(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートから供給された圧縮空気によっ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ポートから出力する液圧シリンダ部と、前記エアシリンダ部のシリンダ体に一体的に設けられ、鉄道車両の台車に取り付けるための取付フランジ部と、前記入力ポートと前記エアシリンダ部とをつなぐ空圧管路の途中に設けられ、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を備え、
前記電磁弁と前記空圧管路とを前記電磁弁及び空気管路とは別個の絶縁材料から形成された接合継手を介して接合したことにより、前記電磁弁の上流側及び下流側に絶縁材料を介在させ、前記電磁弁と前記空圧管路とを電気的な絶縁状態とした、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、パンタグラフを上昇させて架線と電気的に接続させた際に生ずるサージ電圧による前記電磁弁の破損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。ところが、このような増圧シリンダ１０１を鉄道車両に用いた場合、パンタグラフを架線と接続させた瞬間に生じるサージ電圧により前記電磁弁１０４の破損を招く恐れがあった。
【０００６】
これをより詳しく説明すると、初期動作などの際にパンタグラフを上昇させて架線と電気的に接続させるとき、前記パンタグラフと車体側の電気回路とはつながっておらず、絶縁状態にあるため、その接続の瞬間に生じたサージ電圧によっては、車体側の電気回路に電流は流れないが、それによって生じたサージ電流が車体を介して台車に伝わり、台車に取り付けられた滑走防止制御用の電磁弁を含む増圧シリンダにサージ電圧が印加されることとなる。特に高電圧の２万５千ボルト架線を用いる新幹線では、前記電磁弁のハウジング１０５と内部コイル１１７との間に印加されるサージ電圧が４千ボルトにも達する。このサージ電圧が印加されることにより前記電磁弁１０４の内部コイルの絶縁皮膜が焼損し、前記電磁弁１０４の破損を招く恐れがあった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、サージ電圧に伴うサージ電流が前記電磁弁に流れることにより前記電磁弁のハウジングと内部コイルとの間にサージ電圧が印加されることを防止し、それによって前記電磁弁の破損を防止す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、入力ポートから供給された圧縮空気によっ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ポートから出力する液圧シリンダ部と、前記エアシリンダ部のシリンダ体に一体的に設けられ、鉄道車両の台車に取り付けるための取付フランジ部と、前記入力ポートと前記エアシリンダ部とをつなぐ空圧管路の途中に設けられ、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を備え、前記電磁弁と前記空圧管路とを前記電磁弁及び空気管路とは別個の絶縁材料から形成された接合継手を介して接合したことにより、前記電磁弁の上流側及び下流側に絶縁材料を介在させ、前記電磁弁と前記空圧管路とを電気的な絶縁状態としたものである。
【００１０】
【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、入力ポート２から供給された圧縮空気によって作動するエアシリンダ部３と、このエアシリンダ部３の作動に応じた液圧を出力ポート４から出力する液圧シリンダ部５と、前記エアシリンダ部３のエアシリンダ体６に一体的に設けられ、鉄道車両の台車７に取り付けるための取付フランジ部８と、前記入力ポート２と前記エアシリンダ部３とをつなぐ空圧管路９の途中に設けられ、前記エアシリンダ部３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３内の圧縮空気を排気可能な滑走防止制御用の電磁弁１０とを具備する。
【００１１】
前記エアシリンダ部３は、前記エアシリンダ体６の内部を往復摺動するエアピストン１１によって２つに仕切られる。そして、そのピストンヘッド１２側は、前記電磁弁１０を介して前記入力ポート２と連通され、圧縮空気が供給される圧縮空気圧室１３となり、そのピストンロッド１４側は前記エアシリンダ体６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１５となる。
【００１２】
前記ピストンヘッド１２の外周面と前記エアシリンダ体６の内周面との摺動部には、パッキン１６が設けられており、前記圧縮空気圧室１３へ供給された圧縮空気が前記大気圧室１５へ漏れることを防止している。このパッキン１６は前記ピストンヘッド１２の前記圧縮空気圧室１３側に着設され、前記ピストンヘッド１２の外周側へ延設されて前記摺動部を密着させている。また、前記ピストンロッド１４の外周には、ピストン戻しバネ１７が設けられており、前記エアピストン１１を前記ピストンヘッド１２側へ付勢している。そして、前記ピストンロッド１４は、前記ピストンヘッド１２と反対側の端部が前記液圧シリンダ部５の液圧シリンダ体１８に嵌挿されており、液圧ピストン１９を兼ねている。
