JPH08178773A - 基礎ブレーキ装置の押付力検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両走行時のブレーキシリンダ圧力に対する
押付力を測定する。 【構成】 車両の定置時における圧制輪子８の車輪１０
への押付力及び制輪子８の歪量との比率を算出し、この
比率を車両の走行時に制輪子８が車輪１０に押付けられ
たときの制輪子頭７の歪量の値に乗じ、これによって車
両の走行時における制輪子８の車輪１０への押付力を算
出する。 【効果】 車両の定置時及び走行時における基礎ブレー
キ装置の各構成部材の連結部や摺動部分の摩擦力の変化
に関わりなく、車両の走行時に、制輪子８の車輪１０へ
の押付力を測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両等に搭載さ
れる基礎ブレーキ装置が車両の走行時に制輪子を車輪に
押付ける押付力を算出する基礎ブレーキ装置の押付力検
出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄道車両等には、ブレーキシ
リンダからの圧縮空気を受けて制輪子を車輪踏面に押付
け動作させることにより、ブレーキ力を発生させる基礎
ブレーキ装置が搭載されている。この基礎ブレーキ装置
は、ブレーキシリンダや制輪子との連結部及びテコ機構
等から構成されており、ブレーキシリンダの出力を増幅
して制輪子に伝達するものである。また、最近の鉄道車
両では、車両への組付け及び保守修理の容易さの観点か
ら、前記基礎ブレーキ装置，ブレーキシリンダ及び制輪
子を一体化したユニットブレーキ装置が搭載されてい
る。

【０００３】ところで、車両の設計製作段階において、
上述の基礎ブレーキ装置は、最大停止距離，使用最高速
度等の車両諸元により算出される必要減速度及び使用さ
れる摩擦材の摩擦係数に基づき、その車両に適した押付
力を発生するものが選択され取付けられている。従っ
て、各基礎ブレーキ装置においては、予めブレーキシリ
ンダ圧力に対して出力する押付力を把握しておけば、適
用される車両に見合った最適なものを選択できることに
なる。従来、この押付力を検出する方法として図５に示
す方法が適用されていた。尚、同図はユニットブレーキ
装置の押付力検出方法を示している。

【０００４】上記例示のユニットブレーキ装置Ａが前記
制輪子を車輪に押付ける押付力を測定するには、制輪子
頭７の車輪１０の踏面１０ａに対面する側に２個の圧縮
形のロードセル１１を取付けると共に、これら２個のロ
ードセル１１を荷重測定器１３に接続し、更にケース２
に内蔵された図外のブレーキシリンダへ入力ポート３ｂ
を経て圧縮空気を供給し、前記２個のロードセル１１の
各ロードボタン１１ａを静止した車輪１０に押付けて、
前記２個のロードセル１１に加わる押付力の平均値を前
記荷重測定器１３に表示させることにより行っていた。

【０００５】尚、前記荷重測定器は、前記ロードセル１
１の受感部柱が押付力を受け、該受感部柱の周囲に取付
けた歪ゲージの電気抵抗が変化して流れる電流が変化す
ると、これをディジタルの電気信号に変換し、前記受感
部柱が受ける押付力を直接数字で表示するものである。
また、上述のように、前記ロードセル１１を静止した車
輪に押付け、車両の定値時における押付力を測定するよ
うにしたのは、前記ロードセル１１の受感部柱に曲げ応
力が加わるのを防止して正確な測定結果を得るためであ
り、更には前記ロードセル１１の損傷を防止するためで
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにロードセル１１を用いて車両の定値時における押
付力を測定し、この測定値に基づいてユニットブレーキ
装置を選定すると、車両の走行時に車両諸元に対しブレ
ーキ力が過剰になり、車輪１０の滑走による車輪の損傷
が多発することが確認されている。この原因は、車両の
定置時に前記ユニットブレーキ装置Ａを作動させるに
は、これに組込まれている基礎ブレーキ装置の各部材の
連結部や摺動部分の静摩擦力より大きな力が必要である
のに対して、車両の走行時には、前記基礎ブレーキ装置
が振動を受けるために前述の連結部や摺動部分の摩擦力
が減少し、この摩擦力の減少分が過剰なブレーキ力とな
るからと考えられている。

【０００７】そこで、上述の押付力の測定値から車両の
走行状態において要求される押付力を推測し、この推測
値に基づきユニットブレーキ装置を選択することが行わ
れているが、上述のような推測値は実験や経験から帰納
的に導かれるものであるのであり、しかも余裕をもたせ
た値としているので、過剰ブレーキ傾向となることが多
かった。その結果、車両諸元に基づくブレーキ力を得る
には、空気圧機器の調整によるブレーキシリンダ圧力の
調整や、ブレーキ制御装置等のブレーキ指令パターンの
設計変更等を行わなければならなかった。

