ブレーキ装置
【課題】ブレーキ装置において、ブレーキシューの移動に伴う摩擦の発生を抑えて、押棒から押付力を効率的にブレーキシューに伝達する。
【解決手段】Ｙ方向に進退移動する押棒４０と、押棒４０の進行側への移動により該進行側へ移動して車輪Ｓに接触するブレーキシュー１０と、ブレーキシュー１０を移動可能に支える板バネ１と、押棒４０の一部を収納するハウジング２１に固定され板バネ１が取り付けられるブラケット７０と、を備えている。板バネ１は、その厚み方向が押棒４０の進退移動の方向（Ｙ方向）に向くよう、その一端部１ａがブレーキシュー１０に固定され、その他端部１ｂがブラケット７０に固定されている。
【解決手段】Ｙ方向に進退移動する押棒４０と、押棒４０の進行側への移動により該進行側へ移動して車輪Ｓに接触するブレーキシュー１０と、ブレーキシュー１０を移動可能に支える板バネ１と、押棒４０の一部を収納するハウジング２１に固定され板バネ１が取り付けられるブラケット７０と、を備えている。板バネ１は、その厚み方向が押棒４０の進退移動の方向（Ｙ方向）に向くよう、その一端部１ａがブレーキシュー１０に固定され、その他端部１ｂがブラケット７０に固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪等の制動対象に制動力を加えるブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪に制動力を加えるブレーキ装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載されたブレーキ装置は、車輪に制動力を加えるブレーキシューと、このブレーキシューを車輪に対して遠近方向に移動させる駆動ユニットと、ブレーキシューを移動可能に支えるハンガーと、を備えている。駆動ユニットは、車輪に対する遠近方向に進退移動する押棒と、この押棒を進退移動させる機構とを有している。
【０００４】
駆動ユニットのハウジングには、ブラケットが固定されている。前述のハンガーは、ブラケットに揺動可能に取り付けられている。
【０００５】
車輪に制動力を加える際には、駆動ユニットに、例えば、空気を供給する等で、押棒を進行側へ移動させる。この押棒の移動により、ブレーキシューは、退避位置から車輪に近づく向きに移動して、車輪に接触し、車輪に対して制動力を加える。
【０００６】
この際、ブレーキシューは、車輪に加える制動力に対する反力を車輪から受ける。この制動力及び反力は、いずれも、車輪に対する接線方向の力である。この反力を受けるブレーキシューは、制動力又は反力の方向である制動方向にほぼ沿って配設されたハンガーにより、支持される。
【０００７】
また、制動力を解除する際には、駆動ユニットから空気を流出させて、押棒に対する進行側への押付力を解除する。一般的に、この押棒に対する押付力の解除により、ブレーキシューが元の退避位置へ戻るようにするため、ブレーキシュー又はハンガーにコイルバネ等の弾性部材を取り付け、ブレーキシュー等を車輪から遠ざかる向きに付勢している。このように、ブレーキシュー等を車輪から遠ざかる向きに付勢することで、押棒に対する押付力が解除されると、コイルバネ等の弾性部材より、ブレーキシューは、元の退避位置に戻る。さらに、押棒やハンガーも、このブレーキシューの移動により、元の位置に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１４７５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ハンガーのブラケットに対する接続箇所、ハンガーのブレーキシューに対する接続箇所で、ハンガーの揺動により摩擦が生じ、この摩擦力により押棒からの押付力を損なってしまう。また、ハンガーの上記接続箇所は、摩擦による磨耗が進むと、ハンガーの揺動動作にガタが生じて、この面からも押棒からの押付力を損なってしまう。
【００１０】
特に、制動時のハンガーは、ブレーキシューから制動力に対する反力を受けることになるため、ハンガーの上記接続箇所中の反力に抗する箇所でより大きな摩擦力が作用し、この箇所の局部的な磨耗が進む。上記接続箇所で局部的な磨耗が進むと、ハンガーの揺動動作により大きなガタが生じてしまう。このため、特許文献１に記載の技術では、前述のハンガーの揺動に起因して押付力が損なわれる以上に、押付力は損なわれる。
【００１１】
すなわち、特許文献１に記載の技術では、押棒の押付力を制動子であるブレーキシューに効率的に伝達することができない、という問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、部材間の摩擦発生を抑えて、各部材の経年変化を少なくすることで、押棒の押付力を効率よくブレーキシューに伝達することができるブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記問題点を解決するためのブレーキ装置に係る発明は、
基部に対して進退移動する押棒と、前記押棒の進退移動の方向のうちの進行側への移動により、該進行側へ移動して制動対象に接触する制動子と、前記制動子が前記制動対象に接触して制動力を加える方向に沿って配設され、前記制動子を前記進退移動の方向に移動可能に支える板バネと、前記基部に固定され、前記板バネが取り付けられるバネ取付部と、
を備え、前記板バネは、前記押棒の進退移動に伴って、該進退移動の方向に弾性たわみ変形するよう、一端部が前記制動子に対して固定され、他端部が前記バネ取付部に固定されている、ことを特徴とする。
【００１４】
制動対象に制動力を加える際には、押棒に対して、その進行側に押付力が加えられる。この押付力により、押棒が進行側へ移動すると、これに伴って、制動子は、該進行側である制動対象に近づく向きへ移動して、制動対象と接触し、この制動対象に制動力を加える。この制動子の移動で、制動子を支える板バネは、押棒の進退方向に弾性たわみ変形する。
【００１５】
また、制動子は、制動対象に接触して、制動対象に制動力を加えると、この制動対象から制動力に対する反力を受けることになる。このため、制動子を支える板バネは、制動対象からの反力により、より弾性たわみ変形する。
【００１６】
車輪に対する制動力を解除する際には、押棒に対する前述の押付力が除かれる。このため、押棒及び制動子は、進行向きの力を受けなくなり、弾性たわみ変形している板バネの復元力で、退行側へ移動して、押付力が加えられる前の元の位置に戻る。
【００１７】
以上の発明では、制動子を移動可能に支えるハンガー部材として、板バネを用い、この板バネの一方の端部が制動子に対して固定され、他方の端部がバネ取付部に固定されているので、制動子及びバネ取付部に対するハンガー部材の各接続箇所において、制動子の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、この摩擦力による、押棒からの押付力の損失を抑えることができる。また、ハンガー部材の各接続箇所での摩擦による磨耗を防ぐことができ、ハンガー部材のガタを回避することもできる。
【００１８】
ここで、上記ブレーキ装置は、前記板バネを複数備え、複数の前記板バネは、前記押棒の前記進退方向に並んでいる、ことが好ましい。この際、前記複数の板バネの相互間隔は、前記一端部から前記他端部までの間で等距離である、ことが好ましい。
【００１９】
