JP3706539B2 - ブレーキシリンダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常用ブレーキ及び駐車ブレーキなどに使われるバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置に関し、特に軸方向長さを短くすることができるブレーキシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば鉄道車両用の台車ブレーキ装置には、圧縮空気で作動する常用ブレーキ装置の他に、長時間車両を停止する場合などに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装置が使用される。この常用ブレーキ装置とバネブレーキ装置とを別個独立に装備した台車ブレーキ装置にすると、装備スペースが必要になる。
【０００３】
そこで、空気ブレーキ装置とバネブレーキ装置とを同一ピストンロッドを介して作動するようにし、両ブレーキ装置を一体に構成したブレーキシリンダ装置が開発されている。
【０００４】
例えば、特開昭５５−１６０６４６号公報には、図１５に示すように、ロッド９３１が突出し、第１作用室９４と第１バネ９５が対向して作用する第１ピストン９３を有し、第１作用室９４に圧力流体が作用すると第１バネ９５の付勢力に打ち勝って第１ピストン９３がブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段９１と、ロッド９３１が貫通し、ロッド９３１の軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室９６と第２バネ９７が対向して作用する第２ピストン９８を有し、第２作用室９６に圧力流体が作用しなくなると第２バネ９７の付勢力により第２ピストン９８が前記ブレーキ方向に移動するバネブレーキ手段９２とを備え、ロッド９３１に第２ピストン９３が当接する係止部９３２が形成されたブレーキシリンダ装置９０が開示されている。
【０００５】
常用ブレーキ手段９１の第１作用室９４に圧力流体が作用すると、第１バネ９５に抗して第１ピストン９３及びロッド９３１がブレーキ方向に移動し、図示の常用ブレーキ位置となる。この常用ブレーキ位置において、常用ブレーキ手段９１の第１作用室９４及びバネブレーキ手段９２の第２作用室９６に圧力流体が作用しなくなくると、第２バネ９７により第２ピストン９８がロッド９３１に沿ってブレーキ方向に移動する。この第２ピストン９８が係止部９３２に当接すると、第２バネ９７の付勢力がロッド９３１に伝達され、常用ブレーキに代わりバネブレーキが作用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５５−１６０６４６号公報のように、ロッド９３１に係止部９３２を形成する場合、常用ブレーキ手段９１を弛め、ロッド９３１を第１バネ９５の付勢力により短縮させたとき、係止部９３２が第２ピストン９８に当たらないように、係止部９３２はロッド９３１の先端側にずらせて設けられる。そのため、第２ピストン９８がロッド９３１の係止部９３２に当接するまでに、図示の距離Ｌだけ第２ピストン９８がロッド９３１に沿って移動する必要がある。その結果、距離Ｌに相当する分だけ、ブレーキシリンダ装置９０の軸方向長さが長くなるという問題点がある。
【０００７】
また、実公平８−５８８１号公報には、係止部９３２に代わり、ロッド９３１の外周に、一端が第２ピストン９８に当接可能であり、他端がロッド９３１の先端に設けられた大径部の段部に当接可能なスリーブを嵌めたブレーキシリンダ装置が提案されている。ただし、常用ブレーキ手段９１の弛め時に第１ピストン９３及びロッド９３１が短縮できる程度の長さのスリーブしか嵌められないため、特開昭５５−１６０６４６号公報の場合と同様に、バネブレーキ９２を作動させるまでに、第２ピストン９８が相当距離移動する必要があり、ブレーキシリンダ装置９０の軸方向長さが長くなるという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、常用ブレーキ及び駐車ブレーキなどとして使用されるバネブレーキの両方が作動可能であるとともに、軸方向長さを短くすることができ、さらに空気圧縮機の故障や配管の損傷等で圧縮空気が配給できない場合でも、容易に手動で駐車ブレーキを解除できるブレーキシリンダ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１の発明は、ロッドが突出し、第１作用室と第１バネが対向して作用する第１ピストンを有し、前記第１作用室に圧力流体が作用すると前記第１バネの付勢力に打ち勝って前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドが貫通し、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室と第２バネが対向して作用する第２ピストンを有し、前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなると前記第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するバネブレーキ手段と、を備え、常用ブレーキ及びバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置において、
前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ロッドと前記第２ピストンとを連結するクラッチ手段を設け、
前記クラッチ手段は、前記ロッド又は前記第２ピストンの一方に設けられたネジと、このネジに螺合し、前記ロッドと前記第２ピストンとの相対移動により回転するナット部材と、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ナット部材の回転を止める止め手段とを備えて成り、
前記止め手段は、前記ナット部材と共回りする噛み合い手段を有し、前記止め手段の回転は、係脱自在なロック手段により止められており、
前記ロック手段は、ストロークエンドに向かう第２ピストンに押されるスライドピンによりロック位置からアンロック位置へと切り替わることを特徴とするブレーキシリンダ装置である。
上記構成により、まず、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段によりロッドと第２ピストンとが連結され、第２ピストンを介してロッドにバネブレーキが作用する。そのため、第２ピストンの移動量が少なくなる。
次いで、常用ブレーキの作動時に第１ピストンのロッドがブレーキ方向に移動すると、ナット部材が回転するため、第２ピストンの位置は変わらない。また、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段の止め手段がナット部材の回転を止めるため、第２ピストンとロッドが一体となってブレーキ方向に移動する。
さらに、バネブレーキの作動時に、ナット部材が回転しながら第２ピストンだけがブレーキ方向に移動すると、ナット部材とスリーブ部材の噛み合い手段が互いに噛み合い、ナット部材の回転はロック手段によって止められる。このロック手段は係脱自在であるため、バネブレーキの作動中に、ロック手段を外すと、ナット部材が回転し、ロッドが第１バネの付勢力により、反ブレーキ方向に移動でき、バネブレーキが解除される。
そして、ロック手段を手動で解除すると、第２ピストンは第２バネの付勢力でストロークエンドに向かい、ロック手段はスライドピンによりアンロック位置に切り換わったままになる。そのため、第２作用室への給気が無圧となっても、ナット部材が回転できるため、第１ピストンによる空気ブレーキ手段が作動可能な状態になる。
【００１０】
請求項２の発明は、ロッドが突出し、第１作用室と第１バネが対向して作用する第１ピストンを有し、前記第１作用室に圧力流体が作用すると前記第１バネの付勢力に打ち勝って前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドが貫通し、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室と第２バネが対向して作用する第２ピストンを有し、前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなると前記第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するバネブレーキ手段と、を備え、常用ブレーキ及びバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置において、
前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ロッドと前記第２ピストンとを連結するクラッチ手段を設け、
前記クラッチ手段は、前記ロッド又は前記第２ピストンの一方に設けられたネジと、このネジに螺合し、前記ロッドと前記第２ピストンとの相対移動により回転するナット部材と、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ナット部材の回転を止める止め手段とを備えて成り、
前記止め手段は、前記ナット部材の外周に設けられ、軸方向に延在する刃と、この刃に係合する刃先を有し、係合方向に付勢されたロックレバーとを備えて成るブレーキシリンダ装置である。
上記構成により、まず、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段によりロッドと第２ピストンとが連結され、第２ピストンを介してロッドにバネブレーキが作用する。そのため、第２ピストンの移動量が少なくなる。
