JP2013174357A - 制動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スラックアジャスタチューブとハウジングの間におけるすべり摩擦によって実行される内部の案内構造を改良する。
【解決手段】制動ユニット５７は、軌道車両用のためにハウジングで１０とピストン１１と軸方向のスラックアジャスタ２４−４６のスピンドル１６の形状プッシュロッドとを備え、ピストンとプッシュロッドの軸方向は互いに実質的に垂直であり、部品の間の伝達力が駆動要素２２と協働するピストンの下側のくさび要素１５と動力伝達可能にスピンドルに接続される。転がり摩擦と共に駆動要素はスピンドルおよびスピンドルが軸方向に移動可能にハウジングによってその前端がハウジングによって軸方向に案内される。
【選択図】図１

Description

本発明は、制動ユニットに係り、望ましくは軌道車両用であって、制動ユニットは、ハウジングと、ピストンおよび軸方向のスラックアジャスタとしてスピンドルの形状で設けられるプッシュロッドとを備え、ピストンおよびプッシュロッドの軸方向は互いに実質的に垂直であり、これらの部品の間で動力伝達可能に提供される動力伝達手段を備え、この動力伝達手段はピストンの下側のくさび要素を備え、駆動要素と同軸に協働する動力伝達可能に上記スピンドルに接続される。

このタイプの制動ユニットは、米国特許第3995537号に図示されており、また多年にわたり商業的成功を得ている。

米国特許第3995537号 米国特許第4585097号

この制動ユニットをさらに改良すべく開発作業が行われている。この開発作業の最終的な目標は、通常のユニットに設けられる共通のスラックアジャスタチューブと２箇所のハウジングの間におけるすべり摩擦によって実行される内部の案内構造の改良を行うことであり、またユニットの機械的なヒステリシスを減少させることである。

本発明に従って改良される案内構造によれば、駆動要素が転がり摩擦によりスピンドルの軸方向に移動可能にハウジングによって保持され、またスピンドルがその前進方向の端部においてハウジングによって軸方向に案内される。

実用的な実施形態によれば、ハウジングのサポート面と協働するサポートローラを有する駆動要素がスピンドルの両方の側面に提供される。

これらのサポートローラは、望ましくは、3点式案内構造または三角形の案内構造により2点で軸支され、ピストン上のくさび要素からの力を駆動要素に伝達するように、望ましくは駆動要素上で同軸状に作動ローラーの外側に配置される。

上記の実用的な3点式案内構造は、駆動要素にドライバースリーブを設け、ドライバースリーブをスピンドルを取り囲むように設け、ハウジングとの関係において軸方向に前進する案内構造を設けるように延設し、内部で軸方向にスピンドルを案内する手段を設けた実施形態により得ることができる。この手段は、望ましくは内部の案内リングであろう。 米国特許第3995537号による周知のスラックアジャスタのユニットによれば、特に米国特許第4585097号に示されるように、スピンドルと非自動的に固定されるスレッド係合を行う調整ナットとリーダナットを具備している。このスラックアジャスタは、駆動要素中の共通の調整チューブの中に内蔵されている。

本発明による制動ユニットによれば、調整ナットはドライバースリーブの中に配置される一方で、リーダナットは非回転状態に設けられたサポートスリーブによってその一部が囲まれ、駆動要素は調整ナットとサポートスリーブの間の領域のリーダナットに内側に向うように半径方向に延設される。

このように構成することで、駆動要素の中央の円形の穴の直径を、例えば70mmから35mmに減少させることが可能となり、ユニットの総合的な寸法をかなり減少できることになるが、このことは、軌道車両用の車台において利用可能な極度に限定的な領域となるスペースに制動ユニットが取り付けられる場合にかなり重要となる。

望ましくは、リーダナットとサポートスリーブの間でリターンスプリングが駆動要素要素に作用し、締結力をクラッチに伝えるために固定用ワッシャが駆動要素とリーダナットの間に配置されるであろう。このようにして、制動ユニットが解除された条件下で、クラッチが可能な限り短時間内に締結され、かつ可能な限り少ない構成部品から構成できる。 リーダナットの軸方向の位置を検出するための第１インディケータが設けられる場合があり、検出された位置は制動されているかまたは解除されているかを表示する。

また、リーダナットの回転運動を検出するための第２インディケータが設けられるであろう。回転運動は、スピンドルの軸方向の運動として演算されて制動ユニットに接続された制動パッドの摩耗状態を表示することができる。制動パッドが擦り減ったときに、置換が必要であるという警告が発生される。

