特開 2022-154643 ブレーキ装置、摩耗量算出方法、及び摩耗量算出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154643

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】ブレーキ装置、摩耗量算出方法、及び摩耗量算出プログラム

(51)【国際特許分類】

   B60T 8/171 20060101AFI20221005BHJP

   B61H 15/00 20060101ALI20221005BHJP

   B60T 13/74 20060101ALI20221005BHJP

   F16D 65/18 20060101ALI20221005BHJP

   F16D 121/24 20120101ALN20221005BHJP

   F16D 129/06 20120101ALN20221005BHJP

【ＦＩ】

B60T8/171 Z

B61H15/00

B60T13/74 B

F16D65/18

F16D121:24

F16D129:06

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057764

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】木上 昭吾

【テーマコード（参考）】

3D048

3D246

3J058

【Ｆターム（参考）】

3D048AA04

3D048BB43

3D048CC49

3D048HH18

3D048QQ07

3D048RR11

3D048RR17

3D048RR29

3D246AA17

3D246BA08

3D246DA01

3D246GA05

3D246HA03A

3D246HC06

3D246JB04

3D246LA13Z

3J058AA48

3J058AA78

3J058AA87

3J058BA60

3J058CA02

3J058CA42

3J058CB11

3J058CD24

3J058DA04

3J058DB02

3J058DB03

3J058DB08

3J058DB09

3J058DB12

3J058DB23

3J058FA21

(57)【要約】

【課題】電動アクチュエータを駆動源とするブレーキ装置において、摩擦材の摩耗量を検知するブレーキ装置を提供する。
【解決手段】ブレーキ装置は、車輪及び車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材をモータ１１によって駆動することにより車輪２を制動する。ブレーキ装置は、モータ１１の駆動情報を取得する取得部と、取得した駆動情報を用いることにより制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触するまでの制輪子１４の移動距離を算出する移動距離算出部２３と、移動距離と、過去のある時点における移動距離とに基づいて制輪子１４の摩耗量を算出する摩耗量算出部２４とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車輪及び前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置であって、
前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得部と、
取得した前記駆動情報を用いることにより前記摩擦材が前記被摩擦材に接触するまでの前記摩擦材の移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記移動距離と、過去のある時点における前記移動距離とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出部と、を備える
ブレーキ装置。

【請求項2】

前記摩擦材の移動距離における基準位置に前記摩擦材が位置することを検知するセンサを備え、
前記取得部は、前記センサから検知情報を取得し、
前記移動距離算出部は、前記センサが検知した基準位置から前記摩擦材が前記被摩擦材に接触した位置までの前記摩擦材の移動距離を算出する
請求項１に記載のブレーキ装置。

【請求項3】

前記基準位置は、前記摩擦材が前記被摩擦材から最も離間した全開位置である
請求項２に記載のブレーキ装置。

【請求項4】

前記移動距離算出部は、前記電動アクチュエータの電流と時間との積及び前記電動アクチュエータの回転数の少なくとも一方から前記摩擦材の移動距離を算出する
請求項１～３のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

【請求項5】

前記被摩擦材の摩耗量を取得する被摩擦材摩耗量取得部を備え、
前記摩耗量算出部は、前記被摩擦材の摩耗量を反映させて前記摩擦材の摩耗量を算出する
請求項１～４のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

【請求項6】

前記電動アクチュエータを駆動制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記摩擦材を前記被摩擦材に接触した位置から所定距離離れた位置まで移動するよう制御する
請求項１～５のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記摩擦材の摩耗量が編成車両の他のブレーキ装置の摩擦材の摩耗量よりも大きいときに、ブレーキ力を他のブレーキ装置のブレーキ力よりも小さくなるように調整する
請求項６に記載のブレーキ装置。

【請求項8】

前記摩擦材を交換したときに当該摩擦材を前記被摩擦材に当接させたときの移動距離を取得し、取得した移動距離を前記過去のある時点における移動距離として前記摩耗量を算出する
請求項１～７のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

【請求項9】

前記摩擦材の摩耗量が所定値以上になったときに報知する報知部を備える
請求項１～８のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

【請求項10】

車輪及び前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の摩擦材の摩耗量算出方法であって、
前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、
取得した前記駆動情報を用いることにより前記摩擦材が前記被摩擦材に接触するまでの前記摩擦材の移動距離を算出する移動距離算出ステップと、
前記移動距離と、過去のある時点における前記移動距離とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、を含む
摩耗量算出方法。

