、前記開口部は、ブレーキシリンダ装置組立の際に前記凹部又は凸部と前記係合部とを係合させることなく当該開口部に前記ガイド部材を貫通可能なように、前記ガイド部材の外径と当該開口部の縁部分との間で全周に亘る隙間が存在可能な大きさに形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、規制手段が常用ブレーキ手段の領域とバネブレーキ手段の領域とを区画する仕切り壁として設けられているため、規制手段を平板状に薄く形成でき且つ簡易な構成にすることができる。このため、簡易な構成の規制手段をブレーキシリンダ装置においてスペース効率良く配設することができる。そして、ブレーキシリンダ装置組立の際には、凹部又は凸部と係合部とを係合させることなく仕切り壁の開口部にガイド部材を所定の隙間を介して貫通可能であるため、組立作業が容易に行え、組立作業の効率を向上させることができる。
【００１６】
第５発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明乃至第４発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記開口部の径方向中心位置に対して前記ガイド部材の径方向中心位置が偏心して位置するように、前記仕切り壁及び前記ガイド部材が配設されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、ブレーキシリンダ装置組立の際に凹部又は凸部と係合部とを係合させることなく仕切り壁の開口部にガイド部材を所定の隙間を介して貫通可能な構成を、開口部の中心に対してガイド部材の中心を偏心させることで、簡易な構成で容易に実現することができる。
【００１８】
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、前記突出長さ調整手段は、前記押棒の外面において当該押棒の移動方向に凹凸を繰返し並べて形成された凹凸面と、前記押棒と前記ガイド部材との間に配置される弾性部材と、をさらに備え、前記ガイド部材には、少なくとも前記凹凸面側を開放させる空間が形成され、この空間に前記弾性部材が配置され、前記弾性部材が変形して前記凹凸面に係合することによって前記ガイド部材と前記押棒とが連結されるとともに、前記ガイド部材に所定以上の力が作用すると、前記弾性部材が変形によって前記凹凸面の凸部分を乗り越えることで前記押棒が前記ガイド部材に対して変位することを特徴とする。
【００１９】
従来、例えば特許文献１に記載の構成によれば、平坦なシリンダ内周面と弾性リング表面との摩擦力のみで摺動抵抗を発生させているため、シリンダ内周面の表面状態や摩耗、弾性リング表面の摩耗などによって、摩擦リング組立体の摺動抵抗が不安定になってしまい易い。また、調整ネジによる調整であるので、摺動抵抗の調整及び管理が煩雑になる虞がある。
しかし、本発明によると、弾性部材が変形して係合する（食い込む）形となるので、押棒とガイド部材との間の摩擦力ないし結合力を安定させることができる。これにより、簡易的な構成で摺動抵抗の調整及び管理を簡便に行うことが可能となる。
【００２０】
第７発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明乃至第６発明のブレーキシリンダ装置において、前記突出長さ調整手段は、前記第１ピストンとともに移動するとともに前記押棒が取り付けられた軸棒をさらに備え、前記押棒は、前記第１ピストンの移動方向と平行に延びる軸穴を有する円筒状に形成されるとともに当該軸穴の内面の少なくとも一部に雌ネジが螺刻され、前記軸棒は、外面の少なくとも一部に前記雌ネジと螺合する雄ネジが螺刻され前記軸穴に螺挿されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によると、押棒は、第１ピストンとともに移動する軸棒に螺合することで取り付けられるため、押棒の突出長さ分を軸棒が押棒に対してネジ移動することで吸収する構成が可能になる。このため、押棒の突出長さが調整された状態においてもシリンダ本体に対する第１ピストンの位置ずれが生じることを防ぎ、第１圧力室の容積をほぼ一定に保つ構成を実現することができる。
【００２２】
第８発明に係るブレーキシリンダ装置は、第１発明乃至第７発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記突出長さ調整手段は、前記押棒の周囲に配置される前記ガイド部材と前記第２ピストンとの間に配設されるとともに、内部に前記ガイド部材が配置されて前記第１ピストンとともに移動する外筒部材をさらに備え、前記バネブレーキ手段は、前記第２ピストンが前記ブレーキ方向に移動した際に当該第２ピストンが前記外筒部材と係止することで、前記外筒部材及び前記常用ブレーキ手段の前記第１ピストンを介して前記押棒を付勢することを特徴とする。
【００２３】
この発明によると、第２ピストンは、ガイド部材と第２ピストンとの間に配置されて第１ピストンとともに移動する外筒部材と係止することで押棒を付勢することができる。従って、簡単な形状で構成できる外筒部材を配設することで、第２ピストンがブレーキ方向に移動したときに常用ブレーキ手段を介して押棒を付勢する構成を簡易な機構で実現することができる。
【００２４】
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９発明に係るブレーキキャリパ装置は、第１発明乃至第８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輌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。
【００２５】
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押棒の突出長さの調整手段とを有し、機構の複雑化や肥大化を抑制でき、押棒の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段も簡易な機構で実現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。
【００２６】
第１０発明に係るブレーキキャリパ装置は、第９発明に係るブレーキキャリパ装置において、前記キャリパボディは、車輌の進行方向と平行な軸周りに揺動可能に揺動ピンを介して前記台車に対して取り付けられており、当該ブレーキキャリパ装置に備えられる前記ブレーキシリンダ装置は、前記シリンダ本体に前記第１圧力室へ連通する第１圧力流体通路と前記第２圧力室へ連通する第２圧力流体通路とが設けられ、前記第１圧力流体通路から前記シリンダ本体の外部へ開口するとともに圧力流体が給排される第１給排口と前記第２圧力流体通路から前記シリンダ本体の外部へ開口するとともに圧力流体が給排される第２給排口とが、それぞれ前記揺動ピンに対して鉛直下方に位置するように配設されていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によると、第１給排口及び第２給排口が揺動ピンの鉛直下方に位置しているため、第１給排口を介して第１圧力室へ圧力流体を供給する際、及び第２給排口を介して第２圧力室へ圧力流体を供給する際のいずれにおいても、キャリパボディ及びブレーキシリンダ装置に揺動方向のモーメントを生じさせてしまうことを抑制することができる。このため、圧力流体の救急時における制輪子のディスクへの偏当たりを抑制し、制輪子の偏磨耗を抑制することができる。
【００２８】
