ユニットブレーキ

本発明は、常用ブレーキ部およびバネブレーキ部を有するユニットブレーキに関するものである。

車両の制動用のユニットブレーキとして、シリンダ装置とこのシリンダ装置が取り付けられたブレーキ本体とを備え、シリンダ装置が作動することでブレーキ本体に対して相対移動可能に保持された制輪子を車両の車輪に当接させて車輪の回転を制動するものが用いられる。 このようなユニットブレーキにおけるシリンダ装置として、例えば、鉄道車両用ブレーキ装置において、通常の運転中に用いられて圧縮空気（圧縮流体）で作動する常用ブレーキ部と、長時間車両を停止する場合などに用いられて圧縮空気がなくてもバネ力により作動するバネブレーキ部との両方が作動可能なシリンダ装置が知られている（特許文献１参照）。 特許文献１に開示されたシリンダ装置においては、常用ブレーキ部には、ロッドが突出すると共に第１圧力室と第１バネとが対向して作用する第１ピストンが設けられ、バネブレーキ部には、ロッドが貫通すると共に第２圧力室と第２バネとが対向して作用する第２ピストンが設けられている。 そして、第１圧力室に圧縮空気が供給されることで第１バネの付勢力に抗して第１ピストンがブレーキ方向に移動し、更に、第２圧力室から圧縮空気が排出されることで第２バネの付勢力により第２ピストンがブレーキ方向に移動する。

また、上述のシリンダ装置では、ロッドと第２ピストンとを連結し又その連結を解除して、バネブレーキ部の付勢力の伝達又は遮断を切り替えるクラッチ機構が設けられている。 このクラッチ機構では、第２ピストンに対して回転自在に支持されると共にロッドに螺合するナット部材が設けられている。 そして、このクラッチ機構は、第２圧力室に圧縮空気が供給されている状態から排出される状態へと移行することで第２バネの付勢力により第２ピストンと共にナット部材がロッドに対して移動してロッドと第２ピストンとを連結する連結状態となるように構成されている。 一方、第２圧力室に圧縮空気が供給されている状態では、このクラッチ機構は、ロッドと第２ピストンとの連結を解除している非連結状態となるように構成されている。 このシリンダ装置では、クラッチ機構が上記の連結状態に移行することで、クラッチ機構においてナット部材とその相手側の部材であるスリーブ部材とにおける凹凸形状の歯が互いに噛み合って連結されてバネブレーキ部によるブレーキ力が維持されることが意図されている。

特許文献１（特開２００８−１０１７６６号公報）に開示されたシリンダ装置における上述のクラッチ機構では、ナット部材が第２ピストンと共に移動していくと、ナット部材及びスリーブ部材の凹凸形状の歯の先端部分同士がまず当接する。 このとき、回転方向の変位が阻止されたスリーブ部材との接触抵抗によってナット部材の回転が停止されてしまい易い。 このため、ナット部材及びスリーブ部材の凹凸形状の歯が奥まで十分に噛み合わずに先端部分同士で噛み合ったままの状態でロッドと第２ピストンとが連結される場合がある。 このような連結状態のまま留置され、常用ブレーキ部の第１圧力室の圧縮空気が徐々に抜けて第１圧力室の作用による第１ピストンの付勢力が弱まると、この付勢力によって撓んでいた合成材料からなる制輪子または台車の構造部材、そしてこの付勢力によって圧縮又は伸張されていた台車に設けられたバネ要素からの力が重なり合って制輪子側からの反力となり、この制輪子側からの反力により、第１ピストンがブレーキ方向とは反対方向にわずかに押し戻され、同時に、第１ピストンと一体に形成されたロッドもブレーキ方向とは反対方向にわずかに押し戻されて先端部分同士でしか噛み合っていないことからクラッチ機構の噛み合い部分が外れてしまい、駐車ブレーキ等として使用されているバネブレーキ部のブレーキ力が意図せず緩解してしまう虞がある。 特に駐車時の第１ピストンの付勢力が高い場合には、制輪子側からの反力も大きくなるため、この傾向はより顕著となる。

また、特許文献２（特開２０１０−１６４１９３号公報）記載のユニットブレーキを利用することで、上記の課題は解決されるが、設置スペースの問題から、特許文献１（特開２００８−１０１７６６号公報）のユニットブレーキが用いられている既存車輌については、そのままでは置換できない問題がある。 さらに、特許文献２（特開２０１０−１６４１９３号公報）記載のユニットブレーキのクラッチ機構におけるベアリングは、コンプレッサで生成された圧縮空気の雰囲気内で使用されるため、湿度等による悪影響の問題がある。 特に、除湿装置が設けられないことが多い海外の車輌で用いられる場合は、当該問題が顕著に現れる。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、バネブレーキ部の付勢力の伝達又は遮断を切り替えるクラッチ機構が設けられたシリンダ装置を備えるユニットブレーキにおいて、クラッチ機構の噛み合い部分が外れてバネブレーキ部によるブレーキ力が意図せず緩解してしまうことを防止することができ、かつ既存のものと置換え可能な大きさであり、かつ長期間の使用によってもクラッチ機構のベアリングの性能を維持することができるユニットブレーキを提供することを目的とする。

