JP3727011B2 - 作動装置の軸受構造 - Google Patents

Description

【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用いられる軸受構造に関する。
【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と、圧縮状態に保持したばねを放勢させることにより上記押し棒を軸方向に移動させる安全ブレーキ機構とを備えている。安全ブレーキ機構に用いられているねじ軸は、止め輪（Ｃ形）を介してスラストベアリングにより軸方向に作用する力を受けとめる。この止め輪は、ねじ軸のねじ山が形成されている部分の周方向に設けた溝に装着されている。
【０００３】
【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、ねじ軸は、ピッチの大きいねじが螺旋状に形成されたものである。従って、ねじ軸に設けた上記溝の側壁面形状は、ねじ山の頂部近傍の断面（軸と直交する断面）が周方向に不連続に並んだものとなる。このため、止め輪とねじ軸との接触面積が十分に確保されない。従って、ねじ軸に対して軸方向に力が作用したとき、止め輪が外れることがあった。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、止め輪を安定して保持する作動装置の軸受構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【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の軸受構造であって、前記ばねの出力に基づいて回転駆動され、ねじ部の周方向に溝が形成されたねじ軸と、前記溝に装着され、円弧状の外表面の周方向に溝が形成されたスペーサと、前記スペーサの溝に装着された止め輪と、前記止め輪を介して、前記ねじ軸の軸方向に作用する力を受けとめるスラストベアリングとを備えたことを特徴とするものである（請求項１）。
上記の軸受構造においては、スペーサの外表面が円弧状であることから、スペーサの溝の外周形状も円弧状である。この溝に止め輪を装着することにより、軸方向における止め輪とスペーサとの接触面積が十分に確保される。
【０００６】
また、上記軸受構造において、スペーサはオープンエンドのリングであり、開端部に対して径方向反対側の位置に、軸方向と平行に延びる溝が設けられていてもよい（請求項２）。
この場合、溝の部分で肉厚が薄くなることにより、スペーサが外方に拡がりやすい。
【０００７】
また、上記軸受構造（請求項１）において、スペーサは、周方向に分割されていてもよい（請求項３）。
この場合、スペーサをねじ軸に装着することが容易である。
【０００８】
また、上記軸受構造（請求項１〜３）において、スペーサに支持リングが外挿されていてもよい（請求項５）
この場合、支持リングがスペーサの拡がりを規制する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による軸受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に内嵌されたボールハウジング４０３は、ねじ４０４と共に、「ボールねじ」を構成する。リング４０５は、ねじ４０４の右端側小径部４０４ａに外嵌され、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４０５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４０６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４０７は、ねじ４０４の右端部４０４ｂに外嵌されている。ラジアルベアリング４０８は、歯車リング４０７の内筒部４０７ａ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。力伝達リング４０９，４１０は、弾性材料のカラー４１１を挟持するように、ガイドチューブ４０１に外挿されている。また、カラー４１１の外周を取り囲むように、感圧リング４１２が装着されている。力伝達リング４０９及び４１０は、それぞれ、止め輪４１３及び４１４により、軸方向の一方向への移動を規制されている。力伝達リング４１０の両側面には一対の押し棒ローラ４１５が回転自在に取り付けられている。この押し棒ローラ４１５がねじ４０４の軸方向に移動すると、力伝達リング４０９，４１０を介してガイドチューブ４０１が移動する。また、一対のハウジングローラ４１６はハウジング１に取り付けられており、図示の位置で回転自在である。なお、上記力伝達リング４０９，４１０は、ガイドチューブ４０１と共に図の左方へ移動すると、図示しないリターンスプリングを蓄勢するように構成されている。従って、左方へ移動すると、リターンスプリングによって図１の位置に戻すように付勢される。
【００１１】
一方、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２０２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４０７と噛合して、これを駆動する。上記クラッチ装置２０３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。
【００１２】
また、上記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。くさび部材３０１は、案内スリーブ１ｂ１に外挿される円筒部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くさび状の係合部３０１ｃとを備えている。くさび部材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、くさび部材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３０４と円筒部材３０５との間には、スラストベアリング３０６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３０７の上端部３０７ａを電磁吸着することが可能である。
【００１３】
図２は、上記安全ブレーキ機構部３のＡ部（一点鎖線の丸で示す）を拡大した図である。図２において、案内スリーブ１ｂ１の下端部内周側には、スラストベアリング３１１が装着されている。支持リング３１２は、スラストベアリング３１１の下端面に当接して配置されている。一方、ねじ軸３０３の外周の雄ねじ部３０３ｂには、周方向に深さｄの周溝３０３ｃが形成されている。この周溝３０３ｃにはスペーサ３１３が装着されている。スペーサ３１３は、図３の（ａ）に示すようなオープンエンドの金属製リングであり、外周面側に、周方向に連続した溝３１３ａが形成されている。図３の（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図示のように、スペーサ３１３は、厚さｔより幅ｗの方が大きく、これによって、所定の厚さｔを確保しつつ、拡径方向へ十分な弾性を有している。従って、装着が容易である。また、スペーサ３１３の厚さｔは、上記周溝３０３ｃの深さｄと等しいか若しくは若干これより大きい。従って、周溝３０３ｃに装着された状態でのスペーサ３１３の外径は、ねじ部３０３ｂの外径と同じか若しくはこれより若干大きい。周溝３０３ｃに装着されたスペーサ３１３の溝３１３ａには、止め輪（通常、Ｃ形止め輪）３１４が装着される。装着されたスペーサ３１３には、上記支持リング３１２が外挿され、止め輪３１４が支持リング３１２に当接する。なお、支持リング３１２に通されたスペーサ３１３は、支持リング３１２によって拡径を規制され、周溝３０３ｃから出られない状態に保持される。
