(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制輪子の当接面を車輪外周の踏面に押し付けて制動トルクを発生する踏面ブレーキ装置において、前記制輪子を先端に支持する伸縮ピストンと、この伸縮ピストンを伸縮自在に収容するシリンダと、このシリンダ内の前記伸縮ピストン後方に摺動自在に収容されるフリーピストンと、前記伸縮ピストンを後方に引き戻すリターンスプリングと、前記シリンダを内部に収容して球面軸受を介して支持する本体フレームと、この本体フレームからブラケット状に延び出し前記制輪子にリンク部材を介して連結されるトルク受け部とを備えるとともに、前記シリンダの前記フリーピストンと前記伸縮ピストンとの間の領域に作動油を充填し、前記フリーピストンの後方へ油圧を導入して前記フリーピストンを前方に摺動させることにより前記伸縮ピストンを伸長させ、前記フリーピストンの摺動範囲を制限する制限手段を備え、前記フリーピストンがこの制限手段による限界まで前方に摺動したときに伸縮ピストンが伸長する伸長量を制輪子と車輪との初期間隔以上の大きさとし、前記フリーピストンの摺動範囲を制限する制限手段は、前記フリーピストンと前記伸縮ピストンの間のシリンダ内周の所定の位置に嵌合したプレート部材であり、前記フリーピストンはこのプレート部材との接触により摺動を制限されるとともに、このプレート部材を貫通して作動油を通過させる開口を備えたことを特徴とする踏面ブレーキ装置。
【請求項２】
制輪子の当接面を車輪外周の踏面に押し付けて制動トルクを発生する踏面ブレーキ装置において、前記制輪子を先端に支持する伸縮ピストンと、この伸縮ピストンを伸縮自在に収容するシリンダと、このシリンダ内の前記伸縮ピストン後方に摺動自在に収容されるフリーピストンと、前記伸縮ピストンを後方に引き戻すリターンスプリングと、前記シリンダを内部に収容して球面軸受を介して支持する本体フレームと、この本体フレームからブラケット状に延び出し前記制輪子にリンク部材を介して連結されるトルク受け部とを備えるとともに、前記シリンダの前記フリーピストンと前記伸縮ピストンとの間の領域に作動油を充填し、前記フリーピストンの後方へ油圧を導入して前記フリーピストンを前方に摺動させることにより前記伸縮ピストンを伸長させ、前記フリーピストンの摺動範囲を制限する制限手段を備え、前記フリーピストンがこの制限手段による限界まで前方に摺動したときに伸縮ピストンが伸長する伸長量を制輪子と車輪との初期間隔以上の大きさとし、前記フリーピストンには前記フリーピストンの後側から前側への作動油の流れのみを許容するチェック弁を内蔵するとともに、このチェック弁のリリーフ圧を前記フリーピストンが摺動しているときの前記フリーピストンの前後圧の差圧よりも大きく設定することにより、通常の制動動作においては前記フリーピストン前方の作動油を一定とする一方で、前記制輪子と車輪との初期間隔が増大し前記制限手段による限界まで前記フリーピストンが摺動しても制輪子と車輪が接触しないときには、前記チェック弁を通って前記フリーピストン前方に作動油が流れ込んで前記伸縮ピストンを伸長させ、前記制輪子を車輪と接触するまで押し出す構成とし、前記伸縮ピストンのリターンスプリングを一対のスプリングから構成し、これらのスプリングをこれらのスプリングを互いに内外に並んで配置し、これらのスプリングの間に円筒部材を介装し、この円筒部材にはその一端部に外径方向に設けたバネ座とその他端部に内径方向に設けたバネ座を形成し、これらのスプリングの端部をこれらのバネ座に支持し、これらのスプリングを直列に連結したことを特徴とする踏面ブレーキ装置。
【請求項３】
前記伸縮ピストンは先端の閉鎖された円筒形であるとともに、前記一対のスプリングの一方を外側スプリングと内側スプリングから構成し、この外側スプリングを伸縮ピストン内に同軸上に収容し、内側スプリングをこの外側スプリングの内周側に同軸上に配置するとともに、前記外側スプリング内周と内側スプリングの外周の間に配置された円筒部材と、基端を前記シリンダに固定されながら前記伸縮ピストンの先端側に向かって前記内側スプリングの中心軸上に延び先端にバネ座を備えた棒状部材を備え、前記外側スプリングの両端を前記伸縮ピストンの基端と前記円筒部材の先端にそれぞれ固定し、前記内側スプリングの両端を前記棒状部材の先端のバネ座と前記円筒部材の基端にそれぞれ固定したことを特徴とする請求項２に記載の踏面ブレーキ装置。
