JPH10267767A - ブレーキ反力検出装置、及びブレーキ反力検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄道車両等の車輪の踏面に制輪子を押し付け
て制動を行うブレーキ装置においてブレーキ力を正確に
検出し得る装置及び方法を提供する。 【解決手段】 車輪Ｗの踏面Ｓに制輪子４０Ａを押し付
けることにより制動を行うブレーキ装置においてブレー
キ反力を検出するブレーキ反力検出装置であって、ブレ
ーキ装置の全体又は一部を保持するとともにブレーキ方
向の前後への移動みを許容する凸条７１Ａ及び溝１１Ａ
及びリニアベアリング部５Ａと、ブレーキ反力を検出す
るロードセル６０Ａを備えたので、ブレーキ直角方向の
力にかかわらずブレーキ力を正確に分離して検出するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両等の車輪
の踏面に制輪子を押し付けて制動を行うブレーキ装置に
おいて、制輪子が受けるブレーキ反力を検出するブレー
キ反力検出装置、及びブレーキ反力検出方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両等のブレーキ装置とし
て、レールに接触する車輪の外周面である踏面に、制輪
子と呼ばれる部材を押し付けて車輪の回転を制動する形
式のものが知られている。このブレーキ装置は、例え
ば、圧縮空気をシリンダ内に導きピストンを出入させる
駆動源と、複数のリンクを含みピストンと制輪子とを連
結し梃子原理により制輪子に押付力を付与するリンク機
構を備えている。

【０００３】上記したブレーキ装置においては、制輪子
が車輪に押し付けられる位置における車輪接線方向のう
ち、車輪回転方向とは逆方向となる接線の方向に摩擦力
（以下、「ブレーキ力」という。）が発生し車輪に付与
される。ピストンによる制輪子押付力をＰとすると、こ
の制輪子押付力Ｐにより発生するブレーキ力Ｂは、 Ｂ＝μ×Ｐ により与えられる。ここに、μは、制輪子と車輪踏面と
の間の摩擦係数である。上記のブレーキ力により、レー
ル上で車輪を転動させようとする回転力が低減されるた
め、車両の移動速度が減速されたり、あるいは車両が停
止する。

【０００４】上記のブレーキ力が小さいと、列車の減速
性能が弱く、旅客ホームの所定の停止位置をオーバーラ
ンしたり、緊急に停車すべき場合に所定の閉塞区間内で
停止できず先行列車に追突するというおそれもあり、鉄
道運営上及び安全上の問題となる。

【０００５】一方、上記のブレーキ力が所定値よりも大
きいと、車輪の回転力を低減させる度合が大きくなりす
ぎ、列車の走行速度よりも車輪の外周速度の方が小さく
なってしまうため、レールと車輪との間で滑りが生じ
る。ブレーキ力がさらに大きくなって車輪の回転力より
も大きくなると、車輪の回転が停止した状態でレール上
を滑走することになる。このような滑走が生じると、車
輪の踏面の一部が略平面状に摩耗する。このため、車輪
の摩耗部によりレールが打撃され、列車の乗り心地が悪
化する。また、この打撃は、レールと車輪の双方の損傷
の原因となる。

【０００６】したがって、鉄道車両等においては、ブレ
ーキ力を適切に制御することが最も重要な課題の一つと
なっている。このため、車輪に作用するブレーキ力を正
確に検出し把握することが必要となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のブレーキ装置においては、車輪踏面が円筒面で
はなく円錐面であることから、リンク機構の各リンクに
軸力だけでなく、曲げモーメントやねじりモーメント等
が複雑に作用し、ブレーキ力のみを検出することは困難
であった。このため、従来は、制輪子押付力を発生させ
るシリンダ内の空気圧を監視することによりブレーキ制
御を行っていた。

【０００８】しかし、ブレーキ力は、上記したように制
輪子押付力と摩擦係数との積で決定される。そして、摩
擦係数は、制輪子の材質や、摩擦面における水分や油分
その他の物質の有無等により変動する。このため、シリ
ンダ内の空気圧の監視では、制輪子押付力は把握できる
が、実際に車輪に作用しているブレーキ力を正確に把握
することはできず、例えば、同じ制輪子押付力でも条件
によってブレーキ力が異なる場合がある、という問題が
あった。

【０００９】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、鉄
道車両等の車輪の踏面に制輪子を押し付けて制動を行う
ブレーキ装置においてブレーキ力を正確に検出し得る装
置及び方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るブレーキ反力検出装置は、車両の台車
枠に軸支され回転する車輪の踏面に制輪子を押し付ける
ことにより前記車輪の回転を制動するブレーキ装置にお
いて、前記制輪子の押し付け力に伴い、前記車輪の制輪
子押し付け位置における車輪回転方向の逆方向への接線
の方向であるブレーキ方向に発生する摩擦力により前記
制輪子が前記ブレーキ方向の逆方向である反ブレーキ方
向に受ける反力であるブレーキ反力を検出するブレーキ
反力検出装置であって、前記ブレーキ装置の全体又は一
部を、前記台車枠又は前記ブレーキ装置に保持するとと
もに、前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ方向への移
動のみを許容する保持手段と、前記ブレーキ反力を検出
する検出手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】上記において、好ましくは、前記ブレーキ
装置はユニットブレーキであり、前記保持手段は、前記
ユニットブレーキと前記台車枠との間に介設され、前記
ユニットブレーキを前記台車枠に保持するとともに、前
記ユニットブレーキの前記ブレーキ方向又は前記反ブレ
ーキ方向への移動のみを許容する。

【００１２】また、上記において、好ましくは、前記保
持手段は、前記ユニットブレーキの前記台車枠側に設け
られたブレーキ側嵌合部と、前記ブレーキ側嵌合部に嵌
合可能な形状を有するとともに前記台車枠の前記ユニッ
トブレーキ側に設けられる台車側嵌合部を有し、前記ブ
レーキ側嵌合部と前記台車側嵌合部の一方又は両方は前
記ブレーキ方向に垂直な方向であるブレーキ垂直方向の
前後への移動が規制されるように構成される。

【００１３】また、上記において、好ましくは、前記ブ
レーキ装置は、駆動源と、複数のリンクを含み前記駆動
源と前記制輪子とを連結し梃子原理により前記制輪子に
前記押し付け力を付与するリンク機構と、前記押し付け
の方向の前後への移動が禁止されるとともに前記リンク
のうち梃子動作を行う梃子リンクを揺動可能に支持する
支点を有し、前記保持手段は、前記支点と前記台車枠と
の間に介設され、前記支点を前記台車枠に保持するとと
もに、前記支点の前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ
方向への移動のみを許容する。

【００１４】また、上記において、好ましくは、前記保
持手段は、前記支点の前記台車枠側に設けられたブレー
キ側嵌合部と、前記ブレーキ側嵌合部に嵌合可能な形状
を有するとともに前記台車枠の前記支点側に設けられる
台車側嵌合部を有し、前記ブレーキ側嵌合部と前記台車
側嵌合部の一方又は両方は前記ブレーキ方向に垂直な方
向であるブレーキ垂直方向の前後への移動が規制される
ように構成される。

【００１５】また、上記において、好ましくは、前記検
出手段は、前記ブレーキ方向の引張力又は圧縮力を担持
する軸力担持部材を有し、前記保持手段は、前記軸力担
持部材と前記台車枠との間に介設され、前記軸力担持部
材の前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ方向への移動
のみを許容する。

【００１６】また、上記において、好ましくは、前記保
持手段は、前記軸力担持部材の前記台車枠側に設けられ
たブレーキ側嵌合部と、前記ブレーキ側嵌合部に嵌合可
能な形状を有するとともに前記台車枠の前記軸力担持部
材側に設けられる台車側嵌合部を有し、前記ブレーキ側
嵌合部と前記台車側嵌合部の一方又は両方は前記ブレー
キ方向に垂直な方向であるブレーキ垂直方向の前後への
移動が規制されるように構成される。

【００１７】また、上記において、好ましくは、前記ブ
レーキ側嵌合部は、前記ブレーキ方向又は前記反ブレー
キ方向に延設された凸部又は凹部若しくは挿入部材であ
り、前記台車側嵌合部は、前記ブレーキ側嵌合部に嵌合
する断面を有し前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ方
向に延設された凹部又は凸部若しくは貫通孔である。

【００１８】また、上記において、好ましくは、前記ブ
レーキ側嵌合部と前記台車側嵌合部との間に介設され、
前記制輪子の押し付け力により前記ブレーキ側嵌合部と
前記台車側嵌合部との間に発生する前記ブレーキ方向又
は前記反ブレーキ方向への摩擦力を緩和する摩擦緩和手
段を備えた。

【００１９】また、上記において、好ましくは、前記検
出手段は、前記ユニットブレーキ又は前記支点と前記台
車枠との間において前記ブレーキ方向又は前記反ブレー
キ方向に延設された被測定部材又は前記軸力担持部材に
おける前記ブレーキ方向の引張歪又は圧縮歪を検出する
歪検出手段と、前記引張歪又は前記圧縮歪に基づき前記
被測定部材又は前記軸力担持部材に作用する前記ブレー
キ方向の引張力又は圧縮力を演算する軸力演算手段を有
する。

【００２０】また、本発明に係るブレーキ反力検出方法
は、車両の台車枠に軸支され回転する車輪の踏面に制輪
子を押し付けることにより前記車輪の回転を制動するブ
レーキ装置において、前記制輪子の押し付け力に伴い、
前記車輪の制輪子押し付け位置における車輪回転方向の
逆方向への接線の方向であるブレーキ方向に発生する摩
擦力により前記制輪子が前記ブレーキ方向の逆方向であ
る反ブレーキ方向に受ける反力であるブレーキ反力を検
出するブレーキ反力検出方法であって、前記ブレーキ装
置の全体又は一部を、前記台車枠又は前記ブレーキ装置
に保持するとともに、前記ブレーキ方向又は前記反ブレ
ーキ方向への移動のみを許容するように保持しつつ、前
記ブレーキ反力を検出することを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るブレーキ反力
検出装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細
に説明する。

【００２２】（１）第１実施形態 図１は、本発明の第１実施形態であるブレーキ反力検出
装置が装着されたブレーキ装置の構成を示す図であり、
図１（Ａ）はブレーキ装置の一部欠截側断面図を、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）におけるリニアベアリング部付近の
横断面図を、それぞれ示している。

【００２３】図１（Ａ）に示すように、このブレーキ装
置１０１は、駆動源２Ａと、リンク機構３Ａと、制輪部
４Ａと、リニアベアリング部５Ａと、検出部６Ａと、筐
体７Ａを備えて構成されている。

【００２４】上記の構成要素のうち、駆動源２Ａとリン
ク機構３Ａと制輪部４Ａは、筐体７Ａ内に収容されユニ
ット化されたユニットブレーキを構成しており、リニア
ベアリング部５Ａと検出部６Ａを介して車両の台車枠１
Ａに取り付けられている。

【００２５】上記した台車枠１Ａは、鉄道車両において
主電動機や駆動歯車装置等が懸架され、車輪Ｗが軸支さ
れる枠状部材である。この台車枠１Ａのブレーキ装置１
０１の近傍には、軸支部１０Ａと、２つの溝１１Ａ，１
１Ａと、凸部１２Ａ，１３Ａが設けられている。軸支部
１０Ａには円形断面のピン穴が開設されている。また、
溝１１Ａは、図１（Ａ）の上下方向あるいは図１（Ｂ）
における紙面の手前から奥に向かう方向に延設されてい
る。

