JP2002115773A - 通気弁インサート及び遮断型通気弁インサート並びに充填型通気弁インサート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブッシュアセンブリ内を長手方向に移動する
時のピストンアセンブリの非長手方向移動を防止し、そ
れによって従来型弁インサートに見られたベルクラッパ
効果を防止する構造を有する弁インサートを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 弁インサートは、ブッシュアセンブリ
と、ピストンアセンブリと、ばねとを含む。それの構造
は、ピストンアセンブリがブッシュアセンブリの長手方
向ボア内を移動する時のピストンアセンブリの非長手方
向移動を防止する。これは実質的に、当該業界で現在使
用されている弁インサートの多くに共通して生じるベル
クラッパ効果をなくす。弁インサートの構造はまた、従
来型弁インサートに本来的に生じる圧力不均衡を回避す
る。弁インサートは、ＥＣＰマニホルドアセンブリの充
填および遮断ボアホールなどの適当なボアホール内に密
接状にはまるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は包括的に、マニホル
ド内に配置されて、そのマニホルドを組み込んだシステ
ム内で流体の流れを制御する形式の弁アセンブリ（「通
気弁インサート」とも呼ぶ）に関する。特に、本発明
は、電気制御空気（ＥＣＰ）ブレーキ装置を装備した貨
物車両のマニホルド内に配置されるように構成された通
気弁インサートに関する。

【０００２】

【関連出願】本出願は、同日付けで出願した整理番号Ｓ
ＡＳ１４６１３の「通気弁インサート」と関連がある。
上記相互参照された同時継続中の出願に開示されている
技術は、参照として本明細書に明確に援用される。

【０００３】

【従来の技術】以下の背景情報は、本発明を使用するこ
とができる多くの環境のうちの１つを読者が理解しやす
くするために提供されている。ここに使用されている用
語は、本明細書にそうでないことが明記されている場合
を除いて、特別な狭い解釈に制限されるものではない。

【０００４】貨物列車は一般的に、１つまたは複数の機
関車と、複数の車両と、幾つかの引き通し線(trainlin
e）とを含む。ＥＣＰブレーキ制御システムを装備した
機関車を先頭にした貨物列車の場合、引き通し線は空気
引き通し線および電線の両方を含み、それらの一部は列
車の先頭の機関車から最後尾の車両まで延びている。ブ
レーキ管として知られる空気引き通し線は、そのような
引き通し線(trainline)の１つである。それは、ＥＣＰ
引き通し線として知られる２線式電気引き通し線の場合
と同様に、貨物列車の長手方向に延在している。各機関
車はまた、複合ユニット（ＭＵ）ケーブル(multiple un
it (MU) line cable)として知られる多線電気引き通し
線も備えている。ＭＵケーブルは、２７本の異なった電
線で構成されている。鉄道産業では周知のように、ＭＵ
ケーブルは、７４Ｖ直流電力線および戻り線を含み、そ
れで機関車からのバッテリ電力が列車の様々な電力消費
装置に供給される。

【０００５】ブレーキ管は、一連のパイプで構成されて
おり、各車両の下側に１本のパイプが取り付けられてい
る。各パイプはその各端部に、一般的にグラッドハンド
(glad hand)と呼ばれるカプラを備えるたわみホースを
有する。機関車および他の車両を順次連結して貨物列車
を編成する時、各パイプの端部のグラッドハンドを隣接
車両の別のそのようなパイプのグラッドハンドに連結す
ることによって、ブレーキ管が形成される。ブレーキ管
と同様に、ＥＣＰ引き通し線を収容する導管は、実際に
は一連の個別導管で構成されている。各車両の下側に取
り付けられたそのような導管の１つが、各車両間のコネ
クタを介して別のそのような導管に連結されている。機
関車のＭＵケーブルの７４Ｖ直流電力線から供給された
ＥＣＰ引き通し線は、一般的に公称２３０Ｖ直流で作動
して、貨物列車の各車両のＥＣＰブレーキ装置に給電す
る。

【０００６】機関車のＥＣＰブレーキ制御システムは、
運転席ユニットと、列車にかけるブレーキを最終的に制
御する主幹制御装置とを含む。運転席ユニットは、運転
者がブレーキ操作を指示するために使用する１つまたは
２つのハンドルおよび押しボタンの両方またはいずれか
一方を備えている。自動ブレーキハンドルとして知られ
る１つのそのようなハンドルは、解除、最小ブレーキ、
全ブレーキ、停止(suppression)、常用ブレーキ(contin
uous service)、および非常ブレーキの位置へ、またそ
の間を移動することができる。最小および全ブレーキ位
置の間に、ハンドルを全ブレーキ位置の方へ段階的に移
動させる毎に、ブレーキが順次強くかかる常用域が存在
する。常用ブレーキ(service brake)が加える力は、自
動ブレーキハンドルが全ブレーキ位置の方へどれだけ移
動したかによって決まる。

【０００７】ハンドルおよび押しボタンの両方またはい
ずれか一方からの入力は、運転席ユニットによって処理
されてから、主幹制御装置へ送られる。ハンドルおよび
他の供給源からの入力に応じて、それのプログラミング
コード内に含まれる命令に従って作動する主幹制御装置
は、現在状態に適したブレーキコマンドを作成して、そ
れをＥＣＰ引き通し線に沿って貨物列車の各車両に送達
する。米国鉄道協会（ＡＡＲ）によって指定されている
ように、ブレーキコマンドおよび他のＥＣＰメッセージ
は、エシュロン・ロンワークス・システム(Echelon Lon
Works System)などの電力線通信システムを使用して機
関車から送られる。ブレーキコマンドは、ＥＣＰ引き通
し線に沿って進み、分岐線を経て各車両のＥＣＰブレー
キ装置に送達される。同様に、鉄道産業では周知のよう
にして、ブレーキ管は、分岐管を経て各車両のＥＣＰブ
レーキ装置に接続している。

【０００８】このため、主幹制御装置は、ブレーキコマ
ンドによって、ブレーキの解除から非常ブレーキまでの
動作か、この両極端の間でブレーキをかける度合いを命
令することができる。ブレーキ装置はまた、ブレーキを
段階的に解除するように設計することもできる。主幹制
御装置によって命令されたブレーキの度合いは一般的
に、全ブレーキに必要な圧力の百分率で表される。たと
えば、ゼロパーセント（０％）は一般的にブレーキ解除
を表し、１５％は最小ブレーキを、１００％は全ブレー
キを、１２０％は非常ブレーキを表す。

【０００９】各車両のＥＣＰブレーキ装置は一般的に、
車両制御ユニット（ＣＣＵ）と、幾つかの圧力変換器
と、様々な空気圧および電空弁の両方またはいずれか一
方と、補助タンクと、非常タンクと、少なくとも１つの
ブレーキシリンダとを含む。ブレーキ管、ブレーキシリ
ンダおよび２つのタンク内の圧力を監視するために使用
された変換器は、これらの圧力を表す電気信号をＣＣＵ
に送達する。

【００１０】各ＣＣＵは、トランシーバおよびマイクロ
プロセッサを含む。トランシーバは、マイクロプロセッ
サによって制御されて、分岐線を経てＥＣＰ引き通し線
に接続されて、それから主幹制御装置が発したブレーキ
コマンドを受け取る。トランシーバは、電気ブレーキコ
マンドをマイクロプロセッサで使用可能な形に変換す
る。マイクロプロセッサは、それのプログラミングコー
ドと、受け取ったブレーキコマンドおよび他の電気信号
の指令とに従って作動して、ブレーキ制御技術分野では
周知のようにして上記電空弁を制御する。空気をタンク
内に維持するか、それから排出するか、それからブレー
キシリンダへ送ることができるのは、これらの電空弁を
通してである。たとえば、自動ブレーキハンドルを常用
域内へ移動させることによって、機関車の運転者はＥＣ
Ｐブレーキ制御システムから常用ブレーキコマンドをＥ
ＣＰ引き通し線に沿って発することができる。常用ブレ
ーキコマンドに応答して、各車両のマイクロプロセッサ
は、適当な量の空気を補助タンクか、非常タンクから適
当な電空弁を通してブレーキシリンダへ流すであろう。

【００１１】また、安全手段として、非常ブレーキコマ
ンドが車両に、ＥＣＰ引き通し線に沿って電気的に送ら
れるだけでなく、ブレーキ管に沿って空気圧的に送られ
る。ハンドルを非常位置に移動させることによって、機
関車の運転者は、ブレーキ管内の圧力を非常率で降下さ
せる。この圧力降下は、ブレーキ管に沿って列車の各車
両に直ちに伝搬される。ＥＣＰ装置への給電が停止する
か、それに他の電気的故障が発生した場合でも、それは
非常時にブレーキ管内に発生する圧力の警告低下に空気
圧的に反応する。ＥＣＰブレーキ装置は、この非常圧力
降下に応答して、加圧空気を補助および非常タンクの両
方からブレーキシリンダに供給し、それによって非常ブ
レーキをかけるように構成されている。ブレーキ制御技
術分野では周知の状態でブレーキをかけるコマンドがな
い場合、車両ブレーキ装置はそれの空気圧弁の１つを通
してこれらの２つのタンクにブレーキ管から得られる加
圧空気を充填する。