このように、複数の板バネを押棒の進退方向に並べると、制動子を捩じろうとするモーメントや傾けようとするモーメントに対して、複数の板バネが、相互に離れた位置で抗することになるので、制動子の捩じれを効果的に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、制動子を移動可能に支えるハンガー部材として、板バネを用いているので、制動子及びバネ取付部に対するハンガー部材の各接続箇所において、制動子の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、この摩擦による、押棒からの押付力の損失を抑えることができと共に、磨耗によるガタを防ぐことができる。よって、本発明によれば、各部材間の摩擦発生が抑えられ、各部材の経年変化が少なくなるので、押棒の押付力を制動子に効率的に伝達することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、板バネは、制動子を移動可能に支えるハンガー部材としての機能と、このハンガー部材を元の位置に戻すための弾性部材としての機能との両方を担っているため、ハンガー部材の他に、弾性部材を別途も受ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるブレーキ装置の要部切欠き側面図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】本発明に一実施形態におけるブレーキ装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るブレーキ装置の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２４】
本実施形態のブレーキ装置は、鉄道車両用のブレーキ装置である。このブレーキ装置は、図１に示すように、制動対象である車輪の踏面Ｓに接して、車輪に制動力を加えるブレーキシュー（制動子）１０と、このブレーキシュー１０を車輪に対して遠近方向に移動させる駆動ユニット２０と、ブレーキシュー１０を車輪に対する遠近方向に移動可能に支える板バネ１と、この板バネ１の端部１ｂが固定されるブラケット７０と、を備えている。
【００２５】
駆動ユニット２０は、空気圧による駆動力に応じて進退移動するピストン３０と、進行方向に移動したピストン３０を図１に示す元の位置に復帰させるコイルバネ２９と、ピストン３０の進退移動により車輪に対する遠近方向に進退移動する押棒４０と、押棒４０に回転可能に設けられている出力ローラ６０と、ピストン３０が押棒４０を押す押付力に対する反力を受けるための一対の反力受け用ローラ６５と、これらを収納するハウジング２１と、を備えている。
【００２６】
ここで、本実施形態では、押棒４０の進退方向は、ピストン３０の進退移動方向に対して垂直である。また、以下の説明の都合上、押棒４０の進退方向をＹ方向、ピストン３０の進退方向をＺ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対して垂直な方向をＸ方向とする。なお、本実施形態では、押棒４０の進退方向は、ピストン３０の進退方向に対して垂直であるが、押棒４０の進退方向とピストン３０の進退方向とは、異なっていれば垂直でなくてもよい。
【００２７】
ピストン３０は、空気圧を受ける受圧部３１と、この受圧部３１からピストン３０の進退方向のうちの進行向き（（＋）Ｚ）側に伸びている脚部３２と、を有している。受圧部３１は、ハウジング２１内を仕切って、この受圧部３１を基準としてハウジング２１内の（−）Ｚ側に空気室２２を形成する。この受圧部３１の外周には、空気室２２の気密性を確保するためにＯリングやパッキン等が設けられている。ハウジング２１には、空気室２２に対する空気の出入口２３が形成されている。
【００２８】
ピストン３０の受圧部３１であって、このピストン３０の進行向き側である（＋）Ｚ側の面には、コイルバネ２９の一方の端部が取り付けられている。また、ハウジング２１には、ピストン３０の受圧部３１を基準にして、（＋）Ｚ側にバネ支持板２６が設けられており、このバネ支持板２６に、コイルバネ２９の他方の端部が取り付けられている。
【００２９】
押棒４０の退行向き（（−）Ｙ）側の端部である退行側端部４３には、出力ローラ６０が設けられている。さらに、押棒４０の退行側（（−）Ｙ側）であって、（＋）Ｚ側には、Ｙ方向に伸びるキー溝４４が設けられている。ハウジング２１には、この押棒４０が貫通する貫通孔２７が形成され、この貫通孔２７に、この押棒４０の進行側（（＋）Ｙ側）をＹ方向に摺動可能に支持する滑り軸受け２８が設けられている。また、ハウジング２１内には、押棒４０のキー溝４４をＹ方向に摺動可能に支持する押棒ガイドキー８１が設けられている。
【００３０】
脚部３２は、押棒４０の進行側（（＋）Ｙ側）、つまり、出力ローラ６０側に、ピストン３０の進退方向（Ｚ方向）に対して傾斜し、且つ（−）Ｚ側に向かうに連れて（＋）Ｙ側に向かう傾斜面部５０が形成されている。この傾斜面部５０に、出力ローラ６０が接触する。傾斜面部５０には、ピストン３０の進行向き（（＋）Ｚ）への移動過程で先に出力ローラ６０に接触する先接触傾斜面５１と、次に出力ローラ６０に接触する後接触傾斜面５２とがある。先接触傾斜面５１と後接触傾斜面５２とは、傾斜角度が異なっており、具体的に、ピストン３０の退行向き（（−）Ｚ向き）に対する角度が、後接触傾斜面５２よりも先接触傾斜面５１の方が大きい、言い換えると、押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ向き）に対する角度が、後接触傾斜面５２よりも先接触傾斜面５１の方が小さい。
【００３１】
脚部３２は、押棒４０の退行側（（−）Ｙ側）に、ピストン３０の進退方向（Ｚ方向）と実質的に平行な反力伝達面５５が形成されている。この反力伝達面５５に、反力受け用ローラ６５の外周面が接触する。この反力受け用ローラ６５は、ハウジング２１に固定されている反力支持台８２に回転可能に設けられている。
【００３２】
この反力受け用ローラ６５、さらに、出力ローラ６０は、いずれも転がり軸受けである。転がり軸受けである各ローラ６５，６０は、いずれも、Ｘ方向に伸びる回転軸を中心として回転する。
【００３３】
本実施形態の各ローラ６０，６５の外周面と、各ローラ６０，６５の外周面が接触する接触面とのうち、少なくとも一方の面には、潤滑性の向上と硬度の向上と耐摩耗性の向上とのうち、少なくとも一つを目的とする表面処理が施されている。具体的には、潤滑性の向上を目的とする表面処理としては、Ｍｏ系の潤滑性の高いコーティング処理や、Ｍｏ系潤滑剤の塗布処理等がある。また、硬度の向上を目的とする表面処理としては、高周波焼入れ処理や真空焼入れ処理等がある。これら高周波焼入れ処理や真空焼入れ処理では、対象物が熱変形するため、焼入れ処理後に対象物を機械加工して、対象物の寸法を目的の寸法にすることが好ましい。また、耐摩耗性の向上を目的とする表面処理としては、ＴｉＮ系のコーティング処理等がある。
【００３４】
以上のように、各ローラ６０，６５の外周面又はその接触面に、潤滑性の向上を目的とする表面処理を施した場合、各ローラ６０，６５とその接触面との間の摩擦力の増加を防ぐことができる。また、各ローラ６０，６５の外周面又はその接触面に、硬度や耐摩耗性の向上を目的とする表面処理を施した場合でも、変形や磨耗による接触面積の増加、さらに位置決め精度の低下等を防ぐことができる結果、各ローラ６０，６５とその接触面との間の摩擦力の増加を防ぐことができる。
