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【発明の名称】 踏面清掃装置
【発明者】 【氏名】寺井 淳一

【要約】 【課題】留置ブレーキ機能を持たせた踏面清掃装置を提供する。

【解決手段】車輌の留置ブレーキ時には、高圧管路21と低圧管路22とを経由しての圧力空気の送給を遮断する。それと共に、その管路21,22の一方または双方の電磁切換弁21a,22aのリリース機能を作動させて、給排管路23側の圧力空気を排出してシリンダ3の圧力室3b内を減圧させる。これにより、バネ2のバネ力を復元させ、そのバネ力で研磨子1を踏面W’に押し付けて留置ブレーキ状態を保持する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 踏面清掃用の研磨子と、この研磨子を車輪の踏面に押し付ける方向に付勢するバネと、このバネのバネ力を低減させる方向の力を圧力媒体を介して発生させるシリンダ装置と、このシリンダ装置に圧力媒体を供給する圧力媒体供給手段とを備える踏面清掃装置において、前記バネが、留置状態を保持できるブレーキ力を付与する押圧力にて前記研磨子を前記車輪の踏面に付勢し得るバネ力を保有し、前記圧力媒体供給手段が、前記バネを収縮させて前記研磨子を前記車輪の踏面から離す高圧の圧力媒体を供給する第1の状態と、前記バネのバネ力を低減させて前記研磨子に研磨性能を発揮させる低圧の圧力媒体を供給する第2の状態と、前記バネのバネ力の低減を解除するよう圧力媒体の供給を停止する第3の状態とを選択的にとるものであることを特徴とする踏面清掃装置。
【請求項2】 前記シリンダ装置は、出力側のピストンロッドの先端に研磨子を装着したピストンが往復動可能に挿入され、そのピストンの出力側に、前記圧力媒体供給手段に接続される圧力室を設けたシリンダを備え、そのシリンダ内のピストンの反出力側部に、前記バネが内装されている請求項1記載の踏面清掃装置。
【請求項3】 前記圧力媒体供給手段は、前記シリンダ装置の圧力室に接続された給排管路と、圧力源と、その圧力源からの圧力媒体を、第1の電磁切換弁を介して直接的に前記給排管路に向けて送給する高圧管路と、前記圧力源からの圧力媒体を、減圧弁によって所定の圧力に減圧した上で、第2の電磁切換弁を介して前記給排管路に向けて送給する低圧管路とを備える請求項2記載の踏面清掃装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車輌用の踏面清掃装置に関し、特に、留置ブレーキ機能を有する踏面清掃装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄道車輌においては、運転中の車輌制御に常用する基礎(常用)ブレーキ装置のほかに、ヤードや車庫等での留置中における車輌の転動を防止するために、留置ブレーキ装置が必要とされる。
【0003】従来、基礎ブレーキ装置としては、車輪の踏面に制輪子を押し付けてブレーキ力を得る踏面ブレーキ装置が使われてきた。そして、留置ブレーキ装置としては、手回しハンドルを回転させて得た引張力を、踏面ブレーキ装置に伝達し、車輪の踏面に制輪子(ブレーキシュー)を押し付けることで、留置ブレーキ力を得るようにしたものが使用されていた。
【0004】近年の新幹線などの鉄道車両の高速化に伴い、基礎ブレーキ装置としては、熱容量や車輪の踏面形状を有効に保持するために、踏面ブレーキ装置を用いずに、ディスクブレーキ装置が使われている。そして、保安ブレーキ溜の圧力空気を使用して、基礎ブレーキ装置を作用させるものに移行し、ハンドスコッチとの併用で留置ブレーキ状態を保持することが行われており、留置ブレーキ装置が省略されている。