【００１４】
上記のように構成された作動装置の動作について簡単に説明する。
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４０７及びねじ４０４が回転し、ボールハウジング４０３及び押し棒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が後退する。
【００１５】
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を受けるくさび部材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、くさび部材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３１０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。
【００１６】
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、くさび部材３０１は下降する。下降するくさび部材３０１の係合部３０１ｃが、押し棒ローラ４１５とハウジングローラ４１６との間に入り込むことにより、可動側の押し棒ローラ４１５が左方へ移動する。これに伴って、力伝達リング４１０を介して、押し棒ローラ４１５が左方へ駆動され、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４０７を引き連れて前進する。歯車リング４０７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。
【００１７】
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４０４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４０４の回転力は、ねじ４０４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４１０及び押し棒ローラ４１５に後退方向への力が付与される。押し棒ローラ４１５に後退方向への力が付与されると、くさび部材３０１には上昇方向への力が付与される。その結果、くさび部材３０１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。
【００１８】
上記安全ブレーキの復帰動作において、押し棒ローラ４１５がくさび部材３０１を押し上げるとき、ねじ軸３０３には軸方向上向きに力（スラスト）が付与される。このとき、その力は順に、図２のスペーサ３１３、止め輪３１４及び支持リング３１２を介して、スラストベアリング３１１により受けとめられる。ここで、前述のように、スペーサ３１３は所定の厚さｔを確保しており、周溝３０３ｃの深さ分だけ、ねじ軸３０３に食い込んでいるので、ねじ軸３０３と接触して軸方向の力を受けとめる面積を十分に確保することができる。また、スペーサ３１３の外周面はねじではなく一定径の円筒面であるため、軸方向から見たスペーサ３１３と止め輪３１４との接触面は環状となる。この接触面の面積は、止め輪３１４を雄ねじ部３０３ｂに直接取り付ける場合と比較すると、十分に大きな値となる。従って、止め輪３１４とスペーサ３１３との係合が安定したものとなり、止め輪３１４はスペーサ３１３に対して軸方向に付与された力を、安定して受けとめることができる。またさらに、この力は支持リング３１２を介してスラストベアリング３１１により受けとめられる。こうして、止め輪３１を安定して保持しながら、ねじ軸３０３の軸方向に付与される力を確実に受けとめることができる。
【００１９】
図４は、他の形状からなるスペーサ３１３を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。このスペーサ３１３には、開端部に対して径方向反対側の位置に、軸方向に平行に溝３１３ｂが形成されている。この溝３１３ｂの存在により、この部分で肉厚が薄くなり、スペーサ３１３が外方に拡がりやすい。従って、ねじ軸３０３への装着が容易である。
【００２０】
図５は、さらに他の形状からなるスペーサ３１３を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。このスペーサ３１３は、周方向に２分割された形態である。この場合、スペーサ３１３を拡げてねじ軸３０３に通す必要がないため、装着が極めて容易である。なお、分割は３分割以上にすることも可能である。
【００２１】
【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の作動装置の軸受構造によれば、外周形状が円弧状であるスペーサの溝に止め輪を装着することにより、軸方向における止め輪とスペーサとの接触面積が十分に確保されるので、止め輪はスペーサに安定して保持される。
【００２２】
請求項２の作動装置の軸受構造によれば、溝の部分で肉厚が薄くなることにより、スペーサが外方に拡がりやすいので、ねじ軸の溝へスペーサを装着することが容易である。
【００２３】
請求項３の作動装置の軸受構造によれば、スペーサをねじ軸に装着することが容易である。
【００２４】
請求項４の作動装置の軸受構造によれば、支持リングがスペーサの拡がりを規制するので、スペーサはねじ軸に安定して保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による軸受構造を採用した作動装置の断面図である。
【図２】上記作動装置のＡ部（一点鎖線の丸で示す）を拡大した図である。
【図３】上記作動装置の軸受構造におけるスペーサを示す図である。
【図４】上記軸受構造におけるスペーサの他の形態を示す図である。
【図５】上記軸受構造におけるスペーサのさらに他の形態を示す図である。
【符号の説明】
２ 常用ブレーキ機構部
３ 安全ブレーキ機構部
３０３ ねじ軸
３０３ｃ 周溝
３１１ スラストベアリング
３１２ 支持リング
３１３ スペーサ
３１３ａ，３１３ｂ 溝
３１４ 止め輪
４０２ 押し棒

Claims (4)

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の軸受構造であって、
   前記ばねの出力に基づいて回転駆動され、ねじ部の周方向に溝が形成されたねじ軸と、
   前記溝に装着され、円弧状の外表面の周方向に溝が形成されたスペーサと、
   前記スペーサの溝に装着された止め輪と、
   前記止め輪を介して、前記ねじ軸の軸方向に作用する力を受けとめるスラストベアリングと
   を備えたことを特徴とする作動装置の軸受構造。
2. 前記スペーサはオープンエンドのリングであり、開端部に対して径方向反対側の位置に、軸方向と平行に延びる溝が設けられた請求項１記載の作動装置の軸受構造。
3. 前記スペーサは、周方向に分割されている請求項１記載の作動装置の軸受構造。
4. 前記スペーサに支持リングが外挿されている請求項１〜３のいずれかに記載の作動装置の軸受構造。

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