Coil spring type of rail brake spring caging mechanism

本発明はレールブレーキの分野に関し、具体的には、特に、ばねアセンブリをケージに入れるための改良されたアクセスを提供する、改良されたコイルばね式のレールブレーキ用ばねケージング機構に関する。

先行技術として出願人は様々なレールブレーキの設計を認識している。 具体的には、出願人は以下の米国特許を認識している。

１８９７年４月２７日にＤａｖｉｓに対して発行されたレールブレーキに関する特許文献１は、レバーバーに固定されたコイルばねの使用を開示している。 コイルばねをレバーバーに固定することで、レバーバーとその下に取り付けたブレーキシューを、線路のレールから離間して保持する。

１９３１年１月２７日にＤｏｗｎに対して発行された磁気ブレーキ装置に関する特許文献２は、磁気ブレーキシューを開示している。 磁気ブレーキシューは、通常はレールから離間して懸架状態で保持されるが、通電時にはレールに引きつけられてブレーキとして作用する。 コイルばねはチャンバ内に配設され、ピストンに作用することで、通常はレール上の懸架位置にブレーキシューを維持する。

１９７５年４月２２日にＩｇｎａｔｏｗｅｉｃｚに対して発行された磁気レールブレーキの搭載装置に関する特許文献３は、従来のじゃばらにおける空気圧を低減することで、ばね緩衝器によってじゃばらが低位置で止まるまでじゃばらを下方に圧縮することを開示している。 その低位置では、ブレーキ磁石に通電してレールに引きつけることができ、それによって、ばね緩衝器をさらに圧縮する。 じゃばらに圧力をかけることによって磁気ユニットを高位置まで上昇させ、これによって、磁気ブレーキユニットの垂直方向の設定が修正される。 こうして、レール上の磁気ユニットの高さを調整することができる。

レールブレーキは剛性の筐体を含み、剛性の筐体は上端部と、上端部に対向してしっかりと取り付けられる反対側の基端部とを有する。 上端部はレール搭載型機械、たとえばクレーンの下部に取り付けられるように適合され、これによって、筐体の基端部はレールの上部に隣接して配置される。

レールブレーキの一実施形態では、上板は筐体の上端部の下部に取り付けられ、筐体の上端部に対して離間して、かつ略平行に配置され、上板と筐体の上端部との間の隙間を画定する。 本実施形態ではこのような上板は任意であり、上板を使用しない実施形態では、下記で詳細に説明するばねは筐体の上端部を押し上げてもよく、下記の説明において、説明がそれにしたがって修正されることが意図される。

ばねの台座は筐体内で垂直移動をするために、上板または筐体の上端部の下部に、上昇位置と下降位置との間で取り付けられる。 少なくとも１つのばねは、ばねの台座に取り付けられ、それによって、ばねの台座が上昇位置にあるときには、ばねは圧縮され、ばねの台座が下降位置にあるときには、ばねは減圧される。 少なくとも１つのブレーキシューは、ばねの台座の下部に取り付けられ、それによって、ばねに対して台座の反対側に配設される。 ばねは、上板または筐体の上端部に作用して、ブレーキシューを下に駆動し、レールと接触させる。

少なくとも１つの選択的に作動可能なアクチュエータは、対向する端部を支持するために、ばねの台座と筐体の基端部との間にそれぞれ取り付けられる。 アクチュエータは伸長位置と後退位置との間で作動可能である。 伸長位置では、ばねの台座は上昇位置にあり、ブレーキシューは対応してレールとの接触から上方に後退している。 後退位置では、ばねの台座は下降位置にあり、ブレーキシューは対応して下降位置にあり、ばねによって付勢されてレールと摩擦係合する。

筐体は、上端部と基端部との間に延在する側部を含む。

本発明の対象ではない従前の実施形態では、ばねの台座はまた、細長いケージング部材を含んでいてもよい。 この実施形態では、ケージング部材は対向する第１の端部と第２の端部とを含む。 ケージング部材はその第１の端部でばねの台座に取り付けられ、ばねに対して略平行に延在する。 ケージング部材の第２の端部は上板の開口部を貫通して上方に伸びて、隙間内を自由に垂直移動し、ばねの台座はこれに対応して筐体内を移動し、ケージング部材と同時にかつ対応して移動する。 ケージング部材の第２の端部は、ばねの台座が上昇位置にあるとき、隙間内のばねのケージング位置に突出する。 本発明において、ケージング枠は筐体の底端部から下方に延在する。 ケージング枠は、筐体から下方に依存する平行に離間した一対の壁を提供し、ブレーキシューチャンネルをその間に画定する。 ブレーキシューチャンネルはレールと垂直になるように整列され、ブレーキシューがレール上の中央に整列するように配置される。 ブレーキシューはシューロッドまたは別の支持構造に取り付けられ、シューロッドまたは別の支持構造はばねの台座の底部に取り付けられる。 ブレーキシューはブレーキシューチャンネル内でケージング枠の一対の平行な壁の間に配置される。 ブレーキシューは、チャンネルに滑り嵌めするが、垂直に自由に移動し続ける。