【請求項４】
前記シリンダの前記フリーピストン前方から作動油を抜く油抜き通路と、この油抜き通路を閉鎖する栓部材を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の踏面ブレーキ装置。
【請求項５】
前記トルク受け部は前記本体フレームの前記制輪子にかかる制動トルクの反力が向かう側に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかひとつに記載の踏面ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両等に用いられる踏面ブレーキ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両等のブレーキ装置としては、車輪外周の転動面（踏面）に、直接、制輪子を押し付け、この摩擦力で制動トルクを発生させる踏面ブレーキ装置が用いられることがある。従来、このような踏面ブレーキ装置としては、図３に示すような空気圧駆動式のものが用いられている。
【０００３】
この図３に示す踏面ブレーキ装置では、シリンダ１０１内に空気圧導入口１０２から空気圧が導入し、シリンダ１０１内のピストン１０３が摺動させる。これにより、リンク機構１０４を介して、制輪子１０５を図示されない車輪側に押し出す。この結果、制輪子１０５が備えるライニング１０６の当接面１０７が車輪外周の踏面に接触して制動トルクが発生するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の踏面ブレーキ装置は空気圧で駆動されるため、制輪子１０５のライニング１０６を車輪に強く押し付けて、十分な制動トルクを得るためには、リンク機構１０４等が必要となり、装置の大型化および複雑化の原因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目して成されたもので、装置の小型化および簡素化を図ることができる踏面ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、制輪子の当接面を車輪外周の踏面に押し付けて制動トルクを発生する踏面ブレーキ装置において、前記制輪子を先端に支持する伸縮ピストンと、この伸縮ピストンを伸縮自在に収容するシリンダと、このシリンダ内の前記伸縮ピストン後方に摺動自在に収容されるフリーピストンと、前記伸縮ピストンを後方に引き戻すリターンスプリングと、前記シリンダを内部に収容して球面軸受を介して支持する本体フレームと、この本体フレームからブラケット状に延び出し前記制輪子にリンク部材を介して連結されるトルク受け部とを備えるとともに、前記シリンダの前記フリーピストンと前記伸縮ピストンとの間の領域に作動油を充填し、前記フリーピストンの後方へ油圧を導入して前記フリーピストンを前方に摺動させることにより前記伸縮ピストンを伸長させ、前記フリーピストンの摺動範囲を制限する制限手段を備え、前記フリーピストンがこの制限手段による限界まで前方に摺動したときに伸縮ピストンが伸長する伸長量を制輪子と車輪との初期間隔以上の大きさとし、前記フリーピストンの摺動範囲を制限する制限手段は、前記フリーピストンと前記伸縮ピストンの間のシリンダ内周の所定の位置に嵌合したプレート部材であり、前記フリーピストンはこのプレート部材との接触により摺動を制限されるとともに、このプレート部材を貫通して作動油を通過させる開口を備えた。
【００１１】