次いで、常用ブレーキの作動時に第１ピストンのロッドがブレーキ方向に移動すると、ナット部材が回転するため、第２ピストンの位置は変わらない。また、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段の止め手段がナット部材の回転を止めるため、第２ピストンとロッドが一体となってブレーキ方向に移動する。
さらに、第２ピストンで押されて回転しようとするナット部材の回転がロックレバーで止められ、バネブレーキ手段が作用する。このロックレバーを手動で解除すると、ナット部材が回転するため、第２ピストンが第２バネの付勢力でストロークエンドに至ってバネブレーキ手段が解除される。
【００１１】
請求項３の発明は、前記ロックレバーは、ストロークエンドに向かう第２ピストンに押されるスライドピンによりロック位置からアンロック位置へと切り替わる請求項２記載のブレーキシリンダ装置である。
上記構成において、ロックレバーを手動で解除すると、第２ピストンは第２バネの付勢力でストロークエンドに向かい、ロックレバーはスライドピンによりアンロック位置に切り換わったままになる。そのため、第２作用室への給気が無圧となっても、ナット部材が回転できるため、第１ピストンによる空気ブレーキ手段が作動可能な状態になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のブレーキシリンダ装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ線の断面図である。図３は、図１のＹ−Ｙ線の断面図である。
【００２０】
図１において、ブレーキシリンダ装置１は、圧縮空気などの流体圧力で作動する常用ブレーキ手段２と、バネ２５の付勢力で作動するバネブレーキ手段３とを同一のロッド１１１を介して作動するようにし、常用ブレーキ手段２のロッド１１１とバネブレーキ手段３のピストン２１との間にクラッチ手段４を設けて成る。
【００２１】
常用ブレーキ手段２は、一方側（ブレーキ方向）にロッド１１１が突出した第１ピストン１１と、この第１ピストン１１が摺動自在に挿入され他方側（反ブレーキ方向）が閉じられた第１シリンダ１２とを有し、第１ピストン１１の他方側と第１シリンダ１２との間に設けられ、第１ポートＢを経て圧縮空気が給排される第１作用室１４と、第１ピストン１１の一方側に配設された第１バネ１５とを対向させて成る。
【００２２】
バネブレーキ手段３は、ロッド１１１が貫通し、ロッド１１１の軸方向に移動可能な第２ピストン２１と、第２ピストン２１の外周が摺動自在に挿入される外筒２２１及び第２ピストン２１の円筒状突出部２１１の内周が摺動自在に挿入される内筒２２２の一方側端を閉じた第２シリンダ２２とを有し、第２ピストン２１の一方側と第２シリンダ２２との間に設けられ、第２ポートＡを経て圧縮空気が給排される第２作用室２４と、第２ピストン２１の他方側であって外筒２２１の端との間に配設された第２バネ２５とを対向させて成る。
【００２３】
クラッチ手段４は、ロッド１１１の外周に設けられたネジ３１と、第２ピストン２１に軸受３２１を介して回転自在に支持され、ネジ３１にかみ合うナット部材３２と、第２ピストン２１がロッド１１１に対して移動し始めると、ナット部材３２の回転を止める止め手段３３とからなる。なお、ナット部材３２は、ロッド１１１に対して回転自在に支持され、第２ピストン２１の間にネジが形成されるものであってもよい。
【００２４】
止め手段３３は、ナット部材３２と対面するスリーブ部材３５と、ナット部材３２とスリーブ部材３５との対向する面に設けられた噛み合い手段３６とから成る。このスリーブ部材３５は、内筒２２２に沿って軸方向に摺動自在に挿入され、バネ３５１によって他方側のストッパーリング３５２に向かって付勢され、ロックレバー３８によって一方向の回転を止められている。
【００２５】
噛み合い手段３６は、図２に示される様に、ナット部材３２の一方側の面に形成された凹凸刃３２２と、スリーブ部材３５の他方側の面に形成され、図２と同様の形状を有する凹凸刃３５３とからなる。
【００２６】
図３に示す様に、スリーブ部材３５の外周には軸方向に延在するラッチ刃３５４が設けられ、ロックレバー３８の先端にはラッチ刃３５４に対して突出方向に付勢された刃先３８１が設けられている。このラッチ刃３５４と刃先３８１は、ナット部材３２の一方側（ブレーキ方向）への移動に伴う回転による連れ回りを止め、ナット部材３２の他方側（反ブレーキ方向）への回転による連れ回りを許容するワンウェイクラッチとなっている。
【００２７】
また、ロックレバー３８の刃先３８１は、第２シリンダ２２内に設けられたバネ３８２によりラッチ刃３５４に向けて付勢されるとともに、アイナット３８３を引き上げるとバネ３８２の付勢力に抗してラッチ刃３５４から外される。図１に戻り、スリーブ部材３５のラッチ刃３５４は軸方向に延在しており、ロックレバー３８の刃先３８１はラッチ刃３５４の一方側の端に係合しているため、スリーブ部材３５が一方側へ摺動しても、ラッチ刃３５４と刃先３８１の係合が保たれる。以上説明した機能を有するロックレバー３８は、スリーブ部材３５の回転を止める係脱自在なロック手段を構成する。
【００２８】
以上の構成を有するブレーキシリンダ装置１の作動を以下に説明する。図１は常用ブレーキ手段２とバネブレーキ手段３の両方が弛められた運転位置を示す。図４は、常用ブレーキ手段２が作動している空気ブレーキ位置を示す。図５は、バネブレーキ手段３が作動しているバネブレーキ位置を示す。図６は、バネブレーキ手段３が手動で開放された状態を示す。
【００２９】
図１の運転位置において、第２ポートＡに圧縮空気が給気されているため、第２ピストン２１は、第２バネ２５の付勢力に抗して反ブレーキ方向に押し込まれ、第１シリンダ１２の一方側の端に当たって止まっている。このバネブレーキ手段３の弛め位置では、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６は僅かな隙間を隔てた非噛み合い状態であり、クラッチ手段４は非連結状態となっている。また、第１ポートＢから圧縮空気が排出されているため、第１ピストン１１は、第１ばね１５の付勢力により第１シリンダ１２の他方側の端まで移動している。この常用ブレーキ２の弛め位置では、ロッド１１１は反ブレーキ方向に短縮した状態になっている。
【００３０】
図４の空気ブレーキ位置において、第１ポートＢに圧縮空気が給気されると、第１ピストン１１及びロッド１１１は、第１バネ１５の付勢力に抗してブレーキ方向に移動しようとする。このとき、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６は非噛み合い状態であり、クラッチ手段４は非連結状態を保っている。ナット部材３２はロッド１１１のネジ３１によって回転するため、第１ピストン１１及びロッド１１１はブレーキ方向に移動し、必要な空気ブレーキ力が発生する。
【００３１】
図５のバネブレーキ位置において、第１ポートＢに圧縮空気を給気した状態で、第２ポートＡの圧縮空気が排気されると、第２ピストン２１は第２バネ２５の付勢力によりブレーキ方向に移動しようとする。このとき、第２ピストン２１とともにナット部材３２が移動するため、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が噛み合い状態すなわちクラック手段４が連結状態となってナット部材３２の回転が止められる。なお、スリーブ部材３５のラッチ刃３５４はロックレバー３８の刃先３８１に係合しているため、スリーブ部材３５は、回転が止められたまま、第２ピストン２１と共に軸方向に摺動する。すると、第２ピストン２１は回転が止められたナット部材３２を介してロッド１１１と一体になり、ロッド１１１は第２バネ２５の付勢力によりブレーキ方向に移動した状態を保ち、必要なバネブレーキ力が発生する。このバネブレーキ位置では、第１ポートＢに給気されている圧力空気がたとえば配管漏洩で圧力低下しても、バネブレーキ力が確保される。
【００３２】
図５のバネブレーキ位置から図４の空気ブレーキ位置に復帰する場合、第１ポートＢと第２ポートＡに圧縮空気が給気されるため、第１ピストン１１は図示の空気ブレーキ位置を保持するが、第２ピストン２１は第２バネ２５の付勢力に抗して反ブレーキ方向に移動しようとする。このとき、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が噛み合い状態を保っているものの、図３に示すように、ナット部材３２が反ブレーキ方向に移動する時計方向の回転は刃先３８１がラッチ刃３５４を乗り越えることにより許容される。そのため、図５のナット部材３２が回転し、第２ピストン２１は図４の位置に向かって移動し、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が離れる図４の状態に復帰する。
【００３３】
図５のバネブレーキ位置において、空気圧縮機の故障や配管の破損等で圧縮空気が供給できない場合、バネブレーキ力を手動で開放することができる。
図６のバネブレーキ手動開放において、ロックレバー３８が図示の矢印方向に引き上げられると、スリーブ部材３５のラッチ刃３５４から刃先３８１が外れ、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が噛み合い状態を保ったまま回転可能となり、クラッチ手段４の全体が空回りする。すると、第１ピストン１１及び第２ピストン２１の両方は第１バネ１５及び第２バネ２５の付勢力により互いにストロークエンドまで移動でき、第１ピストン１１及びロッド１１１が反ブレーキ方向に移動する。その結果、バネブレーキを手動で開放して、鉄道車両などを動かすことができる。
