JP2002227894A - 作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 楔ピストンに対するねじ軸の芯振れを確実に
防止する作動装置を安価に提供する。 【解決手段】 ハウジング１に固定されたハウジングロ
ーラ４１０の軌道面４１０ａを凸面形状とし、これに対
する楔ピストン３０１の楔部３０１ｃを凹面形状とし
て、両面を噛み合わせることにより、ハウジングローラ
４１０の軸方向への楔部３０１ｃの振れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両等のブレ
ーキ装置を駆動する作動装置に関する。

【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特殊な形状のピ
ストンを駆動して、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。図４は、このような
作動装置における安全ブレーキ機構部の構造の概略を示
す断面図である。

【０００３】図において、ハウジング１０１の一部と一
体に円筒状に形成された案内スリーブ１０２には、楔ピ
ストン１０３のピストン部１０３ａが上下方向に摺動可
能に外挿されている。楔ピストン１０３は、上記ピスト
ン部１０３ａの他、ばね支持部１０３ｂ及び楔部１０３
ｃを有して、一体に形成されている。楔部１０３ｃは紙
面に垂直な方向に互いに距離をおいて一対設けられてい
る。楔ピストン１０３の中心部にはねじ軸１０４が螺合
し、このねじ軸１０４の回転により楔ピストン１０３が
上下方向に移動可能である。楔ピストン１０３のばね支
持部１０３ｂとハウジング１０１の上部との間には、２
個のばね１０５が装着されており、これによって楔ピス
トン１０３は下方に付勢されている。ねじ軸１０４は、
案内スリーブ１０２の内側に設けられている装置（図示
せず。）により、その回転を阻止されたり、許容された
りするようになっている。

【０００４】一方、ブレーキ装置（図示せず。）を作動
させる押し棒１０６は、ガイドチューブ１０７に保持さ
れている。ガイドチューブ１０７はハウジング１０１に
より、図の左右方向に移動可能に保持されており、その
両側面には押し棒ローラ１０８が設けられている。ま
た、ハウジング側には、ハウジングローラ１０９が設け
られている。楔部１０３ｃは、押し棒ローラ１０８及び
ハウジングローラ１０９と係合している。図示の状態か
ら、ねじ軸１０４の回転が許容されると、ばね１０５の
付勢を受けてねじ軸１０４が回転し、楔ピストン１０３
が下降する。楔部１０３ｃは、下降しながら押し棒ロー
ラ１０８を左方に押しのけ、これによって、ガイドチュ
ーブ１０７及び押し棒１０６が左方に移動し、ブレーキ
装置を作動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の作
動装置において、ばね１０５の力を円滑にねじ軸１０４
の回転に変えるには、楔ピストン１０３に対するねじ軸
１０４の芯振れを極力小さくして回転抵抗を抑制するこ
とが肝要である。このため、案内スリーブ１０２とピス
トン部１０３ａとの筒状体同士の挿嵌により、両者の同
軸関係を可能な限り維持するとともに、２つのローラ１
０８，１０９によって楔部１０３ｃを支える構造を採用
している。しかしながら、このような構造では、２つの
ローラ１０８，１０９の軸方向（紙面に垂直な方向）へ
の楔部１０３ｃの振れを有効に防止できない。楔部１０
３ｃの振れが生じると、相対的にねじ軸１０４が芯振れ
を生じることになり、ねじ軸１０４の円滑な回転が妨げ
られる。また、このような振れを有効に防止できないこ
とにより、待機時における楔ピストン１０３に振動が発
生しやすい。とりわけ、ねじ軸１０４が水平になり、か
つ、２つのローラ１０８，１０９の軸方向が垂直になる
ように作動装置を配置した場合には、楔ピストン１０３
の自重により、上記軸方向への振れや振動が大きくなり
やすい。かかる場合には、楔ピストン１０３の動作時に
ねじ軸１０４の回転抵抗が大きくなり、楔ピストン１０
３の動作に支障を来すとともに、楔ピストン１０３の待
機時においても振動により各部の摩耗が加速されやす
い。一方、上記の構造とは別に、ばね支持部１０３ｂを
拡げてハウジング１０１との間に摺動部材を挟むことに
より、この部分においても楔ピストン１０３を支持する
構造を採用することが可能であるが、支持部が増えると
却ってこじれが生じやすくなり、楔ピストン１０３の動
作に支障を来すことがある。また、製造コストも高くな
る。

