JP6232088B2 - 鉄道車両用空力ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用空力ブレーキ装置に関する。

高速移動する車両のブレーキとして空気抵抗を増加させて減速させる鉄道車両用空力ブレーキ装置が研究されている。例えば、２枚の空力ブレーキ板を、一方の起立方向が走行風に対して順方向となり、他方の起立方向が逆方向となるように走行風に対して交差方向に並べて備え、互いの揺動軸を歯車機構で連結することで一方の空力ブレーキ板に生じた抗力が歯車機構を介して伝達されて他方の空力ブレーキ板を連動起立させる鉄道車両用空力ブレーキ装置が知られるところである（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

特開２０１４−１７７２０２号公報 特開２０１３−１９３６２２号公報 特開２０１３−０４９２９３号公報

鉄道車両用の空力ブレーキ装置には、鉄道車両に搭載することが前提であり、装置としての小型化・軽量化・信頼性の向上が常に求められている。特に、装置を鉄道車両の屋根上などの車体表面に搭載することを前提とした場合、車内空間への影響を抑えるため、装置の薄型化が必須になる。
例えば、大型モータや電磁クラッチ、減速歯車機構などの一部又は全部を不用としてコストの低減や一層の小型化を図れないか、などの技術的な考察が望まれる。
また、コイルバネやトーションばねを用いる場合には、寒冷地等での着雪や凍結時も確実に動作する一層の耐環境性能や、経年時の作動安定性の更なる向上が望まれる。

本発明は、こうした背景に基づき、鉄道車両用空力ブレーキ装置の更なる改善を目的として考案されたものである。

以上の課題を解決するための第１の発明は、２枚の空力ブレーキ板を、一方の起立方向が走行風に対して順方向となり、他方の起立方向が逆方向となるように走行風に対して交差方向に並べて備え、互いの揺動軸を歯車機構で連結することで前記一方の空力ブレーキ板に生じた抗力が前記歯車機構を介して伝達されて前記他方の空力ブレーキ板を連動起立させる鉄道車両用空力ブレーキ装置であって、格納姿勢にある前記空力ブレーキ板を当該格納姿勢で保持するロック機構と、前記揺動軸の周部に設けられた腕部と、往動時に一方のロッドがプッシュ動作することで前記ロック機構による前記保持を解除させ、復動時に他方のロッドがプッシュ動作することで前記腕部を押して前記空力ブレーキ板を格納させる方向に前記揺動軸を回転させる複動型両ロッドシリンダと、を備えた鉄道車両用空力ブレーキ装置である。

第１の発明によれば、復動型両ロッドシリンダによって、ロック機構のロック解除動作と、起立した空力ブレーキ板を元の格納姿勢に戻す動作との２つの動作を実行させることができるため、部品点数を削減して鉄道車両用空力ブレーキ装置の軽量化、薄型化、低価格化を実現できる。

すなわち、起立した空力ブレーキ板を元の格納姿勢に戻すための作動力をモータで生じさせるには、モータそれ自体を大型化したり減速機構を使用しなければならないが、第１の発明によれば、そもそもモータや減速機構が不用であるためである。

また更には、ロック解除動作と、空力ブレーキ板の格納姿勢への姿勢変更動作とをコイルバネやトーションばねを用いずに実現可能となることから、一層の耐環境性能の向上や、経年時の作動安定性の更なる向上を図ることができる。

第２の発明は、前記腕部が、前記空力ブレーキ板が格納姿勢および起立姿勢の何れの場合も前記揺動軸の軸中心より下に位置し、且つ、格納姿勢から起立姿勢になるにつれて前記他方のロッドに近づき、起立姿勢から格納姿勢になるにつれて前記他方のロッドから離れるように設けられ、前記他方のロッドの先端部には、前記復動時に前記腕部に当接するための当接部が設けられている、第１の発明の鉄道車両用空力ブレーキ装置である。

装置全体として如何に薄くするかを考える場合、揺動軸は装置内部空間の厚さ方向の略中央に配置することとなる。よって、腕部は更に装置の底面に近い低い位置で揺動することとなる。しかし、第２の発明によれば、複動型両ロッドシリンダの他方のロッドの先端部に、揺動軸の腕部に当接するための当接部が設けられるため、揺動軸を確実に回転させることができ、薄型化に当たって問題となることがない。

