(57)【要約】【課題】複式逆止弁を省略できるとともに、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とが同時に作動することを簡易な機構で防止できるブレーキシリンダ装置を提供する。【解決手段】ロッド２１が突出して第１圧力室２２と第１バネ２３とが対向して作用する第１ピストンを有する常用ブレーキ手段１１と、ロッド２１が貫通して第２圧力室２５と第２バネ２６とが対向して作用する第２ピストン２７を有するバネブレーキ手段１２との両方が作動可能に設けられる。第２ピストン２７に対し第２圧力室２５とは分離して区画され、第１圧力室２２に供給される圧力流体が供給されることで第２バネ２６の付勢力に抗して第２ピストン２７を反ブレーキ方向に移動させる第３圧力室２８がさらに設けられる。【選択図】図１
2008101766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドが突出するとともに第１圧力室と第１バネとが対向して作用する第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で前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがブレーキ力を発生させる方向であるブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、
前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられて前記ロッドが貫通するとともに第２圧力室と第２バネとが対向して作用する第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バネブレーキ手段と、を備え、
前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置であって、
前記第２ピストンを介して前記第２バネに対向して配置されるとともに前記第２ピストンに対し前記第２圧力室とは分離して区画された圧力室として作用し、前記第１圧力室に供給される圧力流体が供給されることで前記第２バネの付勢力に抗して前記第２ピストンを前記ブレーキ方向とは反対方向の反ブレーキ方向に移動させる第３圧力室を、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】
前記第２圧力室は前記第２ピストンに対してその外周側に周方向に沿って配置され、前記第３圧力室は前記第２ピストンに対してその内周側に周方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキシリンダ装置。
【請求項３】
前記第２ピストンには、その周方向に沿って配設されるとともに前記ブレーキ方向に向かって突出する円筒状に形成されて前記第２圧力室と前記第３圧力室とを区画する円筒壁部が設けられ、
前記円筒壁部は、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段を内包するシリンダ本体においてその内側で周方向に沿って筒状に形成される内側筒状部に対して摺接することを特徴とする請求項２に記載のブレーキシリンダ装置。
【請求項４】
前記第２ピストンにおける前記第２バネに対向する側には、前記第２ピストンを貫通する前記ロッドにおいて前記第２ピストンに対して前記第２バネ側に配置される端部を囲んで覆うように形成されるカバー部が設けられていることを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記第１圧力室と前記第３圧力室とを連通する連通路を備え、当該連通路を介して前記第１圧力室に供給される圧力流体が前記第３圧力室に供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のブレーキシリンダ装置。
【請求項６】
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ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると前記ロッドと前記第２ピストンとを連結する連結状態とし、前記第２圧力室に圧力流体が供給されている状態では前記ロッドと前記第２ピストンとの連結を解除している非連結状態とするクラッチ機構がさらに設けられ、
前記連通路は、前記非連結状態の前記クラッチ機構において形成されることを特徴とする請求項５に記載のブレーキシリンダ装置。
【請求項７】
車両の車輪に制輪子を当接させることにより当該車輪の回転を制動するユニットブレーキであって、
前記ブレーキ方向と前記車輪の車軸方向とが平行になるように配置された、請求項１〜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、
ブレーキ本体の内部において前記ブレーキ方向と垂直な方向に進退自在に設けられ、当該進退方向及び前記ブレーキ方向に対して垂直に延びる支持軸を有する調整体と、
前記支持軸に回転自在に設けられたローラと、
前記調整体に取り付けられ、当該調整体の進出方向において前記ブレーキ本体から延出する端部に前記制輪子が連結された押棒と、
前記ロッドに固着された楔体と、
を備え、
前記楔体は、前記ブレーキ方向に移動したときに前記ローラを前記進出方向に向かって付勢可能な、当該ブレーキ方向に対して傾斜した傾斜作用面を有することを特徴とするユニットブレーキ。
【請求項８】
前記押棒が前記調整体に対して揺動可能となるように支持する球面軸受を更に備えていることを特徴とする請求項９に記載のユニットブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常用ブレーキ手段及び駐車ブレーキなどに使われるバネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄道車両用ブレーキ装置において、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、長時間車両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が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の図２に記載のブレーキシリンダ装置においては、第１シリンダ室１、第１ピストン６、第１ばね７、第１押棒８を備えて構成される常用ブレーキ手段における第１シリンダ室１に第１空気源２からの圧力空気を供給してブレーキ力を生じさせるようになっている。そして、また、第２シリンダ室９、第２ピストン１４、第２ばね１５を備えて構成されるバネブレーキ手段における第２シリンダ室９に第１空気源とは別の第２空気源１０からの圧力空気を複式逆止弁１２を介して供給するようになっている。そして、第１空気源２からの圧力空気は、第１シリンダ室１に供給されるとともに複式逆止弁１２を介して第２シリンダ室９にも供給されるようになっている。これにより、常用ブレーキ手段が作動しているときにバネブレーキ手段も同時に作動してブレーキが過大となってしまうことを防止するようになっている。
【０００３】
しかし、特許文献１の図２に記載のブレーキシリンダ装置では、複式逆止弁を配管中に入れてあるため、配管が複雑化するとともに故障要因が増大してブレーキの信頼性を低下させる問題がある。この問題を解決する観点のブレーキシリンダ装置として、特許文献１の図１等において、第１ピストン２２とその前側の第１ばね２５とが設けられた常用ブレーキ手段と、第２ピストン２３とその後側の第２ばね２６とが設けられたバネブレーキ手段と、第１ピストン２２と第２ピストン２３との間に形成されて圧力空気の給排孔４５を有するシリンダ室２４と、第２ピストン２３を第２ばね２６の作用力に抗して後退位置に保持しかつ釈放することの可能な係脱手段２７と、が設けられたものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】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】
