(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を供給されて作動するエアシリンダ部と、このエアシリンダ部の作動に応じた液圧を出力する液圧シリンダ部と、前記エアシリンダ部への圧縮空気の供給を制限するとともにエアシリンダ部内の圧縮空気を排気可能な滑走防止制御用の電磁弁と、前記エアシリンダ部のシリンダ体に一体的に設けられ、鉄道車両の台車にその両端をボルト締めして取り付けるための取付フランジ部とを備え、
前記取付フランジ部のエアシリンダ部のシリンダヘッド側への延設部の下方において設けられている入力側取付部と出力側取付部にそれぞれ設けられた嵌合穴に入力側接合継手と出力側接合継手をそれぞれ嵌合し、この入力側接合継手と出力側接合継手に前記電磁弁のインレットポートとアウトレットポートがそれぞれ接合されることによって、前記電磁弁を前記取付フランジ部に固定した、鉄道車両用増圧シリンダ。
【請求項２】
前記取付フランジ部内に、前記エアシリンダ部と前記電磁弁とをつなぐ空圧管路を形成した、請求項１記載の鉄道車両用増圧シリンダ。
【請求項３】
前記取付フランジ部を前記エアシリンダ部の軸心方向と直交する方向に延設し、前記電磁弁を前記エアシリンダ部に対し前記取付フランジ部の延設された方向に並べて配した、請求項１記載の鉄道車両用増圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両のブレーキ装置に使用する滑走防止制御用の電磁弁を備えた増圧シリンダに係り、特に、走行時に発生する前記増圧シリンダ本体の振動が前記電磁弁へ伝わることによる弊害を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の滑走防止制御用の電磁弁を備えたブレーキ装置の増圧シリンダとして、例えば、特開平3-167061号公報に開示されたものがある。すなわち、この車両用エアモジュレータ（増圧シリンダ）１０１は、図６に示すように、大径の筒体で構成されたエアシリンダ１０２と、小径の筒体で構成されたハイドロリックシリンダ（液圧シリンダ）１０３と、エアシリンダ内のエア圧を制御するバルブ装置（滑走防止制御用の電磁弁）１０４を内蔵するハウジング１０５とを有するものである。
【０００３】
これを更に詳しく説明すると、前記エアシリンダ１０２の内部には、その軸方向に摺動可能なエアピストン１０６と、このエアピストン１０６と連動して軸方向に移動可能なピストンロッド１０７が設けられ、このエアピストン１０６により前記エアシリンダ１０２の内部はエア圧が供給される空圧室１０８と外部に連通されている背圧室１０９とに分けられている。前記エアピストン１０６は、通常の状態では、リターンスプリング１１０により前記ハウジング１０５側へ付勢されている。前記ハイドロリックシリンダ１０３の内部には、ポート１１１が設けられており、このポート１１１内には前記ピストンロッド１０７と連結されたハイドロリックピストン１１２が軸方向に摺動可能に設けられている。そして、前記エアシリンダ１０２の前記空圧室１０８に供給されたエア圧は、前記エアピストン１０６を前記ハイドロリックシリンダ１０３側へ移動させ、連動する前記ハイドロリックピストン１１２により液圧に変換されて前記ハイドロリックシリンダ１０３の端部に設けられたアウトレット１１３から出力される。前記ハウジング１０５に内蔵された前記バルブ装置１０４は、前記エアシリンダ１０２の前記空圧室１０８内のエア圧を保持または排気することによりアンチロックブレーキ制御などを行う。
【０００４】
