特許 7381897 踏面ブレーキ装置及び台車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-08

(45)【発行日】2023-11-16

(54)【発明の名称】踏面ブレーキ装置及び台車

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/76 20060101AFI20231109BHJP

   B61F 5/00 20060101ALI20231109BHJP

   B61H 1/00 20060101ALI20231109BHJP

   B61H 13/20 20060101ALI20231109BHJP

   F16D 65/16 20060101ALI20231109BHJP

   F16D 121/04 20120101ALN20231109BHJP

   F16D 125/04 20120101ALN20231109BHJP

【ＦＩ】

F16D65/76

B61F5/00 Z

B61H1/00

B61H13/20

F16D65/16

F16D121:04

F16D125:04

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020089286

(22)【出願日】2020-05-22

(65)【公開番号】P2021183855

(43)【公開日】2021-12-02

【審査請求日】2023-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】下川 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】水野 将明

(72)【発明者】

【氏名】亀甲 智

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 拓也

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２３２９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１０７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４８－０２１７６７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平０８－０１１７１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ ６５／７６

Ｂ６１Ｆ ５／００

Ｂ６１Ｈ １／００

Ｂ６１Ｈ １３／２０

Ｆ１６Ｄ ６５／１６

Ｆ１６Ｄ １２１／０４

Ｆ１６Ｄ １２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両用の踏面ブレーキ装置であって、
前記鉄道車両の左右の車輪の踏面に各々対向する左右の制輪子と、
前記左右の制輪子に対応して設けられ、前記左右の制輪子にそれぞれ接続される左右のブレーキシリンダと、
を備え、
前記ブレーキシリンダの各々は、
第１作動流体が供給される第１流体室を含み、前記第１流体室の圧力の上昇によって対応する前記制輪子を前記踏面に接近させるように構成された第１シリンダと、
第２作動流体が封入される第２流体室を含み、対応する前記制輪子が前記踏面に接触したときに当該制輪子からの力が前記第２流体室に作用するように構成された第２シリンダと、
を有し、
前記左右のブレーキシリンダの前記第２流体室同士が連通する、踏面ブレーキ装置。

【請求項2】

請求項１に記載の踏面ブレーキ装置であって、
前記第２作動流体は、非圧縮性流体である、踏面ブレーキ装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の踏面ブレーキ装置であって、
前記ブレーキシリンダの各々において、前記第２シリンダは、前記第１シリンダに直列に接続されている、踏面ブレーキ装置。

【請求項4】

請求項３に記載の踏面ブレーキ装置であって、
前記ブレーキシリンダの各々において、前記第２シリンダは、前記第１シリンダと一体で形成される、踏面ブレーキ装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の踏面ブレーキ装置であって、
前記ブレーキシリンダの各々において、
前記第１シリンダは、前記第１流体室を有する第１シリンダ本体と、前記第１シリンダ本体の内周面に対して摺動可能に配置された第１ピストンとを含み、
前記第２シリンダは、前記第２流体室を有する第２シリンダ本体と、前記第２シリンダ本体の内周面に対して摺動可能に配置された第２ピストンとを含む、踏面ブレーキ装置。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか１項に記載の踏面ブレーキ装置であって、
前記ブレーキシリンダの各々において、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダの少なくとも一方は、内部の圧力変化に応じて伸縮するベローズ機構又はダイアフラム機構を有する、踏面ブレーキ装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の踏面ブレーキ装置であって、
前記ブレーキシリンダの各々において、前記第１シリンダは、当該ブレーキシリンダに対応する前記制輪子に直結されている、踏面ブレーキ装置。

【請求項8】

鉄道車両用の台車であって、
台車枠と、
前記台車枠に支持され、車軸と、前記車軸に固定される左右の車輪とを有する輪軸と、
前記台車枠に取り付けられる請求項１から７のいずれか１項に記載の踏面ブレーキ装置と、
を備える、台車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鉄道車両用の踏面ブレーキ装置、及びこの踏面ブレーキ装置を用いた台車に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両用の台車は、一般に、前後の輪軸と、台車枠とを備えている。各輪軸は、車軸及び左右の車輪で構成され、軸箱支持装置によって台車枠に弾性的に支持される。

【0003】

鉄道車両用の台車には、前後の輪軸が平行状態を維持し、輪軸間の距離が変化しない通常台車の他、鉄道車両が曲線を通過する際、前後の輪軸間の距離が外軌側で長く、内軌側で短くなるように輪軸を操舵し、輪軸の向きを曲線の向きに合わせて走行する操舵台車が存在する。操舵台車では、曲線通過時の輪軸の操舵に応じ、台車枠に取り付けられた踏面ブレーキ装置の制輪子と車輪の踏面との間隔が変化する。すなわち、輪軸の操舵により、制輪子と踏面とが接近又は離間する。

