(57)【要約】【課題】制動能力に優れてコンパクトな構成を実現でき、制動動作及び制動解除動作に伴い、機械効率等の影響で発生するヒステリシスも抑制できる空圧キャリパ装置を提供する。【解決手段】ディスク１００を挟むように押圧するブレーキパッド１８がキャリパレバー１２の一端側に取り付けられる。ロッド部材１４がキャリパレバー１２に連結される。伝動部材１５は、ロッド部材１４に対向し、アクチュエータ１３の作動に応じて揺動する。転動部材１６は、ロッド部材１４及び伝動部材１５に接して転動自在にこれらの間に配置される。付勢機構１７は、ロッド部材１４を伝動部材１５に向かって付勢する。ロッド部材１４及び伝動部材１５には、対向する面において開口して転動部材１６が配置される溝３４、３５が設けられ、溝３４、３５は転動部材１６が転動しながら相対移動する転動部材移動方向において深さが変化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用のディスクブレーキ装置として用いられて空圧式のアクチュエータにより作動する空圧キャリパ装置であって、
鉄道車両の台車に取り付けられる支持部材に対して揺動自在に支持されるとともに、ディスクを挟むように押圧するブレーキパッドがそれぞれ一端側に取り付けられる一対のキャリパレバーと、
一対の前記キャリパレバーの少なくともいずれかに連結されるロッド部材と、
前記ロッド部材に対向するように設けられ、前記アクチュエータの作動に応じて移動又は揺動する伝動部材と、
前記ロッド部材及び前記伝動部材に接するとともに転動自在にこれらの間に配置される転動部材と、
前記ロッド部材を前記伝動部材に向かって付勢する付勢機構と、
を備え、
前記ロッド部材及び前記伝動部材の少なくともいずれか一方には、他方に対向する面において開口するとともに前記転動部材が配置される溝が設けられ、当該溝は前記転動部材が転動しながら相対移動する転動部材移動方向において深さが変化することを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記ロッド部材は２つ設けられて一対の前記キャリパレバーのそれぞれに連結され、当該各ロッド部材は前記伝動部材の両側にそれぞれ配置されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記ロッド部材及び前記伝動部材における互いに対向する面のうちの少なくともいずれか一方に設けられた前記溝は、当該対向する面のうちの少なくともいずれか一方において複数設けられ、複数の当該溝のそれぞれに前記転動部材が配置されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記伝動部材は前記アクチュエータの作動に応じて回転方向に揺動し、複数の前記溝は前記転動部材移動方向が前記伝動部材の回転軸心を中心とする円周に沿って延びるようにそれぞれ配置されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記転動部材は球状体であることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記溝は、前記転動部材移動方向における深さが連続的に変化するように形成されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記溝は、前記ロッド部材及び前記伝動部材における互いに対向する面の両方において互いに対向する位置に配置されるようにそれぞれ複数設けられ、
互いに対向する位置に配置される各一対の前記溝は、それぞれの前記転動部材移動方向における深さの変化が互いに逆方向に増減するように形成されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項８】
請求項７に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記伝動部材を貫通するとともに、両端部が２つの前記ロッド部材のそれぞれに対して挿入され、当該両端部のうちの少なくとも一方が前記ロッド部材に対して相対移動自在に配置されるシャフト部材をさらに備え、
前記シャフト部材は、前記伝動部材の回転軸心上に配置されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項９】
請求項４に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記溝は、前記転動部材移動方向が前記伝動部材の回転軸心を中心とする複数の円の円周にそれぞれ沿うように配置され、
前記複数の円の円周のうちのいずれかの円周である第１の円周に配置される前記溝の円周方向における中心位置と、前記第１の円周とは異なる他の円周のうちの少なくともいずれかである第２の円周に配置される前記溝の円周方向における中心位置とが、前記複数の円の円周方向における角度位置が異なる位置に配置されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記転動部材は、前記ロッド部材及び前記伝動部材に接する側面が円錐状曲面の少なくとも一部を成すように形成されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の空圧キャリパ装置であって、
前記伝動部材は前記アクチュエータの作動に応じて直線方向において移動し、
前記転動部材は、前記ロッド部材及び前記伝動部材に接する側面が円柱状に形成されていることを特徴とする、空圧キャリパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置として用いられて空圧式のアクチュエータにより作動する空圧キャリパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄道車両用のディスクブレーキ装置として、空圧式のアクチュエータにより作動し、ディスクを挟むように押圧するブレーキパッドがそれぞれ取り付けられた２つのキャリパレバーを備える空圧キャリパ装置が用いられている。このような空圧キャリパ装置として、特許文献１に開示されているように、２つのキャリパレバーの間隔を拡大又は縮小する方向に空圧式のアクチュエータの可動ロッドの動作を変換するとともにその力を増加する増力変換機構を備えるものが知られている。この特許文献１においては、空圧キャリパ装置における増力変換機構として、ネジ機構、クサビ機構、又はカム機構を含むものが開示されている。そして、特許文献１に開示の空圧キャリパ装置では、このようにネジ機構等によって簡素に構成される増力変換機構を用いることで、制動性能に優れる空圧キャリパ装置をコンパクトな構成で実現することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１５４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の空圧キャリパ装置では、ネジ機構等の増力変換機構により制動性能に優れるコンパクトな空圧キャリパ装置を実現することができる。しかしながら、ネジ機構、クサビ機構、又はカム機構により構成される増力変換機構の場合、制動動作及び制動解除動作が行われる度に（ブレーキが作動したり緩められたりする度に）、かかるネジ機構等の作動の際に生じる摩擦による機械損失等に起因して、ブレーキ力にヒステリシスが発生するため、適切なブレーキ制御が困難又は複雑となる。尚、このような機械効率の低下を軽減する手段として、長大なシャフトに精度の高いネジ加工を施したボールネジ機構を採用することも考えられるが、この場合、構成が複雑となり、更に製造コストの増大も招いてしまうことになる。従って、特許文献１に開示の空圧キャリパ装置においては、制動能力に優れるコンパクトな構成を実現できるものの、制動動作及び制動解除動作に伴うヒステリシスの発生によりブレーキ制御が困難又は複雑となる。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、制動能力に優れるとともにコンパクトな構成を実現でき、更に、制動動作及び制動解除動作に伴い、機械効率等の影響により発生するヒステリシスを抑制することができる空圧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】