第３の発明は、前記ロック機構の保持が解除された後に、前記空力ブレーキ板を押し上げて、板下への走行風の進入を促し、ブレーキ作動初期の抗力の発生を促す押上シリンダ、を更に備えた第１又は第２の発明の鉄道車両用空力ブレーキ装置である。

第３の発明によれば、ブレーキ作動初期に空力ブレーキ板を最初に持ち上げる仕組みにもシリンダを採用することで、バネによる作動に比べて作動安定性や信頼性を向上させることができる。

第４の発明は、基底板と、格納姿勢の前記空力ブレーキ板の外面と連なる位置に支持された外装板と、を更に備え、前記揺動軸と、前記ロック機構と、前記複動型両ロッドシリンダとが、格納姿勢における前記空力ブレーキ板および前記外装板と、前記基底板との間の隙間空間に内蔵された第１〜第３の何れかの発明の鉄道車両用空力ブレーキ装置である。

第４の発明によれば、鉄道車両用空力ブレーキ装置を、基底板をベースとした薄型のユニットとして実現できる。

鉄道車両用空力ブレーキ装置を搭載した鉄道車両の例を示す斜視外観図。 鉄道車両用空力ブレーキ装置の作動原理を説明するための概略図。 空力ブレーキ板の起立角度と、助勢抗力Ｄ１、抗勢抗力Ｄ２、合成抗力Ｄ３、の計測例を示すグラフ。 空力ブレーキ板の起立角度と、助勢トルクから抗勢トルクを差し引いた起立トルクの計測例を示すグラフ。 未作動状態の鉄道車両用空力ブレーキ装置の構成例を示す上面外観図。 外装板と空力ブレーキ板とを不図示とした未作動状態の鉄道車両用空力ブレーキ装置の構成例を示す上面外観図。 図６のＡ−Ａ断面図。 図６のＢ−Ｂ断面図。 図６のＣ−Ｃ断面図。 ブレーキ作動初期における両ロッドシリンダの動作によるロック状態の解除動作を説明するための図。 ブレーキ作動のための空力ブレーキ板の押し上げ動作を説明するための図。 第１空力ブレーキ板と第２空力ブレーキ板とが起立する過程を示す図。 格納姿勢に戻すための動作について説明するための図。 鉄道車両用空力ブレーキ装置の変形例の構成を示す図。

以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明する。
図１は、本実施形態の鉄道車両用空力ブレーキ装置を搭載した鉄道車両の例を示す斜視外観図であり、ブレーキ未作動状態を示す図である。

本実施形態の鉄道車両用空力ブレーキ装置２（２Ｒ，２Ｌ）は、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とを連動させて起立させ、走行風（図中の白矢印）に当てて空気抵抗を増大させて制動力を得るブレーキ装置である。本実施形態の鉄道車両１００は、車両の屋根部に収容空間を複数備えており、屋根部右側の収容空間には右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒが収容・固定され、屋根部左側の収容空間には左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｌが収容・固定されている。

右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒ及び左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｌは、互いに左右対称構造を有しており、第１空力ブレーキ板４或いは第２空力ブレーキ板６が隣り合うように車両幅方向に並べて配置される。図１の例で言うと、右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒと左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｌは、それぞれの第２空力ブレーキ板６が隣り合う（中央寄りになる）ように並べて配置されている。第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６以外の上面は外装板５により覆われており、鉄道車両用空力ブレーキ装置２（２Ｒ，２Ｌ）が未作動の状態では、鉄道車両用空力ブレーキ装置２（２Ｒ，２Ｌ）の上面は鉄道車両１００の車体上面とフラットになり、通常走行中は車両の空力特性に影響を与えないようにデザインされている。

以降では、鉄道車両用空力ブレーキ装置２の構造と動作について、右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒを例にして詳細に説明する。左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｌは、右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒの左右対称とすれば同様に実現できるので説明は省略する。なお、本実施形態では、左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｌと、右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒとを左右対称の構造とするが、左右対称とせず、同じ構造としてもよい。

［作動原理の説明］
図２は、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒの作動原理を説明するための概略図であって、（１）上面図、（２）ブレーキ作動過程における空力ブレーキ板の変位例を示すＶ−Ｖ断面図である。尚、理解を容易にするために一部構成要素は図示を省略している。

図２（１）に示すように、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒは、第１空力ブレーキ板４が車体の外側となるように鉄道車両１００に装備される。よって、鉄道車両１００の進行方向を基準とすれば、図の左が「前」、右が「後」となる。

