(57)【要約】【課題】流量無反応二方向制御弁を持つ空気圧ブレーキアクチュエータを改良する。【解決手段】空気圧ブレーキアクチュエータは、ばね室とスプリングブレーキ圧力室を有するスプリングブレーキアクチュエータと、常用ブレーキ圧力室とプッシュロッド室を有する常用ブレーキアクチュエータを備える。ばね室と常用ブレーキ圧力室の間の流体流を調節する制御弁が、開放位置、流体がばね室と常用ブレーキ圧力室の間を流動できる位置と、閉鎖位置、流体がばね室と常用ブレーキ圧力室の間の流動を阻止される位置の間を移動可能なシールを備える。シールの第一表面が常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続され、第二表面がばね室又は常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続されない弁室と流通可能に接続される。シールが常用ブレーキ圧力室圧力に基づいて開放位置と閉鎖位置の間を移動する。この移動は、ばね室と常用ブレーキ圧力室の間の流体流量や差圧に依存しない。【選択図】図１
2013233920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね室とスプリングブレーキ圧力室とを備えるスプリングブレーキアクチュエータと、
前記スプリングブレーキアクチュエータと結合され、常用ブレーキ圧力室とプッシュロッド室とを備える、常用ブレーキアクチュエータと、
前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流体の流れを調節するために作動可能な制御弁であって、該制御弁が、開放位置すなわち流体が前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間を流動できる位置と閉鎖位置すなわち流体が前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流動を阻止される位置との間を移動可能であるシールを備え、前記シールが第一表面と第二表面とを備え、前記第一表面が前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続され、前記第二表面が前記ばね室又は前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続されない弁室と流通可能に接続され、かつ前記シールが前記常用ブレーキ圧力室の中の圧力に基づいて前記開放位置と前記閉鎖位置との間を移動する、制御弁と、を備える、空気圧ブレーキアクチュエータ。
【請求項２】
前記常用ブレーキ圧力室の中の前記圧力が第一圧力であり、前記弁室の中の圧力が第二圧力であり、前記第一圧力が前記第一表面に作用することによって第一の力が前記第一表面に加えられ、前記第二圧力が前記第二表面に作用することによって第二の力が前記第二表面に加えられ、前記第一の力が前記第二の力より大きい時に前記シールが前記開放位置から前記閉鎖位置へ移動する、ことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項３】
さらに前記第二表面に対して第三の力を加えるばねを備え、前記第一の力が前記第二の力と第三の力の合計を上回った時、前記シールが前記開放位置から前記閉鎖位置へ移動することを特徴とする、請求項２に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項４】
前記制御弁がパイロット作動弁であり、前記弁を作動するパイロット圧が前記常用ブレーキ圧力室の中の前記圧力であることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項５】
前記開放位置から前記閉鎖位置への前記シールの移動が前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流体の流量に依存しないことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項６】
前記開放位置から前記閉鎖位置への前記シールの移動が前記常用ブレーキ圧力室の中の前記圧力と前記ばね室の中の圧力との間の差に依存しないことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項７】
前記制御弁が、前記シールがその開放位置にある時に前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間を流体が流動できるようにするための流路がその中に形成された弁体を備え、前記弁体の内側表面が前記流路を形成し、前記シールが前記流路内に配置されて、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記流路を通過する流体の流動を阻止し、前記弁室が前記シール及び前記弁体によって囲繞される、ことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項８】
前記シールが、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記弁体に係合して前記流路を通過する流体の流動を阻止する第一シール面と、各々前記弁体に係合して前記弁室を前記ばね室及び前記常用ブレーキ圧力室から封鎖する第二シール面及び第三シール面とを備えることを特徴とする、請求項７に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項９】
前記弁体が、側壁によって接合された上側表面と下側表面とを備えるトランスファープレートと、側壁によって接合された上側表面と下側表面とを備える円筒形突起部と、前記流路内に配置されて前記シールを前記流路内に保持するリテーナとを備え、前記突起部の前記下側表面が前記トランスファープレートの前記上側表面に接合される、ことを特徴とする、請求項８に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１０】
前記シールが、前記シールがその開放位置にある時に前記ばね室及び前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続される開口部を有し、前記第一シール面が前記開口部を取り囲み、前記シールが前記流路内において前記リテーナと前記トランスファープレートの前記上側表面との間に配置され、前記リテーナが、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記シールの前記開口部によって受け入れられて前記第一シール面に係合するプラグを備え、前記第二シール面が前記弁体の前記内側表面に係合しかつ前記第三シール面が前記リテーナに係合する、ことを特徴とする、請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１１】
前記シールが、前記シールがその開放位置にある時に前記ばね室及び前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続される開口部を有し、前記第一シール面が前記開口部を取り囲み、前記シールが前記流路内において前記リテーナと前記突起部の前記上側表面との間に配置され、前記弁体が、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記シールの前記開口部によって受け入れられて前記第一シール面に係合するプラグを備え、前記第二シール面が前記リテーナと前記弁体の前記内側表面との間に配置されるフランジを備えかつ前記第三シール面が前記弁体の前記内側表面に係合し、前記シールが前記フランジに接合された隔膜を備え、前記隔膜が、前記シールがその開放位置からその閉鎖位置へ移動する時に屈曲する、ことを特徴とする、請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１２】
前記シール及び前記リテーナの各々が、前記シールがその開放位置にある時に前記ばね室及び前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続される開口部を有し、前記シールが、前記流路内において前記リテーナと前記トランスファープレートの前記上側表面との間に配置され、前記第一シール面が、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記リテーナに係合して前記リテーナの前記開口部を遮断し、前記第二シール面が前記弁体の前記内側表面に係合しかつ前記第三シール面が前記リテーナに係合する、ことを特徴とする、請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１３】
前記シール及び前記リテーナの各々が、前記シールが前記開放位置にある時に前記ばね室及び前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続される開口部を有し、前記シールが前記流路内において前記リテーナと前記トランスファープレートの前記上側表面との間に配置され、前記第一シール面が、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記リテーナの前記開口部によって受け入れられて前記開口部を遮断する突起部を備え、前記第二シール面が前記弁体の前記内側表面に係合しかつ前記第三シール面が前記リテーナに係合する、ことを特徴とする、請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１４】
さらに、前記ばね室と流通可能に接続される内部空間を囲繞する側壁を備える中空アクチュエータチューブを備え、該アクチュエータチューブが、さらに前記ばね室の中に配置された第一端と前記常用ブレーキ圧力室の中に配置された第二端とを備え、前記第二端に隣接して前記アクチュエータチューブの前記側壁に開口部があり、前記弁体の前記突起部が前記アクチュエータチューブの前記第二端において前記アクチュエータチューブの前記側壁と接合されかつ前記突起部が前記アクチュエータチューブの前記内部空間内に受け入れられ、前記流路が、前記突起部の前記上側表面に吸気口を、前記突起部の前記側壁に排気口を備え、前記排気口が前記アクチュエータチューブの前記側壁の前記開口部と流通可能に接続される、ことを特徴とする、請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１５】
前記流路が、前記突起部の前記上側表面に前記吸気口を、前記トランスファープレートの前記下側表面に排気口を備えることを特徴とする、請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１６】
前記シールが前記開放位置へ付勢されることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１７】
前記ばね室が密閉されることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１８】
前記スプリングブレーキアクチュエータが、さらに、
第一端壁及び第二端壁と、前記第一及び第二端壁と接合され前記第一端壁と前記第二端壁との間に延びる側壁とを備える第一ハウジングであって、前記第二端壁が開口部を有する、第一ハウジングと、
前記ばね室と流通可能に接続される内部空間を囲繞する側壁を備えるアクチュエータチューブであって、該アクチュエータチューブが、前記ばね室の中に配置された第一端から前記第二端壁の前記開口部を通過して前記常用ブレーキ圧力室の中に配置された第二端まで延び、前記弁体の前記突起部が前記アクチュエータチューブの前記第二端において前記アクチュエータチューブの前記側壁と結合され、前記突起部が前記アクチュエータチューブの前記内部空間内部に受け入れられる、アクチュエータチューブと、
前記第一ハウジングの前記側壁に係合する外周縁から前記アクチュエータチューブの前記第一端において前記アクチュエータチューブの前記側壁と結合される内側縁まで延びる第一隔膜であって、該第一隔膜が、前記第一ハウジングを前記第一隔膜と前記第一端壁との間に配置された前記ばね室と前記第一隔膜と前記第二端壁との間に配置された前記スプリングブレーキ圧力室とに分割し、前記第一隔壁及びアクチュエータチューブが、前記スプリングブレーキ圧力室が流体で与圧される時のスプリングブレーキ係合解除位置と前記スプリングブレーキ圧力室が排気される時のスプリングブレーキ係合位置との間を移動可能である、第一隔膜と、
前記第一隔膜及びアクチュエータチューブをスプリングブレーキ係合位置へ付勢する、前記ばね室の中に配置されたばねと、