【００２６】また、上記した筐体７Ａは、中空箱状の本
体部７０Ａを有している。この本体部７０Ａの図１
（Ａ）における右端には、２つの凸条７１Ａ，７１Ａ
が、図１（Ａ）の上下方向あるいは図１（Ｂ）における
紙面の手前から奥に向かう方向に延設されている。凸条
７１Ａは、リニアベアリング部５Ａを介して溝１１Ａ内
に収容されている。

【００２７】また、本体部７０Ａの図１（Ａ）における
中央よりやや下方には、略円柱状の梃子支点ヒンジピン
７２Ａが、図１（Ａ）における紙面の手前から奥に向か
う方向に配置されている。また、本体部７０Ａの図１
（Ａ）における左上部と上端には、ヒンジピン３６Ａ，
６３Ａ（後述）を軸支可能なピン穴を有する軸支部７３
Ａ，７４Ａが設けられている。また、本体部７０Ａの図
１（Ａ）における左上部と左下部には、開口７５Ａ，７
６Ａが開設されている。また、筐体７Ａには、ガイドピ
ン７７Ａが設けられている。

【００２８】また、上記した駆動源２Ａは、シリンダ２
０Ａと、ピストン２１Ａと、ピストンアーム２２Ａと、
空気出入口２３Ａと、ヒンジピン２４Ａを有している。
シリンダ２０Ａは、中空の略円筒状部材であり、筐体７
Ａの本体部７０Ａの図１（Ａ）における上部に取り付け
られている。シリンダ２０Ａの図１（Ａ）における左端
には、空気出入管２３Ａが接続している。また、空気出
入管２３Ａには、弁（図示せず）を介して空気タンク
（図示せず）が接続しており、空気タンクには空気圧縮
機（図示せず）が接続している。ピストン２２Ａは、シ
リンダ２０Ａの内径よりもわずかに小さい外径を有する
略円柱状部材であり、シリンダ２０Ａの内部に嵌合する
ように収容されている。

【００２９】また、ピストンアーム２２Ａは略棒状に形
成された部材であり、ピストンアーム２２Ａの図１
（Ａ）における右端には、ヒンジピン２４Ａが設けられ
ており、ピストンアーム２２Ａのヒンジピン２４Ａ付近
は、上記した筐体７Ａの本体部７０Ａの上部の開口７６
Ａから本体部７０Ａの内部の空間内に挿入されている。

【００３０】上記のような構成により、空気弁（図示せ
ず）を開放して空気タンク（図示せず）から空気出入管
２３Ａを経てシリンダ２０Ａ内に圧縮空気を送ると、ピ
ストン２１Ａが図１（Ａ）における右方へ押され、これ
に伴いピストンアーム２２Ａが図１（Ａ）における右側
へ突出するように動く。

【００３１】また、上記したリンク機構３Ａは、梃子リ
ンク３０Ａと、ヒンジ機構３２Ａと、リンク３３Ａと、
ヒンジピン３４Ａと、リンク３５Ａと、ヒンジピン３６
Ａを有している。梃子リンク３０Ａは、略棒状に形成さ
れた部材である。この梃子リンク３０Ａの図１（Ａ）に
おける中央よりやや下方には、上記した梃子支点ヒンジ
ピン７２Ａに嵌合可能な円形断面のピン穴が開設されて
おり、このピン穴に梃子支点ヒンジピン７２Ａが挿入嵌
合されている。このため、梃子リンク３０Ａは、梃子支
点ヒンジピン７２Ａの中心を揺動中心として、図１
（Ａ）における時計回り又は反時計回りに揺動可能な構
成となっている。

【００３２】また、梃子リンク３０Ａの図１（Ａ）にお
ける上端には、上記したピストンアーム２２Ａの右端の
ヒンジピン２４Ａと嵌合可能なピン穴が開設されてお
り、このピン穴にヒンジピン２４Ａが挿入嵌合されてい
る。したがって、上記した駆動源２Ａのピストンアーム
２２Ａを図１（Ａ）における右方向に突出するように移
動させれば、梃子リンク３０Ａは、梃子支点ヒンジピン
７２Ａの中心を揺動中心として図１（Ａ）における時計
回り方向に揺動し、梃子リンク３０Ａの図１（Ａ）にお
ける下端は図１（Ａ）における左方向へ移動する。

【００３３】上記した梃子リンク３０Ａの図における下
部には、ヒンジ機構３２Ａが設けられている。このヒン
ジ機構３２Ａは、ヒンジピン及びピン穴からなるヒンジ
と同様の機能を有する機構であり、このヒンジ機構３２
Ａにより梃子リンク３０Ａとリンク３３Ａがヒンジ接合
されている。ヒンジ機構３２Ａは、梃子リンク３０Ａに
設けられた空洞３２１Ａと、滑り支持部３２２Ａと、略
棒状のリンク３３Ａに設けられたヒンジ部３３１Ａを有
している。

【００３４】空洞３２１Ａは、梃子リンク３０Ａの図１
（Ａ）における下部に形成され、この空洞３２１Ａの図
１（Ａ）における左右両端には、開口が設けられてい
る。滑り支持部３２２Ａは、空洞３２１Ａの両端の開口
を形成するようにヒンジ部３３１Ａに向かって突出した
部分であり、滑り支持部３２２Ａの内壁は円筒凹面の一
部を形成している。また、ヒンジ部３３１Ａは、リンク
３３Ａの図１（Ａ）における右部に設けられた略円柱状
部分であり、ヒンジ部３３１Ａの円柱面は、滑り支持部
３２２Ａの内壁が構成する円筒面上を摺動可能な構成と
なっている。

【００３５】上記のような構成により、梃子リンク３０
Ａの図１（Ａ）における下端が図１（Ａ）の左方向へ動
くと、この動きに伴いリンク３３Ａが図１（Ａ）におけ
る左方向へ突出するように動く。上記のヒンジ機構３２
Ａは、ヒンジピン及びピン穴からなるヒンジとしてもよ
い。

【００３６】また、リンク３３Ａの図１（Ａ）における
左端にはピン穴が設けられており、このピン穴には略円
柱状のヒンジピン３４Ａが挿通されている。リンク３３
Ａのヒンジピン３４Ａ付近は、上記した筐体７Ａの本体
部７０Ａの左下部の開口７５Ａから本体部７０Ａの外部
に突出している。

【００３７】筐体７Ａの本体部７０Ａの左上部の軸支部
７３Ａには、円形断面のピン穴が開設されており、この
ピン穴に略円柱状のヒンジピン３６Ａが挿入嵌合されて
いる。また、リンク３５Ａは、略棒状に形成された部材
であり、リンク３５Ａの図１（Ａ）における上端には、
上記したヒンジピン３６Ａに嵌合可能な円形断面のピン
穴が開設されており、このピン穴にヒンジピン３６Ａが
挿通されている。一方、リンク３５Ａの図１（Ａ）にお
ける中央より下方には、上記したヒンジピン３４Ａに嵌
合可能な円形断面のピン穴が開設されており、このピン
穴にヒンジピン３４Ａが挿入嵌合されている。

【００３８】このような構成により、リンク３３Ａの図
１（Ａ）における左端が図１（Ａ）の左方向へ動くと、
この動きに伴い、リンク３５Ａは、ヒンジピン３６Ａの
中心を揺動中心として、図１（Ａ）における左方へ向か
って揺動する。

【００３９】上記したリンク３５Ａの図における下部に
は、ガイド穴３９Ａが設けられている。このガイド穴３
９Ａは、長円状又は繭形状の断面を有する開口である。
一方、筐体７Ａは、図１（Ａ）における紙面の手前から
奥に向かう方向に延びる略円柱状のガイドピン７７Ａを
有しており、ガイドピン７７Ａはガイド穴３９Ａに挿入
嵌合されている。

【００４０】また、上記した制輪部４Ａは、制輪子４０
Ａと制輪子把持部材４１Ａを有している。制輪子４０Ａ
は、内壁面が略円筒凹面状に形成された部材である。制
輪子４０Ａは、鋳鉄、あるいは炭素材料と合成樹脂材料
とアスベスト等を含む合成材等によって形成される。制
輪子把持部材４１Ａは、制輪子４０Ａの外側を把持する
部材であり、図１（Ａ）における右部には、上記したヒ
ンジピン３４Ａに嵌合可能な円形断面のピン穴が開設さ
れており、このピン穴にヒンジピン３４Ａが挿入嵌合さ
れている。

【００４１】したがって、リンク３３Ａの図１（Ａ）に
おける左端が図１（Ａ）における左方へ移動すると、制
輪子４０Ａが図１（Ａ）の左方にある車輪Ｗの踏面Ｓに
押し付けられる。

【００４２】次に、上記したリニアベアリング部５Ａに
ついて説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すよう
に、リニアベアリング部５Ａは、複数のベアリングボー
ル５０Ａとボール規制部材５１Ａを有している。

【００４３】ベアリングボール５０Ａは、鋼等からなる
球体であり、転がり摩擦により部材を支持する。また、
ボール規制部材５１Ａは、台車枠１Ａの溝１１Ａ，１１
Ａと筐体７Ａの凸条７１Ａ，７１Ａの間において溝延設
方向（図１（Ａ）の上下方向あるいは図１（Ｂ）におけ
る紙面の手前から奥に向かう方向）に沿って延設された
部材であり、ベアリングボール５０Ａが溝延設方向にの
み転動するように規制する。

【００４４】このような構成により、筐体７Ａは、溝延
設方向にのみ移動可能となっている。また、ベアリング
ボール５０Ａにより、転がり摩擦によって支持されるた
め、筐体７Ａの移動時の摩擦は非常に小さくなってい
る。したがって、筐体７Ａは、溝延設方向への力を受け
た場合には、その力を摩擦によって減少させることがほ
とんどなく、力の作用方向に容易に移動する。

【００４５】次に、上記した検出部６Ａについて説明す
る。図１（Ａ）に示すように、検出部６Ａは、ロードセ
ル６０Ａと、軸力担持部材６１Ａ及び６２Ａと、ヒンジ
ピン６３Ａ及び６４Ａを有している。

【００４６】ロードセル６０Ａは、その内部に略円柱
状，略角柱状，略リング状，略片持ち梁状，略ダイヤフ
ラム状等の弾性体（図示せず）を有し、弾性体表面に複
数の歪ゲージ（ストレイン・ゲージ：図示せず。）が貼
設されている。歪ゲージは、細い導電体ワイヤー等から
なり、貼設した被測定面に引張歪や圧縮歪が発生した場
合にワイヤーにも同様な引張歪や圧縮歪が生じ、ワイヤ
ーの電気抵抗が変化することに応じて出力電気信号が変
化するセンサである。この出力電気信号は、ブリッジ回
路（図示せず）に送られ、ブリッジ回路の平衡をくずす
ことにより、ゲージ歪量に比例した電圧がロードセル６
０Ａから出力される。このロードセル６０Ａの出力は、
コンピュータ等の演算装置（図示せず）に送られ、弾性
体の形状・寸法及び弾性率などの予め測定しておいた値
に基づいて、ロードセル６０Ａに作用している軸力が算
出される。

【００４７】また、軸力担持部材６１Ａ及び６２Ａは、
略棒状の部材であり、作用する引張力又は圧縮力をロー
ドセル６０Ａに伝える。軸力担持部材６１Ａの図１
（Ａ）における下端にはピン穴が開設されており、この
ピン穴にヒンジピン６３Ａが挿入され、このヒンジピン
６３Ａが筐体７Ａの軸支部７４Ａのピン穴に挿入嵌合さ
れている。一方、軸力担持部材６２Ａの図１（Ａ）にお
ける上端にはピン穴が開設されており、このピン穴にヒ
ンジピン６４Ａが挿入され、このヒンジピン６４Ａが台
車枠１Ａの軸支部１０Ａのピン穴に挿入嵌合されてい
る。