【0004】

輪軸の操舵により、踏面ブレーキ装置の制輪子と車輪の踏面とが接近して意図せずに接触した場合、走行中の鉄道車両に対して不必要な制動力が発生する。これを回避するため、制輪子と踏面との間隔を予め広く確保しておくことが考えられる。しかしながら、制輪子と踏面との間隔が広くなると、制輪子を踏面に押し付けるためのブレーキシリンダのストロークが大きくなるため、シリンダ内の流体圧を上昇させるのに時間を要する。操舵台車に用いられる踏面ブレーキ装置では、このような問題に対処することが求められる。

【0005】

例えば、特許文献１及び２には、制輪子と車輪との間隔を設定状態に保つための踏面ブレーキ装置が開示されている。各特許文献の踏面ブレーキ装置は、台車枠に対して前後移動可能に取り付けられ、リンク部材によって各輪軸の軸箱に連結されている。そのため、輪軸の操舵に伴って各車輪が前後方向に移動したとき、この車輪に連動して、踏面ブレーキ装置が前後方向に移動する。よって、踏面ブレーキ装置の制輪子と車輪との間隔が設定された大きさに維持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平８－１１７１７号公報

【文献】特許第６４２６９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１及び２では、リンク部材を用いた機械的機構により、輪軸の操舵に伴って移動する車輪に踏面ブレーキ装置を追従させている。しかしながら、このような踏面ブレーキ装置では、例えば長期の使用等により、リンク部材や、リンク部材と踏面ブレーキ装置又は軸箱との接続部が摩耗し、あるいは当該接続部にガタが発生する。この場合、輪軸の操舵に伴って移動する車輪に対する制輪子の追従性が低下し、踏面ブレーキ装置が車輪を適切に制動できなくなる可能性がある。

【0008】

本開示は、輪軸の操舵に伴って移動する車輪に対する制輪子の追従性を確保し、車輪の適切な制動を行うことができる踏面ブレーキ装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示に係る鉄道車両用の踏面ブレーキ装置は、左右の制輪子と、左右のブレーキシリンダと、を備える。左右の制輪子は、鉄道車両の左右の車輪の踏面に各々対向する。左右のブレーキシリンダは、左右の制輪子に対応して設けられ、左右の制輪子にそれぞれ接続される。ブレーキシリンダの各々は、第１シリンダと、第２シリンダと、を有する。第１シリンダは、第１作動流体が供給される第１流体室を含む。第２シリンダは、第２作動流体が封入される第２流体室を含む。各ブレーキシリンダの第１シリンダは、第１流体室の圧力の上昇により、当該ブレーキディスクに対応する制輪子を踏面に接近させるように構成されている。各ブレーキシリンダの第２シリンダは、当該ブレーキディスクに対応する制輪子が踏面に接触したときに、この制輪子からの力が第２流体室に作用するように構成されている。左右のブレーキシリンダの第２流体室同士は連通している。

【発明の効果】

【0010】

本開示に係る踏面ブレーキ装置によれば、輪軸の操舵に伴って移動する車輪に対する制輪子の追従性を確保し、車輪の適切な制動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す側面図である。

【図2】図２は、図１に示す台車の平面図である。

【図3】図３は、図１及び図２に示す台車に含まれる踏面ブレーキ装置の概略構成を示す模式図である。

【図4A】図４Ａは、直線走行時における踏面ブレーキ装置の動作を説明するための模式図である。

【図4B】図４Ｂは、直線走行時における踏面ブレーキ装置の動作を説明するための別の模式図である。

【図5A】図５Ａは、曲線走行時における踏面ブレーキ装置の動作を説明するための模式図である。

【図5B】図５Ｂは、曲線走行時における踏面ブレーキ装置の動作を説明するための別の模式図である。

【図5C】図５Ｃは、曲線走行時における踏面ブレーキ装置の動作を説明するためのさらに別の模式図である。

【図6】図６は、図３に示す踏面ブレーキ装置と異なる構成を有する踏面ブレーキ装置の模式図である。

【図7】図７は、図３及び図６に示す踏面ブレーキ装置と異なる構成を有する踏面ブレーキ装置の模式図である。

【図8】図８は、図３、図６、及び図７に示す踏面ブレーキ装置と異なる構成を有する踏面ブレーキ装置の模式図である。

【図9】図９は、図３、及び図６～図８に示す踏面ブレーキ装置と異なる構成を有する踏面ブレーキ装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施形態に係る鉄道車両用の踏面ブレーキ装置は、左右の制輪子と、左右のブレーキシリンダと、を備える。左右の制輪子は、鉄道車両の左右の車輪の踏面に各々対向する。左右のブレーキシリンダは、左右の制輪子に対応して設けられ、左右の制輪子にそれぞれ接続される。ブレーキシリンダの各々は、第１シリンダと、第２シリンダと、を有する。第１シリンダは、第１作動流体が供給される第１流体室を含む。第２シリンダは、第２作動流体が封入される第２流体室を含む。各ブレーキシリンダの第１シリンダは、第１流体室の圧力の上昇により、当該ブレーキディスクに対応する制輪子を踏面に接近させるように構成されている。各ブレーキシリンダの第２シリンダは、当該ブレーキディスクに対応する制輪子が踏面に接触したときに、この制輪子からの力が第２流体室に作用するように構成されている。左右のブレーキシリンダの第２流体室同士は連通している。