【0005】例えば海外などにおいて、基礎ブレーキ装置とは別に、留置ブレーキ装置を省略することなく設けたいという要求がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、新たに留置ブレーキ装置を設けるとすると、ブレーキ装置が複雑となり、制御系も複雑になる。
【0007】ところで、鉄道車輌においては、車輪の踏面に油分等が付着すると、レールとの間の摩擦抵抗が小さくなるため、減速のためのブレーキ作動時には制動距離が長くなり、また、走行時においても車輪からレールへの駆動力の伝達効率が低下する。そのため、前記踏面ブレーキ装置を用いる鉄道車輌では、ブレーキ作動時に制輪子を車輪の踏面に押し付けることで踏面清掃を同時に行っているが、ディスクブレーキ装置を用いる鉄道車輌では、ブレーキ作動時にそのような踏面清掃が行われないので、高摩擦係数の研磨子を車輪の踏面に押し付けて清掃を行う専用の踏面清掃装置を別途設ける必要がある(例えば特開平7−19206号公報参照)。
【0008】そこで、発明者は、そのような踏面清掃装置は、作動用の圧力媒体供給手段を備えると共に、その特性上低速時の摩擦係数の高い研磨子を用いているので、これに留置ブレーキ機能を持たせれば、より効果的に小さな押し付け力で必要なブレーキ力が得られることに着想し、本発明をなすに至ったものである。
【0009】本発明は、留置ブレーキ機能を持たせた踏面清掃装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明に係る踏面清掃装置は、踏面清掃用の研磨子と、この研磨子を車輪の踏面に押し付ける方向に付勢するバネと、このバネのバネ力を低減させる方向の力を圧力媒体を介して発生させるシリンダ装置と、このシリンダ装置に圧力媒体を供給する圧力媒体供給手段とを備える踏面清掃装置において、前記バネが、留置状態を保持できるブレーキ力を付与する押圧力にて前記研磨子を前記車輪の踏面に付勢し得るバネ力を保有し、前記圧力媒体供給手段が、前記バネを収縮させて前記研磨子を前記車輪の踏面から離す高圧の圧力媒体を供給する第1の状態と、前記バネのバネ力を低減させて前記研磨子に研磨性能を発揮させる低圧の圧力媒体を供給する第2の状態と、前記バネのバネ力の低減を解除するよう圧力媒体の供給を停止する第3の状態とを選択的にとるものである。上記圧力媒体は、空気であっても、作動油であってもよい。
【0011】請求項1記載の踏面清掃装置によれば、車輌走行時には、バネを収縮させ研磨子を車輪の踏面から離す高圧の圧力媒体をシリンダ装置に供給する第1の状態とし、研磨子を踏面から完全に浮き上がらせて留置ブレーキ力を解除する。また、車輪の踏面の清掃時には、バネのバネ力を低減させて前記研磨子に研磨性能を発揮させる低圧の圧力媒体を供給する第2の状態とし、所定の範囲内の力で研磨子を踏面に押し付けて踏面清掃をする。さらに、車輌の留置ブレーキ時には、バネのバネ力の低減を解除する第3の状態とし、バネのバネ力を復元させ、そのバネ力で研磨子を踏面に押し付けて留置ブレーキ状態を保持する。
【0012】請求項2に記載の踏面清掃装置のように、前記シリンダ装置が、出力側のピストンロッドの先端に研磨子を装着したピストンが往復動可能に挿入され、そのピストンの出力側に、前記圧力媒体供給手段に接続される圧力室を設けたシリンダを備え、そのシリンダ内のピストンの反出力側部に、前記バネが内装されているようにすることができる。
【0013】請求項2記載の踏面清掃装置によれば、シリンダの圧力室に送給される圧力媒体を調整することで、ピストンを進退させることができ、圧力媒体を供給しなければ、そのバネのバネ力によって研磨子が車輪の踏面に押し付けられ、留置ブレーキ状態が保持される。