【０００６】
上記目的を達成するための第１発明に係る空圧キャリパ装置は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置として用いられて空圧式のアクチュエータにより作動する空圧キャリパ装置であって、鉄道車両の台車に取り付けられる支持部材に対して揺動自在に支持されるとともに、ディスクを挟むように押圧するブレーキパッドがそれぞれ一端側に取り付けられる一対のキャリパレバーと、一対の前記キャリパレバーの少なくともいずれかに連結されるロッド部材と、前記ロッド部材に対向するように設けられ、前記アクチュエータの作動に応じて移動又は揺動する伝動部材と、前記ロッド部材及び前記伝動部材に接するとともに転動自在にこれらの間に配置される転動部材と、前記ロッド部材を前記伝動部材に向かって付勢する付勢機構と、を備え、前記ロッド部材及び前記伝動部材の少なくともいずれか一方には、他方に対向する面において開口するとともに前記転動部材が配置される溝が設けられ、当該溝は前記転動部材が転動しながら相対移動する転動部材移動方向において深さが変化することを特徴とする。
【０００７】
この発明によると、付勢機構により接近する方向に付勢されたロッド部材と伝動部材とが、転動部材移動方向において深さが変化する溝に配置される転動部材を介して対向しているため、伝動部材とロッド部材との間隔は溝における転動部材の位置に応じて変化することになる。そして、アクチュエータの作動に応じて伝動部材が移動又は揺動すると、これに伴い、転動部材が深さの変化する溝に沿って転動しながら伝動部材及びロッド部材に対して相対移動するため、ロッド部材が伝動部材に対して接近又は離間するよう変位することになる。キャリパレバーに連結されたロッド部材が変位すると、一端側にブレーキパッドが取り付けられたキャリパレバーが揺動して、制動動作又は制動解除動作が行われることになる。
【０００８】
上記のように、本発明では、伝動部材、ロッド部材、及び転動部材で構成される機構により、アクチュエータの動作に対し、伝動部材の移動又は揺動動作と深さの変化する溝に沿った転動部材の転動動作とを介して、動作方向を変換するとともに力を増力してキャリパレバーを揺動させる増力変換機構を構成することができる。（尚、ここで、「増力」とは、小さな力を与えて大きな力を得ることをいう。）このため、キャリパレバーの長さを長大にしてテコ機構のテコ比を増加させることなく、また、高出力の大型アクチュエータを用いることもないコンパクトな構成で、大きな制動力を得ることができる。そして、本発明では、伝動部材の移動又は揺動動作が、伝動部材とロッド部材との間で転動自在に配置された転動部材を介して伝達されて、キャリパレバーに連結されたロッド部材が変位するように構成されている。このように、摩擦損失による機械効率の低下が少ない転動動作を介して伝動部材とロッド部材との間で力が伝達されるため、アクチュエータが繰り返し作動することに伴って上記の増力変換機構が繰り返し動作する際のヒステリシスの発生を抑制することができる。
【０００９】
従って、本発明によると、制動能力に優れるとともにコンパクトな構成を実現でき、更に、制動動作及び制動解除動作に伴い、機械効率等の影響により発生するヒステリシスを抑制することができる空圧キャリパ装置を提供することができ、ブレーキ制御も容易になる。
尚、特に時速三百数十キロ以上の高速鉄道車両用ブレーキ装置の場合では、要求される制動力が相当に大きくなり、油圧式のアクチュエータを用いると、制動動作の際における摩擦熱により油内に気泡が発生して制動動作に影響を与えてしまうことが懸念される。しかし、本発明では、空圧式のアクチュエータにより作動する空圧キャリパ装置であるため、制動動作の際における摩擦熱の影響を排除することができる。
【００１０】
第２発明に係る空圧キャリパ装置は、第１発明の空圧キャリパ装置において、前記ロッド部材は２つ設けられて一対の前記キャリパレバーのそれぞれに連結され、当該各ロッド部材は前記伝動部材の両側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、ロッド部材が２つ設けられて、各ロッド部材が伝動部材の両側にそれぞれ配置されているため、伝動部材が移動又は揺動すると、転動部材の転動動作を介して、両ロッド部材がともに伝動部材に対して変位することになる。このため、一対のキャリパレバーにおけるロッド部材が連結された部分同士の間隔の拡幅方向（連結された部分同士が離間する方向）のストロークとして、伝動部材に対する両ロッド部材の相対変位の和に相当するだけのストロークを確保することができる。例えば、転動部材及びロッド部材の構成を伝動部材に対して対称とした場合では、ロッド部材を両側に配置するという簡易な構成で、一方のみに配置した場合の倍のストロークを容易に確保することができる。これにより、キャリパレバーの一端側（ブレーキパッド側）における大きな押圧力をさらに容易に確保することができる。また、ロッド部材を伝動部材の両側に配置する構成のため、アクチュエータと伝動部材との相対位置が変化することもなく、キャリパレバーのストロークを大幅に増加させて大きな制動力を得ることを簡素な構成で実現することができる。
【００１２】
第３発明に係る空圧キャリパ装置は、第２発明の空圧キャリパ装置において、前記ロッド部材及び前記伝動部材における互いに対向する面のうちの少なくともいずれか一方に設けられた前記溝は、当該対向する面のうちの少なくともいずれか一方において複数設けられ、複数の当該溝のそれぞれに前記転動部材が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、伝動部材及びロッド部材における互いに対向する面において、溝とこの溝に配置される転動部材とが複数設けられるため、伝動部材とロッド部材との間で作用する力が複数の転動部材と溝とに分散され、それぞれの転動部材と溝とに生じる応力を緩和することができる。このため、より低強度で安価な材料を用いて転動部材や伝動部材、ロッド部材を製作することができる。
【００１４】
第４発明に係る空圧キャリパ装置は、第３発明の空圧キャリパ装置において、前記伝動部材は前記アクチュエータの作動に応じて回転方向に揺動し、複数の前記溝は前記転動部材移動方向が前記伝動部材の回転軸心を中心とする円周に沿って延びるようにそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、伝動部材の回転軸心から溝までの距離と、伝動部材の回転軸心からアクチュエータと伝動部材との連結部までの距離との比率に応じて、アクチュエータからの力が増力されてロッド部材に伝達されることになる。このため、溝の位置を伝動部材の回転軸心とアクチュエータの連結部との間で適宜設定することで、大きな増力比率を容易に実現することができる。これにより、アクチュエータをさらに小型化することができる。
【００１６】
第５発明に係る空圧キャリパ装置は、第４発明の空圧キャリパ装置において、前記転動部材は球状体であることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、転動部材が球状体として形成されているため、転動部材が溝に沿って転動する際の転がり摩擦をより低減することができ、制動動作及び制動解除動作に伴い、機械効率等の影響により発生するヒステリシスをさらに抑制することができる。
【００１８】
第６発明に係る空圧キャリパ装置は、第５発明の空圧キャリパ装置において、前記溝は、前記転動部材移動方向における深さが連続的に変化するように形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によると、溝の深さが連続的に変化するものであるため、伝動部材の揺動に伴って転動部材が溝に沿って滑らかに転動する。このため、伝動部材の回転方向の揺動角度に対して滑らかにロッド部材を変位させる応答特性（リニアな特性）を得ることができる。