第１空力ブレーキ板４は、左右方向（図の上下方向）に長辺を有する上面視略矩形状の板状体であって、ブレーキ作動時は後端側に設けられた第１揺動軸４１で回転し、前端が持ち上がって起立する。
第２空力ブレーキ板６は、同様に左右方向に長辺を有する上面視略矩形状の板状体であり、ブレーキ作動時は前端側に設けられた第２揺動軸６１で回転し、後端が持ち上がって起立する。

第１空力ブレーキ板４の第１揺動軸４１と第２空力ブレーキ板６の第２揺動軸６１は、互いに一方の軸端部が近接するように平行に枢支されている。そして、第１揺動軸４１の近接側端部には第１バランスギア４２が設けられ、第２揺動軸６１の近接側端部には第２バランスギア６２が設けられている。第１バランスギア４２及び第２バランスギア６２は互いに噛み合って歯車機構を構成し、双方の空力ブレーキ板の揺動軸が連動して回転するように連係されている。

ブレーキ未作動の状態では、図２（２）の（ｉ）に示すように、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６は板が伏せられた「格納姿勢」にある。
ブレーキが作動を開始すると、図２（２）の（ｉｉ）に示すように、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６が僅かに浮き上がる。すると、第１空力ブレーキ板４は走行風を「はらむ」ため、第１空力ブレーキ板４には起立姿勢への変位を促進する方向へ助勢抗力Ｄ１（図２（２）（ｉｉ）の白抜き矢印）が生じ「助勢トルク」となって第１揺動軸４１及び第１バランスギア４２を（図に向かって）時計回りに回そうとする。ただし、第２空力ブレーキ板６も走行風を受ける。よって、第２空力ブレーキ板６には起立姿勢への変位に抵抗しようとする方向に抗勢抗力Ｄ２（図２（２）（ｉｉ）の白抜き矢印）が生じ、第２揺動軸６１及び第２バランスギア６２は時計回りに回ろうとする「抗勢トルク」として作用する。

図３は、空力ブレーキ板の起立角度と、第１空力ブレーキ板４に生じる助勢抗力Ｄ１、第２空力ブレーキ板６に生じる抗勢抗力Ｄ２、それらの合成抗力Ｄ３、の３つの計測例を示すグラフである。そして、図４は、空力ブレーキ板の起立角度と、第１揺動軸４１及び第１バランスギア４２に生じる助勢トルクから、第２揺動軸６１及び第２バランスギア６２に生じる抗勢トルクを差し引いた起立トルクの計測例を示すグラフである。

第１空力ブレーキ板４は、走行風の風上に向かい、走行風に対して逆方向に傾斜する姿勢をとるため走行風を「はらむ」。そのため、第１空力ブレーキ板４に生じる助勢抗力Ｄ１は、空力ブレーキ板の起立が進むに従い増加する。一方、第２空力ブレーキ板６は、走行風の風下に向かい、走行風対して順方向に傾斜する姿勢をとるため走行風を「受け流す」。そのため、起立角度に応じた抗勢抗力Ｄ２が常に生じるものの、その大きさは常に助勢抗力Ｄ１より小さい。

助勢抗力Ｄ１と抗勢抗力Ｄ２とにより、第１バランスギア４２と第２バランスギア６２は互いに反対方向に回転しようとするが、図４のグラフに示すように、第１バランスギア４２に生じる助勢トルクＴ１が、常に第２バランスギア６２の抗勢トルクＴ２を上回ることとなる。よって、図２（２）の（ｉｉｉ）に示すように、第１揺動軸４１及び第１バランスギア４２が、第２バランスギア６２を介して第２揺動軸６１を（図に向かって）反時計回りに回動させ、第２空力ブレーキ板６の起立を促進させる。そしてついには、図２（２）の（ｉｖ）に示すように、第１空力ブレーキ板４および第２空力ブレーキ板６は「起立姿勢」へ変位するに至る。

このように、第１バランスギア４２及び第２バランスギア６２は、双方の空力ブレーキ板が連動して回転するように第１揺動軸４１及び第２揺動軸６１を連係する連係手段として機能し、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６の何れか一方が、僅かに浮き上がりさえすれば、大型のアクチュエータで駆動させなくとも、空力ブレーキ板が起立してブレーキを作動させることができる。そして、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒは、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６を、走行風に対して一方が助勢方向、他方が抗勢方向となるように車両幅方向に並べた構成を有するので、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒは、鉄道車両１００の進行方向が反転したとしても、進行方向如何に係わらず同様に機能する。勿論、こうした原理及び作用効果については、左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｌについても同じである。