を備える、ことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項１９】
シール構造体又はシーラントが前記弁体の前記突起部と前記アクチュエータチューブの前記側壁との間に配置されることを特徴とする、請求項１８に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項２０】
前記常用ブレーキアクチュエータが、さらに、
第一端壁及び第二端壁と、前記第一端壁及び第二端壁と結合され前記第一端壁と前記第二端壁との間に延びる側壁とを備える第二ハウジングであって、前記スプリングブレーキアクチュエータの前記第二端壁が前記常用ブレーキアクチュエータの前記第二端壁と結合されかつ前記常用ブレーキアクチュエータの前記第二端壁が前記スプリングブレーキアクチュエータの前記第二端壁の前記開口部と整列する開口部を有する、第二ハウジングと、
前記第二ハウジングの前記第一端壁の開口部を貫通して延び、前記プッシュロッド室の中に配置された第一端と第二端とを備えるプッシュロッドと、
前記第二ハウジングの前記側壁に係合する外周縁を備える第二隔膜であって、該第二隔膜が、前記第二ハウジングを前記第二隔膜と前記第二端壁との間に配置された前記常用ブレーキ圧力室と前記第二隔膜と前記第一端壁との間に配置された前記ブッシュロッド室とに分割し、前記第二隔壁及び前記プッシュロッドが、前記常用ブレーキ圧力室が流体で与圧される時の常用ブレーキ係合位置と前記常用ブレーキ圧力室が排気される時の常用ブレーキ係合解除位置との間を移動可能である、第二隔膜と、
を備える、ことを特徴とする、請求項１８に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項２１】
ばね室とスプリングブレーキ圧力室とを備えるスプリングブレーキアクチュエータと、
前記スプリングブレーキアクチュエータと結合され、常用ブレーキ圧力室とプッシュロッド室とを備える常用ブレーキアクチュエータと、
前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流体の流れを調節するために作動可能な制御弁であって、該制御弁が、開放位置すなわち流体が前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間を流動できる位置と閉鎖位置すなわち前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流体の流動が阻止される位置との間を移動可能であるシールを備え、前記シールが前記開放位置へ付勢され、前記シールが前記常用ブレーキ圧力室の中の圧力に基づいて前記開放位置と前記閉鎖位置との間を移動し、前記シールの移動が前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流体の流量に依存しない、制御弁と、
を備える、空気圧ブレーキアクチュエータ。
【請求項２２】
前記制御弁がパイロット作動弁であり、前記弁を作動するパイロット圧が前記常用ブレーキ圧力室の中の前記圧力であることを特徴とする、請求項２１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項２３】
ばねが前記シールを前記開放位置へ付勢することを特徴とする、請求項２１に記載のブレーキアクチュエータ。
【請求項２４】
ばね室とスプリングブレーキ圧力室とを備えるスプリングブレーキアクチュエータと、前記スプリングブレーキアクチュエータに結合され常用ブレーキ圧力室とプッシュロッド室とを備える常用ブレーキアクチュエータと、を備える空気圧ブレーキアクチュエータ用の制御弁であって、
前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流路を形成する内側表面を備える弁体と、
前記弁室が前記シールと前記弁体によって囲繞されるように前記流路内に配置されるシールであって、該シールが、開放位置すなわち流体が前記流路を通過して前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間を流動できる位置と閉鎖位置すなわち前記流路を通過する流体の流動が阻止される位置との間を移動可能であり、前記シールが、前記シールがその閉鎖位置にある時に前記弁体に係合する第一シール面と、各々前記弁体に係合して前記弁室を前記ばね室及び前記常用ブレーキ圧力室から封鎖する第二シール面及び第三シール面とを備え、前記シールが前記常用ブレーキ圧力室の中の圧力に基づいて前記開放位置と前記閉鎖位置との間を移動する、シールと、
を備える、制御弁。
【請求項２５】
前記常用ブレーキ圧力室の中の前記圧力が第一圧力であり、前記弁室の中の圧力が第二圧力であり、前記シールが前記常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続される第一表面と前記弁室と流通可能に接続される第二表面とを備え、前記第一圧力が前記第一表面に作用することによって第一の力が前記第一表面に加えられ、前記第二圧力が前記第二表面に作用することによって第二の力が前記第二表面に加えられ、前記シールが、前記第一の力が前記第二の力より大きい時に前記開放位置から前記閉鎖位置へ移動することを特徴とする、請求項２４に記載の制御弁。
【請求項２６】
さらに、前記第二表面に第三の力を加えるばねを備え、前記シールが、前記第一の力が前記第二の力と第三の力の合計を上回る時に前記開放位置から前記閉鎖位置へ移動することを特徴とする、請求項２５に記載の制御弁。
【請求項２７】
前記シールの移動が前記ばね室と前記常用ブレーキ圧力室との間の流体の流量に依存しないことを特徴とする、請求項２４に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、空気圧ブレーキアクチュエータ、より明確には二方向制御弁を持つ空気圧ブレーキアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
バス、トラック、セミトラクタ又はトレーラーなど大型の重量車両用の空気圧ブレーキシステムは、アクチュエータによって作動されるブレーキシューとドラムの組立体を含む。アクチュエータは、圧縮空気を選択的に与えることによって作動される。従来の空気圧スプリングブレーキアクチュエータは、圧縮空気を与えることによって正常運転状態においてブレーキを作動させるための常用ブレーキアクチュエータと、空気圧が圧力室から放出された時にブレーキを作動するばね式の非常ブレーキアクチュエータの両方を有する。非常ブレーキアクチュエータすなわちスプリングブレーキは、空気が放出された時にブレーキを掛ける強力な圧縮ばねを含む。
【０００３】
空気圧ブレーキアクチュエータには主に２つのタイプすなわちピストン式アクチュエータと隔膜式アクチュエータがある。隔膜式ブレーキアクチュエータにおいては、一般に、２つの空気圧隔膜式ブレーキアクチュエータがタンデム式に配置される。この形態において、車両の正常運転ブレーキを掛けるための空気圧常用ブレーキアクチュエータと、車両の駐車ブレーキ又は非常ブレーキを掛けるためのスプリングブレーキアクチュエータとを含む。常用ブレーキアクチュエータとスプリングブレーキアクチュエータは、共に、ハウジング内部を２つの異なる流体室に分割するエラストマー隔膜を有するハウジングを含む。ピストン式ブレーキアクチュエータは、車両の常用及び／又は駐車ブレーキを掛けるために隔膜の代わりにピストンが円筒の中を往復することを除いて、隔膜式と実質的に同様である。
【０００４】
典型的な常用ブレーキアクチュエータにおいて、常用ブレーキハウジングは、圧力室とプッシュロッド室とに分割される。圧力室は、与圧空気供給源に流通可能に接続され、プッシュロッド室は、ブレーキ組立体に結合されるプッシュロッドを備える。圧力室への与圧空気の導入及び圧力室からの与圧空気の排出は、ハウジングの中へ及びハウジングから外へプッシュロッドを往復させて、常用ブレーキを掛けたり解除したりする。
【０００５】
典型的なスプリングブレーキアクチュエータにおいて、スプリングブレーキ区画は、隔膜によって圧力室とばね室とに分割される。ばね室において隔膜と強力圧縮ばねとの間に圧力板が配置され、その対向する端部は区画のハウジングに当接する。１つの周知の構成において、アクチュエータチューブが圧縮板を貫通し、隔膜を貫通して、圧力室の中へ延び、スプリングブレーキアクチュエータを常用ブレーキアクチュエータから分離する分割壁を貫通する。アクチュエータチューブの端部は、常用ブレーキアクチュエータの圧力室へ流通可能に接続される。
【０００６】
駐車ブレーキを掛ける時に、スプリングブレーキアクチュエータの圧力は圧力室から排出され、強力圧縮ばねは、スプリングブレーキアクチュエータと常用ブレーキアクチュエータとの間の分割壁へ向けて圧力板及び隔膜を押す。この位置において、圧力板に接続されたアクチュエータチューブは押されて駐車ブレーキ又は非常ブレーキを掛けるので、車両を不動化する。駐車ブレーキを解除するには、与圧空気をスプリングブレーキアクチュエータの圧力室の中へ導入して、圧力室を拡張させ、スプリングブレーキアクチュエータハウジングの対向する端へ向けて隔膜及び圧力板を移動させて、圧縮ばねを圧縮させる。
【０００７】
この構造のスプリングブレーキアクチュエータに伴う既知の問題点は、強力圧縮ばねが圧縮される時に圧力室の体積が増大し、ばね室の体積が減少し、その結果、ばね室において圧力が増大することである。ブレーキを解除した時のばね室の圧力の増大は非常に望ましくない。なぜなら、ばねを十分に圧縮してブレーキを完全に解除するためには、ばね室の中の圧力増大を圧力室の中の圧力増大によって相殺しなければならないからである。
【０００８】
ばね室における圧力増大の悪影響は、重量車両用のほとんどの与圧空気系が業界基準の最高圧力で作動することによって悪化する。ばね室におけるばね及び空気圧の結合圧力がこの最大圧力に接近する場合、非常ブレーキが解除できないか、部分的にしか解除しないか、又は非常に緩慢に解除する可能性がある。これらは全て望ましくない。
【０００９】
ばね室における圧力増大を防止する１つの解決法は、ばね室ハウジングに通気孔を含むことである。通気孔は、ばね室内部をほこり、塩及び水など外部環境要素にさらすので、望ましくない。これらの要素は、ばねなど様々な内部ブレーキ部品の摩滅、腐食又は磨耗を加速する。環境要素による内部ブレーキ部品への損傷は、保守の必要を増大するか又はばねの故障を早める可能性がある。環境要素がスプリングブレーキハウジングへ進入するのを防止するために、通気口にフィルタを設置することが知られている。しかし、フィルタ付き通気口は、本質的に外部空気がブレーキへ進入することを許容し、完全に密閉されないブレーキを生じる。さらに、フィルタは掃除及び／又は交換しなければならないので保守の必要が増し、一般に水がばね室へ進入するのを効果的に防止しない。
【００１０】
ばね室を直接外部に通気することの付加的問題点は、トラクタトレーラなどアクチュエータが搭載されるタイプの車両は、しばしば埠頭駐車区画（dock bay）に長時間駐車することである。駐車区画は、一般に、傾斜して地盤より下にあり、大雨や大雪の場合、アクチュエータのばね室の内部が水浸しになる高さまで水が溜まる可能性がある。ブレーキが解除される時に、通常、水は通気口を介してばね室から排出されるが、水の氾濫は腐食を加速させて、他の環境危険を生じる可能性がある。さらに、氷点以下の場合、水が凍結して、ブレーキの解除を妨げる可能性がある。フィルタ付き通気口は水がばね室に氾濫するのを防止しない。
【００１１】
ばね室における圧力増大を防止しながら環境要素を締め出すために、アクチュエータチューブを介するスプリングブレーキアクチュエータのばね室と常用ブレーキ圧力室との間の流体流路を含めることが知られている。このようなアクチュエータにおいては、ばね室と常用ブレーキ圧力室との間の空気の流れを調節するためにアクチュエータチューブの中に制御弁が設置される。これまで、２つの形式の制御弁すなわち二方向制御弁及び一方向制御弁が使用されてきた。
【００１２】
一方向制御弁は、空気がばね室から常用ブレーキ圧力室へ流入するようにして、ばね室の体積が減少した時にばね室における圧力増大を防止する。しかし、スプリングブレーキが掛けられて、ばね室の体積が増大した時に、一方向弁はその閉鎖位置のままであり、空気が常用ブレーキ圧力室から拡張するばね室へ流動するようにはしない。そのため、ばね室の中に真空を形成して、ばね室によって囲繞された空間は負の相対圧力を持ち、駐車ブレーキによって与えられた荷重を減少する。ばね室における真空形成を凌駕するためには、真空によって生じる負の相対圧力を凌駕できるより大きなばねをばね室において使用する必要がある。一方向制御弁を持つ空気圧ブレーキアクチュエータは、一般にばねが閉じ込められた時にケージングボルトが貫通する開口部を通過して空気がばね室へ進入できるようにする一方で、この開口部は、アクチュエータの正常作動時には封鎖される。