【００３５】
なお、各ローラ６０，６５の外周面と、その接触面とのうち、一方の面に、潤滑性の向上と硬度の向上と耐摩耗性の向上とのうちの一つを目的とする表面処理を施した場合、他方の面にも、同じ表面処理を施してもよいが、他の目的の表面処理を施してもよい。
【００３６】
押棒４０の進行側端部４１には、Ｘ方向に貫通した貫通孔４２が形成されている。また、ブレーキシュー１０には、Ｘ方向に貫通し、押棒４０の進退方向に対して垂直な方向（Ｚ方向）に伸びる長孔１２が形成されている。押棒４０の進行側端部４１とブレーキシュー１０とは、押棒４０の進行側端部４１の貫通孔４２及びブレーキシュー１０の長孔１２に挿通された連結シャフト１９により、連結されている。
【００３７】
ブレーキシュー１０には、一対の板バネ１，１の一端部１ａが固定される板バネ固定台１５が固定されている。ハウジング２１の（＋）Ｙ側の外面には、ブラケット７０が固定されている。このブラケット７０の部分であって、ブレーキシュー１０の板バネ固定台１５から（−）Ｚ側へ離れた位置には、一対の板バネ１，１の他端部１ｂが固定される板バネ固定台７５が固定されている。なお、ここで、ブラケット７０に固定されている板バネ固定台７５とブレーキシュー１０に固定されている板バネ固定台１５とは、ブレーキシュー１０及び押棒４０が図１に示す退避位置のときに、Ｚ方向において直線的に並んでいる。
【００３８】
一対の板バネ１，１は、弾性たわみ変形していない自然状態において、互いに平行にＹ方向に並び、且つその厚さ方向がＹ方向を向くよう、それぞれの一端部１ａがブレーキシュー１０の板バネ固定台１５にボルト１６で固定され、それぞれの他端部１ｂがブラケット７０の板バネ固定台７５にボルト７６で固定されている。
【００３９】
なお、一対の板バネ１，１は、押棒４０及びブレーキシュー１０が図１に示す退避位置のとき、いずれも、前述の自然状態で、Ｚ方向に平行である。言い換えると、一対の板バネ１，１は、押棒４０及びブレーキシュー１０が退避位置のとき、自然状態で、ブレーキシュー１０が車輪に加える制動力の方向であるＺ方向に沿うよう、配設されている。
【００４０】
この板バネ１の材質としては、鉄、銅やリン等の合金でもよいが、ヤング率や強度の面から、チタン合金を用いることが好ましい。
【００４１】
図２に示すように、ブレーキシュー１０は、押棒４０の進行側端部４１を基準として、（±）Ｘ側のそれぞれに設けられている。各ブレーキシュー１０，１０は、前述したように、連結ロッド１９により、押棒４０の進行側端部４１と連結されている。押棒４０の進行側端部４１の（＋）Ｘ側のブレーキシュー１０には、その（＋）Ｘ側に板バネ固定台１５が固定され、この板バネ固定台１５に一対の板バネ１，１の一端部１ａが固定されている。また、押棒４０の進行側端部４１の（−）Ｘ側のブレーキシュー１０には、その（−）Ｘ側に板バネ固定台１５が固定され、この板バネ固定台１５にも一対の板バネ１，１の一端部１ａが固定されている。（＋）Ｘ側の一対の板バネ１，１の他端部１ｂ、及び（−）Ｘ側の一対の板バネ１，１の他端部１ｂは、いずれも、ブラケット７０に固定されている板バネ固定台７５に固定されている。
【００４２】
次に、本実施形態のブレーキ装置の動作について説明する。
【００４３】
ここで、ブレーキシュー１０は、図１及び図３（ａ）に示すように、最も（−）Ｙ側に、つまり退避位置に位置しているとする。この際、ピストン３０も、最も（−）Ｚ側の退避位置に位置して、空気室２２の容積が最小になっている。また、押棒４０も、最も（−）Ｙ側に退避位置に位置し、この押棒４０に設けられている出力ローラ６０が、ピストン３０の傾斜面部５０のうちの先接触傾斜面５１に接触している。また、板バネ１は、弾性変形していない自然状態である。
【００４４】
ブレーキシュー１０で車輪に制動力を加える際には、ハウジング２１の空気出入口２３からハウジング２１の空気室２２内に空気を流入させる。この結果、この空気圧をピストン３０の受圧部３１が受けて、ピストン３０は、図１に示すように、コイルバネ２９を縮めながら、進行向き（（＋）Ｚ側）に移動し、空気室２２が広がる。
【００４５】
ピストン３０が（＋）Ｚ側に移動すると、このピストン３０の傾斜面部５０に接触している出力ローラ６０は回転しつつ、傾斜面５０から、この傾斜面５０に対して垂直な方向の押付力、言い換えると、（＋）Ｙ向きの成分力を有する押付力を受ける。この（＋）Ｙ向きの成分力により、ピストン３０の脚部３２は、出力ローラ６０から（＋）Ｙ向きの成分力に対する反力を受け、（−）Ｙ側へ逃げようとする。そこで、本実施形態では、脚部３２の傾斜面５０と反対側に、反力伝達面５５を形成し、この反力伝達面５５に反力受け用ローラ６５を接触させて、出力ローラ６０からの反力を受けさせ、脚部３２が（−）Ｙ側へ逃げるのを防いでいる。
【００４６】
出力ローラ６０が取り付けられている押棒４０は、出力ローラ６０から押付力を受けて、押棒ガイドキー８１及びガイドレール８９にガイドされつつ、押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ側）に移動する。なお、押棒ガイドキー８１は、ピストン３０から押棒４０が受ける（＋）Ｚ向きの力、及び（±）Ｘ方向の力を支持し、ガイドレール８９は、ピストン３０から押棒４０を介してガイドローラ６９が受ける（＋）Ｚ向きの力、及びＹ方向に平行な押棒４０の中心軸回りのモーメント力を支持する。
【００４７】
この押棒４０の（＋）Ｙ側への移動により、この押棒４０の進行側端部４１に取り付けられている連結ロッド１９も、（＋）Ｙ側への移動へ移動する。この連結ロッド１９は、ブレーキシュー１０の長孔１２に対して、Ｙ方向への相対移動ができないものの、Ｚ方向への相対移動が可能である。このため、ブレーキシュー１０は、押棒４０の進行側端部４１の（＋）Ｙ側への移動に伴って、車輪の踏面Ｓに近づく（＋）Ｙ側へ移動する。さらに、このブレーキシュー１０の板バネ固定台１５に固定されている板バネ１の一端部１ａも、（＋）Ｙ側へ移動する。よって、板バネ１は、Ｙ方向に弾性たわみ変形する。
【００４８】
ところで、ブレーキシュー１０は、押棒４０の進行側端分４１の（＋）Ｙ側への移動により、車輪の踏面Ｓに近づく（＋）Ｙ側へ移動しつつ、（−）Ｚ側にも移動する。このように、ブレーキシュー１０が（−）Ｚ側にも移動するのは、ブラケット７０の板バネ固定台７５とブレーキシュー１０の板バネ固定台１５とのＺ方向間隔が板バネ１により規制されている状態で、ブレーキシュー１０が（＋）Ｙ側へ移動するからである。
【００４９】
なお、本実施形態では、押棒４０の進行側端部４１に対して、ブレーキシュー１０をＺ方向に移動可能にするために、ブレーキシュー１０に長孔１２を形成したが、押棒４０の進行側端部４１に長孔を形成して、押棒４０の進行側端部４１に対して、ブレーキシュー１０をＺ方向に移動可能にしてもよい。
【００５０】
ブレーキシュー１０は、図３（ｂ）車輪の踏面Ｓに接触すると、車輪に対して、その踏面Ｓの接線方向（（＋）Ｚ向き）の制動力Ｆを加える。この際、ブレーキシュー１０は、踏面Ｓへの押付力に対する抗力Ｎと、（＋）Ｚ向きの制動力Ｆに対する（−）Ｚ向きの反力Ｆｎとを受ける。なお、図３中、符号「１０Ｓ」は、車輪の踏面Ｓに接触した直後のブレーキシューを示している。
【００５１】