【0014】請求項3記載の踏面清掃装置のように、前記圧力媒体供給手段が、前記シリンダ装置の圧力室に接続された給排管路と、圧力源と、その圧力源からの圧力媒体を、第1の電磁切換弁を介して直接的に前記給排管路に向けて送給する高圧管路と、前記圧力源からの圧力媒体を、減圧弁によって所定の圧力に減圧した上で、第2の電磁切換弁を介して前記給排管路に向けて送給する低圧管路とを備える構成とすることができる。
【0015】請求項3記載の踏面清掃装置によれば、車輌走行時には、低圧管路を遮断すると共に高圧管路を経由して圧力媒体を送給することで、シリンダの圧力室内に、ピストンを介してバネを収縮させる圧力を発生させ、これにより研磨子を踏面から完全に浮き上がらせて留置ブレーキ力を解除する。また、車輪の踏面の清掃時には、高圧管路を遮断すると共に低圧管路を経由して圧力空気を送給することで、シリンダの圧力室内に、ピストンを介して、バネのバネ力を研磨子が研磨性能を発揮できる範囲の力まで低減させる圧力を発生させ、これにより、所定の範囲内の力で研磨子を踏面に押し付けて踏面清掃をする。さらに、車輌の留置時には、高圧管路と低圧管路とを経由しての圧力媒体の送給を遮断すると共に、その一方または双方の電磁切換弁のリリース機能を作動させて、給排管路側の圧力媒体を排出してシリンダの圧力室内を減圧させることで、バネのバネ力を復元させ、そのバネ力で研磨子を踏面に押し付けて留置状態を保持する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0017】図1、図2および図3は、本発明に係る踏面清掃装置の一実施の形態を示し、図1は同装置の概要構成を示す図、図2は要部の断面図、図3は要部の装着図である。
【0018】本例装置は、図1に示すように、踏面清掃用の研磨子1と、この研磨子1を、内設したバネ2のバネ力によって、車輪Wの踏面W’に押し付ける一方、そのバネ力を、シリンダ3内に導入した圧力空気の圧力によって低減して、研磨子1を踏面W’から浮かせるシリンダ装置10とを備える。このシリンダ装置10には、圧力媒体供給手段20によって圧力空気が供給される。
【0019】シリンダ装置10は、図2に示すように、出力側のピストンロッド4aの先端に研磨子1を装着したピストン4を往復動可能に挿入し、そのピストン4の出力側に、ポート3aを介して圧力媒体供給手段20と連通する圧力室3bを設けたシリンダ3を備えると共に、そのシリンダ3内の、ピストン4の反出力側となる後部に、研磨子1を踏面W’に押し付けるバネ2を内装した構成とされている。
【0020】また、バネ2は、ピストン4後面の係合部と、シリンダ3の後部蓋を貫通して螺入されたネジ蓋5の前端の係合部とに両端を係合支持され、そのネジ蓋5によって、研磨子1の踏面W’に対する押し付け力を微調整可能とされている。なお、ここでは図示を省略したが、このネジ蓋5には、シリンダ3内のバネ2の配置空間に背圧が立つことを防ぐための、吸排気孔を設けている。
【0021】更に、シリンダ3の前面とピストンロッド4aとの間には蛇腹式のダストシール6を設けている。
【0022】ここで、研磨子1は、踏面清掃用として一般的に用いられ、低速時の摩擦係数が高く、鋳鉄制輪子の法規上認められている摩擦係数(μ=0.15)の約3倍(速度20km/h:μ=約0.4)の摩擦係数を有するものである。
【0023】一方、バネ2は、この研磨子1を制輪子とした場合のブレーキ率(その制輪子に作用する力、すなわち制輪子の摩擦係数と押し付け力とから定まる力の総和と適用車輌の空車重量との割合)が、法規制(手用ブレーキ装置での国内法規制では20%以上)ないしは適用仕様を満足できる押圧力で、研磨子1を車輪Wの踏面W’に押し付けて、適用車輌の留置状態を確実に保持できるブレーキ力を得るのに必要十分なバネ力を保有するものとされている。従って、このシリンダ装置10では、シリンダ3の圧力室3bに圧力空気を導入して、ピストン4を反出力側に向けて加圧後進させることで、バネ2を収縮させない限り、そのバネ2が研磨子1を踏面W’に押し付けて、留置ブレーキ状態が保持される。