【００１３】
二方向制御弁は、ばねが圧縮された時にばね室から空気を排出できるようにし、かつ、スプリングブレーキが掛けられた時には空気がばね室へ進入できるようにする。しかし、従来の二方向制御弁は、流量に反応する。すなわち、制御弁は、弁を通過して常用ブレーキ圧力室へ流入する流体の流量が特定レベルに達した場合に限り、常用ブレーキ圧力室における圧力の増大によって閉鎖する。常用ブレーキ圧力室内の圧力が増大する時、流体が緩慢に弁を通過して移動する場合、弁は開放されたままであり、それによって常用ブレーキ圧力室とばね室の両方において圧力を増大させる。その結果、常用ブレーキとスプリングブレーキの両方が掛かる。これは、より高いレベルの力（損傷を生じる可能性のある）にブレーキ系の部品をさらす。
【発明の概要】
【００１４】
本発明の１つの実施形態は、常用ブレーキアクチュエータと結合されたスプリングブレーキアクチュエータを有する空気圧ブレーキアクチュエータに関する。スプリングブレーキアクチュエータは、ばね室とスプリングブレーキ圧力室とを有し、常用ブレーキアクチュエータは、常用ブレーキ圧力室とプッシュロッド室とを有する。制御弁は、ばね室と常用ブレーキ圧力室との間の流体の流れを調節するように作動可能である。制御弁は、開放位置すなわち流体がばね室と常用ブレーキ圧力室との間を流動できる位置と、閉鎖位置すなわち流体がばね室と常用ブレーキ圧力室との間の流動を阻止される位置との間を移動可能なシールを含む。シールは、常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続された第一表面と、常用ブレーキ圧力室又はばね室と流通可能に接続されない弁室と流通可能に接続された第二表面とを有する。シールは、常用ブレーキ圧力室の中の圧力に基づいて開放位置と閉鎖位置との間を移動する。
【００１５】
好ましくは、常用ブレーキ圧力室の中圧力は第一圧力であり、弁室の中の圧力は第二圧力である。第一圧力が第一表面に作用することによって、第一の力が第一表面に加えられ、第二圧力が第二表面に作用することによって、第二の力が第二表面に加えられる。シールは、第一の力が第二の力より大きい時にその開放位置からその閉鎖位置へ移動する。ばねは第二表面に第三の力を加えることができ、この場合、シールは、第一の力が第二の力と第三の力の合計より大きい時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。
【００１６】
好ましくは、シールの移動は、ばね室と常用ブレーキ圧力室との間の流体流量又は差圧に依存しない。制御弁は、好ましくはパイロット作動弁であり、パイロット圧は、常用ブレーキ圧力室の中の圧力である。好ましくは、制御弁は、弁体を含み、シールは、弁体の中に形成された流路内に配置される。シールがその開放位置にある時、流体は流路を通過して常用ブレーキ圧力室とばね室との間を流動でき、シールがその閉鎖位置にある時、流路は遮断される。好ましくは、弁室はシール及び弁体によって囲繞される。弁室は、大気へも通気できる。好ましくは、ばねはシールをその開放位置へ付勢する。ただし、シールが、自身をその開放位置へ付勢する材料から、自身を開放位置へ付勢するように構成される場合も、本発明の範囲内である。又は、弁室の中の圧力はシールをその開放位置へ付勢できる。ばね室は、大気及び一般的な環境汚染物質への直接的露出を防止するために密閉されることが好ましい。
【００１７】
常用ブレーキ圧力室が与圧されない時、制御弁をその開放位置へ付勢することによって、ばね室と常用ブレーキ圧力室との間の空気交換が可能である。開放位置にある時、制御弁は、ばね室における圧力増大及び真空形成を防止する。これによって、ばね室における真空形成を凌駕するためのより強いばね力の必要なく、密閉空洞においてスプリングブレーキアクチュエータを作動できる。シールは、スプリングブレーキアクチュエータの作動時にばね室の体積が増大する時に密閉されたばね室に生じるばね室と弁室との間の負の差圧を凌駕する十分な力で開放位置へ付勢されることが好ましい。これによりばね室における真空形成を防止する。制御弁のシールは、常用ブレーキ圧力室の中の圧力が閾値レベルに達すると閉鎖して、常用ブレーキ圧力室とばね室の両方の与圧を防止する。シールの移動は、常用ブレーキ圧力室とばね室との間の流体の流量に依存しないので、シールは、常用ブレーキがゆっくり掛けられる時、シールは閉鎖して、ばね室への流体の進入を防止する。
【００１８】
制御弁の多くの実施形態が本発明の範囲内である。１つの実施形態において、制御弁のシールは、シールがその開放位置にある時に常用ブレーキ圧力室及びばね室と流通可能に接続された開口部を含む。又は、制御弁は、シールがその開放位置にある時に常用ブレーキ圧力室及びばね室と流通可能に接続されかつシールがその閉鎖位置にある時に遮断される流路を持つ弁体を含む。
【００１９】
また、本発明は、スプリングブレーキアクチュエータと常用ブレーキアクチュエータとを有する空気圧ブレーキアクチュエータ用の制御弁を含む。スプリングブレーキアクチュエータはばね室とスプリングブレーキ圧力室とを有し、常用ブレーキアクチュエータは、常用ブレーキ圧力室とプッシュロッド室とを有する。制御弁は、ばね室と常用ブレーキ圧力室との間の流路を形成する内側表面を持つ弁体を有する。シールは、弁室がシール及び弁体によって囲繞されるように流路内に配置される。シールは、開放位置すなわち流体が流路を通過してばね室と常用ブレーキ圧力室との間を流動できる位置と、閉鎖位置すなわち流路を通過する流体の流動が阻止される位置との間を移動可能である。シールは、シールがその閉鎖位置にある時に弁体に係合する第一シール面と、各々弁体に係合してばね室及び常用ブレーキ圧力室から弁室を封鎖する第二シール面及び第三シール面とを含む。シールは、常用ブレーキ圧力室の中の圧力に基づいて開放位置と閉鎖位置との間を移動する。
【００２０】
好ましくは、常用ブレーキ圧力室の中の圧力は第一圧力であり、弁室の中の圧力は第二圧力である。シールは、常用ブレーキ圧力室と流通可能に接続された第一表面と、弁室と流通可能に接続された第二表面とを有する。第一圧力が第一表面に作用することによって、第一の力が第一表面に加えられ、第二圧力が第二表面に作用することによって、第二の力が第二表面に加えられる。シールは、第一の力が第二の力より大きい時にその開放位置からその閉鎖位置へ移動する。ばねは、第二表面に対して第三の力を加えることができ、この場合、シールは、第一の力が第二の力と第三の力の合計より大きい時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。好ましくは、シールの移動は、ばね室と常用ブレーキ圧力室との間の流体の流量又は差圧に依存しない。
【００２１】
本発明の付加的形態は、本発明に付随する利点及び新規の特徴と共に、部分的には以下の説明において示され、部分的には以下の検証から当業者には明らかになるか、又は本発明の実施から習得できる。本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲において特に指摘される手段及び組み合わせによって実現し達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】スプリングブレーキアクチュエータ及び常用ブレーキアクチュエータを有する空気圧ブレーキアクチュエータの断面図であり、図においてケージングボルトはスプリングブレーキアクチュエータのばねを収縮させている。
【図２】伸展位置のケージングボルトを示す、図１のブレーキアクチュエータの断面図である。
【図３】常用ブレーキアクチュエータが作動された、図１のブレーキアクチュエータの断面図である。
【図４】スプリングブレーキアクチュエータが作動された、図１のブレーキアクチュエータの断面図である。
【図５Ａ】図１のブレーキアクチュエータのスプリングブレーキアクチュエータのばね室と常用ブレーキアクチュエータの圧力室との間の流体の流れを制御する制御弁の断面図であり、図示する制御弁は開放位置にある。
【図５Ｂ】閉鎖位置にある制御弁を示す図５Ａの制御弁の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図５Ｄ】図５Ａの制御弁のシールの底面からの斜視図である。
【図６Ａ】開放位置にある第一代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図６Ｂ】閉鎖位置にある図６Ａの制御弁の断面図である。
【図６Ｃ】図６Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図７Ａ】開放位置にある第二代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図７Ｂ】閉鎖位置にある図７Ａの制御弁の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図８Ａ】開放位置にある第三代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図８Ｂ】閉鎖位置にある図８Ａの制御弁の断面図である。
【図９Ａ】開放位置にある第四代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図９Ｂ】閉鎖位置にある図９Ａの制御弁の断面図である。
【図９Ｃ】図９Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図１０】開放位置にある第五代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図１１Ａ】開放位置にある第六代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図１１Ｂ】閉鎖位置にある図１１Ａの制御弁の断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図１２Ａ】開放位置にある第七代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図１２Ｂ】閉鎖位置にある図１２Ａの制御弁の断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図１３Ａ】開放位置にある第八代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図１３Ｂ】閉鎖位置にある図１３Ａの制御弁の断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａの制御弁の分解斜視図である。
【図１４Ａ】閉鎖位置にある第九代替実施形態の制御弁の断面図である。
【図１４Ｂ】開放位置にある図１４Ａの制御弁の断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａの制御弁の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜４は、スプリングブレーキアクチュエータ１４と組み合わされた常用ブレーキブレーキアクチュエータ１２を備えるタンデム式空気ブレーキアクチュエータ１０を示す。常用ブレーキアクチュエータ１２は、車両の常用ブレーキを掛け、これを解除する。スプリングブレーキアクチュエータは、車両の非常又は駐車ブレーキを掛けるために使用される。
【００２４】
常用ブレーキアクチュエータ１２は、第一端壁１６ａ及び第二端壁６ｂと側壁１６ｃとを有するハウジングを含む。側壁は、端壁１６ａ及び１６ｂと接合されかつこれらの間に延びる。スプリングブレーキアクチュエータ１４は、第一端壁１８ａ及び第二端壁１８ｂと側壁１８ｃとを有する密閉ハウジング１８を含む。側壁は端壁１８ａ及び１８ｂと接合され、かつこれらの間に延びる。ハウジング１６及び１８は、常用ブレーキカバー２２及びスプリングブレーキカバー２４と結合されたアダプタハウジング２０によって形成される。アダプタハウジング２０と常用ブレーキカバー２２は、それぞれ噛み合うフランジ２０ａ及び２２ａを有し、フランジはクランプ２５によって一緒に圧締めされて、常用ブレーキカバー２２をアダプタハウジング２０に固定する。アダプタハウジング２０は、スプリングブレーキカバー２４のＣ字形ロールリム２４ａによって圧締めされて、スプリングブレーキカバー２４をアダプタハウジング２０に固定するもう１つのフランジ２０ｂを有する。アダプタハウジング２０は、常用ブレーキハウジング１６をスプリングブレーキハウジング１８から分離する共通分割壁を形成する一方で、第二端壁１６ｂと１８ｂが一体であるように各ハウジング１６及び１８の一部を形成する。アダプタハウジング２０が常用ブレーキカバー２２及びスプリングブレーキカバー２４と同様の個別カバー要素と置き換えられる場合、本発明の範囲内である。