【０００８】この発明の目的は、車両走行時のブレーキ
シリンダ圧力に対する押付力を測定できる基礎ブレーキ
装置の押付力検出方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の基礎ブレ
ーキ装置の押付力検出方法は、車両の定置時に、ブレー
キシリンダへ圧縮空気を供給して制輪子を車輪に押付
け、このときのブレーキシリンダ圧力を圧力測定手段に
より測定し、ブレーキシリンダ圧力に対する制輪子の車
輪への押付力を荷重測定手段により測定すると共に、基
礎ブレーキ装置の構成部材の歪量を歪量測定手段により
測定し、車両の走行時に、ブレーキシリンダへ圧縮空気
を供給して制輪子を車輪に押付け、このときのブレーキ
シリンダ圧力を圧力測定手段により測定し、ブレーキシ
リンダ圧力に対する基礎ブレーキ装置の構成部材の歪量
を歪量測定手段により測定し、これら車両の定置時及び
走行時における制輪子の車輪への押付力と、車両の走行
時における基礎ブレーキ装置の構成部材の歪量との相関
に基づいて、車両の走行時における制輪子の車輪への押
付力を算出するようにしたものである。

【００１０】請求項２記載の基礎ブレーキ装置の押付力
検出方法は、上記の押付力検出手段が、制輪子の車輪の
踏面に対面する側に取付けられたロードセルであり、上
記の歪測定手段が、基礎ブレーキ装置の制輪子頭又はブ
レーキシリンダの押棒に取付けられた歪ゲージとするも
のである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の基礎ブレーキ装置の押付力検出
方法によると、車両の定置時におけるブレーキシリンダ
圧力，制輪子の車輪への押付力及び制輪子が車輪に押付
けられたときの基礎ブレーキ装置の構成部材の歪量と、
車両の走行時におけるブレーキシリンダ圧力及び制輪子
が車輪に押付けられたときの基礎ブレーキ装置の構成部
材の歪量との相関に基づいて、車両の走行時における制
輪子の車輪への押付力を算出するようにしているため、
車両の定置時と走行時とにおける基礎ブレーキ装置の各
構成部材の連結部や摺動部分の摩擦力の変化に関わりな
く、車両の走行時における制輪子の車輪への押付力を算
出することができる。

【００１２】請求項２記載の起訴基礎ブレーキ装置の押
付力検出方法によると、押付力検出手段を、前記制輪子
の前記車輪の踏面に対面する側に取付けられたロードセ
ルとしているので、ロードセルの受感部柱が押付力を受
けると、該受感部柱の周囲に取付けた歪ゲージの電気抵
抗が変化することになる。このため、歪ゲージを流れる
電流の変化をディジタルの電気信号に変換することによ
り、制輪子の車輪への押付力を測定することができる。

【００１３】また、歪測定手段を、基礎ブレーキ装置の
制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒に取付けられた歪
ゲージとしているので、ブレーキシリンダの押付力によ
って制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒に歪が生じる
と、制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒に取付けた歪
ゲージの電気抵抗が変化することになる。

【００１４】また、歪ゲージは、車輪に接触することが
ないので、車輪との摩擦で破損することがなく、しかも
車輪の回転力に影響されることなく、車両の定置時及び
走行時のいずれにおいても、正確な測定が可能である。

【００１５】

【実施例】この発明の実施例について説明する。従来の
技術と同様の構成については同符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００１６】図１に示すように、当該実施例において試
験の対象となるユニットブレーキ装置Ａの押付力を検出
する方法を示す。このユニットブレーキ装置Ａは台車横
梁１に図外のブラケットで固定されたケース２と、該ケ
ース２の上部に配置され内部に戻しばね３ａを収納した
ブレーキシリンダ３と、該ブレーキシリンダ３の押棒４
にピン５ａを介して回動自在に上端を連結し下端付近を
前記ケース２にピン５ｂで回動自在に支持された連結棒
５と、ねじ穴６ａを有し前記連結棒５の下端に回動自在
に係合した球面軸受６と、前記ブラケットの外部にピン
７ａを介して揺動自在に吊持された吊持部材７ｂと、該
吊持部材７ｂの下端に一体に連結された制輪子頭７と、
該制輪子頭７の下部に固定された制輪子８と、前記制輪
子頭７に先端をピン９ａで回動自在に連結し後部のねじ
部９ｂを前記球面軸受６のねじ穴６ａに螺合した隙間調
整用ねじ棒９とから構成されいる。

【００１７】押付力を検出する手順として、先ず、前記
ブレーキシリンダ３に図外の圧力センサからなる圧力測
定手段を取付ける。そして、前記制輪子８に代えて、図
２に示すように、車輪１０の踏面１０ａに対面する側に
荷重測定手段である２個の圧縮形のロードセル１１を前
記車輪１０の回転方向に間隔をあけて取付けた試験用制
輪子１２を前記ユニットブレーキ装置Ａに組込み、前記
２個のロードセル１１をそれぞれ荷重測定器１３に接続
する。

