JP4926677B2 - 鉄道車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の台車に対して車軸方向に移動可能となるように取り付けられたキャリパボディを備え、当該キャリパボディに装備されたシリンダ装置に圧力流体を供給することで、一対の制輪子により車軸側のディスクを挟みこんで制動力を発生させる鉄道車両用ブレーキ装置に関する。

従来、一対のブレーキテコによって制輪子をブレーキディスクに押し付けることによりブレーキ力を発揮させるディスクブレーキ装置（特許文献１参照）が知られている。このディスクブレーキ装置は、台車枠に対して固定されたガイドピンを備えており、当該ガイドピンにブレーキテコが支持された構成である。そして、ブレーキテコは当該ガイドピンに案内されて車軸方向に移動可能に取り付けられている。これにより、ブレーキ作用時に生じるブレーキテコの車軸方向の移動をブレーキテコの台車枠に対しての支持部内で吸収することができる。

特開平４−２０１６７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたディスクブレーキ装置は、ブレーキ非作動時において、車両の振動や傾きによって、台車枠に支持されたブレーキキャリパがガイドピンに沿って車軸方向に移動し、制輪子がブレーキディスクと接することがあり、無駄に制輪子の磨耗を促進してしまう虞があり、また、片側の制輪子のみ磨耗する偏磨耗の要因ともなり得る。更に高速鉄道に用いる場合においては、制輪子とブレーキディスクが僅かに接触しただけでも、摩擦熱によって制輪子が高温となり、制輪子の制動性能や強度に悪影響を与えてしまう。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、振動や車両の傾斜によりブレーキキャリパが過度に移動することで制輪子がブレーキディスクに意図せずに接触するのを抑制し、制輪子とディスクとの間の隙間を調可能な鉄道車両用ブレーキ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

本発明は、車両の台車に対して車軸方向に移動可能となるように取り付けられたキャリパボディを備え、当該キャリパボディに装備されたシリンダ装置に圧力流体を供給することで、一対の制輪子により車軸側のディスクを挟みこんで制動力を発生させる鉄道車両用ブレーキ装置に関する。
そして、本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置は、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、本発明の鉄道車両用ブレーキ装置は、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。

上記目的を達成するための本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置における第１の特徴は、車両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を備え、当該キャリパボディに装備されたシリンダ装置に圧力流体を供給することで、一対の制輪子により車軸側のディスクを挟みこんで制動力を発生させる鉄道車両用ブレーキ装置において、前記台車と前記キャリパボディとの間に設置され、車軸方向において当該キャリパボディが所定位置から移動したときに、当該所定位置に戻すように当該キャリパボディに対して力を作用させる移動抑制手段を備えていることである。

この構成によると、キャリパボディが台車に対して車軸方向に相対移動可能に構成されているため、ブレーキ作動時にディスクが左右から略対称的に挟みこまれるように自動調整されることになる。ここで、車軸方向への相対移動は、当該車軸方向にスライド移動する場合だけでなく、車軸方向への移動成分を有するように揺動する場合も含まれる。そして、ブレーキ非作動時においては、キャリパボディが、例えば、左右の制輪子間の略中央にディスクが位置するような所定位置（即ち、制輪子とディスクとの間に左右均等な所定の隙間が形成される所定位置）から移動した場合には、移動抑制手段により当該所定位置に戻すように力を受ける。そのため、車両の走行時の振動や、車両の傾斜により、ブレーキキャリパが所定位置から移動することを抑制できる。これにより、ブレーキ非作動時において、ブレーキキャリパの所定位置からの移動により、制輪子がディスクに接触して、偏磨耗等が生じることや、制輪子が摩擦熱で高温になるのを防止できる。
また、キャリパボディに設置される装置や部材の重量のバランスにより、キャリパボディを前記所定位置から移動させるような重力が作用する場合もあるが、このような場合でも移動抑制手段により、キャリパボディを所定位置に保持することが可能となる。したがって、キャリパボディにおける装置や部材の配置を、キャリパボディの重量バランス等の条件に制限されることなく最適な配置とすることが可能である。
また、この構成では、移動抑制手段を調整することにより、キャリパボディの位置調整を行うことが可能となる。

また、本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置における第２の特徴は、前記キャリパボディは、車両の進行方向と平行な軸周りに揺動可能に前記台車に対して取り付けられた結合部と、当該結合部に揺動自在に取り付けられ、一端側を前記シリンダ装置により駆動されるとともに他端側に前記制輪子が取り付けられた一対のブレーキテコと、を備えており、前記移動抑制手段は、前記ブレーキテコに対して力を作用させることができるように設置されていることである。