しかしながら、特許文献１に記載されたブレーキシリンダ装置は、バネブレーキ手段の第２ピストン２３を第２バネ２６の作用力に抗して後退位置に保持しかつ釈放することの可能な係脱手段２７が必要となる。そして、この係脱手段２７を実現するためには、スリーブ４６、ボール４７、筒体４８、第３バネ４９、蓋体５０、第２ピストン２３に設けられる被掛止部４４等の種々の機構が必要となる。このため、複式逆止弁を省略できるものの、複雑な機構からなる係脱手段を設ける必要があり、ブレーキシリンダ装置の機構が複雑化してしまい、コストの上昇も招いてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、常用ブレーキ手段及び駐車ブレーキなどに使われるバネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置に関し、配管系統の複雑化や部品点数及びメンテナンス負荷の増大を招き易い複式逆止弁を省略できるとともに、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とが同時に作動してしまうことの防止を簡易な機構で実現できるブレーキシリンダ装置及びそれを用いたユニットブレーキ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】
【０００７】
本発明は、ロッドが突出するとともに第１圧力室と第１バネとが対向して作用する第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で前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがブレーキ力を発生させる方向であるブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられて前記ロッドが貫通するとともに第２圧力室と第２バネとが対向して作用する第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バネブレーキ手段と、を備え、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置及びそれを用いたユニットブレーキに関する。
そして、本発明に係るブレーキシリンダ装置及びそれを用いたユニットブレーキは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のブレーキシリンダ装置及びそれを用いたユニットブレーキは、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るブレーキシリンダ装置における第１の特徴は、前記第２ピストンを介して前記第２バネに対向して配置されるとともに前記第２ピストンに対し前記第２圧力室とは分離して区画された圧力室として作用し、前記第１圧力室に供給される圧力流体が供給されることで前記第２バネの付勢力に抗して前記第２ピストンを前記ブレーキ方向とは反対方向の反ブレーキ方向に移動させる第３圧力室を、さらに備えていることである。
【０００９】
この構成によると、第１圧力室に供給される圧力流体が供給されることで第２バネの付勢力に抗して第２ピストンを反ブレーキ方向に移動させる第３圧力室が、第２圧力室とは分離して区画された圧力室として第２ピストンに作用するようになっている。このため、常用ブレーキ手段が作動しているときには、第３圧力室の作用により第２ピストンが反ブレーキ方向に移動するため、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とが同時に作動してしまうことを防止できる。また、配管系統の複雑化や部品点数及びメンテナンス負荷の増大を招き易い複式逆止弁を設ける必要もなく、第１圧力室に供給される圧力流体が供給される第３圧力室を設けるという簡易な機構により、常用ブレーキ手段およびバネブレーキ手段の同時作動を防止することができる。このため、機構の簡易化による大幅なコストダウンも可能になる。
従って、本発明の構成によると、常用ブレーキ手段及び駐車ブレーキなどに使われるバネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置に関し、複式逆止弁を省略できるとともに、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段とが同時に作動してしまうことの防止を簡易な機構で実現することができる。
【００１０】
また、本発明に係るブレーキシリンダ装置における第２の特徴は、前記第２圧力室は前記第２ピストンに対してその外周側に周方向に沿って配置され、前記第３圧力室は前記第２ピストンに対してその内周側に周方向に沿って配置されていることである。
【００１１】
この構成によると、第２ピストンに対して、第２圧力室が外周側に、第３圧力室が内周側に、それぞれ周方向に沿って配置されているため、第２圧力室および第３圧力室のいずれが作用する場合であっても、第２バネの付勢力に抗して第２ピストンを軸対称に均等に付勢することができる。そして、第２ピストンを均等に付勢するための機構を、第２圧力室を外周側に配置して第３圧力室を内周側に配置するという簡易な構成により実現することができる。また、第２ピストンを均等に付勢するための別途の機構を設ける必要もなく、機構の簡易化によるコストダウンも図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係るブレーキシリンダ装置における第３の特徴は、前記第２ピストンには、その周方向に沿って配設されるとともに前記ブレーキ方向に向かって突出する円筒状に形成されて前記第２圧力室と前記第３圧力室とを区画する円筒壁部が設けられ、前記円筒壁部は、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段を内包するシリンダ本体においてその内側で周方向に沿って筒状に形成される内側筒状部に対して摺接することである。
【００１３】
この構成によると、シリンダ本体の内側に形成される内側筒状部に対して摺接する円筒壁部を第２ピストンに設けて第２圧力室と第３圧力室とを区画するという簡易な機構により、第２圧力室を外周側に配置して第３圧力室を内周側に配置する構成を容易に実現することができる。
【００１４】
また、本発明に係るブレーキシリンダ装置における第４の特徴は、前記第２ピストンにおける前記第２バネに対向する側には、前記第２ピストンを貫通する前記ロッドにおいて前記第２ピストンに対して前記第２バネ側に配置される端部を囲んで覆うように形成されるカバー部が設けられていることである。
【００１５】
この構成によると、第２ピストンを貫通するロッドの第２バネ側の端部を囲んで覆うように形成されるカバー部が設けられることで、第２ピストンをロッドが貫通する構成であっても、カバー部を設けるという簡易な構成で効果的に圧力流体の漏出を防止することができる。また、第２ピストンとロッドとの隙間を塞ぐために特殊な仕様のシール機構を設ける必要もなく、機構の簡易化によるコストダウンを図ることもできる。
【００１６】
また、本発明に係るブレーキシリンダ装置における第５の特徴は、前記第１圧力室と前記第３圧力室とを連通する連通路を備え、当該連通路を介して前記第１圧力室に供給される圧力流体が前記第３圧力室に供給されることである。
【００１７】
この構成によると、第１圧力室と第３圧力室とを連通する連通路を設けるという簡易な構成により、第１圧力室に供給される圧力流体を容易に第３圧力室に供給することができる。
【００１８】
また、本発明に係るブレーキシリンダ装置における第６の特徴は、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ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると前記ロッドと前記第２ピストンとを連結する連結状態とし、前記第２圧力室に圧力流体が供給されている状態では前記ロッドと前記第２ピストンとの連結を解除している非連結状態とするクラッチ機構がさらに設けられ、前記連通路は、前記非連結状態の前記クラッチ機構において形成されることである。
【００１９】
この構成によると、第２圧力室から圧力流体が排出されて第２ピストンがロッドに対して移動し始めるとロッドと第２ピストンとを連結するクラッチ機構を設けることで、第２ピストンを介してロッドにバネブレーキ力を作用させることができる。そして、このクラッチ機構において非連結状態のときに形成される空隙を利用して、第１圧力室に供給される圧力流体を第３圧力室に供給する連通路の機能をこの非連結状態のクラッチ機構にて形成される空隙に兼用させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るユニットブレーキにおける第１の特徴は、車両の車輪に制輪子を当接させることにより当該車輪の回転を制動するユニットブレーキであって、前記第１ピストンが移動する方向である前記ブレーキ方向と前記車輪の車軸方向とが平行になるように配置された、前記第１の特徴〜第６の特徴の少なくともいずれか１の特徴を有するブレーキシリンダ装置と、ブレーキ本体の内部において前記ブレーキ方向と垂直な方向に進退自在に設けられ、当該進退方向及び前記ブレーキ方向に対して垂直に延びる支持軸を有する調整体と、前記支持軸に回転自在に設けられたローラと、前記調整体に取り付けられ、当該調整体の進出方向において前記ブレーキ本体から延出する端部に前記制輪子が連結された押棒と、前記ロッドに固着された楔体と、を備え、前記楔体は、前記ブレーキ方向に移動したときに前記ローラを前記進出方向に向かって付勢可能な、当該ブレーキ方向に対して傾斜した傾斜作用面を有することである。