ブレーキシュー１０にかかる抗力Ｎは、押棒４０が主として受け、ブレーキシュー１０にかかる反力Ｆｎは、板バネ１，１が主として受ける。このため、板バネ１，１は、（−）Ｚ向きの反力Ｆｎにより、より弾性ひずみ変形する。
【００５２】
ところで、出力ローラ６０は、ピストン３０の進行向き（（＋）Ｚ側）への移動過程で、ピストン３０の後接触傾斜面５２より先に先接触傾斜面５１に接触する。この先接触傾斜面５１は、前述したように、押棒４０の押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ向き）に対する角度が後接触傾斜面５２よりも小さいため、ピストン３０の一定移動量に対して、後接触傾斜面５２よりも、押棒４０を大きく移動させることができる。
【００５３】
出力ローラ６０は、続いて、ピストン３０の後接触傾斜面５２に接触する。この後接触傾斜面５２は、押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ向き）に対する角度が先接触傾斜面５１よりも大きいため、ピストン３０の一定移動量に対して、先接触傾斜面５１より、押棒４０を大きく移動させないものの、この先接触傾斜面５２から受ける（＋）Ｙ向きの成分力が大きくなり、押棒４０に対する（＋）Ｙ向きの押付力を大きくすることができる。
【００５４】
従って、押棒４０は、移動前半では大きく移動し、移動後半では、ブレーキシュー１０への押付力が大きくなる。
【００５５】
車輪に加えている制動力を解除する際には、ハウジング２１の空気出入口２３からハウジング２１の空気室２２内の空気を流出させる。すると、空気圧で縮んでいたコイルバネ２９が伸び、ピストン３０は、退行向き（（−）Ｚ側）に移動し、元の退避位置、つまり、図１に示す位置に戻る。この結果、押棒４０及びブレーキシュー１０は、ピストン３０からＹ方向の力を受けなくなるため、弾性ひずみ変形している板バネ１の復元力により、退行向き（（−）Ｙ側）に移動し、元の退避位置、つまり、図１に示す位置に戻る。なお、この際、ブレーキシュー１０は、退行向き（（−）Ｙ側）に移動しつつ、（＋）Ｚ側に移動して、元の退避位置に至る。
【００５６】
以上のように、本実施形態では、ブレーキシュー１０を移動可能に支えるハンガー部材として、板バネ１を用い、この板バネ１の一方の端部をブレーキシュー１０に固定し、他方の端部をブラケット７０に固定しているので、ブレーキシュー１０及びブラケット７０に対するハンガー部材の各接続箇所において、ブレーキシュー１０の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、この摩擦力による、押棒４０からの押付力の損失を抑えることができる。また、ハンガー部材の各接続箇所での摩擦による磨耗を防ぐことができ、ハンガー部材のガタを回避することができる。
【００５７】
さらに、ブレーキシュー１０が車輪に制動力Ｆを加えている際、ハンガー部材は、ブレーキシュー１０から制動力Ｆに対する反力Ｆｎを受けるが、この際においても、ハンガー部材としての板バネ１は、ブレーキシュー１０及びブラケット７０に対する各接続箇所が固定されているため、各接続箇所におけるハンガー部材の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、制動時においても、各接続箇所が磨耗することはない。
【００５８】
また、ブレーキシュー１０が捩れ力等を受けたとしても、ハンガー部材である板バネ１がこの捩れ力に抗する弾性力を発生するので、ブレーキシュー１０の捩れを抑えることができる。また、ブレーキシュー１０が仮に捩れたとしても、ハンガー部材の上記接続箇所で磨耗が発生しない関係上、局部的な磨耗も発生せず、局部的な磨耗によるハンガー部材のガタを回避することができる。
【００５９】
よって、本実施形態によれば、各部材間の摩擦発生が抑えられ、各部材の経年変化が少なくなるので、押棒４０の押付力を効率的にブレーキシュー１０へ伝達することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、従来技術におけるハンガーの機能、つまりブレーキシュー１０を移動可能に支える機能と、このハンガーを元の位置に戻すための弾性部材としての機能との両機能を、ハンガー部材である板バネ１に担わせているため、部品点数を少なくすることができる。
【００６１】
なお、以上の実施形態では、一対の板バネ１，１をＹ方向に並べているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｙ方向における板バネの数量を一つにしてもよい。但し、本実施形態のように、複数の板バネ１をＹ方向に並べる方が、Ｚ方向に平行なＺ軸回りのブレーキシュー１０の捩れ、ＹＺ平面に対するブレーキシュー１０の傾き等を効果的に抑えることができる。
【００６２】
これは、ブレーキシュー１０を捩じろうとするモーメントや傾けようとするモーメントに対して、複数の板バネ１，１がそれぞれ単に抗すること以上に、各モーメントに対して、複数の板バネ１，１が相互に離れた位置で抗することに起因する。さらに、ブレーキシュー１０を捩じろうとするモーメントに対して、Ｙ方向に並んでいる一対の板バネ１，１のうち、一方の板バネ1が、そのねじれ剛性で抗するのみならず、他方の板バネ１が、そのねじれ剛性よりも強い幅方向の剛性で抗することにも起因する。
【００６３】
また、以上の実施形態としては、押棒４０の進退移動の基準となる基部をハウジング２１とし、このハウジング２１に、バネ取付部としてのブラケット７０及びバネ固定台７５を設けたが、ハウジング２１が固定される車両の一部を基部とし、この基部にバネ取付部としてのブラケット及びバネ固定台を設けてもよい。但し、駆動ユニット２０、ブレーキシュー１０、板バネ１、ブラケット７０、バネ固定台１５，７５を一つのユニットにするためには、本実施形態のように、ハウジング２１を基部とすることが好ましい。
【００６４】
また、本発明は、以上の実施形態における駆動ユニット２０の構成に限定されるものではなく、この進退移動に応じてブレーキシュー１０を進退移動させるために、押棒４０を進退移動させるものであれば、如何なる駆動ユニットを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１：板バネ、１０：ブレーキシュー（制動子）、１２：長孔、１５，７５：バネ固定台、１９：連結ロッド、２０：駆動ユニット、２１：ハウジング（基部）、３０：ピストン、４０：押棒、４１：押棒の進行側端部、５０：傾斜面部、５５：反力伝達面、６０：出力ローラ、６５：反力受け用ローラ、６５ｈ，６５ｋ：反力受け用ローラユニット、７０：ブラケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪等の制動対象に制動力を加えるブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪に制動力を加えるブレーキ装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載されたブレーキ装置は、車輪に制動力を加えるブレーキシューと、このブレーキシューを車輪に対して遠近方向に移動させる駆動ユニットと、ブレーキシューを移動可能に支えるハンガーと、を備えている。駆動ユニットは、車輪に対する遠近方向に進退移動する押棒と、この押棒を進退移動させる機構とを有している。
【０００４】