【０００６】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、楔ピストンに対するねじ軸の芯振れを確実に防止す
る作動装置を安価に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において、前記押し棒と
共に移動可能な可動側ローラと、ハウジングに取り付け
られた固定側ローラと、ねじ軸によって軸方向に移動可
能に保持されるとともに、ハウジング側の固定部に対し
て摺動可能に挿嵌されたピストン部と、前記可動側ロー
ラ及び固定側ローラに係合し、当該両ローラ間に押し入
ることにより前記可動側ローラを移動させる楔部とを有
する楔ピストンと、前記楔部が前記可動側ローラと固定
側ローラとの間に押し入る方向に、前記楔ピストンを付
勢するばねとを備え、前記可動側ローラ及び固定側ロー
ラのうち少なくとも一方のローラの軌道面は凹面又は凸
面形状を有し、当該軌道面に対する前記楔部の係合面
は、当該形状に噛み合う凸面又は凹面形状を有すること
を特徴とするものである（請求項１）。

【０００８】上記のように構成された作動装置において
は、ピストン部がハウジング側の固定部に挿嵌されてい
ること、及び、楔部が２つのローラと係合することによ
り、楔ピストンに対するねじ軸の芯振れが抑制される。
また、楔部の係合面とローラの軌道面とを凹凸の関係で
互いに噛み合わせる簡易な構造により、ローラの軸方向
への楔部の振れが規制される。従って、待機時及び動作
時のいずれにおいても、ローラの軸方向への楔ピストン
の振れや振動が発生しない。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態によ
る楔ガイド構造を採用した作動装置を示す断面図であ
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の中央部に取り
付けられた取付基部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。

【００１０】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の右端側小径部４０３ａ
に、ガイドチューブ４０１の内径より小さい外径を有す
るリング４０４が外嵌されている。リング４０４とガイ
ドチューブ４０１の右端部４０１ａとの間には、スラス
トベアリング４０５が装着されている。外周側が歯車に
なっている歯車リング４０６は、ねじ４０３の右端部４
０３ｂに外嵌されている。ラジアルベアリング４０７
は、歯車リング４０６の内筒部４０６ａとガイドチュー
ブ４０１の右端部４０１ａとの間に装着されている。

【００１１】図２の（ａ）は、図１におけるII−II線断
面図である。図１及び図２の（ａ）において、力伝達リ
ング４０８は、ガイドチューブ４０１に外挿され、か
つ、固定されている。力伝達リング４０８の両側面に
は、「可動側ローラ」としての一対の押し棒ローラ４０
９が回転自在に取り付けられている。この押し棒ローラ
４０９がねじ４０３（図１）の軸方向に移動すると、力
伝達リング４０８を介してガイドチューブ４０１が移動
する。力伝達リング４０８とハウジング本体１ａとの間
には、ばね４１１（図２の（ａ））が係止されており、
このばね４１１は、力伝達リング４０８が左方に移動す
ることにより蓄勢される。従って、その場合、力伝達リ
ング４０８及びガイドチューブ４０１は、戻り方向（右
方）に付勢される。

【００１２】また、「固定側ローラ」としての一対のハ
ウジングローラ４１０は、支持部材４１２（図２の
（ａ））によって回転自在に支持されている。ハウジン
グローラ４１０を支持した支持部材４１２は、ハウジン
グ本体１ａの両側面に設けられた取付孔１ａ１（図２の
（ａ））から挿入され、これを蓋部１ｄ（図２の
（ａ））によって押さえることにより、ハウジング本体
１ａに対して固定される。図２の（ａ）に示すように、
ハウジングローラ４１０の軌道面４１０ａは平坦ではな
く、軸方向（図の上下方向）の中央部が最も大径で、軸
方向両端に向かって小径になるように傾斜した凸面形状
である。

【００１３】一方、図１において、常用ブレーキ機構部
２にはモータ２００が設けられている。被駆動シャフト
２０２は、モータ２００のシャフト２０１の右端に対向
して、かつ、シャフト２０１と同軸に配置されている。
シャフト２０１と被駆動シャフト２０２との間には、ク
ラッチ装置２０３が介在している。被駆動シャフト２０
２の右端に設けられた小歯車２０４は、ハウジング１に
対して回転自在に支持されている大歯車２０５と噛合し
て、これを駆動する。大歯車２０５は、歯車リング４０
６と噛合して、これを駆動する。上記クラッチ装置２０
３は、シャフト２０１の回転を被駆動シャフト２０２に
伝達するとともに、シャフト２０１が回転停止したと
き、それまで回転していた方向と逆方向に被駆動シャフ
ト２０２が回転することを阻止する構成となっている。

