JP2022015995A - 回転力伝達機構及び鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】一方のプーリから他方のプーリへ回転力を伝達する機構において、２つのプーリ間で回転角度を同期させつつ、伝達する回転力の大きさを変化させる。【解決手段】回転力伝達機構１０は、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４が、平面視で、中心Ｃからの距離が最大となる最大径部分Ｌと同距離が最小となる最小径部分Ｓとを、４５°の位相間隔で交互に４つずつ備えた同一の回転対称形状１６を有し、線状部材２０が、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４との回転位置を、回転対称形状１６について４５°の位相差で同期させるように接続される。これにより、４５°の位相周期で操作プーリ１２と伝達先プーリ１４とのプーリ径の大小関係が変化するため、伝達先プーリ１４へ伝達する回転力の大きさも同じ周期で変化させることができる。又、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４とが同一の回転対称形状１６を有することで、回転角度を同期させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転力伝達機構と、この回転力伝達機構を備えた鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニットとに関するものである。

離れた位置から機器を遠隔操作するためや、機器を操作する操作力の低減を図るためなどに、それらの機器が必要とする操作内容に応じた伝達機構が使用される。例えば、特許文献１には、鉄道車両の床下の、直接的な操作が困難な位置に設置されたボールコックを、作業者が操作し易い位置から遠隔で操作する操作ユニットが開示されている。このような操作ユニットでは、ボールコックの開閉操作に必要な回転力を、作業者の操作により回転する一方のプーリから、ボールコックに接続された他方のプーリへ伝達するための機構が利用されている。

特許第６６８９１３７号公報

ここで、上述した従来の操作ユニットにより操作するボールコックは、全開状態と全閉状態とを切り替えるための操作中に、必要とする回転力の大きさが一定ではなく変化する。すなわち、全開状態や全閉状態にある回り始めの部分や、全開状態や全閉状態に近づく回り終わりの部分では、回り途中の部分よりも大きな回転力が必要となり、それに伴って、遠隔操作側でプーリを回転させるための回転操作力も重くなってしまう。これを回避するために、遠隔操作側のプーリ径とボールコック側のプーリ径とを異ならせれば、軽い回転操作力で操作が可能となるが、この場合は２つのプーリ間で回転角度が同期しないため、ボールコックの開閉に必要な回転角度を遠隔操作側で見誤ってしまい、ボールコックを開閉しきれなくなる虞がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一方のプーリから他方のプーリへ回転力を伝達する機構において、２つのプーリ間で回転角度を同期させつつ、伝達する回転力の大きさを変化させることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）線状部材を介して接続された操作プーリから伝達先プーリへ回転力を伝達するための回転力伝達機構であって、前記操作プーリ及び前記伝達先プーリは、平面視で、中心からの距離が最大となる最大径部分と中心からの距離が最小となる最小径部分とを、４５°の位相間隔で交互に４つずつ備えた同一の回転対称形状を有し、前記線状部材は、前記操作プーリの回転位置と前記伝達先プーリの回転位置とを、前記同一の回転対称形状について４５°の位相差で同期させるように接続されている回転力伝達機構（請求項１）。

本項に記載の回転力伝達機構は、線状部材を介して接続された操作プーリから伝達先プーリへ回転力を伝達するものであり、それら２つのプーリが、平面視で、円形と異なる同一の回転対称形状を有している。すなわち、その同一の回転対称形状は、各プーリの中心からの距離が最大となる最大径部分と、各プーリの中心からの距離が最小となる最小径部分とを、４５°の位相間隔で交互に４つずつ備えたものである。このため、操作プーリ及び伝達先プーリは、平面視で、例えば、最大径部分に相当する外周位置が１２時方向に位置する回転状態と、最小径部分に相当する外周位置が１２時方向に位置する回転状態との、実質的に２つの回転状態が、４５°回転する毎に交互に出現するものとなる。

そして、線状部材は、操作プーリの回転位置と伝達先プーリの回転位置とを、それらが有する同一の回転対称形状について４５°の位相差で同期させるように接続されている。すなわち、操作プーリが上述した２つの回転状態のうち一方の回転状態にあるときには、伝達先プーリが２つの回転状態のうちもう一方の回転状態にあることになる。これにより、線状部材が操作プーリから離れる操作プーリの外周位置が、最大径部分に相当する外周位置近傍である場合は、線状部材が伝達先プーリから離れる伝達先プーリの外周位置が、最小径部分に相当する外周位置近傍となる。このため、実質的に、操作プーリのプーリ径が伝達先プーリのプーリ径よりも大きい状態となり、この状態では操作プーリから伝達先プーリへ比較的大きな回転力が伝達される。

これに対し、線状部材が操作プーリから離れる操作プーリの外周位置が、最小径部分に相当する外周位置近傍である場合は、線状部材が伝達先プーリから離れる伝達先プーリの外周位置が、最大径部分に相当する外周位置近傍となる。このため、実質的に、操作プーリのプーリ径が伝達先プーリのプーリ径よりも小さい状態となり、この状態では操作プーリから伝達先プーリへ比較的小さな回転力が伝達される。このようにして、４５°という小さな位相周期で、操作プーリと伝達先プーリとのプーリ径の大小関係が変化するため、操作プーリから伝達先プーリへ伝達される回転力の大きさが、細かい周期で変化するものとなる。しかも、操作プーリ及び伝達先プーリは、上述したような同一の回転対称形状を有しているため、少なくとも４５°毎に回転角度（回転量）が同期するものとなる。