駆動ユニットのハウジングには、ブラケットが固定されている。前述のハンガーは、ブラケットに揺動可能に取り付けられている。
【０００５】
車輪に制動力を加える際には、駆動ユニットに、例えば、空気を供給する等で、押棒を進行側へ移動させる。この押棒の移動により、ブレーキシューは、退避位置から車輪に近づく向きに移動して、車輪に接触し、車輪に対して制動力を加える。
【０００６】
この際、ブレーキシューは、車輪に加える制動力に対する反力を車輪から受ける。この制動力及び反力は、いずれも、車輪に対する接線方向の力である。この反力を受けるブレーキシューは、制動力又は反力の方向である制動方向にほぼ沿って配設されたハンガーにより、支持される。
【０００７】
また、制動力を解除する際には、駆動ユニットから空気を流出させて、押棒に対する進行側への押付力を解除する。一般的に、この押棒に対する押付力の解除により、ブレーキシューが元の退避位置へ戻るようにするため、ブレーキシュー又はハンガーにコイルバネ等の弾性部材を取り付け、ブレーキシュー等を車輪から遠ざかる向きに付勢している。このように、ブレーキシュー等を車輪から遠ざかる向きに付勢することで、押棒に対する押付力が解除されると、コイルバネ等の弾性部材より、ブレーキシューは、元の退避位置に戻る。さらに、押棒やハンガーも、このブレーキシューの移動により、元の位置に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１４７５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ハンガーのブラケットに対する接続箇所、ハンガーのブレーキシューに対する接続箇所で、ハンガーの揺動により摩擦が生じ、この摩擦力により押棒からの押付力を損なってしまう。また、ハンガーの上記接続箇所は、摩擦による磨耗が進むと、ハンガーの揺動動作にガタが生じて、この面からも押棒からの押付力を損なってしまう。
【００１０】
特に、制動時のハンガーは、ブレーキシューから制動力に対する反力を受けることになるため、ハンガーの上記接続箇所中の反力に抗する箇所でより大きな摩擦力が作用し、この箇所の局部的な磨耗が進む。上記接続箇所で局部的な磨耗が進むと、ハンガーの揺動動作により大きなガタが生じてしまう。このため、特許文献１に記載の技術では、前述のハンガーの揺動に起因して押付力が損なわれる以上に、押付力は損なわれる。
【００１１】
すなわち、特許文献１に記載の技術では、押棒の押付力を制動子であるブレーキシューに効率的に伝達することができない、という問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、部材間の摩擦発生を抑えて、各部材の経年変化を少なくすることで、押棒の押付力を効率よくブレーキシューに伝達することができるブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記問題点を解決するためのブレーキ装置に係る発明は、
基部に対して進退移動する押棒と、前記押棒の進退移動の方向のうちの進行側への移動により、該進行側へ移動して制動対象に接触する制動子と、前記制動子が前記制動対象に接触して制動力を加える方向に沿って配設され、前記制動子を前記進退移動の方向に移動可能に支える板バネと、前記基部に固定され、前記板バネが取り付けられるバネ取付部と、
を備え、前記板バネは、前記押棒の進退移動に伴って、該進退移動の方向に弾性たわみ変形するよう、一端部が前記制動子に対して固定され、他端部が前記バネ取付部に固定されている、ことを特徴とする。
【００１４】
制動対象に制動力を加える際には、押棒に対して、その進行側に押付力が加えられる。この押付力により、押棒が進行側へ移動すると、これに伴って、制動子は、該進行側である制動対象に近づく向きへ移動して、制動対象と接触し、この制動対象に制動力を加える。この制動子の移動で、制動子を支える板バネは、押棒の進退方向に弾性たわみ変形する。
【００１５】
また、制動子は、制動対象に接触して、制動対象に制動力を加えると、この制動対象から制動力に対する反力を受けることになる。このため、制動子を支える板バネは、制動対象からの反力により、より弾性たわみ変形する。
【００１６】
車輪に対する制動力を解除する際には、押棒に対する前述の押付力が除かれる。このため、押棒及び制動子は、進行向きの力を受けなくなり、弾性たわみ変形している板バネの復元力で、退行側へ移動して、押付力が加えられる前の元の位置に戻る。
【００１７】
以上の発明では、制動子を移動可能に支えるハンガー部材として、板バネを用い、この板バネの一方の端部が制動子に対して固定され、他方の端部がバネ取付部に固定されているので、制動子及びバネ取付部に対するハンガー部材の各接続箇所において、制動子の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、この摩擦力による、押棒からの押付力の損失を抑えることができる。また、ハンガー部材の各接続箇所での摩擦による磨耗を防ぐことができ、ハンガー部材のガタを回避することもできる。
【００１８】
ここで、上記ブレーキ装置は、前記板バネを複数備え、複数の前記板バネは、前記押棒の前記進退方向に並んでいる、ことが好ましい。この際、前記複数の板バネの相互間隔は、前記一端部から前記他端部までの間で等距離である、ことが好ましい。
【００１９】
このように、複数の板バネを押棒の進退方向に並べると、制動子を捩じろうとするモーメントや傾けようとするモーメントに対して、複数の板バネが、相互に離れた位置で抗することになるので、制動子の捩じれを効果的に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、制動子を移動可能に支えるハンガー部材として、板バネを用いているので、制動子及びバネ取付部に対するハンガー部材の各接続箇所において、制動子の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、この摩擦による、押棒からの押付力の損失を抑えることができと共に、磨耗によるガタを防ぐことができる。よって、本発明によれば、各部材間の摩擦発生が抑えられ、各部材の経年変化が少なくなるので、押棒の押付力を制動子に効率的に伝達することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、板バネは、制動子を移動可能に支えるハンガー部材としての機能と、このハンガー部材を元の位置に戻すための弾性部材としての機能との両方を担っているため、ハンガー部材の他に、弾性部材を別途も受ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるブレーキ装置の要部切欠き側面図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】本発明に一実施形態におけるブレーキ装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るブレーキ装置の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２４】
本実施形態のブレーキ装置は、鉄道車両用のブレーキ装置である。このブレーキ装置は、図１に示すように、制動対象である車輪の踏面Ｓに接して、車輪に制動力を加えるブレーキシュー（制動子）１０と、このブレーキシュー１０を車輪に対して遠近方向に移動させる駆動ユニット２０と、ブレーキシュー１０を車輪に対する遠近方向に移動可能に支える板バネ１と、この板バネ１の端部１ｂが固定されるブラケット７０と、を備えている。
