JP6158441B2 - ハンドブレーキ - Google Patents

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Description

本発明は機械分野に関し、詳細には、ハンドブレーキ(hand brake)に関する。
ハンドブレーキは、人力を動力として用いる、車両の制動装置に設置される機構であり、主に貨車に使用される。貨車が就役または駐車しているとき、人力を動力として用いてハンドブレーキを手動で操作し、それによって制動力を生じさせることにより、制動力は基本制動装置を介してブレーキシューに伝達され、そのときブレーキシューは車輪に近接して制動を引き起こす。一般的なハンドブレーキは、通常、ハンドホイール(hand wheel)、鎖、筺体、筺体内に配置された駆動シャフト組立体、ブルギヤ、およびベースを備え、ハンドホイールおよび駆動シャフト組立体は連結され、鎖の一端はブルギヤに固定され、他端は、ハンドブレーキプルロッド(hand brake pull rod)を介してブレーキ装備車両の底部に配置された定滑車に連結される。制動時、ハンドホイールは、駆動シャフトでピニオンを駆動して右回りに回転させ、そのときブルギヤを駆動して左回りに回転させ、ラチェットおよびつめが互いに反対方向に回転する。ブルギヤが回転すると、鎖はブルギヤスピンドルのまわりに巻き付けられ、それによって基本制動装置のプルロッドに制動力を加える。ハンドブレーキが作動しているとき、ピニオンはクラッチを介して駆動シャフトに連結され、この時点で、ハンドホイールを回転させ、駆動シャフトが回転する。操作者がハンドホイールを解放すると、ラチェットは、鎖の重力により逆回転しやすいが、つめのブロッキング効果で、ラチェットが回転することはなく、鎖を駆動して動かすこともなく、それによって制動効果を維持する。緩和する必要があるとき、クラッチを操作して、駆動シャフトからピニオンを切り離す。この時点で、鎖は重力下で動き、ブルギヤでピニオンを駆動して駆動シャフトに対して回転させ、それによって軽減操作(remission operation)を実現する。しかし、この種のハンドブレーキには次の欠点がある。(1)コンバーチブルが台車に連結されるとき、通常はハンドブレーキのハンドホイールとフロントガラスとが干渉する、(2)鎖−ハンドブレーキプルロッドおよび定滑車の車輪溝は一直線でなく、設計は不合理であり、このことは外観に影響を及ぼすだけでなく、伝達効率も低いので、定滑車およびハンドブレーキレバーの摩耗に容易につながる。
ハンドブレーキのハンドホイールとバスのフロントガラスとの干渉を解決するためには、従来のハンドブレーキは、車両の外側に対して水平方向に125mm以上ずらす必要があり、これにより、鎖巻シャフト端部での鎖中央と定滑車端部での鎖中央との間に約100mmの横方向シフトを形成することになる。したがって、100mmのずれがハンドブレーキによる制動を容易に引き起こすと、鎖および筺体が固締され、鎖と動滑車が干渉して、ハンドブレーキの性能に影響を及ぼす。そのうえ、過度のずれが定滑車の伝達効率の低下を引き起こす可能性があり、不十分な視覚効果が悪化する。コンバーチブルおよびハンドブレーキの構造解析により、車両上のハンドブレーキの設置位置を調整してハンドブレーキのハンドホイールと乗客のフロントガラスとの干渉を解決するだけでは台車のハンドブレーキシステムの性能を保証することができず、NSW型ハンドブレーキの構造を改良する必要がある。
ハンドブレーキの上記問題を解決するために、本発明は、制限装置を有するハンドブレーキを提供する。
