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技術 鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造

出願人 川崎重工業株式会社
発明者 鴻池史一佐藤與志
出願日 2018年6月29日 (2年6ヶ月経過) 出願番号 2018-125219
公開日 2020年1月9日 (11ヶ月経過) 公開番号 2020-001629
状態 未査定
技術分野 ブレーキシステム(ブースタ) 感温弁 ブレーキシステム(制動力調整) 鉄道車両用制御装置
主要キーワード 空気溜め ブレーキモジュール 貨物列車 積雪地帯 流体圧力源 積雪情報 自動開閉弁 電力配線
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年1月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

低コスト簡易な耐ブレーキ構造を提供する。

解決手段

制輪子を駆動させるブレーキシリンダ流体圧力源から流体圧を付与する簡易耐雪ブレーキ構造であって、前記流体圧力源を前記ブレーキシリンダに接続する第1流路と、前記第1流路を開閉する開閉弁と、前記第1流路に並列接続された第2流路と、前記第2流路に設けられ、前記流体圧力源側から前記ブレーキシリンダ側への流れを許容する逆止弁と、前記第1流路に並列接続された第3流路と、前記第3流路に設けられたリリーフ弁と、を備える。

概要

背景

鉄道車両の一般的な踏面ブレーキ装置では、非制動時には制輪子車輪踏面から隙間をあけて離間し、制動時には空気圧ブレーキシリンダを作動させて制輪子を車輪踏面に押圧させる。この構造では、積雪地帯走行する場合には、制輪子と車輪踏面との間に入り込んで制動力が弱まる可能性がある。そこで、非制動時においても制輪子を制動圧よりも弱い圧力で車輪踏面に軽く接触させて雪の浸入を防ぐ耐雪ブレーキ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

低コスト簡易な耐雪ブレーキ構造を提供する。制輪子を駆動させるブレーキシリンダに流体圧力源から流体圧を付与する簡易耐雪ブレーキ構造であって、前記流体圧力源を前記ブレーキシリンダに接続する第1流路と、前記第1流路を開閉する開閉弁と、前記第1流路に並列接続された第2流路と、前記第2流路に設けられ、前記流体圧力源側から前記ブレーキシリンダ側への流れを許容する逆止弁と、前記第1流路に並列接続された第3流路と、前記第3流路に設けられたリリーフ弁と、を備える。

目的

本発明は、低コストで簡易な耐雪ブレーキ構造を提供することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

制輪子を駆動させるブレーキシリンダ流体圧力源から流体圧を付与する簡易ブレーキ構造であって、前記流体圧力源を前記ブレーキシリンダに接続する第1流路と、前記第1流路を開閉する開閉弁と、前記第1流路に並列接続された第2流路と、前記第2流路に設けられ、前記流体圧力源側から前記ブレーキシリンダ側への流れを許容する逆止弁と、前記第1流路に並列接続された第3流路と、前記第3流路に設けられたリリーフ弁と、を備える、鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造。

請求項2

前記開閉弁が閉じられるとともに、前記ブレーキシリンダに前記流体圧が付与されると、前記リリーフ弁は、耐雪ブレーキ圧になるまで当該流体圧を前記ブレーキシリンダから前記第3流路を介して排出し、前記逆止弁は、前記ブレーキシリンダ側から前記流体圧力源側への流れを阻止して、前記ブレーキシリンダ内の耐雪ブレーキ圧を維持する、請求項1に記載の鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造。

請求項3

前記開閉弁は、前記第1流路を開閉する弁体と、前記弁体を動作させる弁体駆動制御部とを有し、前記弁体駆動制御部は、外気温度所定値未満のときに前記弁体を閉じ、外気温度が前記所定値以上のときに前記弁体を開く、請求項1又は2に記載の鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造。

請求項4

前記弁体駆動制御部は、温度変化に応じて外形が変化する構成を有し、外気温度が低下するにつれて前記弁体を閉じ方向に動作させるように配置されている、請求項3に記載の鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造。

