JP4365217B2 - 非常レリーズ装置を有するばね式ブレーキ・シリンダ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、非常レリーズ装置と、一方では減圧時にブレーキを作動させるための圧縮ばねによって、また他方ではばね式ブレーキをレリーズするための圧力媒体を作用させることができるばね式加圧室によって移動可能である、ハウジングの内部を軸方向移動可能なばね式ピストンと、圧力媒体なしでばね式ブレーキをレリーズすることができるように非常レリーズ装置に連結されたロック・ボルトを介して手動的に解錠可能であり、ばね式ピストンと従動側のピストン・ロッドとの間の動力伝達経路内に配置された、通常は鎖錠されている非セルフロッキング・ウォームギヤ・スピンドルとを有する特に鉄道車両用のばね式ブレーキ・シリンダに関する。
【０００２】
前記の種類のばね式ブレーキ・シリンダはブレーキ圧がない場合のブレーキ動作を保証するための、好適には鉄道車両構造の安全性にとって重要なアセンブリとして使用される。ばね式ブレーキ・シリンダにおけるブレーキ動作は圧縮ばねだけで可能であるので、ばね式ブレーキ・シリンダは停車状態での鉄道車両の固定ブレーキ（ｈａｎｄ ｂｒａｋｅ）としても、また、車両走行時に気密ではなく、または特殊な圧縮空気装置における安全ブレーキとしても使用可能である。
【０００３】
上記の形式のばね式ブレーキ・シリンダはドイツ公開特許公報第２，６０８，５０２号から既知である。ばね式ブレーキ・シリンダは基本的に、ブレーキが作動する際に加圧室内の圧力低下時にピストンに反対側から作用して、従動側のピストン・ロッドを延伸する、内側に位置する圧縮ばねを有する円筒状ハウジングからなっている。ブレーキのレリーズは加圧室の圧力媒体の作用によって行われ、その際に圧縮ばねが再び引っ張られ、ピストン・ロッドが引っ込む。
【０００４】
ばね式ブレーキ・シリンダは更に、ばね式ブレーキ・シリンダの動作を中断し、前述の通常の動作状態に自動的に戻すための非常レリーズ装置を備え、そのためにピストンとピストン・ロッドとの間の流束内に配置されたロック可能で、非セルフロッキング式のウォームギヤ・スピンドルが鎖錠、または解錠される。ウォームギヤ・スピンドルは基本的に、ハウジンクに対して回転可能な部分と回転不能な部分とからなっている。回転可能な部分は、ピストン・ロッドに形成されたスピンドルとねじ式に係合する、ピストンと連動するナットであってよい。回転可能な部分として更に、ピストン・ロッドに対して回転可能に支承されたスピンドルを実施することもでき、その場合は、これに関連するナットはピストンに対して回転不能に配置されている。双方の原理とも同じ機能を果たす。
【０００５】
通常のブレーキ動作中、すなわち、圧力がある場合、ウォームギヤ・スピンドルの回転可能部分はロック・ボルトを介して鎖錠されるので、前述のように圧縮ばねを引っ張った状態で圧力媒体の作用でピストンを戻すことができるようにするため、ピストンとピストン・ロッドとの間に固定的な動力伝達経路が形成される。非常レリーズ装置は、圧縮ばねを圧縮するための、ひいてはブレーキをレリーズするための圧力を利用できないが、鉄道車両を（例えば操車時（ｓｈｕｎｔｉｎｇ）に）移動させなければならない場合に必要になる。その際に、ピストンからピストン・ロッドへの外側からの力の伝達は、ロック・ボルトを介した非セルフロック式のウォームギヤ・スピンドルの解錠によって手動的に中断され、それによって圧力なしでブレーキをレリーズすることが可能になる。ばね式シリンダの元の動作状態へのリセットは、圧縮ばねの圧縮によって非常レリーズ装置の一部を元に戻す圧力を再度利用できるようになると自動的に行われる。
【０００６】
この機能は、ラチェットの形式のロック・ボルトと係合する、ウォームギヤ・スピンドルの回転可能部分の外向き半径方向に備えられたラチェットの戻り止め歯によって実現される。ラチェットの戻り止め歯によってウォームギヤ・スピンドルの回転可能部分の一方向のみへの相対回転運動が可能になり、それに対して別の方向への回転は歯のロック・フランクによって阻止される。
【０００７】
