WO2012056940A1 - ブレーキシリンダ装置及びディスクブレーキ装置 - Google Patents

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WO2012056940A1
WO2012056940A1 PCT/JP2011/073916 JP2011073916W WO2012056940A1 WO 2012056940 A1 WO2012056940 A1 WO 2012056940A1 JP 2011073916 W JP2011073916 W JP 2011073916W WO 2012056940 A1 WO2012056940 A1 WO 2012056940A1
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WO
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brake
rod
cam
actuator
cylinder device
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PCT/JP2011/073916
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Inventor
大野智也
中村丈一
Original Assignee
ナブテスコ株式会社
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    • B61RAILWAYS
    • B61HBRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H5/00Applications or arrangements of brakes with substantially radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
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    • F16D55/2245Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members in which the common actuating member acts on two levers carrying the braking members, e.g. tong-type brakes
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    • F16D65/14Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/28Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged apart from the brake
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    • F16D2125/36Helical cams, Ball-rotating ramps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2127/02Release mechanisms
    • F16D2127/04Release mechanisms for manual operation

Definitions

  • the present invention relates to a brake cylinder device that outputs a braking force by advancing a rod from a cylinder body, and a disc brake device including the brake cylinder device.
  • the disc brake device disclosed in Patent Document 1 is configured to output a braking force by advancing a rod from a cylinder body in a brake cylinder device by air pressure.
  • a pair of brake levers in the caliper body mounted so as to be relatively displaceable in the axle direction with respect to the vehicle are arranged on the cylindrical member side constituting the rod side and the cylinder body in the brake cylinder device.
  • a pair of brake levers are driven because a brake cylinder device operates as mentioned above.
  • the disc brake device is configured to generate a braking force by sandwiching the disc on the axle side by a pair of brakes driven as described above and a brake provided on the other end side.
  • a brake cylinder device disclosed in Patent Document 2 is known.
  • a piston is fixed to a rod provided as a push rod.
  • the piston is urged by supplying compressed air to the pressure chamber in the cylinder body, and the piston and the rod are advanced.
  • a braking force is output from a brake output portion that is provided so as to be movable together with the rod.
  • the length of the brake is set so that a necessary braking force is generated.
  • a large braking force is required, there is a problem that the length of the brake lever becomes long and the caliper body becomes large, and the entire disc brake device becomes large.
  • the diameter of the cylinder body is determined so that a desired output brake force can be obtained.
  • the setting of the diameter of the cylinder main body is adjusted so that a necessary braking force is generated.
  • the diameter of the cylinder body is increased and the entire brake cylinder device is enlarged.
  • the brake cylinder device is enlarged, there is a problem that the disc brake device is also enlarged.
  • the present invention provides a small brake cylinder device capable of increasing a braking force output from a brake output unit that moves together with a rod while suppressing an increase in size of the device.
  • Another object of the present invention is to provide a disc brake device including the brake cylinder device.
  • a brake cylinder device includes a cylinder body having a hollow interior, a cylinder body disposed inside the cylinder body, and a linear direction along a cylinder axial direction.
  • a rod provided movably in an advancing direction that advances from the main body and a retracting direction that retracts in the opposite direction, a rod biasing spring that can bias the rod in the retracting direction, and the rod Rotating type actuators that are arranged in overlapping positions in the cylinder axis direction and that perform rotational operations or oscillating types that perform oscillating operations, and rotations that are generated by the actuators when the actuators perform rotational or oscillating operations
  • the driving force in the direction or swinging direction is converted into a driving force in a linear direction parallel to the moving direction of the rod, and the rod biasing spring
  • the rod is moved in the advancing direction against an urging force, and a force-increasing mechanism for increasing the driving force from the actuator to act on the rod is provided mov
  • the rod is configured to advance and retract in a linear direction along the cylinder axis direction
  • the rotary or swing type actuator is disposed so as to overlap the rod in the cylinder axis direction. ing.
  • the arrangement space of the actuator and the rod can be made efficient and small in the radial direction and the axial direction of the cylinder body.
  • a force-increasing mechanism for converting the driving force in the rotational direction or swinging direction from the actuator into a linear direction to increase the force and act on the rod is disposed in an area secured by increasing the space for arranging the actuator and rod. Can do.
  • the braking force is output from the brake output unit that moves together with the rod on which the increased driving force acts.
  • it is possible to reduce the size of the brake cylinder device by increasing the efficiency of the arrangement space of the actuator and the rod and it is possible to reduce the size of the brake cylinder device, and it is possible to increase the braking force by the force increasing mechanism.
  • the linear driving force from the direct acting actuator instead of the rotary or swinging actuator and the linear driving force from the direct acting actuator was once converted into the rotational direction and increased.
  • a brake cylinder device provided with a force-increasing mechanism for applying a linear driving force to the rod later can be configured.
  • the force-increasing mechanism is complicated and the number of parts is increased. Therefore, according to the present invention, there is provided a linear motion type actuator and a force-increasing mechanism for converting the linear driving force of the actuator into a rotational direction once to increase the force and then applying the linear driving force to the rod. Compared with the brake cylinder device, the weight and size can be reduced by reducing the number of parts.
  • the brake cylinder device is the brake cylinder device according to the first aspect, wherein the force-increasing mechanism is connected to an output shaft that outputs a driving force in a rotational direction or a swinging direction of the actuator as a rotational force, A first cam surface disposed so as to extend along a circumferential direction centered on an axial center of the rod, and a rotating cam that rotates together with the output shaft; A second cam surface disposed so as to extend along a circumferential direction centered on the center, and the rod is moved in a linear direction toward the advance direction against a biasing force of the rod biasing spring; A linear cam, and a rolling cam disposed between the first cam surface and the second cam surface and capable of rolling with respect to the first cam surface and the second cam surface, The first Plane and at least one of said second cam surface, and being provided so as to be inclined with respect to the axial direction of the rod.
  • the rolling cam is disposed between the first cam surface and the second cam surface facing each other, and at least one of the first cam surface and the second cam surface is in the axial direction of the rod.
  • the structure which moves a rod to an advancing direction via rolling of a rolling cam with rotation of the output shaft in an actuator is realizable with a simple structure.
  • the driving force of the actuator can be efficiently converted from the rotational direction to the advancing direction between the rotary cam and the linear motion cam.
  • the ratio of increasing force can be easily adjusted by setting the arrangement of the actuator, the first cam surface, the second cam surface, and the rolling cam in the radial direction of the cylinder body (or the radial direction of the rod).
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device of the second aspect, wherein both the first cam surface and the second cam surface are provided so as to be inclined with respect to the axial direction of the rod,
  • the rolling cam is provided as a plurality of roller cams rotatably supported, and the side surfaces of the roller cams extend in the circumferential direction so as to form a part of a conical curved surface, and the first cam surface and the second cam surface It is provided as a rolling surface which rolls with respect to.
  • both the first cam surface and the second cam surface are provided to be inclined in the axial direction of the rod, and the rolling cam as a roller cam having a rolling surface that forms a part of a conical curved surface therebetween. Is placed. For this reason, the contact surface pressure which acts on one rolling cam can be reduced compared with the case where a rolling cam is provided as a spherical ball cam.
  • advance stroke advance distance
  • the advance stroke advance distance
  • a ball cam is used as the moving cam, a large-diameter roller is required.
  • the roller cam the gradient of the inclination of the first cam surface and the second cam surface inclined in the axial direction of the rod is increased without increasing the size. A steep slope can be set. Therefore, the advance stroke can be ensured arbitrarily and easily while efficiently suppressing an increase in size of the brake cylinder device.
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device according to the third aspect, wherein a guide wall for guiding the rolling direction of the roller cam is provided on an outer peripheral portion of at least one of the rotary cam and the linear motion cam. It is characterized by.
  • the rolling direction of the roller cam can be guided with a simple configuration in which a guide wall is provided on the outer peripheral portion of at least one of the rotary cam and the linear cam. Since the rolling of the roller cam is guided by the guide wall, the structure of the structure that rotatably supports the roller cam can be simplified. As a result, the device can be further reduced in size and weight.
  • the brake cylinder device is the brake cylinder device according to the third or fourth aspect of the present invention, further comprising a parking brake mechanism used during parking of a vehicle equipped with the brake cylinder device, A parking brake spring disposed along the inner periphery of the cylinder body inside the cylinder body, a brake release pressure chamber for parking brake release disposed inside the cylinder body, and the rod and It is disposed so as to surround the axis of the linear cam in the circumferential direction, and is provided so as to be movable along a direction parallel to the moving direction of the rod, and the parking is performed by discharging the pressure fluid from the brake releasing pressure chamber.
  • a parking brake piston that biases only the linear cam, and the force-increasing mechanism includes a retainer that rotatably supports the roller cam, and a retainer biasing spring that biases the retainer toward the rotating cam. And further comprising.
  • the parking brake spring that generates the braking force of the parking brake, the parking brake piston that biases the rod via the linear cam by being biased by the parking brake spring, and the parking brake release And a brake release pressure chamber can be incorporated in the brake cylinder device.
  • the parking brake piston that moves parallel to the moving direction of the rod is arranged so as to surround the shaft of the rod and the linear motion cam, the parking brake piston can be arranged more efficiently, especially in the cylinder axial direction.
  • the arrangement space of the parking brake mechanism can be made efficient, and the brake cylinder device can be made compact.
  • the retainer biasing spring that biases the retainer toward the rotating cam is provided in the force-increasing mechanism.
  • the roller cam is urged to the rotating cam side via the retainer by the retainer urging spring, and is brought into a predetermined position. Will be retained. Thereby, the position of the roller cam can be maintained even when the parking brake mechanism is operated, by a simple configuration in which the retainer urging spring is provided.
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device according to any one of the second to fourth inventions, wherein the actuator configured as a rotary type is fixed to the cylinder body and supplies and discharges pressure fluid.
  • the output shaft arranged rotatably in the case, and two vanes extending radially outward from the output shaft and defining a plurality of actuator pressure chambers in the case It is characterized by having.
  • the actuator includes a case fixed to the cylinder body, an output shaft that rotates within the case, and two vanes that extend from the output shaft and define the actuator pressure chamber.
  • a rotary actuator that is arranged to overlap the rod in the direction can be configured compactly.
  • the brake cylinder device is the brake cylinder device according to the sixth aspect of the present invention, further comprising a parking brake mechanism that is used when a vehicle equipped with the brake cylinder device is parked.
  • a parking brake spring disposed along the inner periphery of the cylinder body on the inside, a brake release pressure chamber for releasing the parking brake disposed on the inside of the cylinder body, and the rod and the linear cam
  • the parking brake spring is disposed so as to surround the periphery of the shaft in a circumferential direction and is movable along a direction parallel to the movement direction of the rod, and the pressure fluid is discharged from the brake release pressure chamber.
  • the linear cam in the force-increasing mechanism moves in the advance direction with respect to the cylinder body by an urging force.
  • a parking brake piston for biasing the parking brake wherein the parking brake spring, the parking brake piston, and the vane are arranged to overlap in a direction parallel to the axial direction of the rod.
  • the parking brake mechanism can be incorporated into the brake cylinder device, and the arrangement space of the parking brake mechanism can be made efficient and the brake cylinder device can be made compact. it can.
  • the spring and piston for parking brakes, and the vane of an actuator overlap and are arrange
  • This also makes it possible to more effectively utilize the radial space of the cylinder body in relation to the arrangement space of the parking brake mechanism that is efficiently arranged, so that the diameter of the rotating cam, the number of rolling cams, the actuator
  • the rotation angle can be set efficiently, and the configuration of the boosting mechanism can be optimized.
  • the cam surface inclination is set so as to ensure a sufficient stroke in the advancing direction while optimizing the diameter of the rotating cam and the number of rolling cams to sufficiently reduce the load acting on each rolling cam.
  • the rotation angle of the actuator can be optimized.
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device according to the third or fourth aspect, wherein the actuator configured as a rotary type is fixed to the cylinder body and is supplied and discharged with pressure fluid.
  • the actuator configured as a rotary type is fixed to the cylinder body and is supplied and discharged with pressure fluid.
  • a case the output shaft rotatably disposed in the case, and two vanes extending radially outward from the output shaft and defining a plurality of actuator pressure chambers in the case.
  • One of the output shaft and the rotating cam is provided with a protrusion, and the other of the output shaft and the rotating cam is provided with a recess into which the protrusion is fitted.
  • the rod is urged in the retracting direction by urging the rotating cam toward the output shaft via the moving cam and the rolling cam.
  • the rotary actuator arranged so as to overlap the rod in the cylinder axial direction can be configured compactly.
  • the rotating cam and the output shaft provided with the vane can be easily assembled by fitting the protrusion into the recess, and the rotating cam is further utilized by using the biasing force of the rod biasing spring.
  • the rotating cam and the output shaft can be fastened by biasing the output shaft to the output shaft. For this reason, the rotating cam of the force-increasing mechanism and the output shaft of the actuator can be fastened with a simple structure and can be easily assembled.
  • the brake cylinder device is the brake cylinder device according to the eighth aspect of the present invention, further comprising a parking brake mechanism that is used when a vehicle equipped with the brake cylinder device is parked.
  • a parking brake spring disposed along the inner periphery of the cylinder body on the inside, a brake release pressure chamber for releasing the parking brake disposed on the inside of the cylinder body, and the rod and the linear cam
  • the parking brake spring is disposed so as to surround the periphery of the shaft in a circumferential direction and is movable along a direction parallel to the movement direction of the rod, and the pressure fluid is discharged from the brake release pressure chamber.
  • a parking brake piston that biases the retainer, and the force-increasing mechanism further includes a retainer that rotatably supports the roller cam, and a retainer biasing spring that biases the retainer toward the rotating cam. It is characterized by having.
  • the parking brake mechanism can be incorporated into the brake cylinder device, and the arrangement space of the parking brake mechanism can be made efficient and the brake cylinder device can be made compact. it can.
  • the rotating cam and the output shaft can be fastened by urging the rotating cam to the output shaft by using the urging force of the rod urging spring, and the retainer is urged to the rotating cam by the retainer urging spring. Can be energized. For this reason, even when the parking brake mechanism is activated and only the linear cam is urged in the advance direction, the roller cam position is maintained by a simple configuration in which a retainer urging spring is provided in addition to the rod urging spring. can do.
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the output shaft and the two vanes have a high-pressure side defined by one of the vanes.
  • a communication hole is provided for communicating the actuator pressure chamber with the actuator pressure chamber on the high pressure side defined by the other vane.
  • the high pressure side actuator pressure chamber and the high pressure side actuator pressure chamber communicate with each other via the communication hole provided in the output shaft and the vane.
  • both the high pressure side actuator pressure chambers can be operated at the same timing by simply supplying pressure fluid to one of the high pressure side actuator pressure chambers.
  • the thickness of the case can be reduced as compared with the case where the communication hole that communicates the actuator pressure chamber on the one and the other high pressure side is provided in the case. For this reason, it is possible to reduce the size of the actuator, thereby further reducing the size of the device.
  • the brake cylinder device is the brake cylinder device according to any one of the second to tenth aspects of the invention, wherein the force-increasing mechanism is fixed to the cylinder body and surrounds the axis of the rod in the circumferential direction.
  • a cylindrical guide member provided with a guide portion formed as a groove or hole extending in a direction parallel to the axial direction of the rod, and a cylindrical guide member disposed on the inner side of the cylindrical guide member
  • a roller body rotatably supported with respect to the arranged linear cam, and arranged to roll along the guide portion; It is characterized by further having.
  • the cylindrical guide member fixed to the cylinder body and surrounding the axis of the rod is provided with a guide portion as a groove or a hole, and a simple structure in which a roller body is rotatably provided on a linear motion cam. It is possible to easily construct a rotation preventing structure for the linear cam.
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device according to any of the sixth to tenth aspects of the invention, wherein the force-increasing mechanism is fixed to the cylinder body and surrounds the axis of the rod in the circumferential direction.
  • a cylindrical guide member provided with a guide portion formed as a groove or hole extending in a direction parallel to the axial direction of the rod, and a cylindrical guide member disposed on the inner side of the cylindrical guide member
  • a roller body rotatably supported with respect to the arranged linear cam, and arranged to roll along the guide portion, and the actuator is fixed inside the case.
  • both ends of the two partition block bodies respectively disposed between the two vanes in the circumferential direction of the case, and the case and the cylindrical guide member are respectively provided.
  • the actuator pressure chamber is partitioned, and the high pressure side actuator pressure chamber and the low pressure side actuator pressure chamber are separated by the other vane between the other partition block body and the one partition block body.
  • the case and the cylindrical guide member are partitioned, and an elastic body with which the vane abuts is fitted into the partition block body, and the partition block body and the elastic body are penetrated by the pin member. It is characterized by being fixed to.
  • the rotation stop structure of the linear motion cam can be easily constructed with a simple structure.
  • the partition block body that partitions the high-pressure side and the low-pressure side actuator pressure chamber between the vane and the partition block body by the pin members that are fitted into both ends of the cylindrical guide member and the case.
  • the elastic body with which the vane comes into contact is fixed in a penetrating state. Therefore, the partition block body and the elastic body can be fixed between the cylindrical guide member and the case without using a fastening mechanism that is fastened by a plurality of members such as bolts and nuts. Therefore, the number of parts can be reduced, and the weight of the apparatus can be further reduced.
  • a brake cylinder device is the brake cylinder device according to the seventh invention, wherein the actuator is fixed inside the case and disposed between the two vanes in the circumferential direction of the case.
  • Two partition block bodies are further provided, and between the one partition block body and the other partition block body, the high pressure side actuator pressure chamber and the low pressure side actuator pressure chamber are provided by one vane.
  • the high pressure side actuator pressure chamber and the low pressure side actuator pressure chamber are partitioned by the other vane between the other partition block body and the one partition block body, and each low pressure An air supply / exhaust port capable of supplying and discharging external air to the actuator pressure chamber on the side Wherein the parking spring brake in cylinder body is communicated with the spring chamber being arranged.
  • the high pressure side and low pressure side actuator pressure chambers are partitioned from the vanes by the partition block body, and the air supply / exhaust ports that can supply and discharge external air to the low pressure side actuator pressure chambers,
  • a parking brake spring is provided so as to communicate with a spring chamber.
  • an invention of a disc brake device including any one of the above-described brake cylinder devices can be configured. That is, the disc brake device according to the fourteenth invention is equipped with the brake cylinder device according to any one of the first to thirteenth inventions and the brake cylinder device so as to be capable of relative displacement in the axle direction with respect to the vehicle. And a caliper body attached thereto, and when the brake cylinder device is operated, a disc on the axle side is sandwiched between a pair of brake pads attached to the caliper body to generate a braking force.
  • a small brake cylinder device capable of increasing the braking force output from the brake output unit that moves together with the rod while suppressing an increase in the size of the device.
  • a disc brake device provided with the brake cylinder device can be provided.
  • FIG. 1 is a side view of a disc brake device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the disc brake device shown in FIG. 1. It is a perspective view of a brake cylinder device concerning one embodiment of the present invention, and is a figure showing an internal structure in a notch section. It is sectional drawing of the brake cylinder apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the brake cylinder device shown in FIG. 4 taken along the line AA.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the brake cylinder device shown in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing an actuator and a force increasing mechanism in the brake cylinder device shown in FIG. 3. It is a perspective view which shows a part of actuator shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of a rotating cam in the force-increasing mechanism shown in FIG. 7 and a perspective view showing a rotating cam in the opposite direction.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a linear cam in the force-increasing mechanism shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a roller cam and a retainer in the force increasing mechanism shown in FIG. 7.
  • It is a perspective view which shows the cylindrical guide member in the force increase mechanism shown in FIG.
  • FIG. 3 Comprising: It is a figure which shows an internal structure in a notch cross section.
  • FIG. 3 It is a perspective view for demonstrating the action
  • FIG. 1 is a side view of a disc brake device 1 according to an embodiment of the present invention as viewed from the axle direction.