【００２５】
可動部材（本実施形態において、エラストマー隔壁３０及び３２を含む）は、それぞれ常用ブレーキハウジング１６及びスプリングブレーキハウジング１８の内部に広がる。隔壁３０は、それぞれアダプタハウジング２０及び常用ブレーキカバー２２の噛み合うフランジ２０ａと２２ａの間で密封式に圧締めされる周縁３０ａを有する。隔壁３２は、アダプタハウジング２０のフランジ２０ｂとスプリングブレーキカバー２４のロールリム２４ａとの間で密封式に圧締めされる周縁３２ａを有する。隔壁の代わりに円筒形スプリングブレーキハウジングの内部に広がるピストンを有する図６に示し下に説明するアクチュエータなど、ピストン式ブレーキアクチュエータも、本発明の範囲内である。
【００２６】
常用ブレーキアクチュエータ１２に関しては、隔壁３０は、常用ブレーキアクチュエータ１２を流動的にプッシュロッド室３６と常用ブレーキ圧力室３８とに分割する。プッシュロッド４０は、プッシュロッド室３６内に配置される第一端部４０ａと、常用ブレーキハウジング１６の外部に配置される第二端部４０ｂとを有する。圧力板４２は、プッシュロッド４０の第一端部４０ａに接合されて、隔壁３０に当接する。プッシュロッド４０は、その第一端部４０ａからその第二端部４０ｂまで、常用ブレーキカバー２２の開口部４６に配置されたベアリング４４を貫通して延びる。戻しばね４８がベアリング４４と圧力板４２との間に配置されて、圧力板４２及びプッシュロッド４０を常用ブレーキハウジング１６の第二端壁１６ｂへ向けて付勢するのを助ける。図示しないが、Ｓ−カムブレーキ組立体において、プッシュロッド４０の端部４０ｂは、Ｓ−カムブレーキ組立体のスラックアジャスタに結合され、それによって、常用ブレーキハウジング１６に対するプッシュロッド４０の往復運動は、常用ブレーキを掛けたり解除したりする。
【００２７】
常用ブレーキ圧力室３８は、吸気口５０を介して与圧空気供給源に流通可能に接続される。車両の操作者がブレーキペダルを踏むと、与圧空気が吸気口５０を介して常用ブレーキ圧力室３８の中へ導入されて、プッシュロッド４０を往復させる。車両の操作者がブレーキペダルを解除すると、与圧空気は吸気口５０を介して常用ブレーキ圧力室３８から排出される。常用ブレーキ圧力室３８の中へ与圧空気を追加すると、隔壁３０、圧力板４２及びプッシュロッド４０を第二端壁１６ｂから第一端壁１６ａへ向けて移動させて、常用ブレーキを掛ける。
【００２８】
スプリングブレーキアクチュエータ１４に関しては、隔壁３２は、スプリングブレーキハウジング１８をスプリングブレーキ圧力室５６とばね室５８に流動的に分割する。隔壁は、その周縁３２ａから隔壁の開口部５９を取り囲む内側半径縁３２ｂまで延びる。スプリングブレーキ圧力室５６は、実質的に吸気口５０と同じ吸気口（図示せず）を介して与圧空気供給源に流通可能に接続される。一般に、圧力室５６は、常用ブレーキアクチュエータ１２に供給する与圧空気系とは物理的に別個の与圧空気系の供給を受ける。ばね室５８は密閉されて、その中の部品を大気及び一般的環境汚染物質に直接さらさないように保護する。
【００２９】
圧力板６０は、ばね室５８において隔壁３２に隣接して配置される。圧力板６０とスプリングブレーキカバー２４との間に強力圧縮ばね６２が配置される。圧力板６０は、ねじ部６８、非ねじ部７０及び２つの部分６８及び７０の間のアクチュエータチューブ用ショルダ７２を含む内面６６によって取り囲まれた軸方向開口部６４を含む。非ねじ部７０に形成された環状溝７４は、隔壁３２の内縁３２ａを受け入れる。保持リング７８は、隔壁３２を圧力板６０に固定する。溝７４及び隔壁３２の内縁３２ｂの形態が隔壁３２を圧力板６０に固定するようにして、保持リングを持たないアクチュエータは、本発明の範囲内である。スプリングカバー２４の開口部８０は、圧力板６０を貫通する開口部６４と整列する。
【００３０】
中空のアクチュエータチューブ８２は、軸方向開口部６４に圧入されてアクチュエータチューブショルダー７２に当接する第一端部８２ａと、常用ブレーキ圧力室３８の中に配置される第二端部８２ｂとを有する。アクチュエータチューブ８２は、内面８６と外面８８を持つ側壁８４を有する。外面８８は、隔壁３２の内側縁３２ｂの一部及び任意の保持リング７８を受け入れる凹部９０を含む。外面８８の一部は、圧力板６０の非ねじ部７０に当接する。内面８６は、圧力板６０のねじ部６８と整列するねじ部９２を含む。
【００３１】
環状ベアリング又はフランジガイド９４は、アクチュエータチューブ８２のねじ部９２及び圧力板６０のねじ部６８に係合するねじ付き外面９６を有し、それによってベアリング９４、アクチュエータチューブ８２及び圧力板６０を接合する。ねじ部による接合に加えて又はその代わりに、ベアリング９４がアクチュエータチューブ８２及び圧力板６０に接着される場合も本発明の範囲内である。例えば、環状ベアリング９４を中空のアクチュエータチューブ８２及び／又は、圧力板６０に溶接することもできる。
【００３２】
ベアリング９４は、開口部９９を取り囲む滑らかな内面９７を有する。ベアリング９４及び圧力板６０は、その中に空気通路又は空隙（図示せず）を形成して、ばね室５８と中空アクチュエータチューブ８２の側壁８４によって囲繞された内部空間９８との間の空気の流れの行き来を可能にする。このようにして、ばね室５８は、アクチュエータチューブ８２の内部空間９８と流通可能に接続される。
【００３３】
アクチュエータチューブ８２は、ばね室５８の中に配置される第一端部８２ａから、アダプタハウジング２０の中に形成された開口部１０２内に配置されたベアリング・シール組立体１００を通過して第二端部８２ｂまで延びる。第二端部は、常用ブレーキ圧力室３８の中に配置される。ベアリング・シール組立体１００は、技術上周知なので、本明細書においては詳しく説明しない。
【００３４】
図５Ａ〜５Ｄを参照すると、制御弁１０４は、ばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流れを調節するために、圧力板６０に対向するアクチュエータチューブ８２の第二端部８２ｂに接合され、これを閉鎖する。制御弁１０４は、円筒形突起部１１０に接合されるトランスファープレート１０８を有する弁本体１０６を含む。円筒形突起部１１０は、アクチュエータチューブ８２の側壁８８の内面のねじ部１１４に係合するねじ付き側壁１１２を有する。突起部１１０は、少なくとも部分的にアクチュエータチューブ８２の内部空間９８内に配置される。制御弁１０４のねじ付き側壁１１２とアクチュエータチューブ８２の側壁８８との間にシールが形成されて、流体が制御弁とアクチュエータチューブとの間で流れるのを防止する。Ｏリングシールなどシール構造体を制御弁１０４の側壁１１２とアクチュエータ８２の側壁８８との間に配置してシールを形成できる。Ｏリングシールなどシール構造体を使用することに代えて又はこれに加えて、制御弁１０４をアクチュエータチューブ８２内にねじ式に接続する前に、ねじ付き側壁１１２に液体シーラントを塗布できる。液体シーラントは、その後硬化して、制御弁１０４とアクチュエータチューブ８２との間にシールを形成する。トランスファープレート１０８は、アダプタハウジング２０の凹部１１６内部に受け入れられるサイズを持つことが好ましい。
【００３５】
ブレーキアクチュエータ１０は、さらに、ケージングボルト組立体１１８を備える。ケージングボルト組立体は、ケージングボルト１２２の一端にねじ式に接続され、これに永久的に固定された調整ナット１２０を備える。ケージングボルトは、他方の端においてケージングボルトヘッド１２４で終了する。ケージングボルトヘッド１２４及びヘッド１２４から延びるケージングボルトの一部は、アクチュエータチューブ８２の内部空間９８内に配置される。ケージングボルト１２２は、ベアリング９４の開口部９９を貫通しかつスプリングブレーキカバー２４の開口部８０を貫通して延びる。ケージングボルト１２２は、キャップ又はカラー１２８を貫通してねじ式に接続される。カラーは、鋲留めされて、空気が開口部８０を通過できないように、実質的に密封式にスプリングブレーキカバー２４に永久的に固定される。ナット１２０及びケージングボルトヘッド１２４の直径は、ベアリング９４の開口部９９の直径より大きいので、ケージングボルト１２２は、ベアリング９４と圧力板６０との間の接続及びケージングボルト１２２、カラー１２８及びスプリングブレーキカバー２４の間の接続を介して、圧力板６０をスプリングブレーキカバー２４に結合する。
【００３６】
ケージングボルトヘッド１２４は、対向するカラー１３２の間に配置されたベアリング１３０を含むことが好ましい。ベアリング１３０は、アクチュエータチューブ８２の内面８６に当接して、カラー１３２とケージングボルト１２２が内面８６に接触するのを防止し、一方で、非常ブレーキの掛け・解除時にアクチュエータチューブ８２の往復運動を案内するのに役立つ。ベアリング１３０の面に軸方向のスロット１３４が形成されて、ばね室５８がアクチュエータチューブ８２によって囲繞された内部空間９８全体と流通可能に接続されるように、ベアリング１３０の周りに流体流路を形成する。
【００３７】
ケージングボルト組立体１１８は、強力圧縮ばね６２を機械的に収縮させて、圧縮状態（図１に示す）に保持するために作動可能である。調整ナット１２０をレンチ又はソケットと係合させて、ナット１２０を回転させることによって、ケージングボルト１２２のほとんどを図４に示す位置からスプリングブレーキハウジング２４の外へ図１の位置までねじ式に引っ込めることができる。ケージングボルト１２２を引っ込めると、ケージングボルトヘッド１２４は、アクチュエータチューブ８２の上端部８２ａにおいてベアリング９４に当接して、ベアリング９４、アクチュエータチューブ８２及び圧力プレート６０をスプリングブレーキハウジング１８の端壁１８ａへ向かって移動させ、それによって、ばね６２を圧縮する。このように図１に示すように強力圧縮ばね６２を閉じ込める（cage）ことは、周知であり、典型的には、ブレーキアクチュエータ１０の組立時に及び／又は圧縮空気系の故障又は不在の場合ブレーキの機械的解除のために利用される。ブレーキアクチュエータが走行中の車両において能動的に使用される時、ケージングボルト１２２は、図２〜３の位置へ移動される。
【００３８】
図５Ａ〜５Ｄを参照すると、制御弁１０４は、弁体１０６と、弁体１０６の内側表面１４４によって形成された流路１４２内部に配置されたシール１３８、ばね１３８及びＯリングシールとを含む。弁体１０６のトランスファープレート１０８は、側壁１５０によって接合された上側表面１４６と下側表面１４８とを有する。弁体１０６の円筒形突起部１１０は、ねじ付き側壁１１２によって接合された上側表面１５２と下側表面１５４とを有する。突起部１１０の下側表面１５４は、トランスファープレート１０８の上側表面１４６に接合される。弁体１０６を貫通する流路１４２は、突起部１１０の側壁１１２によって囲繞される上側円筒形区分１５６と、上側表面１４６から下側表面１４８までトランスファープレート１０８を貫通して延びる下側垂直区分１５８と、側壁１５０の開口部１６２と１６４との間でトランスファープレート１０８を貫通して延びる下側水平区分１６０とを含む。
【００３９】
また、弁体１０６は、流路内１４２にシール１３６を保持するために流路内１４２に配置されるリテーナ１６６を含む。リテーナ１６６は、流路１４２の中に圧入されることが好ましい。リテーナは、内側表面１４４に形成された棚状突起部１７０によって支持される円盤形上側区分１６８を有する。上側区分１６８と一体的な同心リング１７２及び１７４は、流路１４２の中へ延びる。リング１７４の中央に位置するプラグ１７６は、上側区分１６８と一体的であり、流路の中へ延びる。図５Ｃを参照すると、リテーナ１６６の中に形成されこれを貫通して延びる３つの流路１７８、１８０、１８２がある。各流路１７８、１８０及び１８２は、流路１８２に関して図５Ａに示すようにリング１７４とプラグ１７６との間に配置される。流路１７８、１８０及び１８２は、空気がリテーナ１６６を通過して流動できるようにする。Ｏリング１４０は、リング１７２と内側表面１４４との間に配置されて、シールを形成して、リテーナ１６６と内側表面１４４との間の空気の流動を防止する。
【００４０】