【００１２】しかし、加圧状態では、ブレーキシリンダ
は受け取った加圧空気を機械力に変換する。この機械力
は機械的リンク機構によってブレーキシューに伝達され
る。ブレーキシューは、ホイールおよびディスクブレー
キの両方またはいずれか一方に押し付けられて、ホイー
ルの回転を低速化または停止させるために使用される。
ホイールに加えられるブレーキ力の大きさは、ブレーキ
シリンダ内で増加した圧力に正比例する。

【００１３】鉄道産業では周知のように、ＥＣＰブレー
キ制御システムは一般的に、従来の空気圧または電空
（ＥＰ）ブレーキ制御システムの重畳または補助手段と
して貨物列車に用いられているだけである。ＥＣＰブレ
ーキ制御システムと異なって、機関車の従来の電空ブレ
ーキ制御システムは、非常コマンドだけでなく、ブレー
キコマンドのすべてを空気圧的に列車内のすべての車両
に送達するためにブレーキ管を使用する。

【００１４】従来型電空ブレーキ制御システムは、運転
席ユニットに加えて、ブレーキ制御コンピュータ（ＢＣ
Ｃ）と空気圧作動ユニット（ＰＯＵ）とを含む。ＢＣＣ
は、運転席ユニットから、すなわち、ハンドルおよび押
しボタンの両方またはいずれか一方から出力された信号
に応答する。これらおよび他の信号と、それの作動を命
令するソフトウェアとに基づいて、ＢＣＣはＰＯＵを含
む様々な空気圧および電空作動装置の作動を制御する。
これらの装置は、主に空気圧論理回路およびソレノイド
作動弁からなり、一般的に作動部分と呼ばれている。Ｂ
ＣＣが実際にブレーキ管内（および様々な他の空気引き
通し線およびタンク内）の圧力を制御できるようにする
のは、これらの作動部分である。

【００１５】各車両の従来型空気圧ブレーキ装置は、ウ
ェスティンハウス・エア・ブレーキ・テクノロジーズ社
(Westinhouse Air Brake Technologies Corporation)
（ＷＡＢＴＥＣ）製のＡＢＤ、ＡＢＤＸまたはＡＢＤＷ
形弁などの空気ブレーキ制御弁を含む。ブレーキ制御弁
（ＢＣＶ）は、常用部分と非常部分とを含み、これらは
共に管ブラケットに取り付けられている。管ブラケット
は、多数の内部通路および幾つかのポートを備えてい
る。各ポートは、ブレーキ管、ブレーキシリンダおよび
２つのタンクに通じるものなどの、車両からの相互連結
管の１つに接続している。ＢＣＶの常用および非常部分
を車両の空気管と流体連通させるのは、管ブラケットの
ポートおよび内部通路である。

【００１６】自動ブレーキハンドルを移動させることに
よって、機関車の運転者は、ブレーキ管内の圧力レベル
を制御し、それによって、ブレーキをかけるか、それを
どの程度にするか、を命令することができる。自動ブレ
ーキハンドルを使用して圧力レベルを変更することによ
って、ブレーキ管は、解除、常用および非常ブレーキコ
マンドを各車両の空気ブレーキ装置に送達することがで
きる。解除ブレーキコマンドに応じて（すなわち、ブレ
ーキ管圧力がそれの通常作動圧力まで回復した時）、Ｂ
ＣＶの常用部分は、ブレーキ管から受け取った加圧空気
を２つのタンクに充填するだけでなく、ブレーキシリン
ダを大気に通気することによって、車両のブレーキを解
除する。常用ブレーキコマンドに応じて（すなわち、ブ
レーキ管圧力が常用率で低下する時）、常用部分は空気
を補助タンクだけからブレーキシリンダに供給してブレ
ーキをかける。ブレーキ管圧力がどれだけ低下するか、
したがって常用ブレーキがかかる大きさは、自動ブレー
キハンドルが全ブレーキ位置の方へどれだけ移動するか
によって決まる。非常ブレーキコマンドに応じて（すな
わち、ブレーキ管が非常率で大気に通気した時）、ＢＣ
Ｖの常用および非常部分が空気を両方のタンクからブレ
ーキシリンダに供給して、もっと迅速で強力にブレーキ
をかける。

【００１７】従来型電空ブレーキ制御システムの制御下
では、ブレーキ管、さらに正確に言えば、それに収容さ
れている圧力レベルによって、ＢＣＶが２つのタンクに
充填するか、それのタンクの一方または両方に保管され
ていた加圧空気をブレーキシリンダに送るか、が決定さ
れる。

【００１８】両形式のブレーキ制御システムを備えた貨
物列車では、機関車の運転者は、ブレーキをかけるため
に、従来型電空ブレーキ制御システムまたはＥＣＰブレ
ーキ制御システムのいずれを使用するかを選択すること
ができる。従来型ブレーキモードを選択した時、ブレー
キコマンドを空気圧で各車両の空気ブレーキ装置に送達
するためにブレーキ管が使用される。ＥＣＰブレーキモ
ードを選択した時、ＥＣＰ引き通し線がブレーキコマン
ドを電気的に車両のＥＣＰブレーキ装置に送達するが、
安全手段として、非常ブレーキコマンドを送達する場合
にもブレーキ管が使用される。

【００１９】各車両のＢＣＶの管ブラケットには、図１
において符号１で全体的に表されたＥＣＰマニホルドア
センブリが取り付けられている。部分的に示されている
だけであるが、ＥＣＰマニホルドアセンブリ１は、マニ
ホルド１５０とカバープレート２００とを含む。上記弁
の少なくとも幾つかが収容されているのは、ＥＣＰマニ
ホルド１５０内である。ＥＣＰマニホルド１５０は、４
つのボアホール(boreholes)、すなわち、遮断ボアホー
ル１０、通気ボアホール３０、補助ボアホール５０およ
び非常ボアホール７０を含む。ボアホール５０および７
０は、充填(fill)ボアホールと呼ばれることが多い。こ
れらのボアホールの各々に多重ボアが設けられおり、そ
れに収容される個々の弁アセンブリの外形に合わせるた
めに、その各々の直径が、上部から底部に見た時に順次
小さくなっている。

【００２０】ＥＣＰマニホルド１５０はまた、幾つかの
内部通路を備えている。非常通路２が、非常ボアホール
７０の底部分７１を車両の非常タンクに相互連結してい
る。同様に、補助通路３が、補助ボアホール５０の底部
分５１を空気圧的に補助タンクに連結している。補助通
路３からパイロット空気路４が分岐している。通気通路
５が、通気ボアホール３０の中間部分３３を大気に相互
連結している。入口通路６が、遮断ボアホール１０の中
間部分１３をＢＣＶの常用部分に相互接続している。た
とえば、ＡＢＤＸブレーキ制御弁では、入口通路６が好
ましくは常用部分内のｃｌ通路に接続されている。遮断
ボアホール１０、３０、５０および７０のそれぞれの下
部分１２、３２、５２および７２に共通通路７が連通し
ている。共通通路７は、これらの下部分をブレーキシリ
ンダに相互接続している。

【００２１】ＥＣＰマニホルド１５０は、幾つかの弁ア
センブリ（すなわち、「弁インサート」）を収容してい
る。遮断ボアホール１０は、遮断型通気弁インサート１
００を収容するために使用されている。通気ボアホール
３０は、通気弁インサート３００を収容するために使用
されている。充填ボアホール５０は、補助弁インサート
５００を収容するために使用されており、非常ボアホー
ル７０は、非常弁インサート７００を収容するために使
用されている。補助弁インサート５００および非常弁イ
ンサート７００は、充填(fill)インサートと呼ばれるこ
とが多い。図１に示されているインサートは、当該技術
分野では周知の構造を用いている。

【００２２】弁インサートは、カバープレート２００に
よってマニホルド１５０内に包含されている。１つが図
示されているだけであるが、各ボアホールの上に１つず
つ、４つのパイロット通路８がカバープレート２００内
に形成されている。たとえば、遮断型通気弁インサート
１００の上方のパイロット通路８は、遮断ボアホール１
０の上部分１７に連通している。弁インサート３００、
５００および７００の上方の他のパイロット通路は、そ
れぞれ通気ボアホール３０、５０および７０の上部分３
７、５７および７７に連通している。

【００２３】図２および図３に最もわかりやすく示され
ているように、各弁インサートは、主ブッシュ８００と
ピストンアセンブリ９００とを含む。主ブッシュ８００
は、上部、中間および下部キャビティ８０１、８０２お
よび８０３からなる中央ボアを形成している。上部キャ
ビティ８０１は、中間キャビティ８０２より大径であ
る。したがって、上部キャビティ８０１の底部に環状棚
部分が存在し、その位置で中央ボアが狭くなって中間キ
ャビティ８０２につながっている。同様に、下部キャビ
ティ８０３の上部に環状棚部分が存在している。主ブッ
シュ８００はまた、中央ボア内に２つの環状弁座を備え
ている。第１弁座８１０は、上部キャビティ８０１の底
部の環状棚部分に形成され、第２弁座８３０は、下部キ
ャビティ８０３の上部の環状棚部分に形成されている。
各弁座は平坦で、中央ボアの長手方向軸線に対して角度
をなしている。三次元的に見た場合、各弁座は円錐状リ
ング形表面として見えるであろう。

