(57)【要約】【課題】  中継弁及び応荷重弁を含むブレーキシステムの配管接続を簡素化し、かつ、これらの弁全体をコンパクトに車両に取り付けることができるようにする。【解決手段】  中継弁部５と応荷重弁部６とを共通の弁本体ブロック１に一体に収容し、常用電磁弁７及び非常用電磁弁８を弁本体ブロック１の上面１ａに設けた。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御圧が供給される制御圧室及び、ブレーキシリンダに接続される出力室を有し、前記制御圧に基づいて圧縮空気源の空気を前記出力室に送り込む中継弁部と、
空気ばねからの応荷重信号圧が供給される応荷重信号圧室及び、非常ブレーキ時に前記中継弁部の制御圧室と連通する応荷重出力室を有し、前記応荷重信号圧に基づいて前記圧縮空気源の空気を前記応荷重出力室に送り込む応荷重弁部と、
前記中継弁部及び応荷重弁部を一体に収容し、これらの入出力管路が内部に形成された弁本体ブロックと
を備えたことを特徴とする応荷重機能付き中継弁装置。
【請求項２】
電気信号に応じて前記制御圧を供給する常用電磁弁と、電気信号に応じて前記制御圧室と前記応荷重出力室との連通／遮断を制御する非常用電磁弁とを備え、これらが、前記弁本体ブロックの一面上に配置され、かつ、当該一面の垂直投影面積内に収められている請求項１記載の応荷重機能付き中継弁装置。
【請求項３】
前記応荷重弁部は、応荷重信号圧に対する応荷重出力圧の変化特性を調節する機構を備えている請求項１記載の応荷重機能付き中継弁装置。
【請求項４】
前記中継弁部は一対のブレーキシリンダ用に一対設けられ、前記非常用電磁弁が一対の中継弁部の中間に配置されている請求項２記載の応荷重機能付き中継弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両のブレーキシステム等に用いられる応荷重弁や中継弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両のブレーキシステムには、ブレーキ指令信号（電気信号）に応じたブレーキ指令圧（空気圧）を出力する電磁弁と、この電磁弁が出力するブレーキ指令圧を制御圧として、これに基づく容量増幅を行ってブレーキシリンダに出力する中継弁とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
一方、上記の構成とは別に、非常用ブレーキとして、乗客の重量を含む車両の全重量に応じた容量増幅を行う応荷重弁（例えば、特許文献２参照。）を設け、その出力を上記中継弁に提供するブレーキ系統が必要である。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−３０５７５号公報（図１）
【特許文献２】特開平３−２０８７５７号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の構成では、中継弁と応荷重弁とが別々に必要であり、それぞれの弁本体部分が存在するため、相互の配管接続が複雑になり、部品数も多い。そのため、組立や検査も煩雑となる。また、当然に、広い取付スペースを要する。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、中継弁及び応荷重弁を含むブレーキシステムの配管接続を簡素化し、かつ、これらの弁全体をコンパクトに車両に取り付けることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の応荷重機能付き中継弁装置は、制御圧が供給される制御圧室及び、ブレーキシリンダに接続される出力室を有し、前記制御圧に基づいて圧縮空気源の空気を前記出力室に送り込む中継弁部と、空気ばねからの応荷重信号圧が供給される応荷重信号圧室及び、非常ブレーキ時に前記中継弁部の制御圧室と連通する応荷重出力室を有し、前記応荷重信号圧に基づいて前記圧縮空気源の空気を前記応荷重出力室に送り込む応荷重弁部と、前記中継弁部及び応荷重弁部を一体に収容し、これらの入出力管路が内部に形成されたする弁本体ブロックとを備えたものである。