前記エアモジュレータ１０１の組立構造は、図７に示すように、前記ハウジング１０５と前記エアシリンダ１０２と前記ハイドロリックシリンダ１０３との３要素に分解可能な構造を有しており、これらの各要素は、４本の長尺の取付ボルト１１４（図７では正面の２本のみが表われている）の締結によって、前記エアシリンダ１０２が前記ハウジング１０５と前記ハイドロリックシリンダ１０３とに挟持されるかたちで一体的に組み付けられている。具体的には、前記ハウジング１０５と前記ハイドロリックシリンダ１０３の側面方向にはそれぞれボルト取付け用のフランジ１１５、１１６が延設されており、このフランジ１１５、１１６間を前記取付ボルト１１４で締結することによって前記エアシリンダ１０２が前記ハウジング１０５と前記ハイドロリックシリンダ１０３とに挟持されるものである。そして、このようにエアシリンダ１０２内のエア圧を制御するバルブ装置１０４をハウジング１０５に内蔵し、前記エアモジュレータ１０１に一体化したことにより、小形でメンテナンスを容易なものとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の増圧シリンダ（エアモジュレータ）１０１は、滑走防止制御用の電磁弁（バルブ装置）１０４をエアシリンダ１０２に一体的に設け、ユニット化を図っている。ところで、車両の走行時には、路面のうねりや段差などにより車体が振動し、その振動は前記増圧シリンダ１０１にも伝わるが、従来、前記電磁弁１０４は前記エアシリンダ１０２に固定されていたため、車両への取付部から離れた位置にオーバーハングして固定されることとなり、前記車体の振動は増幅されて伝わるものであった。更に、前記エアシリンダ１０２内部においては、エアピストン１０６が重く、しかも、ピストンロッド１０７のエアピストン１０６の反対側端部において支持していることから、走行時の車両の振動により前記エアピストン１０６が前記エアシリンダ１０２のシリンダ体内周面に衝突し、前記車体の振動と比較して振動の波形が急峻な、鋭い振動が発生する。
【０００６】
それでも、前記増圧シリンダ１０１本体は、振動に比較的強い構造であるために問題はない。しかしながら、前記エアシリンダ１０２と一体的に設けられた前記電磁弁１０４は、前記増圧シリンダ１０１本体よりも複雑な構造であり、強度的に弱いため、走行時の車体の振動が増幅されて伝わり、更に、前記エアシリンダ１０２において発生した鋭い振動が直接伝わることによって、内部の移動体１１７がコイル１１８の内周壁に接してこじれを生じるなどして、耐久性を損なう恐れがあった。特に鉄道車両においては、前記増圧シリンダ１０１が空気バネ下の台車に取付けられる上、車輪が金属製であるため振動がきつく、その弊害が大きい。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、車体の振動が滑走防止制御用の電磁弁に増幅されて伝わることを防止するとともに、走行時の車体の振動によりエアシリンダ内部で発生する鋭い振動が、前記電磁弁に伝わることを防止し、前記電磁弁の耐久性を向上させることを技術課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記技術課題を解決するための具体的手段は、次のようなものである。すなわち、請求項１に記載する鉄道車両用増圧シリンダは、圧縮空気を供給されて作動するエアシリンダ部と、このエアシリンダ部の作動に応じた液圧を出力する液圧シリンダ部と、前記エアシリンダ部への圧縮空気の供給を制限するとともにエアシリンダ部内の圧縮空気を排気可能な滑走防止制御用の電磁弁と、前記エアシリンダ部のシリンダ体に一体的に設けられ、鉄道車両の台車にその両端をボルト締めして取り付けるための取付フランジ部とを備え、前記取付フランジ部のエアシリンダ部のシリンダヘッド側への延設部の下方において設けられている入力側取付部と出力側取付部にそれぞれ設けられた嵌合穴に入力側接合継手と出力側接合継手をそれぞれ嵌合し、この入力側接合継手と出力側接合継手に前記電磁弁のインレットポートとアウトレットポートがそれぞれ接合されることによって、前記電磁弁を前記取付フランジ部に固定したものである。
【０００９】
請求項２に記載する鉄道車両用増圧シリンダは、請求項１の構成において、前記取付フランジ部内に、前記エアシリンダ部と前記電磁弁とをつなぐ空圧管路を形成したものである。
【００１０】