第２の発明は、制輪子の当接面を車輪外周の踏面に押し付けて制動トルクを発生する踏面ブレーキ装置において、前記制輪子を先端に支持する伸縮ピストンと、この伸縮ピストンを伸縮自在に収容するシリンダと、このシリンダ内の前記伸縮ピストン後方に摺動自在に収容されるフリーピストンと、前記伸縮ピストンを後方に引き戻すリターンスプリングと、前記シリンダを内部に収容して球面軸受を介して支持する本体フレームと、この本体フレームからブラケット状に延び出し前記制輪子にリンク部材を介して連結されるトルク受け部とを備えるとともに、前記シリンダの前記フリーピストンと前記伸縮ピストンとの間の領域に作動油を充填し、前記フリーピストンの後方へ油圧を導入して前記フリーピストンを前方に摺動させることにより前記伸縮ピストンを伸長させ、前記フリーピストンの摺動範囲を制限する制限手段を備え、前記フリーピストンがこの制限手段による限界まで前方に摺動したときに伸縮ピストンが伸長する伸長量を制輪子と車輪との初期間隔以上の大きさとし、前記フリーピストンには前記フリーピストンの後側から前側への作動油の流れのみを許容するチェック弁を内蔵するとともに、このチェック弁のリリーフ圧を前記フリーピストンが摺動しているときの前記フリーピストンの前後圧の差圧よりも大きく設定することにより、通常の制動動作においては前記フリーピストン前方の作動油を一定とする一方で、前記制輪子と車輪との初期間隔が増大し前記制限手段による限界まで前記フリーピストンが摺動しても制輪子と車輪が接触しないときには、前記チェック弁を通って前記フリーピストン前方に作動油が流れ込んで前記伸縮ピストンを伸長させ、前記制輪子を車輪と接触するまで押し出す構成とし、前記伸縮ピストンのリターンスプリングを一対のスプリングから構成し、これらのスプリングをこれらのスプリングを互いに内外に並んで配置し、これらのスプリングの間に円筒部材を介装し、この円筒部材にはその一端部に外径方向に設けたバネ座とその他端部に内径方向に設けたバネ座を形成し、これらのスプリングの端部をこれらのバネ座に支持し、これらのスプリングを直列に連結した。
【００１２】
第３の発明は、前記伸縮ピストンは先端の閉鎖された円筒形であるとともに、前記一対のスプリングの一方を外側スプリングと内側スプリングから構成し、この外側スプリングを伸縮ピストン内に同軸上に収容し、内側スプリングをこの外側スプリングの内周側に同軸上に配置するとともに、前記外側スプリング内周と内側スプリングの外周の間に配置された円筒部材と、基端を前記シリンダに固定されながら前記伸縮ピストンの先端側に向かって前記内側スプリングの中心軸上に延び先端にバネ座を備えた棒状部材を備え、前記外側スプリングの両端を前記伸縮ピストンの基端と前記円筒部材の先端にそれぞれ固定し、前記内側スプリングの両端を前記棒状部材の先端のバネ座と前記円筒部材の基端にそれぞれ固定した。
【００１３】
第４の発明は、前記シリンダの前記フリーピストン前方から作動油を抜く油抜き通路と、この油抜き通路を閉鎖する栓部材を備えた。
第５の発明は、前記トルク受け部は前記本体フレームの前記制輪子にかかる制動トルクの反力が向かう側に形成される。
【００１４】
【作用】
第１の発明では、ブレーキ動作時には、フリーピストンが後方からの油圧により前方に押し出されると、フリーピストンと伸縮ピストンとの間に充填された作動油を介して伸縮ピストンが前方に押し出され、伸縮ピストン先端に支持された制輪子の当接面が車輪の踏面に当接して制動トルクが発生する。また、このとき発生する制動トルクの反力は、本体フレームのトルク受け部において支持される。さらに、ブレーキ動作終了後は、フリーピストン後方から油圧を抜けば、伸縮ピストンはリターンスプリングにより収縮させられ、制輪子と車輪との当接が解除される。このように、制輪子の駆動を油圧式としたので、踏面ブレーキ装置は、制輪子に連結された伸縮ピストンを直接油圧で駆動する構成とすればよく、装置が簡素化される。また、コンパクトな構成によっても制輪子の車輪への押し付け力を十分に確保でき、十分な制動トルクを発生することができるので、踏面ブレーキ装置の小型化を図り得る。
【００１５】
そして、フリーピストンが制限手段による限界まで前方に摺動したときに伸縮ピストンが伸長する伸長量を制輪子と車輪との初期間隔以上の大きさにしているので、フリーピストン後方に油圧を送り込めば、フリーピストンは自動的に制輪子と車輪を接触させるところまで摺動し、安定的なブレーキ動作が得られる。
【００１６】