【００２０】
第７発明に係る空圧キャリパ装置は、第６発明の空圧キャリパ装置において、前記溝は、前記ロッド部材及び前記伝動部材における互いに対向する面の両方において互いに対向する位置に配置されるようにそれぞれ複数設けられ、互いに対向する位置に配置される各一対の前記溝は、それぞれの前記転動部材移動方向における深さの変化が互いに逆方向に増減するように形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によると、ロッド部材及び伝動部材において互いに対向する位置に配置される各一対の溝の深さの変化が、互いに逆方向に増減するように形成されている。このため、伝動部材が揺動する際のキャリパレバーにおける拡幅方向のストロークとして、ロッド部材における溝の深さの変化分と伝動部材における溝の深さの変化分との和に相当するだけのストロークを確保することができる。尚、例えば、転動部材とロッド部材及び伝動部材のそれぞれに設ける溝の構成とを伝動部材に対して対称とした場合では、ロッド部材を１つでロッド部材及び伝動部材のいずれかのみに溝を形成した場合に比して、４倍程度のストロークを容易に確保することができる。このように、ロッド部材及び伝動部材の対向する面における溝の深さを逆のパターンで増減させる構成とすることで、キャリパレバーの一端側（ブレーキパッド側）における大きな押圧力をさらに容易に確保することができる。
【００２２】
第８発明に係る空圧キャリパ装置は、第７発明の空圧キャリパ装置において、前記伝動部材を貫通するとともに、両端部が２つの前記ロッド部材のそれぞれに対して挿入され、当該両端部のうちの少なくとも一方が前記ロッド部材に対して相対移動自在に配置されるシャフト部材をさらに備え、前記シャフト部材は、前記伝動部材の回転軸心上に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明によると、伝動部材の回転軸心上に配置されたシャフト部材により、伝動部材及び２つのロッド部材が、シャフト部材に対してその径方向における変位が規制された状態となる。このため、伝動部材の回転軸心上に配置された伝動部材及び２つのロッド部材の共通の芯部材としてシャフト部材が機能し、アクチュエータから伝動部材に対して偏荷重が作用したような場合であっても、転動部材が溝からずれてしまうことを容易に抑制することができる。即ち、伝動部材とロッド部材とが芯ずれしにくい構成を容易に実現することができる。
【００２４】
第９発明に係る空圧キャリパ装置は、第４発明の空圧キャリパ装置において、前記溝は、前記転動部材移動方向が前記伝動部材の回転軸心を中心とする複数の円の円周にそれぞれ沿うように配置され、前記複数の円の円周のうちのいずれかの円周である第１の円周に配置される前記溝の円周方向における中心位置と、前記第１の円周とは異なる他の円周のうちの少なくともいずれかである第２の円周に配置される前記溝の円周方向における中心位置とが、前記複数の円の円周方向における角度位置が異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によると、伝動部材の回転軸心に対して同士円となる複数の円周に沿って配置される溝が、異なる円周において円周方向における角度位置（位相）が異なるように設けられる。このため、異なる円周において径方向における間隔をより接近させるように溝を配置することができ、ロッド部材及び伝動部材の対向する面における溝の配置密度を高めることができる。これにより、小型で且つ各転動部材及び各溝に生じる応力を緩和する構成をより容易に実現することができる。
【００２６】
第１０発明に係る空圧キャリパ装置は、第４発明の空圧キャリパ装置において、前記転動部材は、前記ロッド部材及び前記伝動部材に接する側面が円錐状曲面の少なくとも一部を成すように形成されていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によると、転動部材の側面が円錐状曲面の少なくとも一部を成すように形成されているため、転動部材が点接触でロッド部材や伝動部材に接触する場合に比して、転動部材に生じる応力をより緩和することができ、より低強度の安価な材料を用いて転動部材を製作することができる。
【００２８】
第１１発明に係る空圧キャリパ装置は、第２発明の空圧キャリパ装置において、前記伝動部材は前記アクチュエータの作動に応じて直線方向において移動し、前記転動部材は、前記ロッド部材及び前記伝動部材に接する側面が円柱状に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
この構成によると、転動部材の側面が円柱状に形成されているため、転動部材が点接触でロッド部材や伝動部材に接触する場合に比して、転動部材に生じる応力をより緩和することができる。これにより、伝動部材がアクチュエータの作動に応じて直線方向に移動する空圧キャリパ装置において、より低強度の安価な材料を用いて転動部材を製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。尚、本発明の実施形態に係る空圧キャリパ装置は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置として用いられて空圧式のアクチュエータにより作動する空圧キャリパ装置として広く適用できるものである。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る空圧キャリパ装置１をこの空圧キャリパ装置１が適用される鉄道車両（図示せず）の車軸方向から見た側面図である。この図１に示すように、空圧キャリパ装置１は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置として用いられ、鉄道車両の台車１０１の下部に取り付けられて、鉄道車両の車輪（図示せず）の回転に連動して回転するよう車軸側に設けられた円板状のディスク１００を挟むように押圧することで制動力を発生させるようになっている。そして、この空圧キャリパ装置１は、支持部材１１、キャリパレバー１２、空圧式のアクチュエータ１３、ロッド部材１４、トルク部材（伝動部材）１５、転動部材１６（図２を参照）、付勢機構１７、シャフト部材２５（図２を参照）、ブレーキパッド１８、バックプレート１９、平行案内機構２０などを備えて構成されている。なお、本発明は、ディスク１００を押圧する代わりに、鉄道車両の車輪（図示せず）の側面を押圧する形式の鉄道車両用のディスクブレーキ装置にも適用できる。
【００３２】
図１に示すように、支持部材１１は、図示しない鉄道車両の台車１０１の下部に固定されたブラケット１０２に対して支持ピン１０３を介して回転方向に揺動自在に支持されることで、鉄道車両の台車１０１に対して上記ブラケット１０２を介して取り付けられている。また、支持ピン１０３はその軸方向（長手方向）が鉄道車両の進行方向と平行に配置されており、これにより、支持部材１１がディスク１００に対して車軸方向に沿う方向において揺動自在に支持されるようになっている。
【００３３】
キャリパレバー１２はディスクブレーキ装置におけるブレーキテコとしての機能を果たす部材として一対設けられており、この一対のキャリパレバー１２が車輪の両側にそれぞれ配置されている（図１では、一方のキャリパレバー１２が図示されている）。そして、図１に示すように、各キャリパレバー１２は、そのほぼ中央の中途部分において、支持部材１１に対して支点ピン２３を介して揺動自在に支持されている。尚、支点ピン２３は、その軸方向が鉄道車両の進行方向及び車軸方向に対して垂直に延びるように配置されている。
【００３４】
