JP3974086B2 - ばねブレーキシリンダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロック解除機能を備えるボールロック式のばねブレーキシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリンダ体内でピストンが圧力室とばね室とを区画して構成されるばねブレーキシリンダが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたばねブレーキシリンダは、ピストンロッドに形成された凹部とボールとが嵌合することで、ばねブレーキとして作動可能な連結状態となるボールロック式であり、ボールを保持する保持部材が移動することでボールが凹部から外れてボールロックが解除され、連結状態が開放される。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第３、４９８、１８８号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のばねブレーキシリンダの場合、外観上、ボールと凹部との係合状態を確認することが困難なため、ロック解除状態であるか否かを判断することが難しい。また、通常、ロック解除操作は、ばねブレーキが作用した状態で行われるが、誤ってばねブレーキの緩め状態のときにロック解除操作が行われてしまうと、ピストンロッドの連結機構が抜け落ちてしまう方向に移動してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、ロック解除機能を備えるボールロック式のばねブレーキシリンダにおいて、ロック解除機能の利便性を向上させることができるばねブレーキシリンダを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のばねブレーキシリンダは、第１ブレーキテコに一端が連結されるシリンダ体と、前記シリンダ体内で圧力室とばね室とを区画するピストンと、前記ピストンに固定され前記シリンダ体を貫通し前記シリンダ体の他端側に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドと連結可能に設けられ第２ブレーキテコに連結されるプッシュロッドと、前記プッシュロッドに形成された孔に配置され前記ピストンロッドに形成された凹部に嵌合可能なボールと、前記ボールが前記凹部に嵌合する嵌合位置でこのボールを保持可能な保持部材と、前記保持部材を前記嵌合位置から前記ボールが前記凹部を外れる退避位置に移動させるレバーと、を備え、前記レバーが操作されて前記保持部材が前記退避位置に移動したときに、前記ボールが前記凹部から外れて前記ピストンロッドと前記プッシュロッドとの連結を解きブレーキを解除するばねブレーキシリンダにおいて、前記シリンダ体に表示部を設け、前記保持部材もしくは前記レバーに前記表示部を覆うカバーを設け、前記レバーが前記嵌合位置にあるときは前記カバーが前記表示部を覆い、前記レバーが前記退避位置にあるときは前記カバーが前記表示部から外れることを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、嵌合位置では表示部がカバーで覆われて見えないが、退避位置ではカバーが表示部から外れるため、外部から目視で確認することができる。従って、ばねブレーキシリンダがロック解除状態であるか否かを容易に判断でき、ロック解除機能の利便性を向上させることができる。また、保持部材付勢バネの切損等で、ボールを所定のピストンロッドの凹部に保持できない不具合も外部から目視確認できる。
【０００８】
請求項２に記載のばねブレーキシリンダは、第１ブレーキテコに一端が連結されるシリンダ体と、前記シリンダ体内で圧力室とばね室とを区画するピストンと、前記ピストンに固定され前記シリンダ体を貫通し前記シリンダ体の他端側に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドと連結可能に設けられ第２ブレーキテコに連結されるプッシュロッドと、前記プッシュロッドに形成された孔に配置され前記ピストンロッドに形成された凹部に嵌合可能なボールと、前記ボールが前記凹部に嵌合する嵌合位置でこのボールを保持可能な保持部材と、前記保持部材を前記嵌合位置から前記ボールが前記凹部から外れる退避位置に移動させるレバーと、を備え、前記レバーが操作されて前記保持部材が前記退避位置に移動したときに、前記ボールが前記凹部から外れて前記ピストンロッドと前記プッシュロッドとの連結を解きブレーキを解除するばねブレーキシリンダにおいて、前記保持部材を前記嵌合位置に付勢する付勢手段を設けるとともに、前記ピストンロッドの前記凹部よりも他端側に第２凹部を設け、この第２凹部に前記ボールを嵌合可能としたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、ロック解除状態でプッシュロッドがピストンロッドに対して第２ブレーキテコ側に移動しても、ボールが第２凹部と嵌合するため、ボールがピストンロッドの他端側から抜け落ちて外れてしまうことを防止できる。