JP2019015379A - 摩耗検知装置及びブレーキ用摩擦部材 - Google Patents

Abstract

【課題】電力の消費量を抑えつつ、ブレーキ用摩擦部材の摩耗を容易に検知することのできる摩耗検知装置及びブレーキ用摩擦部材を提供する。【解決手段】摩耗検知装置２０は、車輪４の踏面４Ａに押し当てられる制輪子５の摩擦材１２の摩耗を検知する。摩耗検知装置２０は、摩擦材１２が摩耗により、摩擦材１２の表面に一部が露出することで踏面４Ａと接触する接触子２２と、踏面４Ａと接触子２２との接触によって、摩擦材１２が摩耗したことを通知するための第１発光部３１に電池からの電力を供給する検知スイッチ、制御部、及び電気回路とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、摩耗検知装置及びブレーキ用摩擦部材に関する。

鉄道車両に用いられるブレーキ装置は、制輪子を車輪の踏面に接触して制動力を発生させる。このようなブレーキ装置では、所望の制動力を得るため、制輪子が摩耗した場合でも、制輪子と車輪の踏面との間の距離が一定となるように調整される。

また、制輪子の摩擦部材の摩耗限度を検知する摩耗検知装置が提案されている。例えば特許文献１には、制輪子の摩耗限度位置に沿って導電線が配設され、この導電線が制輪子の摩耗によって切断することによって摩耗限度を検知する摩耗検知装置が開示されている。

特開２００１−３３００６３号公報

ところで、上記特許文献１に記載の摩耗検知装置では、制輪子の摩耗を検知するために、導電線に常に通電する必要があり、電力の消費量が多い。なお、車輪の踏面に接触して制動力を発生させるブレーキ装置に限らず、被押圧部材に押し当てられるブレーキ用摩擦部材が摩耗するキャリパブレーキやレールブレーキ等のブレーキ装置でも同様の課題がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力の消費量を抑えつつ、ブレーキ用摩擦部材の摩耗を容易に検知することのできる摩耗検知装置及びブレーキ用摩擦部材を提供することにある。

上記課題を解決する摩耗検知装置は、被押圧部材に押し当てられるブレーキ用摩擦部材の摩耗を検知する摩耗検知装置であって、前記ブレーキ用摩擦部材が摩耗により、前記ブレーキ用摩擦部材の表面に一部が露出することで前記被押圧部材と接触する接触子と、前記被押圧部材と前記接触子との接触によって、前記ブレーキ用摩擦部材が摩耗したことを通知するための通知部に電源からの電力を供給する給電部と、を備える。

上記構成によれば、ブレーキ用摩擦部材が摩耗したときに給電部から通知部に電力が供給されるようになり、同通知部によってブレーキ用摩擦部材の摩耗が通知される。よって、電力の消費量を抑えつつ、ブレーキ用摩擦部材の摩耗を容易に検知することができる。

上記摩耗検知装置について、前記接触子は、前記被押圧部材との接触により生じる摩擦熱を前記給電部に伝達するものであり、前記給電部は、前記接触子から伝達された熱によって電力を供給するものであることが好ましい。

上記構成によれば、ブレーキ用摩擦部材が摩耗すると接触子が被押圧部材と接触して摩擦熱が生じ、この熱を接触子が給電部に伝達することで給電部が電力を供給することができる。

上記摩耗検知装置について、前記給電部は、前記通知部に電力を供給する導通位置と、前記通知部に電力を供給しない非導通位置との間で変位可能な可動子を含み、前記接触子は、前記被押圧部材との接触により変位して前記可動子と接触することで当該可動子を前記導通位置に駆動することが好ましい。

上記構成によれば、ブレーキ用摩擦部材が摩耗すると接触子が被押圧部材と接触して可動子を非導通位置から導通位置に変位させることで給電部が電力を供給することができる。

上記摩耗検知装置について、前記給電部は、前記接触子と前記被押圧部材との接触状態にかかわらず、給電を一度開始したら、給電を継続するものであることが好ましい。
上記構成によれば、通知部への給電が継続されるため、制動が解除されても、摩耗検知の通知を継続することができる。

上記摩耗検知装置は、前記通知部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、ブレーキ用摩擦部材が摩耗したことを摩耗検知装置自らが通知することができる。

上記摩耗検知装置について、前記通知部は、前記ブレーキ用摩擦部材が摩耗した旨の情報を無線受信機に送信する無線送信部であることが好ましい。
上記構成によれば、摩耗検知の通知を無線で受信することができるため、離れた場所でも摩耗したことを把握することができる。