【0024】翻って、圧力媒体供給手段20は、図1に示すように、シリンダ3のポート3aに接続された給排管路23と、圧力空気供給源24と、その圧力空気供給源24からの圧力空気を、3位置4ポート形の第1の電磁切換弁21aを介して直接的に給排管路23に向けて送給する高圧管路21と、圧力空気供給源24からの圧力空気を、減圧弁25によって所定の圧力に減圧した上で、2位置4ポート形の第2の電磁切換弁22aを介して給排管路23に向けて送給する低圧管路22とを備えている。また、高圧管路21および低圧管路22の電磁切換弁21a,22bは、開閉機能と、圧力空気の供給を遮断する一方で、給排管路23側の圧力空気をそれぞれの排出部21b,22bに排出して、それに連通するシリンダ3の圧力室3a内を減圧させるリリース機能とを有している。
【0025】なお、ここでは図示を省略したが、給排管路23には、内圧を検出して制御部に伝える圧力検出器が設けられる。
【0026】この圧力媒体供給手段20では、車輌走行時には、低圧管路22を遮断すると共に、高圧管路21を経由して圧力空気を送給することで、シリンダ3の圧力室3b内に、ピストン4を介してバネ2を収縮させる高圧の圧力媒体を供給する(第1の状態)。これにより研磨子1を踏面W’から完全に浮き上がらせて離し、留置ブレーキ力を解除する。なお、圧力室3bに圧力空気を送給してバネ2を収縮させた後に、高圧管路21を遮断して圧力室3b内の圧力をブロックすることで、特別の空気漏洩等がない限り、踏面W’に対して研磨子1を浮き上がらせた無負荷状態を維持できる。
【0027】また、踏面W’の清掃時には、高圧管路21を遮断すると共に、低圧管路22を経由して圧力空気を送給することで、シリンダ3の圧力室3b内に、ピストン4を介してバネ2を収縮させ、そのバネ力を研磨子1が研磨性能を発揮できる範囲の力まで低減させる低圧の圧力媒体を供給する(第2の状態)。これにより、所定の範囲内の力で研磨子1を踏面W’に押し付けて踏面清掃をする。
【0028】また、車輌の留置時には、高圧管路21と低圧管路22とを経由する圧力空気を遮断すると共に、その一方または双方の電磁切換弁21a,22aのリリース機能を作動させて、給排管路23側の圧力空気を排出してシリンダ3の圧力室3b内を減圧させる(第3の状態)。これにより、バネ2の収縮を解除して、そのバネ力を復元させて研磨子1を踏面W’に押し付けて留置ブレーキ状態を保持する。
【0029】一方、シリンダ装置10は、図3に示すように、そのシリンダ3を、ピン係合型取付具7を介して揺動可能に車輌の台車部Tに支持させ、一方、そのシリンダ3のピストンロッド4aの先端に装着した研磨子1は、リンク型支持ロッド8によって前後動可能に台車部Tに吊下支持させ、この支持形態により、研磨子1の踏面W’に対する押付位置の安定化を図っている。
【0030】以上に述べたように、本例装置は、シリンダ3に対し、高圧側の圧力空気を送給して、研磨子1を踏面W’から浮き上がらせる走行モードと、低圧側の圧力空気を送給して研磨子1を所定範囲内の力で踏面W’に押し付ける踏面清掃モードと、送給した圧力空気を排除して研磨子1を踏面W’に押し付ける留置ブレーキモードの三つの形態で作動することができる。
【0031】そして、留置ブレーキモードでは、シリンダ3から圧力空気を排除したときに、バネ2が研磨子1を踏面W'に押し付けることで得られるブレーキ力、つまりバネ2のバネ力によって独立的に得られるブレーキ力で留置状態を保持するので、ディスクブレーキ装置で留置状態を保持する従来のシステムに比較して、装置の大幅な簡易化が図れ、しかも、研磨子1の高い摩擦抵抗を利用するので比較的小さな押し付け力で必要な留置ブレーキ力が得られので、装置の小型化も簡易となる。また、故障などの原因で圧力空気が供給されない場合は、バネ2のバネ力によって留置ブレーキが作動することになるので、鉄道車両を停止させる上で有利に機能する。