【００２４】主ブッシュ８００はさらに、その外周を取
り囲むように形成された３つの環状フランジを有する。
環状フランジ８１１は、主ブッシュ８００の上部の周囲
に位置する。環状フランジ８１２および８１３は、それ
ぞれ主ブッシュ８００の中間部および底部の周囲に位置
している。各フランジの外径は同一であり、各フランジ
に溝が設けられて、それにＯリングがはめ込まれてい
る。Ｏリングを備えているため、主ブッシュ８００はＥ
ＣＰマニホルド１５０のボアホールのいずれにも密接状
にはめ込まれるように構成されている。Ｏリングは、弁
インサートを収容しているボアホールの様々な部分間で
の漏れを防止する。

【００２５】ピストンアセンブリ９００は、主ブッシュ
８００の中央ボアにはまるように構成されている。ピス
トンアセンブリ９００は、インサートピストン９１０
と、シール部材９２０および９３０とを含む。ピストン
のヘッド９１１からシャフト９１２が延びている。ヘッ
ド９１１は、その外周を取り囲むように形成された環状
カラー９１３を有する。このカラーに溝が設けられ、そ
れにＯリング９１４がはめ込まれている。このＯリング
９１４は、ヘッド９１１の周囲での空気の漏れを防止す
る。ヘッド９１１の上部にノブ９１５も設けられてい
る。

【００２６】シャフト９１２は、その外周を取り囲むよ
うに形成された３つのリムを有する。シール部材９２０
が、リム９２１とヘッド９１１の下側との間でシャフト
９１２の周囲に取り付けられており、シール部材９３０
が、リム９２２および９２３の間でシャフト９１２の周
囲に取り付けられている。シール部材９２０の下側外縁
部は、第１弁座８１０に密接するように構成されてい
る。同様に、シール部材９３０の上側外縁部は、第２弁
座８３０に密接するように構成されている。シール部材
９２０および第１弁座８１０が協働して上部弁として機
能し、シール部材９３０および第２弁座８３０が協働し
て下部弁として機能する。

【００２７】図３に最もわかりやすく示されているよう
に、ばね９４０が、環状カラー９１３の下側と上部キャ
ビティ８０１の底部の棚部分との間で圧縮された状態で
インサートピストン９１０に巻装されている。このばね
はインサートピストン９１０を上方に付勢しており、し
たがって、下部弁は常時閉鎖され、上部弁は常時開放し
ている。

【００２８】図１に示されている弁インサートは、弁イ
ンサート３００がブースタと呼ばれることが多い補助イ
ンサートを備えていない点を除いて、実質的に同一であ
る。図２は、ブースタ付きの弁インサートを示し、図３
は、それがないものを示している。ブースタ９５０は、
補助ブッシュ９７０内に収容された補助ピストン９６０
を有する。補助ブッシュ９７０の上部には、補助ピスト
ン９６０の上方移動を制限する環状リップ９７１が設け
られている。

【００２９】補助ピストン９６０は、その外周を取り囲
むように形成された環状フランジ９６１を有する。この
フランジに溝が設けられ、それにＯリング９６２がはめ
込まれている。このＯリングは、補助ピストン９６０の
周囲での空気の漏れを防止する。補助ピストン９６０の
下側に中空シャフト９６４が設けられている。図２に示
されているように、この中空シャフトは、インサートピ
ストン９１０のノブ９１５と協働するように構成されて
いる。

【００３０】カバープレート２００の上部に４つのソレ
ノイドが取り付けられているが、図１にはそのうちのソ
レノイド１１０だけが示されている。各弁インサートの
上方で、１つのソレノイドが、パイロット空気路４と対
応のボアホール用のパイロット通路８とに連通してい
る。各ソレノイドは、励磁コイルを巻装した電機子軸を
有する。電機子軸は、ヘッド側端部にシールを有する。
コイルが消勢された時、電機子軸のヘッド側端部が、弁
インサートの上方でカバープレート２００の上部に付勢
される。これによって、パイロット通路８がパイロット
空気路４およびそれに連結された補助タンクから遮断さ
れ、それによって加圧空気が弁インサートの上部に作用
できなくなる。

【００３１】どのブレーキ制御システムがブレーキ操作
を指示するかを選択する際に、機関車の運転者は最終的
に、ＥＣＰマニホルド１５０内の遮断型通気弁インサー
ト１００の状態を決定する。従来型ＥＰブレーキモード
が選択された時、各車両のＣＣＵは、遮断型通気弁イン
サート１００用のソレノイド１１０を励磁するコマンド
をＥＣＰ引き通し線経由で受け取らない。このため、遮
断型通気弁インサート１００は遮断状態のままである、
すなわち、下部弁が閉鎖され、その上部弁が開放してい
る。（図１から明らかなように、下部弁は使用されな
い。）したがって、従来型ブレーキ制御システムがブレ
ーキ管に沿ってブレーキコマンドを送達する時はいつ
も、遮断型通気弁インサート１００は加圧空気をそれの
上部弁からブレーキシリンダに流し込むことができる。
具体的に言うと、ＢＣＶの常用部分内のｃｌ通路からの
空気は、入口通路６に流入して遮断ボアホール１０の中
間および下部分１３および１２を通る。加圧空気は次
に、弁座８１０を通過して共通通路７を通ってブレーキ
シリンダに流入し、それによって車両のブレーキがかか
る。

【００３２】ＥＣＰブレーキモードが選択された時、各
車両のＣＣＵが、ソレノイド１１０を励磁する信号をＥ
ＣＰ引き通し線経由で受け取る。ソレノイド１１０は、
励磁時にそれの電機子軸を電磁的に上方に押し付けるた
め、弁インサート１００のパイロット通路８がパイロッ
ト空気路４に相互連結される。そのため、補助タンクか
らのパイロット空気が補助ピストン９６０の上部に作用
する。パイロット圧力が増加すると、中空シャフト９６
４がノブ９１５を包囲して、すぐにばね９４０の付勢力
に逆らってインサートピストン９１０を押し下げる。こ
れによって、遮断型通気弁インサート１００がカットイ
ン(cut-in)状態になる、すなわち、それの上部弁が閉鎖
される。この状態では、遮断型通気弁インサート１００
が入口通路６を共通通路７から遮断するため、ブレーキ
シリンダがＢＣＶの常用部分のｃｌ通路から切り離され
る。

【００３３】さらに、ＥＣＰブレーキモードでは、通
気、補助および非常弁インサート３００、５００および
７００を介してブレーキシリンダを排気または加圧する
だけで、ブレーキが解除されるか、またはブレーキがか
かる。各車両のＣＣＵは、ＥＣＰ引き通し線経由でブレ
ーキ解除およびブレーキコマンドを受け取って、適当な
弁インサートの上方のソレノイドを励磁する。

【００３４】たとえば、ＥＣＰブレーキ制御システムが
ＥＣＰ引き通し線に沿ってブレーキコマンドを送達する
時はいつも、ＣＣＵが補助弁インサート５００または非
常弁インサート７００のいずれか一方、または両方の上
方のソレノイドを励磁する。（実際には、常用ブレーキ
コマンドに応じて一般的に作動するのは、非常弁インサ
ートである。）それによって、補助タンクからのパイロ
ット空気が補助ピストン９６０の上部に作用する。パイ
ロット圧力が増加すると、中空シャフト９６４がノブ９
１５を包囲して、すぐにばね９４０の付勢力に逆らって
インサートピストン９１０を押し下げる。これによっ
て、非常弁インサート７００が励磁状態に押し進められ
る、すなわち、それの上部弁が閉鎖され、下部弁が開放
する。（図１から明らかなように、上部弁は使用されな
い。）この状態では、非常弁インサート７００が加圧空
気を非常タンクから下部弁を通ってブレーキシリンダに
流入する。具体的に言うと、空気は非常通路２から非常
ボアホール７０の底部分７１に流入する。次に、加圧空
気は弁座８３０を通過して共通通路７を通り、ブレーキ
シリンダに流入することによって、ブレーキがかかる。

【００３５】ＥＣＰブレーキ制御システムがＥＣＰ引き
通し線に沿ってブレーキ解除コマンドを送達する時はい
つも、ＣＣＵが通気弁インサート３００の上方のソレノ
イドを励磁する。それによって、補助タンクからのパイ
ロット空気がインサートピストン９１０の上部に作用す
る。パイロット圧力が増加すると、インサートピストン
９１０がばね９４０の付勢力に逆らって降下する。これ
によって、通気弁インサート３００が励磁状態に押し進
められる、すなわち、それの上部弁が閉鎖され、下部弁
が開放する。（図１から明らかなように、上部弁は使用
されない。）この状態では、通気弁インサート３００
が、ブレーキシリンダ内に展開していた加圧空気を下部
弁から大気に流す。具体的に言うと、空気はブレーキシ
リンダから共通通路７を通り、通気ボアホール３０の底
部分３１に流入する。加圧空気は次に、弁座８３０を通
過して通気通路５を通って大気に流れ、それによってブ
レーキが解除される。

【００３６】遮断型および充填型通気弁インサート１０
０、５００および７００は、最初はブースタ９５０がな
い構造であった。そのため、ＥＣＰマニホルドアセンブ
リ１の作動に問題が生じた。たとえば、ブレーキシリン
ダが充填された後に充填弁５００または７００が消勢状
態に戻った（すなわち、下部弁が閉鎖した）時、ブレー
キシリンダからの加圧空気が自由に共通通路７を通っ
て、開放した上部弁を通過し、ヘッド９１１の下側を取
り囲んでいるＯリングシール９１４を押し付ける。残念
ながら、ヘッド９１１の下側の圧力が増加することは、
インサートピストン９１０の降下を妨害するように働
く。したがって、充填型通気弁インサートを励磁状態に
移動させる（すなわち、下部弁を開放する）場合、ばね
９４０とヘッド９１１の下側に作用するブレーキシリン
ダ圧力とを合計した力に逆らってピストンインサート９
１１を押し下げるために、より大きいパイロット圧力が
必要になることを意味する。