上記課題を解決するブレーキ用摩擦部材は、上記の摩耗検知装置を備える。
上記構成によれば、電力の消費量を抑えつつ、ブレーキ用摩擦部材の摩耗を容易に検知することができる。

本発明によれば、電力の消費量を抑えつつ、ブレーキ用摩擦部材の摩耗を容易に検知することができる。

鉄道車両における第１の実施形態の摩耗検知装置の設置位置を示す図。 同実施形態の摩耗検知装置を備えた制輪子を示す側面図。 同実施形態の摩耗検知装置の概略構成を示す正面図。 同実施形態の摩耗検知装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態の摩耗検知装置の制輪子への取り付けを示す図。 同実施形態の摩耗検知装置の制輪子への取り付けを示す図。 同実施形態の摩耗検知装置の制輪子への取り付けを示す図。 同実施形態の摩耗検知装置を備えた制輪子が摩耗した状態を示す側面図。 同実施形態の摩耗検知装置による通知を示す鉄道車両の平面図。 第２の実施形態の摩耗検知装置を備えた制輪子を示す側面図。 同実施形態の摩耗検知装置の電気的構成を示すブロック図。 第３の実施形態の摩耗検知装置を備えた制輪子を示す側面図。 同実施形態の摩耗検知装置を備えた制輪子を示す正面図。

（第１の実施形態）
以下、図１〜図９を参照して、摩耗検知装置を備えた制輪子の第１の実施形態について説明する。本実施形態では、摩耗検知装置を鉄道車両のブレーキ装置の制輪子に適用している。

図１に示すように、鉄道車両１は、台車２の上に車体３が保持されている。台車２は、１両あたり２個設けられている。台車２には、２軸設けられ、４個の車輪４が設けられている。台車２には、車輪４の踏面に押し当てて制動力を発生させる押当部材である制輪子５を有する図示しないブレーキ装置が設けられている。ブレーキ装置は、空圧等によって駆動する駆動機構を介して制輪子５を車輪４の踏面に圧接したり、車輪４の踏面から離間させたりすることで制動を行う。各制輪子５には、車輪４の踏面に接触する制輪子５の摩耗を検知する摩耗検知装置２０が設置されている。なお、制輪子５がブレーキ用摩擦部材に相当し、車輪４が被押圧部材に相当する。

図２に示すように、制輪子５は、長手方向、言い換えれば上下方向に延出する台板１１と、車輪４の踏面４Ａと接触する摩擦材１２とを備えている。摩擦材１２は、台板１１の正面１１Ａ側に固定されている。台板１１の摩擦材１２が固定されていない面、背面１１Ｂには、側面視においてＵ字状の取付板１３と、背面視（図３参照）においてＵ字状の２個の止め板１４，１５が突出した状態で固定されている。取付板１３は、台板１１の背面１１Ｂの長手方向、言い換えれば上下方向において中央に設けられている。止め板１４，１５は、台板１１の背面１１Ｂの上部寄りと下部寄りとにそれぞれ設けられている。

制輪子５は、ブレーキ装置の駆動機構の先端に設けられた制輪子頭６に取り付けられる。制輪子５と制輪子頭６とは、制輪子コッター７と呼ばれる板材によって固定されている。取付板１３には、制輪子コッター７が貫通する貫通孔１３Ａが形成されている。制輪子頭６は、制輪子５の上側の止め板１４と取付板１３との間、及び下側の止め板１５と取付板１３との間において接触するように設けられている。制輪子頭６の制輪子５の取付板１３が位置する部分は、凹部６Ａとなっている。

摩耗検知装置２０は、制輪子５の台板１１と取付板１３とによって形成される空間Ａ内に設置されている。すなわち、摩耗検知装置２０は、直方体状のケース２１に収容されている。ケース２１には、両側方に突出する取付部２１Ａが設けられている。ケース２１が空間Ａに設置された状態で、取付部２１Ａが制輪子５の台板１１の背面１１Ｂに固定されている。このように、元々あった空間Ａに摩耗検知装置２０を設置するため、摩耗検知装置２０を制輪子５に設置するために新たなスペースが不要であり、制輪子５の設計変更が不要である。