【００２１】
この構成によると、第１ピストンがブレーキ方向に移動することにより、前記ロッドに固着された楔体も同じ方向に移動することになる。このとき、楔体の傾斜作用面はローラに当接し、当該ローラを進出方向に付勢する。これにより、ローラが設置された調整体は、当該ローラと共に進出方向に移動するため、当該調整体に取り付けられた押棒も進出方向に移動する。そして、押棒の先端に取り付けられた制輪子が車輪に当接して摩擦により当該車輪の回転が制動される。
ブレーキシリンダ装置は、第１ピストンの移動方向と車輪の車軸とが平行になるように配置されているため、当該車輪の車軸方向におけるスペースを有効に活用できるとともに、車両の高さ方向においてユニットブレーキの設置に要するスペースを小さくすることが可能である。
また、楔体の傾斜作用面によりローラを付勢する構成であるため、第１ピストンの移動方向に対する傾斜作用面の傾きを調整することで、制輪子を車輪に押し付ける力を調整することができる。例えば、当該傾きを４５°よりも小さくした場合は、第１ピストンのストロークに比べ調整体のストロークが小さくなるため、ブレーキシリンダ装置の付勢力を増力して制輪子を車輪に押し付ける力に変換することができる。
【００２２】
また、本発明に係るユニットブレーキにおける第２の特徴は、前記押棒が前記調整体に対して揺動可能となるように支持する球面軸受を更に備えていることである。
【００２３】
この構成によると、押棒の先端に設置された制輪子の、前記調整体の進退方向以外への動きが許容される。これより、制輪子の動きの自由度を増すことができ、ブレーキ時において制輪子と車輪とがより安定して接触するように構成することが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係るユニットブレーキにおける第３の特徴は、前記第１の特徴又は第２の特徴を有するユニットブレーキにおいて、前記押棒は、外周面に雄ねじが螺刻されており、当該雄ねじに螺合する雌ねじが内周面に螺刻され、前記押棒に螺設された円筒状の鞘棒を更に備え、当該鞘棒は、前記調整体に対して前記進退方向における相対移動を拘束されるとともに、当該調整体に対して円筒中心軸周りの相対回転が可能となるように、当該調整体に取り付けられており、前記調整体の退避方向における前記鞘棒の端部には、前記ブレーキ本体の外部から当該鞘棒を回転させるための回転手段が設けられていることである。
【００２５】
この構成によると、調整体の進退移動に伴って、鞘棒が進退移動することにより、当該鞘棒内に螺設されている押棒を車輪に対して進退移動させることが可能となる。また、鞘棒の端部に回転手段が設けられているため、当該回転手段に外部から回転力を加えて当該鞘棒を回転することにより、鞘棒内に螺設されている押棒を当該鞘棒に対して進退移動させることができる。これにより、押棒の先端に取り付けられた制輪子と車輪との間の隙間を調整することが容易に可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るユニットブレーキにおける第４の特徴は、前記第１〜３の特徴のいずれか１つの特徴を有するユニットブレーキにおいて、前記ブレーキ本体の内部と外部とを連通するように、当該ブレーキ本体に形成され、内周面に雌ねじが螺刻された通気孔と、筒状の弾性部材により形成され、前記通気孔の雌ねじに螺合する雄ねじが螺刻された連結部を端部に有する通気筒と、前記連結部の内側に嵌設され、当該連結部よりも剛性の高い材料で形成されたフィルタと、を更に備えることである。
【００２７】
この構成によると、連結部が弾性部材により形成されているため、連結部の内周面に対してフィルタを嵌め込んで固定することが容易に可能となる。これより、フィルタを取り付けるための専用部材が不要となる。更に、フィルタを連結部の内周面に対して嵌め込んだ状態で、当該連結部を通気孔に螺入したときに、連結部を縮径させるような力が通気孔の内周面から作用するように連結部の径を調整すれば、フィルタと連結部との結合状態をより強固にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るブレーキシリンダ装置１の断面図である。図１に示すブレーキシリンダ装置１は、圧縮空気などの圧力流体で作動する常用ブレーキ手段１１とバネの付勢力で作動するバネブレーキ手段１２とを備えており、常用ブレーキ手段１１及びバネブレーキ手段１２の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置として構成されている。そして、このブレーキシリンダ装置１は、たとえば、鉄道車両用のブレーキシリンダ装置として用いることができるが、この例に限らず、種々の用途に対して広く適用することができる。
【００３０】
図１に示すように、ブレーキシリンダ装置１は、シリンダ本体１３、このシリンダ本体１３に内包される常用ブレーキ手段１１及びバネブレーキ手段１２、常用ブレーキ手段１１に設けられる第１圧力室２２及びバネブレーキ手段１２に設けられる第２圧力室２５とは異なる第３圧力室２８、クラッチ機構１４などを備えて構成されている。
【００３１】
シリンダ本体１３は、円筒状に形成されており、第１空気供給源１０１に接続される第１ポート４３と、第２空気供給源に接続される第２ポート１０２とが設けられている。第１空気供給源から供給される圧縮空気（圧力流体）は、図示しないコントローラからの指令に基づいて作動する常用ブレーキ制御装置１０３を介して第１ポート４３に供給される。そして、第１ポート４３からシリンダ本体１３内に供給された圧縮空気は、上記コントローラからの指令に基づいて常用ブレーキ制御装置１０３を介して排出される。また、第２空気供給源から供給される圧縮空気（圧力流体）は、上記コントローラからの指令に基づいて励磁状態又は消磁状態に切り替えられて作動するバネブレーキ制御電磁弁１０４を介して第２ポート４４に供給される。そして、第２ポート４４からシリンダ本体１３内に供給された圧縮空気は、上記コントローラからの指令に基づいてバネブレーキ制御電磁弁１０４を介して排出される。
【００３２】
常用ブレーキ手段１１は、ロッド２１と、第１圧力室２２と、第１バネ２３と、第１ピストン２４とを備えて構成されている。ロッド２１は、シリンダ本体１３内に配設される第１ピストン２４から突出するように形成されている。このロッド２１の先端２１ａは、シリンダ本体１３から突出するように配設されており、例えば、鉄道車両の台車の車輪においてレールと接触する踏面に対して押し当てられることで摩擦力による制動力を発生させて車輪の回転を抑える制輪子（図示せず）と連結されている。そして、シリンダ本体１３から突出している方向（図中矢印（Ａ）方向）に向かってロッド２１の先端２１ａが移動することで、制輪子を付勢してブレーキが作動するようになっている。第１圧力室２２は、第１ポート４３に連通しており、シリンダ本体１３内において第１ピストン２４によって区画されることで形成されている。第１バネ２３は、シリンダ本体１３内の一端側において第１ピストン２４によって区画された領域に配設されており、第１ピストン２４を介して第１圧力室２２に対向するように配置されている。第１ピストン２４は、シリンダ本体１３内で往復動自在に（シリンダ１３の内壁に対して摺動自在に）配設されており、第１ポート４３から第１圧力室２２に圧縮空気が供給されることで、圧縮された第１バネ２３の弾性回復による付勢力に抗して移動するようになっている。従って、常用ブレーキ手段１１は、ロッド２１が突出するとともに第１圧力室２２と第１バネ２３とが対向して作用する第１ピストン２４を有し、第１圧力室２２に圧縮空気が供給されることで第１バネ２３の付勢力に抗して第１ピストン２４がブレーキ方向（図中矢印（Ａ）方向）に移動するようになっている。
【００３３】