本発明は次の技術的解決法を採用している。ハンドブレーキは、ハンドホイール、鎖、筺体、筺体内に配置された駆動シャフト組立体、ブルギヤ、およびベース組立体を備える。ハンドホイールは駆動シャフト組立体に連結され、鎖の一端はリベットを介してブルギヤに固定され、ブルギヤの主シャフトは鎖巻シャフトである。鎖の他端は、ハンドブレーキプルロッドを介してブレーキ装備車両の底部に配置された定滑車に連結される。駆動シャフト組立体は、連続的に配置された駆動シャフト、ピンホイール、クラッチ、ラチェット、ピニオン、および末端部を備える。ハンドホイールは、駆動シャフトに近接する端部に配置され、駆動シャフトに固定して連結され、ブルギヤは、ピニオンに近接する端部に配置され、ピニオンと係合する。ハンドブレーキの末端部は、NSW型ハンドブレーキ向けの溶接法の代わりに弾性円筒ピンによって駆動シャフトに連結されるので、駆動シャフト組立体の分解検査を容易にすることができる。
筺体には、機能ハンドル、つめ、つめピン、およびつめホルダが設けられ、機能ハンドルはつめピンに固定して連結され、つめは、つめホルダを回転可能に貫通するつめピン上で制限される。釣合いおもりが、つめピンのつめから離れた側に配置される。つめはラチェットの隣り合うギヤの間に留められ、したがって、ラチェットは駆動シャフトによって駆動されて右回りに回転し、ラチェットの左回りの回転を防ぐことができる。前記ベース組立体がベースを備える。
ハンドブレーキは、ブルギヤとベースとの間の鎖巻シャフト上に配置された制限装置をさらに備える。ベースの一部は制限装置と合致していて、制限装置を保持するように凹面になっている。制限装置は、軸受I、ねじりばねホルダ、ねじりばね、案内板、および案内板ホルダを備え、ねじりばねは軸受Iの外側にスリーブを付けられ、ねじりばねホルダは、ねじりばねのブルギヤに近接する側に配置され、案内板および案内板ホルダは、ねじりばねのベースに近接する側に連続的に配置され、ストッパポストIIIが、ねじりばねホルダのねじりばねに面する側に固着され、ストッパポストIが、案内板のねじりばねに面する側に固着され、ストッパポストIIが、ベースの案内板ホルダに面する側に固着される。ねじりばねの両端は湾曲したフックであり、案内板および案内板ホルダは環状構造である。案内板には、案内板を貫通し得る円弧状の溝が設けられ、円弧状溝の幅はストッパポストIIの直径以上であり、円弧状溝の弧長は円周の4分の3以下である。ストッパポストIIと合致する穴が案内板ホルダに配置され、ストッパポストIIは、この穴を用いて案内板ホルダを挿通し、円弧状溝内で回転する。
ねじりばねの材料は65Mnであり、ねじりばねの巻数Nは3≦N≦6であり、ねじりばねの線径rは4mm≦r≦6mmである。ねじりばねの2つのフック先端部は同じ縦軸線を通る、すなわち、2つのフック端部の間の距離はN周分である。
ねじりばねホルダに近接するねじりばねの端部はストッパポストIIIで留められ、案内板に近接するねじりばねの端部はストッパポストIで留められる。「留める」は、ねじりばねの端部にある湾曲したフックが対応するストッパポストに連結されることを意味する。ストッパポストIIIの高さはHであり、ストッパポストIIの高さはHであり、ストッパポストIの高さはHであり、r≦H3≦(N−1)×r、r≦H1≦(N−1)×rであり、Hは案内板ホルダの厚さより大きく、案内板および案内板ホルダの厚さの合計以下である。ねじりばねの一端はストッパポストIIIだけで留められ、ねじりばねの他端はストッパポストIだけで留められる。また、ストッパポストIIはねじりばねで留められない。
(本発明の動作原理)
(1)制動機能: 「従来」位置で機能ハンドルを引き、ハンドホイールを右回りに回転させて、駆動シャフト上のピンホイールを駆動して回転させ、トルクをクラッチ経由でピニオンに伝達し、そのときピニオンがブルギヤを駆動して回転させ、それによって制動を実現する。
(2)急速緩和機能: 制動条件下で、ハンドホイールを左回りに約20〜60°回転させて、クラッチを駆動して軸方向に移動させる。クラッチは駆動シャフトとピニオンとの間の伝達を断ち、それによって急速緩和機能を実現する。左回り回転の角度は20〜60°だけであり、したがって急速緩和がハンドホイールの回転を引き起こすことはない。