摩耗検知装置２０は、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに、車輪４の踏面４Ａと接触する接触子２２を備えている。接触子２２は、丸棒状の部材であって、径の異なる段付き部材である。接触子２２は、例えば鋳鉄系の金属からなる。接触子２２は、ケース２１の外側に突出した状態で設けられ、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに、制輪子５の表面に一部が露出することで踏面４Ａと接触する。ケース２１は制輪子５の台板１１の背面１１Ｂに固定されるので、接触子２２は制輪子５の台板１１を貫通して、摩擦材１２内に挿入されている。接触子２２の長さは、接触子２２の先端の位置が摩擦材１２の摩耗を検知したい所定量Ｘの位置となるように設定される。所定量Ｘは、例えば摩擦材１２の残り厚さが１５〜２０ｍｍとなる長さである。なお、接触子２２の材料は、摩擦材１２の材料よりも熱伝導率が高い。また、接触子２２は、車輪４との摩擦によって接触子２２自体が摩耗する材料で構成されていてもよく、被押当部材である車輪４が摩耗するような材料で構成されていてもよく、被押当部材と同じ材料で構成されていてもよい。このうち、交換の容易さの観点では、接触子２２自体が摩耗する材料が好ましい。

図３に示すように、摩耗検知装置２０は、装置の制御を行う制御部２４と、車輪４の踏面４Ａと接触子２２との接触に基づいて導通状態となることで電気回路を閉じる検知スイッチ２３と、制輪子５の摩擦材１２が摩耗したことを外部に通知する通知部とを備えている。接触子２２は、車輪４の踏面４Ａとの接触による摩擦熱によって温度が上昇し、検知スイッチ２３に接触子２２の熱を伝達する。検知スイッチ２３は、熱によって非導通状態から導通状態に切り替わる感熱式のスイッチであって、例えばバイメタルスイッチ、セラミックサーモスタット等である。コネクタ２６は、ノートパソコンやタブレット端末等が接続される。

摩耗検知装置２０は、電源として電力を供給する電池２５と、外部と接続するコネクタ２６とを備える。制御部２４は、情報を記憶する記憶部（図示略）を有している。電池２５は、例えばボタン電池や釣り浮き用電池が用いられる。摩耗検知装置２０は、コネクタ２６にノートパソコンやタブレット端末等が接続されることで、製造時には製造日、製造ロット番号等が制御部２４の記憶部に記憶される。摩耗検知装置２０は、取付時には取付位置を示す車両番号、台車位置、車輪位置、取付日が制御部２４の記憶部に記憶される。また、摩耗検知装置２０は、コネクタに２６にノートパソコンやタブレット端末等が接続されることで、電池２５の残量が確認される。また、制御部２４の記憶部に制輪子５毎に個別ＩＤを記憶させ、この個別ＩＤによって制輪子５を特定するようにしてもよい。この場合、制御部２４の記憶部には、個別ＩＤのみ記憶させ、製造日、製造ロット番号、取付位置を示す車両番号、台車位置、車輪位置、取付日等は、外部の装置に、個別ＩＤと紐付けて記憶させておけばよくなる。また、摩耗検知装置２０は、摩耗時にコネクタ２６にノートパソコンやタブレット端末等が接続されることで、制輪子５の摩耗期間の長短から台車２を含めたブレーキ装置の調整不良等を推測することができるようになる。

図４に示すように、摩耗検知装置２０は、通知部として、第１発光部３１と、第２発光部３２と、スピーカ３３と、無線送信部３４とを備えている。第１発光部３１及び第２発光部３２は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や電球であって、制御部２４によって点灯が制御される。スピーカ３３は、制御部２４によってビープ音等の音の通知が制御される。無線送信部３４は、無線によって制輪子５の摩耗を示す摩耗検知情報を無線信号として間欠的に送信し、制御部２４によって送信が制御される。間欠周期は、例えば３秒に１回等である。無線送信部３４は、取付位置を示す車両、台車、車輪と、取付日又は使用開始日と、製造日と、製造ロット番号と等を含む摩耗検知情報を送信する。ケース２１には、検知スイッチ２３と、制御部２４と、電池２５と、コネクタ２６と、第１発光部３１と、第２発光部３２と、スピーカ３３と、無線送信部３４とが収容されている。

摩耗検知装置２０は、車輪４の踏面４Ａと接触子２２との接触によって通知部に電池２５からの電力を供給する給電部を備えている。すなわち、給電部は、検知スイッチ２３と、電池２５と、制御部２４と、各通知部に接続される電気回路２７とによって機能する。

そして、制御部２４には、電池２５が電気的に接続されている。検知スイッチ２３、第１発光部３１及び第２発光部３２、スピーカ３３、無線送信部３４は、電気回路２７において電池２５に電気的に接続されるとともに、制御部２４に電気的にそれぞれ接続されている。第１発光部３１及び第２発光部３２は、直列に接続されている。制御部２４には、コネクタ２６が接続されている。