【００２５】
駆動ユニット２０は、空気圧による駆動力に応じて進退移動するピストン３０と、進行方向に移動したピストン３０を図１に示す元の位置に復帰させるコイルバネ２９と、ピストン３０の進退移動により車輪に対する遠近方向に進退移動する押棒４０と、押棒４０に回転可能に設けられている出力ローラ６０と、ピストン３０が押棒４０を押す押付力に対する反力を受けるための一対の反力受け用ローラ６５と、これらを収納するハウジング２１と、を備えている。
【００２６】
ここで、本実施形態では、押棒４０の進退方向は、ピストン３０の進退移動方向に対して垂直である。また、以下の説明の都合上、押棒４０の進退方向をＹ方向、ピストン３０の進退方向をＺ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対して垂直な方向をＸ方向とする。なお、本実施形態では、押棒４０の進退方向は、ピストン３０の進退方向に対して垂直であるが、押棒４０の進退方向とピストン３０の進退方向とは、異なっていれば垂直でなくてもよい。
【００２７】
ピストン３０は、空気圧を受ける受圧部３１と、この受圧部３１からピストン３０の進退方向のうちの進行向き（（＋）Ｚ）側に伸びている脚部３２と、を有している。受圧部３１は、ハウジング２１内を仕切って、この受圧部３１を基準としてハウジング２１内の（−）Ｚ側に空気室２２を形成する。この受圧部３１の外周には、空気室２２の気密性を確保するためにＯリングやパッキン等が設けられている。ハウジング２１には、空気室２２に対する空気の出入口２３が形成されている。
【００２８】
ピストン３０の受圧部３１であって、このピストン３０の進行向き側である（＋）Ｚ側の面には、コイルバネ２９の一方の端部が取り付けられている。また、ハウジング２１には、ピストン３０の受圧部３１を基準にして、（＋）Ｚ側にバネ支持板２６が設けられており、このバネ支持板２６に、コイルバネ２９の他方の端部が取り付けられている。
【００２９】
押棒４０の退行向き（（−）Ｙ）側の端部である退行側端部４３には、出力ローラ６０が設けられている。さらに、押棒４０の退行側（（−）Ｙ側）であって、（＋）Ｚ側には、Ｙ方向に伸びるキー溝４４が設けられている。ハウジング２１には、この押棒４０が貫通する貫通孔２７が形成され、この貫通孔２７に、この押棒４０の進行側（（＋）Ｙ側）をＹ方向に摺動可能に支持する滑り軸受け２８が設けられている。また、ハウジング２１内には、押棒４０のキー溝４４をＹ方向に摺動可能に支持する押棒ガイドキー８１が設けられている。
【００３０】
脚部３２は、押棒４０の進行側（（＋）Ｙ側）、つまり、出力ローラ６０側に、ピストン３０の進退方向（Ｚ方向）に対して傾斜し、且つ（−）Ｚ側に向かうに連れて（＋）Ｙ側に向かう傾斜面部５０が形成されている。この傾斜面部５０に、出力ローラ６０が接触する。傾斜面部５０には、ピストン３０の進行向き（（＋）Ｚ）への移動過程で先に出力ローラ６０に接触する先接触傾斜面５１と、次に出力ローラ６０に接触する後接触傾斜面５２とがある。先接触傾斜面５１と後接触傾斜面５２とは、傾斜角度が異なっており、具体的に、ピストン３０の退行向き（（−）Ｚ向き）に対する角度が、後接触傾斜面５２よりも先接触傾斜面５１の方が大きい、言い換えると、押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ向き）に対する角度が、後接触傾斜面５２よりも先接触傾斜面５１の方が小さい。
【００３１】
脚部３２は、押棒４０の退行側（（−）Ｙ側）に、ピストン３０の進退方向（Ｚ方向）と実質的に平行な反力伝達面５５が形成されている。この反力伝達面５５に、反力受け用ローラ６５の外周面が接触する。この反力受け用ローラ６５は、ハウジング２１に固定されている反力支持台８２に回転可能に設けられている。
【００３２】
この反力受け用ローラ６５、さらに、出力ローラ６０は、いずれも転がり軸受けである。転がり軸受けである各ローラ６５，６０は、いずれも、Ｘ方向に伸びる回転軸を中心として回転する。
【００３３】
本実施形態の各ローラ６０，６５の外周面と、各ローラ６０，６５の外周面が接触する接触面とのうち、少なくとも一方の面には、潤滑性の向上と硬度の向上と耐摩耗性の向上とのうち、少なくとも一つを目的とする表面処理が施されている。具体的には、潤滑性の向上を目的とする表面処理としては、Ｍｏ系の潤滑性の高いコーティング処理や、Ｍｏ系潤滑剤の塗布処理等がある。また、硬度の向上を目的とする表面処理としては、高周波焼入れ処理や真空焼入れ処理等がある。これら高周波焼入れ処理や真空焼入れ処理では、対象物が熱変形するため、焼入れ処理後に対象物を機械加工して、対象物の寸法を目的の寸法にすることが好ましい。また、耐摩耗性の向上を目的とする表面処理としては、ＴｉＮ系のコーティング処理等がある。
【００３４】
以上のように、各ローラ６０，６５の外周面又はその接触面に、潤滑性の向上を目的とする表面処理を施した場合、各ローラ６０，６５とその接触面との間の摩擦力の増加を防ぐことができる。また、各ローラ６０，６５の外周面又はその接触面に、硬度や耐摩耗性の向上を目的とする表面処理を施した場合でも、変形や磨耗による接触面積の増加、さらに位置決め精度の低下等を防ぐことができる結果、各ローラ６０，６５とその接触面との間の摩擦力の増加を防ぐことができる。
【００３５】
なお、各ローラ６０，６５の外周面と、その接触面とのうち、一方の面に、潤滑性の向上と硬度の向上と耐摩耗性の向上とのうちの一つを目的とする表面処理を施した場合、他方の面にも、同じ表面処理を施してもよいが、他の目的の表面処理を施してもよい。
【００３６】
押棒４０の進行側端部４１には、Ｘ方向に貫通した貫通孔４２が形成されている。また、ブレーキシュー１０には、Ｘ方向に貫通し、押棒４０の進退方向に対して垂直な方向（Ｚ方向）に伸びる長孔１２が形成されている。押棒４０の進行側端部４１とブレーキシュー１０とは、押棒４０の進行側端部４１の貫通孔４２及びブレーキシュー１０の長孔１２に挿通された連結シャフト１９により、連結されている。
【００３７】
ブレーキシュー１０には、一対の板バネ１，１の一端部１ａが固定される板バネ固定台１５が固定されている。ハウジング２１の（＋）Ｙ側の外面には、ブラケット７０が固定されている。このブラケット７０の部分であって、ブレーキシュー１０の板バネ固定台１５から（−）Ｚ側へ離れた位置には、一対の板バネ１，１の他端部１ｂが固定される板バネ固定台７５が固定されている。なお、ここで、ブラケット７０に固定されている板バネ固定台７５とブレーキシュー１０に固定されている板バネ固定台１５とは、ブレーキシュー１０及び押棒４０が図１に示す退避位置のときに、Ｚ方向において直線的に並んでいる。
【００３８】
一対の板バネ１，１は、弾性たわみ変形していない自然状態において、互いに平行にＹ方向に並び、且つその厚さ方向がＹ方向を向くよう、それぞれの一端部１ａがブレーキシュー１０の板バネ固定台１５にボルト１６で固定され、それぞれの他端部１ｂがブラケット７０の板バネ固定台７５にボルト７６で固定されている。
【００３９】
