(57)【要約】鉄道車両用のエアコンプレッサは、コンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジング内に支持された少なくとも１つのピストンシリンダーであって、シリンダーヘッド及びピストンを含む少なくとも１つのピストンシリンダーと、コンプレッサハウジングによって支持され、且つ少なくとも１つのピストンシリンダーのピストンに連結されたクランクシャフト組立品と、少なくとも１つのピストンシリンダーのシリンダーヘッドに位置決めされたアンローダ弁とを含む。アンローダ弁は、少なくとも１つのピストンシリンダーから加圧空気を排気するように構成され得る。
2018517088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用のエアコンプレッサであって、
コンプレッサハウジングと；
前記コンプレッサハウジング内に支持された少なくとも１つのピストンシリンダーであって、シリンダーヘッド及びピストンを含む少なくとも１つのピストンシリンダーと；
前記コンプレッサハウジングによって支持され、且つ前記少なくとも１つのピストンシリンダーの前記ピストンに連結されたクランクシャフト組立品と；
前記少なくとも１つのピストンシリンダーの前記シリンダーヘッドに位置決めされたアンローダ弁と
を含み、
前記アンローダ弁は、前記少なくとも１つのピストンシリンダーから加圧空気を排気するように構成されている、エアコンプレッサ。
【請求項２】
前記アンローダ弁は二方電磁弁を含む、請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項３】
前記シリンダーヘッドによって画定された通路内に挿入されるように構成されたバルブステムをさらに含み、
前記アンローダ弁は、前記バルブステムを介して前記シリンダーヘッドに接続されている、請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項４】
前記バルブステムは、
上方部分と；
ネジ付き部分と；
前記上方部分と前記ネジ付き部分との間に位置決めされた伸長中間部分と
を含み、
前記アンローダ弁は、前記バルブステムの前記上方部分にネジ式に結合されている、請求項３に記載のエアコンプレッサ。
【請求項５】
前記アンローダ弁に接続されたコンプレッサ磁気バルブをさらに含み、
前記コンプレッサ磁気バルブは、開放状態及び閉鎖状態で動作するように構成され、
前記閉鎖状態に位置決めされると、前記コンプレッサ磁気バルブは、前記アンローダ弁を閉鎖状態に保つための信号を前記アンローダ弁に送信する、請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項６】
前記コンプレッサ磁気バルブと流体連通するパイロットエア圧リザーバをさらに含み；
前記パイロットエア圧リザーバは、前記コンプレッサ磁気バルブに加圧流体を供給し、それにより、前記コンプレッサ磁気バルブを前記閉鎖状態に保つ、請求項５に記載のエアコンプレッサ。
【請求項７】
前記シリンダーヘッドは通路を画定し、
前記通路は、前記少なくとも１つのピストンシリンダーと前記アンローダ弁との間の流体連通を確立する、請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項８】
前記エアコンプレッサの停止動作中、前記アンローダ弁は開放され、それにより、前記少なくとも１つのピストンシリンダー内に含まれる加圧流体が前記アンローダ弁の排気ポートを介して大気に排気されることを可能にする、請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項９】
前記アンローダ弁は、前記シリンダーヘッド上の実質的に中心の箇所に位置決めされている、請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項１０】
鉄道車両と；
前記鉄道車両に位置決めされたエアコンプレッサであって、
コンプレッサハウジングと；
前記コンプレッサハウジング内に支持された少なくとも１つのピストンシリンダーであって、シリンダーヘッド及びピストンを含む少なくとも１つのピストンシリンダーと；
前記コンプレッサハウジングによって支持され、且つ前記少なくとも１つのピストンシリンダーの前記ピストンに連結されたクランクシャフト組立品と；
前記少なくとも１つのピストンシリンダーの前記シリンダーヘッドに位置決めされたアンローダ弁と
を含む、エアコンプレッサと
を含み、
前記アンローダ弁は、前記少なくとも１つのピストンシリンダーから加圧空気を排気するように構成されている、エアコンプレッサを備える鉄道車両。
【請求項１１】
前記アンローダ弁は二方電磁弁を含む、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１２】
前記シリンダーヘッドによって画定された通路内に挿入されるように構成されたバルブステムをさらに含み、
前記アンローダ弁は、前記バルブステムを介して前記シリンダーヘッドに接続されている、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１３】
前記バルブステムは、
上方部分と；
ネジ付き部分と；
前記上方部分と前記ネジ付き部分との間に位置決めされた伸長中間部分と
を含み、
前記アンローダ弁は、前記バルブステムの前記上方部分にネジ式に結合されている、請求項１２に記載の鉄道車両。
【請求項１４】