シール１３６は、流路１４２においてリテーナ１６６とトランスファープレート１０８の上側表面１４６との間に配置される。シール１３６は、円盤形ベース１８４とベース１８４と一体的でありこれから上向きに延びる円筒形突起部１８６とを含む。開口部１８８は、シール１３６の中心を貫通して延び、内側表面１９０によって囲繞される。フランジ１９２は、シール１３６のベース１８４から上向きに延びて、弁体１０６の内側表面１４４に密閉的に係合する外周面１９４を含む。突起部１８６は、外側表面１９６と、外側表面１９６と一体的でありかつ外側表面から外向きに延びる１対のリング１９８及び２００を含む。リング１９８及び２００は、リテーナ１６６のリング１７４に密閉的に係合する。図５Ｄを参照すると、ベース１８４は、５つの放射状溝が形成された下側表面２０２を有する。そのうちの１つを２０４として図示する。溝２０４は、ベース１８４の外周縁２０６から開口部１８８まで延びる。溝２０４は、空気がシール１３６のベース１８４及びフランジ１９２の全ての部分に容易に達することができるように設計される。シール１３６が５より多い又は少ない溝２０４（溝２０４を含まない場合を含めて）を有する場合及び溝２０４が放射状ではなく螺旋系である場合も本発明の範囲内である。また、シール１３６が、溝のほかに空気がベース１８４及びフランジ１９２の全ての部分に容易に達することが出来るようにする構造体を持つ場合も、本発明の範囲内である。
【００４１】
弁室２０８は、シール１３６及び弁体１０６によって囲繞される。シール１３６のリング１９８及び２００及びフランジ１９２は、弁体１０６に密閉的に係合して、流体の弁室２０８からの出入りを防止する。ばね１３８は、弁室２０８内においてリテーナ１６６とシール１３６との間に配置される。ばね１３８は、リング１７４の周りに配置されて、弁室２０８内においてばねを所定の位置に保持する。ばね１３８の一端は、リテーナ１６６に当接し、ばね１３８の他方の端はシール１３６のベース１８４の上側表面２１０に当接する。弁室２０８は、ばね室５８又は常用ブレーキ圧力室３８と流通可能に接続されない。
【００４２】
シール１３６は、図５Ａに示す開放位置すなわち流体が弁体１０６の流路１４２及びシール１３６の開口部１８８を通過してばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間を流動できる位置と、図５Ｂに示す閉鎖位置すなわちばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動が阻止される位置との間を移動可能である。シール１３６がその閉鎖位置にある時、シール１３６の開口部１８８は、リテーナ１６６のプラグ１７６を受け入れて、内側表面１９０は、プラグ１７６に密閉的に係合して、内側表面とプラグとの間の流体の流動を防止する。シール１３６は、ばね１３８によってその開放位置へ付勢される。シール１３６は、常用ブレーキ圧力室３８の中の圧力が閾値レベルまで増大した時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。このレベルにおいて、圧力室３８の中の圧力が下側表面２０２の表面積に作用することによってシール１３６の下側表面２０２に対して加えられる力は、上側表面２１０の表面積に作用する弁室２０８の中の圧力及びばね１３８の付勢力によってシール１３６の上側表面２１０に対して加えられる正味力より大きい。シール１３６がその閉鎖位置にある時、望ましくないばね室５８ｂの与圧なしに、圧力室３８を与圧して、常用ブレーキアクチュエータ１２を作動できる。ばね１３８は、圧力室３８の中の圧力によってシールの下側表面２０２に加えられた力が弁室２０８の中の圧力によってシール１３６の上側表面２１０に加えられた力を上回った時にシール１３６がその閉鎖位置へ移動するように作動する。
【００４３】
弁体１０６内の流路１４２及びシール１３６の下側表面２０２の形態は、圧力室３８の中の圧力が上述のように閾値レベルに達した時に圧力室３８からの流体がシール１３６の下方を流動できるようにし、シールを閉鎖位置へ移動させる。明確に言うと、流路の下側垂直区分１５８を通過して流れる空気がシール１３６の下側表面２０２のより大きい部分に達するように、下側垂直区分１５８の直径は、トランスファープレート１０８の下側表面１４８から上側表面１４６まで上向きに増大する。図５Ｄを参照すると、シール１３６の下側表面２０２上の溝２０４は、下側表面２０２に接する空気をベース１８４の外周縁２０６へ向けて外周縁２０６とフランジ１９２との間の間隙において方向付ける。このようにして、空気が吸気口５０を通過して圧力室３８の中へ流れると、シール１３６及び弁体１０６の形態は、圧力室３８の中の圧力が閾値レベルまで増大して、弁室２０８の圧力及びばね１３８の付勢力によってシール１３６の上側表面２１０に加えられる正味力より大きい力がシール１３６の下側表面２０２に加えられる時、シール１３６をその閉鎖位置へ持ち上げるために、この空気はシール１３６の下側表面２０２全体に接触できるようにする。
【００４４】
弁室２０８は、常用ブレーキ圧力室３８と流通可能に接続されないので、従来の空気圧ブレーキアクチュエータの二方向制御弁の場合のように、シール１３６の移動は、ばね室５８と圧力室３８との間の流体の流量に依存しない。さらに、シール１３６の移動は、ばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の差圧に依存しない。制御弁１０４は、パイロット作動弁であり、パイロット圧は常用ブレーキ圧力室３８の中の圧力である。従って、シール１３６は、常用ブレーキ圧力室３８の中の圧力がどれほど緩慢に上昇しようと、圧力室３８の中の圧力が閾値に達した時に閉鎖する。従って、シール１３６の移動は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室２０８との間の差圧及びばね１３８によりシール１３６に加えられる付勢力にのみ依存する。差圧によってばね１３８の付勢力より大きい正味力がシール１３６の下側表面２０２に対して加えられた時、シール１３６はその閉鎖位置へ移動する。
【００４５】
シール１３６及び弁体１０６は、上に説明し図５Ａ〜Ｄに示す形状を持つことが好ましいが、シール１３６及び弁体１０６が異なる構造を持つ場合も本発明の範囲内である。例えば、シール１３６が、シールがその閉鎖位置にある時に弁体１０６に係合する表面１９０の代わりに任意の形式の第一シール面と、弁体１０６に係合して弁室２０８をばね室５８及び常用ブレーキ圧力室３８から封鎖する表面１９４及びリング１９８の代わりに任意の形式の第二シール面及び第三のシール面とを持つ場合、本発明の範囲内である。
【００４６】
制御弁の９つの代替実施形態３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００及び１１００を図６Ａ〜１４Ｃに示し、下に説明する。これらの代替実施形態の各々は、ブレーキアクチュエータ１０において制御弁１０４の代わりに又はピストン式スプリングブレーキアクチュエータにおいて使用できる。ブレーキアクチュエータ１０において使用する場合、制御弁３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００及び１１００の各々は、ねじ式にアクチュエータチューブ８２内に接続されて、制御弁１０４に関して上に説明したのと同様にアクチュエータチューブ８２との間にシールを形成することが好ましい。本出願において説明する制御弁の明白な実施形態は単なる例示であり、他の形式の制御弁も本発明の範囲内にある。
【００４７】
図６Ａ〜６Ｃを参照すると、別の実施形態の制御弁が全体として３００で示される。制御弁３００は、円筒形突起部３０６に接合されるトランスファープレート３０４を有する弁体３０２を含む。円筒形突起部３０６は、アクチュエータチューブ８２（図１）のねじ部１１４に係合するねじ付き側壁３０８を有する。隔膜シール３１０及びばね３１２は、弁体３０２の内側表面３１６によって形成された流路３１４内部に配置される。弁体３０２のトランスファープレート３０４は、側壁３２２によって接合された上側表面３１８と下側表面３２０とを有する。弁体３０２の円筒形突起部３０６は、ねじ付き側壁３０８によって接合された上側表面３２４と下側表面３２６とを有する。突起部３０２の下側表面３２６はトランスファープレート３０４の上側表面３２４に接合される。弁体３０２を貫通する流路３１４は、上側表面３２４を貫通する１対の穴３２８及び３３０と、穴３２８及び３３０と流通可能に接続された上側円筒形区分３３２と、下側円筒形区分３３４とを含む。また、トランスファープレート３０４の下側表面３２０に溝３３６が形成される。
【００４８】
弁体３０２は、流路３１４内にシール３１０を保持するために流路３１４内に配置されるリテーナ３３８を含む。リテーナ３３８は、流路３１４の中に圧入されることが好ましい。リテーナ３３８は円筒形であり、その中心を貫通する穴３４０を含む。リテーナ３３８は、上側表面３４２及び下側表面３４４と、側壁３４６とを有する。トランスファープレート３０５の溝３３６と整列する溝３４８が下側表面３４４に形成される。
【００４９】
シール３１０は、流路３１４において、リテーナ３３８と突起部３０６の上側表面３２４との間に配置される。シール３１０は、隔膜３５０と隔膜３５０から上向きに延びる円筒形突起部３５２とを含む。フランジ３５４が隔膜３５０の外周縁から延びる。フランジ３５４は、リテーナ３３８の上側表面３４２と内側表面３１６の棚状突起部３５６との間で圧締めされ、その間に封鎖される。開口部３５が、シール３１０の中央を貫通して延び、内側表面３６０によって囲繞される。突起部３５２は、外側表面３６２と、外側表面３６２と一体的でありこれから外向きに延びるリング３６４とを含む。リング３６４は、弁体３０２の内側表面３１６の一部に密閉的に係合する。
【００５０】
弁室３６６は、シール３１６及び弁体３０２によって囲繞される。シール３１０のリング３６８及びフランジ３５４は、弁体３０２に密閉的に係合して、流体の弁室３６６からの出入りを防止する。ばね３１２は、弁室３６６内においてシール３１０と内側表面３１６の一部との間に配置される。ばね３１２の一端は、内側表面３１６に当接し、ばね３１２の他方の端はシール３１０の隔膜３５０に当接する。弁室３６６は、ばね室５８又は常用ブレーキ圧力室３８と流通可能に接続されない。
【００５１】
シール３１０は、図６Ａに示す開放位置すなわち流体が弁体３０２の流路３１４、シール３１０の開口部３５８及びリテーナ３３８の孔３４０を通過してばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間を流動できる位置と、図６Ｂに示す閉鎖位置すなわちばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動が阻止される位置との間を移動する。シール３１０がその開放位置と閉鎖位置との間を移動する時、フランジ３５４は静止してリテーナ３３８と棚状突起部３５６との間に圧締めされたままで、シールの隔膜３６０が屈曲する。好ましくは、シール３１０は、図６Ａ及び６Ｂに示すように屈曲できる可撓性の弾性材料から作られる。シール３１０がその閉鎖位置にある時、シール３１０の開口部３５８は、弁体３０２のプラグ３６８を受け入れて、内側表面３６０は、プラグ３６８に密閉的に係合して、流体がプラグと内側表面との間を流れるのを防止する。シール３１０は、ばね３１２によってその開放位置へ付勢される。制御弁１０４に関連して上に説明したように、シール３１０は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室３６６との間の差圧のためにばね３１２によってシール３１０に加えられた力より大きい正味力がシール３１０の下側表面に加えられた時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。
【００５２】
別の代替実施形態の制御弁４００を図７Ａ〜７Ｃに示す。制御弁４００は、制御弁１０４と同様である。従って、ここでは主要な相違点についてのみ論じる。制御弁４００は、弁体４０２と、弁体４０２の流路４１０内に配置されたシール４０４とテーナ４０６とばね４０８とを有する。弁体４０２は、制御弁１０４の弁体１０６とはわずかに異なる底面４１２を有する。底面４１２は、シール４０４への流体の流れを強化するために形成された溝４１４を有する。シール４０４は、弁体４０２に密閉的に係合して弁室４２２を形成するフランジ４１６及びリング４１８及び４２０を有する。ばね４０８を収容する弁室はばね室５８及び圧力室３８（図１）から封鎖される。
【００５３】