（１）
本発明に係るユニットブレーキは、大気と連通する領域に配置されたスピンドルを有するシリンダ装置と、スピンドルの軸方向への移動によって支軸回りに揺動可能なブレーキ梃子と、ブレーキ梃子に連動して駆動される制輪子受と、を備えたユニットブレーキであって、シリンダ装置は、第１圧力室と大気と連通する領域に配置された第１バネとが対向して作用する第１ピストンを有し、第１圧力室に圧力流体が供給されることで第１バネの付勢力に抗して第１ピストンがブレーキ力を発生させるブレーキ方向に移動する常用ブレーキ部と、第１圧力室に対向して設けられた円環状の第２圧力室と第１圧力室の外側の同心円上に配置された第２バネとが対向して作用するとともに、スピンドルがその中央部を所定の間隙をもって貫通する第２ピストンを有し、第２圧力室に圧力流体が供給されている状態から排出される状態へと移行することで第２バネの付勢力により第２ピストンがブレーキ方向に移動するバネブレーキ部と、スピンドルに対して回転可能に螺合すると共にブレーキ方向とは反対方向である反ブレーキ方向にクラッチ部が設けられたナット部材、ナット部材に対してブレーキ方向とは反対方向である反ブレーキ方向に配置されてスピンドルの周囲で当該ナット部材に対向する側にナット部材のクラッチ部に係合するクラッチ、筒状に形成され且つナット部材及びクラッチを内側に収容するクラッチ箱、並びに、ナット部材をクラッチ箱の内側でクラッチ箱に対し回転可能に支持するベアリングを有し、さらにクラッチは、クラッチ箱に対してブレーキ方向および反ブレーキ方向の変位は可能とされ、回転方向の変位は規制されているクラッチ機構と、を備え、クラッチ機構は、第1バネが配置される領域であって、かつ第２圧力室の円環の内側であり、さらに第２ピストンよりもブレーキ方向に配置され、且つ、第２圧力室から圧力流体が排出されることで、第２バネの付勢力により第２ピストンと共にクラッチがクラッチ箱に対して移動してナット部材のクラッチ部と係合し、ナット部材を回転不能としてスピンドルと第２ピストンとを連結する連結状態とし、第２圧力室に圧力流体が供給されることで、クラッチがナット部材から離間して、スピンドルと第２ピストンとの連結を解除している非連結状態となる。

上記構成によれば、大気と連通する領域に配置されたスピンドルの周囲でナット部材に対向するクラッチが、ナット部材に対して反ブレーキ方向に配置されており、クラッチ機構が連結状態に移行する際には、第２ピストンと共にクラッチが移動してナット部材のクラッチ部と噛み合う。 そして、スピンドルに螺合して回転可能に支持されたナット部材は、反ブレーキ方向に移動可能に支持されている。 このため、常用ブレーキ部の第１圧力室の圧力流体が徐々に抜けて第１圧力室の作用による第１ピストンの付勢力が弱まって、制輪子側からのスプリングバックの反力によって第１ピストンが反ブレーキ方向に押されると、ナット部材がクラッチに深く噛み合う方向に押し付けられることになる。 これにより、第１圧力室の圧力流体が抜けて制輪子側からのスプリングバックの反力が作用しても、クラッチ機構におけるナット部材とクラッチとの噛み合い部分が外れてしまうことが防止される。 このため、駐車ブレーキ等として使用されているバネブレーキ部のブレーキ力が意図せず緩解してしまうことが防止される。

また、上記構成によれば、クラッチ機構の噛み合い部分が外れてバネブレーキ部によるブレーキ力が意図せず緩解してしまうことを防止することができる。 さらに、特許文献２のような突出部がシリンダ後部に生じないので、設置スペースの問題も解決することができる。
また、上記構成によれば、ベアリングを保持するクラッチ箱の反ブレーキ方向において第１圧力室が設けられるので、ベアリングが、圧力流体に晒されるのを防止することができる。 また、同様に、内側にベアリングを保持するクラッチ箱の外側において第２圧力室が設けられるので、ベアリングが、圧力流体に晒されるのを防止することができる。 さらに、ベアリングの周囲に空気がよどみなく流れるので、一時的に大気が湿潤な場合でも、その後、大気が乾燥すれば、ベアリング周囲の大気も乾燥する。 その結果、ベアリングに塗布されているグリスが、圧力流体に含まれる油分または水分により劣化するのを抑止することができるので、長期間の使用によっても性能を維持することができる。

（２）
上記したユニットブレーキにおいて、スピンドルはクラッチの中央部を所定の隙間をもって貫通しており、クラッチをクラッチ箱に対して反ブレーキ方向に付勢するクラッチ外しバネがナット部材の外側の同心円上に配置され、ベアリングは、クラッチ外しバネが配置される領域に面するように設けられる。

