JP2021042824A - 鉄道車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駐車ブレーキを有する鉄道車両用ブレーキ装置を提供することを目的の一つとする。【解決手段】ブレーキ装置１００は、常用ブレーキ１と、バネブレーキ２とを備える。常用ブレーキ１は、第１ブレーキシリンダ３０から入力される力に応じて制輪子９４を移動させる第１梃子１０を有する。バネブレーキ２は、第１梃子１０の第１入力部１３と第１支点部１１との間に配置され、第２ブレーキシリンダ４０から入力される力によってブレーキ梃子を押す。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用ブレーキ装置に関する。

ブレーキシリンダと、制輪子と、ブレーキ力伝達機構とを組み合わせた鉄道車両用ブレーキユニットが知られている。例えば、特許文献１には、シューヘッドを取り付けたハンガと、シリンダ本体と押棒とを備える鉄道車両用ブレーキユニットが記載されている。このブレーキユニットのブレーキシリンダは、シリンダ本体がユニット本体に固定されている。また、押棒は、ハンガのユニット本体の支点とシューヘッドの取付点との間に連結されている。このユニットは走行中の制動を目的とする常用ブレーキである。

特開２００７−２０３８７９号公報

鉄道車両は、常用ブレーキの他に、別構成のブレーキを備えることが望ましい。一例として、鉄道車両は、停車中の車両が何らかの力で自然に動き出す転動を防止するために駐車ブレーキを備えることが望ましい。特許文献１に記載のブレーキユニットのようにブレーキ梃子を有するブレーキについては、駐車ブレーキを設けることの必要性はわかっていたが、具体的に検討されていなかった。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、駐車ブレーキを有する鉄道車両用ブレーキ装置を提供することを目的の一つとしている。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の鉄道車両用ブレーキ装置は、第１ブレーキシリンダから入力される力に応じて制輪子を移動させるブレーキ梃子を有する圧力ブレーキと、ブレーキ梃子の力点と支点との間に配置され、第２ブレーキシリンダから入力される力によってブレーキ梃子を押すバネブレーキとを備える。

なお、以上の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、プログラム、プログラムを記録した一時的なまたは一時的でない記憶媒体、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、駐車ブレーキを有する鉄道車両用ブレーキ装置を提供できる。

本発明の実施の形態に係る車両用ブレーキ装置を概略的に示す側面図である。 図１の車両用ブレーキ装置を概略的に示す正面図である。 図１の車両用ブレーキ装置を模式的に示す模式図である。 図４（ａ）は、図１の車両用ブレーキ装置の移動規制部の第１状態を模式的に示す模式図である。図４（ｂ）は、図１の車両用ブレーキ装置の移動規制部の第２状態を模式的に示す模式図である。 図１の車両用ブレーキ装置を模式的に示す別の模式図である。 図１の車両用ブレーキ装置を模式的に示す別の模式図である。 第１変形例に係るばねブレーキを示す側面図である。 第１変形例に係るばねブレーキを示す別の側面図である。

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［実施の形態］
図面を参照して、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１００の構成を説明する。このブレーキ装置１００は、鉄道線路を走行する鉄道車両のブレーキ装置として好適に用いられる。図１は、ブレーキ装置１００を概略的に示す側面図である。図２は、ブレーキ装置１００を概略的に示す正面図である。図３は、ブレーキ装置１００を模式的に示す模式図である。この図は、理解を容易にするため、ブレーキ装置１００の要部をモデル化して示している。図１〜図３は、ブレーキが解除された状態を示している。

先ず、ブレーキ装置１００の全体構成を説明する。ブレーキ装置１００は、車輪９２の踏面に制輪子９４を押し付けることにより制動力を発生させる踏面ブレーキである。ブレーキ装置１００は、常用ブレーキ１と、ばねブレーキ２と、ロック機構５０と、ケーシング６０と、ブレーキ出力部９３とを備える。ブレーキ出力部９３は、制輪子９４と、制輪子９４を保持する制輪子保持部９５とを有する。

常用ブレーキ１の用途を限定するものではないが、本実施形態の常用ブレーキ１は、走行する車両の減速を目的とするブレーキである。ばねブレーキ２の用途を限定するものではないが、本実施形態のばねブレーキ２は、駐車する車両の駐車状態の維持を目的とする駐車ブレーキである。ロック機構５０は、ばねブレーキ２が車輪９２に制動力を生じさせるときに後述する第１梃子１０の第１入力部１３の位置をロックする。ロック機構５０については、後に詳述する。ケーシング６０は、車体９０に取付けられ、常用ブレーキ１と、ばねブレーキ２と、ロック機構５０とを支持するためのベース部として機能する。