【００３７】しかし、一定状態では、充填弁を適当に作
動させるには、補助タンク内の圧力がブレーキシリンダ
圧力に対して低すぎる場合があることがすぐにわかっ
た。このような状態では、ヘッド９１１の上部に作用す
る（タンクから通路３、パイロット空気路４およびパイ
ロット通路８を経た）パイロット圧力は、ピストンアセ
ンブリ９００を開放位置まで降下させるのに不十分であ
った。すなわち、ブレーキがＥＣＰブレーキモードで作
動している時、加圧空気をそれ以上ブレーキシリンダに
送ることができないことを意味する。

【００３８】ブースタ９５０は、補助タンク内の圧力が
ブレーキシリンダ圧力に対して低くなるこのような時
に、ピストンアセンブリ９００を良好に作動させること
ができた。具体的に言うと、図２に最もわかりやすく示
されているように、ブースタのピストン９６０の周囲の
シール９６２は、インサートピストン９１０のヘッド９
１１の周囲のＯリングシール９１４より大きい表面積を
有する。パイロット圧力が補助ピストン９６０の上部の
大きい有効面積に作用すれば、大きい降下力がピストン
アセンブリ９００に対して発生することができる。（ピ
ストンの側部の有効面積とそれに加わる圧力とを掛け合
わせることによって、ピストンの側部に作用する力が得
られる）。これによって、パイロット圧力は、インサー
トピストン９１０のヘッド９１１の下側の圧力増加によ
って発生した対抗力に、より容易に打ち勝つことができ
た。

【００３９】ブースタによって性能が改善されるが、ブ
ースタは、従来型弁インサートに伴うすべての問題に対
処しているわけではなかった。１つの問題は、遮断型お
よび充填型通気弁インサート１００、５００および７０
０の構造に由来する圧力不均衡が原因である。インサー
トピストン９１０のヘッド９１１の周囲のＯリングシー
ル９１４は、比較的大きい有効面積を有する。それは、
下部弁を形成するために第２弁座８３０に使用されてい
るシール部材９３０より大きい。この有効面積の差は、
ピストンアセンブリ９００を閉鎖位置に向けて自己増力
させる効果を有する。ブレーキシリンダ圧力が増加する
と、それに応じてピストンヘッド９１１の下側に作用す
る力が増加して、下部弁を閉鎖位置の方へ押し付けやす
い。したがって、さらに強力にブレーキをかけるために
必要である場合にブレーキシリンダ圧力を増加させるに
は、弁インサートを開くためにさらに強いパイロット圧
力を補助ピストン９６０の上部に加えなければならな
い。

【００４０】別の問題は、従来型弁インサートのすべて
において、主ブッシュ８００内でのインサートピストン
９１０の移動が案内されないことが原因である。主ブッ
シュ８００の中央ボア内でのインサートピストン９１０
の移動の案内を助けるために、リム９２１および９２２
の各々は、それぞれ対応の弁座８１０および８３０と一
致した傾斜の表面を有する。しかし、これらのリムは、
シャフト９１２の下端部が図２で見て前後左右に移動す
ることを防止するためにはほとんど役立たない。これ
は、しばしばベルクラッパ効果(bell clapper effect)
と呼ばれている。したがって、パイロット圧力が除去さ
れた時、ばね９４０がインサートピストン９１０を上方
へ後退させる際にリム９２１および９２２は必ずしも中
央ボアの長手方向軸線と整合しないであろう。その場
合、ピストンアセンブリ９００は開放位置に付着する可
能性がある。

【００４１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、ブッシュアセンブリ内を長手方向に移動する時
のピストンアセンブリの非長手方向移動を防止し、それ
によって従来型弁インサートに見られたベルクラッパ効
果を防止する構造を有する弁インサートを提供すること
である。

【００４２】別の目的は、従来型弁インサートのピスト
ンおよびブッシュアセンブリに本来的に生じる圧力不均
衡を回避できるように構成された弁インサートを提供す
ることである。

【００４３】さらなる目的は、特に低圧および低温にお
いて従来型弁インサートよりもはるかに信頼性の高いシ
ールを与えるように協働するばね荷重(spring load)お
よび弁座構造を示す弁インサートを提供することであ
る。

【００４４】さらに別の目的は、上記利点を備えた信頼
性が高い遮断型通気弁インサートを提供することであ
る。

【００４５】さらに別の目的は、上記利点を備えた信頼
性が高い充填型通気弁インサートを提供することであ
る。

【００４６】上記目的および利点に加えて、当該技術分
野の専門家であれば、本明細書の詳細な説明を読めば、
本発明の様々な他の目的および利点が容易に明らかにな
るであろう。詳細な説明を図面および請求項と合わせて
考えた時、他の目的および利点が特に明らかになるであ
ろう。

【００４７】

【課題を解決するための手段】上記目的および利点は、
画期的な通気弁インサートによって達成される。それの
様々な実施形態において、通気弁インサートは、ブッシ
ュアセンブリと、ピストンアセンブリと、ばねとを含
む。ブッシュアセンブリの周囲に複数の環状フランジが
形成されている。各環状フランジに溝が設けられ、それ
にＯリングがはめ込まれている。Ｏリングは、ブッシュ
アセンブリが、ＥＣＰマニホルドアセンブリの充填およ
び遮断ボアホールなどの適当なボアホール内に密接状に
はまることができるようにする。ブッシュアセンブリ
は、上部キャビティ、中間キャビティおよび下部キャビ
ティを有する長手方向ボアを有する。それはまた、上部
キャビティに接続した通気ポートホールと、下部キャビ
ティに接続した第１ポートホールを有する。ブッシュア
センブリはまた、上部キャビティの底部に円周方向に形
成された下部ばね受けと、下部キャビティの周囲に円周
方向に形成された環状弁座とを有する。環状弁座は、所
定角度で傾斜外側部分まで先細になった隆起内側部分を
備えている。ピストンアセンブリは、長手方向ボア内で
開閉位置間を往復移動可能であり、インサートピストン
と環状シール部材とを含む。インサートピストンは、そ
のヘッドが上部キャビティ内に位置し、その軸部がヘッ
ドから下方に延びて中間キャビティを貫通している。ヘ
ッドは、環状カラーを有する。カラーの周囲に設けられ
た溝が第１環状シールを収容して、ヘッドの周囲の漏れ
を防止している。軸部は、ピストンアセンブリが長手方
向ボア内を長手方向に移動する時のピストンアセンブリ
の非長手方向移動を防止する手段を備えている。この手
段はまた、中間キャビティの周囲の漏れを防止する。軸
部の底部分に取り付けられた環状シール部材は、ピスト
ンアセンブリが閉鎖位置をとった時に環状弁座の隆起内
側部分に密封係合する平坦な表面を有する。ばねが、イ
ンサートピストンに巻装されて、環状カラーの下側と下
部ばね受けとの間に圧縮状態で位置している。ばねは、
通気弁インサート（すなわち、カットイン(cut-in)また
は充填インサート）の形状に応じて、ピストンアセンブ
リを長手方向ボア内で閉鎖位置または開放位置のいずれ
かへ付勢する。閉鎖位置では、ピストンアセンブリが下
部キャビティをその下部キャビティのすぐ下側の底部領
域から遮断する。開放位置では、ピストンアセンブリが
下部キャビティおよび底部領域間を連通させる。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明を詳細に説明する前に、同
一機能を有する同一部材が、可能な場合に添付図面の各
々で同一の参照番号で表されていることに読者は注意さ
れたい。これは、本発明をわかりやすくしてそれの理解
を図るためである。本発明は、改良型弁インサートであ
る。

【００４９】図４および図５は、本発明の現時点で好適
な実施形態、すなわち、遮断型通気弁インサートおよび
充填型通気弁インサートを示している。本発明は、本明
細書の背景部分で述べた環境用に意図されているかのよ
うに以下に記載されている。ＥＣＰマニホルドアセンブ
リの状況で記載されているが、本発明が様々な流体制御
システムで、鉄道産業に関係ないものでも実施できるこ
とは、本明細書を読めば明らかになるであろう。本発明
は、請求項の範囲を制限するのではなく、本発明の説明
を、したがってそれの理解を簡単にするためだけにこの
状況で示されている。

【００５０】本発明の両方の好適な実施形態に当てはま
る包括的な特徴が、図４および図５に示されており、以
下に説明する。特に、好適な実施形態の各々において、
画期的な弁インサートは、ブッシュアセンブリと、ピス
トンアセンブリと、ばねとを含む。ブッシュアセンブリ
４００の周囲に複数の環状フランジ４１１、４１２およ
び４１３が形成されている。環状フランジ４１１は、ブ
ッシュアセンブリの上部の周囲に位置している。環状フ
ランジ４１２および４１３は、ブッシュアセンブリ４０
０のそれぞれ中間部および底部付近に位置している。各
フランジにはその外周を取り囲むように溝が設けられ、
それにＯリングがはめ込まれている。フランジおよびＯ
リングは、ブッシュアセンブリが、図６に示されている
ＥＣＰマニホルドアセンブリ１の遮断ボアホール１０ま
たは充填ボアホール５０および７０などの適当なボアホ
ール内に密接状にはまることができるようにする。Ｏリ
ング４２１、４２２および４２３は、弁インサートを収
容するボアホールの様々な部分の間での漏れを防止す
る。たとえば、上部Ｏリング４２１は、ブッシュアセン
ブリ４００とそれを覆うカバープレート２００との間を
密封している。