【００３４】
以上説明したブレーキシリンダ装置１において、図５に示される様に、空気ブレーキ位置からバネブレーキ位置に切り換わる場合、第２ピストン２１の移動によりクラッチ手段４が作動して、ロッド１１１と第２ピストン２１とを連結するため、第２ピストン２１の僅かな移動距離Ｍでもってバネブレーキ手段３が作動する。そのため、常用ブレーキ手段２とバネブレーキ手段３を一体化したブレーキシリンダ装置１の軸方向長さを短くすることができる。また、第２バネ２５が僅かな距離Ｍだけ伸びて所定の付勢力を第２ピストン２１に作用させるため、長い距離伸びてから所定の付勢力を作用させるものに比較して小さな線径の第２バネ２５を用いることができる。
【００３５】
また、図１において、クラッチ手段４がネジ３１とナット部材３２と止め手段３３とを備えてなり、第２ピストン２１の移動がナット部材３２の回転に変換され、止め手段３３がナット部材３２の回転を止めるだけでクラッチ手段４が連結状態になる。そのため、クラッチ手段４を機械部品の組み合わせで構成でき、クラッチ手段４をシンプルな構成とすることができる。
【００３６】
また、図１において、止め手段３３がスリーブ部材３５と噛み合い手段３６とを備え、ナット部材３２がスリーブ部材３５に向かって移動すると、噛み合い手段３６によりクラッチ手段４が連結状態になる。そのため、クラッチ手段４は確実に作動する。
【００３７】
また、図５のバネブレーキ位置において、スリーブ部材３５の回転を止めるロックレバー（ロック手段）３８が係脱自在になっているため、ロックレバー３８を引くと、図６のように簡単にバネブレーキを手動で開放することができる。
【００３８】
また、図１において、クラッチ手段４がバネブレーキ手段３の第２シリンダ２２の内筒２２２の内周側に設けられているため、ブレーキシリンダ装置１の軸方向長さを長くすることなく、クラッチ手段４を組み込むことが出来る。通常第２シリンダ２２（第２ピストン２１）は第１シリンダ１２（第１ピストン１１）に比較して大径になるため、第２シリンダ２２の内周側にクラッチ手段４を収納する空間が簡単に得られる。
【００３９】
さらに、図１において、常用ブレーキ手段２の第１バネ１５とバネブレーキ手段３の第２バネ２５が径方向に重なるように配置されているため、常用ブレーキ手段２とバネブレーキ手段３とを軸方向長さを短くして一体化することができ、クラッチ手段４の採用による軸方向長さの短縮と合わせて、ブレーキシリンダ装置１の軸方向長さを極小化できる。
【００４０】
図７は、ブレーキシリンダ装置の変形例、及びバネブレーキを手動で開放した後、常用ブレーキ手段２が作用している空気ブレーキ位置を示す。図６のバネブレーキ手動開放において、バネブレーキを手動で開放した後、ロックレバー３８の引き上げを解放すると、ロックレバー３８はバネ３８２の付勢力によりスリーブ部材３５側に移動され、再び刃先３８１とラッチ刃３５４とを係合させる。そして、空気圧縮機を保全して、圧縮空気を第２ポートＡに供給することにより、第２ピストン２１を第２バネ２５の付勢力に抗して図１の運転位置に復帰できる。
運転位置へ復帰するとき、操作電磁弁の故障等により圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合、ナット部材３２とスリーブ部材３５との噛み合い及び刃先３８１とラッチ刃３５４の係合により、第１ピストン１１は第２ピストン２１に一体となり、常用ブレーキ手段２が作用できなくなる。
【００４１】
図７のブレーキシリンダ装置１Ａでは、図６のバネブレーキ手動開放において、圧縮空気を第２ポートＡに供給できなくても、常用ブレーキ手段２の作用を可能にしたものである。図７では、ラッチ刃３５４の軸方向長さを、図１のものに比して短く調整した。ラッチ刃３５４の軸方向長さは、図１の運転位置、図４の空気ブレーキ位置及び図５のバネブレーキ位置において、ラッチ刃３５４と刃先３８１との係合を可能とし、図７に示すように、第２ピストン２１がスリーブ部材３５と共にブレーキ方向のストロークエンド近傍まで移動したときにおいて、ラッチ刃３５４と刃先３８１とが係合しなくなる程度にされている。
【００４２】
図６で説明したように、バネブレーキを手動で開放した後、ロックレバー３８の引き上げを解放すると、ロックレバー３８はバネ３８２の付勢力によりスリーブ部材３５側に移動される。
そして、図７の空気ブレーキ位置において、ロックレバー３８の刃先３８１はラッチ刃３５４に係合することなく、スリーブ部材３５の外周に押し当てられる。この状態で、ナット部材３２とスリーブ部材３５とは、噛み合わされたまま回転可能となり、第１ピストン１１の移動を許容する。
これにより、圧縮空気を第１ポートＢに供給することで、第１ピストン１１はナット部材３２及びスリーブ部材３５を回転させながらブレーキ方向へ移動し、常用ブレーキ手段２を作用させる。また、圧縮空気を第１ポートＢから排気することで、第１ピストン１１は第１バネ１５の付勢力にて反ブレーキ方向に移動し、常用ブレーキ手段２を開放する。この結果、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できなくなっても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることが可能となる。
【００４３】
このように、図７において、ラッチ刃３５４の軸方向長さを、図１のものに比して短く調整しているため、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合が発生しても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることができる。
【００４４】
図８乃至図１０により、他の変形例に係る他のブレーキシリンダ装置１Ｂを説明する。図８は、空気ブレーキ位置にある作動状態を示し、図９は、バネブレーキ位置にある作動状態を示し、図１０は、バネブレーキ殺しで空気ブレーキ位置にある作動状態を示す。図８において、図１と異なる点は、第２シリンダ２２の内筒２２２の部分に、第２ピストン２１に押されるスライドピン３９が設けられ、ロックレバー３８がこのスライドピン３９によってロック位置からアンロック位置に切り換わるようにした点である。その他の点は図１と同様である。
【００４５】
スライドピン３９は、内筒２２２に軸方向に摺動自在に内蔵されている。スライドピン３９の第２シリンダ２１に対向する側は、内筒２２２の側壁から突出するピン３９１となっており、スライドピン３９のロックレバー３８に係合する側は、傾斜面３９２となっている。ロックレバー３８の先端に至る途中で、スライドピン３９が係合する部分に、傾斜面３８４１を有する横穴３８４が形成されている。ロックレバー３８の傾斜面３８４１にスライドピン３９の傾斜面３９２が係合している状態では、ピン３９１が内筒２２２の側壁から突出しており、バネ３８２で付勢されたロックレバー３８の刃先３８１がスリーブ部材３５のラッチ刃３５４と係合している。
【００４６】
このブレーキシリンダ装置１Ｂの作動を説明する。図８において、第２ポートＡに圧縮空気が給気されると、ナット部材３２とスリーブ部材３５は非噛み合いの状態であり、第１ポートＢに給気される圧縮空気に応じて空気ブレーキが作動する。図９において、第１ポートＢ及び第２ポートＡから圧縮空気が排気されると、ナット部材３２とスリーブ部材３５とが噛み合い手段３６において噛み合い、ナット部材３２の回転が止められるため、第２バネ２５によるバネブレーキが作動する。図９において、バネブレーキを解除するため、ロックレバー３８を引き上げると、ロックレバー３８の刃先３８１とスリーブ部材３５のラッチ刃３５４の係合が外れる。すると、ナット部材３２が回転可能となり、第２ピストン２１が第２バネ２５に押されて移動し、スライドピン３９のピン３９１が第２ピストン２１で押される。
【００４７】
図１０において、第２ピストン２１がストロークエンドまで移動すると、スライドピン３９の傾斜面３９２がロックレバー３８の傾斜面３８４１を押し上げ、ロックレバー３８の刃先３８１とスリーブ部材３５のラッチ刃３５４の係合が外れた状態即ちアンロック状態が保持される。このまま、第２ポートＡが無圧であって、第１ポートＢに圧縮空気が給気されると、空気ブレーキが作用する。そのため、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合が発生しても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることができる。
【００４８】
図１１乃至図１３により、更に他の変形例に係るブレーキシリンダ装置１Ｃを説明する。図１１は、空気ブレーキ位置にある作動状態を示し、図１２は、バネブレーキ位置にある作動状態を示し、図１３は、バネブレーキ殺しで空気ブレーキ位置にある作動状態を示す。図１１において、図８と異なる点は、ナット部材とスリーブ部材とを一体化した点である。
【００４９】
ナット部材３４は、第２シリンダ２２の内筒２２２内に軸方向摺動自在且つ回転自在に支持されている。ナット部材３４のバネ３４１及びスラスト軸受３４２を介して第２ピストン２１に向かって付勢されている。第２ピストン２１に向かう位置は、スナップリング３４３及びスラスト軸受３４４により決められている。第２シリンダ２２のナット部材３４の対向面にはスラスト軸受３４５が取り付けられ、第２シリンダ２２がナット部材３４を回転可能に押すことができる構造である。ナット部材３４の外周には、ロックレバー３８の刃先３８１に係合するラッチ刃３４６が設けられている。このラッチ刃３４６と刃先３８１は、ナット部材３４の一方側（ブレーキ方向）への移動に伴う回転による連れ回りを止め、ナット部材３４の他方側（反ブレーキ方向）への回転による連れ回りを許容するワンウェイクラッチとなっている。