【００１８】一方、前記ユニットブレーキ装置Ａの基礎
ブレーキ装置の構成部材である制輪子頭７の中央部に歪
量測定手段である歪ゲージ１４を取付けると共に、該歪
ゲージ１４に、温度補償やヤング率補償等を行うブリッ
ジ回路を内蔵したブリッジボックス１５と、Ａ／Ｄ変換
器を内蔵した増幅装置１６とを接続する。更に、前記圧
力センサ及び増幅装置１６をマイクロコンピュータ等の
演算処理部１７に接続する。

【００１９】続いて、車両の定置時に、前記車輪１０前
記ブレーキシリンダ３へ入力ポート３ｂを経て圧縮空気
を供給し、前記２個のロードセル１１のロードボタン１
１ａをそれぞれ静止した車輪１０の踏面１０ａに押付け
る。これによって、前記試験用制輪子１２の前記車輪１
０への押付力を、前記２個のロードセル１１に加わる荷
重の平均値として前記荷重測定器１３に表示させ、同時
に、前記ブレーキシリンダ圧力３に設けた圧力センサに
よりブレーキシリンダ圧力を測定する。

【００２０】また、前記試験用制輪子１２が前記車輪１
０に押付けられることにより前記制輪子頭７に歪が生じ
ると、前記歪ゲージ１４の電気抵抗が変化するため、前
記歪ゲージ１４を流れる電流の変化を前記ブリッジボッ
クス１５及び前記増幅装置１６を経てディジタルの電気
信号に変換し、これを前記ブレーキシリンダ圧力及び前
記試験用制輪子１２の前記車輪１０への押付力の測定デ
ータと共に前記演算処理部１７のＲＡＭに記憶させる。

【００２１】この場合、前記ブレーキシリンダ３に供給
する圧縮空気の設定圧を段階的に増減させ、それぞれの
設定圧毎に、ブレーキシリンダ圧力，前記試験用制輪子
１２の前記車輪１０への押付力及び前記制輪子頭７の歪
量の測定を行うようにする。

【００２２】次に、前記試験用制輪子１２を取り外し
て、前記ユニットブレーキ装置Ａに制輪子８を再び組込
んだ後、車両を走行させ、前述と同様に、前記ブレーキ
シリンダ３に圧縮空気を供給し、このときのブレーキシ
リンダ圧力を測定すると共に、前記制輪子８を前記車輪
１０に押付けたときの前記制輪子頭７の歪量を測定し、
これらの測定データを前記演算処理部１７のＲＡＭに記
憶させる。この場合も、前記ブレーキシリンダ３に供給
される圧縮空気の設定圧が前述と同じ値になるように段
階的に増減させ、それぞれの設定圧毎に、ブレーキシリ
ンダ圧力及び前記制輪子頭７の歪量の測定を行うように
する。

【００２３】最後に、前記演算処理部１７の前記ＲＡＭ
に記憶した各測定データの相関に基づいて、車両の走行
時における前記制輪子８の前記車輪１０への押付力を、
前記ブレーキシリンダ３に供給される圧縮空気の設定圧
毎に算出する。具体的には、車両の定置時における前記
圧制輪子８の前記車輪１０への押付力及び前記制輪子８
の歪量との比率を算出し、この比率を車両の走行時に前
記制輪子８が前記車輪１０に押付けられたときの前記制
輪子頭７の歪量の値に乗じ、以上の演算処理を前記ブレ
ーキシリンダ３に供給される圧縮空気の設定圧毎に繰り
返すことによって行う。

【００２４】当該実施例によれば、車両の定置時及び走
行時における基礎ブレーキ装置の各構成部材の連結部や
摺動部分の摩擦力、例えば、前記ピン５ａの周面と前記
連結棒５との間の摩擦力や、前記球面軸受６の周面と前
記連結棒５との間の摩擦力の変化に関わりなく、車両の
走行時に、制輪子８の車輪１０への押付力を算出でき
る。従って、各基礎ブレーキ装置やユニットブレーキ装
置等について、予め上記押付力の検出を行えば、その演
算の結果に基づいて、所望の大きさのブレーキ力が車両
の走行時に得られるように、車両諸元に見合った適切な
基礎ブレーキ装置を設定することができる。従って、車
両の走行時における前記基礎ブレーキ装置の摺動部分の
摩擦力の減少に起因して、車両諸元に対しブレーキ力が
過剰になることがない。