第１１発明に係るブレーキキャリパ装置は、第９発明に係るブレーキキャリパ装置において、当該ブレーキキャリパ装置に備えられる前記ブレーキシリンダ装置は、筒状の弾性体として形成されるとともに一方の端部の外周にネジ部分が設けられて当該ネジ部分で前記シリンダ本体に螺合により取り付けられて前記シリンダ本体の内部と連通する通気筒と、前記通気筒の内側であって当該通気筒における前記ネジ部分が形成されている部分に対応した位置に配置されるとともに剛体で形成されたフィルタと、を備えていることを特徴とする。
【００２９】
この発明によると、フィルタが配設された通気筒をその端部のネジ部分でシリンダ本体に螺合するだけで、通気筒とともにフィルタも同時に取り付けることができる。そして、フィルタは通気筒の内部に配設されているため、フィルタを取り付けるための専用の部材等も不要となる。従って、シリンダ本体に通気筒をフィルタとともに容易且つ速やかに取り付けることができ、フィルタ取付作業の簡易化を図ることができる。
【００３０】
第１２発明に係るブレーキキャリパ装置は、第９発明に係るブレーキキャリパ装置において、前記キャリパボディが当該ブレーキキャリパ装置に備えられる前記ブレーキシリンダ装置により一端側が駆動される一対のブレーキテコを有し、前記一対のブレーキテコの他端側にそれぞれ取り付けられて前記制輪子を保持する一対の制輪子保持部と、前記制輪子保持部の下端側において突設された脚部と、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
この発明によると、ブレーキキャリパ装置の保守作業等のために当該ブレーキキャリパ装置を取り外して床面等に配置するときに、脚部の寸法を適宜設定しておくことで、キャリパボディの一端側の下端部分と脚部とでブレーキキャリパ装置を水平な状態に置くことができる。このため、保守作業等を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００３２】
第１３発明に係るブレーキキャリパ装置は、第９発明に係るブレーキキャリパ装置において、前記キャリパボディが当該ブレーキキャリパ装置に備えられる前記ブレーキシリンダ装置により一端側が駆動される一対のブレーキテコを有し、前記一対のブレーキテコの他端側にそれぞれ取り付けられて前記制輪子を保持する一対の制輪子保持部と、前記制輪子保持部に前記制輪子を取り付けるための制輪子取付構造と、が備えられ、前記制輪子保持部は、着脱される前記制輪子に形成されたキー部が鉛直下方から沿うように形成されたキー溝が設けられ、前記制輪子取付構造は、前記制輪子保持部の下方に揺動可能に支持されて前記車軸方向にバネで付勢されて前記キー部と係止して前記制輪子を支持するラッチと、前記制輪子保持部の下部に挿入されることで前記制輪子と前記ラッチとの係止が外れる方向の前記ラッチの揺動を規制するスナップピンと、前記ラッチと前記スナップピンとを連結する連結鎖と、を有していることを特徴とする。
【００３３】
この発明によると、制輪子の着脱方向とは異なる方向にバネ（例えば板バネ）で付勢されるラッチにより、制輪子を簡易に取り付け及び取り外しが可能な構造を実現できる。そして、スナップピンを制輪子保持部の下方に挿入するだけでラッチの係止が外れることを防止できる。即ち、制輪子の交換作業においては、スナップピンを抜いて、ラッチの係止外れ防止を解除し、制輪子の落下に備えた状態で、ラッチを板バネ等に抗して回転させることで、制輪子を確実に取り外すことができる。そして、新品の制輪子を取り付ける際においても、制輪子のキー部を制輪子保持部のキー溝に摺動させて所定の位置に達した段階で、板バネ等によってラッチが係止されることになり、簡易に取り付けも行うことができる。また、ラッチとスナップピンが連結鎖で連結されていることにより、スナップピンの抜け止めと紛失防止を図る構成も簡易に実現できる。
従って、制輪子の不用意な落下を招くことがなく、制輪子のみの支持を自在に解除できる容易な制輪子交換作業を実現し、また、制輪子の取付作業に関し、絡げ線でボルトの弛み止めを行うような面倒で熟練を要する作業も必要としないブレーキキャリパ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。尚、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として用いられる場合を例にとって説明する。なお、各図面の構成要素の比率は、設計図相当の精度で描かれている。
【００３５】
図１は、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１を車軸方向から見た概略図である。図２は、図１においてブレーキキャリパ装置１を車輌の進行方向と平行にブレーキシリンダ装置２側から見た概略図である。図３は、図１においてブレーキキャリパ装置１を下側から見た概略図である。図１乃至図３に示すように、本実施形態に係るブレーキキャリパ装置１は、ディスクブレーキ型のブレーキ機構である。
【００３６】
図１乃至図３に示すブレーキキャリパ装置１は、ブレーキシリンダ装置２と、このブレーキシリンダ装置２が装備されて車輌の台車１００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１１と、一対のブレーキパッド（制輪子）１４・１４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）１２・１２と、一対のバックプレート１２・１２に対して各ブレーキパッド１４をそれぞれ取り付けるための一対の制輪子取付構造１３・１３と、バックプレート１２の下側に配設された脚部１８と、キャリパボディ１１の下部に配設された平行案内機構２３と、を備えて構成されている。
【００３７】
ブレーキキャリパ装置１は、ブレーキシリンダ装置２が作動することで、キャリパボディ１１に対してバックプレート１２を介して取り付けられた一対のブレーキパッド１３・１３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１５を挟み込んで制動力を発生させるようになっている。即ち、ブレーキディスク１５は回転軸と直交するように形成される表裏の制動面１５ａ・１５ａ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２が作動することで、ブレーキパッド１３・１３が、制動面１５ａ・１５ａに対して、ブレーキディスク１５の回転軸方向（図１における紙面垂直方向）と略平行な方向からブレーキディスク１５を両側から挟みこむように押し当てられる。
【００３８】
図１乃至図３に示すように、キャリパボディ１１は、結合部材１６と、一対のブレーキテコ１７・１７とを備えている。結合部材１６は、台車の底面に固定されたブラケット１００ａ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１６ａを介して取り付けられている。そして、この結合部材１６に対して、略対称に、一対のブレーキテコ１７・１７が、一対の支点ピン１７ａを介して揺動可能に設置されている。この支点ピン１７ａは、揺動ピン１６ａの軸方向に対して平面視で垂直な方向に延びるように設置されている。
【００３９】