第２および第３の発明では、フリーピストンには、フリーピストンの後側から前側への作動油の流れのみを許容するチェック弁が内蔵され、このチェック弁のリリーフ圧をフリーピストンが摺動しているときのフリーピストンの前後圧の差圧よりも大きく設定しているので、フリーピストンを摺動させる通常の制動動作では作動油はチェック弁を開いて流れない。一方、制輪子または車輪の摩耗等により制輪子と車輪の初期間隔が増大してしまったときなど、フリーピストンが摺動限界に達してもなお伸縮ピストンに伸長の余地があるときには、チェック弁はフリーピストン後方からのブレーキ圧により圧し開かれ、フリーピストン前方に作動油を流れ込ませる結果、伸縮ピストンは制輪子と車輪の初期間隔の増大を補償する分だけ余計に伸び出し、制輪子は車輪に接触するまで移動する。さらに、チェック弁はフリーピストン前方から後方への作動油の流れを許容しないので、いったん余計に伸び出した伸縮ピストンは、この余計な伸び出し量だけシリンダから伸び出したままになるので、制輪子と車輪の初期間隔は、再び初期状態と同じ長さになる。このように、本発明によれば、チェック弁を介しての作動油の流れ込みにより、制輪子と車輪の初期間隔変動は自動的に吸収され、制動時の制輪子の移動量が一定に保たれる結果、踏面ブレーキ装置のブレーキ動作は、常に応答時間が一定で安定的に行われることになる。
【００１８】
そして、伸縮ピストンのリターンスプリングは一対のスプリングを直列に連結して構成されるので、制輪子と車輪の初期間隔の調整のために伸縮ピストンが余計に伸び出したとしても、リターンスプリングのリターン力の増大は小さいので、制動時に、伸縮ピストンの伸長が阻害されてしまうことはなく、常に応答性のよい制動動作を確保できる。
【００１９】
第４の発明では、チェック弁を通じてフリーピストン前方に流れ込んだ作動油は、油抜き通路を通じて排出することができるので、伸縮ピストンを容易に初期状態に戻すことができる。また、この油抜き通路は、通常のブレーキ使用時には栓によって閉鎖されるので、ブレーキ動作が阻害されることはない。
第５の発明では、トルク受け部は制輪子にかかる制動トルクの反力が向かう側に設けられているので、制動トルクの反力はトルク受け部において確実に受け止められ、伸縮ピストン等に余計な負担がかかることはなく、踏面ブレーキ装置の信頼性が高められる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１には、本発明の踏面ブレーキの全体構成を示す。
【００２２】
踏面ブレーキ装置１の筒状の本体フレーム２は、その底部２Ａにおいて、複数のボルト３を介して、鉄道車両本体側のブレーキ取り付け部４の正面に固定される。この本体フレーム２の中空部５内には、制輪子６を車輪側に押し出す制輪子駆動装置７が収容されている。
【００２３】
この制輪子駆動装置７の外周にはスリーブ部材８が嵌合し、固定される。このスリーブ部材８が球面軸受９を介して本体フレーム２内周面に支持されることにより、制輪子駆動装置７が本体フレーム２の中空部５内に支持される。なお、この球面軸受９は、スナップリング１０および１１を介して、それぞれ、本体フレーム２内周面およびスリーブ部材８外周面に固定されている。
【００２４】
本体フレーム２の上端側（ブレーキ取り付け部４と反対側）の開口部２Ｂからは、制輪子駆動装置７の伸縮ピストン２３側が突出し、制輪子１２の基端が、この伸縮ピストン２３先端にピン１３を介して取り付けられている。なお、この開口部２Ｂを覆うように、本体フレーム２とスリーブ部材８の間にはブーツ１４が設けられ、本体フレーム２内の防塵および防水が図られている。
【００２５】
制輪子６は、ライニング１５を、本体フレーム２と反対側の車輪６０側に備える。この制輪子６は、油圧導入部２６からのブレーキ圧の供給を受けた制輪子駆動装置７の伸縮ピストン２３の伸び出しにより、図の二点鎖線で示した位置まで車輪側に押し出され、ライニング１５の円弧状の当接面１５Ａを、車輪６０外周の転動面（踏面）６１に当接させる。このとき生じる摩擦力により車輪６０に制動トルクが与えられ、鉄道車両の制動を行うようになっている。
【００２６】
ところで、この場合、制輪子６は図１に矢印で示す車輪６０の回転方向に制動トルクの反力によって引きずられるので、この制動トルクの反力に対抗して制輪子６を支持する必要がある。このため、本体フレーム２の上端のこの反力が向かう方向と反対側（図１の上側）には、トルク受けブラケット（トルク受け部）１６が延設される。そして、このトルク受けブラケット１６と制輪子６は、リンク１７を介して回動自在に連結される。すなわち、リンク１７の一端はピン１３を介して制輪子６の基端および伸縮ピストン２３の先端に回動自在に連結され、またリンク１７の他端はピン１８を介してトルク受けブラケット１６に回動自在に連結されている。このようにトルク受けブラケット１６に連結されたリンク１７は、制輪子６の基端を引き留めるようにして支持する。