【００２５】尚、上記実施例では、前記歪ゲージ１４を
前記制輪子頭７の中央部に取付けたが、図１に示す隙間
調整用ねじ棒９の先部Ｐに取り付け、前記制輪子８が前
記車輪１０に押付けられたときの前記隙間調整用ねじ棒
９の歪量を測定するようにしてもよい。また、図３に示
すような直押式ブレーキシリンダ１８の押棒１９の先部
に前記歪ゲージ１４を取付け、該押棒１９の歪量を測定
するようにしてもよい。更にまた、図４に示すようなテ
コ式キャリパ装置Ｂの基礎ブレーキ装置部分に対応する
アーム部２０の先端に前記歪ゲージ１４を取付け、前記
アーム部２０の内側に取付けたブレーキライニング板２
１が図外のブレーキディスクを挟持するときの前記アー
ム部２０の歪量を測定するようにしてもよい。

【００２６】尚、車両の運用開始後においても本発明方
法を適用すれば、例えば、各車軸のブレーキ力を個別に
制御する、いわゆる各軸制御ブレーキ装置の実際のブレ
ーキ力フィードバック信号等の検出方法等に利用するこ
とが可能である。

【００２７】

【発明の効果】請求項１によれば、車両の定置時と走行
時とにおける基礎ブレーキ装置の各構成部材の連結部や
摺動部分の摩擦力の変化に関わりなく、車両の走行時に
おける制輪子の車輪への押付力を算出でき、定値時の押
付力より推測する場合に比し、正確性を向上させること
ができる。

【００２８】請求項２によれば、押付力検出手段を、前
記制輪子の前記車輪の踏面に対面する側に取付けられた
ロードセルとしているので、ロードセルの受感部柱が押
付力を受けると、該受感部柱の周囲に取付けた歪ゲージ
の電気抵抗が変化することになる。このため、歪ゲージ
を流れる電流の変化をディジタルの電気信号に変換する
と、制輪子の車輪への押付力を測定することができる。

【００２９】また、歪測定手段を、基礎ブレーキ装置の
制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒に取付けられた歪
ゲージとしているので、ブレーキシリンダの押付力によ
って制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒に歪が生じる
と、制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒に取付けた歪
ゲージの電気抵抗が変化することになる。このため、歪
ゲージを流れる電流の変化をディジタルの電気信号に変
換すると、制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒がブレ
ーキシリンダ圧力によって受ける歪量を測定することが
できる。

【００３０】また、歪ゲージは、車輪に接触することな
く制輪子頭又はブレーキシリンダの押棒の歪量を測定で
きるので、車輪との摩擦で破損することがなく、しかも
車輪の回転力に影響されることなく、車両の定置時及び
走行時のいずれにおいても、正確な測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ユニットブレーキ装置を破断した側面図。

【図２】この発明の一実施例の基礎ブレーキ装置（ユニ
ットブレーキ装置）の押付力検出方法を示す概略図。

【図３】この発明の他の実施例を示す概略図。

【図４】この発明の更に他の実施例を示す概略図。

【図５】従来の押付力検出方法を示す概略図。

【符号の説明】

３ ブレーキシリンダ ４ 押棒 ７ 制輪子頭 ８ 制輪子 １０ 車輪 １１ ロードセル １４ 歪ゲージ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキシリンダの押棒に基礎ブレーキ
   装置を介して連結された制輪子の車輪への押付力を測定
   する基礎ブレーキ装置の押付力検出方法であって、 前記車両の定置時に、前記ブレーキシリンダへ圧縮空気
   を供給して前記制輪子を前記車輪に押付け、このときの
   ブレーキシリンダ圧力を圧力測定手段により測定し、前
   記ブレーキシリンダ圧力に対する前記制輪子の前記車輪
   への押付力を荷重測定手段により測定すると共に、前記
   基礎ブレーキ装置の構成部材の歪量を歪量測定手段によ
   り測定し、 車両の走行時に、前記ブレーキシリンダへ圧縮空気を供
   給して前記制輪子を前記車輪に押付け、このときのブレ
   ーキシリンダ圧力を前記圧力測定手段により測定し、前
   記ブレーキシリンダ圧力に対する前記基礎ブレーキ装置
   の構成部材の歪量を前記歪量測定手段により測定し、 これら車両の定置時及び走行時における前記制輪子の前
   記車輪への押付力と、前記車両の走行時における前記基
   礎ブレーキ装置の構成部材の歪量との相関に基づいて、
   車両の走行時における前記制輪子の前記車輪への押付力
   を算出することを特徴とする基礎ブレーキ装置の押付力
   検出方法。
2. 【請求項２】 前記荷重測定手段が、前記制輪子の前記
   車輪の路面に対面する側に取付けられたロードセルであ
   り、前記歪測定手段が、前記基礎ブレーキ装置の制輪子
   頭又はブレーキシリンダの押棒に取付けられた歪ゲージ
   である請求項１記載の基礎ブレーキ装置の押付力検出方
   法。