［構造の詳細な説明］
では、より詳細な構造について説明する。
図５は、未作動状態における鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒの構成例を示す上面外観図である。図６は、同じく未作動状態における鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒの構成例を示す図であるが、第１空力ブレーキ板４、第２空力ブレーキ板６及び外装板５を不図示とした図である。図７〜図９は、それぞれ図６のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。

これらの図に示すように、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒは、基底板７０の上面に突設された外装板支持部７４で外装板５を支えている。そして、この外装板５と、格納姿勢の第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６とで、基底板７０との間に薄い内部空間（隙間空間：例えば、高さ６０〜７０ｍｍ程度）を画成し、ブレーキ作動に必要な各種パーツを収容している。また、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒは、基底板７０を含めて、基底板７０の上の部分で一体のユニット構造を成しているとも言える。

先ず、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６の支持構造に着目すると、図６に示すように、第１揺動軸４１及び第２揺動軸６１は、それぞれ軸受部７２により基底板７０の上面に、軸を左右に向けて回転自在に支持されている。そして、第１揺動軸４１には第１空力ブレーキ板４を固定するための固定部４０が固定されており、第２揺動軸６１には第２空力ブレーキ板６を固定するための固定部６０が固定されている。

なお、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６の材質や支持構造は、バードストライクを受けても部品が破損し飛び散らないように設定するものとする。
すなわち、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６をアルミ材で作成する一方、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６に比べて固定部４０及び固定部６０を高剛性な鋼材で作成し、ボルト固定する。勿論、ボルト強度はバードストライクによる衝撃に耐え得るものとする。

これにより、高速で走行中に大型の鳥等が空力ブレーキ板へ衝突した場合でも、衝突を受けた空力ブレーキ板は固定部との接続位置上端部付近から折れ曲がって衝突エネルギーを吸収しつつ衝突体を斜め後方へ逸らし、破損を空力ブレーキ板の変形のみに抑えることができる。

また、基底板７０の外縁部には、複数の空力ブレーキ板支持部７６が突設されている。空力ブレーキ板支持部７６は、格納姿勢における各空力ブレーキ板の辺縁部下面と接触して、空力ブレーキ板の重量の一部を支えるとともに走行風による空力ブレーキ板のバタツキ防止と、検修作業時に作業者が空力ブレーキ板を踏みつけた際の変形を防止する。

また、基底板７０の上面には、押上シリンダ１０と、両ロッドシリンダ２０と、ロック機構３０と、ダンパー５０とが第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６のそれぞれ用に各１セットずつ設置されている。また、押上シリンダ１０及び両ロッドシリンダ２０へ供給される開き（起立）・閉じ（格納）それぞれ用の加圧作動流体を装置外部から取り入れて分配する２つの分配器８０が設置されている。なお、分配器８０から押上シリンダ１０及び両ロッドシリンダ２０へ接続される作動流体を通流させるためのチューブは、適宜配置可能であるので図示を省略している。

押上シリンダ１０は、基底板７０の上面の左右端部に、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６に各々対応させて合計２つ搭載されている。
図６及び図７に示すように、押上シリンダ１０は、複動単ロッド型のエアシリンダを、ロッド１２の先端を上向きにして設置することで実現される。押上シリンダ１０は、ブレーキ非作動時にはロッド１２が収納された状態に維持されているが、ブレーキ作動初期にロッド１２が押し出され、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６を下から押し上げる。

両ロッドシリンダ２０は、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６に各々対応させて合計２つ搭載されている。図６及び図８に示すように、両ロッドシリンダ２０は、複動型両ロッドシリンダであり、ロッド２２が装置前後方向（走行風の方向；第１揺動軸４１や第２揺動軸６１と交差する方向）に向くように設置することで実現される。また、本実施形態では両ロッドシリンダ２０をエアシリンダとする。両ロッドシリンダ２０のロッド２２として、空力ブレーキ板の揺動端側を一端側のロッド２２ａ、揺動軸４１，６１側を他端側のロッド２２ｂと呼称して説明する。