この構成によると、キャリパボディは、結合部における揺動と、ブレーキテコの揺動と、により、台車に対してより自由度の高い移動が許容されている。したがって、ブレーキ作動時にキャリパボディに設けられた制輪子でディスクが左右から略対称的に挟みこまれるように自動調整され易くなる。更に前記結合部で揺動に抗する力を作用させるよりも前記ブレーキテコに対して力を作用させるほうが小さな力で済むので効率的である。
そして、移動抑制手段によりブレーキテコの所定位置への位置調整を行うことができるとともに、当該所定位置からの移動を抑制可能である。これにより、ブレーキ非作動時において、ブレーキテコが所定位置から移動することにより、制輪子がディスクに接触して、偏磨耗等が生じることや、制輪子が摩擦熱で高温になるのを防止できる。

また、本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置における第３の特徴は、前記移動抑制手段は、前記ブレーキテコにおける前記シリンダ装置側の端部近傍に力を作用させることができるように設置されていることである。

この構成によると、ブレーキテコにおけるシリンダ装置側の端部に近い位置を付勢することで、ブレーキテコのテコ比の影響が少なくなるので、ブレーキ作動時において、シリンダ装置が移動抑制手段から受ける影響を小さくすることができる。

また、本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置における第４の特徴は、前記移動抑制手段は、弾性体の弾性力を用いて力を作用させることである。

この構成によると、移動抑制手段を単純な構成とすることができ、安価に製造すること可能となる。

また、本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置における第５の特徴は、前記ブレーキテコには、車軸方向と平行に当該ブレーキテコから延出する軸部と、当該軸部に設けられた鍔部とからなる位置調整機構を備えており、前記弾性体としてのコイルバネは、前記軸部が挿入された状態で、前記鍔部に一端を当接させ、他端を前記台車に対して固定された固定部材に当接させて設置されており、前記位置調整機構は、前記鍔部と当該鍔部が取り付けられた前記ブレーキテコとの間隔を調整可能に構成されていることである。

この構成によると、位置調整機構の鍔部の位置を調整することにより、コイルバネの弾性力と、ブレーキテコがコイルバネに作用させる力とが釣り合う位置にブレーキテコの位置を調整することが可能である。これにより、容易に制輪子とブレーキディスクの隙間を調整することが可能となる。

また、本発明に係る鉄道車両用ブレーキ装置における第６の特徴は、前記シリンダ装置は、前記ブレーキテコを付勢するための押棒と、ブレーキ解除時における当該押棒の突出長さを調整する突出長さ調整機構と、を備えており、当該突出長さ調整機構は、前記押棒に取り付けられるとともに当該押棒とともに移動可能なガイド部材と、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、からなり、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、この空間に弾性部材が配置され、この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である。

この構成によると、ガイド部材に所定以上の力が作用すると、弾性部材が変形によって前記凹凸面の凸部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。この場合、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。
このように、押棒の突出する長さを調整することで、一対の制輪子間の間隔を調整することができる。したがって、前記移動抑制手段を用いて、制輪子とディスクとの間の間隔を左右で均等になるように調整するとともに、制輪子とディスクとの隙間の大きさを調整することができる。そして、調整の際に、簡易的な構成で押棒の摺動抵抗の調整及び管理を行うことが可能となる。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１を車軸方向から見た概略図である。また、図２は、図１において当該鉄道車両用ブレーキ装置１を車両の進行方向と平行に空気シリンダ装置２側から見た概略図であり、図１におけるＸ−Ｘ断面矢視図を含む。

本実施形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１はディスクブレーキ型のブレーキ装置である。
この鉄道車両用ブレーキ装置１は、車両の台車１００に対して取り付けられたキャリパボディ１１を備え、当該キャリパボディ１１に装備された空気シリンダ装置２（シリンダ装置）に圧縮空気（圧力流体）を供給することで、一対のブレーキテコ１２・１２を動作させて当該ブレーキテコ１２・１２の先端に取り付けられた一対のブレーキパッド１３・１３（制輪子）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円板状のブレーキディスク１４を挟みこんで制動力を発生させるものである。ブレーキディスク１４は回転軸と直交するように形成される表裏の制動面１４ａ・１４ａを有する円板状に形成されている。ブレーキパッド１３・１３は、当該制動面１４ａ・１４ａに対して、ブレーキディスク１４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１４を両側から挟みこむように押し当てられる。

