(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
前記ピストンを該ピストンの軸線の方向に往復動可能に支持するとともに、該往復動にともなって空気源と基礎ブレーキ装置とを連通可能とするケーシングと、
前記ケーシングの内部で該ケーシングの内面と前記ピストンの外周面との間に介在されて互いに前記軸線の方向に離間して配置されて、前記ピストンを往復動可能に支持し、前記ケーシング内部を区画することで前記ケーシングの内部にブレーキ指令に応じて空気を導入可能な互いに前記軸線の方向に隣接する複数の空気室、及び、前記複数の空気室に対して前記軸線の方向の一方側に配置されて前記空気源からの圧縮空気を導入可能な一つのフィードバック室を形成し、かつ、互いに受圧面積の異なる可撓性を有する複数の膜板と、
を備え、
前記膜板が、前記空気室内の圧力と前記フィードバック室内の圧力とが釣り合って、前記空気源と前記基礎ブレーキ装置との連通を停止する重なり位置に前記ピストンが配置された状態で、前記膜板では、前記ピストン側の内側端部と前記ケーシング側の外側端部とが前記軸線の方向に異なる位置に配置される中継弁。
【請求項２】
前記膜板では、前記外側端部の方が前記内側端部に比べて、前記軸線の方向の前記一方側に配置されていることで前記内側端部と前記外側端部とが前記軸線の方向に異なる位置に配置される請求項１に記載の中継弁。
【請求項３】
前記膜板では、前記内側端部の方が前記外側端部に比べて、前記軸線の方向の前記一方側に配置されていることで前記内側端部と前記外側端部とが前記軸線の方向に異なる位置に配置される請求項１に記載の中継弁。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の中継弁と、
前記中継弁における前記空気室にブレーキ指令に応じて空気を導入可能とするブレーキ制御装置と、
前記中継弁に接続されて、該中継弁に圧縮空気を供給する空気源と、
前記中継弁に接続されて、前記空気室への前記空気の導入にともなって前記ブレーキ指令に応じた圧力の前記圧縮空気が前記空気源から前記中継弁を介して導入される基礎ブレーキ装置と、
を備えるブレーキシステム。
【請求項５】
車両本体と、
前記車両本体に制動力を与える請求項４に記載のブレーキシステムと、
を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のブレーキシステムに用いられる中継弁、この中継弁を備えたブレーキシステム及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの交通手段として、車輪によってレール上を走行する鉄道車両や、案内レールによって案内されながらゴムタイヤによって軌道上を走行する軌道系交通システム（新交通システム、ＡＧＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｇｕｉｄｅｗａｙ  Ｔｒａｎｓｉｔ）、又はＡＰＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｐｅｏｐｌｅ  Ｍｏｖｅｒ）と呼ばれる）の車両等が知られている。
【０００３】
これら車両のブレーキシステムには、空気タンクに蓄えた圧縮空気の圧力を用いて基礎ブレーキ装置を制御する空制ブレーキが採用されている。そしてこの基礎ブレーキ装置を制御する制御装置には、ブレーキ指令に基づいて所定の圧力の空気を基礎ブレーキ装置に供給可能とする中継弁が設けられている（特許文献１参照）。中継弁では空気室に送り込まれた空気の圧力を膜板に伝達することでピストンを往復動させ、空気タンクからの圧縮空気を基礎ブレーキ装置に供給し、または、供給を停止するようになっている。
【０００４】
ところで、このような中継弁の一種として、膜板がピストンの軸線方向に互いに間隔をあけて複数配置されることで、中継弁のケーシングの内部に複数の空気室を形成する多段式の中継弁が知られている（特許文献２参照）。この多段式中継弁の各々の空気室には、ブレーキ指令に基づいてそれぞれ同じ圧力の空気が導入されるようになっている。そして、複数の空気室のうちで空気を導入する空間をブレーキ指令に基づいて適宜選択することで、基礎ブレーキ装置に供給する圧縮空気の圧力を段階的に変化させることが可能となっている。これら圧力の段階（ノッチ）同士では、通常は圧力差が一定となるように設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４２３２４号公報