【００２７】
なお、車輪６０が図１の矢印と逆方向に回転するときにも、上述とは反対向きに作用する制動トルクの反力は、リンク１７を介してトルク受けブラケット１６において支持される。
【００２８】
また、本体フレーム２には、このトルク受けブラケット１６に加えて、本体フレーム２のトルク受けブラケット１６と同じ側（図１の上側）の下端から延び出す固定ブラケット１９が設けられる。この固定ブラケット１９は、ブレーキ取り付け部４の側面にボルト２０を介して取り付けられる。これにより、固定ブラケット１９において、本体フレーム２にかかる制動トルクの反力が支持される。
【００２９】
図２には、制輪子駆動装置７の構造を詳細に示す。
【００３０】
図示されるように、後部シリンダ２１と前部シリンダ２２を備え、この前部シリンダ２２は、後部シリンダ２１の先端側内周に基端側がねじ込まれて固定されている。さらに、この前部シリンダ２２には先端側から、円筒形の伸縮ピストン２３が伸縮自在に収容される。この伸縮ピストン２３の先端部は閉鎖されており、後部シリンダ２１、前部シリンダ２２および伸縮ピストン２３の内部には作動油が充填されている。
【００３１】
なお、伸縮ピストン２３は先端に連結部材２４を備え、この連結部材２４において前述の制輪子６と連結する。また、前部シリンダ２１内周と伸縮ピストン２３外周の間にはシール３８が設けられ、前部シリンダ２１および伸縮ピストン２３内部からの作動油の漏れ出しを防止している。さらに、前部シリンダ２１外周には、エア抜き用のブリーダ３９が設けられている。
【００３２】
一方、後部シリンダ２１内部には、この後部シリンダ２１の内周面に接して、フリーピストン２５が摺動自在に収容されている。このフリーピストン２５は、制動時に油圧導入部２６から供給される作動油が、後部シリンダ２１の基端に開口する油圧導入口２７を介して、フリーピストン２５の背部に流れ込むことにより、前方（図の左方向）に摺動する。これにより、フリーピストン２５前方の作動油が、前部シリンダ２２基端の油通路２８を通って前部シリンダ２２および伸縮ピストン２３の内部に流れ込み、伸縮ピストン２３が前方に伸び出すようになっている。なお、フリーピストン２５の外周にはシール２９が設けられ、フリーピストン２５の前後をシールしている。
【００３３】
また、後部シリンダ２１内周のフリーピストン２５前方には、プレート３０がはめ込まれ、スナップリング３３により固定される。このプレート３０は、貫通して形成された開口３１を通じて前後に作動油は流通させる一方で、フリーピストン２５の摺動範囲は、フリーピストン２５がこのプレート３０と当接するまでの範囲に制限する。これにより、制動時には、フリーピストン２５は後部シリンダ２５基端に接する初期位置からプレート３０に接するまで前方に摺動するが、このとき伸縮ピストン２３側に流れ込む作動油量は、後部ピストン２１の基端側にあったフリーピストン２５とプレート２９の間の領域３３内に充填されていた作動油量と同一であり、一定となるので、この油量に対応する伸縮ピストン２３の伸び出し量を一定に管理できる。なお、この伸び出し量は、制輪子６のライニング１５が車輪６０と接するまでの移動ストロークと一致するように設定しておく。
【００３４】
また、フリーピストン２５には、チェック弁３４が内蔵され、フリーピストン２５の前後の圧力差がこのチェック弁３４の設定圧を超えて高まったときには、フリーピストン２５の後方の油圧導入部２６からの作動油がチェック弁３４を圧し開いて、フリーピストン２５前方に流れ込むようになっている。
【００３５】