図１に示すように、キャリパボディ１１は、結合部材２１（結合部）と、一対のブレーキテコ１２・１２とを備えている。

結合部材２１は、台車の底面に固定されたブラケット１００ａに対して、車両の進行方向と平行に延びる揺動ピン２１ａを介して、揺動できるように設置されている。そして、この結合部材２１に対して、略対称に、一対のブレーキテコ１２・１２が、一対の支点ピン１２ａを介して揺動可能に設置されている。この支点ピン１２ａは、前記揺動ピン２１ａの軸方向と垂直方向に延びるように設置されている。

ブレーキテコ１２には、支点ピン１２ａを挟んで一端側に、ブレーキパッド１３を保持するバックプレート１５が、支点ピン１２ａと平行に延びる支持ピン１５ａを介して揺動自在に取り付けられている。当該バックプレート１５には、ブレーキディスク１４の制動面１４ａに対向するようにブレーキパッド１３が図示しない取付部材により取り付けられている。また、ブレーキテコ１２の他端側（ブレーキパッド１３と逆側）には、空気シリンダ装置２がシリンダ支持ピン１２ｂを介して取り付けられている。

図２に示すように、空気シリンダ装置２は、一対のブレーキテコ１２・１２の間に設置され、一方のブレーキテコ（図２において左方）にシリンダ本体側が取り付けられ、他方のブレーキテコ（図２において右方）には、押棒３０側が取り付けられている。空気シリンダ装置２は、この押棒３０を突出または引き込み動作させることができ、一対のブレーキテコ１２・１２のシリンダ側の端部近傍（シリンダ支持ピン１２ｂ近傍）を、互いに離隔させたり、近接させたりするように駆動することができる。これにより、一対のブレーキテコ１２・１２を支点ピン１２ａを支軸として動作させ、ブレーキパッド１３でブレーキディスク１４を挟むことが可能である。

ここで、一対のブレーキテコ１２・１２において、一方のブレーキテコ１２に設けられたブレーキパッド１３が先にブレーキディスク１４の制動面１４ａに接触することになる。そして、他方のブレーキテコ１２は、制動面１４ａに接触したブレーキパッド１３から受ける反力を利用してブレーキパッド１３をブレーキディスク１４の制動面１４ａに押し当てる。これにより、ブレーキディスク１４を一対のブレーキパッド１３・１３で挟み込んで、ブレーキパッド１３・１３と制動面１４ａ・１４ａとの間に発生する摩擦力によってブレーキディスク１４の回転が制動され、ブレーキディスク１４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。

尚、支点ピン１２ａからブレーキパッド側の支持ピン１５ａまでの距離よりも、支点ピン１２ａから空気シリンダ装置２で駆動される位置にあるシリンダ支持ピン１２ｂまでの距離のほうが長いため、テコの原理により、ブレーキディスク１４に対してより大きな制動力を作用させることが可能である。

また、ブレーキテコ１２の空気シリンダ装置２側の端部には、更に後方（ブレーキディスク１４に向かう方向と逆方向）に延びる延長腕部４０が固定されている。この延長腕部４０は、左右のブレーキテコ１２の双方の端部に設けられており、延出方向の端部には、ブレーキテコ１２・１２の位置を所定位置に調整するための位置調節部４１が設置されている。

位置調節部４１は、ボルト４２と、当該ボルト４２が螺合されるロックナット４３と、ボルト４２の軸部に装着されたリング状の鍔部材４４（鍔部）と、を備えている。ボルト４２は、前記延長腕部４０の端部に形成された貫通孔に、当該ボルト４２の軸部を挿入した状態で、ロックナット４３が軸部の端部に取り付けられている。これより、ボルト４２の軸部が延長腕部４０の貫通孔から抜けることが防止されている。鍔部材４４は、ボルト４２の軸部におけるボルト４２のヘッド側に位置するように設置され、当該ボルト４２のヘッドに対向する側と逆側において後述するコイルバネ１６の端部が当接され、当該コイルバネ１６が軸径方向へ移動することを拘束するように段状に形成された座部を有している。

ここで、台車１００の底面には、鉛直下向きに延びるように台車１００に対して固定された一対の垂下腕部４５・４５（固定部材）が設置されている。この垂下腕部４５は、下方に向かうほど、車軸方向の幅が狭くなるように形成されており、下端は水平方向に貫通するように形成された貫通孔を有するリング状に形成されている。このリング状部分における、当該垂下腕部４５・４５が互いに対面する側の面には、貫通孔の周縁部に段状の座部が形成されている。この座部に対して、後述するコイルバネ１６の一端が当接し、当該コイルバネ１６は当該コイルバネ１６の軸方向と垂直方向に移動することを拘束される。