上記のように構成された応荷重機能付き中継弁装置では、中継弁部と応荷重弁部とが、それらの入出力管路を有する弁本体ブロックに一体に収容されているので、従来のように中継弁と応荷重弁とを配管接続する必要がない。
【０００６】
また、上記応荷重機能付き中継弁装置は、電気信号に応じて前記制御圧を供給する常用電磁弁と、電気信号に応じて制御圧室と応荷重出力室との連通／遮断を制御する非常用電磁弁とを備え、これらが、弁本体ブロックの一面上に配置され、かつ、当該一面の垂直投影面積内に収められているものであってもよい。
この場合、常用電磁弁及び非常用電磁弁は、当該一面を真上から見て、外側へはみ出さない状態となる。従って、当該面積さえ確保できれば車両への取付が可能であり、常用電磁弁及び非常用電磁弁を備えつつも、装置の取付面積がコンパクトである。
【０００７】
また、上記応荷重機能付き中継弁装置において、応荷重弁部は、応荷重信号圧に対する応荷重出力圧の変化特性を調節する機構を備えているものであってもよい。
この場合、応荷重信号圧に対する応荷重出力圧の変化の特性を自在に設計することができる。従って、車両本体重量の異なる多種の車両に当該１個の装置で対応することができる。
【０００８】
また、上記応荷重機能付き中継弁装置において、中継弁部は一対のブレーキシリンダ用に一対設けられ、非常用電磁弁が一対の中継弁部の中間に配置されているものであってもよい。
この場合、非常用電磁弁を右端側や左端側に寄せて配置する場合に比べて装置全体のコンパクト化に寄与する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の応荷重機能付き中継弁装置によれば、中継弁部と応荷重弁部とは、それらの入出力管路を有する弁本体ブロックに一体に収容されているので、従来のように別体の中継弁と応荷重弁とを配管接続する必要がなく、至便であるとともに、部品数を低減することができる。しかも、このような構成によって、装置全体をコンパクトに車両に取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、鉄道車両のブレーキシステムに用いられる本発明の一実施形態による応荷重機能付き中継弁装置の斜視図である。また、図２は、当該応荷重機能付き中継弁装置の分解斜視図である（図１とは反対側から見た図である。）。図２において、当該応荷重機能付き中継弁装置は、アルミニウム製の弁本体ブロック１に、保護板２及び制御プリント板３を一体に組み立てたものを載せて固定し、さらにその上にカバー４を被せて固定することにより、図１に示すユニットとなるものである。
【００１１】
図２において、弁本体ブロック１には、中継弁部５（内蔵）と応荷重弁部６とが一体に収容されており、上面１ａには一対の常用電磁弁７、非常用電磁弁８、及び、６個の圧力センサ９が設けられている。また、応荷重弁部６の一部が上面１ａから突出している。制御プリント板３の配線ケーブル等（図示せず。）は、弁本体ブロック１に形成された孔１ｂを通って、レセプタクル１０に接続される。弁本体ブロック１は、側面に配管接続用の管座１ｃを備えている。図３及び図４はそれぞれ、レセプタクル１０を外した状態での、弁本体ブロック１の平面図及び側面図である。
【００１２】
