(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ動作を行う制輪部材と、
この制輪部材を駆動するブレーキシリンダと、
このブレーキシリンダ内にピストンにより画成された第１と第２の油室とを備え、
前記制動部材は、前記第１の油室の拡大時にブレーキ動作を行う方向に駆動される一方、前記第２の油室の拡大時にブレーキ動作を解除する方向に駆動されるブレーキ装置において、
第１のアキュムレータと、
この第１のアキュムレータと前記第１の油室とを接続する第１の油圧回路と、
第２のアキュムレータと、
この第２のアキュムレータと前記第２の油室とを接続する第２の油圧回路と、
この第２の油圧回路に、前記第２の油室を前記第２のアキュムレータまたはタンクに選択的に接続するように設けられ、通電時には前記第２の油室を第２のアキュムレータに接続するとともに、非通電時には前記第２の油室をタンクに接続する電磁切換弁と、
前記ブレーキシリンダのピストンを、前記第１の油室を拡大する方向に付勢するスプリングと、を備え、
ブレーキをかけるときに前記第１の油室に作用する油圧および前記スプリングの付勢力により前記制動部材がブレーキ動作を行う一方、
前記第１の油圧回路とタンクを連通する分岐回路を備え、
この分岐回路に保安用電磁切換弁とリリーフ弁とを直列に介装し、
このリリーフ弁の設定圧を停電時に緊急ブレーキをかけるために前記第１の油室に供給されるべき油圧の値に設定するとともに、
前記保安用電磁切換弁は、通電時には前記第１の油圧回路からタンクへ向かう作動油の流通を禁止するチェック弁として機能する一方、非通電時には開放状態となるようにしたことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
前記第２の油圧回路と油圧源を接続する油圧回路を備え、この油圧回路に前記第２の油圧回路から油圧源へ向かう作動油の流通を禁止するチェック弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記油圧源として各台車に備えられた他の油圧機器の油圧源を共有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として鉄道車両に用いられるブレーキ装置に関し、特に停電時における緊急ブレーキを長時間にわたって保持し得るブレーキ装置を小型軽量化する改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用ブレーキ装置としては、例えば特開平６−５４４０６号公報に、図２に示すようなものが提案されている。
【０００３】
図示されるように、このブレーキ装置は、ブレーキシリンダ（油圧シリンダ）１０１Ａ、１０１Ｂを備え、これらのブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂ内のブレーキ圧の上昇により、シリンダのロッドに連結された制輪子１００Ａ、１００Ｂが図示されない鉄道車両の車輪に押し付けられ、ブレーキ動作を行う。なお、制輪子１００Ａ、１００Ｂのリターンは、図示されないリターンスプリングによりなされる。
【０００４】
ブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂと流体圧力源１０２の間の油圧回路には、それぞれ増圧用切換弁１０３Ａ、１０３Ｂが備えられる。また、これらの油圧回路からタンク側に分岐する分岐回路には、それぞれ減圧用切換弁１０４Ａ、１０４Ｂが備えられる。これら増圧用切換弁１０３Ａ、１０３Ｂ、減圧用切換弁１０４Ａ、１０４Ｂは、それぞれ常態では閉じているが、ブレーキ指令に基づくコントローラ１０７からの制御信号により開閉制御される。これにより、ブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂ内のブレーキ圧が制御され、ブレーキ動作およびその解除が行われる。
【０００５】