【００５０】
このブレーキシリンダ装置１Ｃの作動を説明する。図１１において、第２ポートＡに圧縮空気が給気されると、第２ピストン２１のスラスト軸受３４５がナット部材３４から離れ、ナット部材３４は回転自在である。そのため、第１ポートＢに給気される圧縮空気に応じて空気ブレーキが作動する。図１２において、第１ポートＢ及び第２ポートＡから圧縮空気が排気されると、第２ピストン２１がナット部材３４を軸方向に移動させ、ナット部材３４のラッチ刃３４６がロックレバー３８の刃先３８１に係合し、ナット部材３４の回転が止められるため、第２バネ２５によるバネブレーキが作動する。図１２において、バネブレーキを解除するため、ロックレバー３８を引き上げると、ナット部材３４が回転可能となり、第２ピストン２１が第２バネ２５に押されて移動する。
【００５１】
図１３において、第２ピストン２１がストロークエンドまで移動すると、スライドピン３９によってロックレバー３８のアンロック状態が保持される。このまま、第２ポートＡが無圧であって、第１ポートＢに圧縮空気が給気されると、空気ブレーキが作用する。そのため、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合が発生しても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることができる。
【００５２】
このように、ナット部材３４とロックレバー３８が直接係合する構造にすると、図８のスリーブ部材３５に相当する部品を削減でき、スリーブ部材３５とナット部材３２との間の複雑な噛み合い手段３６を製作する加工の手間を省くことが出来る。
【００５３】
図１４は前述した利点を有するブレーキシリンダ装置１が装備された鉄道車両用の台車ブレーキ装置の一例を示す。図１４において、台車ブレーキ装置５０は、ハウジング５１の上方に斜め横向きにブレーキシリンダ装置１を取り付け、ハウジング５１の下方にブレーキ手段５２を略水平に取り付けて構成される。このブレーキシリンダ装置１とブレーキ手段５２は同じ側に向けて突設されている。
【００５４】
ハウジング５１内に、軸５３を中間支点とする第１レバー５４が内蔵されている。この第１レバー５４の長辺５４１の端にブレーキシリンダ装置１のロッド１１１の先端が連結され、第１レバー５４の短辺５４２の側に自動隙間調整機構５５を介してブレーキ手段５２のロッド５２１が回動自在に支持されている。ブレーキ手段５２のロッド５２１の先端に軸支されたブレーキシュー保持体５６は、ハウジング５１の軸５７を支点とする第２レバー５８がブレーキシュー保持体５６の軸５９に連結されることにより図示の作動姿勢を保持する。
【００５５】
このような鉄道車両用の台車ブレーキ装置５０は、４個の車輪を有する台車の狭い部分に装備される。そのため、台車ブレーキ装置５０の全体を小型に形成する必要があり、図示のように軸方向長さが極小化されたブレーキシリンダ装置１を用いることが有効であることが判る。
【００５６】
ただし、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段の一体化の形態には種々あり、図２の様な形態に限らず、実公平８−５８８１号公報に開示されるように、常用ブレーキ手段の第１バネとバネブレーキ手段の第２バネを直列に配列したブレーキシリンダ装置に対しても、前述したクラッチ手段を適用し、ブレーキシリンダ装置の軸方向長さを短くすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、第２ピストンの移動量が少なくなった分、ブレーキシリンダ装置のロッド方向の長さを短くすることができ、ブレーキシリンダ装置の小型化が可能になる。また、第２ピストンに作用する第２バネが僅かしか伸びないため、相当伸びてから所定の付勢力を発生させるようなバネに比較して小さな線径の第２バネを使用できる。
また、ロッド又は第２ピストンの一方に設けられたネジと、これらの他方に回転自在に設けられたナット部材というシンプルな構造のクラッチ手段にすることができる。
また、バネブレーキの作動時に、ロック手段を手動で外すことにより、簡単にバネブレーキを解除することができる。
さらに、スライドピンによって、ロックレバーの刃先とスリーブ部材の刃との係合を解除したアンロック状態を保持できるため、バネブレーキを手動で開放した後、バネブレーキの第２作用室に圧縮流体を作用させることができない場合でも、空気ブレーキを作動させながら車両を車庫まで走行させることが可能となる。
【００５８】
請求項２の発明によると、第２ピストンの移動量が少なくなった分、ブレーキシリンダ装置のロッド方向の長さを短くすることができ、ブレーキシリンダ装置の小型化が可能になる。また、第２ピストンに作用する第２バネが僅かしか伸びないため、相当伸びてから所定の付勢力を発生させるようなバネに比較して小さな線径の第２バネを使用できる。
また、ロッド又は第２ピストンの一方に設けられたネジと、これらの他方に回転自在に設けられたナット部材というシンプルな構造のクラッチ手段にすることができる。
さらに、ナット部材とロックレバーが直接係合する構成であるため、部品点数を減らして、噛み合い手段を形成するための複雑な加工を省くことができる。
【００５９】
請求項３の発明によると、スライドピンによって、ロックレバーの刃先とナット部材の刃との係合を解除したアンロック状態を保持できるため、バネブレーキを手動で開放した後、バネブレーキの第２作用室に圧縮流体を作用させることができない場合でも、空気ブレーキを作動させながら車両を車庫まで走行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブレーキシリンダ装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線の断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線の断面図である。
【図４】図１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図５】図１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図６】図１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図７】本発明のブレーキシリンダ装置の変形例、及びその作動時を示す断面図である。
【図８】本発明の他の変形例に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。
【図９】図８のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１０】図８のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１１】本発明の更に他の変形例に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。
【図１２】図１１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１３】図１１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１４】本発明ブレーキシリンダ装置が組み込まれた鉄道車両用ブレーキ装置の断面図である。
【図１５】従来のブレーキシリンダ装置の断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ブレーキシリンダ装置
２ 常用ブレーキ手段
３ バネブレーキ手段
４ クラッチ手段
１１ 第１ピストン
１１１ ロッド
１４ 第１作用室
１５ 第１バネ
２１ 第２ピストン
２４ 第２作用室
２５ 第２バネ
３１ ネジ
３２ ナット部材
３３ 止め手段
３４ ナット部材
３５ スリーブ部材
３６ 噛み合い手段
３８ ロックレバー（ロック手段）
３９ スライドピン
３５４ ラッチ刃
３８１ 刃先
【発明の属する技術分野】
本発明は、常用ブレーキ及び駐車ブレーキなどに使われるバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置に関し、特に軸方向長さを短くすることができるブレーキシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば鉄道車両用の台車ブレーキ装置には、圧縮空気で作動する常用ブレーキ装置の他に、長時間車両を停止する場合などに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装置が使用される。この常用ブレーキ装置とバネブレーキ装置とを別個独立に装備した台車ブレーキ装置にすると、装備スペースが必要になる。
【０００３】
そこで、空気ブレーキ装置とバネブレーキ装置とを同一ピストンロッドを介して作動するようにし、両ブレーキ装置を一体に構成したブレーキシリンダ装置が開発されている。
【０００４】
例えば、特開昭５５−１６０６４６号公報には、図１５に示すように、ロッド９３１が突出し、第１作用室９４と第１バネ９５が対向して作用する第１ピストン９３を有し、第１作用室９４に圧力流体が作用すると第１バネ９５の付勢力に打ち勝って第１ピストン９３がブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段９１と、ロッド９３１が貫通し、ロッド９３１の軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室９６と第２バネ９７が対向して作用する第２ピストン９８を有し、第２作用室９６に圧力流体が作用しなくなると第２バネ９７の付勢力により第２ピストン９８が前記ブレーキ方向に移動するバネブレーキ手段９２とを備え、ロッド９３１に第２ピストン９３が当接する係止部９３２が形成されたブレーキシリンダ装置９０が開示されている。
