JP7223519B2 - ブレーキシリンダ装置及びブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキシリンダ装置及びブレーキ装置に関する。

従来、鉄道車両の車輪を支持する車軸と一体に回転するディスクにキャリパ装置が制輪子を押し付けることにより車輪にブレーキ力を付与するディスクブレーキ装置が知られている。このようなキャリパ装置は、圧縮空気等の圧力流体により制輪子を動作させるシリンダ装置と、シリンダ装置に接続され、シリンダ装置により制輪子をディスクに接近及び離間させるように支点軸において回転する支持アームとを有する（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のキャリパ装置は、常用ブレーキとばねブレーキとを備えている。さらに、キャリパ装置は、ばねブレーキのブレーキ作動状態を開放するための遮断機構を備えている。この遮断機構は、固定用リング、閉じ部材、固定ロッド、戻しばね、操作用リングを備えている。固定用リングは、スリットを有するＣ型のリングとして形成されている。このスリットを介して対向する両端部にはくさび状の外面を有するヘッド部が設けられている。この固定用リングは、ばねブレーキによって駆動される第２ピストンのフランジ状部分に介装されて配置されている。固定用リングは、係合部材及び固定ロッドから付勢されることで縮径して、筒状部材の外周に形成された環状溝に嵌り込んでこの環状溝と係合する。このように固定用リングが環状溝に係合することで、第２ピストンの筒状部材が第２ピストンと固定されて一体化されている。閉じ部材は、開いたコの字状の断面を有している。閉じ部材の内側には、固定用リングのヘッド部のくさび状の外面に当接する２つの斜面が形成されている。この閉じ部材は、第２ピストンにおいて所定の溝に沿って案内されることで係合部材に対してその径方向に移動可能に配設されている。また、固定ロッドは、先端側にくさび状のテーパ面が形成された段付きの軸状部材として構成されており、第２ピストンにおいて接線方向に移動可能に配設されている。また、戻しばねは、固定ロッドの段付部とばね座との間に配置されている。操作用リングは、固定ロッドにおけるテーパ面と反対側の端部に取り付けられている。よって、固定ロッドが戻しばねによって付勢され、固定ロッドが係合部材を固定用リングの径方向中心側に向かって押圧することで、固定用リングが縮径状態に保持され、第２ピストンの筒状部材が第２ピストンと一体化された状態が維持される。一方、操作用リングを戻しばねの付勢力に抗してばね座から離れる方向に引っ張る操作を行うと、固定ロッドによる閉じ部材の押圧状態が徐々に解除されて閉じ部材が固定ロッドのテーパ面に摺接しながら固定用リングの径方向外側に向かって移動可能になる。これにより、固定用リングが拡径するとともに、固定用リングのヘッドのくさび状の外面によって閉じ部材が固定用リングの径方向外側に向かって付勢され、固定用リングと環状溝との係合状態が解除されることになる。固定用リングと環状溝との係合が解除されると、第２ピストンにおいて筒状部材とその他の部材との連結状態が切り離され、第２ピストンにおける筒状部材を除く部分が筒状部材とは独立して移動可能になる。このため、操作用リングの引っ張り操作が行われると、ばねブレーキが作動していても、ブレーキ状態を開放することができる。

特開２００８－２６１４３９号公報

ところで、上記特許文献１に記載のキャリパ装置では、遮断機構の固定ロッドが固定用リングの接線方向に移動する構成であるため、ブレーキシリンダ装置の外方へ突出するスペースを確保する必要があり、改善の余地がある。なお、常用ブレーキを備えていなくてもよく、またばねブレーキの開放を操作用リングに対して手動で行うものに限らず、機械によって自動で行うものにおいても同様の課題がある。また、キャリパ装置に限らず、ブレーキシリンダ装置によってブレーキ力を付与するブレーキ装置においても同様の課題がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ばねブレーキの弾性力を遮断する遮断機構を備えつつ、径方向の体格を小型化することのできるブレーキシリンダ装置及びブレーキ装置を提供することにある。

上記課題を解決するブレーキシリンダ装置は、ばねブレーキと、前記ばねブレーキに力を伝達する伝達部と前記ばねブレーキのピストンとを連結する連結部と、回転することによって前記連結部との係合が解除されて前記ばねブレーキのブレーキ力を非伝達状態に切り替える切替部と、を備える。

上記構成によれば、切替部が回動されることで、切替部が連結部と係合しなくなってばねブレーキのブレーキ力を非伝達状態に切り替えられる。このため、従来技術のように固定ロッドを固定用リングの接線方向に移動する必要がなく、ブレーキシリンダ装置の外方へ突出するスペースを確保しなくても済むのでブレーキシリンダ装置の径方向の体格を小型化することができる。

上記ブレーキシリンダ装置について、前記切替部が前記連結部と係合して前記ばねブレーキのブレーキ力を伝達状態に保持されるように前記切替部を付勢する付勢部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、付勢部が切替部を付勢することでばねブレーキのブレーキ力を伝達状態に保持することができる。

上記ブレーキシリンダ装置について、前記切替部は、前記連結部に係合する部分を作用点とし、前記切替部の回動軸を支点として回動し、前記回動の操作が与えられる部分を力点とし、前記支点と前記力点との第１距離よりも前記支点と前記作用点との第２距離の方が長いことが好ましい。

上記構成によれば、第１距離よりも第２距離の方が長いため、操作距離に対して切替部の係合位置と非係合位置との変位距離を長くすることができ、操作距離を低減することができる。

上記ブレーキシリンダ装置について、前記力点は、前記支点と前記作用点との間に設けられることが好ましい。
上記構成によれば、支点と作用点との間に力点が位置するため、第１距離よりも第２距離の方を長くしつつ、変位距離に対する操作距離を低減することができる。