一対のブレーキテコ１７・１７は、その一端側にブレーキシリンダ装置２がシリンダ支持ピン１２ｂ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２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１７・１７は、ブレーキシリンダ装置２が取り付けられた一端側に対して支点ピン１７ａを介した他端側にブレーキパッド１４を保持する一対のバックプレート１２・１２がそれぞれ取り付けられている。バックプレート１２は、ブレーキテコ１７に対して支点ピン１７ａと平行に延びる支持ピン１２ａを介して揺動自在に取り付けられている。また、各バックプレート１２の下端側には直方体状に突設された脚部１８が設けられている。脚部１８の突出長さについては、シリンダ支持ピン１７ｂの下端位置と寸法が対応するように設定されており、脚部１８の端部とシリンダ支持ピン１７の下端とが略水平な面内に配置されるように考慮されている。このため、保守作業等の際にブレーキキャリパ装置１を台車１００から取り外して水平な床面等に載置するときに、脚部１８の端部とシリンダ支持ピン１７ｂの下端とで接地させることで、ブレーキキャリパ装置１を水平に載置することができるようになっている。
【００４０】
図４はブレーキパッド１４の斜視図であり、図５はブレーキパッド１４の平面図（図１４（ａ））とそのＡ−Ａ線矢視断面図（図１４（ｂ））とを示したものである。図３、図４に示すように、ブレーキパッド１４は、ブレーキディスク１５の円弧の一部に略沿うような形状になっており、ブレーキディスク１５と当接する面と反対側においてキー部１４ａが形成されている。そして、図５によく示すように、バックプレート１２には、着脱されるブレーキパッド１４のキー部１４ａが鉛直下方から沿うように、キー部１４ａの外形にほぼ合致する形状に形成されたキー溝１２ｂが設けられている。これにより、キー溝１２ｂにキー部１４ａが摺動しながら嵌め合わされるようにして、ブレーキパッド１４がバックプレート１２に取り付けられるようになっている。
【００４１】
図１及び図３によく示すように、キー部１４ａとキー溝１２ｂとが嵌め合わされた状態で保持されるブレーキパッド１４をバックプレート１２に取り付けるための制輪子取付構造１３は、バックプレート１２の下部に設けられている。この制輪子取付構造１３は、ラッチ１９、スナップピン２０、連結鎖２１等を備えて構成されている。
【００４２】
ラッチ１９は、ブレーキディスク１５と垂直な面に配置された細長い平板状の部材であり、バックプレート１２の下方において図示しないピンを介してその一端側が揺動可能に軸支されている。また、図３によく示すように、ラッチ１９におけるブレーキパッド１４に向き合う側の側部には、キー溝１２ｂにほぼ嵌まるような形状の突出部１９ａが形成されており、この突出部１９ａがキー部１４ａの下側の端面と当接することで、ブレーキパッド１４が下方に落下することが防止されるようになっている。そして、ラッチ１９の他端側の端部１９ｂを外側に向けて（ブレーキディスク１５と反対側に向けて）引っ張ると、ラッチ１９の突出部１９ａとブレーキパッド１４のキー部１４ａとの係止が解除されるようになっている。また、このラッチ１９は、その揺動可能に軸支されている側と同じ側にて脚部１８に片持ち状に支持された板バネ２２によって車軸方向に付勢されることで、キー部１４ａと係止してブレーキパッド１４を支持するようになっている。
【００４３】
スナップピン２０は、図１及び図３によく示すように、一本の剛性を有した線材を１回半ほどコイル状に曲げてバネ部分２０ａを形成した後、そのバネ部分２０ａの一端側のみ波状に曲げて湾曲部分２０ｂを形成したものである。また、スナップピン２０における湾曲部分２０ｂが形成されていない他端側には、直線部分２０ｃが設けられている。この直線部分２０ｃがバックプレート１２の下部に設けられたピン孔に挿入され、湾曲部分２０ｂが同じくバックプレート１２の下部に設けられた溝部に嵌まるように、スナップピン２０がバックプレート１２に差し込まれる。このように、ラッチ１９がブレーキパッド１４を係止している状態で、スナップピン１９がバックプレート１２に差し込まれると、湾曲部分２０ｂと直線部分２０ｃとの間に挟まれるようにラッチ１９が位置するようになっている。これにより、スナップピン２０は、バックプレート１２の下部に挿入されることでブレーキパッド１４とラッチ１９との係止が外れる方向のラッチの揺動を規制し、ブレーキパッド１４とラッチ１９との係止が外れることを防止できるようになっている。
【００４４】
スナップピン２０は、このスナップピン２０とラッチ１９とを連結するように設けられている連結鎖２１によって、ラッチ１９に取り付けられている。即ち、連結鎖２１の一端は、ラッチ１９の一箇所に結び付けるなどして固定されており、他端は、スナップピン２０のバネ部分２０ａに取り付けられている。スナップピン２０は、ブレーキパッド１９の交換作業の度に抜き差しを行う必要があり、また小部品であるため紛失しやすいが、かかる連結鎖２１を有することで、紛失防止機能を簡易に実現できる。この連結鎖２１は、可撓性のある連続体であって、長期使用でも切断等しにくい繊維類であればどのようなものであってもよいが、ワイヤ線や樹脂線等のようなものであってもよい。
【００４５】
平行案内機構２３は、図１、図３によく示すように、一対の案内部材２４ａ・２４ｂと、一対の案内棒２５ａ・２５ｂとを備えて構成されている。案内部材２４ａ・２４ｂは、それぞれコの字状に屈曲形成された部分を有し一端側がバックプレート１２に対して固定されている。そして、案内部材２４ａの他端側には案内棒２５ａの一端側が固定され、案内棒２５ａの他端側は案内部材２４ｂの他端側に形成された貫通孔に遊嵌状態で嵌挿されている。同様に、案内部材２４ｂの他端側には案内棒２５ｂの一端側が固定され、案内棒２５ｂの他端側は案内部材２４ａの他端側に形成された貫通孔に遊嵌状態で嵌挿されている。また、案内棒２５ａと案内棒２５ｂとは平行に配置されている。このような一対の案内部材２４ａ・２４ｂ及び案内棒２５ａ・２５ｂからなる平行案内機構２３により、ブレーキシリンダ装置２が作動してブレーキテコ１７が揺動してバックプレート１２と共に一対のブレーキパッド１４・１４が接近する方向に（ブレーキディスク１５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１４・１４がブレーキディスク１５を挟んで略対称な動作を行うように誘導されることになる。
【００４６】
上述したブレーキキャリパ装置１においては、後述するように、一方のブレーキテコ１７にブレーキシリンダ装置２のシリンダ本体２６側が取り付けられて他方のブレーキテコ１７に押棒２８が取り付けられ、空気シリンダ装置２の作動により押棒２８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１７・１７におけるシリンダ支持ピン１７ｂ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１７・１７が支点ピン１７ａを支軸として動作し、ブレーキパッド１４でブレーキディスク１５を挟むようになっている。そして、このとき、一対のブレーキテコ１７・１７において、一方のブレーキテコ１７に設けられたブレーキパッド１４が先にブレーキディスク１５の制動面１５ａに接触することになる。そして、他方のブレーキテコ１７は、制動面１５ａに接触したブレーキパッド１４から受ける反力を利用してブレーキパッド１４をブレーキディスク１５の制動面１５ａに押し当てる。これにより、ブレーキディスク１５を一対のブレーキパッド１４・１４で挟み込んで、ブレーキパッド１４・１４と制動面１５ａ・１５ａとの間に発生する摩擦力によってブレーキディスク１５の回転が制動され、ブレーキディスク１５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。
【００４７】
次に、本実施形態に係るブレーキシリンダ装置２について詳しく説明する。ブレーキシリンダ装置２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１７ｂに連結されている。そして、ブレーキシリンダ装置２の断面図である図６に示すように、ブレーキシリンダ装置２は、シリンダ本体２６、常用ブレーキ手段２７、押棒２８、バネブレーキ手段２９、突出長さ調整手段３０等を備えて構成されている。