その際に、回転部分の停止前に鎖錠装置のロック時に、特にロック・ボルトのハンドルからのスリップによる短期間の作動時に、ラチェットが強く損耗し、損傷する可能性があるという問題点が生ずる。極度の寒冷時には特に潤滑剤の粘性が低下することにより、非常レリーズ状態の最終位置に確実に到達しないこともあるので、ブレーキを完全にレリーズできなくなることがある。このような不都合な状態は、ロック・ボルトの再係合によって固定される。その上、ウォームギヤ・スピンドルの回転可能部分のラチェットの戻り止め歯の製造は製造技術的に極めて高価である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、非常レリーズ装置の確実な機能が簡単に達成されるように、前述の種類のばね式ブレーキ・シリンダを改良することにある。
【０００９】
上記の目的は、請求項１の前文に記載のばね式ブレーキ・シリンダに基づき、その特徴部分と組合わせることによって達成される。後続の従属クレームは本発明の有利な実施形態を記載している。
【００１０】
本発明によれば、ウォームギヤ・スピンドルの、ハウジングに対して回転可能な部分に、滑り面と接触状態に保たれたロック・ボルト用の外向き半径方向の滑り面が対応配置されていて、該滑り面には非常レリーズ装置を鎖錠するためのロック・ボルトと固定的に連動するロック・フランクが形成され、ウォームギヤ・スピンドルのピッチのサイズは、ウォームギヤ・スピンドルの回転可能な部分が完全な一回転に満たない回転で軸方向の最大調整ストロークを実施できるように設計されている。
【００１１】
本発明の利点は特に、ラチェットの多数の歯を回避することによって、ウォームギヤ・スピンドルの回転可能な部分の移動中のロック・ボルトの不都合な係合状態による歯の損耗が回避されることにある。ロック・ボルトはそのハンドルからのスリップによる短期間の動作時に常に滑り面と接触する。損傷の原因となるロック・ボルトによる歯の飛び越しは、ウォームギヤ・スピンドルの回転可能な部分が最大で完全な一回転しかできないことによって防止される。それによって、ロック・ボルトの係合位置が正確に規定される。この係合位置は、ばね式ブレーキ・シリンダの非常レリーズ状態から動作可能な状態が復帰した後のピストンの最終位置だけにある。
【００１２】
好適には、ウォームギヤ・スピンドルのハウジングに対して回転可能な部分の滑り面はカム面として形成されている。この場合、カム面に形成されたロック・フランクは好適には、ロック・ボルトが確実に係合することを保証するために、ほぼ半径方向向きの面を備えている。滑り面をカム面として形成することで、ロック・ボルトとの連動によって発生するストローク差を非常レリーズ装置の切換え状態を示すために利用できるという利点が得られる。カム面には、カム面と連結された様々なストローク差を介して、例えば非常レリーズ状態でブレーキのリレーズ度を簡単に外側から判定できるように、補助的な成形部、または窪みを設けることができる。
【００１３】
カム面に形成されたロック・フランクは本発明の枠内で、溝状の窪みとして、または歯状の隆起部として、またはロック・ボルトとの鎖錠係合する別の態様に形成することができる。
【００１４】
本発明に基づいて形成された非常レリーズ装置によって、ウォームギヤ・スピンドルのハウジングに対して回転可能な部分を有するばね式ブレーキ・シリンダが使用可能になり、前記部分はピストン・ロッドと共に軸方向に移動可能な、ピストン・ロッドを支点に回転可能に支承されたスピンドルとして形成され、この場合、スピンドルはばね式ピストンに対して固定して配置された、ウォームギヤ・スピンドルの回転不能な部分としてのナットとねじ式に係合する。
【００１５】
回転移動する前者のスピンドルの場合は、本発明に基づいてロック・フランクを有するカム面を備えた歯車部材をスピンドルの端部側に固定して別個の部品として取付けることができる。それによって全体的に、回転移動するスピンドルを簡単に製造すること、および磨耗した部品を分解して別個に交換することが可能になる。
【００１６】
好適には、ロック・ボルトとハウジングとの間に配置されていて、圧縮ばね、または引張りばね状に形成され、かつロック・ボルトをウォームギヤ・スピンドルの回転可能な部分のカム面との接触状態を常に保つばねが備えられる。ロック・ボルトを手動操作の他に、ばね力に抗して補助手段によって遠隔操作可能に作動させることも考えられる。補助手段として、スイッチ制御される電動または空気圧アクチュエータを使用でき、その場合、それに必要な補助エネルギを場合によってはバッテリもしくは圧力タンク内に蓄積することで利用できる。