このような各インディケータは、制動ユニットの後部のインディケータハウジング内に配置され、リーダナットには、インディケータの近傍まで延設されるインディケータスリーブが設けられるであろう。

各インディケータは、電気電磁誘導発信装置であり、誘電金属からなるインディケータスリーブには軸方向の歯と溝が設けられる。

第1インディケータは、ユニットスリーブの近接においてインディケータスリーブの有無を表示し、第2インディケータは、通過するスリーブの歯の数に対応する信号であるスリーブの回転運動を伝えるであろう。

本発明の制動ユニットは、圧縮された流体、圧縮空気を用いて通常動作するが、手動で操作されるパーキング制動機構が多くの構成に必要となるであろう。

米国特許第3995537号に図示されたパーキング制動機構によれば、駆動要素と協働するように構成されている。

本発明の制動ユニットによれば、手動のパーキング制動機構は、上記構成の代わりに制動ユニットのピストンと協働するように変更されたカバーに提供される。

実用的な実施形態によれば、外部のレバーが提供されるシャフトは、カバーで軸支されるとともに、ピストンと係合する内部のアーム構造がシャフトに取り付けられる。望ましくは、ピストンと係合する動作ローラーがアーム構造に提供される。

以上のように構成されるパーキング制動機構は、あらゆる面から優れた機能を発揮できる。

本発明について、以下の添付された図面を参照して記述する。
本発明による制動ユニットを長手方向に破断して図示した縦断面である。 図1のII-II線に沿って破断し、明瞭化のために不要部分を省略して図示した断面図である。 図1の断面の一部を示しており、変更部分を図示した断面図である。 本発明による制動ユニットをパーキングブレーキ構造を含む構成に変更するためにカバーを通る断面で図示した断面図である。 図4で示される構造の断面の平面図である。

軌道車両用の好適な実施形態が、図1と図2の断面図で図示される。制動ユニットは、ブレーキシリンダ(または同様のブレーキアクチエータ手段)と共通のハウジング内に組付けられるスラックアジャスタを一般的に備える。

尚、本明細書中において、「垂直」、「水平」、「下方」、「上方」の文言が添付図面を参照して制動ユニットの説明に使用されるが、軌道走行車両に制動ユニットが取り付けられた場合には、これらの文言以外の位置に制動ユニットが位置することとなる。

制動ユニットは、その上側端部にシリンダを形成したハウジング10を有する。ピストン11がこのシリンダ形状の上部のハウジング10内で垂直方向に可動に配置される。このピストン11の上方のカバー12はハウジング10にネジ止めされる。シリンダライナ13が設けられる場合もあり、また従来からのピストンシール14をピストン11に設けることができる。

このピストン11の下側には、二つの概ね垂直なくさび要素15が設けられる。圧縮空気がピストン11の上方の空間に導入されると、ピストンはシリンダの中で押し下げられる結果、くさび要素15は以下に述べるように、作動力を制動ユニットの他の部分に伝達する。より具体的には、作動力は図面における垂直方向から左方向に向かう縦方向の力となり、後述するスラックアジャスターのスピンドル16によって表される水平方向の力になる。

夫々のくさび要素15は、ピストン11の軸芯に対して平行な作用面17を有し、またくさび表面18はピストン11の軸芯に対して相対的に傾斜している。各くさび要素15は、ハウジング10のローラー19とローラー20の間に延設されており、それぞれスピンドル16に作動力を伝達可能にしている。

ハウジングローラーまたは作用ローラー19は、ハウジングに差し込まれるスタッブ軸21で軸支される。各動作ローラー20は、駆動要素22の軸受けで軸支されており、後述するように動力伝達が可能となるようにスピンドル16に接続されている。

ピストン11が圧縮空気による圧縮力により下方に押し下げられると、動作ローラー20はくさび要素15によってスピンドル16が図面における左方向に押されることになる。

ピストン11を戻すための圧縮形のリターンスプリング23が駆動要素22とピストンとの間に配置される。

管状のドライバースリーブ24が駆動要素22に螺合され、図面において左側に延設されるように接続されており、制動ユニットを使用するときにネジ部でモーメント力を受け止めるようにしている。ドライバースリーブ24は、ハウジング10の前方開口部に対して軸方向の運動を行えるように、第1の外部案内リング25により案内されており、リング25はバネリング26と、第2の内部案内リング27によってハウジングに取り付けられており、第2の案内リング27は、スピンドル16の外径直径に対応する内側直径と、ドライバースリーブ24の内径直径に対応する外径直径を有しており、第2の案内リング27はその位置を保つために内部の肩部24'で保持される。これら二つの案内リング25、27はプラスチック素材から作られるであろう。