【００４８】上記のような構成により、筐体７Ａの図１
（Ａ）における上端部は、検出部６Ａを介して台車枠１
Ａの図１（Ａ）における上部に固定されている。したが
って、筐体７Ａが、図１（Ａ）の上下方向あるいは図１
（Ｂ）における紙面の手前から奥に向かう方向への力を
受けた場合には、その力による歪は軸力担持部材６１Ａ
からロードセル６０Ａに伝えられて検出され、コンピュ
ータ等の演算装置（図示せず）によって力が検出され
る。

【００４９】次に、上記したブレーキ装置１０１の動作
について説明する。まず、弁（図示せず）を開放して空
気タンク（図示せず）から空気出入管２３Ａを経てシリ
ンダ２０Ａ内に圧縮空気を送ると、ピストン２１Ａが図
１（Ａ）における右方へ押され、これに伴いピストンア
ーム２２Ａが図１（Ａ）における右側へ突出するように
動く。この動きに応じて、梃子リンク３０Ａは、梃子支
点ヒンジピン７２Ａの中心を揺動中心として図１（Ａ）
における時計回り方向に揺動し、梃子リンク３０Ａの図
１（Ａ）における下端は図１（Ａ）における左方向へ移
動する。

【００５０】この梃子リンク３０Ａの下端の動きに伴
い、リンク３３Ａが図１（Ａ）における左方向へ突出す
るように動く。これに応じて、リンク３５Ａが、ヒンジ
ピン３６Ａの中心を揺動中心として、ガイドピン７７Ａ
にガイドされながら図１（Ａ）における左方へ向かって
揺動する。この動きにより、リンク３５Ａの図１（Ａ）
における左端に装着された制輪子４０Ａが図１（Ａ）の
左方にある車輪Ｗの踏面Ｓに押し付けられ、レールＲ上
を転動する車輪Ｗにブレーキ力が付与される。

【００５１】図１（Ａ）に示すように、レールＲ上にお
いて車輪Ｗが時計回り方向に回転している場合には、制
輪子４０Ａの押し付け位置（以下、「制動位置」とい
う。）におけるブレーキ力は、車輪Ｗの図１（Ａ）にお
ける反時計回り方向の接線の方向に作用する。この際、
制輪子４０Ａには、ブレーキ力と逆方向にブレーキ反力
が作用する。このブレーキ反力は、ヒンジピン３４Ａに
おいては、図１（Ａ）の下方に向かう方向に作用する。
このブレーキ反力は、リンク３３Ａ，梃子リンク３０Ａ
又はリンク３５Ａを経てヒンジピン７２Ａ又は３６Ａか
ら筐体７Ａに伝達される。

【００５２】筐体７Ａの凸条７１Ａは、リニアベアリン
グ部５Ａを介して台車枠１Ａの溝１１Ａに嵌合してお
り、凸条７１Ａは溝延設方向にのみ移動可能で、かつ移
動方向の摩擦力は低減されているから、ブレーキ反力に
より筐体７Ａは図１（Ａ）における下方に移動しようと
し、軸力担持部材６１Ａは図１（Ａ）の下方への引張力
を受け、この引張力がロードセル６０Ａとコンピュータ
等の演算装置（図示せず）によって検出される。一方、
車輪Ｗの回転方向が図１（Ａ）に示す場合と逆に反時計
回り方向の場合には、ブレーキ反力は圧縮力としてロー
ドセル６０Ａとコンピュータ等の演算装置（図示せず）
により検出される。また、車輪Ｗの制動位置におけるブ
レーキ力は、検出されたブレーキ反力とは方向が逆で大
きさが等しい力として把握することができる。

【００５３】この際、車輪Ｗの踏面Ｓが円錐面であるこ
とによって生じる溝直角方向（図１（Ａ）の紙面の奥か
ら手前へ向かう方向あるいは図１（Ｂ）における左右方
向）の力は溝１１Ａの内側壁に配置されたベアリングボ
ール５０Ａによって支持されるため、筐体７Ａが溝直角
方向に動くことはなく、ロードセル６０Ａとコンピュー
タ等の演算装置（図示せず）は、溝延設方向の力のみを
検出する。このように、筐体７Ａの移動方向の規制は、
筐体７Ａの凸条７１Ａと、リニアベアリング部５Ａと、
台車枠１Ａの溝１１Ａのみで可能であるため、軸力担持
部材６１Ａの近傍の台車枠１Ａに凸部１２Ａ，１３Ａを
設けなくてもよい。

【００５４】（２）第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２
は、本発明の第１実施形態であるブレーキ反力検出装置
が装着されたブレーキ装置の構成を示す図であり、図２
（Ａ）はブレーキ装置の一部欠截側断面図を、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）におけるリニアベアリング部付近の
横断面図を、それぞれ示している。

【００５５】図２（Ａ）に示すように、このブレーキ装
置１０２は、駆動源２Ｂと、リンク機構３Ｂと、制輪部
４Ｂと、リニアベアリング部５Ｂと、検出部６Ｂと、梃
子支点軸支部材８Ｂを備えて構成されている。この第２
実施形態のブレーキ装置１０２が上記した第１実施形態
のブレーキ装置１０１と異なる点は、筐体を備えていな
い点、筐体内に収容されたユニットブレーキではなく各
構成要素が個々に車両の台車枠１Ｂに取り付けられてい
る点、異なる駆動源２Ｂとリンク機構３Ｂを備えた点、
梃子支点軸支部材８Ｂを備えた点、リニアベアリング部
５Ｂを収容する台車枠１Ｂの部分の構成が異なる点であ
り、制輪部４Ｂ及びリニアベアリング部５Ｂの構成及び
作用については配設位置を除き上記した第１実施形態の
ブレーキ装置１０１における制輪部４Ａ及びリニアベア
リング部５Ａの構成及び作用と同様である。

【００５６】上記の構成要素のうち、駆動源２Ｂは、駆
動源支持台部１４Ｂによって車両の台車枠１Ｂに取り付
けられている。また、リンク機構３Ｂと制輪部４Ｂと梃
子支点軸支部材８Ｂは、リニアベアリング部５Ｂと検出
部６Ｂを介して台車枠１Ｂに取り付けられている。

【００５７】台車枠１Ｂは、上記した台車枠１Ａと同様
に、鉄道車両において主電動機や駆動歯車装置等が懸架
され、車輪Ｗが軸支される枠状部材である。この台車枠
１Ｂのブレーキ装置１０２の近傍には、軸支部１０Ｂ
と、溝１１Ｂと、凸部１２Ｂ，１３Ｂと、駆動源支持台
部１４Ｂが設けられている。軸支部１０Ｂの構成は、上
記した軸支部１０Ａと同様であり、この軸支部１０Ｂに
設けられたピン穴に後述する検出部６Ｂのヒンジピン６
４Ｂが挿入嵌合される。溝１１Ｂと凸部１２Ｂ及び１３
Ｂは、内部が拡大された嵌合溝を構成している。また、
溝１１Ｂは、図２（Ａ）の上下方向あるいは図２（Ｂ）
における紙面の手前から奥に向かう方向に延設されてい
る。

【００５８】また、上記した駆動源２Ｂは、シリンダ２
０Ｂと、ピストン２１Ｂと、ピストンアーム２２Ｂと、
空気出入口２３Ｂと、ヒンジピン２４Ｂ及び２５Ｂを有
している。これらの構成要素のうち、シリンダ２０Ｂと
ピストン２１Ｂとピストンアーム２２Ｂと空気出入口２
３Ｂとヒンジピン２４Ｂの構成及び作用は、それぞれ上
記した第１実施形態の駆動源２Ａにおけるシリンダ２０
Ａとピストン２１Ａとピストンアーム２２Ａと空気出入
口２３Ａとヒンジピン２４Ａの構成及び作用と同様であ
る。上記した第１実施形態の駆動源２Ａと異なる点は、
ピストンアーム２２Ｂのピストン側の端部（図２（Ａ）
における左端）にヒンジピン２５Ｂが設けられた点であ
る。

【００５９】上記のような構成により、空気弁（図示せ
ず）を開放して空気タンク（図示せず）から空気出入管
２３Ｂを経てシリンダ２０Ｂ内に圧縮空気を送ると、ピ
ストン２１Ｂが図２（Ａ）における右方へ押され、これ
に伴いピストンアーム２２Ｂが図２（Ａ）における右側
へ突出するように動く。この際、ピストンアーム２２Ｂ
は、ヒンジピン２５Ｂの中心を揺動中心として図２
（Ａ）における上下方向へ揺動可能となっている。

【００６０】また、上記したリンク機構３Ｂは、梃子リ
ンク３０Ｂと、梃子支点ヒンジピン３１Ｂと、ヒンジピ
ン３２Ｂを有している。梃子リンク３０Ｂは、略棒状に
形成された部材である。この梃子リンク３０Ｂの図２
（Ａ）における上端には、上記したピストンアーム２２
Ｂの右端のヒンジピン２４Ｂと嵌合可能なピン穴が開設
されており、このピン穴にヒンジピン２４Ｂが挿入嵌合
されている。

【００６１】また、梃子リンク３０Ｂの図２（Ａ）にお
ける中央よりやや下方には、上記した梃子支点ヒンジピ
ン３１Ｂに嵌合可能な円形断面のピン穴が開設されてお
り、このピン穴に梃子支点ヒンジピン３１Ｂが挿入嵌合
されている。また、梃子支点ヒンジピン３１Ｂは、後述
する梃子支点軸支部材８Ｂの軸支部８１Ｂに開設された
ピン穴に挿入嵌合されている。このような構成により、
梃子リンク３０Ｂは、梃子支点ヒンジピン３１Ｂの中心
を揺動中心として、図２（Ａ）における時計回り又は反
時計回りに揺動可能な構成となっている。

【００６２】また、梃子リンク３０Ｂの図２（Ａ）にお
ける下端には、ピン穴が開設されており、このピン穴に
ヒンジピン３２Ｂが挿入嵌合されている。このヒンジピ
ン３２Ｂは、後述する制輪部４Ｂの制輪子把持部材４１
Ｂのピン穴に挿入嵌合されている。

【００６３】したがって、上記した駆動源２Ｂのピスト
ンアーム２２Ｂを図２（Ａ）における右方向に突出する
ように移動させれば、梃子リンク３０Ｂは、梃子支点ヒ
ンジピン３１Ｂの中心を揺動中心として図２（Ａ）にお
ける時計回り方向に揺動し、梃子リンク３０Ｂの図２
（Ａ）における下端は図２（Ａ）における左方向へ移動
する。

【００６４】また、上記した制輪部４Ｂは、制輪子４０
Ｂと制輪子把持部材４１Ｂを有している。これら制輪子
４０Ｂ及び制輪子把持部材４１Ｂの構成及び作用は、そ
れぞれ上記した第１実施形態の制輪部４Ａにおける制輪
子４０Ｂ及び制輪子把持部材４１Ｂの構成及び作用と同
様である。

【００６５】したがって、梃子リンク３０Ｂの図２
（Ａ）における下端が図２（Ａ）における左方へ移動す
ると、制輪子４０Ｂが図２（Ａ）の左方にある車輪Ｗの
踏面Ｓに押し付けられる。

【００６６】次に、上記した梃子支点軸支部材８Ｂにつ
いて説明する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すよう
に、梃子支点軸支部材８Ｂは、略平板状の基板部８０Ｂ
と、基板部８０Ｂの図２（Ａ）における左側面上に立設
された略板状の軸支部８１Ｂと、基板部８０Ｂの図２
（Ａ）における上端面上に立設された略板状の軸支部８
２Ｂを有している。基板部８０Ｂは、台車枠１Ｂの溝１
１Ｂと凸部１２Ｂ及び１３Ｂにより構成される嵌合溝と
嵌合している。