以下、各図において、車輪９２の車軸の延伸方向を「車軸方向」という。また、便宜的に、水平方向で制輪子９４から視て車輪９２側を車輪側（図１中で左側）と、車輪側と反対側を反車輪側（図１中で右側）という。

（常用ブレーキ）
本実施形態において、常用ブレーキ１は、圧力ブレーキを例示している。常用ブレーキ１は、第１ブレーキシリンダ３０から入力される力に応じて制輪子９４を移動させる第１梃子１０を有する。この例では、第１梃子１０は、ブレーキ梃子を例示している。特に、常用ブレーキ１は、第１支点部１１（支点）と第１出力部１２（作用点）との間に設けられた第１入力部１３（力点）に第１ブレーキシリンダ３０から入力される力に応じて制輪子９４を移動させて車輪９２に制動力を生じさせる第１梃子１０を有する。第１ブレーキシリンダ３０は、第１シリンダ部３１と、第１ピストン３２と、第１押棒３３とを主に含み、ブレーキを作動させるアクチュエータとして機能する。本実施形態の第１ブレーキシリンダ３０は、第１ピストン３２により第１押棒３３を介して第１梃子１０の第１入力部１３を押す方向に動作するときに車輪９２に制動力を生じさせるように構成されている。具体的には、第１シリンダ部３１は、略円筒形状を呈し、反車輪側の端部を塞ぐ第１底部３１ｂと、車輪側の端部を覆う第１端部カバー３１ｃとを有する。第１端部カバー３１ｃは、伸縮自在な蛇腹状の部分を含んでもよい。第１シリンダ部３１の内部に、第１押棒３３と第１ピストン３２等が収容される。

第１ピストン３２は、第１シリンダ部３１の内部空間を大気空間と第１圧力空間３０ａとに区画する。第１圧力空間３０ａは、第１ピストン３２と第１底部３１ｂとの間に設けられる。第１ピストン３２と第１端部カバー３１ｃとの間は大気空間である。第１押棒３３は、ブレーキ作動方向に沿って延びるように配置される略棒状の部材である。第１押棒３３は、その延伸方向（以下、「第１軸方向」という）に進退可能に支持される。第１押棒３３は、基端部が第１ピストン３２に固定され、他端部が第１梃子１０の第１入力部１３に第１入力部ピン１３ｐを介して連結される。第１押棒３３は第１端部カバー３１ｃの中心を貫通している。第１ブレーキシリンダ３０は、第１圧力空間３０ａに圧力流体として圧縮空気Ａｐ１の供給及び排出が行われることで第１ピストン３２を移動させることにより、第１押棒３３を進退させる。

第１梃子１０は、第１支点部１１から第１出力部１２に延びるレバー状の部分で、第１支点部１１と第１出力部１２の間に第１入力部１３が設けられる。第１梃子１０は、第１支点部１１に支点が設けられ、第１出力部１２に作用点が設けられ、第１入力部１３に力点が設けられる第３種梃子として機能する。第１梃子１０は、第１支点部１１を介して突出部６０ｄに吊下げ支持される。第１梃子１０は、ブレーキハンガと称されることがある。突出部６０ｄはハンガ支持部と称されることがある。

本実施形態の第１梃子１０は、正面視で縦長の略矩形状を呈し、略矩形の内側切欠部１０ｂを有する。第１支点部１１は、車軸方向に伸びる管状の部分で、ケーシング６０から突出する一対の突出部６０ｄに挟まれて第１支点ピン１１ｐを介して回動自在に連結される。第１支点ピン１１ｐは、一方の突出部６０ｄと、第１支点部１１と、他方の突出部６０ｄとを車軸方向に貫通して、端部にナット１１ｎが螺合される。この構成により、第１梃子１０は、第１支点部１１を中心に第１出力部１２が回動自在に構成される。

第１入力部１３は、第１押棒３３の先端部に第１入力部ピン１３ｐを介して連結される。第１入力部ピン１３ｐは、第１入力部１３と、後述する第２支点部２２と、第１押棒３３とを車軸方向に貫通して、端部にナット１３ｎが螺合される。第１入力部１３は、第１シリンダ部３１からの作動力Ｆｐが入力される入力部として機能する。

第１出力部１２は、第１出力部ピン１２ｐを介してブレーキ出力部９３に連結される。第１出力部ピン１２ｐは、第１出力部１２と、後述する第２出力部２３と、制輪子保持部９５の連結部９５ｄとを車軸方向に貫通して、端部にナット１２ｎが螺合される。この構成により、第１出力部１２は、作動力を出力する出力部として機能する。第１梃子１０とブレーキ出力部９３との間には、車輪９２に対して制輪子９４を制動に適した向きに向けるための姿勢調整機構６２が設けられる。