【００５１】ブッシュアセンブリ４００は、全体的に４
１０で表された長手方向ボアを有し、その内部にピスト
ンアセンブリが収容される。長手方向ボア４１０は、上
部キャビティ４０１、中間キャビティ４０２および下部
キャビティ４０３を有する。ブッシュアセンブリ４００
はまた、上部キャビティ４０１と直接的に連通している
少なくとも１つの通気ポートホール４０４を有する。そ
れはまた、下部キャビティ４０３と直接的に連通してい
る１つまたは複数の第１ポートホール４０５を有する。

【００５２】ブッシュアセンブリ４００はまた、上部キ
ャビティ４０１の底部で円周方向に形成された下部ばね
受け４０６を有する。それはまた、下部キャビティ４０
３の周囲に円周方向に形成された環状弁座４３０を備え
ている。環状弁座４３０は、所定角度で傾斜外側部分４
３２まで先細になった隆起内側部分４３１を備えてい
る。発明の実施形態に応じて、その所定角度は好ましく
は１５〜３０度であるが、本発明を使用しようとする環
境に応じて調整することができる。

【００５３】ピストンアセンブリ６００は、ブッシュア
センブリ４００の長手方向ボア４１０にはまって、その
内部を往復移動するように構成されている。ピストンア
センブリ６００は、インサートピストン６１０と、環状
シール部材６３０とを含む。インサートピストン６１０
は、そのヘッド６１１が上部キャビティ４０１内に位置
し、軸部６１２がそれから下方に延びて中間キャビティ
４０２を貫通している。ヘッド６１１は、その外周を取
り囲む環状カラー６１３を有すると共に、上部内に室６
２３を形成している。環状カラー６１３の周囲に設けら
れた溝６１５に、第１環状シール６１４がはめ込まれ
て、インサートピストン６１０のヘッド６１１の周囲で
の漏れを防止している。

【００５４】軸部６１２は、ピストンアセンブリ６００
が長手方向ボア４１０内を長手方向に移動する時のピス
トンアセンブリ６００の非長手方向移動を防止する手段
６５０を備えている。それはまた、中間キャビティ４０
２の周囲での漏れを防止する。この手段について以下に
さらに詳細に説明する。

【００５５】環状シール部材６３０は、軸部６１２の底
部分に取り付けられており、環状ディスク６３１を有す
る。環状ディスク６３１に貫通孔６３２が設けられ、そ
れを軸部６１２の底部分が貫通している。環状ディスク
６３１は弾性材料からなり、平坦面６３３を有し、ピス
トンアセンブリ６００が長手方向ボア４１０内で閉鎖位
置をとった時、弁座４３０の隆起内側部分４３１に密封
係合することができる。

【００５６】ばね６４０は、インサートピストン６１０
に巻装されて、環状カラー６１３の下側と下部ばね受け
４０６との間に圧縮状態で位置している。従来型通気弁
インサートに使用されるばねによって与えられる荷重が
２ポンドであるのに対して、それは好ましくは、３ポン
ドの荷重を与える。ばね６４０は、ピストンアセンブリ
６００を長手方向ボア４１０内で閉鎖位置または開放位
置のいずれかへ付勢する。ピストンアセンブリが付勢さ
れる位置は、本発明の個々の実施形態によって決まる。
閉鎖位置にある時、ピストンアセンブリ６００は、下部
キャビティ４０３を下部キャビティのすぐ下側の底部領
域４０７から遮断する。開放位置にある時、ピストンア
センブリは、下部キャビティ４０３および底部領域４０
７間を連通させる。

【００５７】再びブッシュアセンブリ４００を見ると、
通気ポートホール４０４は、弁インサートがＥＣＰマニ
ホルド１５０内の適当なボアホール内に取り付けられた
時に通気通路５と整合するように構成されている。この
ため、通気ポートホール４０４は、ピストンヘッド６１
１の下側の上部キャビティ４０１を大気に通気し、それ
によってそこでの圧力増加を防止することができる。大
気に通気していなければ、そこで増加した圧力が、補助
タンクからのパイロット圧力がインサートピストン６１
０の上表面６１６に加えられてそれに作用した時のピス
トンアセンブリ６００の降下に抵抗するであろう。

【００５８】本発明が図４に示されている遮断型通気弁
インサートとして実現されている好適な実施形態では、
第１ポートホール４０５が、ＥＣＰマニホルド１５０の
入口通路６と整合するように構成されている。これは、
図６の左側に最もわかりやすく示されている。図示のよ
うに、遮断型通気弁インサート２０は、それの第１ポー
トホール４０５が入口通路６に連通するようにして、遮
断ボアホール１０内に収容されている。インサートピス
トン６１０のヘッド６１１の上部の室６２３が、カバー
プレート２００内のパイロット空気路４と整合してい
る。

【００５９】遮断型通気弁インサート２０に示されてい
る手段６５０は、軸部６１２と第２環状シール６５４と
を含む。さらに具体的に言うと、軸部は上部ランド６５
１および下部ランド６５２を有し、中間キャビティ４０
２内においてそれらの間に環状溝６５３が軸部６１２を
取り囲むように形成されている。第２環状シール６５４
は、環状シール部材６３０とほぼ同一の有効面積を有す
る。上部および下部ランド間の環状溝６５３内に取り付
けられた第２環状シール６５４は、中間キャビティ４０
２を通過する漏れを防止する。上部および下部ランド６
５１および６５２は、同一の外径を有し、中間キャビテ
ィを形成するブッシュアセンブリ４００の内部円筒スリ
ーブ４１４内に密接状にはまって円滑に摺動することが
できる寸法を有する。ランド６５１および６５２が中間
キャビティ４０２に正確にはめ込まていることによっ
て、軸部６１２の底端部が図４で見て前後左右に激しく
ぶつかることが防止される。この構造は、ブッシュアセ
ンブリ４００内でのインサートピストン６１０の移動を
案内するだけでなく、従来型弁インサートに見られたベ
ルクラッパ効果を防止する。

【００６０】図４に示されている好適な実施形態をさら
に参照すると、遮断型通気弁インサート２０の環状弁座
４３０は、上向きに、底部領域４０７から離れるように
設けられている。さらに、底部領域は、底部キャビティ
４０７として設けられている。このキャビティは、ブッ
シュアセンブリ４００内において下部キャビティ４０３
のすぐ下側に連続して形成されている。ブッシュアセン
ブリはまた、底部キャビティ４０７に連通した１つまた
は複数の第２ポートホール４０８を有する。

【００６１】遮断型通気弁インサート２０内で、ばね６
４０は、ピストンアセンブリ６００を環状弁座４３０か
ら離れるように上向きに、このため開放位置へと付勢し
ている。インサートピストン６１０の上表面６１６に作
用するパイロット圧力がない場合、ばね６４０の作用に
よって、ピストンアセンブリが長手方向ボア４１０内で
押し上げられる。インサートピストン６１０の上方移動
は、環状シール部材６３０の上表面が内部円筒スリーブ
４１４の底面に当接することによって制限される。この
ため、軸部６１２の底部分に取り付けられた環状シール
部材６３０が、ばね６４０によって上方へ移動して、弁
座４３０から離れる。これによって、下部および底部キ
ャビティ４０３および４０７が連通し、それによって第
１および第２ポートホール４０５および４０８が相互接
続される。

【００６２】このため、遮断型通気弁インサート２０
は、図６に示されているＥＣＰマニホルド１５０に使用
される時、常時遮断状態に付勢されている。したがっ
て、従来型ブレーキ制御システムがブレーキコマンドを
ブレーキ管に沿って送達する時はいつも、遮断型通気弁
インサート２０が加圧空気をブレーキシリンダに流し込
むことができる。具体的に言うと、ＢＣＶの常用部分内
のｃｌ通路からの空気が、入口通路６に流入して第１お
よび第２ポートホール４０５および４０８を通る。加圧
空気は次に、弁座４３０を通過して共通通路７を通って
ブレーキシリンダに流入し、それによって車両のブレー
キがかかる。

【００６３】パイロット空気路４からのパイロット圧力
がインサートピストン６１０の上表面６１６に作用し
て、その内部に形成されている室２２３に入ると、ピス
トンアセンブリはばね６４０の対抗力に逆らって押し下
げられて、すぐに閉鎖位置に達する。環状シール部材６
３０の平坦表面６３３が弁座４３０の隆起内側部分４３
１に密封状に着座した時、インサートピストン６１０の
降下が終了する。この時、遮断型通気弁インサート２０
はカットイン状態をとり、下部および底部キャビティ４
０３および４０７が、第１および第２ポートホール４０
５および４０８と共に、互いに遮断される。図６の状況
で見ると、遮断型通気弁インサート２０がカットイン状
態にあるので、通気および充填型通気弁インサート８０
および４０を介してブレーキシリンダを排気または加圧
するだけで、ブレーキを解除またはかけることができ
る。