【特許文献２】特開平１−１１５７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の円板状の膜板を使用した多段式中継弁では、空気室内の空気から各膜板に作用する圧力がちょうど釣り合って、基礎ブレーキ装置への圧縮空気の供給が停止される「重なり位置」にピストンが配置された状態となると、膜板は軸線に直交する平面上にピストンの径方向に真っ直ぐに配置される。そしてこの際、ノッチ同士の間での圧力差が一定にならず、中継弁が設計通りの機能を発揮することができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、基礎ブレーキ装置へ出力する圧縮空気のノッチ間での圧力差を低減することのできる中継弁、及びこの中継弁を備えたブレーキシステム、及び車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る中継弁は、ピストンと、前記ピストンを該ピストンの軸線の方向に往復動可能に支持するとともに、該往復動にともなって空気源と基礎ブレーキ装置とを連通可能とするケーシングと、前記ケーシングの内部で該ケーシングの内面と前記ピストンの外周面との間に介在されて互いに前記軸線の方向に離間して配置されて、前記ピストンを往復動可能に支持し、前記ケーシング内部を区画することで前記ケーシングの内部にブレーキ指令に応じて空気を導入可能な互いに前記軸線の方向に隣接する複数の空気室、及び、前記複数の空気室に対して前記軸線の方向の一方側に配置されて前記空気源からの圧縮空気を導入可能な一つのフィードバック室を形成し、かつ、互いに受圧面積の異なる可撓性を有する複数の膜板と、を備え、前記膜板が、前記空気室内の圧力と前記フィードバック室内の圧力とが釣り合って、前記空気源と前記基礎ブレーキ装置との連通を停止する重なり位置に前記ピストンが配置された状態で、前記膜板では、前記ピストン側の内側端部と前記ケーシング側の外側端部とが前記軸線の方向に異なる位置に配置される。
【０００９】
このような中継弁は、複数の膜板が設けられたいわゆる多段式の中継弁となっており、ブレーキ指令に基づいて、複数の空気室のうちで空気が導入される空気室が選択され、選択された空気室に空気が導入される。これによって、ピストンが動作して、ピストンによってブレーキ指令に基づいた圧力の圧縮空気を基礎ブレーキ装置に送り込むようになっている。そして、フィードバック室の圧力が増し、ピストンが重なり位置に配置された際には、空気源と基礎ブレーキ装置との連通が遮断され、圧縮空気の基礎ブレーキ装置への供給が停止される。
ここで膜板は、ケーシング内に空気室とフィードバック室とを区画するため、ピストンとケーシングとの間に隙間なく設けられる。よって、膜板がピストンの軸線に直交する平面上に配置されて径方向に真っ直ぐに延びた状態では、最も大きな圧縮力が膜板に作用し、その反力がピストンに生じる。本発明では、重なり位置に膜板が配置された状態では、膜板における内側端部と外側端部とがピストンの軸線の方向にずれた位置に配置される。従って、重なり位置で、膜板の圧縮によりピストンに生じる反力を抑制することができ、ピストンが重なり位置に向かって移動する際、ピストンの動作を円滑化することができる。これにより、基礎ブレーキ装置へ向かう管路内の圧力を予め設定された設計時の圧力に調整することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の第二の態様に係る中継弁は、上記第一の態様における前記膜板では、前記外側端部の方が前記内側端部に比べて、前記軸線の方向の前記一方側に配置されていることで前記内側端部と前記外側端部とが前記軸線の方向に異なる位置に配置されてもよい。
【００１１】