図５は、上記応荷重機能付き中継弁装置の内部接続図である。応荷重弁部６は、応荷重弁６００と、その入出力管路によって構成されている。また、中継弁部５は、一対の中継弁５００と、これらの入出力管路によって構成されている。中継弁部５及び応荷重弁部６の入出力管路は弁本体ブロック１内に形成されている。また、入出力の接続ポート（ＡＳ１，ＡＳ２，ＳＲ，ＨＢ，ＢＣ１，ＢＣ２）は管座１ｃに集約されている（図１も参照。）。
【００１３】
上記応荷重弁６００には、各車両に設けられている空気ばね１１より、荷重に応じた空気圧すなわち応荷重信号圧ＡＳ１，ＡＳ２が入力される。また、圧縮空気源１２から所定圧の圧縮空気が、応荷重弁６００、常用電磁弁７及び中継弁５００に供給される。なお、応荷重信号圧ＡＳ１，ＡＳ２は、圧力センサ９によって検出される。応荷重弁６００は、応荷重信号圧ＡＳ１，ＡＳ２に基づいて、圧縮空気源１２の空気を出力室（詳細後述）に送り込んで出力する機能を有する。
【００１４】
常用電磁弁７は、電気信号に応じてその出力すなわち制御圧を変化させる機能を有し、当該制御圧は、複式逆止弁１３を介して中継弁５００に供給される。なお、当該制御圧は、圧力センサ９により検出される。中継弁５００は、制御圧に基づいて、圧縮空気源１２の空気を出力室（詳細後述）に送り込んで出力する機能を有し、その出力は、管座１ｃ内に設けられた複式逆止弁１４を介してブレーキシリンダ１５に供給される。なお、接続ポートＨＢに接続される保安ブレーキ（図示せず。）から複式逆止弁１４を介してブレーキシリンダ１５に空気圧を供給することもできる。
【００１５】
一方、非常用電磁弁８は通常は遮断状態にあり、非常ブレーキ時にのみ電気信号に応じて連通状態となる。これにより、応荷重弁６００の出力が非常用電磁弁８から複式逆止弁１３を介して中継弁５００に供給される。中継弁５００の出力は、複式逆止弁１４を介してブレーキシリンダ１５に供給される。なお、応荷重弁６００の出力する空気圧は、検圧口ＶＬから検出することができる。
【００１６】
以上の構成の応荷重機能付き中継弁装置において、常用ブレーキ時は、電気信号に応じて常用電磁弁７が動作し、中継弁５００を介してブレーキシリンダ１５にブレーキ圧力が供給される。一方、非常ブレーキ時には、応荷重弁６００から中継弁５００を経てブレーキシリンダ１５にブレーキ圧力が供給される。中継弁５００と応荷重弁６００とは弁本体ブロック１に一体に収容されており、また、それらの入出力管路は図示のように全て弁本体ブロック１内に形成されているので、従来のように別体の中継弁５００と応荷重弁６００とを配管接続する必要がなく、至便であるとともに、部品数を低減することができる。しかも、このような構成によって、装置全体をコンパクトに車両に取り付けることができる。さらに、複式逆止弁１４を管座１ｃに内蔵したことにより、これに関する配管接続も簡素化される。
【００１７】
また、常用電磁弁７及び非常用電磁弁８は、弁本体ブロック１の上面１ａに設けられ、しかも、図２、図３に示すように、上面１ａを真上から見て（図３）外側へはみ出さない状態、すなわち、上面１ａの垂直投影面積内に収められている。従って、当該面積さえ確保できれば車両への取付が可能であり、常用電磁弁７及び非常用電磁弁８を備えつつも、装置の取付面積がコンパクトである。
【００１８】
図６は、上記一対の中継弁５００の断面図である。非常用電磁弁８は、一対の中継弁５００の中間に配置されており、このことは、右端側や左端側に寄せて配置する場合に比べて装置全体のコンパクト化に寄与する。
図において、中継弁５００には、弁本体ブロック１に、排気室Ｃ１と、常用電磁弁７から制御圧が入力される制御圧室Ｃ２と、ブレーキシリンダ１５（図５）からフィードバック圧が入力されるフィードバック室Ｃ３と、ブレーキシリンダ１５に接続される出力室Ｃ４と、圧縮空気源１２（図５）に接続される給気室Ｃ５とが形成されている。上記出力室Ｃ４と給気室Ｃ５との間は、給気弁５０１及び給気弁座５０２によって仕切られている。給気弁５０１は、給気室Ｃ５に設けられたガイド部材５０３によって上下方向に摺動自在に支持されているとともに、ばね５０４によって常時下方に付勢され、給気弁座５０２に押し付けられている。