【００４８】
シリンダ本体２６は、第１ケーシング部３１と第２ケーシング部３２とで構成され、内部空間２６ａを形成している。この内部空間２６ａにおいて、常用ブレーキ手段２７、押棒２８、バネブレーキ手段２９、突出長さ調整手段３０、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３１は有底の略カップ形状（シリンダ状）となっており、この第１ケーシング部３１の開放側を閉鎖するように第２ケーシング部３２がボルト３３によって固定される。これによって内部空間２６ａが形成される。また、第１ケーシング部３１の端部は、シリンダ支持ピン１７ｂによりブレーキテコ１７に連結されている。
【００４９】
常用ブレーキ手段２７は、第１バネ３４、第１圧力室３５、第１ピストン３６を主要な構成として備えている。第１ピストン３６は、内部空間２６ａを区画するように配置され、第１ケーシング部３１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３１に対して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３６と第１ケーシング部３１とで仕切られた空間によって第１圧力室３５が構成されている。この第１圧力室３５の気密性を向上させるために、第１ピストン３６にはカップパッキン３８が被着されている。そして、シリンダ本体２６には第１圧力室３５へ連通する第１圧力流体通路３７が設けられており、この第１圧力流体通路３７を介して第１圧力室３５に作動流体である圧力流体としての圧縮空気が供給されるようになっている。尚、第１圧力流体通路３７からシリンダ本体２６の外部へ開口するとともに圧縮空気が給排される第１給排口３７ａは、揺動ピン１６ａ（図１、図２参照）に対して鉛直下方に位置するように配置されている。
【００５０】
また、第１バネ３４は、内部空間２６ａにおいて第１圧力室３５に対して第ピストン３６を介して反対側に配置されており、第１圧力室３５側に向かって第１ピストン３６を付勢するように配設されている。これらの構成により、常用ブレーキ手段２７は、第１バネ３４と第１圧力室３５とが第１ピストン３６に逆方向に対向して作用し、第１圧力室３５に圧縮空気が供給されることにより第１バネ３４の付勢力に抗して第１ピストン３６がシリンダ本体２６に対して相対移動してブレーキ方向（図６中の矢印Ａ方向）に移動するようになっている。
【００５１】
押棒２８は、第１ピストン３６の移動方向と平行に延びる軸穴を有する円筒状に形成されるとともにこの軸穴の内周面における第１圧力室３５側の端部近傍に雌ネジ３９が螺刻されている。また、押棒２８の外周面には、この押棒２８の移動方向に凹凸を繰り返し並べて形成された凹凸面４０を有する。尚、凹凸面４０の凹凸の高低差は例えば０．３ミリメートル程度であり、この凹凸面４０は、突出長さ調整手段３０の構成の一部を構成するものである。また、押棒２８の先端部には、ブレーキテコ１７のシリンダ支持ピン１７ｂが連結部材４１を介して連結されており、ブレーキシリンダ装置２による駆動力をキャリパボディ１１のブレーキテコ１７に対して伝達することを可能としている。尚、連結部材４１と押棒２８とは、相対的な軸周りの回転を規制するためにピン等により固定されている。また、押棒２８と第２ケーシング部３２との間には、この第２ケーシング部３２の第１ケーシング部３１と逆側の端部に形成された開口部を覆うように、防塵のための可撓性のジャバラカバー４６が設置されている。尚、押棒２８は、後述するように、突出長さ調整手段３０を介して第１ピストン３６とともに移動可能に設けられている。
【００５２】
バネブレーキ手段２９は、第２バネ４２、第２圧力室４３、第２ピストン４４を主要な構成として備えている。第２ピストン４４は、筒状体として構成されている筒状部分４４ａ、筒状部分４４ａ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４４ｂ・４４ｃ、筒状部分４４ａの内側に配設される筒状部材４４ｄ等を備えて構成されており、押棒２８が筒状部分４４ａ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４４ｂは複数の部材で構成されて押棒２８の先端側に配置され、フランジ状部分４４ｃは第１ピストン３６側に配置されている。筒状部材４４ｄは、通常は後述する固定用リング６７により筒状部分４４ａやフランジ状部分４４ｂ・４４ｃと一体化されている。また、第２ケーシング部３２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４２の台座を構成するバネ座部３２ａが設けられている。そして、このバネ座部３２ａの内周端部が第２ピストン４４の筒状部分４４ａの外周に気密的に摺接し、第２ピストン４４が第２ケーシング部３２に対して軸方向に摺動可能に配設されている。
【００５３】
第２圧力室４３は、第２ピストン４４の筒状部分４４ａの外周及びフランジ状部分４４ｃと第２ケーシング部３２の内周及びバネ座部３２ａとで仕切られた空間によって構成されている。そして、第２ケーシング部３２には第２圧力室４３へ連通する第２圧力流体通路４５が設けられており、この第２圧力流体通路４５を介して第２圧力室４３に圧縮空気（圧力流体）が供給されるようになっている。尚、第２圧力流体通路４５からシリンダ本体２６の外部へ開口するとともに圧縮空気が給排される第２給排口４５ａは、揺動ピン１６ａ（図１、図２参照）に対して鉛直下方に位置するように配置されている。
【００５４】
また、第２バネ４２は、第２ピストン４４の筒状部分４４ａ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３２ａとフランジ状部分４４ｂとの間に配置されている。このように、第２バネ４２は、フランジ状部分４４ｂをバネ座部３２ａに対して（即ち、第２ピストン４４をシリンダ本体２６に対して）ブレーキ方向（図中矢印Ａ方向）に付勢するように配設されている。よって、バネブレーキ手段２９は、第２バネ４２と第２圧力室４３とが第２ピストンに逆方向に作用し、第２圧力室４３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４２の付勢力により第２ピストン４４がブレーキ方向に移動するようになっている。尚、バネブレーキ手段２９は、後述するように、第２ピストン４４がブレーキ方向に移動するときには常用ブレーキ手段２７を介して押棒２８を付勢するようになっている。
【００５５】
突出長さ調整手段３０は、外筒部材４７、軸棒４８、ガイド部材４９、前述の凹凸面４０、Ｏリング（弾性部材）５０、凹部５１、仕切り壁（規制手段）５２、等を備えて構成されている。この突出長さ調整手段３０は、ブレーキ解除時の第１ピストン３６の移動方向における押棒２８のシリンダ本体２６からの突出長さをブレーキ作動の際に調整する機構として設けられている。
【００５６】
外筒部材４７は、円筒状に形成されており、その基端部がフランジ板５３及びボルト５４を介して第１ピストン３６に固設され、第１ピストン３６とともに移動するように構成されている。この外筒部材４７の基端の内部には頭部フランジ５５が収納されている。外筒部材４７の軸端の内周面にはテーパ状の窄まり部５６が形成されており、この窄まり部５６によって頭部フランジ５５の射状の外縁部を先端側（押棒２８の進出側）へ押動できるようになっている。また、外筒部材４７には押動ピン５７が内側へ向けて突設されて、この押動ピン５７の先端が、頭部フランジ５５を基端側（押棒２８の退避側）へ押動できるようになっている。