駆動要素22のために圧縮タイプのリターンスプリング28がドライバースリーブ24の周りに設けられており、ハウジング10には外部案内リング25が取り付けられる。

外部ヨーク29は、これ以降詳細に記載しないが、従来の方法によりスピンドル16に対して通常は固定されて取り付けられており、制動ブロックまたは制動パッドの磨耗後の交換時に、スラックアジャスタが手動で戻されたときに自由に相対回転できるように構成されている。ヨーク29には二つの穴部30が設けられており、穴部32と穴部30は、周知のように軌道車両用のブレーキキャリパー構成に対して回動可能に接続するために意図されている。このようにスピンドル16は、回転に対して動作可能に保持されている。

制動ユニット中の機構である特にスラックアジャスタについて述べる。図1と図2の双方は、スラックアジャスタとそのすべての構成要素を図示しているが、スラックアジャスタに関連するすべての参照数字は明瞭化目的のために図1だけに提供されている。

ドライバースリーブ24の中に配置された調整ナット33はスピンドル16に対して非セルフロック式にネジ係合する。調整ナット33は、渦巻ばねの圧縮ナットスプリング34の手段によって、図1の右方向に移動付勢されておりスラスト軸受35で受け止められて回転可能に支持されている。望ましくは歯付きの第1のクラッチ36が調整ナット33とクラッチリング37との間で形成されており、これらはドライバースリーブ24内で軸方向に可動であり、ドライバースリーブ内の軸方向スリットに対応する限定的な軸方向の縁部との係合をする。クラッチリング37は、圧縮コイルスプリング38によってドライバースリーブ24内で図1の左方向に移動付勢されて駆動要素22で保持されている。

リーダナット40はスピンドル16に対して非セルフロックしないようにネジ係合されている。リーダナット40はコントローラースリーブ41の中において、ハウジング10内で軸方向に距離A分可動に配置されている。この距離はコントロール距離と呼ばれておりスラックアジャスタの必要なゆるみ分に対応している。リーダナット40とコントローラースリーブ41は望ましくは歯付きの第2のクラッチ42を形成すると良く、リーダナットとスリーブの間に配置される圧縮コイルスプリング43によって変位されている。スラストベアリング44はこれらの二つの部品の間で相対的な回転を可能にする。

図1の左側においてリーダナット40の端部にはロックリング45が設けられており、このロックリングはリーダナット40上において軸方向に可動であり回転方向に不動に設けられている。以上からリーダナット40とクラッチリング37との間で第3のクラッチ46であって、軸方向に動くが回転しないように構成されたクラッチを形成できるようになり、 圧縮コイルばね38の変位力に打ち勝ったときに、リーダーナット40が軸方向に移動可能になるようにしている。

図1の右側のサポートスリーブ41はハウジング10で保持されるエンドカバー50でネジ51で保持されている。エンドカバー50の下方には湿気、ゴミなどの侵入を防ぐためのシーリングリング52が配置されるであろう。スラックアジャスタの機能は、スピンドル16、ナット33およびリーダナット40によって主に達成されるが、その動作はここでは詳しく述べない。この機能は欧州公開番号第O 011 618号公報においてこれに類似する機能が記載されている。したがってスラックアジャスタが単動のものでありクリアランスを自動調整できるタイプのものであることを述べれば十分であろう。

保護用のベローズ53がハウジング10と外部ヨーク29の間に配置されている。

次に、図2を参照して、制動ユニットが水平断面図で図示されており、本図において、スラックアジャスタの既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する。本図で図示されているのは、くさび要素15とスタッブ軸21を有するハウジングローラー19および駆動要素22上の動作ローラー20である。

駆動要素22は、ハウジング10で以下の方法により保持されるかまたは案内される。共通の軸上において互いに外側で対向される二つのローラー20が駆動要素22において回転可能に軸支されており、さらにハウジング10のサポート面10'上を回転するサポートローラ54が設けられる。このサポート面10'の大きさは、駆動要素22が図1と図2の左右において全体的に移動可能に動作できるように支持できるように設定される。

