JP4994642B2 - ブレーキシリンダの隙間調整装置及びそれを備えたブレーキシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、車両ブレーキ装置を作動させるための押棒を備えるブレーキシリンダにおいて、ブレーキ解除時における前記車両ブレーキ装置の隙間を一定に保持するための隙間調整装置及びそれを備えたブレーキシリンダに関する。

この種の隙間調整装置に関して、特許文献１は、シリンダ内に、車輪踏面を制動するためのブレーキシューに連結される押棒を備えた出力ピストンと、１つの弾性リングを２枚の円板で挟み込むことで半径方向外方に拡開させてシリンダ内面との摩擦摺動抵抗を大きくした構成の摩擦リング組立体と、を備える構成が開示されている。この特許文献１において、ブレーキ作用中にブレーキシューが摩耗すると出力ピストン及び摩擦リング組立体がその摩耗量に応じて移動する一方、ブレーキ弛め時は、摩擦リング組立体は摺動抵抗が大きいために動かず、この結果、ブレーキシューと車輪踏面との間に相応の隙間を確保できるとする。

また、特許文献１では、２枚の円板は調整ネジを介して結合されており、弾性リングの外周の摩耗により希望する摺動抵抗値が得られなくなったときは、調整ネジを締め込むことによって摺動抵抗値を調整できる旨が開示されている。
特公平６−６７７２５号公報（請求項１、第２図）

しかし、上記特許文献１の構成は、平坦なシリンダ内周面と弾性リング表面との摩擦力のみで摺動抵抗を発生させているため、シリンダ内周面の表面状態や摩耗、弾性リング表面の摩耗などによって、摩擦リング組立体の摺動抵抗が容易に不安定になってしまう。また、調整ネジによる調整であるので、摺動抵抗の調整及び管理が煩雑であり、この点でも改善の余地が残されていた。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如く、簡易的な構成で摺動抵抗の調整及び管理を簡便に行えるようにすることであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下のように構成する、ブレーキシリンダの隙間調整装置が提供される。即ち、押棒と、この押棒に取り付けられるとともに当該押棒とともに移動可能なガイド部材と、を備える。前記押棒の外面には、当該押棒の移動方向に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面が備えられる。前記ガイド部材には、少なくとも前記凹凸面側を開放させる空間が形成され、この空間に弾性部材が配置される。この弾性部材が変形して前記凹凸面に係合することによって前記ガイド部材と前記押棒とが連結される。前記ガイド部材に所定以上の力が作用すると、前記弾性部材が変形によって前記凹凸面の凸部を乗り越えることで前記押棒が前記ガイド部材に対して変位する。

この構成により、弾性部材が変形して係合する（食い込む）形となるので、押棒とガイド部材との間の摩擦力ないし結合力を安定させることができる。

前記のブレーキシリンダの隙間調整装置においては、弾性部材はＯリングであることが好ましい。

断面が円形状のＯリングであれば、断面が矩形状の弾性部材に比べて、前記凹部により係合（食い込み）しやすくなるので、摩擦力ないし結合力を安定させることができる。

前記のブレーキシリンダの隙間調整装置においては、前記凹凸面に係合する前記Ｏリングを複数設けることが好ましい。

これにより、Ｏリングが単独で設けられる場合に比べて、押棒とガイド部材との間の摩擦力ないし結合力を一層安定させることができる。

前記のブレーキシリンダの隙間調整装置においては、前記複数のＯリングの間にバックアップリングを設けることが好ましい。

この構成により、Ｏリングが隣のＯリングの内部に入り込んだり、隣のＯリングの外側に乗り上げたりすることが防止され、押棒とガイド部材との間を確実に摩擦力によって結合させることができる。

前記のブレーキシリンダの隙間調整装置においては、前記Ｏリングを軸方向一側に押し付ける付勢バネを前記空間内に備えることが好ましい。

この構成により、Ｏリングを収容する空間の寸法等に若干の誤差が生じても、Ｏリングは軸方向に押し潰されるように付勢バネによって確実に変形されるので、押棒とガイド部材との間の摩擦力ないし結合力を安定させることができる。