【００１９】
上記制御圧室Ｃ２とフィードバック室Ｃ３との間には、調圧ピストン５０５が設けられており、この調圧ピストン５０５の中心部には、排気弁棒５０６が一体形成されている。調圧ピストン５０５の外周には、膜板５０７が密嵌されており、この膜板５０７の外周は、弁本体ブロック１の上部ブロック１ａと下部ブロック１ｂとの間で密封性を有して挟み込まれている。従って、制御圧室Ｃ２とフィードバック室Ｃ３とは、調圧ピストン５０５と膜板５０７とによって密封性を有して仕切られることになる。なお、調圧ピストン５０５は、調圧ばね５０８によって制御圧室Ｃ２側に常時付勢されている。
【００２０】
上記排気弁棒５０６は、中空のものであり、その下端面は排気室Ｃ１に、上端面は給気弁５０１にそれぞれ臨ませてある。この排気弁棒５０６の上端部には、調圧ピストン５０５の上昇に伴って給気弁５０１に密着する花弁状の可動弁５０６ａが形成されている。上記排気弁棒５０６は、給気弁５０１を給気弁座５０２から離反させて、給気室Ｃ５と出力室Ｃ４とを連通させ得る位置まで上昇可能である。
上記フィードバック室Ｃ３と出力室Ｃ４との間には、段付きの仕切りリング５０９が装着されており、この仕切りリング５０９に形成された連通孔５０９ａを介して両室Ｃ３，Ｃ４が連通されている。
【００２１】
以上の構成の中継弁５００の動作は以下の通りである。
まず、常用電磁弁７（図５）の出力する制御圧が制御圧室Ｃ２に入力されると、調圧ピストン５０５が調圧ばね５０８の付勢力に抗して上昇し、排気弁棒５０６が給気弁５０１を押し上げる。これにより、中継弁５００は、出力室Ｃ４と給気室Ｃ５とが連通された連通状態となり、給気室Ｃ５に入力された圧縮空気が出力室Ｃ４へ送り込まれ、ブレーキシリンダ１５（図５）に供給される。
【００２２】
次に、上記制御圧室Ｃ２の圧力がフィードバック室Ｃ３の圧力と等しくなると、調圧ピストン５０５は調圧ばね５０８の付勢力によって押し下げられる。これにより、ばね５０４の付勢力によって給気弁５０１が給気弁座５０２に押し付けられて、ブレーキシリンダ１５に対する圧縮空気の供給が遮断される。但し、この状態では、排気弁棒５０６の上端部の可動弁５０６ａと給気弁５０１との密着状態が維持される。従って、中継弁５００は、出力室Ｃ４と給気室Ｃ５、及び出力室Ｃ４と排気室Ｃ１とが互いに遮断された遮断状態となる。
【００２３】
そして、制御圧が減圧されると、調圧ピストン５０５はフィードバック室Ｃ３の圧縮空気によって押し下げられて、排気弁棒５０６の可動弁５０６ａが給気弁５０１から離反する。この結果、中継弁５００は出力室Ｃ４と給気室Ｃ５とが互いに遮断され、出力室Ｃ４と排気室Ｃ１とが互いに連通された排気状態となり、出力室Ｃ４の空気が排気弁棒５０６の内部を通して大気中に放出される。さらに、制御圧の減圧が止まり、制御圧室Ｃ２とフィードバック室Ｃ３の圧力が釣り合うと、可動弁５０６ａが給気弁５０１に着座して上記排気が停止される。
このようにして、常用電磁弁７から出力される制御圧に応じて、空気を容量増幅してブレーキシリンダ１５に供給することができる。
【００２４】
次に、上記応荷重弁６００の主要な構造部分について説明する。図７は、応荷重弁６００の断面図である。この応荷重弁６００は、弁本体ブロック１内に、空気ばね１１（図５）からの応荷重信号圧ＡＳ１，ＡＳ２がそれぞれ供給される応荷重信号圧室Ｃ６，Ｃ７と、圧縮空気源１２と接続される給気室Ｃ８と、非常ブレーキ時に中継弁５００の制御圧室Ｃ２と連通する応荷重出力室Ｃ９とを有している。また、応荷重弁６００は、空気圧の受圧機構と、ばねによる押圧機構とが、てこ棒６０８を介して力を及ぼし合う構成となっており、第１の受圧機構としての膜板６０１、第２の受圧機構としての膜板６０２，６０３、第１の押圧機構としてのばね６０４、第２の押圧機構としてのばね６０５を有している。薄板６０２の有効面積は薄板６０３の有効面積の２倍になっていて、応荷重信号圧ＡＳ１，ＡＳ２は平均化される。