技術分野

0001

本発明は、制輪子を駆動させるブレーキシリンダ流体圧力源から流体圧を付与する耐ブレーキ構造に関する。

背景技術

0002

鉄道車両の一般的な踏面ブレーキ装置では、非制動時には制輪子が車輪踏面から隙間をあけて離間し、制動時には空気圧でブレーキシリンダを作動させて制輪子を車輪踏面に押圧させる。この構造では、積雪地帯走行する場合には、制輪子と車輪踏面との間に雪が入り込んで制動力が弱まる可能性がある。そこで、非制動時においても制輪子を制動圧よりも弱い圧力で車輪踏面に軽く接触させて雪の浸入を防ぐ耐雪ブレーキ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2015−137028号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、既存の鉄道車両に耐雪ブレーキの機能を追加しようとすると、ブレーキシステム全体を変更しなければならないため、コストが高くなる問題がある。

0005

そこで本発明は、低コスト簡易な耐雪ブレーキ構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様に係る鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造は、制輪子を駆動させるブレーキシリンダに流体圧力源から流体圧を付与する簡易耐雪ブレーキ構造であって、前記流体圧力源を前記ブレーキシリンダに接続する第1流路と、前記第1流路を開閉する開閉弁と、前記第1流路に並列接続された第2流路と、前記第2流路に設けられ、前記流体圧力源側から前記ブレーキシリンダ側への流れを許容する逆止弁と、前記第1流路に並列接続された第3流路と、前記第3流路に設けられたリリーフ弁と、を備える。

0007

前記構成によれば、開閉弁を開いた状態において、制動時には第1流路を介して流体圧力源からブレーキシリンダに制動圧が付与され、非制動時には第1流路を介してブレーキシリンダから流体圧力源に制動圧が逃げ、制輪子が車輪踏面から隙間をあけて離れる。他方、開閉弁を閉じた状態において、制動時には第2流路及び逆止弁を介して流体圧力源からブレーキシリンダに制動圧が付与される。

0008

他方、開閉弁を閉じた状態において、非制動時には逆止弁により第2流路を介してブレーキシリンダから流体圧力源に制動圧が逃げることが阻止されると共に、ブレーキシリンダの制動圧が高くなるとリリーフ弁が開き、第3流路を介してブレーキシリンダから流体圧力源に制動圧が逃げる。そして、ブレーキシリンダの制動圧が小さくなるとリリーフ弁が閉じ、第3流路を介してブレーキシリンダから流体圧力源に制動圧が逃げることが阻止される。即ち、ブレーキシリンダには、弱い制動圧が残ることになり、非制動時に制輪子と車輪踏面との間に隙間が発生することが抑制され、耐雪ブレーキが実現される。

0009

即ち、流体圧力源とブレーキシリンダとの間の配管構造を変更するだけで、通常の踏面ブレーキに耐雪ブレーキ機能を付加することが可能となる。よって、低コストで簡易な耐雪ブレーキを実現できる。

発明の効果

0010

本発明によれば、低コストで簡易な耐雪ブレーキ構造を提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

第1実施形態に係る簡易耐雪ブレーキ構造を説明する図面である。
第2実施形態に係る簡易耐雪ブレーキ構造を説明する図面である。
第3実施形態に係る簡易耐雪ブレーキ構造を説明する図面である。

実施例

0012

以下、図面を参照して各実施形態を説明する。

0013

(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る簡易耐雪ブレーキ構造1は、複数の車両が互いに連結されてなる編成列車に適用され、例えば、機関車に複数の貨車が連結されてなる貨物列車に適用される。簡易耐雪ブレーキ構造1は、通常ブレーキ機能と耐雪ブレーキ機能とを互いに切り替えできるように構成されている。制輪子2は、車輪3の踏面に対向している。通常ブレーキ機能では、非制動時に制輪子2が車輪3の踏面から隙間をあけて離間し、制動時には空気圧でブレーキシリンダ4を作動させて制輪子2を車輪3の踏面に押圧させる。耐雪ブレーキ機能では、非制動時においても制輪子を制動圧よりも弱い圧力で車輪3の踏面に軽く接触させて雪の浸入を防ぐ。