本発明の他の観点によれば、前記の隙間調整装置を備えたブレーキシリンダが提供される。

この構成により、摺動抵抗の調整及び管理が簡便に行える隙間調整機能を有するコンパクトなブレーキシリンダとすることができる。

まず図１を参照して、隙間調整装置を備えたブレーキシリンダの第１実施形態を説明する。図１は第１実施形態のブレーキシリンダのブレーキ非作動状態を示す全体断面図、図２はガイド部材に配置されるＯリングの様子を示す拡大断面図、図３は隙間調整後のブレーキ非作動状態を示す全体断面図である。なお本実施形態では、弾性部材として、入手性が良く、また寸法精度が比較的高い、直径約５ミリメートルのほぼ円形断面を備えるＯリングを例示するが、楕円形や矩形の断面形状を有するゴムなどの弾性部材を主原料としたものであっても良い。

図１に示すように、ブレーキシリンダ１は、内部空間２を形成する本体３を備える。この本体３は、ケーシング部４と、蓋部５と、を主要な構成として備えている。

ケーシング部４は有底の略カップ形状（シリンダ状）となっており、このケーシング部４の開放側を閉鎖するように蓋部５がボルト６によって固定される。これによって前記内部空間２が形成される。そして、この内部空間２を２つに区画するようにピストン７が配置され、このピストン７は前記ケーシング部４の内周面に気密的に嵌合するとともに、軸方向に摺動可能に構成している。

このピストン７に押棒８の基端がフランジ板９及びボルト１０を介して固着されている。この押棒８は蓋部５に形成された挿通孔１１を挿通して本体３の外部に突出し、その先端には図示しない車両ブレーキ装置の制輪子が連結されている。

前記押棒８の外周面には、押棒８の軸方向（押棒８の移動方向）に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面１２が形成されている。なお凹凸面１２の凹凸の高低差は0.3ミリメートル程度である。また、前記挿通孔１１の開口部を覆うように、前記蓋部５と前記押棒８との間には防塵のための可撓性のジャバラカバー１３が設置されている。

ピストン７によって前記内部空間２が仕切られた一側の空間は圧力室１４とされ、この圧力室１４に、前記本体３（ケーシング部４）に形成された、圧縮空気（圧力流体）の給排口１５が連通されている。この圧力室１４の気密性を向上させるために、前記ピストン７にはカップパッキン１６が被着されている。

蓋部５に形成された前記挿通孔１１の軸方向一端には、リング状のバネ受け突起１７が軸心に向けて突設される。一方、前記蓋部５の内面側にはカバー１８がボルト１９を介して固定され、このボルト１９には、リング状の規制突起２０が軸心に向けて突設される。そして、前記バネ受け突起１７と規制突起２０との間には、コイルスプリング状の戻しバネ２１と、後述するガイド部材２２の鍔部２３が配置される。

前記ガイド部材２２は本実施形態の隙間調整装置２４の主要な構成要素とされており、略円筒状の形状を有するとともに、その軸孔に前記押棒８を挿通させている。ガイド部材２２の軸方向一端の内周面からは、リング状の受け突起２５が突設され、軸方向他端部には、その内周面に止め輪２６が嵌着される。この構成により、前記ガイド部材２２の内周側には、前記受け突起２５と止め輪２６との間にＯリング収容空間２７が形成される。このＯリング収容空間２７は、対面する押棒８の凹凸面１２側を開放させる形状となっている。

前記ガイド部材２２は、本体３の内部空間２及び前記挿通孔１１の内部に跨って配置されており、押棒８の軸方向に移動可能に構成されている。ガイド部材２２の外側にはリング状の鍔部２３が突出形成されており、前記戻しバネ２１は、この鍔部２３と前記バネ受け突起１７との間に介設されて、ガイド部材２２を前記押棒８の基端側へ常時付勢している。