このように、重なり位置で外側端部の方が内側端部に比べて軸線の方向の一方側、即ち、外側端部の方がケーシングにおけるフィードバック室が設けられている側に配置されることで、重なり位置でピストンに生じる反力を抑制することができ、ピストンが重なり位置に向かって移動する際、ピストンの動作を円滑化することができる。
【００１２】
また、本発明の第三の態様に係る中継弁は、上記第一の態様における前記膜板では、前記膜板では、前記内側端部の方が前記外側端部に比べて、前記軸線の方向の前記一方側に配置されていることで前記内側端部と前記外側端部とが前記軸線の方向に異なる位置に配置されてもよい。
【００１３】
このように、重なり位置で内側端部の方が外側端部に比べて軸線の方向の一方側、即ち、内側端部の方がケーシングにおけるフィードバック室が設けられている側に配置されることで、重なり位置でピストンに生じる反力を抑制することができ、ピストンが重なり位置に向かって移動する際、ピストンの動作を円滑化することができる。
【００１４】
また、本発明の第四の態様に係るブレーキシステムは、上記第一から第三のいずれかの中継弁と、前記中継弁における前記空気室にブレーキ指令に応じて空気を導入可能とするブレーキ制御装置と、前記中継弁に接続されて、該中継弁に圧縮空気を供給する空気源と、前記中継弁に接続されて、前記空気室への前記空気の導入にともなって前記ブレーキ指令に応じた圧力の前記圧縮空気が前記空気源から前記中継弁を介して導入される基礎ブレーキ装置と、を備えている。
【００１５】
このようなブレーキシステムによれば、中継弁を備えていることで、重なり位置に膜板が配置された状態では、膜板における内側端部と外側端部とがピストンの軸線の方向にずれた位置に配置される。従って、重なり位置で、膜板の圧縮に対してピストンに生じる反力を抑制することができ、ピストンが重なり位置に向かって移動する際、ピストンの動作を円滑化することができる。よって、ピストンの往復動の後に、重なり位置において、基礎ブレーキ装置へ向かう管路内の圧力を予め設定された設計時の圧力に調整することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の第五の態様に係る車両は、車両本体と、前記車両本体に制動力を与える上記のブレーキシステムと、を備えている。
【００１７】
このような車両によれば、上記の中継弁が設けられたブレーキシステムを備えていることで、重なり位置で中継弁のピストンに生じる反力を抑制することができ、ピストンが重なり位置に向かって移動する際、ピストンの動作を円滑化することができる。よって、ピストンの往復動の後に、重なり位置において、基礎ブレーキ装置へ向かう管路内の圧力を予め設定された設計時の圧力に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
上記の中継弁、ブレーキシステム、及び車両によると、重なり位置でのピストンへの反力を低減できることで、基礎ブレーキ装置へ出力する圧縮空気のノッチ間での圧力差を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両に搭載されるブレーキシステムを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車両に搭載されるブレーキシステムの中継弁を示す全体概略図であって、ピストンが重なり位置に配置されている状態を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る車両に搭載されるブレーキシステムの中継弁を示す全体概略図であって、ピストンが給気位置に配置されている状態を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る車両に搭載されるブレーキシステムの中継弁を示す全体概略図であって、ピストンが排気位置に配置されている状態を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る車両に搭載されるブレーキシステムの中継弁の膜板周辺を拡大して示す図であって、図３のＸ部詳細を示す。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係る車両に搭載されるブレーキシステムの中継弁を示す全体概略図であって、膜板が重なり位置に配置されている状態を示す。
