JP2010164193A - ユニットブレーキ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1ピストン24を有する常用ブレーキ手段11、第2ピストン27を有するバネブレーキ手段12、クラッチ機構14、スピンドル15、及びスピンドル保持手段16を備えるブレーキシリンダ装置1が設けられる。スピンドル15は、第1ピストン24に対して軸線方向を中心として回転可能に連結される。クラッチ機構14は、第2ピストン27に回転自在に支持されてスピンドル15に螺合するナット部材33を有し、スピンドル15と第2ピストン27とを連結し又その連結を解除する。スピンドル保持手段16は、スピンドル15の回転可能角度を規制し、ナット部材33をスピンドル15に深く螺合させる回転方向と逆にスピンドル15を付勢して第1ピストンに対して保持する。
【選択図】 図2
Description
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たわんでいた合成材料からなる制輪子や台車の構造部材、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手段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。
に第1ナット部材をスピンドルに対して深く螺合させるスピンドルの回転方向と逆の回転方向にスピンドルを付勢した状態で保持する第1スピンドル保持手段が設けられている。このため、第1クラッチ機構が連結状態に移行する際に第2ピストンとともにスピンドルに対して移動した第1ナット部材が第1クラッチ機構における相手側の部材に先端部分同士で当接したときには、スピンドルは、第1スピンドル保持手段によって第1ナット部材を深く螺合させる回転方向に向かって所定の角度の範囲まで回転可能な状態で保持されている。そして、第1ナット部材の先端部分が相手側の部材に当接した状態で更に第2バネの付勢力が第2ピストンに作用すると、スピンドルが、第1ナット部材を介して作用するこの付勢力により上記の所定の角度の範囲で更に第1ナット部材を、相手側の部材の方へ深く螺合させる回転方向に回転することになる。これにより、第1ナット部材と相手側の部材との歯同士がより奥まで深く噛み合うように、第1ナット部材がスピンドルに対して移動し、スピンドルと第2ピストンとが確実に連結されることになる。この結果、バネブレーキ手段によるブレーキ力が十分に伝達された状態が維持されることになる。そして、常用ブレーキ手段の第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、制輪子側からの反力によって第1ピストンがブレーキ方向とは反対方向に押されても、第1クラッチ機構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手段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。
ーキにおいて、前記スピンドルの端部と前記第1ピストンとの間において、前記スピンドル及び前記第1ピストンのうちの少なくともいずれかに形成された凹部に収納されるように配置されるボール部材が設けられていることを特徴とする。
ーキ方向に押されると、第2ナット部材がスリーブ部材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、第2クラッチ機構における第2ナット部材とスリーブ部材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手段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。
端部には前記第2ナット部材よりも前記ブレーキ方向に突出するように延長された延長部分が設けられ、前記ロックレバーの他方の端部が前記クラッチ箱に前記延長部分において係合することで当該クラッチ箱の前記シリンダ本体に対する回転方向の変位が規制され、前記ロックレバーの一方の端部が引っ張り操作されることで当該ロックレバーと前記延長部分との係合が解除されることを特徴とする。
持手段によって第2ナット部材を深く螺合させる回転方向に向かって所定の角度の範囲まで回転可能な状態で保持されている。そして、スリーブ部材の先端部分が第2ナット部材に当接した状態で更に第2バネの付勢力が第2ピストンに作用すると、スピンドルが、スリーブ部材及び第2ナット部材を介して作用するこの付勢力により、上記の所定の角度の範囲で更に第2ナット部材をスピンドルへ深く螺合させる回転方向に回転することになる。これにより、第2ナット部材が僅かに回転し、スリーブ部材と第2ナット部材との歯同士がより奥まで深く噛み合うように、スリーブ部材が第2ピストンとともにスピンドルに対して移動し、スピンドルと第2ピストンとが確実に連結されることになる。この結果、バネブレーキ手段によるブレーキ力が十分に伝達された状態が維持されることになる。そして、常用ブレーキ手段の第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、制輪子側からの反力によって第1ピストンがブレーキ方向とは反対方向に押されても、第2クラッチ機構の噛み合い部分が外れてしまうことが更に防止される。