一対の対向する略水平な溝は、ブレーキシューチャンネルを画定する一対の壁の内側に、かつ内側に沿って形成される。 それに対応して対向して配設される一対の溝は、ブレーキシューの側部に形成される。 ブレーキシューがレールから上昇して上昇位置にあるとき、ブレーキシューの側部の溝はチャンネル壁の溝と整列する。 このように溝が整列されると、スプライン結合の様式で整列した溝に滑り嵌めする大きさである細長いキーは、整列した溝によって形成される結合部キー受容穴に滑り込み（細長いキーがスプラインである）、整列した溝によって形成される結合部キー受容穴の長さに沿う。 少なくとも１つのキーを使用して上昇位置にあるブレーキシューをロックするが、好ましくはこのような２つのキーをブレーキシューの両側に１つずつ用いて、１または複数のばねをレールブレーキハウジングに収容する。

好ましい実施形態では、ばねの台座はまた、アクチュエータが軸受部材を支持するように、アクチュエータ上面の位置に対応する軸受部材を含む。 軸受部材は、アクチュエータに対して直角に延在する、一対の略対向して配設される軸受部材を含んでいてもよい。 アクチュエータは、ばねに略平行に延在する、対応する一対のアクチュエータであってもよい。

台座は上昇位置と下降位置との間のブレーキ設定距離を移動し、アクチュエータは、その伸長位置と後退位置との間の対応する作動距離を作動させる。 アクチュエータはまた、選択的にばねの台座を、台座の上昇位置よりもさらに高い位置である固定解除位置まで上昇させ、それによって、整列した溝によって形成される結合穴内に取り付けられるとき、キーに印加されるばね荷重を解除する。 ばね力が解除されると、各キーは整列した溝の対応する対から取り外すことができる。

キーは個別のロッドの対であってもよく、または２重歯のフォークとして形成されてもよい。

本明細書で請求されるように、本開示によるレールブレーキ用ばねケージング機構において、レールブレーキはレールブレーキ筐体を含む。 レールブレーキ筐体は、レールブレーキ筐体下部に取り付けられるブレーキシューに対して下方に作動する少なくとも１つのばねを収容する。 それによって、レールブレーキがレール上に配置されるとき、ブレーキシューをレールに対して付勢する。 本開示によるレールブレーキ用ばねケージング機構は、一態様においてケージング枠を含むことを特徴としてもよい。 ケージング枠はレールブレーキ筐体に取り付けられ、レールブレーキ筐体から下方に依存し、それによってブレーキシューを囲む。 ブレーキシューは筐体下部に取り付けられ、筐体内の１または複数のばねに結合する。 ケージング枠は、その間にブレーキシューチャンネルを画定する一対の略平行な壁を含む。 チャンネルは、チャンネル内の上昇位置と下降位置との間でブレーキシューが垂直移動するために、ブレーキシューがチャンネル内でぴったりと懸架するような大きさである。 上昇位置と下降位置は、それぞれ、ばねケージング位置およびレール係合位置に対応する。 チャンネル壁の対向する内壁は、対応する一対の対向する第１の溝を含む。 対抗して配設される一対の第２の溝は、対向して配設されるブレーキシューの外面に形成される。 ブレーキシューが上昇位置にあるとき、第１および第２の溝が隣接して整列され、上昇位置にあるときのブレーキシューの反対側に一対のキー受容穴を集合的に形成するように、第２の溝は配置される。 一対の細長いキーは、一対のキー受容穴に滑り嵌めし、かつ一対のキー受容穴内に沿うような大きさである。 キーが穴内で移動するとき、ブレーキシューは上昇位置で解除可能にロックされ、それによって１または複数のレールブレーキばねをレールブレーキ筐体に収容する。

一実施形態では一対のキー受容穴と、第１および第２の溝は略水平である。 有利には、一対の第１の溝および一対の第２の溝は、それぞれレール上部と平行に画定される対応する略水平面で整列する。 限定を目的とするものではない例示実施形態では、第１および第２の溝は対応した形状のチャンネルとして形成される。 それによってキー受容穴は略正方形の断面を有する。 さらに有利には、レールブレーキがレール上に配置されるとき、ブレーキシューチャンネルはレールに略垂直となるように整列される。

