JP2002046604A - 踏面清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】留置ブレーキ機能を持たせた踏面清掃装置を提
供する。 【解決手段】車輌の留置ブレーキ時には、高圧管路２１
と低圧管路２２とを経由しての圧力空気の送給を遮断す
る。それと共に、その管路２１，２２の一方または双方
の電磁切換弁２１ａ，２２ａのリリース機能を作動させ
て、給排管路２３側の圧力空気を排出してシリンダ３の
圧力室３ｂ内を減圧させる。これにより、バネ２のバネ
力を復元させ、そのバネ力で研磨子１を踏面Ｗ’に押し
付けて留置ブレーキ状態を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車輌用の踏面
清掃装置に関し、特に、留置ブレーキ機能を有する踏面
清掃装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車輌においては、運転中の車輌制御
に常用する基礎（常用）ブレーキ装置のほかに、ヤード
や車庫等での留置中における車輌の転動を防止するため
に、留置ブレーキ装置が必要とされる。

【０００３】従来、基礎ブレーキ装置としては、車輪の
踏面に制輪子を押し付けてブレーキ力を得る踏面ブレー
キ装置が使われてきた。そして、留置ブレーキ装置とし
ては、手回しハンドルを回転させて得た引張力を、踏面
ブレーキ装置に伝達し、車輪の踏面に制輪子（ブレーキ
シュー）を押し付けることで、留置ブレーキ力を得るよ
うにしたものが使用されていた。

【０００４】近年の新幹線などの鉄道車両の高速化に伴
い、基礎ブレーキ装置としては、熱容量や車輪の踏面形
状を有効に保持するために、踏面ブレーキ装置を用いず
に、ディスクブレーキ装置が使われている。そして、保
安ブレーキ溜の圧力空気を使用して、基礎ブレーキ装置
を作用させるものに移行し、ハンドスコッチとの併用で
留置ブレーキ状態を保持することが行われており、留置
ブレーキ装置が省略されている。

【０００５】例えば海外などにおいて、基礎ブレーキ装
置とは別に、留置ブレーキ装置を省略することなく設け
たいという要求がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、新たに
留置ブレーキ装置を設けるとすると、ブレーキ装置が複
雑となり、制御系も複雑になる。

【０００７】ところで、鉄道車輌においては、車輪の踏
面に油分等が付着すると、レールとの間の摩擦抵抗が小
さくなるため、減速のためのブレーキ作動時には制動距
離が長くなり、また、走行時においても車輪からレール
への駆動力の伝達効率が低下する。そのため、前記踏面
ブレーキ装置を用いる鉄道車輌では、ブレーキ作動時に
制輪子を車輪の踏面に押し付けることで踏面清掃を同時
に行っているが、ディスクブレーキ装置を用いる鉄道車
輌では、ブレーキ作動時にそのような踏面清掃が行われ
ないので、高摩擦係数の研磨子を車輪の踏面に押し付け
て清掃を行う専用の踏面清掃装置を別途設ける必要があ
る（例えば特開平７−１９２０６号公報参照）。

【０００８】そこで、発明者は、そのような踏面清掃装
置は、作動用の圧力媒体供給手段を備えると共に、その
特性上低速時の摩擦係数の高い研磨子を用いているの
で、これに留置ブレーキ機能を持たせれば、より効果的
に小さな押し付け力で必要なブレーキ力が得られること
に着想し、本発明をなすに至ったものである。

【０００９】本発明は、留置ブレーキ機能を持たせた踏
面清掃装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る踏面清掃装置は、踏面清掃用の研磨
子と、この研磨子を車輪の踏面に押し付ける方向に付勢
するバネと、このバネのバネ力を低減させる方向の力を
圧力媒体を介して発生させるシリンダ装置と、このシリ
ンダ装置に圧力媒体を供給する圧力媒体供給手段とを備
える踏面清掃装置において、前記バネが、留置状態を保
持できるブレーキ力を付与する押圧力にて前記研磨子を
前記車輪の踏面に付勢し得るバネ力を保有し、前記圧力
媒体供給手段が、前記バネを収縮させて前記研磨子を前
記車輪の踏面から離す高圧の圧力媒体を供給する第１の
状態と、前記バネのバネ力を低減させて前記研磨子に研
磨性能を発揮させる低圧の圧力媒体を供給する第２の状
態と、前記バネのバネ力の低減を解除するよう圧力媒体
の供給を停止する第３の状態とを選択的にとるものであ
る。上記圧力媒体は、空気であっても、作動油であって
もよい。