0014

制輪子2は、リンク機構5を介してブレーキシリンダ4に接続されており、ブレーキシリンダ4の駆動力により制輪子2が車輪3の踏面に対して動作する。ブレーキシリンダ4は、簡易耐雪ブレーキモジュール6を介してブレーキ制御機構7に接続されている。ブレーキシリンダ4、簡易耐雪ブレーキモジュール6及びブレーキ制御機構7は、1台の車両(貨車)に搭載されている。

0015

ブレーキ制御機構7は、一例として、隣接する車両のブレーキ管に接続されたブレーキ管8に接続されたブレーキ制御弁9と、ブレーキ制御弁9に接続された空気溜め10と、空気溜め10に接続された測重弁11と、ブレーキ制御弁9及び測重弁11に接続されて積載重量に応じた空気圧(流体圧)を簡易耐雪ブレーキモジュール6に供給する応荷重弁12とを備える。ブレーキ制御機構7は、公知の構成である。即ち、耐雪ブレーキ構造1では、既存の車両にもブレーキシリンダ4とブレーキ制御機構7との間に後述の耐雪ブレーキモジュール6を追加するだけで、通常ブレーキ機能に耐雪ブレーキ機能を追加することを可能としている。

0016

簡易耐雪ブレーキモジュール6は、第1空気管21、第2空気管22、第3空気管23、開閉弁24、逆止弁25及びリリーフ弁26を備える。第1空気管21(第1流路)は、空気圧力源(流体圧力源)となるブレーキ制御機構7をブレーキシリンダ4に接続している。図1の例では、第1空気管21は、応荷重弁12とブレーキシリンダ4との間に介設されている。第2空気管22(第2流路)は、第1空気管21に並列接続されている。第3空気管23(第3流路)は、第1空気管21及び第2空気管22に並列接続されている。第2空気管22及び第3空気管23の出入口は、第1空気管21に接続されている。

0017

開閉弁24は、第1空気管21を開閉する。開閉弁24は、手動操作されるものでもよいし、自動開閉したり、運転室等からの遠隔操作により開閉可能な弁でもよい。例えば、外気温度に応じて自動的に開閉するものとしてもよい。詳細には、開閉弁24は、第1空気管21を開閉する弁体と、当該弁体を動作させる弁体駆動制御部とを有し、当該弁体駆動制御部は、外気温度が所定値未満のときに前記弁体を閉じ、外気温度が前記所定値以上のときに前記弁体を開くものとすることができる。そうすれば、作業者積雪情報に応じて開閉弁24を手動で開閉せずとも、自動的に通常ブレーキ状態と耐雪ブレーキ状態とを切り替えることができる。

0018

また、開閉弁24の弁体を動作させる弁体駆動制御部は、温度変化に応じて外形が変化する構成を有し、外気温度が低下するにつれて前記弁体を閉じ方向に動作させるように配置されたものでもよい。例えば、開閉弁24として、公知の感温自動開閉弁(例えば、特開昭62−292986号公報や特開昭61−266892号公報を参照)を用いることができ、また、開閉弁24の弁体駆動制御部にバイメタルを使用することもできる。そうすれば、開閉弁24の弁体の動作に電力が不要となるため、耐雪ブレーキ用の電力配線を不要にすることができる。

0019

逆止弁25は、第2空気管22に設けられており、ブレーキ制御機構7側からブレーキシリンダ4側への流れを許容し、ブレーキシリンダ4側からブレーキ制御機構7側への流れを阻止する。リリーフ弁26は、第3空気管23に設けられており、ブレーキシリンダ4側の圧力が所定値(例えば、50kPa)を超えると開かれ、当該所定値以下のときに閉じる。

0020

通常時期(非降雪時期)には、開閉弁24を開いた状態とする。そうすると、制動時には、第1空気管21を介してブレーキ制御機構7側からブレーキシリンダ4に空気圧による制動圧が付与され、制輪子2が車輪3を強く押圧する。非制動時には、第1空気管21を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げ、制輪子2が車輪3の踏面から隙間をあけて離れる。