（２）上記（１）項において、前記同一の回転対称形状は、前記最大径部分から隣接する前記最小径部分を経て次の前記最大径部分に至るまでの形状線が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状をなしている回転力伝達機構（請求項２）。
本項に記載の回転力伝達機構は、操作プーリと伝達先プーリとが有する同一の回転対称形状の、最大径部分からそれに隣接する最小径部分を経て次の最大径部分に至るまでの形状線が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状をなしているものである。これにより、最大径部分と最小径部分との間でプーリ径が緩やかに変化するため、操作プーリから伝達先プーリへ伝達される回転力の大きさも緩やかに変化するものとなり、回転力の急激な変化が抑制されるものである。更に、円弧状の形状線の端部同士が突き合わされる位置に相当する最大径部分も、必然的に丸みを帯びた形状になるため、同一の回転対称形状の全体が丸みを帯びた形状になる。従って、操作プーリや伝達先プーリによる線状部材の巻き取りや繰り出しが、円滑に行われるものとなる。

（３）上記（１）又は（２）項の回転力伝達機構を含む、鉄道車両の床下配管に組み込まれたボールコックの操作ユニットであって、前記ボールコックのステムに装着され該ステムを回転駆動するステム装着部と、該ステム装着部を介して前記ステムを回転操作する操作部とを含み、前記ステム装着部は、前記ステムと一体に回転可能に設置された前記伝達先プーリを含み、前記操作部は、前記ステム装着部とは離間した位置において、回転可能に配置される操作ハンドルと、該操作ハンドルと一体に回転可能に設置された前記操作プーリとを含み、前記線状部材は、鉄道車両の床下設置物と干渉することなく、一端が前記操作プーリに連結されると共に、他端が前記伝達先プーリに連結されたワイヤロープである鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット（請求項３）。

本項に記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニットは、鉄道車両の床下配管に組み込まれたボールコックを操作するものであり、上記（１）又は（２）項の回転力伝達機構を備え、更にステム装着部及び操作部を含んでいる。ステム装着部は、ボールコックのステムに装着されて、そのステムを回転駆動するものであり、このステム装着部では、回転力伝達機構の伝達先プーリが、ステムと一体に回転可能に設置されている。又、操作部は、ステム装着部を介してステムを回転操作するものであり、操作ハンドルと、回転力伝達機構の操作プーリとを具備している。操作ハンドルは、ステム装着部とは離間した位置において回転可能に配置され、この操作ハンドルと一体に回転可能に操作プーリが設置されている。そして、回転力伝達機構の線状部材は、鉄道車両の床下設置物と干渉しないように引き回されたワイヤロープによって構成されている。すなわち、ワイヤロープの一端が操作プーリに連結されると共に、ワイヤロープの他端が伝達先プーリに連結されている。

これにより、操作プーリの回転動作が、何らかの動力源に頼ることなく、ワイヤロープを介して機械的に伝達先プーリに伝達されるため、操作ハンドルの回転動作が、ボールコックを開閉させる回転動作として、ボールコックのステムに伝達される。しかも、上記（１）項に記載したような回転力伝達機構の構成により、４５°の位相周期で、回転角度を同期させながら、操作プーリから伝達先プーリへ伝達される回転力の大きさ、換言すれば、操作ハンドルからボールコックのステムに伝達される回転力の大きさが変化するものである。更に、操作性を考慮して操作部の位置を決定することで、鉄道車両用配管のボールコックの位置の如何に関わらず、ボールコックの開閉操作が、作業者の操作性に優れた位置において行われるものとなる。

（４）上記（３）項において、前記ボールコックは、約９０°の回転操作で全開状態と全閉状態とが切り替えられ、前記操作プーリは、前記ボールコックが全開状態或いは全閉状態にあるときに、前記最大径部分に相当する外周位置近傍から前記ワイヤロープが巻き取られるように、初期の回転位置が設定されている鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット（請求項４）。
本項に記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニットは、約９０°の回転操作で全開状態と全閉状態とが切り替えられるボールコックを操作対象とするものである。そして、操作部に具備される操作プーリは、ボールコックが全開状態或いは全閉状態にあるときに、最大径部分に相当する外周位置近傍からワイヤロープが巻き取られるように、初期の回転位置が設定されている。このとき、ボールコックのステムと一体に回転可能に設置された伝達先プーリは、操作プーリと同一の回転対称形状について４５°の位相差で回転位置が同期することから、ボールコックが同じ全開状態或いは全閉状態のときに、最小径部分に相当する外周位置近傍からワイヤロープが繰り出されるような初期の回転位置にある。

従って、操作プーリ及び伝達先プーリがこのような初期の回転位置にある状態で、ボールコックをそのときとは反対の全開状態或いは全閉状態にするために、操作ハンドルが９０°回転操作されると、操作プーリと伝達先プーリとのプーリ径の大小関係が以下のように変化する。すなわち、回り始めでは操作プーリが伝達先プーリよりもプーリ径が大きくなり、回り途中でプーリ径の大小関係が逆転し、回り終わりの方で再び操作プーリのプーリ径が伝達先プーリよりも大きくなる。このため、ボールコックが全開状態や全閉状態にある回り始めの部分や、ボールコックが全開状態や全閉状態に近づく回り終わりの部分では、プーリ径の大小関係に伴った大きな回転力が、操作ハンドルからボールコックのステムへ伝達されるものとなる。又、大きな回転力が必要ではない回り途中の部分では、プーリ径の大小関係に伴った比較的小さな回転力が、操作ハンドルからボールコックのステムへ伝達される。