【0013】

上記実施形態によれば、左右のブレーキシリンダにおいて、第１シリンダの第１流体室に第１作動流体が供給されたとき、第１流体室内の圧力の上昇により、制輪子が車輪の踏面に接近して押し付けられる。例えば、鉄道車両が直線を走行する場合、車輪と制輪子との間隔が左右で等しいため、左右の車輪の踏面に対して制輪子が同時に押し付けられる。一方、鉄道車両が曲線を走行し、輪軸の操舵が行われた場合、左右の車輪のうち一方の車輪と制輪子との間隔が小さく、他方の車輪と制輪子との間隔が大きくなるため、制輪子が一方の車輪の踏面に先行して接触する。制輪子を先に踏面に接触させた方のブレーキシリンダでは、制輪子からの力が第２シリンダの第２流体室に作用することにより、第２流体室から第２作動流体が流出する。左右のブレーキシリンダの第２流体室は互いに連通しているため、一方のブレーキシリンダの第２流体室から流出した第２作動流体は、他方のブレーキシリンダの第２流体室に流入する。この第２作動流体により、他方のブレーキシリンダが伸長し、もう一方の制輪子も車輪の踏面に接触する。

【0014】

このように、上記実施形態に係る踏面ブレーキ装置によれば、車輪と制輪子との間隔が左右で異なる場合であっても、左右の制輪子各々を車輪に追従させ、接触させることができる。しかも、上記実施形態では、制輪子と車輪との間隔の左右差を吸収するため、機械的機構ではなく、第２流体室内に封入された第２作動流体を用いている。そのため、摩耗やガタ等といった機械的劣化によって制輪子の追従性が低下することがない。また、第２流体室は閉空間であるため、第２流体室内の第２作動流体は外部からの影響を受けにくい。よって、輪軸の操舵に伴って移動する車輪に対する制輪子の追従性を確保することができ、車輪の適切な制動を行うことができる。

【0015】

上記実施形態において、第２作動流体は、非圧縮性流体であることが好ましい。

【0016】

左右のブレーキシリンダの各々において、第２シリンダは、第１シリンダに直列に接続されていることが好ましい。第２シリンダは、第１シリンダと一体で形成されていてもよい。

【0017】

左右のブレーキシリンダの各々において、第１シリンダは、第１流体室を有する第１シリンダ本体と、第１シリンダ本体の内周面に対して摺動可能に配置された第１ピストンと、を含んでいてもよい。このとき、第２シリンダは、第２流体室を有する第２シリンダ本体と、第２シリンダ本体の内周面に対して摺動可能に配置された第２ピストンと、を含んでいてもよい。

【0018】

左右のブレーキシリンダの各々において、第１シリンダ及び第２シリンダの少なくとも一方は、内部の圧力変化に応じて伸縮するベローズ機構又はダイアフラム機構を有することができる。

【0019】

左右のブレーキシリンダの各々において、第１シリンダは、当該ブレーキシリンダに対応する制輪子に直結されていてもよい。

【0020】

実施形態に係る鉄道車両用の台車は、台車枠と、輪軸と、上記踏面ブレーキ装置と、を備える。輪軸は、台車枠に支持される。輪軸は、車軸と、車軸に固定される左右の車輪と、を有する。踏面ブレーキ装置は、台車枠に取り付けられる。

【0021】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

【0022】

［台車の構成］
図１及び図２は、それぞれ、本実施形態に係る鉄道車両用台車１０の側面図及び平面図である。図１及び図２に示すように、台車１０は、輪軸１Ｆ，１Ｒと、台車枠２と、踏面ブレーキ装置３と、を備える。台車１０は、鉄道車両が曲線を通過する際、輪軸１Ｆ，１Ｒ間の距離が外軌側で長く、内軌側で短くなるように輪軸１Ｆ，１Ｒを操舵し、輪軸１Ｆ，１Ｒの向きを曲線の向きに合わせて走行する操舵台車である。以下、台車１０の走行方向を前後方向といい、前後方向及び上下方向に垂直な方向を左右方向という。

【0023】

図１及び図２を参照して、輪軸１Ｆは、台車１０の前部に配置されている。輪軸１Ｒは、台車１０の後部に配置されている。輪軸１Ｆ，１Ｒの各々は、車軸１１と、左右の車輪１２Ｌ，１２Ｒとを有する。車軸１１は、左右方向に延びている。左右の車輪１２Ｌ，１２Ｒは、車軸１１に固定されている。車軸１１の各端部は、軸箱４内に設けられた軸受（図示略）によって回転可能に支持される。

【0024】

台車枠２は、輪軸１Ｆ，１Ｒを支持している。台車枠２は、左右一対の側梁２１と、複数の横梁２２とを含む。側梁２１の各々は、前後方向に延びている。側梁２１の各々には、ばね帽５を介し、軸箱４が取り付けられている。ばね帽５には、例えば、図示しないコイルばね及びロールゴムが収容されている。横梁２２の各々は、２つの側梁２１の間で左右方向に延び、側梁２１同士を接続している。