【００１１】請求項１記載の踏面清掃装置によれば、車
輌走行時には、バネを収縮させ研磨子を車輪の踏面から
離す高圧の圧力媒体をシリンダ装置に供給する第１の状
態とし、研磨子を踏面から完全に浮き上がらせて留置ブ
レーキ力を解除する。また、車輪の踏面の清掃時には、
バネのバネ力を低減させて前記研磨子に研磨性能を発揮
させる低圧の圧力媒体を供給する第２の状態とし、所定
の範囲内の力で研磨子を踏面に押し付けて踏面清掃をす
る。さらに、車輌の留置ブレーキ時には、バネのバネ力
の低減を解除する第３の状態とし、バネのバネ力を復元
させ、そのバネ力で研磨子を踏面に押し付けて留置ブレ
ーキ状態を保持する。

【００１２】請求項２に記載の踏面清掃装置のように、
前記シリンダ装置が、出力側のピストンロッドの先端に
研磨子を装着したピストンが往復動可能に挿入され、そ
のピストンの出力側に、前記圧力媒体供給手段に接続さ
れる圧力室を設けたシリンダを備え、そのシリンダ内の
ピストンの反出力側部に、前記バネが内装されているよ
うにすることができる。

【００１３】請求項２記載の踏面清掃装置によれば、シ
リンダの圧力室に送給される圧力媒体を調整すること
で、ピストンを進退させることができ、圧力媒体を供給
しなければ、そのバネのバネ力によって研磨子が車輪の
踏面に押し付けられ、留置ブレーキ状態が保持される。

【００１４】請求項３記載の踏面清掃装置のように、前
記圧力媒体供給手段が、前記シリンダ装置の圧力室に接
続された給排管路と、圧力源と、その圧力源からの圧力
媒体を、第１の電磁切換弁を介して直接的に前記給排管
路に向けて送給する高圧管路と、前記圧力源からの圧力
媒体を、減圧弁によって所定の圧力に減圧した上で、第
２の電磁切換弁を介して前記給排管路に向けて送給する
低圧管路とを備える構成とすることができる。

【００１５】請求項３記載の踏面清掃装置によれば、車
輌走行時には、低圧管路を遮断すると共に高圧管路を経
由して圧力媒体を送給することで、シリンダの圧力室内
に、ピストンを介してバネを収縮させる圧力を発生さ
せ、これにより研磨子を踏面から完全に浮き上がらせて
留置ブレーキ力を解除する。また、車輪の踏面の清掃時
には、高圧管路を遮断すると共に低圧管路を経由して圧
力空気を送給することで、シリンダの圧力室内に、ピス
トンを介して、バネのバネ力を研磨子が研磨性能を発揮
できる範囲の力まで低減させる圧力を発生させ、これに
より、所定の範囲内の力で研磨子を踏面に押し付けて踏
面清掃をする。さらに、車輌の留置時には、高圧管路と
低圧管路とを経由しての圧力媒体の送給を遮断すると共
に、その一方または双方の電磁切換弁のリリース機能を
作動させて、給排管路側の圧力媒体を排出してシリンダ
の圧力室内を減圧させることで、バネのバネ力を復元さ
せ、そのバネ力で研磨子を踏面に押し付けて留置状態を
保持する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１７】図１、図２および図３は、本発明に係る踏
面清掃装置の一実施の形態を示し、図１は同装置の概要
構成を示す図、図２は要部の断面図、図３は要部の装着
図である。

【００１８】本例装置は、図１に示すように、踏面清掃
用の研磨子１と、この研磨子１を、内設したバネ２のバ
ネ力によって、車輪Ｗの踏面Ｗ’に押し付ける一方、そ
のバネ力を、シリンダ３内に導入した圧力空気の圧力に
よって低減して、研磨子１を踏面Ｗ’から浮かせるシリ
ンダ装置１０とを備える。このシリンダ装置１０には、
圧力媒体供給手段２０によって圧力空気が供給される。