上記ブレーキシリンダ装置について、前記切替部は、操作が行われる操作部を備え、前記回動軸は、前記ピストンに接続され、前記操作部は、前記回動軸の軸方向に移動可能に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、ピストンとともに回動軸が軸方向に移動したとしても、操作部に対して回動軸が移動することになる。このため、操作部にワイヤ等が接続されていたとしてもピストンの移動に伴いワイヤが引っ張られることがない。

上記課題を解決するブレーキシリンダ装置は、ばねブレーキと、前記ばねブレーキに力を伝達する伝達部と前記ばねブレーキのピストンとを連結する連結部と、前記ピストンの径方向に移動することによって前記連結部との係合が解除されて前記ばねブレーキのブレーキ力を非伝達状態に切り替える切替部と、前記ピストンの移動方向と平行な軸方向に移動して前記切替部に当接することによって前記切替部を移動させる駆動部と、を備える。

上記構成によれば、ピストンの移動方向に移動する駆動部が切替部に当接して切替部をピストンの径方向に移動させることで、切替部が連結部と係合しなくなってばねブレーキのブレーキ力を非伝達状態に切り替えられる。このため、従来技術のように固定ロッドを固定用リングの接線方向に移動する必要がなく、ブレーキシリンダ装置の外方へ突出するスペースを確保しなくても済むのでブレーキシリンダ装置の径方向の体格を小型化することができる。

上記ブレーキシリンダ装置について、前記切替部が前記連結部と係合して前記ばねブレーキのブレーキ力を伝達状態に保持されるように前記駆動部を付勢する付勢部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、付勢部が切替部を付勢することでばねブレーキのブレーキ力を伝達状態に保持することができる。

上記課題を解決するブレーキ装置は、被押圧部材にブレーキ用摩擦部材を押し当てることで制動力を発生させるブレーキ装置であって、上記ブレーキシリンダ装置を備え、前記ブレーキシリンダ装置によって前記ブレーキ用摩擦部材が駆動される。

上記構成によれば、小型化したブレーキシリンダ装置を有することで、ひいてはブレーキ装置を小型化することができる。

本発明によれば、ばねブレーキの弾性力を遮断する遮断機構を備えつつ、径方向の体格を小型化することができる。

ブレーキ装置の第１の実施形態の構成を示す右側面図。 同実施形態のブレーキ装置の構成を示す左側面図。 同実施形態のブレーキ装置の構成を示す上面図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の構成を示す断面図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の構成を示す部分破断図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の遮断機構の係合状態を示す上面断面図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の遮断機構の非係合状態を示す上面断面図。 ブレーキシリンダ装置の第２の実施形態の構成を示す斜視図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の遮断機構の係合状態を示す部分破断拡大図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の遮断機構の係合状態を示す拡大断面図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の遮断機構の非係合状態を示す部分破断拡大図。 同実施形態のブレーキシリンダ装置の遮断機構の非係合状態を示す拡大断面図。

（第１の実施形態）
以下、図１～図５を参照して、ブレーキシリンダ装置及びブレーキ装置の第１の実施形態について説明する。

図１及び図２に示すように、ディスクブレーキ装置は、鉄道車両の台車１０に取り付けられ、台車１０の車輪を回転させる車軸と一体に回転する円盤状のディスク１１に帯状の形状の制輪子１２をキャリパ装置２０が押し付けることにより、ブレーキ力を車輪に付与する。すなわち、キャリパ装置２０がブレーキ装置に相当する。

キャリパ装置２０は、台車１０に取り付けられるブラケット２１と、ブラケット２１に揺動可能に連結される連結部材２２と、連結部材２２に支持される一対の左側アーム４０及び右側アーム５０とを備える。また、キャリパ装置２０は、一対の左側アーム４０及び右側アーム５０の基端部に支持され、圧縮空気の給排によって左側アーム４０及び右側アーム５０を駆動する。

図３に示すように、左側アーム４０及び右側アーム５０は、ディスク１１の板厚方向においてディスク１１の両側にそれぞれ配置される。制輪子取付部材４６と制輪子取付部材５６とは、ディスク１１の板厚方向において、ディスク１１と対向して配置される。制輪子取付部材４６と制輪子取付部材５６とには、制輪子１２がそれぞれ取り付けられる。

図１及び図２に示すように、左側アーム４０の基端側には、離間し互いに対向して延出する一対の左側延出片４１を備えている。左側アーム４０の左側延出片４１の基端部４４には、ブレーキシリンダ装置６０が左側固定部材４８を介して回転可能に取り付けられている。

右側アーム５０の基端側には、離間し互いに対向して延出する一対の右側延出片５１を備えている。右側アーム５０の右側延出片５１の基端部５４には、ブレーキシリンダ装置６０が右側固定部材５８を介して回転可能に取り付けられている。左側アーム４０の左側延出片４１の基端部４４は、ブレーキシリンダ装置６０に設けられる接続部材９０に取り付けられている。接続部材９０は、左側アーム４０の左側延出片４１の間に延出している。具体的には、接続部材９０の両端部が左側アーム４０の基端部４４に回転可能にそれぞれ接続されている。よって、ブレーキシリンダ装置６０は、左側アーム４０の基端側と右側アーム５０の基端側との間に支持されている。

ブレーキシリンダ装置６０は、図示しない給排気部から供給される圧縮空気に基づいて基端側（左側固定部材４８及び右側固定部材５８）が互いに離間するように左側アーム４０の基端部４４と右側アーム５０の基端部５４とに駆動力を与える。また、ブレーキシリンダ装置６０は、制輪子１２をディスク１１から離間させる力を基端部４４，５４に与えるための復帰ばね（図示略）を備える。制輪子１２がディスク１１を挟み込んだ状態において給排気部から供給された圧縮空気が排出されてブレーキシリンダ装置６０が基端部４４，５４に与える力よりも復帰ばねによる力のほうが大きくなると制輪子１２がディスク１１から離間する。