【０００５】
常用ブレーキ手段９１の第１作用室９４に圧力流体が作用すると、第１バネ９５に抗して第１ピストン９３及びロッド９３１がブレーキ方向に移動し、図示の常用ブレーキ位置となる。この常用ブレーキ位置において、常用ブレーキ手段９１の第１作用室９４及びバネブレーキ手段９２の第２作用室９６に圧力流体が作用しなくなくると、第２バネ９７により第２ピストン９８がロッド９３１に沿ってブレーキ方向に移動する。この第２ピストン９８が係止部９３２に当接すると、第２バネ９７の付勢力がロッド９３１に伝達され、常用ブレーキに代わりバネブレーキが作用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５５−１６０６４６号公報のように、ロッド９３１に係止部９３２を形成する場合、常用ブレーキ手段９１を弛め、ロッド９３１を第１バネ９５の付勢力により短縮させたとき、係止部９３２が第２ピストン９８に当たらないように、係止部９３２はロッド９３１の先端側にずらせて設けられる。そのため、第２ピストン９８がロッド９３１の係止部９３２に当接するまでに、図示の距離Ｌだけ第２ピストン９８がロッド９３１に沿って移動する必要がある。その結果、距離Ｌに相当する分だけ、ブレーキシリンダ装置９０の軸方向長さが長くなるという問題点がある。
【０００７】
また、実公平８−５８８１号公報には、係止部９３２に代わり、ロッド９３１の外周に、一端が第２ピストン９８に当接可能であり、他端がロッド９３１の先端に設けられた大径部の段部に当接可能なスリーブを嵌めたブレーキシリンダ装置が提案されている。ただし、常用ブレーキ手段９１の弛め時に第１ピストン９３及びロッド９３１が短縮できる程度の長さのスリーブしか嵌められないため、特開昭５５−１６０６４６号公報の場合と同様に、バネブレーキ９２を作動させるまでに、第２ピストン９８が相当距離移動する必要があり、ブレーキシリンダ装置９０の軸方向長さが長くなるという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、常用ブレーキ及び駐車ブレーキなどとして使用されるバネブレーキの両方が作動可能であるとともに、軸方向長さを短くすることができ、さらに空気圧縮機の故障や配管の損傷等で圧縮空気が配給できない場合でも、容易に手動で駐車ブレーキを解除できるブレーキシリンダ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１の発明は、ロッドが突出し、第１作用室と第１バネが対向して作用する第１ピストンを有し、前記第１作用室に圧力流体が作用すると前記第１バネの付勢力に打ち勝って前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドが貫通し、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室と第２バネが対向して作用する第２ピストンを有し、前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなると前記第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するバネブレーキ手段と、を備え、常用ブレーキ及びバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置において、
前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ロッドと前記第２ピストンとを連結するクラッチ手段を設け、
前記クラッチ手段は、前記ロッド又は前記第２ピストンの一方に設けられたネジと、このネジに螺合し、前記ロッドと前記第２ピストンとの相対移動により回転するナット部材と、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ナット部材の回転を止める止め手段とを備えて成り、
前記止め手段は、前記ナット部材と共回りする噛み合い手段を有し、前記止め手段の回転は、係脱自在なロック手段により止められており、
前記ロック手段は、ストロークエンドに向かう第２ピストンに押されるスライドピンによりロック位置からアンロック位置へと切り替わることを特徴とするブレーキシリンダ装置である。
上記構成により、まず、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段によりロッドと第２ピストンとが連結され、第２ピストンを介してロッドにバネブレーキが作用する。そのため、第２ピストンの移動量が少なくなる。
次いで、常用ブレーキの作動時に第１ピストンのロッドがブレーキ方向に移動すると、ナット部材が回転するため、第２ピストンの位置は変わらない。また、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段の止め手段がナット部材の回転を止めるため、第２ピストンとロッドが一体となってブレーキ方向に移動する。
さらに、バネブレーキの作動時に、ナット部材が回転しながら第２ピストンだけがブレーキ方向に移動すると、ナット部材とスリーブ部材の噛み合い手段が互いに噛み合い、ナット部材の回転はロック手段によって止められる。このロック手段は係脱自在であるため、バネブレーキの作動中に、ロック手段を外すと、ナット部材が回転し、ロッドが第１バネの付勢力により、反ブレーキ方向に移動でき、バネブレーキが解除される。
そして、ロック手段を手動で解除すると、第２ピストンは第２バネの付勢力でストロークエンドに向かい、ロック手段はスライドピンによりアンロック位置に切り換わったままになる。そのため、第２作用室への給気が無圧となっても、ナット部材が回転できるため、第１ピストンによる空気ブレーキ手段が作動可能な状態になる。
【００１０】
請求項２の発明は、ロッドが突出し、第１作用室と第１バネが対向して作用する第１ピストンを有し、前記第１作用室に圧力流体が作用すると前記第１バネの付勢力に打ち勝って前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドが貫通し、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室と第２バネが対向して作用する第２ピストンを有し、前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなると前記第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するバネブレーキ手段と、を備え、常用ブレーキ及びバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置において、
前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ロッドと前記第２ピストンとを連結するクラッチ手段を設け、
前記クラッチ手段は、前記ロッド又は前記第２ピストンの一方に設けられたネジと、このネジに螺合し、前記ロッドと前記第２ピストンとの相対移動により回転するナット部材と、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ナット部材の回転を止める止め手段とを備えて成り、
前記止め手段は、前記ナット部材の外周に設けられ、軸方向に延在する刃と、この刃に係合する刃先を有し、係合方向に付勢されたロックレバーとを備えて成るブレーキシリンダ装置である。
上記構成により、まず、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段によりロッドと第２ピストンとが連結され、第２ピストンを介してロッドにバネブレーキが作用する。そのため、第２ピストンの移動量が少なくなる。
次いで、常用ブレーキの作動時に第１ピストンのロッドがブレーキ方向に移動すると、ナット部材が回転するため、第２ピストンの位置は変わらない。また、第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、第２ピストンがロッドに対して移動し始めると、クラッチ手段の止め手段がナット部材の回転を止めるため、第２ピストンとロッドが一体となってブレーキ方向に移動する。
さらに、第２ピストンで押されて回転しようとするナット部材の回転がロックレバーで止められ、バネブレーキ手段が作用する。このロックレバーを手動で解除すると、ナット部材が回転するため、第２ピストンが第２バネの付勢力でストロークエンドに至ってバネブレーキ手段が解除される。
【００１１】
請求項３の発明は、前記ロックレバーは、ストロークエンドに向かう第２ピストンに押されるスライドピンによりロック位置からアンロック位置へと切り替わる請求項２記載のブレーキシリンダ装置である。
上記構成において、ロックレバーを手動で解除すると、第２ピストンは第２バネの付勢力でストロークエンドに向かい、ロックレバーはスライドピンによりアンロック位置に切り換わったままになる。そのため、第２作用室への給気が無圧となっても、ナット部材が回転できるため、第１ピストンによる空気ブレーキ手段が作動可能な状態になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のブレーキシリンダ装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ線の断面図である。図３は、図１のＹ−Ｙ線の断面図である。