位置調節部４１において、ボルト４２の軸部には移動抑制手段としてのコイルバネ１６（弾性体）が、当該ボルト４２の軸部が挿入された状態で、一端を上述した垂下腕部４５の座部に当接させ、他端を鍔部材４４に形成された座部に当接させて設置されている。即ち、コイルバネ１６は、台車１００に対して固定された垂下腕部４５に一端を接した状態で、鍔部材４４を当該垂下腕部４５から離れる向きに付勢するように設置されている。位置調整部４１は、揺動ピン２１ａの軸を含む鉛直面に対して略対称に配置されており、一対の鍔部材４４・４４は、一対のコイルバネ１６・１６により、互いに逆方向に付勢されることになる。即ち、図２において左側に位置する鍔部材４４（以下鍔部材４４Ｌと称する）は、当該鍔部材４４Ｌに当接するコイルバネ１６（以下コイルバネ１６Ｌと称する）により垂下腕部４５に対して（台車１００に対して）矢印ｂ方向に付勢され、図２において右側に位置する鍔部材４４（以下鍔部材４４Ｒと称する）は、当該鍔部材４４Ｒに当接するコイルバネ１６（以下コイルバネ１６Ｒと称する）により垂下腕部４５に対して（台車１００に対して）矢印ａ方向に付勢されることになる。そして、キャリパボディ１１は、一対のコイルバネ１６Ｌ・１６Ｒによる付勢力が釣り合う位置に保持されることになる。

このように、ブレーキテコ１２の延長腕部４０には、揺動ピン２１ａの軸方向と垂直方向にブレーキテコ１２から延出するようにボルト４２が設置され、ボルト４２の軸部のヘッド側には、鍔部材４４が設置されている。また、弾性体としてのコイルバネ１６は、ボルト４２の軸部が挿入された状態で、鍔部材４４に一端を当接させ、他端を前記台車に対して固定された垂下腕部４５（固定部材）に当接させて設置されている。そして、ブレーキテコ１２に対してのボルト４２のヘッドの位置を調整することにより、ブレーキテコ１２に対しての鍔部材４４の位置を調整することができる。

鍔部材４４のブレーキテコ１２に対する位置を調整することにより、コイルバネ１６の弾性力と、ブレーキテコ１２がコイルバネ１６に作用させる力（例えばブレーキテコ１２の重力等）とが釣り合うことになるブレーキテコ１２の位置を調整することが可能である。これにより、容易にブレーキパッド１３とブレーキディスク１４との位置関係を調整することが可能となる。

次に、ブレーキ非作動時において、キャリパボディ１１が揺動した場合の動作について説明する。
例えば、走行中に車両が傾斜して、キャリパボディ１１が図２における矢印Ａ方向に揺動したとする。このとき、図２において揺動ピン２１ａに対して左側に位置するコイルバネ１６Ｌは、図中左側のブレーキテコ１２に対して固定されている鍔部材４４Ｌの同方向（矢印ａ方向）移動により長手方向において圧縮変形するように付勢される。一方、他方のコイルバネ１６Ｒは、鍔部材４４Ｒが矢印ａ方向に移動するため、長手方向に伸びるように変形する。これにより、鍔部材４４Ｌには、コイルバネ１６Ｌから揺動前よりも大きな弾性力がｂ方向に向かって作用する。一方、鍔部材４４Ｒに対してコイルバネ１６Ｒから矢印ａ方向に向かって作用する弾性力は、揺動前に比べて小さくなる。結果として、キャリパボディ１１は、Ａ方向への揺動を抑制するように力を受けることになる。これにより、キャリパボディ１１が過度に傾くことを防止することが可能となる。キャリパボディ１１が、車両の傾斜により、矢印Ｂ方向に揺動した場合は、矢印Ａ方向に揺動した場合と同様の作用により、当該矢印Ｂ方向への揺動を抑制する向きに一対のコイルバネ１６Ｌ・１６Ｒから力を受けることなる。

このように、本実施形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１は、車両の台車１００に対して揺動することにより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を備え、当該キャリパボディ１１に装備された空気シリンダ装置２に圧縮空気を供給することで、一対のブレーキパッド１３・１３により車軸側のブレーキディスク１４を挟みこんで制動力を発生させるものであって、前記台車１００と前記キャリパボディ１１との間に設置され、車軸方向において当該キャリパボディ１１が所定位置から移動したときに、当該所定位置に戻すように当該キャリパボディ１１に対して力を作用させるコイルバネ１６・１６を備えている。

この構成によると、キャリパボディ１１が台車１００に対して揺動することにより車軸方向に相対移動可能に構成されているため、ブレーキ作動時にブレーキディスク１４がブレーキパッド１３・１３によって左右から略対称的に挟みこまれるように自動調整されることになる。尚、キャリパボディ１１が台車１００に対して揺動可能に設置されている場合に限らず、車軸方向にスライド移動可能に設置された構成とすることもできる。