【００１７】
本発明を改良するその他の手段は従属クレームに記載され、または図面を参照した本発明の好適な実施例の説明と共に、以下に詳細に説明する。
【００１８】
図１に示したばね式ブレーキ・シリンダは基本的に２つの部分に区分された円筒形のハウジング１からなり、これはその第１半部内に、ハウジング１から気密に突出し、かつ常用ブレーキ・ピストン２に同軸に固定されたピストン・ロッド５を介してブレーキ力を鉄道車両のブレーキ・ロッド（図示せず）に伝達するために、関連する常用ブレーキ加圧室３を介してハウジング１に配置された連結部４を経て圧力媒体を作用させることができる軸方向移動可能な常用ブレーキ・ピストン２を含んでいる。常用ブレーキ・ピストン２の戻り運動は、常用ブレーキ加圧室３が抽気（ｖｅｎｔｉｌａｔｅ， ｅｘｈａｕｓｔ， ｂｌｅｅｄ）された状態で基本的に、ハウジング１と常用ブレーキ・ピストン２に作用する戻しばね６の力の作用で行われる。更に、ピストン・ロッド５はブレーキシュー（ｂｒａｋｅ ｃｏｖｅｒｉｎｇ， ｂｒａｋｅ ｌｉｎｉｎｇ， ｂｒａｋｅ ｆａｃｉｎｇ， ｂｒａｋｅ ｐａｄ）の損耗によって生ずる磨耗遊隙を補償するための機械的な調整装置７を備えている。
【００１９】
前述の常用ブレーキの他にばね式ブレーキ・シリンダ内にはばね式ブレーキも組込まれており、そのためにハウジング１の第２半部の内部には軸方向移動可能なばね式ピストン８が配設されている。ばね式ピストン８の一方側は、このばね式ピストン８に対して同じ半径方向間隔を隔て、かつ互いに等間隔に配置された複数個の圧縮ばね９によって移動可能であり、またばね式ピストン８の他方側は、圧力が著しく低下した場合にブレーキを自動的に作動させるためにハウジング１の一部と連動する。ばね式ピストン８の他方側にはばね式加圧室１０がある。ばね式加圧室１０は、このばね式加圧室１０に連結する連結部１１を有していて、このばね式加圧室１０にはばね式ブレーキをレリーズ（解除）するために、つまり圧縮ばねによって加えられる力に抗してばね式ピストン８を戻すために圧力媒体が作用可能となっている。
【００２０】
ばね式ピストン８と、従動側のピストン・ロッド５との間の動力伝達経路内には、通常のブレーキ動作中は鎖錠されている非セルフロッキング・ウォームギヤ・スピンドル１２が配置されており、この非セルフロッキング・ウォームギヤ・スピンドル１２は、圧力媒体なしでばね式ブレーキをレリーズするために非常レリーズ装置に連結されたロック・ボルト１３を介して手動的に解錠可能である。
【００２１】
ウォームギヤ・スピンドル１２のハウジング１に対して回転可能な部分は、ピストン・ロッド５を支点に回転可能に支承されている、ピストン・ロッド５と共に軸方向移動可能なスピンドル１４として形成されている。スピンドル１４は、該スピンドルの外周面に配置されたプラスチック・ハブ１５を介して移動可能かつ回転可能にハウジング１内に案内される。
【００２２】
スピンドル１４には、ばね式ピストン８に対して固定的に配置された、ウォームギヤ・スピンドル１２の回転不能な部分としてのナット１６が連動する。その際に、ナット１６を有するばね式ピストン８の回転運動は、ハウジング１の一部と連動する、機械的ストッパの形式のトルク・ロック１７によって防止される。
【００２３】
ウォームギヤ・スピンドル１２を鎖錠および解錠するために、スピンドル１４に固定的に、しかし、分解可能に取付けられた歯車部材１８を備えている。歯車部材１８は、非常レリーズ装置を形成するためにロック・フランクと連動するロック・ボルト１３用の（後に詳述する）ロック・フランクを有する外向き半径方向のカム面１９を備えている。ロック・ボルト１３とハウジング１との間には、ロック・ボルト１３が歯車部材１８のカム面１９と常に接触を保つために、圧縮ばねの形式で形成されたばね２０が配置されている。外側に位置するグリップ２１を介して、ロック・ボルト１３をばね２０の力に抗してカム面１９から手動的に持ち上げることができる。
【００２４】