常用ブレーキ１の動作を説明する。第１圧力空間３０ａに圧縮空気Ａｐ１が供給されると、第１ピストン３２は、ブレーキ作動方向すなわち車輪側へ移動し、第１押棒３３は車輪側へ突出して作動力Ｆｐを第１入力部１３に出力する。第１押棒３３が突出すると、第１押棒３３の先端に連結された第１入力部１３も車輪側に移動し、これに連れて、第１出力部１２が第１支点部１１を中心に揺動して車輪側に移動する。第１出力部１２が車輪側に移動すると、第１出力部１２に連結されたブレーキ出力部９３が車輪側に移動し、制輪子９４が車輪９２に押し付けられ、これらの間に制動力が発生する。

第１圧力空間３０ａへの圧縮空気Ａｐ１の供給が減ると、第１ピストン３２および第１押棒３３は反車輪側へ後退する。第１押棒３３が後退すると、第１入力部１３が反車輪側に移動し、これに連れて、第１出力部１２およびブレーキ出力部９３が反車輪側に移動し、制輪子９４の制動力が減少する。

（バネブレーキ）
バネブレーキ２は、第２ブレーキシリンダ４０から入力される力によって第１ブレーキシリンダ３０の力によって移動した第１梃子１０を押して車輪９２に制動力を生じさせる。また、バネブレーキ２は、第２ブレーキシリンダ４０から入力される力に応じて第１梃子１０を押すとともに第２入力部２１（力点）が第１梃子１０の力点と支点との間に配置される第２梃子２０を有する。特に、第２梃子２０の第２入力部２１は第１梃子１０の第１入力部１３（力点）と第１梃子１０の第１支点部１１（支点）の間に配置される。第２ブレーキシリンダ４０は、第２シリンダ部４１と、第２ピストン４２と、第２押棒４３と、付勢部材４８とを主に含む。

第２ブレーキシリンダ４０は、付勢部材４８の付勢力と圧縮空気Ａｐ２の圧力とにより、ブレーキ作動力Ｆｂを出力するブレーキアクチュエータとして機能する。本実施形態の第２ブレーキシリンダ４０は、第２ピストン４２により第２押棒４３を介して第２梃子２０の第２入力部２１を引く方向に動作するときに車輪９２に制動力を生じさせるように構成されている。具体的には、第２シリンダ部４１は、略円筒形状を呈し、反車輪側の端部を塞ぐ第２底部４１ｂと、車輪側の端部を覆う第２端部カバー４１ｃとを有する。第２シリンダ部４１の内部に、第２押棒４３と第２ピストン４２等が収容される。

第２ピストン４２は、第２シリンダ部４１の内部空間を大気空間と第２圧力空間４０ａとに区画する。第２圧力空間４０ａは、第２ピストン４２と第２底部４１ｂとの間に設けられる。第２ピストン４２と第２端部カバー４１ｃとの間は大気空間である。付勢部材４８は、第２ピストン４２を反車輪側に付勢するコイルスプリングである。付勢部材４８は、第２端部カバー４１ｃと第２ピストン４２との間に設けられる。

第２押棒４３は、ブレーキ作動方向に沿って延びる略棒状の部材である。第２押棒４３は、その延伸方向（以下、「第２軸方向」という）に進退可能に支持される。第２押棒４３は、基端部が第２ピストン４２に固定され、他端部が第２梃子２０の第２入力部２１に第２入力部ピン２１ｐを介して連結される。第２押棒４３は第２端部カバー４１ｃの中心を貫通している。第２ブレーキシリンダ４０は、圧力流体としての圧縮空気Ａｐ２を第２圧力空間４０ａに供給または排出し、圧縮空気Ａｐの圧力と付勢部材４８の付勢力との差によって第２ピストン４２を移動させ、第２押棒４３を進退させる。

第２梃子２０は、第２入力部２１から第２出力部２３に延びるレバー状の部分で、第２入力部２１と第２出力部２３の間に第２支点部２２が設けられる。第２梃子２０は、第２支点部２２に支点が設けられ、第２出力部２３に作用点が設けられ、第２入力部２１に力点が設けられる第１種梃子として機能する。第２梃子２０は、第２支点部２２を中心に第２出力部２３が回動自在に構成される。

本実施形態の第２梃子２０は、正面視で縦長の略菱形形状を呈し、略菱形の内側切欠部２０ｂを有する。第２入力部２１は、第２押棒４３の先端部に第２入力部ピン２１ｐを介して連結される。第２入力部ピン２１ｐは、第２入力部２１と、第２押棒４３の先端部とを車軸方向に貫通して、端部に係止具２１ｎが係止される。第２入力部２１は、第２ブレーキシリンダ４０からのブレーキ作動力Ｆｂが入力される入力部として機能する。第２出力部２３は、第２出力部ピンを介してブレーキ出力部９３に連結され、作動力を出力する出力部として機能する。この例では、第１出力部ピン１２ｐが第２出力部ピンを兼ねており、第２出力部２３は、第１出力部ピン１２ｐによって制輪子保持部９５の連結部９５ｄに連結される。この場合、これらの出力ピンを別々に設ける場合に比べて部品点数を減らせ小型化に有利である。

