(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時に動くようになされた第１の本体に配置され、該第１の本体と第２の本体の表面との間にはシールが設けられたシール装置において、前記第２の本体は前記第２の本体の表面に形成され整列された含有物又は微小割れを含む材料から形成され、前記含有物又は微小割れは長さ方向を持ち、使用時においてシール装置が動く方向と前記含有物又は微小割れの長さ方向とが平行であることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記シール装置がＯ−リングを備え、前記第１の本体はピストンであり、前記第２の本体はピストンボアであることを特徴とする請求項１記載のシール装置。
【請求項３】
前記シールが円形の横断面をもつことを特徴とする請求項１又は２記載のシール装置。
【請求項４】
前記第２の本体が押出成形品からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシール装置。
【請求項５】
前記第２の本体が押出成形陽極酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項４記載のシール装置。
【請求項６】
前記シールがポリウレタンから形成されることを特徴とする請求項１乃至５記載のシール装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載のシール装置を持つピストンバルブを備えた鉄道車両ブレーキシステムのブレーキバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキシステムのピストンバルブ装置、特に、しかしそれに限られないが、ピストンバルブ装置におけるシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道産業においては、様々な部品に、標準点検期間と耐用期限とがある。ほとんどの部品の標準点検期間は９年であり、部品は４０年の耐用期限を持つと考えられている。鉄道車両は、他の陸上形態の輸送手段に比べて高い頻度で使用されている。
【０００３】
従来の鉄道車両用ブレーキは空気圧駆動され、一般的には、ブレーキ作動部に対する加圧と減圧とを制御するダイアフラムバルブが使われる。鉄道車両を普通に使用すると、バルブは点検の間に４４００万回の開閉サイクルを行うと予想され、耐用期限の間には１億９６００万回の開閉サイクルを行うと予想される。その確実性と堅牢性とによって大フラムバルブは歴史的に好ましい選択肢とされ、業界標準点検期間と耐用期限とを満足させている。
【０００４】
しかしながら、より近代的なシステムにおいては、新技術の導入を可能にするために、電気制御ブレーキシステムを備えることが望ましい。一つの可能性としては、ピストンの位置が２点で切り替わるピストンバルブタイプ構成を使用することがあげられる。バルブ内の圧力を維持するために、ピストンはピストンリングを備える。しかしながら、ピストンバルブにおける重大な問題点は、ピストンボアとピストンリングとの間の表面摩擦が強いため、多くのケースで点検期間の間に損傷が起こってしまうことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、点検期間の間における損傷の可能性が低減されたシール装置を備えたピストンバルブ装置と、ボアの耐用期限を長くすることを目的とする。
【０００６】
本件発明によれば、使用時に動くようになされた第１の本体に配置され、該第１の本体と第２の本体の表面との間にはシールが設けられたシール装置において、前記第２の本体は前記第２の本体の表面に形成され整列された含有物又は微小割れを含む材料から形成され、前記含有物又は微小割れは長さ方向を持ち、使用時においてシール装置が動く方向と前記含有物又は微小割れの長さ方向とが平行であることを特徴とするシール装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記シール装置がＯ−リングを備え、前記第１の本体がピストンであり、前記第２の本体がピストンボアである。好ましくは、前記シールが円形の横断面をもつ。好ましくは、前記第２の本体が押出成形品からなる。好ましくは、前記第２の本体が押出成形陽極酸化アルミニウムからなる。好ましくは、前記シールがポリウレタンから形成される。
【０００８】
好ましくは、前記シール装置がピストンバルブを備えた鉄道ブレーキシステムのブレーキバルブ装置に設けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の典型的な実施例を以下図面を参照しつつより詳細に説明する。
【００１０】
図１は、空気力学鉄道ブレーキシステムに使われるピストンバルブ装置を示す。ピストンバルブ装置は、主躯体１と該主躯体１の上面に配置された上部躯体２とを備える。主躯体１は、ピストンボア３を備え、このピストンボアは副ボア５により通気される。チョーク弁８を備えた通気路７によって、ピストンボア３に主な空気が供給される。通気路７は、出力部に至る第一の枝路と、バルブを通気するために設けられその下端部にチョーク弁９を備えた排気路に至る第二の枝路とに、区分される。
【００１１】
ピストンボア３は、ボアの下側の断面積がより狭い段状構造を有する。それぞれのピストンボア３には、下端の横断面が狭く上端の横断面が広い段状の横断面を持つピストン１０が設けられている。これら上端と下端には、各々ピストンリング１２が設けられている。各バルブの作動制御は、バルブの各々の上部空間へのパイロット圧力の適用を制御する小型ソレノイド１３によって行われる。ピストンは、数ミリメートルのストロークによって、２カ所で切り変わる。
【００１２】
シール１２は、一般的にはポリエチレン製のＯ−リングであるが、他の圧搾シール設計が採用されてもよい。バルブの本体は押出成形アルミニウムからできている。ピストンボア３は、陽極酸化処理が施されている。
【００１３】
シール１２が所要の性能を維持している間におけるスライド操作の回数は、材料の硬度、注油、操作中の温度、そして材料の摩擦値等の、様々な要因に左右される。
【００１４】
初期面が妥当な許容範囲内で仕上がっていれば、シール１２の耐用期限にはほとんど影響が及ばないということが知見されている。しかしながら、意外にも、シール装置の損傷も同様に、リングの摩耗から引き起こされるものではない。基本材料表面の微細構造は、一般に、たくさんの含有物や微小割れを含んでいる。このような含有物や微小割れは、概して不揃いの形状であり、横幅よりも縦方向長さが長い。硬質陽極酸化コーティングは多孔性であり、また、含有物の円柱形状は、近接した表面物質を弱体化し砕けやすくする表面まで及び、そして、それは使用の際にひび割れ（クレーター）を引き起こす。シールが、含有物の延長線に対してほぼ垂直にクレーターの上をスライドすると、クレーターの縁がひび割れ、結果的には壊れてしまう。したがって、クレーターのサイズが大きくなってしまう。このようにして放出されたアルミニウムの硬質微粒子は、シール１２とピストンボア３との間に閉じこめられ、シールに入り込みピストンボアの表面を摩耗する研磨剤として働く。そして、これによってシーリングの効率が下がり、バルブの故障が引き起こされる。
【００１５】
意外なことに、前記含有物は基本材料が成形された方向に向いており、スライドさせる力が含有物に合わせて適用されるときには、表面材料は異なった振る舞いを示し、クレーターの縁は含有物が異なる方向性を持っている場合と同じ幅ではひび割れない、ということがさらに発見されている。したがって、ピストンボアを形作る基本材料の粒子構造がシールの動く方向に合わせて長さ方向に並べられるならば、シールがスライドする動きによって、シールは摩耗を生じさせるのではなく寝かせるようになる(cause the seal to bed in)。これによってシールの耐用期限は非常に長くなる。
【００１６】
基本材料は成形アルミニウムとして表現されたが、他の材料が用いられてもよい。また、実質的に微小割れと含有物が一列に並ぶのであれば、成形に限らず他の製造方法であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ピストンバルブ装置を表す図である。
【図１】
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