バネブレーキ手段１２は、第２圧力室２５と、第２バネ２６と、第２ピストン２７とを備えて構成されている。第２圧力室２５は、第２ポート４４に連通しており、シリンダ本体１３内において第２ピストン２７によって区画されることで形成されている。第２バネ２６は、シリンダ本体１３内の他端側において第２ピストン２７によって区画された領域に配設されており、第２ピストン２７を介して第２圧力室２５に対向するように配置されている。第２ピストン２７は、シリンダ本体１３内で往復動自在に（シリンダ１３の内壁に対して摺動自在に）配設されており、ロッド２１の軸方向に移動可能に設けられているとともにロッド２１が貫通するように形成されている。そして、第２ピストン２７は、第２ポート４４から第２圧力室２５に圧縮空気が供給されることで、圧縮された第２バネ２６の弾性回復による付勢力に抗して、前述のブレーキ方向とは反対方向の反ブレーキ方向に移動するようになっている。一方、第２ピストン２７は、第２圧力室２５内に供給された圧縮空気が第２ポート４４を通じて排出されることで、第２バネ２６の付勢力によりブレーキ方向に移動するようになっている。従って、バネブレーキ手段１２は、第２圧力室２５と第２バネ２６とが対向して作用する第２ピストン２７を有し、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２６の付勢力により第２ピストン２７がブレーキ方向に移動するようになっている。
【００３４】
第３圧力室２８は、第２ピストン２７を介して第２バネ２６に対向して配置されるとともに第２ピストン２７に対し第２圧力室２５とは分離して区画された圧力室として作用するように配置されている。そして、第３圧力室２８は、第１圧力室２２に供給される圧縮空気が、後述するクラッチ機構１４において形成される連通路４５を介して供給されることで第２バネ２６の付勢力に抗して第２ピストン２７を前述の反ブレーキ方向に移動させるようになっている。また、第２ピストン２７には、その周方向に沿って配設されるとともに反ブレーキ方向に向かって突出する円筒状に形成された円筒壁部２９が設けられている。そして、この円筒壁部２９は、シリンダ本体１３内においてその内側で周方向に沿って筒状に形成される内側筒状部３０に対して摺接するようになっており、この円筒壁部２９により、第２圧力室２５と第３圧力室２８とが区画されるようになっている。従って、第２圧力室２５は第２ピストン２７に対してその外周側に周方向に沿って配置され、第３圧力室２８は第２ピストン２７に対してその内周側に周方向に沿って配置されている。
【００３５】
クラッチ機構１４は、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２６の付勢力により第２ピストン２７がロッド２１に対して移動し始めるとロッド２１と第２ピストン２７とを連結する連結状態とし、第２圧力室２５に圧縮空気が供給されている状態ではロッド２１と第２ピストン２７との連結を解除している非連結状態とする機構として設けられている。
【００３６】
このクラッチ機構１４は、ネジ３２と、ナット部材３３と、回転止め手段３４とを備えて構成されている。ネジ３２は、ロッド２１における先端２１ａとは反対の端部側の外周に形成されている。ナット部材３３は、ネジ３２に噛み合った状態で配置されており、第２ピストン２７に軸受４２を介して回転自在に支持されている。これにより、ナット部材３３は、ネジ３２に螺合するとともにロッド２１と第２ピストン２７との相対移動により回転するようになっている。
【００３７】
回転止め手段３４は、第２ピストン２７がロッド２１に対して移動し始めるとナット部材３３と当接してナット部材３３の回転を止める手段として設けられており、ナット部材３３に対向するスリーブ部材３５と、ナット部材３３とスリーブ部材３５との対向する部分に設けられた噛み合い手段３６と、から構成されている。スリーブ部材３５は、内側筒状部３０に沿って軸方向に摺動自在に挿入される。そして、スリーブ部材３５は、バネ３７によって、このバネ３７とは反対側に配置されるストッパーリング３８に向かって付勢される。このスリーブ部材３５は、ロックレバー４０によって一方向の回転を止められるようになっている。具体的には、スリーブ部材３５の外周には軸方向に延在するラッチ刃３９が設けられており、ロックレバー４０の先端にはラッチ刃３９に向かってバネ４６により付勢される刃先４１が設けられている。このラッチ刃３９と刃先４１は、ナット部材３３の一方側（ブレーキ方向）への移動に伴う回転による連れ回りを止め、ナット部材３３の他方側（反ブレーキ方向）への回転による連れ回りを許容するワンウェイクラッチとなっている。なお、ロックレバー４０の刃先４１は、バネ４６によりラッチ刃３９に向けて付勢されるとともに、アイナットを引き上げるとバネ４６の付勢力に抗してラッチ刃３９から外されるようになっている。スリーブ部材３５のラッチ刃３９は軸方向に延在しており、ロックレバー４０の刃先４１はラッチ刃３９に一方側の端に係合しているため、スリーブ部材３５が一方側へ摺動しても、ラッチ刃３０と刃先４１との係合が保たれるようになっている。
【００３８】
回転止め手段３４における噛み合い手段３６は、ナット部材３３におけるスリーブ部材３５に対向する側の端部に形成された凹凸刃３６ａと、スリーブ部材３５におけるナット部材３３に対向する側の端部に形成された凹凸刃３６ｂとで構成されている。第２ピストン２７がロッド２１に対して移動し始めると、ナット部材３３の凹凸刃３６ａとスリーブ部材３５の凹凸刃３６ｂとが噛み合い、ナット部材３３の回転が止められてロッド２１と第２ピストン２７とが連結される連結状態となる。一方、第２圧力室２５に圧縮空気が供給されている状態では、ナット部材３３の凹凸刃３６ａとスリーブ部材３５の凹凸刃３６ｂとが噛み合っておらず、ナット部材３３が回転自在な状態であり、ロッド２１と第２ピストン２７との連結が解除された非連結状態となっている。
【００３９】
また、クラッチ機構１４が上述の非連結状態のときには、第１圧力室２２と第３圧力室２８とを連通する連通路４５が形成されるようになっている。即ち、クラッチ機構１４が非連結状態で、ナット部材３３の凹凸刃３６ａとスリーブ部材３５の凹凸刃３６ｂとが噛み合っていない状態のときに、凹凸刃３６ａと凹凸刃３６ｂとの間の空隙で連通路４５が形成され、この連通路４５を介して第１圧力室２２に供給される圧縮空気が第３圧力室２８に供給されるようになっている。
【００４０】
また、ブレーキシリンダ装置１においては、カバー部３１が設けられている。このカバー部３１は、第２ピストン２７における第２バネ２６側に設けられており、第２ピストン２７を貫通するロッド２１において第２ピストン２７に対して第２バネ２６側に配置される端部２１ｂを囲んで覆うように形成されている。そして、このカバー部３１は、例えば円筒形状の外形に形成されており、第２バネ２６の内側を通過してシリンダ本体１３の端部に設けられた孔部を貫通してシリンダ本体１３の外部へと突出するように配設されている。このカバー部３１は、第２ピストン２７とともに移動するため、第２ピストン２７の移動状況、即ちバネブレーキ手段１２の作動状況をシリンダ本体１３の外部から容易に視認することができるようになっている。
【００４１】
次に、ブレーキシリンダ装置１の作動について説明する。図１は、常用ブレーキ手段１１とバネブレーキ手段１２とがいずれも作動しておらず緩められた状態にあるブレーキシリンダ装置１の断面図である。例えば、鉄道車両の運転中でブレーキ動作が行われていないときは、図１に示す状態となる。この状態では、常用ブレーキ制御装置１０３による制御に基づいて、第１空気供給源１０１から常用ブレーキ制御装置１０３及び第１ポート４３を介した圧縮空気の第１圧力室２２への供給は行われないようになっている。そして、第１圧力室２２内の圧縮空気は常用ブレーキ制御装置１０３及び第１ポート４３を介して自然に排出されるようになっている。このため、シリンダ本体１３内において第１バネ２３によって第１ピストン２４が反ブレーキ方向（図中矢印（Ｂ）方向）に付勢され、第１ピストン２４が内側筒状部３０の端部３０ａに当接した状態になっている。
【００４２】
一方、図１に示す状態においては、バネブレーキ制御電磁弁１０４の制御に基づいて、第２空気供給源１０２からバネブレーキ制御電磁弁１０４及び第２ポート４４を介して圧縮空気が第２圧力室２５に供給されるようになっている。このため、第２圧力室２５に供給された圧縮空気の作用による付勢力によって第２ピストン２７が第２バネ２６の付勢力に抗して反ブレーキ方向（図中矢印（Ｂ）方向）に移動した状態になっている。この状態では、ナット部材３３の凹凸刃３６ａとスリーブ部材３５の凹凸刃３６ｂとは噛み合っておらず、空隙が形成された状態になっている。
【００４３】
図２は、常用ブレーキ手段１１及びバネブレーキ手段１２がいずれも緩め状態にある図１に示す状態から、常用ブレーキ手段１１を作動させた状態を示すブレーキシリンダ装置１の断面図である。常用ブレーキ制御装置１０３の制御に基づいて第１空気供給源１０１から圧縮空気が第１ポート４３を介して第１圧力室２２に供給されることで常用ブレーキ手段１１が作動する。このとき、図２に示すように、第１圧力室２２に供給された圧縮空気の作用による付勢力によって第１ピストン２４が第１バネ２３の付勢力に抗してブレーキ方向（図中矢印（Ａ）方向）に移動する。これにより、第１ピストン２４とともにロッド２１がブレーキ方向に移動してその先端２１ａに連結された図示しない制輪子が車輪の踏面に押し付けられることになり、制動力が発生する。なお、ロッド２１に設けられたネジ３２がナット部材３３と螺合しているが、ロッド２１が第１ピストン２４とともにブレーキ方向に移動するときは、ナット部材３３が第２ピストン２７に対して軸受４２で回転自在に支持されているため、ロッド２１のブレーキ方向への移動とともに軸受４２に支持されたままナット部材３３が回転し、ロッド２１のみがブレーキ方向に移動することになる。