図示した位置では、ばね式ブレーキ・シリンダは非常レリーズ状態にある。その際に、ばね式ブレーキは、ロック・ボルト１３を引張り、歯車部材１８との固定的な係合を解除することで、圧力媒体なしでレリーズされる。そのことによって行われるウォームギヤ・スピンドル１２の解錠によって、スピンドル１４は自由に回転可能であるので、特に戻しばね６による復元力により、ブレーキをレリーズするために、スピンドル１４と連結されているピストン・ロッド５の軸方向での引っ込み運動が行なわれる。その際に、ウォームギヤ・スピンドルのピッチのサイズは、歯車部材１８を有するスピンドル１４が完全な一回転に満たない回転で軸方向の最大調整ストロークを実施できるようなサイズである。
【００２５】
図２ａに示した個別図に基づいて、歯車部材１８とロック・ボルト１３の固定的な係合が、歯車部材に半径方向向きに形成された単一のロック・フランク２２によって行われることで、ウォームギヤ・スピンドル１２が鎖錠される。歯車部材１８の残りの周囲面は均一なカム面１９として形成される。図示した鎖錠状態では、歯車部材１８は（図２ｂに示すように）、ロック・ボルト１３との固定的な連動が依然として保証されている軸方向の端位置にある。この鎖錠状態で通常のブレーキ動作を実行することができ、その際にピストン・ロッド５のストローク運動時に、固定されたロック・ボルト１３と軸方向移動可能な歯車部材１８との間に軸方向移動が生ずる。
【００２６】
図３ａに示された非常レリーズ状態では、ロック・ボルト１３と歯車部材１８との固定的な係合が解除される。その際にウォームギヤ・スピンドル１２は解錠され、ロック・ボルト１３はカム面１９上を自由にスライド可能である。解錠の後、スピンドル１４と共にピストン・ロッド５が軸方向に引き込み運動することによって、ロック・ボルト１３と歯車部材１８との、図３ｂに示した端位置から図２ｂに示した端位置までの軸方向の相対移動が行われる。再び動作状態にするために、圧力媒体が再び存在する際に圧縮ばね９の圧縮でばね式ピストン８のレリーズ・ストロークが自動的に行われ、その際に、ロック・ボルト１３が再びロック・フランク２２と固定的な係合状態になり、ひいてはウォームギヤ・スピンドル１２の鎖錠状態が再び生ずるまで、解錠されたスピンドル１４がこれに固定された歯車１９と共に戻り回転する。そこで通常のブレーキ動作が再び可能になる。
【００２７】
本発明は前述の好適な実施例に限定されるものではない。別の実施形態でも請求項に記載された特許請求の範囲に含まれる変化形も考えられる。特に、本発明は回転可能なスピンドルと、これに対して回転不能なナットとを有する実施形態に限定されるものではない。ナットに対して回転不能なスピンドルを有する回転可能なナットという逆の原理を採用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく非常レリーズ装置を有するばね式ブレーキ・シリンダの縦断面図である。
【図２ａ】 本発明に基づくラチェットの動作可能状態での概略平面図である。
【図２ｂ】 図２ａのラチェットの側面図である。
【図３ａ】 本発明に基づくラチェットの非常レリーズ状態での概略平面図である。
【図３ｂ】 図３ａのラチェットの側面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 常用ブレーキ・ピストン
３ 常用ブレーキ加圧室
４ 連結部
５ ピストン・ロッド
６ 戻しばね
７ 調整装置
８ ばね式ピストン
９ 圧縮ばね
１０ ばね式加圧室
１１ 連結部
１２ ウォームギヤ・スピンドル
１３ ロック・ボルト
１４ スピンドル
１５ プラスチック・ハブ
１６ ナット
１７ トルク・ロック
１８ 歯車部材
１９ カム面
２０ ばね
２１ グリップ
２２ ロック・フランク

Claims (10)