【請求項11】

車輪及び前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の摩擦材の摩耗量算出プログラムであって、
コンピュータに、
前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、
取得した前記駆動情報を用いることにより前記摩擦材が前記被摩擦材に接触するまでの前記摩擦材の移動距離を算出する移動距離算出ステップと、
前記移動距離と、過去のある時点における前記移動距離とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、を実行させる
摩耗量算出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブレーキ装置、摩耗量算出方法、及び摩耗量算出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、モータを動力源として制輪子を、車輪と一体に回転するディスクに押圧させて車輪を制動する電動ブレーキ装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１９８９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、制輪子をディスクに押圧させるブレーキ動作を繰り返すことで、制輪子がディスクとの摩擦によって摩耗する。そして、制輪子が所定量以上摩耗した場合には、制輪子を交換する必要がある。そのため、モータ等の電動アクチュエータを駆動源とするブレーキ装置において、制輪子等の摩擦材の摩耗量を算出することが求められている。なお、ディスクブレーキ装置に限らず、車輪の踏面に摩擦材を接触させるトレッドブレーキ装置においても同様の課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するブレーキ装置は、車輪及び前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置であって、前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得部と、取得した前記駆動情報を用いることにより前記摩擦材が前記被摩擦材に接触するまでの前記摩擦材の移動距離を算出する移動距離算出部と、前記移動距離と、過去のある時点における前記移動距離とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出部と、を備える。

【0006】

電動アクチュエータによって駆動される摩擦材が摩耗すると、摩擦材が被摩擦材に接触するまでの移動距離が増える。上記構成によれば、電動アクチュエータの駆動情報を用いることにより摩擦材が被摩擦材に接触するまでの摩擦材の移動距離を算出することで、過去のある時点における摩擦材の移動距離との変化から摩擦材の摩耗量を算出することができる。

【0007】

上記ブレーキ装置について、前記摩擦材の移動距離における基準位置に前記摩擦材が位置することを検知するセンサを備え、前記取得部は、前記センサから検知情報を取得し、前記移動距離算出部は、前記センサが検知した基準位置から前記摩擦材が前記被摩擦材に接触した位置までの前記摩擦材の移動距離を算出することが好ましい。

【0008】

上記ブレーキ装置について、前記基準位置は、前記摩擦材が前記被摩擦材から最も離間した全開位置であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記移動距離算出部は、前記電動アクチュエータの電流と時間との積及び前記電動アクチュエータの回転数の少なくとも一方から前記摩擦材の移動距離を算出することが好ましい。

【0009】

上記ブレーキ装置について、前記被摩擦材の摩耗量を取得する被摩擦材摩耗量取得部を備え、前記摩耗量算出部は、前記被摩擦材の摩耗量を反映させて前記摩擦材の摩耗量を算出することが好ましい。

【0010】

上記ブレーキ装置について、前記電動アクチュエータを駆動制御する制御部を備え、前記制御部は、前記摩擦材を前記被摩擦材に接触した位置から所定距離離れた位置まで移動するよう制御することが好ましい。

【0011】

上記ブレーキ装置について、前記制御部は、前記摩擦材の摩耗量が編成車両の他のブレーキ装置の摩擦材の摩耗量よりも大きいときに、ブレーキ力を他のブレーキ装置のブレーキ力よりも小さくなるように調整することが好ましい。

【0012】

上記ブレーキ装置について、前記摩擦材を交換したときに当該摩擦材を前記被摩擦材に当接させたときの移動距離を取得し、取得した移動距離を前記過去のある時点における移動距離として前記摩耗量を算出することが好ましい。

【0013】

上記ブレーキ装置について、前記摩擦材の摩耗量が所定値以上になったときに報知する報知部を備えることが好ましい。
上記課題を解決する摩耗量算出方法は、車輪及び前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の摩擦材の摩耗量算出方法であって、前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、取得した前記駆動情報を用いることにより前記摩擦材が前記被摩擦材に接触するまでの前記摩擦材の移動距離を算出する移動距離算出ステップと、前記移動距離と、過去のある時点における前記移動距離とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、を含む。

【0014】

電動アクチュエータによって駆動される摩擦材が摩耗すると、摩擦材が被摩擦材に接触するまでの移動距離が増える。上記方法によれば、電動アクチュエータの駆動情報を用いることにより摩擦材が被摩擦材に接触するまでの摩擦材の移動距離を算出することで、過去のある時点における摩擦材の移動距離との変化から摩擦材の摩耗量を算出することができる。

【0015】

上記課題を解決する摩耗量算出プログラムは、車輪及び前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の摩擦材の摩耗量算出プログラムであって、コンピュータに、前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、取得した前記駆動情報を用いることにより前記摩擦材が前記被摩擦材に接触するまでの前記摩擦材の移動距離を算出する移動距離算出ステップと、前記移動距離と、過去のある時点における前記移動距離とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、を実行させる。

【0016】

電動アクチュエータによって駆動される摩擦材が摩耗すると、摩擦材が被摩擦材に接触するまでの移動距離が増える。上記プログラムによれば、電動アクチュエータの駆動情報を用いることにより摩擦材が被摩擦材に接触するまでの摩擦材の移動距離を算出することで、過去のある時点における摩擦材の移動距離との変化から摩擦材の摩耗量を算出することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、摩擦材の摩耗量を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ブレーキ装置の第１実施形態の構成を示す概略図。

【図2】同実施形態のブレーキ装置の動作を示すフローチャート。

【図3】同実施形態のブレーキ装置の動作を示すフローチャート。

【図4】ブレーキ装置の第２実施形態の構成を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１実施形態）
以下、図１～図３を参照して、ブレーキ装置の第１実施形態について説明する。ブレーキ装置は、鉄道車両に備えられている。