増圧用切換弁１０３Ａ、１０３Ｂに並列に設けられた油圧回路には、保安用切換弁１０５と減圧弁１０６が直列に備えられる。この保安用切換弁１０５は常態では通電により閉鎖位置にあるが、停電や断線故障などの電力供給が断たれた異常時に非通電状態となると、機械的な力（例えばスプリング力）により開放位置に切り換えられ、ブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂに流体圧力源１０２からの油圧を供給し、ブレーキがかかるようになっている。この場合、ブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂへの油圧の供給が過大とならないように、供給圧は減圧弁１０６により減圧されるようになっている。
【０００６】
また、鉄道車両用ブレーキ装置の他の例としては、図３に示すようなものがある。
【０００７】
このブレーキ装置では、ブレーキシリンダ１１１のロッド１１２先端に取り付けられた制輪子１１０は、スプリング１１３の付勢力により、図示されない鉄道車両の車輪に押し付けられる。ブレーキシリンダ１１１のロッド側油室１１４には、電磁切換弁１１５により、流体圧力源１１６またはタンク１１７に選択的に接続され、ブレーキ解除時には、流体圧力源からの油圧がロッド側油室１１４に導入され、制輪子１１０が車輪から引き離される。なお、流体圧力源１１６からの回路には、油室１１４の増圧を補助するために、アキュムレータ１１８が備えられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような鉄道車両用ブレーキ装置では、停電時には緊急ブレーキがかかるようにしておく必要がある。
【０００９】
このため、図２のブレーキ装置では、停電時に保安用切換弁１０５が開放位置に切り換わり、ブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂにブレーキ圧を供給する。この場合、ブレーキ圧が過大となって車輪がロックしてしまわないように、ブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂに供給される油圧は、減圧弁１０６により所定の圧力まで減圧されてから供給される。
【００１０】
このような停電時には、電気的に駆動される流体圧力源（例えばポンプ等）は使用不能になるため、電力供給を必要としない圧力補給手段（例えばアキュムレータ等）により流体圧力を保持することになる。しかしながら、上述のように減圧弁１０６を介してブレーキシリンダ１０１Ａ、１０１Ｂにブレーキ圧を供給する場合には、減圧弁１０６の構造上、流体の漏れが生じ易い。そして、このような流体の漏れがあったのでは、アキュムレータのように流体量に制限がある圧力補給手段によるのでは、長時間にわたって所定のブレーキ圧を保持し続けることは難しい。
【００１１】
また、図２のブレーキ装置では、流体圧力源１０２からの油圧供給によりブレーキがかけられるようになっているので、保安用切換弁１０５が故障している場合には、停電時にもブレーキ圧供給自体がなされず、ブレーキがかからない恐れがある。
【００１２】
一方、図３のブレーキ装置は、スプリング１１３の付勢力により制輪子１１０を車輪に押し付けてブレーキをかける構成となっているので、停電時にも図２のブレーキ装置のような問題点が生じることはない。しかしながら、この図３のブレーキ装置でブレーキ時に、車輪に十分なブレーキトルクを与えるためには、スプリング１１３としては非常に大型のものが必要となり、ブレーキ装置を大型化および重量化してしまう。
【００１３】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、主として鉄道車両用に用いられるブレーキ装置であって、停電時に長時間にわたって緊急ブレーキをかけることができるとともに、装置全体を小型軽量化できるブレーキ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、ブレーキ動作を行う制輪部材と、この制輪部材を駆動するブレーキシリンダと、このブレーキシリンダ内にピストンにより画成された第１と第２の油室とを備え、前記制動部材は、前記第１の油室の拡大時にブレーキ動作を行う方向に駆動される一方、前記第２の油室の拡大時にブレーキ動作を解除する方向に駆動されるブレーキ装置において、第１のアキュムレータと、この第１のアキュムレータと前記第１の油室とを接続する第１の油圧回路と、第２のアキュムレータと、この第２のアキュムレータと前記第２の油室とを接続する第２の油圧回路と、この第２の油圧回路に、前記第２の油室を前記第２のアキュムレータまたはタンクに選択的に接続するように設けられ、通電時には前記第２の油室を第２のアキュムレータに接続するとともに、非通電時には前記第２の油室をタンクに接続する電磁切換弁と、前記ブレーキシリンダのピストンを、前記第１の油室を拡大する方向に付勢するスプリングと、を備え、ブレーキをかけるときに前記第１の油室に作用する油圧および前記スプリングの付勢力により前記制動部材がブレーキ動作を行う一方、前記第１の油圧回路とタンクを連通する分岐回路を備え、この分岐回路に保安用電磁切換弁とリリーフ弁とを直列に介装し、このリリーフ弁の設定圧を停電時に緊急ブレーキをかけるために前記第１の油室に供給されるべき油圧の値に設定するとともに、前記保安用電磁切換弁は、通電時には前記第１の油圧回路からタンクへ向かう作動油の流通を禁止するチェック弁として機能する一方、非通電時には開放状態となるようにした。
【００１６】
第２の発明では、前記第２の油圧回路と油圧源を接続する油圧回路を備え、この油圧回路に前記第２の油圧回路から油圧源へ向かう作動油の流通を禁止するチェック弁を備えた。
【００１８】
第３の発明では、前記油圧源として各台車に備えられた他の油圧機器例えば油圧ダンパ機構の油圧源を共有する。
【００１９】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、電磁切換弁に通電せず、第２の油室をタンクに連通すると、第１の油室に常に導入されている第１のアキュムレータの圧力により、制動部材はブレーキ動作を行う。また、電磁切換弁に通電し、第２の油室に第２のアキュムレータ（油圧源）の圧力を導入すると、ピストンが押し戻され、制動部材はブレーキ動作を解除する。このようにして、ブレーキ動作およびその解除がなされる。一方、停電時には、電磁切換弁には当然に通電はなされず、第２の油室はタンクに連通するので、制動部材は第１の油室に常に導入されている第１のアキュムレータの圧力によりブレーキ動作を行い、自動的に緊急ブレーキがかけられる。
【００２０】
このように、本発明によれば、制動部材にブレーキ動作をさせるための駆動力を、第１のアキュムレータから第１の油室に供給される圧力により得られるので、大型のスプリング等が必要となることはなく、ブレーキ装置を小型軽量化することができる。また、この第１のアキュムレータからの圧力は常に第１の油室に供給され続けるので、電気系統の故障や、保安回路の故障、第１の油圧回路以外の配管の損傷等があった場合でも、停電時には確実に緊急ブレーキをかけることができる。
また、制動部材の駆動力を得るために、第１のアキュムレータとスプリングを併用しているので、第１のアキュムレータまたは第１の油圧回路に故障が生じ、第１の油室に油圧が作用しなくなってしまった場合でも、スプリングによって、ある程度のブレーキ動作を行うことができる。
【００２１】
また本発明では、停電時には保安用電磁切換弁が切り換えられ、第１の油圧回路の圧力がリリーフ弁の設定圧までリリーフされる。したがって、停電時の緊急ブレーキのための第１の油室の圧力は、自動的にリリーフ弁の設定圧として設定された最適値となり、車輪にロックを起こすほどに過大となることはなく、ロックによる車輪の摩耗等が防止される。また、第１の油圧回路は、設定圧に至るまでリリーフ弁から油圧が逃がされた後は、完全に閉鎖回路となり、油圧が漏れて行くことはない。したがって、アキュムレータから第１の油室に供給される圧力は（ブレーキ圧）は一定値（設定圧）に保持され続け、ブレーキを長時間にわたって安定的にかけ続けることができる。
【００２３】
第３の発明では、油圧源を各車両に搭載された他の油圧機器と共有するので、各車両毎に設ける油圧源の数を少なくすることができ、各車両の油圧設備全体をコンパクトに構成できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、１つの車両に備えられる鉄道車両用ブレーキ装置の油圧回路構成を示す構成図である。
