(57)【要約】本発明は、車両ブレーキ（２）、特にレール車両ブレーキを締結および解放するための、圧力媒体操作式のアクチュエータ（１）を備えたブレーキ装置であって、ブレーキシリンダ（４）内で摺動可能な作動ピストン（６）が設けられており、該作動ピストン（６）が、互いに背離したピストン面でもって、圧力チャンバ（１２，１４）を画定し、該圧力チャンバ（１２，１４）のうちの一方の圧力チャンバ（１２）が車両ブレーキ（２）を締結位置に向かって負荷し、他方の圧力チャンバ（１４）が車両ブレーキ（２）を解放位置に向かって負荷する形式のものに関する。両圧力チャンバ（１２，１４）が管路（２６）を通して溢流弁（２８）に互いに接続されており、該溢流弁（２８）が、解放位置と締結位置との間の移行期および／または締結位置と解放位置との間の移行期の少なくとも一部の期間中開放されており、その他の期間では閉鎖されているようにした。
2006505749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ブレーキ（２）、特にレール車両ブレーキを締結および解放するための、圧力媒体操作式のアクチュエータ（１）を備えたブレーキ装置であって、ブレーキシリンダ（４）内で摺動可能な作動ピストン（６）が設けられており、該作動ピストン（６）が、互いに背離したピストン面でもって、圧力チャンバ（１２，１４）を画定し、該圧力チャンバ（１２，１４）のうちの一方の圧力チャンバ（１２）が車両ブレーキ（２）を締結位置に向かって負荷し、他方の圧力チャンバ（１４）が車両ブレーキ（２）を解放位置に向かって負荷する形式のものにおいて、両圧力チャンバ（１２，１４）が管路（２６）を通して溢流弁（２８）に互いに接続されており、該溢流弁（２８）が、解放位置と締結位置との間の移行期および／または締結位置と解放位置との間の移行期の少なくとも一部の期間中開放されており、その他の期間では閉鎖されていることを特徴とする、圧力媒体操作式のアクチュエータを備えたブレーキ装置。
【請求項２】
作動ピストン（６）が締結位置の方向でばね負荷されている、請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
溢流弁（２８）が、実質的に圧力平衡が両圧力チャンバ（１２，１４）の間で支配するまで開放されている、請求項１または２記載のブレーキ装置。
【請求項４】
溢流弁（２８）が、最大で達成可能な制動力または解放力の一部が形成されるまで開放されている、請求項３記載のブレーキ装置。
【請求項５】
送気弁および排気弁（１６，１８，２０，２２）が、両圧力チャンバ（１２，１４）の送気および排気のために設けられており、送気弁および排気弁（１６，１８，２０，２２）が溢流弁（２８）の開放時間中閉鎖されている、請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項６】
両圧力チャンバ（１２，１４）内での圧力平衡を超える増圧または減圧が、送気弁および排気弁（１６，１８，２０，２２）の開放または閉鎖により実施される、請求項５記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、車両ブレーキ、特にレール車両ブレーキを締結および解放するための、圧力媒体操作式のアクチュエータを備えたブレーキ装置に関する。
【０００２】
背景技術から、ブレーキが、ブレーキシリンダ内への圧力媒体、例えば圧縮空気の流入制御により締結される、圧力媒体操作式のアクチュエータを備えたブレーキ装置が公知である。この種のアクティブなブレーキシリンダは例えばレール車両の常用ブレーキのために使用される。さらに、ブレーキの締結がばね力により実施され、ブレーキが圧力媒体の流入制御により解放されるパッシブなブレーキシリンダを備えた、圧力媒体操作式のアクチュエータが公知である。したがって、そのようなブレーキは締結装置における圧力媒体損失にもかかわらず機能的であり、例えばレール車両の駐車ブレーキ装置または非常ブレーキ装置のために使用される。
【０００３】
本発明の課題は、圧力媒体操作式のアクチュエータを備えたブレーキ装置を改良して、ブレーキ装置をより小さく寸法設定することができ、かつ圧力媒体消費量を引き下げることができるようにすることである。
【０００４】
本発明により、上記課題は特許請求項１の特徴部により解決される。
【０００５】
発明の利点