本発明の第1実施形態に係るユニットブレーキについて説明する。図1は、第1実施形態に係るユニットブレーキ100を車両に取り付けたときに、車輪201の車軸方向から見た部分断面図である。図2は、図1におけるK−K線矢視位置での部分断面図である。
。また、第2空気供給源102から供給される圧縮空気(圧力流体)は、上記コントローラからの指令に基づいて励磁状態又は消磁状態に切り替えられて作動するバネブレーキ制御電磁弁104を介して第2ポート44に供給される。そして、第2ポート44からシリンダ本体13内に供給された圧縮空気は、上記コントローラからの指令に基づいてバネブレーキ制御電磁弁104を介して排出される。
部分拡大断面図である。図3及び図4に示すように、スピンドル15の一端側の端部と第1ピストン24との間においては、スピンドル15及び第1ピストン24の両方に対して転動自在に接触するように配置されたボール部材17が設けられている。このボール部材17は、転動位置が安定して位置決めされるように、第1ピストン24に形成された凹部24aに収納されるように配置されている。尚、ボール部材17が収納される凹部は、第1ピストン24に形成されていなくてもよく、スピンドル15及び第1ピストン24のうちの少なくともいずれかに形成されていればよい。
bの先端部分とが当接した状態となり、ナット部材33の回転が一旦停止する。
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202からの反作用が楔体65、第1ピストン24及びスピンドル15に対して反ブレーキ方向に作用して噛み合い手段36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、楔体65、第1ピストン24及びスピンドル15はブレーキ状態の位置に保たれることになる。
71に取り付けられた制輪子202も退避方向Yに移動して車輪201から離反し、車輪201の制動が解除される。
に対して回転自在に支持されるとともにスピンドル15に螺合する第1ナット部材33を有し、第2圧力室25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26の付勢力により第2ピストン27とともに第1ナット部材33がスピンドル15に対して移動してスピンドル15と第2ピストン27とを連結する連結状態とし、第2圧力室25に圧力流体が供給されている状態ではスピンドル15と第2ピストン27との連結を解除している非連結状態とする第1クラッチ機構14と、第1ピストン24に対するスピンドル15の回転可能角度を規制するとともに、第1ナット部材33をスピンドル15に対して深く螺合させる当該スピンドル15の回転方向と逆の回転方向にスピンドル15を付勢した状態で第1ピストン24に対してスピンドル15を保持する第1スピンドル保持手段と、を更に備えていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置1の発明としての実施についても、上記と同じ効果を奏することができる。
5の端部と第1ピストン24との間において、スピンドル15及び第1ピストン24のうちの少なくともいずれかに形成された凹部24aに収納されるように配置されるボール部材17が設けられていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置1の発明としての実施についても、上記と同じ効果を奏することができる。
本発明の第2実施形態に係るユニットブレーキ110について説明する。図12は、第2実施形態に係るユニットブレーキ110の部分断面図である。図12に示すユニットブレーキ110は、ブレーキシリンダ装置2と、このブレーキシリンダ装置2が取り付けられてブレーキの駆動機構の一部を覆うように箱状に形成されたブレーキ本体70とを備えている。このユニットブレーキ110は、図1に示す第1実施形態のユニットブレーキ100と同様に構成されており、常用ブレーキ手段11及びバネブレーキ手段12の少なくともいずれかが作動することで、ブレーキ本体70に対して相対移動可能に保持された制輪子の制動面を車両の車輪の踏面に当接させることにより摩擦により当該車輪の回転を制動するように構成されている(図1参照)。但し、ユニットブレーキ110は、第1実施形態のユニットブレーキ100とはブレーキシリンダ装置2の構成の一部において異なっ
ている。尚、以下のユニットブレーキ110の説明においては、第1実施形態と異なる構成について説明し、第1実施形態と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付して説明を省略する。
構成されている。