前記アンローダ弁に接続されたコンプレッサ磁気バルブをさらに含み、
前記コンプレッサ磁気バルブは、開放状態及び閉鎖状態で動作するように構成され、
前記閉鎖状態に位置決めされると、前記コンプレッサ磁気バルブは、前記アンローダ弁を閉鎖状態に保つための信号を前記アンローダ弁に送信する、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１５】
前記コンプレッサ磁気バルブと流体連通するパイロットエア圧リザーバをさらに含み；
前記パイロットエア圧リザーバは、前記コンプレッサ磁気バルブに加圧流体を供給し、それにより、前記コンプレッサ磁気バルブを前記閉鎖状態に保つ、請求項１４に記載の鉄道車両。
【請求項１６】
前記シリンダーヘッドは通路を画定し、
前記通路は、前記少なくとも１つのピストンシリンダーと前記アンローダ弁との間の流体連通を確立する、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１７】
前記エアコンプレッサの停止動作中、前記アンローダ弁は開放され、それにより、前記少なくとも１つのピストンシリンダーに含まれる加圧流体が前記アンローダ弁の排気ポートを介して大気に排気されることを可能にする、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１８】
前記アンローダ弁は、前記シリンダーヘッド上の実質的に中心の箇所に位置決めされている、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１９】
エアコンプレッサのピストンシリンダーから加圧流体を排気する方法であって、
ａ）エアコンプレッサのピストンシリンダーのシリンダーヘッドにアンローダ弁を設けるステップと；
ｂ）鉄道車両の通常動作中、前記アンローダ弁を閉鎖状態に維持するステップと；
ｃ）前記鉄道車両の停止動作時に前記アンローダ弁を開放するステップと；
ｄ）前記ピストンシリンダー内に含まれる加圧流体を、前記アンローダ弁を介して大気に排気するステップと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記シリンダーヘッド内に画定された通路内に挿入されたバルブステムを介して前記アンローダ弁を前記シリンダーヘッドに接続するステップをさらに含む、請求項１９に記載の加圧流体を排気する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年４月１７日に出願された「Ｒａｉｌｗａｙ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ａｉｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｙｌｉｎｄｅｒ  Ｕｎｌｏａｄｅｒ  Ｖａｌｖｅ」という名称の米国特許出願第１４／６８９，４１４号明細書に対する優先権を主張し、その開示全体が本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、圧縮空気を空気圧ユニットに供給するように適合されたエアコンプレッサの分野に関し、特に、鉄道車両エアコンプレッサで使用される一体式高圧シリンダーアンローダ弁用のバルブステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
多段多気筒式エアコンプレッサの使用は当技術分野で周知である。多段多気筒式エアコンプレッサを機関車又は他の鉄道車両で使用して圧縮空気を供給し、この圧縮空気が、機関車及び気動車（railcar）にわたる種々の空気圧装置によって消費されて様々な機能をもたらすことは一般的に行われていることである。主要機能は、機関車及び気動車のブレーキを動作することである。鉄道業界で現在使用されているいくつかのエアコンプレッサは、アンローダシステムを備えて設計されている。アンローダシステムは、パイロットエア圧によって起動されると、通常動作下で、高圧コンプレッサヘッドと高圧ピストンとの間の区域に含まれる又は「詰められた」エア圧を解放する。パイロットエア圧は、一般に、コンプレッサ組立品の一部として設けられない、機関車のコンプレッサ磁気バルブ（ＣＭＶ）から送給される。ＣＭＶは、エアコンプレッサの状態を無負荷状態（空気を加圧していない）へ変更するため、コンプレッサアンローダシステムにパイロットエア圧を提供し、且つエアコンプレッサの状態を負荷状態（空気を加圧する）に変更するため、コンプレッサアンローダシステムにパイロットエア圧を提供しない。パイロットエア圧は、エアコンプレッサを無負荷状態に保つように維持される必要がある。いくつかのシナリオでは、機関車の不適切な動作中、エアコンプレッサが無負荷状態であるＣＭＶへの動力が切断される。これらの望ましくないシナリオでは、下流のエア圧は、高圧シリンダーヘッドと高圧ピストンとの間に含まれる区域に返され得る。機関車が適切な動作に戻され、且つＣＭＶが再度パイロットエアをコンプレッサアンローダシステムへ送ると、その時点で区域に含まれているエア圧は、コンプレッサアンローダシステムが適切に作動するのを防げる。この場合、コンプレッサアンローダシステムは、区域に含まれるエア圧を放散させない。
【０００４】