1. 非常レリーズ装置と、一方では減圧時にブレーキを作動させるための圧縮ばね（９）によって、また他方ではばね式ブレーキをレリーズするための圧力媒体を作用させることができるばね式加圧室（１０）によって移動可能である、ハウジング（１）の内部を軸方向移動可能なばね式ピストン（８）と、圧力媒体なしで前記ばね式ブレーキをレリーズするために前記非常レリーズ装置に連結されたロック・ボルト（１３）を介して手動的に解錠可能であり、前記ばね式ピストン（８）と従動側のピストン・ロッド（５）との間の動力伝達経路内に配置された、通常は鎖錠されている非セルフロッキング・ウォームギヤ・スピンドル（１２）とを有する、鉄道車両用のばね式ブレーキ・シリンダであって、前記ウォームギヤ・スピンドル（１２）の、前記ハウジング（１）に対して回転可能な部分（スピンドル１４又はナット１６）に、滑り面（１９）と接触状態に保たれた前記ロック・ボルト（１３）用の外向き半径方向の滑り面（１９）が対応配置されていて、該滑り面には前記非常レリーズ装置を鎖錠するための前記ロック・ボルト（１３）と固定的に連動する単一のロック・フランク（２２）が形成され、前記ウォームギヤ・スピンドル（１２）のねじ山のピッチのサイズは、該ウォームギヤ・スピンドル（１２）の回転可能な部分が完全な一回転に満たない回転で軸方向の最大調整ストローク運動を実施するように設計されていることを特徴とする、ばね式ブレーキ・シリンダ。
2. 前記ウォームギヤ・スピンドル（１２）の、前記ハウジング（１）に対して回転可能な部分の前記滑り面（１９）はカム面（１９）として形成されていることを特徴とする、請求項１記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
3. 前記カム面（１９）に形成された前記ロック・フランク（２２）はほぼ半径方向向きの平面であることを特徴とする、請求項２記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
4. 前記カム面（１９）によって発生する、前記ロック・ボルト（１３）のストローク差を介して前記非常レリーズ装置の切換え状態を示すことが可能であることを特徴とする、請求項２記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
5. 前記カム面（１９）に形成された前記ロック・フランク（２２）は溝状の窪みとして、または歯状の隆起として形成されることを特徴とする、請求項１または２記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
6. 前記ウォームギヤ・スピンドル（１２）の、前記ハウジング（１）に対して回転可能な部分は、前記ピストン・ロッド（５）と共に軸方向移動可能なスピンドル（１４）として形成され、該スピンドルは前記ピストン・ロッド（５）を支点に回転可能に支承され、かつ前記ウォームギヤ・スピンドル（１２）の回転不能な部分として前記ばね式ピストン（８）に対して固定位置に配置されたナット（１６）とねじ式に係合することを特徴とする、請求項１記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
7. 歯車部材（１８）が前記スピンドル（１４）に固定的に取付けられ、該歯車部材は前記非常レリーズ装置を形成するためにロック・フランク（２２）と連動する前記ロック・ボルト（１３）用のロック・フランク（２２）を有する前記カム面（１９）を備えることを特徴とする、請求項６記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
8. 前記スピンドル（１４）は、該スピンドル（１４）の外周面に配置されたプラスチック・ハブ（１５）を介して移動可能、かつ回転可能に前記ハウジング（１）内に案内されることを特徴とする、請求項６または７記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
9. 前記ロック・ボルト（１３）と前記ハウジング（１）との間に配置されていて、圧縮ばね、または引っ張りばね状に形成され、かつ前記ロック・ボルト（１３）を前記ウォームギヤ・スピンドル（１２）の回転可能な部分の前記カム面（１９）との接触状態を常に保つばね（２０）を備えることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のばね式ブレーキ・シリンダ。
10. 前記ロック・ボルト（１３）は補助手段によって遠隔操作可能であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のばね式ブレーキ・シリンダ。

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