また、一対のキャリパレバー１２のそれぞれは、その一端側においてバックプレート（制輪子保持部）１９を介してブレーキパッド（制輪子）１８が取り付けられている。各バックプレート１９は各キャリパレバー１２に対して支点ピン２３と平行に延びるピン２４を介して揺動自在に取り付けられており、このバックプレート１９の内側（ディスク１００側）にブレーキパッド１８がキースライド構造を介して嵌め合わされて保持されている。後述するように、トルク部材１５、転動部材１６、及びロッド部材１４を介し、アクチュエータ１３の作動に基づいてキャリパレバー１２が支点ピン２３を支点として揺動することで、一対のキャリパレバー１２の一端側にそれぞれ取り付けられたブレーキパッド１８がディスク１００を挟むように押圧するようになっている。これにより、ディスク１００の制動面（ディスク１００の車軸方向における側面）に対して車軸と平行な方向からの押圧力が制動力としてブレーキパッド１８から付与されることになる。
【００３５】
平行案内機構２０は、車軸と平行な方向に配置される一対の案内部材２２と、車輪の両側で案内部材２２と垂直に配置される一対の案内棒２１とを備えて構成されている。案内部材２２は、一端側がバックプレート１９に固定されており、他端側には一方の案内棒２１の一端が固定されるとともに他方の案内棒２１の一端が遊嵌状態で支持されており、車輪を介して反対側に配置された案内部材２２も同様に構成されている。この平行案内機構２０により、一対のキャリパレバー１２が揺動して一対のブレーキパッド１８がディスク１００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１８がディスク１００を挟んでほぼ対称な動作を行うように誘導されることになる。
【００３６】
空圧式のアクチュエータ１３は、圧縮空気が供給及び排出されるシリンダユニット１３ｂと、圧縮空気の給排に伴ってシリンダユニット１３ｂに対して進出方向及び退避方向に動作する可動ロッド１３ａと、を備えて構成されている。このアクチュエータ１３は、シリンダユニット１３ｂが支持部材１１に対して固定されており、可動ロッド１３ａの一端側が後述するトルク部材１５に対して回転自在な状態で連結されている。このアクチュエータ１３の動作は、後述するように、トルク部材１５、転動部材１６、及びロッド部材１４を備えて構成される増力変換機構によって、可動ロッド１３ａの付勢力が作用する方向が変換されるとともにその力が増力され、キャリパレバー１２に伝達されることになる。
【００３７】
図２は、ロッド部材１４、トルク部材１５、転動部材１６、及び付勢機構１７を備えて構成される増力変換機構のみを取り出して示す平面図（図２（ａ））及び断面図（図２（ｂ））である。尚、図２（ａ）の平面図は車両の台車１０１側から（上方から）見た状態を示しており、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図を一部切欠き断面とともに示している。また、図３は、上記の増力変換機構について図２（ｂ）のＣ線矢視方向から見た側面図である。
【００３８】
図１乃至図３に示すように、ロッド部材１４（１４ａ、１４ｂ）は、２つ設けられており、いずれも筒状部分２６と軸状部分２７とが形成されている。筒状部分２６は、端部がフランジ状に形成されており、後述するシャフト部材２５の端部が挿入されるとともにフランジ状の端部に開口する挿入穴２６ａが形成されている。軸状部分２７は、筒状部分２６と同一直線状上に配置されるとともに筒状部分２６と一体的に形成されている。この軸状部分２７には、キャリパレバー１２の他端側に対して回転自在に支持されるピン２９（図１参照）が挿通される貫通孔としての連結用孔２８が形成されている。連結用孔２８にはピン２９が回転自在な状態で挿通され、このピン２９を介してロッド部材１４がキャリパレバー１２の他端側に連結されることになる。尚、軸状部分２７においては、筒状部分２６と同一外径の中実丸棒の側面の部分が径方向中心を介して対向する位置で切除加工されることで形成されたような一対の平坦部分が形成されており、この一対の平坦部分に開口するように連結用孔２８が設けられている。また、各ロッド部材１４は、トルク部材１５の両側においてトルク部材１５を中心として対称となるように配置されており、筒状部分２６のフランジ状の端部がトルク部材１５にそれぞれ対向するように配置されている。
【００３９】
トルク部材１５は、図１乃至図３に示すように、平板状部分２９とこの平板状部分２９の端面から突出するように形成されたアーム部分３０とを備えて構成されている。平板状部分２９は、平行な一対の両側面を備えており、その中心には、シャフト部材２５が貫通するシャフト孔３１が形成されている。アーム部分３０は、平板状部分２９の端面から突出する先端側が二股状に分かれて形成されており、この二股状に分かれた部分にはアクチュエータ１３の可動ロッド１３ａを回転自在に連結するためのピンが挿入される連結用孔３２が形成されている。尚、アーム部分３０における二股状に分かれた部分の間の空間には、可動ロッド１３ａの先端部分が配置されることになる。そして、トルク部材１５は、平板状部分２９の両側面がそれぞれ各ロッド部材１４に対向するように設けられており、可動ロッド１３ａとアーム部分３０との連結を介してアクチュエータ１３の作動に応じて回転方向に揺動するようになっている。尚、トルク部材１５は、シャフト部材２５、ロッド部材２７、キャリパレバー１２、及び付勢機構１７との連結構造によって、平板状部分２９のシャフト孔３１の中心に対する径方向の変位が規制されている。このため、トルク部材１５は、シャフト部材２５の軸心及びシャフト孔３１の中心と一致するその回転軸心Ｐ（図２の一点差線及び図３の点で示す）を中心として回転方向に（図１及び図３にて両端矢印Ａで示す方向に）揺動するようになっている。
【００４０】
付勢機構１７は、図１乃至図３に示すように、付勢バネ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）を備えて構成されている。各付勢バネ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）は、その両端部が一対のロッド部材１４の筒状部分２６のフランジ状の端部の側面から突出するように設けられた係止突起に対して係止されている。これにより、付勢機構１７は、一対のロッド部材１４をそれらの間にトルク部材１５が配置された状態で連結するように設けられ、各ロッド部材１４をトルク部材１５に向かって付勢するようになっている。
【００４１】
シャフト部材２５は、図２によく示すように、トルク部材１５の貫通孔３１を貫通するように配置され、例えば、トルク部材１５に対して締りばめにより締結されている。また、シャフト部材２５の両端部は、ロッド部材１４のそれぞれに対して挿入されている。そして、シャフト部材２５の一方の端部は、ロッド部材１４ａの挿入穴２６ａに挿入され、ころ部材とこのころ部材を保持する筒状の保持部材とを備えるころがり支持ユニット３６を介してロッド部材１４ａに対して回転軸心Ｐと平行に相対移動自在に配置されている。また、シャフト部材２５の他方の端部も一方の端部と同様に、ロッド部材１４ｂの挿入穴２６ｂに挿入され、ころがり支持ユニット３６を介してロッド部材１４ｂに対して回転軸心Ｐと平行に相対移動自在に配置されている。尚、前述のように、シャフト部材２５は、トルク部材１５の回転軸心Ｐ上に配置されている。
【００４２】
転動部材１６は、図２によく示すように、球状体として形成され、ロッド部材１４及びトルク部材１５に接するとともに転動自在にこれらの間に複数配置されている。そして、各転動部材１６は、ロッド部材１４及びトルク部材１５にて互いに対向する面において開口するように形成された溝（３４、３５）に配置されている。尚、溝３４としては、ロッド部材１４ａにおいてトルク部材１５に対向する対向面２６ｂに形成された溝３４ａと、ロッド部材１４ｂにおいてトルク部材１５に対向する対向面２６ｃに形成された溝３４ｂとが設けられている。溝３５としては、トルク部材１５においてロッド部材１４ａに対向する対向面２９ａに形成された溝３５ａと、トルク部材１５においてロッド部材１４ｂに対向する対向面２９ｂに形成された溝３５ｂとが設けられている。溝３４（３４ａ、３４ｂ）は対向面２６ｂ及び対向面２６ａのそれぞれにおいて複数設けられており、溝３５（３５ａ、３５ｂ）は対向面２９ａ及び対向面２９ｂのそれぞれにおいて複数設けられている。そして、各対向面（２６ｂ、２６ｃ、２９ａ、２９ｂ）における複数の溝（３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ）のそれぞれには、転動部材１６が配置されている。転動部材１６は、トルク部材１５が揺動した際に、溝（３４、３５）に対して転動しながら相対移動するように配置されている。なお、転動部材１６が転動する際、転動部材１６にかかる力のバランスによっては、各転動部材１６の転動状態にばらつきがでるおそれがある。この場合、転動部材１６の間の距離がほぼ一定に保たれるようにリテーナ（図示しない）を配置することにより転動状態のばらつきを抑えることができる。更にこのリテーナを配置することにより、転動部材１６が溝（３４、３５）から脱落することもなくなる。