(3)力調整機能: 「力調整」位置で機能ハンドルを引き、この時点ではハンドブレーキ内側のつめが動作することはなく、ハンドホイールを右回りに回転させて、駆動シャフト上のピンホイールを駆動して回転させ、トルクをクラッチ経由でピニオンに伝達し、そのときピニオンがブルギヤを駆動して回転させ、それによって制動を実現する。必要に応じて、ハンドホイールの左回りの回転は制動力を減少させることができ、ハンドホイールの右回りの回転は制動力を増大させることができ、それによって力調整機能を実現する。
改良前は、ハンドブレーキが重力の作用で完全緩和状態にあるとき、鎖は、図10に示されている位置および状態にある。改良後は、ブルギヤの後ろに制限装置を設置することにより、鎖は、ハンドブレーキが完全緩和状態にあるときに、図11に示されている位置および状態にある。完全緩和状態では、ハンドブレーキの鎖は、改良後に右側に47mmだけずれる。
制動プロセス: 鎖は、初期緩和位置で図11に示されている位置に配置される。同時に、ねじりばねの一端はストッパポストIに制限され、他端はストッパポストIIIに制限される。ストッパポストIに連結された案内板はストッパポストIIに制限される。制動がかけられるとき、ハンドホイールは右回りに回転して、駆動シャフトでピンホイールを駆動して回転させ、したがってクラッチを介してピニオンを駆動して右回りに回転させる。ピニオンはブルギヤと係合して、ブルギヤを駆動して左回りに回転させる。ストッパポストIIIはブルギヤ上に固定して配置されるので、ストッパポストIIIはブルギヤと共に回転することになり、この時点でねじりばねは動かない。ブルギヤが1周回転すると、ねじりばね端部の先端部はストッパポストIIIによってブロックされ、この時点でねじりばねはブルギヤと共に左回りに回転して、ストッパポストIIIによって駆動される。ブルギヤが1周回転し続けると、ねじりばねの他端の先端部はストッパポストIによってブロックされ、この時点で、ブルギヤは2周回転する(鎖の巻きつけは約500mmである)。ストッパポストIは案内板上に固定して設けられるので、ブルギヤの連続的な回転で、ねじりばねは、ストッパポストIを駆動することにより案内板9を駆動して左回りに回転させる。この時点で、ベース組立体上に固定されたストッパポストIIは案内板9に対して相対的に動き、案内板9の溝内で右回りに回転する。ストッパポストIIが図7に示されている案内板9の溝内でせいぜい4分の3周回転すると、案内板9はストッパポストIIによってブロックされる。同時に、回転を続けると、ねじりばねは制動を妨げるトルクを作り出す。
上述したように、本発明においてハンドブレーキによる制動時に、制限装置は、ブルギヤが2と4分の3周回転し(最大で800mm以上の巻きつけ量)、ねじりばねが逆妨害を引き起こさないことを保証することができる。一般的に使用されているハンドブレーキの最大巻きつけは458mmだけであり、したがって、制限構造の設計は、ハンドブレーキの通常制動要件を完全に満たすことができる。
緩和プロセス: 制動条件下で、ハンドホイールを左回りに約20〜60°回転させて、クラッチを駆動して軸方向に移動させる。クラッチは駆動シャフトとピニオンとの間の伝達を断ち、それによって急速緩和機能を実現する。左回り回転の角度は20〜60°だけであり、したがって急速緩和がハンドホイールの回転を引き起こすことはない。鎖は重力下で動き、ブルギヤでピニオンを駆動して駆動シャフトに対して回転させ、それによって軽減操作を実現する。緩和時、ブルギヤの右回りの回転で、ストッパポストIIIはブルギヤと共に回転することになり、この時点でねじりばねは動かない。ブルギヤが1周回転すると、ねじりばね端部の先端部はストッパポストIIIによってブロックされ、この時点でねじりばねはブルギヤと共に左回りに回転して、ストッパポストIIIによって駆動される。ブルギヤが1周回転し続けると、ねじりばねの他端の先端部はストッパポストIによってブロックされ、この時点でブルギヤは2周回転する(鎖の解放量は約500mmである)。ストッパポストIは案内板上に固定して設けられるので、ブルギヤの連続的な回転で、ねじりばねは、ストッパポストIを駆動することにより案内板9を駆動して右回りに回転させる。この時点で、ベース組立体上に固定されたストッパポストIIは案内板9に対して相対的に動き、案内板9の溝内で右回りに回転する。ストッパポストIIが案内板9の溝内で溝の端部まで回転すると、案内板9はストッパポストIIによってブロックされ、それによって鎖および鎖巻シャフトに固着されたリベットが同レベルになり、重力の作用による鎖の落下が回避され、鎖の中心と鎖巻シャフトの中心との間に横方向のずれがない。