上記構成によれば、大気中の空気は、スピンドルとクラッチとの間に形成された所定の隙間を通り、クラッチとナット部材との間を経由してクラッチ外しバネが配置される領域に十分供給される。 従って一時的に大気が湿潤な場合でも、その後、大気が乾燥すれば、クラッチ外しバネが配置される領域の空気も乾燥することになる。 その結果、ベアリングに塗布されているグリスが、湿潤な大気により劣化するのをより確実に抑止することができる。

本発明の第１実施形態にかかるユニットブレーキの全体構成を示す断面図である。

図１のＡで示した領域の部分拡大図である。

図１のユニットブレーキの常用ブレーキが作動した状態を示した図である。

図１のユニットブレーキのバネブレーキが作動した状態を示した図である。

他の例のユニットブレーキを示す断面図である。

図５のＤ−Ｄ線矢視位置における断面図である。

１００，１００ａ ユニットブレーキ １０ シリンダ装置 ２０ ブレーキ梃子 ３０ 制輪子受 ５０，５０ａ スピンドル ６０ 常用ブレーキ部 ６１ 第１ピストン ６４ 第１圧力室 ６６ 復帰用ばね部材（第１バネ）
７０ バネブレーキ部 ７１ 第２ピストン ７１ｂ 側壁 ７４ 第２圧力室 ７５ ばね部材（第２バネ）
８１ ナット部材 ８２ クラッチ箱 ８３ ベアリング ８４ クラッチ Ｓ１ 隙間 Ｓ２ 隙間

以下、本発明の実施形態に係るユニットブレーキについて図面を参照しながら説明する。

＜ユニットブレーキ１００の全体構成＞
本発明の一実施形態に係るユニットブレーキ１００は、鉄道車両のブレーキ装置として構成されている。 このユニットブレーキ１００は、主として、力を発生させるためのシリンダ装置１０と、シリンダ装置１０の駆動に応じて揺動可能なブレーキ梃子２０と、ブレーキ梃子２０の揺動によって進退可能であって、図略の制輪子が取り付けられる制輪子受３０と、中空状に形成され、その内部は大気と連通するように構成されたケーシング４０と、を備えている。 このケーシング４０には、締結用孔４１が形成されていて、この締結用孔４１に挿入される図略のボルトによってケーシング４０を車両の台車等に固定できるようになっている。

＜ブレーキ梃子２０＞
ケーシング４０には、ブレーキ梃子２０が収納されている。 このブレーキ梃子２０は、ケーシング４０内に架設された支軸２１に回動可能に支持されている。 そして、ブレーキ梃子２０は、上下方向に延びる姿勢で配設されている。

支軸２１は、ブレーキ梃子２０の中間部に設けられている。 そして、ブレーキ梃子２０は、支軸２１よりも上側がアーム部２２として形成される一方、支軸２１よりも下側に軸受孔２４が設けられている。

軸受孔２４内には、球面軸受２６が嵌め込まれており、この球面軸受２６の内輪には、さや棒２８が固定されている。 さや棒２８は、円筒状に形成されるものであり、内面に雌ねじが切られている。 そして、さや棒２８の雌ねじには、支軸２９が螺合されている。 これにより、支軸２９は、さや棒２８に対して突出量の調整が可能となっている。

＜ケーシング４０＞
ケーシング４０には、上側第１開口４２と、上側第２開口４３と、下側開口４４と、が形成されている。 上側第１開口４２は、ケーシング４０の車輪側側壁４５（図１の左側の側壁）における上部に形成されており、この上側第１開口４２を塞ぐようにシリンダ装置１０が装着されている。

下側開口４４は車輪側側壁４５における下部に形成されている。 下側開口４４を通して支軸２９が車輪側へ突出していて、その先端部には制輪子受３０が設けられている。
ケーシング４０の下部には、通気筒４０ａが設けられており、外部の大気とケーシング４０の内部は連通している。

＜シリンダ装置１０＞
シリンダ装置１０は、側面に多条ネジが設けられたスピンドル５０を備えており、このスピンドル５０を軸方向に沿って移動させることにより、ブレーキ梃子２０を揺動させる。
このシリンダ装置１０は、主として、上記したスピンドル５０と、走行している車両を減速または停止させるために用いられる常用ブレーキ部６０と、車両の駐車時などに利用されるバネブレーキ部７０と、クラッチ機構と、を備えている。 常用ブレーキ部６０とバネブレーキ部７０とは、共通のスピンドル５０を作動させるように構成されている。

＜常用ブレーキ部６０＞
常用ブレーキ部６０は、圧縮空気等の流体圧力で作動する。 この常用ブレーキ部６０は、スピンドル５０の基端部に結合された第１ピストン６１と、後述する第２ピストン７１を貫通するように設けられたスピンドル５０の多条ネジの溝や各部材の隙間から、ケーシング４０の空気（大気圧と同等）が供給される領域、すなわち大気と連通する領域に配置された復帰用ばね部材６６、第１ピストン６１を摺動可能に収容する有底筒状の第１シリンダ本体６２と、を備えている。
第１シリンダ本体６２には、圧縮流体が給排される第１ポート６３が設けられており、第１シリンダ本体６２内には、この第１ポート６３に連通する第１圧力室６４が形成されている。 第１圧力室６４には、所定のブレーキ操作に応じて圧縮空気等の圧縮流体が供給又は排出されるようになっており、第１ピストン６１が復帰用ばね部材６６の付勢力に抗して移動する。 そして、第１圧力室６４は、第１ピストン６１及び第１シリンダ本体６２により形成されている。 この第１圧力室６４は、後述するクラッチ箱８２より反ブレーキ方向において区画される。