【００４４】
また、図２に示す状態では、ナット部材３３の凹凸刃３６ａとスリーブ部材３５の凹凸刃３６ｂとは噛み合っておらず空隙が形成され、この空隙により連通路４５が形成された状態になっている。このため、第１圧力室２２に供給された圧縮空気は、連通路４５を介して第３圧力室２８にも供給されるようになっている。これにより、常用ブレーキ中にバネブレーキ制御電磁弁１０４の故障等の要因によって第２空気供給源１０２からの圧縮空気が第２圧力室２５に供給されないような状態になったとしても、第２ピストン２７に対しては、第１圧力室２２に供給される圧縮空気が連通路４５を経て第３圧力室２８に作用することになる。従って、常用ブレーキ手段１１が作動するときには、第２バネ２６の付勢力に抗して第２ピストン２７を反ブレーキ方向に付勢して移動させた状態に保つことができ、常用ブレーキ手段１１とバネブレーキ手段１２とが同時に作動して常用ブレーキ力とバネブレーキ力の両方が作用する過大なブレーキが作用してしまうことを防止することができる。
【００４５】
図３は、バネブレーキ手段１２を作動させた状態を示すバネブレーキシリンダ１の断面図である。バネブレーキ手段１２を作動させる場合は、例えば、常用ブレーキ手段１１を作動させて（図２参照）完全に鉄道車両を停止させた状態で駐車ブレーキとして使用されるためにバネブレーキ手段１２が作動することになる。バネブレーキ手段１２は、バネブレーキ制御電磁弁１０４の制御に基づいて、第２圧力室２５から第２ポート４４及びバネブレーキ制御電磁弁１０４を介して圧縮空気が排出されることで作動する。なお、バネブレーキ手段１２の作動時には、第１空気供給源１０１からの圧縮空気は第１圧力室２２に供給されず、第１圧力室２２内の圧縮空気は、第１ポート４３及び常用ブレーキ制御装置１０３を介して自然に排出されることになる。
【００４６】
第２圧力室２５内に供給されていた圧縮空気が第２ポート４４及びバネブレーキ制御電磁弁１０４を介して排出されると、第２バネ２６の付勢力によって第２ピストン２７がブレーキ方向（図中矢印（Ａ）方向）に移動を開始する。このとき、ナット部材３３がロッド２１のネジ３２の回りで回転することで、第２ピストン２７がナット部材３３とともにロッド２１に対してブレーキ方向に移動し始めることになる。そして、このように第２ピストン２７がロッド２１に対して移動し始めると、ナット部材３３がスリーブ部材３５に当接することになる。即ち、噛み合い手段３６は、ナット部材３３の凹凸刃３６ａとスリーブ部材３５の凹凸刃３６ｂとが噛み合った状態となる。なお、このとき、連通路４５（図２参照）は閉じられることになる。噛み合い手段３６が噛み合った状態となると、スリーブ部材３５のラッチ刃３９とロックレバー４０の刃先４１とが係合した状態でスリーブ部材３５のブレーキ方向への移動に伴う回転による連れ回りが止められるため、この回転止め手段３４によってナット部材３３の回転が止められることになる。なお、噛み合い手段３６が噛み合った状態となると、ナット部材３３及びスリーブ部材３５は、第２ピストン２７とともにバネ３７の付勢力に抗してブレーキ方向に少し移動するが、スリーブ部材３５のラッチ刃３９とロックレバー４０の刃先４１との係合が軸方向に深くなった状態で第２ピストン２７、ナット部材３３、及びスリーブ部材３５が停止することになる。
【００４７】
噛み合い手段３６が上述のように噛み合うことで、クラッチ機構１４は非連結状態から連結状態に移動することになる。そして、図３に示す連結状態では、ナット部材３３の回転が回転止め手段３４によって止められているため、第２ピストン２７が第２バネ２６の付勢力によってブレーキ方向に移動した状態でナット部材３３を介してロッド２１を付勢し、ロッド２１がブレーキ方向に移動したままの状態に保たれることになる。即ち、バネブレーキ手段１２が作動してバネブレーキ力が作用した状態に保たれることになる。なお、車輪の踏面に押し付けられている制輪子（図示せず）からの反作用がロッド２１に対して反ブレーキ方向に作用しても、ナット部材３３とネジ３２との間でネジ山同士が押圧し合う状態になり、ロッド２１はブレーキ状態の位置に保たれることになる。
【００４８】
図４は、バネブレーキ手段１２が作動している状態から、バネブレーキ力を手動で開放させる場合について説明するブレーキシリンダ装置１の断面図である。例えば、空気圧縮機を作動させることまでせずに鉄道車両の駐車位置を牽引車で少し移動させたい場合など、バネブレーキ力を開放したい場合には、ロックレバー４０を操作することにより手動でバネブレーキ力を解放することができる。この場合、手動操作によってロックレバー４０が図中矢印（Ｃ）方向に引き上げられると、スリーブ部材３５のラッチ刃３９からロックレバー４０の刃先４１が外れ、ナット部材３３とスリーブ部材３５との間の噛み合い手段３６が噛み合い状態を保ったまま回転可能となり、クラッチ機構１４全体が空回りをすることになる。これにより、第１ピストン２４及び第２ピストン２７の両方は第１バネ２３及び第２バネ２６の付勢力により互いにストロークエンドまで移動でき、第１ピストン２４及びロッド２１が反ブレーキ方向に移動することになる。このように、ロックレバー４０を操作することで、バネブレーキ手段１２のバネブレーキ力を手動で解放して、鉄道車両などを移動させることができる。
【００４９】
以上説明したように、ブレーキシリンダ装置１によると、第１圧力室２２に供給される圧縮空気が供給されることで第２バネ２６の付勢力に抗して第２ピストン２７を反ブレーキ方向に移動させる第３圧力室２８が、第２圧力室２５とは分離して区画された圧力室として第２ピストン２７に作用するようになっている。このため、常用ブレーキ手段１１が作動しているときには、第３圧力室２８の作用により第２ピストン２７が反ブレーキ方向に移動するため、常用ブレーキ手段１１とバネブレーキ手段１２とが同時に作動してしまうことを防止できる。また、配管系統の複雑化や部品点数及びメンテナンス負荷の増大を招き易い複式逆止弁を設ける必要もなく、第１圧力室２２に供給される圧縮空気が供給される第３圧力室２８を設けるという簡易な機構により、常用ブレーキ手段１１およびバネブレーキ手段１２の同時作動を防止することができる。このため、機構の簡易化による大幅なコストダウンも可能になる。
従って、ブレーキシリンダ装置１によると、複式逆止弁を省略できるとともに、常用ブレーキ手段１１とバネブレーキ手段１２とが同時に作動してしまうことの防止を簡易な機構で実現することができる。
【００５０】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、第２ピストン２６に対して、第２圧力室２５が外周側に、第３圧力室２８が内周側に、それぞれ周方向に沿って配置されているため、第２圧力室２５および第３圧力室２８のいずれが作用する場合であっても、第２バネ２６の付勢力に抗して第２ピストン２７を軸対称に均等に付勢することができる。そして、第２ピストン２７を均等に付勢するための機構を、第２圧力室２５を外周側に配置して第３圧力室２８を内周側に配置するという簡易な構成により実現することができる。また、第２ピストン２７を均等に付勢するための別途の機構を設ける必要もなく、機構の簡易化によるコストダウンも図ることができる。
【００５１】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、シリンダ本体１３の内側に形成される内側筒状部３０に対して摺接する円筒壁部２９を第２ピストン２７に設けて第２圧力室２５と第３圧力室２８とを区画するという簡易な機構により、第２圧力室２５を外周側に配置して第３圧力室２８を内周側に配置する構成を容易に実現することができる。
【００５２】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、第２ピストン２７を貫通するロッド２１の第２バネ２６側の端部２１ｂを囲んで覆うように形成されるカバー部３１が設けられることで、第２ピストン２７をロッド２１が貫通する構成であっても、カバー部３１を設けるという簡易な構成で、軸受４２や、第２ピストン２７とロッド２１との間の隙間の部分に特殊な仕様のシール機構を設けることなく効果的に圧縮空気の漏出を防止しつつ、機構の簡易化によるコストダウンを図ることもできる。更にカバー部３１の内側部分は、軸受４２や、第２ピストン２７とロッド２１との間の隙間を介して第３圧力室２８と連通しているため、第３圧力室２８に供給された圧力流体がカバー部３１の内側部分に供給される。すなわちこの部分は第３圧力室２８の拡張部分として機能するので、この部分の第２ピストン２７に対する投影面積を変更することで、圧力流体の圧力を変更することなく、第２バネ２６が発生する力、第２圧力室２５が発生する力、および第３圧力室２８が発生する力のバランスを容易に調整できるようになる。