圧力チャンバ内の圧力解消、すなわち減圧のために圧力媒体を周囲に放出する代わりに、その都度圧力負荷された圧力チャンバ内に存在する圧力媒体の一部が、溢流弁の開放により、他方の圧力チャンバに導かれ、そこで圧力形成、すなわち増圧のために利用される。したがって、圧力媒体は複数次利用され、圧力媒体源により形成される必要がない。このことは結果的に、圧力媒体操作式のアクチュエータの、よりわずかな圧力媒体消費量につながり、したがって、より小さく寸法設定された圧力媒体供給部、特に、より小さな貯蔵空気容器につながる。択一的に、圧力媒体供給部の寸法設定を変更せず、ブレーキシリンダを小型化しても、所定の制動力もしくは解放力が形成されるようにすることができる。それというのも、制動力もしくは解放力の一部が既に、一方の圧力チャンバから他方の圧力チャンバへと溢流する圧力媒体量により形成されるからである。このことは特に、ブレーキシリンダのために、制限された構成スペースが提供されるにすぎない低床型の近距離交通車両（ｎｉｅｄｅｒｆｌｕｒｉｇｅｓ  Ｎａｈｖｅｒｋｅｈｒｓｆａｈｒｚｅｕｇ）でアクチュエータを使用する場合に有利である。さらに、送気弁および排気弁の弁横断面は減じられることができる。それというのも、弁横断面が、ブレーキの締結もしくは解放のために必要な圧力媒体の一部により通流されるにすぎないからである。
【０００６】
従属請求項に記載された手段により、特許請求項１に記載された本発明の有利な構成および改良が可能である。
【０００７】
本発明の特に有利な構成では、作動ピストンが締結位置の方向でばね負荷されている。これは、既に冒頭で述べたパッシブなブレーキシリンダに相当する。
【０００８】
別の構成では、溢流弁が、実質的に圧力平衡が両圧力チャンバの間で支配するまで開放されている。このようにすると、圧力媒体の、最大で可能な溢流量が、他方の圧力チャンバ内での増圧のために利用されることができる。有利には、圧力補償弁が、最大で達成可能な制動力または解放力の一部が形成されるまで開放されている。
【０００９】
有利には、送気弁および排気弁が、両圧力チャンバの送気および排気のために設けられており、送気弁および排気弁が溢流弁の開放時間中閉鎖されている。この場合、両圧力チャンバ内での圧力平衡を超える増圧または減圧が、送気弁および排気弁の開放または閉鎖により実施される。
【００１０】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下に詳細に説明する。
図１：制動開始時の、本発明の有利な実施形態によるレール車両ブレーキのアクチュエータの概略図である。
図２：制動進展期の、図１に示したアクチュエータの概略図である。
図３：解放開始時の、図１に示したアクチュエータの概略図である。
図４：解放進展期の、図１に示したアクチュエータの概略図である。
【００１１】
実施例の説明
図１で全体的に符号１を付与したアクチュエータは、レール車両のブレーキ装置の一部であり、有利な実施形態によれば、シューブレーキ２を操作するために役立つ。シューブレーキ２は、ブレーキシリンダ４内で直動式に可動な作動ピストン６に連結されたブレーキシュー８を有している。ブレーキシュー８は、レール車両の車輪の、寸法上の理由から図示されていないブレーキ面と協働する。有利には、ブレーキシュー８は作動ピストン６のピストンロッド１０に固定されている。ただし、作動ピストン６とブレーキシュー８との間に、ブレーキリンク機構（Ｂｒｅｍｓｇｅｓｔａｅｎｇｅ）が公知の形式で介在していてもよい。シューブレーキ２の代わりに、ディスクブレーキがアクチュエータ１により操作されてもよい。
【００１２】
作動ピストン６は、互いに背離した、つまり互いに反対側を向いている両ピストン面でもって、圧力チャンバを画定する。両圧力チャンバのうちの一方の圧力チャンバ１２がシューブレーキ２を締結位置に向かって負荷し、他方の圧力チャンバ１４がシューブレーキ２を解放位置に向かって負荷する。両圧力チャンバ１２，１４はそれぞれ送気弁１６，１８と排気弁２０，２２とにより送気もしくは排気される。その際、圧力媒体として、有利には圧縮空気源の圧縮空気が使用される。有利には、両送気弁１６，１８は入力側で圧力媒体管路２４に接続されており、出力側で、その都度対応配置された圧力チャンバ１２，１４に開口している。両排気弁２０，２２は入力側で、排気弁にその都度対応配置された圧力チャンバ１２，１４に接続されており、出力側で周囲に接続されている。さらに、両圧力チャンバ１２，１４は圧力媒体管路２６を介して溢流弁２８に互いに接続可能であり、溢流弁２８は切換状態に応じて連通を形成したり遮断したりする。両圧力チャンバ１２，１４の間の圧力差は相対・圧力センサ（Ｒｅｌａｔｉｖ−Ｄｒｕｃｋｓｅｎｓｏｒ）３０により測定される。相対・圧力センサ３０は溢流弁２８の両入力部に接続されている。
【００１３】
作動ピストン６は、コイルばね３６の形をした、有利にはブレーキシリンダ４内に配置されていて、一端でブレーキシリンダ底３２に、他端で作動ピストン４の、ブレーキシュー８とは反対側のピストン面３４に支持されているばねエレメントにより、締結位置の方向でばね負荷されている。したがって、コイルばね３６は、作動ピストン６を締結位置に向かって負荷する一方の圧力チャンバ１２内に収容されている。送気弁１６，１８、排気弁２０，２２および溢流弁２８は、寸法上の理由から図１〜図４には示されていない制御装置により起動制御される。制御装置は上記弁を下記のように切り換える。