ケージング枠はさらに、平行な壁に当接し、平行な壁から延在する、対向して配設される強化部材を備えていてもよい。 たとえば、強化部材は、少なくとも１つの一対の対向して配設されるフランジを含んでいてもよい。 フランジはレールブレーキ筐体またはハウジングの壁と基部との間に延在するように取り付けられる。

本明細書の一部を形成する図面において、同様の符号は各図の対応する部分を示す。

コイルばね式のレールブレーキの一実施形態の、部分断面側面図である。

図ｌａのレールブレーキの正面図である。

図ｌａのレールブレーキの平面図である。

図ｌａのレールブレーキの部分断面側面図であり、一対のらせん状のコイルばねを取り除き、レールブレーキハウジングを示す。

図２ａのレールブレーキの正面図である。

図２ａのレールブレーキの平面図である。

別の実施形態によるレールブレーキの第１の側面図であり、ブレーキシューは上昇し、上昇位置でロックされ、それによってレールブレーキばねをケージに入れる。

図３の側面図に対向する第２の側面図である。

図３のレールブレーキの正面図である。

図３のレールブレーキの底面図である。

図３のレールブレーキの上面図である。

図３のレールブレーキの底面、背面、第２の側面の斜視図である

図３のレールブレーキの底面、正面、第１の側面の斜視図である。

ブレーキシューを取り除いた、図３のレールブレーキの底面、背面、第２の側面の斜視図である。

図６のレールブレーキの底面、側面の斜視図である。

図６のレールブレーキの側面図である。

１つのブレーキシューロッキングキーの斜視図である。

図６のレールブレーキの上面斜視図の部分分解組立図であり、筐体ハウジングから取り除かれたばね、ばねの台座、およびブレーキシューロッドを示し、ハウジング下部のケージング枠から取り除いたブレーキシューロッキングキーを示す。

図８ａの底面斜視図である。

図３ａの線９−９に沿った断面図である。

図に示すレールブレーキ１０は、クレーン１０ａなどのレール搭載型機械の下部に取り付けられる。 クレーンとレールとの間には空間が存在し、その空間に剛性レールブレーキ筐体２６が取り付けられる。 筐体の上板はクレーンの底面にボルト止めされ、それによってブレーキが適用されるレールに隣接して筐体の底部を配置する。 モジュール式ばねおよびアクチュエータ機構は筐体に収容される。 アクチュエータは、筐体に取り付けられ、ばね機構に作用する一対のアクチュエータであってもよい。 ばね機構は、一対のらせん状のコイルばね１２を含んでいてもよい。 一実施形態では、一対のらせん状のコイルばね１２は、公称４７０キロニュートンの下向きの力を行使し、ばね機構下部に取り付けられた１または複数のブレーキシュー１４を下方に駆動する。 具体的には、シューロッド１６に取り付けられるブレーキシュー１４は下方に駆動され、レール１８の上面と摩擦係合する。 たとえば図３、図３ａおよび図３ｂに示すように、レール１８はブレーキシュー１４のすぐ下にあり、ブレーキシューチャンネル５４と垂直に整列する。 ブレーキシュー１４は、金属クリップ１６ｂの穴を貫通して係合するボルト１６ａによって、シューロッド１６に取り付けられる。

図１ａ−図２ｃに示す従前の実施形態では、ばね機構内部において、コイルばね１２は剛性の支持部によって、離間して平行に整列するように維持される。 剛性の支持部は、ばねの上部および底部を含有するように取り付けられ、具体的にはばね保持部２０がばねの底部を支持し、上板アセンブリ２２がばねの上面を支持する。 ばね保持部２０は、ばね１２の底部を囲むように形成された壁２０ａと、壁２０ａが画定する空洞内部で上方に延在する、垂直に直立するガイド２０ｂとを含んでおり、ばね１２がばね保持部２０に設置された状態で、ガイド２０ｂはばねのらせん状のコイルの中央を通って上方に延在する。 ガイド２０ｂの上面は、後で詳しく説明するように、ばね１２が完全に圧縮されると、上板アセンブリ２２の底面に隣接する。 中央ガイド部材２０ｃは、ばねの間で上方に延在し、上板アセンブリ２２に対して係止部として機能してばねの過剰圧縮を防ぐ。 これは、ばねの過剰圧縮がばねを損傷することもあるためである。 中央ガイド部材２０ｃの上部は、上板と組み合わせてスペーサとして作用し、この過剰圧縮を防ぐ。