多くの機関車エアコンプレッサは、通常動作及び動作開始に十分な馬力であるとみなされるモータを備えており、エアコンプレッサは、低圧ヘッドと低圧ピストンとの間に含まれる区域及び高圧ヘッドと高圧ピストンとの間に含まれる区域では加圧されない。モータは、初期エア圧が既にこれらの区域に含まれているとき、エアコンプレッサを始動するのに適切なサイズにされていないため、多くのモータは、不適切な機関車構成に起因するこの望ましくない場合に始動しようとすると失速する(stall)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、現在、これらの区域に閉じ込められたエア圧が大気に排気できるようにする一体式高圧シリンダーアンローダ弁を備えるエアコンプレッサが必要とされている。これらの区域に含まれるエア圧を放散させるための手段を提供するために、エアコンプレッサヘッドを機械加工するための迅速且つ効率的な方法も現在必要とされている。現在、これらの区域と大気との間に流体連通をもたらして、これらの区域からエア圧を効果的に放散させるバルブステムも必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、現存するエアコンプレッサに関連付けられる欠陥又は欠点のいくつか又は全てに取り組む及び／又はそれらを克服するための、アンローダ弁を含むエアコンプレッサと、アンローダ弁を介してエアコンプレッサから加圧流体を排気する方法とについて概して本明細書で説明する。
【０００７】
一態様によれば、鉄道車両用のエアコンプレッサは、コンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジング内に支持された少なくとも１つのピストンシリンダーであって、シリンダーヘッド及びピストンを含む少なくとも１つのピストンシリンダーと、コンプレッサハウジングによって支持され、且つ少なくとも１つのピストンシリンダーのピストンに連結されたクランクシャフト組立品と、少なくとも１つのピストンシリンダーのシリンダーヘッドに位置決めされたアンローダ弁とを含み得る。アンローダ弁は、少なくとも１つのピストンシリンダーから加圧空気を排気するように構成され得る。
【０００８】
アンローダ弁は二方電磁弁であり得る。バルブステムは、シリンダーヘッドによって画定された通路内に挿入されるように構成され得る。アンローダ弁は、バルブステムを介してシリンダーヘッドに接続され得る。バルブステムは、上方部分と、ネジ付き部分と、上方部分とネジ付き部分との間に位置決めされた伸長中間部分とを含み得る。アンローダ弁は、バルブステムの上方部分にネジ式に結合され得る。コンプレッサ磁気バルブがアンローダ弁に接続され得る。コンプレッサ磁気バルブは、開放状態及び閉鎖状態で動作するように構成され得る。コンプレッサ磁気バルブは、閉鎖状態に位置決めされると、アンローダ弁を閉鎖状態に保つための信号をアンローダ弁に送信し得る。パイロットエア圧リザーバがコンプレッサ磁気バルブと流体連通し得る。パイロットエア圧リザーバは、コンプレッサ磁気バルブに加圧流体を供給し、それにより、コンプレッサ磁気バルブを閉鎖状態に保ち得る。シリンダーヘッドは通路を画定し得る。通路は、少なくとも１つのピストンシリンダーとアンローダ弁との間の流体連通を確立し得る。エアコンプレッサの停止動作中、アンローダ弁は開放されてもよく、それにより、少なくとも１つのピストンシリンダー内に含まれる加圧流体がアンローダ弁の排気ポートを介して大気に排気されることを可能にする。アンローダ弁は、シリンダーヘッド上の実質的に中心の箇所に位置決めされ得る。
【０００９】
別の態様によれば、エアコンプレッサを備える鉄道車両は、鉄道車両と、鉄道車両に位置決めされたエアコンプレッサとを含み得る。エアコンプレッサは、コンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジング内に支持された少なくとも１つのピストンシリンダーであって、シリンダーヘッド及びピストンを含む少なくとも１つのピストンシリンダーと、コンプレッサハウジングによって支持され、且つ少なくとも１つのピストンシリンダーのピストンに連結されたクランクシャフト組立品と、少なくとも１つのピストンシリンダーのシリンダーヘッドに位置決めされたアンローダ弁とを含み得る。アンローダ弁は、少なくとも１つのピストンシリンダーから加圧空気を排気するように構成され得る。
【００１０】
アンローダ弁は二方電磁弁であり得る。バルブステムが、シリンダーヘッドによって画定された通路内に挿入されるように構成され得る。アンローダ弁は、バルブステムを介してシリンダーヘッドに接続され得る。バルブステムは、上方部分と、ネジ付き部分と、上方部分とネジ付き部分との間に位置決めされた伸長中間部分とを含み得る。アンローダ弁は、バルブステムの上方部分にネジ式に結合され得る。コンプレッサ磁気バルブがアンローダ弁に接続され得る。コンプレッサ磁気バルブは、開放状態及び閉鎖状態で動作するように構成され得る。コンプレッサ磁気バルブは、閉鎖状態に位置決めされると、アンローダ弁を閉鎖状態に保つための信号をアンローダ弁に送信し得る。パイロットエア圧リザーバがコンプレッサ磁気バルブと流体連通し得る。パイロットエア圧リザーバは、コンプレッサ磁気バルブに加圧流体を供給し、それにより、コンプレッサ磁気バルブを閉鎖状態に保ち得る。シリンダーヘッドは通路を画定し得る。通路は、少なくとも１つのピストンシリンダーとアンローダ弁との間の流体連通を確立し得る。エアコンプレッサの停止動作中、アンローダ弁は開放されてもよく、それにより、少なくとも１つのピストンシリンダーに含まれる加圧流体がアンローダ弁の排気ポートを介して大気に排気されることを可能にする。アンローダ弁は、シリンダーヘッド上の実質的に中心の箇所に位置決めされ得る。