1係合部58に略対向する箇所には、第2ピストン27に対向するとともに外周方向に亘って段状に凹むように形成された第2係合部59が設けられている。そして、リング状の部材として形成された係合部材50が、第1係合部58及び第2係合部59に係合可能に配置されている。尚、係合部材50は、外周側において第1係合部58に係合し、内周側において第2係合部59に係合するように配置される。
、スピンドル15のブレーキ方向への移動とともにクラッチ箱48に支持されたままナット部材53が回転する。これにより、スピンドル15のみがブレーキ方向に移動することになる。
が十分に噛み合った状態となると、クラッチ箱48のラッチ刃39とロックレバー40の刃先41とが係合していることにより、ナット部材53の回転が止められることになる。即ち、刃先41とラッチ刃39との係合によってクラッチ箱48の回転が規制され、摺動突起部48aと摺動溝54aとの係合でスリーブ部材54の回転が規制され、噛み合い手段55の噛み合いによってナット部材53の回転が止められることになる。
うに、第1ピストン24及び第2ピストン27の両方は第1バネ23及び第2バネ26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15、第1ピストン24及び楔体65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40を操作することで、バネブレーキ手段12の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。
ル15に螺合して回転可能に支持されるとともにブレーキ方向とは反対方向である反ブレーキ方向に向かって移動可能に支持される第2ナット部材53、及び、第2ナット部材53に対して反ブレーキ方向に配置されてスピンドル15の周囲で第2ナット部材53に対向するスリーブ部材54、を有する第2クラッチ機構47と、を更に備え、第2クラッチ機構47は、第2圧力室25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26の付勢力により第2ピストン27とともにスリーブ部材54がスピンドル15に対して移動して第2ナット部材53と噛み合ってスピンドル15と第2ピストン27とを連結する連結状態とし、第2圧力室25に圧力流体が供給されている状態ではスリーブ部材54が第2ナット部材53から離間してスピンドル15と第2ピストン27との連結を解除している非連結状態とすることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置2の発明としての実施についても、上記と同じ効果を奏することができる。
部材54とナット部材53とを離間させておく機構を簡素な構成で実現することができる。
8の外壁部分に設けられて第2ピストン27に対向して段状に凹むように形成された第2係合部59と、第1係合部58及び第2係合部59に係合可能に配置される係合部材50と、第2ピストン27に固定されてスピンドル15の反ブレーキ方向における端部を覆うカバー部31と係合部材50との間に配置され、係合部材50を第1係合部58及び第2係合部59に係合させる方向に向かって付勢する係合用バネ51と、シリンダ本体13に対してクラッチ箱48を係合用バネ51と反対方向に向かって付勢するクラッチ箱用バネ52と、を更に備え、係合用バネ51はクラッチ箱用バネ52よりもバネ力が大きくなるように設定されていることを特徴とする、ブレーキシリンダ装置2の発明としての実施についても、上記と同じ効果を奏することができる。
として圧縮空気が用いられる場合を例にとって説明したが、これに限られず、他の圧力流体(例えば、圧油)により作動するものであってもよい。
11 常用ブレーキ手段
12 バネブレーキ手段
14 クラッチ機構
15 スピンドル
16 スピンドル保持手段
22 第1圧力室
23 第1バネ
24 第1ピストン
25 第2圧力室
26 第2バネ
27 第2ピストン
33 ナット部材
100 ユニットブレーキ
Claims (13)
- 常用ブレーキ手段及びバネブレーキ手段を有して当該常用ブレーキ手段及び当該バネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置と、前記ブレーキシリンダ装置が取り付けられたブレーキ本体と、を備え、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段の少なくともいずれかが作動することで、前記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当該車輪の回転を制動する、ユニットブレーキであって、
前記常用ブレーキ手段は、第1圧力室と第1バネとが対向して作用する第1ピストンを有し、前記第1圧力室に圧力流体が供給されることで前記第1バネの付勢力に抗して前記第1ピストンがブレーキ方向に移動し、
前記バネブレーキ手段は、第2圧力室と第2バネとが対向して作用する第2ピストンを有し、前記第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前記第2バネの付勢力により前記第2ピストンが前記ブレーキ方向に移動し、
前記ブレーキシリンダ装置は、
