特許 7011546 鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-18

(45)【発行日】2022-01-26

(54)【発明の名称】鉄道車両の簡易耐雪ブレーキ構造

(51)【国際特許分類】

   B61H 11/00 20060101AFI20220119BHJP

   B60T 13/36 20060101ALI20220119BHJP

   B60T 7/12 20060101ALI20220119BHJP

   F16K 31/70 20060101ALI20220119BHJP

【ＦＩ】

B61H11/00

B60T13/36

B60T7/12 B

F16K31/70 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018125219

(22)【出願日】2018-06-29

(65)【公開番号】P2020001629

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】521475989

【氏名又は名称】川崎車両株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鴻池 史一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 與志

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－０９９４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４４９８７１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｈ １１／００

Ｂ６０Ｔ １３／００－１３／７４

Ｂ６０Ｔ ７／１２－８／１７６９

Ｆ１６Ｋ ３１／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、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、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。

【発明の詳細な説明】

【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に流体圧力源から流体圧を付与する耐雪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、積雪地帯を走行する場合には、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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１３７０２８号公報

【発明の概要】

【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。

【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】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【発明を実施するための形態】

【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、作業者が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が極小さい圧力（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。

【符号の説明】

【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）

【図1】

【図2】

【図3】