【図８】中継弁におけるノッチ間の圧力差を計測した実験結果を示すグラフであって、（ａ）は従来の中継弁のデータを示し、（ｂ）は本発明の実施形態の中継弁のデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態における車両１について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両１は、例えば鉄道車両や、新交通システムの車両であって、車体２及び車体２の下部に設けられた走行台車３を有する車両本体４と、車両本体４に設けられたブレーキシステム１０とを備えている。走行台車３には、軌道上を転動する走行輪５と、走行輪５と車体２との間に介在される空気バネ（枕バネ）６等が主に設けられている。
図１では複数の車両１が連結されているが、車両１は一両のみであってもよい。
【００２１】
ブレーキシステム１０は、走行輪５に制動力を与える。即ち、ブレーキシステム１０は、図２に示すように、空気ＡＲを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で生成された圧縮空気ＣＡが導入される空気タンク（空気源）１２と、空気タンク１２からの圧縮空気ＣＡが導入されるブレーキ制御装置１３と、ブレーキ制御装置１３からの圧縮空気ＣＡを用いて制御される基礎ブレーキ装置１５とを有している。
【００２２】
圧縮機１１は、外部からの空気ＡＲを取り込んで圧縮し、圧縮空気ＣＡを生成する。
【００２３】
空気タンク１２は、圧縮機１１から供給された圧縮空気ＣＡを貯留する。
【００２４】
基礎ブレーキ装置１５は、圧縮空気ＣＡを利用して、走行台車３に制動力を付与可能となっている。基礎ブレーキ装置１５は、例えばディスクブレーキや、路面ブレーキ等であって、図１に示す走行輪５毎に設けられている。
【００２５】
ブレーキ制御装置１３は、空気タンク１２から導入された圧縮空気ＣＡの圧力を調整した上で、この圧縮空気ＣＡを基礎ブレーキ装置１５に供給する。本実施形態のブレーキ制御装置１３は、指令発生部２１、圧力発生部２２、及び中継弁２３を有している。
【００２６】
指令発生部２１は、外部からの入力信号（運転士の操作等）であるブレーキ指令を受け、ブレーキ指令に応じた電気信号を生成、出力する。
圧力発生部２２は、指令発生部２１からの電気信号に基づき、空気タンク１２からの圧縮空気ＣＡを中継弁２３に導入する。
ここで、本実施形態では図示しないが、ブレーキ制御装置１３には車体２の重量に応じて車両１の制動力を調整可能な応荷重弁が設けられている場合がある。車体２の重量は空気バネ（枕バネ）６の上下の変位等から検知される。
【００２７】
次に、図３から図５を参照して、中継弁２３について詳細を説明する。
中継弁２３は、軸線Ｏを中心とした円柱状をなすピストン３１と、ピストン３１を覆うケーシング４１と、ケーシング４１の内部で、ケーシング４１の内面とピストン３１の外周面との間に介在された膜板５１とを備えている。
【００２８】
ピストン３１は、軸線Ｏの方向に、ケーシング４１に対して往復動可能に設けられている。また、ピストン３１における軸線Ｏの方向の一方側（図３の紙面に向かって下側）の端部には、径方向外側に突出することで、他の部分に比べて拡径する拡径部３１ａが形成されている。さらに、ピストン３１の内部には排気流路３１ｂが形成されている。この排気流路３１ｂは、ピストン３１における軸線Ｏの方向の一方側を向く端面に開口する入口開口３１ｂ１が形成され、後述する排気室ＥＳに開口する出口開口３１ｂ２が形成されている。
【００２９】
ケーシング４１は、ピストン３１を軸線Ｏの方向に往復動可能に支持している。ケーシング４１には、軸線Ｏの方向の一方側の端部でケーシング４１の内面から、軸線Ｏの方向の他方側（（図３の紙面に向かって上側）に突出するように、かつ、ピストン３１の拡径部３１ａに接触可能に、弁体３５が設けられている。
【００３０】
弁体３５は、ケーシング４１の内面に固定されて軸線Ｏを中心とした筒状をなす支持部３６と、支持部３６の径方向内側に配置されて、支持部３６に対して軸線Ｏの方向に相対的に往復動可能であるとともに、ピストン３１の拡径部３１ａに接触可能な可動部３７と、可動部３７と支持部３６との間に介在され、軸線Ｏの方向の他方側に向かって可動部３７に付勢力を付与する弾性部材３８（例えばコイルバネ）とを有している。