【0020】

図１に示すように、ブレーキ装置１０は、鉄道車両の車輪２の踏面２Ａに制輪子１４を押圧することで制動力を発生させるトレッドブレーキ装置である。ブレーキ装置１０は、回転型のモータ１１を備え、モータ１１によって駆動される。ブレーキ装置１０は、モータ１１の駆動力を伝達する伝達部材１２と、制輪子保持部材１３とを備えている。伝達部材１２は、モータ１１の駆動力によって制輪子保持部材１３を変位させる。制輪子保持部材１３は、制輪子１４が取り付けられ、伝達部材１２によって車輪２の径方向へ変位する。制輪子１４は、制輪子保持部材１３とともに変位して、車輪２の踏面２Ａに押し当てられる。制輪子１４は車輪２の踏面２Ａに押し当てられることで摩耗して、制輪子１４の厚さが減少する。なお、モータ１１が電動アクチュエータに相当する。また、車輪２が非摩擦材に相当し、制輪子１４が摩擦材に相当する。

【0021】

ブレーキ装置１０は、制御装置２０によって制御される。制御装置２０は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサとして構成し得る。制御装置２０すなわちプロセッサにより実行される処理には、摩耗量算出方法が含まれる。摩耗量算出方法は、後述する摩耗量算出処理を含む。なお、制御装置２０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、またはそれらの組み合わせを含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ及び、ＲＡＭ並びにＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。コンピュータ可読媒体に格納されたプログラムには摩耗量算出プログラムが含まれる。摩耗量算出プログラムは、取得ステップと移動距離算出ステップと摩耗量算出ステップとをコンピュータに実行させる。

【0022】

制御装置２０は、車両制御盤５からの制動指令に基づいて制動力を制御する。制御装置２０は、ブレーキ装置１０を制御する制御部２１を備えている。制御部２１は、必要な制動力に応じてモータ１１を駆動制御する。制御部２１は、制輪子１４を車輪２の踏面２Ａに接触した位置から所定距離離れた位置まで移動するように制御する。こうすることで、制輪子１４を車輪２の踏面２Ａに接触させて制動が開始されるまでの時間を一定とすることができる。伝達部材１２には、制輪子１４の移動距離における基準位置に制輪子１４が位置することを検知するセンサ１２Ａが設けられている。

【0023】

制御装置２０は、駆動情報取得部２２と、移動距離算出部２３と、摩耗量算出部２４とを備えている。駆動情報取得部２２は、モータ１１の駆動情報を取得する。駆動情報取得部２２は、センサ１２Ａの検知情報を取得する。移動距離算出部２３は、制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触するまでの制輪子１４の移動距離を算出する。摩耗量算出部２４は、移動距離と、過去のある時点における移動距離とに基づいて制輪子１４の摩耗量を算出する。

【0024】

移動距離算出部２３は、センサ１２Ａが検知した基準位置から制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触した接触位置までの制輪子１４の移動距離を算出する。基準位置は、制輪子１４が車輪２の踏面２Ａから最も離間した全開位置である。移動距離算出部２３は、モータ１１の電流と時間との積及びモータ１１の回転数の少なくとも一方から制輪子１４の移動距離を算出する。制御部２１は、制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接した接触位置に到達したことをモータ１１の電流値の急激な変化又は回転数の急激な変化に基づいて認識することができる。なお、移動距離算出部２３は、接触位置をリミットスイッチ等によって認識してもよい。

【0025】

移動距離算出部２３は、２種類の方法で制輪子１４の移動距離を算出する。移動距離算出部２３は、モータ１１が起動されたときに、制輪子１４を全開位置に駆動してから車輪２の踏面２Ａに接触する接触位置までの移動距離を算出する。また、移動距離算出部２３は、制輪子１４を車輪２の踏面２Ａに接触した接触位置から基準位置まで戻したときの移動距離を算出する。

【0026】

ここで、制輪子保持部材１３及び制輪子１４が基準位置にあるときに、制輪子保持部材１３の先端位置、言い換えれば制輪子１４の取付位置と、車輪２の中心との距離を基準距離Ｌとする。制輪子１４を車輪２から最も離した全開位置、言い換えれば制輪子保持部材１３が最も縮んだ位置である最縮位置を基準位置とする。車輪２の半径を「ｒ」とする。制輪子１４の厚さを「Ａ」とする。制輪子１４の基準位置から車輪２の踏面２Ａに接触する接触位置までの移動距離を「Ｂ」とする。制輪子１４の摩耗量を「Ｃ」とする。