【００２５】
上記２枚の薄板６０２，６０３には共通のピストン６０６が取り付けられており、その上端中央に固定された突起部６０７が、てこ棒６０８の凹部に係合している。てこ棒６０８は、弁本体ブロック１に固定されたローラガイド６０９との間にローラ６１０を挟むように配置されており、また、右端側で２つのピン６１１を介して揺動可能に、弁本体ブロック１に支持されている。これにより、てこ棒６０８は、ローラ６１０との接点位置を支点として若干の揺動が可能である。ローラ６１０は、ローラ支持部材６１２に取り付けられたピン６１３により、回転自在である。ローラ支持部材６１２はローラ位置調整ボルト６１４と接続されており、その頭部６１４ａ及びナット６１５を調節することにより、ローラ６１０を左右に移動させ、位置調整を行うことができる。
【００２６】
一方、上記薄板６０１には調圧ピストン６１６及びこれと一体の筒体である排気弁棒６１７が取り付けられており、調圧ピストン６１６の上端中央に固定された突起部６１８が、てこ棒６０８の凹部に係合している。排気弁棒６１７の下方には、ばね６１９によって上方に付勢された給気弁６２０が設けられ、これが、給気弁座６２１に対して離反・着座することで弁の開閉が行われる。薄板６０１の下方空間は応荷重出力室Ｃ９と連通しており、従って、排気弁棒６１７には、てこ棒６０８から受ける押し下げ力、及び、薄板６０１に対する応荷重出力室Ｃ９の圧力による押し上げ力が作用している。このような弁構造は、前述の中継弁５００と本質的に同様であり、排気弁棒６１７の動作に基づいて、給気室Ｃ８の空気が応荷重出力室Ｃ９に送り込まれ、容量増幅の作用をする。
【００２７】
上記ばね６０４は、空車ブレーキ圧設定用のものであり、空気ばね１１が破損又はその他の原因で空車時圧力よりも低下したときに、空車時のブレーキ圧に相当する応荷重出力室Ｃ９の圧力を維持させるために設けられている。ばね６０４の下部ばね受け部６２２は、排気弁棒６１７の突起部６１８と対向するように、てこ棒６０８の凹部に係合している。下部ばね受け部６２２がてこ棒６０８を下方に押す力は、上部ばね受け部６２３に係合しているねじ６２４を調整することにより、これを調整することができる。
【００２８】
一方、上記ばね６０５は、空気ばね１１の圧力すなわち応荷重信号圧が空車時圧力以上になったときに、応荷重出力圧が立ち上がるようにするためのものである。ばね６０５の下部ばね受け部６２５は、ピストン６０６の突起部６０７と対向するように、てこ棒６０８の凹部に係合している。下部ばね受け部６２５がてこ棒６０８を下方に押す力は、上部ばね受け部６２６に係合しているねじ６２７を調整することにより、これを調整することができる。
【００２９】
上記の構成の応荷重弁６００において、応荷重信号圧が空車設定圧以下になると、ピストン６０６がてこ棒６０８を押し上げようとする力よりも、ばね６０５がてこ棒６０８を押し下げる力が勝り、この結果てこ棒６０８はローラ６１０から離れ、てこの作用をしない状態となる。従って、排気弁棒６１７は、ばね６０４の力と拮抗した所定の位置にとどまり、その位置における応荷重出力圧が発生する。すなわちこれは、最小限確保されるブレーキ圧の基になる圧力である。
【００３０】