【００３１】
可動部３７は筒状をなしている。そして可動部３７にはピストン３１の拡径部３１ａが接触し、または、可動部３７に対して離間するようになっている。
【００３２】
さらにケーシング４１には、弁体３５よりも軸線Ｏの方向の他方側で、軸線Ｏの方向にケーシング４１内を仕切るとともに、ピストン３１の拡径部３１ａが挿通可能な挿通孔４２ａが形成された仕切部材４２が設けられている。これにより、ケーシング４１には、仕切部材４２を挟んで軸線Ｏの方向の両側に二つの空間が形成されている。挿通孔４２ａは、弁体３５の可動部３７にピストン３１からの力（軸線の一方側への押圧力）が作用していない状態で、可動部３７によって閉塞されるようになっている（図５参照）。
【００３３】
仕切部材４２よりも軸線Ｏの方向の一方側に形成された空間は給気室ＳＳである。即ち、給気室ＳＳ内には、上記の弁体３５が設けられており、かつ、この給気室ＳＳの位置に対応するケーシング４１には、ケーシング４１の内外を連通する給気口４１ａが形成されている。給気口４１ａには空気タンク１２が接続され、給気室ＳＳ内に圧縮空気ＣＡが導入可能となっている。
【００３４】
仕切部材４２よりも軸線Ｏの方向の一方側に形成された空間は出力室ＯＳである。出力室ＯＳの位置に対応するケーシング４１には、ケーシング４１の内外を連通する出力口４１ｂが形成されている。出力口４１ｂには基礎ブレーキ装置１５が接続されている。出力室ＯＳは、ピストン３１が往復動してピストン３１が弁体３５の可動部３７を軸線Ｏの方向に押すことで挿通孔４２ａが開放された際に、給気室ＳＳと接続可能となっており、即ち、空気タンク１２と基礎ブレーキ装置１５とを連通可能となっている。これにより、給気室ＳＳ及び出力室ＯＳを経由して、空気タンク１２からの圧縮空気ＣＡが基礎ブレーキ装置１５に導入可能となっている。
【００３５】
さらにケーシング４１には、出力室ＯＳの軸線Ｏの方向の他方側に排気室仕切４３が設けられている。排気室仕切４３によって、出力室ＯＳと隔離されるとともにピストン３１の排気流路３１ｂの出口開口３１ｂ２が開口する空間がケーシング４１内に形成されている。この空間は排気室ＥＳであり、排気室ＥＳの位置に対応するケーシング４１には、ケーシング４１の内外を連通する排気口４１ｃが形成されている。
【００３６】
膜板５１は、軸線Ｏを中心として薄板の環状をなすとともに可撓性を有し、複数が軸線の方向に互いに離間してケーシング４１内に配置されている。
具体的には、図６に示すように、各々の膜板５１はケーシング４１の内面に形成されたケーシング凹部４１ｄと、ピストン３１の外周面に形成されたピストン凹部３１ｃとに支持されている。即ち、膜板５１は、径方向内側（ピストン３１側）の端部となる内側端部５２と、径方向外側（ケーシング４１側）の端部となる外側端部５３と、これらを接続する接続部５４とを有している。
【００３７】
内側端部５２及び外側端部５３は、接続部５４に比べて軸線Ｏの方向の寸法である肉厚寸法が大きくなっていることで、ケーシング凹部４１ｄ、及びピストン凹部３１ｃに嵌合している。これにより膜板５１は、ピストン３１の移動に応じて軸線Ｏの方向に撓むとともに、撓んだ際にも、膜板５１とピストン凹部３１ｃとケーシング凹部４１ｄとの間で隙間が形成されずに、膜板５１が嵌り込んだ状態が維持されるようになっている。
【００３８】
そして膜板５１として、軸線Ｏの方向の他方側から一方側に向かって順に、第一膜板５１Ａ、第二膜板５１Ｂ、及び第三膜板５１Ｃが設けられている。膜板５１の受圧面積（ケーシング４１内で膜板５１が露出する面積）の比は、例えば第一膜板５１Ａ：第二膜板５１Ｂ：第三膜板５１Ｃ＝４：６：７となっている。
【００３９】
さらに、本実施形態では、第三膜板５１Ｃよりも軸線Ｏの方向の一方側で、かつ、排気室仕切４３よりも軸線Ｏの方向の他方側に、非常膜板５１Ｄがさらに設けられている。
【００４０】
また、図３から図５に示すように、これら膜板５１によって、ケーシング４１内が区画されて、ケーシング４１内に互いに隔離された複数の空間として、空気室ＡＳ及びフィードバック室ＦＳが形成されている。