【0027】

車輪２の半径ｒは、車輪２が転削されたときに計測されて、速度換算のための情報として制御装置２０に入力される。なお、車輪２の転削は所定の走行距離毎に実施する計画転削と、フラットなどの異常がある場合に実施される修繕転削がある。これら転削が実施されるまでの車輪２の半径ｒの変化は制輪子１４の摩耗量（厚さＡの変化量）に比べ十分に小さい。よって、制輪子１４の厚さＡの変化の監視において、半径ｒの変化は無視することができる。なお、制輪子１４の厚さＡを厳密に求めたいときには、車輪２の実測値の半径ｒを加味して制輪子１４の厚さＡを算出してもよい。例えば、制御装置２０は、被摩擦材である車輪２の摩耗量を取得する被摩擦材摩耗量取得部２５を備える。そして、摩耗量算出部２４は、取得した車輪２の摩耗量を反映させて制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する。新品の制輪子１４を制輪子保持部材１３に取り付けたとき、制輪子１４の厚さＡは一意の値である。制輪子１４を制輪子保持部材１３に取り付けたとき又は車輪２を転削したときに計測した移動距離が過去のある時点における移動距離に相当する。

【0028】

摩耗量算出部２４は、以下の式（１）、（２）によって制輪子１４の厚さＡを算出して、以下の式（３）によって制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する。基準距離Ｌは、車輪２の半径ｒと制輪子１４の厚さＡと制輪子１４の移動距離Ｂとの和である。よって、制輪子１４の厚さＡを求められる。そして、摩耗量算出部２４は、得られた制輪子１４の厚さＡを制輪子１４の厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する。

【0029】

Ｌ＝ｒ＋Ａ＋Ｂ・・・（１）
Ａ＝Ｌ－ｒ－Ｂ・・・（２）
Ｃ＝Ａ０－Ａ・・・（３）

【0030】

基準距離Ｌは、ブレーキ装置１０が取り付けられる車輪２毎に異なる可能性があるため、ブレーキ装置１０毎に取り付けた直後に半径ｒ、厚さＡ、移動距離Ｂを特定することで、基準距離Ｌの初期値を確定させることが望ましい。そして、制輪子１４が摩耗すると、制輪子１４の厚さＡが初期値Ａ０から減少し、移動距離Ｂが増加する。なお、取り付けた制輪子１４が新品でない場合には、制輪子１４の厚さＡを使用可能な最小寸法として制御装置２０に入力してもよい。摩耗量算出部２４は、制輪子１４の移動距離Ｂを始業点検や仕業検査等のときに定期的に自動測定して、制輪子１４の厚さＡを算出する。そして、摩耗量算出部２４は、制輪子１４の厚さＡを厚さの初期値Ａ０から引くことで、制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する。

【0031】

制御部２１は、制輪子１４の摩耗量Ｃが編成車両の他のブレーキ装置１０の制輪子１４の摩耗量Ｃと比較する。そして、制御部２１は、制輪子１４の摩耗量Ｃが編成車両の他のブレーキ装置１０の制輪子１４の摩耗量Ｃよりも大きいときには、ブレーキ力を他のブレーキ装置１０のブレーキ力よりも小さくなるように調整する。

【0032】

ブレーキ装置１０は、報知部２６を備えている。報知部２６は、制輪子１４の摩耗量Ｃが所定値以上になったときに報知する。報知部２６は、始業点検や仕業検査等のときに作業者が気づくことができるものが望ましく、音を出すスピーカーや光が点灯するライトや表示部等である。また、報知部２６は、車両制御盤５に信号を出力するものでもよい。

【0033】

次に、図２を併せ参照して、制御装置２０による摩耗量算出処理の手順について説明する。図２は、モータ１１が起動されたときに、制輪子１４を全開位置に駆動してから車輪２の踏面２Ａに接触する接触位置までの移動距離Ｂを算出して、制輪子１４の厚さＡから制輪子１４の摩耗量Ｃを算出するときの処理を示している。

【0034】

まず、制御装置２０は、モータ１１を駆動して制輪子１４を基準位置に移動させる（ステップＳ１）。すなわち、制御部２１は、モータ１１を駆動制御して、基準位置である全開位置まで制輪子１４を移動させる。制御部２１は、制輪子１４が全開位置に到達したことをセンサ１２Ａの検知によって認識する。

【0035】

続いて、制御装置２０は、モータ１１を駆動して制輪子１４を接触位置まで移動させる（ステップＳ２）。すなわち、制御部２１は、モータ１１を駆動制御して、制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触するまで制輪子１４を移動させる。制御部２１は、制輪子１４が接触位置に到達したことをモータ１１の電流値の急激な変化又は回転数の急激な変化に基づいて認識する、又はリミットスイッチ等によって認識する。

【0036】

続いて、制御装置２０は、モータ１１の移動距離Ｂを算出する（ステップＳ３）。すなわち、移動距離算出部２３は、ステップＳ２において制輪子１４を基準位置から接触位置まで移動させたときの制輪子１４の移動距離Ｂを、モータ１１の電流と時間との積及びモータ１１の回転数の少なくとも一方から算出する。なお、ステップＳ３が移動距離算出ステップに相当する。