【００６７】この場合、台車枠１Ｂの凸部１２Ｂ及び１
３Ｂが、軸支部８１Ｂの図２（Ｂ）における左右側面に
対向するように配置されている。また、基板部８０Ｂの
図２（Ｂ）における底面及び側面及び上面にはリニアベ
アリング部５Ｂが配設されており、基板部８０Ｂはリニ
アベアリング部５Ｂを介して台車枠１Ｂの嵌合溝内に収
容されている。また、軸支部８２Ｂに設けられたピン穴
に、後述する検出部６Ｂのヒンジピン６３Ｂが挿入嵌合
される。

【００６８】また、上記したリニアベアリング部５Ｂ
は、複数のベアリングボール５０Ｂとボール規制部材５
１Ｂを有している。これらベアリングボール５０Ｂ及び
ボール規制部材５１Ｂの構成及び作用は、それぞれ上記
した第１実施形態のリニアベアリング部５Ａにおけるベ
アリングボール５０Ａ及びボール規制部材５１Ａの構成
及び作用と同様である。リニアベアリング部５Ｂの場
合、ベアリングボール５０Ｂは、ボール規制部材５１Ｂ
により、嵌合溝延設方向（図２（Ａ）の上下方向あるい
は図２（Ｂ）における紙面の手前から奥に向かう方向）
にのみ転動するように規制されている。

【００６９】このような構成により、梃子支点軸支部材
８Ｂは、嵌合溝延設方向にのみ移動可能となっている。
また、ベアリングボール５０Ｂにより、転がり摩擦によ
って支持されるため、梃子支点軸支部材８Ｂの移動時の
摩擦は非常に小さくなっている。したがって、梃子支点
軸支部材８Ｂは、嵌合溝延設方向への力を受けた場合に
は、その力を摩擦によって減少させることがほとんどな
く、力の作用方向に容易に移動する。

【００７０】また、上記した検出部６Ｂは、ロードセル
６０Ｂと、軸力担持部材６１Ｂ及び６２Ｂと、ヒンジピ
ン６３Ｂ及び６４Ｂと、コンピュータ等の演算装置（図
示せず）を有している。これらロードセル６０Ｂと軸力
担持部材６１Ｂ及び６２Ｂとヒンジピン６３Ｂ及び６４
Ｂとコンピュータ等の演算装置（図示せず）の構成及び
作用は、それぞれ上記した第１実施形態の検出部６Ａに
おけるロードセル６０Ａと軸力担持部材６１Ａ及び６２
Ａとヒンジピン６３Ａ及び６４Ａとコンピュータ等の演
算装置（図示せず）の構成及び作用と同様である。

【００７１】上記のような構成により、梃子支点軸支部
材８Ｂの図２（Ａ）における上端部は、検出部６Ｂを介
して台車枠１Ｂの図２（Ａ）における上部に固定されて
いる。したがって、梃子支点軸支部材８Ｂが、図２
（Ａ）の上下方向あるいは図２（Ｂ）における紙面の手
前から奥に向かう方向への力を受けた場合には、その力
による歪は軸力担持部材６１Ｂからロードセル６０Ｂに
伝えられて検出され、コンピュータ等の演算装置（図示
せず）によって力が算出される。

【００７２】次に、上記したブレーキ装置１０２の動作
について説明する。まず、弁（図示せず）を開放して空
気タンク（図示せず）から空気出入管２３Ｂを経てシリ
ンダ２０Ｂ内に圧縮空気を送ると、ピストン２１Ｂが図
２（Ａ）における右方へ押され、これに伴いピストンア
ーム２２Ｂが図２（Ａ）における右側へ突出するように
動く。この動きに応じて、梃子リンク３０Ｂは、梃子支
点ヒンジピン３１Ｂの中心を揺動中心として図２（Ａ）
における時計回り方向に揺動し、梃子リンク３０Ｂの図
２（Ａ）における下端は図２（Ａ）における左方向へ移
動する。この梃子リンク３０Ｂの下端の動きに伴い、制
輪子４０Ｂが図２（Ａ）の左方にある車輪Ｗの踏面Ｓに
押し付けられ、レールＲ上を転動する車輪Ｗにブレーキ
力が付与される。

【００７３】図２（Ａ）に示すように、レールＲ上にお
いて車輪Ｗが時計回り方向に回転している場合には、制
輪子４０Ｂの押し付け位置（以下、「制動位置」とい
う。）におけるブレーキ力は、車輪Ｗの図２（Ａ）にお
ける反時計回り方向の接線の方向に作用する。この際、
制輪子４０Ｂには、ブレーキ力と逆方向にブレーキ反力
が作用する。このブレーキ反力は、ヒンジピン３２Ｂに
おいては、図２（Ａ）の下方に向かう方向に作用する。
このブレーキ反力は、梃子リンク３０Ｂを経て梃子支点
ヒンジピン３１Ｂから梃子支点軸支部材８Ｂに伝達され
る。

【００７４】梃子支点軸支部材８Ｂの基板部８０Ｂは、
リニアベアリング部５Ｂを介して台車枠１Ｂの嵌合溝
（溝１１Ｂと凸部１２Ａ，１３Ｂにより構成される嵌合
溝）に嵌合しており、梃子支点軸支部材８Ｂは嵌合溝延
設方向にのみ移動可能で、かつ移動方向の摩擦力は低減
されているから、ブレーキ反力により梃子支点軸支部材
８Ｂは図２（Ａ）における下方に移動しようとし、ピス
トンアーム２２Ｂ及び梃子リンク３０Ｂは図２（Ａ）に
おいて破線で示すように動く。

【００７５】この結果、軸力担持部材６１Ｂは図２
（Ａ）の下方への引張力を受け、この引張力がロードセ
ル６０Ｂとコンピュータ等の演算装置（図示せず）によ
って検出される。一方、車輪Ｗの回転方向が図２（Ａ）
に示す場合と逆に反時計回り方向の場合には、ブレーキ
反力は圧縮力としてロードセル６０Ｂとコンピュータ等
の演算装置（図示せず）により検出される。また、車輪
Ｗの制動位置におけるブレーキ力は、検出されたブレー
キ反力とは方向が逆で大きさが等しい力として把握する
ことができる。

【００７６】この際、車輪Ｗの踏面Ｓが円錐面であるこ
とによって生じる嵌合溝直角方向（図２（Ａ）の紙面の
奥から手前へ向かう方向あるいは図２（Ｂ）における左
右方向）の力は、嵌合溝の内側壁に配置されたベアリン
グボール５０Ｂによって支持されるため、梃子支点軸支
部材８Ｂが嵌合溝直角方向に動くことはなく、ロードセ
ル６０Ｂとコンピュータ等の演算装置（図示せず）は、
嵌合溝延設方向の力のみを検出する。

【００７７】（３）第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３
は、本発明の第３実施形態であるブレーキ反力検出装置
が装着されたブレーキ装置の構成を示す図であり、図３
（Ａ）はブレーキ装置の一部欠截側断面図を、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）におけるリニアベアリング部付近の
横断面図を、図３（Ｃ）は図３（Ａ）におけるピストン
アームと梃子リンクとの関係を示す側面図を、それぞれ
示している。

【００７８】図３（Ａ）に示すように、このブレーキ装
置１０３は、駆動源２Ｃと、リンク機構３Ｃと、制輪部
４Ｃと、リニアベアリング部５Ｃと、検出部６Ｃを備え
て構成されている。この第３実施形態のブレーキ装置１
０３が上記した第１実施形態のブレーキ装置１０１と異
なる点は、筐体を備えていない点、筐体内に収容された
ユニットブレーキではなく各構成要素が個々に車両の台
車枠１Ｃに取り付けられている点、異なる駆動源２Ｃと
リンク機構３Ｃを備えた点、リニアベアリング部５Ｃを
収容する台車枠１Ｃの部分の構成が異なる点であり、制
輪部４Ｃ及びリニアベアリング部５Ｃの構成及び作用に
ついては配設位置を除き上記した第１実施形態のブレー
キ装置１０１における制輪部４Ａ及びリニアベアリング
部５Ａの構成及び作用と同様である。

【００７９】上記の構成要素のうち、駆動源２Ｃは、駆
動源支持台部１４Ｃによって車両の台車枠１Ｃに取り付
けられている。また、リンク機構３Ｃと制輪部４Ｃは、
リニアベアリング部５Ｃと検出部６Ｃと梃子支点機構３
１Ｃ（後述）を介して台車枠１Ｃに取り付けられてい
る。

【００８０】台車枠１Ｃは、上記した台車枠１Ａと同様
に、鉄道車両において主電動機や駆動歯車装置等が懸架
され、車輪Ｗが軸支される枠状部材である。この台車枠
１Ｃのブレーキ装置１０３の近傍には、軸支部１０Ｃ
と、貫通孔１１Ｃと、軸力担持部材支持部１２Ｃと、駆
動源支持台部１４Ｃと、滑り支持部１５Ｃ及び１６Ｃが
設けられている。

【００８１】軸支部１０Ｃの構成は、上記した軸支部１
０Ａと同様であり、この軸支部１０Ｃに設けられたピン
穴に後述する検出部６Ｃのヒンジピン６４Ｃが挿入嵌合
される。貫通孔１１Ｃは、軸力担持部材支持部１２Ｃに
開設されている。また、貫通孔１１Ｃは、図３（Ａ）の
上下方向あるいは図３（Ｂ）における紙面の手前から奥
に向かう方向に延設されている。また、滑り支持部１５
Ｃ及び１６Ｃは、後述する梃子支点機構３１Ｃの図３
（Ａ）における左右側から梃子支点機構３１Ｃに向かっ
て突出した部分であり、突出部の端面は、円筒凹面の一
部を形成している。

【００８２】また、上記した駆動源２Ｃは、シリンダ２
０Ｃと、ピストン２１Ｃと、ピストンアーム２２Ｃと、
空気出入口２３Ｃと、ヒンジピン２４Ｃ及び２５Ｃを有
している。これらシリンダ２０Ｃとピストン２１Ｃとピ
ストンアーム２２Ｃと空気出入口２３Ｃとヒンジピン２
５Ｃの構成及び作用は、それぞれ上記した第２実施形態
の駆動源２Ｂにおけるシリンダ２０Ｂとピストン２１Ｂ
とピストンアーム２２Ｂと空気出入口２３Ｂとヒンジピ
ン２５Ｂの構成及び作用と同様である。上記した第２実
施形態と異なる点は、ヒンジピン２４Ｃが紙面の奥側か
ら手前側へ向って突出しており、後述する軸力担持部材
６１Ｃの下端に設けられたスライド孔６３Ｃに、図にお
ける左右方向へスライド可能に嵌合している点である。

【００８３】上記のような構成により、空気弁（図示せ
ず）を開放して空気タンク（図示せず）から空気出入管
２３Ｃを経てシリンダ２０Ｃ内に圧縮空気を送ると、ピ
ストン２１Ｃが図３（Ａ）における右方へ押され、これ
に伴いピストンアーム２２Ｃが図３（Ａ）における右側
へ突出するように動く。この際、ピストンアーム２２Ｃ
は、ヒンジピン２５Ｃの中心を揺動中心として図３
（Ａ）における上下方向へ揺動可能となっている。

【００８４】また、上記したリンク機構３Ｃは、梃子リ
ンク３０Ｃと、梃子支点機構３１Ｃと、ヒンジピン３２
Ｃを有している。また、梃子支点機構３１Ｃは、ベアリ
ングボール３１１Ｃと関節部材３１２Ｃを有している。