図１、図２に示すように、本実施形態の第２梃子２０の大部分は第１梃子１０の内側切欠部１０ｂに収容されており、第２梃子２０の一部が突出している。また、第１押棒３３の先端部が第２梃子２０の内側切欠部２０ｂに収容される。このように空間を有効利用することで、ブレーキ装置１００の小型化を図れる。

第２梃子２０の第２入力部２１は、第１梃子１０の第１入力部１３と第１支点部１１との間であれば、どこに配置されてもよい。本実施形態では、第２入力部２１は、第１入力部１３より第１支点部１１に近い位置に配置される。この場合、第２シリンダ部４１を大きくできるので、ブレーキに必要なブレーキ作動力Ｆｂを容易に確保できる。

第２梃子２０の第２支点部２２は、第１梃子１０の第１入力部１３とは別に構成されてもよい。本実施形態では、第２支点部２２は、第１入力部１３と共通に設けられる。図３に示すように、第２支点部２２は、第１入力部ピン１３ｐを介して第１入力部１３に連結される。この場合、第２支点部２２と第１入力部１３とが、共用の第１入力部ピン１３ｐ上に構成できる。

第２ブレーキシリンダ４０の第２ピストン４２の可動範囲（ストローク）は、任意に設定されてもよい。本実施形態では、第２ピストン４２の可動範囲は、第１ブレーキシリンダ３０の第１ピストン３２の可動範囲より小さい。この場合、第２ピストン４２を収容する第２シリンダ部４１が小型化され、ブレーキ装置１００の小型化に有利である。

バネブレーキ２の動作を説明する。上述したように、バネブレーキ２は、第２梃子２０の第２入力部２１に第２ブレーキシリンダ４０から入力される力に応じて第１ブレーキシリンダ３０の力によって移動した第１梃子１０を押して車輪９２に制動力を生じさせる。つまり、先に常用ブレーキ１が動作している状態で、以下のように動作する。第２圧力空間４０ａから圧縮空気Ａｐ２が排出されると、付勢部材４８の付勢力により、第２ピストン４２および第２押棒４３は反車輪側へ後退する。第２押棒４３が後退すると、第２押棒４３の先端に連結された第２入力部２１も反車輪側に移動し、これに連れて、第２出力部２３が第２支点部２２を中心に揺動して車輪側に移動する。第２出力部２３が車輪側に移動すると、第２出力部２３に連結されたブレーキ出力部９３が車輪側に移動し、制輪子９４が車輪９２に押し付けられ、これらの間に制動力が発生する。

第２圧力空間４０ａに圧縮空気Ａｐ２が供給され、その圧力が付勢部材４８の付勢力を超えると、第２ピストン４２は車輪側へ移動し、第２押棒４３は車輪側へ突出する。第２押棒４３が突出すると、第２押棒４３の先端に連結された第２入力部２１も車輪側に移動する。これに連れて、第２出力部２３およびブレーキ出力部９３が反車輪側に移動し、制輪子９４の制動力が減少する。

ブレーキ出力部９３は、第１出力部１２と第２出力部２３の何れかが車輪側に移動するとき制動力を発生するように構成されている。このため、常用ブレーキ１は、バネブレーキ２の第２押棒４３の位置に関わらず制動力を発生しうる。

（ロック機構）
図５も参照して、ロック機構５０を説明する。図５は、ロック状態のブレーキ装置１００を模式的に示す模式図である。第２梃子２０の第２支点部２２が、第１梃子１０の第１入力部１３と共通に構成されるため、第１入力部１３に連結される第１押棒３３の位置によっては、バネブレーキ２が十分な制動力を発生できない場合がある。このため、本実施形態は、バネブレーキ２が車輪９２に制動力を生じさせるときに第１梃子１０の第１入力部１３の位置をロックするロック機構５０を備える。なお、この例のロック機構５０は、ブレーキ装置１００を手動開放するとき、後述するラッチ棒５４をスピンドル５７の凹部５７ｊから抜くことによりロック状態を解除できるように構成されている。

ロック機構５０は、第１入力部１３の位置を固定可能であれば、どのような機構でもよい。本実施形態のロック機構５０は、検知部５１と、伝達部５２と、移動規制部５５とを主に含む。検知部５１は、バネブレーキ２が制動力を発生している否かを検知する。伝達部５２は、検知部５１の検知結果を移動規制部５５に伝達する。移動規制部５５は、検知部５１の検知結果に応じて第１入力部１３の位置をロックする。