これにより、比較的大きな回転力が必要となる、ボールコックのステムの回り始めや回り終わりの部分でも、比較的軽い回転操作力で操作ハンドルの操作が行われるものとなり、ボールコックの開閉に必要な最大の回転操作力も抑制されるものである。更に、操作ハンドルと一体に回転する操作プーリと、ボールコックのステムと一体に回転する伝達先プーリとは、ボールコックが全開状態から全閉状態になるときや、全閉状態から全開状態になるときに、回転角度（回転量）が同期する。このため、操作ハンドルを操作する作業者が、ボールコックの開閉に必要な回転角度を見誤ることが抑制され、回転角度の過不足が発生し難くなり、ボールコックがより確実に開閉されるものとなる。

（５）上記（３）又は（４）項において、前記ワイヤロープを２本備え、前記操作プーリの回転対称位置に、前記２本のワイヤロープの各一端が係合され、前記伝達先プーリの回転対称位置に、前記２本のワイヤロープの各他端が係合されている鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット（請求項５）。
本項に記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニットは、線状部材としてのワイヤロープを２本備えており、これら２本のワイヤロープの各一端が操作プーリの回転対称位置に係合され、２本のワイヤロープの各他端が伝達先プーリの回転対称位置に係合されている。これにより、操作ハンドルを介して操作プーリが、ボールコックを開閉する何れの回転方向に回転された場合でも、２本ワイヤロープのうち、そのときに操作プーリに巻き取られるように接続されているワイヤロープを介して、伝達先プーリへより確実に回転力が伝達されるものとなる。更に、２本のワイヤロープをその案内経路の途中で交差させて、操作プーリに対する各一端の位置を入れ替え、又は、伝達先プーリに対する各他端の位置を入れ替えるように係合させることにより、操作ハンドルとボールコックのステムとが、同方向又は逆方向に選択的に回転するように構成されるものである。

（６）上記（３）から（５）項において、前記ワイヤロープを、鉄道車両の床下設置物を避けるように湾曲させて保持するブラケットを含み、前記ステム装着部が、前記伝達先プーリを内部に収容するステム側ハウジングを備えると共に、前記操作部が、前記操作プーリを内部に収容する操作部側ハウジングを備える鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット（請求項６）。
本項に記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニットは、ワイヤロープを保持するブラケットにより、鉄道車両の床下設置物を避けるように湾曲させることで、ワイヤロープの引き回し経路が、鉄道車両の床下機器のレイアウトに応じて適切に設定されるものである。又、ステム装着部及び操作部の各々がハウジングを有していることで、ステム装着部及び操作部の各々の構成要素がハウジングによって一体にまとめられ、各ハウジング内にワイヤロープの一端側又は他端側が案内される。これにより、ボールコックに対するステム装着部の装着が容易になると共に、作業者の操作性に優れた任意の位置への、操作部の設置も容易になるものである。

本発明は上記のような構成であるため、２つのプーリ間で回転角度を同期させつつ、伝達する回転力の大きさを変化させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構の構成を概略的に示す平面イメージ図である。 図１の回転力伝達機構により回転力が伝達される様子を示しており、（ａ）は初期の回転位置、（ｂ）は（ａ）の後の回転位置である。 図２に引き続き、図１の回転力伝達機構により回転力が伝達される様子を示しており、（ａ）は図２の後の回転位置、（ｂ）は（ａ）の後の回転位置、（ｃ）は（ｂ）の後の回転位置である。 本発明の実施の形態に係る鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニットの概略構成を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線における縦断面図である。 図４（ａ）のＢ－Ｂ線における横断面図である。 図４のボールコックの操作ユニットが、鉄道車両の床下配管に設置された様子を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、又、図面の全体を通して、同一部分若しくは相当する部分は、同一の符号で示している。
図１には、本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構１０の構造を概略的に示している。この回転力伝達機構１０は、操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へと回転力を伝達するものであり、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４とが、図１の例ではガイド部材２２、２４に掛け回された線状部材２０を介して接続されている。操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４は、図１のような平面視で、同一の回転対称形状１６を有している。

同一の回転対称形状１６は、最大径部分Ｌと最小径部分Ｓとを４つずつ備えており、最大径部分Ｌの各々は、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の中心Ｃからの距離が最大となる最大径Ｌｒを有し、最小径部分Ｓの各々は、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の中心Ｃからの距離が最小となる最小径Ｓｒを有している。更に、回転対称形状１６は、それら４つの最大径部分Ｌと４つの最小径部分Ｓとを、４５°の位相間隔で交互に有している。又、本実施形態の回転対称形状１６は、最小径部分Ｓの両隣に位置する２つの最大径部分Ｌ間を結ぶ形状線が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状をなしている。このため、回転対称形状１６は、矩形の４つの角及び４つの辺の夫々が丸みを帯びたような形状になっており、その４つの角に相当する位置が最大径部分Ｌ、４つの辺の中央に相当する位置が最小径部分Ｓにより構成されている。

又、回転力伝達機構１０は、操作プーリ１２の回転位置と伝達先プーリ１４の回転位置とが、同一の回転対称形状１６について４５°の位相差で同期されるように、線状部材２０によって接続されている。すなわち、図１の状態において、操作プーリ１２は、４つの最小径部分Ｓが、時計の文字盤における０時、３時、６時、及び９時の回転位置にある。これに対し、図１の状態の伝達先プーリ１４は、４つの最大径部分Ｌが、時計の文字盤における０時、３時、６時、及び９時の回転位置にあり、操作プーリ１２との比較において、回転位置が４５°異なっていることが分かる。このような位相関係は、線状部材２０によって接続されていることで、操作プーリ１２や伝達先プーリ１４が回転しても維持される。なお、上記の説明を含み、本明細書において、「Ｘ時の回転位置」や「Ｘ時方向」といった時刻を使用した回転位置や方向の説明は、特に断り書きのない限り、０時（１２）時を上方とした時計の文字盤の時刻位置に基づいたものとする。