  • FIG. 2 is a plan view of the disc brake device 1 shown in FIG. 1 as viewed from above.
  • a disc brake device 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a brake cylinder device 2, a caliper body 11 equipped with the brake cylinder device 2 and attached to the vehicle body 100 so as to be relatively displaceable in the axle direction.
  • a pair of back plates (12, 12), which are control members holding parts that respectively hold a pair of brake pads (13, 13), which are control wheels, are provided.
  • the pair of brake pads (13, 13) are attached to the caliper body 11 via the back plate 12.
  • the disc brake device 1 is a disc on the axle side that rotates in conjunction with the rotation of the wheels (not shown) of the railway vehicle by the pair of brake pads (13, 13) when the brake cylinder device 2 is operated.
  • the disc-shaped brake disc 101 is sandwiched to generate a braking force.
  • the brake disc 101 is formed in a disc shape having front and back braking surfaces (101a, 101a) formed so as to be orthogonal to the rotation axis.
  • the brake pads (13, 13) move the brake discs 101 on both sides from a direction substantially parallel to the rotation axis direction of the brake disc 101 with respect to the braking surfaces (101a, 101a). It is pressed so that it may be pinched.
  • the caliper body 11 includes a coupling member 14 and a pair of brake levers (15, 15).
  • the coupling member 14 is attached to a bracket 100a fixed to the bottom surface of the vehicle main body 100 via a swing pin 14a so as to be swingable about an axis parallel to the traveling direction of the vehicle.
  • a pair of brake levers (15, 15) are installed so as to be swingable via the pair of fulcrum pins 15a in a substantially symmetrical manner with respect to the coupling member 14.
  • the fulcrum pin 15 a is installed so as to extend in a direction perpendicular to the axial direction of the swing pin 14 a when viewed from the rotational axis direction of the disc brake 101.
  • the pair of brake levers (15, 15) is configured such that a brake cylinder device 2 is attached to one end side thereof via a cylinder support pin 15b, and one end side is driven by the brake cylinder device 2.
  • a pair of brake levers (15, 15) are a pair of back plates (12, 12) which hold
  • the back plate 12 is swingably attached to the brake lever 15 via a support pin 12a extending in parallel with the fulcrum pin 15a.
  • a case 32 of an actuator 24 in a brake cylinder device 2 to be described later is attached to one brake lever 15, and a brake output portion 21 is attached to the other brake lever 15.
  • an operation in which the brake output unit 21 advances relative to the cylinder body 20 an operation to move away from the cylinder body 20
  • an operation to retreat an operation to approach the cylinder body 20
  • the vicinity of the cylinder support pin 15b of the pair of brake levers (15, 15) is driven so as to be separated from each other or close to each other.
  • the disc brake device 1 operates such that the pair of brake levers (15, 15) operate with the fulcrum pin 15a as a support shaft and the brake pad 13 is sandwiched between the brake pads 13. become.
  • the pair of brake levers (15, 15) one brake pad 13 provided on one brake lever 15 comes into contact with the braking surface 101a of the brake disc 101 first.
  • the other brake lever 15 presses the other brake pad 13 against the braking surface 101 a of the brake disc 101 by using a reaction force received from the one brake pad 13 in contact with the braking surface 101 a.
  • the brake disc 101 is sandwiched between the pair of brake pads (13, 13), and the rotation of the brake disc 101 is caused by the frictional force generated between the brake pads (13, 13) and the braking surfaces (101a, 101a).
  • the wheel is braked and the rotation of the wheels of the railway vehicle provided coaxially with the brake disk 101 is braked.
  • FIG. 3 is a perspective view of the brake cylinder device 2 and shows the internal structure in a cut-away cross section.
  • 4 and 5 are cross-sectional views of the brake cylinder device 2.
  • FIG. 4 and 5 cross sections including the central axis P (the central axis indicated by the alternate long and short dash line P in FIGS. 4 and 5) in the brake cylinder device 2 are illustrated at different positions.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4, but the actuator 24 described later has a different angle in the circumferential direction around the central axis P with respect to other parts.
  • a cross section is shown.
  • the brake cylinder apparatus 2 shown in FIG.3, FIG4 and FIG.5 is comprised similarly to the brake cylinder apparatus 2 shown in FIG.1 and FIG.2, it has changed and illustrated some external shapes.
  • the brake cylinder device 2 includes a cylinder body 20, a brake output unit 21, a rod 22, a rod urging spring 23, an actuator 24, a force increasing mechanism 25, a parking brake mechanism 26, and the like. It is prepared for.
  • members provided as structural members are formed of a metal material such as an iron-based material, for example. 4 and 5, the rod 22 has an outer shape, not a cross section.
  • 3 to 5 is composed of a first cylindrical portion 20a and a second cylindrical portion 20b, and the inside is formed to be hollow.
  • a rod 22 Inside the cylinder body 20, a rod 22, a rod biasing spring 23, a main part of the force increasing mechanism 25, a parking brake mechanism 26, and the like are arranged.
  • Both the first cylindrical portion 20a and the second cylindrical portion 20b are provided as cylindrical members, and are coupled in series in the axial direction (direction parallel to the central axis P).
  • the first cylindrical portion 20a protrudes inward and protrudes in the circumferential direction at one end in the axial direction (direction parallel to the central axis P) of the cylindrical portion 27a and the cylindrical portion 27a.
  • a flange-like portion 27b formed in a flange shape extending along the flange is provided.
  • a through hole in which a rod 22, a screw shaft 28 connected to the rod 22, a parking brake piston 58 in a parking brake mechanism 26, which will be described later, and the like are disposed in a central portion in the radial direction of the flange-shaped portion 27 b. Is formed.
  • the second cylindrical portion 20b is integrally coupled to the first cylindrical portion 20a by a bolt 29 at one end in the axial direction (a direction parallel to the central axis P). And the 2nd cylindrical part 20b is couple
  • the rod 22 shown in FIGS. 3 to 5 is provided as a cylindrical member disposed inside the cylinder body 20.
  • the rod 22 is movable in a linear direction along the cylinder axis direction (a direction parallel to the central axis P) and in an advancing direction that advances from the cylinder body 20 and a retreating direction that retreats in the opposite direction. Is provided.
  • the advance direction is referred to as “advance direction X1” (the direction indicated by arrow X1 in the figure), and the above retract direction is referred to as “retreat direction X2” (in the figure). The direction will be described below.
  • the rod 22 is provided with a step portion 22a formed so as to partially expand in a flange shape on the advancing direction X1 side.
  • a clutch unit 31 is disposed around an axis around the step portion 22a of the rod 22 so as to be able to contact the step portion 22a from both sides in a direction parallel to the axial direction of the rod 22. Yes.
  • the clutch unit 31 is fixed to a linear motion cam 46 of the force-increasing mechanism 25 described later. When the linear cam 46 moves in the advancing direction toward X1, the clutch unit 31 abuts the step 22a of the rod 22 from the cylinder body 20 side to urge the rod 22 in the advancing direction X1. To do.
  • the rod urging spring 23 shown in FIGS. 3 to 5 is provided as a coiled spring disposed around a linear motion cam 46 inside a cylindrical guide member 50 to be described later.
  • the linear cam 46 is urged toward the retracting direction X ⁇ b> 2 with respect to 50.
  • the rod biasing spring 23 is configured to be able to bias the rod 22 in the retracting direction X1 via the linear cam 46 and the clutch unit 31.
  • the rod urging spring 23 is provided as two coil springs (23, 23). However, this need not be the case, and one coil spring or three or more coil springs may be used. Etc. may be provided.
  • the brake output unit 21 shown in FIGS. 3 to 5 is connected to the rod 22 via a screw shaft 28 and is provided so as to be movable together with the rod 22.
  • the brake output unit 21 is movably provided in the advance direction X1 that advances from the cylinder body 20 and the retreat direction X2 that retracts so as to approach the cylinder body 20, and the rod 22 moves in the advance direction X1.
  • the brake force can be output.
  • the brake output part 21 is connected with the other brake lever 15 by the cylinder support pin 15b.
  • a clearance adjustment mechanism including a screw shaft 28, a clutch unit 31, a spring member (not shown) built in the rod 22, and the like is provided on the inner side and outer periphery of the rod 22.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the brake cylinder device 2 shown in FIG.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the actuator 24 and the force-increasing mechanism 25.
  • the actuator 24 is arranged at a position overlapping the rod 22 in the cylinder axis direction, and is configured as a rotary actuator that performs a rotating operation by supplying and discharging compressed air as a pressure fluid.
  • the actuator 24 includes a case 32, an output shaft 33, two vanes (34, 35), two partition block bodies (36, 37), a plurality of elastic bodies 38, a plurality of pin members 39, and the like. It is configured.
  • FIG. 6 illustrates the outer shape, not the cross section, of the output shaft 33, the two vanes (34, 35), the two partition block bodies (36, 37), and the plurality of pin members 39.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a part of the actuator 24.
  • the case 32 shown in FIGS. 3 to 8 is formed as a substantially cylindrical casing having a bottom portion and opening on the opposite side to the bottom portion, and a cylindrical guide member 50 of a later-described boosting mechanism 25 with respect to the cylinder body 20. It is fixed through. And this case 32 is comprised so that supply to the inside of the compressed air as a pressure fluid and discharge
  • the supply / exhaust port 32a is connected to a compressed air supply / exhaust pipe (not shown), and is further connected to a compressed air supply source (not shown) and a compressed air exhaust port (not shown) by a switching valve (not shown). Is switched and connected.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the output shaft 33 and the vanes (34, 35).
  • the output shaft 33 shown in FIG. 3 to FIG. 7 and FIG. 9 is provided as a cylindrical member, and is disposed so as to be rotatable within the case 32.
  • the output shaft 33 is provided as a member that outputs a driving force in the rotational direction of the actuator 24 as a rotational force.
  • a sleeve 40 provided as a cylindrical member is fixed to a central portion of the bottom inside the case 32.
  • the output shaft 33 is arranged concentrically with respect to the sleeve 40 and is arranged so as to be rotatable about a central axis P that coincides with the axial center of the rod 22.
  • the output shaft 33 is arranged so that the inner periphery of the output shaft 32 is slidable with respect to the outer periphery of the sleeve 40 in a state where the sleeve 40 is fitted into the output shaft 32.
  • a bearing 41 that rotatably supports the output shaft 33 with respect to the case 32 is installed between the end of the output shaft 33 and the bottom of the case 32 (see FIGS. 4 and 5).
  • Each of the vanes (34, 35) is formed in a flat plate shape, extends from the output shaft 33 toward the outer side in the radial direction, and is later described in the case 32.
  • the two vanes (34, 35) are arranged at positions shifted by 180 degrees in the circumferential direction of the output shaft 33 and are fixed to the output shaft 33, respectively.
  • the vane 34 is sandwiched between two metal plate-like bodies (34a, 34b) and the plate-like bodies (34a, 34b) and coupled to the plate-like bodies (34a, 34b). And a rectangular sealing member 34c made of resin.
  • the seal member 34c is slidably disposed with respect to the inner wall of the case 32, and is configured to partition an actuator pressure chamber (42a, 42b) described later in an airtight state.
  • the vane 35 is sandwiched between two metal plate-like bodies (35a, 35b) and the plate-like bodies (35a, 35b) and coupled to the plate-like bodies (35a, 35b). And a resin-made rectangular sealing member 35c.
  • the seal member 35c is slidably disposed with respect to the inner wall of the case 32, and is configured to partition an actuator pressure chamber (43a, 43b) described later in an airtight state.
  • Each partition block body (36, 37) shown in FIGS. 3 to 8 is provided and fixed inside the case 32, and between the two vanes (34, 35) in the circumferential direction of the case 32, respectively. Has been placed.
  • Each partition block body (36, 37) is disposed in close contact with the inner wall of the case 32 and the outer periphery of the output shaft 33.
  • partition block body 36 is sandwiched between a first block 36a and a second block 36b made of metal and formed in a substantially triangular prism shape, and the first block 36a and the second block 36b.
  • a resin-made rectangular seal member 36c coupled to the two blocks 36b.
  • the seal member 36c is disposed in close contact with the inner and bottom surfaces of the case 32, the outer periphery of the output shaft 33, and the end surface of the cylindrical guide member 50 of the force-increasing mechanism 25 so as to partition the case 32 in an airtight state. It is configured.
  • the partition block body 37 is sandwiched between a first block 37a and a second block 37b made of metal and formed in a substantially triangular prism shape, and the first block 37a and the second block 37b. And a resin-made rectangular seal member 37c coupled to the second block 37b.
  • the seal member 37c is disposed in close contact with the inner and bottom surfaces of the case 32, the outer periphery of the output shaft 33, and the end surface of the cylindrical guide member 50 of the force-increasing mechanism 25, and partitions the case 32 in an airtight state. It is configured.
  • the high pressure side actuator pressure chamber 42 a and the low pressure side actuator pressure are caused by one vane 34.
  • the chamber 42b is partitioned. Therefore, the actuator pressure chamber 42a on the high pressure side is partitioned by the first block 36a, the vane 34, the inner and bottom surfaces of the case 32, the outer periphery of the output shaft 33, and the end surface of the cylindrical guide member 50.
  • the low pressure side actuator pressure chamber 42 b is defined by the second block 37 b, the vane 34, the inner and bottom surfaces of the case 32, the outer periphery of the output shaft 33, and the end surface of the cylindrical guide member 50.
  • the supply / exhaust port 32a for supplying / exhausting compressed air is provided so as to communicate with the actuator pressure chamber 42a on the high pressure side.
  • the high pressure side actuator pressure chamber 43a and the low pressure side actuator pressure chamber 43b are partitioned by the other vane 35 between the other partition block body 37 and the one partition block body 36. Therefore, the actuator pressure chamber 43a on the high pressure side is defined by the first block 37a, the vane 35, the inner and bottom surfaces of the case 32, the outer periphery of the output shaft 33, and the end surface of the cylindrical guide member 50.
  • the actuator pressure chamber 43b on the low pressure side is partitioned by the second block 36b, the vane 35, the inner periphery and the bottom surface of the case 32, the outer periphery of the output shaft 33, and the end surface of the cylindrical guide member 50.
  • the vanes (34, 35) in a state before the compressed air is supplied into the case 32 are indicated by solid lines, and the vane () in the middle of rotation when the compressed air is supplied into the case 32. 34 and 35) are indicated by a two-dot chain line.
  • each communication hole 44 is provided as a hole that communicates the high-pressure side actuator pressure chamber 42 a defined by one vane 34 and the high-pressure side actuator pressure chamber 43 a defined by the other vane 35.
  • two communication holes 44 are provided, and are formed to bend and extend once in the output shaft 33 and the two vanes (34, 35), respectively.
  • the two communication holes 44 are provided side by side in the cylinder axis direction and are formed to extend in parallel along a plane perpendicular to the central axis P. 4 and 5, the positions of the two communication holes 44 in the cylinder axis direction are indicated by two-dot chain lines.
  • Each communication hole 44 is formed so as to communicate with the actuator pressure chamber 42a at the opening 44a opened at the vane 34, and to communicate with the actuator pressure chamber 43a at the opening 44b opened at the vane 35.
  • the compressed air supplied from the air supply / exhaust port 32 a into the case 32 is supplied to the actuator pressure chamber 42 a and also to the actuator pressure chamber 43 a through the communication hole 44.
  • a plurality of elastic bodies 38 shown in FIGS. 6 to 8 are provided, each being provided as a block-like rubber member. And each elastic body 38 is inserted in the rectangular hole formed in the division block body (36, 37), and is arrange
  • the elastic body 38 fitted in the first block 36a contacts the plate-like body 34a of the vane 34
  • the elastic body 38 fitted in the second block 36b contacts the plate-like body 35b of the vane 35.
  • the elastic body 38 fitted in the first block 37a contacts the plate-like body 35a of the vane 34
  • the elastic body 38 fitted in the second block 37b contacts the plate-like body 34b of the vane 35.
  • a plurality of pin members 39 shown in FIGS. 4 and 6 to 8 are provided as metal members extending in a columnar shape.
  • Each pin member 39 is fixed by being fitted into both ends of the bottom portion of the case 32 and the end portion of the cylindrical guide member 50.
  • the partition block bodies (36, 37) and the elastic body 38 are fixed to the case 32 and the cylindrical guide member 50 in a state of being penetrated by the pin member 39. That is, the first block 36a and the elastic body 38 fitted thereto, the second block 36b and the elastic body 38 fitted thereto, the first block 37a and the elastic body 38 fitted thereto, the second block 37b and the second block 37b.
  • the inserted elastic body 38 is penetrated by one pin member 39.
  • the position of the pin member 39 in the cylinder axis direction is indicated by a two-dot chain line.
  • the force-increasing mechanism 25 includes a rotation cam 45, a linear motion cam 46, a rolling cam 47, a retainer 48, a retainer biasing spring 49, a cylindrical guide member 50, a roller body 51, and the like.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the rotating cam 45, a perspective view (FIG. 10A) in which the end on the actuator 24 side is directed downward, and a state in which the end on the actuator 24 side is directed upward.
  • the perspective view (FIG.10 (b)) is shown.
  • the rotating cam 45 shown in FIGS. 3 to 5, 7, and 10 is provided as an annular member, and is provided as a member that is connected to the output shaft 33 of the actuator 24 and rotates together with the output shaft 33.
  • the rotary cam 45 is provided with a plurality of (six in the present embodiment) first cam surfaces 45a at the end opposite to the actuator 24 side (that is, the advance direction X1 side).
  • the plurality of first cam surfaces 45a are arranged in order along the circumferential direction centered on the axial center of the rod 22 (that is, the central axis P), and each first cam surface 45a is also connected to the rod. It arrange
  • Each first cam surface 45 a is provided so as to be inclined with respect to the axial direction of the rod 22.
  • a plurality (four in this embodiment) of recesses 45b are provided at the end of the rotating cam 45 on the actuator 24 side (that is, in the retracting direction X2 side) (see FIG. 10).
  • the plurality of recesses 45b are arranged side by side along the circumferential direction.
  • a plurality (four in this embodiment) of protrusions 33a are provided at the end of the output shaft 33 on the rotating cam 45 side (that is, the advance direction X1 side). These are arranged side by side along the circumferential direction (see FIG. 9).
  • each projection part 33a is provided corresponding to each recessed part 45b, and it is comprised so that each projection part 33a may be fitted by each recessed part 45b.
  • each protrusion 33a is formed as a portion projecting into a rectangular column having a low height
  • each recess 45b is formed as a recess having a rectangular cross section.
  • the rod urging spring 23 is connected to the rotary cam 45 via the linear cam 46 and the rolling cam 47 with the projection 33 a fitted in the concave portion 45 b as described above. By urging toward 33, the rod 22 is urged in the retracting direction X2.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the linear cam 46.
  • the linear cam 46 shown in FIGS. 3 to 5, 7, and 11 is formed as a small-diameter cylindrical portion 52 that is a cylindrical portion having a small diameter on the advancing direction X1 side, and an annular portion having a large diameter on the retracting direction X2 side.
  • the large-diameter annular portion 53 is formed.
  • the clutch unit 31 is fixed to the small diameter cylindrical portion 52 inside the end portion on the advancing direction X1 side (see FIGS. 4 and 5). As a result, the linear cam 46 is connected to the rod 22 via the clutch unit 31.
  • the large-diameter annular portion 53 of the linear cam 46 is disposed so as to face the rotating cam 45 in a direction parallel to the axial direction of the rod 22.
  • the large-diameter annular portion 53 is provided with a plurality (six in the present embodiment) of second cam surfaces 53a at the end on the rotating cam 45 side (that is, the retracting direction X2 side).
  • the plurality of second cam surfaces 53a are arranged in order along the circumferential direction around the axial center of the rod 22 (that is, the central axis P), and each second cam surface 53a is also arranged on the rod 22. It arrange
  • Each second cam surface 53 a is provided so as to be inclined with respect to the axial direction of the rod 22.