【0037】

続いて、制御装置２０は、制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する（ステップＳ４）。すなわち、摩耗量算出部２４は、予め入力されている基準距離Ｌ及び車輪２の半径ｒに加えて算出した移動距離Ｂを用いて、式（２）によって制輪子１４の厚さＡを算出する。そして、摩耗量算出部２４は、得られた制輪子１４の厚さＡを制輪子１４の厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する。なお、ステップＳ４が摩耗量算出ステップに相当する。よって、算出した制輪子１４の摩耗量Ｃによって制輪子１４の交換を判断することができる。

【0038】

次に、図３を併せ参照して、制御装置２０による摩耗量算出処理の手順について説明する。図３は、制輪子１４を車輪２の踏面２Ａに接触した接触位置から基準位置まで戻したときの移動距離Ｂを算出して、制輪子１４の厚さＡから制輪子１４の摩耗量Ｃを算出するときの処理を示している。

【0039】

まず、制御装置２０は、モータ１１を駆動して制輪子１４を接触位置に移動させる（ステップＳ１１）。すなわち、制御部２１は、モータ１１を駆動制御して、制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触するまで制輪子１４を移動させる。制御部２１は、制輪子１４が接触位置に到達したことをモータ１１の電流値の急激な変化又は回転数の急激な変化に基づいて認識する、又はリミットスイッチ等によって認識する。

【0040】

続いて、制御装置２０は、モータ１１を駆動して制輪子１４を基準位置まで移動させる（ステップＳ１２）。すなわち、制御部２１は、モータ１１を駆動制御して、基準位置である全開位置まで制輪子１４を移動させる。制御部２１は、制輪子１４が全開位置に到達したことをセンサ１２Ａの検知によって認識する。

【0041】

続いて、制御装置２０は、制輪子１４の移動距離Ｂを算出する（ステップＳ１３）。すなわち、移動距離算出部２３は、ステップＳ１２において制輪子１４を接触位置から基準位置まで移動させたときの制輪子１４の移動距離Ｂを、モータ１１の電流と時間との積及びモータ１１の回転数の少なくとも一方から算出する。なお、ステップＳ１３が移動距離算出ステップに相当する。

【0042】

続いて、制御装置２０は、制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する（ステップＳ１４）。すなわち、摩耗量算出部２４は、予め入力されている基準距離Ｌ及び車輪２の半径ｒに加えて算出した移動距離Ｂを用いて、式（２）によって制輪子１４の厚さＡを算出する。そして、摩耗量算出部２４は、得られた制輪子１４の厚さＡを制輪子１４の厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子１４の摩耗量Ｃを算出する。なお、ステップＳ１４が摩耗量算出ステップに相当する。よって、算出した制輪子１４の摩耗量Ｃによって制輪子１４の交換を判断することができる。

【0043】

次に、第１実施形態の効果について説明する。
（１）モータ１１の駆動情報を用いることにより制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触するまでの制輪子１４の移動距離Ｂを算出することで、過去のある時点における制輪子１４の移動距離との変化から制輪子１４の摩耗量Ｃを算出することができる。

【0044】

（２）基準位置から制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触する接触位置までの移動距離Ｂを算出するため、移動距離の変化を確実に取得することができる。
（３）制輪子１４を全開位置から制輪子１４が車輪２の踏面２Ａに接触する接触位置まで駆動させることで制輪子１４の移動距離を算出することができる。

【0045】

（４）モータ１１の電流と時間との積及びモータ１１の回転数から制輪子１４の移動距離Ｂを算出することができる。
（５）車輪２の摩耗量を反映することにより制輪子１４の摩耗量Ｃを正確に算出することができる。

【0046】

（６）制輪子１４を車輪２の踏面２Ａに接触させるときに、制動が開始されるまでの時間を毎回同じにすることができる。
（７）制輪子１４を交換したときに制輪子１４を車輪２の踏面２Ａに当接させたときの移動距離を過去のある時点における移動距離とすることで、交換した制輪子１４の摩耗量を算出することができる。

【0047】

（８）報知部２６の報知によって制輪子１４が所定値以上の摩耗量になったことに気づくことができる。
（９）制輪子１４の摩耗量が他のブレーキ装置１０の制輪子１４の摩耗量よりも大きいときにブレーキ力を他のブレーキ装置１０のブレーキ力よりも小さくなるように調整する。このため、ブレーキ装置１０同士の制輪子１４の摩耗量を近づけることができ、摩耗した制輪子１４を交換する時期を同じくらいにすることができる。

【0048】

（第２実施形態）
以下、図２～図４を参照して、ブレーキ装置をブレーキ装置に具体化した第２実施形態について説明する。この実施形態は、ディスクブレーキ装置である点が上記第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