【００８５】梃子リンク３０Ｃは、略棒状に形成された
部材である。梃子リンク３０Ｃの図３（Ａ）における上
端には、上記したピストンアーム２２Ｃの右端のヒンジ
ピン２４Ｃと嵌合可能なピン穴が開設されており、この
ピン穴にヒンジピン２４Ｃにおける紙面の奥側の部分が
挿入嵌合されている。

【００８６】この梃子リンク３０Ｃの図３（Ａ）におけ
る中央よりやや下方の左右側には、上記した梃子支点機
構３１Ｃのベアリングボール３１１Ｃが複数配設されて
いる。また、ベアリングボール３１１Ｃの図３（Ａ）に
おける外側には、略カマボコ形断面を有する２つの関節
部材３１２Ｃ，３１２Ｃが配設されている。ベアリング
ボール３１１Ｃは、関節部材３１２Ｃの平面状部分と梃
子リンク３０Ｃとの間に介設されている。

【００８７】このベアリングボール３１１Ｃは、鋼等か
らなる球体であり、転がり摩擦により部材を支持する。
また、ベアリングボール３１１Ｃの側方（図３（Ａ）に
おける紙面の手前側及び奥側）には、図示しないボール
規制部材が設けられいる。このボール規制部材は、梃子
リンク方向（図３（Ａ）における梃子リンク３０Ｃの延
設方向すなわち図３（Ａ）における上下方向）に沿って
延設された部材であり、ベアリングボール３１１Ｃが梃
子リンク方向にのみ転動するように規制する。また、関
節部材３１２Ｃの円筒凸面状部分は、上記した台車枠１
Ｃの滑り支持部１５Ｃ，１６Ｃの突端の円筒凹面上を摺
動可能な構成となっている。

【００８８】上記のような構成により、梃子リンク３０
Ｃは、２つの関節部材３１２Ｃ，３１２Ｃと複数のベア
リングボール３１１Ｃによって挟持され、２つの関節部
材３１２Ｃ，３１２Ｃの円筒凸面が台車枠１Ｃの滑り支
持部１５Ｃ，１６Ｃの突端の円筒凹面上を摺動すること
により、梃子リンク３０Ｃは、２つの関節部材３１２
Ｃ，３１２Ｃの中心（以下、「梃子支点機構中心」とい
う。）を揺動中心として、図３（Ａ）における時計回り
又は反時計回りに揺動可能な構成となっている。また、
この際、梃子リンク３０Ｃは、ベアリングボール３１１
Ｃにより、梃子リンク方向の前後へも移動可能となって
いる。

【００８９】また、後述する軸力担持部材６１Ｃは、略
棒状に形成された部材である。この軸力担持部材６１Ｃ
の図３（Ａ）における下端には、上記したピストンアー
ム２２Ｃの右端の突出したヒンジピン２４Ｃと嵌合可能
で図３（Ａ）における左右方向に延設されたスライド孔
６３Ｃが形成されており、このスライド孔６３Ｃにヒン
ジピン２４Ｃが挿入嵌合されている。したがって、ヒン
ジピン２４Ｃによって、ピストンアーム２２Ｃと梃子リ
ンク３０Ｃとがヒンジ接合されるとともに、ピストンア
ーム２２Ｃと軸力担持部材６１Ｃがスライド接合されて
いる。

【００９０】また、梃子リンク３０Ｃの図３（Ａ）にお
ける下端には、ピン穴が開設されており、このピン穴に
ヒンジピン３２Ｃが挿入嵌合されている。このヒンジピ
ン３２Ｃは、後述する制輪部４Ｃの制輪子把持部材４１
Ｃのピン穴に挿入嵌合されている。

【００９１】したがって、上記した駆動源２Ｃのピスト
ンアーム２２Ｃを図３（Ａ）における右方向に突出する
ように移動させれば、ヒンジピン２４Ｃはスライド孔６
３Ｃによってガイドされつつ図３（Ａ）における右方向
に移動し、梃子リンク３０Ｃは、梃子支点機構３１Ｃの
梃子支点機構中心を揺動中心として図３（Ａ）における
時計回り方向に揺動し、梃子リンク３０Ｃの図３（Ａ）
における下端は図３（Ａ）における左方向へ移動する
（図３（Ｃ）参照）。なお、図３（Ｃ）においては、ヒ
ンジピン２４Ｃにスライド孔６３Ｃによって嵌合してい
る軸力担持部材６１Ｃは、錯綜を避けるため図示を省略
している。また、ピストンアーム２２Ｃの右方向への動
きのみでは、軸力担持部材６１Ｃには図３（Ａ）におけ
る上下方向の力は作用せず、軸力担持部材６１Ｃは図３
（Ａ）における上下方向には移動しない。

【００９２】また、上記した制輪部４Ｃは、制輪子４０
Ｃと制輪子把持部材４１Ｃを有している。これら制輪子
４０Ｃ及び制輪子把持部材４１Ｃの構成及び作用は、そ
れぞれ上記した第１実施形態の制輪部４Ａにおける制輪
子４０Ｂ及び制輪子把持部材４１Ｂの構成及び作用と同
様である。

【００９３】したがって、梃子リンク３０Ｃの図３
（Ａ）における下端が図３（Ａ）における左方へ移動す
ると、制輪子４０Ｃが図３（Ａ）の左方にある車輪Ｗの
踏面Ｓに押し付けられる。

【００９４】次に、検出部６Ｃとリニアベアリング部５
Ｃについて説明する。上記した検出部６Ｃは、ロードセ
ル６０Ｃと、軸力担持部材６１Ｃ及び６２Ｃと、ヒンジ
ピン６４Ｃと、コンピュータ等の演算装置（図示せず）
を有している。これらロードセル６０Ｃと軸力担持部材
６２Ｃとヒンジピン６４Ｃとコンピュータ等の演算装置
（図示せず）の構成及び作用は、それぞれ上記した第１
実施形態の検出部６Ａにおけるロードセル６０Ａと軸力
担持部材６２Ａとヒンジピン６３Ａ及び６４Ａとコンピ
ュータ等の演算装置（図示せず）の構成及び作用とほぼ
同様である。異なる点は、軸力担持部材６１Ｃが、リニ
アベアリング部５Ｃを介して台車枠１Ｃに支持され、か
つ軸力担持部材６１Ｃの下端に図３（Ａ）における左右
方向に延設されたスライド孔６３Ｃが設けられている点
である。これらの点について、以下に説明する。

【００９５】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、
台車枠１Ｃには、軸力担持部材支持部１２Ｃが設けられ
ており、この部分に貫通孔１１Ｃが開設されている。そ
して、貫通孔１１Ｃ内に軸力担持部材６１Ｃが挿通され
ている。この軸力担持部材６１Ｃの図３（Ｂ）における
周囲にはリニアベアリング部５Ｃが配設されており、軸
力担持部材６１Ｃはリニアベアリング部５Ｃを介して台
車枠１Ｃの貫通孔１１Ｃ内に収容され支持されている。

【００９６】上記したリニアベアリング部５Ｃは、ベア
リングボール５０Ｃとボール規制部材５１Ｃを有してい
る。これらベアリングボール５０Ｃ及びボール規制部材
５１Ｃの構成及び作用は、それぞれ上記した第１実施形
態のリニアベアリング部５Ａにおけるベアリングボール
５０Ａ及びボール規制部材５１Ａの構成及び作用と同様
である。リニアベアリング部５Ｃの場合、ベアリングボ
ール５０Ｃは、ボール規制部材５１Ｃにより、貫通孔延
設方向（図３（Ａ）の上下方向あるいは図３（Ｂ）にお
ける紙面の手前から奥に向かう方向）にのみ転動するよ
うに規制されている。

【００９７】このような構成により、軸力担持部材６１
Ｃは、貫通孔延設方向にのみ移動可能となっている。ま
た、ベアリングボール５０Ｃにより、転がり摩擦によっ
て支持されるため、軸力担持部材６１Ｃの移動時の摩擦
は非常に小さくなっている。したがって、軸力担持部材
６１Ｃは、貫通孔延設方向への力を受けた場合には、そ
の力を摩擦によって減少させることがほとんどなく、力
の作用方向に容易に移動する。

【００９８】また、上記したヒンジピン２４Ｃの突出部
が、軸力担持部材６１Ｃの下端のスライド孔６３Ｃに挿
入嵌合されており、梃子リンク３０Ｃの図３（Ａ）にお
ける上端部は、ヒンジピン２４Ｃ及び検出部６Ｃを介し
て台車枠１Ｃの図３（Ａ）における上部に固定されてい
る。したがって、梃子リンク３０Ｃが、図３（Ａ）の上
下方向あるいは図３（Ｂ）における紙面の手前から奥に
向かう方向への力を受けた場合には、その力による歪は
ヒンジピン２４Ｃを経て軸力担持部材６１Ｃからロード
セル６０Ｃに伝えられ検出され、コンピュータ等の演算
装置（図示せず）によって力が算出される。

【００９９】次に、上記したブレーキ装置１０３の動作
について説明する。まず、弁（図示せず）を開放して空
気タンク（図示せず）から空気出入管２３Ｃを経てシリ
ンダ２０Ｃ内に圧縮空気を送ると、ピストン２１Ｃが図
３（Ａ）における右方へ押され、これに伴いピストンア
ーム２２Ｃ及びその右端のヒンジピン２４Ｃが図３
（Ａ）における右側へ突出するように動く。この動きに
応じて、梃子リンク３０Ｃは、梃子支点機構３１Ｃの梃
子支点機構中心を揺動中心として図３（Ａ）における時
計回り方向に揺動し、梃子リンク３０Ｃの図３（Ａ）に
おける下端は図３（Ａ）における左方向へ移動する。こ
の梃子リンク３０Ｃの下端の動きに伴い、制輪子４０Ｃ
が図３（Ａ）の左方にある車輪Ｗの踏面Ｓに押し付けら
れ、レールＲ上を転動する車輪Ｗにブレーキ力が付与さ
れる。

【０１００】図３（Ａ）に示すように、レールＲ上にお
いて車輪Ｗが時計回り方向に回転している場合には、制
輪子４０Ｃの押し付け位置（以下、「制動位置」とい
う。）におけるブレーキ力は、車輪Ｗの図３（Ａ）にお
ける反時計回り方向の接線の方向に作用する。この際、
制輪子４０Ｃには、ブレーキ力と逆方向にブレーキ反力
が作用する。このブレーキ反力は、ヒンジピン３２Ｃに
おいては、図３（Ａ）の下方に向かう方向に作用する。
このブレーキ反力は、梃子リンク３０Ｃ，ヒンジピン２
４Ｃを経てスライド孔６３Ｃから軸力担持部材６１Ｃに
伝達される。

【０１０１】軸力担持部材６１Ｃは、リニアベアリング
部５Ｃを介して台車枠１Ｃの貫通孔１１Ｃ内に収容され
て支持されており、軸力担持部材６１Ｃは貫通孔延設方
向にのみ移動可能で、かつ移動方向の摩擦力は低減され
ているから、ブレーキ反力により軸力担持部材６１Ｃは
図３（Ａ）における下方に移動しようとする。この結
果、軸力担持部材６１Ｃは図３（Ａ）の下方への引張力
を受け、この引張力がロードセル６０Ｃとコンピュータ
等の演算装置（図示せず）によって検出される。

【０１０２】一方、車輪Ｗの回転方向が図３（Ａ）に示
す場合と逆に反時計回り方向の場合には、ブレーキ反力
は圧縮力としてロードセル６０Ｃとコンピュータ等の演
算装置（図示せず）により検出される。また、車輪Ｗの
制動位置におけるブレーキ力は、検出されたブレーキ反
力とは方向が逆で大きさが等しい力として把握すること
ができる。