ケース２１の底面には、検知スイッチ２３を露出させる開口部２１Ｂが形成されている。接触子２２は、検知スイッチ２３の底面に接触して設置されている。これにより、接触子２２が車輪４と接触することで発生した熱が検知スイッチ２３に伝達される。接触子２２を介して熱が検知スイッチ２３に伝達されると、検知スイッチ２３が導通状態となる。

制御部２４は、制御部２４に検知スイッチ２３から電流が流れることで起動し、摩耗を検知する。制御部２４は、摩耗を検知すると、第１発光部３１及び第２発光部３２を点灯させ、スピーカ３３から音を通知させ、無線送信部３４から無線信号を送信させる。制御部２４は、接触子２２と車輪４との接触がなくなり、検知スイッチ２３の非導通状態となっても、これら通知部の動作を電池２５の電力がなくなるまで継続する。言い換えれば、給電部は制御部２４によって接触子２２と車輪４との接触状態にかかわらず、給電を一度開始したら、給電を継続する。なお、通知の継続期間は、鉄道車両１を運用から外さずに行う検査である仕業検査の周期（例えば３日）の間は最低でも継続することが望ましい。

図３に示すように、第１発光部３１及び第２発光部３２は、ケース２１の左右両側面にそれぞれ露出して設置されている。このため、制輪子５が鉄道車両１に設置された状態において、摩耗検知装置２０の第１発光部３１及び第２発光部３２が発光した際に、鉄道車両１の両側から目視することができるようになっている。また、コネクタ２６も、ケース２１の左側面に露出して設置されている。

次に、図５〜７を参照して、上記摩耗検知装置２０の制輪子５への取り付けについて説明する。
図５に示すように、接触子２２の長い方の径である大径Ｄ１の穴を形成することができる第１の錐Ｇ１と、接触子２２の短い方の径である小径Ｄ２の穴を形成することができる第２の錐Ｇ２とを用いる。まず、第１の錐Ｇ１によって、制輪子５の取付板１３に大径Ｄ１の貫通孔１３Ｂを形成するとともに、制輪子５の台板１１の背面１１Ｂ側から途中まで大径Ｄ１の穴を形成する。台板１１の穴の深さは、接触子２２の大径Ｄ１の部分の長さと同じである。続いて、第２の錐Ｇ２によって、制輪子５の台板１１の背面１１Ｂ側から摩擦材１２に小径Ｄ２の穴を形成する。台板１１の背面１１Ｂから摩擦材１２の穴の底までの深さが接触子２２の長さと同じである。第１の錐Ｇ１及び第２の錐Ｇ２によって形成された穴が接触子２２を設置する設置穴１６となる。

次に、図６に示すように、まず、接触子２２を設置穴１６に挿入する。このとき、接触子２２を設置穴１６の底まで挿入しなくてもよい。続いて、摩耗検知装置２０のケース２１を取付板１３の側方から空間Ａに挿入する。ケース２１には、接触子２２以外の部材が既に収容されている。

次に、図７に示すように、摩耗検知装置２０のケース２１を、接触子２２の端部に当接させるとともに、台板１１の背面１１Ｂに当接させて、複数のリベットＲによってケース２１の取付部２１Ａを台板１１に固定する。このとき、接触子２２は、検知スイッチ２３の底面に接触している。

次に、図１及び図９を参照して、摩耗検知装置２０から送信された無線信号を受信する受信機について説明する。
図１及び図９に示すように、鉄道車両１の床下には、摩耗検知装置２０の無線送信部３４から送信された無線信号を受信することができる車両受信機４１が設置されている。運転室Ｃには、車両受信機４１から出力された信号を処理する検知制御部４２と、検知結果を表示する表示部４３とが設けられている。車両受信機４１は、摩耗検知情報を含む無線信号を受信すると、検知制御部４２に摩耗検知情報を出力する。検知制御部４２は、摩耗検知情報に基づいて表示部４３に検知結果を表示させる。表示部４３は、取付位置を示す車両、台車、車輪を少なくとも表示する。

線路の脇には、摩耗検知装置２０の無線送信部３４から送信された無線信号を受信することができる地上受信機４４が設置されている。地上受信機４４は、摩耗検知情報を含む無線信号を受信すると、運行管理を行う管理センターや車両の保守を行う保守センター等に摩耗検知情報を出力する。