前記規制突起２０は、戻しバネ２１によって押棒８の基端方向へ押されるガイド部材２２が、所定の位置よりも基端側へ行き過ぎるのを規制している。また、前記バネ受け突起１７は、ガイド部材２２が押棒８の進出とともに所定距離だけ移動すると、ガイド部材２２に当接し、それ以上のガイド部材２２の移動を規制する止め突起としての役割をも果たしている。

前記Ｏリング収容空間２７の様子が図２に要部拡大図として示され、この図２に示すように、Ｏリング収容空間２７の内部には、弾性部材としての複数個（３個）のＯリング２８、及び複数個（３個）のバックアップリング２９が並べて配置されている。それぞれのバックアップリング２９は、隣り合うＯリング２８の間に介設されている。また、端部に位置するバックアップリング２９と、前記止め輪２６側に配置したバネ受けリング３０との間には、Ｏリング２８及びバックアップリング２９を受け突起２５側（押棒８の進出側）へ押し付けるための付勢バネ３１が配置されている。この付勢バネ３１の弾発力により、それぞれのＯリング２８は軸方向に押し潰されるように弾性変形し、その内周側が膨張して、押棒８の前記凹凸面１２の凹部に食い込むようにして係合する。これにより、前記ガイド部材２２と前記押棒８が連結され、ガイド部材２２は押棒８と一体的に移動することになる。

以上の構成で、図１は給排口１５に圧縮空気を供給していない状態であり、ピストン７はストローク端部に位置し、前記押棒８は退避状態（非作動位置）にある。また、前記押棒８の外周面にＯリング２８を介して固定されているガイド部材２２は、戻しバネ２１により、その鍔部２３を前記規制突起２０に当接させた状態になっている。

この状態から給排口１５に圧縮空気を供給すると、ピストン７が図１の左方へ移動し、押棒８が鎖線の如く左方へ移動して図略の車両ブレーキ装置の入力部を押し、ブレーキを作動させる。そして、前記給排口１５から圧縮空気を排出すると、前記戻しバネ２１がガイド部材２２の鍔部２３を押すので、当該ガイド部材２２が係合する押棒８は図１の右方へ戻され、図１のブレーキ解除状態に戻る。

一方、長期間の使用に伴って車両ブレーキ装置の図示しない制輪子が摩耗すると、ブレーキを作動させるのに必要な押棒８のストロークが徐々に増大していく。そして、押棒８が大きなストロークで進出して、ガイド部材２２がバネ受け突起１７に当接するようになると、バネ受け突起１７がガイド部材２２に大きな戻し力を加える。この結果、Ｏリング２８が変形して前記凹凸面１２の凸部を乗り越え、押棒８の残りの進出ストロークに相当する分だけ押棒８がガイド部材２２に対してズレる（変位する）。なお、ブレーキ作動１回ごとの制輪子の摩耗量は極めて小さいので、押棒８の１回あたりの変位量も、前記凹凸面１２の凸部同士の間隔程度の小さなものとなるのが通常である。

従って、その後にブレーキを解除すると、前記のズレ分だけ押棒８及びピストン７の戻り量が減じられる（車両ブレーキ装置側の隙間量が減じられる）ので、次回からは通常の押棒８のストロークで車両ブレーキ装置を作動させることができる。なお、図３は、車両ブレーキ装置が相当量摩耗し、隙間調整装置２４によって隙間量が調整された状態でのブレーキ非作動位置の例を示しており、図１の非作動位置と比較して押棒８及びピストン７が進出側に相当量移動していることが判る。

以上に示すように、本実施形態のブレーキシリンダ１の隙間調整装置２４は、押棒８と、この押棒８に取り付けられるとともに当該押棒８とともに移動可能なガイド部材２２を備える。そして、前記押棒８の外周面には、押棒８の移動方向に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面１２を備える。また、前記ガイド部材２２には、前記凹凸面１２側を開放させるＯリング収容空間２７が形成され、このＯリング収容空間２７にＯリング２８が配置されて、このＯリング２８が前記凹凸面１２に係合することによってガイド部材２２と押棒８とが連結されている。そして、ブレーキ装置の隙間量が大となってガイド部材２２が突起１７に当接し、ガイド部材２２に突起１７からの大きな戻し力が作用すると、Ｏリング２８が変形によって前記凹凸面１２の凸部を乗り越えることで前記押棒８が前記ガイド部材２２に対して変位するように構成している。