【００１１】
別の態様によれば、エアコンプレッサのピストンシリンダーから加圧流体を排気する方法は、エアコンプレッサのピストンシリンダーのシリンダーヘッドにアンローダ弁を設けるステップと；鉄道車両の通常動作中、アンローダ弁を閉鎖状態に維持するステップと；鉄道車両の停止動作時にアンローダ弁を開放するステップと；ピストンシリンダー内に含まれる加圧流体を、アンローダ弁を介して大気に排気するステップとを含み得る。方法のさらなるステップは、シリンダーヘッド内に画定された通路内に挿入されたバルブステムを介してアンローダ弁をシリンダーヘッドに接続するステップを含み得る。
【００１２】
さらなる詳細及び利点は、添付図面と併せて読まれる以下の詳細な説明から理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一態様によるエアコンプレッサ及びアンローダ弁システムの正面斜視図である。
【図２】図１に示すシリンダーヘッド及びアンローダ弁システムの正面斜視図である。
【図３】図２のシリンダーヘッドの正面斜視図である。
【図４】図１の線４−４に沿って取ったピストンシリンダー、シリンダーヘッド、及びアンローダ弁システムの断面図である。
【図５】本開示の一態様によるバルブステムの正面斜視図である。
【図６】図１のバルブステムの正面図である。
【図７】図１のバルブステムの端面図である。
【図８】内部に画定された通路を示す、図１のシリンダーヘッドの断面図である。
【図９】通路内に挿入された図５のバルブステムを示す、図１のシリンダーヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、説明のために、使用される空間的定位の用語は、添付図面、図において方位が決められているか、又は以下の詳細な説明において他の方法で説明されているように言及する態様に関連する。しかしながら、以下で説明する態様は、多くの代替的な変形形態及び構成を取り得ることが理解されるべきである。添付図面、図に示されるか、又は本明細書で他の方法で説明される特定の構成要素、装置、特徴、及び動作順序は、例示にすぎず、限定とみなされるべきではないことも理解されるべきである。
【００１５】
図１〜図３を参照すると、一態様によるエアコンプレッサ１０が示されている。図示の通り、エアコンプレッサ１０は、少なくとも第１のピストンシリンダー１２、第２のピストンシリンダー１４、及び第３のピストンシリンダー１６を含む、多気筒式エアコンプレッサであり得る。追加的なピストンシリンダーがエアコンプレッサ１０に設けられ得ることも理解されるべきである。一態様では、エアコンプレッサ１０は、オイルフリーエアコンプレッサであり得る。そのようなオイルフリーエアコンプレッサの一例は、「Ｏｉｌ−Ｆｒｅｅ  Ａｉｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｒａｉｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ」という名称の米国特許出願公開第２０１２／０１９２７１０号明細書に開示されており、その開示全体が参照により本明細書に援用される。第１のピストンシリンダー１２、第２のピストンシリンダー１４、及び第３のピストンシリンダー１６は、クランクケースすなわちコンプレッサハウジング１８によって支持されてもよく、及びそれぞれコンプレッサハウジング１８内に配置され且つコンプレッサハウジング１８によって回転可能に支持されるクランクシャフト組立品２０によって駆動される。エアコンプレッサ１０の上述の構成要素について、本明細書で詳細に説明する。エアコンプレッサ１０の底面には支持部材２２が締結され得る。支持部材２２がコンプレッサハウジング１８と一体的に形成され得ることも考えられる。支持部材２２を使用して、エアコンプレッサ１０を機関車又は鉄道車両に装着し得る。
【００１６】
第１のピストンシリンダー１２、第２のピストンシリンダー１４、及び第３のピストンシリンダー１６は、第１のピストンシリンダー１２が第１のシリンダーとして動作し、第２のピストンシリンダー１４が第２のシリンダーとして動作し、及び第３のピストンシリンダー１６が第３のシリンダーとして動作する、実質的に同様の構造体であり得る。本開示の一態様では、第１のピストンシリンダー１２及び第３のピストンシリンダー１６は低圧ピストンシリンダーであり得る。この同じ態様では、第２のピストンシリンダー１４は高圧ピストンシリンダーであり得る。第２のピストンシリンダー１４は、第１のピストンシリンダー１２及び第３のピストンシリンダー１６よりも全体的に小さく、且つ全体的に小さい直径を有し得る。一態様では、第１のピストンシリンダー１２、第２のピストンシリンダー１４、及び第３のピストンシリンダー１６は、エアコンプレッサ１０の縦軸の周りに半径方向に構成され得る。ピストンシリンダー１２、１４、１６は、エアコンプレッサ１０の外周面とインターフェースを取り得る。
【００１７】