次に、図２及び図３を参照して、操作プーリ１２を反時計回りに９０°回転させた場合を例にして、本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構１０により、操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ回転力が伝達される様子を説明する。なお、図２及び図３では、説明の便宜上、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の回転状態が分かるように、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の各々の、各図で共通の最大径部分Ｌの１つに黒丸を付している。まず、図２（ａ）の操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４は、図１に示した回転状態と同様であり、操作プーリ１２の黒丸付き最大径部分Ｌが９時と０時との間の回転位置にあり、伝達先プーリ１４の黒丸付き最大径部分Ｌが９時の回転位置にある。

図２（ａ）の状態で、線状部材２０の一端側は、操作プーリ１２の最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍において、操作プーリ１２から離れている。このため、操作プーリ１２は、実質的に最大径Ｌｒと略等しいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。又、線状部材２０の他端側は、伝達先プーリ１４の最小径部分Ｓに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、伝達先プーリ１４から離れている。このため、伝達先プーリ１４は、実質的に最小径Ｓｒより僅かに大きいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。従って、図２（ａ）の状態では、伝達先プーリ１４よりも操作プーリ１２の方が、実質的なプーリ径Ｐｒが大きくなっている。この図２（ａ）のような初期の回転位置から、操作プーリ１２が反時計回り方向に回転され始めるものとする。

図２（ｂ）の操作プーリ１２は、図２（ａ）と比較して、反時計回りに約２２．５°回転された状態であり、これに伴って、線状部材２０の一端側が操作プーリ１２の外周に僅かに巻き取られている。これにより、線状部材２０の他端側が伝達先プーリ１４の外周から繰り出されるようにして、伝達先プーリ１４も反時計回りに回転されている。その結果、線状部材２０の一端側は、操作プーリ１２の最大径部分Ｌに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、操作プーリ１２から離れている。このため、操作プーリ１２は、実質的に最大径Ｌｒより僅かに小さいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。又、線状部材２０の他端側は、伝達先プーリ１４の最大径部分Ｌに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、伝達先プーリ１４から離れている。このため、伝達先プーリ１４は、実質的に最大径Ｌｒより僅かに小さいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。従って、図２（ｂ）の操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４は、実質的なプーリ径Ｐｒが略等しくなっている。

図３（ａ）の操作プーリ１２は、図２（ｂ）と比較して、反時計回りに約２２．５°回転され、操作プーリ１２の黒丸付き最大径部分Ｌが９時の回転位置にあり、これに伴って、線状部材２０の一端側が操作プーリ１２の外周に僅かに巻き取られている。これにより、線状部材２０の他端側が伝達先プーリ１４の外周から繰り出されるようにして、伝達先プーリ１４も反時計回りに回転され、伝達先プーリ１４の黒丸付き最大径部分Ｌが６時と９時との間の回転位置にある。その結果、線状部材２０の一端側は、操作プーリ１２の最小径部分Ｓに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、操作プーリ１２から離れている。このため、操作プーリ１２は、実質的に最小径Ｓｒより僅かに大きいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。又、線状部材２０の他端側は、伝達先プーリ１４の最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍において、伝達先プーリ１４から離れている。このため、伝達先プーリ１４は、実質的に最大径Ｌｒと略等しいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。従って、図３（ａ）の状態では、操作プーリ１２よりも伝達先プーリ１４の方が、実質的なプーリ径Ｐｒが大きくなっている。

引き続き、図３（ｂ）の操作プーリ１２は、図３（ａ）と比較して、反時計回りに約２２．５°回転された状態であり、これに伴って、線状部材２０の一端側が操作プーリ１２の外周に僅かに巻き取られている。これにより、線状部材２０の他端側が伝達先プーリ１４の外周から繰り出されるようにして、伝達先プーリ１４も反時計回りに回転されている。その結果、線状部材２０の一端側は、操作プーリ１２の最大径部分Ｌに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、操作プーリ１２から離れている。このため、操作プーリ１２は、実質的に最大径Ｌｒより僅かに小さいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。又、線状部材２０の他端側は、伝達先プーリ１４の最大径部分Ｌに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、伝達先プーリ１４から離れている。このため、伝達先プーリ１４は、実質的に最大径Ｌｒより僅かに小さいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。従って、図３（ｂ）の操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４は、実質的なプーリ径Ｐｒが略等しくなっている。

更に、図３（ｃ）の操作プーリ１２は、図３（ｂ）と比較して、反時計回りに約２２．５°回転され、操作プーリ１２の黒丸付き最大径部分Ｌが６時と９時との間の回転位置にあり、これに伴って、線状部材２０の一端側が操作プーリ１２の外周に僅かに巻き取られている。これにより、線状部材２０の他端側が伝達先プーリ１４の外周から繰り出されるようにして、伝達先プーリ１４も反時計回りに回転され、伝達先プーリ１４の黒丸付き最大径部分Ｌが６時の回転位置にある。その結果、線状部材２０の一端側は、操作プーリ１２の最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍において、操作プーリ１２から離れている。このため、操作プーリ１２は、実質的に最大径Ｌｒと略等しいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。又、線状部材２０の他端側は、伝達先プーリ１４の最小径部分Ｓに相当する外周位置を僅かに外れた位置において、伝達先プーリ１４から離れている。このため、伝達先プーリ１４は、実質的に最小径Ｓｒより僅かに大きいプーリ径Ｐｒを有する状態になっている。従って、図３（ｃ）の状態では、伝達先プーリ１４よりも操作プーリ１２の方が、実質的なプーリ径Ｐｒが大きくなっている。