【００１３】
前記液圧シリンダ部５は、前記エアシリンダ部３にフランジ部２０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５の液圧シリンダ体１８の内部の液圧室２１には作動液２２が充填されている。そして、前記液圧シリンダ体１８の前記エアシリンダ部３側端部には、内周面に沿ってリング状パッキン２３が設けられており、前記作動液２２が前記エアシリンダ部３の前記大気圧室１５へ漏れることを防止している。また、前記液圧シリンダ部５の出力側端部２４には出力ポート４が設けられており、前記液圧シリンダ部５内において発生した液圧を出力する。なお、前記液圧室２１は、図１に示すように、前記液圧ピストン１９が前記エアシリンダ部３側端部に位置するときに、前記液圧シリンダ体１８に一体的に固設された作動液リザーバ２５と連通されるようになっており、前記作動液２２の足りなくなった分が補充されるようになっている。
【００１４】
前記エアシリンダ部３のエアシリンダ体６には、前記取付フランジ部８が一体的に設けられており、この取付フランジ部８を鉄道車両の台車７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７に取り付けられる。前記取付フランジ部８は、その下方に前記電磁弁１０を取り付けるために、いずれかの方向に延設される。図１に示す実施形態においては、前記エアシリンダ部３軸心方向のシリンダヘッド２６側へ延設し、前記電磁弁１０を前記エアシリンダ部３に対して直列に配している。
【００１５】
あるいは、図２及び図３に示すように、前記取付フランジ部８を前記エアシリンダ部３の軸心方向と直交する方向に延設し、前記電磁弁１０を前記エアシリンダ部３に対し並列に配することもできる。このように配置すれば、前記鉄道車両用増圧シリンダ１の長手方向の寸法を短くすることができるので、前記鉄道車両の台車７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。また、以上の実施形態の他にも、前記鉄道車両の台車７の取付部のスペースを考慮して様々な配置にすることが可能であるが、いずれの場合であってもほぼ同一の構造となるので、以下、図１に示す実施形態に基づき前記電磁弁１０の取付構造について説明する。
【００１６】
図１における前記電磁弁１０付近の拡大図である図４に示すように、前記取付フランジ部８の延設部２７の下面には、前記電磁弁１０を固定するための取付部２８、２９が下方に延設される。このうち、入力側取付部２８には、圧縮空気の入力ポート２が設けられ、出力側取付部２９及び前記取付フランジ部８には内部管路３０が穿設されて前記エアシリンダ部３の前記圧縮空気圧室１３と連通される。そして、これらの前記入力ポート２と前記圧縮空気圧室１３とをつなぐ空圧管路９の途中に設けられる形で、前記電磁弁１０が前記入力側取付部２８及び前記出力側取付部２９との間に挟持される。
【００１７】
更に詳しくは、前記入力側取付部２８は前記取付フランジ部８の前記シリンダヘッド２６側の端部において、一体的に下方に延設され、前記出力側取付部２９は前記シリンダヘッド２６前方において、前記取付フランジ部８にボルト締結されて一体的に下方に延設されている。そして、前記入力側取付部２８及び前記出力側取付部２９には、それぞれ前記電磁弁１０の接合継手３１、３２を嵌合するための嵌合穴３３、３４が設けられる。入力側取付部２８に設けられた嵌合穴３３は前記入力ポート２と連通されて入力側空圧管路３５を形成し、出力側取付部２９に設けられた嵌合穴３４は前記内部管路３０と連通されて出力側空圧管路３６を形成する。
【００１８】
前記入力側空圧管路３５及び前記出力側空圧管路３６と前記電磁弁１０とをつなぐ接合継手３１、３２のうち、入力側接合継手３１は、一方が前記入力側取付部２８に設けられた前記嵌合穴３３に、他方が前記電磁弁１０のインレットポート３７に接合される。また、出力側接合継手３２は、一方が前記出力側取付部２９に設けられた前記嵌合穴３４に、他方が前記電磁弁１０のアウトレットポート３８に接合される。このようにして、前記電磁弁１０は、前記接合継手３１、３２を介して前記入力側空圧管路３５及び前記出力側空圧管路３６に接合される。
【００１９】
本実施形態においては、前記接合継手３１、３２は絶縁材料によって形成されている。それにより、前記電磁弁１０は、前記空圧管路９から電気的に絶縁された状態となるので、前記鉄道車両からも電気的に絶縁されることとなる。したがって、上記のようにパンタグラフを架線と接続させた瞬間に生じるサージ電圧に伴うサージ電流が車体を介して前記電磁弁１０に伝わることがなく、前記電磁弁１０の破損を防止することができる。また、このように、前記接合継手３１、３２自体を絶縁材料とすることにより、新たな部品などを追加する必要がなく、また、従来の既存の前記電磁弁１０及び取付フランジ部８を設計変更せずにそのまま使用することができる。なお、前記接合継手３１、３２を絶縁材料によりコーティングすることによっても同様の効果を得ることができる。あるいは、上記以外の方法であっても、前記取付部２８、２９を絶縁材料により形成するなど、前記電磁弁１０を前記空圧管路９から電気的に絶縁された状態とすることができる方法であれば良い。
【００２０】