【0049】

図４に示すように、ブレーキ装置３０は、鉄道車両の車輪２と一体に回転するディスク３に制輪子３４Ａ，３４Ｂを押圧することで制動力を発生させるディスクブレーキ装置である。ブレーキ装置３０は、回転型のモータ３１を備え、モータ３１によって駆動される。ブレーキ装置３０は、モータ３１の駆動力を伝達する伝達部材３２と、左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂとを備えている。伝達部材３２は、モータ３１の駆動力によって左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂを変位させる。左アーム３３Ａには制輪子３４Ａが取り付けられ、右アーム３３Ｂには制輪子３４Ｂが取り付けられる。左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂは、伝達部材３２によってディスク３の側面３Ａに対して垂直方向へ変位する。制輪子３４Ａ，３４Ｂは、左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂとともに変位して、ディスク３の側面３Ａに押し当てられる。制輪子３４Ａ，３４Ｂはディスク３の側面３Ａに押し当てられることで摩耗して、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さが減少する。なお、モータ３１が電動アクチュエータに相当する。また、ディスク３が回転体であって非摩擦材に相当し、制輪子３４Ａ，３４Ｂが摩擦材に相当する。

【0050】

ブレーキ装置３０は、第１実施形態と同様の制御装置２０によって制御される。制御装置２０は、車両制御盤５からの制動指令に基づいて制動力を制御する。制御装置２０は、ブレーキ装置３０を制御する制御部２１を備えている。制御部２１は、必要な制動力に応じてモータ３１を駆動制御する。制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３の側面３Ａに接触した位置から所定距離離れた位置まで移動するように制御する。こうすることで、制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３の側面３Ａに接触させて制動が開始されるまでの時間を一定とすることができる。伝達部材３２には、制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離における基準位置に制輪子３４Ａ，３４Ｂが位置することを検知するセンサ３２Ａが設けられている。

【0051】

制御装置２０は、駆動情報取得部２２と、移動距離算出部２３と、摩耗量算出部２４とを備えている。駆動情報取得部２２は、モータ３１の駆動情報を取得する。駆動情報取得部２２は、センサ３２Ａの検知情報を取得する。移動距離算出部２３は、制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａに接触するまでの制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離を算出する。摩耗量算出部２４は、移動距離と、過去のある時点における移動距離とに基づいて制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さを算出する。

【0052】

移動距離算出部２３は、センサ３２Ａが検知した基準位置から制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａに接触した接触位置までの制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離を算出する。基準位置は、制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａから最も離間した全開位置である。移動距離算出部２３は、モータ３１の電流と時間との積及びモータ３１の回転数の少なくとも一方から制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離を算出する。制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａに接した接触位置に到達したことをモータ３１の電流値の急激な変化又は回転数の急激な変化に基づいて認識することができる。なお、移動距離算出部２３は、接触位置をリミットスイッチ等によって認識してもよい。

【0053】

移動距離算出部２３は、２種類の方法で制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離を算出する。移動距離算出部２３は、モータ３１が起動されたときに、制輪子３４Ａ，３４Ｂを全開位置に駆動してからディスク３の側面３Ａに接触する接触位置までの移動距離を算出する。また、移動距離算出部２３は、制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３の側面３Ａに接触した接触位置から基準位置まで戻したときの移動距離を算出する。

【0054】

ここで、左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂ及び制輪子３４Ａ，３４Ｂが基準位置にあるときに、左アーム３３Ａの制輪子３４Ａの取付位置と右アーム３３Ｂの制輪子３４Ｂの取付位置との距離を基準距離Ｌとする。制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３の側面３Ａから最も離した全開位置、言い換えれば左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂが最も開いた位置である全開位置を基準位置とする。ディスク３の厚さを「ｔ」とする。制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さを「Ａ」とする。基準位置からディスク３の側面３Ａに接触する接触位置までの移動距離を「Ｂ」とする。制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量を「Ｃ」とする。

【0055】

ディスク３の厚さｔは、制御装置２０に初期情報として入力される。なお、ディスク３の厚さｔの変化は制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量（厚さＡの変化量）に比べ十分に小さい。よって、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡの変化の監視において、ディスク３の厚さｔの変化は無視することができる。新品の制輪子３４Ａ，３４Ｂを左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂに取り付けたとき、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡは一意の値である。制輪子３４Ａ，３４Ｂを左アーム３３Ａ及び右アーム３３Ｂに取り付けたときに計測した移動距離が過去のある時点における移動距離に相当する。

【0056】

摩耗量算出部２４は、以下の式（４）、（５）によって制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを算出して、以下の式（６）によって制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する。基準距離Ｌは、ディスク３の厚さｔと制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡと制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂとの和である。よって、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを求められる。そして、摩耗量算出部２４は、得られた制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する。

【0057】

Ｌ＝ｔ＋２（Ａ＋Ｂ）・・・（４）
Ａ＝（Ｌ－ｔ－２Ｂ）／２・・・（５）
Ｃ＝Ａ０－Ａ・・・（６）

【0058】

基準距離Ｌ及びディスク３の厚さｔは定数である。摩耗量算出部２４は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂを始業点検や仕業検査等のときに定期的に自動測定して、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを算出する。そして、摩耗量算出部２４は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する。

【0059】

制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃが編成車両の他のブレーキ装置１０の制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃと比較する。そして、制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃが編成車両の他のブレーキ装置１０の制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃよりも大きいときには、ブレーキ力を他のブレーキ装置１０のブレーキ力よりも小さくなるように調整する。