そして、ブレーキ非作動時においては、キャリパボディ１１が、例えば、左右のブレーキパッド１３・１３間の略中央にブレーキディスク１４が位置するような所定位置（即ち、ブレーキパッド１３とブレーキディスク１４との間に左右均等な所定の隙間が形成される所定位置）から移動した場合には、コイルバネ１６により当該所定位置に戻すように弾性力を受けることになる。そのため、車両の走行時の振動や、車両の傾斜により、ブレーキキャリパ１１が所定位置から移動することを抑制できる。これにより、ブレーキ非作動時において、ブレーキキャリパ１１の所定位置からの移動により、ブレーキパッド１３がブレーキディスク１４に接触して、偏磨耗等が生じることや、制輪子が摩擦熱で高温になるのを防止できる。
また、キャリパボディ１１に設置される装置や部材の重量のバランスにより、キャリパボディ１１を前記所定位置から移動させるような重力が作用する場合もあるが、このような場合でもコイルバネ１６の弾性力により、キャリパボディ１１を所定位置に保持することが可能となる。したがって、キャリパボディ１１における装置や部材の配置を、キャリパボディ１１の重量バランス等の条件に制限されることなく最適な配置とすることが可能である。
また、この構成では、コイルバネ１６の長さや弾性係数を調整することにより、キャリパボディ１１の位置調整を行うことが可能となる。

尚、コイルバネ１６等の弾性体により、所定位置に戻す力を付与する場合に限らず、所定位置にキャリパボディ１１を保持するような磁力をキャリパボディ１１に付与できるように永久磁石をキャリパボディ１１及び台車１００の適宜位置に設置することも可能である。

また、本実施形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１において、前記キャリパボディ１１は、車両の進行方向と平行な軸周りに揺動可能に前記台車１００に対して取り付けられた結合部材２１と、当該結合部材２１に揺動自在に取り付けられ、一端側を前記空気シリンダ装置２により駆動されるとともに他端側に前記ブレーキパッド１３が取り付けられた一対のブレーキテコ１２と、を備えており、前記コイルバネ１６は、前記ブレーキテコ１２に対して力を作用させることができるように設置されている。

この構成によると、キャリパボディ１１は、結合部材２１における揺動と、ブレーキテコ１２の揺動と、により、台車１００に対してより自由度の高い移動が許容されている。したがって、ブレーキ作動時にキャリパボディ１１に設けられたブレーキパッド１３でブレーキディスク１４が左右から略対称的に挟みこまれるように自動調整され易くなる。
そして、コイルバネ１６によりブレーキテコ１２の所定位置への位置調整を行うことができるとともに、当該所定位置からの移動を抑制可能である。これにより、ブレーキ非作動時において、ブレーキテコ１２が所定位置から移動することにより、ブレーキパッド１３がブレーキディスク１４に接触して、偏磨耗等が生じることや、制輪子が摩擦熱で高温になるのを防止できる。

また、本実施形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１において、前記コイルバネ１６は、前記ブレーキテコ１２における前記空気シリンダ装置２側の端部近傍に力を作用させることができるように設置されている。

この構成によると、ブレーキテコ１２における空気シリンダ装置２側の端部に近い位置を付勢することで、ブレーキテコ１２のテコ比の影響が少なくなるので、ブレーキ作動時において、空気シリンダ装置２がコイルバネ１６から受ける影響を小さくすることができる。

また、弾性体であるコイルバネ１６の弾性力を用いて力を作用させる構成であるため、単純な構成とすることができ、安価に製造すること可能となる。尚、弾性体としてコイルバネ１６を用いる場合に限らず、板ばねやゴムなどを用いることもできる。また、コイルバネ１６がキャリパボディ１１に与える弾性力は、コイルバネの圧縮変形により生じる弾性力に限らず、引張り変形により生じる弾性力をキャリパボディ１１に対して与えるように構成することもできる。

また、本実施形態のように、一対のブレーキテコ１２・１２に対してそれぞれコイルバネ１６を設置する場合に限らず、一方のブレーキテコのみをコイルバネ等の弾性部材を用いて台車１００に対して弾性的に連結する構成とすることもできる。

また、一対のブレーキテコ１２・１２の内側（揺動ピン２１ａ側）に垂下腕部４５及びコイルバネ１６が配置される場合に限らず、外側に垂下腕部４５及びコイルバネ１６を配置して、ブレーキテコ１２・１２の移動を抑制することもできる。