【００４３】
ここで、ロッド部材１４及びトルク部材１５に設けられた溝（３４、３５）について、さらに詳しく説明する。図４は、トルク部材１５の断面図（図４（ｂ））とその左側面図（図４（ａ））及び右側面図（図４（ｂ））とを示したものである。図２乃至図４に示すように、各対向面（２６ｂ、２６ｃ、２９ａ、２９ｂ）における複数の溝（３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ）は、転動部材１６が転動しながら相対移動する転動部材移動方向がトルク部材１５の回転軸心Ｐを中心とする円周Ｑ（図３及び図４にて一点鎖線で示す）に沿って延びるようにそれぞれ配置されている。また、各溝（３４、３５）は、ロッド部材１４及びトルク部材１５における互いに対向する面の両方において互いに対向する位置に配置されるようにそれぞれ複数設けられている。即ち、対向面２６ｂにおける各溝３４ａと対向面２９ａにおける各溝３５ａとが対向する位置に配置され、対向面２６ｃにおける各溝３４ｂと対向面２９ｂにおける各溝３５ｂとが対向する位置に配置されている。
【００４４】
図５は、溝（３４、３５）の形状について説明する図である。尚、各溝３４及び溝３５は、位置や向きが適宜異なって配置されているが、形状は同様に形成されている。図５（ａ）は対向面（２６ｂ、２６ｃ、２９ａ、２９ｂ）に開口した溝（３４、３５）を拡大して示す模式図であるが、各溝（３４、３５）は、前述のように、トルク部材１５の回転軸心Ｐを中心とする円周Ｑに沿って転動部材移動方向Ｒ（図５（ａ）にて太線の両端矢印で図示）が延びるように配置されている。また、図５（ｂ）は、ロッド部材１４又はトルク部材１５における溝（３４、３５）の近傍の円周Ｑに沿う（即ち、転動部材移動方向Ｒに沿う）断面であって回転軸心Ｐと平行な断面を示す部分断面図であるが、各溝（３４、３５）は、転動部材移動方向Ｒにおいて深さが連続的に変化するように形成されている。尚、図５（ｂ）では、直線的な勾配を形成するように深さが変化する溝（３４、３５）の場合を例示している。転動部材１６は、この溝（３４、３５）において、深さが浅い部分と深い部分との間で転動部材移動方向Ｒに沿って転動するように配置されている。また、ロッド部材１４ａとトルク部材１５とにおいて互いに対向する位置に配置される一対の溝（３４ａ、３５ａ）は、それぞれの転動部材移動方向Ｒにおける深さの変化が互いに逆方向に増減するように形成されている（図３及び図５参照）。同様に、ロッド部材１４ｂとトルク部材１５とにおいて互いに対向する位置に配置される一対の溝（３４ｂ、３５ｂ）も、それぞれの転動部材移動方向Ｒにおける深さの変化が互いに逆方向に増減するように形成されている。
【００４５】
次に、上述した空圧キャリパ装置１の作動について説明する。図１に示す空圧キャリパ装置１において、図示しない鉄道車両にて制動動作が行われるときには、アクチュエータ１３のシリンダユニット１３ｂに圧縮空気が供給され、可動ロッド１３ａがシリンダユニット１３ｂに対して進出方向に（突出する方向に）動作する。可動ロッド１３ａの進出動作が行われると、図１及び図３に示すように、可動ロッド１３ａに連結されたトルク部材１５が回転軸心Ｐを中心として図中矢印Ａ方向におけるシリンダユニット１３ｂから離れる方向に揺動する。
【００４６】
ここで、図６は、図１及び図３とは反対側から見た状態のトルク部材１５の側面図を示したものであり、図６（ａ）は制動動作が解除されている位置（非ブレーキ位置）におけるトルク部材１５の側面図で、図６（ｂ）は制動動作が行われている位置（ブレーキ位置）におけるトルク部材１５の側面図である。尚、図６においては、トルク部材１５に設けられた各溝３５ｂに対向する位置にあるロッド部材１４ｂに設けられた各溝３４ｂの位置も破線で図示している。また、図７は、ロッド部材１４ｂ及びトルク部材１５における溝（３４ｂ、３５ｂ）の近傍の前述の転動部材移動方向Ｒに沿う断面であって回転軸心Ｐと平行な断面を外側から見た部分断面図であり、図７（ａ）は上記の非ブレーキ位置の場合について、図７（ｂ）は上記のブレーキ位置の場合について示したものである。尚、以下の説明においてはロッド部材１４ｂとトルク部材１５との関係を例にとって説明するが、ロッド部材１４ａとトルク部材１５との関係も同様であり、後者の説明については割愛する。
【００４７】
上記の非ブレーキ位置においては、付勢機構１７の付勢力によって、ロッド部材１４ｂがトルク部材１５に対して最も近接した位置、即ち、対向面２６ｃが対向面２９ｂに最も近接した位置に位置している。そして、この非ブレーキ位置では、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、転動部材１６は、円周Ｑに沿って深さの変化が逆方向に増減する対向する一対の溝（３４ｂ、３５ｂ）に対して各溝（３４ｂ、３５ｂ）における深さが深い位置に位置している。この非ブレーキ位置から、上述のように可動ロッド１３ａの進出動作が行われると、トルク部材１５が回転軸心Ｐを中心として図６（ａ）中の矢印Ｄ方向に揺動する。このとき、ロッド部材１４ｂの回転方向の変位は規制されているため、ロッド部材１４ｂに対してトルク部材１５のみが揺動し、図７（ａ）に示すように、トルク部材１５の対向面２９ｂの溝３５ｂがロッド部材１４ｂの対向面２６ｃの溝３４ｂに対して図中矢印Ｆ方向に変位することになる。
【００４８】
トルク部材１５における溝３５ｂがロッド部材１４ｂにおける溝３４ｂに対して図７中の矢印Ｆ方向に変位し始めると、深さが変化する溝３４ｂ及び溝３５ｂの形状に沿って転動部材１６が転動しながら各溝（３４ｂ、３５ｂ）に対して相対移動することになる。このため、ころがり支持ユニット３６を介してシャフト部材２５に沿ってロッド部材１４ｂが付勢機構１７の付勢力に抗してトルク部材１５から離間する方向（図７（ｂ）に示す矢印Ｇ方向）に移動することになる。そして、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すブレーキ位置までトルク部材１５の揺動が完了すると、転動部材１６は、深さの変化が逆方向に増減する対向する一対の溝（３４ｂ、３５ｂ）に対して各溝（３４ｂ、３５ｂ）における深さが浅い位置まで移動することになる。このため、このブレーキ位置においては、付勢機構１７の付勢力に抗して、ロッド部材１４ｂがトルク部材１５に対して最も離間した位置、即ち、対向面２６ｃが対向面２９ｂから最も離間した位置に位置することになる。
【００４９】
上述のように、アクチュエータ１３の作動に応じてトルク部材１５が非ブレーキ位置からブレーキ位置まで揺動し、溝（３４、３５）及び転動部材１６を介してロッド部材１４がトルク部材１５から離間する方向に移動する。これにより、ロッド部材１４に連結された一対のキャリパレバー１２の他端側同士がロッド部材１４の移動方向において離間する方向に動作することになる。このため、一対のキャリパレバー１２が支点ピン２３を支点として揺動し、各キャリパレバー１２の一端側に取り付けられたブレーキパッド１８がディスク１００を挟むように押圧し、制動力が発揮されることになる。
【００５０】