【００１４】
作動ピストン６をコイルばね３６のばね力に抗して解放位置に向かって負荷する、他方の圧力チャンバ１４が最大で送気されており、かつ一方の圧力チャンバ１２が最大で排気されている、シューブレーキ２の解放位置を起点として、制動要求信号に応じて、解放位置から締結位置への移行期の開始時に、送気弁１６，１８および排気弁２０，２２が閉鎖されたまま、溢流弁２８が開放される。この状況は図１に示されている。その際、矢印は圧縮空気の流動方向を表している。その結果、他方の圧力チャンバ１４からの、より高い圧力下にある圧縮空気が一方の圧力チャンバ１２へと流動する。有利には、溢流弁２８は、実質的に圧力補償、つまり圧力平衡が両圧力チャンバ１２，１４の間に支配するまで開放されたままである。圧力平衡は相対・圧力センサ３０により検出される。択一的に、溢流弁２８は既に圧力平衡の達成前に閉鎖されてもよい。コイルばね３６の作用と、一方の圧力チャンバ１２内で高められた圧力の作用との下で、作動ピストン６は締結位置の方向で運動し、最大で達成可能な制動力の一部、有利には最大で達成可能な制動力の約５０％に相当する制動力を形成する。圧力平衡の達成後、溢流弁２８は閉弁する。
【００１５】
より大きな制動力、例えば最大の制動力を形成するために、一方の圧力チャンバ１２の送気弁１６が開放され、圧縮空気源の外的な圧縮空気が供給される。同時に、他方の圧力チャンバ１４の排気弁２２が開放される。このことは図２に示されている。したがって、一方の圧力チャンバ１２内の圧力はさらに上昇し、他方の圧力チャンバ１４内の圧力はさらに低下する。
【００１６】
最大の制動力を伴う締結位置を起点として、締結位置から解放位置への移行期の開始時に、送気弁１６，１８および排気弁２０，２２を閉鎖したまま、やはり溢流弁２８が、一方の圧力チャンバ１２から他方の圧力チャンバ１４への圧縮空気の溢流により、有利には圧力平衡をもたらすために開放される。このことは矢印で図３に示した。この場合、ブレーキシュー８に作用する制動力は、最大で達成可能な制動力の例えば５０％に低下する。
【００１７】
制動力をさらに解消するために、かつシューブレーキ２を完全に解放するために、一方の圧力チャンバ１２に対応配置された排気弁２０が開放され、かつ他方の圧力チャンバ１４の、やはり開放された送気弁１８を介して、外的な圧縮空気が、他方の圧力チャンバ１４内に供給される。この状況は図４に示した。
【００１８】
したがって、要するに溢流弁２８は、解放位置と締結位置との間の移行期の少なくとも一部および／または締結位置と解放位置との間の移行期の少なくとも一部の期間中に開放されており、それ以外では閉鎖されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】制動開始時の、本発明の有利な実施形態によるレール車両ブレーキのアクチュエータの概略図である。
【図２】制動進展期の、図１に示したアクチュエータの概略図である。
【図３】解放開始時の、図１に示したアクチュエータの概略図である。
【図４】解放進展期の、図１に示したアクチュエータの概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  アクチュエータ
２  シューブレーキ
４  ブレーキシリンダ
６  作動ピストン
８  ブレーキシュー
１０  ピストンロッド
１２  圧力チャンバ
１４  圧力チャンバ
１６  送気弁
１８  送気弁
２０  排気弁
２２  排気弁
２４  圧力媒体管路
２６  圧力媒体管路
２８  溢流弁
３０  圧力センサ
３２  ブレーキシリンダ底
３４  ピストン面
３６  コイルばね
【図１】
2006505749.tif 000003
【図２】
2006505749.tif 000004
【図３】
2006505749.tif 000005
【図４】
2006505749.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月13日(2004.