制御弁４００と制御弁１０４の主要な相違点は、制御弁４００のシール４０４が、シール４０４の上側表面４２６から上向きに延びる円筒４２４を有することである。円筒４２４は、シール４０４が図７Ｂに示すその閉鎖位置にある時にリテーナ４０６に係合してリテーナ４０６の開口部４３０を遮断する上側シール面４２８を含む。シール４０４は、シールが図７Ａに示すその開放位置にある時に開口部４３０と流通可能に接続される開口部４３２を有する。また、シール４０４は、各々上側表面４２６及び円筒４２４に結合されその間に延びる４つの四半円形の突起部４３４ａ、４３４ｂ、４３４ｃ及び４３４ｄ（図７ｃ）を含む。隣り合う突起部４３４ａ、４３４ｂ、４３４ｃ及び４３４ｄの間には開口部４３２と流通可能に接続される開口部があり、開口部のうち２つは図７ａにおいて４３６ａ及び４３６ｂとして示される。
【００５４】
フィルタ４３８は、弁体４０２の上面に固定的に取り付けられる。フィルタ４３８は、合成材料、ポリマー材又はその他のタイプの材料から作られることが好ましく、粘着剤バッキング（pressure sensitive adhesive backing）によって弁体４０２に取り付けることができる。好ましくは、フィルタ４３８は、疎水性及び疎油性特性及びフィルタ４３８を通過するごみのサイズに基づいて選択された孔径を有する多孔性の気体透過性高分子膜である。１つの許容可能なフィルタ４３８は、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓから市販されブランド名Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）として販売される孔径１ミクロンの処理済発泡ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。又は、フィルタ４３８は、約５０ミクロンの孔径を有する合成フェルトから構成できる。他のタイプのフィルタも本発明の範囲内である。さらに、フィルタ４３８は、図５Ａ〜１３Ｃに示す制御弁のいずれの上面にも取り付けできる。
【００５５】
図８Ａ〜８Ｂを参照すると、別の実施形態の制御弁が全体として５００で示される。制御弁５００は、実質的に図７Ａ〜７Ｃに示す制御弁４００と同じである。従って、ここでは２つの間の相違点についてのみ詳細に論じる。制御弁５００はシール５０２を含み、シール５０２の上側表面から上向きに円筒５０４が延びる。円筒５０４の一端は、キノコ型の頭部５０６を有し、頭部は、シール５０２が図８Ｂに示すようにその閉鎖位置にある時、リテーナ５１０の開口部５０８に受け入れられる。頭部５０６の外周縁は、シール５０２がその閉鎖位置にある時に開口部５０８を取り囲むリテーナ５１０の表面５１２に密閉的に係合する。シール５０２がその閉鎖位置にある時にシール５０２の一部はリテーナ５１０の開口部５０８に受け入れられるが、シール４０４のどの部分も閉鎖位置の時にリテーナ４０６の開口部４３０に受け入れられないので、シール５０２は、制御弁４００のシール４０４とは異なる。
【００５６】
別の実施形態の弁６００を図９Ａ〜９Ｃに示す。制御弁６００は、円筒形突起部６０６に接合されるトランスファープレート６０４を有する弁体６０２を含む。円筒形突起部６０６は、アクチュエータチューブ８２（図１）のねじ部１１４に係合するねじ付き側壁６０８を有する。シール又はピストン６１０及びばね６１２は、弁体６０２の内側表面６１６によって形成された流路６１４内部に配置される。弁体６０２のトランスファープレート６０４は、側壁６２２によって接合された上側表面６１８と下側表面６２０を有する。弁体６０２の円筒形突起部６０６は、ねじ付き側壁６０８によって接合された上側表面６２４と下側表面６２６とを有する。突起部６０６の下側表面６２６は、トランスファープレート６０４の上側表面６１８に接合される。弁体６０２を貫通する流路６１４は、上側円筒形区分６２８と、下側円筒形区分６３０と、突起部の側壁６０８を貫通する水平通路６３２とを含む。流路６１４は、突起部６０６の上側表面６２４において吸気口６３４を、また側壁６０８において排気口６３６を含む。トランスファープレート６０４の下側表面６２０に溝６３８が形成される。
【００５７】
弁体６０２は、流路６１４内にシール６１０を保持するために流路６１４内に配置されるリテーナ６４０を含む。リテーナ６４０は、シール６１０を流路内６１４に保持するために流路６１４の下側区分６３０の中に圧入されることが好ましい。図９Ｃに示すように、リテーナ６４０は、上側表面６４２及び下側表面６４４と、側壁６４６とを有する円形である。側壁６４６は、側壁６４６の対向する側に形成された２つの平らな縁６４８及び６５０を含む。側壁６４６において縁６４８及び６５０に、それぞれスロット６５２及び６５４が形成される。図９Ａに示すように、スロット６５２及び６５４は、弁体６０２の底面６２０からリテーナ６４０を通過してシール６１０まで連続的流動経路を与えるために弁体６０２の底面６２０の溝６３８と整列する。リテーナ６４０の下側表面６４４は平らであり、トランスファープレート６０４の底面６２０と同一平面にある。
【００５８】
シール６１０は、流路６１４において、リテーナ６４０と突起部６０６の上側表面６２４との間に配置される。シール６１０は、円盤形ベース６５６とベース６５６から上向きに延びる円筒形突起部６５８とを含む。ベース６５６は、流路６１４の下側区分６３０に配置され、突起部６５８は、流路６１４の上側区分６２８の中へ上向きに延びる。図９Ｃを参照すると、Ｏリングシール６６２を受け入れるために溝６６０がベース６５６に形成され、Ｏリングシール６６８及び６７０を受け入れるために、突起部６５８にそれぞれ溝６６４及び６６６が形成される。シール６６２は、流路６１４の下側区分６３０を取り囲む内側表面６１６の一部に密閉的に係合し、シール６６８及び６７０は、流路６１４の上側区分６２８を取り囲む内側表面６１６の一部に密閉的に係合する。シール６１０は、剛性又は半剛性材料から作られることが好ましい。
【００５９】
弁室６７２は、シール６１０及び弁体６０２によって囲繞される。シール６６２、６６８及び６７０は、弁体６０２に密閉的に係合して、弁室６７２からの流体の出入りを防止する。ばね６１２は、弁室６７２内においてシール６１０と弁体６０２との間に配置される。ばね６１２の一端は内側表面６１６に当接し、ばね６１２の他方の端はシール６１０のベース６５６に当接する。弁室６７２は、ばね室５８又は常用ブレーキ圧力室３８（図１）と流通可能に接続されない。
【００６０】
シール６１０は、図９Ａに示す開放位置すなわち流体がばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間を流動できる位置と、図９Ｂに示す閉鎖位置すなわちばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動が阻止される位置との間を移動する。図１に示すアクチュエータチューブ８２が制御弁６００と一緒に使用される場合、アクチュエータチューブ８２は、突起部６０６の側壁６０８の排気口６３６と整列した、側壁８４を貫通する開口部（図示せず）を持つように修正されることが好ましい。アクチュエータチューブ８２の開口部（図示せず）は常用ブレーキ圧力室３８と流通可能に接続される。シール６１０がその開放位置にある時、流体はばね室５８から吸気口６３４、水平流路６３２、排気口６３６及びアクチュエータチューブ８２の開口部（図示せず）を通過して常用ブレーキ圧力室３８へ流動できる。シール６１０が閉鎖位置にある時、シール６６８は、ばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動を防止する。シール６１０は、ばね６１２によってその開放位置へ付勢される。制御弁１０４に関連して上に説明したように、シール６１０は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室６７２との間の差圧のためにばね６１２によってシール６１０に加えられた力より大きい正味力がシール６１０の下側表面に加えられた時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。
【００６１】
図１０を参照すると、別の実施形態の制御弁が７００として示される。制御弁７００は実質的に制御弁６００と同様である。従って、制御弁７００については制御弁６００と異なる点についてのみ説明する。制御弁６００は突起部６０６の側壁６０８に排気口６３６を持つ水平流路を有するのに対して、制御弁７００は、弁体７１２のトランスファープレート７１０の下側表面７０８に排気口７０６を有する垂直流路７０４と流通可能に接続される水平流路７０２を有する。排気口７０６は、下側表面７０８の溝７１４内部に配置される。弁７００が図１０に示す開放位置にある時、流体は、ばね室５８から、吸気口７１６、水平流路７０２、垂直流路７０４及び排気口７０６を通過して常用ブレーキ圧力室３８（図１）まで流動できる。制御弁７００のシール又はピストン７１８は、弁６００のシール６１０と同様に上向きにその閉鎖位置へ移動して、流路７０２を通過する流体の流動を阻止する。
【００６２】
図１１Ａ〜１１Ｃは、本発明に係る別の代替実施液体の制御弁８００を示す。制御弁８００は、円筒形突起部８０６に接合されるトランスファープレート８０４を持つ弁体８０２を有する。突起部８０６は、アクチュエータチューブ８２のねじ部に係合するねじ付き側壁８０８を有する。弁体８０２は、側壁８０８によって取り囲まれた上側円筒形区分８１２とトランスファープレート８０４内部に配置された下側円筒形区分８１４とを含む流路８１０を形成する。トランスファープレート８０４は、上側表面８１６及び下側表面８１８と、側壁８１９とを有し、突起部８０６は、上側表面８２０と下側表面８２２とを有する。トランスファープレート８０４の上側表面８１６は突起部８０６の下側表面８２２に接合される。トランスファープレート８０４の下側表面８１８に溝８２４が形成される。
【００６３】
シール又はピストン８２６、ばね８２８及びリテーナ８３０は、流路８１０の上側区分８１２内に配置される。リテーナ８３０は概して円筒形であり、上側表面８３２と、側壁８３４と、下側縁８３６とを有する。リテーナ８３０は、下側縁８３６に隣接する下側円筒形区分８４０とばね８２８を保持するための環状区分８４２と第一、第二及び第三上側円筒形区分８４４、８４６及び８４８とを持つ空洞８３８を有する。第二円筒形区分８４６は、環状表面８５０が第二区分と第三区分との間に配置されるように、第三円筒形区分８４８より大きい直径を有する。水平流路８５２は、第二円筒形区分８４６からリテーナ８３０の側壁８３４の垂直溝８５４まで延びる。また、リテーナ８３０の側壁８３４には、リテーナ８３０と弁体８０２との間の流体の流動を防止するシール８５８を受け入れるための溝８５６が形成される。
【００６４】
シール８２６は、円盤形ベース８６０とベース８６０から上向きに延びる円筒形突起部８６２とを有する。図１１Ｃを参照すると、デルタシール８６６を受け入れるための溝８６４がベース８６０に形成され、角リングシール８７２及び８７４を受け入れるための１対の溝８６８及び８７０が突起部８６２に形成される。ベース８６０は、リテーナ８３０内の空洞８３８の下側円筒形区分８４０の中に配置される。突起部８６２は、リテーナ８３０内の空洞８３８の第一円筒形区分８４４及び第二円筒形区分８４６を貫通して上向きに延びる。シール８２６は、剛性又は半剛性材料から作られることが好ましい。
【００６５】
弁室８７６は、シール８２６及びリテーナ８３０によって囲繞される。シール８６６及び８７４は、リテーナ８３０に密閉式に係合して、弁室８７６からの流体の出入りを防止する。ばね８２８は、シール８２６を図１１Ａに示す開放位置へ付勢するために、弁室８７６内においてリテーナ８３０の一部とシール８２６との間に配置される。
【００６６】
シール８２６は、図１１Ａに示すその開放位置と図１１Ｂに示すその閉鎖位置との間を移動可能である。その開放位置にある時、流体は、リテーナ８３０の空洞８３８の第二上側区分８４６及び第三上側区分８４８、水平流路８５２、垂直溝８５４、シール８２６とトランスファープレート８０４の上側表面８１６との間の空間及び流路８１０の下側円筒形区分８１４を通過してばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８（図１）との間を流動できる。図１１Ｂに示すようにシール８２６がその閉鎖位置にある時、角リングシール８７２は環状表面８５０に係合して、第二上側区分８４６と第三上側区分８４８との間の流体の流動を防止し、それによって、ばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動を防止する。制御弁１０４に関連して説明したように、シール８２６は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室８７６との間の差圧のためにばね８２８によってシール８２６に加えられた力より大きい正味力がシール８２６の下側表面に加えられた時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。