【００１４】また、安全ブレーキ機構部３においては、
上部カバー１ｂと一体に、その中央から下方へ円筒状
に、案内スリーブ１ｂ１が形成されている。楔ピストン
３０１は、案内スリーブ１ｂ１に挿嵌される円筒状のピ
ストン部３０１ａと、略円盤状のばね支持部３０１ｂ
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３０１ｃとを備えている。楔ピストン３０１のばね
支持部３０１ｂと、上部カバー１ｂとの間には、大小２
個のばね３０２が装着されている。ねじ軸３０３は、楔
ピストン３０１のばね支持部３０１ｂに形成された雌ね
じに螺合して、ボールねじのような関係を構成してい
る。ねじ軸３０３の上端側小径部３０３ａには、円筒形
のピンサポート３０４が取り付けられている。案内スリ
ーブ１ｂ１に取り付けられた円筒部材３０５は、ピンサ
ポート３０４と同一の外径を有する。ピンサポート３０
４と円筒部材３０５との間には、スラストベアリング３
０６が装着されている。係止スリーブ３０７は、案内ス
リーブ１ｂ１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３０８は、ピンサポート３０４及び円筒
部材３０５の外周に巻装され、その一端が係止スリーブ
３０７に係止されている。取付基部１ｃに取り付けられ
た支持リング３０９の下端面には、電磁石３１０が取り
付けられており、この電磁石３１０は、係止スリーブ３
０７の上端部３０７ａを電磁吸着することが可能であ
る。

【００１５】上記楔部３０１ｃは、押し棒ローラ４０９
とハウジングローラ４１０とに係合している。ハウジン
グローラ４１０に対する楔部３０１ｃの係合面３０１ｄ
は平坦ではなく、図２の（ａ）に示すように、軸方向の
中央部が最も小径で、軸方向両端に向かって大径になる
ように傾斜した凹面形状である。この形状は、ハウジン
グローラ４１０の軌道面４１０ａの形状と雌雄関係にあ
り、両者は互いに噛み合って摺動接触する。また、力伝
達リング４０８がばね４１１に付勢されることにより、
押し棒ローラ４０９が楔部３０１ｃに押し付けられる。
図２の（ｂ）は、（ａ）におけるＢ部の拡大図である。
ハウジングローラ４１０の軌道面４１０ａは、中央付近
が円弧状に仕上げられている。従って、楔部３０１ｃの
係合面３０１ｄの中央部との間に隙間ができる。これに
より、両面間のころがり摩擦が低減されている。

【００１６】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、クラッチ装置２０３を
介して被駆動シャフト２０２が回転駆動される。これに
より、小歯車２０４、大歯車２０５、歯車リング４０６
及びねじ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。

【００１７】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３０２は蓄勢されて
いる。ばね３０２を受ける楔ピストン３０１のばね支持
部３０１ｂは下方に付勢されており、これにより、ねじ
軸３０３は、楔ピストン３０１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３０４
及び係止ばね３０８を介して、係止スリーブ３０７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３０７の上端部３０７ａが電磁石３１
０に電磁吸着されている。従って、係止スリーブ３０７
は回転できない。

【００１８】上記の状態から、安全ブレーキ指令に基づ
いて電磁石３１０が消磁されると、係止スリーブ３０７
が釈放され、回転し始める。これに追随して、ピンサポ
ート３０４及びねじ軸３０３も回転し、楔ピストン３０
１は下降する。下降する楔ピストン３０１の楔部３０１
ｃが、押し棒ローラ４０９とハウジングローラ４１０と
の間に押し入ることにより、可動側の押し棒ローラ４０
９が左方へ移動する。これに伴って、力伝達リング４０
８を介して、ガイドチューブ４０１が左方へ前進する。
このときガイドチューブ４０１は、押し棒４０２その他
内部に含む全ての部材及び歯車リング４０６を引き連れ
て前進する。歯車リング４０６は、幅広な歯を有する大
歯車２０５との噛合を維持したまま、左方へ移動する。
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。

【００１９】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、力伝達リング４０８及び押し棒ローラ４０９
に後退方向への力が付与される。押し棒ローラ４０９に
後退方向への力が付与されると、楔ピストン３０１には
上昇方向への力が付与される。その結果、楔ピストン３
０１は、ねじ軸３０３を回転させながら上昇し、再びば
ね３０２を圧縮して図１に示す位置に復帰する。

