(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力に基づいて押し棒を移動させる常用ブレーキ機構部と、ばねの出力に基づいて前記押し棒を移動させる安全ブレーキ機構部とを有する作動装置のばねガイド構造であって、
前記安全ブレーキ機構部の一部材として設けられ、前記押し棒を移動させるためのピストン部と、
前記ピストン部と同軸に配置され、一端が前記ピストン部の軸方向一端部に係止されたばねと、
前記ばねの他端に設けられ、当該他端と共に軸方向に移動可能であり、前記ピストン部と同軸に配置されたとき当該ピストン部との間に隙間を形成して非接触となるばね止め部材と、
前記ピストン部の軸方向他端部に設けられ、前記ばね止め部材との係合によりこれを前記ピストン部と同軸な位置に調心し、かつ、係止するばね止め補助部材と、
前記ばね止め部材を当接させ、前記ばねを圧縮可能とするばね受け部材とを備え、
前記安全ブレーキ機構部が待機状態にあるとき、前記ばね止め補助部材は前記ばね止め部材から離れることを特徴とする作動装置のばねガイド構造。
【請求項２】
前記ばね止め部材はテーパ部を有し、前記ばね止め補助部材が当該テーパ部と係合することにより、前記ばね止め部材は前記ピストン部と同軸な位置になるように調心される請求項１記載の作動装置のばねガイド構造。
【請求項３】
前記ばね受け部材は、前記ばね止め部材を前記ピストン部と同軸な位置になるように案内するテーパ部を有している請求項２記載の作動装置のばねガイド構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両等のブレーキ装置を駆動する作動装置に関し、特に、当該作動装置のばねをガイドする構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許協力条約に基づく国際公開番号ＷＯ９８／４７７５０のパンフレットに掲載された作動装置（電気式ブレーキアクチュエータ）は、モータの回転に基づいて、ブレーキ装置を駆動する押し棒をその軸方向に移動させる常用ブレーキ機構部と、圧縮状態に保持したばねを放勢させることによりピストン部を駆動して上記押し棒を軸方向に移動させる安全ブレーキ機構部とを備えている。この安全ブレーキ機構部におけるばねは、ピストン部に対して偏り無く力を付与すべく、当該ピストン部と同軸に配置する必要がある。図４は、このようなピストン部とばね等との位置関係を示す、作動装置の部分断面図である。
【０００３】
図４の（ａ）において、金属製で円筒状のピストン部１０１は、樹脂製の摺接リング１０２を介して、固定部であるばね受け部材１０３に対して軸方向（図の上下方向）に所定範囲で移動可能である。ピストン部１０１の外周側には、ばね（ばねの端部のみ図示している。）１０４と、これを受ける金属製のリング状のばね止め部材１０５とが装着されており、ピストン部１０１とばね止め部材１０５とは摺動部Ａにおいて互いに摺接する。ピストン部１０１の外周には止め輪１０６が填め込まれており、（ａ）に示す状態で、ばね止め部材１０５は止め輪１０６に当接している。なお、ばね１０４の他端（図示せず。）はピストン部１０１によって受け止められている。従って、ピストン部１０１が図の下方向に移動すると、これに伴ってばね止め部材１０５及びばね１０４が同方向へ移動する。このとき摺動部Ａにおいて摺動は生じない。逆に、ピストン部１０１が図の上方向に移動すると、ばね止め部材１０５は既にばね受け部材１０３に当接しているため動かず、（ｂ）に示すように、ピストン部１０１のみが少し上方へ移動する。このとき、ピストン部１０１は、ばね止め部材１０５に対して、摺動部Ａにおいて摺動する。
【０００４】
上記作動装置において、安全ブレーキ機構部の動作時には、ピストン部１０１が、（ｂ）の状態から（ａ）の状態を経て、さらに下方向へ一気に移動して、ばね止め部材１０５は、ばね受け部材１０３から離れる。一方、安全ブレーキ機構部の動作状態からの復帰時には、ピストン部１０１が押し戻されて（ａ）の状態となり、ここからさらにばね１０４に抗してピストン部１０１が押し込まれ、（ｂ）に示す状態となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の作動装置では、通常、常用ブレーキ機構部がブレーキ動作を行い、安全ブレーキ機構部は待機状態にある。この場合、ピストン部１０１とばね止め部材１０５との位置関係は、図４の（ｂ）に示すとおりである。