本発明は、下記の有益な効果を達成することができる。
(1)駆動シャフトと鎖巻シャフトの端部上の鎖との間の中心間距離は47mm増加し、ハンドブレーキを設置した後、ハンドブレーキが旅客車両のフロントガラスに干渉しないという条件で、鎖巻シャフト端部の鎖中心と定滑車の鎖中心との間の横方向のずれは53mmに減少し、これにより、ハンドブレーキが展開されるときに鎖が定滑車に干渉してハンドブレーキの性能に影響を及ぼすという問題を回避できるだけでなく、より良い外観を提供する。
(2)ハンドブレーキの末端部は、弾性円筒ピンによって駆動シャフトに連結されるので、従来のハンドブレーキ向けの溶接法に比べて、駆動シャフト組立体の分解検査を容易にすることができる。
(3)改良型ハンドブレーキは、(フロントガラスとの干渉を回避するために)取付場所の位置を調整した後で台車のハンドブレーキシステムの性能を保証することができ、改良型ハンドブレーキの比率は改良前の比率と一致する。
本発明のハンドブレーキの概略図Iである。 本発明のハンドブレーキの概略図IIである。 本発明のハンドブレーキの制限装置の概略図Iである。 図3のA−A断面図である。 本発明のハンドブレーキのベース組立体の概略図Iである。 図5のA−A断面図である。 本発明のハンドブレーキのベース組立体の概略図IIである。 本発明のハンドブレーキの駆動シャフト組立体の概略図Iである。 本発明のハンドブレーキの駆動シャフト組立体の概略図IIである。 緩和状態下での従来のハンドブレーキの鎖状態の概略図である。 本発明の緩和状態下でのハンドブレーキの鎖状態の概略図である。 本発明のハンドブレーキのハンドルの分解図である。
本発明について、諸図面および諸実施形態を併用してさらに説明する。
(例1)
ハンドブレーキは、ハンドホイール4、鎖5、筺体1、筺体1内に配置された駆動シャフト組立体3、ブルギヤ(bull gear)13、およびベース組立体6を備え、ハンドホイール4は駆動シャフト組立体3に連結され、鎖5の一端はリベットを用いてブルギヤ13に固定され、ブルギヤ13の主シャフトは鎖巻シャフト2である。駆動シャフト組立体3は、連続的に配置された駆動シャフト16、ピンホイール17、クラッチ18、ラチェット19、ピニオン20、および末端部21を備え、ハンドホイール4は、駆動シャフト16に近接する端部に配置され、駆動シャフト16に固着され、ブルギヤ13は、ピニオン20に近接する端部に配置され、ピニオン20と係合する。ハンドブレーキの末端部21は、弾性円筒ピンによって駆動シャフト16に連結されるので、駆動シャフト組立体の分解検査を容易にすることができる。
筺体1には、機能ハンドル14、つめ27、つめピン28、およびつめホルダ29が設けられ、機能ハンドル14はつめピン28に固定して連結され、つめ27は、つめホルダ29を回転可能に貫通するつめピン28上で制限される。釣合いおもり30が、つめピン28のつめ27から離れた側に配置される。つめ27はラチェット19の隣り合うギヤの間に留められ、したがって、ラチェット19は、駆動シャフト16によって駆動されて右回りに回転して、ラチェット19の左回りの回転を防ぐことができる。 前記ベース組立体(6)がベース(22)を備える。