本実施形態の検知部５１は、第２ピストン４２の車輪側の端部に接触する接触部５１ｓと、接触部５１ｓと一体に第２軸方向に移動する検知棒５１ｂと、接触部５１ｓと検知棒５１ｂとを接続する接続部５１ｊとを含む。接触部５１ｓは、第２軸方向に延びる棒状を呈し、反車輪側の先端部が第２ピストン４２に接触し、車輪側の基端部が接続部５１ｊを介して検知棒５１ｂに固定される。検知棒５１ｂは、第２軸方向に延びる棒状の部材で、反車輪側の先端部が伝達部５２に連結される。

本実施形態の伝達部５２は、リンク部５２ｐと、カウンタリンク部５２ｓと、ラッチ棒５４とカウンタ棒５２ｍとを含む。リンク部５２ｐと、カウンタリンク部５２ｓとは、検知棒５１ｂの先端部に揺動自在に連結される。リンク部５２ｐは、四分円弧状に湾曲しており、基端側が第２軸方向に移動すると先端側はラッチ棒５４を押し引きして上下に移動する。カウンタリンク部５２ｓは、四分円弧状に湾曲しており、基端側が第２軸方向に移動すると先端側はカウンタ棒５２ｍを押し引きして上下に移動する。

ラッチ棒５４は、基端側から先端側に向かって下方に延びる略円形の棒状部材である。ラッチ棒５４の基端側は、リンク部５２ｐの先端側に揺動自在に連結される。ラッチ棒５４の先端側は、リンク部５２ｐの移動に応じて、移動規制部５５に進退する。カウンタ棒５２ｍは、基端側から先端側に向かって上方に延びる略円形の棒状部材で、カウンタリンク部５２ｓの先端側に揺動自在に連結される。カウンタリンク部５２ｓとカウンタ棒５２ｍの間に、ロック外し機構５３ｂが設けられる。ロック外し機構５３ｂを操作することにより、ロック状態を手動で解消できる。

このように構成された伝達部５２は、検知棒５１ｂの第２軸方向の移動をリンク部５２ｐと、ラッチ棒５４とを介してラッチ棒５４の先端側の上下方向の移動に変換する。つまり、第２ピストン４２が反車輪側に移動すると、ラッチ棒５４の先端側が移動規制部５５に入り込み、第２ピストン４２が車輪側に移動すると、ラッチ棒５４の先端側が移動規制部５５から退避する。

（移動規制部）
移動規制部５５を説明する。図１に示すように、本実施形態の移動規制部５５は、スピンドル５７と、クラッチホイール５８と、軸受機構５９とを主に含む。図１の破線円Ｅにクラッチホイール５８の周辺を拡大した図を示す。スピンドル５７と、クラッチホイール５８とは第１押棒３３の移動に伴って回転する回転体であり、後述するようにロック時にラッチ棒５４により回転規制される。スピンドル５７は、スピンドル本体部５７ｐと、スピンドル本体部５７ｐの反車輪側の端部に一体的に設けられた大径部５７ｄとを含む。スピンドル本体部５７ｐは、第１押棒３３の中空部３３ｈの内側で回転自在に支持される略棒状の部分である。

スピンドル本体部５７ｐの外周面に螺旋状の溝として雄ねじ５７ｍが設けられる。クラッチホイール５８は、第１押棒３３の中空部側に接触可能に配置される円環状の部材である。クラッチホイール５８の内周面に螺旋状の溝として雌ねじ５８ｆが設けられる。雌ねじ５８ｆは雄ねじ５７ｍに螺合しており、クラッチホイール５８が第１軸方向に移動すると、スピンドル５７が回転する。これらは直線運動を回転運動に変換するスクリュウナット機構として機能する。

図４（ａ）、図４（ｂ）も参照する。図４（ａ）は、移動規制部５５の第１状態を模式的に示す模式図である。図４（ｂ）は、移動規制部５５の第２状態を模式的に示す模式図である。クラッチホイール５８の外周面５８ｔと、第１押棒３３のクラッチホイール５８に接する部分の内周面３３ｔとは車輪側が反車輪側より小径になるテーパを有する。外周面５８ｔと、内周面３３ｔとは回転の伝達と遮断とを切り換え可能なクラッチ機構を構成する。図４（ａ）の矢印Ｆに示すように、第１押棒３３が車輪側に移動するとき、外周面５８ｔは内周面３３ｔから浮上するので、これらは相対回転する状態になる。この状態では、クラッチホイール５８は、スピンドル５７を回転させながら車輪側に移動する。このとき、スピンドル５７が回転しない場合もクラッチホイール５８が回転することにより、クラッチホイール５８は車輪側に移動する。