制輪子５の摩耗を点検する作業者は、摩耗検知装置２０の無線送信部３４から送信された無線信号を受信することができる携帯型受信機４５を携帯する。携帯型受信機４５には、検知結果を表示するモニタ４５Ａが設けられている。携帯型受信機４５は、摩耗検知情報を含む無線信号を受信すると、モニタ４５Ａに摩耗検知情報を表示させる。

次に、図８及び図９を参照して、上記のように構成された摩耗検知装置２０の作用について説明する。
図８に示すように、制輪子５の摩擦材１２が摩耗して、摩擦材１２が所定量Ｘになると、車輪４に制輪子５を当接させたときに、摩耗検知装置２０の接触子２２の先端が車輪４の踏面４Ａと接触する。

そして、接触子２２の先端が車輪４と接触することで摩擦熱が発生すると、この熱が接触子２２を介して検知スイッチ２３に伝達される。接触子２２を介して熱が検知スイッチ２３に伝達されると、検知スイッチ２３が導通状態となる。

制御部２４は、制御部２４に検知スイッチ２３から電流が流れることで摩耗を検知する。制御部２４は、摩耗を検知すると、摩耗検知を通知する。すなわち、制御部２４は、第１発光部３１及び第２発光部３２を点灯させ、スピーカ３３から音を出力させ、無線送信部３４から無線信号を送信させる。制御部２４は、接触子２２と車輪４との接触がなくなり、検知スイッチ２３の非導通状態となっても、これら通知部の動作を電池２５の電力がなくなるまで継続する。

上記のように摩耗検知が通知されている状態において、作業者は、鉄道車両１に近づくことで、第１発光部３１及び第２発光部３２の光を視認したり、スピーカ３３から出力される音を認識したりすることで、摩耗している制輪子５があることを認識するとともに、摩耗している制輪子５を特定することができる。また、携帯型受信機４５を携帯している作業者は、携帯型受信機４５が摩耗検知情報を含む無線信号を受信することで、モニタ４５Ａに表示された摩耗検知情報から摩耗している制輪子５があることを認識するとともに、摩耗している制輪子５を特定することができる。

また、上記のように摩耗検知が通知されている状態において、運転者は、運転室Ｃの表示部４３に表示される検知結果によって摩耗している制輪子５があることを認識するとともに、摩耗している制輪子５を特定することができる。

さらに、上記のように摩耗検知が通知されている状態において、管理センターや保守センター等にいる作業者は、地上受信機４４から出力された摩耗検知情報によって摩耗している制輪子５があることを認識するとともに、摩耗している制輪子５を特定することができる。

例えば、ブレーキ装置の制動を解除したにも関わらず、制輪子５が車輪４から離れない制輪子固着が発生した場合には、制輪子５と車輪４との常時接触によって温度が上昇するため、摩耗検知装置２０は温度の上昇によって制輪子固着を検知することも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）制輪子５が摩耗したときに給電部から第１発光部３１、第２発光部３２、スピーカ３３、無線送信部３４に電力が供給されるようになり、これら通知部によって制輪子５の摩耗が通知される。よって、電力の消費量を抑えつつ、制輪子５の摩耗を容易に検知することができる。

（２）制輪子５が摩耗すると接触子２２が車輪４と接触して摩擦熱が生じ、この熱を接触子２２が給電部に伝達することで給電部が電力を供給することができる。
（３）第１発光部３１、第２発光部３２、スピーカ３３、無線送信部３４への給電が継続されるため、制動が解除されても、第１発光部３１、第２発光部３２、スピーカ３３、無線送信部３４による通知を継続することができる。

（４）摩耗検知の通知を無線で受信することができるため、離れた場所でも摩耗したことを把握することができる。
（５）制輪子固着が発生した場合には、制輪子５と車輪４との常時接触によって温度が上昇するため、摩耗検知装置２０は温度の上昇によって制輪子固着を検知することも可能である。