次に、図４～図７を参照して、ブレーキシリンダ装置６０について説明する。
図４に示すように、接続部材９０の中央部には、制動力伝達棒としてのスピンドル６２の先端部が接続されている。スピンドル６２は、軸線ＣＳを回転中心として接続部材９０に回転可能に取り付けられている。具体的には、接続部材９０の中央部には嵌合孔９１が設けられている。スピンドル６２の接続部６２Ａには、フランジ９２Ａを有するアダプタ９２が取り付けられている。スピンドル６２の接続部６２Ａとアダプタ９２とは、接続部材９０の嵌合孔９１に収容されている。接続部材９０の嵌合孔９１の底面とアダプタ９２のフランジ９２Ａとの間に転動部材９４が配置されている。アダプタ９２のフランジ９２Ａは、付勢部材９３により接続部材９０の嵌合孔９１の底面に押圧されている。付勢部材９３の他方側の端部（嵌合孔９１の端面を押す側とは反対側の端部）は、嵌合孔９１の開口部に取り付けられる留金９５に当接している。

スピンドル６２は、キャリパ装置２０に制動力を伝達可能な制動位置及び伝達不能な非制動位置との間で移動可能である。ブレーキシリンダ装置６０は、スピンドル６２の進退動作により、ブレーキシリンダ装置６０と接続部材９０とが接近及び離間し、これに伴い、一対の左側アーム４０の基端部４４と右側アーム５０の基端部５４とが互いに接近及び離間する。

また、ブレーキシリンダ装置６０の各構成要素は、特別に記載した場合を除いて、金属で構成される。例えば、ブレーキシリンダ装置６０の各構成要素は、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金等により形成される。なお、これら構成要素の一部は、樹脂層を有する場合もある。例えば、後述のシリンダ３０の外表面は塗装され得る。

ブレーキシリンダ装置６０は、ブレーキシリンダ装置６０の動力により移動するガイドチューブ６５を備えている。ガイドチューブ６５には、スピンドル６２が内挿されている。ガイドチューブ６５とスピンドル６２との間にはクラッチナット６１が介在している。クラッチナット６１は、ガイドチューブ６５とスピンドル６２との両者間の動力を伝達する。

ブレーキシリンダ装置６０は、供給される圧力流体によってスピンドル６２を制動位置に付勢する常用ブレーキ７０と、ばねの弾性力によってスピンドル６２を制動位置に付勢するばねブレーキ８０とを備えている。

常用ブレーキ７０は、ガイドチューブ６５の外周に設けられる円環状の第１ピストン７１と、圧力流体として圧縮空気が供給されると第１ピストン７１を制動位置に向けて付勢する環状空間である第１圧力室７２とを備えている。第１ピストン７１の移動によりスピンドル６２が制動位置と非制動位置との間で移動する。

図５に示すように、ガイドチューブ６５の外周には、スピンドル６２を非制動位置へ付勢する第１ばね７３が設けられている。第１ばね７３の弾性力は、ガイドチューブ６５及び増力機構３６を介して第１ピストン７１に伝達されている。第１ピストン７１は、第１ばね７３によって非制動位置へ付勢されている。すなわち、第１ばね７３は、常用ブレーキ７０を構成している。

図４に示すように、第１ピストン７１は、第１ばね７３の弾性力と第１圧力室７２に供給される圧力流体による付勢力とが逆方向に作用する。常用ブレーキ７０は、第１圧力室７２に圧力流体が供給されることにより第１ばね７３の弾性力に抗して第１ピストン７１に作用する弾性力により第１ピストン７１を制動位置に向けて付勢する。

ばねブレーキ８０は、第２ばね８１と、第２ばね８１の弾性力が作用する円環状の第２ピストン８２とを備えている。また、ばねブレーキ８０は、圧力流体である圧縮空気が供給されることにより第２ピストン８２に対して第２ばね８１の弾性力が作用する方向と逆方向に作用する環状空間である第２圧力室８３を備えている。

図４及び図５に示すように、ブレーキシリンダ装置６０は、常用ブレーキ７０とばねブレーキ８０との動力を増大させる増力機構３６と、常用ブレーキ７０とばねブレーキ８０と増力機構３６とを収容するシリンダ３０とを備える。

増力機構３６は、第１ピストン７１の弾性力を増大させつつ、第１ピストン７１の弾性力が作用する方向を反対方向に変換してガイドチューブ６５に伝達する。増力機構３６は、１または複数の増力レバー３７と、増力レバー３７の中央に設けられる支軸３７Ａと、支軸３７Ａを間に挟んで一方の端部に設けられる第１ローラ３７Ｂと、他方の端部に設けられる第２ローラ３７Ｃとを有する。第１ローラ３７Ｂは、第１ピストン７１のローラ受部７１Ａに当接する。第２ローラ３７Ｃは、ガイドチューブ６５のローラ受部６５Ａに当接する。支軸３７Ａから第１ローラ３７Ｂまでの距離は、支軸３７Ａから第２ローラ３７Ｃまでの距離よりも長い。この構成により、増力機構３６は、第１ローラ３７Ｂに加えられる力を増大して第２ローラ３７Ｃから出力する。なお、増力機構３６が仲介機構として機能する。

シリンダ３０は、有底円筒状の第１シリンダ３１と、第１シリンダ３１に固定され、円筒状の第２シリンダ３２と、第２シリンダ３２の開口部を閉蓋する第３シリンダ３３とを備える。第１シリンダ３１には、増力機構３６が収容されている。第２シリンダ３２は、第２シリンダ３２の延出方向において第１圧力室７２と第２圧力室８３とを区画する区画壁３２Ａを有し、第１ピストン７１と第２ピストン８２とを収容している。第３シリンダ３３は、第２ばね８１を収容するばね収容部３３Ａと、ガイドチューブ６５を内挿する円筒部３３Ｂとを有している。ばね収容部３３Ａは、接続部材９０を挟むように一対設けられている。各ばね収容部３３Ａには、第２ばね８１として４個のコイルばねが収容されて、第２ピストン８２を付勢している。円筒部３３Ｂの先端は、第１シリンダ３１の内部まで突出している。区画壁３２Ａの中央には、第３シリンダ３３の円筒部３３Ｂを内挿する貫通孔３２Ｂが設けられている。