【００６７】
図１２Ａ〜１２Ｃを参照すると、別の実施形態の制御弁が全体として９００で示される。制御弁９００は、円筒形突起部９０６に接合されるトランスファープレート９０４を有する弁体９０２を有する。円筒形突起部９０６は、アクチュエータチューブ８２（図１）のねじ部に係合するねじ付き側壁９０８を有する。シール又はピストン９１０及びばね９１２は、弁体９０２の内側表面９１６によって形成された流路９１４内部に配置される。弁体９０２のトランスファープレート９０４は、側壁９２２によって接合された上側表面９１８と下側表面９２０とを有する。弁体９０２の円筒形突起部９０６は、ねじ付き側壁９０８によって接合された上側表面９２４と下側表面９２４とを有する。突起部９０６の下側表面９２６はトランスファープレート９０４の上側表面９１８に接合される。弁体９０２を貫通する流路９１４は、下側円筒形区分９２８と、ばね９１２を保持するための環状区分９３０と、第一、第二及び第三上側円筒形区分９３２、９３４及び９３６とを含む。第二円筒形区分９３４は、環状表面９３８が第二区分と第三区分との間に配置されるように、第三円筒形区分９３６より大きい直径を有する。トランスファープレート９０４の下側表面９２０に溝９４０が形成される。
【００６８】
弁体９０２は、流路内９１４にシール９１０を保持するために流路９１４内に配置されたリテーナ９４２を含む。リテーナ９４２は、流路９１４の下側区分９２８の中にシール９１０を保持するために流路９１４の下側区分９２８に圧入されることが好ましい。図１２Ｃに示すように、リテーナ９４２は上側表面９４４及び下側表面９４６と側壁９４８とを有する円形である。側壁９４８は、側壁９４８の対向する側に形成された２つの平らな縁９５０及び９５２を含む。側壁９４８の縁９５０及び９５２に、それぞれスロット９５４及び９５６が形成される。図１２Ａに示すように、スロット９５４及び９５６は、弁体９０２の下側表面９２０からリテーナ９４２を通過してシール９１０まで連続的な流動通路を与えるために、弁体９０２の底面９２０の溝９４０と整列する。リテーナ９４２の下側表面９４６は平らであり、トランスファープレート９０４の底面９２０と同一平面にある。
【００６９】
シール９１０は、流路９１４において、リテーナ９４２と突起部９０６の上側表面９２４との間に配置される。シール９１０は、円盤形ベース９５８とベース９５８から上向きに延びる円筒形突起部９６０とを含む。ベース９５８は、流路９１４の下側区分９２８に配置され、突起部９６０は、流路９１４の第一上側区分９３２及び第二上側区分９３４の中へ上向きに延びる。図１２Ｃを参照すると、Ｏリングシール９６４を受け入れるためにベース９５８に溝９６２が形成され、Ｏリングシール９７０及び９７２を受け入れるために突起部９６０にそれぞれ溝９６６及び９６８が形成される。シール９６４は、流路９１４の下側区分９２８を取り囲む内側表面９１６に密閉的に係合し、シール９７２は、流路９１４の第一上側区分９３２を取り囲む内側表面９１５の一部に密閉的に係合する。図１２Ａを参照すると、突起部９６０においてシール９７０と９７２との間に水平流路９７４が形成される。水平流路９７４は、シール９１０のベース９５８を貫通して下向きに延びる垂直流路９７６と流通可能に接続される。シール９１０は、剛性又は半剛性材料で作られることが好ましい。
【００７０】
弁室９７８は、シール９１０及び弁体９０２によって囲繞される。シール９６４及び９７２は、弁体９０２に密閉的に係合して、弁室９７８からの流体の出入りを防止する。シール９１０を図１２Ａに示す開放位置へ付勢するために、ばね９１２は、弁室９７８内において弁体９０２の一部とシール９１０との間に配置される。
【００７１】
シール９１０は、図１２Ａに示す開放位置と図１２Ｂに示す閉鎖位置との間を移動可能である。シールが開放位置にある時、流体は、流路９１４の第二上側区分９３４及び第三上側区分９３６、シール９１０の水平流路９７４及び垂直流路９７６及びシール９１０とリテーナ９４２との間の空間を通過してばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８（図１）との間を流動できる。シール９１０が図１２Ｂに示すようにその閉鎖位置にある時、Ｏリングシール９７０は環状表面９３８に係合して、第二円筒形区分９３４と第三円筒形区分９３６との間の流体の流動を防止し、それによって、ばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動を防止する。制御弁１０４に関連して上に説明したように、シール９１０は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室９７８との間の差圧のためにばね９１２によってシール９１０に加えられた力より大きい正味力がシール９１０の下側表面に加えられた時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。フィルタ９８０は、弁体９０２の上面に固定的に取り付けられる。フィルタ９８０は、制御弁４００のフィルタ４３８と同様であることが好ましい。
【００７２】
図１３Ａ〜１３Ｃは、本発明に係る別の実施形態の制御弁１０００を示す。制御弁１０００は、円筒形突起部１００６に接合されるトランスファープレート１００４を持つ弁体１００２を有する。突起部１００６は、アクチュエータチューブ８２（図１）のねじ部に係合するねじ付き側壁１００８を有する。弁体１００２は、側壁１００８によって取り囲まれた上側円筒形区分１０１２とトランスファープレート１００４内に配置された下側円筒形区分１０１４とを含む流路１０１０を形成する。トランスファープレート１００４は、上側表面１０１６及び下側表面１０１８と側壁１０１９とを有し、突起部１００６は、上側表面１０２０及び下側表面１０２２とを有する。トランスファープレート１００４の上側表面１０１６は、突起部１００６の下側表面１０２２に接合される。トランスファープレート１００４の下側表面１０１８に溝１０２４が形成される。
【００７３】
シール１０２６、ばね１０２８及びリテーナ１０３０が、流路１０１０の上側区分１０１２内に配置される。リテーナ１０３０は、概して円筒形であり、上側表面１０３２と、側壁１０３４と、下側縁１０３６とを有する。リテーナ１０３０は、下側縁１０３６に隣接する下側円筒形区分１０４０とばね１０２８を保持するための環状区分１０４２と第一、第二及び第三上側円筒形区分１０４４、１０４６及び１０４８とを持つ空洞１０３８を有する。環状表面１０５０が第二円筒形区分と第三円筒形区分との間に配置されるように、第二円筒形区分１０４６は第三円筒形区分１０４８より大きい直径を有する。リテーナ１０３０と弁体１００２との間の流体の流動を防止するシール１０５４を受け入れるために、リテーナ１０３０の側壁１０３４に溝１０５２が形成される。
【００７４】
シール１０２６は、円盤形ベース１０５６とベース１０５６から上向きに延びる円筒形突起部１０５８とを有する。図１３Ｃを参照すると、デルタシール１０６２を受け入れるためにベース１０５６に溝１０６０が形成される。シールリング１０６４が、突起部１０５８の中間から外向きに延びる。突起部１０５８の端部１０６６はドーム形である。ベース１０５６は、リテーナ１０３０内の空洞１０３８の下側円筒形区分１０４０の中に配置される。突起部１０５８は、リテーナ１０３０内の空洞１０３８の第一円筒形区分１０４４及び第二円筒形区分１０４６を貫通して上向きに延びる。シール１０６２は、リテーナ１０３０の一部に密閉的に係合し、シールリング１０６４は、リテーナ１０３０の一部に密閉的に係合する。図１３Ａを参照すると、突起部１０５８においてシールリング１０６４と端部１０６６との間に水平流路１０６８が形成される。水平流路１０６８は、シール１０２６のベース１０５６を貫通して下向きに延びる垂直流路１０７０と流通可能に接続される。
【００７５】
弁室１０７２は、シール及びリテーナ１０３０によって囲繞される。シール１０６２及びシールリング１０６４は、リテーナ１０３０に密閉的に係合して、弁室１０７２からの流体の出入りを防止する。ばね１０２３は、シール１０２６を図１３Ａに示す開放位置へ付勢するために、弁室１０７２内においてリテーナ１０３０の一部とシール１０２６との間に配置される。
【００７６】
シール１０２６は、図１３Ａに示す開放位置と図１３Ｂに示す閉鎖位置との間を移動可能である。シールの開放位置において、流体は、リテーナ１０３０の空洞１０３８の第二上側区分１０４６及び第三上側区分１０４８、シール１０２６の水平流路１０６８及び垂直流路１０７０及び流路１０１０の下側円筒形区分１０１４を通過してばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８（図１）との間を流動できる。シール１０２６が図１３Ｂに示すその閉鎖位置にある時、シール１０２６のドーム形端部１０６６は、リテーナ１０３０の環状表面１０５０に係合して、第二上側区分１０４６と第三上側区分１０４８との間の流体の流動を防止し、それによって、ばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動を防止する。制御弁１０４に関連して上に説明したように、シール１０２６は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室１０７２との間の差圧のためにばね１０２８によってシール１０２６に加えられた力より大きい正味力がシール１０２６の下側表面に加えられた時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。
【００７７】
図１４Ａ〜１４Ｃを参照すると、別の実施形態の制御弁１１００は、トランスファープレート１１０４とトランスファープレート１１０４に接合された円筒形突起部１１０６とを持つ弁体１１０２を含む。円筒形突起部１１０６は、アクチュエータチューブ８２（図１）のねじ部に係合するねじ付き側壁１１０８を有する。トランスファープレート１１０４は、側壁１１１４によって接合された上側表面１１１０と下側表面１１１２とを有する。円筒形突起部１１０６は、ねじ付き側壁１１０８によって接合された上側表面１１１６と下側表面１１１８とを有する。突起部１１０６の下側表面１１１８は、トランスファープレート１１０４の上側表面１１１０に接合される。流路１１２０は、弁体１１０２の内側表面１１２２によって形成される。流路１１２０は、突起部１１０６の側壁１１０８によって囲繞された上側円筒形区分１１２４と、トランスファープレート１１０４を貫通して上側表面１１１０から下側表面１１１２まで延びる下側垂直区分１１２６と、トランスファープレート１１０４を貫通して側壁１１１４の開口部１１３０と１１３２との間に延びる下側水平区分１１２８とを含む。
【００７８】
弁体１１０２は、流路１１２０の中に配置されるリテーナ１１３４を含み、リテーナは流路１１２０の中に圧入されることが好ましい。リテーナ１１３４は、内側表面１１２２に形成された棚状突起部１１３８によって支持される円盤形上側区分１１３６を有する。上側区分１１３６と一体的な同心リング１１４０、１１４２及び１１４４は、流路１１２０の中まで延びる。開口部１１４６は、リテーナ１１３４の中心を貫通して延びる。開口部１１４６は、空気がリテーナ１１３４を通過して流動できるようにする。フィルタ１１４８は、弁体１１０２の上面に固定的に取り付けられる。
【００７９】
シール１１５０、ばね１１５２及びＯリングシール１１５４は、流路１１２０内部においてリテーナ１１３４とトランスファープレート１１０４の上側表面１１１０との間に配置される。リテーナ１１３４は、流路１１２０内にシール１１５０を保持する。Ｏリングシール１１５４は、リング１１４０と内側表面１１２２との間に配置されて、シールを形成して、リテーナ１１３４と内側表面１１２２との間の空気の流動を防止する。
【００８０】
シール１１５０は、円盤形ベース１１５６と、ベース１１５６と一体的でありかつベース１１５６から上向きに延びる円筒形突起部１１５８とを含む。円筒形プラグ１１６０がシール１１５０の中心に配置され、複数の開口部（そのうち１つを１１６２として示す）がプラグ１１６０の周りに配置されて、シール１１５０を貫通して延びる。フランジ１１６４が、シール１１５０のベース１１５６から上向きに延びて、弁体１１０２の内側表面１１２２に密閉的に係合する外周面１１６６を含む。突起部１１５８は、リテーナ１１３４上のリング１１４２に密閉的に係合する外側表面１１６８を含む。ベース１１５６は、図５Ｄにおいてシール１３６に示されるのと同様に形成された５つの放射状溝（図示せず）を持つ下側表面を有する。流路１１２０及びシール１１５０の下側表面は、空気がシール１１５０の底部のより大きな部分に達するようにするために、図５Ａ〜５Ｄに示す弁１０４に関連して説明したのと同様の構成を有する。