＜バネブレーキ部７０＞
バネブレーキ部７０は、後述するばね部材７５によるバネ弾性力で作動する。 このバネブレーキ部７０は、スピンドル５０が貫通し且つスピンドル５０の軸方向（矢印Ｘ方向）に移動可能な第２ピストン７１と、第２ピストン７１を摺動可能に収容する第２シリンダ本体７２と、を備えている。 第２シリンダ本体７２は、第１シリンダ本体６２の胴部６５の外周側に配設される胴部７３を有している。 また、第２ピストン７１は、第１シリンダ本体６２の胴部６５の端部に当接可能に構成されている。 第２シリンダ本体７２は、ケーシング４０に固定されている。 第２ピストン７１と、ケーシング４０の車輪側側壁４５との間には、第２ポート（図示省略）を通して圧縮空気等の圧縮流体が給排される第２圧力室７４が形成されている。 この第２圧力室７４は、第２ピストン７１、ケーシング４０及び第２シリンダ本体７２により形成されている。 また、第２圧力室７４は、第１圧力室６４に対向して設けられた円環状からなる。 そして、第２圧力室７４は、後述するクラッチ箱８２の外側において区画されている。 また、スピンドル５０は、第２ピストン７１の中央部で所定の間隙を維持し、貫通して設けられている。

そして、第２ピストン７１に対して第２圧力室７４と反対側には、ばね部材７５が配設されている。 このばね部材７５は、内側に配置される第１シリンダ本体６２の胴部６５と、外側に配置される第２シリンダ本体７２の胴部７３との間に配置されており、かつ第１圧力室６４の外側の同心円上に配置され、第２圧力室７４内の流体圧力を受けて押し縮められている。 第２圧力室７４には、通常圧縮流体が導入されていて、ばね部材７５が押し縮められているが、所定のブレーキ操作が行われることによって、第２圧力室７４内の圧縮流体が排出され、ばね部材７５のばね力によってスピンドル５０がブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に移動されるようになっている。

本実施形態の第２ピストン７１は、スピンドル５０側の中央部分が第１ピストン６１側に凸となるクラッチ収容部７１ａを有しており、このクラッチ収容部７１ａの内側には、後述するクラッチ機構が収納されている。 そして、本実施形態では、第２ピストン７１のスピンドル５０側の端部には、スピンドル５０の軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って延びる側壁７１ｂが形成されている。 この側壁７１ｂには、後述するスラストベアリング８５が保持されている。 そして、本実施形態では、側壁７１ｂとスピンドル５０との間には、空気が通過可能な隙間Ｓ１が形成されている。

一方、第１ピストン６１と第２ピストン７１との間には、復帰用ばね部材６６が配設されている。 この復帰用ばね部材６６は、第１圧力室６４が収縮する方向（反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向））に第１ピストン６１を押圧するものであり、第１圧力室６４に圧縮流体が導入されると、この流体圧力によって押し縮められる。 通常は、第１圧力室６４内に圧縮流体が導入されていないため、復帰用ばね部材６６のばね力によってスピンドル５０が反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向）に移動する。 そして、所定のブレーキ操作によって第１圧力室６４に圧縮流体が導入されて、スピンドル５０がブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に移動する。 そして、所定のブレーキ解除操作によって、第１圧力室６４内の圧縮流体が排出されると、復帰用ばね部材６６のばね力でスピンドル５０が初期状態に復帰する。

＜クラッチ機構＞
クラッチ機構は、ナット部材８１の回転及び固定を切り換える。 具体的には、クラッチ機構は、常用ブレーキ部６０を駆動するときにスピンドル５０に対するナット部材８１の回転を許容する一方、バネブレーキ部７０を駆動するときにスピンドル５０に対するナット部材８１の回転を固定する。 本実施形態のクラッチ機構は、後述するように、第１圧力室６４および第２圧力室７４に干渉しない領域に配置されている。

図示しないクラッチ機構は、主として、ナット部材８１と、ナット部材８１を内側に収容するクラッチ箱８２と、ナット部材８１をクラッチ箱８２に対して回転可能に支持するベアリング８３と、ナット部材８１に対向して配置されるクラッチ８４と、クラッチ箱８２を第２ピストン７１に対して回転可能に支持するスラストベアリング８５と、クラッチ箱押さえバネ８６と、クラッチバネ８７と、を有している。 このクラッチ機構は、後述するようにロックレバー８８によって通常は回転不能にロックされている。