従って、ばねブレーキ緩め状態のときにロック解除操作を行っても、ピストンロッドの連結機構が抜け落ちてしまうことを防止でき、ロック解除機能の利便性を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載のばねブレーキシリンダは、請求項２において、ばねブレーキを作動させたときに前記ボールが前記第２凹部から外れるように、前記第２凹部を前記凹部よりも小さく形成したことを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、ばねブレーキを作動させたときに、ボールが第２凹部から外れ、ピストンロッドがプッシュロッドに対して第２ブレーキテコ側に移動し、プッシュロッドの孔によって押されたボールが移動して凹部に嵌合する。これにより、ピストンロッドとプッシュロッドとが連結した状態に戻すことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るばねブレーキシリンダ１を例示する断面図である。このばねブレーキシリンダ１は、両端に第１ブレーキテコと第２ブレーキテコとがそれぞれ連結され、例えば、鉄道車両用ブレーキ等に用いられる。ばねブレーキシリンダ１は、シリンダ体１１、ピストン１２、ピストンロッド１３、プッシュロッド１４、ボール１５、保持部材１６、レバー１７等を備えている。
【００１４】
シリンダ体１１は、略円筒状に形成されており、図示しない第１ブレーキテコにその一端が取付部２４を介して連結される。シリンダ体１１内には、後述のばね室１８と圧力室１９とが設けられ、圧力室１９には、圧縮空気を供給し更に排出するためのポート２０が開口している。
【００１５】
ピストン１２は、シリンダ体１１内でばね室１８と圧力室１９とを区画する。ばね室１８内には、圧縮ばね２１が配置され、ばね２１はその伸張方向にピストン１２を付勢している。ピストン１２のばね室側の端部２２は軸状に突設され、この端部２２は、ばね室１８内で一端側から他端側（ピストン側）に向かって突設される筒状支持部２３の筒内で摺動自在に支持される。また、ピストン１２の周囲側部に配設されるシール２５によりばね室１８と圧力室１９との間は気密に保たれている。
【００１６】
ピストンロッド１３は、ピストン１２に端部２２とは反対側で固定されており、シリンダ体１１を貫通してシリンダ体１１の他端側に突出するように配設されている。シリンダ体１１の貫通箇所にはシール２６が設けられ、ピストンロッド１３との間を気密に保っている。また、ピストンロッド１３の他端側には、後述するボール１５と嵌合する凹部２７が周方向に形成されている。
【００１７】
プッシュロッド１４は、略筒状に形成され、筒内にピストンロッド１３の先端側が挿入され、ピストンロッド１３と連結可能に設けられる。プッシュロッド１４は、取付部２８を介して図示しない第２ブレーキテコに連結される。プッシュロッド１４には孔２９が形成され、この孔２９にボール１５が配置される。ボール１５は、ピストンロッド１３の周方向に沿って複数配置される。ボール１５が凹部２７と嵌合することで、ピストンロッド１３とプッシュロッド１４とが連結される。なお、ボール１５が凹部２７に嵌合していない状態では、プッシュロッド１４は、ピストンロッド１３に対してその軸方向に移動自在な状態となる。
【００１８】
保持部材１６は、筒状に形成され、プッシュロッド１４が筒内に挿入されるようにしてプッシュロッド１４の外周に取り付けられる。保持部材１６は、ボール１５が凹部２７に嵌合する嵌合位置（図１に図示した状態にある位置）でこのボール１５を保持可能になっている。保持部材１６の他端側（第２ブレーキテコ側）の端部は、プッシュロッド１４の周囲に凸状に形成された周縁部３０と当接可能に形成されており、保持部材１６と周縁部３０との間には、保持部材１６を嵌合位置に付勢するばね（付勢手段）３１が設けられている。また、保持部材１６の一端側（シリンダ体側）の内周部分には、ボール１５が凹部２７から外れるときの逃がし部３２が形成されている。
【００１９】