図４（ｂ）の矢印Ｇに示すように、第１押棒３３が反車輪側に移動するとき、外周面５８ｔは内周面３３ｔに押し付けられるので、これらは殆ど滑らず相対回転しない状態になる。この状態では、クラッチホイール５８は、スピンドル５７が回転規制されない場合に反車輪側に移動可能であり、スピンドル５７が回転規制される場合は反車輪側への移動が規制される。つまり、スピンドル５７が回転規制されるとき、クラッチホイール５８および第１押棒３３は反車輪側への移動が規制され、第１押棒３３の位置がロックされる。

図１に示すように、大径部５７ｄは、スピンドル本体部５７ｐより大径の部分であり、その外周面に周方向に配列された複数の凹部５７ｊが設けられる。大径部５７ｄの凹部５７ｊはラッチ棒５４の先端側が進退可能な形状を有する。このように構成された移動規制部５５では、ラッチ棒５４の先端側が大径部５７ｄの凹部５７ｊに入り込むと、スピンドル５７は回転規制され、ラッチ棒５４の先端側が大径部５７ｄの凹部５７ｊから退避すると、スピンドル５７の回転規制は解除される。

（軸受機構）
軸受機構５９を説明する。図１に示すように、本実施形態の軸受機構５９は、第１軸受５９ａと、第２軸受５９ｂと、第３軸受５９ｃとを含む。第１軸受５９ａは、スピンドル本体部５７ｐの車輪側の端部外周と第１押棒３３の中空部３３ｈとの間に設けられるラジアル玉軸受である。第２軸受５９ｂは、大径部５７ｄの反車輪側の端部とケーシング６０との間に設けられるスラスト軸受である。第１軸受５９ａと第２軸受５９ｂとはスピンドル５７を円滑に回転させるために設けられる。第３軸受５９ｃは、クラッチホイール５８と第１押棒３３との間に設けられるスラスト玉軸受である。第３軸受５９ｃは、第１押棒３３に対してクラッチホイール５８を円滑に回転させるために設けられる。

このように構成されたロック機構５０の動作を説明する。図５、図６は、ロック状態のブレーキ装置１００を模式的に示す模式図である。これらの図は、常用ブレーキ１が作動して第１ピストン３２が車輪側に移動し、バネブレーキ２の第２ピストン４２が付勢部材４８に押されて反車輪側に移動した状態を示している。図５は、制輪子９４が摩耗していない状態を示し、図６は、制輪子９４が最大限摩耗した状態を示している。このように、第１ピストン３２の位置は制輪子９４の摩耗状態によって変動する。

第２ピストン４２が反車輪側に移動すると、上述したメカニズムによりラッチ棒５４の先端側が大径部５７ｄの凹部５７ｊに入り込み、スピンドル５７は回転規制される。これにより、第１ピストン３２の位置に関わらず、第１押棒３３がそれぞれの位置でロックされる。この結果、第１押棒３３の先端に連結された第１梃子１０の第１入力部１３の位置がロックされる。この状態では、第１入力部１３と同じ位置に存在する第２支点部２２を支点として、バネブレーキ２が作動する。この状態は、圧縮空気Ａｐ１、Ａｐ２が供給されない状態が長期間続いても維持されるので、バネブレーキ２が作動した状態が長期間維持される。

圧縮空気Ａｐ２が供給され、第２ピストン４２が車輪側に移動すると、ラッチ棒５４の先端側は大径部５７ｄの凹部５７ｊから退避し、スピンドル５７の回転規制は解除され、上述のロックも解除される。

以上のように構成された本実施形態に係るブレーキ装置１００の作用および効果を説明する。

ブレーキ装置１００は、第１ブレーキシリンダ３０から入力される力に応じて制輪子９４を移動させる第１梃子１０を有する常用ブレーキ１と、第１梃子１０の第１入力部１３と第１支点部１１との間に配置され、第２ブレーキシリンダ４０から入力される力によってブレーキ梃子を押すバネブレーキ２とを備える。

この構成によれば、常用ブレーキ１の他に別構成のバネブレーキ２を含む駐車ブレーキを備えた鉄道車両用のブレーキ装置を提供できる。

バネブレーキ２は、第２ブレーキシリンダ４０から入力される力によって第１ブレーキシリンダ３０の力によって移動した第１梃子１０を押すように構成されてもよい。この場合、バネブレーキ２のストロークを短くできる。

バネブレーキ２は、第２ブレーキシリンダ４０から入力される力に応じて第１梃子１０を押すとともに第２入力部２１が第１梃子１０の第１入力部１３と第１支点部１１との間に配置される第２梃子２０を有してもよい。この場合、第２入力部２１が第１入力部１３と第１支点部１１との間に配置されるので、第２ブレーキシリンダ４０を低い位置に配置してブレーキ装置１００の高さを低くできる。