なお、一対の板バネ１，１は、押棒４０及びブレーキシュー１０が図１に示す退避位置のとき、いずれも、前述の自然状態で、Ｚ方向に平行である。言い換えると、一対の板バネ１，１は、押棒４０及びブレーキシュー１０が退避位置のとき、自然状態で、ブレーキシュー１０が車輪に加える制動力の方向であるＺ方向に沿うよう、配設されている。
【００４０】
この板バネ１の材質としては、鉄、銅やリン等の合金でもよいが、ヤング率や強度の面から、チタン合金を用いることが好ましい。
【００４１】
図２に示すように、ブレーキシュー１０は、押棒４０の進行側端部４１を基準として、（±）Ｘ側のそれぞれに設けられている。各ブレーキシュー１０，１０は、前述したように、連結ロッド１９により、押棒４０の進行側端部４１と連結されている。押棒４０の進行側端部４１の（＋）Ｘ側のブレーキシュー１０には、その（＋）Ｘ側に板バネ固定台１５が固定され、この板バネ固定台１５に一対の板バネ１，１の一端部１ａが固定されている。また、押棒４０の進行側端部４１の（−）Ｘ側のブレーキシュー１０には、その（−）Ｘ側に板バネ固定台１５が固定され、この板バネ固定台１５にも一対の板バネ１，１の一端部１ａが固定されている。（＋）Ｘ側の一対の板バネ１，１の他端部１ｂ、及び（−）Ｘ側の一対の板バネ１，１の他端部１ｂは、いずれも、ブラケット７０に固定されている板バネ固定台７５に固定されている。
【００４２】
次に、本実施形態のブレーキ装置の動作について説明する。
【００４３】
ここで、ブレーキシュー１０は、図１及び図３（ａ）に示すように、最も（−）Ｙ側に、つまり退避位置に位置しているとする。この際、ピストン３０も、最も（−）Ｚ側の退避位置に位置して、空気室２２の容積が最小になっている。また、押棒４０も、最も（−）Ｙ側に退避位置に位置し、この押棒４０に設けられている出力ローラ６０が、ピストン３０の傾斜面部５０のうちの先接触傾斜面５１に接触している。また、板バネ１は、弾性変形していない自然状態である。
【００４４】
ブレーキシュー１０で車輪に制動力を加える際には、ハウジング２１の空気出入口２３からハウジング２１の空気室２２内に空気を流入させる。この結果、この空気圧をピストン３０の受圧部３１が受けて、ピストン３０は、図１に示すように、コイルバネ２９を縮めながら、進行向き（（＋）Ｚ側）に移動し、空気室２２が広がる。
【００４５】
ピストン３０が（＋）Ｚ側に移動すると、このピストン３０の傾斜面部５０に接触している出力ローラ６０は回転しつつ、傾斜面５０から、この傾斜面５０に対して垂直な方向の押付力、言い換えると、（＋）Ｙ向きの成分力を有する押付力を受ける。この（＋）Ｙ向きの成分力により、ピストン３０の脚部３２は、出力ローラ６０から（＋）Ｙ向きの成分力に対する反力を受け、（−）Ｙ側へ逃げようとする。そこで、本実施形態では、脚部３２の傾斜面５０と反対側に、反力伝達面５５を形成し、この反力伝達面５５に反力受け用ローラ６５を接触させて、出力ローラ６０からの反力を受けさせ、脚部３２が（−）Ｙ側へ逃げるのを防いでいる。
【００４６】
出力ローラ６０が取り付けられている押棒４０は、出力ローラ６０から押付力を受けて、押棒ガイドキー８１及びガイドレール８９にガイドされつつ、押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ側）に移動する。なお、押棒ガイドキー８１は、ピストン３０から押棒４０が受ける（＋）Ｚ向きの力、及び（±）Ｘ方向の力を支持し、ガイドレール８９は、ピストン３０から押棒４０を介してガイドローラ６９が受ける（＋）Ｚ向きの力、及びＹ方向に平行な押棒４０の中心軸回りのモーメント力を支持する。
【００４７】
この押棒４０の（＋）Ｙ側への移動により、この押棒４０の進行側端部４１に取り付けられている連結ロッド１９も、（＋）Ｙ側への移動へ移動する。この連結ロッド１９は、ブレーキシュー１０の長孔１２に対して、Ｙ方向への相対移動ができないものの、Ｚ方向への相対移動が可能である。このため、ブレーキシュー１０は、押棒４０の進行側端部４１の（＋）Ｙ側への移動に伴って、車輪の踏面Ｓに近づく（＋）Ｙ側へ移動する。さらに、このブレーキシュー１０の板バネ固定台１５に固定されている板バネ１の一端部１ａも、（＋）Ｙ側へ移動する。よって、板バネ１は、Ｙ方向に弾性たわみ変形する。
【００４８】
ところで、ブレーキシュー１０は、押棒４０の進行側端分４１の（＋）Ｙ側への移動により、車輪の踏面Ｓに近づく（＋）Ｙ側へ移動しつつ、（−）Ｚ側にも移動する。このように、ブレーキシュー１０が（−）Ｚ側にも移動するのは、ブラケット７０の板バネ固定台７５とブレーキシュー１０の板バネ固定台１５とのＺ方向間隔が板バネ１により規制されている状態で、ブレーキシュー１０が（＋）Ｙ側へ移動するからである。
【００４９】
なお、本実施形態では、押棒４０の進行側端部４１に対して、ブレーキシュー１０をＺ方向に移動可能にするために、ブレーキシュー１０に長孔１２を形成したが、押棒４０の進行側端部４１に長孔を形成して、押棒４０の進行側端部４１に対して、ブレーキシュー１０をＺ方向に移動可能にしてもよい。
【００５０】
ブレーキシュー１０は、図３（ｂ）車輪の踏面Ｓに接触すると、車輪に対して、その踏面Ｓの接線方向（（＋）Ｚ向き）の制動力Ｆを加える。この際、ブレーキシュー１０は、踏面Ｓへの押付力に対する抗力Ｎと、（＋）Ｚ向きの制動力Ｆに対する（−）Ｚ向きの反力Ｆｎとを受ける。なお、図３中、符号「１０Ｓ」は、車輪の踏面Ｓに接触した直後のブレーキシューを示している。
【００５１】
ブレーキシュー１０にかかる抗力Ｎは、押棒４０が主として受け、ブレーキシュー１０にかかる反力Ｆｎは、板バネ１，１が主として受ける。このため、板バネ１，１は、（−）Ｚ向きの反力Ｆｎにより、より弾性ひずみ変形する。
【００５２】
ところで、出力ローラ６０は、ピストン３０の進行向き（（＋）Ｚ側）への移動過程で、ピストン３０の後接触傾斜面５２より先に先接触傾斜面５１に接触する。この先接触傾斜面５１は、前述したように、押棒４０の押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ向き）に対する角度が後接触傾斜面５２よりも小さいため、ピストン３０の一定移動量に対して、後接触傾斜面５２よりも、押棒４０を大きく移動させることができる。
【００５３】
出力ローラ６０は、続いて、ピストン３０の後接触傾斜面５２に接触する。この後接触傾斜面５２は、押棒４０の進行向き（（＋）Ｙ向き）に対する角度が先接触傾斜面５１よりも大きいため、ピストン３０の一定移動量に対して、先接触傾斜面５１より、押棒４０を大きく移動させないものの、この先接触傾斜面５２から受ける（＋）Ｙ向きの成分力が大きくなり、押棒４０に対する（＋）Ｙ向きの押付力を大きくすることができる。
【００５４】
従って、押棒４０は、移動前半では大きく移動し、移動後半では、ブレーキシュー１０への押付力が大きくなる。
【００５５】
車輪に加えている制動力を解除する際には、ハウジング２１の空気出入口２３からハウジング２１の空気室２２内の空気を流出させる。すると、空気圧で縮んでいたコイルバネ２９が伸び、ピストン３０は、退行向き（（−）Ｚ側）に移動し、元の退避位置、つまり、図１に示す位置に戻る。この結果、押棒４０及びブレーキシュー１０は、ピストン３０からＹ方向の力を受けなくなるため、弾性ひずみ変形している板バネ１の復元力により、退行向き（（−）Ｙ側）に移動し、元の退避位置、つまり、図１に示す位置に戻る。なお、この際、ブレーキシュー１０は、退行向き（（−）Ｙ側）に移動しつつ、（＋）Ｚ側に移動して、元の退避位置に至る。