【0025】

踏面ブレーキ装置３は、輪軸１Ｆ，１Ｒごとに設けられている。踏面ブレーキ装置３は、台車枠２に取り付けられる。踏面ブレーキ装置３の各々は、左右の制輪子３１Ｌ，３１Ｒと、左右のブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒと、左右のケーシング３３Ｌ，３３Ｒとを備えている。制輪子３１Ｌ，３１Ｒは、それぞれ、左右の車輪１２Ｌ，１２Ｒの踏面に対向して配置される。ブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒは、制輪子３１Ｌ，３１Ｒに対応して設けられている。左のブレーキシリンダ３２Ｌは、左の制輪子３１Ｌに接続され、右のブレーキシリンダ３２Ｒは、右の制輪子３１Ｒに接続される。ブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒは、横梁２２に固定される。ケーシング３３Ｌは、制輪子３１Ｌとブレーキシリンダ３２Ｌとの間に配置され、制輪子３１Ｌとブレーキシリンダ３２Ｌとを接続するリンク部材を収容する。ケーシング３３Ｒは、制輪子３１Ｒとブレーキシリンダ３２Ｒとの間に配置され、制輪子３１Ｒとブレーキシリンダ３２Ｒとを接続するリンク部材を収容する。

【0026】

［踏面ブレーキ装置の構成］
以下、図３を参照しつつ、踏面ブレーキ装置３についてより詳細に説明する。図３は、踏面ブレーキ装置３の概略構成を示す模式図である。図３では、説明の便宜上、左右の制輪子３１Ｌ，３１Ｒ、ブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒ、及び車輪１２Ｌ，１２Ｒをそれぞれ側方から見た状態で示している。以下、特に区別する必要がないときは、制輪子３１Ｌ，３１Ｒ及びブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒをそれぞれ制輪子３１及びブレーキシリンダ３２と総称する。同様に、特に区別する必要がないときは、輪軸１Ｆ，１Ｒ及び車輪１２Ｌ，１２Ｒをそれぞれ輪軸１及び車輪１２と総称する。

【0027】

図３を参照して、ブレーキシリンダ３２の各々は、直列に接続された第１シリンダ３２１及び第２シリンダ３２２を有する。各ブレーキシリンダ３２は、配管３２３をさらに有している。

【0028】

第１シリンダ３２１は、制輪子３１によって車輪１２を制動するためのシリンダである。第１シリンダ３２１は、制輪子３１と第２シリンダ３２２との間に配置されている。第１シリンダ３２１は、第１シリンダ本体３２１ａと、第１ピストン３２１ｂとを含む。第１シリンダ本体３２１ａ及び第１ピストン３２１ｂは、例えば金属で構成される。

【0029】

第１シリンダ本体３２１ａは、第１流体室３２１ｃを内部に有する。第１シリンダ３２１は、この第１流体室３２１ｃの圧力の上昇により、制輪子３１を車輪１２の踏面に接近させる。すなわち、制輪子３１によって車輪１２を制動する際には、配管３２３を介し、第１流体室３２１ｃに第１作動流体ｆ１が供給される。車輪１２の制動を解除する際には、配管３２３を介し、第１流体室３２１ｃから第１作動流体ｆ１が排出される。第１作動流体ｆ１は、例えば圧縮空気である。本実施形態の例では、左側のブレーキシリンダ３２Ｌの配管３２３は、右側のブレーキシリンダ３２Ｒの配管３２３と接続されている。各配管３２３は、例えば、第１シリンダ本体３２１ａと同様の金属で構成される。

【0030】

第１ピストン３２１ｂは、第１シリンダ本体３２１ａ内に収容されている。第１ピストン３２１ｂは、第１シリンダ本体３２１ａの内周面に対して摺動可能に配置されている。第１ピストン３２１ｂの外周面には、Ｏリング等のパッキン３２１ｄが装着されている。

【0031】

第１ピストン３２１ｂは、制輪子３１と接続されている。第１ピストン３２１ｂは、リンク部材３２４，３２５を介して制輪子３１と接続される。第１ピストン３２１ｂの制輪子３１側の表面には、リンク部材３２４の取付部３２１ｅが設けられている。制輪子３１には、リンク部材３２５の取付部３１１が設けられている。リンク部材３２４，３２５は、それぞれ、第１ピストン３２１ｂの取付部３２１ｅ及び制輪子３１の取付部３１１に対し、左右方向を軸として回転可能に取り付けられている。リンク部材３２４，３２５は、ケーシング３３Ｌ又は３３Ｒ（図２）内に収容される。リンク部材３２５の下端部は、ケーシング３３Ｌ又は３３Ｒに対し、左右方向を軸として回転可能に取り付けられている。リンク部材３２４，３２５同士は、左右方向を軸として回転可能に接続されている。

【0032】

第２シリンダ３２２は、輪軸１の操舵に伴う車輪１２のヨー方向の動きを許容するためのシリンダである。第２シリンダ３２２は、第２シリンダ本体３２２ａと、第２ピストン３２２ｂとを含む。第２シリンダ本体３２２ａ及び第２ピストン３２２ｂは、例えば金属で構成される。