請求項３に記載する鉄道車両用増圧シリンダは、請求項１の構成において、前記取付フランジ部を前記エアシリンダ部の軸心方向と直交する方向に延設し、前記電磁弁を前記エアシリンダ部に対し前記取付フランジ部の延設された方向に並べて配したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダ１を図１から図５に基づいて説明する。本実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダ１は、図１に示すように圧縮空気を供給されて作動するエアシリンダ部２と、このエアシリンダ部２の作動に応じた液圧を出力する液圧シリンダ部３と、前記エアシリンダ部２への圧縮空気の供給を制限するとともに前記エアシリンダ部２内の圧縮空気を排気可能な滑走防止制御用の電磁弁４と、前記エアシリンダ部２のエアシリンダ体５に一体的に設けられ、鉄道車両の台車６に取り付けるための取付フランジ部７とを具備する。
【００１２】
前記エアシリンダ部２は、前記エアシリンダ体５の内部を往復摺動するエアピストン８によって２つに仕切られる。そして、そのピストンヘッド９側は、前記電磁弁４のアウトレットポート３６と連通され、圧縮空気が供給される圧縮空気圧室１１となり、そのピストンロッド１２側は前記エアシリンダ体５に設けられた図示しない通気孔によって外部と連通され内部の圧力が常時大気圧と同じになるように保たれる大気圧室１３となる。
【００１３】
前記ピストンヘッド９の外周面と前記エアシリンダ体５の内周面との摺動部においては、それらが直接摺動するのではなく、若干の隙間が設けられており、そこの着設されたパッキン１４を介して摺動する構成となっている。このパッキン１４は前記ピストンヘッド９の前記圧縮空気圧室１１側に着設され、前記ピストンヘッド９の外周側へ延設されるようにして設けられる。これにより、前記圧縮空気圧室１１の密閉性を確保し、供給された圧縮空気が前記大気圧室１３へ漏れることを防止するとともに、前記エアピストン８の動作性を良好なものとしている。反面、このように隙間を設けたことにより、走行時の前記台車６の振動により、前記ピストンヘッド９が前記エアシリンダ体５の内周面に衝突し振動が発生することとなる。このようにして発生する振動は、上記の通り、走行時に発生する前記台車６の振動と比較して鋭く、前記電磁弁４の耐久性を損なうなどの悪影響を与えやすい。
【００１４】
前記ピストンロッド１２の外周には、ピストン戻しバネ１０が設けられており、前記エアピストン８は前記ピストンヘッド９側へ付勢されている。前記ピストンロッド１２は、前記ピストンヘッド９の反対側の端部が前記液圧シリンダ部３の液圧シリンダ体１６に嵌挿されており、液圧ピストン１７を兼ねている。
【００１５】
前記液圧シリンダ部３は、前記エアシリンダ部２にフランジ部１８を介してボルトにより一体的に締結され、前記液圧シリンダ部３の液圧シリンダ体１６の内部の液圧室１９には前記作動液２０が充填されている。そして、前記液圧シリンダ体１６の前記エアシリンダ部２側端部には、内周面に沿ってリング状パッキン２１が設けられており、前記作動液２０が前記エアシリンダ部２の前記大気圧室１３へ漏れることを防止している。また、前記液圧シリンダ部３の出力側端部２２には配管継手２３を介して出力配管２４が接続されており、前記液圧室１９と連通されている。なお、前記液圧室１９は、前記液圧ピストン１７が前記エアシリンダ部２側端部に位置するときに、前記液圧シリンダ体１６に一体的に固設された作動液リザーバ２５と連通され、足りなくなった作動液２０が補充されるようになっている。
【００１６】
前記エアシリンダ部２のエアシリンダ体５には、前記取付フランジ部７が一体的に設けられており、この取付フランジ部７を鉄道車両の台車６にボルト締めして固定することにより、前記鉄道車両用増圧シリンダ１が鉄道車両の台車６に取り付けられる。なお、前記取付フランジ部７は、前記電磁弁４の取付けのために、前記エアシリンダ部２のシリンダヘッド２６側（以下「ヘッド側」という。）へ延設されている。
【００１７】