【０１０３】この際、車輪Ｗの踏面Ｓが円錐面であるこ
とによって生じる貫通孔直角方向（図３（Ａ）の紙面の
奥から手前へ向かう方向あるいは図３（Ｂ）における左
右方向）の力は、嵌合溝の内側壁に配置されたベアリン
グボール５０Ｃによって支持されるため、軸力担持部材
６１Ｃが貫通孔直角方向に動くことはなく、ロードセル
６０Ｃ及びコンピュータ等の演算装置（図示せず）は、
貫通孔延設方向の力のみを検出する。

【０１０４】（４）その他の実施形態 上記した各実施形態は、車輪Ｗに対して１個の制輪子を
押し付ける形式のブレーキ装置であったが、本発明は上
記各実施形態には限定されず、他の形式のブレーキ装置
についても応用可能である。例えば、図４に示すような
２個以上の制輪子を押し付ける形式のブレーキ装置に応
用可能である。このブレーキ装置１０４は、駆動源２Ｄ
と、リンク機構３Ｄと、制輪部４Ｄを備えて構成されて
いる。

【０１０５】このブレーキ装置１０４が上記した第１実
施形態のブレーキ装置１０１と異なる点は、筐体を備え
ていない点、筐体内に収容されたユニットブレーキでは
なく各構成要素が個々に車両の台車枠１Ｄに取り付けら
れている点、異なるリンク機構３Ｄを備えた点る点であ
り、駆動源２Ｄ及び制輪部４Ｄの構成及び作用について
は配設位置を除き上記した第１実施形態のブレーキ装置
１０１における駆動源２Ａ及び制輪部４Ａの構成及び作
用と同様である。上記の構成要素のうち、駆動源２Ｄ
は、駆動源支持台部１４Ｄによって車両の台車枠１Ｄに
取り付けられている。

【０１０６】台車枠１Ｄは、上記した台車枠１Ａと同様
に、鉄道車両において主電動機や駆動歯車装置等が懸架
され、車輪Ｗが軸支される枠状部材である。この台車枠
１Ｄのブレーキ装置１０４の近傍には、駆動源支持台部
１４Ｄと、軸支部１５Ｄ及び１６Ｄが設けられている。

【０１０７】また、上記した駆動源２Ｄは、シリンダ２
０Ｄと、ピストン２１Ｄと、ピストンアーム２２Ｄと、
空気出入口２３Ｄと、ヒンジピン２４Ｄを有している。
これらの構成要素のうち、シリンダ２０Ｄとピストン２
１Ｄとピストンアーム２２Ｄと空気出入口２３Ｄとヒン
ジピン２４Ｄの構成及び作用は、それぞれ上記した第１
実施形態の駆動源２Ａにおけるシリンダ２０Ａとピスト
ン２１Ａとピストンアーム２２Ａと空気出入口２３Ａと
ヒンジピン２４Ａの構成及び作用と同様である。

【０１０８】また、上記したリンク機構３Ｄは、梃子リ
ンク３０Ｄと、梃子支点ヒンジピン３１Ｄと、ヒンジピ
ン３２Ｄと、リンク３３Ｄと、ヒンジピン３４Ｄと、リ
ンク３５Ｄと、ヒンジピン３６Ｄ及び３７Ｄと、リンク
３８Ｄと、ヒンジ３７Ｄ′及び３６Ｄ′と、リンク３５
Ｄ′と、ヒンジピン３４Ｄ′を有している。

【０１０９】梃子リンク３０Ｄは、略棒状に形成された
部材である。この梃子リンク３０Ｄの図４（Ａ）におけ
る上端には、上記したピストンアーム２２Ｄの右端のヒ
ンジピン２４Ｄと嵌合可能なピン穴が開設されており、
このピン穴にヒンジピン２４Ｄが挿入嵌合されている。

【０１１０】また、梃子リンク３０Ｄの図４（Ａ）にお
けるほぼ中央には、上記した梃子支点ヒンジピン３１Ｄ
に嵌合可能な円形断面のピン穴が開設されており、この
ピン穴に梃子支点ヒンジピン３１Ｄが挿入嵌合されてい
る。また、梃子支点ヒンジピン３１Ｄは、軸支部１５Ｄ
に開設されたピン穴に挿入嵌合されている。このような
構成により、梃子リンク３０Ｄは、梃子支点ヒンジピン
３１Ｄの中心を揺動中心として、図４（Ａ）における時
計回り又は反時計回りに揺動可能な構成となっている。

【０１１１】また、梃子リンク３０Ｄの図４（Ａ）にお
ける略中央部分には、ピン穴が開設されており、このピ
ン穴にヒンジピン３６Ｄが挿入嵌合されている。このヒ
ンジピン３６Ｄは、後述する制輪部４Ｄの制輪子把持部
材４１Ｄのピン穴に挿入嵌合されている。

【０１１２】また、梃子リンク３０Ｄの図４（Ａ）にお
ける下端には、ピン穴が開設されており、このピン穴に
ヒンジピン３７Ｄが挿入嵌合されている。このヒンジピ
ン３７Ｄは、リンク３８Ｄの図４（Ａ）における右端の
ピン穴に挿入嵌合されている。このリンク３８Ｄの図４
（Ａ）における左端には、ピン穴が開設されており、こ
のピン穴にヒンジピン３７Ｄ′が挿入嵌合されている。

【０１１３】このヒンジピン３７Ｄ′は、リンク３５
Ｄ′の図４（Ａ）における下端のピン穴に挿入嵌合され
ている。また、リンク３５Ｄ′の図４（Ａ）におけるほ
ぼ中央部には、ピン穴が開設されており、このピン穴に
ヒンジピン３６Ｄ′が挿入嵌合されており、このヒンジ
ピン３６Ｄ′は、後述する制輪部４Ｄの制輪子把持部材
４１Ｄ′のピン穴に挿入嵌合されている。また、リンク
３５Ｄ′の図４（Ａ）における上端には、ピン穴が開設
されており、このピン穴にヒンジピン３４Ｄ′が挿入嵌
合されて、ヒンジピン３４Ｄ′は軸支部１６Ｄに挿入嵌
合されている。

【０１１４】また、上記した制輪部４Ｄは、制輪子４０
Ｄ及び４０Ｄ′と制輪子把持部材４１Ｄ及び４１Ｄ′を
有している。これら制輪子４０Ｄ及び４０Ｄ′及び制輪
子把持部材４１Ｄ及び４１Ｄ′の構成及び作用は、それ
ぞれ上記した第１実施形態の制輪部４Ａにおける制輪子
４０Ｂ及び制輪子把持部材４１Ｂの構成及び作用と同様
である。

【０１１５】上記のような構成により、弁（図示せず）
を開放して空気タンク（図示せず）から空気出入管２３
Ｄを経てシリンダ２０Ｄ内に圧縮空気を送ると、ピスト
ン２１Ｄが図４（Ａ）における右方へ押され、これに伴
いピストンアーム２２Ｄが図４（Ａ）における右側へ突
出するように動く。この動きに応じて、梃子リンク３０
Ｄは、梃子支点ヒンジピン３１Ｄの中心を揺動中心とし
て図４（Ａ）における時計回り方向に揺動し、梃子リン
ク３０Ｄの図４（Ａ）における下端は図４（Ａ）におけ
る左方向へ移動する。この梃子リンク３０Ｄの下端の動
きに伴い、リンク３５Ｄは図４における反時計回りに回
動するとともに、リンク３５Ｄ′は図４における時計回
りに回動し、制輪子４０Ｄ及び４０Ｄ′が図４（Ａ）に
おける車輪Ｗの踏面Ｓに押し付けられ、レールＲ上を転
動する車輪Ｗにブレーキ力が付与される。

【０１１６】この場合、駆動源２Ｄとリンク機構３Ｄと
制輪部４Ｄを筐体（図示せず）内に収容してユニット化
されたユニットブレーキを構成し、ユニットブレーキ側
の嵌合部（図示せず）と台車枠側の嵌合部（図示せず）
とリニアベアリング部（図示せず）と検出部（図示せ
ず）を介して車両の台車枠１Ｄに取り付けるようにすれ
ば、検出部は、ブレーキ反力方向の力のみを検出するこ
とができる。この実施形態は、上記した第１実施形態に
準じる実施形態である。

【０１１７】この場合、図４に示すように、レールＲ上
において車輪Ｗが時計回り方向に回転するときには、制
輪子４０Ｄの押し付け位置（以下、「第１制動位置」と
いう。）におけるブレーキ反力は、車輪Ｗの図４におけ
る時計回り方向の接線の方向、すなわち第１制動位置に
おいて図の下方に向って作用する力として検出される。
また、車輪Ｗの回転方向が図４に示す場合と逆に反時計
回り方向の場合には、車輪Ｗの第１制動位置におけるブ
レーキ反力は図４において上方に向って作用する力とし
て検出される。また、車輪Ｗの第１制動位置におけるブ
レーキ力は、上記のようにして検出されたブレーキ反力
とは方向が逆で大きさが等しい力として把握することが
できる。

【０１１８】一方、レールＲ上において車輪Ｗが時計回
り方向に回転している場合、制輪子４０Ｄ′の押し付け
位置（以下、「第２制動位置」という。）におけるブレ
ーキ反力は、車輪Ｗの図４における時計回り方向の接線
の方向、すなわち第２制動位置において図の上方に向っ
て作用する力として検出される。また、車輪Ｗの回転方
向が図４に示す場合と逆に反時計回り方向の場合には、
車輪Ｗの第２制動位置におけるブレーキ反力は図４にお
いて下方に向って作用する力として検出される。また、
車輪Ｗの第２制動位置におけるブレーキ力は、上記のよ
うにして検出されたブレーキ反力とは方向が逆で大きさ
が等しい力として把握することができる。

【０１１９】また、軸支部１５Ｄ及び１６Ｄのいずれか
又は両方をブレーキ側の嵌合部（図示せず）と台車枠側
の嵌合部（図示せず）とリニアベアリング部（図示せ
ず）と検出部（図示せず）を介して車両の台車枠１Ｄに
取り付けるようにすれば、検出部は、ブレーキ反力方向
の力のみを検出することができる。この実施形態は、上
記した第２実施形態に準じる実施形態である。この場
合、ブレーキ反力の検出、及びブレーキ力の把握につい
ては、上記した第１実施形態に準じる実施形態の場合と
まったく同様である。

【０１２０】また、梃子リンク３０Ｄ又はリンク３５Ｄ
若しくはリンク３５Ｄ′にリンク接合するリンク接合部
材、あるいはこれらのリンク接合部材のうちの任意の組
合わせをブレーキ側の嵌合部（図示せず）と台車枠側の
嵌合部（図示せず）とリニアベアリング部（図示せず）
と検出部（図示せず）を介して車両の台車枠１Ｄに取り
付けるようにすれば、検出部は、ブレーキ反力方向の力
のみを検出することができる。この実施形態は、上記し
た第３実施形態に準じる実施形態である。この場合、ブ
レーキ反力の検出、及びブレーキ力の把握については、
上記した第１実施形態に準じる実施形態の場合とまった
く同様である。

【０１２１】上記した各実施形態において、筐体７Ａの
凸条７１Ａ及びリニアベアリング部５Ａ及び台車枠１Ａ
の溝１１Ａ、又は梃子支点軸支部８Ｂの基板部８０Ｂ及
びリニアベアリング部５Ｂ及び台車枠１Ａの溝１１Ｂ及
び凸部１２Ｂ，１３Ｂ、若しくは軸力担持部材６１Ｃ及
びリニアベアリング部５Ｃ及び台車枠１Ｃの貫通孔１１
Ｃ、あるいは図４に示す実施形態におけるブレーキ側の
嵌合部（図示せず）と台車枠側の嵌合部（図示せず）と
リニアベアリング部（図示せず）は、保持手段を構成し
ている。