また、コイルバネ１６の弾性力をブレーキテコ１２に対して作用させる場合に限らず、コイルバネ等の弾性体を台車１００と結合部材２１との間に設置して、弾性力を結合部材２１に対して作用させることも可能である。

次に、ブレーキテコ１２・１２を駆動するための空気シリンダ装置２の構成について説明する。図３は、図１における空気シリンダ装置２のブレーキ非作動状態を示すＹ−Ｙ断面概略図であり、図４は、図３において押棒３０の突出長さを調整した後のブレーキ非作動状態を示す断面概略図である。

図３に示すように、空気シリンダ装置２は、内部空間３を形成する本体５０を備える。この本体５０は、ケーシング部７３と、蓋部６１と、ブレーキテコ１２・１２を付勢するための押棒３０と、を主要な構成として備えている。また、空気シリンダ装置２は、ブレーキ解除時における押棒３０の突出長さを調整する突出長さ調整機構５２を備えている。
この突出長さ調整機構５２は、押棒３０に取り付けられるとともに押棒３０とともに移動可能なガイド部材６６と、押棒３０の外面において押棒３０の移動方向に凹凸を繰返し並べて形成された凹凸面６５と、からなる。

ケーシング部７３は有底の略カップ形状（シリンダ状）となっており、このケーシング部７３の開放側を閉鎖するように蓋部６１がボルト８０によって固定される。これによって前記内部空間３が形成される。そして、この内部空間３を２つに区画するようにピストン５３が配置され、このピストン５３は前記ケーシング部７３の内周面に気密的に嵌合するとともに、軸方向に摺動可能に構成している。

前記押棒３０の外周面には、押棒３０の軸方向（押棒３０の移動方向）に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面６５が形成されている。なお凹凸面６５の凹凸の高低差は0.3ミリメートル程度である。また、前記挿通孔６１ａの開口部を覆うように、前記蓋部６１と前記押棒３０との間には防塵のための可撓性のジャバラカバー８１が設置されている。

ピストン５３によって前記内部空間３が仕切られた一側の空間は圧力室６０とされ、この圧力室６０に、前記本体５０（ケーシング部７３）に形成された、圧縮空気（圧力流体）の給排口５１が連通されている。この圧力室６０の気密性を向上させるために、前記ピストン５３にはカップパッキン８２が被着されている。

この空気シリンダ装置２は、ケーシング部７３内に配置されるピストン５３に、外筒５４の基端部がフランジ板５５及びボルト５６を介して固設されている。この外筒５４の基端の内部には頭部フランジ５７が収納されている。外筒５４の軸端の内周面にはテーパ状の窄まり部５８が形成されており、この窄まり部５８によって頭部フランジ５７の斜状の外縁部を先端側（押棒３０の進出側）へ押動できるようになっている。また、外筒５４には押動ピン５９が内側へ向けて突設されて、この押動ピン５９の先端が、前記頭部フランジ５７を基端側（押棒３０の退避側）へ押動できるようになっている。ピストン５３によって区画形成される圧力室６０は、蓋部６１側に形成された給排口５１と連通している。

前記頭部フランジ５７には軸棒６２の基端部が取り付けられており、この軸棒６２の外周面にはオネジ６３が刻設されている。一方、押棒３０は円筒状に形成して、その軸孔の内周面にメネジ６４を刻設しており、このメネジ６４に前記軸棒６２のオネジ６３を螺合させている。

更に、前記軸棒６２の外側には円筒状のガイド部材６６がスラストベアリング（軸受）６７を介して回転自在に支持されている。このガイド部材６６は前記押棒３０を挿通させる段付き状の軸孔を有するとともに、当該軸孔の大径状に形成された部位にＯリング収容空間６８が構成されている。Ｏリング収容空間６８は、大径孔の底部（段付き部）６９と、その大径孔の開口端に嵌着された止め輪７０との間に形成され、内側（押棒３０の凹凸面６５を臨む側）を開口させている。

前記Ｏリング収容空間６８には、複数個（４個）のＯリング７１を軸方向に並べて配置し、それぞれのＯリング７１の両端（隣り合うＯリング７１の間）にバックアップリング７２を配置した構成となっている。大径孔の底部６９と止め輪７０との間でＯリング７１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、当該底部６９及び止め輪７０の位置がＯリング７１の幅との関係で設定されている。これにより、Ｏリング７１は内周側へ膨張し、押棒３０の外周面の凹凸面６５に係合することになる。

本体５０の蓋部６１には回転止めボルト８３が螺設されて、その先端部が、外筒５４に設けられた長孔５４ａ及びガイド部材６６に設けられた長孔状の溝６６ａに挿通されている。この結果、外筒５４及びガイド部材６６の回転止めがなされている。