このチェック弁３４は、通常の制動時（後述するようなライニング１５と車輪６０の初期間隔の調整が必要ないとき）に、制輪子６のライニング１５が車輪６０に接するまで伸縮ピストン２３を伸長させて行くときには開かない。すなわち、伸縮ピストン２３を伸長させるのに必要な作動油は、フリーピストン２５前方に既にあるので、フリーピストン２５背後に供給される作動油はフリーピストン２５を摺動させるだけで、フリーピストン２５前後に差圧が生じてチェック弁３４が圧し開かれることはない。また、このようにフリーピストン２５が摺動してプレート３０に当接すると、制輪子６のライニング１５も車輪６０に当接するので、この後は、伸縮ピストン２３はそれ以上伸び出せない。したがって、フリーピストン２５の背後の油圧がチェック弁３４の設定圧を超えて高まったとしても、フリーピストン２５前方には作動油は流れ込めず、結局、このような通常動作では、チェック弁３４を介して作動油が流れることはない。
【００３６】
一方、例えば車輪６０の踏面６１またはライニング１５の当接面１５Ａが摩耗して、踏面６１と当接面１５Ａとの初期間隔が増大してしまったときには、フリーピストン２５前方の作動油量による伸縮ピストン２３の伸び出し量では、ライニング１５が車輪６０に当接しなくなるので、フリーピストン２５がプレート３０に当接した後も伸縮ピストン２３が伸び出す余地がある。このため、フリーピストン２５の背部に供給される高圧のブレーキ圧によりチェック弁３４が圧し開かれ、ライニング１５が車輪６０に当接するまで、伸縮ピストン２３側に作動油が流れ込み、伸縮ピストン２３が伸び出し、ライニング１５と車輪６０との間隔の変化が自動的に吸収されるようになっている。
【００３７】
また、チェック弁３４は、フリーピストン２５の前側から後側への（伸縮ピストン２３側から油圧導入部２７への）作動油の流通を許容しないので、チェック弁３４を介してフリーピストン２５前側に流れ込んだ作動油はそのまま伸縮ピストン２３側に溜まって行く。この結果、伸縮ピストン２３の初期位置（油圧導入部２７からブレーキ圧が供給される前の位置）は、チェック弁３４を通じて流れ込んだ油量に対応する分だけ伸長した位置に保たれる。そして、つぎの制動時には、フリーピストン２５がプレート３０に当接するまで移動すれば、伸縮ピストン２３は制輪子６のライニング１５は車輪６０に当接するまで伸び出すことになる。この場合、伸縮ピストン２３側に供給される油量は領域３３に相当するものであり一定であるので、結局、制動時の伸縮ピストン２３の伸長量、すなわち制輪子６の移動ストロークは一定に保たれる。すなわち、本発明では、車輪６０の踏面６１またはライニング１５の当接面１５Ａの摩耗などにかかわらず、制輪子６の移動ストローク（ライニング１５の当接面１５Ａと車輪６０の踏面６１間の初期間隔）は変わることはないので、安定したブレーキ動作が確保できる。
【００３８】
なお、油通路２８には油抜き通路３５が連通し、この油抜き通路３５を通って伸縮ピストン２３側の作動油を後部シリンダ２１外部および油圧導入口２７側に抜くことができ、ライニング１５の摩耗した制輪子６を交換した場合などに、伸縮ピストン２３を再び初期位置（前部シリンダ２２への最収縮位置）まで引き戻すことができる。この油抜き通路３５は、通常のブレーキ使用時には栓３６によって閉鎖しておく。
【００３９】
さて、伸縮ピストン２３を伸長させる構成は以上のとおりであるが、一方、伸長した伸縮ピストン２３をリターンさせるためのリターンスプリングとしては、伸縮ピストン２３内部に、コイル状の外側スプリング４１および内側スプリング４２が収容されている。
【００４０】
これらのうち、外側スプリング４１は、一端を、伸縮ピストン２３内周の基端側にスナップリング４３を介して取り付けられたバネ座４４に支持されるとともに、他端を、円筒部材４５の先端が外径方向に広がった部分であるバネ座４６に支持される。
【００４１】
一方、内側スプリング４２は、一端を円筒部材４５の基端側が内径方向に広がった部分であるバネ座４７に支持される。また、他端は、前部シリンダ２２の中心軸上に配設された棒部材４８の先端に固設されたバネ座４９に支持される。この棒部材４８が本発明の棒状部材に相当する。なお、棒部材４８は、伸縮ピストン２３と略同じ長さのものであり、この棒部材４８の基端は、前部シリンダ２２の基端側にナット５０により固定されている。また、棒部材４８の先端のバネ座４９の裏面には、最収縮時の伸縮ピストン２３の先端裏面が当接するようになっている。
【００４２】
このようにして、外側スプリング４１と内側スプリング４２は、前部シリンダ２１と伸縮ピストン２３との間に、円筒部材４５を介して直列に接続される。そして、伸縮ピストン２３が伸び出すと圧縮され、伸縮ピストン２３を引き戻す方向にリターン力を与えるようになっている。