（第２の実施形態）
以下、図１０及び図１１を参照して、摩耗検知装置を備えた制輪子の第２の実施形態について説明する。この実施形態の摩耗検知装置は、制輪子の摩耗を検知する接触子が変位することで検知スイッチが導通状態となる点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０及び図１１に示すように、検知スイッチ５３は、検知スイッチ５３を導通状態とする導通位置と、非導通状態とする非導通位置との間で変位可能な可動子５３Ａを有する。可動子５３Ａは、ばね５３Ｂによって開状態に保持されている。可動子５３Ａは、導通位置において通知部に電力を供給し、非導通位置において通知部に電力を供給しない。摩耗検知装置５０は、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに、車輪４の踏面４Ａとの接触により変位して可動子５３Ａと接触することで可動子５３Ａを導通位置に駆動する接触子５２を備えている。接触子５２は、丸棒状の部材である。接触子５２は、例えば鋳鉄系の金属からなる。接触子５２は、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに、制輪子５の表面に一部が露出することで踏面４Ａと接触する。接触子５２は、常開接点である検知スイッチ５３に固着された状態で、ケース２１の外側に設けられる。ケース２１は制輪子５の台板１１の背面に固定されるので、接触子５２は制輪子５の台板１１を貫通して、摩擦材１２内に挿入されている。接触子５２の長さは、検知スイッチ５３の可動子５３Ａが閉じられた状態において、接触子５２の先端の位置が摩擦材１２の摩耗を検知したい所定量Ｘの位置となるように設定される。所定量Ｘは、例えば摩擦材１２の残り厚さが１５〜２０ｍｍとなる長さである。なお、接触子５２の材料は、摩擦材１２の材料よりも硬度が高い。

次に、上記のように構成された摩耗検知装置５０の作用について説明する。
制輪子５の摩擦材１２が摩耗して、摩擦材１２が所定量Ｘに近くなると、車輪４に制輪子５を当接させたときに、摩耗検知装置５０の接触子５２の先端が車輪４の踏面４Ａと接触する。

そして、摩擦材１２が所定量Ｘになると、接触子５２がケース２１に近づいて検知スイッチ５３が導通状態となる。第１の実施形態と同様に、制御部２４は、制御部２４に検知スイッチ５３から電流が流れることで起動し、摩耗を検知し、摩耗検知を通知する。制御部２４は、接触子５２と車輪４との接触がなくなり、検知スイッチ５３が非導通状態となっても、これら通知部の動作を電池２５の電力がなくなるまで継続する。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）、（３）、及び（４）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（５）制輪子５が摩耗すると接触子５２が車輪４の踏面４Ａと接触して可動子５３Ａを非導通位置から導通位置に変位させることで給電部が電力を供給することができる。

（第３の実施形態）
以下、図１２及び図１３を参照して、摩耗検知装置を備えた制輪子の第３の実施形態について説明する。この実施形態の摩耗検知装置は、制輪子の摩擦材の中に設置される点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１２及び図１３に示すように、摩耗検知装置６０は、制輪子５の摩擦材１２内の上部寄りに設置されている。摩耗検知装置６０は、直方体状のケース６１に収容されている。ケース６１は、台板１１の正面１１Ａ側に固定されている。ケース６１は、例えば鋳鉄系の金属からなる。ここで、摩擦材１２が複合樹脂製の場合には、複合樹脂の硬化温度が約１８０℃であるためケース６１を台板１１に固定した状態で摩擦材１２を成形可能である。一方、摩擦材１２が焼結金属の場合には、焼結金属からなる成形ブロックを台板１１に溶接するため台板１１が高熱となり、摩擦材１２が鋳鉄材の場合には、摩擦材１２の鋳込み温度が１，４００℃になるため台板１１が高熱になる。そこで、台板１１が高熱となる摩擦材１２の成形方法の場合には、摩擦材１２を台板１１に成形した後に、台板１１に開けた窓１１Ｃからケース６１を摩擦材１２内に挿入して、窓１１Ｃをろう付け接合によって塞ぐ。

摩耗検知装置６０は、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに、車輪４の踏面４Ａと接触する接触子６２を備えている。接触子６２は、丸棒状の部材である。接触子６２は、例えば鋳鉄系の金属からなる。接触子６２は、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに、制輪子５の表面に一部が露出することで踏面４Ａと接触する。接触子６２は、ケース６１の外側に突出した状態で設けられる。ケース６１の上面側には、接触子６２を挿通させる開口部６１Ａが形成されている。ケース６１は制輪子５の台板１１の正面１１Ａに固定されるので、接触子６２はケース６１の開口部６１Ａを貫通して、摩擦材１２内に突出している。接触子６２の長さは、接触子６２の先端の位置が摩擦材１２の摩耗を検知したい所定量Ｘの位置となるように設定される。所定量Ｘは、例えば摩擦材１２の残り厚さが１５〜２０ｍｍとなる長さである。

接触子６２は、検知スイッチ２３の上面に接触して設置されている。これにより、接触子６２が車輪４の踏面４Ａと接触することで発生した熱が検知スイッチ２３に伝達される。接触子６２を介して熱が検知スイッチ２３に伝達されると、検知スイッチ２３が導通状態となる。

なお、万一、接触子６２が摩滅したり、脱落したりした場合には、ケース６１自体が車輪４と接触することで摩擦熱が発生して、ケース６１を介して伝達された熱によって検知スイッチ２３が導通状態となる。