そして、他端側のロッド２２ｂ（図８に向かって左側）には、当接部２４が設けられている。第１空力ブレーキ板４の両ロッドシリンダ２０は、その当接部２４を介して第１揺動軸４１の周部に設けられた腕部４４を押し動かすことができる。同様に、第２空力ブレーキ板６の両ロッドシリンダ２０（図８の両ロッドシリンダ２０）は、その当接部２４を介して第２揺動軸６１の周部に設けられた腕部６４を揺動端側から押し動かすことができる。

具体的には、腕部４４，６４は、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６が格納姿勢および起立姿勢の何れの場合も揺動軸４１，６１の軸中心より下に位置し、且つ、格納姿勢から起立姿勢になるにつれて他端側のロッド２２ｂに近づき、起立姿勢から格納姿勢になるにつれて他端側のロッド２２ｂから離れるように設けられている。揺動軸４１，６１に十分な軸径を与えつつ、装置全体として如何に薄くするかを考えると、揺動軸４１，６１は装置の内部空間（基底板７０と外装板５との間、基底板７０と格納状態の第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６との間に画成される隙間空間）の略中央（高さ方向における略中央）に位置することとなる。よって、腕部４４，６４は更に基底板７０に近い低い位置で揺動することとなる。

一方で、両ロッドシリンダ２０は、出力を確保する観点からすれば、高さ方向の長さ（厚み）が内部空間一杯に近くなるため、ロッド２２ｂの軸中心の高さ位置はどうしても内部空間の略中央（高さ方向における略中央）になる。

そこで、当接部２４を、ロッド２２ｂの軸中心よりも低い位置に延長部として設けることで、ロッド２２ｂの軸中心と腕部４４，６４との高さの違いを吸収し、ロッド２２ｂがプッシュ動作されることで腕部４４，６４を押すことができるようにして装置の薄型化を実現している。

次に、一端側のロッド２２ａ（空力ブレーキ板の揺動端側；図８に向かって）に着目すると、ロッド２２ａがプッシュ動作されることでロック機構３０によるロック保持を解除させることができるように構成されている。具体的には、ロック機構３０は、装置前後方向に揺動自在な鈎状のフック３２と、当該フックを起立方向に付勢するトーションバネ３４と、プッシュ動作時にロッド２２ａが当接するロッド受け部３６とを有する。

トーションバネ３４は、「ひげバネ」とも呼ばれる。平時は、トーションバネ３４の付勢力によりフック３２は起立状態に維持されており、鈎状部の内側（喉側）で、第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６の揺動端寄りの板下に垂下されたロックバー４３，６３（図５参照）を引っ掛けて、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とを格納姿勢に保持する（ロック状態）。

次に、ダンパー５０に着目すると、図６及び図９に示すように、基底板７０の上面に立設されたダンパー連結台５２と、第１空力ブレーキ板４の固定部４０又は第２空力ブレーキ板６の固定部６０とを連結する。

［動作の説明］
次に、鉄道車両用空力ブレーキ装置２Ｒの動作について説明する。
図１０は、ブレーキ作動初期における両ロッドシリンダ２０によるロック状態の解除動作を説明するための図であって、図１０（１）が図６のＥ−Ｅ断面図、図１０（２）が図６のＢ−Ｂ断面図に相当する。空力ブレーキを作動させるためには、先ずロック機構３０によるロック状態を解除する。具体的には、両ロッドシリンダ２０のロッド２２ａをロック解除方向すなわち空力ブレーキ板の揺動端側へ往動させる。ロッド２２ａは、ロック機構３０のロッド受け部３６に当たってプッシュ動作し、フック３２を押し倒す。フック３２が押し倒されると、係止されていたロックバー４３，６３がフリーとなる。

図１１は、ブレーキ作動のための空力ブレーキ板の押し上げ動作を説明するための図であって、図１１（１）が図６のＤ−Ｄ断面図、図１１（２）が図６のＡ−Ａ断面図に相当する。空力ブレーキ板の押し上げ動作は、ロック状態の解除動作と同時又はその直後に続いて実行される。この動作では、直前のロック状態の解除動作でロックバー４３，６３がフリーとなった第１空力ブレーキ板４及び第２空力ブレーキ板６が、押上シリンダ１０が作動することで僅かに持ち上げられる。走行風に向かって傾斜する姿勢の第１空力ブレーキ板４では、持ち上げられた隙間から走行風が進入して、走行風を「はらみ」始める。つまり、第１揺動軸４１及び第１バランスギア４２に助勢トルクＴ１が生じ始める。