第１圧力室７２は、第２シリンダ３２の内壁と区画壁３２Ａと第３シリンダ３３の円筒部３３Ｂと第１ピストン７１とによって形成されている。また、第２圧力室８３は、第２シリンダ３２の内壁と区画壁３２Ａと第３シリンダ３３の円筒部３３Ｂと第２ピストン８２とによって形成されている。

第２ピストン８２と第３シリンダ３３の円筒部３３Ｂとの間には、第２ピストン８２の動力を第１ピストン７１に伝達する円筒状の伝達部材８４が設けられている。伝達部材８４が伝達部に相当する。第２ピストン８２と伝達部材８４との間には、第２ピストン８２と伝達部材８４との弾性力の伝達を遮断する遮断機構１００が設けられている。伝達部材８４の基端は、遮断機構１００を介して第２ピストン８２に連結されている。遮断機構１００は、第２ピストン８２と伝達部材８４との弾性力の伝達を可能とする連結状態と、第２ピストン８２と伝達部材８４との弾性力の伝達を遮断する遮断状態とを変更可能である。伝達部材８４の先端は、第１ピストン７１に当接している。このため、第２ピストン８２と伝達部材８４とが連結状態では、第２ピストン８２が非制動位置から制動位置に移動すると第１ピストン７１も非制動位置から制動位置に移動する。なお、第２圧力室８３に圧縮空気が供給されて第２ピストン８２が非制動位置に位置する状態では、第１ピストン７１は、第２ピストン８２の影響を受けずに移動する。ここで、伝達部材８４、第１ピストン７１、増力機構３６、及びガイドチューブ６５によって、第２ピストン８２に作用する弾性力が第２ピストン８２からスピンドル６２へ伝達される。よって、第２圧力室８３から圧縮空気が排出されると、伝達部材８４、第１ピストン７１、増力機構３６、及びガイドチューブ６５を介して伝達される第２ばね８１の弾性力によりスピンドル６２が制動位置に向けて付勢される。

スピンドル６２は、軸部材６３により支持されている。軸部材６３は、第１シリンダ３１の中央に固定されている。軸部材６３は、筒状に構成され、接続部材９０側が開口している。軸部材６３内には、ばね６４が収容されている。ばね６４は、コイルばねで構成されている。スピンドル６２は、軸部材６３に対して軸方向に移動可能で、かつ軸部材６３に対して回転しないように回転止めされている。スピンドル６２は、ばね６４により接続部材９０側に付勢されている。なお、図５は、遮断機構１００を図示するために、第２ばね８１の一部、第３シリンダ３３のばね収容部３３Ａの一部、遮断機構１００のケース１００Ａを省略している。

図６に示すように、遮断機構１００は、スリット１０１Ａを有するリング１０１と、リング１０１と係合可能な切替部材１０２とを備える。リング１０１は、スリット１０１Ａを有する。スリット１０１Ａを形成するリング１０１の両端部には、リング１０１の径方向に突出する楔状の被係合部１０１Ｂが設けられている。またリング１０１の被係合部１０１Ｂが設けられている部分と反対側の部分には、リング１０１の周方向への回転を規制する規制部１０１Ｃが設けられている。このリング１０１の規制部１０１Ｃが第２ピストン８２に形成された規制溝１０３に嵌合することでリング１０１の第２ピストン８２に対する周り止めがされている。規制部１０１Ｃと規制溝１０３とが回転規制部として機能する。リング１０１は、第２ピストン８２の内壁に取り付けられている。リング１０１は、連結部として機能し、ばねブレーキ８０に力を伝達する伝達部材８４と第２ピストン８２とを連結する。リング１０１は、第２ピストン８２と係合する係合位置と係合しない非係合位置とを有する。切替部材１０２は、切替部として機能し、リング１０１の係合位置と非係合位置とを切り替える。切替部材１０２の先端部には、リング１０１の被係合部１０１Ｂの斜面と係合する斜面を有するコ字状の係合部１０２Ａを有している。第２ピストン８２の第２ばね８１側の面には、収容溝８２Ａが設けられている。切替部材１０２は、スピンドル６２の軸線ＣＳと平行な軸ＣＡを中心に回動可能に収容溝８２Ａに取り付けられている。切替部材１０２は、第２ピストン８２の軸方向の投影面内に設置されている。伝達部材８４の外周には、リング１０１を嵌合する環状溝８４Ａが形成されている（図４参照）。切替部材１０２は、軸ＣＡを中心に回動することにより、リング１０１と係合する位置と係合が解除される位置との間で変位する。リング１０１は、切替部材１０２との係合によりスリット１０１Ａの間隔が狭められて伝達部材８４の環状溝８４Ａに嵌合する。リング１０１が伝達部材８４の環状溝８４Ａに嵌合した状態では、第２ピストン８２と伝達部材８４とは一体に変位する。一方でリング１０１は、切替部材１０２との係合の解除によりスリット１０１Ａの間隔が拡がって伝達部材８４の環状溝８４Ａとの嵌合が解除される。リング１０１が伝達部材８４の環状溝８４Ａに嵌合していない状態では、第２ピストン８２と伝達部材８４との連結が解除され、第２ピストン８２と伝達部材８４とは独立して移動する。なお、このリング１０１は、半円状の２つの部材から構成されているが、規制部１０１Ｃの部分が一体に形成されたＣ字状の部材から構成されていてもよい。