前記滑走防止制御用の電磁弁４は、前記取付フランジ部７の延設部２７の下方に接合継手２８、２９を介して固設されている。更に詳しくは、図２に示すように、前記取付フランジ部７の前記ヘッド側端部３０において、一体的に下方に延設された入力側取付部３１と、同じく取付フランジ部７の前記エアシリンダ部のシリンダヘッド２６前方において、ボルト締結により一体的に下方に延設された出力側取付部３２とに、それぞれ設けられた嵌合穴３３、３４に前記接合継手２８、２９を嵌合し、そのうち、入力側接合継手２８に前記電磁弁４のインレットポート３５が接合され、出力側継手２９に前記電磁弁４のアウトレットポート３６が接合されることによって前記電磁弁４が前記取付フランジ部７に固定される。
【００１８】
前記入力側取付部３１の前記嵌合穴３３の反対側には、前記嵌合穴３３と連通して圧縮空気の入力ポート３７が設けられる。また、前記出力側取付部３２の内部には、前記嵌合穴３４と連通する内部管路３８が上下方向に穿設され、前記取付フランジ部７に穿設された内部管路３９と接続して、前記エアシリンダ部２の前記圧縮空気圧室１１と連通する空圧管路４０を形成する。なお、本実施形態においては、前記のように取付フランジ部７の内部に設けた空圧管路４０により前記電磁弁４と前記圧縮空気圧室１１とを連通しているが、代わりに外部配管を設けることによりそれらを連通させることも可能である。
【００１９】
このように、鉄道車両の台車６に固定された前記取付フランジ部７を延設し、そこに前記電磁弁４を固定したことにより、前記電磁弁４は前記台車６と一体的に振動することとなり、前記台車６の振動が増幅されて伝わることがなく、また、前記エアシリンダ部２の前記エアシリンダ体５と前記ピストンヘッド９との衝突により発生した鋭い振動は前記台車６に吸収されて前記電磁弁４にはほとんど伝わらない。
【００２０】
図３は前記電磁弁４の内部構成を示す回路図である。これに示すように、前記電磁弁４はインレットバルブ４１及びアウトレットバルブ４２からなり、前記インレットバルブ４１は前記インレットポート３５及び前記アウトレットポート３６とに接続され、前記アウトレットバルブ４２は、前記アウトレットポート３６及び前記電磁弁４の下部に設けられたエキゾーストポート４３と接続される。通常は図３に示すように、前記インレットバルブ４１はＡの位置をとり、前記アウトレットバルブ４２はＣの位置をとって、前記インレットポート３５と前記アウトレットポート３６とを連通させている。したがって、通常の状態においては、ブレーキ操作に応じて前記入力ポート３７から供給される圧縮空気は、前記電磁弁４及び前記空圧管路４０とを通って前記圧縮空気圧室１１へそのまま供給されることとなる（図１参照）。
【００２１】
そして、ブレーキをかけた際に、車輪の滑走を検知すると、前記電磁弁４の制御部４４から信号が送られて前記インレットバルブ４１のソレノイド部が励磁されＢの位置をとる。それによって、前記入力ポート３７と前記圧縮空気圧室１１との連通は遮断され、前記圧縮空気圧室１１内の圧力は一定に保たれ、ブレーキ力も一定に保持される。その状態においても車輪の滑走が止まらない場合は、前記インレットバルブ４１はＢの位置のままの状態で、更に制御部４４から信号が送られて前記アウトレットバルブ４２のソレノイド部が励磁されＤの位置をとる。それによって、前記エキゾーストポート４３と前記圧縮空気圧室１１とが連通され、前記圧縮空気圧室１１内部の圧縮空気が外部へ排出される。したがって、ブレーキ力は減少し、車輪の滑走が止まる。そして、車輪の滑走が止まれば再び制御部４４から信号が送られて前記インレットバルブ４１及び前記アウトレットバルブ４２はそれぞれＡ及びＣの位置をとり、再びブレーキ力が増大する。前記電磁弁４は、このような動作を繰り返すことによって、車輪の滑走を防止し、効率良く鉄道車両を停止させる。
【００２２】
以上のように構成された本発明の第１の実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダ１は、前記電磁弁４が働いていない場合は、運転者がブレーキを操作することによって操作量に応じた圧縮空気が前記入力ポート３７から前記電磁弁４を通って前記エアシリンダ部２の前記圧縮空気圧室１１へ供給される。この圧縮空気の圧力によって前記エアピストン８は、前記ピストン戻しバネ１０に逆らって前記ピストンロッド１２側へ押し込まれ、前記ピストンロッド１２を兼ねている前記液圧ピストン１７が前記液圧シリンダ部３の前記出力側端部２２側へ移動し、これにより発生した液圧が前記出力配管２４から出力される。この出力配管２４は、鉄道車両のブレーキ装置に接続されており、出力された液圧によって前記ブレーキ装置が動作する。そして、ブレーキをかけた際に車輪の滑走を検知した場合は、上記の通り前記電磁弁４が動作して車輪の滑走を防止する。