【００６４】環状弁座４３０は、図４に示されているよ
うに、別体の円筒部材に形成することができることに注
意されたい。この場合、別体の弁座４３０を長手方向ボ
ア４１０内の下部および底部キャビティ４０３および４
０７間に取り付ける必要がある。図４に示されているよ
うなＯリングまたは同様の環状弾性部材４３４を使用し
て、下部および底部キャビティ４０３および４０７間を
気密状にシールすることができる。

【００６５】本発明が図５に示されている充填型通気弁
インサートとして実現されている好適な実施形態では、
第１ポートホール４０５が、ＥＣＰマニホルド１５０内
の共通通路７と整合するように構成されている。これ
は、図６の右側に最もわかりやすく示されている。２つ
の充填型通気弁インサート４０が示されている。一方が
補助ボアホール５０内に収容され、他方が非常ボアホー
ル７０内に収容されている。各充填型通気弁インサート
４０で、第１ポートホール４０５が共通通路７に連通
し、それを通って本発明を搭載した車両のブレーキシリ
ンダに連通している。インサートピストン６１０のヘッ
ド６１１の上部の室６２３が、カバープレート２００内
のパイロット空気路４と整合している。

【００６６】充填型通気弁インサート４０に示されてい
る手段６５０は、軸部６１２と第２環状シール６６４と
を含む。さらに具体的に言うと、軸部は上部ランド６６
１および下部ランド６６２を有し、中間キャビティ４０
２内においてそれらの間に環状溝６６３が軸部６１２を
取り囲むように形成されている。第２環状シール６６４
は、環状シール部材６３０とほぼ同一の有効面積を有す
る。上部および下部ランド間の環状溝６６３内に取り付
けられた第２環状シール６６４は、中間キャビティを通
過する漏れを防止する。上部および下部ランド６６１お
よび６６２は、同一の外径を有し、中間キャビティ４０
２を形成するブッシュアセンブリ４００の内部円筒壁４
２４内に密接状にはまって円滑に摺動することができる
寸法を有する。ランド６６１および６６２が中間キャビ
ティ４０２に正確にはめ込まていることによって、軸部
６１２の底端部が図５で見て前後左右に激しくぶつかる
ことが防止される。この構造は、ブッシュアセンブリ４
００内でのインサートピストン６１０の移動を案内する
だけでなく、従来型弁インサートに見られたベルクラッ
パ効果を防止する。

【００６７】図５に示されている好適な実施形態をさら
に参照すると、充填型通気弁インサート４０の環状弁座
４３０は下向きで、底部領域４０７に面している。図６
に示されているように、充填型通気弁インサート４０を
補助弁として使用した時、底部領域４０７は充填ボアホ
ール５０の底部分５１である。同様に、弁インサートを
非常弁として使用した時、底部領域４０７は非常ボアホ
ール７０の底部分７１である。

【００６８】充填型通気弁インサート４０内で、ばね６
４０は、ピストンアセンブリ６００を上向きに、このた
め閉鎖位置に付勢している。インサートピストン６１０
の上表面６１６に作用するパイロット圧力がない場合、
ばね６４０の作用によって、ピストンアセンブリが長手
方向ボア４１０内で押し上げられる。このため、軸部６
１２の底部分に取り付けられた環状シール部材６３０が
ばね６４０によって上方へ移動する結果、それの平坦表
面６３３が環状弁座４３０の隆起内側部分４３１に密封
状に着座する。このため、充填型通気弁インサート４０
は常時閉鎖位置へ付勢されて、下部キャビティ４０３お
よびそれと共に第１ポートホール４０５が、底部領域４
０７から遮断されている。

【００６９】パイロット空気路４からのパイロット圧力
がインサートピストン６１０の上表面６１６に作用し
て、その内部に形成されている室２２３に入ると、ピス
トンアセンブリ６００がばね６４０の対抗力に逆らって
押し下げられる。インサートピストン６１０の降下によ
って、環状シール部材６３０の平坦表面６３３が環状弁
座４３０の隆起内側部分４３１から離脱する。ピストン
アセンブリ６００がパイロット圧力によって開放位置へ
移動することによって、下部キャビティ４０３およびそ
れに連通した第１ポートホール４０５が底部領域４０７
に連通することができる。

【００７０】図５は、バックアップ環状クッション４７
５も示している。それはまた、インサートピストン６１
０のヘッド６１１の底部の位置で軸部６１２の周囲に形
成された環状リセス６１７を示している。この環状リセ
ス６１７内にバックアップ環状クッション４７５の内側
部分が取り付けられている。ピストンアセンブリ６００
が開放位置へ移動した時、バックアップ環状クッション
４７５の底表面が、上部キャビティ４０１の環状内側部
分に係合する。

【００７１】弁インサートの両方の好適な実施形態にお
いて、環状シール部材６３０は内部ワッシャ６３４を有
し、それの周囲に環状ディスク６３１が形成されてい
る。遮断型通気弁インサート２０では、環状シール部材
６３０がナットまたは同様の手段６３５で軸部６１２の
底部に固定されている。Ｏリングまたは同様の弾性部材
６３６を使用して、軸部６１２の底部と環状シール部材
６３０の上部との間が気密状にシールされている。充填
型通気弁インサート４０では、軸部６１２は、インサー
トピストン６１０の底部分付近で外周を取り囲むように
形成されたリム６１８を有する。軸部６１２の底部をシ
ール部材の貫通孔６３２に挿通してから、環状シール部
材６３０をナットまたは同様の手段６３５でこのリム６
１８の下側に固定する。リム６１８の外表面は、下向き
に傾斜している。これはさらに、ピストンアセンブリ６
００が長手方向ボア４１０内を長手方向に移動する時の
ピストンアセンブリ６００の案内を助ける。

【００７２】本発明の好適な両実施形態は、従来型弁イ
ンサートに本来的に生じる圧力不均衡を回避できるよう
に構成されている。前述したように、遮断型および充填
型通気弁インサート２０および４０の両方において、第
２環状シール６５４／６６４が、ピストンアセンブリ６
００の環状シール部材６３０とほぼ同一の有効面積を有
する。このように有効面積が等しいことによって、ブッ
シュアセンブリ４００の長手方向ボア４１０内でピスト
ンアセンブリが釣り合うという効果が得られる。

【００７３】最初に、図５および図６の場合の充填型通
気弁インサート４０を考える。ブレーキシリンダが充填
された後に充填型通気弁インサートが閉鎖位置に戻った
時、ブレーキシリンダからの加圧空気が自由に共通通路
７を通って、軸部６１２を取り囲んでいる第２環状シー
ル６６４の下側に作用する。同様に、この同一圧力が、
環状シール部材６３０の上部の平坦面６３３に作用す
る。第２環状シール６６４および環状シール部材６３０
がほぼ同一の有効面積を有するため、これらの２表面に
作用する上下逆方向の力が釣り合う。したがって、ブレ
ーキをさらに強力にかけるために必要とされる場合に充
填型通気弁インサート４０を開放位置へ移動させる時、
弁を再開するために必要なパイロット圧力が、ブレーキ
シリンダが除圧された時に充填弁を開くために必要であ
ったパイロット圧力とほぼ同一である。

【００７４】次に、図４および図６の場合の遮断型通気
弁インサート２０を考える。パイロット圧力がインサー
トピストン６１０の上表面６１６に作用している時、ピ
ストンアセンブリ６００はカットイン状態（すなわち、
閉鎖位置）に保持される。続いて従来型ＥＰブレーキモ
ードへ移行する際に、ＢＣＶの常用部分内のｃｌ通路か
らの加圧空気が入口通路６に流入してから、パイロット
圧力が除去されるまで、下部キャビティ４０３に流入す
る。遮断型通気弁インサート２０がまだカットイン状態
から移動していないので、ＢＣＶからの加圧空気は環状
シール部材６３０の上表面に作用することができる。同
様に、この同一圧力が、軸部６１２を取り囲んでいる第
２環状シール６５４の下側に作用する。環状シール部材
６３０および第２環状シール６５４がほぼ同一の有効面
積を有するため、これらの２表面に作用する上下逆方向
の力が釣り合う。したがって、遮断型通気弁インサート
２０は、遮断状態に戻ることを命令された時に、その移
動を妨害されないであろう。

【００７５】特許法に従って、本発明を実施するための
現時点で好適な実施形態を以上に詳細に説明してきた。
しかし、本発明が関連する技術分野の専門家であれば、
請求項の精神および範囲から逸脱することなく本発明を
実施する様々な他の方法がわかるであろう。当該技術分
野の専門家であれば、以上の説明が単に説明のためであ
って、請求項を特定の狭い解釈に制限するためのもので
はないことを理解できるであろう。

【００７６】したがって、科学および有用な技術の発達
を促進するために、請求項によって定義されたすべての
主題に対する排他的権利を特許法で規定された期間にわ
たって得られることを確信している。