【００２６】
図示されるように、ブレーキ装置は４つのブレーキシリンダ（油圧シリンダ）１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを備える。これらのブレーキシリンダ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄのロッド２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの先端部には、それぞれ制動部材である制輪子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが取り付けられる。ブレーキ動作時には、これらの制輪子３Ａ〜３Ｄが、図示されない４つの車輪（踏面）にそれぞれ押し付けられ、その摩擦力により車輪にブレーキトルクが付与される。
【００２７】
ブレーキシリンダ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ内部は、ロッド２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに固定されたピストンにより、ピストン側油室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ（第１の油室）と、ロッド側油室５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ（第２の油室）とにそれぞれ画成される。
【００２８】
ピストン側油室４Ａ〜４Ｄは、制輪子３Ａ〜３Ｄと反対側（図の左側）に位置する油室であり、油圧導入により拡大すると制輪子３Ａ〜３Ｄが車輪に押し付けられる。これらのピストン側油室４Ａ〜４Ｄは、油圧回路（第１の油圧回路）を介して第１のアキュムレータ６と接続される。
【００２９】
また、ピストン側油室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄには、それぞれコイルスプリング７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄが備えられる。これらのコイルスプリング７Ａ〜７Ｄは、ロッド２Ａ〜２Ｄを、制輪子３Ａ〜３Ｄが車輪に押し付けられる方向に付勢する。
【００３０】
なお、ピストン側油室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄには、それぞれガス抜き用のチェック弁８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが備えられている。
【００３１】
ロッド側油室５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、制輪子３Ａ〜３Ｄ側（図の右側）に位置する油室であり、油圧導入により拡大すると制輪子３Ａ〜３Ｄが車輪から引き離される。これらのロッド側油室５Ａ、５Ｂおよびロッド側油室５Ｃ、５Ｄは、それぞれ電磁切換弁９Ａおよび電磁切換弁９Ｃを介して、第２のアキュムレータ１０またはタンク１１に選択的に接続される。なお、このロッド側油室５Ａ〜５Ｄからアキュムレータ１０にかけての回路が請求の範囲における第２の油圧回路に相当する。
【００３２】
この第２の油圧回路（アキュムレータ１０の回路）には、チェック弁１５を介して油圧源１６が接続される。これにより、アキュムレータ１０の圧力が油圧源１６の圧力より小さくなったときには、チェック弁１５が圧し開かれて油圧が供給され、アキュムレータ１０の圧力が回復するようになっている。
【００３３】
なお、油圧源１６は各車両毎に１台づつ設け、この油圧源１６を各車両に設けられた他の油圧機器（例えばセミアクティブダンパ）と共有するとよい。
【００３４】
電磁切換弁９Ａ、９Ｃは、例えば運転手からのブレーキ指令に基づく制御信号に基づいて切り換えられる。
【００３５】