図２（ａ）～図３（ｃ）の説明において、操作プーリ１２が反時計回りに９０°回転されることで、その回転力が線状部材２０の引張方向の力として伝達先プーリ１４へ伝わり、伝達先プーリ１４も反時計回りに９０°回転されている。その間、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４との、実質的なプーリ径Ｐｒの大小関係が変化していることが分かる。以降は、操作プーリ１２の反時計回りでの回転を続けて、伝達先プーリ１４へ引き続き回転力を伝達してもよい。或いは、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４との役割を入れ替えて、伝達先プーリ１４を時計回りに回転させることで、操作プーリ１２へ同じく時計回りで回転するような回転力を伝達してもよい。

更に、本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構１０は、操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ、反時計回り及び時計回りの双方の回転方向の回転力を伝達するように、互いに反対方向から操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の外周に掛け回される、２本の線状部材２０で接続されていてもよい。或いは、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の外周と係合するような、無端状の線状部材２０が操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４の外周に掛け回されてもよい。又、回転力伝達機構１０は、最大径部分Ｌと最小径部分Ｓとを４５°の位相間隔で交互に４つずつ備えていれば、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４が有する同一の回転対称形状１６が、図１～図３と異なっていてもよい。

続いて、図４～図６を参照して、上述した本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構１０を備えた、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット３０について説明する。
まず、図４及び図５に示すように、鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット３０は、図１に示したような回転力伝達機構１０に加えて、ボールコック８０のステム８２に装着され、ステム８２を回転駆動するステム装着部３２と、ステム装着部３２を介してステム８２を回転操作する操作部４６とを含むものである。なお、本実施形態でのボールコック８０は、ボールコック８０を介して接続された２本の直管８４の間を開閉するように設置されており、約９０°の回転操作で全開状態と全閉状態とが切り替えられるものである。

ステム装着部３２は、ステム８２と一体に回転可能に設置された、回転力伝達機構１０の伝達先プーリ１４と、伝達先プーリ１４を内部に収容するステム側ハウジング３６とを備えている。ステム８２と伝達先プーリ１４の中心軸は一致しており、伝達先プーリ１４の回転対称位置には、回転力伝達機構１０の線状部材２０としての、２本のワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの他端部のタイコ３４が係合されている。より詳しくは、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの他端部のタイコ３４は、伝達先プーリ１４が有する回転対称形状１６の、回転対称位置にある２つの最小径部分Ｓ近傍に係合されている。そして、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂは各々、伝達先プーリ１４の外周と、伝達先プーリ１４に隣接して配置された一対の、図示の例ではブロック状のガイド部材２４とに掛け回されて、ステム側ハウジング３６の外部へと案内されている。

又、ステム装着部３２のステム側ハウジング３６は、カバー３８を備えており、伝達先プーリ１４及びガイド部材２４等の収容部品が、カバー３８によって覆い隠されている。ステム側ハウジング３６は、適切なステー（図示省略）によってボールコック８０のボディ等に固定されている。更に、図示の例のステム装着部３２には、ステム８２と一体に回転可能に取り付けられ、ステム側ハウジング３６の外部に露出する、ステム側ハンドル４０が設けられている。なお、伝達先プーリ１４やステム側ハンドル４０の取り付けに、ステム８２の長さが不足している場合には、適切な構造によりステム８２の長さを延長させればよい。

操作部４６は、ステム装着部３２とは離間した位置において、回転可能に配置される操作ハンドル５０と、この操作ハンドル５０と一体に回転可能に設置された、回転力伝達機構１０の操作プーリ１２と、操作プーリ１２を内部に収容する操作部側ハウジング５２とを備えている。操作ハンドル５０の回転軸と操作プーリ１２の中心軸とは一致しており、操作プーリ１２の回転対称位置には、２本のワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの一端部のタイコ４８が係合されている。より詳しくは、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの一端部のタイコ４８は、操作プーリ１２が有する回転対称形状１６の、回転対称位置にある２つの最大径部分Ｌ近傍に係合されている。そして、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂは各々、操作プーリ１２の外周と、操作プーリ１２に隣接して配置された一対の、図示の例ではブロック状のガイド部材２２とに掛け回されて、操作部側ハウジング５２の外部へと案内されている。なお、操作部側ハウジング部５２についてもカバー５４を備えており、操作プーリ１２及びガイド部材２２等の収容部品は、カバー５４によって覆い隠されている。又、操作部側ハウジング５２は、図６に示されるように、ステー６８、７０によって、例えば鋼材からなる専用の支持部材７２ないし適切な床下設置物に固定されている。

ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂは、鉄道車両の床下設置物を避けるようにして湾曲して配置されている。そして、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂは、一端が操作部側ハウジング５２の内部に案内されて操作プーリ１２に連結されることで、操作プーリ１２を介して操作ハンドル５０に接続されている。又、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの他端は、ステム側ハウジング３６の内部に案内されて伝達先プーリ１４に連結されることで、伝達先プーリ１４を介してステム８２に接続されている。これらのワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂは、合成樹脂材料や金属メッシュ等で構成された保護チューブ６０に被覆されており、保護チューブ６０の両端部には、ステム側ハウジング３６及び操作部側ハウジング５２の、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの相通穴に対して、着脱可能に装着されるアタッチメント６２が設けられている。