前記第1ピストンに対して軸線方向を中心として回転可能に連結され、前記第2ピストンを貫通するとともに前記バネブレーキ手段からの付勢力を前記第1ピストンに伝達するスピンドルと、
前記第2ピストンに対して回転自在に支持されるとともに前記スピンドルに螺合する第1ナット部材を有し、前記第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前記第2バネの付勢力により前記第2ピストンとともに前記第1ナット部材が前記スピンドルに対して移動して前記スピンドルと前記第2ピストンとを連結する連結状態とし、前記第2圧力室に圧力流体が供給されている状態では前記スピンドルと前記第2ピストンとの連結を解除している非連結状態とする第1クラッチ機構と、
前記第1ピストンに対する前記スピンドルの回転可能角度を規制するとともに、前記第1ナット部材を前記スピンドルに対して深く螺合させる当該スピンドルの回転方向と逆の回転方向に当該スピンドルを付勢した状態で前記第1ピストンに対して当該スピンドルを保持する第1スピンドル保持手段と、
を更に備えていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項1に記載のユニットブレーキであって、
前記第1スピンドル保持手段は、
前記第1ピストンに固定されて前記スピンドルの端部を収納するように保持する保持ケースと、
前記スピンドルに設けられて前記保持ケースと係合することで前記スピンドルの回転可能角度を規制する規制部と、
前記保持ケースの内部において前記スピンドルの端部を当該保持ケースに対して前記逆の回転方向に付勢する回転付勢バネと、
を備えていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項2に記載のユニットブレーキであって、
前記規制部は、前記スピンドルの端部を貫通するように前記スピンドルに取り付けられて、前記スピンドルから突出する端部が前記保持ケースの内壁に当接して係合するピン部材として設けられ、
前記回転付勢バネは、複数設けられて、前記ピン部材を介して前記スピンドルの端部を前記保持ケースに対して前記逆の回転方向に付勢することを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のユニットブレーキであって、
前記スピンドルの端部と前記第1ピストンとの間において、前記スピンドル及び前記第
1ピストンのうちの少なくともいずれかに形成された凹部に収納されるように配置されるボール部材が設けられていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 常用ブレーキ手段及びバネブレーキ手段を有して当該常用ブレーキ手段及び当該バネブレーキ手段の両方が作動可能なブレーキシリンダ装置と、前記ブレーキシリンダ装置が取り付けられたブレーキ本体と、を備え、前記常用ブレーキ手段及び前記バネブレーキ手段の少なくともいずれかが作動することで、前記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当該車輪の回転を制動する、ユニットブレーキであって、
前記常用ブレーキ手段は、第1圧力室と第1バネとが対向して作用する第1ピストンを有し、前記第1圧力室に圧力流体が供給されることで前記第1バネの付勢力に抗して前記第1ピストンがブレーキ方向に移動し、
前記バネブレーキ手段は、第2圧力室と第2バネとが対向して作用する第2ピストンを有し、前記第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前記第2バネの付勢力により前記第2ピストンが前記ブレーキ方向に移動し、
前記ブレーキシリンダ装置は、
前記第1ピストンに対して軸線方向を中心として回転可能に連結され、前記第2ピストンを貫通するとともに前記バネブレーキ手段からの付勢力を前記第1ピストンに伝達するスピンドルと、
前記スピンドルに螺合して回転可能に支持されるとともに前記ブレーキ方向とは反対方向である反ブレーキ方向に向かって移動可能に支持される第2ナット部材、及び、前記第2ナット部材に対して前記反ブレーキ方向に配置されて前記スピンドルの周囲で当該第2ナット部材に対向するスリーブ部材、を有する第2クラッチ機構と、
を更に備え、
前記第2クラッチ機構は、前記第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前記第2バネの付勢力により前記第2ピストンとともに前記スリーブ部材が前記スピンドルに対して移動して前記第2ナット部材と噛み合って前記スピンドルと前記第2ピストンとを連結する連結状態とし、前記第2圧力室に圧力流体が供給されている状態では前記スリーブ部材が前記第2ナット部材から離間して前記スピンドルと前記第2ピストンとの連結を解除している非連結状態とすることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項5に記載のユニットブレーキであって、