具体的に、制御信号により電磁切換弁９Ａ、９Ｃに通電がなされた場合には、電磁切換弁９Ａ、９Ｃはロッド側油室５Ａ〜５Ｄをアキュムレータ１０と連通させる弁ポジションをとる。そして、ロッド側油室５Ａ〜５Ｄにアキュムレータ１０から油圧が導入され、ブレーキシリンダ１Ａ〜１Ｄのピストンは、アキュムレータ６からの油圧およびコイルスプリング７Ａ〜７Ｄの付勢力に抗してピストン側油室４Ａ〜４Ｄ側に後退し、制輪子３Ａ〜３Ｄが車輪から引き離され、ブレーキは解除される。
【００３６】
一方、制御信号により電磁切換弁９Ａ、９Ｃに通電がなされない場合には、電磁切換弁９Ａ、９Ｃはロッド側油室５Ａ〜５Ｄをタンク１１側に接続する弁ポジションをとる。このようにしてロッド側油室５Ａ〜５Ｄの圧力がタンク圧となると、ピストン側油室４Ａ〜４Ｄに作用するアキュムレータ６の油圧とコイルスプリング７Ａ〜７Ｄの付勢力により、ピストンはロッド側油室５Ａ〜５Ｄ側に前進し、制輪子３Ａ〜３Ｄは車輪に押し付けられ、ブレーキがかけられるようになっている。なお、停電時には、当然に電磁切換弁９Ａ、９Ｃのソレノイドには通電がなされないので、ロッド側油室５Ａ〜５Ｄはタンク１１側と連通し、その圧力はタンク圧となる。
【００３７】
また、ロッド２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（制輪子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）の動きは、ストロークセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄにより検出され、ライニングの摩耗状態等に応じた制輪子３Ａ〜３Ｄ動作位置の調整がなされる。
【００３８】
また、ロッド側油室５Ａ、５Ｂと電磁切換弁９Ａの間には保守作業用弁１３Ａが、また、ロッド側油室５Ｃ、５Ｄと電磁切換弁９Ｃの間には保守作業用弁１３Ｃが、それぞれ介装される。これらの保守作業用弁１３Ａ、１３Ｃは、通常は開放されているが、ブレーキ装置の保守作業時には閉止され、ブレーキシリンダ１Ａ〜１Ｄからの油漏れを防止する。
【００３９】
アキュムレータ６とピストン側油室４Ａ〜４Ｄとを接続する油圧回路からは、タンク１１に通じる分岐回路が分岐し、この分岐回路には、保安ブレーキ装置２０と手動緩解弁１４が並列に介装される。
【００４０】
保安ブレーキ装置２０は、保安用電磁切換弁２１とリリーフ弁２２を直列に配設して構成される。
【００４１】
保安用電磁切換弁２１は、ソレノイドへの通電により２つの弁ポジションの間で切り換えられるもので、チェック弁として機能する弁ポジションと、開放の弁ポジションを備えている。そして、この保安用電磁切換弁２１は、通常のブレーキ装置の使用時には、ソレノイドへの通電によりチェック弁の弁ポジションにあり、アキュムレータ６側の回路からタンク８側への作動油の流通を禁止している。
【００４２】
一方、停電によりソレノイドへの通電が切られた場合には、保安用電磁切換弁２１は、開放の弁ポジション（図示の弁ポジション）に切り換わる。これにより、アキュムレータ６側の回路は、リリーフ弁２２を介してタンク１１に連通し、この回路の圧力は、リリーフ弁２２の設定圧に至るまでタンク１１側にリリーフされる。
【００４３】
このようにして、停電時には、上述したようにロッド側油室５Ａ〜５Ｄがタンク側に開放される一方で、リリーフ弁２２の設定圧まで下げられたアキュムレータ６からの圧力がピストン側油室４Ａ〜４Ｄに作用し、制輪子３Ａ〜３Ｄが車輪に押し付けられてブレーキがかけられる。そして、この場合のブレーキ圧は、すなわちピストン側油室４Ａ〜４Ｄに供給される油圧は、リリーフ弁２２の設定圧まで下げられているので、過大となることはなく、ブレーキにより車輪にロックを起こさせてしまうことはない。
【００４４】
なお、アキュムレータ６の回路の圧力は、手動緩解弁を開放することにより、タンク１１側から抜くことができる。また、アキュムレータ６の回路は、手動弁１７およびチェック弁１５を介して油圧源１６と接続され、手動弁１７の開放により、油圧源１６からの油圧が導入可能となっている。
【００４５】
つぎに作用を説明する。
【００４６】