【0032】なお、上記実施形態では、シリンダ装置10を作動させる圧力媒体として圧力空気を用いたが、これは一例であって、所期の圧力伝達効果が得られる限り、圧力空気以外の圧力媒体を用いてよく、例えば、図4に示すシリンダ装置10’のように、作動油を圧力媒体とするも好ましい実施形態である。
【0033】図4は、本発明の留置ブレーキ機能を有する踏面清掃装置の別の実施形態において備えるシリンダ装置の断面図である。なお、このシリンダ装置は、用いる圧力媒体を作動油とすること以外は、前記一実施形態において備えるシリンダ装置と、その構成・作用が実質的に等価であるので、ここでは、等価な各構成部には同一符号を付して説明を省略し、その差異点のみを要約して説明する。
【0034】図4に示す本例のシリンダ装置10'は、圧力媒体として作動油を用いるものであって、シリンダ3'の圧力室3b'に作動油を導入するポート3a'は、当該シリンダ3’の出力側の前蓋部に設けている。また、圧力空気を用いるものに比較して、シリンダ3’の内径は小さくなり、それに伴って、後部蓋に螺入されるネジ蓋5’の径も小さくなるので、バネ2後端部は、当該ネジ蓋5’の先端に配した保持環5aを介して係合支持させている。このように、圧力媒体として作動油を用いる本例では、装置の小型化および軽量化がより容易となる。
【0035】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る踏面清掃装置は、踏面清掃用の研磨子を車輪の踏面に押し付けるシリンダ装置のバネが、留置状態を保持できるブレーキ力を付与する押圧力にて研磨子を車輪の踏面に付勢し得るバネ力を保有するようにし、そのバネ力を、圧力媒体供給手段にて供給する圧力媒体の圧力を用いて調整するようにしたので、簡単な構成で、踏面清掃機能を確保した上で、必要時においてのみ留置ブレーキ機能を持たせることができる。よって、保安ブレーキ溜の圧力空気等のような外部からの圧力媒体に依存することなく、独立的に必要なブレーキ力が得られ、もってより簡易な構成のもとで確実に留置ブレーキ状態を保持できる。
【0036】請求項2の踏面清掃装置は、シリンダの圧力室に圧力媒体が供給されてなければ、バネのバネ力によって研磨子を車輪の踏面に押し付け、留置ブレーキが作動するようにしているので、簡単に留置ブレーキを動作させることができる。
【0037】請求項3記載の踏面清掃装置は、圧力媒体供給手段が、シリンダ装置の圧力室に接続された給排管路と、圧力源と、その圧力源からの圧力媒体を、第1の電磁切換弁を介して直接的に前記給排管路に向けて送給する高圧管路と、前記圧力源からの圧力媒体を、減圧弁によって所定の圧力に減圧した上で、第2の電磁切換弁を介して前記給排管路に向けて送給する低圧管路とを備えるようにしたので、簡単な構造で、車両走行状態、踏面清掃状態及び留置ブレーキ状態を簡単に切り換えることができる。
【出願人】 【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
【出願日】 平成12年8月3日(2000.8.3)
【代理人】 【識別番号】100085291
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥巣 実
【公開番号】 特開2002−46604(P2002−46604A)
【公開日】 平成14年2月12日(2002.2.12)
【出願番号】 特願2000−235711(P2000−235711)