第２梃子２０の第２入力部２１は、第１梃子１０の第１入力部１３より第１梃子１０の第１支点部１１に近い位置に配置されてもよい。この場合、第１入力部１３と第２入力部２１の離隔距離が大きくなるので、これに応じて第２ブレーキシリンダ４０を大きくしてバネブレーキのブレーキ力を向上できる。

第２梃子２０の第２支点部２２は、第１梃子１０の第１入力部１３と共通に設けられてもよい。この場合、第２支点部２２と第１入力部１３とが、共用の第１入力部ピン１３ｐ上に構成できるので、部品点数を低減でき、簡単な構成によりバネブレーキ２を内蔵できる。

第１ブレーキシリンダ３０は、第１梃子１０を押す方向に動作するときに車輪９２に制動力を生じさせるように構成され、第２ブレーキシリンダ４０は、第２梃子２０を引く方向に動作するときに車輪９２に制動力を生じさせるように構成されている。この場合、両方のブレーキシリンダ３０、４０を押す方向に動作させる構成と比べて、第２梃子２０の移動距離を短くでき、ブレーキ装置１００の小型化を図れる。

バネブレーキ２が車輪９２に制動力を生じさせるときに第１梃子１０の第１入力部１３の位置をロックするロック機構５０をさらに備えてもよい。この場合、バネブレーキ２が作動する際に第１入力部１３が移動すると、バネブレーキ２の制動力が損なわれるが、第１入力部１３の位置が固定されるので、バネブレーキ２の制動力を確保できる。

ロック機構５０は、ロックするときに第１梃子１０の第１入力部１３に接続された第１押棒３３の移動を規制する移動規制部５５を有してもよい。この場合、簡単な構成で、第１入力部１３の位置を固定できる。

移動規制部５５は、第１押棒３３の移動に伴って回転するスピンドル５７を含み、ロック機構５０は、ロックするときにスピンドル５７の回転を規制するように構成されてもよい。この場合、制輪子９４が摩耗して第１押棒３３の位置が変化しても、第１押棒３３をその変化した位置に固定できるので、制輪子９４が摩耗しても、バネブレーキ２の制動力を確保できる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

［変形例］
以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施の形態と相違する構成について重点的に説明する。

（第１変形例）
実施の形態の説明では、バネブレーキ２に手動解放機能を備えない例を示したが、これに限られない。バネブレーキ２は手動解放機能を備えてもよい。図７、図８は、手動解放機構６４を備える第１変形例に係るバネブレーキ２を示す。図７は、手動解放されていない状態のバネブレーキ２を示し、図８は、手動解放された状態のバネブレーキ２を示す。手動解放機構６４は、２ピース構造の第２押棒４３と、手動解放レバー６４ｂとを含む。

第２押棒４３は、中空部４３ｂを有する中空シャフト４３ｃと、一部が中空部４３ｂに収容され、中空シャフト４３ｃに対して進退可能な可動シャフト４３ｄとを含む。可動シャフト４３ｄの基端部４３ｆは、中空部４３ｂから突出して第２ピストン４２に連結される。可動シャフト４３ｄの先端部４３ｈは中空部４３ｂに収容される。可動シャフト４３ｄの外周には周溝４３ｇが周設される。中空シャフト４３ｃの内周面に、周方向に複数のボール４３ｅが所定の間隔で埋め込まれる。

複数のボール４３ｅは、筒状のボール環囲部４４に環囲される。ボール環囲部４４は、内径が小さい小径部４４ｍと、小径部４４ｍより大きな内径の大径部４４ｎとを有する。図７に示すように、小径部４４ｍに環囲されるとき、複数のボール４３ｅは中空シャフト４３ｃの軸中心に向かって強く付勢される。図８に示すように、大径部４４ｎに環囲されるとき、複数のボール４３ｅは殆ど付勢されない。

図７に示すように、連動状態では、複数のボール４３ｅが周溝４３ｇに嵌まり、可動シャフト４３ｄと中空シャフト４３ｃとは連動して、第２ピストン４２の作動力Ｆｂを第２梃子２０に伝達する。この状態では、バネブレーキ２は上述のメカニズムにより制動力を生じる。図８に示すように、非連動状態では、複数のボール４３ｅが周溝４３ｇから離脱し、可動シャフト４３ｄと中空シャフト４３ｃとは連動しないので、第２ピストン４２の作動力Ｆｂは第２梃子２０に伝達されない。したがって、この状態では、バネブレーキ２は、制動力を発生しない。つまり、連動状態から非連動状態に切り替えることにより、バネブレーキ２は手動解放される。