  • a coiled rod biasing spring 23 disposed around the small-diameter cylindrical portion 52 is disposed on the end surface of the large-diameter annular portion 53 on the advancing direction X1 side.
  • the actuator 24 operates, the large-diameter annular portion 53 moves in the advancing direction X1, so that the linear cam 46 advances the rod 22 together with the clutch unit 31 against the urging force of the rod urging spring 23. It is comprised so that it may move to a linear direction toward a direction.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the rolling cam 47 and the retainer 48.
  • the rolling cams 47 shown in FIGS. 3 to 5, 7, and 12 are provided as a plurality (six in this embodiment) of roller cams (hereinafter, also referred to as “roller cams 47”). It is supported rotatably.
  • the retainer 48 is provided as a ring-shaped member, and a plurality of (six in this embodiment) rotating shaft portions 48a extending outward in the radial direction are provided on the outer periphery thereof.
  • Each roller cam 47 is rotatably supported with respect to each rotation shaft portion 48a.
  • an inner flange portion 48 b that is formed in a flange shape that protrudes radially inward and extends along the circumferential direction is provided on the end portion facing the rotating cam 45. .
  • the plurality of roller cams 47 are disposed between the first cam surface 45a and the second cam surface 53a while being rotatably held by the retainer 48. And each roller cam 47 is arrange
  • the plurality of roller cams 47 are provided so as to be positioned along one circumference centered on the axial center of the rod 22, and are arranged at equal angular positions in the circumferential direction of the retainer 48.
  • a guide wall 45 c that guides the rolling direction of the roller cam 47 is provided on the outer peripheral portion of the rotary cam 45, and the large-diameter annular portion 53 of the linear cam 46.
  • a guide wall 53b for guiding the rolling direction of the roller cam 47 is also provided on the outer peripheral portion of the roller cam 47.
  • Each guide wall 45c is provided as a wall portion that protrudes small along the direction orthogonal to each first cam surface 45a on the radially outer side of each first cam surface 45a, and each guide wall 53b is each second wall. It is provided as a wall portion that protrudes small along the direction orthogonal to each second cam surface 53a on the radially outer side of the cam surface 53a.
  • a retainer urging spring 49 is disposed between the retainer 48 and the large-diameter annular portion 53 of the linear motion cam 46.
  • the retainer biasing spring 49 is provided as a coiled spring arranged around the rod 22.
  • the retainer biasing spring 49 is supported at one end by a ring member 54 provided as a washer for the spring with respect to the end of the large-diameter annular portion 53 on the retracting direction X2 side.
  • the end portion of the inner flange portion 48b is supported by the end surface of the inner flange portion 48b on the advancing direction X1 side. Accordingly, the retainer biasing spring 49 is configured to bias the retainer 48 toward the rotating cam 45.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the cylindrical guide member 50.
  • the cylindrical guide member 50 shown in FIGS. 3 to 5, 7, and 13 is formed as a small-diameter cylindrical portion 55 that is a cylindrical portion having a small diameter on the advancing direction X1 side, and an annular shape having a large diameter on the retracting direction X2 side. It is formed as a large-diameter annular portion 56 that is a portion.
  • the large-diameter annular portion 56 is fixed to the second cylindrical portion 20 b of the cylinder body 20 by the bolt 30 together with the case 32.
  • the small-diameter cylindrical portion 55 is provided as a cylindrical portion that is disposed so as to surround the axis of the rod 22 in the circumferential direction.
  • the small diameter cylindrical portion 55 is provided with a guide portion 55 a formed as a long hole extending in a direction parallel to the axial direction of the rod 22.
  • two guide portions 55a are provided, and are provided at positions shifted by 180 degrees in the circumferential direction of the small-diameter cylindrical portion 55.
  • the roller body 51 shown in FIGS. 3, 4, 7, and 11 is provided as a cylindrical member, and the large diameter of the linear cam 46 disposed inside the small diameter cylindrical portion 55 of the cylindrical guide member 50.
  • the ring portion 53 is supported so as to be rotatable.
  • Two roller bodies 51 are provided. And each roller body 51 is arrange
  • the width dimension of each guide part 55a rather than the dimension of the outer periphery diameter of each roller body 51 so that each roller body 51 contacts the wall surface of each guide part 55a at one place and rolls smoothly. Is set to be slightly larger.
  • each roller body 51 is disposed from the outside of the cylindrical guide member 50 to the inside of each guide portion 55a and is rotatably attached to the linear motion cam 46.
  • each vane (34, 35) of the actuator 24 is disposed rather than the distance from the central axis P of the position where the plurality of roller cams 47 are disposed.
  • the distance from the central axis P of the position is set larger. As a result, the driving force generated by the actuator 24 is increased so that it can be output from the rod 22.
  • the vanes (34, 35) and the output shaft 33 are rotated by the supply of compressed air to the actuator pressure chambers (42a, 43a) on the high pressure side via the air supply / exhaust port 32a. Then, the rotational driving force of the output shaft 33 is increased by the force-increasing mechanism 25 and transmitted to the rod 22, and the rod 22 advances together with the screw shaft 28 in the advance direction X ⁇ b> 1, so that the brake output is output from the brake output unit 21. .
  • a brake mechanism that generates a braking force by operating the force-increasing mechanism 25, the rod 22, etc. by the operation of the actuator 24 is used during normal operation of the railway vehicle.
  • the parking brake mechanism 26 shown in FIGS. 3 to 5 is provided as a brake mechanism used when parking a railway vehicle equipped with the brake cylinder device 2.
  • the parking brake mechanism 26 includes a plurality of parking brake springs 57, a parking brake piston 58, and the like.
  • a plurality of (two in this embodiment) parking brake springs 57 are each provided as a coil spring.
  • Each parking brake spring 57 is disposed between the cylinder body 20 and the cylindrical guide member 50. That is, each parking brake spring 57 is arranged along the inner periphery of the cylinder body 20 inside the cylinder body 20, and at the outside of the small diameter cylindrical portion 55 of the cylindrical guide member 50. It is arranged along the outer periphery. Further, each parking brake spring 57 is supported by an end portion on one end side being in contact with the parking brake piston 58, and an end portion on the other end side is advancing direction X ⁇ b> 1 of the large-diameter annular portion 56 of the cylindrical guide member 50. It is supported in contact with the end face on the side.
  • the large-diameter annular portion 56 of the cylindrical guide member 50 is provided with a plurality (two in this embodiment) of air supply / exhaust ports 59 (see FIGS. 4 and 13). 59 is formed so as to communicate with a spring chamber 60 in which a parking brake spring 57 is arranged in the cylinder body 20. Further, each air supply / exhaust port 59 is provided in the cylindrical guide member 50 as a through hole through which external air can be supplied to and discharged from each low pressure side actuator pressure chamber (42b, 43b) in the actuator 24. Further, the second block (36b, 37b) opposed to each vent 59 has a vent opposed region 61 as a region for allowing the passage of air to the vent 59 at a position opposed to each vent 59.
  • the second cylindrical portion 20b of the cylinder body 20 is provided with a vent hole that allows the spring chamber 60 and the outside to communicate with each other at a position (not shown), and this vent hole penetrates the second cylindrical portion 20b. It is provided as a formed hole.
  • the parking brake piston 58 is disposed on the inner side of the cylinder main body 20, and is in airtight sliding contact with the inner peripheral surface of the cylindrical portion 27a of the first cylindrical portion 20a of the cylinder main body 20 and on the cylindrical portion 27a. In contrast, it is slidable in the axial direction.
  • a brake release pressure chamber 62 for releasing the parking brake is formed inside the cylinder body 20 by a space defined by the parking brake piston 58 and the first cylindrical portion 20a.
  • the brake release pressure chamber 62 is configured to supply and discharge compressed air as a pressure fluid through a communication path (not shown).
  • the parking brake piston 58 is provided with a disk-shaped portion 58a, a cylindrical protruding portion 58b, and a linear motion cam connecting portion 58c.
  • the disk-shaped part 58a is provided as a disk-shaped part that is in sliding contact with the inner periphery of the cylindrical part 27a of the first cylindrical part 20a in the sealing member fitted on the outer periphery.
  • a through hole is formed in the central portion of the disc-shaped portion 58a, and a cylindrical projecting portion 58b that projects cylindrically from the edge portion of the through hole toward the advancing direction X1 side is integrated with the disc-shaped portion 58a. Is formed.
  • a seal member fitted into the inner periphery of the flange-shaped portion 27b of the first cylindrical portion 20a is in sliding contact with the outer periphery of the cylindrical protruding portion 58b.
  • the disk-shaped part 58 a and the cylindrical projecting part 58 b of the parking brake piston 58 are arranged around the small-diameter cylindrical part 55 of the cylindrical guide member 50 surrounding the linear motion cam 46. Accordingly, the parking brake piston 58 is disposed so as to surround the shafts of the rod 22 and the linear motion cam 46 in the circumferential direction, and is provided so as to be movable along a linear direction parallel to the moving direction of the rod 22. .
  • the linear cam connecting portion 58c is provided as a portion of the parking brake piston 58 opposite to the disc-like portion 58a with respect to the cylindrical protruding portion 58b, and is flanged inwardly from the end of the cylindrical protruding portion 58b. And a plurality of disk-shaped members having a large through-hole formed at the center thereof, and a cylindrical member disposed on the inside thereof. The plurality of disk-shaped members are fastened to a portion formed in a flange shape on the inner side of the cylindrical protruding portion 58b by bolts. Further, the plurality of disk-shaped members and the cylindrical member are connected via a connecting member 63 formed in a ring shape.
  • the connecting member 63 is provided so as to be able to engage with the inner peripheral side of the plurality of disc-shaped members and the outer peripheral side of the cylindrical member, and the connecting member 63 engages with these members.
  • the linear cam connecting portion 58 c is integrally connected via the connecting member 63.
  • the inner cylindrical member of the linear cam connecting portion 58c is provided with a stepped groove that extends from the inner side to the outer side of the end portion on the advancing direction X1 side.
  • the inner cylindrical member of the linear cam connecting portion 58c is fitted into the outer periphery of the small-diameter cylindrical portion 52 of the linear cam 52 only when the parking brake piston 58 moves in the advance direction X1.
  • the ring 64 is fixed and engaged with the groove 64 in the groove.
  • the parking brake mechanism 26 Since the parking brake mechanism 26 is configured as described above, when the compressed air is supplied to the brake release pressure chamber 62, the parking brake piston 58 is retracted against the biasing force of the parking brake spring 57. The state where the braking force of the parking brake is not generated by the parking brake spring 57 (the state where the parking brake is released) is maintained by being biased by X2. On the other hand, when the compressed air is discharged from the brake release pressure chamber 62, the parking brake piston 58 moves in the advancing direction X1 with respect to the cylinder body 20 by the urging force of the parking brake spring 57, and the linear motion cam coupling portion. At 58c, only the linear cam 46 in the force increasing mechanism 25 is urged.
  • the rod 22 is urged from the linear cam 46 through the clutch unit 31 in the advance direction X1, and the screw shaft 28 moves in the advance direction X1 together with the rod 22, so that the braking force as a parking brake is increased. It is generated from the brake output unit 21.
  • a parking brake release operation ring 65 is provided at the linear cam connecting portion 58c.
  • the parking brake release operation ring 65 is provided as an operation portion for manually releasing the parking brake.
  • a link mechanism (not shown) is driven so that the connecting member 63 formed in a ring shape expands in the radial direction. It is configured to operate. Thereby, the engagement between the cylindrical member and the connecting member 63 in the linear cam connecting portion 58c of the parking brake piston 58 is released, and the plurality of disk-shaped members and the cylindrical member in the linear cam connecting portion 58c are released. Will be released.
  • the parking brake release operation is performed even when compressed air is not supplied to the brake release pressure chamber 62 in a state where the parking brake is operated due to the braking force by the parking brake spring 57.
  • the parking ring can be released by pulling the ring 65 for operation.
  • the parking brake spring 57, the parking brake piston 58, and the vanes (34, 35) of the actuator 24 are parallel to the axial direction of the rod 22. Overlapping in the direction.
  • the rotation angle in the rotation operation of the actuator 24, that is, the rotation angle of each vane (34, 35) is set to 90 degrees.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state corresponding to the cross-sectional views of FIGS. 4 and 5, in which compressed air is not supplied from the air supply / exhaust port 32 a into the case 32, and compressed air is not supplied to the brake release pressure chamber 62.
  • the supplied state That is, the brake cylinder device 2 in the state shown in FIG. 3 is in a state where no braking force is generated.
  • the state shown in FIG. 3 shows a state in which the rod 22 has advanced in about one third of the entire process (full stroke) in the advancing direction X1.
  • the state shown in FIG. 15 shows a state in which the rod 22 has advanced in about two-thirds of the entire process in the advancing direction X1.
  • the state shown in FIG. 16 shows a state in which the rod 22 proceeds through the entire process in the advancing direction X ⁇ b> 1 and the braking force is output from the brake output unit 21.
  • the supplied compressed air is filled in the actuator pressure chamber 42 a on the high pressure side in the case 32 and is connected via the communication hole 44.
  • the actuator pressure chamber 43a on the high pressure side is also filled.
  • each vane (34, 35) is urged
  • the air in the actuator pressure chambers (42b, 43b) on the low-pressure side flows to the spring chamber 60 through the air supply / exhaust ports 59, and further through the vent holes that connect the spring chamber 60 and the outside. Will flow out to the outside.
  • the vanes (34, 35) come into contact with the elastic body 38 attached to the second block (36b, 37b) from the position where they contact the elastic body 38 attached to the first block (36a, 37a). It rotates along the circumferential direction of the case 32 to the contact position, and the output shaft 33 rotates 90 degrees.
  • the force-increasing mechanism 25 is operated against the urging force transmitted from the rod urging spring 23, as shown in FIGS. That is, the rotating cam 45 rotates together with the output shaft 33 in a predetermined rotating direction (a direction rotating counterclockwise when viewed from the brake output portion 21 side), and the first cam surface 45 a together with the rotating cam 45 also has the axis center of the rod 22. Will rotate around the center. As a result, the roller cam 47 rotates while rolling relative to the first cam surface 45a and the second cam surface 53a.
  • the roller cam 47 rotates with the rotation of the rotating cam 45, the roller cam 47 moves in the advance direction X1 while rotating along the second cam surface 53a provided inclined with respect to the axial direction of the rod 22. Become. At this time, the second cam surface 53 a provided to be inclined with respect to the axial direction of the rod 22 is further pushed in the advancing direction X ⁇ b> 1 as the roller cam 47 rotates. At this time, the moving direction of the roller body 51 that moves while rolling along the long hole-shaped guide portion 55 a in the cylindrical guide member 55 is restricted to a direction parallel to the axial direction of the rod 22. For this reason, the linear cam 46 allowed to move only in the direction parallel to the axial direction of the rod 22 moves in the advancing direction X 1 against the urging force of the rod urging spring 23.
  • the reverse operation is performed. That is, the compressed air is discharged from the air supply / exhaust port 32a, the linear cam 46 starts moving in the retracting direction X2 together with the rod 22 by the biasing force of the rod biasing spring 23, and the roller cam 47 pushed by the second cam surface 53a. Rotates in the opposite direction to that during braking. Then, the roller cam 47 moves in the retracting direction X2 while rolling on the first cam surface 45a, and the rotating cam 45 rotates in the direction opposite to that during the brake operation (the direction rotating clockwise as viewed from the brake output portion 21 side). ). As a result, the output shaft 33 and the vanes (34, 35) together with the rotating cam 45 rotate in the direction of rotation opposite to that during braking.
  • the compressed air is discharged from the high-pressure side actuator pressure chamber 42a through the supply / exhaust port 32a, and the compressed air is supplied from the high-pressure side actuator pressure chamber 43a to the communication hole 44 and the actuator pressure chamber 42a.
  • the gas is discharged through the exhaust port 32a.
  • atmospheric pressure air flows into the spring chamber 60 from the outside through a vent that communicates the outside of the cylinder body 20 and the spring chamber 60.
  • This air further flows into the actuator pressure chambers (42b, 43b) on the low pressure side via the air supply / exhaust ports 59.
  • the screw shaft 28 and the brake output unit 21 connected to the screw shaft 28 also move in the retracting direction X2.
  • FIG. 17 shows a state where the parking brake mechanism 26 is activated and a braking force is generated as a parking brake.
  • the parking brake piston 58 When the compressed air is discharged from the brake release pressure chamber 62, the parking brake piston 58 is biased in the advancing direction X1 by the biasing force of the parking brake spring 57. When the parking brake piston 58 moves in the advance direction X1, the linear cam 46 urged by the parking brake piston 58 also moves in the advance direction X1. When the linear cam 46 moves in the advance direction X1, the rod 22 connected to the linear cam 46 via the clutch unit 31 also moves in the advance direction X1, and the brake output unit 21 also moves in the advance direction X1. As a result, a braking force as a parking brake is generated.
  • the parking brake release operation ring 65 When the parking brake release operation ring 65 is pulled from the state shown in FIG. 17, the parking brake is released as shown in FIG. That is, the connecting member 63 is actuated to release the connection between the disc-shaped portion 58a side of the parking brake piston 58 and the linear cam 46 side, and the linear cam 46 is retracted by the biasing force of the rod biasing spring 23. Move to X2. Then, the rod 22 moves together with the linear cam 46 in the retracting direction X2 without changing the position of the disk-shaped portion 58a biased by the parking brake spring 57, and the brake output unit 21 also moves in the retracting direction X2. The parking brake will be released.
  • the rod 22 is configured to perform the advancing operation and the retracting operation in the linear direction along the cylinder axis direction
  • the rotary actuator 24 is configured to perform the rod operation in the cylinder axis direction. 22 so as to overlap with 22.
  • the arrangement space of the actuator 24 and the rod 22 can be made efficient and small in the radial direction and the axial direction of the cylinder body 20.
  • a force-increasing mechanism 25 that converts the rotational driving force from the actuator 24 into a linear direction to increase the force and act on the rod 22 is disposed in an area secured by increasing the space for arranging the actuator 24 and the rod 22. be able to.
  • the braking force is output from the brake output unit 21 that moves together with the rod 22 on which the increased driving force acts.
  • the efficiency of the arrangement space of the actuator 24 and the rod 22 can suppress the increase of the size of the brake cylinder device 2 and can reduce the size, and the force increase mechanism 25 can increase the brake force.
  • a linear motion type actuator and a force-increasing mechanism for applying a linear driving force to the rod after the linear driving force of the actuator is temporarily converted into a rotational direction and then increased are provided.
  • the weight and size can be reduced by reducing the number of parts.
  • the rolling mechanism 47 is disposed between the first cam surface 45a and the second cam surface 53a facing each other in the force-increasing mechanism 25, and the first cam surface 45a and the second cam surface. 53 a is provided so as to be inclined in the axial direction of the rod 22. For this reason, the structure which moves the rod 22 to the advancing direction X1 via rolling of the rolling cam 47 with rotation of the output shaft 33 in the actuator 24 is realizable with a simple structure. The driving force of the actuator 24 can be efficiently converted from the rotational direction to the advance direction X1 between the rotary cam 45 and the linear motion cam 47.
  • the ratio of increasing force is easily adjusted by setting the arrangement of the actuator 24, the first cam surface 45a, the second cam surface 53a, and the rolling cam 47 in the radial direction of the cylinder body 20 (or the radial direction of the rod 22). be able to.
  • both the first cam surface 45a and the second cam surface 53a are provided to be inclined in the axial direction of the rod 22, and a rolling surface 47a forming a part of a conical curved surface therebetween.