従って、押棒８の凹凸面１２にＯリング２８の内周面が変形して係合する（食い込む）形となるので、ブレーキ装置の隙間調整も確実に行わせつつ、押棒８とガイド部材２２との間の摩擦力ないし結合力を安定させることができる。また、これによって、摺動抵抗の調整及び管理が簡便に行える隙間調整機能を有するコンパクトなブレーキシリンダ１が実現されている。

また、本実施形態では弾性部材としてＯリング２８が採用されているので、断面が例えば矩形状である弾性部材に比べて、前記凹部に一層係合（食い込み）しやすくなり、摩擦力ないし結合力を安定させることができる。

また、本実施形態では、前記凹凸面１２に係合する前記Ｏリング２８が複数設けられている。従って、押棒８とガイド部材２２との間の摩擦力ないし結合力を一層安定させることができる。

更には、前記複数のＯリング２８の間にバックアップリング２９が設けられているので、Ｏリング２８が隣のＯリング２８の内部に入り込んだり、隣のＯリング２８の外側に乗り上げたりすることが防止され、押棒８とガイド部材２２との間を確実に摩擦力によって結合させることができる。

また、本実施形態では、前記Ｏリング２８を軸方向一側に押し付ける付勢バネ３１を備えている。従って、例えばＯリング２８の幅や止め輪２６の嵌着位置等に若干の寸法誤差が生じても、Ｏリング２８は軸方向に押し潰されるように付勢バネ３１によって確実に変形されるので、押棒８とガイド部材２２との間の摩擦力ないし結合力を安定させることができる。

次に、図４を参照して、隙間調整装置を備えたブレーキシリンダの第２実施形態を説明する。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一又は類似する部材等には原則として同じ符号を付し、説明を省略する。図４は隙間調整装置を備えたブレーキシリンダの第２実施形態のブレーキ非作動状態を示す断面図、図５は隙間調整後のブレーキ非作動状態を示す全体断面図である。

このブレーキシリンダ１０１は、ケーシング部４内に配置されるピストン７に、外筒４１の基端部がフランジ板９及びボルト１０を介して固設されている。この外筒４１の基端の内部には頭部フランジ４２が収納されている。外筒４１の軸端の内周面にはテーパ状の窄まり部４３が形成されており、この窄まり部４３によって頭部フランジ４２の斜状の外縁部を先端側（押棒８の進出側）へ押動できるようになっている。また、外筒４１には押動ピン４４が内側へ向けて突設されて、この押動ピン４４の先端が、前記頭部フランジ４２を基端側（押棒８の退避側）へ押動できるようになっている。ピストン７によって区画形成される圧力室１４は、蓋部５側に形成された給排口１５と連通している。

前記頭部フランジ４２には軸棒４５の基端部が取り付けられており、この軸棒４５の外周面にはオネジ４６が刻設されている。一方、押棒８は円筒状に形成して、その軸孔の内周面にメネジ４７を刻設しており、このメネジ４７に前記軸棒４５のオネジ４６を螺合させている。第１実施形態と同様に、押棒８の外周面には、押棒８の移動方向に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面１２を備えている。

更に、前記軸棒４５の外側には円筒状のガイド部材２２がスラストベアリング（軸受）４８を介して回転自在に支持されている。このガイド部材２２は前記押棒８を挿通させる段付き状の軸孔を有するとともに、当該軸孔の大径状に形成された部位にＯリング収容空間２７が構成されている。Ｏリング収容空間２７は、大径孔の底部（段付き部）４９と、その大径孔の開口端に嵌着された止め輪２６との間に形成され、内側（押棒８の凹凸面１２を臨む側）を開口させている。