摩耗検知装置６０は、通知部として、無線送信部３４を備えている。無線送信部３４は、ケース６１内に収容されるが、アンテナ３４Ａのみ上側の止め板１４よりも上側に引き出されている。このようにすることで、ケース６１が摩擦材１２内に覆われた状態であっても無線信号の送信が容易となる。

次に、上記のように構成された摩耗検知装置６０の作用について説明する。
制輪子５の摩擦材１２が摩耗して、摩擦材１２が所定量Ｘになると、車輪４に制輪子５を当接させたときに、摩耗検知装置６０の接触子６２の先端が車輪４の踏面４Ａと接触する。

そして、接触子６２の先端が車輪４と接触することで摩擦熱が発生すると、この熱が接触子６２を介して検知スイッチ２３に伝達される。接触子２２を介して熱が検知スイッチ２３に伝達されると、検知スイッチ２３が導通状態となる。制御部２４は、制御部２４に検知スイッチ２３から電流が流れることで摩耗を検知し、摩耗検知を通知する。すなわち、制御部２４は、無線送信部３４から無線信号を送信させる。制御部２４は、接触子６２と車輪４との接触がなくなり、検知スイッチ２３が非導通状態となっても、これら通知部の動作を電池２５の電力がなくなるまで継続する。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（５）の効果と同様に、以下の効果を奏することができる。
（１）制輪子５が摩耗したときに給電部から無線送信部３４に電力が供給されるようになり、無線送信部３４によって制輪子５の摩耗が通知される。よって、電力の消費量を抑えつつ、制輪子５の摩耗を容易に検知することができる。

（２）制輪子５が摩耗すると接触子６２が車輪４と接触して摩擦熱が生じ、この熱を接触子６２が給電部に伝達することで給電部が電力を供給することができる。
（３）無線送信部３４への給電が継続されるため、制動が解除されても、無線送信部３４による通知を継続することができる。なお、リーダーからの電波や磁界を電力に変換して動作するパッシブタグ等のトランスポンダと比較して、電力に変換する電波や磁界を送信する給電装置が不要であるため、給電装置がない場所でも受信機があれば検知することができる。また、制輪子５が摩耗した際に送信が遮断されるトランスポンダと比較して、制輪子５が摩耗していないときに送信が不要である。

（４）摩耗検知の通知を無線で受信することができるため、離れた場所でも摩耗したことを把握することができる。
（５）制輪子固着が発生した場合には、制輪子５と車輪４との常時接触によって温度が上昇するため、摩耗検知装置６０は温度の上昇によって制輪子固着を検知することも可能である。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１，２の実施形態では、摩耗検知装置２０，５０を台板１１の背面１１Ｂの上下方向の中央に設置したが、摩耗検知装置を台板１１の背面１１Ｂの上下方向の中央以外に設置してもよい。

・上記第３の実施形態では、摩耗検知装置６０を台板１１の正面１１Ａの摩擦材１２内の上側に設置したが、摩耗検知装置を台板１１の正面１１Ａの摩擦材１２内の上側以外に設置してもよい。

・上記第１の実施形態では、第１の錐Ｇ１及び第２の錐Ｇ２によって接触子２２を設置する設置穴１６を形成したが、大径Ｄ１と小径Ｄ２とを一体に有する錐によって設置穴１６を形成してもよい。

・上記各実施形態の構成において、所定量の異なる接触子を複数備える構成を採用してもよい。すなわち、各接触子に対応した検知スイッチを設け、異なる所定量において検知スイッチが導通状態となることで複数の所定量の摩耗を検知する。

・上記各実施形態では、車両受信機４１、地上受信機４４、及び携帯型受信機４５によって無線信号を受信したが、車両受信機４１、地上受信機４４、及び携帯型受信機４５の少なくとも１つを用いてもよい。摩耗検知装置２０（５０，６０）と、車両受信機４１、地上受信機４４、及び携帯型受信機４５の少なくとも１つとを備える摩耗検知システムとしてもよい。

・上記第１，２の実施形態では、通知部として、第１発光部３１と、第２発光部３２と、スピーカ３３と、無線送信部３４とを備えたが、第１発光部３１と、第２発光部３２と、スピーカ３３と、無線送信部３４との少なくとも１つを備える構成としてもよい。