図５及び図６に示すように、遮断機構１００は、軸ＣＡを中心に切替部材１０２とともに回動する回動軸１０４と、回動軸１０４を回転させる操作部１０５とを備える。回動軸１０４は、第２ピストン８２に回転可能に設けられている。一方、操作部１０５は、回動軸１０４に対して回動せず、回動軸１０４の軸方向に相対移動可能である。すなわち、回動軸１０４の操作部１０５が貫装される部分は、断面円形状ではなく断面楕円状等に形成されている。操作部１０５には、切替部材１０２がリング１０１と係合する側へ操作部１０５を付勢する付勢部材１０６を備える。付勢部材１０６は、付勢部として機能するばねであって、切替部材１０２がリング１０１と係合しない位置に操作部１０５が操作されると付勢部材１０６の弾性力によって切替部材１０２がリング１０１と係合する位置へ操作部１０５が付勢される。切替部材１０２及び操作部１０５は、回動軸１０４とともに一体に回動する。操作部１０５には、操作部１０５を操作するためのワイヤ１０７が２本取り付けられている。リング１０１に係合する部分である係合部１０２Ａを作用点ＰＡとする。回動軸１０４を支点ＰＢとする。回動の操作が与えられる操作部１０５とワイヤ１０７との接続部を力点ＰＣとする。支点ＰＢと力点ＰＣとの距離を第１距離Ｌ１とする。支点ＰＢと作用点ＰＡとの距離を第２距離Ｌ２とする。第１距離Ｌ１よりも第２距離Ｌ２の方が長くなっている。このため、操作部１０５の操作距離ＬＡよりも切替部材１０２の変位距離ＬＢの方が長くなる（図７参照）。

ワイヤ１０７が引かれることによって操作部１０５が回転し、切替部材１０２をリング１０１と係合していない状態に変位する。ワイヤ１０７に対する引っ張りを解除すると、付勢部材１０６の弾性力によって切替部材１０２がリング１０１に係合する状態に変位する。なお、ワイヤ１０７の操作は、手で直接引いてもよいし、機械で引いてもよい。上記で説明したように操作部１０５が回動軸１０４に対して軸方向に相対移動するため、第２ピストン８２の移動に伴って回動軸１０４が軸方向に移動しても操作部１０５及びワイヤ１０７の位置は変わらない。このため、この遮断機構１００は、第２ピストン８２の移動によってワイヤ１０７が弛んだり引っ張られたりすることが抑制されている。なお、ワイヤ１０７を介さず、操作部１０５を直接操作してもよい。

次に、上記のように構成されたブレーキシリンダ装置６０の動作を説明する。
図４に示すように、ばねブレーキ８０は、第２圧力室８３に圧縮空気が供給されて第２ピストン８２が第３シリンダ３３側に移動すると、第２ピストン８２とともに伝達部材８４が第３シリンダ３３側に移動して、第２ばね８１が圧縮されて第２ばね８１の弾性力がスピンドル６２に伝達されなくなる。この状態において、常用ブレーキ７０による制動が可能となる。

常用ブレーキ７０は、第１圧力室７２に圧縮空気が供給されて第１ピストン７１が増力機構３６側に移動すると、第１ピストン７１が増力レバー３７の第１ローラ３７Ｂを第１シリンダ３１側に押す。これにより、増力レバー３７が支軸３７Ａを中心に回転して、第２ローラ３７Ｃがガイドチューブ６５を第１シリンダ３１から離間する側に押す。ガイドチューブ６５は、増力レバー３７に押されることにより第１ばね７３の弾性力に抗して第１シリンダ３１から離間する側に移動する。ガイドチューブ６５の第１シリンダ３１から離間する側への動力はクラッチナット６１を介してスピンドル６２に伝達されるため、ガイドチューブ６５と共にスピンドル６２が第１シリンダ３１から離間する側に移動する。すると、一対のアーム４０，５０の基端部４４，５４が互いに離間するとともに一対のアーム４０，５０の制輪子１２が互いに近づいてディスク１１を挟む。これにより、車輪の回転が制動される。

第１圧力室７２から圧縮空気が排出されると、ガイドチューブ６５を押す増力レバー３７の弾性力が弱められるため、第１ばね７３の弾性力によりガイドチューブ６５が第１シリンダ３１側に移動する。ガイドチューブ６５の第１シリンダ３１側への動力は、クラッチナット６１を介してスピンドル６２に伝達されるため、ガイドチューブ６５と共にスピンドル６２が第１シリンダ３１側に移動する。すると、一対のアーム４０，５０の基端部４４，５４側が互いに接近するとともに一対のアーム４０，５０の制輪子１２が離間してディスク１１から離れる。これにより、車輪の回転制動が解放される。

一方、ばねブレーキ８０は、第２圧力室８３に供給された圧縮空気が排出されて第２ピストン８２が第１シリンダ３１側に移動すると、第２ばね８１が伸長して第２ばね８１の弾性力がスピンドル６２に伝達される。すなわち、第２ばね８１が伸長すると第２ピストン８２が伝達部材８４とともに第１シリンダ３１側に移動して区画壁３２Ａに当接し、伝達部材８４が第１ピストン７１を増力機構３６側へ押す。第１ピストン７１が増力機構３６側に移動すると、第１ピストン７１が増力レバー３７の第１ローラ３７Ｂを第１シリンダ３１側に押す。これにより、増力レバー３７が支軸３７Ａを中心に回転して、第２ローラ３７Ｃがガイドチューブ６５を第１シリンダ３１から離間する側に押す。ガイドチューブ６５は、増力レバー３７に押されることにより第１ばね７３の弾性力に抗して第１シリンダ３１から離間する側に移動する。ガイドチューブ６５の第１シリンダ３１から離間する側への動力はクラッチナット６１を介してスピンドル６２に伝達されるため、ガイドチューブ６５と共にスピンドル６２が第１シリンダ３１から離間する側に移動する。すると、一対のアーム４０，５０の基端部４４，５４が互いに離間するとともに一対のアーム４０，５０の制輪子１２が互いに近づいてディスク１１を挟む。これにより、車輪の回転が制動される。