【0060】

ブレーキ装置１０は、報知部２６を備えている。報知部２６は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃが所定値以上になったときに報知する。報知部２６は、始業点検や仕業検査等のときに作業者が気づくことができるものが望ましく、音を出すスピーカーや点灯するライトや表示部等である。また、報知部２６は、車両制御盤５に信号を出力するものでもよい。

【0061】

次に、図２を併せ参照して、制御装置２０による摩耗量算出処理の手順について説明する。図２は、モータ３１が起動されたときに、制輪子３４Ａ，３４Ｂを全開位置に駆動してからディスク３の側面３Ａに接触する接触位置までの移動距離Ｂを算出して、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡから制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出するときの処理を示している。

【0062】

まず、制御装置２０は、モータ３１を駆動して制輪子３４Ａ，３４Ｂを基準位置に移動させる（ステップＳ１）。すなわち、制御部２１は、モータ３１を駆動制御して、基準位置である全開位置まで制輪子３４Ａ，３４Ｂを移動させる。制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂが全開位置に到達したことをセンサ３２Ａの検知によって認識する。

【0063】

続いて、制御装置２０は、モータ３１を駆動して制輪子３４Ａ，３４Ｂを接触位置まで移動させる（ステップＳ２）。すなわち、制御部２１は、モータ３１を駆動制御して、制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａに接触するまで制輪子３４Ａ，３４Ｂを移動させる。制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂが接触位置に到達したことをモータ３１の電流値の急激な変化又は回転数の急激な変化に基づいて認識する、又はリミットスイッチ等によって認識する。

【0064】

続いて、制御装置２０は、モータ３１の移動距離Ｂを算出する（ステップＳ３）。すなわち、移動距離算出部２３は、ステップＳ２において制輪子３４Ａ，３４Ｂを基準位置から接触位置まで移動させたときの制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂを、モータ３１の電流と時間との積及びモータ３１の回転数の少なくとも一方から算出する。なお、ステップＳ３が移動距離算出ステップに相当する。

【0065】

続いて、制御装置２０は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する（ステップＳ４）。すなわち、摩耗量算出部２４は、予め入力されている基準距離Ｌ及びディスク３の厚さｔに加えて算出した移動距離Ｂを用いて、式（５）によって制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを算出する。そして、摩耗量算出部２４は、得られた制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する。なお、ステップＳ４が摩耗量算出ステップに相当する。よって、算出した制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃによって制輪子３４Ａ，３４Ｂの交換を判断することができる。

【0066】

次に、図３を併せ参照して、制御装置２０による摩耗量算出処理の手順について説明する。図３は、制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３の側面３Ａに接触した接触位置から基準位置まで戻したときの移動距離Ｂを算出して、制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡから制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出するときの処理を示している。

【0067】

まず、制御装置２０は、モータ３１を駆動して制輪子３４Ａ，３４Ｂを接触位置に移動させる（ステップＳ１１）。すなわち、制御部２１は、モータ３１を駆動制御して、制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａに接触するまで制輪子３４Ａ，３４Ｂを移動させる。制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂが接触位置に到達したことをモータ３１の電流値の急激な変化又は回転数の急激な変化に基づいて認識する、又はリミットスイッチ等によって認識する。

【0068】

続いて、制御装置２０は、モータ３１を駆動して制輪子３４Ａ，３４Ｂを基準位置まで移動させる（ステップＳ１２）。すなわち、制御部２１は、モータ３１を駆動制御して、基準位置である全開位置まで制輪子３４Ａ，３４Ｂを移動させる。制御部２１は、制輪子３４Ａ，３４Ｂが全開位置に到達したことをセンサ３２Ａの検知によって認識する。

【0069】

続いて、制御装置２０は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂを算出する（ステップＳ１３）。すなわち、移動距離算出部２３は、ステップＳ１２において制輪子３４Ａ，３４Ｂを接触位置から基準位置まで移動させたときの制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂを、モータ１１の電流と時間との積及びモータ１１の回転数の少なくとも一方から算出する。なお、ステップＳ１３が移動距離算出ステップに相当する。

【0070】

続いて、制御装置２０は、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する（ステップＳ１４）。すなわち、摩耗量算出部２４は、予め入力されている基準距離Ｌ及びディスク３の厚さｔに加えて算出した移動距離Ｂを用いて、式（５）によって制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを算出する。そして、摩耗量算出部２４は、得られた制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さＡを制輪子３４Ａ，３４Ｂの厚さの初期値Ａ０から引くことで制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出する。なお、ステップＳ１４が摩耗量算出ステップに相当する。よって、算出した制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃによって制輪子３４Ａ，３４Ｂの交換を判断することができる。

【0071】

次に、第２実施形態の効果について説明する。
（１）モータ３１の駆動情報を用いることにより制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３に接触するまでの制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂを算出することで、過去のある時点における制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離との変化から制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃを算出することができる。