ナット部材８１は、スピンドル５０に対して回転可能に螺合している。 また、ナット部材８１は、クラッチ箱８２に対してベアリング８３を介して回転可能に支持されている。 これにより、ナット部材８１は、スピンドル５０とクラッチ箱８２との相対移動により回転する。 また、ナット部材８１は、ブレーキ方向とは、逆方向である反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向）に向かってクラッチ箱８２と共に移動可能に支持されている。 そして、ナット部材８１のクラッチ８４に対向する部分には、当該クラッチ８４の外歯８４ａに噛み合う（係合する）外歯８１ａが形成されている。
また、クラッチの外歯８１ａ，８４ａは、係合った際に、クラッチ箱８２に対してブレーキ方向および反ブレーキ方向への移動は許容されているが、スピンドル５０の軸周りへの回転方向の変位は規制される。

クラッチ箱８２は、ナット部材８１およびクラッチ８４が内側に配置される筒状の部材として形成されている。 このクラッチ箱８２には、当該クラッチ箱８２とクラッチ８４とを連結するキー８２ａが固定されている。 このキー８２ａは、クラッチ８４に形成される溝８４ｂに配置される。 これにより、クラッチ８４は、クラッチ箱８２に対して、スピンドル５０の軸線方向を中心とする回転方向の変位が規制された状態で、その軸線方向（矢印Ｘ方向）と平行に摺動する。 すなわち、クラッチ箱８２は、クラッチ８４を第２ピストン７１の移動方向に沿って摺動可能に支持する。

また、クラッチ箱８２には、クラッチ８４をナット部材８１から遠ざける方向に付勢するクラッチ外しバネ８２ｂが設けられている。 このクラッチ外しバネ８２ｂは、クラッチ箱８２の内側（スピンドル５０側）且つナット部材８１及びクラッチ８４の外側の同心円上に設けられている。 また、クラッチ箱８２と第２ピストン７１との間には、クラッチ箱押さえバネ８６が設けられている。

クラッチ８４は、筒状の部材として形成されており、ナット部材８１に対して反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向）に配置されている。 そして、本実施形態では、クラッチ８４とスピンドル５０との間には、流体が通過可能な隙間Ｓ２が形成されている。 そして、このクラッチ８４は、スピンドル５０の周囲でナット部材８１に対向するように設けられている。 クラッチ８４は、反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向）の端部において、スラストベアリング８５を介して第２ピストン７１に回転可能に支持されている。 これにより、ばね部材７５の付勢力により第２ピストン７１がスピンドル５０に対してブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に沿って移動するときには、クラッチ８４も、第２ピストン７１およびスラストベアリング８５を介して、第２ピストン７１と共にスピンドル５０に対してブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に移動する。

上記したクラッチ機構は、復帰用ばね部材６６が配置される領域であって、かつ第２圧力室７４の円環の内側に配置される。 また、当該クラッチ機構の配置は、第２ピストンよりもブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に配置されている。
クラッチ機構は、第２圧力室７４に圧縮空気が供給されている状態から排出される状態へと移行することで、ばね部材７５の付勢力により第２ピストン７１と共にクラッチ８４がスピンドル５０に対してブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に移動してナット部材８１と噛み合い（ナット部材８１の外歯８１ａとクラッチ８４の外歯８４ａとが噛み合い）、スピンドル５０と第２ピストン７１とを連結する連結状態とする。
一方、第２圧力室７４に圧縮空気が供給されている状態では、クラッチ８４がナット部材８１から離間し（外歯８１ａと外歯８４ａとが噛み合っておらず）、ナット部材８１が回転自在な状態となっている。 このため、第２圧力室７４に圧縮空気が供給されている状態では、クラッチ機構は、スピンドル５０と第２ピストン７１との連結を解除している非連結状態とする。

シリンダ装置１０には、クラッチ機構のロック状態とアンロック状態とを切り換え可能にするロックレバー８８が設けられている。 クラッチ箱８２のブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）の端部の外周面には、ラッチ歯８２ｃが設けられると共に、ロックレバー８８の内端部には、当該ラッチ歯８２ｃに係合可能に構成されたロック歯８８ａが設けられている。 ロックレバー８８は、付勢部材８９によってロック歯８８ａがラッチ歯８２ｃに係合する方向に付勢されており、ロックレバー８８を引き上げることにより、ラッチ歯８２ｃとロック歯８８ａとの係合が解除され、これにより、クラッチ箱８２が回転可能な状態となる。 クラッチ箱８２のロック状態を解除可能に構成されているのは、何らかの原因で第２圧力室７４の圧縮流体が排出され、バネブレーキ部７０のばね部材７５が伸長状態となっている場合（バネブレーキ部７０が作動状態にある）において、バネブレーキ部７０を手動で解除できるようにするためである。

＜スピンドル５０＞
スピンドル５０は、多条ねじが外周部に形成された螺合部と、この螺合部の端部から軸方向（矢印Ｘ１方向）に延出された延出部とを有する。 そして、螺合部には、クラッチ機構のナット部材８１が螺合されている。 これにより、ナット部材８１は、スピンドル５０に対して矢印Ｘ方向に移動可能となる。

スピンドル５０は、上側第１開口４２に挿通されている。 延出部には、軸方向の所定長さで、外周面に一部切除部位が形成されている。 当該部位には、スピンドル５０の軸方向に向かって一対の壁部が形成されている。