このようにばねブレーキ８０によって車輪の回転が制動された状態において、車輪の回転制動を解除するための第２圧力室８３への圧縮空気の供給ができなくなった際には、遮断機構１００によってばねブレーキ８０によるスピンドル６２への弾性力の伝達を遮断する。すなわち、図７に示すように、操作部１０５に取り付けられたワイヤ１０７の少なくとも１本が引かれると、操作部１０５が解除方向へ回転する。操作部１０５が回転すると、回動軸１０４及び切替部材１０２も解除方向へ回転する。切替部材１０２が解除方向へ回転すると、切替部材１０２の係合部１０２Ａとリング１０１の被係合部１０１Ｂとが係合しなくなり、リング１０１が拡径して第２ピストン８２と伝達部材８４との連結が解除され、伝達部材８４への弾性力の伝達がなくなる。すると、第１ばね７３の弾性力によりガイドチューブ６５が第１シリンダ３１側に移動する。ガイドチューブ６５の第１シリンダ３１側への動力は、クラッチナット６１を介してスピンドル６２に伝達されるため、ガイドチューブ６５と共にスピンドル６２が第１シリンダ３１側に移動する。すると、一対のアーム４０，５０の基端部４４，５４側が互いに接近するとともに一対のアーム４０，５０の制輪子１２が離間してディスク１１から離れる。これにより、車輪の回転制動が解放される。

遮断機構１００によって車輪の回転制動を開放した後に通常状態に復帰させるには、第２圧力室８３に圧縮空気を供給して第２ピストン８２を第３シリンダ３３側へ移動させる。このとき、リング１０１には切替部材１０２が係合する方向に付勢しているため、リング１０１は縮径方向に付勢されている。図６に示すように、第３シリンダ３３側へ第２ピストン８２が移動すると、第２ピストン８２に取り付けられているリング１０１が伝達部材８４の環状溝８４Ａに係合して、第２ピストン８２と伝達部材８４とが一体に移動するようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）切替部材１０２が回転されることで、切替部材１０２がリング１０１と係合しなくなってばねブレーキ８０のブレーキ力を非伝達状態に切り替えられる。このため、従来技術のように固定ロッドを固定用リングの接線方向に移動する必要がなく、ブレーキシリンダ装置６０の外方へ突出するスペースを確保しなくても済むのでブレーキシリンダ装置６０の径方向の体格を小型化することができる。

（２）付勢部材１０６が切替部材１０２を付勢することでばねブレーキ８０のブレーキ力を伝達状態に保持することができる。
（３）支点ＰＢと力点ＰＣとの第１距離Ｌ１よりも支点ＰＢと作用点ＰＡとの第２距離Ｌ２の方が長いため、操作距離ＬＡに対して切替部材１０２の係合位置と非係合位置との変位距離ＬＢを長くすることができ、操作距離ＬＡを低減することができる。

（４）第２ピストン８２とともに回動軸１０４が軸方向に移動したとしても、操作部１０５に対して回動軸１０４が移動することになる。このため、操作部１０５に接続されたワイヤ１０７が第２ピストン８２の移動に伴い引っ張られることがない。

（５）付勢部材１０６が操作部１０５を切替部材１０２とリング１０１とが係合する側へ付勢するため、操作部１０５が操作されなければ、操作部１０５によって切替部材１０２がリング１０１に係合する位置に維持することができるようになる。

（第２の実施形態）
以下、図８～図１２を参照して、ブレーキシリンダ装置及びブレーキ装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態のブレーキシリンダ装置及びブレーキ装置は、遮断機構２００の構成が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図８及び図９に示すように、遮断機構２００は、第１の実施形態と同様に、スリット２０１Ａを有するリング２０１と、リング２０１と係合可能な切替部材２０２と、切替部材２０２を移動させる駆動部材２０３とを備える。リング２０１は、ばねブレーキ８０に力を伝達する伝達部材８４と第２ピストン８２とを連結する連結部として機能する。リング２０１は、第２ピストン８２に取り付けられている。切替部材２０２及び駆動部材２０３は、第２ピストン８２の軸方向の投影面内に設置されている。遮断機構２００は、第３シリンダ３３のばね収容部３３Ａに連続して、設けられた収納部３３Ｃに収納されている。なお、リング２０１が連結部として機能し、切替部材２０２が切替部として機能し、駆動部材２０３が駆動部として機能する。

スリット２０１Ａを形成するリング２０１の両端部には、リング２０１の径方向に突出する楔状の被係合部２０１Ｂが設けられている。リング２０１は、第２ピストン８２の内壁に取り付けられている。切替部材２０２は、第２ピストン８２に設けられている。切替部材２０２の先端部には、リング２０１の被係合部２０１Ｂの斜面と係合する斜面を有するコ字状の係合部２０２Ａを有している。リング２０１は、切替部材２０２との係合によりスリット２０１Ａの間隔が狭められて伝達部材８４と嵌合する。リング２０１が伝達部材８４の環状溝８４Ａに嵌合した状態では、第２ピストン８２と伝達部材８４とは一体に変位する。一方、リング２０１は、切替部材２０２との係合の解除によりスリット２０１Ａの間隔が拡がって伝達部材８４との嵌合が解除される。リング２０１が伝達部材８４の環状溝８４Ａに嵌合していない状態では、第２ピストン８２と伝達部材８４との連結が解除され、第２ピストン８２と伝達部材８４とは独立して移動する。切替部材２０２は、リング２０１の径方向において移動することにより、リング２０１と係合する位置と係合が解除される位置との間で変位する。遮断機構２００は、切替部材２０２をリング２０１から離間する側へ付勢する付勢部材２０４を備えている。切替部材２０２と付勢部材２０４とは、第２ピストン８２に対して支持カバー２０８によって支持されている。支持カバー２０８は、２個のねじ２０９によって固定されている。切替部材２０２と付勢部材２０４とは、支持カバー２０８内において変位する。