【0072】

（２）基準位置から制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３に接触する接触位置までの移動距離Ｂを算出するため、移動距離の変化を確実に取得することができる。
（３）制輪子３４Ａ，３４Ｂを全開位置から制輪子３４Ａ，３４Ｂがディスク３の側面３Ａに接触する接触位置まで駆動させることで制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離を算出することができる。

【0073】

（４）モータ３１の電流と時間との積及びモータ３１の回転数から制輪子３４Ａ，３４Ｂの移動距離Ｂを算出することができる。
（５）制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３に接触させるときに、制動が開始されるまでの時間を毎回同じにすることができる。

【0074】

（６）制輪子３４Ａ，３４Ｂを交換したときに制輪子３４Ａ，３４Ｂをディスク３に当接させたときの移動距離を過去のある時点における移動距離とすることで、交換した制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量を算出することができる。

【0075】

（７）報知部２６の報知によって制輪子３４Ａ，３４Ｂが所定値以上の摩耗量になったことに気づくことができる。
（８）制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量が他のブレーキ装置１０の制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量よりも大きいときにブレーキ力を他のブレーキ装置１０のブレーキ力よりも小さくなるように調整する。このため、ブレーキ装置１０同士の制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量を近づけることができ、摩耗した制輪子３４Ａ，３４Ｂを交換する時期を同じくらいにすることができる。

【0076】

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0077】

・上記各実施形態では、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃが編成車両の他のブレーキ装置１０の制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量Ｃよりも大きいときには、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量が均一となるようにブレーキ力を調整した。しかしながら、制輪子３４Ａ，３４Ｂの摩耗量が均一となるようにブレーキ力を調整しなくてもよい。

【0078】

・上記各実施形態では、摩擦材の摩耗量が所定値以上になったときに報知する報知部２６をブレーキ装置１０，３０に備えた。しかしながら、報知部２６の構成を省略してもよい。

【0079】

・上記各実施形態では、摩擦材の摩耗量が他のブレーキ装置の摩擦材の摩耗量よりも大きいときにブレーキ力を他のブレーキ装置のブレーキ力よりも小さくなるように調整した。摩擦材の交換時期を近づけなくてもよければ、他のブレーキ装置の摩擦材の摩耗量と比較しなくてもよい。

【0080】

・上記各実施形態では、制御部２１が制動するために摩擦材が被摩擦材に接触した後、摩擦材と被摩擦材との隙間が一定となる位置まで駆動して停止した。しかしながら、制御部２１が制動するために摩擦材が被摩擦材に接触した後、摩擦材を初期位置まで駆動して停止してもよい。

【0081】

・上記各実施形態では、全開位置を基準位置としたが、全開位置とは異なる位置を基準位置としてもよい。すなわち、摩擦材を全開位置に駆動してから被摩擦材に接触する接触位置までの摩擦材の移動距離Ｂを算出したが、全開位置とは異なる基準位置に駆動してから被摩擦材に接触する接触位置までの摩擦材の移動距離Ｂを算出してもよい。また、摩擦材を被摩擦材に接触した接触位置から全開位置とは異なる基準位置まで戻したときの摩擦材の移動距離Ｂを算出してもよい。

【0082】

・上記各実施形態では、移動距離算出部２３が２種類の方法で摩擦材の移動距離Ｂを算出した。しかしながら、移動距離算出部２３は、２種類いずれか一方の方法で摩擦材の移動距離Ｂを算出してもよい。

【0083】

・上記各実施形態では、回転型のモータ１１，３１を用いて摩擦材を変位させたが、直動アクチュエータやリニアアクチュエータを用いて摩擦材を変位させてもよい。
・上記各実施形態では、摩擦材の摩耗量Ｃによって摩擦材の交換を判断したが、摩擦材の厚さＡによって摩擦材の交換を判断してもよい。例えば、摩擦材の厚さＡが交換の規定値以下になったことによって摩擦材の交換を判断する。

【0084】

・上記各実施形態において、複数の物体で構成されているものは、当該複数の物体を一体化してもよく、逆に一つの物体で構成されているものを複数の物体に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成することができるように構成されていればよい。

【0085】

・上記各実施形態において、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成することができるように構成されていればよい。

【符号の説明】

【0086】

Ａ 厚さ
Ｂ 移動距離
Ｃ 摩耗量
Ｌ 基準距離
ｒ 半径
ｔ 厚さ
２ 車輪（被摩擦材）
２Ａ 踏面
３ ディスク（被摩擦材）
３Ａ 側面
５ 車両制御盤
１０ ブレーキ装置
１１ モータ
１２ 伝達部材
１２Ａ センサ
１３ 制輪子保持部材
１４ 制輪子（摩擦材）
２０ 制御装置
２１ 制御部
２２ 駆動情報取得部
２３ 移動距離算出部
２４ 摩耗量算出部
２５ 被摩擦材摩耗量取得部
２６ 報知部
３０ ブレーキ装置
３１ モータ
３２ 伝達部材
３２Ａ センサ
３３Ａ 左アーム
３３Ｂ 右アーム
３４Ａ 制輪子（摩擦材）
３４Ｂ 制輪子（摩擦材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】