ブレーキが解除された状態においては、アキュムレータ１０（油圧源１６）からの油圧がロッド側油室５Ａ〜５Ｄに作用し、制輪子３Ａ〜３Ｄは車輪から引き離されている。この状態からブレーキをかけるときには、制御信号で電磁切換弁９Ａ、９Ｃを切り換えることにより、ロッド側油室５Ａ〜５Ｄをタンク１１側に開放し、ピストン側油室４Ａ〜４Ｄに作用するアキュムレータ６からの油圧およびコイルスプリング７Ａ〜７Ｄの付勢力により、制輪子３Ａ〜３Ｄを車輪に押し付ける。このような電磁切換弁９Ａ、９Ｃの切り換えによって、ブレーキ動作およびブレーキ動作の解除を行うことができる。
【００４７】
一方、停電が発生した場合には、電磁切換弁９Ａ、９Ｃはロッド側油室５Ａ〜５Ｄをタンク１１側に連通する弁ポジションとなるとともに、保安ブレーキ装置２０の保安用電磁切換弁２１は、開放の弁ポジションとなる。これにより、制輪子３Ａ〜３Ｄは、ピストン側油室４Ａ〜４Ｄに作用するアキュムレータ６からの油圧およびコイルスプリング７Ａ〜７Ｄの付勢力により、車輪に押し付けられ、自動的に緊急ブレーキがかけられる。
【００４８】
この場合、アキュムレータ６の回路は、開放された保安用電磁切換弁２１およびリリーフ弁２２を介してタンク１１に連通されているので、この回路の圧力は、リリーフ弁２２の設定圧まで下げられている。したがって、制輪子３Ａ〜３Ｄを車輪に押し付ける力は、例えばブレーキがかけられた車輪にロックが起こってしまうほどには過大となることはない。すなわち、本発明によれば、停電時にかけられる緊急ブレーキのブレーキ力は、リリーフ弁２２の設定圧により適切な値に調整することができ、ロックによる車輪の摩耗等を防止することができる。
【００４９】
また、アキュムレータ６の回路は、設定圧に至るまでリリーフ弁２２から油圧が逃がされた後は、完全に閉鎖回路となり、油圧が漏れて行くことはない。したがって、アキュムレータ６からの油圧によるブレーキ圧（ピストン側油室４Ａ〜４Ｄの油圧）は長時間にわたって一定値（設定圧）に保持され、ブレーキを安定的にかけ続けることができる。
【００５０】
また、本発明では、アキュムレータ６からの油圧およびコイルスプリング７Ａ〜７Ｄの付勢力が、常にブレーキをかける方向（制輪子３Ａ〜３Ｄを車輪に押し付ける方向）に作用しているので、電気系統の故障や、アキュムレータ６の回路以外の配管の損傷や、保安ブレーキ装置１１の故障等があった場合でも、停電時には確実に緊急ブレーキをかけることができる。
【００５１】
また、本発明では、制輪子３Ａ〜３Ｄを車輪に押し付ける力は、アキュムレータ６の油圧により得られるようになっているので、大型のスプリング等が必要となることはなく、ブレーキ装置を小型軽量化することができる。
【００５２】
なお、上記の実施の形態では、アキュムレータ６とコイルスプリング７Ａ〜７Ｄを併用しているので、アキュムレータ６またはアキュムレータ６の回路に故障が生じ、ピストン側油室４Ａ〜４Ｄに油圧が作用しなくなってしまった場合でも、コイルスプリング７Ａ〜７Ｄによって、ある程度のブレーキ動作を行うことができる。油圧源は各台車に備えられている他の油圧機器、例えば油圧セミアクティブダンパの油圧源を共用してもよい。
【００５３】
また、上記の実施の形態では、制輪子が車輪踏面に押し付けられてブレーキ動作をする踏面ブレーキ装置を例にとり説明したが、本発明の適用範囲はこのような形態に限られるものではなく、本発明は、例えば制輪子がディスクロータに押し付けられるディスクブレーキ装置など、ブレーキシリンダで制輪部材を駆動する任意の形式のブレーキ装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】従来例を示す構成図である。
【図３】同じく他の従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ  ブレーキシリンダ
２Ａ〜２Ｄ  ロッド
３Ａ〜３Ｄ  制輪子
６  第１のアキュムレータ
７Ａ〜７Ｄ  コイルスプリング
９Ａ、９Ｃ  電磁切換弁
１０  第２のアキュムレータ
２０  保安ブレーキ装置
２１  保安用電磁切換弁
２２  リリーフ弁
【図１】
0003954205.tif 000002
【図２】
0003954205.tif 000003
【図３】
0003954205.tif 000004