前記Ｏリング収容空間２７には、複数個（４個）のＯリング２８を軸方向に並べて配置し、それぞれのＯリング２８の両端（隣り合うＯリング２８の間）にバックアップリング２９を配置した構成となっている。なお、第１実施形態で設けられていた付勢バネ３１（図１）は、本実施形態では設けられていない。その代わり、大径孔の底部４９と止め輪２６との間でＯリング２８が軸方向に若干押し潰される如くの弾性変形を呈するように、当該底部４９及び止め輪２６の位置がＯリング２８の幅との関係で設定されている。これにより、Ｏリング２８は内周側へ膨張し、押棒８の外周面の凹凸面１２に係合することになる。

前記本体３の蓋部５には回転止めボルト５０が螺設されて、その先端部が、外筒４１に設けられた長孔５１及びガイド部材２２に設けられた長孔状の溝５２に挿通されている。この結果、外筒４１及びガイド部材２２の回転止めがなされている。

また、前記ガイド部材２２からは径方向に規制体５３が突設され、この規制体５３が、前記外筒４１に設けられた長孔５４に挿通されている。一方、前記蓋部５にはストローク調整ボルト５５が螺設され、前記ガイド部材２２が所定のストロークだけ進出側に移動すると、前記規制体５３がストローク調整ボルト５５の先端に当接して、それ以上の進出側への移動が規制されるようになっている。なお、ストローク調整ボルト５５は、回転させることでその先端位置を調整できるようになっている。

蓋部５とピストン７との間には、ピストン７を退避方向へ付勢するための戻しバネ２１が介在されている。また、頭部フランジ４２とガイド部材２２との間には、付勢バネ５６が介在されている。

以上の構成で、図４の非作動状態から給排口１５に圧縮空気を供給すると、ピストン７が戻しバネ２１に抗して図４の左方に押されるので、それに固定されている外筒４１が左方へ移動する。すると、外筒４１の基端部の内周面に形成されている窄まり部４３が頭部フランジ４２の外縁を押すので、頭部フランジ４２も図４の左方に向かって移動し、軸棒４５に連結されている押棒８も左方へ移動する。なお、このときは、頭部フランジ４２や軸棒４５は回転せず、単純に外筒４１によって押されるだけである。こうして押棒８が（外筒４１及びガイド部材２２を伴って）図４の左方へ押されて進出し、車両ブレーキ装置を作動させる。

続いて、給排口１５から圧縮空気を排出すると、戻しバネ２１によってピストン７が図４の右方へ押されるので、外筒４１は右方へ引っ張られる。よって、頭部フランジ４２が押動ピン４４によって押され、軸棒４５及びそれに連結されている押棒８も右方へ引っ張られて退避する。こうして図４の非作動状態に戻る。

一方、長期間の使用に伴って車両ブレーキ装置の図示しない制輪子の制動面が摩耗すると、ブレーキを作動させるのに必要な押棒８のストロークが増大し、当該押棒８にＯリング２８を介して結合されているガイド部材２２のストロークも大きくなる。このストロークが前記ストローク調整ボルト５５によって規定されているストロークを上回ると、前記規制体５３がストローク調整ボルト５５の先端に接当するので、ガイド部材２２に対して大きな戻し力が加わる。従って、規制体５３がストローク調整ボルト５５の先端に接当した後は、Ｏリング２８が変形して凹凸面１２の凸部を乗り越えるので、それ以上の押棒８のストロークに相当する分だけ押棒８がガイド部材２２に対して進出方向にズレる（変位する）。

その後に給排口１５から圧縮空気を排出してブレーキを解除すると、ピストン７が戻しバネ２１によって図中右方へ戻され、これに引っ張られる外筒４１の押動ピン４４に頭部フランジ４２が右方へ押される。すると、頭部フランジ４２が軸棒４５とともに回転して、軸棒４５が押棒８から引き出される形となり、上述の押棒８のガイド部材２２に対する進出方向の変位をネジ移動により吸収する。この結果、前記ピストン７が図４と同じ非作動位置に戻ったときに、押棒８は上記のズレの分だけ進出方向に突出することになる。