しかしながら、待機状態の安全ブレーキ機構部が完全に静止しているかというと、そうではなく、常用ブレーキ機構部の動作によって、振幅が数ミリメートルで周波数が数ヘルツの振動がピストン部１０１に伝わり、ピストン部１０１は軸方向に小刻みに往復動する。従って、ピストン部１０１とばね止め部材１０５との摺動部Ａにおいて、金属同士の摺接が繰り返され、発熱する。この結果、摺接部Ａにおいて焼付き摩耗が生じて急激に摺動抵抗が増加し、ピストン部１０１の動作不良を引き起こす。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、安全ブレーキ機構部における焼付き摩耗を防止する作動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータの出力に基づいて押し棒を移動させる常用ブレーキ機構部と、ばねの出力に基づいて前記押し棒を移動させる安全ブレーキ機構部とを有する作動装置のばねガイド構造であって、前記安全ブレーキ機構部の一部材として設けられ、前記押し棒を移動させるためのピストン部と、前記ピストン部と同軸に配置され、一端が前記ピストン部の軸方向一端部に係止されたばねと、前記ばねの他端に設けられ、当該他端と共に軸方向に移動可能であり、前記ピストン部と同軸に配置されたとき当該ピストン部との間に隙間を形成して非接触となるばね止め部材と、前記ピストン部の軸方向他端部に設けられ、前記ばね止め部材との係合によりこれを前記ピストン部と同軸な位置に調心し、かつ、係止するばね止め補助部材と、前記ばね止め部材を当接させ、前記ばねを圧縮可能とするばね受け部材とを備え、前記安全ブレーキ機構部が待機状態にあるとき、前記ばね止め補助部材は前記ばね止め部材から離れるように構成されている（請求項１）。
上記のように構成された作動装置のばねガイド構造において、ばねの一端は、ピストン部の軸方向一端部に係止され、他端は、ばね止め部材及びこれに係合するばね止め補助部材により係止される。また、ばね止め部材は、ばね止め補助部材との係合により、ピストン部と同軸な位置へ調心され、ばね止め部材はピストン部と非接触の関係となる。安全ブレーキ機構部が待機状態にあるとき、ばね止め補助部材はばね止め部材から離れる。
【０００８】
また、上記ばねガイド構造において、ばね止め部材はテーパ部を有し、ばね止め補助部材がテーパ部と係合することにより、ばね止め部材はピストン部と同軸な位置になるように調心されるものであってもよい（請求項２）。
この場合、テーパ部とばね止め補助部材との係合により、テーパ部が、ばね止め補助部材に調心されるように移動して、ばね止め部材はピストン部と同軸な位置に調心される。
【０００９】
また、上記ばねガイド構造（請求項２）において、ばね受け部材は、ばね止め部材をピストン部と同軸な位置になるように案内するテーパ部を有しているものであってもよい（請求項３）。
この場合、ばね受け部材のテーパ部が、ばね止め部材をピストン部と同軸な位置に維持する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による作動装置のばねガイド構造を示す断面図である。図において、当該作動装置は、ハウジング本体１ａと、上部カバー１ｂと、上部カバー１ｂに取り付けられた蓋１ｃとによって構成されるハウジング１内（但し、一部突出している。）に、モータを駆動源とする常用ブレーキ機構部２と、ばねの力を駆動源とする安全ブレーキ機構部３と、これら両機構部によって、図の左右方向を軸方向として駆動される押し棒機構部４とを備えている。安全ブレーキ機構部３は、上記モータが使用不可の場合や、停電時等にのみ、非常ブレーキとして作動する。
【００１１】
上記押し棒機構部４において、ガイドチューブ４０１は、ハウジング１により軸方向に摺動可能に保持されている。このガイドチューブ４０１に内挿された押し棒４０２は、左端部以外が円筒状であり、ガイドチューブ４０１に対して軸方向に摺動可能である。この押し棒４０２にはボールねじが内蔵されており、当該ボールねじを構成するねじ４０３が、軸周りに回転自在に保持されている。ガイドチューブ４０１の両側面には一対の押し棒ローラ４０４が回転自在に取り付けられている。この押し棒ローラ４０４がねじ４０３の軸方向に移動すると、それに伴ってガイドチューブ４０１が移動する。また、一対のハウジングローラ４０５はハウジング１に取り付けられており、図示の位置で回転自在である。ガイドチューブ４０１の外周には図示しないリターンスプリングが装着されており、ガイドチューブ４０１が図の左方へ移動すると、リターンスプリングが蓄勢され、ガイドチューブ４０１は戻り方向（右方）に付勢される。