レバー１７は、保持部材１６に固定される取付部３３と、軸３４と、軸３４を介して取付部３３に回動自在に取り付けられるレバー本体３５とを備えている。操作者が手動でレバー本体３５を回動させることで、レバー本体３５の端部がプッシュロッド１４に設けられた突部３７と係合して保持部材１６をばね３１のばね力に抗して他端側に引き寄せ、これにより保持部材１６を嵌合位置からボール１６が凹部２７を外れる退避位置に移動させる。即ち、ばねブレーキシリンダ１は、レバー１７が操作されて保持部材１６が退避位置に移動したときに、ボール１５が凹部２７から外れて逃がし部３２に逃がされ、ピストンロッド１３とプッシュロッド１４との連結が解除されるようになっている。
【００２０】
また、シリンダ体１１の他端側には表示部３８が設けられている。表示部３８は、シリンダ体１１に設けられる突設部３９の端面によって構成されている。この表示部（端面）３８には、目視で容易に確認し易い色彩や模様等が付されている（例えば、赤い丸印が付されている）。そして、レバー１７の本体３５の端部には、表示部３８を覆うようにカバー３６が設けられている。レバー１７が嵌合位置にあるときは図１に示すようにカバー３６が表示部３８を覆い、レバー１７が退避位置にあるときはカバー３６が表示部３８から外れるように、表示部３８とカバー３６とが配置されている。なお、表示部３８を覆うカバー３６は、レバー１７に設けられているものでなくてもよく、保持部材１６に設けられているものでもよい。
【００２１】
次に、ばねブレーキシリンダ１の作動について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、各動作状態におけるばねブレーキシリンダ１を示す断面図である。図２（ａ）は、圧力室１９にポート２０から圧縮空気が導入されてばねブレーキが解除され、ばねブレーキ緩め状態にある場合を示している。このばねブレーキ緩め状態では、表示部３８はカバー３６に覆われており、外部から表示部３８を目視で確認することができない。この状態からばねブレーキを作動させるときは、図２（ｂ）に示すように圧力室１９から圧縮空気を抜き、ばね２１及びピストン１２を介してシリンダ体１１とプッシュロッド１４との間で作用する付勢力により、制動力を発生させる。このとき保持部材１６は嵌合位置にあり、ピストンロッド１３とプッシュロッド１４とは、ボール１５と凹部２７との嵌合によって連結されて一体的に移動する。
【００２２】
図２（ｃ）は、ばねブレーキ作動状態においてレバー１７を操作することで、ボールロック機能を解除した状態を示している。ボールロックを解除して保持部材１６を退避位置に移動させると、プッシュロッド１４は、ピストンロッド１３に対して自由に移動可能な状態になり、ばねブレーキも解除される。このとき、プッシュロッド１４は移動自在なので、図２（ｄ）に示すように、プッシュロッド１４がシリンダ体１１の他端側と当接する位置まで自由に移動できるようになる。その場合、表示部３８とレバー１７とを除いて、ばねブレーキシリンダ１は、外観上、図２（ａ）に示すばねブレーキ緩め状態のときと区別できないことになる。しかし、図２（ｄ）の状態では、表示部３８とレバー１７とが外れるため、表示部３８を外部から目視で確認することができる。
【００２３】
図３は、ばねブレーキシリンダ１における表示部３８及びカバー３６が設けられていないばねブレーキシリンダ１０１の断面図を示したものである。図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図２（ａ）〜（ｄ）の各動作状態に対応している。また、ばねブレーキシリンダ１に対応する箇所には同一の符号を付している。ばねブレーキシリンダ１０１の場合、図３（ａ）のばねブレーキ緩め状態のときと図３（ｄ）のロック解除状態のときとを比較すると、外観上は、レバー１７の傾き状態が異なる程度で、ばねブレーキシリンダ１０１がロック解除状態であるか否かを判断しにくい。しかし、ばねブレーキシリンダ１においては、図２に示すように、表示部３８を目視できるか否か確認するだけで、ロック解除状態であるか否かを容易に判断でき、ロック解除機能の利便性を向上させることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るばねブレーキシリンダ２を例示する断面図である。ばねブレーキシリンダ２は、第１実施形態に係るばねブレーキシリンダ１と同様に構成されており、同じ構成要素には同一の符号を付している。しかし、ばねブレーキシリンダ１とは異なり、レバー３５にはカバー３６が設けられておらず、表示部３８も設けられていない。また、ばねブレーキシリンダ２のピストンロッド１３には、凹部２７よりも他端側に第２凹部４０が設けられている。
【００２５】
図５は、凹部２７及び第２凹部４０の付近を拡大して示す断面図である。第２凹部４０は、凹部２７と同様にボール１５と嵌合可能に、ピストンロッド１３の周方向に形成されている。第２凹部４０の曲率は、ボール１５と滑らかに嵌合するように、凹部２７の曲率と同様に形成されている。しかし、図５に示すように、第２凹部４０の深さｈは、凹部２７の深さＨよりも浅くなるように形成されている。即ち、ボール１５が嵌合した状態からばねブレーキを作動させたときに、プッシュロッド１４に対するピストンロッド１３の相対移動によってボール１５が外れるように、第２凹部４０は凹部２７よりも小さく形成されている。