【００７７】また、本願には特許請求の範囲記載の発明
だけではなく、下記の項目に記載の発明も含まれてい
る。 （１）前記環状弁座は、前記長手方向ボア内で前記ブッ
シュアセンブリの前記下部および前記底部キャビティ間
に密接状に取り付けられた別体の円筒部材に形成されて
いる請求項３記載の通気弁インサート。 （２）前記所定角度は、約１５度である上記（２）記載
の通気弁インサート。 （３）前記適当なボアホールは、マニホルドアセンブリ
の遮断ボアホールであり、前記通気ポートホールが前記
マニホルドアセンブリ内の通気通路に連通し、前記第１
ポートホールが前記マニホルドアセンブリ内の入口通路
に連通し、前記第２ポートホールが前記マニホルドアセ
ンブリ内の共通通路に連通するようにして、前記遮断ボ
アホール内にはめ込まれる上記（２）記載の通気弁イン
サート。 （４）前記所定角度は、約１５度である請求項１記載の
通気弁インサート。 （５）前記所定角度は、約１５度である請求項２記載の
通気弁インサート。 （６）前記所定角度は、約３０度である請求項５記載の
通気弁インサート。 （７）前記適当なボアホールは、マニホルドアセンブリ
の充填ボアホールであり、前記通気ポートホールが前記
マニホルドアセンブリ内の通気通路に連通し、前記第１
ポートホールが前記マニホルドアセンブリ内の共通通路
に連通し、前記底部領域が前記マニホルドアセンブリ内
のタンク通路に連通するようにして、前記充填ボアホー
ル内にはめ込まれる上記（７）記載の通気弁インサー
ト。 （８）前記所定角度は、約３０度である請求項４記載の
通気弁インサート。 （９）前記所定角度は、約３０度である請求項１３記載
の充填型通気弁インサート。

【図面の簡単な説明】

【図１】左から右に遮断型通気弁インサート、通気弁イ
ンサートおよび２つの充填型通気弁インサートとして用
いられた４つの従来型弁インサートを含むＥＣＰマニホ
ルドアセンブリの断面図である。

【図２】ブースタを備えた図１の従来型弁インサートの
拡大断面図である。

【図３】ブースタを備えていない図１の従来型弁インサ
ートの拡大断面図である。

【図４】本発明に従った遮断型通気弁インサートの断面
図である。

【図５】本発明に従った充填型通気弁インサートの断面
図である。

【図６】ＥＣＰマニホルドアセンブリの断面図であっ
て、左側に図４の遮断型通気弁インサートを、右側に図
５に示されている形式の２つの充填型通気弁インサート
を示している。

【符号の説明】

１ マニホルドアセンブリ ２ 非常通路 ３ 補助通路 ４ パイロット空気路 ５ 通気通路 ６ 入口通路 ７ 共通通路 ８ パイロット通路 １０ 遮断ボアホール １２ 下部分 １３ 下部分 １３ 中間部分 １７ 上部分 ２０ 遮断型通気弁インサート ３０ ボアホール ３０ 通気ボアホール ３１ 底部分 ３３ 中間部分 ３７ 上部分 ４０ 充填型通気弁インサート ５０ 補助ボアホール ５１ 底部分 ７０ 非常ボアホール ７１ 底部分 ８０ 充填型通気弁インサート １００ 遮断型通気弁インサート １１０ ソレノイド １５０ マニホルド ２００ カバープレート ３００ 通気弁インサート ３００ 非常弁インサート ４００ ブッシュアセンブリ ４０１ 上部キャビティ ４０２ 中間キャビティ ４０３ 下部キャビティ ４０３ 底部キャビティ ４０４ 通気ポートホール ４０５ ポートホール ４０７ 底部キャビティ ４０７ 底部領域 ４０８ ポートホール ４１０ 長手方向ボア ４１１ 環状フランジ ４１３ 環状フランジ ４１４ 内部円筒スリーブ ４２１ Ｏリング ４２２ Ｏリング ４２３ Ｏリング ４２４ 内部円筒壁 ４３０ 環状弁座 ４３１ 隆起内側部分 ４３２ 傾斜外側部分 ４３４ 環状弾性部材 ４７５ バックアップ環状クッション ５００ 補助弁インサート ６００ ピストンアセンブリ ６１０ インサートピストン ６１１ ピストンヘッド ６１１ ヘッド ６１２ 軸部 ６１３ 環状カラー ６１４ 環状シール ６１５ 溝 ６１６ 上表面 ６１７ 環状リセス ６１８ リム ６２３ 室 ６３０ 環状シール部材 ６３１ ディスク ６３１ 環状ディスク ６３２ 貫通孔 ６３３ 平坦表面 ６３３ 平坦面 ６３４ 内部ワッシャ ６３５ 手段 ６３６ 弾性部材 ６５０ 手段 ６５１ 上部ランド ６５２ 下部ランド ６５３ 環状溝 ６５４ 環状シール ６６１ 上部ランド ６６２ 下部ランド ６６３ 環状溝 ６６４ 環状シール ７００ 非常弁インサート ８００ 主ブッシュ ８０１ 上部キャビティ ８０２ 中間キャビティ ８０３ 下部キャビティ ８１０ 弁座 ８１１ 環状フランジ ８１２ 環状フランジ ８３０ 弁座 ９００ ピストンアセンブリ ９１０ インサートピストン ９１１ ヘッド ９１２ シャフト ９１３ 環状カラー ９１４ Ｏリングシール ９１５ ノブ ９２０ シール部材 ９２１ リム ９２２ リム ９３０ シール部材 ９５０ ブースタ ９６０ ピストン ９６０ 補助ピストン ９６１ 環状フランジ ９６２ Ｏリングシール ９６４ 中空シャフト ９７０ ブッシュ ９７０ 補助ブッシュ ９７１ 環状リップＣＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲイリー・エム・シッチ アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、アー ウィン、メイプルウッド・ドライヴ 117 Ｆターム(参考） 3D049 AA04 BB00 BB27 CC03 HH16 HH20 JJ01 JJ03 JJ06 JJ07 JJ08 JJ09 3H051 AA08 BB03 CC01 FF15 3H056 AA01 BB50 CA01 CB02 CC05 CD03 CE01 DD01 GG02 GG12