【００１９】シリンダ装置１０は、図２に示すように、
出力側のピストンロッド４ａの先端に研磨子１を装着し
たピストン４を往復動可能に挿入し、そのピストン４の
出力側に、ポート３ａを介して圧力媒体供給手段２０と
連通する圧力室３ｂを設けたシリンダ３を備えると共
に、そのシリンダ３内の、ピストン４の反出力側となる
後部に、研磨子１を踏面Ｗ’に押し付けるバネ２を内装
した構成とされている。

【００２０】また、バネ２は、ピストン４後面の係合部
と、シリンダ３の後部蓋を貫通して螺入されたネジ蓋５
の前端の係合部とに両端を係合支持され、そのネジ蓋５
によって、研磨子１の踏面Ｗ’に対する押し付け力を微
調整可能とされている。なお、ここでは図示を省略した
が、このネジ蓋５には、シリンダ３内のバネ２の配置空
間に背圧が立つことを防ぐための、吸排気孔を設けてい
る。

【００２１】更に、シリンダ３の前面とピストンロッド
４ａとの間には蛇腹式のダストシール６を設けている。

【００２２】ここで、研磨子１は、踏面清掃用として一
般的に用いられ、低速時の摩擦係数が高く、鋳鉄制輪子
の法規上認められている摩擦係数（μ＝０．１５）の約
３倍（速度２０km／ｈ：μ＝約０．４）の摩擦係数を有
するものである。

【００２３】一方、バネ２は、この研磨子１を制輪子と
した場合のブレーキ率（その制輪子に作用する力、すな
わち制輪子の摩擦係数と押し付け力とから定まる力の総
和と適用車輌の空車重量との割合）が、法規制（手用ブ
レーキ装置での国内法規制では２０％以上）ないしは適
用仕様を満足できる押圧力で、研磨子１を車輪Ｗの踏面
Ｗ’に押し付けて、適用車輌の留置状態を確実に保持で
きるブレーキ力を得るのに必要十分なバネ力を保有する
ものとされている。従って、このシリンダ装置１０で
は、シリンダ３の圧力室３ｂに圧力空気を導入して、ピ
ストン４を反出力側に向けて加圧後進させることで、バ
ネ２を収縮させない限り、そのバネ２が研磨子１を踏面
Ｗ’に押し付けて、留置ブレーキ状態が保持される。

【００２４】翻って、圧力媒体供給手段２０は、図１に
示すように、シリンダ３のポート３ａに接続された給排
管路２３と、圧力空気供給源２４と、その圧力空気供給
源２４からの圧力空気を、３位置４ポート形の第１の電
磁切換弁２１ａを介して直接的に給排管路２３に向けて
送給する高圧管路２１と、圧力空気供給源２４からの圧
力空気を、減圧弁２５によって所定の圧力に減圧した上
で、２位置４ポート形の第２の電磁切換弁２２ａを介し
て給排管路２３に向けて送給する低圧管路２２とを備え
ている。また、高圧管路２１および低圧管路２２の電磁
切換弁２１ａ，２２ｂは、開閉機能と、圧力空気の供給
を遮断する一方で、給排管路２３側の圧力空気をそれぞ
れの排出部２１ｂ，２２ｂに排出して、それに連通する
シリンダ３の圧力室３ａ内を減圧させるリリース機能と
を有している。

【００２５】なお、ここでは図示を省略したが、給排管
路２３には、内圧を検出して制御部に伝える圧力検出器
が設けられる。

【００２６】この圧力媒体供給手段２０では、車輌走行
時には、低圧管路２２を遮断すると共に、高圧管路２１
を経由して圧力空気を送給することで、シリンダ３の圧
力室３ｂ内に、ピストン４を介してバネ２を収縮させる
高圧の圧力媒体を供給する（第１の状態）。これにより
研磨子１を踏面Ｗ’から完全に浮き上がらせて離し、留
置ブレーキ力を解除する。なお、圧力室３ｂに圧力空気
を送給してバネ２を収縮させた後に、高圧管路２１を遮
断して圧力室３ｂ内の圧力をブロックすることで、特別
の空気漏洩等がない限り、踏面Ｗ’に対して研磨子１を
浮き上がらせた無負荷状態を維持できる。