ハンドブレーキは、ブルギヤ13とベース22との間の鎖巻シャフト2上に配置された制限装置をさらに備える。制限装置は、軸受I10、ねじりばねホルダ12、ねじりばね11、案内板9、および案内板ホルダ23を備える。ねじりばね11は軸受I10の外側にスリーブを付けられ、ねじりばねホルダ12は、ねじりばね11のブルギヤ13に近接する側に配置され、案内板9および案内板ホルダ23は、ねじりばね11のベース22に近接する側に連続的に配置される。ストッパポストIII7が、ばねホルダ12のねじりばね11に面する側に固着され、ストッパポストI8が、案内板9のねじりばね11に面する側に固着され、ストッパポストII26が、ベース22の案内板ホルダ23に面する側に固着される。ねじりばね11の両端には湾曲したフックが設けられ、案内板9および案内板ホルダ23は環状構造である。案内板9には、案内板9を貫通する円弧状の溝が設けられ、円弧状溝の幅はストッパポストII26の直径以上であり、円弧状溝の弧長は円周の4分の3以下である。ストッパポストII26と合致する穴が案内板ホルダ23に配置され、ストッパポストII26は、この穴を用いて案内板ホルダ23を挿通し、円弧状溝内で回転する。ベース22には軸受II25がさらに設けられ、軸受II25は、軸受ブロック24を介してベース22上に配置される。軸受ブロック24の外側には案内板ホルダ23がある。案内板ホルダの厚さは4mmであり、案内板の厚さは6mmである。
ねじりばね11は65Mn製であり、ねじりばね11の巻数は4であり、ねじりばね11の線径は5mmである。ねじりばねホルダ12に近接するねじりばね11の端部11aはストッパポストIII7で留められ、案内板9に近接するねじりばね11の端部11bはストッパポストI8で留められる。ストッパポストIII7の高さHは5mmであり、ストッパポストII26の高さHは9mmであり、ストッパポストI8の高さHは5mmである。
改良後のハンドブレーキのブルギヤは制限構造を採用しているので、自然状態で、鎖の中心と鎖巻シャフトの中心との間に47mmの横方向距離がある。従来のハンドブレーキには制限装置がなく、鎖は重力の作用で自然に落下し、したがって、鎖の中心と鎖巻シャフトの中心との間に横方向のずれがない。
改良型ハンドブレーキは、(フロントガラスとの干渉を回避するために)取付場所の位置を調整した後で台車のハンドブレーキシステムの性能を保証することができ、改良型ハンドブレーキの倍率は改良前の倍率と一致する。ハンドブレーキの駆動シャフトと鎖巻シャフトの端部での鎖の中心線との間の距離は、改良前の距離より40mm大きい。
(例2)
例1との差異は次の通り。ねじりばね11の巻数は3であり、ねじりばね11の線径は6mmである。ストッパポストIII7の高さHは10mmであり、ストッパポストII26の高さHは7mmであり、ストッパポストI8の高さHは6mmである。
(例3)
例1との差異は次の通り。ねじりばね11の巻数は5であり、ねじりばね11の線径は4mmである。ストッパポストIII7の高さHは6mmであり、ストッパポストII26の高さHは10mmであり、ストッパポストI8の高さHは14mmである。(例4)
例1とは異なり、ねじりばね11の巻数は6であり、ねじりばね11の線径は4mmである。ストッパポストIII7の高さHは8mmであり、ストッパポストII26の高さHは8mmであり、ストッパポストI8の高さHは8mmである。
1 筺体
2 鎖巻シャフト
3 駆動シャフト組立体
4 ハンドホイール
5 鎖
6 ベース組立体
7 ストッパポストIII
8 ストッパポストI
9 案内板
10 軸受I
11 ねじりばね
12 ねじりばねホルダ
13 ブルギヤ
14 ハンドル
15 リベット
16 駆動シャフト
17 ピンホイール
18 クラッチ
19 ラチェット
20 ピニオン
21 末端部
22 ベース
23 案内板ホルダ
24 軸受ホルダ
25 軸受II
26 ストッパポストII
27 つめ
28 つめピン
29 つめホルダ
30 釣合いおもり

Claims (8)

  1. ハンドホイール(4)、鎖(5)、筺体(1)、前記筺体(1)内に配置された駆動シャフト組立体(3)、ブルギヤ(13)、およびベース組立体(6)を備えるハンドブレーキであって、
    前記ハンドホイール(4)が前記駆動シャフト組立体(3)に連結され、前記鎖(5)の一端が前記ブルギヤ(13)に固定され、
    前記ブルギヤ(13)の主シャフトが鎖巻シャフト(2)であり、
    前記ベース組立体(6)がベース(22)を備え、