【００２０】
図１において、ブレーキシリンダ装置１は、圧縮空気などの流体圧力で作動する常用ブレーキ手段２と、バネ２５の付勢力で作動するバネブレーキ手段３とを同一のロッド１１１を介して作動するようにし、常用ブレーキ手段２のロッド１１１とバネブレーキ手段３のピストン２１との間にクラッチ手段４を設けて成る。
【００２１】
常用ブレーキ手段２は、一方側（ブレーキ方向）にロッド１１１が突出した第１ピストン１１と、この第１ピストン１１が摺動自在に挿入され他方側（反ブレーキ方向）が閉じられた第１シリンダ１２とを有し、第１ピストン１１の他方側と第１シリンダ１２との間に設けられ、第１ポートＢを経て圧縮空気が給排される第１作用室１４と、第１ピストン１１の一方側に配設された第１バネ１５とを対向させて成る。
【００２２】
バネブレーキ手段３は、ロッド１１１が貫通し、ロッド１１１の軸方向に移動可能な第２ピストン２１と、第２ピストン２１の外周が摺動自在に挿入される外筒２２１及び第２ピストン２１の円筒状突出部２１１の内周が摺動自在に挿入される内筒２２２の一方側端を閉じた第２シリンダ２２とを有し、第２ピストン２１の一方側と第２シリンダ２２との間に設けられ、第２ポートＡを経て圧縮空気が給排される第２作用室２４と、第２ピストン２１の他方側であって外筒２２１の端との間に配設された第２バネ２５とを対向させて成る。
【００２３】
クラッチ手段４は、ロッド１１１の外周に設けられたネジ３１と、第２ピストン２１に軸受３２１を介して回転自在に支持され、ネジ３１にかみ合うナット部材３２と、第２ピストン２１がロッド１１１に対して移動し始めると、ナット部材３２の回転を止める止め手段３３とからなる。なお、ナット部材３２は、ロッド１１１に対して回転自在に支持され、第２ピストン２１の間にネジが形成されるものであってもよい。
【００２４】
止め手段３３は、ナット部材３２と対面するスリーブ部材３５と、ナット部材３２とスリーブ部材３５との対向する面に設けられた噛み合い手段３６とから成る。このスリーブ部材３５は、内筒２２２に沿って軸方向に摺動自在に挿入され、バネ３５１によって他方側のストッパーリング３５２に向かって付勢され、ロックレバー３８によって一方向の回転を止められている。
【００２５】
噛み合い手段３６は、図２に示される様に、ナット部材３２の一方側の面に形成された凹凸刃３２２と、スリーブ部材３５の他方側の面に形成され、図２と同様の形状を有する凹凸刃３５３とからなる。
【００２６】
図３に示す様に、スリーブ部材３５の外周には軸方向に延在するラッチ刃３５４が設けられ、ロックレバー３８の先端にはラッチ刃３５４に対して突出方向に付勢された刃先３８１が設けられている。このラッチ刃３５４と刃先３８１は、ナット部材３２の一方側（ブレーキ方向）への移動に伴う回転による連れ回りを止め、ナット部材３２の他方側（反ブレーキ方向）への回転による連れ回りを許容するワンウェイクラッチとなっている。
【００２７】
また、ロックレバー３８の刃先３８１は、第２シリンダ２２内に設けられたバネ３８２によりラッチ刃３５４に向けて付勢されるとともに、アイナット３８３を引き上げるとバネ３８２の付勢力に抗してラッチ刃３５４から外される。図１に戻り、スリーブ部材３５のラッチ刃３５４は軸方向に延在しており、ロックレバー３８の刃先３８１はラッチ刃３５４の一方側の端に係合しているため、スリーブ部材３５が一方側へ摺動しても、ラッチ刃３５４と刃先３８１の係合が保たれる。以上説明した機能を有するロックレバー３８は、スリーブ部材３５の回転を止める係脱自在なロック手段を構成する。
【００２８】
以上の構成を有するブレーキシリンダ装置１の作動を以下に説明する。図１は常用ブレーキ手段２とバネブレーキ手段３の両方が弛められた運転位置を示す。図４は、常用ブレーキ手段２が作動している空気ブレーキ位置を示す。図５は、バネブレーキ手段３が作動しているバネブレーキ位置を示す。図６は、バネブレーキ手段３が手動で開放された状態を示す。
【００２９】
図１の運転位置において、第２ポートＡに圧縮空気が給気されているため、第２ピストン２１は、第２バネ２５の付勢力に抗して反ブレーキ方向に押し込まれ、第１シリンダ１２の一方側の端に当たって止まっている。このバネブレーキ手段３の弛め位置では、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６は僅かな隙間を隔てた非噛み合い状態であり、クラッチ手段４は非連結状態となっている。また、第１ポートＢから圧縮空気が排出されているため、第１ピストン１１は、第１ばね１５の付勢力により第１シリンダ１２の他方側の端まで移動している。この常用ブレーキ２の弛め位置では、ロッド１１１は反ブレーキ方向に短縮した状態になっている。
【００３０】
図４の空気ブレーキ位置において、第１ポートＢに圧縮空気が給気されると、第１ピストン１１及びロッド１１１は、第１バネ１５の付勢力に抗してブレーキ方向に移動しようとする。このとき、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６は非噛み合い状態であり、クラッチ手段４は非連結状態を保っている。ナット部材３２はロッド１１１のネジ３１によって回転するため、第１ピストン１１及びロッド１１１はブレーキ方向に移動し、必要な空気ブレーキ力が発生する。
【００３１】
図５のバネブレーキ位置において、第１ポートＢに圧縮空気を給気した状態で、第２ポートＡの圧縮空気が排気されると、第２ピストン２１は第２バネ２５の付勢力によりブレーキ方向に移動しようとする。このとき、第２ピストン２１とともにナット部材３２が移動するため、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が噛み合い状態すなわちクラック手段４が連結状態となってナット部材３２の回転が止められる。なお、スリーブ部材３５のラッチ刃３５４はロックレバー３８の刃先３８１に係合しているため、スリーブ部材３５は、回転が止められたまま、第２ピストン２１と共に軸方向に摺動する。すると、第２ピストン２１は回転が止められたナット部材３２を介してロッド１１１と一体になり、ロッド１１１は第２バネ２５の付勢力によりブレーキ方向に移動した状態を保ち、必要なバネブレーキ力が発生する。このバネブレーキ位置では、第１ポートＢに給気されている圧力空気がたとえば配管漏洩で圧力低下しても、バネブレーキ力が確保される。
【００３２】
図５のバネブレーキ位置から図４の空気ブレーキ位置に復帰する場合、第１ポートＢと第２ポートＡに圧縮空気が給気されるため、第１ピストン１１は図示の空気ブレーキ位置を保持するが、第２ピストン２１は第２バネ２５の付勢力に抗して反ブレーキ方向に移動しようとする。このとき、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が噛み合い状態を保っているものの、図３に示すように、ナット部材３２が反ブレーキ方向に移動する時計方向の回転は刃先３８１がラッチ刃３５４を乗り越えることにより許容される。そのため、図５のナット部材３２が回転し、第２ピストン２１は図４の位置に向かって移動し、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が離れる図４の状態に復帰する。
【００３３】
図５のバネブレーキ位置において、空気圧縮機の故障や配管の破損等で圧縮空気が供給できない場合、バネブレーキ力を手動で開放することができる。
図６のバネブレーキ手動開放において、ロックレバー３８が図示の矢印方向に引き上げられると、スリーブ部材３５のラッチ刃３５４から刃先３８１が外れ、ナット部材３２とスリーブ部材３５の間の噛み合い手段３６が噛み合い状態を保ったまま回転可能となり、クラッチ手段４の全体が空回りする。すると、第１ピストン１１及び第２ピストン２１の両方は第１バネ１５及び第２バネ２５の付勢力により互いにストロークエンドまで移動でき、第１ピストン１１及びロッド１１１が反ブレーキ方向に移動する。その結果、バネブレーキを手動で開放して、鉄道車両などを動かすことができる。
【００３４】
以上説明したブレーキシリンダ装置１において、図５に示される様に、空気ブレーキ位置からバネブレーキ位置に切り換わる場合、第２ピストン２１の移動によりクラッチ手段４が作動して、ロッド１１１と第２ピストン２１とを連結するため、第２ピストン２１の僅かな移動距離Ｍでもってバネブレーキ手段３が作動する。そのため、常用ブレーキ手段２とバネブレーキ手段３を一体化したブレーキシリンダ装置１の軸方向長さを短くすることができる。また、第２バネ２５が僅かな距離Ｍだけ伸びて所定の付勢力を第２ピストン２１に作用させるため、長い距離伸びてから所定の付勢力を作用させるものに比較して小さな線径の第２バネ２５を用いることができる。
【００３５】
また、図１において、クラッチ手段４がネジ３１とナット部材３２と止め手段３３とを備えてなり、第２ピストン２１の移動がナット部材３２の回転に変換され、止め手段３３がナット部材３２の回転を止めるだけでクラッチ手段４が連結状態になる。そのため、クラッチ手段４を機械部品の組み合わせで構成でき、クラッチ手段４をシンプルな構成とすることができる。
【００３６】
また、図１において、止め手段３３がスリーブ部材３５と噛み合い手段３６とを備え、ナット部材３２がスリーブ部材３５に向かって移動すると、噛み合い手段３６によりクラッチ手段４が連結状態になる。そのため、クラッチ手段４は確実に作動する。
【００３７】
また、図５のバネブレーキ位置において、スリーブ部材３５の回転を止めるロックレバー（ロック手段）３８が係脱自在になっているため、ロックレバー３８を引くと、図６のように簡単にバネブレーキを手動で開放することができる。