手動解放レバー６４ｂは、連動状態と非連動状態とを切り替えるための手動操作部である。手動解放レバー６４ｂは、操作部６４ｄと、回動中心部６４ｃと、掛かり部６４ｅとを有する。回動中心部６４ｃはボール環囲部４４の車輪側の端部に連結され、手動解放レバー６４ｂは、回動中心部６４ｃを中心に回動自在に支持される。掛かり部６４ｅは、中空シャフト４３ｃの外周から外向きに突出するつば部４３ｋに掛かる部分である。この構成の手動解放レバー６４ｂは、掛かり部５４ｅを支点とし、回動中心部６４ｃを作用点とし、操作部６４ｄを力点とする第２種梃子として機能する。

図８に示すように、操作部６４ｄを反時計回りに回動させると、回動中心部６４ｃが車輪側に移動し、これに連れてボール環囲部４４も車輪側に移動し、複数のボール４３ｅは大径部４４ｎに環囲され、可動シャフト４３ｄと中空シャフト４３ｃとは非連動状態に切り替わり、バネブレーキ２は手動解放される。

バネブレーキ２に圧縮空気Ａｐ２を供給して第２ピストン４２を車輪側に移動させた状態で、操作部６４ｄを時計回りに図７の位置まで回動させることにより、可動シャフト４３ｄと中空シャフト４３ｃとは連動状態に戻り、バネブレーキ２は上述のブレーキ機能を回復する。

このように構成された第１変形例は、実施の形態と同様の作用、効果を奏するとともに、手動解放機能を備える。

（その他の変形例）
実施の形態の説明では、バネブレーキ２が駐車ブレーキである例を示したが、これに限られない。バネブレーキ２は、緊急停車させる目的で使用されるブレーキであってもよい。

実施の形態の説明では、第１出力部ピン１２ｐが第２出力部ピンを兼ねる例を示したが、これに限られない。第２出力部２３は、第１出力部ピン１２ｐとは別の構成により連結部９５ｄに連結されてもよい。

実施の形態の説明では、第１軸受５９ａおよび第３軸受５９ｃが転動体を有する転がり軸受である例を示したが、これに限られない。例えば、これらの軸受は滑り軸受であってもよい。

実施の形態の説明では、クラッチホイール５８の外周面５８ｔがテーパ状である例を示したが、これに限られない。外周面５８ｔは、クラッチ機能を生じればテーパ状でなくてもよく、例えば段状であってもよい。

上述の変形例は、実施の形態と同様の作用、効果を奏する。

上述した実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１・・・常用ブレーキ、２・・・バネブレーキ、１０・・・第１梃子、１１・・・第１支点部、１２・・・第１出力部、１３・・・第１入力部、２０・・・第２梃子、２１・・・第２入力部、２２・・・第２支点部、２３・・・第２出力部、３０・・・第１ブレーキシリンダ、４０・・・第２ブレーキシリンダ、５０・・・ロック機構、５５・・・移動規制部、９２・・・車輪、９４・・・制輪子、１００・・・ブレーキ装置。

Claims (9)

1. 第１ブレーキシリンダから入力される力に応じて制輪子を移動させるブレーキ梃子を有する圧力ブレーキと、
   前記ブレーキ梃子の力点と支点との間に配置され、第２ブレーキシリンダから入力される力によって前記ブレーキ梃子を押すバネブレーキと
   を備える鉄道車両用ブレーキ装置。
2. 前記バネブレーキは、第２ブレーキシリンダから入力される力によって前記第１ブレーキシリンダの力によって移動した前記ブレーキ梃子を押すことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
3. 前記バネブレーキは、第２ブレーキシリンダから入力される力に応じて前記ブレーキ梃子を押すとともに力点が前記ブレーキ梃子の力点と支点との間に配置される第２梃子を有する請求項１または２に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
4. 前記第２梃子の力点は、前記ブレーキ梃子の力点より前記ブレーキ梃子の支点に近い位置に配置される請求項３に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
5. 前記第２梃子の支点は、前記ブレーキ梃子の力点と共通に設けられる請求項３または４に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
6. 前記第１ブレーキシリンダは、前記ブレーキ梃子を押す方向に動作するときに車輪に制動力を生じさせるように構成され、
   前記第２ブレーキシリンダは、前記第２梃子を引く方向に動作するときに前記車輪に制動力を生じさせるように構成される請求項３から５のいずれかに記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
7. 前記バネブレーキが車輪に制動力を生じさせるときに前記ブレーキ梃子の力点の位置をロックするロック機構をさらに備える請求項１から６のいずれかに記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
8. 前記ロック機構は、ロックするときに前記ブレーキ梃子の力点に接続された押棒の移動を規制する移動規制部を有する請求項７に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
9. 前記移動規制部は、前記押棒の移動に伴って回転する回転体を含み、
   前記ロック機構は、ロックするときに前記回転体の回転を規制する請求項８に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。

Images