    前記ハンドブレーキが、前記ブルギヤ(13)とベース(22)との間の前記鎖巻シャフト(2)上に配置された制限装置をさらに備え、
    前記制限装置が、軸受I(10)、ねじりばねホルダ(12)、ねじりばね(11)、案内板(9)、および案内板ホルダ(23)を備え、
    前記ねじりばね(11)が前記軸受I(10)の外側にスリーブを付けられ、
    前記ねじりばねホルダ(12)が、前記ねじりばね(11)の前記ブルギヤ(13)に近接する側に配置され、
    前記案内板(9)および前記案内板ホルダ(23)が、前記ねじりばね(11)の前記ベース(22)に近接する側に連続的に配置され、
    ストッパポストIII(7)が、前記ねじりばねホルダ(12)の前記ねじりばね(11)に面する側に固着され、
    ストッパポストI(8)が、前記案内板(9)の前記ねじりばね(11)に面する側に固着され、
    ストッパポストII(26)が、前記ベース(22)の前記案内板ホルダ(23)に面する側に固着され、
    前記ねじりばね(11)の両端が湾曲したフックであり、
    前記案内板(9)および前記案内板ホルダ(23)が環状構造であり、
    前記案内板(9)には、前記案内板(9)を貫通し得る円弧状の溝が設けられ、
    前記ストッパポストII(26)と合致する穴が前記案内板ホルダ(23)に配置され、
    前記ストッパポストII(26)が、前記穴を用いて前記案内板ホルダ(23)を挿通し、前記円弧状溝内で回転する、ハンドブレーキ。
  2. 前記ねじりばね(11)の材料が65Mnであり、前記ねじりばね(11)の巻数Nが3≦N≦6であり、前記ねじりばね(11)の線径rが4mm≦r≦6mmである、請求項1に記載のハンドブレーキ。
  3. 前記ねじりばねホルダ(12)に近接する前記ねじりばね(11)の端部(11a)が前記ストッパポストIII(7)で留められ、前記案内板(9)に近接する前記ねじりばね(11)の他端部(11b)が前記ストッパポストI(8)で留められる、請求項1または2に記載のハンドブレーキ。
  4. 前記ストッパポストIII(7)の高さがHであり、前記ストッパポストII(26)の高さがHであり、前記ストッパポストI(8)の高さがHであり、r≦H3≦(N−1)×r、r≦H1≦(N−1)×rであり、Hが前記案内板ホルダ(23)の厚さより大きく、前記案内板(9)および前記案内板ホルダ(23)の厚さの合計以下である、請求項3に記載のハンドブレーキ。
  5. 前記溝の幅が前記ストッパポストII(26)の直径以上であり、前記溝の弧長が、前記溝が属している前記円弧の円周の4分の3以下である、請求項1に記載のハンドブレーキ。
  6. 前記駆動シャフト組立体(3)が、連続的に配置された駆動シャフト(16)、ピンホイール(17)、クラッチ(18)、ラチェット(19)、ピニオン(20)、および末端部(21)を備え、前記ハンドホイール(4)が、前記駆動シャフト(16)に近接する端部に配置され、前記駆動シャフト(16)に固着され、前記ブルギヤ(13)が、前記ピニオン(20)に近接する端部に配置され、前記ピニオン(20)と係合する、請求項1に記載のハンドブレーキ。
  7. 前記末端部(21)が弾性を備えた円筒状のピンによって前記駆動シャフト(16)に連結される、請求項6に記載のハンドブレーキ。
  8. 前記筺体(1)には、機能ハンドル(14)、つめ(27)、つめピン(28)、およびつめホルダ(29)が設けられ、前記機能ハンドル(14)が前記つめピン(28)に固定して連結され、前記つめ(27)が、前記つめホルダ(29)を回転可能に貫通する前記つめピン(28)上で制限される、請求項1に記載のハンドブレーキ。
JP2016531675A 2014-05-19 2015-03-17 ハンドブレーキ Expired - Fee Related JP6158441B2 (ja)

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