【００４３】
本発明では、このように、リターンスプリングである外側スプリング４１と内側スプリング４２とを直列に接続しているので、前述したように、チェック弁４３を通って流れ込む作動油により伸縮ピストン２３が前方に伸び出す量が多少増加したとしても、この伸長量の増加によって縮まった外側スプリング４１および内側スプリング４２のリターン力が急激に増加することはない。したがって、リターン力が大きくなり過ぎて制動時の伸縮ピストン２３の伸長が阻害されてしまうことはなく、常に応答性のよい制動動作が確保できる。
【００４４】
つぎに作用を説明する。
【００４５】
踏面ブレーキ装置を作動させるときには、油圧導入部２６から所定のブレーキ圧を後部シリンダ２１のフリーピストン２５背部に送り込む。この油圧の供給により、フリーピストン２５はプレート３０と当接するまで前方に摺動し、このフリーピストン２５の摺動量に相当する所定量の作動油が前部シリンダ２２側（伸縮ピストン２３側）に流れ込む。これにより、伸縮ピストン２３は、ライニング１５の当接面１５Ａと車輪６０の踏面６１との初期間隔に相当する所定のストロークで伸び出し、制輪子６のライニング１５は車輪６０に当接し、制動トルクが発生する。
【００４６】
制動後は、油圧導入部２６から油圧を抜くようにすれば、フリーピストン２５の摺動が自由となり、伸縮ピストン２３はリターンスプリング（外側スプリング４１および内側スプリング４２）により初期位置まで前部ピストン２３内に収縮させられる結果、制輪子６のライニング１５は車輪６０から離される。
【００４７】
ところで、このようなブレーキ動作により、ライニング１５の当接面１５Ａや車輪６０の踏面６１が摩耗して、当接面１５Ａと踏面６１の初期間隔が増加してしまうことがある。この場合には、制動時に、フリーピストン２５に内蔵されたチェック弁３４を通って伸縮ピストン２３側に作動油が流れ込み、この初期間隔の増加分だけ、伸縮ピストン２３を余計に伸長させ、ライニング１５が車輪６０に到達するようにする。
【００４８】
さらに、この場合に伸縮ピストン２３側（フリーピストン２５前側）に流れ込んだ作動油は、チェック弁３４により油圧導入部２６側（フリーピストン２５後側）への逆流が阻止されているので、伸縮ピストン２３はこの流入量だけ伸長した状態が初期位置となる。したがって、非制動時におけるライニング１５の当接面１５Ａと車輪６０の踏面の初期間隔（すなわち制輪子６に要求される移動ストローク）は、ライニング１５または車輪６０の摩耗前と変わることはなく、制動時における伸縮ピストン２３の伸長量に対応する制動時に油圧導入部２６から供給すべき作動油量は変化しないようにできる。このように、本発明によれば制輪子６と車輪６０の間隔の調整機構が簡明に構成でき、応答時間が一定の安定したブレーキ動作を常に確保することが可能となる。
【００４９】
以上のように本発明の踏面ブレーキ装置１では、制輪子６の駆動を油圧式としたので、制輪子６に連結された伸縮ピストン２３を、直接油圧で駆動する構成とすればよく、装置が簡素化される。また、本発明のように油圧駆動によれば、コンパクトな構成によっても制輪子６の車輪６０への押し付け力を十分に確保でき、十分な制動トルクを発生することができるので、踏面ブレーキ装置１の小型化を図り得る。
【００５０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ブレーキ動作時には、フリーピストンが後方からの油圧により前方に押し出されると、フリーピストンと伸縮ピストンとの間に充填された作動油を介して伸縮ピストンが前方に押し出され、伸縮ピストン先端に支持された制輪子の当接面が車輪の踏面に当接して制動トルクが発生する。また、このとき発生する制動トルクの反力は、本体フレームのトルク受け部において支持される。さらに、ブレーキ動作終了後は、フリーピストン後方から油圧を抜けば、伸縮ピストンはリターンスプリングにより収縮させられ、制輪子と車輪との当接が解除される。このように、制輪子の駆動を油圧式としたので、踏面ブレーキ装置は、制輪子に連結された伸縮ピストンを直接油圧で駆動する構成とすればよく、装置が簡素化される。また、コンパクトな構成によっても制輪子の車輪への押し付け力を十分に確保でき、十分な制動トルクを発生することができるので、踏面ブレーキ装置の小型化を図り得る。