図２〜図４を参照して、ここで、第２のピストンシリンダー１４の説明が提供される。第１のピストンシリンダー１２及び第３のピストンシリンダー１６は、構造が第２のピストンシリンダー１４と全体的に同様であり得るため、第２のピストンシリンダー１４の説明のみを提供する。しかしながら、第１のピストンシリンダー１２及び第３のピストンシリンダー１６は、構造及び動作が実質的に同様であることが理解されるべきである。第２のピストンシリンダー１４は、本明細書で説明するように、コンプレッサハウジング１８内の対応する開口部に挿入されるように適合された第１の端２６ａと、第２の端２６ｂとを有するシリンダー状ハウジング２４を含み得る。シリンダー状ハウジング２４は、コンプレッサハウジング１８の外面とインターフェースを取るために、第１の端２６ａの近位に位置付けられたフランジ２８を備えて形成され得る。シリンダー状ハウジング２４の外周には熱放散フィン３０が設けられてもよく、及びシリンダー状ハウジング２４は、十分な強度及び熱放散特徴をもたらす任意の好適な材料、例えばアルミニウムから形成され得る。
【００１８】
シリンダーヘッド３２は、シリンダー状ハウジング２４の第２の端２６ｂに固定され得る。シリンダーヘッド３２は、シリンダーヘッド３２に位置決めされたコンプレッサアンローダシステム３６（以下では「アンローダシステム３６」とする）を収納し得る。アンローダシステム３６は、アンローダシステム３６を活動解除位置に保つように構成されている付勢部材４６を含み得る。活動解除位置にあるとき、エアコンプレッサ１０は負荷状態にある。一態様では、付勢部材４６はバネであり得る。付勢部材４６は、アンローダフィンガープレート４７を上方に押しあげて、アンローダフィンガープレート４７から吸気弁板５０へ加えられるいかなる下向きの力も除去するように構成され得る。吸気弁板５０からアンローダフィンガープレート４７のアンローダフィンガー４９ａ、４９ｂを持ち上げることにより、付勢部材４６も減衰部材５３を使用することによってアンローダ弁３８をアンローダ弁座５１から押しのける。一態様では、減衰部材５３はバネであり得る。一態様では、コンプレッサ磁気バルブ４０（以下では「ＣＭＶ４０」とする）は、パイロットエア圧をアンローダシステム３６へ向けるように構成され得る。一態様では、ＣＭＶ４０は二方弁であり得る。
【００１９】
ＣＭＶ４０は、少なくとも２つの異なる位置においてアンローダシステム３６を動作させ得る。第１の位置において、エアコンプレッサ１０が負荷状態（空気を加圧している）にあるとき、アンローダシステム３６が活動解除位置に保たれ得るようにするためにＣＭＶ４０は非通電とされ得る。この第１の位置では、ＣＭＶ４０は、パイロットエアリザーバ４４からのパイロットエア圧をアンローダシステム３６へ向けない。従って、アンローダシステム３６が第１の位置にあり、且つＣＭＶ４０が非通電とされているとき、アンローダシステム３６は活動解除位置（負荷状態）に保たれる。
【００２０】
第２の位置において、エアコンプレッサ１０が無負荷状態（空気を加圧していない）にあるとき、ＣＭＶ４０は、パイロットエア圧をアンローダシステム３６のパイロット圧流入口４８へ供給し得る。この動作中、ＣＭＶ４０は通電され、それによりＣＭＶ４０を開放する。ＣＭＶ４０を開放することにより、パイロットエア圧は、ＣＭＶ４０を通ってパイロット圧流入口４８を介してアンローダシステム３６内に流れることができる。パイロットエア圧は、アンローダ弁３８に対して向けられて、減衰部材５３に抗してアンローダ弁３８を下方に押し進める。減衰部材５３が下方に押されるため、アンローダフィンガープレート４７は吸気弁板５０に対して押される。アンローダフィンガープレート４７によって吸気弁板５０に加えられた力が吸気弁板５０をその座から持ち上げて、アンローダシステム流入口５２を開放する。アンローダのパイロットエア圧により、アンローダ弁３８、減衰部材５３、及びアンローダフィンガープレート４７を通して吸気弁板５０へ加えられた力によって吸気弁板５０が開放したままに保たれているとき、エアコンプレッサ１０は活動状態にあり得る。コンプレッサアンローダシステム３６が活動状態にあるとき、エアコンプレッサ１０は無負荷状態にあり得る。
【００２１】
いくつかのシナリオでは、機関車の不適切な動作中、エアコンプレッサ１０が無負荷状態であるＣＭＶ４０への動力が切断され得る。ＣＭＶ４０への動力が切断されている状態では、ＣＭＶ４０は非通電とされ得、及びアンローダシステム３６は活動解除位置へ戻される。エアコンプレッサ１０から下流のエア圧は、シリンダーヘッド３２と、第２のピストンシリンダー１４のシリンダー状ハウジング２４内で支持されるピストン５６との間に含まれる区域５４に返り得る。下流のエア圧は、鉄道車両４２の主リザーバ（図示せず）からのエア圧であり得る。この場合、鉄道車両４２が適切な動作に戻され、及びＣＭＶ４０が再び通電されてパイロットエア圧をアンローダシステム３６へ送ることができると、下流のエア圧がシリンダーヘッド３２とピストン５６との間の区域５４内に閉じ込められたすなわちそれに含まれたままになり得る。これは、アンローダのパイロットエア圧により、アンローダ弁３８、減衰部材５３、及びアンローダフィンガープレート４７を通って吸気弁板５０に加えられた力が、閉じ込められたエア圧によって吸気弁板５０の反対側に加えられた対立する力を克服するのに十分なほど大きくないときに発生し得る。現在のエアコンプレッサでは、この閉じ込められた下流のエア圧は、エアコンプレッサ１０が適切に始動するのを阻み得る。従って、アンローダシステム３６は、区域５４内に含まれる下流のエア圧を放散しないことがあり得る。上述の通り、現在のエアコンプレッサのほとんどは、下流のエア圧が最初に区域５４内に含まれている状態で、エアコンプレッサを始動するのに十分な馬力を有するとみなされるモータを含まない。
【００２２】
図１〜図４に示すように、本開示は、エアコンプレッサ１０及びモータ（図示せず）を再始動する前に、このシリンダー内エア圧を大気に排気する配置構成を提供する。この配置構成は、モータによってもたらされる馬力の限界に起因する問題がなく、エアコンプレッサ１０が起動され得るようにするために、シリンダー内エア圧を区域５４から大気に排気するように構成される。