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通気弁インサートであって、 （ａ）周囲に複数の環状フランジを形成したブッシュア
   センブリを含み、該環状フランジの各々に溝を形成し
   て、それにＯリングをはめ込んで、前記ブッシュアセン
   ブリを適当なボアホール内に密接状にはめ込むことがで
   きるようにしており、前記ブッシュアセンブリは、
   （ｉ）上部キャビティ、中間キャビティおよび下部キャ
   ビティを有する長手方向ボアと、（ｉｉ）前記上部キャ
   ビティに接続された通気ポートホールと、（ｉｉｉ）前
   記下部キャビティに接続された第１ポートホールとを備
   え、さらに、（ｉｖ）前記上部キャビティの底部に円周
   方向に形成された下部ばね受けと、（ｖ）前記下部キャ
   ビティの周囲に円周方向に形成された環状弁座とを備え
   ており、該環状弁座は、所定角度で傾斜外側部分まで先
   細になった隆起内側部分を有しており、さらに、 （ｂ）前記長手方向ボア内で開放位置および閉鎖位置間
   を往復移動可能なピストンアセンブリを含み、該ピスト
   ンアセンブリは、インサートピストンおよび環状シール
   部材を有し、該インサートピストンは、前記上部キャビ
   ティ内に配置されたヘッド、およびそれから下方に延び
   て前記中間キャビティを貫通している軸部を有してお
   り、前記ヘッドは、溝を設けた環状カラーを有し、前記
   ヘッドの周囲での漏れを防止するために、前記溝に第１
   環状シールがはめ込まれており、前記軸部には、前記ピ
   ストンアセンブリが前記長手方向ボア内を長手方向に移
   動する時の前記ピストンアセンブリの非長手方向移動を
   防止すると共に、前記中間キャビティの周囲での漏れを
   防止する手段が設けられており、前記環状シール部材
   は、前記軸部の底部分に取り付けられており、前記ピス
   トンアセンブリが前記閉鎖位置をとった時、前記環状弁
   座の前記隆起内側部分に密封係合する平坦表面を有して
   おり、さらに、 （ｃ）前記インサートピストンに巻装されて、前記環状
   カラーの下側と前記下部ばね受けとの間で圧縮されてい
   るばねを含み、該ばねは、前記ピストンアセンブリを前
   記長手方向ボア内で、（ｉ）前記下部キャビティが該下
   部キャビティのすぐ下側の底部領域から遮断される前記
   閉鎖位置、および（ｉｉ）前記下部キャビティおよび前
   記底部領域間を連通させる前記開放位置のうちの一方に
   付勢するようにした通気弁インサート。
2. 【請求項２】 前記手段は、 （ａ）前記中間キャビティ内において前記軸部の中間部
   分を取り囲む溝を形成するように設けられた上部ランド
   および下部ランドとを有する前記軸部と、 （ｂ）前記上部および前記下部ランド間の前記溝にはめ
   込まれた第２環状シールとを含み、該第２環状シール
   は、前記ピストンアセンブリの前記環状シール部材と同
   一の有効面積を有する請求項１記載の通気弁インサー
   ト。
3. 【請求項３】 （ａ）前記環状弁座は上向きであり、 （ｂ）前記底部領域は、前記ブッシュアセンブリ内で前
   記長手方向ボアの前記下部キャビティにそのすぐ下側で
   連続して形成された底部キャビティとして与えられてお
   り、 （ｃ）前記ブッシュアセンブリはさらに、前記底部キャ
   ビティに接続した第２ポートホールを有し、 （ｄ）前記ばねは、前記ピストンアセンブリを上向きに
   付勢して、前記環状シール部材が前記環状弁座から離脱
   して、前記下部および前記底部キャビティ間、さらに、
   それぞれそれらに接続された前記第１および前記第２ポ
   ートホール間を連通させることができる前記開放位置へ
   移動させる請求項２記載の通気弁インサート。
4. 【請求項４】 （ａ）前記環状弁座は下向きで、前記ブ
   ッシュアセンブリの底部の前記底部領域に面しており、 （ｂ）前記ばねは、前記ピストンアセンブリを上向きに
   付勢して、前記環状シール部材が前記環状弁座に押し付
   けられて、前記下部キャビティおよび前記底部領域間の
   連通を遮断する前記閉鎖位置へ移動させる請求項２記載
   の通気弁インサート。
5. 【請求項５】 前記ヘッドの底部の位置で前記軸部の周
   囲に配置されたバックアップ環状クッションをさらに含
   み、前記ヘッドの上部の制御表面に作用するパイロット
   圧力が前記環状シール部材を前記環状弁座から押し下げ
   て、これによって前記ピストンアセンブリが前記開放位
   置へ移動して、前記下部キャビティおよび前記底部領域
   間を連通させる時、前記バックアップ環状クッションが
   前記上部キャビティの前記底部の環状内側部分に係合す
   るようにした請求項４記載の通気弁インサート。
6. 【請求項６】 遮断型通気弁インサートであって、 （ａ）周囲に複数の環状フランジを形成したブッシュア
   センブリを含み、該環状フランジの各々に溝を形成し
   て、それにＯリングをはめ込んで、前記ブッシュアセン
   ブリを適当なボアホール内に組み込むことができるよう
   にしており、前記ブッシュアセンブリは、（ｉ）上部キ
   ャビティ、中間キャビティおよび下部キャビティを有す
   る長手方向ボアと、（ｉｉ）前記上部キャビティに接続
   された通気ポートホールと、（ｉｉｉ）前記下部キャビ
   ティに接続された第１ポートホールと、（ｉｖ）前記底
   部キャビティに接続された第２ポートホールとを備え、
   さらに、（ｖ）前記上部キャビティの底部に円周方向に
   形成された下部ばね受けと、（ｖｉ）前記下部および前
   記底部キャビティ間で前記長手方向ボアの周囲に形成さ
   れた上向きの環状弁座とを備えており、該環状弁座は、
   所定角度で傾斜外側部分まで先細になった隆起内側部分
   を有しており、さらに、 （ｂ）前記長手方向ボア内で開放位置および閉鎖位置間
   を往復移動可能なピストンアセンブリを含み、該ピスト
   ンアセンブリは、前記上部キャビティ内に配置されたヘ
   ッド、およびそれから下方に延びて前記中間キャビティ
   を貫通している軸部を有するインサートピストンを有
   し、前記ヘッドは、溝を設けた環状カラーを有し、前記
   ヘッドの周囲での漏れを防止するために、前記溝に第１
   環状シールがはめ込まれており、前記軸部は、（ｉ）１
   対のランドと、（ｉｉ）環状シール部材が取り付けられ
   る底部分とを有し、前記ランド間に第２環状シールを配
   置することによって、前記ピストンアセンブリが前記長
   手方向ボア内を長手方向に移動する時の前記ピストンア
   センブリの非長手方向移動を防止すると共に、前記中間
   キャビティの周囲での漏れを防止することができ、前記
   環状シール部材は、前記ピストンアセンブリが前記閉鎖
   位置をとった時に前記環状弁座の前記隆起内側部分に密
   封係合する平坦表面を有しており、また、前記第２環状
   シールは、前記環状シール部材とほぼ同一の有効面積を
   有しており、さらに、 （ｃ）前記インサートピストンに巻装されて、前記環状
   カラーの下側と前記下部ばね受けとの間で圧縮されてい
   るばねを含み、該ばねは、前記ピストンアセンブリを、
   （ｉ）前記ヘッドの上部の制御表面に作用するパイロッ
   ト圧力が前記ばねに打ち勝って、前記環状シール部材を
   下向きに前記環状弁座に押し付けることによって、前記
   下部および前記底部キャビティ間の連通を遮断する前記
   閉鎖位置から、（ｉｉ）前記環状シール部材が前記環状
   弁座から離脱して、前記下部および前記底部キャビティ
   間、さらに、それぞれそれらに接続された前記第１およ
   び前記第２ポートホール間を連通させることができる前
   記開放位置へ付勢するようにした遮断型通気弁インサー
   ト。
7. 【請求項７】 前記環状弁座は、前記長手方向ボア内で
   前記ブッシュアセンブリの前記下部および前記底部キャ
   ビティ間に密接状に取り付けられた別体の円筒部材に形
   成されている請求項６記載の遮断型通気弁インサート。
8. 【請求項８】 前記所定角度は、１０〜２０度の範囲内
   である請求項６記載の遮断型通気弁インサート。
9. 【請求項９】 前記適当なボアホールは、マニホルドア
   センブリの遮断ボアホールであり、前記通気ポートホー
   ルが前記マニホルドアセンブリ内の通気通路に連通し、
   前記第１ポートホールが前記マニホルドアセンブリ内の
   入口通路に連通し、前記第２ポートホールが前記マニホ
   ルドアセンブリ内の共通通路に連通するようにして、前
   記遮断ボアホール内にはめ込まれる請求項６記載の遮断
   型通気弁インサート。
10. 【請求項１０】 充填型通気弁インサートであって、 （ａ）周囲に複数の環状フランジを形成したブッシュア
    センブリを含み、該環状フランジの各々に溝を形成し
    て、それにＯリングをはめ込んで、前記ブッシュアセン
    ブリを適当なボアホール内に組み込むことができるよう
    にしており、前記ブッシュアセンブリは、（ｉ）上部キ
    ャビティ、中間キャビティおよび下部キャビティを有す
    る長手方向ボアと、（ｉｉ）前記上部キャビティに接続
    された通気ポートホールと、（ｉｉｉ）前記下部キャビ
    ティに接続された第１ポートホールとを備え、さらに、
    （ｉｖ）前記上部キャビティの底部に円周方向に形成さ
    れた下部ばね受けと、（ｖ）下向きで、前記下部キャビ
    ティのすぐ下側の底部領域に面して前記長手方向ボアの
    周囲に形成された環状弁座とを備えており、該環状弁座
    は、所定角度で傾斜外側部分まで先細になった隆起内側
    部分を有しており、さらに、 （ｂ）前記長手方向ボア内で開放位置および閉鎖位置間
    を往復移動可能なピストンアセンブリを含み、該ピスト
    ンアセンブリは、前記上部キャビティ内に配置されたヘ
    ッド、およびそれから下方に延びて前記下部キャビティ
    を貫通している軸部を有するインサートピストンを有
    し、前記ヘッドは、溝を設けた環状カラーを有し、前記
    ヘッドの周囲での漏れを防止するために、前記溝に第１
    環状シールがはめ込まれており、前記軸部は、（ｉ）１
    対のランドと、（ｉｉ）環状シール部材が取り付けられ
    る底部分とを有し、前記ランド間に第２環状シールを配
    置することによって、前記ピストンアセンブリが前記長
    手方向ボア内を長手方向に移動する時の前記ピストンア
    センブリの非長手方向移動を防止すると共に、前記中間
    キャビティの周囲での漏れを防止することができるよう
    にしており、前記環状シール部材は、前記ピストンアセ
    ンブリが前記閉鎖位置をとった時に前記環状弁座の前記
    隆起内側部分に密封係合する平坦表面を有しており、ま
    た、前記第２環状シールは、前記環状シール部材とほぼ
    同一の有効面積を有しており、さらに、 （ｃ）前記インサートピストンに巻装されて、前記環状
    カラーの下側と前記下部ばね受けとの間で圧縮されてい
    るばねを含み、該ばねは、前記ピストンアセンブリを、
    （ｉ）前記環状シール部材が引き上げられて前記環状弁
    座に当接することによって、前記下部キャビティおよび
    前記底部領域間の連通を遮断する前記閉鎖位置へ、（ｉ
    ｉ）前記ヘッドの上部の制御表面に作用するパイロット
    圧力が前記ばねに打ち勝って、前記環状シール部材を前
    記環状弁座から押し下げることによって、前記下部キャ
    ビティおよび前記底部領域間を連通させる前記開放位置
    から付勢するようにした充填型通気弁インサート。
11. 【請求項１１】 前記所定角度は、２５〜３５度の範囲
    内である請求項１０記載の充填型通気弁インサート。
12. 【請求項１２】 前記適当なボアホールは、マニホルド
    アセンブリの充填ボアホールであり、前記通気ポートホ
    ールが前記マニホルドアセンブリ内の通気通路に連通
    し、前記第１ポートホールが前記マニホルドアセンブリ
    内の共通通路に連通し、前記底部領域が前記マニホルド
    アセンブリ内のタンク通路に連通するようにして、前記
    充填ボアホール内にはめ込まれる請求項１０記載の充填
    型通気弁インサート。
13. 【請求項１３】 前記ヘッドの底部の位置で前記軸部の
    周囲に配置されたバックアップ環状クッションをさらに
    含み、前記ヘッドの前記制御表面に作用するパイロット
    圧力が前記ピストンアセンブリを前記開放位置へ押し下
    げた時、前記バックアップ環状クッションが前記上部キ
    ャビティの前記底部の環状内側部分に係合するようにし
    た請求項１０記載の充填型通気弁インサート。