一方、常用ブレーキ機構部２には、モータ２００が設けられている。モータ２００の回転出力により、図示しない動力伝達機構を介して、ねじ４０３が回転する。
【００１２】
また、上記安全ブレーキ機構部３においては、上部カバー１ｂの内周側に円筒状の案内スリーブ３０１が設けられている。円筒状部３０２ａと鍔状部３０２ｂとを備えた金属製のばね受け部材３０２は、案内スリーブ３０１に外嵌され、かつ、上部カバー１ｂに係合している。金属製の楔ピストン３０３は、ばね受け部材３０２に外挿される円筒状のピストン部３０３ａと、略円盤状のばね支持部３０３ｂと、紙面に垂直な方向に互いに離隔して一対設けられた楔部３０３ｃとを備えている。大小２個のばね３０４，３０５の各下端は、楔ピストン３０３のばね支持部３０３ｂに係止されている。ばね３０４の上端は、ばね受け部３０２の鍔状部３０２ｂに係止されている。また、ばね３０５の上端は、リング状のばね止め部材３０６に固着されており、ばね３０５を圧縮した状態（図示の状態）では、ばね止め部材３０６が鍔状部３０２ｂに当接している。
【００１３】
上記楔ピストン３０３のばね支持部３０３ｂにおける中央に形成された雌ねじには、ねじ軸３０７が螺合して、両者はボールねじのような関係を構成している。ねじ軸３０７の上端側には、円筒形のピンサポート３０８が取り付けられている。ばね受け部材３０２に取り付けられた円筒部材３０９は、ピンサポート３０８と同一の外径を有する。ピンサポート３０８と円筒部材３０９との間には、スラストベアリング３１０が装着されている。係止スリーブ３１１は、案内スリーブ３０１に対して径方向に隙間を保って内挿されている。係止ばね３１２は、ピンサポート３０８及び円筒部材３０９の外周に巻装され、その一端が係止スリーブ３１１に係止されている。案内スリーブ３０１の内周側に取り付けられた支持リング３１３の下端面には、電磁石３１４が取り付けられており、この電磁石３１４は、係止スリーブ３１１の上端部３１１ａを電磁吸着することが可能である。
【００１４】
上記楔ピストン３０３は、ねじ軸３０７が軸周りに回転することにより軸方向に移動可能である。楔ピストン３０３のピストン部３０３ａの内周には、摺接リング３１５が装着されており、これがばね受け部材３０２の円筒状部３０２ａと摺接する。また、ばね支持部３０３ｂの外周にも、摺接リング３１６が装着されており、これがハウジング１の内壁に摺接する。摺接リング３１５，３１６は、耐熱性及び耐摩耗性に富み、比較的摩擦係数の小さい樹脂からなる。
【００１５】
図２の（ａ）は、図１に示すピストン部３０３ａの先端近傍の拡大断面図である。（ａ）において、ピストン部３０３ａの先端近傍における外周上には、リング状のばね止め補助部材３１７が取り付けられている。ばね止め補助部材３１７は、内周面に段部３１７ａができるように、上部側内周が、下部側内周より大きく形成されている。一方、ピストン部３０３ａの外周面には周溝３０３ｄが形成されており、ここに、止め輪３１８が装着される。
【００１６】
一方、前述のばね止め部材３０６は、ばね３０５の端部と固着されている。ばね止め部材３０６は、筒状部３０６ａと環状部３０６ｂとを備えた全体としてリング状の形状であり、筒状部３０６ａの内面側と環状部３０６ｂの内面側との間の隅部分の全周に、テーパ部３０６ｃが形成されている。このテーパ部３０６ｃは、円錐面の一部のような形状であり、その仮想円錐の中心線は、ばね止め部材３０６の中心軸と一致する。
【００１７】
また、図２におけるテーパ部３０６ｃと環状部３０６ｂ内面との紙面上の交点Ｐが周方向に描く円の直径は、ばね止め補助部材３１７の外径と一致している。また、ばね止め部材３０６の環状部３０６ｂの内径は、ピストン部３０３ａの外径より大きく形成されている。従って、ばね止め部材３０６がピストン部３０３ａと同軸に配置されると、両者間には隙間Ｇができる。
【００１８】
また、ばね止め部材３０６の筒状部３０６ａの上端面は、テーパ部３０６ｄとなっている。このテーパ部３０６ｄも、円錐面の一部のような形状であり、その仮想円錐の中心線は、ばね止め部材３０６の中心軸と一致する。一方、このテーパ部３０６ｄが当接するばね受け部材３０２にもテーパ部３０２ｃが形成されている。このテーパ部３０２ｃは、上記テーパ部３０６ｄより幅広に形成されている。このテーパ部３０２ｃも、円錐面の一部のような形状であり、その仮想円錐の中心線は、ばね受け部材３０２の中心軸及びピストン部３０３ａの中心軸と一致する。