【００２３】
シリンダーヘッド３２上にアンローダ弁５８が設けられて、区域５４内に含まれる下流のエア圧を排気するのを支援し得る。一態様では、アンローダ弁５８は、電気的に起動される二方電磁弁であり得る。アンローダ弁５８は、シリンダーヘッド３２内に画定された通路６０を通して区域５４を大気に流体的に接続するように構成され得る。通路６０は、区域５４からシリンダーヘッド３２の上面を通って大気まで延在し得る。アンローダ弁５８は、シリンダーヘッド３２の上面に締結され得る。アンローダ弁５８がシリンダーヘッド３２へどのように締結され得るかについてのさらなる詳細を下記に提供する。アンローダ弁５８は、少なくとも２つの位置において動作し得る。第１の位置では、エアコンプレッサ１０の通常動作中、アンローダ弁５８は閉鎖状態に位置決めされ得る。一態様では、電磁弁が通電され得る。第２の位置では、エアコンプレッサ１０の停止動作中、アンローダ弁５８は開放状態に位置決めされ得る。一態様では、電磁弁は非通電とされ得る。エアコンプレッサ１０の停止動作は、意図的又は非意図的のいずれかでエアコンプレッサ１０の電源が切られるか又は遮断される場合を含むことを意味する。
【００２４】
一態様では、アンローダ弁５８は、コンプレッサ磁気バルブ６２（以下では「ＣＭＶ６２」とする）によって空気圧で起動され得る。鉄道車両４２の通常動作中、ＣＭＶ６２は通電され得る。鉄道車両４２の停止動作中、ＣＭＶ６２は非通電とされ得る。ＣＭＶ６２は、パイロットライン６５を介して、空気圧で起動されるアンローダ弁５８に接続され得る。ＣＭＶ６２は、供給ライン６３を介して鉄道車両４２上のパイロットエアリザーバ４４に接続され得る。一態様では、ＣＭＶ６２が通電されているとき、ＣＭＶ６２は閉鎖又は通気状態にある。この状態では、供給ライン６３はパイロットライン６５に接続されておらず、及びアンローダ弁５８は閉鎖されている。ＣＭＶ６２が非通電とされると、ＣＭＶ６２は開放又は活動状態になり、及び供給ライン６３はアンローダ弁５８のパイロットライン６５に接続される。この状態では、アンローダ弁５８のパイロットライン６５内のエア圧がアンローダ弁５８を開放したままに保つ。これにより、区域５４からの下流のエア圧を、通路６０からアンローダ弁５８の排気ポート６４を通って大気に出すように向けることができる。アンローダ弁５８を介して区域５４から下流のエア圧を除去することにより、モータは、必要に応じて、加圧空気が鉄道車両４２にもたらされ得るようにエアコンプレッサ１０を再始動させ得る。モータの失速をなくすことにより、アンローダ弁５８の配置構成は、鉄道車両４２の動作の信用性を向上させる。
【００２５】
図４を参照して説明すると、鉄道車両４２上の制御装置６６は、ＣＭＶ４０、６２と接続して設けられて、機関車の制御論理によって望まれるいずれの時点でもＣＭＶ４０、６２を開放できるようにし得る。機関車の動力の遮断によってＣＭＶ４０、６２が非通電とされるときに各ＣＭＶ４０、６２を開放する代わりに、ＣＭＶ４０、６２は、望まれる場合にいつでも制御装置６６によって開放され得る。一態様では、区域５４内に閉じ込められたいかなる加圧空気も排気するためのエアコンプレッサ１０のモータ始動信号の直前に、制御装置６６は、ＣＭＶ４０、６２へ短期間の開放信号を送信し得る。制御装置６６は、ＣＭＶ４０、６２に配線で接続されても、又はＣＭＶ４０、６２に遠隔で接続されてもよい。制御装置６６は、鉄道車両４２の大きい制御論理のうちの１つの要素からなり得る。
【００２６】
図５、図８、及び図９を参照して、アンローダシステム３６のさらなる態様を説明する。アンローダ弁５８と通路６０との間の接続を確立するために、バルブステム６８がシリンダーヘッド３２に設けられ得る。別の態様では、通路６０は、シリンダーヘッド３２の中心に機械加工され得るか、又は設けられ得る。一態様では、バルブステム６８をアンローダシステム３６に組み入れるために、通路６０は、シリンダーヘッド３２に穿孔され得る。現在のシリンダーヘッドでは、通路６０は、シリンダーヘッド３２の頂部からシリンダーヘッド３２の底面までの全体には延在しなくてもよい。現在のシリンダーヘッドでは、通路６０は、シリンダーヘッド３２の上面からシリンダーヘッド３２の一部分のみを下方に延在してもよい。通路のこの部分は、一般に、アイボルト（図示せず）をネジ式に挿入するために使用されるため、操作者は、持ち上げ機構をアイボルトに取り付けることにより、エアコンプレッサ１０を持ち上げ得る。
【００２７】
しかしながら、一態様では、通路６０は、２つの部分、第１の流路７０ａ及び第２の流路７０ｂを画定するように機械加工され得る。第１の流路７０ａは、シリンダーヘッド３２の上部に向かって設けられ、及び第２の流路７０ｂは、シリンダーヘッド３２の底部に向かって設けられ得る。第１の流路７０ａの下方部分はネジ山を付けられており、対応するネジ付き部品を受け入れ得る。一態様では、第１の流路７０ａの下方部分は、シリンダーヘッド３２に雌ネジ切りされ（female tapped）得る。第２の流路７０ｂは、シリンダーヘッド３２に穿孔されて、区域５４とアンローダ弁５８との間の流体連通を確立し得る。第１の流路７０ａは、第２の流路７０ｂよりも大きい直径を有し得る。第１の流路７０ａと第２の流路７０ｂとの間に移行流路７２が設けられ得る。