【００５３】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、第１圧力室２２と第３圧力室２８とを連通する連通路４５を設けるという簡易な構成により、第１圧力室２２に供給される圧縮空気を容易に第３圧力室２８に供給することができる。
【００５４】
また、ブレーキシリンダ装置１によると、第２圧力室２５から圧縮空気が排出されて第２ピストン２７がロッド２１に対して移動し始めるとロッド２１と第２ピストン２７とを連結するクラッチ機構１４を設けることで、第２ピストン２７を介してロッド２１にバネブレーキ力を作用させることができる。そして、このクラッチ機構１４において非連結状態のときに形成される空隙を利用して、第１圧力室２２に供給される圧縮空気を第３圧力室２８に供給する連通路４５の機能をこの非連結状態のクラッチ機構１４にて形成される空隙に兼用させることができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係るユニットブレーキについて説明する。図５は、第２実施形態に係るユニットブレーキ１００を車両に取り付けたときに、車輪２０１の車軸方向から見た部分断面図である。図６は、図５におけるＳ１−Ｓ１部分断面矢視図である。また、図７は、図６におけるＳ３−Ｓ３部分断面矢視図である。また、図８は、図５におけるＳ２−Ｓ２部分断面矢視図である。尚、第２実施形態に係るユニットブレーキは、第１実施形態で説明したブレーキシリンダ装置１の主要部を備えたブレーキシリンダ装置１’を備えて構成されており、図５〜図８において第１実施形態で説明した部材と同一部材には、同一符号を付し説明は省略する。
【００５６】
図５に示すように、ユニットブレーキ１００は、車両の車輪２０１の踏面２０１ａに制輪子２０２の制動面２０２ａを当接させることにより摩擦により当該車輪２０１の回転を制動するユニットブレーキである。
【００５７】
ユニットブレーキ１００は、ブレーキの駆動機構の一部を覆うように箱状に形成されたブレーキ本体７０と、当該ブレーキ本体７０の内部から、車輪側に向かって突出する押棒７１を備えている。ブレーキ本体７０には、車輪側上方に向かって延びる支持腕７２が固定されており、当該支持腕７２の端部には、ピン７２ａを介して吊り具７３が揺動可能に支持されている。
【００５８】
制輪子２０２は、当該吊り具７３の下方端部、及び、押棒７１の先端に対してピン７１ａを介して回転可能に支持されている。
【００５９】
図６に車軸と平行な断面で切断した部分断面図（Ｓ１−Ｓ１部分断面矢視図）を示すように、ユニットブレーキ１００において、ブレーキシリンダ装置１’は、第１ピストン６４の移動方向（図５〜８中、矢印（Ａ）で示すブレーキ方向Ａ、及び、矢印（Ｂ）で示す反ブレーキ方向Ｂ）が車軸と平行となるように配置されている。
【００６０】
ブレーキシリンダ装置１’における常用ブレーキ手段６０は、ロッド６１と、第１圧力室６２と、第１バネ６３と、第１ピストン６４とを備えて構成されている。ロッド６１のブレーキ方向Ａにおける端部は、シリンダ本体１３内に配設される第１ピストン６４に固定されている。第１ピストン６４には、ブレーキ方向Ａに向かって先細形状となるように突出する楔体６５が固定されている。尚、楔体６５は、押棒７１を挟んで略対称に一対形成されている。
【００６１】
また、ブレーキ本体７０の内部において、車輪２０１に対して進出方向Ｘ（図５、図６、図７中矢印（Ｘ）で示す方向）、又は、その逆方向である退避方向Ｙ（図５、図６、図７中矢印（Ｙ）で示す方向）に進退可能に構成された調整体８０が設けられている。当該調整体８０は、進退方向と平行に延びる筒状のスリーブ部８１と、当該スリーブ部８１の両側面から当該スリーブ部８１の軸方向に対して垂直に延びる第１支持軸８２（支持軸）と、当該第１支持軸８２に嵌め込まれた矩形状の滑り板８３と、を有して構成される。また、第１支持軸８２には、第１ローラ８４（ローラ）が回転自在に設置されている。
【００６２】
ブレーキ本体７０には、ブレーキ方向Ａに直交するように進退方向に延びるガイド面７５ａを有するとともにブレーキ本体７０の内面から部分的に突出するように形成されたガイド部７５が形成されている。
【００６３】
調整体８０は、第１支持軸８２がブレーキ方向Ａに対して垂直になるようにブレーキ本体７０に対して取り付けられ、滑り板８３のブレーキ方向Ａ側の端面８３ａがガイド部７５のガイド面７５ａに当接して摺動できるように配置されている（図８参照）。
【００６４】
図７に示すように、調整体８０におけるスリーブ部８１の内側には、鞘棒８５が設置されている。当該鞘棒８５は、スリーブ内周面８１ａに対して、鞘棒８５の外周側に設置された球面状部材８６ａとスリーブ内周面８１ａに対して設置された軸受部８６ｂとからなる球面軸受８６を介して支持されており、進退方向におけるスリーブ部８１に対する相対移動が拘束されている。これにより、調整体８０の進退移動に伴って当該鞘棒８５が進退移動できるように構成される。
【００６５】
鞘棒８５は、直線状に延びる円筒状部材であり、内周面における長手方向略全域に亘って雌ねじが螺刻されている。尚、当該鞘棒８５は、球面軸受８６を介してスリーブ部８１に支持されているため、スリーブ部８１の円筒中心軸Ｃ１（図７中、一点鎖線で示す）に対して所定の角度内の揺動が可能であるとともに、当該円筒中心軸周りに回転可能となっている。
【００６６】
押棒７１は、制輪子２０２が取り付けられた一端とは逆側の端部近傍の外周面に鞘棒８５の雌ねじに螺合する雄ねじが螺刻されている。尚、当該雄ねじが螺刻されている部分の長さは、鞘棒８５の長さと略同程度の長さとなるように形成されている。そして、押棒７１は、雄ねじが形成された端部を鞘棒８５に螺入した状態で設置されている。これにより、鞘棒８５の進退移動に伴って、押棒７１が進退移動可能であり、先端に設置された制輪子２０２を、車輪２０１の踏面２０１ａに押し当てたり、踏面２０１ａから離すように移動させたりすることが可能である。
【００６７】
また、ブレーキ本体７０には、車輪側と逆側の端部近傍において、調整体８０の進退方向及びブレーキ方向Ａに対して垂直に延びる第２支持軸７６が設けられている。当該第２支持軸７６には、第２ローラ７７が回転可能に支持されている。
【００６８】
尚、第１ローラ８４及び滑り板８３は、調整体８０に対してスリーブ部８１を挟んで対称に一対設置されており、また、当該一対の第１ローラ８４・８４に対向するように、第２ローラ７７が第２支持軸７６に対して一対設置されている。また、一対の滑り板８３・８３の位置に対応して、ガイド部７５がブレーキ本体７０に一対形成されている。
【００６９】
ブレーキシリンダ装置１’のロッド先端側に設置された楔体６５は、第１ローラ８４と第２ローラ７７との間に端部が挿入されるように、第１ピストン６４を介してロッド６１に固定されている。そして、楔体６５は、第２ローラ７７に当接するとともに第１ピストン６４の移動方向と平行に延びる反作用面６５ｂと、第１ピストン６４とは逆側の端部に向かうほど、当該反作用面６５ｂに近づくように傾斜するとともに第１ローラ８４に当接する傾斜作用面６５ａとを有している。即ち、当該傾斜作用面６５ａは、ブレーキ方向Ａに向かって、前記調整体８０の退避方向に傾くように傾斜する作用面である。
【００７０】
次に、ブレーキユニットの動作について説明する。
まず、ブレーキをかける場合においては、図示しないコントローラからの指令に基づいて第１ポート４３を介して第１圧力室６２に圧縮空気が供給され、第１ピストン６４がブレーキ方向Ａに移動する（図６参照）。このとき、当該第１ピストン６４の移動に伴って、楔体６５がブレーキ方向Ａに移動することになる。
【００７１】
楔体６５がブレーキ方向Ａに移動すると、反作用面６５ｂは、第２ローラ７７に当接しつつブレーキ方向Ａに移動し、反作用面６５ｂに対して傾斜している傾斜作用面６５ａは、調整体８０に設置された第１ローラ８４を付勢しながらブレーキ方向Ａに移動する。このとき第１ローラ８４には、傾斜作用面６５ａから少なくとも進出方向Ｘの成分を有する付勢力が作用することになる。調整体８０は、ブレーキ方向Ａへの動きをガイド面７５ａにより規制されているため、調整体８０は、当該ガイド面７５ａに対して滑り板８３を当接させながら、バネ８８の付勢力に抗して進出方向Ｘへ移動することになる。これに伴い、スリーブ部８１に対して球面軸受８６及び鞘棒８５を介して連結された押棒７１（図７参照）も進出方向Ｘに移動する。これにより、押棒７１に取り付けられた制輪子２０２が車輪２０１に押し付けられ、車輪２０１の回転が制動される。