具体的には、ケーシング４１と第一膜板５１Ａとの間の空気室ＡＳが第一空気室Ｓ１、第一膜板５１Ａと第二膜板５１Ｂとの間の空気室ＡＳが第二空気室Ｓ２、第二膜板５１Ｂと第三膜板５１Ｃとの間の空気室ＡＳが第三空気室Ｓ３となっている。さらに第三膜板５１Ｃと非常膜板５１Ｄとの間の空気室ＡＳが非常用空気室Ｓ４となっている。さらに、非常膜板５１Ｄと排気室仕切４３との間がフィードバック室ＦＳとなっている。
【００４１】
第一空気室Ｓ１の位置に対応するケーシング４１には、ケーシング４１の内外を連通する第一入力口４１ｅが形成されている。同様に、第二空気室Ｓ２に対応するケーシング４１には第二入力口４１ｆが形成され、第三空気室Ｓ３に対応するケーシング４１には第三入力口４１ｇが形成され、非常用空気室Ｓ４に対応するケーシング４１には非常用入力口４１ｈが形成されている。これら第一入力口４１ｅ、第二入力口４１ｆ、第三入力口４１ｇ、及び非常用入力口４１ｈは圧力発生部２２に接続されており、圧力発生部２２を経由した空気タンク１２からの圧縮空気ＣＡが導入されるようになっている。
【００４２】
そしてブレーキ指令が出されると、このブレーキ指令に応じてこれら第一空気室Ｓ１、第二空気室Ｓ２、第三空気室Ｓ３、及び非常用空気室Ｓ４のうちのいずれか一つ、又は複数が選択され、選択された空気室ＡＳに同じ圧力の圧縮空気ＣＡが導入されるようになっている。
【００４３】
例えば、本実施形態では、ブレーキ指令が１ノッチである場合、第三空気室Ｓ３に圧縮空気ＣＡが導入される。２ノッチでは第二空気室Ｓ２に圧縮空気ＣＡが導入される。３ノッチでは第二空気室Ｓ２及び第三空気室Ｓ３に圧縮空気ＣＡが導入される。４ノッチでは第一空気室Ｓ１に圧縮空気ＣＡが導入される。５ノッチでは第一空気室Ｓ１及び第三空気室Ｓ３に圧縮空気ＣＡが導入される。６ノッチでは、第一空気室Ｓ１及び第二空気室Ｓ２に圧縮空気ＣＡが導入される。７ノッチでは第一空気室Ｓ１、第二空気室Ｓ２、及び第三空気室Ｓ３に圧縮空気ＣＡが導入される。非常ブレーキ時には、非常用空気室Ｓ４に圧縮空気ＣＡが導入される。
【００４４】
また、フィードバック室ＦＳは、出力室ＯＳにつながっており、出力室ＯＳ内の圧縮空気ＣＡが流入可能となっている。さらにフィードバック室ＦＳ内には、ピストン３１を軸線Ｏの方向の他方側に付勢するように、排気室仕切４３とピストン３１との間に介在された弾性部材４５（例えばコイルバネ）が設けられている。
【００４５】
ここで、図６に示すように、各々の膜板５１は、空気室ＡＳ内の圧力とフィードバック室ＦＳ内の圧力とが釣り合って、仕切部材４２の挿通孔４２ａがちょうど閉塞された状態となると、内側端部５２と外側端部５３とが軸線Ｏの方向に異なる位置に配置される。そして本実施形態では、外側端部５３の方が内側端部５２よりもフィードバック室ＦＳ側となる軸線Ｏの方向の一方側に配置されている。具体的な数値としては例えば、外側端部５３の方が内側端部５２よりも１〔ｍｍ〕程度フィードバック室ＦＳ側に位置している。
【００４６】
ここで、仕切部材４２の挿通孔４２ａがちょうど閉塞された状態とは、空気タンク１２と基礎ブレーキ装置１５との連通を停止する位置に、ピストン３１が配置されている状態を示す。以下、このような位置を「重なり位置」とする。
【００４７】
次に、図３から図５を参照して、中継弁２３の動作について説明する。
図５に示すように、圧縮空気ＣＡを空気室ＡＳに導入する前には、弾性部材３８の弾性力で弁体３５の可動部３７に仕切部材４２における挿通孔４２ａが形成された部分が接触した状態となっているとともに、弾性部材４５の弾性力でピストン３１が軸線Ｏの方向の他方側に押されて可動部３７から離れた状態となっている。そしてこの際、挿通孔４２ａは弁体３５の可動部３７によって閉塞されており、かつ、ピストン３１の排気通路３１ｂの入口開口３１ｂが開通し、給気室ＳＳと出力室ＯＳとは接続されておらず、かつ、出力室ＯＳと排気室ＥＳが接続されている。この際、基礎ブレーキ装置１５からの圧縮空気ＣＡがピストン３１の排気流路３１ｂに流入し、排気室ＥＳを通じて排気口４１ｃからケーシング４１の外部に排出される。即ち、空気タンク１２と基礎ブレーキ装置１５との連通は停止されて、ピストン３１は「排気位置」にある状態となっている。