【００３８】
また、図１において、クラッチ手段４がバネブレーキ手段３の第２シリンダ２２の内筒２２２の内周側に設けられているため、ブレーキシリンダ装置１の軸方向長さを長くすることなく、クラッチ手段４を組み込むことが出来る。通常第２シリンダ２２（第２ピストン２１）は第１シリンダ１２（第１ピストン１１）に比較して大径になるため、第２シリンダ２２の内周側にクラッチ手段４を収納する空間が簡単に得られる。
【００３９】
さらに、図１において、常用ブレーキ手段２の第１バネ１５とバネブレーキ手段３の第２バネ２５が径方向に重なるように配置されているため、常用ブレーキ手段２とバネブレーキ手段３とを軸方向長さを短くして一体化することができ、クラッチ手段４の採用による軸方向長さの短縮と合わせて、ブレーキシリンダ装置１の軸方向長さを極小化できる。
【００４０】
図７は、ブレーキシリンダ装置の変形例、及びバネブレーキを手動で開放した後、常用ブレーキ手段２が作用している空気ブレーキ位置を示す。図６のバネブレーキ手動開放において、バネブレーキを手動で開放した後、ロックレバー３８の引き上げを解放すると、ロックレバー３８はバネ３８２の付勢力によりスリーブ部材３５側に移動され、再び刃先３８１とラッチ刃３５４とを係合させる。そして、空気圧縮機を保全して、圧縮空気を第２ポートＡに供給することにより、第２ピストン２１を第２バネ２５の付勢力に抗して図１の運転位置に復帰できる。
運転位置へ復帰するとき、操作電磁弁の故障等により圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合、ナット部材３２とスリーブ部材３５との噛み合い及び刃先３８１とラッチ刃３５４の係合により、第１ピストン１１は第２ピストン２１に一体となり、常用ブレーキ手段２が作用できなくなる。
【００４１】
図７のブレーキシリンダ装置１Ａでは、図６のバネブレーキ手動開放において、圧縮空気を第２ポートＡに供給できなくても、常用ブレーキ手段２の作用を可能にしたものである。図７では、ラッチ刃３５４の軸方向長さを、図１のものに比して短く調整した。ラッチ刃３５４の軸方向長さは、図１の運転位置、図４の空気ブレーキ位置及び図５のバネブレーキ位置において、ラッチ刃３５４と刃先３８１との係合を可能とし、図７に示すように、第２ピストン２１がスリーブ部材３５と共にブレーキ方向のストロークエンド近傍まで移動したときにおいて、ラッチ刃３５４と刃先３８１とが係合しなくなる程度にされている。
【００４２】
図６で説明したように、バネブレーキを手動で開放した後、ロックレバー３８の引き上げを解放すると、ロックレバー３８はバネ３８２の付勢力によりスリーブ部材３５側に移動される。
そして、図７の空気ブレーキ位置において、ロックレバー３８の刃先３８１はラッチ刃３５４に係合することなく、スリーブ部材３５の外周に押し当てられる。この状態で、ナット部材３２とスリーブ部材３５とは、噛み合わされたまま回転可能となり、第１ピストン１１の移動を許容する。
これにより、圧縮空気を第１ポートＢに供給することで、第１ピストン１１はナット部材３２及びスリーブ部材３５を回転させながらブレーキ方向へ移動し、常用ブレーキ手段２を作用させる。また、圧縮空気を第１ポートＢから排気することで、第１ピストン１１は第１バネ１５の付勢力にて反ブレーキ方向に移動し、常用ブレーキ手段２を開放する。この結果、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できなくなっても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることが可能となる。
【００４３】
このように、図７において、ラッチ刃３５４の軸方向長さを、図１のものに比して短く調整しているため、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合が発生しても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることができる。
【００４４】
図８乃至図１０により、他の変形例に係る他のブレーキシリンダ装置１Ｂを説明する。図８は、空気ブレーキ位置にある作動状態を示し、図９は、バネブレーキ位置にある作動状態を示し、図１０は、バネブレーキ殺しで空気ブレーキ位置にある作動状態を示す。図８において、図１と異なる点は、第２シリンダ２２の内筒２２２の部分に、第２ピストン２１に押されるスライドピン３９が設けられ、ロックレバー３８がこのスライドピン３９によってロック位置からアンロック位置に切り換わるようにした点である。その他の点は図１と同様である。
【００４５】
スライドピン３９は、内筒２２２に軸方向に摺動自在に内蔵されている。スライドピン３９の第２シリンダ２１に対向する側は、内筒２２２の側壁から突出するピン３９１となっており、スライドピン３９のロックレバー３８に係合する側は、傾斜面３９２となっている。ロックレバー３８の先端に至る途中で、スライドピン３９が係合する部分に、傾斜面３８４１を有する横穴３８４が形成されている。ロックレバー３８の傾斜面３８４１にスライドピン３９の傾斜面３９２が係合している状態では、ピン３９１が内筒２２２の側壁から突出しており、バネ３８２で付勢されたロックレバー３８の刃先３８１がスリーブ部材３５のラッチ刃３５４と係合している。
【００４６】
このブレーキシリンダ装置１Ｂの作動を説明する。図８において、第２ポートＡに圧縮空気が給気されると、ナット部材３２とスリーブ部材３５は非噛み合いの状態であり、第１ポートＢに給気される圧縮空気に応じて空気ブレーキが作動する。図９において、第１ポートＢ及び第２ポートＡから圧縮空気が排気されると、ナット部材３２とスリーブ部材３５とが噛み合い手段３６において噛み合い、ナット部材３２の回転が止められるため、第２バネ２５によるバネブレーキが作動する。図９において、バネブレーキを解除するため、ロックレバー３８を引き上げると、ロックレバー３８の刃先３８１とスリーブ部材３５のラッチ刃３５４の係合が外れる。すると、ナット部材３２が回転可能となり、第２ピストン２１が第２バネ２５に押されて移動し、スライドピン３９のピン３９１が第２ピストン２１で押される。
【００４７】
図１０において、第２ピストン２１がストロークエンドまで移動すると、スライドピン３９の傾斜面３９２がロックレバー３８の傾斜面３８４１を押し上げ、ロックレバー３８の刃先３８１とスリーブ部材３５のラッチ刃３５４の係合が外れた状態即ちアンロック状態が保持される。このまま、第２ポートＡが無圧であって、第１ポートＢに圧縮空気が給気されると、空気ブレーキが作用する。そのため、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合が発生しても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることができる。
【００４８】
図１１乃至図１３により、更に他の変形例に係るブレーキシリンダ装置１Ｃを説明する。図１１は、空気ブレーキ位置にある作動状態を示し、図１２は、バネブレーキ位置にある作動状態を示し、図１３は、バネブレーキ殺しで空気ブレーキ位置にある作動状態を示す。図１１において、図８と異なる点は、ナット部材とスリーブ部材とを一体化した点である。
【００４９】
ナット部材３４は、第２シリンダ２２の内筒２２２内に軸方向摺動自在且つ回転自在に支持されている。ナット部材３４のバネ３４１及びスラスト軸受３４２を介して第２ピストン２１に向かって付勢されている。第２ピストン２１に向かう位置は、スナップリング３４３及びスラスト軸受３４４により決められている。第２シリンダ２２のナット部材３４の対向面にはスラスト軸受３４５が取り付けられ、第２シリンダ２２がナット部材３４を回転可能に押すことができる構造である。ナット部材３４の外周には、ロックレバー３８の刃先３８１に係合するラッチ刃３４６が設けられている。このラッチ刃３４６と刃先３８１は、ナット部材３４の一方側（ブレーキ方向）への移動に伴う回転による連れ回りを止め、ナット部材３４の他方側（反ブレーキ方向）への回転による連れ回りを許容するワンウェイクラッチとなっている。
【００５０】
このブレーキシリンダ装置１Ｃの作動を説明する。図１１において、第２ポートＡに圧縮空気が給気されると、第２ピストン２１のスラスト軸受３４５がナット部材３４から離れ、ナット部材３４は回転自在である。そのため、第１ポートＢに給気される圧縮空気に応じて空気ブレーキが作動する。図１２において、第１ポートＢ及び第２ポートＡから圧縮空気が排気されると、第２ピストン２１がナット部材３４を軸方向に移動させ、ナット部材３４のラッチ刃３４６がロックレバー３８の刃先３８１に係合し、ナット部材３４の回転が止められるため、第２バネ２５によるバネブレーキが作動する。図１２において、バネブレーキを解除するため、ロックレバー３８を引き上げると、ナット部材３４が回転可能となり、第２ピストン２１が第２バネ２５に押されて移動する。
【００５１】
図１３において、第２ピストン２１がストロークエンドまで移動すると、スライドピン３９によってロックレバー３８のアンロック状態が保持される。このまま、第２ポートＡが無圧であって、第１ポートＢに圧縮空気が給気されると、空気ブレーキが作用する。そのため、バネブレーキを手動で開放した後、圧縮空気を第２ポートＡに供給できない場合が発生しても、空気ブレーキを作用させて車両を車庫まで走行させることができる。
【００５２】
このように、ナット部材３４とロックレバー３８が直接係合する構造にすると、図８のスリーブ部材３５に相当する部品を削減でき、スリーブ部材３５とナット部材３２との間の複雑な噛み合い手段３６を製作する加工の手間を省くことが出来る。
【００５３】