【００７２】
一方、ブレーキを弛める場合には、図示しないコントローラからの指令に基づいて第１ポート４３を介して第１圧力室６２から圧縮空気が排出され、第１ピストン６４が反ブレーキ方向Ｂに移動する。このとき、当該第１ピストン６４の移動に伴って、楔体６５が反ブレーキ方向Ｂに移動することになる。
【００７３】
調整体８０がバネ８８の付勢力によって退避方向Ｙに押されているため、楔体６５が反ブレーキ方向Ｂに移動すると、傾斜作用面６５ａに当接している第１ローラ８４は退避方向Ｙに移動する。この調整体８０の退避方向Ｙへの移動に伴い、押棒７１も退避方向Ｙへと移動する。これにより、押棒７１に取り付けられた制輪子２０２も退避方向Ｙに移動して車輪２０１から離反し、車輪２０１の制動が解除される。
【００７４】
尚、制輪子２０２は、吊り具７３に連結されているため（図５参照）、吊り具７３の基端を中心とする円弧状に移動することになるが、押棒７１は、調整体８０に対して球面軸受８６を介して連結されているので（図７参照）、当該押棒７１先端の円弧状の動きが許容される。
【００７５】
このように、第２実施形態に係るユニットブレーキ１００は、車両の車輪２０１に制輪子２０２を当接させることにより当該車輪２０１の回転を制動するものである。
そして、第１ピストン６４が移動する方向であるブレーキ方向Ａと前記車輪２０１の車軸方向とが平行になるように配置された、ブレーキシリンダ装置１’と、ブレーキ本体７０の内部において前記ブレーキ方向Ａと垂直な方向（進出方向Ｘ又は退避方向Ｙ）に進退自在に設けられ、当該進退方向（進出方向Ｘ又は退避方向Ｙ）及び前記ブレーキ方向Ａに対して垂直に延びる第１支持軸８２を有する調整体８０と、前記第１支持軸８２に回転自在に設けられた第１ローラ８４と、前記調整体８０に取り付けられ、当該調整体８０の進出方向Ｘにおいて前記ブレーキ本体７０から延出する端部に前記制輪子２０２が連結された押棒７１と、前記ロッド６１に固着された楔体６５と、を備えている。
前記楔体６５は、前記ブレーキ方向Ａに移動したときに前記第１ローラ８４を前記進出方向Ｘに向かって付勢可能な、当該ブレーキ方向Ａに対して傾斜した傾斜作用面６５ａを有する。
【００７６】
この構成によると、第１ピストン６４がブレーキ方向Ａに移動することにより、前記ロッド６１に固着された楔体６５も同じ方向に移動することになる。このとき、楔体６５の傾斜作用面６５ａは第１ローラ８４に当接し、当該第１ローラ８４を進出方向に付勢する。これにより、第１ローラ８４が設置された調整体８０は、当該第１ローラ８４と共に進出方向に移動するため、当該調整体８０に取り付けられた押棒７１も進出方向に移動する。そして、押棒７１の先端に取り付けられた制輪子２０２が車輪２０１に当接して摩擦により当該車輪２０１の回転が制動される。
【００７７】
ブレーキシリンダ装置１’は、第１ピストン６４の移動方向と車輪２０１の車軸とが平行になるように配置されているため、当該車軸の軸方向におけるスペースを有効に活用できるとともに、車両の高さ方向においてユニットブレーキ１００の設置に要するスペースを小さくすることが可能である。
【００７８】
また、楔体６５の傾斜作用面６５ａにより第１ローラ８４を付勢する構成であるため、第１ピストン６４の移動方向に対する傾斜作用面６５ａの傾きを調整することで、制輪子２０２を車輪２０１に押し付ける力を調整することができる。例えば、当該傾きを４５°よりも小さくした場合は、第１ピストン６４のストロークに比べ調整体８０のストロークが小さくなるため、ブレーキシリンダ装置１’の付勢力を増力して制輪子２０２を車輪２０１に押し付ける力に変換することができる。
【００７９】
また、押棒７１が調整体８０に対して球面軸受８６を介して揺動可能に支持されているため、押棒７１の先端に設置された制輪子２０２の、調整体８０の進退方向以外への動きが許容される。これより、制輪子２０２の動きの自由度を増すことができ、ブレーキ時において制輪子２０２と車輪２０１とがより安定して接触するように構成することが可能となる。
【００８０】
次に、ユニットブレーキ１００に設けられた制輪子の位置調整機構について説明する。
【００８１】
図７に示すように、鞘棒８５における退避方向Ｙ側の端部には、当該鞘棒８５を押棒７１に対して相対回転させるための調整ナット９０（回転手段）が設けられている。図９に、図７に示す調整ナット９０の近傍部のＳ４−Ｓ４断面図を示す。
【００８２】
調整ナット９０は、鞘棒８５の端部において径方向に貫通する貫通穴に挿入されたピン９１と、当該ピン９１と鞘棒８５の中心軸周りの回転方向において係合可能な係合部材９２と、当該係合部材９２の径方向に貫通するピン９３と、一端が開口して係合部材９２を覆うように配置されるとともにピン９３の両端が周壁に貫設されたナット部９４と、当該ナット部９４と係合部材９２との間に設置されるバネ９５と、により構成される。
【００８３】
ナット部９４は、ブレーキ本体７０における押棒７１の退避方向Ｙ側端部が対面する壁面に形成された開口部７０ａを覆うように、回転可能に当該ブレーキ本体７０に設置されている。当該ナット部９４を回転させることで、ピン９３を介して係合部材９２を回転させることが可能である。
【００８４】
また、係合部材９２におけるピン９３が貫通する貫通穴は、進退方向に延びる長孔として形成されている。したがって、係合部材９２は、ナット部９４に固定されるピン９３に対して、相対的に進退方向に移動可能である。また、係合部材９２は、押棒７１に対向する端部において、径方向に延びるとともにピン９１と係合可能な幅及び深さの係合溝９２ａが形成されている（図９参照）。
【００８５】
上記調整ナット９０の構成により、鞘棒８５が退避方向Ｙに引き込まれたときに、当該鞘棒８５の後端に設置されたピン９１の向きと、係合部材９２の係合溝９２ａの向きとが、一致している場合には、係合溝９２ａにピン９１が係合されることになる。一方、ピン９１の向きと係合溝９２ａの向きとが、異なる場合は、ピン９１により係合部材９２の端部が付勢されるため、係合部材９２は、バネ９５の付勢力に反してナット部９４内を退避方向Ｙに移動する。したがって、鞘棒８５が退避方向Ｙに移動する動作が調整ナット９０により妨げられることはない。
【００８６】
ピン９１の向きと係合溝９２ａの向きとが一致せずに、係合部材９２がバネ９５の付勢力に反して退避方向Ｙに移動している場合においても、ナット部９４を外部から回転させることで、係合溝９２ａの向きとピン９１の向きとが一致する位置まで係合部材９２が回転すると、バネ９５の付勢力により、係合部材９２は進出方向Ｘに移動して、ピン９１に係合溝９２ａが係合することになる。
【００８７】
ピン９１と係合部材９２とが係合した状態においては、外部からナット部９４を回転させることにより、ピン９３、係合部材９２、ピン９１、を介して鞘棒８５を回転させることが可能となる。押棒７１の回転を規制した状態で、鞘棒８５を回転させることにより、ねじの作用により押棒７１を鞘棒８５に対して進退移動させて、ブレーキ本体７０からの突出量を調整、即ち、制輪子２０２の位置を調整することが可能となる。
【００８８】
このように、第２実施形態に係るユニットブレーキ１００において、前記押棒７１は、外周面に雄ねじが螺刻されており、当該雄ねじに螺合する雌ねじが内周面に螺刻され、前記押棒７１に螺設された円筒状の鞘棒８５と、前記進退方向において前記鞘棒８５が前記調整体８０に対して相対移動することを拘束しつつ、前記鞘棒８５が前記調整体８０に対して揺動可能、且つ、前記鞘棒８５が前記調整体８０に対して円筒中心軸周りに回転可能となるように、前記鞘棒８５を前記調整体８０に連結して支持する球面軸受８６と、を更に備え、前記調整体８０の退避方向における前記鞘棒８５の端部には、前記ブレーキ本体７０の外部から当該鞘棒８５を回転させるための調整ナット９０が設けられている。
【００８９】
この構成によると、鞘棒８５は、球面軸受８６を介して調整体８０に支持されているため、円筒軸周りに調整体８０に対して相対回転することができる。そして、端部に調整ナット９０が設けられているため、当該調整ナット９０のナット部９４に外部から回転力を加えて鞘棒８５を回転することにより、鞘棒８５内に螺合されている押棒７１を進退移動させることができる。これにより、押棒７１の先端に取り付けられた制輪子２０２と車輪２０１との間の隙間を調整することが容易に可能となる。また、鞘棒８５が球面軸受８６を介して調整体８０に対して揺動可能に支持されているため、押棒７１の先端に設置された制輪子２０２の動きの自由度を増すことが可能となる。
【００９０】
次に、ユニットブレーキ１００に設けられた通気経路について説明する。
【００９１】