  • a rolling cam 47 is disposed as a roller cam having. For this reason, compared with the case where the rolling cam 47 is provided as a spherical ball cam, the contact surface pressure which acts on one rolling cam 47 can be reduced. Further, with respect to the advance stroke (advance distance) when the rod 22 is moved in the advance direction X1 via the rolling cam 47 along with the rotation of the rotary cam 45, a larger advance stroke is achieved with a smaller amount of rotation of the rotary cam 45.
  • the roller cam 47 does not increase in size, and the first cam surface 45a inclined in the axial direction of the rod 22 and the first cam surface 45a.
  • the slope of the inclination of the two cam surfaces 53a can be set to a steeper slope. Therefore, the advance stroke can be ensured arbitrarily and easily while efficiently suppressing an increase in size of the brake cylinder device 2.
  • the rolling direction of the roller cam 47 can be guided with a simple configuration in which guide walls (45c, 53b) are provided on the outer peripheral portions of the rotary cam 45 and the linear cam 46. Since the rolling of the roller cam 47 is guided by the guide walls (45c, 53b), the structure of the structure (the retainer 48 in the present embodiment) that rotatably supports the roller cam 47 can be simplified. . As a result, the device can be further reduced in size and weight.
  • the parking brake spring 57 that generates the braking force of the parking brake and the parking brake that biases the rod 22 via the linear cam 46 by being biased by the parking brake spring 57.
  • a parking brake mechanism 26 including a piston 58 and a brake release pressure chamber 62 for releasing a parking brake can be incorporated in the brake cylinder device 2. Since the parking brake piston 58 that moves in parallel with the moving direction of the rod 22 is arranged so as to surround the shafts of the rod 22 and the linear motion cam 46, the arrangement space of the parking brake piston 58 can also be improved. Particularly, it is possible to make the brake cylinder device 2 more compact by making the arrangement space of the parking brake mechanism 26 more efficient in the cylinder axial direction.
  • the retainer biasing spring 49 that biases the retainer 48 toward the rotating cam 45 is provided in the force-increasing mechanism 25. For this reason, even when the parking brake mechanism 26 is operated and only the linear cam 46 is urged in the advancing direction X1, the roller cam 47 is attached to the rotating cam 45 side by the retainer urging spring 49 via the retainer 48. It is biased and held at a predetermined position. As a result, the position of the roller cam 47 can be maintained even when the parking brake mechanism 26 is operated by a simple configuration in which the retainer biasing spring 49 is provided.
  • the actuator 24 extends from the case 32 fixed to the cylinder body 20, the output shaft 33 rotating in the case 32, and the output shaft 33, and actuator pressure chambers (42 a, 42 b, 43 a). 43b), the rotary actuator 24 arranged to overlap the rod 22 in the cylinder axial direction can be compactly configured.
  • the parking brake spring 57 and the parking brake piston 58 and the vanes (34, 35) of the actuator 24 are arranged so as to overlap each other in a direction parallel to the axial direction of the rod 22.
  • the arrangement space of the spring brake type parking brake mechanism 26, the vane type rotary actuator 24, the force increasing mechanism 25 having the rotating cam 45 and the rolling cam 47 is made efficient and reduced in the radial direction of the cylinder body 20. be able to.
  • the radial space of the cylinder body 20 is more effectively utilized in relation to the arrangement space of the parking brake mechanism 26 that is efficiently arranged, so that the diameter of the rotating cam 45 and the rolling cam 47 can be reduced.
  • the number and the rotation angle of the actuator 24 can be set efficiently, and the configuration of the force-increasing mechanism 25 can be optimized. That is, the cam surface (45a) is provided so as to ensure a sufficient stroke in the advancing direction while optimizing the diameter of the rotating cam 45 and the number of rolling cams 47 and sufficiently reducing the load acting on each rolling cam 47. , 53a) can be set to optimize the rotation angle of the actuator 24.
  • the rotating cam 45 and the output shaft 33 provided with the vanes (34, 35) can be easily assembled by fitting the projection 33a into the recess 45b, and further, the rod attached
  • the rotary cam 45 and the output shaft 33 can be fastened by biasing the rotary cam 45 to the output shaft 33 by using the biasing force of the bias spring 23.
  • the rotating cam 45 of the force-increasing mechanism 25 and the output shaft 33 of the actuator 24 can be fastened with a simple structure and can be easily assembled.
  • the rotating cam 45 and the output shaft 33 can be fastened by urging the rotating cam 45 to the output shaft 33 by using the urging force of the rod urging spring 23, and the retainer urging force is also applied.
  • the retainer 48 can be biased toward the rotating cam 45 by the spring 49. For this reason, even when the parking brake mechanism 26 is operated and only the linear cam 46 is urged in the advance direction X1, the retainer urging spring 49 is provided in addition to the rod urging spring 23. The position of the roller cam 47 can be held.
  • one high-pressure side actuator pressure chamber 42 a and the other high-pressure side actuator pressure 43 a are connected through the communication hole 44 provided in the output shaft 33 and the vanes (34, 35). Is configured to communicate with each other. For this reason, both the high pressure side actuator pressure chambers (42a, 43a) can be operated at the same timing by simply supplying compressed air to the high pressure side actuator pressure chamber 42a.
  • the thickness of the case 32 can be reduced as compared with the case where the communication hole 44 that communicates the actuator pressure chambers (42a, 43a) on one and the other high pressure side is provided in the case 32. For this reason, the actuator 24 can be reduced in size, whereby the brake cylinder device 2 can be further reduced in size.
  • the cylindrical guide member 50 fixed to the cylinder body 20 and surrounding the axis of the rod 22 is provided with a guide portion 55 a as a hole, and the roller body 51 is freely rotatable on the linear motion cam 46.
  • the rotation preventing structure of the linear motion cam 46 can be easily constructed.
  • the actuator pressure chambers (42a, 42a, 42) on the high pressure side and the low pressure side between the vanes (34, 35) are provided by the pin members 39 fitted into both ends of the cylindrical guide member 50 and the case 32.
  • 43a, 42b, 43b) are partitioned block bodies (36, 37) and elastic bodies 38 fitted into the partition block bodies (36, 37) and in contact with the vanes (34, 35) are fixed in a penetrating state. Is done. Therefore, the partition block body (36, 37) and the elastic body 38 are fixed between the cylindrical guide member 50 and the case 32 without using a fastening mechanism for fastening with a plurality of members such as bolts and nuts. be able to. Therefore, the number of parts can be reduced and the weight of the brake cylinder device 2 can be further reduced.
  • the partition block bodies (36, 37) partition the high pressure side and low pressure side actuator pressure chambers (42a, 43a, 42b, 43b) between the vane (34, 35).
  • An air supply / exhaust port 59 through which external air can be supplied to and discharged from each low pressure side actuator pressure chamber (42b, 43b) is provided so as to communicate with the spring chamber 60 in which the parking brake spring 57 is disposed.
  • the structure which connects each low pressure side actuator pressure chamber (42b, 43b) with the exterior is easily made with a simple structure only by providing one vent hole in the cylinder body 20 for communicating the spring chamber 60 to the outside. Can be built.
  • the rotary type actuator has been described as an example.
  • a brake cylinder device provided with a swing type actuator instead of the rotary type may be implemented.
  • an example of an actuator having two vanes as a vane type actuator has been described as an example. However, this need not be the case, and an actuator having one vane or three or more vanes is provided.
  • a brake cylinder device may be implemented.
  • an actuator in which one cantilever vane is provided with respect to the output shaft it may be defined as either a rotary actuator or an oscillating actuator.
  • the force-increasing mechanism is not limited to the form exemplified in the above-described embodiment, and various modifications may be made.
  • the configuration in which the roller cam is used as the rolling cam has been described as an example, but this need not be the case.
  • a form in which a rolling cam configured as a spherical ball cam may be used.
  • the first cam surface and the second cam surface may be formed in a curved groove shape according to the shape of the ball cam and configured as an inclined groove having a surface inclined with respect to the axial direction of the rod.
  • the arrangement and the number of rolling cams are not limited to the form exemplified in the above embodiment, and various changes may be made.
  • first cam surface and the second cam surface have been described as an example in which both the first cam surface and the second cam surface are inclined with respect to the axial direction of the rod. Good. You may implement the form provided so that at least any one of the 1st cam surface and the 2nd cam surface might incline with respect to the axial direction of a rod.
  • the present invention can be widely applied to a brake cylinder device that outputs a braking force by advancing a rod from a cylinder body and a disc brake device including the brake cylinder device.

Abstract

 装置の大型化を抑制しつつ、ロッドとともに移動するブレーキ出力部から出力されるブレーキ力を増加させることが可能な小型のブレーキシリンダ装置を提供する。 ロッド22は、シリンダ本体20の内側でシリンダ軸方向の進出及び退避方向に移動自在に設けられる。ロッド付勢バネ23は、ロッド22を退避方向に付勢する。アクチュエータ24は、ロッド22に対してシリンダ軸方向において重なる位置に配置され、回転動作を行う。増力機構25は、アクチュエータ24の回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換するとともに、ロッド付勢バネ23の付勢力に抗してロッド22を進出方向に移動させ、アクチュエータ24からの駆動力を増力してロッド22に対して作用させる。ブレーキ出力部21は、ロッド22とともに移動し、ロッド22が進出方向に移動することでブレーキ力を出力する。

Description

ブレーキシリンダ装置及びディスクブレーキ装置
 本発明は、シリンダ本体からロッドを進出させることでブレーキ力を出力するブレーキシリンダ装置、及びそのブレーキシリンダ装置を備えるディスクブレーキ装置に関する。
 従来、ブレーキシリンダ装置を備えた鉄道車両用のディスクブレーキ装置として、特許文献1に開示されたものが知られている。特許文献1に開示されたディスクブレーキ装置は、空気圧によりブレーキシリンダ装置におけるシリンダ本体からロッドを進出させてブレーキ力を出力するように構成されている。また、このディスクブレーキ装置では、車両に対して車軸方向に相対変位可能となるように取り付けられたキャリパボディにおける一対のブレーキテコが、ブレーキシリンダ装置におけるロッド側とシリンダ本体を構成する円筒形部材側とにそれぞれ一端側において連結されている。そして、ブレーキシリンダ装置が上記のように作動することで、一対のブレーキてこが駆動される。さらに、このディスクブレーキ装置は、上記のように駆動された一対のブレーキてこの他端側に設けられた制輪子によって車軸側のディスクを挟み込んでブレーキ力を発生させるように構成されている。