第２空力ブレーキ板６も同じように作動した押上シリンダ１０により押し上げられるが、前述のように第２空力ブレーキ板６は走行風を「受け流す」ので、第２揺動軸６１及び第２バランスギア６２に生じる抗勢トルクＴ２は、常に助勢トルクＴ１を下回る。そして、これらのトルク差が起立トルクとなって第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とを自動で起立させる。つまり、空力ブレーキが効き始める。

図１２は、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とが起立する過程を示す図であって、図１２（１）が図６のＦ−Ｆ断面図、図１２（２）が図６のＣ−Ｃ断面図に相当する。第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とが起立を始めると、風力によって起立を促す衝撃力を受けることになる。ダンパー５０は、その衝撃力を減衰させて急激な起立を抑制する。なお、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６は、それぞれの固定部４０或いは固定部６０がストッパー７８に突き当たることで所定角度で揺動が止まり、設計上の全起立状態となる。

図１３は、起立した第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とを元の格納姿勢に戻すための動作について説明するための図であって、図６のＢ−Ｂ断面図の状態遷移図である。起立した第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とを元の格納姿勢に戻すには、両ロッドシリンダ２０を復動させることでロッド２２ｂを揺動軸４１，６１の側へ作動させる。すると、ロッド２２ｂの先端に装着されている当接部２４が、揺動軸４１，６１の腕部４４，６４を押して、揺動軸４１，６１を、それぞれの空力ブレーキ板を格納姿勢に姿勢変更する方向へ回転させる。

また、復動時のロッド２２ａはプル動作となるため、ロック機構３０から離れることになり、ロック機構３０のフック３２はトーションバネ３４の付勢力によって元の起立姿勢に自動的に戻る（図１３（２）の状態）。

さらに両ロッドシリンダ２０の復動動作が続き、起立していた第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とが倒れてくると、やがてロックバー４３，６３がフック３２の頭部に接触する。フック３２の頭頂面（鈎爪部分の上面）は、空力ブレーキ板の揺動端側に向けて傾斜した斜面を構成している。降下してくるロックバー４３，６３がフック３２に当たると、フック３２はトーションバネ３４の付勢力に抗して一時的にロック解除方向（図１３における時計回り方向）に揺動する。そして、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とが元の格納位置まで戻ると、ロックバー４３，６３がフック３２の鈎爪部分の内面位置まで降下することになり、フック３２はトーションバネ３４の付勢力により再び自動的に起立し、ロック機構３０が作動した状態に戻る（図１３（３）の状態）。

このまま、両ロッドシリンダ２０に復動方向へ一定の作動力が生じるようにエアを供給し続ける制御をするならば、第１揺動軸４１及び第２揺動軸６１が起立方向へ回転するのを抑制し、ロック機構３０とともに２重ロックを実現することとなる。

以上、本実施形態によれば、複動型の両ロッドシリンダ２０によって、ロック機構の解除動作と、起立した空力ブレーキ板を元の格納姿勢に戻す動作との２つの動作を実行させることができるため、部品点数を削減して装置の軽量化、薄型化、低価格化を実現できる。

また、起立した空力ブレーキ板を元の格納姿勢に戻すための作動力をモータで生じさせるには、モータそれ自体を大型化したり減速機構を使用しなければならないが、本実施形態によれば、そもそもモータや減速機構が不用である。

ロック解除動作と、空力ブレーキ板の格納姿勢への姿勢変更動作とをコイルバネやトーションばねを用いずに実現可能となることから、一層の耐環境性能の向上や、経年時の作動安定性の更なる向上を図ることができる。

また、ブレーキ作動初期に空力ブレーキ板を最初に持ち上げる仕組みにもエアシリンダを採用することで、バネによる持ち上げよりも作動安定性を確保し、信頼性を向上させることができる。

〔変形例〕
以上、本発明を適用した実施形態について述べたが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜、構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

例えば、上記実施形態では、両ロッドシリンダ２０のロッド２２の往動を、ロック機構３０によるロック状態の解除のみならず空力ブレーキ板の押し上げにも利用する構成としてもよい。
具体的には、図１４に示す当接部２４Ｂのように、先端に切り欠き部分２５を設けて、当該切り欠き部分２５の両内面（装置前後方向の内面：走行風の順方向／逆方向の内面）で第１揺動軸４１の腕部４４や第２揺動軸６１の腕部６４と当接できるようにする。