一方の壁部（第１壁部）５４は、スピンドル５０が前進するときにブレーキ梃子２０に当接する当接面を有し、他方の壁部（第２壁部）５５は、スピンドル５０が後退するときにブレーキ梃子２０に当接する当接面を有する。 両壁部間には、力点部２３を挿入できる間隙が形成されている。

接続部には、一対の平面が側面として形成されている。 これら平面はスピンドル５０の軸に対して対称に位置し、軸に平行な略垂直面となっている。 この接続部において、前記挿通孔が開口している。 すなわち、接続部の両平面間の間隔（接続部の幅）が挿通孔の直径よりも小さくなっているため、挿通孔が各平面を上下に分割するように接続部の側面に開口している。

挿通孔には、拡径された部位が設けられており、この拡径部にはウェアリング５７が嵌め込まれている。

ブレーキ梃子２０は、上端部（先端部）即ちアーム部２２の上端部（先端部）に、力点部２３が設けられている。 この力点部２３は、スピンドル５０の駆動に伴って当該スピンドル５０から力を受ける部位であり、スピンドル５０の壁部間に挿入されている。

スピンドル５０の挿通孔にはガイド棒が挿通されている。 ガイド棒は、その基端部がケーシング４０における車輪と反対側の側壁４６に固定されており、スピンドル５０と同軸状に配置されている。

ガイド棒には一対の平面部が形成されている。 この平面部は、ガイド棒をスピンドル５０の挿通孔に挿入した際に、スピンドルの接続部の平面と面一の状態となる。

次に、ユニットブレーキ１００の作動について説明する。
図１は、常用ブレーキ部６０とバネブレーキ部７０とがいずれも作動していないシリンダ装置１０の断面図である。 例えば、鉄道車両の運転中でブレーキ動作が行われていないときは、図１に示す状態となる。 この状態では、常用ブレーキ制御装置（図示せず）によって、空気供給源（図示せず）から第１ポート６３を介した圧縮空気の第１圧力室６４への供給は行われないように制御されている。 そして、第１圧力室６４内の圧縮空気は第１ポート６３を介して自然に排出される。 このため、復帰用ばね部材６６によって第１ピストン６１が反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向）に付勢され、第１ピストン６１が第１シリンダ本体６２の底部に当接した状態となっている。

一方、図１に示す状態においては、バネブレーキ制御電磁弁（図示せず）の制御に基づいて、空気供給源（図示せず）から第２ポート（図示せず）を介して圧縮空気が第２圧力室７４に供給される。 このため、第２圧力室７４に供給された圧縮空気の作用による付勢力によって第２ピストン７１がばね部材７５の付勢力に抗して反ブレーキ方向（矢印Ｘ２方向）に移動した状態となっている。 この状態では、ナット部材８１の外歯８１ａとクラッチ８４の外歯８４ａとは噛み合っておらず、空隙が形成された状態になっている。

図３は、常用ブレーキ部６０を作動させた状態を示すシリンダ装置１０の断面図である。 常用ブレーキ制御装置の制御に基づいて、圧縮空気が第１ポート６３を介して第１圧力室６４に供給されることで常用ブレーキ部６０が作動する。 このとき、第１圧力室６４に供給された圧縮空気の作用による付勢力によって第１ピストン６１が復帰用ばね部材６６の付勢力に抗してブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に移動する。 これにより、第１ピストン６１と共にスピンドル５０がブレーキ方向に移動し、制輪子が車輪の踏面に押し付けられることになり、制動力が発生する。 しかし、スピンドル５０が第１ピストン６１と共にブレーキ方向に移動するときは、ナット部材８１がクラッチ箱８２に対してベアリング８３で回転自在に支持されているため、スピンドル５０のブレーキ方向への移動と共にクラッチ箱８２に支持されたままナット部材８１が回転する。 これにより、スピンドル５０のみがブレーキ方向に移動することになる。

図４は、バネブレーキ部７０を作動させた状態を示すシリンダ装置１０の断面図である。 バネブレーキ部７０を作動させる場合は、例えば、常用ブレーキ部６０を作動させて（図３参照）、完全に鉄道車両を停止させた状態で駐車ブレーキ等として使用されるためにバネブレーキ部７０が作動することになる。 バネブレーキ部７０は、バネブレーキ制御電磁弁（図示せず）の制御に基づいて、第２圧力室７４から圧縮空気が排出されることで作動する。

第２圧力室７４内に供給されていた圧縮空気が排出されると、ばね部材７５の付勢力によって第２ピストン７１がブレーキ方向（矢印Ｘ１方向）に移動を開始する。 このとき、第２ピストン７１に支持されたスラストベアリング８５に回転自在にクラッチ８４が第２ピストン７１と共にスピンドル５０に対してブレーキ方向に移動し始めることになる。 尚、このとき、クラッチ８４は、クラッチ箱８２に対し、溝８４ｂとキー８２ａとの摺動動作を介して、ブレーキ方向に移動することになる。 そして、このように第２ピストン７１がクラッチ８４と共にスピンドル５０に対して移動し始めると、クラッチ８４がナット部材８１に当接することになる。 即ち、ナット部材８１の外歯８１ａとクラッチ８４の外歯８４ａとが噛み合い、ナット部材８１の回転が停止する。