 また、ブレーキシリンダ装置として、特許文献2に開示されたものが知られている。特許文献2に開示されたブレーキシリンダ装置は、押棒として設けられたロッドにピストンが固着されている。そして、シリンダ本体内の圧力室に圧縮空気が供給されることによりピストンが付勢され、ピストン及びロッドが進出するように構成されている。尚、ロッドが進出することで、ロッドとともに移動可能に設けられたブレーキ出力部からブレーキ力が出力されることになる。
特開昭61-175330号公報 特開2007-131203号公報
 特許文献1に開示されたディスクブレーキ装置においては、必要なブレーキ力が発生するように、ブレーキてこの長さが設定される。しかしながら、大きなブレーキ力が必要となる場合は、ブレーキてこの長さが長くなってキャリパボディが大きくなってしまい、ディスクブレーキ装置の全体が大型化してしまうという問題がある。
 一方、特許文献2に開示されたブレーキシリンダ装置においては、所望の大きさの出力のブレーキ力が得られるように、シリンダ本体の直径が決定される。このように、シリンダ本体の径の設定を調整することにより、必要なブレーキ力が発生するように設定されることも行われる。しかしながら、大きなブレーキ力が必要な場合は、シリンダ本体の径が大きくなってブレーキシリンダ装置の全体が大型化してしまうという問題がある。また、ブレーキシリンダ装置が大型化すると、ディスクブレーキ装置の大型化も招いてしまうという問題も生じることになる。
 本発明は、上記実情に鑑みることにより、装置の大型化を抑制しつつ、ロッドとともに移動するブレーキ出力部から出力されるブレーキ力を増加させることが可能な小型のブレーキシリンダ装置を提供することを目的とする。また、そのブレーキシリンダ装置を備えるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するための第1発明に係るブレーキシリンダ装置は、内部が中空に形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ本体の内側に配置され、シリンダ軸方向に沿った直線方向であって前記シリンダ本体から進出する進出方向とその反対方向に向かって退避する退避方向とにおいて移動自在に設けられたロッドと、前記ロッドを前記退避方向に付勢可能なロッド付勢バネと、前記ロッドに対して前記シリンダ軸方向において重なる位置に配置され、回転動作を行う回転型又は揺動動作を行う揺動型のアクチュエータと、前記アクチュエータが回転動作又は揺動動作を行うと、前記アクチュエータにて発生する回転方向又は揺動方向の駆動力を前記ロッドの移動方向と平行な直線方向の駆動力に変換するとともに、前記ロッド付勢バネの付勢力に抗して前記ロッドを前記進出方向に移動させ、前記アクチュエータからの駆動力を増力して前記ロッドに対して作用させる増力機構と、前記ロッドとともに移動可能に設けられ、前記ロッドが前記進出方向に移動することでブレーキ力を出力可能なブレーキ出力部と、を備えていることを特徴とする。
 この発明によると、ロッドがシリンダ軸方向に沿った直線方向において進出動作及び退避動作を行うように構成され、更に、回転型又は揺動型のアクチュエータがシリンダ軸方向においてロッドに重なるように配置されている。このため、アクチュエータ及びロッドの配置スペースをシリンダ本体の径方向及び軸方向において効率化して小さくすることができる。更に、アクチュエータ及びロッドの配置スペースの効率化によって確保された領域に、アクチュエータからの回転方向又は揺動方向の駆動力を直線方向に変換して増力してロッドに作用させる増力機構を配置することができる。そして、増力された駆動力が作用するロッドとともに移動するブレーキ出力部からブレーキ力が出力されることになる。このように、アクチュエータ及びロッドの配置スペースの効率化によってブレーキシリンダ装置の大型化を抑制して小型化を図ることができるとともに、増力機構によってブレーキ力を増加させることができる。
 従って、本発明によると、装置の大型化を抑制しつつ、ロッドとともに移動するブレーキ出力部から出力されるブレーキ力を増加させることが可能な小型のブレーキシリンダ装置を提供することができる。
 尚、公知のブレーキシリンダ装置ではないが、回転型又は揺動型のアクチュエータではなく直動型のアクチュエータと、直動型のアクチュエータからの直線方向の駆動力を回転方向に一旦変換して増力した後にロッドに対して直線方向の駆動力を作用させる増力機構とが設けられたブレーキシリンダ装置を構成することができる。このブレーキシリンダ装置の場合、本発明のブレーキシリンダ装置に比べると、増力機構の複雑化を招き、部品点数の増大を招いてしまうことになる。このため、本発明によると、直動型のアクチュエータとこのアクチュエータの直線方向の駆動力を一旦回転方向に変換して増力した後にロッドに直線方向の駆動力を作用させる増力機構とが設けられたブレーキシリンダ装置に比べ、部品点数の削減による軽量化及び小型化も図ることができる。
 第2発明に係るブレーキシリンダ装置は、第1発明のブレーキシリンダ装置において、前記増力機構は、前記アクチュエータにおける回転方向又は揺動方向の駆動力を回転力として出力する出力軸に連結されるとともに、前記ロッドの軸中心を中心とする周方向に沿って延びるように配置された第1カム面を有し、前記出力軸とともに回転する回転カムと、前記ロッドに連結されるとともに、前記ロッドの軸中心を中心とする周方向に沿って延びるように配置された第2カム面を有し、前記ロッド付勢バネの付勢力に抗して前記ロッドを前記進出方向に向かって直線方向に移動させる直動カムと、前記第1カム面と前記第2カム面との間に配置され、当該第1カム面及び当該第2カム面に対して転動可能な転動カムと、を有し、前記第1カム面及び前記第2カム面のうちの少なくともいずれかは、前記ロッドの軸方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする。
 この発明によると、増力機構において、互いに対向する第1カム面と第2カム面との間に転動カムが配置され、第1カム面及び第2カム面の少なくともいずれかがロッドの軸方向に傾斜するよう設けられる。このため、アクチュエータにおける出力軸の回転に伴って転動カムの転動を介してロッドを進出方向に移動させる構成を簡素な構造で実現することができる。そして、アクチュエータの駆動力について、回転カムと直動カムとの間において回転方向から進出方向に効率よく変換することができる。更に、シリンダ本体の径方向(又はロッドの径方向)におけるアクチュエータ、第1カム面、第2カム面及び転動カムの配置の設定によって、増力の比率を容易に調整することができる。
 第3発明に係るブレーキシリンダ装置は、第2発明のブレーキシリンダ装置において、前記第1カム面及び前記第2カム面の両方ともに、前記ロッドの軸方向に対して傾斜するように設けられ、前記転動カムは、回転自在に支持された複数のローラカムとして設けられ、前記ローラカムの側面は、円錐曲面の一部を構成するように周方向に延びるとともに前記第1カム面及び前記第2カム面に対して転動する転動面として設けられていることを特徴とする。
 この発明によると、第1カム面及び第2カム面の両方がロッドの軸方向に傾斜して設けられ、それらの間に円錐曲面の一部を成す転動面を有するローラカムとしての転動カムが配置される。このため、転動カムが球状のボールカムとして設けられる場合に比して、1つの転動カムに作用する接触面圧を低減することができる。さらに回転カムの回転に伴って転動カムを介してロッドを進出方向に移動させる際における進出ストローク(進出距離)について、より少ない回転カムの回転量でより大きな進出ストロークを達成する場合において、転動カムとしてボールカムを用いる場合は、大径のものが必要となるところ、ローラカムでは、大型化することなく、ロッドの軸方向に傾斜する第1カム面及び第2カム面の傾斜の勾配をより急峻な勾配に設定することができる。従ってブレーキシリンダ装置の大型化を効率よく抑制しつつ、進出ストロークを任意かつ容易に確保することができる。
 第4発明に係るブレーキシリンダ装置は、第3発明のブレーキシリンダ装置において、前記回転カム及び前記直動カムの少なくともいずれかにおける外周部分に、前記ローラカムの転動方向をガイドするガイド壁が設けられていることを特徴とする。
 この発明によると、回転カム及び直動カムの少なくともいずれかの外周部分にガイド壁を設けるという簡素な構成で、ローラカムの転動方向をガイドすることができる。そして、ガイド壁でローラカムの転動がガイドされるため、ローラカムを回転自在に支持する構造体についても構成を簡素化することができる。これにより、更に装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
 第5発明に係るブレーキシリンダ装置は、第3発明又は第4発明のブレーキシリンダ装置において、当該ブレーキシリンダ装置が装備される車両の駐車時に用いられる駐車ブレーキ機構を更に備え、前記駐車ブレーキ機構は、前記シリンダ本体の内側で当該シリンダ本体の内周に沿って配置された駐車ブレーキ用バネと、前記シリンダ本体の内側に配置されて駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室を区画するとともに前記ロッド及び前記直動カムの軸周りを周方向に囲むように配置されて前記ロッドの移動方向と平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記ブレーキ解除圧力室から圧力流体が排出されることにより前記駐車ブレーキ用バネの付勢力によって前記シリンダ本体に対して前記進出方向に移動して前記増力機構における前記直動カムのみを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、を有し、前記増力機構は、前記ローラカムを回転自在に支持するリテーナと、前記リテーナを前記回転カムに向かって付勢するリテーナ付勢バネと、を更に有していることを特徴とする。
 この発明によると、駐車ブレーキのブレーキ力を発生させる駐車ブレーキ用バネと、駐車ブレーキ用バネに付勢されることで直動カムを介してロッドを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室と、を備える駐車ブレーキ機構をブレーキシリンダ装置に組み込むことができる。そして、ロッドの移動方向と平行に移動する駐車ブレーキ用ピストンがロッド及び直動カムの軸周りを囲むように配置されるため、駐車ブレーキ用ピストンの配置スペースについても効率化でき、とくにシリンダ軸方向において駐車ブレーキ機構の配置スペースを効率化してブレーキシリンダ装置のコンパクト化を図ることができる。また、本発明によると、増力機構において、リテーナを回転カムに向かって付勢するリテーナ付勢バネが設けられている。このため、駐車ブレーキ機構が作動して直動カムのみが進出方向に付勢された場合においても、リテーナ付勢バネによって、リテーナを介してローラカムが回転カム側に付勢されて所定の位置に保持されることになる。これにより、リテーナ付勢バネを設けるという簡素な構成によって、駐車ブレーキ機構の作動時においてもローラカムの位置を保持することができる。
 第6発明に係るブレーキシリンダ装置は、第2発明乃至第4発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、回転型として構成される前記アクチュエータは、前記シリンダ本体に固定されるとともに圧力流体の供給及び排出が行われるケースと、前記ケース内で回転自在に配置された前記出力軸と、前記出力軸から径方向の外側に向かって延びるとともに前記ケース内で複数のアクチュエータ圧力室を区画する2つのベーンと、を有していることを特徴とする。
 この発明によると、アクチュエータが、シリンダ本体に固定されるケース、ケース内で回転する出力軸、及び、出力軸から延びてアクチュエータ圧力室を区画する2つのベーンを備えて構成されるため、シリンダ軸方向においてロッドに重なって配置される回転型のアクチュエータをコンパクトに構成することができる。
 第7発明に係るブレーキシリンダ装置は、第6発明のブレーキシリンダ装置において、当該ブレーキシリンダ装置が装備される車両の駐車時に用いられる駐車ブレーキ機構を更に備え、前記駐車ブレーキ機構は、前記シリンダ本体の内側で当該シリンダ本体の内周に沿って配置された駐車ブレーキ用バネと、前記シリンダ本体の内側に配置されて駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室を区画するとともに前記ロッド及び前記直動カムの軸周りを周方向に囲むように配置されて前記ロッドの移動方向と平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記ブレーキ解除圧力室から圧力流体が排出されることにより前記駐車ブレーキ用バネの付勢力によって前記シリンダ本体に対して前記進出方向に移動して前記増力機構における前記直動カムのみを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、を有し、前記駐車ブレーキ用バネと前記駐車ブレーキ用ピストンと前記ベーンとが、前記ロッドの軸方向と平行な方向において重なって配置されていることを特徴とする。
 この発明によると、第5発明のブレーキシリンダ装置と同様に、駐車ブレーキ機構をブレーキシリンダ装置に組み込むことができるとともに、駐車ブレーキ機構の配置スペースを効率化してブレーキシリンダ装置のコンパクト化を図ることができる。そして、この発明によると、駐車用ブレーキ用のバネ及びピストンとアクチュエータのベーンとが、ロッドの軸方向と平行な方向で重なって配置される。このため、バネブレーキ形式の駐車ブレーキ機構、ベーンタイプの回転型アクチュエータ、回転カム及び転動カムを有する増力機構、の配置スペースをシリンダ本体の径方向において効率化して小さくすることができる。また、これにより、効率よく配置された駐車ブレーキ機構の配置スペースとの関係で、シリンダ本体の径方向のスペースを更に有効的に活用して、回転カムの径と転動カムの数とアクチュエータの回転角度とを効率よく設定でき、増力機構の構成を最適化することができる。即ち、回転カムの径と転動カムの数とを最適化して各転動カムに作用する負荷を十分に低減しつつ、進出方向のストロークを十分に確保するようにカム面の傾きを設定してアクチュエータの回転角度の最適化を図ることができる。
 第8発明に係るブレーキシリンダ装置は、第3発明又は第4発明のブレーキシリンダ装置において、回転型として構成される前記アクチュエータは、前記シリンダ本体に固定されるとともに圧力流体の供給及び排出が行われるケースと、前記ケース内で回転自在に配置された前記出力軸と、前記出力軸から径方向の外側に向かって延びるとともに前記ケース内で複数のアクチュエータ圧力室を区画する2つのベーンと、を有し、前記出力軸及び前記回転カムの一方には突起部が設けられ、前記出力軸及び前記回転カムの他方には前記突起部が嵌め込まれる凹部が設けられ、前記ロッド付勢バネは、前記直動カム及び前記転動カムを介して前記回転カムを前記出力軸に向かって付勢することで前記ロッドを前記退避方向に付勢することを特徴とする。
 この発明によると、シリンダ軸方向においてロッドに重なって配置される回転型のアクチュエータをコンパクトに構成することができる。そして、この発明によると、凹部に突起部を嵌め込むことで回転カムとベーンが設けられた出力軸とを容易に組み立てることができ、更に、ロッド付勢バネの付勢力を利用して回転カムを出力軸に付勢することで回転カムと出力軸とを締結することができる。このため、増力機構の回転カムとアクチュエータの出力軸とについて、簡素な構造で締結できるとともに容易に組み立てることができる。
 第9発明に係るブレーキシリンダ装置は、第8発明のブレーキシリンダ装置において、当該ブレーキシリンダ装置が装備される車両の駐車時に用いられる駐車ブレーキ機構を更に備え、前記駐車ブレーキ機構は、前記シリンダ本体の内側で当該シリンダ本体の内周に沿って配置された駐車ブレーキ用バネと、前記シリンダ本体の内側に配置されて駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室を区画するとともに前記ロッド及び前記直動カムの軸周りを周方向に囲むように配置されて前記ロッドの移動方向と平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記ブレーキ解除圧力室から圧力流体が排出されることにより前記駐車ブレーキ用バネの付勢力によって前記シリンダ本体に対して前記進出方向に移動して前記増力機構における前記直動カムのみを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、を有し、前記増力機構は、前記ローラカムを回転自在に支持するリテーナと、前記リテーナを前記回転カムに向かって付勢するリテーナ付勢バネと、を更に有していることを特徴とする。
 この発明によると、第5発明のブレーキシリンダ装置と同様に、駐車ブレーキ機構をブレーキシリンダ装置に組み込むことができるとともに、駐車ブレーキ機構の配置スペースを効率化してブレーキシリンダ装置のコンパクト化を図ることができる。そして、この発明によると、ロッド付勢バネの付勢力を利用して回転カムを出力軸に付勢することで回転カムと出力軸とを締結できるとともに、リテーナ付勢バネによってリテーナを回転カムに向かって付勢することができる。このため、駐車ブレーキ機構が作動して直動カムのみが進出方向に付勢された場合においても、ロッド付勢バネに加えてリテーナ付勢バネを設けるという簡素な構成によって、ローラカムの位置を保持することができる。
 第10発明に係るブレーキシリンダ装置は、第6発明乃至第9発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記出力軸及び2つの前記ベーンの内部には、一方の前記ベーンによって区画される高圧側の前記アクチュエータ圧力室と他方の前記ベーンによって区画される高圧側の前記アクチュエータ圧力室とを連通する連通孔が設けられていることを特徴とする。
 この発明によると、出力軸及びベーンの内部に設けられた連通孔を介して、一方の高圧側のアクチュエータ圧力室と他方の高圧側のアクチュエータ圧力室とが連通するように構成される。このため、いずれかの高圧側のアクチュエータ圧力室に圧力流体を供給するだけで、両方の高圧側のアクチュエータ圧力室を同時タイミングで作動させることができる。そして、一方及び他方の高圧側のアクチュエータ圧力室を連通する連通孔がケースに設けられる場合に比して、ケースの肉厚を薄くすることができる。このため、アクチュエータの小型化を図ることができ、そのことにより、装置の更なる小型化を図ることができる。
 第11発明に係るブレーキシリンダ装置は、第2発明乃至第10発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記増力機構は、前記シリンダ本体に固定されるとともに前記ロッドの軸周りを周方向に囲むように配置される筒状の部分を有し、前記ロッドの軸方向と平行な方向に延びる溝又は孔として形成されたガイド部が設けられた筒状ガイド部材と、前記筒状ガイド部材の内側に配置された前記直動カムに対して回転自在に支持され、前記ガイド部に沿って転動可能に配置されたローラ体と、
 を更に有していることを特徴とする。
 この発明によると、シリンダ本体に固定されてロッドの軸周りを囲む筒状ガイド部材に溝又は孔としてのガイド部を設けるとともに、直動カムにローラ体を回転自在に設けるという簡素な構造によって、直動カムの回り止め構造を容易に構築することができる。
 第12発明に係るブレーキシリンダ装置は、第6発明乃至第10発明のいずれかのブレーキシリンダ装置において、前記増力機構は、前記シリンダ本体に固定されるとともに前記ロッドの軸周りを周方向に囲むように配置される筒状の部分を有し、前記ロッドの軸方向と平行な方向に延びる溝又は孔として形成されたガイド部が設けられた筒状ガイド部材と、前記筒状ガイド部材の内側に配置された前記直動カムに対して回転自在に支持され、前記ガイド部に沿って転動可能に配置されたローラ体と、を更に有し、前記アクチュエータは、前記ケースの内側に固定されるとともに、当該ケースの周方向において2つの前記ベーンの間にそれぞれ配置された2つの区画ブロック体と、前記ケースと前記筒状ガイド部材とに対して両端がそれぞれ嵌め込まれて固定されるピン部材と、を更に有し、一方の前記区画ブロック体と他方の前記区画ブロック体との間において、一方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、他方の前記区画ブロック体と一方の前記区画ブロック体との間において、他方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、前記区画ブロック体には、前記ベーンが当接する弾性体が嵌め込まれ、前記区画ブロック体と前記弾性体とが、前記ピン部材によって貫通された状態で、前記ケース及び前記筒状ガイド部材に固定されていることを特徴とする。
 この発明によると、第11発明と同様に、筒状ガイド部材のガイド部及び直動カムのローラ体を設けることで、直動カムの回り止め構造を簡素な構造で容易に構築することができる。そして、この発明によると、筒状ガイド部材とケースとに両端が嵌め込まれるピン部材によって、ベーンとの間で高圧側及び低圧側のアクチュエータ圧力室を区画する区画ブロック体とこの区画ブロック体に嵌め込まれてベーンが当接する弾性体とが、貫通状態で固定される。このため、筒状ガイド部材とケースとの間において、ボルト及びナットのような複数の部材によって締結する締結機構を用いずに、区画ブロック体及び弾性体を固定することができる。よって、部品点数の削減を図ることができ、装置の更なる軽量化を図ることができる。
 第13発明に係るブレーキシリンダ装置は、第7発明のブレーキシリンダ装置において、前記アクチュエータは、前記ケースの内側に固定されるとともに、当該ケースの周方向において2つの前記ベーンの間にそれぞれ配置された2つの区画ブロック体を更に有し、一方の前記区画ブロック体と他方の前記区画ブロック体との間において、一方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、他方の前記区画ブロック体と一方の前記区画ブロック体との間において、他方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、各低圧側の前記アクチュエータ圧力室へ外部の空気を供給及び排出可能な給排気口は、前記シリンダ本体内における前記駐車ブレーキ用バネが配置されるバネ室に連通していることを特徴とする。
 この発明によると、区画ブロック体によって、ベーンとの間で高圧側及び低圧側のアクチュエータ圧力室が区画され、各低圧側のアクチュエータ圧力室へ外部の空気を供給及び排出可能な給排気口が、駐車ブレーキ用バネが配置されるバネ室に連通するように設けられる。このため、シリンダ本体においてバネ室を外部へ連通させる通気口を1つ設けるだけで、各低圧側のアクチュエータ圧力室を外部と連通させる構成を簡素な構造にて容易に構築することができる。
 また、他の観点の発明として、上述したいずれかのブレーキシリンダ装置を備えるディスクブレーキ装置の発明を構成することもできる。即ち、第14発明に係るディスクブレーキ装置は、第1発明乃至第13発明のいずれかのブレーキシリンダ装置と、当該ブレーキシリンダ装置が装備されて車両に対して車軸方向に相対変位可能となるように取り付けられたキャリパボディと、を備え、前記ブレーキシリンダ装置が作動することで、前記キャリパボディに取り付けられた一対のブレーキパッドにより車軸側のディスクを挟み込んでブレーキ力を発生させることを特徴とする。
 この発明によると、装置の大型化を抑制しつつブレーキ力を増加させることが可能な小型のディスクブレーキ装置を提供することができる。
 本発明によると、装置の大型化を抑制しつつ、ロッドとともに移動するブレーキ出力部から出力されるブレーキ力を増加させることが可能な小型のブレーキシリンダ装置を提供することができる。また、そのブレーキシリンダ装置を備えるディスクブレーキ装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係るディスクブレーキ装置の側面図である。 図1に示すディスクブレーキ装置の平面図である。 本発明の一実施の形態に係るブレーキシリンダ装置の斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置の断面図である。 図4に示すブレーキシリンダ装置のA-A線矢視位置における断面図である。 図4に示すブレーキシリンダ装置のB-B線矢視位置における断面図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置におけるアクチュエータと増力機構とを示す分解斜視図である。 図7に示すアクチュエータの一部を示す斜視図である。 図7に示すアクチュエータにおける出力軸及びベーンを示す斜視図である。 図7に示す増力機構における回転カムの斜視図、及び、その逆向きの回転カムを示す斜視図である。 図7に示す増力機構における直動カムを示す斜視図である。 図7に示す増力機構におけるローラカム及びリテーナを示す斜視図である。 図7に示す増力機構における筒状ガイド部材を示す斜視図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明するための斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明するための斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明するための斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明するための斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。 図3に示すブレーキシリンダ装置の作動を説明するための斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。