【００５７】
また、外筒部材４７は、押棒２８の周囲に配置されるガイド部材４９と第２ピストン４４との間に配設されるとともに、内部にガイド部材４９が配置されている。そして、外筒部材４７は、その先端側の外周に止リング５８が取り付けられており、この止リング５８を介して第２ピストン４４の筒状部材４４ｄの先端側の内周部が外筒部材４７と係止するようになっている。これにより、常用ブレーキ手段２７を一旦作動させた後にバネブレーキ手段２９を作動させると、第２ピストン４４がブレーキ方向に移動した際にその第２ピストン４４が止リング５８を介して外筒部材４７と係止することで、外筒部材４７及び常用ブレーキ手段２７の第１ピストン３６を介して押棒４９を付勢するようになっている。
【００５８】
軸棒４８は、外周面に雄ネジ５９が螺刻されており、押棒２８の内周面における第１圧力室３５側の端部近傍に螺刻されている雌ネジ３９に螺合した状態で設置され、押棒２８の軸孔に螺挿されることで、この軸棒４８に対して押棒２８が取り付けられている。また、この軸棒４８における第１圧力室３５側に位置する基端部は頭部フランジ５５に固設されており、軸棒４８は第１ピストン３６とともに移動するように構成されている。
【００５９】
ガイド部材４９は、円筒状に形成され、軸棒４８の外側にスラストベアリング（軸受）６０を介して回転自在に支持されている。また、このガイド部材４９と頭部フランジ５５との間には、付勢バネ６３が介装されている。そして、このガイド部材４９は、押棒２８を挿通させる段付き状の軸孔を有するとともに、その軸孔の大径状に形成された部位に凹凸面４０側を開放させる空間であってＯリング５０が配置されるＯリング収容空間４９ａが形成されている。即ち、このＯリング収容空間４９ａは、ガイド部材４９における大径孔の底部（段付き部）４９ｂと、その大径孔の開口端に嵌着された止め輪６１との間に形成され、内側（押棒２８の凹凸面４０を臨む側）を開口させている。
【００６０】
Ｏリング５０は、押棒２８とガイド部材４９との間のＯリング収容空間４９ａに配置されている。そして、このＯリング収容空間４９ａには、複数個（４個）のＯリング５０が軸方向に並べて配置され、それぞれのＯリング５０の両端（隣り合うＯリング５０の間）にバックアップリング６２が配置されている。また、ガイド部材４９の大径孔の底部４９ｂと止め輪６１との間でＯリング５０が軸方向に若干押し潰される如くの弾性変形を呈するように、底部４９ｂ及び止め輪６１の位置がＯリング５０の幅との関係で設定されている。これにより、Ｏリング５０は内周側へ膨張するよう変形し、押棒２８の外周面の凹凸面４０に係合することによってガイド部材４９と押棒２８とが連結されることになる。このように、ガイド部材４９は、押棒２８とともに移動可能であって押棒２８が第１ピストン３６の移動方向と平行に相対移動する際に所定の抵抗力が作用するように押棒２８に取り付けられている。そして、ガイド部材４９に所定以上の力が作用すると、Ｏリング５９が変形によって凹凸面４０の凸部分を乗り越えることで押棒２８がガイド部材４９に対して変位するようになっている。尚、本実施形態では、弾性部材として、入手性が良く、また寸法精度が比較的高い、直径約５ミリメートルのほぼ円形断面を備えるＯリングを用いる例を説明しているが、楕円形や矩形の断面形状を有するゴムなどの弾性部材を主原料としたものであっても良い。
【００６１】
図７は、図６のＢ−Ｂ線矢視方向から見た仕切り壁５２と外筒部材４７とガイド部材４９とを示したものであり、外筒部材４７及びガイド部材４９は断面で示している。図６及び図７に示すように、凹部５１は、ガイド部材４９の周壁において部分的に凹み形成されて周方向及び軸方向に短く延びた溝状部分として設けられており、ガイド部材４９における複数箇所（２箇所）に設けられている。
【００６２】
また、図６及び図７に示すように、仕切り壁５２は、第２ピストン４４と第１バネ３４との間に配設されており、シリンダ本体２６内において常用ブレーキ手段２７が配設される領域とバネブレーキ手段２９が配設される領域とを区画するように設けられている。そして、仕切り壁５２は、ガイド部材４９に設けられた凹部５１と係合する係合部６４を有しており、この係合部６４と凹部５１とがガイド部材４９の軸方向において係合することで、ガイド部材４９の第１ピストン３６の移動方向における可動範囲（ストローク）が規制されるようになっている。また、係合部６４と凹部５１とがガイド部材４９の周方向において係合することで、ガイド部材４９の第１ピストン３６の移動方向を回転軸方向とする回転方向の可動範囲も規制されるようになっている（回転止めが図られるようになっている）。尚、係合部６４は、各凹部５１にそれぞれ対応して仕切り壁５２の複数箇所（２箇所）に設けられている。また、外筒部材４７においては、凹部５１に対応する箇所にそれぞれ開口が設けられており、係合部６４はこの開口を貫通して凹部５１に係合するようになっている。
【００６３】
また、仕切り壁５２は、その中心部分にガイド部材４９が貫通する開口部６５が形成されており、係合部６４はその開口部６５の縁部分に設けられている。この開口部６５は、ブレーキシリンダ装置２の組立の際に凹部５１と係合部６４とを係合させることなく開口部６５にガイド部材４９を貫通可能なように、ガイド部材４９の外径（ガイド部材４９の軸方向と垂直な断面の外径）と開口部６５の縁部分との間で全周に亘る隙間が存在可能な大きさに形成されている。尚、図７によく示すように、ブレーキシリンダ装置２では、仕切り壁５２の開口部６５の径方向中心位置に対してガイド部材４９の径方向中心位置が偏心して位置するように、仕切り壁５２及びガイド部材４９が配設されている。
【００６４】
尚、バネブレーキ手段２９においては、ブレーキ作動状態を手動にて開放するための手動開放機構６６が設けられている。この手動開放機構６６は、固定用リング６７、閉じ部材６８、固定ロッド６９、戻しバネ７０、操作用リング７１を備えて構成されている。図８は、この手動開放機構６６とその固定用リング６７の内側に配置される構成要素とを示す断面図である。尚、図８におけるＣ線矢視断面が図６の断面に対応しており、図８においては固定ロッド６９、戻しバネ７０及び操作用リング７１の各構成要素を他の構成要素に比して大きさを誇張して図示している。
【００６５】
図７、図８に示すように、固定用リング６７は、Ｃ型のスリット付リングとして形成されており、そのスリット部を介して対向する両端部にはくさび状の外面を有するヘッド部６７ａ・６７ａが設けられている。この固定用リング６７は、第２ピストン４４のフランジ状部分４４ｂに介装されて配置されている。そして、固定用リング６７は、後述するように閉じ部材６８及び固定ロッド６９から付勢されることで縮径して、筒状部材４４ｄの外周に形成された環状溝７２に嵌り込んでこの環状溝７２と係合するようになっている。このように固定用リング６７が環状溝７２に係合することで、第２ピストン４４の筒状部材４４ｄが第２ピストン４４における他の部材と固定されて一体化されている。
【００６６】