【００２７】また、踏面Ｗ’の清掃時には、高圧管路２
１を遮断すると共に、低圧管路２２を経由して圧力空気
を送給することで、シリンダ３の圧力室３ｂ内に、ピス
トン４を介してバネ２を収縮させ、そのバネ力を研磨子
１が研磨性能を発揮できる範囲の力まで低減させる低圧
の圧力媒体を供給する（第２の状態）。これにより、所
定の範囲内の力で研磨子１を踏面Ｗ’に押し付けて踏面
清掃をする。

【００２８】また、車輌の留置時には、高圧管路２１と
低圧管路２２とを経由する圧力空気を遮断すると共に、
その一方または双方の電磁切換弁２１ａ，２２ａのリリ
ース機能を作動させて、給排管路２３側の圧力空気を排
出してシリンダ３の圧力室３ｂ内を減圧させる（第３の
状態）。これにより、バネ２の収縮を解除して、そのバ
ネ力を復元させて研磨子１を踏面Ｗ’に押し付けて留置
ブレーキ状態を保持する。

【００２９】一方、シリンダ装置１０は、図３に示すよ
うに、そのシリンダ３を、ピン係合型取付具７を介して
揺動可能に車輌の台車部Ｔに支持させ、一方、そのシリ
ンダ３のピストンロッド４ａの先端に装着した研磨子１
は、リンク型支持ロッド８によって前後動可能に台車部
Ｔに吊下支持させ、この支持形態により、研磨子１の踏
面Ｗ’に対する押付位置の安定化を図っている。

【００３０】以上に述べたように、本例装置は、シリン
ダ３に対し、高圧側の圧力空気を送給して、研磨子１を
踏面Ｗ’から浮き上がらせる走行モードと、低圧側の圧
力空気を送給して研磨子１を所定範囲内の力で踏面Ｗ’
に押し付ける踏面清掃モードと、送給した圧力空気を排
除して研磨子１を踏面Ｗ’に押し付ける留置ブレーキモ
ードの三つの形態で作動することができる。

【００３１】そして、留置ブレーキモードでは、シリン
ダ３から圧力空気を排除したときに、バネ２が研磨子１
を踏面Ｗ'に押し付けることで得られるブレーキ力、つ
まりバネ２のバネ力によって独立的に得られるブレーキ
力で留置状態を保持するので、ディスクブレーキ装置で
留置状態を保持する従来のシステムに比較して、装置の
大幅な簡易化が図れ、しかも、研磨子１の高い摩擦抵抗
を利用するので比較的小さな押し付け力で必要な留置ブ
レーキ力が得られので、装置の小型化も簡易となる。ま
た、故障などの原因で圧力空気が供給されない場合は、
バネ２のバネ力によって留置ブレーキが作動することに
なるので、鉄道車両を停止させる上で有利に機能する。

【００３２】なお、上記実施形態では、シリンダ装置１
０を作動させる圧力媒体として圧力空気を用いたが、こ
れは一例であって、所期の圧力伝達効果が得られる限
り、圧力空気以外の圧力媒体を用いてよく、例えば、図
４に示すシリンダ装置１０’のように、作動油を圧力媒
体とするも好ましい実施形態である。

【００３３】図４は、本発明の留置ブレーキ機能を有す
る踏面清掃装置の別の実施形態において備えるシリンダ
装置の断面図である。なお、このシリンダ装置は、用い
る圧力媒体を作動油とすること以外は、前記一実施形態
において備えるシリンダ装置と、その構成・作用が実質
的に等価であるので、ここでは、等価な各構成部には同
一符号を付して説明を省略し、その差異点のみを要約し
て説明する。

【００３４】図４に示す本例のシリンダ装置１０'は、
圧力媒体として作動油を用いるものであって、シリンダ
３'の圧力室３ｂ'に作動油を導入するポート３ａ'は、
当該シリンダ３’の出力側の前蓋部に設けている。ま
た、圧力空気を用いるものに比較して、シリンダ３’の
内径は小さくなり、それに伴って、後部蓋に螺入される
ネジ蓋５’の径も小さくなるので、バネ２後端部は、当
該ネジ蓋５’の先端に配した保持環５ａを介して係合支
持させている。このように、圧力媒体として作動油を用
いる本例では、装置の小型化および軽量化がより容易と
なる。