前記ブレーキシリンダ装置は、筒状に形成されて前記スリーブ部材を前記第2ピストンの移動方向に沿って内側で摺動可能に支持するとともに、前記第2ナット部材を内側で回転自在に支持するクラッチ箱を更に備え、
前記クラッチ箱は、前記第2圧力室が内部に区画されるシリンダ本体に対して、前記バネブレーキ手段が作動した状態で前記第2ナット部材とともに前記反ブレーキ方向に摺動可能に保持されていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項6に記載のユニットブレーキであって、
前記クラッチ箱の内壁には、内側に向かってフランジ状に突出するとともに前記スリーブ部材に対して前記ブレーキ方向に配置される内側フランジ部が設けられ、
前記内側フランジ部に対して前記第2ナット部材が回転自在に支持されていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項7に記載のユニットブレーキであって、
前記ブレーキシリンダ装置は、前記スリーブ部材と前記内側フランジ部との間に配置されるとともに、前記スリーブ部材及び前記内側フランジ部の一方に対して他方を離間させる方向に付勢する離間用バネを更に備えていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載のユニットブレーキであって、
前記クラッチ箱の前記反ブレーキ方向における端部は、前記第2ピストンに固定されて前記スピンドルの前記反ブレーキ方向における端部を覆うカバー部に対して当接することで、当該クラッチ箱の前記第2ピストンに対する前記反ブレーキ方向における相対的な移動可能量を規制するクラッチ箱移動規制部として設けられ、
前記移動可能量は、前記スリーブ部材が前記クラッチ箱に対して相対変位可能な相対変位可能量よりも短くなるように設定されていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載のユニットブレーキであって、
前記ブレーキシリンダ装置は、
前記シリンダ本体における前記クラッチ箱を摺動可能に保持する摺動保持部の内壁部分に設けられて前記第2ピストンに対向して段状に凹むように形成された第1係合部と、
前記クラッチ箱の外壁部分に設けられて前記第2ピストンに対向して段状に凹むように形成された第2係合部と、
前記第1係合部及び前記第2係合部に係合可能に配置される係合部材と、
前記第2ピストンに固定されて前記スピンドルの前記反ブレーキ方向における端部を覆うカバー部と前記係合部材との間に配置され、前記係合部材を前記第1係合部及び前記第2係合部に係合させる方向に向かって付勢する係合用バネと、
前記シリンダ本体に対して前記クラッチ箱を前記係合用バネと反対方向に向かって付勢するクラッチ箱用バネと、
を更に備え、
前記係合用バネは前記クラッチ箱用バネよりもバネ力が大きくなるように設定されていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項6乃至請求項10のいずれか1項に記載のユニットブレーキであって、
前記ブレーキシリンダ装置は、前記シリンダ本体から突出して配置された一方の端部が引っ張り操作されることで、前記バネブレーキ手段のバネブレーキ力を解放可能なロックレバーを更に備え、
前記スリーブ部材は、前記クラッチ箱に対して、前記スピンドル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、当該軸線方向と平行に摺動可能に支持され、
前記クラッチ箱は、前記シリンダ本体に対して前記スピンドルの軸線方向を中心として回転可能に保持されるとともに、前記ブレーキ方向における端部には前記第2ナット部材よりも前記ブレーキ方向に突出するように延長された延長部分が設けられ、
前記ロックレバーの他方の端部が前記クラッチ箱に前記延長部分において係合することで当該クラッチ箱の前記シリンダ本体に対する回転方向の変位が規制され、前記ロックレバーの一方の端部が引っ張り操作されることで当該ロックレバーと前記延長部分との係合が解除されることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項6乃至請求項11のいずれか1項に記載のユニットブレーキであって、
前記シリンダ本体の内部には、前記クラッチ箱の前記ブレーキ方向における端部の更に前記ブレーキ方向において空間領域が形成され、
前記クラッチ箱は、前記シリンダ本体に対して、前記ブレーキ方向に向かって前記空間領域に突出して移動可能なように摺動可能に保持されていることを特徴とする、ユニットブレーキ。 - 請求項5乃至請求項12のいずれか1項に記載のユニットブレーキであって、
前記ブレーキシリンダ装置は、前記第1ピストンに対する前記スピンドルの回転可能角度を規制するとともに、前記第2ナット部材を前記スピンドルに対して深く螺合させる当該スピンドルの回転方向と逆の回転方向に当該スピンドルを付勢した状態で前記第1ピス
トンに対して当該スピンドルを保持する第2スピンドル保持手段を更に備えていることを特徴とする、ユニットブレーキ。
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