0021

降雪等により耐雪ブレーキを作動させる場合には、まず自動又は手動で開閉弁24が閉じられ、その後、乗務員等がブレーキ制御器(図示せず)によりブレーキ指令を行うと、第2空気管22及び逆止弁25を介してブレーキ制御機構7側からブレーキシリンダ4に空気圧により制動圧が付与され、制輪子2が車輪3を強く押圧する。続いて、乗務員等がブレーキ制御器(図示せず)によりブレーキ緩解指令を行うと、逆止弁25によりブレーキシリンダ4には残圧が生じることで、制輪子2が車輪3から離れずに軽く接触した状態になる。詳細には、非制動時には、逆止弁25により第2空気管22を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げることが阻止されると共に、ブレーキシリンダ4の制動圧が所定の耐雪ブレーキ圧よりも大きいときはリリーフ弁26が開き、第3空気管23を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げる。

0022

そして、ブレーキシリンダ4の制動圧が前記耐雪ブレーキ圧以下になるとリリーフ弁26が閉じ、第3空気管23を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げることが阻止され、ブレーキシリンダ4内の圧力が前記耐雪ブレーキ圧に維持される。即ち、ブレーキシリンダ4には、弱い制動圧が残ることになり、非制動時に制輪子2と車輪3の踏面との間に隙間が発生することが抑制され、耐雪ブレーキ機能が実現される。

0023

以上のように、ブレーキシリンダ4とブレーキ制御機構7との間に簡易耐雪ブレーキモジュール6を追加して配管構造を変更するだけで、低コストかつ簡易に通常のブレーキに耐雪ブレーキ機能を付加することが可能となる。

0024

(第2実施形態)
図2に示すように、第2実施形態に係る簡易耐雪ブレーキ構造101では、簡易耐雪ブレーキモジュール106における逆止弁125及びリリーフ弁126が一体化されて1つの弁ユニット127を構成している。なお、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0025

簡易耐雪ブレーキモジュール106は、第1空気管21、第2空気管129、開閉弁24及び弁ユニット127を備える。第1空気管21(第1流路)は、空気圧力源となるブレーキ制御機構7をブレーキシリンダ4に接続している。第2空気管129は、第1空気管21に並列接続されている。開閉弁24は、第1空気管21を開閉する。

0026

弁ユニット127は、第2空気管129の途中に設けられている。弁ユニット127は、互いに並列接続された第2流路122及び第3流路123を有する。第2流路122及び第3流路123の出入口は、互いに合流して第2空気管129に連通している。即ち、第2流路122が第1実施形態の第2空気管22に対応し、第3流路123が第1実施形態の第3空気管23に対応する。

0027

弁ユニット127は、第2流路122に設けられた逆止弁125と、第3流路123に設けられたリリーフ弁126とを有する。逆止弁125は、第2流路122におけるブレーキ制御機構7側からブレーキシリンダ4側への流れを許容し、第2流路122におけるブレーキシリンダ4側からブレーキ制御機構7側への流れを阻止する。より具体的には、逆止弁125は、ブレーキ制御機構7側の圧力からブレーキシリンダ4側の圧力を引いた差圧極小さい圧力(例えば、5kPa)を超えると開かれ、当該圧力以下になると閉じる。リリーフ弁126は、第3流路123においてブレーキシリンダ4側の圧力からブレーキ制御機構7側の圧力を引いた差圧が所定値(例えば、50kPa)を超えると開かれ、当該所定値以下のときに閉じる。即ち、本実施形態では、弁ユニット127は、非対称差圧弁であり、逆止弁125及びリリーフ弁126は、互いに逆向きで作動圧の異なる差圧弁である。

0028

通常時期(非降雪時期)には、開閉弁24を開いた状態とする。そうすると、制動時には、第1空気管21を介してブレーキ制御機構7側からブレーキシリンダ4に空気圧による制動圧が付与され、制輪子2が車輪3を強く押圧する。非制動時には、第1空気管21を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げ、制輪子2が車輪3の踏面から隙間をあけて離れる。