図１ａ−図２ｃに示す従前の実施形態では、ケージングピン２４はガイド２０ｂの上端部にしっかりと取り付けられ、ガイド２０ｂの上方に垂直に突出する。 ピン２４の軸部２４ａは、上板アセンブリ２２に形成された対応する開口部２２ａを貫通するので、ばね１２を圧縮、または伸長させると、ガイド２０ｂに取り付けられたケージングピン２４は上板アセンブリ２２に対してそれぞれ上昇または下降する。 ばね１２と、ばね保持部２０などのばねの台座が提供するばねの支持部はすべて、剛性の筐体２６内に取り付けられる。 筐体２６はクレーン１０ａの底面などのレール搭載型機械の底面に対して、機械底面とレール１８との間の空間に取り付けられる。 上板アセンブリ２２は筐体２６の天板２６ａの下部に取り付けたスペーサ２２ｂにボルト止めされる。 筐体２６は天板２６ａと、側壁または支持枠組み２６ｂ（以降、総称して壁と称する）と、天板２６ａの下部に壁によってしっかりと支持されている剛性の基部２６ｃとを含む。 ばねアセンブリは、一対のばね１２と、ばね保持部２０と、筐体２６内に取り付けられる上板アセンブリ２２からなる。

従前の実施形態では、空洞または空間２８は、スペーサ２２ｂによって、上板アセンブリ２２と筐体２６の天板２６ａとの間に維持される。 空間２８があることによって、ケージングピン２４、つまりケージング部材の上端部は垂直移動ができる。 上板アセンブリ２２は天板２６ａにスペーサ２２ｂを介してボルト３０によってボルト止めされているため、ばねアセンブリは筐体２６内部に懸架し、ばね１２の圧縮および伸長に対応する。

図３以降に示す本実施形態では、ばね１２'が伸長すると、ばね保持部２０は下方に押され、その結果、ブレーキシュー１４を下方に付勢してレール１８に摩擦係合させる。 一対のアクチュエータ３２は油圧アクチュエータ３２'であってもよく、筐体の基部２６ｃと軸受部材との間に取り付けられるか、または筐体の基部２６ｃと軸受部材との間で作用する。 軸受部材は、たとえば、図８ａに示すように、ばね保持部２０の周囲に環状に延在する、カンチレバーまたはその他の方法で形成された剛性のフランジ２０ｃなどである。 アクチュエータ３２'を伸長するため作動すると、アクチュエータ３２'はばね保持部２０を上方に駆動する。 これによってばね１２'を完全に圧縮された位置まで圧縮し、ブレーキシュー１４をレール１８より上の上昇位置まで上昇させる。 ばねが圧縮されて、ブレーキシューが上昇するため、ばねは後述するようにケージに入れられてもよい。

従前の実施形態では、ばね保持部２０が上昇して、ケージングピン２４も上昇するため、頭部２４ｂは軸部２４ａ上に隆起し、上板アセンブリ２２の対応する上面より上の空間２８内に入る。 ばねがアクチュエータによって完全に圧縮されると、たとえばアクチュエータピストンの行程がおよそ１０ｍｍとすると、頭部２４ｂも同じ行程だけ上板アセンブリ２２の対応する上面より上の空間２８内で上昇する。 たとえば、行程距離と略同一の厚さを有するフォーク３４などのラッチ部材を含むロックまたはラッチを、横方向に摺動移動するように水平に取り付け、フォークの歯３４ａをケージングピンの頭部２４ｂの環状の縁の下部に配置する。 頭部２４ｂを、フォークの歯と係合するための環状の縁、リムまたはカラーを含むように形成してもよい。 フォーク３４をたとえばハンドルまたはピン３４ｂを用いて手動で作動させてもよい。 ばね１２が完全に圧縮されるとき、ピン３４ｂは水平に押され、フォーク３４を頭部２４ｂの下部に挿入する。 フォーク３４の歯３４ａを頭部２４ｂの下部に挿入することによって、ばね１２がケージに入り、ブレーキシューをレール１８上の上昇位置に停止させる。 次に、ブレーキシューを検査、保守または交換のために取り外してもよい。 ブレーキシューを隆起した停止位置から解除するために、アクチュエータを完全に伸長させ、ばね１２を固定解除位置までさらに少し圧縮する。 たとえば、１０ｍｍの公称ピストン行程からさらに２ｍｍ圧縮することによって、頭部２４ｂをフォーク３４より少し持ち上げて、フォーク３４から受けるばね荷重を解除する。 それから、フォーク３４を頭部２４ｂ下部から抜き取ってもよい。 次にアクチュエータピストンを後退させ、ばね１２をピストン行程距離だけ伸長させて、ブレーキシューをレールに対して係合させてもよい。