一方、図示しない鉄道車両において制動解除動作が行われるときには、アクチュエータ１３のシリンダユニット１３ｂから圧縮空気が排出され、可動ロッド１３ａがシリンダユニット１３ｂに対して退避方向に（縮退する方向に）動作する。可動ロッド１３ａの退避動作が行われると、可動ロッド１３ａに連結されたトルク部材１５が図６（ｂ）に示すブレーキ位置から回転軸心Ｐを中心として図中矢印Ｅ方向に揺動する。そして、トルク部材１５の溝３５ｂがロッド部材１４ｂの溝３４ｂに対して図７中の矢印Ｆ方向と反対方向に変位し始め、深さが変化する溝３４ｂ及び溝３５ｂの形状に沿って転動部材１６が転動しながら各溝（３４ｂ、３５ｂ）に対して相対移動する。このため、付勢機構１７の付勢力によって、シャフト部材２５に沿ってロッド部材１４ｂがトルク部材１５に接近する方向（図７に示す矢印Ｇ方向と反対方向）に移動することになる。これにより、ロッド部材１４に連結された一対のキャリパレバー１２の他端側同士がロッド部材１４の移動方向において接近する方向に動作することになる。このため、一対のキャリパレバー１２が支点ピン２３を支点として揺動し、各キャリパレバー１２の一端側に取り付けられたブレーキパッド１８がディスク１００から離れて制動力が解除されることになる。そして、図６（ａ）及び図７（ａ）に示す非ブレーキ位置までトルク部材１５の揺動してブレーキパッド１８がディスク１００から完全に離れることで、制動解除動作が終了することになる。
【００５１】
以上説明した空圧キャリパ装置１によると、付勢機構１７により接近する方向に付勢されたロッド部材１４とトルク部材１５とが、転動部材移動方向Ｒにおいて深さが変化する溝（３４、３５）に配置される転動部材１６を介して対向しているため、トルク部材１５とロッド部材１４との間隔は溝（３４、３５）における転動部材１６の位置に応じて変化することになる。そして、アクチュエータ１３の作動に応じてトルク部材１５が揺動すると、これに伴い、転動部材１６が深さの変化する溝（３４、３５）に沿って転動しながらトルク部材１５及びロッド部材１４に対して相対移動するため、ロッド部材１４がトルク部材１５に対して接近又は離間するよう変位することになる。キャリパレバー１２の他端側に連結されたロッド部材１４が変位すると、一端側にブレーキパッド１８が取り付けられたキャリパレバー１２が揺動して、制動動作又は制動解除動作が行われることになる。
【００５２】
上記のように、空圧キャリパ装置１では、トルク部材１５、ロッド部材１４、及び転動部材１６で構成される機構により、アクチュエータ１３の動作に対し、トルク部材１５の揺動動作と深さの変化する溝（３４、３５）に沿った転動部材１６の転動動作とを介して、動作方向を変換するとともに力を増力してキャリパレバーを揺動させる増力変換機構を構成することができる。このため、キャリパレバー１２の長さを長大にしてテコ機構のテコ比を増加させることなく、また、アクチュエータ１３として高出力の大型アクチュエータを用いることもないコンパクトな構成で、大きな制動力を得ることができる。そして、空圧キャリパ装置１では、トルク部材１５の揺動動作が、トルク部材１５とロッド部材１４との間で転動自在に配置された転動部材１６を介して伝達されて、キャリパレバー１２に連結されたロッド部材１４が変位するように構成されている。このように、摩擦損失による機械効率の低下が少ない転動動作を介してトルク部材１５とロッド部材１４との間で力が伝達されるため、アクチュエータ１３が繰り返し作動することに伴って上記の増力変換機構が繰り返し動作する際のヒステリシスの発生を抑制することができる。
【００５３】
従って、空圧キャリパ装置１によると、制動能力に優れるとともにコンパクトな構成を実現でき、更に、制動動作及び制動解除動作に伴い、機械効率等の影響により発生するヒステリシスを抑制することができる空圧キャリパ装置を提供することができる。
【００５４】
また、空圧キャリパ装置１によると、ロッド部材１４が２つ設けられて、各ロッド部材１４がトルク部材１５の両側にそれぞれ配置されているため、トルク部材１５が揺動すると、転動部材１６の転動動作を介して、両ロッド部材１４がともにトルク部材１５に対して変位することになる。このため、一対のキャリパレバー１２におけるロッド部材１４が連結された部分である他端側同士の間隔の拡幅方向（他端側同士が離間する方向）のストロークとして、トルク部材１５に対する両ロッド部材１４の相対変位の和に相当するだけのストロークを確保することができる。そして、本実施形態のように、転動部材１６及びロッド部材１４の構成をトルク部材１５に対して対称とした場合では、ロッド部材１４を両側に配置するという簡易な構成で、一方のみに配置した場合（ロッド部材が１つで、トルク部材がロッド部材と対向する側と反対側でキャリパレバーに連結されている構成の場合）の倍のストロークを容易に確保することができる。これにより、キャリパレバー１２の一端側（ブレーキパッド１８側）における大きな押圧力をさらに容易に確保することができる。また、ロッド部材１４をトルク部材１５の両側に配置する構成のため、アクチュエータ１３とトルク部材１５との相対位置が変化することもなく、キャリパレバー１２のストロークを大幅に増加させて大きな制動力を得ることを簡素な構成で実現することができる。
【００５５】
また、空圧キャリパ装置１によると、トルク部材１５及びロッド部材１４における互いに対向する面（対向面２９ａと対向面２６ｂ、対向面２９ｂと対向面２６ｃ）において、溝（３４、３５）とこの溝（３４、３５）に配置される転動部材１６とが複数設けられるため、トルク部材１５とロッド部材１４との間で作用する力が複数の転動部材１６と溝（３４、３５）とに分散され、それぞれの転動部材１６と溝（３４、３５）とに生じる応力を緩和することができる。このため、より低強度で安価な材料を用いて転動部材１６やトルク部材１５、ロッド部材１４を製作することができる。
【００５６】
また、空圧キャリパ装置１によると、トルク部材１５の回転軸心Ｐから溝（３４、３５）までの距離と、トルク部材１５の回転軸心Ｐからアクチュエータ１３とトルク部材１５との連結部（連結用孔３２）までの距離との比率に応じて、アクチュエータ１３からの力が増力されてロッド部材１４に伝達されることになる。このため、溝（３４、３５）の位置をトルク部材１５の回転軸心Ｐとアクチュエータ１３の連結部との間で適宜設定することで、大きな増力比率を容易に実現することができる。これにより、アクチュエータ１３をさらに小型化することができる。
【００５７】
また、空圧キャリパ装置１によると、転動部材１６が球状体として形成されているため、転動部材１６が溝（３４、３５）に沿って転動する際の転がり摩擦をより低減することができ、制動動作及び制動解除動作に伴い、機械効率等の影響により発生するヒステリシスをさらに抑制することができる。
【００５８】
また、空圧キャリパ装置１によると、溝（３４、３５）の深さが連続的に変化するものであるため、トルク部材１５の揺動に伴って転動部材１６が溝（３４、３５）に沿って滑らかに転動する。このため、トルク部材１５の回転方向の揺動角度に対して滑らかにロッド部材１４を変位させる応答特性（リニアな特性）を得ることができる。
【００５９】
また、空圧キャリパ装置１によると、ロッド部材１４及びトルク部材１５において互いに対向する位置に配置される各一対の溝（３４、３５）の深さの変化が、互いに逆方向に増減するように形成されている。このため、トルク部材１５が揺動する際のキャリパレバー１２の他端側における拡幅方向のストロークとして、ロッド部材１４における溝３４の深さの変化分とトルク部材１５における溝３５の深さの変化分との和に相当するだけのストロークを確保することができる。尚、本実施形態のように、転動部材１６とロッド部材１４及びトルク部材１５のそれぞれに設ける溝（３４、３５）の構成とをトルク部材１５に対して対称とした場合では、ロッド部材１４を１つで（トルク部材がロッド部材と対向する側と反対側でキャリパレバーに連結されている構成の場合）ロッド部材１４及びトルク部材１５のいずれかのみに溝を形成した場合に比して、４倍程度のストロークを容易に確保することができる。このように、ロッド部材１４及びトルク部材１５の対向する面（対向面２９ａと対向面２６ｂ、対向面２９ｂと対向面２６ｃ）における溝（３４、３５）の深さを逆のパターンで増減させる構成とすることで、キャリパレバー１２の一端側（ブレーキパッド１８側）における大きな押圧力をさらに容易に確保することができる。