上述のようにナット部材８１とクラッチ８４とが噛み合うことで、クラッチ機構は非連結状態から連結状態に移行することになる。 そして、この連結状態では、ナット部材８１の回転が止められているため、第２ピストン７１がばね部材７５の付勢力によってブレーキ方向に移動した状態でクラッチ８４及びナット部材８１を介してスピンドル５０を付勢し、スピンドル５０、第１ピストン６１及びスピンドル５０がブレーキ方向に移動したままの状態に保たれることになる。 即ち、バネブレーキ部７０が作動してバネブレーキ力が作用した状態に保たれることになる。

＜本実施形態のユニットブレーキ１００の特徴＞
以上説明したように、本実施形態では、スピンドル５０の周囲でナット部材８１に対向するクラッチ８４が、ナット部材８１に対して反ブレーキ方向に配置されており、クラッチ機構が連結状態に移行する際には、第２ピストン７１と共にクラッチ８４が移動してナット部材８１と噛み合う。 そして、スピンドル５０に螺合して回転可能に支持されたナット部材８１は、反ブレーキ方向に移動可能に支持されている。 このため、常用ブレーキ部６０の第１圧力室６４の圧力流体が徐々に抜けて第１圧力室６４の作用による第１ピストン６１の付勢力が弱まって、制輪子側からのスプリングバックの反力によって第１ピストン６１が反ブレーキ方向に押されると、ナット部材８１がクラッチ８４に深く噛み合う方向に押し付けられることになる。 これにより、第１圧力室６４の圧力流体が抜けて制輪子側からのスプリングバックの反力が作用しても、クラッチ機構におけるナット部材８１とクラッチ８４との噛み合い部分が外れてしまうことが防止される。 このため、駐車ブレーキ等として使用されているバネブレーキ部７０のブレーキ力が意図せず緩解してしまうことが防止される。

更に、本実施形態では、クラッチ機構が第１圧力室６４および第２圧力室７４に干渉しない領域に配置されているので、シリンダ装置１０のサイズが大きくなるのを防止することができる。 特に、特許文献２記載のユニットブレーキのような突出部が生じないため、シリンダ装置の外形が大きくなることを防止することができる。 その結果、既存のユニットブレーキを、鉄道車両側の構成をなんら変えることなく、バネブレーキが意図せず緩解しないユニットブレーキ１００に置き換えることができる。

また更に、本実施形態では、ベアリング８３を保持するクラッチ８４箱の反ブレーキ方向において第１圧力室６４が設けられるので、ベアリング８３は、圧力流体に晒されることがなく、また、同様に、内側にベアリング８３を保持するクラッチ８４箱の外側において第２圧力室７４が設けられるので、ベアリング８３が、圧力流体に晒されることがない。 つまり、ベアリング８３の周囲は外部からの空気で満たされているので、ベアリングに塗布されているグリスが、圧力流体に含まれる油分または水分により劣化することがないので、長期間の使用によっても性能を維持することができる。

また、本実施形態では、側壁とスピンドル５０との間、及び、クラッチ８４とスピンドル５０との間に流体が通過可能な隙間が形成されるので、この隙間を経由して、復帰用ばね部材６６が収容される空間内に外部からの空気が十分に供給される。 従って、一時的に大気が湿潤な場合でも、その後、大気が乾燥すれば、ベアリング周囲の大気も乾燥することになる。 その結果、ベアリング８３に塗布されているグリスが、湿潤な大気により劣化するのを抑止するのをより確実に抑止することができる。

＜他の例＞
以下、他の例について説明する。 他の例においては、上記実施の形態と主に異なる点について説明する。
図５に示すように、ユニットブレーキ１００ａにおいては、スピンドル５０の代わりにスピンドル５０ａを備える。 スピンドル５０ａは、保持ケース５７ａを備える。 図６（ａ）,（ｂ）は、保持ケース５７ａの断面を示す図であり、図６（ａ）に示すように、スピンドル５０ａは、回転付勢バネ５７ｄによって、ピン部材５０ｃを介してナット部材８１をスピンドル５０ａに深く螺合させる回転方向とは逆の回転方向（図中矢印Ｅ方向）に付勢されている。

このため、外歯８１ａ及び外歯８４ａの先端部分同士が当接した状態では、図６（ａ）に示すように、スピンドル５０ａは、ピン部材５０ｃの両端部が保持ケース５７ａの内壁の段部に係合した状態で、その位置が保持されている。

ここで、バネブレーキ手段が充分に作動した状態になると、図６（ａ）中に矢印Ｄで示す回転方向の回転力がスピンドル５０ａに作用すると、スピンドル５０ａはその回転方向に回転することが可能な状態となっている。 そして、スピンドル５０ａは、ピン部材５０ｃに作用する回転付勢バネ５７ｄのバネ力に抗してナット部材８１をスピンドル５０ａに深く螺合させる回転方向（図６（ａ）中の矢印Ｄの回転方向）に回転することになる。 これにより、ナット部材８１がスピンドル５０ａに深く螺合するようにブレーキ方向と同方向に少し移動するとともに僅かに回転する。 そして、外歯８１ａ及び外歯８４ａの当接位置が、先端部分同士で当接した位置から少しずれ、外歯８１ａ及び外歯８４ａがより奥まで深く噛み合う位置に調整されることになる。