【0033】

第２シリンダ３２２は、第１シリンダ３２１と一体で形成されている。より具体的には、第２シリンダ３２２の第２シリンダ本体３２２ａは、第１シリンダ３２１の第１シリンダ本体３２１ａと一体で形成されている。すなわち、第２シリンダ本体３２２ａは、第１シリンダ本体３２１ａと直結され、第１シリンダ本体３２１ａとともに１つの有底円筒を構成する。第２シリンダ本体３２２ａは、第２流体室３２２ｃを有する。第２流体室３２２ｃは、制輪子３１が車輪１２の踏面に接触したとき、制輪子３１からの力が作用する位置に配置される。本実施形態の例では、第２流体室３２２ｃは、第２ピストン３２２ｂを挟んで第１流体室３２１ｃの反対側に配置されている。

【0034】

第２流体室３２２ｃには、第２作動流体ｆ２が封入されている。第２作動流体ｆ２は、非圧縮性流体であることが好ましい。非圧縮性流体は、典型的には油である。ブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒの第２流体室３２２ｃ同士は、互いに連通している。本実施形態では、配管３２６によって左右の第２流体室３２２ｃが接続されている。そのため、第２作動流体ｆ２は、配管３２６を通り、左右の第２流体室３２２ｃを行き来することができる。第２作動流体ｆ２は、左右の第２流体室３２２ｃ内及び配管３２６内が所定の圧力となるように、第２流体室３２２ｃ及び配管３２６に充填されている。配管３２６は、例えば、第２シリンダ本体３２２ａと同様の金属で構成される。

【0035】

第２ピストン３２２ｂは、第２シリンダ本体３２２ａ内に収容されている。第２ピストン３２２ｂは、第２シリンダ本体３２２ａの内周面に対して摺動可能に配置されている。第２ピストン３２２ｂの外周面には、Ｏリング等のパッキン３２２ｄが装着されている。

【0036】

第２ピストン３２２ｂは、第１流体室３２１ｃを挟んで第１ピストン３２１ｂの反対側に配置されている。第２ピストン３２２ｂは、第１流体室３２１ｃと第２流体室３２２ｃとの間に配置されている。すなわち、各ブレーキシリンダ３２において、第１ピストン３２１ｂ、第１流体室３２１ｃ、第２ピストン３２２ｂ、及び第２流体室３２２ｃは、制輪子３１側からこの順で配置されている。

【0037】

本実施形態の例では、各ブレーキシリンダ３２において、２つのピストン３２１ｂ，３２２ｂによって第１流体室３２１ｃが区画されている。第１作動流体ｆ１を通過させる配管３２３は、第２ピストン３２２ｂを貫通し、第１流体室３２１ｃに開口している。

【0038】

第２ピストン３２２ｂは、配管３２３を通すため、環状に形成されている。第２ピストン３２２ｂと配管３２３との間には、Ｏリング等のパッキン３２７が設けられている。パッキン３２７は、例えば、第２ピストン３２２ｂの内周面に装着されている。

【0039】

［踏面ブレーキ装置の動作］
以下、踏面ブレーキ装置３の動作について、図４Ａ～図４Ｂ及び図５Ａ～図５Ｃを参照しつつ説明する。

【0040】

（直線走行時）
図４Ａ及び図４Ｂは、台車１０（図１及び図２）が直線を走行しているときの踏面ブレーキ装置３の動作を説明するための模式図である。図４Ａでは、踏面ブレーキ装置３が車輪１２を制動していない状態（非制動状態）を示し、図４Ｂでは、踏面ブレーキ装置３によって車輪１２の制動が行われている状態（制動状態）を示す。

【0041】

図４Ａを参照して、直線走行時、左側の車輪１２Ｌと制輪子３１Ｌとの間隔は、右側の車輪１２Ｒと制輪子３１Ｒとの間隔と実質的に等しい。非制動状態では、各ブレーキシリンダ３２において、第１流体室３２１ｃ内に第１作動流体ｆ１が供給されていないため、第１ピストン３２１ｂが第２ピストン３２２ｂに近接している。また、第１作動流体ｆ１用の配管３２３内の圧力は、大気圧となっている。

【0042】

図４Ｂに示すように、非制動状態から制動状態に切り替える際には、各ブレーキシリンダ３２において、配管３２３を介し、第１流体室３２１ｃ内に第１作動流体ｆ１が供給される。これにより、第１流体室３２１ｃ内の圧力が上昇するため、第１ピストン３２１ｂが車輪１２側に移動し、制輪子３１が車輪１２に接近する。第１流体室３２１ｃ内の圧力が所定圧力まで上昇することにより、制輪子３１は、所定量移動して車輪１２に押し付けられる。直線走行時は、制輪子３１Ｌから車輪１２Ｌまでの距離と制輪子３１Ｒから車輪１２Ｒまでの距離とが等しいため、左右の制輪子３１Ｌ，３１Ｒは、車輪１２Ｌ，１２Ｒの踏面に同時に押し付けられる。