【０１２２】また、筐体７Ａの凸条７１Ａ、又は梃子支
点軸支部８Ｂの基板部８０Ｂ、若しくは軸力担持部材６
１Ｃ、あるいは図４に示す実施形態におけるブレーキ側
の嵌合部（図示せず）は、ブレーキ側嵌合部に相当して
いる。また、台車枠１Ａの溝１１Ａ、又は台車枠１Ｂの
溝１１Ｂ及び凸部１２Ｂ，１３Ｂ、若しくは台車枠１Ｃ
の貫通孔１１Ｃ、あるいは図４に示す実施形態における
台車枠側の嵌合部（図示せず）は、台車側嵌合部に相当
している。

【０１２３】また、筐体７Ａの突条７１Ａ、又は梃子支
点軸支部材８Ｂの基板部８０Ｂは、凸部に相当してい
る。また、台車枠１Ａの溝１１Ａ、又は台車枠１Ｂの溝
１１Ｂと凸部１２Ｂ，１３Ｂにより構成される嵌合溝
は、凹部に相当している。また、軸力担持部材６１Ｃは
挿入部材に相当している。また、リニアベアリング部５
Ａ〜５Ｃ、又は図４に示す実施形態におけるリニアベア
リング部（図示せず）は、摩擦緩和手段に相当してい
る。また、第１実施形態における溝延設方向、又は第２
実施形態における嵌合溝延設方向、若しくは第３実施形
態における貫通孔延設方向は、反ブレーキ方向又はブレ
ーキ方向に相当している。また、図４に示す実施形態に
おけるブレーキ反力方向は、反ブレーキ方向に相当して
いる。また、検出部６Ａ〜６Ｃ、又は図４に示す実施形
態における検出部（図示せず）は、検出手段に相当して
いる。また、第１実施形態における軸力担持部材６０
Ａ、及び第２実施形態における軸力担持部材６０Ｂは、
被測定部材に相当している。また、ロードセル６０Ａ，
６０Ｂ，６０Ｃは、歪検出手段に相当している。また、
コンピュータ等の演算装置は、軸力演算手段に相当して
いる。

【０１２４】また、筐体７Ａの凸条７１Ａとリニアベア
リング部５Ａと台車枠１Ａの溝１１Ａと検出部６Ａ、又
は梃子支点軸支部材８Ｂの基板部８０Ｂとリニアベアリ
ング部５Ｂと台車枠１Ｂの溝１１Ｂ及び凸部１２Ｂ，１
３Ｂと検出部６Ｂ、若しくは軸力担持部材６１Ｃとリニ
アベアリング部５Ｃと台車枠１Ｃの貫通孔１１Ｃ、ある
いは図４に示す実施形態におけるブレーキ側の嵌合部
（図示せず）と台車枠側の嵌合部（図示せず）とリニア
ベアリング部（図示せず）と検出部（図示せず）は、ブ
レーキ反力検出装置を構成している。また、これらのブ
レーキ反力検出装置におけるブレーキ反力検出の手順
は、ブレーキ反力検出方法に相当している。

【０１２５】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。

【０１２６】例えば、上記した第１実施形態において
は、ブレーキ側嵌合部がブレーキ方向又は反ブレーキ方
向に延設された凸条であり、台車側嵌合部がブレーキ側
嵌合部に嵌合する断面を有しブレーキ方向又は反ブレー
キ方向に延設された溝である例を説明した。また、第２
実施形態においては、ブレーキ側嵌合部がブレーキ方向
又は反ブレーキ方向に延設された溝であり、台車側嵌合
部がブレーキ側嵌合部に嵌合する断面を有しブレーキ方
向又は反ブレーキ方向に延設された凸条である例を説明
した。また、第３実施形態においては、ブレーキ側嵌合
部がブレーキ方向又は反ブレーキ方向に延設された凸条
であり、台車側嵌合部がブレーキ側嵌合部に嵌合する断
面を有しブレーキ方向又は反ブレーキ方向に延設された
貫通孔である例を挙げて説明した。しかし、本発明はこ
れには限定されず、ブレーキ側嵌合部は、ブレーキ方向
又は反ブレーキ方向に延設された凸部又は凹部若しくは
挿入部材であればよく、また台車側嵌合部は、ブレーキ
側嵌合部に嵌合する断面を有し前記ブレーキ方向又は前
記反ブレーキ方向に延設された凹部又は凸部若しくは貫
通孔であれば、どのようなものであってもよい。すなわ
ち、例えば、上記した各実施形態においては、嵌合部の
構成を適宜他のものに変更してもよい。

【０１２７】また、図１ないし図３のブレーキ装置にお
いては、制輪子４０Ａ〜４０Ｃを車輪Ｗに押し付けて制
動を行うと、制輪子押付力の反力として図１〜３におけ
る右方へ向かう力の成分が必ず発生する。このため、筐
体７Ａ又は梃子支点軸支部材８Ｂ若しくは軸力担持部材
６１Ｃには、台車枠１Ａ〜１Ｃに対して図の左方から右
方へ押し付けられる力が必ず発生する。したがって、図
１（Ｂ）に示す溝１１Ａのように、溝の制輪子側（図１
（Ｂ）における溝の上方）が開放されていても特に問題
はない。図２（Ｂ）又は図３（Ｂ）に示すように溝等の
制輪子側（図２（Ｂ）又は図３（Ｂ）における溝等の上
方）が凸部１２Ｂ，１３Ｂ又は貫通孔１１Ｃの内面で被
覆あるいは閉塞されているのは、何らかの不測事態の発
生により梃子支点軸支部材８Ｂ又は軸力担持部材６１Ｃ
が浮上（制輪子側へ移動）しようとした場合において
も、浮上あるいはリニアベアリング部の脱落等を防止す
るためのフェイル・セイフ対策である。

【０１２８】また、上記各実施形態においては、検出手
段としてロードセルを用いたものを例に挙げて説明した
が、本発明はこれには限定されず、ブレーキ反力を検出
し得る手段であればどのようなものであってもよく、他
の形態の検出手段、例えば、軸力担持部材６１Ａ，６１
Ｂ，６１Ｃを台車枠１Ａ，１Ｂ，１Ｃの軸支部１０Ａ，
１０Ｂ，１０Ｃに直接固定し、軸力担持部材６１Ａ，６
１Ｂ，６１Ｃの図１（Ａ），図２（Ａ），図３（Ａ）に
おける側面に歪ゲージ（ストレインゲージ：図示せ
ず。）を貼設し、この歪ゲージからの出力電気信号をブ
リッジ回路（図示せず）に送り、ブリッジ回路の不平衡
量からゲージ歪量に比例した電圧を検出し、この電圧を
コンピュータ等の演算装置（図示せず）に送り、軸力担
持部材６０Ａ〜６０Ｃの形状・寸法及び弾性率などの予
め測定しておいた値に基づいて軸力担持部材６０Ａ〜６
０Ｃに作用するブレーキ方向の引張力又は圧縮力を算出
する形式のものであってもよい。この場合には、軸力担
持部材６１Ａ，６１Ｂは被測定部材に相当し、図示しな
い歪ゲージは歪検出手段に相当し、図示しないコンピュ
ータ等の演算装置は軸力演算手段に相当している。

【０１２９】しかし、軸力担持部材６１Ｃの場合には、
貫通孔直角方向の力が作用すると、軸力担持部材６１Ｃ
の側面がリニアベアリング部５Ｃのベアリングボール５
０Ｃによって押圧され、軸力担持部材６１Ｃの側面に貼
設された歪ゲージに曲げ歪の影響が生じることがある。
このため、軸力担持部材６１Ｃの図３（Ａ）におけるさ
らに上方に他の棒状部材（図示せず）を上下方向に延設
し、この棒状部材の図３（Ａ）における側面に歪ゲージ
を貼設し、この歪ゲージからの電気信号に基づきコンピ
ュータ等によりブレーキ方向の引張力又は圧縮力を演算
してブレーキ反力を算出するようにしてもよい。このよ
うにすれば、棒状部材には曲げ歪の影響は生じないた
め、ブレーキ反力のみを検出することができる。

【０１３０】上記において、軸力担持部材６１Ａ〜６１
Ｃ、又は軸力担持部材６１Ｃの上方に接続される他の棒
状部材は被測定部材に相当する。また、コンピュータ等
の演算装置は軸力演算手段に相当する。

【０１３１】また、図２に示す第２実施形態において
は、梃子リンク３０Ｂを揺動可能に支持する梃子支点ヒ
ンジピン３１Ｂを軸支する梃子支点軸支部材８Ｂが、嵌
合溝延設方向（図２（Ａ）の上下方向あるいは図２
（Ｂ）における紙面の手前から奥に向かう方向）に移動
可能に構成された例について説明し、図３に示す第３実
施形態においては、梃子リンク３０Ｃが梃子支点機構３
１Ｃに支持され、梃子リンク３０Ｃは、梃子支点機構中
心を揺動中心として揺動可能であるとともに、梃子リン
ク方向（図３（Ａ）における梃子リンク３０Ｃの延設方
向すなわち図３（Ａ）における上下方向）に移動可能に
構成された例について説明した。しかし、本発明はこれ
には限定されず、第２実施形態及び第３実施形態、ある
いは図４に示す実施形態のうち第２，第３実施形態に準
じる実施形態においては、梃子リンクを揺動可能である
とともに及びブレーキ方向に移動可能に支持する構成で
あればどのようなものであってもよく、他の形態の構
成、例えば、第２実施形態において図３（Ａ）に示すよ
うな梃子支点機構を採用し、第３実施形態において図２
（Ａ）に示すような梃子支点軸支部材を採用してもよ
い。

【０１３２】また、上記各実施形態においては、摩擦緩
和手段として球体状のベアリングボールの転動を利用し
て摩擦を緩和するリニアベアリング部を例に挙げて説明
したが、本発明はこれには限定されず、ブレーキ側嵌合
部と台車側嵌合部との間に介設され制輪子の押し付け力
によりブレーキ側嵌合部と台車側嵌合部との間に発生す
るブレーキ方向又は反ブレーキ方向への摩擦力を緩和す
る手段であればどのようなものであってもよく、他の形
態の摩擦緩和手段、例えば、円柱状、円筒状、針状、俵
状等の対称形状のころ、あるいは円錐状、円錐台形等の
非対称形状のころの転動によって摩擦を緩和する形式の
機構であってもよい。

【０１３３】また、上記各実施形態においては、検出手
段であるロードセル６０Ａ〜６０Ｃの軸力担持部材６２
Ａ〜６２Ｃが台車枠１Ａ〜１Ｃの軸支部１０Ａ〜１０Ｃ
にヒンジピン６４Ａ〜６４Ｃによって接続している例に
ついて説明した。また上記した第１，第２実施形態にお
いては、検出手段であるロードセル６０Ａ〜６０Ｃの軸
力担持部材６１Ａ又は６１Ｂが筐体７Ａ又は梃子支点軸
支部材８Ｂの軸支部７４Ａ又は８２Ｂにヒンジピン６３
Ａ又は６３Ｂによって接続している例について説明し
た。しかしながら、本発明においては、軸力担持部材６
１Ａ〜６１Ｃ，６２Ａ〜６２Ｃには、つねにブレーキ方
向又は反ブレーキ方向への力以外は作用しないように構
成されているから、上記したヒンジピン６３Ａ，６３
Ｂ，６４Ａ〜６４Ｃ等によるヒンジ構造とする必要は必
ずしもなく、上記したヒンジピン６３Ａ，６３Ｂ，６４
Ａ〜６４Ｃの部分は剛結構造としてもよい。