図１０に示すように、駆動部材２０３は、スピンドル６２の軸線ＣＳと平行な方向に移動することにより、切替部材２０２を係合する位置と係合が解除される位置との間で変位する。具体的には、駆動部材２０３は、棒状の操作部２０５と、操作部２０５の基端に設けられて切替部材２０２と当接する当接部２０５Ａとを備えている。操作部２０５には、当接部２０５Ａを操作部２０５の軸方向において切替部材２０２側へ付勢する付勢部材２０６が設けられている。付勢部材２０６は、操作部２０５の外周に環装されて当接部２０５Ａと収納部３３Ｃの内壁との間で設置されて、当接部２０５Ａを切替部材２０２に当接させている。操作部２０５の先端は、スピンドル６２の軸線ＣＳと平行な方向において第３シリンダ３３から突出している。この操作部２０５の先端を引っ張ることで第２ピストン８２と伝達部材８４との弾性力の伝達を遮断することができる。切替部材２０２のリング２０１から離間する側の背面２０２Ｂは、第２ピストン８２に近づくほど第２シリンダ３２側に近づくように斜めに形成された斜面となっている。そして当接部２０５Ａは、円板状であって、切替部材２０２の背面２０２Ｂと接触する斜面２０５Ｂを有している。斜面２０５Ｂが当接面に相当する。当接部２０５Ａの斜面２０５Ｂと切替部材２０２の背面２０２Ｂとによって、駆動部材２０３の軸方向の移動を切替部材２０２の径方向の移動に変換する。なお、付勢部材２０６は、付勢部として機能する。

第２ピストン８２はスピンドル６２の軸方向において制動位置と非制動位置との間で変位するので、操作部２０５及び当接部２０５Ａは付勢部材２０６に付勢されながら第２ピストン８２とともに移動する。

次に、図９～図１２を参照して、遮断機構２００の動作について説明する。なお、遮断機構２００以外のブレーキシリンダ装置６０の動作は第１の実施形態と同じであるので説明を割愛する。

図９及び図１０に示すように、当接部２０５Ａの斜面２０５Ｂが切替部材２０２の背面２０２Ｂに当接しながら、当接部２０５Ａが切替部材２０２に近づくと、当接部２０５Ａの斜面２０５Ｂによって切替部材２０２はリング２０１側へ変位される。切替部材２０２がリング２０１側へ変位されると、リング２０１が切替部材２０２と係合することによりスリット２０１Ａの間隔が狭められてリング２０１が伝達部材８４と嵌合する。この状態では、第２ピストン８２と伝達部材８４とが一体に移動する。

図１１及び図１２に示すように、操作部２０５が引かれると、当接部２０５Ａが切替部材２０２から離間する方向へ移動する。当接部２０５Ａが切替部材２０２から離間すると
、当接部２０５Ａの斜面２０５Ｂと切替部材２０２の背面２０２Ｂとの当接位置がリング２０１から遠ざかる方向へ変化する。すると、切替部材２０２がリング２０１から離間するため、切替部材２０２の係合部２０２Ａとリング２０１の被係合部２０１Ｂとが係合しなくなり、リング２０１が拡径して第２ピストン８２と伝達部材８４との連結が解除され、伝達部材８４への弾性力の伝達がなくなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（６）第２ピストン８２の移動方向に移動する駆動部材２０３が切替部材２０２に当接して切替部材２０２を第２ピストン８２の径方向に移動させることで、切替部材２０２がリング２０１と係合しなくなってばねブレーキ８０のブレーキ力を非伝達状態に切り替えられる。このため、従来技術のように固定ロッドを固定用リングの接線方向に移動する必要がなく、ブレーキシリンダ装置６０の外方へ突出するスペースを確保しなくても済むのでブレーキシリンダ装置６０を小型化することができる。

（７）付勢部材２０６が操作部２０５及び当接部２０５Ａを切替部材２０２とリング２０１とが係合する側へ付勢するため、操作部２０５が操作されなければ、付勢部材２０６によって切替部材２０２がリング２０１に係合する位置に維持することができるようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、回動軸１０４が第２ピストン８２に対して回動可能に設けて切替部材１０２と回動軸１０４と操作部１０５とが一体に回動するようにしたが、回動軸１０４を第２ピストン８２に固定して、操作部１０５が回動軸１０４を軸として切替部材１０２を直接回動するようにしてもよい。

・上記第１の実施形態では、力点を支点に対して作用点とは異なる方向に配置したが、力点を支点と作用点との間に配置してもよい。
・上記各実施形態では、仲介機構として増力機構３６を設けたが、増力せず、弾性力を伝達するだけの仲介機構を採用してもよい。

・上記各実施形態では、伝達部材８４が第１ピストン７１や増力機構３６、ガイドチューブ６５、クラッチナット６１等を介して第２ピストン８２に作用する弾性力をスピンドル６２に伝達した。しかしながら、伝達部材８４から第２ピストン８２に作用する弾性力をスピンドル６２に直接伝達してもよい。この場合、第２ピストン８２及び伝達部材８４に作用する弾性力がスピンドル６２に作用することが好ましい。

・上記各実施形態では、常用ブレーキ７０の第１ばね７３をガイドチューブ６５に設けてガイドチューブ６５及び増力機構３６を介して第１ばね７３の弾性力を第１ピストン７１に伝達させた。しかしながら、第１ばねの弾性力が第１ピストン７１に直接付与されるように第１ばねを設けてもよい。例えば、第１ばねを第１シリンダ３１と第１ピストン７１との間に設けてもよい。

・上記各実施形態では、リング１０１に規制部１０１Ｃを設けるとともに、第２ピストン８２に規制溝１０３を設けたが、リング１０１が回転しても問題がなければ、規制部１０１Ｃと規制溝１０３とを省略してもよい。

・上記各実施形態では、リング１０１をばねブレーキ８０の第２ピストン８２と連結する連結部材としたが、第２ピストン８２と連結と解除とを行うことができる部材であればリング以外の部材でもよい。