【００２３】
また、別の実施形態として、図４及び図５に示すように、前記取付フランジ部７を前記エアシリンダ部２の軸心方向と直交する方向に延設し、前記電磁弁４を前記エアシリンダ部２に対し前記取付フランジ部７の延設された方向に並べて配することも可能である。この場合においても、前記の実施形態と同様に前記電磁弁４を前記取付フランジ部７の延設部４５の下方に接合継手２８、２９を介して固設する。このようにすれば、前記鉄道車両用増圧シリンダ１の長手方向の寸法を小さくすることができるので、前記鉄道車両の台車６の取付部のスペースに制約がある場合などに有効である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る鉄道車両用増圧シリンダは、鉄道車両の台車に固定される取付フランジ部に滑走防止制御用の電磁弁を固定したことにより、前記電磁弁が鉄道車両の台車に直接固定されているのと同様に、車両の走行時において前記台車と一体的に振動することとなるため、前記台車の振動が増幅されて伝わることを防止することができる。なおかつ、前記鉄道車両用増圧シリンダのエアシリンダ部と一体的に取り付け、取り外しを行うことができるので保守点検や修理などの際の着脱に要する工数を増加させることがない。
【００２５】
そして、前記鉄道車両の走行時の振動により、前記鉄道車両用増圧シリンダの前記エアシリンダ体の内周面と前記ピストンヘッドが衝突して発生した鋭い振動は、前記台車によって吸収され、前記電磁弁に伝わることが防止される。したがって、前記電磁弁の内部の移動体がコイルの内周壁に接してこじれを生じるなどの弊害を防止し、前記電磁弁の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
本発明の請求項２に係る鉄道車両用増圧シリンダは、請求項１に記載する構成において、前記取付フランジ部内に、前記エアシリンダ部と前記電磁弁とをつなぐ空圧管路を形成したことにより、外部配管などの特別な配管を設ける必要がないので、部品点数を削減することができる。
【００２７】
本発明の請求項３に係る鉄道車両用増圧シリンダは、請求項１に記載する構成において、前記取付フランジ部を前記エアシリンダ部の軸心方向と直交する方向に延設し、前記電磁弁を前記エアシリンダ部に対し前記取付フランジ部の延設された方向に並べて配したことにより、前記鉄道車両用増圧シリンダの長手方向の寸法を小さくすることができる。したがって、前記鉄道車両の台車の取付部のスペースに制約がある場合などに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダの断面図
【図２】図１における滑走防止制御用の電磁弁の付近の拡大図
【図３】本発明の実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダの滑走防止制御用の電磁弁の内部構成を示す概略図
【図４】本発明の別の実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダの正面図
【図５】本発明の別の実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダの左側面図
【図６】従来例に係る増圧シリンダの断面図
【図７】従来例に係る増圧シリンダの正面図
【符号の説明】
１  鉄道車両用増圧シリンダ
２  エアシリンダ部
３  液圧シリンダ部
４  滑走防止制御用の電磁弁
５  エアシリンダ体
６  鉄道車両の台車
７  取付フランジ部
【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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