図４の状態のボールコック８０は全閉状態であり、このとき、操作プーリ１２は、図５で確認できるように、最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍からワイヤロープ２０Ｂが巻き取られるような回転位置にある。そして、操作プーリ１２は、この状態から操作ハンドル５０を介して時計回りに９０°回転されることで、主にワイヤロープ２０Ｂの引張方向の力によって、伝達先プーリ１４を時計回りに９０°回転させ、ボールコック８０を全開状態にするものである。すなわち、図５の操作プーリ１２は、反時計回りに９０°回転された後の、図３（ｃ）の操作プーリ１２に相当する状態である。又、ボールコック８０を全開状態から全閉状態にする際には、図２（ａ）のような状態にある操作プーリ１２を、操作ハンドル５０を介して反時計回りに９０°回転させることで、主にワイヤロープ２０Ａ（図２及び図３の線状部材２０に相当）の引張方向の力によって、伝達先プーリ１４を反時計回りに９０°回転させればよい。

又、ボールコックの操作ユニット３０は、図６に示されるように、ワイヤロープ２０を、鉄道車両の床下設置物を避けるように湾曲させて保持するブラケット６４を含んでいる。このブラケット６４は、ワイヤロープ２０の引き回し経路に沿って延び、かつ、ワイヤロープ２０に対して鉄道車両の妻面寄り（図６を参酌すると、紙面手前寄り）に配置されている。図示の例では、適切に湾曲した板材からなる２つのブラケット６４Ａ、６４Ｂが用いられており、これらのブラケット６４Ａ、６４Ｂは、鉄道車両の床下構造部８６（図６にその一部が表れている）に適切に固定されている。そして、ブラケット６４Ａ、６４Ｂに装着された複数の適切な取付金具（図示省略）によって、ワイヤロープ２０の中間部の適切な位置が、ブラケット６４Ａ、６４Ｂに固定されている。ブラケット６４Ａ、６４Ｂには、取付金具を装着するための、複数の開孔６６が形成されており、適宜、取付金具の位置を調整可能である。又、ブラケット６４Ｂは支持部材７２に固定されており、ブラケット６４Ｂに対してステー７０が固定されている。

なお、図示された、ステム側ハウジング３６、操作部側ハウジング５２、ブラケット６４、支持部材７２その他の、各構成部品の形状については、あくまでも一例であり、ボールコックの操作ユニット３０が設置される車両毎に、その形状が適切に決定されるものである。又、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂと、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４との掛け回しの態様として、図５に示される例では、操作ハンドル５０とステム側ハンドル４０とが同方向に回転するように構成されている。しかしながら、操作性等を考慮して、操作ハンドル５０とステム側ハンドル４０とが逆方向に回転するように構成することも可能である。この場合には、ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂをその案内経路の途中で交差させて、操作プーリ１２に対するタイコ４８の位置を入れ替え、又は、伝達先プーリ１４に対する他端部のタイコ３４の位置を入れ替えるように係合させればよい。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構１０は、図１に示すように、線状部材２０を介して接続された操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ回転力を伝達するものであり、それら２つのプーリ１２、１４が、平面視で、円形と異なる同一の回転対称形状１６を有している。すなわち、その同一の回転対称形状１６は、各プーリ１２、１４の中心Ｃからの距離が最大となる最大径部分Ｌと、各プーリ１２、１４の中心Ｃからの距離が最小となる最小径部分Ｓとを、４５°の位相間隔で交互に４つずつ備えたものである。このため、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４は、平面視で、例えば、最大径部分Ｌに相当する外周位置が１２時方向に位置する回転状態と、最小径部分Ｓに相当する外周位置が１２時方向に位置する回転状態との、実質的に２つの回転状態が、４５°回転する毎に交互に出現するものとなる。

そして、線状部材２０は、操作プーリ１２の回転位置と伝達先プーリ１４の回転位置とを、それらが有する同一の回転対称形状１６について４５°の位相差で同期させるように接続されている。すなわち、例えば図１に示すように、操作プーリ１２の最小径部分Ｓに相当する外周位置が１２時方向に位置する回転状態にあるときには、伝達先プーリ１４の最大径部分Ｌに相当する外周位置が１２時方向に位置する回転状態にある。これにより、図２（ａ）や図３（ｃ）のように、線状部材２０が操作プーリ１２から離れる操作プーリ１２の外周位置が、最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍である場合は、線状部材２０が伝達先プーリ１４から離れる伝達先プーリ１４の外周位置が、最小径部分Ｓに相当する外周位置近傍となる。このため、実質的に、操作プーリ１２のプーリ径Ｐｒが伝達先プーリ１４のプーリ径Ｐｒよりも大きい状態となり、この状態では操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ比較的大きな回転力が伝達される。

これに対し、図３（ａ）に示すように、線状部材２０が操作プーリ１２から離れる操作プーリ１２の外周位置が、最小径部分Ｓに相当する外周位置近傍である場合は、線状部材２０が伝達先プーリ１４から離れる伝達先プーリ１４の外周位置が、最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍となる。このため、実質的に、操作プーリ１２のプーリ径Ｐｒが伝達先プーリ１４のプーリ径Ｐｒよりも小さい状態となり、この状態では操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ比較的小さな回転力が伝達される。このようにして、４５°という小さな位相周期で、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４とのプーリ径Ｐｒの大小関係を変化させることができるため、操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ伝達される回転力の大きさも、細かい周期で変化させることが可能となる。しかも、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４は、上述したような同一の回転対称形状１６を有しているため、少なくとも４５°毎に回転角度（回転量）を同期させることができる。