制動ユニットのスラックアジャスタは、制動ユニットで駆動される制動ブロックの摩耗度合いから決定される分量となるようにスピンドル16を図面における左側に非回転状態で移動する機能を備える。この制動ブロックが磨耗して交換するときには、スピンドル16は手動により図1と図2で示される位置となるように右側に戻さなければならない。

この目的を達成するための機構には以下の構成があろう。すなわち例えば角張るように六角形の横断面を有するロッド57がエンドカバー50で回転可能に軸支されており、スピンドル16の縦穴に延設されている。このロッド57の内側の横断面の形状にその横断面が対応しているスリーブ58がスピンドル穴に取り付けられている。カバー50から延びているロッド57のロッドエンド57'と係合する適当な工具を用いて、スピンドル16を調整ナット33とリーダナット40中で回転することにより、図面において右側方向にスピンドル16が移動される。

制動時にA測定値を超える場合を除き、リーダナット40とコントローラースリーブ41の間のクラッチ42が、係合または固定位置で締結されるされることは重要である。本発明の制動ユニットではその機能は、駆動要素22とコントローラースリーブ41の間の固定用ワッシャ60によって実行され、これによってコントローラースリーブの内側の円周が係合されることになり図面における右方向の動きとなる。これによりリターンスプリング28からの力はコントローラースリーブ41に伝えられ、クラッチ42と駆動要素22と固定用ワッシャ60に適用される。

図3は、インディケータ装置が提供される変更された制動ユニットを図示している。図3は図1の右側部分の一部を図示しており、以下の主要な構成であるハウジング10とハウジングローラー19とリーダナット40とコントローラースリーブ41と圧縮コイルばね43とねじ51およびシーリング・リング52とが図示されていることが分かる。

図1におけるエンドカバー50は、第1インディケータ63と、リーダナット40に取り付けられたインディケータスリーブ65の近傍の第2インディケータ64を含むインディケータハウジング62に置き換えられている。望ましくは二つのインディケータ63、64は電気（電磁）誘導式の送信機であり、ユニットスリーブ65は望ましくは軸の歯を交互に設けており、インディケータ信号を溝付きの金属基部に提供するように構成されると良い。

第1インディケータ63は、制動装置の制動、解除状態に関する信号を送信するために設けられる。制動が適用されないかまたは解除されるときには、ユニットスリーブ65がインディケータ63の下にあり、また制動状態ではリーダナット40と共にユニットスリーブ65が左方向に移動される。

第2インディケータ64は、制動パッドの摩耗とスピンドル16のストロークに関する信号を送信するように設けられている。すなわち制動を行う度に、ストロークがセット値であるA測定値を超えると、リーダナット40およびインディケータスーブ65が回転される結果、第2インディケータ64で検出されることになる。この第2インディケータ64から発信される値の累積値は、磨耗した制動パッドまたはスピンドル16のストロークを示すこととなり、例えば60〜80mmの総ストロークとなると制動パッドを取り替える時期となったことを表示する。

望ましくは2つのインディケータ63、64が乗り物の制御系のインディケータユニットに関連づけられると良い。新しい制動パッドが取り付けられスピンドルが手動で図面における右側に移動されたときにインディケータユニットは望ましくはゼロにセットされる。

図4と図5はパーキング制動機構を制動ユニットに設けた様子を図示する。この機構は制動ユニット(図1)のハウジング10にねじで締結可能となるように設計変更されたカバー12Aを備えており、ピストン11と機械的に協働できるように意図されている。

パーキング制動シャフト66は、カバー12A内で軸支されている。このカバーからはレバー66'が延設されており、これに対して機械的なアクチエータ手段が接続されるであろう。この機械的なアクチエータ手段は図示されていないが、例えば当業者に周知のワイヤかロッドから構成されよう。パーキング制動アーム構造67は、シャフト66に接続される。望ましくはこの接続は、図4で明確に図示したようなスプライン接続がよく、大部分はシャフトとアーム構造の間の相対位置を変えることができる構成である。図5で示されるようにアーム構造は2本の腕部材を備え、これらの間において回転可能なアクチエータローラー69を備えた軸68が固定される。

パーキング制動シャフト66を旋回させることによって、アクチエータローラー69を備えたパーキング制動アーム構造67は、図4の上部に示される静止位置からそのローラー69が機械的にピストン11(図1)を押すように図4の下部に倒されて、制動位置まで移されるであろう。