【００１９】
上記のようにばね止め補助部材３１７を取り付けるには、（ｂ）に示すように、ばね３０５を圧縮してばね止め部材３０６を押し込み、ばね止め補助部材３１７をピストン部３０３ａに外嵌して所定位置より奥へ押し込む。この状態で、周溝３０３ｄに止め輪３１８を装着し、その後ばね３０５を自由にする。これにより、ばね３０５に付勢されたばね止め部材３０６がばね止め補助部材３１７に当接して、ばね止め補助部材３１７が押され、止め輪３１８と段部３１７ａとが係合する（（ｃ）参照）。従って、ばね止め補助部材３１７はそれ以上移動せず、ばね止め部材３０６は、ばね止め補助部材３１７によって係止される。また、（ｂ）から（ｃ）への変化において、ばね止め部材３０６のテーパ部３０６ｃがばね止め補助部材３１７に当接すると、ばね止め部材３０６は、ばね止め補助部材３１７に案内（調心）され、ばね止め補助部材３１７及びピストン部３０３ａと同軸に配置される。従って、ばね止め部材３０６とピストン部３０３ａとの間には、全周に一定の隙間Ｇが確保される。
【００２０】
また、上記のようにしてピストン部３０３ａと同軸に配置されたばね止め部材３０６のテーパ部３０６ｄが、ばね受け部材３０２のテーパ部３０２ｃと当接することにより（図３の（ａ）参照）、ばね止め部材３０６は同軸位置で、ばね受け部材３０２により安定保持される。また、この状態から、ばね受け部材３０２に受けとめられたばね３０５が圧縮可能となる。その後、さらにピストン部３０３ａがばね３０５に抗して押し進むと、図２の（ａ）に示す状態となり、ばね止め補助部材３１７はばね止め部材３０６から離れる。この状態においても、ばね止め部材３０６とピストン部３０３ａとの間には、全周に一定の隙間Ｇが確保されている。こうして、ばね止め部材３０６はピストン部３０３ａに対して同軸、かつ、非接触に配置される。
【００２１】
上記のように構成された作動装置の動作について説明する。
まず、常用ブレーキ動作について説明する。図１に示す状態（ブレーキ解除状態）からモータ２００が所定方向に回転すると、ねじ４０３が回転し、押し棒４０２が図の左方向へ前進する。押し棒４０２の前進により、図示しないブレーキ装置が作動する。モータ２００が逆方向に回転すると、押し棒４０２が後退して、ブレーキが解除される。
【００２２】
次に、安全ブレーキ動作について説明する。図１に示す状態において、ばね３０４，３０５は蓄勢されている。従って、楔ピストン３０３のばね支持部３０３ｂは下方に付勢されており、これにより、ねじ軸３０７は、楔ピストン３０３の下方移動に対応した回転方向に付勢されている。従って、ピンサポート３０８及び係止ばね３１２を介して、係止スリーブ３１１も所定の回転方向に付勢されている。しかしながら、通常は、係止スリーブ３１１の上端部３１１ａが電磁石３１４に電磁吸着されている。従って、係止スリーブ３１１は回転できない。
【００２３】
上記の状態から、安全ブレーキ指令に基づいて電磁石３１４が消磁されると、係止スリーブ３１１が釈放され、回転し始める。これに追随して、ピンサポート３０８及びねじ軸３０７も回転し、楔ピストン３０３は下降する。下降する楔ピストン３０３の楔部３０３ｃが、押し棒ローラ４０４とハウジングローラ４０５との間に入り込むことにより、可動側の押し棒ローラ４０４が左方へ移動する。これに伴って、ガイドチューブ４０１が押し棒４０２と共に左方へ前進する。こうして、前進する押し棒４０２により、図示しないブレーキ装置が作動する。
【００２４】
なお、楔ピストン３０３の下降により、ばね止め補助部材３１７がピストン部３０３ａと共に移動する。これにより、ばね止め部材３０６は、図２の（ａ）に示す状態から、図３の（ａ）に示す状態を経て、図３の（ｂ）に示す状態になり、さらにピストン部３０３ａと共に移動する。図２の（ａ）から図３の（ａ）への変化において、もし、図２の（ａ）におけるばね止め部材３０６が、ばね止め補助部材３１７及びピストン部３０３ａに対して同軸位置になかったとしても、テーパ部３０６ｃがばね止め補助部材３１７に当たって案内（調心）されることにより、図３の（ａ）に示す状態に達したときは、必ず、ばね止め部材３０６がばね止め補助部材３１７及びピストン部３０３ａに対して同軸になっている。また、前述のように、交点Ｐ（図２の（ａ）参照）の描く円の直径が、ばね止め補助部材３１７の外径と等しいので、案内された後のばね止め部材３０６は、径方向に位置ずれを生じない。