移行流路７２は円錐状にされ得るため、通路６０は、第１の流路７０ａのより大きい直径サイズから第２の流路７０ｂのより小さい直径サイズまで移行している。従って、移行流路７２は、第１の流路７０ａと第２の流路７０ｂとの間に傾斜面を含み得る。第１の流路７０ａ及び第２の流路７０ｂをシリンダーヘッド３２へ機械加工することにより、現在のエアコンプレッサは、バルブステム６８を受け入れるように改造され得る。エアコンプレッサのブランド又はタイプに関わらず、シリンダーヘッド３２の通路６０は、バルブステム６８を使用するように改造され得る。バルブステム６８は、シリンダーヘッド３２に単純な機械加工を若干施すのみで、現存するエアコンプレッサシリンダーヘッドの使用を可能にする。これは、操作者又は顧客が、バルブステム６８を含む新しいエアコンプレッサを購入する必要なく、鉄道車両用エアコンプレッサを有する現存する世界中の車両に本開示の適用を可能にするため、有利であろう。
【００２８】
下記で詳細に説明するように、バルブステム６８は、迅速に且つ費用効果的にエアコンプレッサ１０のシリンダーヘッド３２にアンローダ弁５８を取り付けるように構成され得る。図５〜図７に示すように、バルブステム６８は、上方部分７４と、伸長中間部分７６と、ネジ付き部分７８と、テーパ付き下方部分８０とを含み得る。ネジ付き部分７８は接続部分とも呼ばれ得る。上方部分７４は、伸長中間部分７６の上方に位置決めされ、伸長中間部分は、ネジ付き部分７８の上方に位置決めされ、ネジ付き部分は、テーパ付き下方部分８０の上方に位置決めされ得る。一態様では、上方部分７４は、伸長中間部分７６、ネジ付き部分７８、及びテーパ付き下方部分８０と比較して大きい直径を有し得る。
【００２９】
一態様では、上方部分７４は、バルブステム６８を回転させるための一般的な工具を使用できるように六角形の断面形状を有し得る。しかしながら、代替的な断面形状を必要に応じて使用してもよいことが理解されるべきである。伸長中間部分７６は、実質的にシリンダー状であり得、及び滑らかな外表面を含み得る。伸長中間部分７６は、上方部分７４からネジ付き部分７８まで延在し得る。伸長中間部分７６は、上方部分７４及びネジ付き部分７８よりも小さい直径を有し得る。ネジ付き部分７８は、シリンダーヘッド３２内の通路６０の第１の流路７０ａの雌ネジと係合するように構成された雄ネジを含み得る。ネジ付き部分７８は、伸長中間部分７６及びテーパ付き下方部分８０よりも大きい直径を有し得る。ネジ付き部分７８は、上方部分７４よりも小さい直径を有し得る。テーパ付き下方部分８０は、より大きい直径からより小さい直径までテーパが付けられる円錐状部分を含み得る。テーパ付き下方部分８０は、下方部分８０の上端から下方部分８０の対向する下端までテーパをもたらすように構成された傾斜した外表面を含み得る。一態様では、テーパ付き下方部分８０は、通路６０の移行流路７２のテーパ付き円錐状部分に対応するテーパ付き円錐状部分を有し得る。
【００３０】
バルブステム６８はまた、バルブステム６８の上面からバルブステム６８の底面まで延在する貫通孔８２を含み得る。貫通孔８２は、区域５４からの加圧空気がアンローダ弁５８の排気ポート６４から排気されることを可能にするように構成され得る。バルブステム６８がシリンダーヘッド３２内に位置決めされるとき、貫通孔８２の底は、通路６０とアンローダ弁５８との間を流体連通させるように設けられ得る。貫通孔８２の上方部分は、アンローダ弁５８の対応するネジ付き部分８６（図４参照）を受け入れるようにネジが付けられ得る。このように、アンローダ弁５８及びバルブステム６８は互いに接続されてもよく、及びそれによりアンローダ弁５８はシリンダーヘッド３２に接続され得る。
【００３１】
図８及び図９を参照して説明すると、バルブステム６８は、シリンダーヘッド３２に対して上方部分７４を回転させることにより、シリンダーヘッド３２内に挿入され得る。バルブステム６８の伸長中間部分７６、ネジ付き部分７８、及びテーパ付き下方部分８０は、通路６０内に挿入され得る。一態様では、伸長中間部分７６の周囲にＯリング８４が位置決めされて上方部分７４の底面と当接し得る。Ｏリング８４は、バルブステム６８とシリンダーヘッド３２との間をシールするために使用され得る。典型的なシリンダーヘッド３２における通路６０の第１の流路７０ａの伸長された長さに起因して、バルブステム６８は、アンローダ弁５８とピストン５６との間にもたらされる隙間の容積量を減少させることがないように構成され得る。従って、伸長中間部分７６は、ネジ付き部分７８をさらに第１の流路７０ａ内に伸長させるように構成され、それにより、通路６０内で増大することができる加圧空気の量を減少させ得る。その代わりに、加圧空気は主に区域５４に留まり、それにより、第２のピストンシリンダー１４内の隙間の容積を維持する。バルブステム６８を区域５４の近付けることにより、区域５４とバルブステム６８との間の通路６０の容積は減少し、それにより、加圧空気を通路６０内にこもらせる代わりに第２のピストンシリンダー１４内に保つようにする。この構成を使用することにより、エアコンプレッサ１０は、加圧空気が通路６０へ逃げることができた場合よりも多くの圧縮空気をもたらし得る。さらに、一態様では、バルブステム６８のテーパ付き下方部分８０は、通路６０の移行流路７２に滑り込むか又はそれに収まるように構成され得る。バルブステム６８のテーパ付き下方部分８０の傾斜角度は、移行流路７２の傾斜角度に実質的に対応し得る。移行流路７２と一緒にバルブステム６８のテーパ付き下方部分８０を位置決めすることにより、隙間の容積の減少はさらに制限され得る。アンローダ弁５８と区域５４との間の容積が減少され得ることも考えられる。これは、移行流路７２とバルブステム６８のテーパ付き下方部分８０との間にシール（例えば、Ｏリング）を確立することによって達成され得る。これはまた、第２の流路７０ｂの長さを長くするためにバルブステム６８の全長を短くすることによって達成され得る。一態様では、第２の流路７０ｂの直径は、許される限り小さい必要があることが考えられる。