上記の例は限定を目的とするものではなく、公称ピストン行程距離が１０ｍｍである場合、ばねを１０ｍｍの行程距離だけ圧縮してから、さらに圧縮可能な距離、たとえば２ｍｍをさらに圧縮することが可能であり、それによってフォーク３４をケージングピンの頭部２４ｂの下部から解除する。 同様に、ばねがたとえば１０ｍｍの行程距離だけ伸長すると、ばねはまた、たとえばさらに２ｍｍ伸長することができるはずであり、筐体２６の上昇に対するレール１８の上昇における変動を調整できる。 したがって、機械がレールに沿って移動しないように十分なブレーキ機能を提供するだけの下向きの力をレールに維持したまま、ブレーキシューは、たとえば上下２ｍｍの範囲において、垂直移動を行えるはずである。 限定を目的とするものではなく、ばねが行使する力の一例を示すために、各ばねは公称２７０キロニュートンの力を持ち、最大約３００キロニュートンの力を持っていてもよい。 したがって、対のばねは公称５４０キロニュートンの力を提供する。 したがって２つのばねに対して、２つのアクチュエータがばねを圧縮するために上方に行使するために必要な力は、公称５４０キロニュートンであり、最大約６００キロニュートンである。 ばねの最大圧縮は、ばねアセンブリのブレーキ解除位置に対応する。 ブレーキ解除位置では、ブレーキシューはレールから１０ｍｍ上昇し、ばねは、３３０ｍｍのばねの長さに対して１０ｍｍのピストン行程だけ、つまりほとんど最大まで圧縮される。

図３以降に示す本実施形態では、ケージング枠５０はレールブレーキ筐体２６の底端部２６ｃから下方に延在する。 ケージング枠５０は、筐体から下方に依存する平行に離間した一対の壁５２を提供し、ブレーキシューチャンネル５４をその間に画定する。 壁５２は、フランジ５２ｂなどの対向する対の強化部材によって横方向に支持される。 ブレーキシューチャンネル５４は、レール１８と垂直になるように整列され、ブレーキシュー１４がレール上で中心となるように配置される。 ブレーキシュー１４はシューロッド１６または別の支持構造に取り付けられ、シューロッド１６または別の支持構造はばねの台座の底部に取り付けられる（図９に示す）。 ブレーキシュー１４は、ブレーキシューチャンネル５４内に、ケージング枠５０の平行な対の壁５２の間に配置される。 ブレーキシュー１４は、チャンネル５４に滑り嵌めするが、図３に示すように、方向Ａにおいて垂直に自由に移動し続ける。 ブレーキシューがブレーキシューチャンネル内で滑り嵌めすることによって、ブレーキシューはブレーキシューの偏位に対して壁５２によって支持される。 ブレーキシューの偏位は、ブレーキシューがレールに沿ったクレーンの運動に抵抗してレール１８と係合することによって生じる。

一対の対向する略水平な溝５６は、一対の壁５２の内側５２ａ内に、内側５２ａに沿って形成される。 対応する一対の溝５８は、ブレーキシュー１４の側部に形成される。 ブレーキシュー１４が図３に示すような上昇位置にあるとき、つまり、レール１８より上にあるとき、ブレーキシュー１４上の溝５８はケージング枠５０のチャンネル壁５２の溝５６と整列する。 溝５６、５８がこのように整列してキー受容穴を形成すると、細長いキー６０は、整列した溝５６、５８によって形成されるキー受容穴内に方向Ｂに滑り込み、キー受容穴内の長さに沿う。 細長いキー６０は、整列した溝５６、５８にスプライン結合様式で滑り嵌めする大きさである（各キー６０が結合内でスプラインとして作用する）。 少なくとも１つのキー６０、好ましくは例示するように一対のキー６０を用いて、ブレーキシュー１４を上昇位置にロックすることによって、１または複数のばねをレールブレーキハウジング内に収容する。 ここでも、好ましくはこのような２つのキー６０を、ブレーキシュー１４の両側に１つずつ用いる。 引き上げアイボルト６０ａを、キー６０の端部に取り付けて提供してもよい。 キー６０は個別のロッドであってもよく、または単一のツール（不図示）、たとえば歯（Ｕ字型の足）がキーである二重歯またはＵ字型フォークとして形成されてもよい。

当業者には明らかであるように、上記開示に照らして、多くの変形および修正が、本発明の精神または範囲を逸脱せずに、本発明の実施において可能である。 したがって、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲が規定する事項にしたがって、解釈されるべきである。