【００８１】
弁室１１７０は、シール１１５０及び弁体１１０２によって囲繞される。シール１１５０の突起部１１５８及びフランジ１１６４の外側表面１１６８は、弁体１１０２に密閉的に係合して、弁室１１７０からの流体の出入りを防止する。弁室１１７０は、ばね室５８又は常用ブレーキ圧力室３８と流通可能に接続されない。ばね１１５２が、弁室１１７０内においてリテーナ１１３４とシール１１５０との間に配置される。ばね１１５２は、弁室１１７０内においてばねを所定の位置に保持するためにリング１１４２の周りに配置される。ばね１１５２の一端はリテーナ１１３４に当接し、ばね１１５２の他方の端はシール１１５０のベース１１５６の上側表面１１７２に当接する。
【００８２】
シール１１５０は、図１４Ｂに示す開放位置すなわち流体が弁体１１０２の流路１１２０及びシール１１５０の開口部１１６２を通過してばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間を流動できる位置と、図１４Ａに示す閉鎖位置すなわちばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の流体の流動が阻止される位置との間を移動可能である。シール１１５０が閉鎖位置にある時、リテーナ１１３４の開口部１１４６は、シール１１５０のプラグ１１６０の一部を受け入れる。プラグは開口部１１４６よりわずかに大きいので、開口部１１４６を遮断して、プラグと開口部との間の流体の流動を防止する。シール１１５０は、ばね１１５２によってその開放位置へ付勢される。制御弁１０４に関連して説明したように、シール１１５０は、常用ブレーキ圧力室３８と弁室１１７０との間の差圧のためにばね１１５２によってシール１１５０に加えられた力より大きい正味力がシール１１５０の下側表面に加えられた時、その開放位置からその閉鎖位置へ移動する。
【００８３】
ブレーキアクチュエータ１０の作動に関する以下の説明は、上に説明する制御弁１０４、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００及び１１００のいずれとのブレーキアクチュエータ１０の使用にも適用可能であるが、便宜上、以下においては制御弁１０４のみに言及する。
【００８４】
作動時、スプリングブレーキアクチュエータ１４は、図４に示す係合位置と図２に示す係合解除位置との間を移動可能である。ブレーキアクチュエータ１０が搭載された車両を長時間駐車する時、スプリングブレーキアクチュエータは、一般に図４に示す係合位置にある。係合位置において、圧力はスプリングブレーキ圧力室５６から放出されるので、圧縮ばね６２は、圧力板６０及び隔壁３２をアダプタハウジング２０へ向けて押す。その結果、圧力板６０に接続されたアクチュエータチューブ８２は押されて、アダプタハウジング２０の開口部１０２を通過し、制御弁１０４のトランスファープレート１０８は、隔壁３０及び圧力板４２を常用ブレーキアクチュエータハウジング１６の端壁１６ａへ向けて押す。これによって、プッシュロッド４０のほとんどはハウジング１６から押し出されて、車両の駐車又は非常ブレーキを作動する。スプリングブレーキアクチュエータ１４が図４に示す係合位置の時、ブレーキアクチュエータ１０が搭載される車両は動けない。車両が移動できるようにするには、図２に示すようにスプリングブレーキ圧力室５６を与圧することによって又は図１に示し上に説明するようにケージングボルト１２２でばね６２を機械的に収縮させることによって、ばね６２を収縮させなければならない。ケージングボルト１２２によるばね６２の機械的収縮は、一般に、ブレーキアクチュエータ１０の組立時に及び／又は圧縮空気系の故障又は不在のためにアクチュエータ１０の機械的解除が必要な時に限り、必要である。
【００８５】
スプリングブレーキ圧力室５６が与圧された時、隔壁３２及び圧力板６０は、ばね６２を収縮させ、図２に示すように、ばねをハウジング壁１８ａに圧迫させて、スプリングブレーキアクチュエータ１４を係合解除位置へ移動させる。圧力板６０の移動は、アクチュエータチューブ８２をアダプタハウジング２０の開口部１０２を通過して上向きに後退させ、それによって、隔壁３０及び圧力板４２に対する圧力を解除する。ばね４８は、その後、圧力板４２及びプッシュロッド４０を図２に示す位置へ付勢する。この位置において、車両の駐車ブレーキは解除される。ベアリング９４は、圧力板６０及びアクチュエータチューブ８２がケージングボルト１２２に対して図２の位置から図４の位置へ移動できるようにし、一方で、圧力板６０、アクチュエータチューブ８２及びケージングボルト１２２への損傷を防止する。ベアリング９４の内面９７はケージングボルト１２２のねじ部に密着して、圧力板６０及びアクチュエータチューブ８２の移動を案内する。ベアリング９４の内面９７は、ケージングボルト１２２のねじ部への損傷を最小限にするために比較的滑らかであることが好ましい。
【００８６】
スプリングブレーキ圧力室５６が与圧されて、車両の駐車ブレーキが解除される時、ばね６２が収縮するので圧力室５６の体積は増大する。圧力室５６の体積が増大すると、ばね室５８の体積は減少し、それによって、ここに収容される空気の圧力を増大する。ばね室５８の中の与圧空気は、ベアリング９５及びアクチュエータチューブ８２の内部空間９８を介して制御弁１０４に流通可能に接続される。スプリングブレーキアクチュエータ１４が作動される時に常用ブレーキ圧力室３８が与圧されていない限り、制御弁１０４のシール１３６は、スプリングブレーキアクチュエータ１４が作動される時、図５Ａに示す開放位置にある。スプリングブレーキ圧力室５６が与圧される時にシール１３６はその開放位置のままであり、それによってばね室５８の中の与圧空気は制御弁１０４を通過して常用ブレーキ圧力室３８へ流入できる。この空気は、吸気口５０を介して常用ブレーキ圧力室３８から放出できる。このようにして、本発明の制御弁１０４の作動によって、ばね室５８に通気孔を設置することなく、ばね室５８における圧力の増大を効果的に解除できる。
【００８７】
スプリングブレーキアクチュエータ１４のスプリングブレーキ圧力室５６から与圧空気を排出することによって、スプリングブレーキアクチュエータが作動された時、ばね室５８の体積は拡張して、ばね室５８内の圧力を低下させる。空気は、制御弁１０４を通過して常用ブレーキ圧力室３８からばね室５８へ流入して、ばね室５８における真空の形成を防止して、スプリングブレーキアクチュエータ１４が適時に係合できるようにする。スプリングブレーキアクチュエータが係合する時、シール１３６はその開放位置のままであり、空気が制御弁１０４を通過して流動できるようにする。シール１３６をその開放位置へ付勢するばね１３８は、ばね室５８の拡張によって生じたばね室５８と弁室２０８との間の差圧によってシール１３６に加えられた力に対抗することによって、スプリングブレーキアクチュエータ１４の係合時にシール１３６をその開放位置に維持できるように構成される。
【００８８】
スプリングブレーキアクチュエータ１４が図２及び３に示す係合解除位置にあり、かつブレーキアクチュエータ１０が搭載される車両が移動中である時、車両の制動には常用ブレーキアクチュエータが利用される。常用ブレーキアクチュエータ１２は、図２に示す係合解除位置と図３に示す係合位置との間を移動する。図２に示す係合解除位置の時、プッシュロッド４０は、車両のブレーキを作動しない位置まで後退する。車両の常用ブレーキを作動するためには、吸気口５０を介して常用ブレーキ圧力室３８へ空気が進入する。圧力室３８内の圧力が高まると、圧力は、隔壁３０、圧力板４２及びプッシュロッド４０を図３に示す位置まで端壁１６ａへ向けて押して、それによって、ばね４８の力を凌駕して、車両の常用ブレーキを作動する。
【００８９】
常用ブレーキ圧力室３８において圧力が増大し、常用ブレーキアクチュエータ１２がその係合解除位置からその係合位置へ移動する時、制御弁１０４のシール１３６は、その開放位置からその閉鎖位置へ移動して、ばね室５８における望ましくない圧力増大を防止する。制御弁１０４は、弁１０４を通過する流体の流量又は常用ブレーキ圧力室３８とばね室との間の差圧に関係なく、常用ブレーキ圧力室３８の圧力に基づいて閉鎖するパイロット作動弁なので、弁１０４は、空気が吸気口５０を介して圧力室３８の中へ緩慢に導入された場合でも、ばね室４８における望ましくない圧力の増大を防止できる。これは、流量に依存して、常用ブレーキがゆっくりと掛けられた時に空気が弁を通過して流動してばね室を与圧できるようにする従来の空気圧ブレーキアクチュエータの制御弁と異なる。本明細書において説明する制御弁１０４、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００及び１０００は、制御弁を通過して流れる流体の流量及びばね室５８と常用ブレーキ圧力室３８との間の差圧に無反応なので、常用ブレーキアクチュエータ１２が係合されている時にばね室５８における圧力増大を防止し、それによって、常用ブレーキアクチュエータ１２とスプリングブレーキアクチュエータ１４が同時に作動されることによって生じるブレーキアクチュエータ及び車両の制動部品への損傷を防止する。
【００９０】
常用ブレーキ圧力室３８内の空気を排出することによって、常用ブレーキアクチュエータ１２がその係合位置から係合解除位置へ移動すると、制御弁１０４のシール１３６は、その閉鎖位置からその開放位置へ移動して、再び、ばね室５８と圧力室３８との間の空気の流れを可能にする。
【００９１】
上述のように、本発明に係る密閉式空気圧ブレーキアクチュエータ１０の１つの利点は、スプリングブレーキアクチュエータ１４が大気に対して完全に密閉され、それによって、ばね室５８へ水分が進入してばね６２を腐食させるのを防止することである。二方向流通又は通気（breathing）機能を持つ制御弁１０４は、密閉ばね室５８における圧力増大の軽減を可能にし、スプリングブレーキアクチュエータ１４が係合された時にばね室５８における真空の形成も防止する。従って、ばね６２は、従来の空気圧ブレーキアクチュエータに通常見られるように、ばね室５８における真空形成の効果を凌駕するための増強ばね力を必要としない。
【００９２】
本明細書において説明する制御弁１０４、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００及び１１００は全て、弁のシールをその開放位置へ付勢するばねを含むが、ばね以外のものが各弁のシールをその開放位置へ付勢する場合も本発明の範囲内である。例えば、シールをその開放位置へ付勢し、常用ブレーキ圧力室３８の中の圧力が低下した時に開放位置へ跳ね返るような材料及び構成で、シール自体を製造できる。又は、本明細書において説明する弁の各々を構成する際、シール及び弁体によって囲繞される弁室（例えば図５Ａに示す弁室２０８）を流体で与圧できる。この圧力は、シールをその開放位置へ付勢するので、シールをその開放位置へ付勢するためにばねは必要ない。さらに、上に説明し図に示すＯリングシール、デルタシール及び角シールのいずれも、相互に又は四分円リングシール（quad ring seals）と交換する場合も本発明の範囲内である。
【００９３】
以上のことから、本発明は、自明かつ本発明固有の他の利点と共に、上述の全ての目標及び目的を達成するのに十分に適合することが分かるだろう。
【００９４】
本発明の範囲から逸脱することなく本発明について多くの可能な形態を実施できるので、本明細書又は添付図面において示すことは全て、限定的ではなく例示的なものとして解釈すべきであることが分かるはずである。
【００９５】
明確な実施形態について論じ、図示したが、当然、様々な修正を加えることが出来、本発明は、特許請求の範囲に限定が含まれない限り、本明細書において説明される部品及びステップの明白な形式又は配列に限定されない。さらに、特定の特徴及び部分的組み合わせは、実用的なものであり、他の特徴及び部分組み合わせに関係なく採用できることが分かるはずである。これは、特許請求の範囲によって想定され、その範囲内にある。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2013233920.tif 000015
【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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