・上記各実施形態では、ブレーキ装置としてキャリパ装置２０にブレーキシリンダ装置６０を適用したが、ブレーキシリンダ装置を用いるブレーキ装置であれば、キャリパ装置以外のブレーキ装置であってもよい。

・上記各実施形態では、ブレーキシリンダ装置６０に常用ブレーキ７０を備えたが、常用ブレーキ７０の構成を省略してもよい。すなわち、ばねブレーキ８０のみを備えたブレーキシリンダ装置６０としてもよい。この場合、第２ばね８１の弾性力を第２ピストン８２及び伝達部材８４を介してスピンドル６２に伝達することができればよい。

・上記各実施形態において、付勢部材１０６，２０６を省略してもよい。
・上記第１の実施形態において、回動軸１０４と操作部１０５とを省略してもよい。

１０…台車、１１…ディスク、１２…制輪子、２０…キャリパ装置、２１…ブラケット、２２…連結部材、３０…シリンダ、３１…第１シリンダ、３２…第２シリンダ、３２Ａ…区画壁、３２Ｂ…貫通孔、３３…第３シリンダ、３３Ａ…ばね収容部、３３Ｂ…円筒部、３３Ｃ…収納部、３６…増力機構、３７…増力レバー、３７Ａ…支軸、３７Ｂ…第１ローラ、３７Ｃ…第２ローラ、４０…左側アーム、４１…左側延出片、４４…基端部、４６…制輪子取付部材、４８…左側固定部材、５０…右側アーム、５４…基端部、５６…制輪子取付部材、５８…右側固定部材、６０…ブレーキシリンダ装置、６１…クラッチナット、６２…スピンドル、６２Ａ…接続部、６３…軸部材、６４…ばね、６５…ガイドチューブ、６５Ａ…ローラ受部、７０…常用ブレーキ、７１…第１ピストン、７１Ａ…ローラ受部、７２…第１圧力室、７３…第１ばね、８０…ばねブレーキ、８１…第２ばね、８２…第２ピストン、８２Ａ…収容溝、８３…第２圧力室、８４…伝達部としての伝達部材、８４Ａ…環状溝、９０…接続部材、９１…嵌合孔、９２…アダプタ、９２Ａ…フランジ、９３…付勢部材、９４…転動部材、９５…留金、１００…遮断機構、１０１…連結部としてのリング、１０１Ａ…スリット、１０１Ｂ…被係合部、１０１Ｃ…規制部、１０２…切替部としての切替部材、１０２Ａ…係合部、１０３…規制溝、１０４…回動軸、１０５…操作部、１０６…付勢部材、１０７…ワイヤ、２００…遮断機構、２０１…連結部としてのリング、２０１Ａ…スリット、２０１Ｂ…被係合部、２０２…切替部としての切替部材、２０２Ａ…係合部、２０２Ｂ…背面、２０３…駆動部としての駆動部材、２０４…付勢部材、２０５…操作部、２０５Ａ…当接部、２０５Ｂ…斜面、２０６…付勢部としての付勢部材、２０８…支持カバー、２０９…ねじ、ＣＡ…軸、ＣＳ…軸線、ＰＡ…作用点、ＰＢ…支点、ＰＣ…力点。

Claims (7)

1. ばねブレーキと、
   前記ばねブレーキの力を伝達する伝達部と前記ばねブレーキのピストンとを連結するリングであって、縮径すると伝達状態となり、拡径すると非伝達状態となる前記リングと、
   回動軸とともに回転することによって前記リングとの係合位置と非係合位置とを切り替え、前記リングと係合することで前記リングを縮径し、前記リングとの係合を解除することで拡径する切替部と、
   操作が行われると前記回動軸を回転させる操作部と、を備え、
   前記回動軸は、前記ピストンに接続され、
   前記操作部は、前記ばねブレーキのシリンダに設けられ、前記回動軸が前記ピストンとともに移動すると前記回動軸の軸方向に前記回動軸に対して相対移動する
   ブレーキシリンダ装置。
2. 前記切替部が前記リングと係合して前記ばねブレーキのブレーキ力を伝達状態に保持されるように前記切替部を付勢する付勢部を備える
   請求項１に記載のブレーキシリンダ装置。
3. 前記切替部は、前記リングに係合する部分を作用点とし、前記切替部の回動軸を支点として回動し、前記回動の操作が与えられる部分を力点とし、前記支点と前記力点との第１距離よりも前記支点と前記作用点との第２距離の方が長い
   請求項１又は２に記載のブレーキシリンダ装置。
4. 前記力点は、前記支点と前記作用点との間に設けられる
   請求項３に記載のブレーキシリンダ装置。
5. ばねブレーキと、
   前記ばねブレーキの力を伝達する伝達部と前記ばねブレーキのピストンとを連結するリングであって、縮径すると伝達状態となり、拡径すると非伝達状態となる前記リングと、
   前記ピストンの径方向に移動することによって前記リングとの係合位置と非係合位置とを切り替え、前記リングと係合することで前記リングを縮径し、前記リングとの係合を解除することで前記リングを拡径する切替部と、
   前記ピストンの移動方向と平行な軸方向に移動して前記切替部に設けられた斜面に当接することによって前記切替部を前記ピストンの径方向に移動させる駆動部と、を備える
   ブレーキシリンダ装置。
6. 前記切替部が前記リングと係合して前記ばねブレーキのブレーキ力を伝達状態に保持されるように前記駆動部を付勢する付勢部を備える
   請求項５に記載のブレーキシリンダ装置。
7. 被押圧部材にブレーキ用摩擦部材を押し当てることで制動力を発生させるブレーキ装置であって、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のブレーキシリンダ装置を備え、
   前記ブレーキシリンダ装置によって前記ブレーキ用摩擦部材が駆動される
   ブレーキ装置。

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