 以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明のブレーキシリンダ装置及びそのブレーキシリンダ装置を備えるディスクブレーキ装置については、鉄道車両用として用いられる場合を例にとって説明する。また図面は、設計図相当の精度で作成されている。
 図1は、本発明の一実施の形態に係るディスクブレーキ装置1を車軸方向から見た側面図である。また、図2は、図1に示すディスクブレーキ装置1を上方から見た平面図である。図1及び図2に示すディスクブレーキ装置1は、ブレーキシリンダ装置2、このブレーキシリンダ装置2が装備されて車両本体100に対して車軸方向に相対変位可能となるように取り付けられたキャリパボディ11、制輪子である一対のブレーキパッド(13、13)をそれぞれ保持する制輪子保持部である一対のバックプレート(12、12)、等を備えて構成されている。
 一対のブレーキパッド(13、13)は、キャリパボディ11に対してバックプレート12を介して取り付けられている。そして、ディスクブレーキ装置1は、ブレーキシリンダ装置2が作動することで、一対のブレーキパッド(13、13)により、鉄道車両の車輪(図示せず)の回転に連動して回転する車軸側のディスクである円板状のブレーキディスク101を挟み込んでブレーキ力を発生させるように構成されている。尚、ブレーキディスク101は回転軸と直交するように形成される表裏の制動面(101a、101a)を有する円板状に形成されている。そして、ブレーキシリンダ装置2が作動することで、ブレーキパッド(13、13)が、制動面(101a、101a)に対して、ブレーキディスク101の回転軸方向と略平行な方向からブレーキディスク101を両側から挟みこむように押し当てられる。
 キャリパボディ11は、結合部材14と、一対のブレーキテコ(15、15)とを備えている。結合部材14は、車両本体100の底面に固定されたブラケット100aに対して、車両の進行方向と平行な軸周りに揺動可能なように揺動ピン14aを介して取り付けられている。そして、この結合部材14に対して、略対称に、一対のブレーキテコ(15、15)が、一対の支点ピン15aを介して揺動可能に設置されている。この支点ピン15aは、ディスクブレーキ101の回転軸方向から見た場合に、揺動ピン14aの軸方向に対して垂直な方向に延びるように設置されている。
 一対のブレーキテコ(15、15)は、その一端側にブレーキシリンダ装置2がシリンダ支持ピン15bを介して取り付けられており、このブレーキシリンダ装置2により一端側が駆動されるように構成されている。そして、一対のブレーキテコ(15、15)は、ブレーキシリンダ装置2が取り付けられた一端側に対して支点ピン15aを介した他端側にブレーキパッド13を保持する一対のバックプレート(12、12)がそれぞれ取り付けられている。バックプレート12は、ブレーキテコ15に対して支点ピン15aと平行に延びる支持ピン12aを介して揺動自在に取り付けられている。
 上述したディスクブレーキ装置1においては、一方のブレーキテコ15に後述するブレーキシリンダ装置2におけるアクチュエータ24のケース32が取り付けられて他方のブレーキテコ15にブレーキ出力部21が取り付けられ、ブレーキシリンダ装置2の作動によりブレーキ出力部21がシリンダ本体20に対して進出する動作(シリンダ本体20から離れる動作)又は退避する動作(シリンダ本体20に接近する動作)が行われる。これにより、一対のブレーキテコ(15、15)におけるシリンダ支持ピン15b近傍が、互いに離隔したり、近接したりするように駆動される。
 上記のように駆動されることにより、ディスクブレーキ装置1は、一対のブレーキテコ(15、15)が支点ピン15aを支軸として動作し、ブレーキパッド13でブレーキディスク101を挟むように動作することになる。そして、このとき、一対のブレーキテコ(15、15)において、一方のブレーキテコ15に設けられた一方のブレーキパッド13が先にブレーキディスク101の制動面101aに接触することになる。更に、他方のブレーキテコ15は、制動面101aに接触した一方のブレーキパッド13から受ける反力を利用して他方のブレーキパッド13をブレーキディスク101の制動面101aに押し当てる。これにより、ブレーキディスク101を一対のブレーキパッド(13、13)で挟み込んで、ブレーキパッド(13、13)と制動面(101a、101a)との間に発生する摩擦力によってブレーキディスク101の回転が制動され、ブレーキディスク101と同軸に設けられている鉄道車両の車輪の回転が制動される。
 次に、本発明の一実施の形態に係るブレーキシリンダ装置2について詳しく説明する。図3は、ブレーキシリンダ装置2の斜視図であって、切欠き断面で内部の構造を示す図である。また、図4及び図5は、ブレーキシリンダ装置2の断面図である。図4及び図5では、ブレーキシリンダ装置2における中心軸線P(図4及び図5において一点鎖線Pで示す中心軸線)を含む断面であって、異なる位置の断面を図示している。尚、図5は、図4におけるA-A線矢視位置における断面図であるが、後述のアクチュエータ24については、他の部分に対して、中心軸線Pを中心とした周方向における異なる角度の断面を図示している。また、図3、図4及び図5に示すブレーキシリンダ装置2は、図1及び図2に示すブレーキシリンダ装置2と同様に構成されるが、外形の一部について変更して図示している。
 ブレーキシリンダ装置2は、そのブレーキ作動方向における両端部がそれぞれシリンダ支持ピン15bに連結されている。そして、図3乃至図5に示すように、ブレーキシリンダ装置2は、シリンダ本体20、ブレーキ出力部21、ロッド22、ロッド付勢バネ23、アクチュエータ24、増力機構25、駐車ブレーキ機構26、等を備えて構成されている。これらの構成要素のうち、構造部材として設けられている部材については、例えば、鉄系材料等の金属材料により形成されている。尚、図4及び図5においては、ロッド22については、断面ではなく外形を図示している。
 図3乃至図5に示すシリンダ本体20は、第1筒状部20aと第2筒状部20bとで構成され、内部が中空に形成されている。シリンダ本体20の内側には、ロッド22、ロッド付勢バネ23、増力機構25の主要部、駐車ブレーキ機構26、等が配置されている。第1筒状部20a及び第2筒状部20bともに筒状の部材として設けられ、軸方向(中心軸線Pと平行な方向)において直列に結合されている。
 また、第1筒状部20aには、筒状部分27aと、この筒状部分27aの軸方向(中心軸線Pと平行な方向)における一方の端部において内側に向かって突出するとともに周方向に沿って延びるフランジ状に形成されたフランジ状部分27bとが設けられている。フランジ状部分27bの径方向における中央部分には、ロッド22、ロッド22に連結されたネジ軸28、後述する駐車ブレーキ機構26における駐車ブレーキ用ピストン58、等が貫通した状態で配置される貫通孔が形成されている。
 第2筒状部20bは、その軸方向(中心軸線Pと平行な方向)における一方の端部において、第1筒状部20aに対してボルト29によって一体に結合されている。そして、第2筒状部20bは、その軸方向における他方の端部において、後述する増力機構25における筒状ガイド部材50に結合されている。また、第2筒状部20b、増力機構25の筒状ガイド部材50、及び後述するアクチュエータ24のケース32は、ボルト30によって、一体に結合されている。尚、アクチュエータ24のケース32は、シリンダ支持ピン15bにより一方のブレーキテコ15に連結される。
 図3乃至図5に示すロッド22は、シリンダ本体20の内側に配置される筒状の部材として設けられている。そして、ロッド22は、シリンダ軸方向(中心軸線Pと平行な方向)に沿った直線方向であってシリンダ本体20から進出する進出方向とその反対方向に向かって退避する退避方向とにおいて移動自在に設けられている。尚、図4及び図5に示すように、上記の進出方向については「進出方向X1」(図中において矢印X1で示す方向)と称し、上記の退避方向については「退避方向X2」(図中において矢印X2で示す方向)と称して以下説明する。
 ロッド22には、進出方向X1側において、フランジ状に部分的に拡径するように形成された段部22aが設けられている。そして、ロッド22における段部22aの周囲の軸周りには、この段部22aに対してロッド22の軸方向と平行な方向における両側からそれぞれ当接可能なように、クラッチユニット31が配置されている。クラッチユニット31は、後述する増力機構25の直動カム46に固定されている。そして、クラッチユニット31は、直動カム46が進出方向にX1に向かって移動するときは、ロッド22の段部22aに対してシリンダ本体20側から当接してロッド22を進出方向X1に付勢する。一方、クラッチユニット31は、直動カム46が退避方向にX2に向かって移動するときは、ロッド22の段部22aに対して後述のブレーキ出力部21側から当接してロッド22を退避方向X2に付勢する。
 図3乃至図5に示すロッド付勢バネ23は、後述する筒状ガイド部材50の内側であって直動カム46の周囲に配置されたコイル状のバネとして設けられており、筒状ガイド部材50に対して直動カム46を退避方向X2に向かって付勢するように設置されている。これにより、ロッド付勢バネ23は、直動カム46及びクラッチユニット31を介してロッド22を退避方向X1に付勢可能に構成されている。尚、本実施形態では、ロッド付勢バネ23が2つのコイルバネ(23、23)として設けられた形態を例示しているが、この通りでなくてもよく、1つのコイルバネ或いは3つ以上のコイルバネ等として設けられていてもよい。
 図3乃至図5に示すブレーキ出力部21は、ネジ軸28を介してロッド22に連結され、ロッド22とともに移動可能に設けられている。これにより、ブレーキ出力部21は、シリンダ本体20から進出する進出方向X1とシリンダ本体20に接近するよう退避する退避方向X2とに移動可能に設けられ、ロッド22が進出方向X1に移動することでブレーキ力を出力可能に構成されている。また、ブレーキ出力部21は、シリンダ支持ピン15bにより他方のブレーキテコ15に連結される。
 尚、ロッド22の内側及び外周においては、ネジ軸28、クラッチユニット31、ロッド22に内蔵される図示しないバネ部材、等を備えて構成される隙間調整機構が設けられている。ディスクブレーキ装置1におけるブレーキパッド13の摩耗等によって、ブレーキが解除された状態におけるブレーキ動作位置までの隙間が大きくなった場合、この隙間調整機構によって、上記の隙間が自動的に調整されることになる。尚、詳細な構造の説明は省略するが、この隙間調整機構においては、ブレーキパッド13の摩耗等による隙間が生じていない状態では、ロッド22に連結されたネジ軸28のロッド22に対する相対位置は変化せず、上記の隙間が生じると、ブレーキ動作の際に、ネジ軸28がロッド22から突出してロッド22に対するネジ軸28の相対位置が変化し、この隙間が自動的に調整されるように構成されている。
 図6は、図4に示すブレーキシリンダ装置2のB-B線矢視位置における断面図である。また、図7は、アクチュエータ24及び増力機構25を示す分解斜視図である。アクチュエータ24は、ロッド22に対してシリンダ軸方向において重なる位置に配置され、圧力流体としての圧縮空気が供給及び排出されることで回転動作を行う回転型のアクチュエータとして構成されている。そして、このアクチュエータ24は、ケース32、出力軸33、2つのベーン(34、35)、2つの区画ブロック体(36、37)、複数の弾性体38、複数のピン部材39、等を備えて構成されている。尚、図6は、出力軸33、2つのベーン(34、35)、2つの区画ブロック体(36、37)及び複数のピン部材39について、断面ではなく外形を図示している。
 図8は、アクチュエータ24の一部を示す斜視図である。図3乃至図8に示すケース32は、底部を有するとともに底部と反対側が開口した略円筒状の筐体として形成されており、シリンダ本体20に対して後述の増力機構25の筒状ガイド部材50を介して固定されている。そして、このケース32は、圧力流体としての圧縮空気の内部への供給及び外部への排出が、ケース32の壁部に貫通形成された給排気ポート32aを介して行われるように構成されている。尚、給排気ポート32aは、図示しない圧縮空気給排気管に接続され、更に切替弁(図示せず)によって圧縮空気供給源(図示せず)及び圧縮空気排気口(図示せず)に接続経路を切り替えられて接続される。
 図9は、出力軸33及びベーン(34、35)を示す斜視図である。図3乃至図7、図9に示す出力軸33は、円筒状の部材として設けられ、ケース32内で回転自在に配置されている。この出力軸33は、アクチュエータ24における回転方向の駆動力を回転力として出力する部材として設けられている。尚、ケース32の内側における底部の中央部分には、円筒状の部材として設けられたスリーブ40が固定されている。そして、出力軸33は、スリーブ40に対して同心状に配置されるとともに、ロッド22の軸中心と一致する中心軸線Pを中心として回転自在に配置されている。即ち、スリーブ40が出力軸32に嵌め込まれた状態で、スリーブ40の外周に対して出力軸32の内周が摺動自在となるように、出力軸33が配置されている。また、出力軸33の端部とケース32の底部との間には、ケース32に対して出力軸33を回転自在に支持する軸受41が設置されている(図4及び図5を参照)。
 図3乃至図7、図9に示すベーン(34、35)は、2つ設けられ、それぞれ平板状に形成され、出力軸33から径方向の外側に向かって延びるとともにケース32内で後述する複数のアクチュエータ圧力室(42a、42b、43a、43b)を区画するように構成されている。そして、2つのベーン(34、35)は、出力軸33の周方向における180度ずれた位置に配置され、それぞれ出力軸33に対して固定されている。
 また、ベーン34は、金属製の2つの矩形の板状体(34a、34b)と、それらの板状体(34a、34b)の間に挟まれて板状体(34a、34b)と結合された樹脂製の矩形のシール部材34cと、を備えて構成されている。シール部材34cは、ケース32の内壁に対して摺動自在に配置されており、後述のアクチュエータ圧力室(42a、42b)を気密状態で区画するように構成されている。同様に、ベーン35は、金属製の2つの矩形の板状体(35a、35b)と、それらの板状体(35a、35b)の間に挟まれて板状体(35a、35b)と結合された樹脂製の矩形のシール部材35cと、を備えて構成されている。シール部材35cは、ケース32の内壁に対して摺動自在に配置されており、後述のアクチュエータ圧力室(43a、43b)を気密状態で区画するように構成されている。
 図3乃至図8に示す区画ブロック体(36、37)は、2つ設けられ、ケース32の内側に固定されるとともに、ケース32の周方向において2つのベーン(34、35)の間にそれぞれ配置されている。そして、各区画ブロック体(36、37)は、ケース32の内壁と出力軸33の外周とに対して密着して配置されている。
 また、区画ブロック体36は、金属製で略三角柱状に形成された第1ブロック36a及び第2ブロック36bと、第1ブロック36a及び第2ブロック36bの間に挟まれて第1ブロック36a及び第2ブロック36bに結合された樹脂製の矩形のシール部材36cと、を備えて構成されている。シール部材36cは、ケース32の内周及び底面と出力軸33の外周と増力機構25の筒状ガイド部材50の端面とに対して密着して配置され、ケース32内を気密状態で区画するように構成されている。同様に、区画ブロック体37は、金属製で略三角柱状に形成された第1ブロック37a及び第2ブロック37bと、第1ブロック37a及び第2ブロック37bの間に挟まれて第1ブロック37a及び第2ブロック37bに結合された樹脂製の矩形のシール部材37cと、を備えて構成されている。シール部材37cは、ケース32の内周及び底面と出力軸33の外周と増力機構25の筒状ガイド部材50の端面とに対して密着して配置され、ケース32内を気密状態で区画するように構成されている。
 また、図6に示すように、アクチュエータ24では、一方の区画ブロック体36と他方の区画ブロック体37との間において、一方のベーン34によって、高圧側のアクチュエータ圧力室42aと低圧側のアクチュエータ圧力室42bとが区画されている。よって、高圧側のアクチュエータ圧力室42aは、第1ブロック36aとベーン34とケース32の内周及び底面と出力軸33の外周と筒状ガイド部材50の端面とで区画される。低圧側のアクチュエータ圧力室42bは、第2ブロック37bとベーン34とケース32の内周及び底面と出力軸33の外周と筒状ガイド部材50の端面とで区画される。尚、圧縮空気の給排気用の給排気ポート32aは、高圧側のアクチュエータ圧力室42aに連通するように設けられている。
 そして、他方の区画ブロック体37と一方の区画ブロック体36との間において、他方のベーン35によって、高圧側のアクチュエータ圧力室43aと低圧側のアクチュエータ圧力室43bとが区画されている。よって、高圧側のアクチュエータ圧力室43aは、第1ブロック37aとベーン35とケース32の内周及び底面と出力軸33の外周と筒状ガイド部材50の端面とで区画される。低圧側のアクチュエータ圧力室43bは、第2ブロック36bとベーン35とケース32の内周及び底面と出力軸33の外周と筒状ガイド部材50の端面とで区画される。尚、図6では、ケース32内に圧縮空気が供給される前の状態のベーン(34、35)について実線で示しており、ケース32内に圧縮空気が供給されて回転途中の状態のベーン(34、35)について二点鎖線で示している。
 また、アクチュエータ24においては、図3乃至図6、図9に示すように、出力軸33及び2つのベーン(34、35)の内部に、複数の連通孔44が設けられている。各連通孔44は、一方のベーン34によって区画される高圧側のアクチュエータ圧力室42aと他方のベーン35によって区画される高圧側のアクチュエータ圧力室43aとを連通する孔として設けられている。
 本実施形態では、連通孔44は、2つ設けられ、出力軸33及び2つのベーン(34、35)の内部において、それぞれ一回屈曲して延びるように形成されている。また、2つの連通孔44は、シリンダ軸方向において2つ並んで設けられ、中心軸線Pと垂直な面に沿って平行に延びるように形成されている。尚、図4及び図5では、2つの連通孔44のシリンダ軸方向における位置を二点鎖線で示している。また、各連通孔44は、ベーン34にて開口する開口44aにおいてアクチュエータ圧力室42aに連通し、ベーン35にて開口する開口44bにおいてアクチュエータ圧力室43aに連通するように形成されている。これにより、給排気ポート32aからケース32内に供給された圧縮空気は、アクチュエータ圧力室42aに供給されるとともに、連通孔44を介してアクチュエータ圧力室43aにも供給される。
 図6乃至図8に示す弾性体38は、複数設けられ、それぞれブロック状のゴム部材として設けられている。そして、各弾性体38は、区画ブロック体(36、37)に形成された矩形の穴に嵌め込まれ、区画ブロック体(36、37)から端部が突出した状態で配置されることで、ベーン(34、35)に当接する部分を構成している。尚、第1ブロック36aに嵌め込まれた弾性体38はベーン34の板状体34aに当接し、第2ブロック36bに嵌め込まれた弾性体38はベーン35の板状体35bに当接するように配置されている。また、第1ブロック37aに嵌め込まれた弾性体38はベーン34の板状体35aに当接し、第2ブロック37bに嵌め込まれた弾性体38はベーン35の板状体34bに当接するように配置されている。
 図4、図6乃至図8に示すピン部材39は、複数設けられ、それぞれ円柱状に長く延びる金属製の部材として設けられている。そして、各ピン部材39は、ケース32の底部と筒状ガイド部材50の端部とに対して両端がそれぞれ嵌め込まれて固定されている。更に、区画ブロック体(36、37)と弾性体38とが、ピン部材39によって貫通された状態で、ケース32及び筒状ガイド部材50に固定されている。即ち、第1ブロック36a及びそれに嵌め込まれた弾性体38と、第2ブロック36b及びそれに嵌め込まれた弾性体38と、第1ブロック37a及びそれに嵌め込まれた弾性体38と、第2ブロック37b及びそれに嵌め込まれた弾性体38とが、それぞれ1つのピン部材39によって貫通されている。尚、図4では、ピン部材39のシリンダ軸方向における位置を二点鎖線で示している。
 図3乃至図5、図7に示す増力機構25は、アクチュエータ24が回転動作を行うと、アクチュエータ24にて発生する回転方向の駆動力をロッド22の移動方向と平行な直線方向の駆動力に変換するとともに、ロッド付勢バネ23の付勢力に抗してロッド22を進出方向X1に移動させ、アクチュエータ24からの駆動力を増力してロッド22に対して作用させる機構として設けられている。この増力機構25は、回転カム45、直動カム46、転動カム47、リテーナ48、リテーナ付勢バネ49、筒状ガイド部材50、ローラ体51、等を備えて構成されている。
 図10は、回転カム45を示す斜視図であり、アクチュエータ24側の端部を下方に向けた状態の斜視図(図10(a))と、アクチュエータ24側の端部を上方に向けた状態の斜視図(図10(b))とを示している。図3乃至図5、図7、図10に示す回転カム45は、環状の部材として設けられ、アクチュエータ24の出力軸33に連結されて出力軸33とともに回転する部材として設けられている。
 回転カム45は、アクチュエータ24側と反対側(即ち、進出方向X1側)の端部において、複数(本実施形態では、6つ)の第1カム面45aが設けられている。そして、複数の第1カム面45aは、ロッド22の軸中心(即ち、中心軸線P)を中心とする周方向に沿って順番に並んで配置されており、各第1カム面45aも、ロッド22の軸中心を中心とする周方向に沿って延びるように配置されている。また、各第1カム面45aは、ロッド22の軸方向に対して傾斜するように設けられている。
 また、回転カム45におけるアクチュエータ24側(即ち、退避方向X2側)の端部には、複数(本実施形態では、4つ)の凹部45bが設けられている(図10を参照)。複数の凹部45bは、周方向に沿って並んで配置されている。尚、出力軸33における回転カム45側(即ち、進出方向X1側)の端部には、複数(本実施形態では、4つ)の突起部33aが設けられ、これらの複数の突起部33aは、周方向に沿って並んで配置されている(図9を参照)。そして、各突起部33aは各凹部45bに対応して設けられており、各突起部33aが各凹部45bに嵌め込まれるように構成されている。本実施形態では、各突起部33aは高さの低い四角柱状に突出した部分として形成されており、各凹部45bは矩形断面の凹み部分として形成されている。尚、ブレーキシリンダ装置2においては、上記のように突起部33aが凹部45bに嵌め込まれた状態で、ロッド付勢バネ23が直動カム46及び転動カム47を介して回転カム45を出力軸33に向かって付勢することでロッド22を退避方向X2に付勢するように構成されている。
 図11は、直動カム46を示す斜視図である。図3乃至図5、図7、図11に示す直動カム46は、進出方向X1側が小径の筒状部分である小径筒状部52として形成されており、退避方向X2側が大径の環状部分である大径環状部53として形成されている。小径筒状部52には、その進出方向X1側の端部の内側において、クラッチユニット31が固定されている(図4及び図5を参照)。これにより、直動カム46は、クラッチユニット31を介してロッド22に連結されている。
 直動カム46の大径環状部53は、ロッド22の軸方向と平行な方向において回転カム45に対して対向するように配置されている。そして、大径環状部53は、回転カム45側(即ち、退避方向X2側)の端部において、複数(本実施形態では、6つ)の第2カム面53aが設けられている。複数の第2カム面53aは、ロッド22の軸中心(即ち、中心軸線P)を中心とする周方向に沿って順番に並んで配置されており、各第2カム面53aも、ロッド22に軸中心を中心とする周方向に沿って延びるように配置されている。また、各第2カム面53aは、ロッド22の軸方向に対して傾斜するように設けられている。
 また、大径環状部53における進出方向X1側の端面には、小径筒状部52の周囲に配置されたコイル状のロッド付勢バネ23が当接するように配置されている。そして、アクチュエータ24の作動に伴って大径環状部53が進出方向X1に移動することで、直動カム46は、ロッド付勢バネ23の付勢力に抗してクラッチユニット31とともにロッド22を進出方向に向かって直線方向に移動させるように構成されている。