また、前記ガイド部材６６からは径方向に規制体８４が突設され、この規制体８４が、前記外筒５４に設けられた長孔５４ｂに挿通されている。一方、前記蓋部６１にはストローク調整ボルト８５が螺設され、前記ガイド部材６６が所定のストロークだけ進出側に移動すると、前記規制体８４がストローク調整ボルト８５の先端に当接して、それ以上の進出側への移動が規制されるようになっている。なお、ストローク調整ボルト８５は、回転させることでその先端位置を調整できるようになっている。

蓋部６１とピストン５３との間には、ピストン５３を退避方向へ付勢するための戻しバネ８６が介在されている。また、頭部フランジ５７とガイド部材６６との間には、付勢バネ８７が介在されている。

以上の構成で、図３の非作動状態から給排口５１に圧縮空気を供給すると、ピストン５３が戻しバネ８６に抗して図３の右方に押されるので、それに固定されている外筒５４が右方へ移動する。すると、外筒５４の基端部の内周面に形成されている窄まり部５８が頭部フランジ５７の外縁を押すので、頭部フランジ５７も図３の右方に向かって移動し、軸棒６２に連結されている押棒３０も右方へ移動する。なお、このときは、頭部フランジ５７や軸棒６２は回転せず、単純に外筒５４によって押されるだけである。こうして押棒３０が（外筒５４及びガイド部材６６を伴って）図３の右方へ押されて進出し、鉄道車両用ブレーキ装置１を作動させる。

続いて、給排口５１から圧縮空気を排出すると、戻しバネ８６によってピストン５３が図３の左方へ押されるので、外筒５４は左方へ引っ張られる。よって、頭部フランジ５７が押動ピン５９によって押され、軸棒６２及びそれに連結されている押棒３０も左方へ引っ張られて退避する。こうして図３の非作動状態に戻る。

一方、長期間の使用に伴ってブレーキパッド１３の制動面が摩耗すると、ブレーキを作動させるのに必要な押棒３０のストロークが増大し、当該押棒３０にＯリング７１を介して結合されているガイド部材６６のストロークも大きくなる。このストロークが前記ストローク調整ボルト８５によって規定されているストロークを上回ると、前記規制体８４がストローク調整ボルト８５の先端に接当するので、ガイド部材６６に対して大きな戻し力が加わる。従って、規制体８４がストローク調整ボルト８５の先端に接当した後は、Ｏリング７１が変形して凹凸面６５の凸部を乗り越えるので、それ以上の押棒３０のストロークに相当する分だけ押棒３０がガイド部材６６に対して進出方向にズレる（変位する）。

その後に給排口５１から圧縮空気を排出してブレーキを解除すると、ピストン５３が戻しバネ８６によって図中左方へ戻され、これに引っ張られる外筒５４の押動ピン５９に頭部フランジ５７が左方へ押される。すると、頭部フランジ５７が軸棒６２とともに回転して、軸棒６２が押棒３０から引き出される形となり、上述の押棒３０のガイド部材６６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、前記ピストン５３が図３と同じ非作動位置に戻ったときに、押棒３０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３０の突出長さが調整され、次回からは通常の押棒３０のストロークで車両ブレーキを作動させることができる。なお、図４は、車両ブレーキ装置が相当量摩耗し、押棒３０の突出長さが調整された状態でのブレーキ非作動位置を示しており、図３の非作動位置と比較して押棒３０が先端側に相当量移動していることが判る。

このように、本実施形態においては、前記空気シリンダ装置２は、前記ブレーキテコ１２を付勢するための押棒３０と、ブレーキ解除時における当該押棒３０の突出長さを調整する突出長さ調整機構５２と、を備えている。そして、当該突出長さ調整機構５２は、前記押棒３０に取り付けられるとともに当該押棒３０とともに移動可能なガイド部材６６と、前記押棒３０の外面において当該押棒３０の移動方向に凹凸を繰返し並べて形成された凹凸面６５と、からなる。そして、前記ガイド部材６６には、少なくとも前記凹凸面６５側を開放させる空間６８が形成され、この空間６８に弾性体であるＯリング７１が配置され、このＯリング７１が変形して前記凹凸面６５に係合することによって前記ガイド部材６６と前記押棒３０とが連結されるとともに、前記ガイド部材６６に所定以上の力が作用すると、前記Ｏリング７１が変形によって前記凹凸面６５の凸部を乗り越えることで前記押棒３０が前記ガイド部材６６に対して変位する。