【0043】

（曲線走行時）
図５Ａ～図５Ｃは、台車１０（図１及び図２）が曲線を走行しているときの踏面ブレーキ装置３の動作を説明するための模式図である。図５Ａは、非制動状態を示す図であり、図５Ｂは、制動状態を示す図である。図５Ｃでは、図５Ｂの制動状態から非制動状態に戻した状態を示す。

【0044】

図５Ａに示すように、曲線走行時は、輪軸１が操舵され、曲線の向きに合わせて左右の車輪１２Ｌ，１２Ｒがヨー方向に移動するため、車輪１２Ｌと制輪子３１Ｌとの間隔及び車輪１２Ｒと制輪子３１Ｒとの間隔のうち、一方が大きく、他方が小さくなる。図５Ａに示す例では、車輪１２Ｌと制輪子３１Ｌとの間隔が小さく、車輪１２Ｒと制輪子３１Ｒとの間隔が大きい。非制動状態では、各ブレーキシリンダ３２において、第１流体室３２１ｃ内に第１作動流体ｆ１が供給されていないため、第１ピストン３２１ｂが第２ピストン３２２ｂに近接している。また、第１作動流体ｆ１用の配管３２３内の圧力は、大気圧となっている。

【0045】

図５Ｂを参照して、直線走行時と同様、非制動状態から制動状態に切り替える際には、各ブレーキシリンダ３２において、配管３２３を介し、第１流体室３２１ｃ内に第１作動流体ｆ１が供給される。これにより、第１流体室３２１ｃ内の圧力が上昇するため、第１ピストン３２１ｂが車輪１２側に移動し、制輪子３１が車輪１２に接近する。本実施形態の例では、車輪１２Ｒと制輪子３１Ｒとの間隔よりも車輪１２Ｌと制輪子３１Ｌとの間隔が小さいため、左側の制輪子３１Ｌが右側の制輪子３１Ｒに先行して車輪１２Ｌに接触する。

【0046】

制輪子３１Ｌが車輪１２Ｌに接触した後も、各ブレーキシリンダ３２では、継続して第１流体室３２１ｃ内に第１作動流体ｆ１が供給される。左側のブレーキシリンダ３２Ｌでは、制輪子３１Ｌが既に車輪１２Ｌに接触しているため、第１流体室３２１ｃ内の圧力が上昇すると、第２ピストン３２２ｂが第１ピストン３２１ｂから離間する方向に移動する。この第２ピストン３２２ｂの移動に伴い、第２流体室３２２ｃ内の第２作動流体ｆ２が配管３２６へと流出する。

【0047】

ブレーキシリンダ３２Ｌの第２流体室３２２ｃから流出した第２作動流体ｆ２は、配管３２６を通り、ブレーキシリンダ３２Ｒの第２流体室３２２ｃに流入する。これにより、右側のブレーキシリンダ３２Ｒでは、第２ピストン３２２ｂが車輪１２Ｒ側に移動する。第２ピストン３２２ｂの移動に伴い、第１流体室３２１ｃ及び第１ピストン３２１ｂも車輪１２Ｒ側に移動する。これにより、制輪子３１Ｒが車輪１２Ｒに接近して接触する。

【0048】

ブレーキシリンダ３２Ｒ，３２Ｌの各々において、第１流体室３２１ｃ内の圧力が所定圧力まで上昇した時点で、第１流体室３２１ｃへの第１作動流体ｆ１の供給が停止される。これにより、左右の制輪子３１Ｌ，３１Ｒの双方が車輪１２Ｌ，１２Ｒの踏面に押し付けられ、車輪１２Ｌ，１２Ｒに対して均等に制動力が発生する。

【0049】

図５Ｃを参照して、制動状態から非制動状態に戻る際には、各ブレーキシリンダ３２において、配管３２３を介し、第１流体室３２１ｃから第１作動流体ｆ１が排出される。これにより、第１ピストン３２１ｂが第２ピストン３２２ｂ側に移動し、制輪子３１Ｌ，３１Ｒが車輪１２Ｌ，１２Ｒから離間する。よって、制輪子３１Ｌ，３１Ｒによる車輪１２Ｌ，１２Ｒの制動が解除される。

【0050】

［効果］
本実施形態に係る踏面ブレーキ装置３によれば、車輪１２と制輪子３１との間隔が左右で異なる場合であっても、各制輪子３１を車輪１２に追従させることができる。すなわち、本実施形態では、左右のブレーキシリンダ３２双方において、車輪１２のヨー方向の動きを許容するための第２シリンダ３２２を設け、第２シリンダ３２２の第２流体室３２２ｃを互いに連通させている。そのため、左右の制輪子３１のうちの一方が先に車輪１２に接触した場合、一方の第２流体室３２２ｃから他方の第２流体室３２２ｃに向かって第２作動流体ｆ２が流動し、一方の第２ピストン３２２ｂが車輪１２側から後退するとともに、他方の第２ピストン３２２ｂが車輪１２側に前進する。これにより、もう一方の制輪子３１も車輪１２に接触させることができる。