【００４８】
その後、図４に示すように、ブレーキ指令に基づき、空気室ＡＳ内に圧縮空気ＣＡが導入されると、膜板５１が撓むとともに、ピストン３１の拡径部３１ａが弁体３５の可動部３７に接触し、ピストン３１の排気通路３１ｂの入口開口３１ｂが閉塞され、ピストン３１の押圧力が弾性部材３８の弾性力に打ち勝って、可動部３７を軸線Ｏの一方側に押し下げる。すると、可動部３７が仕切部材４２から離れ、挿通孔４２ａが開放され、給気室ＳＳと出力室ＯＳとが接続されて空気タンク１２と基礎ブレーキ装置１５とが連通し、圧縮空気ＣＡが基礎ブレーキ装置１５へ導入される。即ち、ピストン３１は「給気位置」に配置された状態となる。
【００４９】
その後、ピストン３１が給気位置に有る状態で、空気タンク１２からの圧縮空気ＣＡはフィードバック室ＦＳに流入する。そして図３に示すように、ピストン３１が膜板５１が受ける力、即ち空気室ＡＳ内の圧力と、フィードバック室ＦＳ内の圧力が釣り合うと、ブレーキ指令に基づく圧力が基礎ブレーキ装置１５に込められた状態となる。この際に、弾性部材３８の弾性力がピストン３１の押圧力に打ち勝って、弁体３５の可動部３７を軸線Ｏの他方側に押し上げる。すると、可動部３７が仕切部材４２に接触し、挿通孔４２ａが閉塞され、給気室ＳＳと出力室ＯＳとの接続が切られ、空気タンク１２と基礎ブレーキ装置１５との連通は停止され、圧縮空気ＣＡの基礎ブレーキ装置１５への導入が停止される。
【００５０】
以上説明した本実施形態の車両１によると、車両１のブレーキシステム１０が中継弁２３を備えている。そして中継弁２３の膜板５１は、ケーシング４１内に空気室ＡＳとフィードバック室ＦＳとを区画するため、ピストン３１とケーシング４１との間に隙間なく設けられる。このため、膜板５１がピストン３１の軸線Ｏに直交する平面上に配置された状態、即ち、径方向に真っ直ぐに延びるように配置されて平板状をなす状態（例えば図４に示す状態）では、ピストン凹部３１ｃとケーシング凹部４１ｄとの間の距離が最も小さくなるため、ピストン３１、及びケーシング４１から径方向の力を受けて大きな圧縮力が膜板５１に作用する。すると、圧縮された膜板５１からの反力がピストン３１に生じる。
【００５１】
ここで本実施形態では、重なり位置に膜板５１が配置された状態では、膜板５１における内側端部５２と外側端部５３とがピストン３１の軸線Ｏの方向にずれた位置に配置される。従って、重なり位置では、膜板５１が軸線Ｏに直交する平面上に配置されて平板状になった状態に比べてピストン凹部３１ｃとケーシング凹部４１ｄとの間の距離が大きくなるため、膜板５１に生じる圧縮力を低減することができる。
【００５２】
この結果、重なり位置でピストン３１に生じる反力を抑制することができ、ピストン３１が給気位置側から又は排気位置側から、重なり位置に向かって移動する際にピストン３１の動作を円滑化することができる。よって、給排気によってピストン３１が往復動した後でも、ブレーキ指令が終了した際には、毎回、重なり位置において、基礎ブレーキ装置へ向かう管路内の圧力を予め設定された設計時の圧力に調整することが可能となる。このため、各ノッチでの設計時の圧力を基礎ブレーキ装置１５に出力することができ、この結果、中継弁２３から基礎ブレーキ装置１５へ出力される圧縮空気ＣＡのノッチ間での圧力差を低減することが可能となる。
【００５３】
ここで、図７に示すように、本実施形態では上述の場合とは逆に、ピストン３１が重なり位置に配置されている状態で、内側端部５２の方が外側端部５３に比べて、軸線Ｏの方向の一方側、即ちフィードバック室ＦＳ側に配置されていてもよい。この場合でも、重なり位置での膜板５１の圧縮力を低減することができ、この結果、重なり位置でピストン３１に生じる上記の反力を低減することが可能である。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００５５】
例えば、上述の実施形態では、四つの膜板５１が設けられた多段式の中継弁２３について説明したが、膜板５１の数量は限定されることなく、少なくとも二つ以上が設けられていればよい。また、上述した膜板５１同士の受圧面積比も一例であって、上述の場合に限定されない。
【００５６】
〔実施例〕