0029

降雪等により耐雪ブレーキを作動させる場合には、まず自動又は手動で開閉弁24が閉じられ、その後、乗務員等がブレーキ制御器(図示せず)によりブレーキ指令を行うと、第2空気管129、第2流路122及び逆止弁125を介してブレーキ制御機構7側からブレーキシリンダ4に空気圧により制動圧が付与され、制輪子2が車輪3を強く押圧する。続いて、乗務員等がブレーキ制御器(図示せず)によりブレーキ緩解指令を行うと、逆止弁125によりブレーキシリンダ4に残圧が生じることで、制輪子2が車輪3から離れずに軽く接触した状態になる。詳細には、非制動時には、逆止弁125により第2空気管129及び第2流路122を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げることが阻止されると共に、ブレーキシリンダ4の制動圧が所定の耐雪ブレーキ圧より大きいときはリリーフ弁126が開き、第2空気管129及び第3流路123を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げる。

0030

そして、ブレーキシリンダ4の制動圧が前記耐雪ブレーキ圧以下になるとリリーフ弁126が閉じ、第2空気管129及び第3流路123を介してブレーキシリンダ4からブレーキ制御機構7側に制動圧が逃げることが阻止され、ブレーキシリンダ4内の圧力が前記耐雪ブレーキ圧に維持される。即ち、ブレーキシリンダ4には、弱い制動圧が残ることになり、非制動時に制輪子2と車輪3の踏面との間に隙間が発生することが抑制され、耐雪ブレーキ機能が実現される。

0031

(第3実施形態)
図3に示すように、第3実施形態に係る簡易耐雪ブレーキ構造201では、簡易耐雪ブレーキモジュール206において蓄圧用のバッファタンク230が設けられている。なお、第1及び第2実施形態と共通する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0032

簡易耐雪ブレーキモジュール206は、第1空気管21、第2空気管229、切換弁224、弁ユニット127及びバッファタンク230を備える。第2空気管229は、ブレーキ制御機構7をブレーキシリンダ4に接続する第1空気管21に並列接続されている。弁ユニット127及びバッファタンク230は、第2空気管229の途中に設けられている。バッファタンク230は、弁ユニット127よりもブレーキシリンダ4側に配置されている。切換弁224は、第1空気管21の途中であって第1空気管21と第2空気管229との合流点に設けられている。切換弁224は、第2空気管229を閉じて第1空気管21を開く第1位置と、第1空気管21を閉じて第2空気管229を開く第2位置との間で切り替え動作する。即ち、切換弁224は、第1空気管21を開閉する開閉弁の機能を有する。

0033

通常時期(非降雪時期)に切換弁224を第1位置に切り替えると、ブレーキ制御機構7からの空気圧は、第1空気管21を介してブレーキシリンダ4に付与されると共に、第2空気管229及び弁ユニット127を介してバッファタンク230にも供給される。そして、降雪時期に切換弁224を第2位置に切り替えると、バッファタンク230に蓄圧された空気圧をブレーキシリンダ4に作用させることができるため、切換弁224の切替え後の第1回目の制動時においても迅速な制動を実現できる。

0034

上記の各実施形態の構成に限定されるものではなく、たとえば第3実施形態のバッファタンク230は、第1,2実施形態にも適用してもよい。また、第1,2実施形態の開閉弁24に代えて第3実施形態の切替弁224を適用してもよく、適宜変更可能である。

0035

1,101,201簡易耐雪ブレーキ構造
2制輪子
3車輪
4ブレーキシリンダ
6,106,206 簡易耐雪ブレーキモジュール
7ブレーキ制御機構
21 第1空気管(第1流路)
22 第2空気管(第2流路)
23 第3空気管(第3流路)
24開閉弁
25,125逆止弁
26,126リリーフ弁
122 第2流路
123 第3流路
224切換弁(開閉弁)

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