・また、摩耗検知装置２０，５０，６０自らが通知部を備えず、摩耗検知装置２０，５０，６０の外部に通知部を設けてもよい。
・上記各実施形態では、検知スイッチ２３，５３が導通状態になると、通知部への電力の供給を継続させたが、検知スイッチ２３，５３の導通状態と非導通状態との切替を数回行った後に通知部への電力の供給を継続するようにしてもよい。このようにすれば、取付前に行われる出荷検査や納品後の再検査を行うことが可能となる。

・上記各実施形態では、検知スイッチ２３，５３が導通状態になった後、非導通状態となっても通知部の動作を制御部２４が継続させたが、制御部２４の制御によらず、通電されると通電状態に固定するリレー等の回路を設けてもよいし、機械的に通電状態を保持してもよい。

・上記各実施形態では、制御部２４が通知部の通知を制御したが、制御部２４の構成を省略してもよい。すなわち、通知部を電池２５と直列に接続して、検知スイッチが導通状態となったときのみ通知部が通知する。

・上記各実施形態では、制輪子５が所定量Ｘ以上摩耗したときに接触子２２，５２，６２が車輪４の踏面４Ａと接触するようにしたが、所定量Ｘは任意に設定してもよい。
・上記各実施形態では、車輪４の踏面４Ａに接触して制動力を発生させるブレーキ装置に適用したが、被押圧部材に押し当てられるブレーキ用摩擦部材が摩耗するキャリパブレーキやレールブレーキ等のブレーキ装置に適用してもよい。

・上記各実施形態では、ブレーキ用摩擦部材の摩耗を検知する例について説明したが、本発明は上記に限定されるものではなく、例えば、クラッチ等の動力伝達装置又は動力伝達切替装置における摩擦部材の摩耗を検知することもできる。

１…鉄道車両、２…台車、３…車体、４…被押圧部材としての車輪、４Ａ…踏面、５…ブレーキ用摩擦部材としての制輪子、６…制輪子頭、６Ａ…凹部、７…制輪子コッター、１１…台板、１１Ａ…正面、１１Ｂ…背面、１１Ｃ…窓、１２…ブレーキ用摩擦部材としての摩擦材、１３…取付板、１３Ａ…貫通孔、１４…止め板、１５…止め板、１６…設置穴、２０…摩耗検知装置、２１…ケース、２１Ａ…取付部、２１Ｂ…開口部、２２…接触子、２３…検知スイッチ、２４…制御部、２５…電池、２６…コネクタ、２７…電気回路、３１…通知部としての第１発光部、３２…通知部としての第２発光部、３３…通知部としてのスピーカ、３４…通知部としての無線送信部、４１…車両受信機、４２…検知制御部、４３…表示部、４４…地上受信機、４５…携帯型受信機、４５Ａ…モニタ、５０…摩耗検知装置、５２…接触子、５３…検知スイッチ、５３Ａ…可動子、５３Ｂ…ばね、６０…摩耗検知装置、６１…ケース、６１Ａ…開口部、６２…接触子、Ａ…空間、Ｃ…運転室、Ｇ１，Ｇ２…錐、Ｒ…リベット、Ｘ…所定量。

Claims (7)

1. 被押圧部材に押し当てられるブレーキ用摩擦部材の摩耗を検知する摩耗検知装置であって、
   前記ブレーキ用摩擦部材が摩耗により、前記ブレーキ用摩擦部材の表面に一部が露出することで前記被押圧部材と接触する接触子と、
   前記被押圧部材と前記接触子との接触によって、前記ブレーキ用摩擦部材が摩耗したことを通知するための通知部に電源からの電力を供給する給電部と、を備える
   摩耗検知装置。
2. 前記接触子は、前記被押圧部材との接触により生じる摩擦熱を前記給電部に伝達するものであり、
   前記給電部は、前記接触子から伝達された熱によって電力を供給するものである
   請求項１に記載の摩耗検知装置。
3. 前記給電部は、前記通知部に電力を供給する導通位置と、前記通知部に電力を供給しない非導通位置との間で変位可能な可動子を含み、
   前記接触子は、前記被押圧部材との接触により変位して前記可動子と接触することで当該可動子を前記導通位置に駆動する
   請求項１に記載の摩耗検知装置。
4. 前記給電部は、前記接触子と前記被押圧部材との接触状態にかかわらず、給電を一度開始したら、給電を継続するものである
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の摩耗検知装置。
5. 前記通知部を備える
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の摩耗検知装置。
6. 前記通知部は、前記ブレーキ用摩擦部材が摩耗した旨の情報を無線受信機に送信する無線送信部である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の摩耗検知装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の摩耗検知装置を備える
   ブレーキ用摩擦部材。

Images