【0051】

本実施形態では、第２流体室３２２ｃ内の第２作動流体ｆ２を使用して、車輪１２と制輪子３１との間隔の左右差を吸収し、制輪子３１を車輪１２に追従させている。このように流体を使用する場合、機械的機構を使用する場合と異なり、機械的劣化に起因する制輪子３１の追従性の低下は発生しない。また、第２流体室３２２ｃは閉空間であるため、第２流体室３２２ｃ内の第２作動流体ｆ２は、実質的に外部からの影響を受けない。そのため、輪軸１の操舵に伴って移動する車輪１２に対し、制輪子３１の追従性を確保することができる。よって、制輪子３１による車輪１２の適切な制動を行うことができる。

【0052】

本実施形態において、第２流体室３２２ｃ内の第２作動流体ｆ２は、好ましくは非圧縮性流体である。非圧縮性流体である第２作動流体ｆ２は、第１ピストン３２１ｂ、及び第１ピストン３２１ｂに接続された制輪子３１に対して実質的に反力を生じさせない。よって、制輪子３１が接触する車輪１２に対し、不要な制動力が生じるのを防止することができる。

【0053】

本実施形態では、各ブレーキシリンダ３２において、第１作動流体ｆ１を第１流体室３２１ｃに供給するための配管３２３が設けられている。配管３２３は、第２ピストン３２２ｂを貫通しているが、配管３２３と第２ピストン３２２ｂとの隙間はパッキン３２７によって密封されている。よって、第２流体室３２２ｃ内の第２作動流体ｆ２が第１流体室３２１ｃに漏出するのを抑制することができる。

【0054】

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0055】

例えば、上記実施形態では、各ブレーキシリンダ３２において、第１シリンダ３２１と第２シリンダ３２２とが一体で形成されている。しかしながら、図６に示すように、第１シリンダ３２１は、第２シリンダ３２２と分離されていてもよい。この場合、第１シリンダ３２１の第１シリンダ本体３２１ａは、例えば配管３２８により、第２シリンダ３２２の第２シリンダ本体３２２ａに接続される。

【0056】

図６に示すように、第１シリンダ３２１と第２シリンダ３２２とが別体である場合、第１作動流体ｆ１のための配管３２３は、第２ピストン３２２ｂを貫通することなく、第１流体室３２１ｃに開口する。上記実施形態では、左右のブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒの配管３２３同士が接続されていたが、左右のブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒの配管３２３は非接続であってもよい。

【0057】

上記実施形態では、輪軸１の操舵に伴う車輪１２のヨー方向の動きを許容するための第２シリンダ３２２と、制輪子３１との間に、車輪１２を制動するための第１シリンダ３２１が配置されている。しかしながら、図７に示すように、第１シリンダ３２１と制輪子３１との間に、第２シリンダ３２２が配置されていてもよい。図７に示す例では、各ブレーキシリンダ３２において、第２シリンダ３２２の第２ピストン３２２ｂが制輪子３１に直結されている。また、各ブレーキシリンダ３２において、第２シリンダ本体３２２ａは、リンク部材３２４，３２５を介し、第１シリンダ３２１の第１ピストン３２１ｂに接続されている。

【0058】

図７に示す例では、第１作動流体ｆ１によって第１流体室３２１ｃ内の圧力が上昇し、第１ピストン３２１ｂが制輪子３１側に移動すると、第２シリンダ本体３２２ａも制輪子３１側に移動する。左右のブレーキシリンダ３２Ｌ，３２Ｒは、それぞれ独立して第２シリンダ本体３２２ａを移動させる。そのため、左右の第２シリンダ本体３２２ａ同士を接続する配管３２６は、伸縮性を有する材料で構成されることが好ましい。配管３２６は、例えばゴムホースである。

【0059】

上記実施形態では、第２シリンダ３２２が第１シリンダ３２１に直列に接続されている。しかしながら、第１シリンダ３２１及び第２シリンダ３２２は、必ずしも直列に接続されていなくてもよい。例えば、図８に示すように、第１シリンダ３２１及び第２シリンダ３２２を並列に配置するとともに、制輪子３１と第１シリンダ３２１とを連結するリンク部材３２５に対し、第２シリンダ３２２を直接的に接続することもできる。図８に示す例では、第２シリンダ本体３２２ａがリンク部材３２５を介して制輪子３１に取り付けられ、第２ピストン３２２ｂが台車枠２に固定されている。このような構成であっても、各第２流体室３２２ｃに対し、車輪１２の踏面に接触した制輪子３１からの力を作用させることができる。より具体的には、曲線通過時において左右の制輪子３１の一方が車輪１２の踏面に先に接触した場合、一方のブレーキシリンダ３２では、制輪子３１からの力を受け、第２シリンダ本体３２２ａが台車枠２側に移動する。これにより、この第２シリンダ本体３２２ａの第２流体室３２２ｃから第２作動流体ｆ２が流出する。他方のブレーキシリンダ３２では、第２流体室３２２ｃに第２作動流体ｆ２が流入し、第２シリンダ本体３２２ａが制輪子３１側に移動する。よって、車輪１２と制輪子３１との間隔の左右差を吸収し、制輪子３１を車輪１２に追従させることができる。