図５は前記電磁弁１０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１０はインレットバルブ３９及びアウトレットバルブ４０からなり、前記インレットバルブ３９は前記インレットポート３７及び前記アウトレットポート３８とに接続され、前記アウトレットバルブ４０は、前記アウトレットポート３８及び前記電磁弁１０の下部に設けられたエキゾーストポート４１と接続される。通常は図５に示すように、前記インレットバルブ３９はＡの位置をとり、前記アウトレットバルブ４０はＣの位置をとって、前記インレットポート３７と前記アウトレットポート３８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２から供給される圧縮空気は、前記電磁弁１０を通過して前記圧縮空気圧室１３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１０の制御部４２から信号が送られて前記インレットバルブ３９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２と前記圧縮空気圧室１３との連通は遮断され、前記圧縮空気圧室１３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３９はＢの位置のままの状態で、更に制御部４２から信号が送られて前記アウトレットバルブ４０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４１と前記圧縮空気圧室１３とが連通され、前記圧縮空気圧室１３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４２から信号が送られて前記インレットバルブ３９及び前記アウトレットバルブ４０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１０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実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダ１の動作を図１に基づいて説明すると、前記電磁弁１０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２から前記電磁弁１０を通って前記エアシリンダ部３の前記圧縮空気圧室１３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１１は、前記ピストン戻しバネ１７に逆らって前記液圧シリンダ部５側へ押し込まれ、前記液圧ピストン１９が前記液圧シリンダ部５の前記出力側端部２４側へ移動し、これにより発生した液圧が前記出力ポート４から出力される。この出力ポート４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１０が動作して車輪の滑走を防止する。
【００２３】
【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、入力ポートとエアシリンダ部とをつなぐ空圧管路の途中に設けられた滑走防止制御用の電磁弁の上流側及び下流側に絶縁材料を介在させ、前記電磁弁と空圧管路とを電気的な絶縁状態としたことにより、初期動作などの際にパンタグラフを上昇させて架線と電気的に接続させた瞬間に生じたサージ電圧に伴うサージ電流が鉄道車両の車体を介して前記電磁弁に流れ、前記電磁弁のハウジングと内部コイルとの間にサージ電圧が印加されることを防止し、それによって前記電磁弁の内部コイルの絶縁皮膜を焼損させるなどの前記電磁弁の破損を防止することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項１に係る鉄道車両用増圧シリンダは、前記電磁弁と前記空圧管路とを前記電磁弁及び空気管路とは別個の絶縁材料から形成された接合継手を介して接合したことにより、前記電磁弁と前記空圧管路とを電気的な絶縁状態とするために新たな部品を追加するなどの必要がなく、また、従来の既存の前記電磁弁及び取付フランジ部を設計変更せずにそのまま使用することができるので、より簡単に上記の前記電磁弁の破損を防止することができる。更に、以前に製造した鉄道車両用増圧シリンダに対しても前記接合継手を交換するだけで、全く同様に前記電磁弁の破損を防止できるものとすることが可能である。
【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】本発明の滑走防止制御用の電磁弁の配置が異なる実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダの正面図
【図３】本発明の滑走防止制御用の電磁弁の配置が異なる実施形態に係る鉄道車両用増圧シリンダの左側面図
【図４】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５】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  入力ポート
３  エアシリンダ部
４  出力ポート
５  液圧シリンダ部
７  鉄道車両の台車
８  取付フランジ部
９  空圧管路
１０  滑走防止制御用の電磁弁
【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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