【００６０】
また、空圧キャリパ装置１によると、トルク部材１５の回転軸心Ｐ上に配置されたシャフト部材２５により、トルク部材１５及び２つのロッド部材１４が、シャフト部材２５に対してその径方向における変位が規制された状態となる。このため、トルク部材１５の回転軸心Ｐ上に配置されたトルク部材１５及び２つのロッド部材１４の共通の芯部材としてシャフト部材２５が機能し、アクチュエータ１３からトルク部材１５に対して偏荷重が作用したような場合であっても、転動部材１６が溝（３４、３５）からずれてしまうことを容易に抑制することができる。即ち、トルク部材１５とロッド部材１４とが芯ずれしにくい構成を容易に実現することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る空圧キャリパ装置は、第１実施形態の空圧キャリパ装置１と同様に構成されるが、トルク部材及びロッド部材に設けられる複数の溝の配置構成が第１実施形態とは異なっている。以下、第１実施形態と異なる点を説明する。図８は、第２実施形態に係る空圧キャリパ装置におけるトルク部材（伝動部材）３７を示す側面図である。図８に示すように、トルク部材３７では、図示しないロッド部材に対向する対向面３８において、トルク部材３７の回転軸心Ｓを中心とする複数の円の円周（Ｔ、Ｕ）に転動部材移動方向が沿うように溝（３９、４０）が配置されている。各溝（３９、４０）の形状は、第１実施形態と同様である。
【００６２】
そして、トルク部材３７においては、上述の複数の円の円周（Ｔ、Ｕ）のうちの一方の第１の円周Ｔに配置される溝３９の円周方向における中心位置（図中の二点鎖線の端部）と、第１の円周Ｔとは異なる他の円周である第２の円周Ｕに配置される溝４０の円周方向における中心位置（図中の破線の端部）とが、複数の円の円周方向における角度位置が異なる位置に配置されている。即ち、第１の円周Ｔ上の溝３９の中心位置の円周方向における角度位置を示す図中の二点鎖線と、第２の円周Ｕ上の溝４０の中心位置の角度位置を示す図中の破線とが、一致しない状態となるように、溝３９及び溝４０が配置されている。尚、トルク部材３７における対向面３８とは反対側でロッド部材と対向する対向面（図示せず）においても、第１実施形態と同様に対称な位置関係で、対向面３８に設けられている溝（３９、４０）と同様の溝が形成されている。また、ロッド部材においても、第１実施形態と同様に、トルク部材３７に対向する面において対向する位置にそれぞれ溝が設けられており、これらの溝の深さはトルク部材３７の溝とは転動部材移動方向における深さの変化が逆方向に増減するように形成されている。また、各溝には、転動部材が配置されている。
【００６３】
上述した第２実施形態に係る空圧キャリパ装置によると、トルク部材３７の回転軸心Ｓに対して同士円となる複数の円周（Ｔ、Ｕ）に沿って配置される溝（３９、４０）が、異なる円周において円周方向における角度位置（位相）が異なるように設けられる。このため、異なる円周において径方向における間隔をより接近させるように溝３９及び溝４０を配置することができ、ロッド部材及びトルク部材３７の対向する面における溝の配置密度を高めることができる。これにより、小型で且つ各転動部材及び各溝に生じる応力を緩和する構成をより容易に実現することができる。尚、第２実施形態では、２つの円の円周に沿って溝が配置される場合を例にとって説明したが、３つ以上の円の円周に沿って溝が配置される場合であっても本発明を適用することができる。
【００６４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る空圧キャリパ装置は、第１実施形態の空圧キャリパ装置１と同様に構成されるが、トルク部材及びロッド部材に設けられる複数の溝の形状とこの溝に配置される転動部材の形状とが第１実施形態とは異なっている。以下、第１実施形態と異なる点を説明する。図９は、第３実施形態に係る空圧キャリパ装置におけるトルク部材（伝動部材）４１と転動部材４４とを示す側面図である。図９に示すように、トルク部材４１では、図示しないロッド部材に対向する対向面４２において、トルク部材４１の回転軸心Ｖを中心とする円周Ｗ上に円周Ｗに転動部材移動方向が沿った複数の溝４３が配置されている。そして、各溝４３には、転動部材４４が配置されている。しかし、第１実施形態における球状体の転動部材１６とは異なり、転動部材４４は、ロッド部材及びトルク部材４１に接する側面が円錐状の曲面の一部（円錐曲面における頭頂部が欠けた状態の曲面）を成すように形成されている。そして、溝４３は、転動部材移動方向において深さが変化するように形成されている。
【００６５】
尚、トルク部材４１における対向面４２とは反対側でロッド部材と対向する対向面（図示せず）においても、第１実施形態と同様に対称な位置関係で、対向面４２に設けられている溝４３と同様の溝が形成され、転動部材４４と同形状の転動部材が配置されている。また、ロッド部材においても、第１実施形態と同様に、トルク部材４１に対向する面において対向する位置にそれぞれ溝が設けられており、これらの溝の深さはトルク部材４１の溝とは転動部材移動方向における深さの変化が逆方向に増減するように形成されている。
【００６６】
上述した第３実施形態に係る空圧キャリパ装置によると、転動部材４４の側面が円錐状曲面の少なくとも一部を成すように形成されているため、転動部材４４が点接触でロッド部材やトルク部材に接触する場合に比して、転動部材４４に生じる応力をより緩和することができ、より低強度の安価な材料を用いて転動部材４４を製作することができる。
【００６７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る空圧キャリパ装置は、第１実施形態の空圧キャリパ装置１とは異なり、伝動部材が空圧式のアクチュエータの作動に応じて直線方向に移動するように構成されている。図１０は、第４実施形態に係る空圧キャリパ装置における増力変換機構の模式図を示したものであり、伝動部材４５、ロッド部材４６（４６ａ、４６ｂ）、転動部材４７、付勢機構４８を示したものである。
【００６８】
図１０の模式図に示すように、第４実施形態の空圧キャリパ装置における増力変換機構では、伝動部材４５は、例えば、その端部が図示しないアクチュエータの可動ロッドに固定されて、可動ロッドとともに同一直線上で移動するように構成されている。これにより、伝動部材４５は、アクチュエータの作動に応じて図中矢印Ｈ方向で示すように直線方向に移動するようになっている。そして、図示しない一対のキャリパレバーにそれぞれ連結されるロッド部材４６（４６ａ、４６ｂ）は、伝動部材４５の両側に配置され、ロッド部材４６ａの対向面５０ａに伝動部材４５の対向面４９ａが対向し、ロッド部材４６ｂの対向面５０ｂに伝動部材４５の対向面４９ｂが対向するように、配置されている。図１０にて模式的に示す付勢機構４８は、各ロッド部材４６を伝動部材４５に向かって付勢するバネとして設けられている。
【００６９】
また、伝動部材４５の対向面４９ａには溝５１ａが形成され、ロッド部材４６ａの対向面５０ａには溝５２ａが形成され、溝５１ａと溝５２ａとは対向する位置に配置されている。同様に、伝動部材４５の対向面４９ｂには溝５１ｂが形成され、ロッド部材４６ｂの対向面５０ｂには溝５２ｂが形成され、溝５１ｂと溝５２ｂとは対向する位置に配置されている。これらの溝（５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ）には、転動部材４７が配置されている。転動部材４７は、ロッド部材及び伝動部材４５に接する側面が円柱状に形成されている。また、溝（５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ）は、いずれもその転動部材移動方向が伝動部材４５の移動方向（図中両端矢印Ｈ方向）と平行になるように配置されており、転動部材移動方向において深さが変化するように形成されている。そして、対向する位置関係にある溝５１ａ及び溝５２ａ、溝５１ｂ及び５２ｂは、それぞれ転動部材移動方向における深さの変化が逆方向に増減するように形成されている。尚、図１１（ａ）は、伝動部材４５の対向面４９ａ側の側面図を示したものである。この図１１（ａ）に示すように、対向面４９ａでは、溝５１は円柱状の転動部材４７が転動するための幅広の溝として形成されている。他の対向面（４９ｂ、５０ａ、５０ｂ）における溝（５１ｂ、５２ａ、５２ｂ）についても、溝５１ａと同様に形成されている。