そして、図１４（１）に示すように、ブレーキ非作動時は、空力ブレーキ板の格納動作のまま、切り欠き部分２５の一方の内面を腕部４４，６４に当接させる。このとき、両ロッドシリンダ２０に復動方向へ一定の作動力が生じるようにエアを供給させれば、第１揺動軸４１及び第２揺動軸６１が起立方向へ回転するのを抑制し、ロック機構３０とともに２重ロックを実現できる。

ブレーキ作動初期には、図１４（２）に示すように、ロッド２２ａをプッシュ動作させるように両ロッドシリンダ２０を往動させてロック機構３０の施錠を解除させる（第１段の往動）。続いて、図１４（３）に示すように更なる第２段の往動をさせれば、ロッド２２ｂのプル動作によって切り欠き部分２５の他方の内面が腕部４４，６４に当接され、腕部４４，６４が往動方向に引き寄せられて、第１空力ブレーキ板４と第２空力ブレーキ板６とを押し上げるように助勢することができる。

当該構成によれば、押上シリンダ１０をより低出力で小型なモデルに変更するか、或いは押上シリンダ１０を省略して、更なる装置の軽量化・低価格化を実現することができる。

また、上記実施形態では、押上シリンダ１０及び両ロッドシリンダ２０の作動流体を空気としエアシリンダにより実現したが作動流体は他の流体でもよい。例えば、作動流体をオイルとして、両シリンダを油圧シリンダにより実現するとしてもよい。

２…鉄道車両用空力ブレーキ装置
２Ｌ…左用の鉄道車両用空力ブレーキ装置
２Ｒ…右用の鉄道車両用空力ブレーキ装置
４…第１空力ブレーキ板
５…外装板
６…第２空力ブレーキ板
１０…押上シリンダ
１２…ロッド
２０…両ロッドシリンダ
２２ａ，２２ｂ，２２…ロッド
２４…当接部
２５…切り欠き分
３０…ロック機構
３２…フック
３４…トーションバネ
３６…ロッド受け部
４０…固定部
４１…第１揺動軸
４２…第１バランスギア
４４…腕部
５０…ダンパー
６０…固定部
６１…第２揺動軸
６２…第２バランスギア
６４…腕部
７０…基底板
８０…分配器
１００…鉄道車両

Claims (4)

1. ２枚の空力ブレーキ板を、一方の起立方向が走行風に対して順方向となり、他方の起立方向が逆方向となるように走行風に対して交差方向に並べて備え、互いの揺動軸を歯車機構で連結することで前記一方の空力ブレーキ板に生じた抗力が前記歯車機構を介して伝達されて前記他方の空力ブレーキ板を連動起立させる鉄道車両用空力ブレーキ装置であって、
   格納姿勢にある前記空力ブレーキ板を当該格納姿勢で保持するロック機構と、
   前記揺動軸の周部に設けられた腕部と、
   前記ロック機構と前記腕部との間に位置し、往動時に一端側のロッドがプッシュ動作することで前記ロック機構による前記保持を解除させ、復動時に他端側のロッドがプッシュ動作することで前記腕部を押して前記空力ブレーキ板を格納させる方向に前記揺動軸を回転させる複動型両ロッドシリンダと、
   を備えた鉄道車両用空力ブレーキ装置。
2. 前記腕部は、前記空力ブレーキ板が格納姿勢および起立姿勢の何れの場合も前記揺動軸の軸中心より下に位置し、且つ、格納姿勢から起立姿勢になるにつれて前記他端側のロッドに近づき、起立姿勢から格納姿勢になるにつれて前記他端側のロッドから離れるように設けられ、
   前記他端側のロッドの先端部には、前記復動時に前記腕部に当接するための当接部が設けられている、
   請求項１に記載の鉄道車両用空力ブレーキ装置。
3. 前記ロック機構の保持が解除された後に、前記空力ブレーキ板を押し上げて、板下への走行風の進入を促し、ブレーキ作動初期の抗力の発生を促す押し上げシリンダ、
   を更に備えた請求項１又は２に記載の鉄道車両用空力ブレーキ装置。
4. 基底板と、
   格納姿勢の前記空力ブレーキ板の外面と連なる位置に支持された外装板と、
   を更に備え、前記揺動軸と、前記ロック機構と、前記複動型両ロッドシリンダとが、格納姿勢における前記空力ブレーキ板および前記外装板と、前記基底板との間の隙間空間に内蔵された請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道車両用空力ブレーキ装置。

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