ここで、上述の実施形態の中継弁２３、即ち、ピストンの重なり位置で膜板の外側端部の方が内側端部よりもフィードバック室側に配置された中継弁から出力される圧力を、ノッチ毎に計測する実験を行った。図８にその実験結果を示す。
【００５７】
この実験では、実験条件として、各空気室へ入力されるＶＬ圧力が３００〔ｋＰａ〕から７００〔ｋＰａ〕の間となる場合に、各々のＶＬ圧力について、中継弁から出力されるＢＣ圧力について計測を行った。ＶＬ圧力については１００〔ｋＰａ〕刻みで計測を行った。
【００５８】
また、比較例として、図８（ａ）に示すように、重なり位置で膜板がピストンの軸線に直交する平面上に真っ直ぐに延びた状態となる従来の中継弁の実験も行った。
そして、以下の各ノッチ間の「比率」とは、７ノッチの値を７等分した圧力値に対する各ノッチ間の圧力値の比を示す。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、従来の中継弁では、ブレーキ指令が行われない状態、即ち「ユルメ」と「１ノッチ」との間の比率が０．６１であったものが、図８（ｂ）に示すように上述の実施形態の中継弁では「ユルメ」と「１ノッチ」との間の比率が０．８４となり、本実施形態の中継弁２３の方が、「ユルメ」と「１ノッチ」との間の比率が１により近い値となった。
【００６０】
同様に、「１ノッチ」と「２ノッチ」との間の比率が従来の中継弁では１．１１であったものが、上述の実施形態の中継弁では１．０６となって、「１ノッチ」と「２ノッチ」との間の比率が１により近い値となった。
【００６１】
「２ノッチ」と「３ノッチ」との間の比率が従来の中継弁では１．０３であったものは、上述の実施形態の中継弁でも１．０３となった。
【００６２】
また、「３ノッチ」と「４ノッチ」との間の比率が従来の中継弁では１．１２であったものが、上述の実施形態の中継弁では０．９８となって、「３ノッチ」と「４ノッチ」との間の比率が１により近い値となった。
【００６３】
また、「４ノッチ」と「５ノッチ」との間の比率が従来の中継弁では０．８５であったものが、上述の実施形態の中継弁では１．０９となって、「４ノッチ」と「５ノッチ」との間の比率が１により近い値となった。
【００６４】
また、「５ノッチ」と「６ノッチ」との間の比率が従来の中継弁では１．２５であったものが、上述の実施形態の中継弁では０．９６となって、「５ノッチ」と「６ノッチ」との間の比率が１により近い値となった。
【００６５】
「６ノッチ」と「７ノッチ」との間の比率が従来の中継弁では１．０４であったものは、上述の実施形態の中継弁でも１．０４となった。
【００６６】
このように上述の実施形態の中継弁２３では、全体として各ノッチ間の比率を１に近づけることができており、基礎ブレーキ装置１５へ出力する圧縮空気ＣＡのノッチ間での圧力差を低減することができていることが実験結果から確認できた。
【符号の説明】
【００６７】
１…車両
２…車体
３…走行台車
４…車両本体
５…走行輪
６…空気バネ（枕バネ）
１０…ブレーキシステム
１１…圧縮機
１２…空気タンク（空気源）
１３…ブレーキ制御装置
１５…基礎ブレーキ装置
２１…指令発生部
２２…圧力発生部
２３…中継弁
３１…ピストン
３１ａ…拡径部
３１ｂ…排気流路
３１ｂ１…入口開口
３１ｂ２…出口開口
３１ｃ…ピストン凹部
３５…弁体
３６…支持部
３７…可動部
３８…弾性部材
４１…ケーシング
４１ａ…給気口
４１ｂ…出力口
４１ｃ…排気口
４１ｄ…ケーシング凹部
４１ｅ…第一入力口
４１ｆ…第二入力口
４１ｇ…第三入力口
４１ｈ…非常用入力口
４２…仕切部材
４２ａ…挿通孔
４３…排気室仕切
４５…弾性部材
５１…膜板
５１Ａ…第一膜板
５１Ｂ…第二膜板
５１Ｃ…第三膜板
５１Ｄ…非常膜板
５２…内側端部
５３…外側端部
５４…接続部
ＡＲ…空気
ＣＡ…圧縮空気
ＯＳ…出力室
ＥＳ…排気室
ＳＳ…給気室
ＡＳ…空気室
ＦＳ…フィードバック室
Ｓ１…第一空気室
Ｓ２…第二空気室
Ｓ３…第三空気室
Ｓ４…非常用空気室
Ｏ…軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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