閉じ部材６８は、開いたコの字状の断面を有し、その内側には、固定用リング６７のヘッド部６７ａ・６７ａのくさび状の外面に当接する２つの斜面が形成された部材として構成されている。この閉じ部材６８は、第２ピストン４４において所定の溝に沿って案内されることで固定用リング６７に対してその径方向に移動可能に配設されている。また、固定ロッド６９は、先端側にくさび状のテーパ面６９ａが形成された段付きの軸状部材として構成されており、第２ピストン４４において前後動可能に配設されている。また、戻しバネ７０は、段付きの固定ロッド６９の小径部の周囲に配設されるコイルバネとして設けられて、固定ロッド６９の段付部とバネ座７３との間に配置されている。このように戻しバネ７０が配設されることで、固定ロッド６９がこの戻しバネ７０によって付勢され、固定ロッド６９の先端側のテーパ面６９ａが閉じ部材６８の外側を乗り越えるようにして固定ロッド６９が閉じ部材６８を固定用リング６７の径方向中心側に向かって押圧するようになっている。このように閉じ部材６８が押圧されることで、固定用リング６７が縮径状態に保持され、第２ピストン４４において筒状部材４４ｄが第２ピストン４４において一体化された状態が維持されるようになっている。
【００６７】
また、操作用リング７１は、固定ロッド６９におけるテーパ面６９ａと反対側の端部に取り付けられている。この操作用リング７１を戻しバネ７０の付勢力に抗してバネ座７３から離れる方向に引っ張る操作を行うことで、閉じ部材６８を乗り上げるような状態で押圧していた固定ロッド６９による閉じ部材６８の押圧状態が徐々に解除されることになる。この解除動作に伴って閉じ部材６８が固定ロッド６９のテーパ面６９ａに摺接しながら固定用リング６７の径方向外側に向かって移動可能になる。これにより、固定用リング６７が拡径するとともに、固定用リング６７のヘッド部６７ａ・６７ａのくさび状の外面によって閉じ部材６８が固定用リング６７の径方向外側に向かって付勢され、固定用リング６７と環状溝７２との係合状態が解除されることになる。固定用リング６７と環状溝７２との係合が解除されると、第２ピストン４４において筒状部材４４ｄとその他の部材との連結状態が切り離され（一体化した状態が解除され）、第２ピストン４４における筒状部材４４ｄを除く部分が筒状部材４４ｄとは独立して移動可能になる。このため、バネブレーキ手段２９が作動した状態において操作用リング７１の引っ張り操作を行うことで、第２バネ４２による付勢力が第２ピストン４４を介して押棒２８に作用しない状態にすることができる。即ち、操作用リング７１の引っ張り操作が行われると、第２バネ４２が第２ピストン４４をブレーキ方向に付勢していても、止リング５８に係止した筒状部材４４ｄと外筒部材４７と軸棒４８と第１ピストン３６とともに押棒２８をブレーキ解除方向に移動させることができ、手動でブレーキ状態を開放することができることになる。
【００６８】
また、ブレーキシリンダ装置２においては、シリンダ本体２６の内部と外部とを連通する通気筒７５が設けられている。図９は、ブレーキシリンダ装置２の断面における軸中心に対して半分の断面のみを示したものである。尚、図９においては、破線Ｄを境に異なる断面を示しており、矢印Ｄ１で示す領域は図６の断面に対応しており、矢印Ｄ２で示す領域は図６と異なる断面に対応している。また、図１０は、通気筒７５及びその近傍を拡大して示す断面図である。
【００６９】
通気筒７５は、エルボ部分を有した筒状の弾性体であるゴム製の筒として形成されており、図９及び図１０に示すように、通気部７６を介して、バネブレーキ手段２９における第２バネ４２が配設されているバネ室７４（第２ケーシング部３２の内周壁とバネ座部３２ａと第２ピストン４４のフランジ状部分４４ｂ及び筒状部分４４ａとで囲まれた領域）を外部に連通している。そして、図１０によく示すように、通気筒７５には一方の端部の外周に雄ネジとして形成されたネジ部分７５ａが設けられており、このネジ部分７５ａは第２ケーシング部３２に形成された雌ネジ部分７７と螺合するようになっている。即ち、通気筒７５は、ネジ部分７５ａでシリンダ本体２６に螺合により取り付けられてシリンダ本体２６の内部と連通するようになっている。
【００７０】
また、通気筒７５の内側には、図９及び図１０に示すフィルタ７８が取り付けられている。図１１は、フィルタ７８のみを示す正面図（図１１（ａ））及び側面図（図１１（ｂ））である。この図１１に示すように、フィルタ７８は、円形の金網部７８ａとその金網部７８ａの周囲に取り付けられる枠部７８ｂとを備えて構成されている。これらの金網部７８ａ及び枠部７８ｂは、いずれも鋼製の剛体として形成されている。このフィルタ７８は、図９及び図１０に示すように、通気筒７５の内側であって通気筒７５ａにおけるネジ部分７５ａが形成されている部分に対応した位置に配置されている。
【００７１】
次に、ブレーキシリンダ装置２の作動について説明する。図６はブレーキ非作動状態を示しており、常用ブレーキ手段２７及びバネブレーキ手段２９とも作動していない状態を示している。尚、図６に示すブレーキ非作動状態では、バネブレーキ手段２９を非作動状態とするため、第２給排口４５ａから第２圧力室４３へと圧縮空気が供給されて第２バネ４２の付勢力に抗して第２ピストン４４が図中矢印Ａ方向とは反対方向である反ブレーキ方向（ブレーキ方向と逆方向でブレーキを解除する方向）に付勢された状態に維持されている。
【００７２】
図６に示すブレーキ非作動状態から所定のバルブ（図示せず）が制御されて第１給排口３７ａに圧縮空気が供給されると、第１ピストン３６が第１バネ３４に抗してブレーキ方向（図６の矢印Ａ方向）に押され、第１ピストン３６に固定されている外筒部材４７もブレーキ方向へ移動する。すると、外筒部材４７の基端部の内周面に形成されている窄まり部５６が頭部フランジ５５の外縁を押すので、頭部フランジ５５もブレーキ方向に向かって移動し、軸棒４８に連結されている押棒２８も矢印Ａ方向へ移動する。尚、このときは、頭部フランジ５５や軸棒４８は回転せず、単純に外筒部材４７によって押されるだけとなる。このように常用ブレーキ手段２７が作動して押棒２８が（外筒部材４７及びガイド部材４９を伴って）ブレーキ方向へ押されて進出することで、ブレーキキャリパ装置１が作動することになる。
【００７３】
上述のように常用ブレーキ手段２７による制動力が発揮されて車輌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、上述の常用ブレーキ２７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４３に封入されている圧縮空気が第２給排口４５ａから排出される。これにより、第２バネ４２の付勢力に抗していた第２圧力室４３の作用が解除され、第２バネ４２の付勢力により第２ピストン４４が伸長し、第２ピストン４４の筒状部材４４ｄが止リング５８と当接することで、第２ピストン４４が外筒部材４７と係止した状態となる。この状態では、常用ブレーキ手段２７が解除されても、即ち、第１圧力室３５に供給された圧縮空気が排出されて第１バネ３４により第１ピストン３６が反ブレーキ方向に移動しても、バネブレーキ手段２９により押棒２８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。尚、バネブレーキ手段２９の作動を手動で解除する際には、前述したように手動開放機構６６の操作用リング７１を操作して第２ピストン４４における筒状部材４４ｄの固定を解除することになる。
【００７４】
バネブレーキ手段２９が非作動状態に維持されたままで常用ブレーキ手段２７のみを作動させて制動力を発揮させている状態において、所定のバルブ（図示せず）が制御されて第１給排口３７ａを通じて第１圧力室３５に供給されていた圧縮空気が排出されると、第１バネ３４によって第１ピストン３６が反ブレーキ方向へ押され、外筒部材４７も反ブレーキ方向へ引っ張られることになる。これにより、頭部フランジ５５が押動ピン５７によって押され、軸棒４８及びこの軸棒４８に連結されている押棒２８も反ブレーキ方向へ引っ張られて退避する。こうして図６に示すブレーキ非作動状態に戻ることになる。
【００７５】