また、スピンドル５０ａは、ピン部材５０ｃの両端部が保持ケース５７ａの内壁の突出壁部５７ｂに当接するまで図３の矢印で示す方向に回転可能となる。 即ち、図６（ｂ）中において両端矢印Ｊで示す角度の範囲でピン部材５０ｃが揺動可能となり、スピンドル５０ａの回転可能角度が規制される。

そして、外歯８１ａ及び外歯８４ａが深く噛み合い、クラッチ８４が十分に噛み合った状態となると、ナット部材８１のラッチ歯８２ｃとロックレバー８８のロック歯８８ａとが係合した状態でナット部材８１のブレーキ方向への移動に伴う回転による連れ回りが止められる。 このため、ナット部材８１の回転が最終的に止められることになる。
なお、クラッチ８４が噛み合った状態となると、ナット部材８１は、第２ピストン７１とともに回転付勢バネ５７ｄの付勢力に抗してブレーキ方向に少し移動するが、ナット部材８１のラッチ歯８２ｃとロックレバー８８のロック歯８８ａとの係合が軸方向に深くなった状態で第２ピストン７１、ナット部材８１、及びクラッチ８４が停止することになる。

外歯８１ａ及び外歯８４ａが上述のように噛み合うことで、ナット部材８１、及びクラッチ８４は非連結状態から連結状態に移行することになる。 そして、連結状態では、ナット部材８１の回転が止められているため、第２ピストン７１がばね部材７５の付勢力によってブレーキ方向に移動した状態でクラッチ８４を介してスピンドル５０ａを付勢し、スピンドル５０ａ、第１ピストン６１がブレーキ方向に移動したままの状態に保たれることになる。 即ち、バネブレーキ力が作用した状態に保たれることになる。
尚、車輪の踏面に押し付けられている制輪子受３０からの反作用が第１ピストン６１及びスピンドル５０ａに対して反ブレーキ方向に作用してナット部材８１、及びクラッチ８４を外そうとしても噛み合いが深いため外れることは無く、第１ピストン６１及びスピンドル５０ａはブレーキ状態の位置に保たれる。

尚、例えば、空気圧縮機を作動させることまでせずに鉄道車両の駐車位置を牽引車で少し移動させたい場合や鉄道車両に電源が供給されていない場合で鉄道車両を牽引車で移動させる場合など、バネブレーキ力を開放したい場合には、ロックレバー８８を操作することにより手動でバネブレーキ力を解放することができる。 この場合、バネブレーキが作動している状態から、手動操作によってロックレバー８８が第１シリンダ本体６２の外側に向かって引き上げられると、ナット部材８１のラッチ歯８２ｃからロックレバー８８のロック歯８８ａが外れる。 そして、外歯８１ａ及び外歯８４ａが噛み合い状態を保ったまま回転可能となり、クラッチ８４が空回りをすることになる。

これにより、第１ピストン６１及び第２ピストン７１の両方は復帰用ばね部材６６及びばね部材７５の付勢力により互いにストロークエンドまで移動でき、スピンドル５０ａ、第１ピストン６１が反ブレーキ方向に移動することになる。 このように、ロックレバー８８を操作することで、バネブレーキ力を手動で解放して、鉄道車両などを移動させることができる。

上記の他の例では、実施の形態の効果を奏し、さらに次の効果を奏する。 他の例においては、保持ケース５７ａ内においても、グリスが塗布されているが、大気中での使用となるため、圧縮空気内にさらされることがない。 したがって、圧力流体に含まれる油分または水分によりグリス（潤滑材等）が、劣化するのを抑止することができる。 その結果、長期間の使用においても性能を維持することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。 本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

（請求項の各構成要素と上記実施形態の各部との対応関係）
上記実施形態においては、ユニットブレーキ１００，１００ａが「ユニットブレーキ」に相当し、スピンドル５０，５０ａが「スピンドル」に相当し、シリンダ装置１０が「シリンダ装置」に相当し、ブレーキ梃子２０が「ブレーキ梃子」に相当し、制輪子受３０が「制輪子受」に相当し、第１圧力室６４が「第１圧力室」に相当し、復帰用ばね部材６６が「第１バネ」に相当し、第１ピストン６１が「第１ピストン」に相当し、常用ブレーキ部６０が「常用ブレーキ部」に相当し、第２圧力室７４が「第２圧力室」に相当し、ばね部材７５が「第２バネ」に相当し、第２ピストン７１が「第２ピストン」に相当し、バネブレーキ部７０が「バネブレーキ部」に相当し、ナット部材８１が「ナット部材」に相当し、クラッチ８４が「クラッチ」に相当し、クラッチ箱８２が「クラッチ箱」に相当し、ベアリング８３が「ベアリング」に相当し、クラッチ機構が「クラッチ機構」に相当する。