次に、乗客が車両に乗り込むことによって応荷重信号圧が空車設定圧より高くなると、それに応じてピストン６０６がてこ棒６０８を押し上げる力が強くなり、ばね６０５の付勢に抗しててこ棒６０８の左端側が上がり、ローラ６１０に押し付けられることにより、てこの作用で排気弁棒６１７が押し下げられる。これにより、給気室Ｃ８の空気が応荷重出力室Ｃ９に送り込まれ、応荷重出力圧が増大する。その結果、膜板６０１に作用する圧力も増大して、排気弁棒６１７を押し上げる力が、押し下げる力と釣り合うと、ばね６１９の付勢により、給気弁６２０が給気弁座６２１に着座し、閉弁状態となる。
【００３１】
乗客が降車して応荷重信号圧が低下すると、ピストン６０６がてこ棒６０８の左端側を押し上げる力が低下する。すると、残存している高い応荷重出力圧により膜板６０１が押され、排気弁棒６１７が上昇する。これにより、排気弁棒６１７の下端開口が開放された状態となり、応荷重出力圧は排気によって低下する。この低下によって膜板６０１に作用する圧力も低下し、排気弁棒６１７の押し上げ力が、てこ棒６０８からの押し下げ力をわずかに下回ると、排気弁棒６１７が給気弁６２０に当接して排気が止まる。
このようにして、図８に示すように、応荷重信号圧に応じて比例的に変化する応荷重出力圧が得られる。
【００３２】
また、ローラ６１０を図７の右へ移動させると、てこの作用により、応荷重信号圧に対する応荷重出力圧の変化の勾配（すなわち図８の直線の勾配）が大きくなる。逆に、ローラ６１０を左へ移動させると、勾配が小さくなる。このように、てこ棒６０８に支点を与えるローラ６１０の位置を調節する機構を設けることにより、応荷重信号圧に対する応荷重出力圧の変化の特性を自在に設計することができる。従って、車両本体重量の異なる多種の車両に当該１個の応荷重弁（応荷重機能つき中継弁）で対応することができる。このことは、中継弁５００と応荷重弁６００とが一体化された応荷重機能付き中継弁装置を、多種の車両に適用可能とする点で好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】鉄道車両のブレーキシステムに用いられる本発明の一実施形態による応荷重機能付き中継弁装置の斜視図である。
【図２】図１に示す応荷重機能付き中継弁装置の分解斜視図である（図１とは反対側から見た図である。）
【図３】レセプタクルを外した状態での、上記応荷重機能付き中継弁装置の弁本体ブロック等の平面図である。
【図４】レセプタクルを外した状態での、上記応荷重機能付き中継弁装置の弁本体ブロック等の側面図である。
【図５】上記応荷重機能付き中継弁装置の内部接続図である。
【図６】上記応荷重機能付き中継弁装置における一対の中継弁の断面図である。
【図７】上記応荷重機能付き中継弁装置における応荷重弁の断面図である。
【図８】上記応荷重機能付き中継弁装置における応荷重信号圧に対する応荷重出力圧の変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１    弁本体ブロック
１ａ  上面
５    中継弁部
６    応荷重弁部
７    常用電磁弁
８    非常用電磁弁
１１    空気ばね
１２    圧縮空気源
１５    ブレーキシリンダ
５００    中継弁
６００    応荷重弁
６０８    てこ棒
６１０    ローラ
６１４    ローラ位置調整ボルト
Ｃ２    制御圧室
Ｃ４    出力室
Ｃ６，Ｃ７    応荷重信号圧室
Ｃ９    応荷重出力室
【図１】
2005067312.tif 000003
【図２】
2005067312.tif 000004
【図３】
2005067312.tif 000005
【図４】
2005067312.tif 000006
【図５】
2005067312.tif 000007
【図６】
2005067312.tif 000008
【図７】
2005067312.tif 000009
【図８】
2005067312.tif 000010