ピストン11に対する機械的な圧縮力は、制動時において次第に減少するレバー構造であるために累進的に増えるだろう。

アーム構造67の長さを変えることによってパーキング制動構造のストロークは異なった条件に合うように変えられるかもしれない。

カバー12Aは、4つの異なった位置とスプライン接続によって取り付けられるので、図示及び記述されたパーキング制動構造はシャフト66とアーム構造67の間に提供された構成によって種々の位置と作動位置に設けることができる。

Claims (14)

1. ハウジング(10)と、ピストン(11)と、軸方向のスラックアジャスタ(24-46)の内部のスピンドル(16)の形状のプッシュロッドと、を備え、
   前記ピストンと前記プッシュロッドの各軸方向は互いに垂直であり、前記ピストンと前記プッシュロッドの各部品の間で動力を伝える動力伝達手段が設けられ、
   前記動力伝達手段は、
   前記スピンドル(16)と同軸に設けられ動力伝達可能に接続された駆動要素(22)と、
   前記駆動要素と協働するように前記ピストン(11)の下方に設けられたくさび要素(15)を備え、
   前記駆動要素(22)は、前記スピンドル(16)の軸方向に移動するように前記ハウジング(10)により回転摩擦で保持され、前記スピンドル(16)は、その前進端部がハウジング(10)で軸方向に案内されることを特徴とする制動ユニット。
2. 前記駆動要素(22)には、前記スピンドル(16)のどちらかの側面において、前記ハウジング(10)のサポート面(10')と協働するサポートローラ(54)が設けられる請求項１に記載の制動ユニット。
3. 前記サポートローラ(54)は、作動ローラー(20)と同軸に外側に配置され、前記作動ローラは回転可能に前記駆動要素(22)に配置され、前記ピストン(11)上のくさび要素(15)からの動力を前記駆動要素に伝達する請求項２に記載の制動ユニット。
4. 前記駆動要素(22)には、前記ハウジング(10)との関係で軸方向に前進するように案内される前記スピンドル(16)を囲み、前記スピンドルを軸方向に案内する手段がその内部に設けられたドライバースリーブ(24)が設けられる請求項１に記載の制動ユニット。
5. 前記手段が内部の案内リング(27)である請求項４に記載の制動ユニット。
6. 前記スラックアジャスタは、前記スピンドル(16)と非自動的に係合する調整ナット(33)とリーダナット(40)とを備え、前記リーダナットは、前記ドライバースリーブ(24)の中に配置され、前記調整ナットは非回転式のサポートスリーブ(41)で部分的に取り囲まれ、前記駆動要素(22)は前記調整ナット(33)と前記サポートスリーブ(41)の間の領域内で前記リーダナットの内側に半径方向に延設される請求項４に記載の制動ユニット。
7. 前記リーダナットと前記サポートスリーブ(41)の間でリターンスプリング(28)が前記駆動要素要素(22)に作用し、締結力をクラッチ(42)に伝えるために固定用ワッシャ(60)が前記駆動要素(22)と前記リーダナット(40)の間に配置される請求項４に記載の制動ユニット。
8. 前記リーダナット(40)の軸方向の位置を検出するための第１インディケータ(63)が設けられる請求項６に記載の制動ユニット。
9. 前記リーダナットの回転運動を検出するための第２インディケータ(64)が設けられる請求項６に記載の制動ユニット。
10. 前記各インディケータ（63、64）は、制動ユニットの後部のインディケータハウジング(62)内に配置され、前記リーダナット(40)には、前記インディケータの近傍まで延設されるインディケータスリーブ(65)が設けられる請求項８または９に記載の制動ユニット。
11. 前記各インディケータ（63、64）は、電気電磁誘導発信装置であり、誘電金属からなる前記インディケータスリーブ(65)には軸方向の歯と溝が設けられる請求項１０に記載の制動ユニット。
12. 前記制動ユニットの前記ピストン(11)とともに協働するように変更されたカバー(12A)の内部に手動式パーキング制動機構(66-69)が設けられる請求項１に記載の制動ユニット。
13. 前記カバー(12A)内において外部レバー(66')を有したシャフト(66)が回動軸支され、前記ピストン(11)と係合する内部のアーム構造(67)が前記シャフト(66)に取付けられる請求項１２に記載の制動ユニット。
14. 前記アーム構造(67)には前記ピストン(11)と係合させるアクチエータローラー(69)が設けられる請求項１３に記載の制動ユニット。

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