【００３５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る踏面
清掃装置は、踏面清掃用の研磨子を車輪の踏面に押し付
けるシリンダ装置のバネが、留置状態を保持できるブレ
ーキ力を付与する押圧力にて研磨子を車輪の踏面に付勢
し得るバネ力を保有するようにし、そのバネ力を、圧力
媒体供給手段にて供給する圧力媒体の圧力を用いて調整
するようにしたので、簡単な構成で、踏面清掃機能を確
保した上で、必要時においてのみ留置ブレーキ機能を持
たせることができる。よって、保安ブレーキ溜の圧力空
気等のような外部からの圧力媒体に依存することなく、
独立的に必要なブレーキ力が得られ、もってより簡易な
構成のもとで確実に留置ブレーキ状態を保持できる。

【００３６】請求項２の踏面清掃装置は、シリンダの圧
力室に圧力媒体が供給されてなければ、バネのバネ力に
よって研磨子を車輪の踏面に押し付け、留置ブレーキが
作動するようにしているので、簡単に留置ブレーキを動
作させることができる。

【００３７】請求項３記載の踏面清掃装置は、圧力媒体
供給手段が、シリンダ装置の圧力室に接続された給排管
路と、圧力源と、その圧力源からの圧力媒体を、第１の
電磁切換弁を介して直接的に前記給排管路に向けて送給
する高圧管路と、前記圧力源からの圧力媒体を、減圧弁
によって所定の圧力に減圧した上で、第２の電磁切換弁
を介して前記給排管路に向けて送給する低圧管路とを備
えるようにしたので、簡単な構造で、車両走行状態、踏
面清掃状態及び留置ブレーキ状態を簡単に切り換えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る踏面清掃装置の一実施形態の概要
構成を示す図である。

【図２】同装置の要部の断面図である。

【図３】同装置の要部の装着状態を示す図である。

【図４】本発明の別の実施形態において備えるシリンダ
装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 研磨子 ２ バネ ３ シリンダ ４ ピストン １０ シリンダ装置 ２０ 圧力媒体供給手段 ２１ 高圧管路 ２１ａ 電磁切換弁 ２２ 低圧管路 ２２ａ 電磁切換弁 ２３ 給排管路 ２４ 圧力空気供給源 ２５ 減圧弁 Ｗ’ 踏面

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H089 BB15 BB16 CC06 DA02 DA04 DB05 DB46 DB48 DB49 GG02 GG03 JJ20 3J058 AA03 AA06 AA13 AA17 AA23 AA28 AA33 AA37 BA05 CC03 CC32 CC35 CC76 CD03 CD06 FA21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 踏面清掃用の研磨子と、この研磨子を車
   輪の踏面に押し付ける方向に付勢するバネと、このバネ
   のバネ力を低減させる方向の力を圧力媒体を介して発生
   させるシリンダ装置と、このシリンダ装置に圧力媒体を
   供給する圧力媒体供給手段とを備える踏面清掃装置にお
   いて、 前記バネが、留置状態を保持できるブレーキ力を付与す
   る押圧力にて前記研磨子を前記車輪の踏面に付勢し得る
   バネ力を保有し、 前記圧力媒体供給手段が、前記バネを収縮させて前記研
   磨子を前記車輪の踏面から離す高圧の圧力媒体を供給す
   る第１の状態と、前記バネのバネ力を低減させて前記研
   磨子に研磨性能を発揮させる低圧の圧力媒体を供給する
   第２の状態と、前記バネのバネ力の低減を解除するよう
   圧力媒体の供給を停止する第３の状態とを選択的にとる
   ものであることを特徴とする踏面清掃装置。
2. 【請求項２】 前記シリンダ装置は、出力側のピストン
   ロッドの先端に研磨子を装着したピストンが往復動可能
   に挿入され、そのピストンの出力側に、前記圧力媒体供
   給手段に接続される圧力室を設けたシリンダを備え、そ
   のシリンダ内のピストンの反出力側部に、前記バネが内
   装されている請求項１記載の踏面清掃装置。
3. 【請求項３】 前記圧力媒体供給手段は、前記シリンダ
   装置の圧力室に接続された給排管路と、圧力源と、その
   圧力源からの圧力媒体を、第１の電磁切換弁を介して直
   接的に前記給排管路に向けて送給する高圧管路と、前記
   圧力源からの圧力媒体を、減圧弁によって所定の圧力に
   減圧した上で、第２の電磁切換弁を介して前記給排管路
   に向けて送給する低圧管路とを備える請求項２記載の踏
   面清掃装置。