【0060】

図８に示す例では、左右の制輪子３１の一方が車輪１２の踏面に先行して接触したとき、一方の第２シリンダ本体３２２ａのみが後退するため、左右の第２シリンダ本体３２２ａの前後方向位置に差異が生じる。そのため、図８に示す例においても、左右の第２シリンダ本体３２２ａ同士を接続する配管３２６は、伸縮性を有する材料で構成されることが好ましい。配管３２６は、例えばゴムホースである。

【0061】

図８に示すブレーキシリンダ３２では、第２シリンダ本体３２２ａが制輪子３１に取り付けられ、第２流体室３２２ｃが第２ピストン３２２ｂよりも制輪子３１側に配置されている。一方、図９に示すブレーキシリンダ３２では、第２ピストン３２２ｂが第２流体室３２２ｃよりも制輪子３１側に配置され、制輪子３１に取り付けられている。このような構成であっても、第２流体室３２２ｃに対し、車輪１２の踏面に接触した制輪子３１からの力を作用させることができる。すなわち、曲線通過時において左右の制輪子３１の一方が車輪１２の踏面に先に接触した場合、一方のブレーキシリンダ３２では、制輪子３１からの力が第２ピストン３２２ｂを介して第２流体室３２２ｃに作用し、第２流体室３２２ｃから第２作動流体ｆ２が流出する。他方のブレーキシリンダ３２では、第２流体室３２２ｃに第２作動流体ｆ２が流入し、第２ピストン３２２ｂが制輪子３１側に移動する。よって、車輪１２と制輪子３１との間隔の左右差を吸収し、制輪子３１を車輪１２に追従させることができる。図９に示す例の場合、配管３２６は、伸縮性を有する材料（ゴム等）で構成されていてもよいし、非伸縮性の材料（金属等）で構成されていてもよい。

【0062】

上記実施形態において、第１シリンダ３２１は、リンク部材３２４，３２５を介して制輪子３１と接続されている。しかしながら、第１シリンダ３２１は、リンク部材３２４，３２５を介さず、制輪子３１と直結されていてもよい。ここでいう直結とは、第１シリンダ３２１と制輪子３１とがてこ機構又はリンク機構を用いずに連結されることを意味する。例えば、第１シリンダ３２１の第１ピストン３２１ｂと制輪子３１とが一体的に成形されていてもよいし、第１ピストン３２１ｂ及び制輪子３１を固定支持する連結部材によって両者が連結されていてもよい。第１シリンダ３２１と制輪子３１との間にてこ機構又はリンク機構が存在しない場合であっても、流体室３２１ｃ，３２２ｃ内の圧力を調整することで、十分な制動力を発揮させることができる。

【0063】

上記実施形態では、輪軸１の操舵に伴う車輪１２の動きを許容するための第２シリンダ３２２において、第２ピストン３２２ｂは、第２シリンダ本体３２２ａの内周面を摺動する。しかしながら、第２ピストン３２２ｂの構成は、これに限定されるものではない。第２ピストン３２２ｂは、左右の第２流体室３２２ｃ間で第２作動流体ｆ２を流動させられるものであればよい。例えば、第２ピストン３２２ｂは、第１流体室３２１ｃと第２流体室３２２ｃとの間に設けられ、第１流体室３２１ｃ内の圧力に応じて変位する仕切膜等で構成されていてもよい。

【0064】

上記実施形態では、第１シリンダ３２１及び第２シリンダ３２２は、それぞれ、シリンダ本体３２１ａ，３２２ａ及びピストン３２１ｂ，３２２ｂを有する。しかしながら、第１シリンダ３２１及び第２シリンダ３２２の構成は、これに限定されるものではない。例えば、第１シリンダ３２１及び第２シリンダ３２２の少なくとも一方が、ベローズ機構又はダイアフラム機構を有するものであってもよい。ベローズ機構及びダイアフラム機構は、いずれも、シリンダの内部の圧力変化に応じ、シリンダ自身を伸縮させる機構である。ベローズ機構又はダイアフラム機構を有するシリンダでは、その一部又は全部をゴム等によって構成することもできる。

【符号の説明】

【0065】

１０：台車
１，１Ｆ，１Ｒ：輪軸
１１：車軸
１２，１２Ｌ，１２Ｒ：車輪
２：台車枠
３：踏面ブレーキ装置
３１，３１Ｌ，３１Ｒ：制輪子
３２，３２Ｌ，３２Ｒ：ブレーキシリンダ
３２１：第１シリンダ
３２１ａ：第１シリンダ本体
３２１ｂ：第１ピストン
３２１ｃ：第１流体室
３２２：第２シリンダ
３２２ａ：第２シリンダ本体
３２２ｂ：第２ピストン
３２２ｃ：第２流体室
ｆ１：第１作動流体
ｆ２：第２作動流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】