【００２６】
次に、ばねブレーキシリンダ２の作動について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、各動作状態におけるばねブレーキシリンダ２を示す断面図である。図６（ａ）は、圧力室１９に圧縮空気が導入されてばねブレーキが解除されたばねブレーキ緩め状態にある場合を示している。このとき、ボールロックは解除されておらず、ボール１５と凹部２７とが嵌合して、ピストンロッド１３とプッシュロッド１４とが連結された状態になっている。
【００２７】
ボールロックの解除操作は、通常、ばねブレーキ作動時に行われるが、誤ってばねブレーキ緩め状態のときにレバー１７が回動操作されてボールロックの解除が行われてしまう場合がある。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すばねブレーキ緩め状態から、レバー１７を操作してロック解除が行われた場合を示している。この場合、ボール１５が凹部２７から外れて、図６（ｃ）に示すように、プッシュロッド１４がピストンロッド１３に対して自由に移動できる状態になる。しかし、ピストンロッド１３の凹部２７の他端側には第２凹部４０が設けられているため、プッシュロッド１４がピストンロッド１３の他端側に移動してボール１５が第２凹部４０と対向したときは、ばね（付勢手段）３１により付勢された保持部材１６によってボール１５がピストンロッド１３側に押される。これにより、図６（ｄ）に示すように、ボール１５が第２凹部４０と嵌合する。従って、プッシュロッド１４とピストンロッド１３とが連結され、プッシュロッド１４がピストンロッド１３の他端側から抜け落ちることを防止できる。
【００２８】
また、図６（ｄ）の状態から、圧力室１９から圧縮空気を抜いてばねブレーキを作動させると、ばねブレーキシリンダ２は図示しない第１及び第２ブレーキテコ間で連結されているため、ピストンロッド１３がプッシュロッド１４に対して（他端側に向かって）付勢される。これにより、凹部２７よりも小さい第２凹部４０からボール１５が外れて、ピストンロッド１３がプッシュロッド１４に対して移動する。そして、凹部２７がボール１５と対向したときに、ボール１５と凹部２７とが嵌合して保持部材１６がボール１５を保持することでピストンロッド１３とプッシュロッド１４とが連結される。
【００２９】
図７は、ばねブレーキシリンダ２における第２凹部４０が設けられていないばねブレーキシリンダ１０２の断面図を示したものである。図７（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図６（ａ）〜（ｄ）の各動作状態に対応している。また、ばねブレーキシリンダ２に対応する箇所には同一の符号を付している。ばねブレーキシリンダ１０２の場合、ばねブレーキ緩め状態（図７（ａ））で誤ってレバーが操作されてボールロックが解除され（図７（ｂ））、プッシュロッド１４がピストンロッド１３に対して自由に移動できる状態（図７（ｃ））になると、図７（ｄ）に示すように、プッシュロッド１４がピストンロッド１３の他端側から抜け落ちてしまうおそれがある。しかし、ばねブレーキシリンダ２においては、図６（ｄ）に示すように、ボール１５が第２凹部４０と嵌合するため、ばねブレーキ緩め状態のときにロック解除操作を行っても、ピストンロッド１３の連結機構が抜け落ちてしまうことを防止でき、ロック解除機能の利便性を向上させることができる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００３１】
（１）第１実施形態において、表示部及びカバーの形態は実施形態で説明したものに限らず、嵌合位置でカバーが表示部を覆い退避位置で外れるものであればどのような形態であってもよい。
（２）第１実施形態において、表示部は、突設部の端面に発光塗料等を塗布して構成されるものであってもよい。この場合、ばねブレーキシリンダが車両下部に設けられた場合のような暗くて見にくい設置条件にあっても、発光塗料によって容易にロック解除状態か否かを確認することができる。
（３）第１及び第２実施形態において、圧縮空気によりブレーキ解除が行われるものでなくてもよく、圧縮空気以外の流体によりブレーキ解除が行われるものであってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、嵌合位置では表示部がカバーで覆われて見えないが、退避位置ではカバーが表示部から外れるため、外部から目視で確認することができる。従って、ばねブレーキシリンダがロック解除状態であるか否か、また保持機構部の故障でロックができない状況を容易に判断でき、ロック解除機能の利便性を向上させることができる。