図５に示すように、ブレーキ本体７０には、押棒７１の延出位置の下方において、通気孔７０ｂが形成されている。当該通気孔７０ｂは内周面に雌ねじが螺刻されている。そして、通気孔７０ｂに対して例えばゴム等の弾性部材により形成された筒状部材である通気筒９７が設置されている。通気筒９７は、端部に位置する連結部９８の外周面に、通気孔７０ｂの雌ねじに螺合可能な雄ねじが螺刻されており、当該連結部９８を通気孔７０ｂに螺入することにより通気孔７０ｂに対して連結されている。
【００９２】
図１０に連結部９７ａの拡大断面図を示す。図１０に示すように、通気筒９７の連結部９８の内周面には周方向に連続して延びる溝である凹条部９８ａが形成されており、当該凹条部９８ａに円板状のフィルタ９９が嵌設されている。
【００９３】
尚、当該内周面に凹条部９８ａを形成せずに、通気筒９７を内周側から部分的に弾性変形させてフィルタ９９を圧入することにより、当該弾性変形した通気筒９７の弾性回復力により当該フィルタ９９を径方向から挟みこんで通気筒９７に対して固定する構成であってもよい。
【００９４】
図１１にフィルタ９９の平面図を、また、図１２に、図１１におけるＳ５−Ｓ５断面図を示すように、フィルタ９９は、塵等の通過を阻止可能な網部９９ａと、当該網部９９ａの周囲を囲むリング部９９ｂと、からなる。当該リング部９９ｂは、通気筒９７よりも剛性が高い材料、例えば鋼等の金属で形成されており、フィルタ９９の径方向の剛性を高くすることができる。
【００９５】
また、通気筒９７は、通気孔７０ｂとの連結部分から車輪２０１側に延出した後、下方に向かって９０度屈曲して形成されている。これにより、外部から通気筒９７内を通って、ブレーキ本体７０内部に水等が侵入することを抑制することが可能となる。
【００９６】
このように、第２実施形態に係るユニットブレーキ１００は、前記ブレーキ本体７０の内部と外部とを連通するとともに、内周面に雌ねじが螺刻された通気孔７０ｂと、筒状の弾性部材により形成され、前記通気孔７０ｂの雌ねじに螺合する雄ねじが螺刻された連結部９８を端部に有する通気筒９７と、前記連結部９８の内側に嵌設され、当該連結部９８よりも剛性の高い材料で形成されたフィルタ９９と、を更に備えることである。
【００９７】
この構成によると、連結部９８が弾性部材により形成されているため、連結部９８の内周面に対してフィルタ９９を嵌め込んで固定することが容易に可能となる。これより、フィルタ９９を取り付けるための専用部材が不要となる。
【００９８】
また、連結部９８の外径を通気孔７０ｂよりも大きくなるように形成すれば、当該連結部９８を通気孔７０ｂに螺入したときに、連結部９８を縮径させるように弾性変形させることができる。このとき、フィルタ９９は、縮径する方向に通気孔７０ｂから力を受ける連結部９８によって径方向に挟みこまれた状態で保持されるため、連結部９８との結合状態をより強固にすることが可能となる。
【００９９】
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。
【０１００】
また、本発明の他の観点のブレーキシリンダ装置として、次のようなブレーキシリンダ装置の発明を実施することができる。
【０１０１】
本発明の他の観点に係るブレーキシリンダ装置は、ロッドが突出するとともに第１圧力室と第１バネとが対向して作用する第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で前記第１バネの付勢力に抗して前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられて前記ロッドが貫通するとともに第２圧力室と第２バネとが対向して作用する第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バネブレーキ手段と、を備え、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置に関する。
そして、本発明の他の観点に係るブレーキシリンダ装置は、前記第２ピストンにおける前記第２バネに対向する側には、前記第２ピストンを貫通する前記ロッドにおいて前記第２ピストンに対して前記第２バネ側に配置される端部を囲んで覆うように形成されるカバー部が設けられ、前記カバー部は、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段を内包するシリンダ本体における前記第２バネが配置されている側の端部を貫通して前記シリンダ本体の外部へと突出するように配設されていることを特徴とする。
【０１０２】
なお、上記の他の観点に係るブレーキシリンダ装置は、例えば、本実施形態において説明したブレーキシリンダ装置１として実施することができる。即ち、ブレーキシリンダ装置１における常用ブレーキ手段１１、バネブレーキ手段１２、シリンダ本体１３、カバー部３１等を備えたブレーキシリンダ装置として実施することができる。この場合、バネブレーキ手段１２が作動していない図１に示す状態では、第２ピストン２７が第２圧力室２５（及び第３圧力室２８）の作用により反ブレーキ方向に付勢されているため、カバー部３１のシリンダ本体１３の外部への突出量は図中にて両端矢印で示す突出量Ｘ１となる。一方、バネブレーキ手段１２が作動している図３に示す状態では、第２ピストン２７が第２バネ２６の作用によりブレーキ方向に付勢されているため、カバー部３１のシリンダ本体１３の外部への突出量は図中にて両端矢印で示す突出量Ｘ２となり、バネブレーキ手段１２の非作動時の突出量Ｘ１よりも小さくなる（即ち、Ｘ２＜Ｘ１の関係が成立する）。従って、係る発明によると、カバー部３１のシリンダ本体１３からの突出量を確認するだけで、バネブレーキ手段１２の作動状況をシリンダ本体１３の外部から容易に視認することができることになる。なお、カバー部３１のシリンダ本体１３からの突出量の確認をさらに容易にするために、例えば、カバー部３１の塗装色とシリンダ本体１３の塗装色とを区別がつき易い色の組み合わせとしたり、カバー部３１のみに蛍光塗料を塗装する等してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。
【図２】図１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３】図１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１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】第２実施形態に係るユニットブレーキの部分断面図である。
【図６】図５に示すユニットブレーキのＳ１−Ｓ１部分断面矢視図である。
【図７】図６に示すユニットブレーキのＳ３−Ｓ３部分断面矢視図である。
【図８】図５に示すユニットブレーキのＳ２−Ｓ２部分断面矢視図である。
【図９】図８に示す調整ナットの近傍部のＳ４−Ｓ４断面図である。
【図１０】図５に示す通気筒の連結部の拡大断面図である。
【図１１】通気筒フィルタの平面図である。
【図１２】図１１におけるフィルタのＳ５−Ｓ５断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１’        ブレーキシリンダ装置
１１      常用ブレーキ手段
１２      バネブレーキ手段
１３      シリンダ本体
１４      クラッチ機構
２１      ロッド
２２      第１圧力室
２３      第１バネ
２４      第１ピストン
２５      第２圧力室
２６      第２バネ
２７      第２ピストン
２８      第３圧力室
６５      楔体
６５ａ    傾斜作用面
７０      ブレーキ本体
７０ｂ    通気孔
７１      押棒
８０      調整体
８２      第１支持軸（支持軸）
８４      第１ローラ（ローラ）
８５      鞘棒
８６      球面軸受
９０      調整ナット（回転手段）
９７      通気筒
９８      連結部
９９      フィルタ
１００  ユニットブレーキ
２０１  車輪
２０２  制輪子
【図１】
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【図２】
2008101766.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008101766.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008101766.tif 000010
【図９】
2008101766.tif 000011
【図１０】
2008101766.tif 000012
【図１１】
2008101766.tif 000013
【図１２】
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