【００５１】
そして、フリーピストンが制限手段による限界まで前方に摺動したときに伸縮ピストンが伸長する伸長量を制輪子と車輪との初期間隔以上の大きさにしているので、フリーピストン後方に油圧を送り込めば、フリーピストンは自動的に制輪子と車輪を接触させるところまで摺動し、安定的なブレーキ動作が得られる。
【００５２】
第２および第３の発明によれば、フリーピストンには、フリーピストンの後側から前側への作動油の流れのみを許容するチェック弁が内蔵され、このチェック弁のリリーフ圧をフリーピストンが摺動しているときのフリーピストンの前後圧の差圧よりも大きく設定しているので、フリーピストンを摺動させる通常の制動動作では作動油はチェック弁を開いて流れない。一方、制輪子または車輪の摩耗等により制輪子と車輪の初期間隔が増大してしまったときなど、フリーピストンが摺動限界に達してもなお伸縮ピストンに伸長の余地があるときには、チェック弁はフリーピストン後方からのブレーキ圧により圧し開かれ、フリーピストン前方に作動油を流れ込ませる結果、伸縮ピストンは制輪子と車輪の初期間隔の増大を補償する分だけ余計に伸び出し、制輪子は車輪に接触するまで移動する。さらに、チェック弁はフリーピストン前方から後方への作動油の流れを許容しないので、いったん余計に伸び出した伸縮ピストンは、この余計な伸び出し量だけシリンダから伸び出したままになるので、制輪子と車輪の初期間隔は、再び初期状態と同じ長さになる。このように、本発明によれば、チェック弁を介しての作動油の流れ込みにより、制輪子と車輪の初期間隔変動は自動的に吸収され、制動時の制輪子の移動量が一定に保たれる結果、踏面ブレーキ装置のブレーキ動作は、常に応答時間が一定で安定的に行われることになる。
【００５４】
そして、伸縮ピストンのリターンスプリングは一対のスプリングを直列に連結して構成されるので、制輪子と車輪の初期間隔の調整のために伸縮ピストンが余計に伸び出したとしても、リターンスプリングのリターン力の増大は小さいので、制動時に、伸縮ピストンの伸長が阻害されてしまうことはなく、常に応答性のよい制動動作を確保できる。
【００５５】
第４の発明によれば、チェック弁を通じてフリーピストン前方に流れ込んだ作動油は、油抜き通路を通じて排出することができるので、伸縮ピストンを容易に初期状態に戻すことができる。また、この油抜き通路は、通常のブレーキ使用時には栓によって閉鎖されるので、ブレーキ動作が阻害されることはない。
第５の発明によれば、トルク受け部は制輪子にかかる制動トルクの反力が向かう側に設けられているので、制動トルクの反力はトルク受け部において確実に受け止められ、伸縮ピストン等に余計な負担がかかることはなく、踏面ブレーキ装置の信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】同じく制輪子駆動装置を示す断面図である。
【図３】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１  踏面ブレーキ装置
２  本体フレーム
３  ボルト
４  ブレーキ取り付け部
５  中空部
６  制輪子
７  制輪子駆動装置
８  スリーブ部材
９  球面軸受
１３  ピン
１４  ブーツ
１５  ライニング
１５Ａ  当接面
１６  トルク受けブラケット
１７  リンク
１８  ピン
１９  固定ブラケット
２０  ボルト
２１  後部シリンダ
２２  前部シリンダ
２３  伸縮ピストン
２４  連結部材
２５  フリーピストン
２６  油圧導入部
２７  油圧導入口
２８  油通路
２９  シール
３０  プレート
３１  開口
３４  チェック弁
３５  油抜き通路
３６  栓
４１  外側スプリング
４２  内側スプリング
４４  バネ座
４５  円筒部材
４６  バネ座
４７  バネ座
４８  棒部材
４９  バネ座
６０  車輪
６１  踏面
【図１】
0003741826.tif 000002
【図２】
0003741826.tif 000003
【図３】
0003741826.tif 000004