こうして車両ブレーキ装置の隙間が調整され、次回からは通常の押棒８のストロークで車両ブレーキを作動させることができる。なお、図５は、車両ブレーキ装置が相当量摩耗し、隙間調整装置２４によって隙間量が調整された状態でのブレーキ非作動位置を示しており、図４の非作動位置と比較して押棒８が先端側に相当量移動していることが判る。

また、図５と図３との比較から明らかであるように、この第２実施形態の構成は第１実施形態と比較して、車両ブレーキ装置が摩耗してもピストン７の位置が変化しないので、車両ブレーキ装置の摩耗時でもブレーキ作動に必要な圧縮空気量を節減できるメリットがある。

以上に本発明の好適な複数の実施形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

第１実施形態において、Ｏリング２８を軸方向一側に付勢して軸方向に圧縮するための付勢バネ３１を省略することができる。また、第２実施形態において、Ｏリング２８を付勢する付勢バネを追加することができる。また、両実施形態において、Ｏリング２８の数を増やしたり減らしたりすることができる。

隣り合うＯリング２８の間に配置されるバックアップリング２９は、省略することができる。ただし、Ｏリング２８が隣のＯリング２８にもぐり込んだり乗り上げたりするのを防止する観点からは、バックアップリング２９が介在されていることが好ましい。

隙間調整装置を備えたブレーキシリンダの第１実施形態のブレーキ非作動状態を示す全体断面図。 ガイド部材に配置されるＯリングの様子を示す拡大断面図。 隙間調整後のブレーキ非作動状態を示す全体断面図。 隙間調整装置を備えたブレーキシリンダの第２実施形態のブレーキ非作動状態を示す断面図。 隙間調整後のブレーキ非作動状態を示す全体断面図。

符号の説明

１、１０１ ブレーキシリンダ
８ 押棒
１２ 凹凸面
２２ ガイド部材
２４ 隙間調整装置
２７ Ｏリング収容空間
２９ バックアップリング
３１ 付勢バネ

Claims (5)

1. 押棒と、この押棒に取り付けられるとともに当該押棒とともに移動可能なガイド部材と、を備えたブレーキシリンダの隙間調整装置であって、
   前記押棒の外面には、当該押棒の移動方向に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面が備えられ、
   前記ガイド部材には、少なくとも前記凹凸面側を開放させる空間が形成され、
   ゴムを原料とするリング状の弾性部材、およびこの弾性部材を軸方向一側に押し付ける付勢バネが前記空間に配置され、
   この弾性部材が変形して前記凹凸面に係合することによって前記ガイド部材と前記押棒とが連結されるとともに、
   前記ガイド部材に所定以上の力が作用すると、前記弾性部材が変形によって前記凹凸面の凸部を乗り越えることで前記押棒が前記ガイド部材に対して変位することを特徴とする、ブレーキシリンダの隙間調整装置。
2. 押棒と、この押棒に取り付けられるとともに当該押棒とともに移動可能なガイド部材と、を備えたブレーキシリンダの隙間調整装置であって、
   前記押棒の外面には、当該押棒の移動方向に凹凸を繰返し並べて有する凹凸面が備えられ、
   前記ガイド部材には、少なくとも前記凹凸面側を開放させる空間が形成され、
   ゴムを原料とするリング状の弾性部材が軸方向に押しつぶされる如くの弾性変形を呈するように前記空間に配置され、
   この弾性部材が変形して前記凹凸面に係合することによって前記ガイド部材と前記押棒とが連結されるとともに、
   前記ガイド部材に所定以上の力が作用すると、前記弾性部材が変形によって前記凹凸面の凸部を乗り越えることで前記押棒が前記ガイド部材に対して変位することを特徴とする、ブレーキシリンダの隙間調整装置。
3. 請求項１または２に記載のブレーキシリンダの隙間調整装置であって、前記凹凸面に係合する前記弾性部材を複数設けたことを特徴とするブレーキシリンダの隙間調整装置。
4. 請求項３に記載のブレーキシリンダの隙間調整装置であって、前記複数の弾性部材の間にバックアップリングを設けたことを特徴とするブレーキシリンダの隙間調整装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブレーキシリンダの隙間調整装置を備えることを特徴とするブレーキシリンダ。

Images