一方、ブレーキパッド１４の制動面が磨耗すると、制動力を発揮するのに必要な押棒２８のストロークが増大し、押棒２８にＯリング５０を介して結合されているガイド部材４９のストロークも大きくなる。このストロークがガイド部材４９に設けられた凹部５１と仕切り壁５２の係合部６４とによって規制されているストロークを上回ると、係合部６４が凹部５１に係合するため、ガイド部材４９に対して大きな戻し力が加わる。このため、係合部６４と凹部５１とが係合した後は、Ｏリング５０が変形して凹凸面４０の凸部を乗り越えるので、それ以上の押棒２８のストロークに相当する分だけ押棒２８がガイド部材４９に対して進出方向にズレを生じる（変位する）ことになる。即ち、第１ピストン３６が突出方向（ブレーキ方向）に移動することにより、係合部６４と凹部５１とが係合し、更に第１ピストン３６が突出方向に移動することにより、ガイド部材４９のみを残して軸棒４８及び押棒２８等が突出方向に変位することになる。尚、通常、ブレーキ作動１回ごとのブレーキパッドの磨耗量は極めて小さいので、押棒２８の１回あたりの変位量も、凹凸面４０の凸部同士の間隔程度の小さなものとなる。
【００７６】
また、押棒２８とガイド部材４９との相対変位が起こった後に第１給排口３７ａから圧縮空気を排出して常用ブレーキ手段２７によるブレーキを解除すると、第１ピストン３６が第１バネ３４によって反ブレーキ方向へ戻され、これに引っ張られる外筒部材４７に取り付けられた押動ピン５７によって頭部フランジ５５が反ブレーキ方向へ押される。すると、頭部フランジ５５がスラストベアリング６０で回転支持される軸棒４８とともに回転して、軸棒４８が押棒２８から引き出される状態となり、押棒２８のガイド部材４９に対する進出方向の変位をネジ移動により吸収する。この結果として、押棒２８は上記のズレの分だけ進出方向に突出することになる。こうして押棒２８の突出長さが調整され、次回からは通常の押棒２８のストロークでブレーキシリンダ装置２を作動させることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係るブレーキシリンダ装置２によると、常用ブレーキ手段２７の第１ピストン３６とともに移動する押棒２８が、バネブレーキ手段２９の第２ピストン４４を貫通し、突出長さ調整手段３０のガイド部材４９との間で所定の抵抗力が作用する構成となっている。このため、常用ブレーキ手段２７とバネブレーキ手段２９と突出長さ調整手段３０とを備えるブレーキシリンダ装置２において、機構の複雑化や肥大化を防止してコンパクトに形成できる。そして、突出長さ調整手段３０では、第２ピストン４４と第１バネ３４との間に配設され、ガイド部材４９に設けられた凹部５１と係合する係合部６４を有してガイド部材４９の可動範囲を規制する簡易な構成からなる規制手段５２が備えられている。このため、押棒２８の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを簡易な機構で規制することができる。
【００７８】
従って、ブレーキシリンダ装置２によると、常用ブレーキ手段２７とバネブレーキ手段２９と押棒２８の突出長さの調整手段３０とを備え、機構の複雑化や肥大化を抑制でき、押棒２８の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段も簡易な機構で実現することができるブレーキシリンダ装置２を提供することができる。
【００７９】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、凹部５１とこの凹部５１と係合する係合部６４を有する規制手段５２とによって、ガイド部材４９の回り止め機能も果たすことができる。このため、ガイド部材４９の第１ピストン３６の移動方向における可動範囲を規制する機能と回り止め機能とを１つの規制手段５２によって実現することができ、簡易な機構にすることができる。
【００８０】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、対応する凹部５１と係合部６４とが複数対設けられることで、係合し合う部分で作用する荷重を分散して負担することができ、凹部５１や係合部６４で発生する磨耗を低減し、耐久性を向上させることができる。
【００８１】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、規制手段５２が常用ブレーキ手段２７の領域とバネブレーキ手段２９の領域とを区画する仕切り壁５２として設けられているため、規制手段５２を平板状に薄く形成でき且つ簡易な構成にすることができる。このため、簡易な構成の規制手段５２をブレーキシリンダ装置２においてスペース効率良く配設することができる。そして、ブレーキシリンダ装置２の組立の際には、凹部５１と係合部６４とを係合させることなく仕切り壁５２の開口部６５にガイド部材４９を所定の隙間を介して貫通可能であるため、組立作業が容易に行え、組立作業の効率を向上させることができる。
【００８２】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、ブレーキシリンダ装置２の組立の際に凹部５１と係合部６４とを係合させることなく仕切り壁５２の開口部６５にガイド部材４９を所定の隙間を介して貫通可能な構成を、開口部６５の中心に対してガイド部材４９の中心を偏心させることで、簡易な構成で容易に実現することができる。
【００８３】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、突出長さ調整手段３０においては、弾性部材５０が変形して係合する（食い込む）形となるので、押棒２８とガイド部材４９との間の摩擦力ないし結合力を安定させることができる。これにより、簡易的な構成で突出長さ調整手段３０における摺動抵抗の調整及び管理を簡便に行うことが可能となる。
【００８４】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、押棒２８は、第１ピストン３６とともに移動する軸棒４８に螺合することで取り付けられるため、押棒２８の突出長さ分を軸棒４８が押棒２８に対してネジ移動することで吸収する構成が可能になる。このため、押棒２８の突出長さが調整された状態においてもシリンダ本体２６に対する第１ピストン３６の位置ずれが生じることを防ぎ、第１圧力室３５の容積をほぼ一定に保つ構成を実現することができる。
【００８５】
また、ブレーキシリンダ装置２によると、第２ピストン４４は、ガイド部材４９と第２ピストン４４との間に配置されて第１ピストン３６とともに移動する外筒部材４７と係止することで押棒２８を付勢することができる。従って、簡単な形状で構成できる外筒部材４７を配設することで、第２ピストン４４がブレーキ方向に移動したときに常用ブレーキ手段を介して押棒２８を付勢する構成を簡易な機構で実現することができる。
【００８６】
また、本実施形態に係るブレーキキャリパ装置１によると、常用ブレーキ手段２７とバネブレーキ手段２９と押棒２８の突出長さの調整手段３０とを有し、機構の複雑化や肥大化を抑制でき、押棒２８の突出長さが調整される範囲と調整されない範囲とを規制する手段５２も簡易な機構で実現することができるブレーキシリンダ装置２を備えるブレーキキャリパ装置１を実現することができる。
【００８７】
また、ブレーキキャリパ装置１によると、第１給排口３７ａ及び第２給排口４５ａが揺動ピン１６ａの鉛直下方に位置しているため、第１給排口３７ａを介して第１圧力室３５へ圧力流体を供給する際、及び第２給排口４５ａを介して第２圧力室４３へ圧力流体を供給する際のいずれにおいても、キャリパボディ１１及びブレーキシリンダ装置２に揺動方向のモーメントを生じさせてしまうことを抑制することができる。このため、圧力流体の救急時におけるブレーキパッド１４のブレーキディスク１５への偏当たりを抑制し、ブレーキパッド１４の偏磨耗を抑制することができる。