又、本発明の実施の形態に係る回転力伝達機構１０は、図１～図３に示すように、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４とが有する同一の回転対称形状１６の、最大径部分Ｌからそれに隣接する最小径部分Ｓを経て次の最大径部分Ｌに至るまでの形状線が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状をなしているものである。これにより、最大径部分Ｌと最小径部分Ｓとの間でプーリ径Ｐｒが緩やかに変化するため、操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ伝達される回転力の大きさも緩やかに変化するものとなり、回転力の急激な変化を抑制することができる。更に、円弧状の形状線の端部同士が突き合わされる位置に相当する最大径部分Ｌも、必然的に丸みを帯びた形状になるため、同一の回転対称形状１６の全体が丸みを帯びた形状になる。従って、操作プーリ１２や伝達先プーリ１４による線状部材２０の巻き取りや繰り出しを、円滑に行うことが可能となる。

一方、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット３０は、図４及び図５に示すように、鉄道車両の床下配管に組み込まれたボールコック８０を操作するものであり、上述したような回転力伝達機構１０を備え、更にステム装着部３２及び操作部４６を含んでいる。ステム装着部３２は、ボールコック８０のステム８２に装着されて、そのステム８２を回転駆動するものであり、このステム装着部３２では、回転力伝達機構１０の伝達先プーリ１４が、ステム８２と一体に回転可能に設置されている。又、操作部４６は、ステム装着部３２を介してステム８２を回転操作するものであり、操作ハンドル５０と、回転力伝達機構１０の操作プーリ１２とを具備している。操作ハンドル５０は、ステム装着部３２とは離間した位置において回転可能に配置され、この操作ハンドル５０と一体に回転可能に操作プーリ１２が設置されている。そして、回転力伝達機構１０の線状部材２０は、鉄道車両の床下設置物と干渉しないように引き回されたワイヤロープ２０によって構成されている。すなわち、ワイヤロープ２０の一端が操作プーリ１２に連結されると共に、ワイヤロープ２０の他端が伝達先プーリ１４に連結されている。

これにより、操作プーリ１２の回転動作が、何らかの動力源に頼ることなく、ワイヤロープ２０を介して機械的に伝達先プーリ１４に伝達されるため、操作ハンドル５０の回転動作を、ボールコック８０を開閉させる回転動作として、ボールコック８０のステム８２に伝達することができる。しかも、図１～図３に示したような回転力伝達機構１０の構成により、４５°の位相周期で、回転角度を同期させながら、操作プーリ１２から伝達先プーリ１４へ伝達する回転力の大きさ、換言すれば、操作ハンドル５０からボールコック８０のステム８２に伝達する回転力の大きさを変化させることができる。更に、操作性を考慮して操作部４６の位置を決定することで、鉄道車両用配管のボールコック８０の位置の如何に関わらず、ボールコック８０の開閉操作を、作業者の操作性に優れた位置において行うことが可能となる。

更に、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット３０は、約９０°の回転操作で全開状態と全閉状態とが切り替えられる一般的なボールコック８０を操作対象とするものである。そして、例えば図２（ａ）や図５に示すように、操作部４６に具備される操作プーリ１２は、ボールコック８０が全開状態或いは全閉状態にあるときに、最大径部分Ｌに相当する外周位置近傍からワイヤロープ２０（２０Ｂ）が巻き取られるように、初期の回転位置が設定されている。このとき、ボールコック８０のステム８２と一体に回転可能に設置された伝達先プーリ１４は、操作プーリ１２と同一の回転対称形状１６について４５°の位相差で回転位置が同期することから、ボールコック８０が同じ全開状態或いは全閉状態のときに、最小径部分Ｓに相当する外周位置近傍からワイヤロープ２０（２０Ｂ）が繰り出されるような初期の回転位置にある。

従って、操作プーリ１２及び伝達先プーリ１４がこのような初期の回転位置にある状態で、ボールコック８０をそのときとは反対の全開状態或いは全閉状態にするために、操作ハンドル５０が９０°回転操作されると、操作プーリ１２と伝達先プーリ１４とのプーリ径Ｐｒの大小関係が以下のように変化する。すなわち、図２（ａ）のような回り始めでは操作プーリ１２が伝達先プーリ１４よりもプーリ径Ｐｒが大きくなり、図３（ａ）のような回り途中でプーリ径Ｐｒの大小関係が逆転し、図３（ｃ）のような回り終わりの方で再び操作プーリ１２のプーリ径Ｐｒが伝達先プーリ１４よりも大きくなる。このため、ボールコック８０が全開状態や全閉状態にある回り始めの部分や、ボールコック８０が全開状態や全閉状態に近づく回り終わりの部分では、プーリ径Ｐｒの大小関係に伴った大きな回転力を、操作ハンドル５０からボールコック８０のステム８２へ伝達することができる。又、大きな回転力が必要ではない回り途中の部分では、プーリ径Ｐｒの大小関係に伴った比較的小さな回転力が、操作ハンドル５０からボールコック８０のステム８２へ伝達される。