図１４は前述した利点を有するブレーキシリンダ装置１が装備された鉄道車両用の台車ブレーキ装置の一例を示す。図１４において、台車ブレーキ装置５０は、ハウジング５１の上方に斜め横向きにブレーキシリンダ装置１を取り付け、ハウジング５１の下方にブレーキ手段５２を略水平に取り付けて構成される。このブレーキシリンダ装置１とブレーキ手段５２は同じ側に向けて突設されている。
【００５４】
ハウジング５１内に、軸５３を中間支点とする第１レバー５４が内蔵されている。この第１レバー５４の長辺５４１の端にブレーキシリンダ装置１のロッド１１１の先端が連結され、第１レバー５４の短辺５４２の側に自動隙間調整機構５５を介してブレーキ手段５２のロッド５２１が回動自在に支持されている。ブレーキ手段５２のロッド５２１の先端に軸支されたブレーキシュー保持体５６は、ハウジング５１の軸５７を支点とする第２レバー５８がブレーキシュー保持体５６の軸５９に連結されることにより図示の作動姿勢を保持する。
【００５５】
このような鉄道車両用の台車ブレーキ装置５０は、４個の車輪を有する台車の狭い部分に装備される。そのため、台車ブレーキ装置５０の全体を小型に形成する必要があり、図示のように軸方向長さが極小化されたブレーキシリンダ装置１を用いることが有効であることが判る。
【００５６】
ただし、常用ブレーキ手段とバネブレーキ手段の一体化の形態には種々あり、図２の様な形態に限らず、実公平８−５８８１号公報に開示されるように、常用ブレーキ手段の第１バネとバネブレーキ手段の第２バネを直列に配列したブレーキシリンダ装置に対しても、前述したクラッチ手段を適用し、ブレーキシリンダ装置の軸方向長さを短くすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、第２ピストンの移動量が少なくなった分、ブレーキシリンダ装置のロッド方向の長さを短くすることができ、ブレーキシリンダ装置の小型化が可能になる。また、第２ピストンに作用する第２バネが僅かしか伸びないため、相当伸びてから所定の付勢力を発生させるようなバネに比較して小さな線径の第２バネを使用できる。
また、ロッド又は第２ピストンの一方に設けられたネジと、これらの他方に回転自在に設けられたナット部材というシンプルな構造のクラッチ手段にすることができる。
また、バネブレーキの作動時に、ロック手段を手動で外すことにより、簡単にバネブレーキを解除することができる。
さらに、スライドピンによって、ロックレバーの刃先とスリーブ部材の刃との係合を解除したアンロック状態を保持できるため、バネブレーキを手動で開放した後、バネブレーキの第２作用室に圧縮流体を作用させることができない場合でも、空気ブレーキを作動させながら車両を車庫まで走行させることが可能となる。
【００５８】
請求項２の発明によると、第２ピストンの移動量が少なくなった分、ブレーキシリンダ装置のロッド方向の長さを短くすることができ、ブレーキシリンダ装置の小型化が可能になる。また、第２ピストンに作用する第２バネが僅かしか伸びないため、相当伸びてから所定の付勢力を発生させるようなバネに比較して小さな線径の第２バネを使用できる。
また、ロッド又は第２ピストンの一方に設けられたネジと、これらの他方に回転自在に設けられたナット部材というシンプルな構造のクラッチ手段にすることができる。
さらに、ナット部材とロックレバーが直接係合する構成であるため、部品点数を減らして、噛み合い手段を形成するための複雑な加工を省くことができる。
【００５９】
請求項３の発明によると、スライドピンによって、ロックレバーの刃先とナット部材の刃との係合を解除したアンロック状態を保持できるため、バネブレーキを手動で開放した後、バネブレーキの第２作用室に圧縮流体を作用させることができない場合でも、空気ブレーキを作動させながら車両を車庫まで走行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブレーキシリンダ装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線の断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線の断面図である。
【図４】図１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図５】図１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図６】図１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図７】本発明のブレーキシリンダ装置の変形例、及びその作動時を示す断面図である。
【図８】本発明の他の変形例に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。
【図９】図８のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１０】図８のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１１】本発明の更に他の変形例に係るブレーキシリンダ装置の断面図である。
【図１２】図１１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１３】図１１のブレーキシリンダ装置の作動時を示す作動説明図である。
【図１４】本発明ブレーキシリンダ装置が組み込まれた鉄道車両用ブレーキ装置の断面図である。
【図１５】従来のブレーキシリンダ装置の断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ブレーキシリンダ装置
２ 常用ブレーキ手段
３ バネブレーキ手段
４ クラッチ手段
１１ 第１ピストン
１１１ ロッド
１４ 第１作用室
１５ 第１バネ
２１ 第２ピストン
２４ 第２作用室
２５ 第２バネ
３１ ネジ
３２ ナット部材
３３ 止め手段
３４ ナット部材
３５ スリーブ部材
３６ 噛み合い手段
３８ ロックレバー（ロック手段）
３９ スライドピン
３５４ ラッチ刃
３８１ 刃先
Claims (3)
- ロッドが突出し、第１作用室と第１バネが対向して作用する第１ピストンを有し、前記第１作用室に圧力流体が作用すると前記第１バネの付勢力に打ち勝って前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドが貫通し、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室と第２バネが対向して作用する第２ピストンを有し、前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなると前記第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するバネブレーキ手段と、を備え、常用ブレーキ及びバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置において、
前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ロッドと前記第２ピストンとを連結するクラッチ手段を設け、
前記クラッチ手段は、前記ロッド又は前記第２ピストンの一方に設けられたネジと、このネジに螺合し、前記ロッドと前記第２ピストンとの相対移動により回転するナット部材と、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ナット部材の回転を止める止め手段とを備えて成り、
前記止め手段は、前記ナット部材と共回りする噛み合い手段を有し、前記止め手段の回転は、係脱自在なロック手段により止められており、
前記ロック手段は、ストロークエンドに向かう第２ピストンに押されるスライドピンによりロック位置からアンロック位置へと切り替わることを特徴とするブレーキシリンダ装置。 - ロッドが突出し、第１作用室と第１バネが対向して作用する第１ピストンを有し、前記第１作用室に圧力流体が作用すると前記第１バネの付勢力に打ち勝って前記第１ピストンがブレーキ方向に移動する常用ブレーキ手段と、前記ロッドが貫通し、前記ロッドの軸方向に移動可能に設けられ、第２作用室と第２バネが対向して作用する第２ピストンを有し、前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなると前記第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するバネブレーキ手段と、を備え、常用ブレーキ及びバネブレーキの両方が作動可能なブレーキシリンダ装置において、
前記第２作用室に圧力流体が作用しなくなり、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ロッドと前記第２ピストンとを連結するクラッチ手段を設け、
前記クラッチ手段は、前記ロッド又は前記第２ピストンの一方に設けられたネジと、このネジに螺合し、前記ロッドと前記第２ピストンとの相対移動により回転するナット部材と、前記第２ピストンが前記ロッドに対して移動し始めると、前記ナット部材の回転を止める止め手段とを備えて成り、
前記止め手段は、前記ナット部材の外周に設けられ、軸方向に延在する刃と、この刃に係合する刃先を有し、係合方向に付勢されたロックレバーとを備えて成るブレーキシリンダ装置。 - 前記ロックレバーは、ストロークエンドに向かう第２ピストンに押されるスライドピンによりロック位置からアンロック位置へと切り替わる請求項２記載のブレーキシリンダ装置。
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