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ブレーキ（２）、特にレール車両ブレーキを締結および解放するための、圧力媒体操作式のアクチュエータ（１）を備えたブレーキ装置であって、ブレーキシリンダ（４）内で摺動可能な作動ピストン（６）が設けられており、該作動ピストン（６）が、互いに背離したピストン面でもって、圧力チャンバ（１２，１４）を画定し、該圧力チャンバ（１２，１４）のうちの一方の圧力チャンバ（１２）が車両ブレーキ（２）を締結位置に向かって負荷し、他方の圧力チャンバ（１４）が車両ブレーキ（２）を解放位置に向かって負荷し、両圧力チャンバ（１２，１４）が管路（２６）を通して溢流弁（２８）に互いに接続されており、該溢流弁（２８）が、締結位置と解放位置との間の移行期の少なくとも一部の期間中開放されており、それ以外の期間では閉鎖されている形式のものにおいて、さらに、溢流弁（２８）が、解放位置と締結位置との間の移行期の少なくとも一部の期間中開放されており、その他の期間では閉鎖されており、溢流弁（２８）が、実質的に圧力平衡が両圧力チャンバ（１２，１４）の間で支配するまで開放されており、かつ送気弁および排気弁（１６，１８，２０，２２）が、両圧力チャンバ（１２，１４）の送気および排気のために設けられており、送気弁および排気弁（１６，１８，２０，２２）が溢流弁（２８）の開放時間中閉鎖されており、かつ両圧力チャンバ（１２，１４）内での圧力平衡を超える増圧または減圧が、送気弁および排気弁（１６，１８，２０，２２）の開放または閉鎖により実施されることを特徴とする、圧力媒体操作式のアクチュエータを備えたブレーキ装置。
【請求項２】
作動ピストン（６）が締結位置の方向でばね負荷されている、請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
溢流弁（２８）が、最大で達成可能な制動力または解放力の一部が形成されるまで開放されている、請求項１または２記載のブレーキ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
欧州特許公開第１０８６８６７号明細書による、上位概念を成すブレーキ装置では、ピストンにより隔離された２つの圧力チャンバのうちの一方の圧力チャンバがブレーキの締結のために送気される。ブレーキ解放時、送気された圧力チャンバ内の圧縮空気が、作動部材を介して他方の圧力チャンバに導かれることにより、解放プロセスを助成する。他方の圧力チャンバは常時、制御不能な導出管路を介して雰囲気に連通している。その結果、他方の圧力チャンバ内に動圧が形成され、ブレーキの解放を促進する。圧縮空気の溢流により、圧縮空気は複数次利用され、圧力媒体源により形成される必要がない。さらに、ブレーキモーメントが車輪回転数の落ち込み時に迅速に下げられることができる。
アメリカ合衆国特許第４５７５１５９号明細書に記載された、シリンダ・ピストン駆動部を備えたレール車両ブレーキシステムでは、ピストンがブレーキ締結位置に向かってばね負荷されている。ピストンの両側は制御装置により圧力媒体負荷可能であり、制御装置はピストン面間の圧力差を常用ブレーキのために利用する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
これに対して、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のブレーキ装置を改良して、ブレーキ装置が、さらにわずかな圧力媒体消費量と、制動要求もしくは遅延要求に対する、さらに迅速な反応とを有しているようにすることである。
本発明により、上記課題は特許請求項１の特徴部により解決される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
溢流弁が解放位置と締結位置との間の移行期中にも作動するので、溢流する圧力媒体が締結プロセスを助成する。このことは結果的に、制動要求に対するより迅速な反応につながる。溢流する圧力媒体がブレーキ解放期中にのみ利用される欧州特許出願第１０８６８６７号明細書に対して、圧力媒体は即座に導出されるのではなく、圧力平衡が生じるまで圧力チャンバ内にとどまる。その結果、圧力媒体内に存在する圧力エネルギが最適に利用される。送気弁および排気弁は、溢流により生ぜしめられる圧力レベルの、さらなる上昇もしくは降下を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
従属請求項に記載された手段により、特許請求項１に記載された本発明の有利な構成および改良が可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の特に有利な構成では、作動ピストンが締結位置の方向でばね負荷されている。これは、既に冒頭で述べたパッシブなブレーキシリンダに相当する。有利には、圧力補償弁が、最大で達成可能な制動力または解放力の一部が形成されるまで開放されている。この場合、最大力は、その都度の圧力チャンバの、付加的な送気および排気により達成される。


【国際調査報告】
2006505749.tif 000007
2006505749.tif 000008
2006505749.tif 000009
2006505749.tif 000010
2006505749.tif 000011
2006505749.tif 000012