【０１３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るブレ
ーキ反力検出装置によれば、車輪の踏面に制輪子を押し
付けることにより制動を行うブレーキ装置においてブレ
ーキ反力を検出するブレーキ反力検出装置であって、ブ
レーキ装置の全体又は一部を保持するとともにブレーキ
方向の前後への移動のみを許容する保持手段と、ブレー
キ反力を検出する検出手段を備えたので、ブレーキ直角
方向の力にかかわらずブレーキ力を正確に分離して検出
することができる。また、本発明に係るブレーキ反力検
出方法によれば、車輪の踏面に制輪子を押し付けること
により制動を行うブレーキ装置においてブレーキ反力を
検出するブレーキ反力検出方法であって、ブレーキ装置
の全体又は一部を保持するとともにブレーキ方向の前後
への移動のみを許容するように保持しつつ、ブレーキ反
力を検出するようにしたので、ブレーキ直角方向の力に
かかわらずブレーキ力を正確に分離して検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるブレーキ反力検出
装置が装着されたブレーキ装置の構成を示す図であり、
図１（Ａ）はブレーキ装置の一部欠截側断面図を、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）におけるリニアベアリング部付近の
横断面図を、それぞれ示している。

【図２】本発明の第２実施形態であるブレーキ反力検出
装置が装着されたブレーキ装置の構成を示す図であり、
図２（Ａ）はブレーキ装置の一部欠截側断面図を、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）におけるリニアベアリング部付近の
横断面図を、それぞれ示している。

【図３】本発明の第３実施形態であるブレーキ反力検出
装置が装着されたブレーキ装置の構成を示す図であり、
図３（Ａ）はブレーキ装置の一部欠截側断面図を、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）におけるリニアベアリング部付近の
横断面図を、図３（Ｃ）は図３（Ａ）におけるピストン
アームと梃子リンクとの関係を示す側面図を、それぞれ
示している。

【図４】本発明の他の実施形態であるブレーキ反力検出
装置が装着されるブレーキ装置の構成を示す一部欠截側
断面図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｄ 台車枠 ２Ａ〜２Ｄ 駆動源 ３Ａ〜３Ｄ リンク機構 ４Ａ〜４Ｄ 制輪部 ５Ａ〜５Ｃ リニアベアリング部 ６Ａ〜６Ｃ 検出部 ７Ａ 筐体 ８Ｂ 梃子支点軸支部材 １０Ａ〜１０Ｃ 軸支部 １１Ａ，１１Ｂ 溝 １１Ｃ 貫通孔 １２Ａ，１２Ｂ 凸部 １２Ｃ 軸力担持部材支持部 １３Ａ，１３Ｂ 凸部 １４Ｂ〜１４Ｄ 駆動源支持台部 １５Ｃ 滑り支持部 １５Ｄ 軸支部 １６Ｃ 滑り支持部 １６Ｄ 軸支部 ２０Ａ〜２０Ｄ シリンダ ２１Ａ〜２１Ｄ ピストン ２２Ａ〜２２Ｄ ピストンアーム ２３Ａ〜２３Ｄ 空気出入管 ２４Ａ〜２４Ｄ，２５Ｂ，２５Ｃ ヒンジピン ２６Ｂ〜２６Ｄ 開口 ３０Ａ〜３０Ｄ 梃子リンク ３１Ｂ 梃子支点ヒンジピン ３１Ｃ 梃子支点機構 ３１Ｄ 梃子支点ヒンジピン ３２Ａ ヒンジ機構 ３２Ｂ〜３２Ｄ ヒンジピン ３３Ａ，３３Ｄ リンク ３４Ａ，３４Ｄ，３４Ｄ′ ヒンジピン ３５Ａ，３５Ｄ，３５Ｄ′ リンク ３６Ａ，３６Ｄ，３６Ｄ′，３７Ｄ，３７Ｄ′ ヒンジ
ピン ３８Ｄ リンク ３９Ａ ガイド穴 ４０Ａ〜４０Ｄ，４０Ｄ′ 制輪子 ４１Ａ〜４１Ｄ，４１Ｄ′ 制輪子把持部材 ５０Ａ〜５０Ｃ ベアリングボール ５１Ａ〜５１Ｃ ボール規制部材 ６０Ａ〜６０Ｃ ロードセル ６１Ａ〜６１Ｃ，６２Ａ〜６２Ｃ 軸力担持部材 ６３Ａ，６３Ｂ ヒンジピン ６３Ｃ スライド孔 ６４Ａ〜６４Ｃ ヒンジピン ７０Ａ 本体部 ７１Ａ 凸条 ７２Ａ 梃子支点ヒンジピン ７３Ａ，７４Ａ 軸支部 ７５Ａ，７６Ａ 開口 ７７Ａ ガイドピン ８０Ｂ 基板部 ８１Ｂ，８２Ｂ 軸支部 １０１〜１０４ ブレーキ装置 ３１１Ｃ ベアリングボール ３１２Ｃ 関節部材 ３２１Ａ 空洞 ３２２Ａ 滑り支持部 ３３１Ａ ヒンジ部 Ｒ レール Ｓ 踏面 Ｗ 車輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 則道 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の台車枠に軸支され回転する車輪の
   踏面に制輪子を押し付けることにより前記車輪の回転を
   制動するブレーキ装置において、前記制輪子の押し付け
   力に伴い、前記車輪の制輪子押し付け位置における車輪
   回転方向の逆方向への接線の方向であるブレーキ方向に
   発生する摩擦力により前記制輪子が前記ブレーキ方向の
   逆方向である反ブレーキ方向に受ける反力であるブレー
   キ反力を検出するブレーキ反力検出装置であって、 前記ブレーキ装置の全体又は一部を、前記台車枠又は前
   記ブレーキ装置に保持するとともに、前記ブレーキ方向
   又は前記反ブレーキ方向への移動のみを許容する保持手
   段と、 前記ブレーキ反力を検出する検出手段を備えたことを特
   徴とするブレーキ反力検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記ブレーキ装置はユニットブレーキであり、 前記保持手段は、前記ユニットブレーキと前記台車枠と
   の間に介設され、前記ユニットブレーキを前記台車枠に
   保持するとともに、前記ユニットブレーキの前記ブレー
   キ方向又は前記反ブレーキ方向への移動のみを許容する
   ことを特徴とするブレーキ反力検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記保持手段は、前記ユニットブレーキの前記台車枠側
   に設けられたブレーキ側嵌合部と、前記ブレーキ側嵌合
   部に嵌合可能な形状を有するとともに前記台車枠の前記
   ユニットブレーキ側に設けられる台車側嵌合部を有し、
   前記ブレーキ側嵌合部と前記台車側嵌合部の一方又は両
   方は前記ブレーキ方向に垂直な方向であるブレーキ垂直
   方向の前後への移動が規制されるように構成されること
   を特徴とするブレーキ反力検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記ブレーキ装置は、駆動源と、複数のリンクを含み前
   記駆動源と前記制輪子とを連結し梃子原理により前記制
   輪子に前記押し付け力を付与するリンク機構と、前記押
   し付けの方向の前後への移動が禁止されるとともに前記
   リンクのうち梃子動作を行う梃子リンクを揺動可能に支
   持する支点を有し、 前記保持手段は、前記支点と前記台車枠との間に介設さ
   れ、前記支点を前記台車枠に保持するとともに、前記支
   点の前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ方向への移動
   のみを許容することを特徴とするブレーキ反力検出装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記保持手段は、前記支点の前記台車枠側に設けられた
   ブレーキ側嵌合部と、前記ブレーキ側嵌合部に嵌合可能
   な形状を有するとともに前記台車枠の前記支点側に設け
   られる台車側嵌合部を有し、前記ブレーキ側嵌合部と前
   記台車側嵌合部の一方又は両方は前記ブレーキ方向に垂
   直な方向であるブレーキ垂直方向の前後への移動が規制
   されるように構成されることを特徴とするブレーキ反力
   検出装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記検出手段は、前記ブレーキ方向の引張力又は圧縮力
   を担持する軸力担持部材を有し、 前記保持手段は、前記軸力担持部材と前記台車枠との間
   に介設され、前記軸力担持部材の前記ブレーキ方向又は
   前記反ブレーキ方向への移動のみを許容することを特徴
   とするブレーキ反力検出装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記保持手段は、前記軸力担持部材の前記台車枠側に設
   けられたブレーキ側嵌合部と、前記ブレーキ側嵌合部に
   嵌合可能な形状を有するとともに前記台車枠の前記軸力
   担持部材側に設けられる台車側嵌合部を有し、前記ブレ
   ーキ側嵌合部と前記台車側嵌合部の一方又は両方は前記
   ブレーキ方向に垂直な方向であるブレーキ垂直方向の前
   後への移動が規制されるように構成されることを特徴と
   するブレーキ反力検出装置。
8. 【請求項８】 請求項３又は請求項５若しくは請求項７
   のうちのいずれか１項に記載のブレーキ反力検出装置に
   おいて、 前記ブレーキ側嵌合部は、前記ブレーキ方向又は前記反
   ブレーキ方向に延設された凸部又は凹部若しくは挿入部
   材であり、 前記台車側嵌合部は、前記ブレーキ側嵌合部に嵌合する
   断面を有し前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ方向に
   延設された凹部又は凸部若しくは貫通孔であることを特
   徴とするブレーキ反力検出装置。
9. 【請求項９】 請求項３又は請求項５又は請求項７若し
   くは請求項８のうちのいずれか１項に記載のブレーキ反
   力検出装置において、 前記ブレーキ側嵌合部と前記台車側嵌合部との間に介設
   され、前記制輪子の押し付け力により前記ブレーキ側嵌
   合部と前記台車側嵌合部との間に発生する前記ブレーキ
   方向又は前記反ブレーキ方向への摩擦力を緩和する摩擦
   緩和手段を備えたことを特徴とするブレーキ反力検出装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項２ないし請求項９のうちのいず
    れか１項に記載のブレーキ反力検出装置において、 前記検出手段は、 前記ユニットブレーキ又は前記支点と前記台車枠との間
    において前記ブレーキ方向又は前記反ブレーキ方向に延
    設された被測定部材又は前記軸力担持部材における前記
    ブレーキ方向の引張歪又は圧縮歪を検出する歪検出手段
    と、 前記引張歪又は前記圧縮歪に基づき前記被測定部材又は
    前記軸力担持部材に作用する前記ブレーキ方向の引張力
    又は圧縮力を演算する軸力演算手段を有することを特徴
    とするブレーキ反力検出装置。
11. 【請求項１１】 車両の台車枠に軸支され回転する車輪
    の踏面に制輪子を押し付けることにより前記車輪の回転
    を制動するブレーキ装置において、前記制輪子の押し付
    け力に伴い、前記車輪の制輪子押し付け位置における車
    輪回転方向の逆方向への接線の方向であるブレーキ方向
    に発生する摩擦力により前記制輪子が前記ブレーキ方向
    の逆方向である反ブレーキ方向に受ける反力であるブレ
    ーキ反力を検出するブレーキ反力検出方法であって、 前記ブレーキ装置の全体又は一部を、前記台車枠又は前
    記ブレーキ装置に保持するとともに、前記ブレーキ方向
    又は前記反ブレーキ方向への移動のみを許容するように
    保持しつつ、前記ブレーキ反力を検出することを特徴と
    するブレーキ反力検出方法。