【００３３】
請求項２の発明によると、ロック解除状態でプッシュロッドがピストンロッドに対して第２ブレーキテコ側に移動しても、ボールが第２凹部と嵌合するため、ボールがピストンロッドの他端側から抜け落ちて外れてしまうことを防止できる。従って、ばねブレーキ緩め状態のときにロック解除誤操作を行っても、ピストンロッドの連結機構が抜け落ちてしまうことを防止でき、ロック解除機能の利便性を向上させることができる。
【００３４】
請求項３の発明によると、ばねブレーキを作動させたときに、ボールが第２凹部から外れ、ピストンロッドがプッシュロッドに対して第２ブレーキテコ側に移動し、プッシュロッドの孔によって押されたボールが移動して凹部に嵌合する。これにより、ピストンロッドとプッシュロッドとが連結した状態に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るばねブレーキシリンダを例示する断面図である。
【図２】図１に示すばねブレーキシリンダの各動作状態を示す断面図である。
【図３】表示部及びカバーが設けられていないばねブレーキシリンダの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るばねブレーキシリンダを例示する断面図である。
【図５】図４に示すばねブレーキシリンダの一部の拡大断面図である。
【図６】図４に示すばねブレーキシリンダの各動作状態を示す断面図である。
【図７】第２凹部が設けられていないばねブレーキシリンダの断面図である。
【符号の説明】
１ ばねブレーキシリンダ
１１ シリンダ体
１２ ピストン
１３ ピストンロッド
１４ プッシュロッド
１５ ボール
１６ 保持部材
１７ レバー
１８ ばね室
１９ 圧力室
２７ 凹部
３６ カバー
３８ 表示部

Claims (3)

1. 第１ブレーキテコに一端が連結されるシリンダ体と、前記シリンダ体内で圧力室とばね室とを区画するピストンと、前記ピストンに固定され前記シリンダ体を貫通し前記シリンダ体の他端側に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドと連結可能に設けられ第２ブレーキテコに連結されるプッシュロッドと、前記プッシュロッドに形成された孔に配置され前記ピストンロッドに形成された凹部に嵌合可能なボールと、前記ボールが前記凹部に嵌合する嵌合位置でこのボールを保持可能な保持部材と、前記保持部材を前記嵌合位置から前記ボールが前記凹部を外れる退避位置に移動させるレバーと、を備え、
   前記レバーが操作されて前記保持部材が前記退避位置に移動したときに、前記ボールが前記凹部から外れて前記ピストンロッドと前記プッシュロッドとの連結を解きブレーキを解除するばねブレーキシリンダにおいて、
   前記シリンダ体に表示部を設け、前記保持部材もしくは前記レバーに前記表示部を覆うカバーを設け、前記レバーが前記嵌合位置にあるときは前記カバーが前記表示部を覆い、前記レバーが前記退避位置にあるときは前記カバーが前記表示部から外れることを特徴とするばねブレーキシリンダ。
2. 第１ブレーキテコに一端が連結されるシリンダ体と、前記シリンダ体内で圧力室とばね室とを区画するピストンと、前記ピストンに固定され前記シリンダ体を貫通し前記シリンダ体の他端側に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドと連結可能に設けられ第２ブレーキテコに連結されるプッシュロッドと、前記プッシュロッドに形成された孔に配置され前記ピストンロッドに形成された凹部に嵌合可能なボールと、前記ボールが前記凹部に嵌合する嵌合位置でこのボールを保持可能な保持部材と、前記保持部材を前記嵌合位置から前記ボールが前記凹部から外れる退避位置に移動させるレバーと、を備え、
   前記レバーが操作されて前記保持部材が前記退避位置に移動したときに、前記ボールが前記凹部から外れて前記ピストンロッドと前記プッシュロッドとの連結を解きブレーキを解除するばねブレーキシリンダにおいて、
   前記保持部材を前記嵌合位置に付勢する付勢手段を設けるとともに、前記ピストンロッドの前記凹部よりも他端側に第２凹部を設け、この第２凹部に前記ボールを嵌合可能としたことを特徴とするばねブレーキシリンダ。
3. ばねブレーキを作動させたときに前記ボールが前記第２凹部から外れるように、前記第２凹部を前記凹部よりも小さく形成したことを特徴とする請求項２に記載のばねブレーキシリンダ。

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