【００５６】
以上のように、本実施形態では、ブレーキシュー１０を移動可能に支えるハンガー部材として、板バネ１を用い、この板バネ１の一方の端部をブレーキシュー１０に固定し、他方の端部をブラケット７０に固定しているので、ブレーキシュー１０及びブラケット７０に対するハンガー部材の各接続箇所において、ブレーキシュー１０の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、この摩擦力による、押棒４０からの押付力の損失を抑えることができる。また、ハンガー部材の各接続箇所での摩擦による磨耗を防ぐことができ、ハンガー部材のガタを回避することができる。
【００５７】
さらに、ブレーキシュー１０が車輪に制動力Ｆを加えている際、ハンガー部材は、ブレーキシュー１０から制動力Ｆに対する反力Ｆｎを受けるが、この際においても、ハンガー部材としての板バネ１は、ブレーキシュー１０及びブラケット７０に対する各接続箇所が固定されているため、各接続箇所におけるハンガー部材の相対移動に伴う摩擦は発生しない。このため、制動時においても、各接続箇所が磨耗することはない。
【００５８】
また、ブレーキシュー１０が捩れ力等を受けたとしても、ハンガー部材である板バネ１がこの捩れ力に抗する弾性力を発生するので、ブレーキシュー１０の捩れを抑えることができる。また、ブレーキシュー１０が仮に捩れたとしても、ハンガー部材の上記接続箇所で磨耗が発生しない関係上、局部的な磨耗も発生せず、局部的な磨耗によるハンガー部材のガタを回避することができる。
【００５９】
よって、本実施形態によれば、各部材間の摩擦発生が抑えられ、各部材の経年変化が少なくなるので、押棒４０の押付力を効率的にブレーキシュー１０へ伝達することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、従来技術におけるハンガーの機能、つまりブレーキシュー１０を移動可能に支える機能と、このハンガーを元の位置に戻すための弾性部材としての機能との両機能を、ハンガー部材である板バネ１に担わせているため、部品点数を少なくすることができる。
【００６１】
なお、以上の実施形態では、一対の板バネ１，１をＹ方向に並べているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｙ方向における板バネの数量を一つにしてもよい。但し、本実施形態のように、複数の板バネ１をＹ方向に並べる方が、Ｚ方向に平行なＺ軸回りのブレーキシュー１０の捩れ、ＹＺ平面に対するブレーキシュー１０の傾き等を効果的に抑えることができる。
【００６２】
これは、ブレーキシュー１０を捩じろうとするモーメントや傾けようとするモーメントに対して、複数の板バネ１，１がそれぞれ単に抗すること以上に、各モーメントに対して、複数の板バネ１，１が相互に離れた位置で抗することに起因する。さらに、ブレーキシュー１０を捩じろうとするモーメントに対して、Ｙ方向に並んでいる一対の板バネ１，１のうち、一方の板バネ1が、そのねじれ剛性で抗するのみならず、他方の板バネ１が、そのねじれ剛性よりも強い幅方向の剛性で抗することにも起因する。
【００６３】
また、以上の実施形態としては、押棒４０の進退移動の基準となる基部をハウジング２１とし、このハウジング２１に、バネ取付部としてのブラケット７０及びバネ固定台７５を設けたが、ハウジング２１が固定される車両の一部を基部とし、この基部にバネ取付部としてのブラケット及びバネ固定台を設けてもよい。但し、駆動ユニット２０、ブレーキシュー１０、板バネ１、ブラケット７０、バネ固定台１５，７５を一つのユニットにするためには、本実施形態のように、ハウジング２１を基部とすることが好ましい。
【００６４】
また、本発明は、以上の実施形態における駆動ユニット２０の構成に限定されるものではなく、この進退移動に応じてブレーキシュー１０を進退移動させるために、押棒４０を進退移動させるものであれば、如何なる駆動ユニットを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１：板バネ、１０：ブレーキシュー（制動子）、１２：長孔、１５，７５：バネ固定台、１９：連結ロッド、２０：駆動ユニット、２１：ハウジング（基部）、３０：ピストン、４０：押棒、４１：押棒の進行側端部、５０：傾斜面部、５５：反力伝達面、６０：出力ローラ、６５：反力受け用ローラ、６５ｈ，６５ｋ：反力受け用ローラユニット、７０：ブラケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部に対して進退移動する押棒と、
前記押棒の進退移動の方向のうちの進行側への移動により、該進行側へ移動して制動対象に接触する制動子と、
前記制動子が前記制動対象に接触して制動力を加える方向に沿って配設され、前記制動子を前記進退移動の方向に移動可能に支える板バネと、
前記基部に固定され、前記板バネが取り付けられるバネ取付部と、
を備え、
前記板バネは、前記押棒の進退移動に伴って、該進退移動の方向に弾性たわみ変形するよう、一端部が前記制動子に対して固定され、他端部が前記バネ取付部に固定されている、
ことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキ装置において、
前記板バネを複数備え、
複数の前記板バネは、前記押棒の進退移動の方向に並んでいる、
ことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のブレーキ装置において、
前記複数の板バネの相互間隔は、前記一端部から前記他端部までの間で等距離である、
ことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項１】
基部に対して進退移動する押棒と、
前記押棒の進退移動の方向のうちの進行側への移動により、該進行側へ移動して制動対象に接触する制動子と、
前記制動子が前記制動対象に接触して制動力を加える方向に沿って配設され、前記制動子を前記進退移動の方向に移動可能に支える板バネと、
前記基部に固定され、前記板バネが取り付けられるバネ取付部と、
を備え、
前記板バネは、前記押棒の進退移動に伴って、該進退移動の方向に弾性たわみ変形するよう、一端部が前記制動子に対して固定され、他端部が前記バネ取付部に固定されている、
ことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキ装置において、
前記板バネを複数備え、
複数の前記板バネは、前記押棒の進退移動の方向に並んでいる、
ことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のブレーキ装置において、
前記複数の板バネの相互間隔は、前記一端部から前記他端部までの間で等距離である、
ことを特徴とするブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１４４８２７（Ｐ２０１１−１４４８２７Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０９３（Ｐ２０１０−４０９３）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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