【００８８】
また、ブレーキキャリパ装置１によると、フィルタ７８が配設された通気筒７６をその端部のネジ部分７５ａでシリンダ本体２６に螺合するだけで、通気筒７５とともにフィルタ７８も同時に取り付けることができる。そして、フィルタ７８は通気筒７５の内部に配設されているため、フィルタ７８を取り付けるための専用の部材等も不要となる。従って、シリンダ本体２６に通気筒７５をフィルタ７８とともに容易且つ速やかに取り付けることができ、フィルタ取付作業の簡易化を図ることができる。
【００８９】
また、ブレーキキャリパ装置１によると、ブレーキキャリパ装置１の保守作業等のためにこのブレーキキャリパ装置１を取り外して床面等に配置するときに、脚部１８の寸法を適宜設定しておくことで、キャリパボディ１１の一端側の下端部分と脚部１８とでブレーキキャリパ装置１を水平な状態に置くことができる。このため、保守作業等を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００９０】
また、ブレーキキャリパ装置１によると、ブレーキパッド１４の着脱方向とは異なる方向に板バネ２２で付勢されるラッチ１９により、ブレーキパッド１４を簡易に取り付け及び取り外しが可能な構造を実現できる。そして、スナップピン２０をバックプレート１２の下方に挿入するだけでラッチ１９の係止が外れることを防止できる。即ち、ブレーキパッド１４の交換作業においては、スナップピン２０を抜いて、ラッチ１９の係止外れ防止を解除し、ブレーキパッド１４の落下に備えた状態で、ラッチ１９を板バネ２２に抗して回転させることで、ブレーキパッド１４を確実に取り外すことができる。そして、新品のブレーキパッド１４を取り付ける際においても、ブレーキパッド１４のキー部１４ａをバックプレート１２のキー溝１２ｂに摺動させて所定の位置に達した段階で、板バネ２２によってラッチ１９が係止されることになり、簡易に取り付けも行うことができる。また、ラッチ１９とスナップピン２０が連結鎖２１で連結されていることにより、スナップピン２０の抜け止めと紛失防止を図る構成も簡易に実現できる。従って、ブレーキパッド１４の不用意な落下を招くことがなく、ブレーキパッド１４のみの支持を自在に解除できる容易なブレーキパッド交換作業を実現し、また、ブレーキパッド１４の取付作業に関し、絡げ線でボルトの弛み止めを行うような面倒で熟練を要する作業も必要としないブレーキキャリパ装置１を提供することができる。
【００９１】
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、以下のように変形して実施することも可能である。
【００９２】
本実施形態においては、ブレーキキャリパ装置１の駆動源としてのブレーキシリンダ装置２には、空気の圧力により駆動する空気シリンダ装置を用いる場合を例にとって説明したが、これに限られず、油圧により駆動するシリンダ装置等を用いてもよい。
【００９３】
また、押棒２８の外周面に凹凸面４０を形成する場合に限らず、外周面をフラットな状態として押棒２８がＯリング５０等の弾性部材から受ける摩擦力により所定の抵抗力を付与するように構成してもよい。この場合、押棒２８の外周面の加工が容易であり、加工コストを減らすことができる。また、押棒２８の表面にこの押棒２８の移動方向に凹凸を繰り返し並べて凹凸面４０を形成する場合に限らず、表面にブラスト加工等の表面処理を施して摩擦力を調整することも可能である。
【００９４】
また、押棒２８とガイド部材４９とが弾性部材を介して連結されている場合に限らず、押棒がガイド部材に対して第１ピストンの移動方向と平行に移動する際に所定の抵抗力が作用するように、例えば、所定の回転抵抗を有する歯車機構を駆動させながら押棒がガイド部材に対して移動する構成等の機械的な構成により押棒とガイド部材とが連結されていてもよい。
【００９５】
また、ディスクブレーキ型のブレーキキャリパ装置１において用いられている場合を例にとって本実施形態のブレーキシリンダ装置２を説明しているが、この例に限らず適用することができる。即ち、ブレーキシリンダ装置２は、ディスクブレーキ型のブレーキ機構に用いる場合に限らず、押棒の先端側にブレーキパッドを取り付けて、そのブレーキパッドを車輪の踏面に当接させることにより制動力を発生させる踏面ブレーキ型のブレーキ機構に用いることもできる。
【００９６】
また、本実施形態では、突出長さ調整手段３０が、ガイド部材４９に設けられた凹部５１と、凹部５１に係合する係合部６４を有する規制手段５２とで構成されるものを例にとって説明したが、凹部５１ではなく凸部を用いるものであってもよい。即ち、ガイド部材４９に設けられた凸部と、この凸部に係合する係合部を有する規制手段と、を備えて構成される突出長さ調整手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】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を車軸方向から見た概略図である。
【図２】図１に示すブレーキキャリパ装置を車輌の進行方向と平行にブレーキシリンダ装置側から見た概略図である。
【図３】図１に示すブレーキキャリパ装置を下側から見た概略図である。
【図４】図１に示すブレーキキャリパ装置におけるブレーキパッドの斜視図である。
【図５】図４に示すブレーキパッドの平面図とそのＡ−Ａ線矢視断面図とを示したものである。
【図６】図１に示すブレーキキャリパ装置におけるブレーキシリンダ装置の断面図である。
【図７】図６に示すブレーキキャリパ装置の仕切り壁と外筒部材とガイド部材とを示した一部断面を含む図である。
【図８】図６に示すブレーキキャリパ装置における手動開放機構を示す図である。
【図９】図６に示すブレーキシリンダ装置の断面における軸中心に対して半分の断面のみを異なる複数の断面について示した断面図である。
【図１０】図９に示すブレーキシリンダ装置における通気筒及びその近傍を拡大して示す断面図である。
【図１１】図１０に示す通気筒内に配置されるフィルタを示す正面図及び側面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１        ブレーキキャリパ装置
２        ブレーキシリンダ装置
２６      シリンダ本体
２７      常用ブレーキ手段
２８      押棒
２９      バネブレーキ手段
３０      突出長さ調整手段
３４      第１バネ
３５      第１圧力室
３６      第１ピストン
４２      第２バネ
４３      第２圧力室
４４      第２ピストン
４９      ガイド部材
５１      凹部
５２      仕切り壁（規制手段）
６４      係合部
【図１】
2008261439.tif 000003
【図２】
2008261439.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008261439.tif 000006
【図５】
2008261439.tif 000007
【図６】
2008261439.tif 000008
【図７】
2008261439.tif 000009
【図８】
2008261439.tif 000010
【図９】
2008261439.tif 000011
【図１０】
2008261439.tif 000012
【図１１】
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