 図12は、転動カム47及びリテーナ48を示す斜視図である。図3乃至図5、図7、図12に示す転動カム47は、複数(本実施形態では、6個)のローラカム(以下、「ローラカム47」ともいう)として設けられ、リテーナ48に対して回転自在に支持されている。
 尚、リテーナ48は、リング状の部材として設けられ、その外周には、径方向の外側に向かって延びる複数(本実施形態では、6つ)の回転軸部48aが突出して設けられている。そして、その各回転軸部48aに対して各ローラカム47が回転自在に支持されている。また、リテーナ48の内側には、回転カム45に対向する端部側において、径方向内側に向かって突出するとともに周方向に沿って延びるフランジ状に形成された内側フランジ部48bが設けられている。
 複数のローラカム47は、リテーナ48に回転自在に保持された状態で、第1カム面45a及び第2カム面53aの間に配置されている。そして、各ローラカム47は、対向して配置される各第1カム面45a及び各第2カム面53aに対して転動可能に配置されている。更に、各ローラカム47の側面は、円錐曲面の一部を構成するように周方向に(各ローラカム47の周方向に)延びるとともに第1カム面45a及び第2カム面53aに対して転動する転動面47aとして設けられている。
 また、複数のローラカム47は、ロッド22の軸中心を中心とした1つの円周上に沿って位置するように設けられ、リテーナ48の周方向における均等角度の位置に配置されている。尚、図5、図10及び図11に示すように、回転カム45の外周部分には、ローラカム47の転動方向をガイドするガイド壁45cが設けられ、直動カム46の大径環状部53の外周部分にも、ローラカム47の転動方向をガイドするガイド壁53bが設けられている。各ガイド壁45cは、各第1カム面45aの径方向外側で各第1カム面45aに対して直交する方向に沿って小さく突出する壁部として設けられ、各ガイド壁53bは、各第2カム面53aの径方向外側で各第2カム面53aに対して直交する方向に沿って小さく突出する壁部として設けられている。
 また、図4及び図5に示すように、リテーナ48と直動カム46の大径環状部53との間には、リテーナ付勢バネ49が配置されている。リテーナ付勢バネ49は、ロッド22の周囲に配置されたコイル状のバネとして設けられている。そして、リテーナ付勢バネ49は、一方の端部が、大径環状部53の退避方向X2側の端部に対して、バネ用の座金として設けられたリング部材54を介して支持され、他方の端部が、リテーナ48に対して、内側フランジ部48bの進出方向X1側の端面で支持されている。これにより、リテーナ付勢バネ49は、リテーナ48を回転カム45に向かって付勢するように構成されている。
 図13は、筒状ガイド部材50を示す斜視図である。図3乃至図5、図7、図13に示す筒状ガイド部材50は、進出方向X1側が小径の筒状部分である小径筒状部分55として形成されており、退避方向X2側が大径の環状部分である大径環状部分56として形成されている。大径環状部分56は、ケース32とともに、ボルト30によって、シリンダ本体20の第2筒状部20bに対して固定されている。小径筒状部分55は、ロッド22の軸周りを周方向に囲むように配置される筒状の部分として設けられている。また、小径筒状部分55には、ロッド22の軸方向と平行な方向に延びる長孔状の孔として形成されたガイド部55aが設けられている。尚、ガイド部55aは、本実施形態では2つ設けられ、小径筒状部分55の周方向における180度ずれた位置に設けられている。
 図3、図4、図7、図11に示すローラ体51は、円筒状の部材として設けられ、筒状ガイド部材50の小径筒状部分55の内側に配置された直動カム46の大径環状部53に対して回転自在に支持されている。ローラ体51は、2つ設けられている。そして、各ローラ体51は、筒状ガイド部材50の周方向において各ガイド部55aに対応して配置されるとともに、各ガイド部55aに沿って転動可能に配置されている。尚、各ローラ体51が各ガイド部55aの壁面に対して1箇所にて接触して滑らかに転動するように、各ローラ体51の外周の直径の寸法よりも各ガイド部55aの幅寸法の方が僅かに大きくなるように設定されている。また、本実施形態のようにガイド部55aが孔として形成されている場合、筒状ガイド部材50の小径筒状部分55の内側に直動カム46の小径筒状部52が挿入された後に、各ローラ体51が、筒状ガイド部材50の外側から各ガイド部55aの内側に配置されて直動カム46に回転自在に取り付けられることになる。
 尚、図5に示すように、増力機構25においては、複数のローラカム47が配置される位置の中心軸線Pからの距離よりも、アクチュエータ24の各ベーン(34、35)の中央部分が配置される位置の中心軸線Pからの距離の方が大きく設定されている。これにより、アクチュエータ24にて発生する駆動力を増力してロッド22から出力可能となるように構成されている。
 ブレーキシリンダ装置2では、給排気ポート32aを介して高圧側のアクチュエータ圧力室(42a、43a)への圧縮空気の供給によってベーン(34、35)及び出力軸33が回転する。そして、出力軸33の回転駆動力が増力機構25によって増力されてロッド22に伝達され、ロッド22が進出方向X1にネジ軸28とともに進出することで、ブレーキ出力部21からブレーキ力が出力される。そして、ブレーキシリンダ装置2においては、アクチュエータ24の作動によって増力機構25、ロッド22等が作動することでブレーキ力が発生するブレーキ機構は、鉄道車両の通常の運転時に用いられる。
 上記に対して、図3乃至図5に示す駐車ブレーキ機構26は、ブレーキシリンダ装置2が装備される鉄道車両の駐車時に用いられるブレーキ機構として設けられている。そして、駐車ブレーキ機構26は、複数の駐車ブレーキ用バネ57、駐車ブレーキ用ピストン58、等を備えて構成されている。
 複数(本実施形態では、2つ)の駐車ブレーキ用バネ57は、それぞれコイル状のバネとして設けられている。そして、各駐車ブレーキ用バネ57は、シリンダ本体20と筒状ガイド部材50との間に配置されている。即ち、各駐車ブレーキ用バネ57は、シリンダ本体20の内側でシリンダ本体20の内周に沿って配置されるとともに、筒状ガイド部材50の小径筒状部分55の外側で小径筒状部分55の外周に沿って配置されている。また、各駐車ブレーキ用バネ57は、一端側の端部が駐車ブレーキ用ピストン58に当接して支持され、他端側の端部が筒状ガイド部材50の大径環状部分56の進出方向X1側の端面に当接して支持されている。
 尚、筒状ガイド部材50の大径環状部分56には、複数(本実施形態では、2つ)の給排気口59が設けられており(図4及び図13を参照)、各給排気口59は、シリンダ本体20内における駐車ブレーキ用バネ57が配置されるバネ室60に連通するように形成されている。また、各給排気口59は、アクチュエータ24における各低圧側のアクチュエータ圧力室(42b、43b)へ外部の空気を供給及び排出可能な貫通孔として筒状ガイド部材50に設けられている。また、各通気口59が対向する各第2ブロック(36b、37b)には、各通気口59が対向する位置において、通気口59に対する空気の通過を許容するための領域として通気口対向領域61がそれぞれ凹み形成されている(図6及び図8を参照)。尚、シリンダ本体20の第2筒状部20bには、図示されない位置において、バネ室60と外部とを連通させる通気口が設けられており、この通気口は、第2筒状部20bに貫通形成された孔として設けられている。
 駐車ブレーキ用ピストン58は、シリンダ本体20の内側に配置され、シリンダ本体20の第1筒状部20aの筒状部分27aに対してその内周面に気密的に摺接するとともに筒状部分27aに対して軸方向に摺動可能に設けられている。この駐車ブレーキ用ピストン58と第1筒状部20aとで区画された空間によって、シリンダ本体20の内側において駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室62が形成されている。また、ブレーキ解除圧力室62には、図示しない連通路を介して、圧力流体としての圧縮空気が供給及び排出されるように構成されている。
 また、駐車ブレーキ用ピストン58には、円盤状部58aと筒状突出部58bと直動カム連結部58cとが設けられている。円盤状部58aは、外周に嵌め込まれたシール部材において第1筒状部20aにおける筒状部分27aの内周に摺接する円盤状の部分として設けられている。そして、円盤状部58aには中央部分に貫通孔が形成されており、この貫通孔の縁部分から進出方向X1側に向かって円筒状に突出する筒状突出部58bが円盤状部58aに一体に形成されている。この筒状突出部58bの外周には、第1筒状部20aのフランジ状部分27bの内周に嵌め込まれたシール部材が摺接している。
 また、駐車ブレーキ用ピストン58の円盤状部58a及び筒状突出部58bは、直動カム46の周りを囲む筒状ガイド部材50の小径筒状部分55の周囲に沿って配置されている。これにより、駐車ブレーキ用ピストン58は、ロッド22及び直動カム46の軸周りを周方向に囲むように配置されてロッド22の移動方向と平行な直線方向に沿って移動可能に設けられている。
 直動カム連結部58cは、駐車ブレーキ用ピストン58において、筒状突出部58bに対して円盤状部58aと反対側の部分として設けられており、筒状突出部58bの端部から内側にフランジ状に形成された部分と、中央に大きな貫通孔が形成された複数の円盤状の部材と、それらの内側に配置される筒状の部材と、を備えて構成されている。尚、複数の円盤状の部材は、ボルトによって筒状突出部58bの内側のフランジ状に形成された部分に締結されている。また、複数の円盤状の部材と筒状の部材とは、リング状に形成された連結部材63を介して連結されている。即ち、連結部材63は、複数の円盤状の部材の内周側と筒状の部材の外周側とに対してそれぞれ係合可能に設けられており、連結部材63がこれらの部材に係合することで、直動カム連結部58cが連結部材63を介して一体的に連結されている。
 尚、直動カム連結部58cにおける内側の筒状の部材には、進出方向X1側の端部の内側から外側にかけて広がった段状の溝が設けられている。これにより、直動カム連結部58cにおける内側の筒状の部材は、駐車ブレーキ用ピストン58が進出方向X1に向かって移動するときにのみ、直動カム52の小径筒状部52の外周に嵌め込まれて固定されたリング64に対して上記の溝において係合するように構成されている。
 上記のように駐車ブレーキ機構26が構成されているため、ブレーキ解除圧力室62に圧縮空気が供給されることで、駐車ブレーキ用バネ57の付勢力に抗して駐車ブレーキ用ピストン58が退避方向X2に付勢され、駐車ブレーキ用バネ57による駐車ブレーキのブレーキ力が発生しない状態(駐車ブレーキが解除された状態)が維持されることになる。一方、ブレーキ解除圧力室62から圧縮空気が排出されることにより、駐車ブレーキ用バネ57の付勢力によって駐車ブレーキ用ピストン58がシリンダ本体20に対して進出方向X1に移動して直動カム連結部58cにて増力機構25における直動カム46のみを付勢する。これにより、直動カム46からクラッチユニット31を介してロッド22が進出方向X1に向かって付勢され、ロッド22とともに進出方向X1にネジ軸28が移動することで、駐車ブレーキとしてのブレーキ力がブレーキ出力部21から発生することになる。
 尚、ブレーキシリンダ装置2においては、図3及び図4に示すように、直動カム連結部58cにおいて、駐車ブレーキ解除操作用リング65が設けられている。駐車ブレーキ解除操作用リング65は、手動操作による駐車ブレーキ解除用の操作部として設けられている。そして、ブレーキシリンダ装置2においては、この駐車ブレーキ解除操作用リング65が引っ張り操作されることで、図示しないリンク機構が駆動され、リング状に形成された連結部材63が径方向に拡径するように作動するよう構成されている。これにより、駐車ブレーキ用ピストン58の直動カム連結部58cにおける筒状の部材と連結部材63との係合が解除され、直動カム連結部58cにおける複数の円盤状の部材と筒状の部材との連結が解除されることになる。そして、駐車ブレーキ用ピストン58の円盤状部58a側と直動カム46側との連結も解除されることになり、ブレーキ解除圧力室62から圧縮空気が排出された状態であっても、直動カム46に対して駐車ブレーキ用バネ57による付勢力が作用しない状態となる。
 上記のように駐車ブレーキ用ピストン58の円盤状部58a側と直動カム46側との連結が解除されると、ロッド付勢バネ23の付勢力によって、直動カム46が退避方向X2に移動し、駐車ブレーキ用バネ57によって付勢された円盤状部58aの位置が変化しないまま、直動カム46とともにロッド22が退避方向X2に移動する。これにより、ロッド22とともにネジ軸28及びブレーキ出力部21が退避方向X2に移動し、駐車ブレーキが解除されることになる。よって、ブレーキシリンダ装置2においては、駐車ブレーキ用バネ57によるブレーキ力が作用して駐車ブレーキが作動している状態において、ブレーキ解除圧力室62に圧縮空気が供給されなくても、駐車ブレーキ解除操作用リング65が引っ張り操作されることで、駐車ブレーキを解除できるように構成されている。
 また、ブレーキシリンダ装置2は、上記のように構成されているため、駐車ブレーキ用バネ57と駐車ブレーキ用ピストン58とアクチュエータ24のベーン(34、35)とが、ロッド22の軸方向と平行な方向において重なって配置されている。また、ブレーキシリンダ装置2においては、アクチュエータ24の回転動作における回転角度、即ち、各ベーン(34、35)の回転角度が、90度となるように設定されている。
 次に、ブレーキシリンダ装置2の斜視図であって切欠き断面で内部の構造を示す図である図3、図14乃至図18を参照しつつ、ブレーキシリンダ装置2の作動について説明する。図3は、図4及び図5の断面図に対応する状態を示す図であって、給排気ポート32aからケース32内に圧縮空気が供給されておらず、ブレーキ解除圧力室62に圧縮空気が供給された状態である。即ち、図3に示す状態のブレーキシリンダ装置2は、ブレーキ力が発生していない状態である。
 上記の図3に示す状態から給排気ポート32aを介してケース32内に圧縮空気の供給が開始されると、図3に示す状態から図14に示す状態に移行して更に図15に示す状態を経て、最終的に図16に示す状態に移行することになる。尚、図14に示す状態は、ロッド22が、その全工程(フルストローク)のうちの3分の1程度の工程を進出方向X1に進んだ状態を示している。また、図15に示す状態は、ロッド22が、その全工程のうちの3分の2程度の工程を進出方向X1に進んだ状態を示している。また、図16に示す状態は、ロッド22がその全工程を進出方向X1に進み、ブレーキ力がブレーキ出力部21から出力されている状態を示している。
 尚、給排気ポート32aから圧縮空気がケース32内に供給されると、供給された圧縮空気は、ケース32内において、高圧側のアクチュエータ圧力室42aに充填されるとともに、連通孔44を介して高圧側のアクチュエータ圧力室43aにも充填されることになる。そして、アクチュエータ圧力室(42a、43a)に充填される圧縮空気によって、各ベーン(34、35)が付勢され、出力軸33が回転することになる。このとき、各低圧側のアクチュエータ圧力室(42b、43b)内の空気は、各給排気口59を介してバネ室60へと流動し、更にバネ室60と外部とを連通する通気口を介して外部へと流出することになる。これにより、ベーン(34、35)は、第1ブロック(36a、37a)に取り付けられた弾性体38に当接した位置から、第2ブロック(36b、37b)に取り付けられた弾性体38に当接する位置までケース32の周方向に沿って回転し、出力軸33が90度回転することになる。
 上記のようにアクチュエータ24が作動して出力軸33が回転すると、図14乃至図16に示すように、ロッド付勢バネ23から伝達される付勢力に抗して、増力機構25が作動する。即ち、出力軸33とともに回転カム45が所定の回転方向(ブレーキ出力部21側から見て反時計回りに回転する方向)に回転し、回転カム45とともに第1カム面45aもロッド22の軸中心を中心として回転することになる。これにより、第1カム面45aと第2カム面53aとに対してローラカム47が転動しながら回転することになる。
 回転カム45の回転に伴ってローラカム47が回転すると、ロッド22の軸方向に対して傾斜して設けられた第2カム面53aに沿ってローラカム47が回転しながら進出方向X1に移動することになる。このとき、ロッド22の軸方向に対して傾斜して設けられた第2カム面53aが、ローラカム47の回転とともに更に進出方向X1に押されることになる。また、このとき、筒状ガイド部材55における長孔状のガイド部55aに沿って転動しながら移動するローラ体51の移動方向がロッド22の軸方向と平行な方向に規制されている。このため、ロッド22の軸方向と平行な方向のみの移動が許容された直動カム46が、ロッド付勢バネ23の付勢力に抗して進出方向X1に向かって移動することになる。
 直動カム46が進出方向X1に向かって移動すると、直動カム46にクラッチユニット31を介して連結されたロッド22が、直動カム46とともに進出方向X1に向かって移動することになる。そして、ロッド22とともにネジ軸28が進出方向X1に移動し、ネジ軸28に連結されたブレーキ出力部21も進出方向X1に移動することになる。そして、ロッド22とともにブレーキ出力部21が所定量進出方向X1に移動し、アクチュエータ24のベーン(34、35)が90度回転して停止した図16に示す状態に至るまでに、一対のブレーキパッド(13、13)がブレーキディスク101を押圧し、必要なブレーキ力が出力されることになる。
 ブレーキが作動した図16に示す状態からブレーキを解除する場合は、上記とは逆の動作が行われる。即ち、給排気口32aから圧縮空気が排出され、ロッド付勢バネ23の付勢力によって直動カム46がロッド22とともに退避方向X2に移動を開始し、第2カム面53aによって押されたローラカム47がブレーキ作動時とは逆方向に回転する。そして、ローラカム47が第1カム面45aを転動しながら退避方向X2に移動し、回転カム45がブレーキ作動時とは逆の回転方向(ブレーキ出力部21側から見て時計回りに回転する方向)に回転する。これにより、回転カム45とともに出力軸33及びベーン(34、35)もブレーキ作動時とは逆の回転方向に回転することになる。
 尚、上述の過程においては、高圧側のアクチュエータ圧力室42aから圧縮空気が給排気ポート32aを介して排出され、高圧側のアクチュエータ圧力室43aから圧縮空気が連通孔44とアクチュエータ圧力室42aと給排気ポート32aとを介して排出される。そして、シリンダ本体20の外部とバネ室60とを連通する通気口を介して外部から大気圧の空気がバネ室60内へと流入する。そして、この空気が、更に、各給排気口59を介して各低圧側のアクチュエータ圧力室(42b、43b)へと流入することになる。そして、圧縮空気のケース32内からの排出が完了した状態では、図3に示す状態に戻ることになる。尚、ロッド22が退避方向X2に移動すると、ネジ軸28及びネジ軸28に連結されたブレーキ出力部21も退避方向X2に移動することになる。
 尚、上述したブレーキ動作及びブレーキ解除動作は、通常の運転時における動作であり、ブレーキ解除圧力室62には、常時、圧縮空気が供給された状態が維持されている。これに対し、鉄道車両の駐車が行われて駐車ブレーキ機構26が用いられる場合には、ブレーキ解除圧力室62から圧縮空気が排出される。図17は、駐車ブレーキ機構26が作動して駐車ブレーキとしてのブレーキ力が発生している状態を示している。
 ブレーキ解除圧力室62から圧縮空気が排出されると、駐車ブレーキ用バネ57の付勢力によって駐車ブレーキ用ピストン58が進出方向X1に付勢されることになる。そして、駐車ブレーキ用ピストン58が進出方向X1に移動することで、この駐車ブレーキ用ピストン58によって付勢される直動カム46も進出方向X1に移動することになる。直動カム46が進出方向X1に移動すると、直動カム46にクラッチユニット31を介して連結されたロッド22も進出方向X1に移動し、ブレーキ出力部21も進出方向X1に移動する。これにより、駐車ブレーキとしてのブレーキ力が発生することになる。
 また、図17に示す状態から駐車ブレーキ解除操作用リング65が引っ張り操作されると、図18に示すように、駐車ブレーキが解除された状態となる。即ち、連結部材63が作動し、駐車ブレーキ用ピストン58の円盤状部58a側と直動カム46側との連結が解除され、ロッド付勢バネ23の付勢力によって、直動カム46が退避方向X2に移動する。そして、駐車ブレーキ用バネ57によって付勢された円盤状部58aの位置が変化しないまま、直動カム46とともにロッド22が退避方向X2に移動し、ブレーキ出力部21も退避方向X2に移動し、駐車ブレーキが解除されることになる。
 以上説明したように、ブレーキシリンダ装置2によると、ロッド22がシリンダ軸方向に沿った直線方向において進出動作及び退避動作を行うように構成され、更に、回転型のアクチュエータ24がシリンダ軸方向においてロッド22に重なるように配置されている。このため、アクチュエータ24及びロッド22の配置スペースをシリンダ本体20の径方向及び軸方向において効率化して小さくすることができる。更に、アクチュエータ24及びロッド22の配置スペースの効率化によって確保された領域に、アクチュエータ24からの回転方向の駆動力を直線方向に変換して増力してロッド22に作用させる増力機構25を配置することができる。そして、増力された駆動力が作用するロッド22とともに移動するブレーキ出力部21からブレーキ力が出力されることになる。このように、アクチュエータ24及びロッド22の配置スペースの効率化によってブレーキシリンダ装置2の大型化を抑制して小型化を図ることができるとともに、増力機構25によってブレーキ力を増加させることができる。
 従って、本実施形態によると、装置の大型化を抑制しつつ、ロッド22とともに移動するブレーキ出力部21から出力されるブレーキ力を増加させることが可能な小型のブレーキシリンダ装置2を提供することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、直動型のアクチュエータとこのアクチュエータの直線方向の駆動力を一旦回転方向に変換して増力した後にロッドに直線方向の駆動力を作用させる増力機構とが設けられたブレーキシリンダ装置に比べ、部品点数の削減による軽量化及び小型化も図ることができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、増力機構25において、互いに対向する第1カム面45aと第2カム面53aとの間に転動カム47が配置され、第1カム面45a及び第2カム面53aがロッド22の軸方向に傾斜するよう設けられる。このため、アクチュエータ24における出力軸33の回転に伴って転動カム47の転動を介してロッド22を進出方向X1に移動させる構成を簡素な構造で実現することができる。そして、アクチュエータ24の駆動力について、回転カム45と直動カム47との間において回転方向から進出方向X1に効率よく変換することができる。更に、シリンダ本体20の径方向(又はロッド22の径方向)におけるアクチュエータ24、第1カム面45a、第2カム面53a及び転動カム47の配置の設定によって、増力の比率を容易に調整することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、第1カム面45a及び第2カム面53aの両方がロッド22の軸方向に傾斜して設けられ、それらの間に円錐曲面の一部を成す転動面47aを有するローラカムとしての転動カム47が配置される。このため、転動カム47が球状のボールカムとして設けられる場合に比して、1つの転動カム47に作用する接触面圧を低減することができる。さらに回転カム45の回転に伴って転動カム47を介してロッド22を進出方向X1に移動させる際における進出ストローク(進出距離)について、より少ない回転カム45の回転量でより大きな進出ストロークを達成する場合において、転動カム47としてボールカムを用いる場合は、大径のものが必要となるところ、ローラカム47では、大型化することなく、ロッド22の軸方向に傾斜する第1カム面45a及び第2カム面53aの傾斜の勾配をより急峻な勾配に設定することができる。従ってブレーキシリンダ装置2の大型化を効率よく抑制しつつ、進出ストロークを任意かつ容易に確保することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、回転カム45及び直動カム46の外周部分にガイド壁(45c、53b)を設けるという簡素な構成で、ローラカム47の転動方向をガイドすることができる。そして、ガイド壁(45c、53b)でローラカム47の転動がガイドされるため、ローラカム47を回転自在に支持する構造体(本実施形態では、リテーナ48)についても構成を簡素化することができる。これにより、更に装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