【００２０】上記のように構成された作動装置において
は、楔ピストン３０１のピストン部３０１ａがハウジン
グ側の固定部である案内スリーブ１ｂ１に挿嵌されてい
ること、及び、楔部３０１ｃが２つのローラ４０９，４
１０と係合することにより、楔ピストン３０１に対する
ねじ軸３０３の芯振れが抑制される。また、楔部３０１
ｃの係合面３０１ｄとハウジングローラ４１０の軌道面
４１０ａとを凹凸の関係で互いに噛み合わせる簡易な構
造により、ハウジングローラ４１０の軸方向への楔部３
０１ｃの振れが規制される。従って、当該楔ピストン３
０１は、待機時及び動作時のいずれにおいても、ハウジ
ングローラ４１０の軸方向に振れや振動を生じない。こ
れにより、楔ピストン３０１に対するねじ軸３０３の芯
振れを確実に防止することができる。なお、ハウジング
ローラ４１０の軌道面４１０ａと、楔部３０１ｃの係合
面３０１ｄとは、転がり摩擦の関係で接触しているの
で、摩擦抵抗は少ない。従って、双方の部材の摩耗も少
なく、寿命が長い。

【００２１】なお、上記実施形態においては、ハウジン
グローラ４１０の軌道面４１０ａが凸面形状で、楔部３
０１ｃの係合面３０１ｄが凹面形状である例を示した
が、逆に、ハウジングローラ４１０の軌道面４１０ａが
凹面形状で、楔部３０１ｃの係合面３０１ｄが凸面形状
であってもよい。また、図３の（ａ）に示すように、ハ
ウジングローラ４１０に代えて、押し棒ローラ４０９の
軌道面４０９ａを凸面（又は凹面）とし、これに対する
楔部３０１ｃの係合面３０１ｄを凹面（又は凸面）とし
てもよい。さらにまた、押し棒ローラ４０９及びハウジ
ングローラ４１０の両方の軌道面を凸面（又は凹面）と
し、これらに係合する楔部３０１ｃの係合面を凹面（又
は凸面）としてもよい。

【００２２】なお、上記のような凹凸に代えて、例えば
図３の（ｂ）に示すように、ハウジングローラ４１０に
鍔部４１０ｂを設ける（他方のハウジングローラ４１０
にはガイドチューブ４０１に対して線対称に設ける。）
ことにより、楔部３０１ｃがハウジングローラ４１０の
軸方向へ移動することを規制することもできる。しかし
ながら、この場合、転がり摩擦以外に、鍔部４１０ｂの
内側面４１０ｃと楔部３０１ｃとの摩擦が生じるため、
摩耗が進み、寿命が短くなるため、好ましくない。

【００２３】

【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の作動装置によれば、楔部の係
合面とローラの軌道面とを凹凸の関係で互いに噛み合わ
せる簡易な構造により、ローラの軸方向への楔部の振れ
が規制されるので、楔ピストンに対するねじ軸の芯振れ
を確実に防止する作動装置を安価に提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による楔ガイド構造を採用
した作動装置を示す断面図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図である。

【図３】（ａ）は、押し棒ローラ、ハウジングローラ及
び楔部の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は、比較の
ための他の例を示す断面図である。

【図４】従来の作動装置における安全ブレーキ機構部の
構造の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 常用ブレーキ機構部 ３ 安全ブレーキ機構部 ２００ モータ ３０１ 楔ピストン ３０１ａ ピストン部 ３０１ｃ 楔部 ３０１ｄ 係合面 ３０２ ばね ３０３ ねじ軸 ４０２ 押し棒 ４０９ 押し棒ローラ（可動側ローラ） ４１０ ハウジングローラ（固定側ローラ） ４１０ａ 軌道面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   置において、 前記押し棒と共に移動可能な可動側ローラと、 ハウジングに取り付けられた固定側ローラと、 ねじ軸によって軸方向に移動可能に保持されるととも
   に、ハウジング側の固定部に対して摺動可能に挿嵌され
   たピストン部と、前記可動側ローラ及び固定側ローラに
   係合し、当該両ローラ間に押し入ることにより前記可動
   側ローラを移動させる楔部とを有する楔ピストンと、 前記楔部が前記可動側ローラと固定側ローラとの間に押
   し入る方向に、前記楔ピストンを付勢するばねとを備
   え、 前記可動側ローラ及び固定側ローラのうち少なくとも一
   方のローラの軌道面は凹面又は凸面形状を有し、当該軌
   道面に対する前記楔部の係合面は、当該形状に噛み合う
   凸面又は凹面形状を有することを特徴とする作動装置。