【００７０】
上述した第４実施形態に係る空圧キャリパ装置によると、転動部材４７の側面が円柱状に形成されているため、転動部材４７が点接触でロッド部材や伝動部材に接触する場合に比して、転動部材４７に生じる応力をより緩和することができる。これにより、伝動部材４７がアクチュエータの作動に応じて直線方向に移動する空圧キャリパ装置において、より低強度の安価な材料を用いて転動部材を製作することができる。
【００７１】
また、図１１（ｂ）は、第４実施形態に係る空圧キャリパ装置における変形例に係る伝動部材５３を示す側面図である。第４実施形態では、転動部材が円柱状に形成されている場合を例にとって説明したが、アクチュエータの作動に応じて伝動部材５３が直線方向に移動する場合において、転動部材が球状体として形成されていてもよい。この場合、伝動部材５３及びロッド部材には、球状体の転動部材に対応して転動部材移動方向における深さが変化する溝を形成する必要がある。そして、この場合、図１１（ｂ）に示すように、伝動部材５３のロッド部材に対向する対向面５４では、複数の溝５５が、転動部材移動方向が平行で且つ転動部材移動方向と垂直な方向で溝深さが対応するように並んで配置されていることが望ましい。尚、この場合、他の対向面における溝についても、溝５５と同様に並んで複数配置されることになる。このように複数並んだ溝を配置することで、円柱状に形成される転動部材を用いる場合と同様に、球状体に形成される転動部材を用いる場合であっても、トルク部材５３とロッド部材とを平行に保つことがより容易になる。
【００７２】
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。
【００７３】
（１）本実施形態では、ロッド部材が２つ設けられる場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、ロッド部材が１つ設けられるものであってもよい。この場合、一方のキャリパレバーにロッド部材が連結され、他方のキャリパレバーにトルク部材が連結される構成として本発明を実施することができる。
【００７４】
（２）本実施形態では、ロッド部材及び伝動部材のいずれにも溝が設けられている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、ロッド部材及び転動部材のいずれか一方に溝が形成されているものであっても本発明を実施することができる。
【００７５】
（３）本実施形態では、転動部材移動方向における溝の深さが直線的な勾配を形成するように変化する場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。図１２は、溝の深さの変化のパターンの変形例を例示し、図５（ｂ）と対応させて説明する溝近傍の部分断面図を転動部材１６とともに示したものである。尚、図１２（ａ）は説明の便宜から図５（ａ）を示したものであり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は変形例を示したものである。また、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）においては、図１２（ａ）の直線的な勾配の形状の溝を破線で併記している。図１２（ｂ）に示す変形例に係る溝５６では、溝の深さの深い部分から浅い部分にかけてまず勾配が急に立ち上がりその後勾配が変化して緩やかになるように形成されている。一方、図１２（ｃ）に示す変形例に係る溝５６では、溝の深さの深い部分から浅い部分にかけてまず緩やかな勾配が延びその後勾配が変化して急な勾配になるように形成されている。このように、転動部材移動方向における溝の深さの変化のパターンについては、キャリパレバーの動作やブレーキパッドによるディスクへの押圧力の発生のさせ方等の種々の目的に応じて適宜選択することができる。
【００７６】
（４）本実施形態では、ロッド部材がキャリパレバーの他端側に連結される場合を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、キャリパレバーが支持部材に対して揺動する支点がキャリパレバーの他端側に配置され、ロッド部材がキャリパレバーに対してその中途部分にて連結されるものであってもよい。この場合、付勢機構により制動動作を行い、ロッド部材、伝動部材、転動部材により制動解除動作を行うように構成することができる。
【００７７】
（５）本実施形態では、空圧式のアクチュエータの可動ロッドの進出動作に伴って制動動作が行われる場合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、伝動部材と可動ロッドとの連結部の配置や溝の深さ方向を適宜設定することで、可動ロッドの退避動作に伴って制動動作が行われるように構成してもよい。また、可動に配置されたシリンダユニットにロッド部材が連結され、このシリンダユニットの動作に伴って制動動作や制動解除動作が行われるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置として用いられて空圧式のアクチュエータにより作動する空圧キャリパ装置として、広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空圧キャリパ装置を鉄道車両の車軸方向から見た図である。
【図２】図１に示す空圧キャリパ装置における増力変換機構を示す平面図及び断面図である。
【図３】図２に示す増力変換機構について図２（ｂ）のＣ線矢視方向から見た側面図である。
【図４】図２に示す増力変換機構におけるトルク部材の断面図及びその左右側面図である。
【図５】図２に示す増力変換機構における溝の形状を説明する図である。
【図６】図２に示す増力変換機構におけるトルク部材の側面図である。
【図７】図２に示す増力変換機構における溝の近傍の部分断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る空圧キャリパ装置における伝動部材を示す側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る空圧キャリパ装置における伝動部材及び転動部材を示す側面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る空圧キャリパ装置における増力変換機構を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す増力変換機構における伝動部材の側面図と変形例とを示したものである。
【図１２】空圧キャリパ装置の増力変換機構における溝の深さの変化のパターンについての変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１                    空圧キャリパ装置
１１                  支持部材
１２                  キャリパレバー
１３                  アクチュエータ
１４、１４ａ、１４ｂ  ロッド部材
１５                  トルク部材（伝動部材）
１６                  転動部材
１７                  付勢機構
３４、３４ａ、３４ｂ、３５、３５ａ、３５ｂ  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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