これにより、比較的大きな回転力が必要となる、ボールコック８０のステム８２の回り始めや回り終わりの部分でも、比較的軽い回転操作力で操作ハンドル５０の操作を行うことができ、同時に、ボールコック８０の開閉に必要な最大の回転操作力も抑制することができる。更に、操作ハンドル５０と一体に回転する操作プーリ１２と、ボールコック８０のステム８２と一体に回転する伝達先プーリ１４とは、ボールコック８０が全開状態から全閉状態になるときや、全閉状態から全開状態になるときに、回転角度（回転量）が同期する。このため、操作ハンドル５０を操作する作業者が、ボールコック８０の開閉に必要な回転角度を見誤ることを抑制することができ、回転角度の過不足が発生し難くなる結果、ボールコック８０をより確実に開閉することが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット３０は、図５に示すように、線状部材２０として２本のワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂを備えており、これら２本のワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの各一端が操作プーリ１２の回転対称位置に係合され、２本のワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂの各他端が伝達先プーリ１４の回転対称位置に係合されている。これにより、操作ハンドル５０を介して操作プーリ１２が、ボールコック８０を開閉する何れの回転方向に回転された場合でも、２本ワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂのうち、そのときに操作プーリ１２に巻き取られるように接続されているワイヤロープ２０Ａ又は２０Ｂを介して、伝達先プーリ１４へより確実に回転力を伝達することができる。更に、２本のワイヤロープ２０Ａ、２０Ｂをその案内経路の途中で交差させて、操作プーリ１２に対する各一端の位置を入れ替え、又は、伝達先プーリ１４に対する各他端の位置を入れ替えるように係合させることにより、操作ハンドル５０とボールコック８０のステム８２とを、同方向又は逆方向に選択的に回転させるように構成することが可能となる。

しかも、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット３０は、図６に示すように、ワイヤロープ２０を保持するブラケット６４により、鉄道車両の床下設置物を避けるように湾曲させることで、ワイヤロープ２０の引き回し経路を、鉄道車両の床下機器のレイアウトに応じて適切に設定することができる。又、ステム装着部３２及び操作部４６の各々がハウジング３６、５２を有していることで、ステム装着部３２及び操作部４６の各々の構成要素をハウジング３６、５２によって一体にまとめることができ、各ハウジング３６、５２内にワイヤロープ２０の一端側又は他端側が案内される。これにより、ボールコック８０に対してステム装着部３２を容易に装着することができると共に、作業者の操作性に優れた任意の位置へ、操作部４６を容易に設置することもできる。

１０：回転力伝達機構、１２：操作プーリ、１４：伝達先プーリ、１６：同一の回転対称形状、２０：線状部材、２０Ａ、２０Ｂ：ワイヤロープ、３０：鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット、３２：ステム装着部、３６：ステム側ハウジング、４６：操作部、５０：操作ハンドル、５２：操作部側ハウジング、６４（６４Ａ、６４Ｂ）：ブラケット、８０：ボールコック、８２：ステム、Ｃ：プーリの中心、Ｌ：最大径部分、Ｓ：最小径部分

Claims (6)

1. 線状部材を介して接続された操作プーリから伝達先プーリへ回転力を伝達するための回転力伝達機構であって、
   前記操作プーリ及び前記伝達先プーリは、平面視で、中心からの距離が最大となる最大径部分と中心からの距離が最小となる最小径部分とを、４５°の位相間隔で交互に４つずつ備えた同一の回転対称形状を有し、
   前記線状部材は、前記操作プーリの回転位置と前記伝達先プーリの回転位置とを、前記同一の回転対称形状について４５°の位相差で同期させるように接続されていることを特徴とする回転力伝達機構。
2. 前記同一の回転対称形状は、前記最大径部分から隣接する前記最小径部分を経て次の前記最大径部分に至るまでの形状線が、外側へ僅かに膨らんだ円弧状をなしていることを特徴とする請求項１記載の回転力伝達機構。
3. 請求項１又は２記載の回転力伝達機構を含む、鉄道車両の床下配管に組み込まれたボールコックの操作ユニットであって、
   前記ボールコックのステムに装着され該ステムを回転駆動するステム装着部と、該ステム装着部を介して前記ステムを回転操作する操作部とを含み、
   前記ステム装着部は、前記ステムと一体に回転可能に設置された前記伝達先プーリを含み、
   前記操作部は、前記ステム装着部とは離間した位置において、回転可能に配置される操作ハンドルと、該操作ハンドルと一体に回転可能に設置された前記操作プーリとを含み、
   前記線状部材は、鉄道車両の床下設置物と干渉することなく、一端が前記操作プーリに連結されると共に、他端が前記伝達先プーリに連結されたワイヤロープであることを特徴とする鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット。
4. 前記ボールコックは、約９０°の回転操作で全開状態と全閉状態とが切り替えられ、
   前記操作プーリは、前記ボールコックが全開状態或いは全閉状態にあるときに、前記最大径部分に相当する外周位置近傍から前記ワイヤロープが巻き取られるように、初期の回転位置が設定されていることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット。
5. 前記ワイヤロープを２本備え、前記操作プーリの回転対称位置に、前記２本のワイヤロープの各一端が係合され、前記伝達先プーリの回転対称位置に、前記２本のワイヤロープの各他端が係合されていることを特徴とする請求項３又は４記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット。
6. 前記ワイヤロープを、鉄道車両の床下設置物を避けるように湾曲させて保持するブラケットを含み、
   前記ステム装着部が、前記伝達先プーリを内部に収容するステム側ハウジングを備えると共に、前記操作部が、前記操作プーリを内部に収容する操作部側ハウジングを備えることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の鉄道車両用配管のボールコックの操作ユニット。
   

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