【００３２】
バルブステム６８は、大気とエアコンプレッサ１０の内部加圧区域５４との間に確実なシールをもたらすように構成され得るため、加圧空気は区域５４から不注意に漏出しない。態様では、バルブステム６８は、シリンダーヘッド３２の構成に依存して、締結具又は接着剤によってシリンダーヘッド３２に取り付けられ得ることも理解されるべきである。バルブステム６８とシリンダーヘッド３２との間に適切な接続をもたらすことにより、バルブステム６８とシリンダーヘッド３２との間に効果的なシールが確実に確立され得る。バルブステム６８は耐熱材で作製されて、シリンダーヘッド３２からアンローダ弁５８への熱輸送を最小限にし得る。一態様では、バルブステム６８は、熱伝導率が低いガラス充填ナイロンから作製され得る。
【００３３】
図４を参照して、エアコンプレッサ１０から加圧空気をアンロードする方法を詳細に説明する。上述の通りアンローダ弁５８及びバルブステム６８を含むエアコンプレッサ１０が鉄道車両４２に設けられ得る。鉄道車両４２の通常動作中、アンローダ弁５８は閉鎖位置にもたらされるため、加圧空気は大気に排気できない。鉄道車両４２が停止状態になると、区域５４に閉じ込められた加圧空気がアンローダ弁５８の排気ポート６４を介して大気に排気されることを可能にするため、アンローダ弁５８は開放され得る。加圧空気は、区域５４から通路６０の第２の流路７０ｂを通り、バルブステム６８の貫通孔８２を通り、及びアンローダ弁５８の排気ポート６４から出るように方向付けられ得る。このようにして、区域５４内に閉じ込められた又はそれに含まれる下流のエア圧は、第２のピストンシリンダー１４から排気されて、エアコンプレッサ１０の再始動時のエアコンプレッサ１０の効率を高め得る。
【００３４】
引き続き図４、図８、及び図９を参照して、ここで、アンローダ弁５８とエアコンプレッサ１０とを組み合わせる方法を説明する。シリンダーヘッド３２は、エアコンプレッサ１０の持ち上げ点であるように構成される、以前から存在する雌ネジ付き接続部６９を含み得る。開示の方法によれば、シリンダーヘッド３２の上面に凹部又は座ぐり７１が機械加工され得る。さらにこの方法によれば、シリンダーヘッド３２の通路６０の第１の流路７０ａの下方部分は、通路６０の第１の流路７０ａに雌ネジ付き接続部を設けるために雌ネジ切りされ得る。一態様では、この雌ネジ付き接続部は、以前から存在する雌ネジ付き接続部６９よりも小さい直径を有し得る。さらに、通路６０の底部は、第２のピストンシリンダー１４の区域５４まで穿孔され得る。この穿孔されたセクションは、通路６０の第２の流路７０ｂを作り出す。当業者は、特にボール盤又は直立ボールプロセスを含む、通路６０の第２の流路７０ｂを穿孔するのに利用可能な異なる方法を容易に理解するであろう。第２の流路７０ｂが穿孔された後、バルブステム６８が通路６０内に挿入され得る。バルブステム６８の上方部分７４は、レンチ又はプライヤーグリップなどの任意の一般的な工具を用いて回転され得るため、バルブステム６８は通路６０内にさらに動かされる。第１の流路７０ａの雌ネジ付き下方部分は、バルブステム６８の雄ネジ付き部分７８と係合し、それにより、シリンダーヘッド３２とバルブステム６８との間の接続を確立し得る。第１の流路７０ａは、雄ネジ付き部分を含んでもよく、及びバルブステム６８のネジ付き部分７８は雌ネジ付き部分を有してもよいことも理解されるべきである。バルブステム６８の上方部分７４は、バルブステム６８がシリンダーヘッド３２内に確実に収まるまで回転され得る。この位置では、バルブステム６８の上方部分７４は、シリンダーヘッド３２に形成された凹部７１に載置され得る。バルブステム６８の上方部分７４と凹部７１との間にＯリング８４が位置決めされて、バルブステム６８とシリンダーヘッド３２との間にシールを形成し得る。同様の方法で、アンローダ弁５８の底面に位置決めされたアンローダ弁５８の取付部分８６は、バルブステム６８の上方部分７４の貫通孔８２のネジ付き部分にネジ式に接続され得る。このようにして、バルブステム６８及びアンローダ弁５８は互いに接続され得る。この方法に従ってエアコンプレッサ１０にアンローダ弁５８を組み立てることにより、大気と区域５４との間の流体連通が確立され得る。
【００３５】
アンローダ弁及びバルブステムを含むエアコンプレッサのいくつかの態様を添付図面に示し、且つ上記で詳細に説明したが、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他の態様が当業者には明らかであり、且つ当業者によって容易になされる。従って、上記の説明は、限定ではなく説明を意図するものである。上記で説明した本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義され、及び特許請求の範囲の均等物の意義及び範囲に入る本発明に対する変更形態は全てそれらの範囲に含まれる。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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