この構成によると、ガイド部材６６に所定以上の力が作用すると、Ｏリング７１が弾性変形によって前記凹凸面６５の凸部を乗り越えることで前記押棒３０が前記ガイド部材６６に対して変位する。この場合、Ｏリング７１が変形して係合する（食い込む）形となるので、押棒３０とガイド部材６６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。
このように、押棒３０の突出する長さを調整することで、一対のブレーキパッド１３・１３間の間隔を調整することができる。つまり、コイルバネ１６、ボルト４２等を用いて、ブレーキパッド１３とブレーキディスク１４との間の間隔を左右で均等になるように調整しながら、ブレーキパッド１３とブレーキディスク１４との隙間の大きさを調整することができる。そして、調整の際に、簡易的な構成で押棒３０の摺動抵抗の調整及び管理を行うことが可能となる。

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。

本実施形態においては、ブレーキ装置の駆動源としてのシリンダ装置には、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。

また、台車とキャリアボディとの間にダンパ機構を更に設置することも可能である。この場合、キャリアボディの所定位置からずれる方向への移動速度が速い場合に、大きな抵抗力を付与することが可能となる。これにより、例えば、車両に対して外部から衝撃力が加わり急激にキャリアボディが移動する場合であっても、キャリアボディが過度に移動することを抑制可能である。

また、台車に固定された垂下腕部４５は、剛体として形成する場合に限らず、垂下腕部４５自体をゴム等の弾性体として形成することも可能である。尚、垂下腕部４５の形状は本実施形態の形状に限らず、適宜変更して実施することができる。

なお、本発明の実施形態の説明に用いた図１〜４は、設計図と同等の精度で記載されており、各構成の比率は正確なものである。

本発明の実施形態に係るブレーキ装置を示す全体概略図である。 図１に示すブレーキ装置を車両の進行方向と平行にシリンダ装置側から見た図である。 図１におけるシリンダ装置のブレーキ非作動状態を示すＹ−Ｙ断面概略図である。 押棒の突出長さを調整した後のブレーキ非作動状態を示す断面概略図である。

符号の説明

１ ブレーキ装置
２ 空気シリンダ装置（シリンダ装置）
１１ キャリパボディ
１２ ブレーキテコ
１３ ブレーキパッド（制輪子）
１４ ブレーキディスク
１６ コイルバネ（移動抑制手段、弾性体）
２１ 結合部材（結合部）
３０ 押棒
４０ 延長腕部
４２ ボルト（軸部）
４４ 鍔部材（鍔部）
５２ 突出長さ調整機構
６５ 凹凸面
６６ ガイド部材
６８ Ｏリング収容空間
７１ Ｏリング（弾性部材）
１００ 台車

Claims (2)

1. 車両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を備え、当該キャリパボディに装備されたシリンダ装置に圧力流体を供給することで、一対の制輪子により車軸側のディスクを挟みこんで制動力を発生させる鉄道車両用ブレーキ装置において、
   前記キャリパボディに設けられ、車軸方向における前記キャリパボディの位置を調整する位置調整機構と、
   前記台車と前記キャリパボディとの間に設置され、車軸方向において当該キャリパボディが所定位置から移動したときに、当該所定位置に戻すように当該キャリパボディに対して力を作用させる移動抑制手段と、
   を備え、
   前記キャリパボディは、
   前記車両の進行方向と平行な軸周りに揺動可能に前記台車に対して取り付けられた結合部と、
   前記結合部に揺動自在に取り付けられ、一端側を前記シリンダ装置により駆動されるとともに他端側に前記制輪子が取り付けられた一対のブレーキテコと、
   を備え、
   前記位置調整機構は、
   前記車軸方向と平行に前記ブレーキテコから延出する軸部と、
   前記軸部に設けられ、前記ブレーキテコとの間隔を調整可能に構成された鍔部と、
   を備え、
   前記移動抑制手段は、前記一対のブレーキテコそれぞれにおける前記シリンダ装置側の端部近傍に弾性力を用いて力を作用させる一対のコイルバネを備え、
   前記一対のコイルバネそれぞれは、前記軸部が挿入された状態で、前記鍔部に一端を当接させ、他端を前記台車に対して固定された固定部材に当接させて設置されていることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
2. 前記シリンダ装置は、前記ブレーキテコを付勢するための押棒と、ブレーキ解除時における当該押棒の突出長さを調整する突出長さ調整機構と、を備えており、
   当該突出長さ調整機構は、前記押棒に取り付けられるとともに当該押棒とともに移動可能なガイド部材と、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、からなり、
   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、この空間に弾性部材が配置され、
   この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、請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。

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