【００２５】
一旦動作した安全ブレーキ機構部３を復帰させるには、モータ２００が稼働可能となってから、所定方向に回転させ、ねじ４０３を制動方向に回転させる。このとき押し棒４０２は既に所定のストローク分前進してブレーキをかけた状態であるため、さらに前進することはできない。従って、ねじ４０３の回転力は、ねじ４０３自身を後退させる力に変換され、ガイドチューブ４０１及び押し棒ローラ４０４に後退方向への力が付与される。押し棒ローラ４０４に後退方向への力が付与されると、楔ピストン３０３には上昇方向への力が付与される。その結果、楔ピストン３０３は、ねじ軸３０７を回転させながら上昇し、再びばね３０４，３０５を圧縮して図１に示す位置に復帰する。
楔ピストン３０３の上昇により、ピストン部３０３ａ、ばね止め補助部材３１７及びばね止め部材３０６は、図３の（ｂ）に示す状態から（ａ）に示す状態を経て、図２の（ａ）に示す状態に戻る。このとき、ばね止め部材３０６は、予めばね止め補助部材３１７及びピストン部３０３ａと同軸位置に維持されているので、ピストン部３０３ａとばね止め部材３０６との隙間Ｇが確保される。また、ばね止め補助部材３１７がばね止め部材３０６から離れても、ばね受け部材３０２のテーパ部３０２ｃと、ばね止め部材３０６のテーパ部３０６ｄとの当接により、ばね止め部材３０６の上記同軸位置は安定して維持される。
【００２６】
一方、安全ブレーキ機構部３が図１に示す待機状態にあるとき、常用ブレーキ機構部２が動作すると、動作に伴う振動が楔ピストン３０３にも伝達される。このとき、楔ピストン３０３は、軸方向に小刻みに振動する。しかしながら、図２の（ａ）に示すように、ピストン部３０３ａとばね止め部材３０６との間には隙間Ｇがあり、両者は接触していないので、摺接による発熱の心配がない。また、摺接リング３１５，３１６の存在により、楔ピストン３０３とハウジング１との間、及び、楔ピストン３０３とばね受け部材３０２との間での金属同士の摺接は発生しない。従って、焼付き摩耗は発生しない。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の作動装置のばねガイド構造によれば、ばね止め補助部材との係合によりばね止め部材をピストン部と同軸な位置に調心するので、ばね止め部材はピストン部と非接触の関係となる。また、安全ブレーキ機構部が待機状態にあるとき、ばね止め補助部材はばね止め部材から離れる。従って、ピストン部が軸方向に振動してもばね止め部材との間に摩擦を生じることはなく、焼き付き摩耗は発生しない。
【００２８】
請求項２の作動装置のばねガイド構造によれば、簡易な構造で、ばね止め部材を調心することができる。
【００２９】
請求項３の作動装置のばねガイド構造によれば、ばね受け部材のテーパ部により、ばね止め部材をピストン部と同軸な位置に確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による作動装置のばねガイド構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、上記ばねガイド構造におけるピストン部の先端近傍を拡大して示す断面図であり、（ｂ），（ｃ）は、ばね止め補助部材等の取付過程を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、上記ばねガイド構造におけるばね止め部材がばね受け部材から離れる直前、又は、ばね止め部材がばね受け部材に当接したときの状態を示す断面図であり、（ｂ）は、同ばね止め部材がばね受け部材から離れた状態を示す断面図である。
【図４】従来の作動装置のばねガイド構造を示す部分断面図である。
【符号の説明】
２    常用ブレーキ機構部
３    安全ブレーキ機構部
３０２    ばね受け部材
３０２ｃ  テーパ部
３０３ａ  ピストン部
３０５    ばね
３０６    ばね止め部材
３０６ｃ  テーパ部
３０６ｄ  テーパ部
３１７    ばね止め補助部材
４０２    押し棒
【図１】
0003904396.tif 000002
【図２】
0003904396.tif 000003
【図３】
0003904396.tif 000004
【図４】
0003904396.tif 000005