 また、本実施形態によると、駐車ブレーキのブレーキ力を発生させる駐車ブレーキ用バネ57と、駐車ブレーキ用バネ57に付勢されることで直動カム46を介してロッド22を付勢する駐車ブレーキ用ピストン58と、駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室62と、を備える駐車ブレーキ機構26をブレーキシリンダ装置2に組み込むことができる。そして、ロッド22の移動方向と平行に移動する駐車ブレーキ用ピストン58がロッド22及び直動カム46の軸周りを囲むように配置されるため、駐車ブレーキ用ピストン58の配置スペースについても効率化でき、とくにシリンダ軸方向において駐車ブレーキ機構26の配置スペースを効率化してブレーキシリンダ装置2のコンパクト化を図ることができる。また、ブレーキシリンダ装置2によると、増力機構25において、リテーナ48を回転カム45に向かって付勢するリテーナ付勢バネ49が設けられている。このため、駐車ブレーキ機構26が作動して直動カム46のみが進出方向X1に付勢された場合においても、リテーナ付勢バネ49によって、リテーナ48を介してローラカム47が回転カム45側に付勢されて所定の位置に保持されることになる。これにより、リテーナ付勢バネ49を設けるという簡素な構成によって、駐車ブレーキ機構26の作動時においてもローラカム47の位置を保持することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、アクチュエータ24が、シリンダ本体20に固定されるケース32、ケース32内で回転する出力軸33、及び、出力軸33から延びてアクチュエータ圧力室(42a、42b、43a、43b)を区画する2つのベーン(34、35)を備えて構成されるため、シリンダ軸方向においてロッド22に重なって配置される回転型のアクチュエータ24をコンパクトに構成することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、駐車用ブレーキ用バネ57及び駐車ブレーキ用ピストン58とアクチュエータ24のベーン(34、35)とが、ロッド22の軸方向と平行な方向で重なって配置される。このため、バネブレーキ形式の駐車ブレーキ機構26、ベーンタイプの回転型アクチュエータ24、回転カム45及び転動カム47を有する増力機構25、の配置スペースをシリンダ本体20の径方向において効率化して小さくすることができる。また、これにより、効率よく配置された駐車ブレーキ機構26の配置スペースとの関係で、シリンダ本体20の径方向のスペースを更に有効的に活用して、回転カム45の径と転動カム47の数とアクチュエータ24の回転角度とを効率よく設定でき、増力機構25の構成を最適化することができる。即ち、回転カム45の径と転動カム47の数とを最適化して各転動カム47に作用する負荷を十分に低減しつつ、進出方向のストロークを十分に確保するようにカム面(45a、53a)の傾きを設定してアクチュエータ24の回転角度の最適化を図ることができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、凹部45bに突起部33aを嵌め込むことで回転カム45とベーン(34、35)が設けられた出力軸33とを容易に組み立てることができ、更に、ロッド付勢バネ23の付勢力を利用して回転カム45を出力軸33に付勢することで回転カム45と出力軸33とを締結することができる。このため、増力機構25の回転カム45とアクチュエータ24の出力軸33とについて、簡素な構造で締結できるとともに容易に組み立てることができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、ロッド付勢バネ23の付勢力を利用して回転カム45を出力軸33に付勢することで回転カム45と出力軸33とを締結できるとともに、リテーナ付勢バネ49によってリテーナ48を回転カム45に向かって付勢することができる。このため、駐車ブレーキ機構26が作動して直動カム46のみが進出方向X1に付勢された場合においても、ロッド付勢バネ23に加えてリテーナ付勢バネ49を設けるという簡素な構成によって、ローラカム47の位置を保持することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、出力軸33及びベーン(34、35)の内部に設けられた連通孔44を介して、一方の高圧側のアクチュエータ圧力室42aと他方の高圧側のアクチュエータ圧力43aとが連通するように構成される。このため、高圧側のアクチュエータ圧力室42aに圧縮空気を供給するだけで、両方の高圧側のアクチュエータ圧力室(42a、43a)を同時タイミングで作動させることができる。そして、一方及び他方の高圧側のアクチュエータ圧力室(42a、43a)を連通する連通孔44がケース32に設けられる場合に比して、ケース32の肉厚を薄くすることができる。このため、アクチュエータ24の小型化を図ることができ、そのことにより、ブレーキシリンダ装置2の更なる小型化を図ることができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、シリンダ本体20に固定されてロッド22の軸周りを囲む筒状ガイド部材50に孔としてのガイド部55aを設けるとともに、直動カム46にローラ体51を回転自在に設けるという簡素な構造によって、直動カム46の回り止め構造を容易に構築することができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、筒状ガイド部材50とケース32とに両端が嵌め込まれるピン部材39によって、ベーン(34、35)との間で高圧側及び低圧側のアクチュエータ圧力室(42a、43a、42b、43b)を区画する区画ブロック体(36、37)とこの区画ブロック体(36、37)に嵌め込まれてベーン(34、35)が当接する弾性体38とが、貫通状態で固定される。このため、筒状ガイド部材50とケース32との間において、ボルト及びナットのような複数の部材によって締結する締結機構を用いずに、区画ブロック体(36、37)及び弾性体38を固定することができる。よって、部品点数の削減を図ることができ、ブレーキシリンダ装置2の更なる軽量化を図ることができる。
 また、ブレーキシリンダ装置2によると、区画ブロック体(36、37)によって、ベーン(34、35)との間で高圧側及び低圧側のアクチュエータ圧力室(42a、43a、42b、43b)が区画され、各低圧側のアクチュエータ圧力室(42b、43b)へ外部の空気を供給及び排出可能な給排気口59が、駐車ブレーキ用バネ57が配置されるバネ室60に連通するように設けられる。このため、シリンダ本体20においてバネ室60を外部へ連通させる通気口を1つ設けるだけで、各低圧側のアクチュエータ圧力室(42b、43b)を外部と連通させる構成を簡素な構造にて容易に構築することができる。
 また、本実施形態によると、装置の大型化を抑制しつつブレーキ力を増加させることが可能な小型のディスクブレーキ装置1を提供することができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のような変形例を実施することができる。
(1)前述の実施形態では、圧力流体によって作動する形態のアクチュエータを例にとって説明したが、この形態に限られず、種々の形態の回転型又は揺動型のアクチュエータが設けられたブレーキシリンダ装置を実施してもよい。例えば、電動モータを有する形態のアクチュエータ、或いは、油圧モータを有する形態のアクチュエータ、等が設けられたブレーキシリンダ装置を実施してもよい。
(2)前述の実施形態では、回転型のアクチュエータを例にとって説明したが、回転型ではなく揺動型のアクチュエータが設けられたブレーキシリンダ装置を実施してもよい。また、前述の実施形態では、ベーンタイプのアクチュエータとして2つのベーンを有するアクチュエータの形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、1つのベーン又は3つ以上のベーンを有するアクチュエータが設けられたブレーキシリンダ装置を実施してもよい。尚、出力軸に対して片持ち状のベーンが1つ設けられたアクチュエータの形態の場合、回転型のアクチュエータ及び揺動型のアクチュエータのいずれとして定義されてもよい。
(3)また、前述の実施形態では、回転型アクチュエータの回転角度が90度である場合を例示したが、この通りでなくてもよく、90度未満の回転角度のアクチュエータ、或いは、90度を超える回転角度のアクチュエータが設けられたブレーキシリンダ装置を実施してもよい。また、この場合、360度以上回転するアクチュエータが設けられたブレーキシリンダ装置を実施してもよい。
(4)増力機構については、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更して実施してもよい。また、前述の実施形態においては、転動カムとしてローラカムが用いられる形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、球状のボールカムとして構成された転動カムが用いられる形態であってもよい。この場合、第1カム面及び第2カム面については、ボールカムの形状に応じて曲面状に形成されるとともにロッドの軸方向に対して傾斜した面を有する傾斜溝の形態として構成されていてもよい。また、転動カムの配置や個数については、上記の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更して実施してもよい。
(4)前述の実施形態では、第1カム面及び第2カム面の両方ともに、ロッドの軸方向に対して傾斜するように設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。第1カム面及び第2カム面のうちの少なくともいずれかが、ロッドの軸方向に対して傾斜するように設けられた形態を実施してもよい。
(5)前述の実施形態では、回転カム及び直動カムの両方における外周部分にローラカムの転動方向をガイドするガイド壁が設けられている形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、回転カム及び直動カムの一方における外周部分にローラカムの転動方向をガイドするガイド壁が設けられている形態であってもよい。
(6)前述の実施形態では、突起部が出力軸に設けられ、突起部に嵌め込まれる凹部が回転カムに設けられている形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。突起部が回転カムに設けられ、凹部が出力軸に設けられている形態であってもよい。
(7)直動カムとロッドとを連結する構造については、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更して実施してもよい。また、ロッドとブレーキ出力部とを連結する構造についても、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更して実施してもよい。
 本発明は、シリンダ本体からロッドを進出させることでブレーキ力を出力するブレーキシリンダ装置、及びそのブレーキシリンダ装置を備えるディスクブレーキ装置に対して広く適用することができる。
2          ブレーキシリンダ装置
20         シリンダ本体
21         ブレーキ出力部
22         ロッド
23         ロッド付勢バネ
24         アクチュエータ
25         増力機構

Claims (14)

  1.  内部が中空に形成されたシリンダ本体と、
     前記シリンダ本体の内側に配置され、シリンダ軸方向に沿った直線方向であって前記シリンダ本体から進出する進出方向とその反対方向に向かって退避する退避方向とにおいて移動自在に設けられたロッドと、
     前記ロッドを前記退避方向に付勢可能なロッド付勢バネと、
     前記ロッドに対して前記シリンダ軸方向において重なる位置に配置され、回転動作を行う回転型又は揺動動作を行う揺動型のアクチュエータと、
     前記アクチュエータが回転動作又は揺動動作を行うと、前記アクチュエータにて発生する回転方向又は揺動方向の駆動力を前記ロッドの移動方向と平行な直線方向の駆動力に変換するとともに、前記ロッド付勢バネの付勢力に抗して前記ロッドを前記進出方向に移動させ、前記アクチュエータからの駆動力を増力して前記ロッドに対して作用させる増力機構と、
     前記ロッドとともに移動可能に設けられ、前記ロッドが前記進出方向に移動することでブレーキ力を出力可能なブレーキ出力部と、
     を備えていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  2.  請求項1に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記増力機構は、
     前記アクチュエータにおける回転方向又は揺動方向の駆動力を回転力として出力する出力軸に連結されるとともに、前記ロッドの軸中心を中心とする周方向に沿って延びるように配置された第1カム面を有し、前記出力軸とともに回転する回転カムと、
     前記ロッドに連結されるとともに、前記ロッドの軸中心を中心とする周方向に沿って延びるように配置された第2カム面を有し、前記ロッド付勢バネの付勢力に抗して前記ロッドを前記進出方向に向かって直線方向に移動させる直動カムと、
     前記第1カム面と前記第2カム面との間に配置され、当該第1カム面及び当該第2カム面に対して転動可能な転動カムと、
     を有し、
     前記第1カム面及び前記第2カム面のうちの少なくともいずれかは、前記ロッドの軸方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  3.  請求項2に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記第1カム面及び前記第2カム面の両方ともに、前記ロッドの軸方向に対して傾斜するように設けられ、
     前記転動カムは、回転自在に支持された複数のローラカムとして設けられ、
     前記ローラカムの側面は、円錐曲面の一部を構成するように周方向に延びるとともに前記第1カム面及び前記第2カム面に対して転動する転動面として設けられていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  4.  請求項3に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記回転カム及び前記直動カムの少なくともいずれかにおける外周部分に、前記ローラカムの転動方向をガイドするガイド壁が設けられていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  5.  請求項3又は請求項4に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     当該ブレーキシリンダ装置が装備される車両の駐車時に用いられる駐車ブレーキ機構を更に備え、
     前記駐車ブレーキ機構は、
     前記シリンダ本体の内側で当該シリンダ本体の内周に沿って配置された駐車ブレーキ用バネと、
     前記シリンダ本体の内側に配置されて駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室を区画するとともに前記ロッド及び前記直動カムの軸周りを周方向に囲むように配置されて前記ロッドの移動方向と平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記ブレーキ解除圧力室から圧力流体が排出されることにより前記駐車ブレーキ用バネの付勢力によって前記シリンダ本体に対して前記進出方向に移動して前記増力機構における前記直動カムのみを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、
     を有し、
     前記増力機構は、前記ローラカムを回転自在に支持するリテーナと、前記リテーナを前記回転カムに向かって付勢するリテーナ付勢バネと、を更に有していることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  6.  請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     回転型として構成される前記アクチュエータは、
     前記シリンダ本体に固定されるとともに圧力流体の供給及び排出が行われるケースと、
     前記ケース内で回転自在に配置された前記出力軸と、
     前記出力軸から径方向の外側に向かって延びるとともに前記ケース内で複数のアクチュエータ圧力室を区画する2つのベーンと、
     を有していることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  7.  請求項6に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     当該ブレーキシリンダ装置が装備される車両の駐車時に用いられる駐車ブレーキ機構を更に備え、
     前記駐車ブレーキ機構は、
     前記シリンダ本体の内側で当該シリンダ本体の内周に沿って配置された駐車ブレーキ用バネと、
     前記シリンダ本体の内側に配置されて駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室を区画するとともに前記ロッド及び前記直動カムの軸周りを周方向に囲むように配置されて前記ロッドの移動方向と平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記ブレーキ解除圧力室から圧力流体が排出されることにより前記駐車ブレーキ用バネの付勢力によって前記シリンダ本体に対して前記進出方向に移動して前記増力機構における前記直動カムのみを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、
     を有し、
     前記駐車ブレーキ用バネと前記駐車ブレーキ用ピストンと前記ベーンとが、前記ロッドの軸方向と平行な方向において重なって配置されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  8.  請求項3又は請求項4に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     回転型として構成される前記アクチュエータは、
     前記シリンダ本体に固定されるとともに圧力流体の供給及び排出が行われるケースと、
     前記ケース内で回転自在に配置された前記出力軸と、
     前記出力軸から径方向の外側に向かって延びるとともに前記ケース内で複数のアクチュエータ圧力室を区画する2つのベーンと、
     を有し、
     前記出力軸及び前記回転カムの一方には突起部が設けられ、前記出力軸及び前記回転カムの他方には前記突起部が嵌め込まれる凹部が設けられ、
     前記ロッド付勢バネは、前記直動カム及び前記転動カムを介して前記回転カムを前記出力軸に向かって付勢することで前記ロッドを前記退避方向に付勢することを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  9.  請求項8に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     当該ブレーキシリンダ装置が装備される車両の駐車時に用いられる駐車ブレーキ機構を更に備え、
     前記駐車ブレーキ機構は、
     前記シリンダ本体の内側で当該シリンダ本体の内周に沿って配置された駐車ブレーキ用バネと、
     前記シリンダ本体の内側に配置されて駐車ブレーキ解除用のブレーキ解除圧力室を区画するとともに前記ロッド及び前記直動カムの軸周りを周方向に囲むように配置されて前記ロッドの移動方向と平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記ブレーキ解除圧力室から圧力流体が排出されることにより前記駐車ブレーキ用バネの付勢力によって前記シリンダ本体に対して前記進出方向に移動して前記増力機構における前記直動カムのみを付勢する駐車ブレーキ用ピストンと、
     を有し、
     前記増力機構は、前記ローラカムを回転自在に支持するリテーナと、前記リテーナを前記回転カムに向かって付勢するリテーナ付勢バネと、を更に有していることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  10.  請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記出力軸及び2つの前記ベーンの内部には、一方の前記ベーンによって区画される高圧側の前記アクチュエータ圧力室と他方の前記ベーンによって区画される高圧側の前記アクチュエータ圧力室とを連通する連通孔が設けられていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  11.  請求項2乃至請求項10のいずれか1項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記増力機構は、
     前記シリンダ本体に固定されるとともに前記ロッドの軸周りを周方向に囲むように配置される筒状の部分を有し、前記ロッドの軸方向と平行な方向に延びる溝又は孔として形成されたガイド部が設けられた筒状ガイド部材と、
     前記筒状ガイド部材の内側に配置された前記直動カムに対して回転自在に支持され、前記ガイド部に沿って転動可能に配置されたローラ体と、
     を更に有していることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  12.  請求項6乃至請求項10のいずれか1項に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記増力機構は、
     前記シリンダ本体に固定されるとともに前記ロッドの軸周りを周方向に囲むように配置される筒状の部分を有し、前記ロッドの軸方向と平行な方向に延びる溝又は孔として形成されたガイド部が設けられた筒状ガイド部材と、
     前記筒状ガイド部材の内側に配置された前記直動カムに対して回転自在に支持され、前記ガイド部に沿って転動可能に配置されたローラ体と、
     を更に有し、
     前記アクチュエータは、
     前記ケースの内側に固定されるとともに、当該ケースの周方向において2つの前記ベーンの間にそれぞれ配置された2つの区画ブロック体と、
     前記ケースと前記筒状ガイド部材とに対して両端がそれぞれ嵌め込まれて固定されるピン部材と、
     を更に有し、
     一方の前記区画ブロック体と他方の前記区画ブロック体との間において、一方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、
     他方の前記区画ブロック体と一方の前記区画ブロック体との間において、他方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、
     前記区画ブロック体には、前記ベーンが当接する弾性体が嵌め込まれ、
     前記区画ブロック体と前記弾性体とが、前記ピン部材によって貫通された状態で、前記ケース及び前記筒状ガイド部材に固定されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  13.  請求項7に記載のブレーキシリンダ装置であって、
     前記アクチュエータは、前記ケースの内側に固定されるとともに、当該ケースの周方向において2つの前記ベーンの間にそれぞれ配置された2つの区画ブロック体を更に有し、
     一方の前記区画ブロック体と他方の前記区画ブロック体との間において、一方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、
     他方の前記区画ブロック体と一方の前記区画ブロック体との間において、他方の前記ベーンによって、高圧側の前記アクチュエータ圧力室と低圧側の前記アクチュエータ圧力室とが区画され、
     各低圧側の前記アクチュエータ圧力室へ外部の空気を供給及び排出可能な給排気口は、前記シリンダ本体内における前記駐車ブレーキ用バネが配置されるバネ室に連通していることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置。
  14.  請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載のブレーキシリンダ装置と、当該ブレーキシリンダ装置が装備されて車両に対して車軸方向に相対変位可能となるように取り付けられたキャリパボディと、を備え、
     前記ブレーキシリンダ装置が作動することで、前記キャリパボディに取り付けられた一対のブレーキパッドにより車軸側のディスクを挟み込んでブレーキ力を発生させることを特徴とする、ディスクブレーキ装置。
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