JP2012532059A - 圧縮空気制動システム用トレーラ制御弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、圧縮空気制動システム用トレーラ制御弁（１）であって、縦穴（２０）内で縦方向移動可能な制御ピストン（２１）を持つ切離し防止弁装置（２）を有し、制御ピストン（２１）が制御圧力を受ける第１のピストン作用面（３１）を持ち、制御ピストン（２１）に絞りピストン（２５）が結合されているものに関する。これから出発して、構造を簡単化されるトレーラ制御弁が提案される。このため制御ピストン（２１）が供給圧力を受ける第２のピストン作用面（３２）を持ち、第１のピストン作用面（３１）と第２のピストン作用面（３２）が互いに逆向きの操作力を制御ピストン（２１）へ及ぼし、第２のピストン作用面（３２）が絞りピストン（２５）より大きい直径を持っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１又は請求項５の上位概念に記載の圧縮空気制動システム用トレーラ制御弁に関する。

このようなトレーラ制御弁は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４４３７１号又は第１９９０３２８６号明細書から公知である。このようなトレーラ制御弁は、トラクタとしてトレーラを連結するために構成されている実用車の圧縮空気制動システムにおいて使用される。トレーラ制御弁は、トラクタからトレーラへ制動圧力を伝送するために用いられる。通常２種類の制動圧力、即ちトラクタの貯蔵容器から貯蔵圧力及び運転者の制動希望を表す制御圧力が伝送される。このようなトレーラ制御弁は、トラクタとトレーラとの間の空気圧制動導管の故障の際この故障による望ましくない圧力消失に対してトラクタの貯蔵圧力を守る切離し防止弁を持っている。

本発明の基礎になっている課題は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４４３７１号明細書から公知のようなトレーラ制御弁の構造を簡単化することである。

この課題は請求項１及び５に示される本発明によって解決される。有利な構成は従属請求項に示されている。

本発明は、トレーラ制御弁が特に切離し防止弁装置の範囲を少数の部材で構成されている、という利点を持っている。更に残りの部材はトレーラ制御弁の組立て易さに関して一層有利に形成されている。これにより本発明によるトレーラ制御弁の製造及び組立ての際費用を節約することができる。

本発明によれば、制御ピストンが供給圧力を受ける第２のピストン作用面を持ち、第１のピストン作用面と第２のピストン作用面が互いに逆向きの操作力を制御ピストンへ及ぼす。従って制御ピストンは、第１のピストン作用面及び第２のピストン作用面への圧力の適当な作用によって、そのつど所望の位置へもたらされる。

従ってドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４４３７１号明細書から公知のトレーラ制御弁と比べて、貯蔵圧力の作用範囲に、空気圧作用面として作用する所定の面範囲が制御ピストンに設けられ、この面範囲が第１の作用面へ及ぼされる力に抗して制御ピストンを戻すために役立つ。このような作用面は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４４３７１号明細書には設けられていない。第２の作用面により、制御ピストンをその上部位置へ戻すための戻しばね（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４４３７１号明細書における符号５３）を完全になくすことができるので、僅かな部材しか必要でない、という利点が得られる。本発明によるトレーラ制御弁では、第２の作用面を介して及ぼされる戻し力により、戻しを行うことができる。

戻しばねがなくなると、制御ピストンの戻しのために、一定のばね力により１つの絶対値に規定される反応限界はもはや存在せず、第１のピストン作用面と第２のピストン作用面との面積比に基いて生じる相対戻し力が存在する、という別の利点がある。これにより、制御ピストンの操作が貯蔵圧力の絶対高さとは無関係に可能である、という利点が生じる。更にこれにより、切離し防止機能が、トレーラ制御弁への比較的長い空気圧供給導管でも、望ましくない反応に対して一層強くなる。

本発明によれば、制御ピストンの第２の作用面が、第１の作用面とは逆に作用する切離し防止弁装置において切離し防止弁装置の絞りピストンが持つより大きい直径を持っている。これにより、制御ピストンとその上に設けられる絞りピストンから予め組立てられる完全な単位体を、受入れ空間として役立つ切離し防止弁装置の適当な縦穴へ片側から差込むことができるという利点が生じる。絞りピストンは、単位体を縦穴へ差込む前に、制御ピストン上へ有利に取付けることができる。これにより、公知のトレーラ制御弁においてトレーラ制御弁内の制御ピストン即ち既に縦穴に設けられる制御ピストン上への絞り弁ピストンの比較的費用のかかる取付けをなくすことができる。これにより縦穴内で２つの側からの特別な組立て段階及び加工段階がなくなる。縦穴の形成の際の加工段階が簡単化される。なぜならば、ここでも例えばフライスによる加工は装置の片側から必要であるにすぎないからである。

本発明の別の利点は、制御ピストン（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４４３７１号明細書の符号５０）上に今まで設けられていた比較的小さい密封環をなくすことができるので、別の部材が節約される。小さい直径を持つ密封環は、更に比較的摩耗し易い。このような小さい密封環がなくなることにより、トレーラ制御弁全体が一層強固になりかつ摩耗に対して強くなる。

本発明の有利な展開によれば、絞りピストンが制御ピストンに対して縦方向移動可能である。絞りピストンは、制御ピストンの円筒状範囲上へ特に移動可能にはめられ、これはトレーラ制御弁の簡単な構造及び速やかな組立て可能性にとって有利である。

本発明によれば、トレーラ制御弁が、制御ピストンの第１のピストン作用面の側に設けられかつ縦穴内で動かない付加ピストンを持っている。付加ピストンは制御ピストンの行程限定部即ちストッパとして作用する。更に付加ピストンは有利に絞り逆止機能を持ち、この機能が、絞りを介して、第１のピストン作用面に作用する室への緩慢な給気を可能にし、逆止弁機能を介してこの室からの急速な排気を可能にする。付加ピストンは簡単な構造を可能にし、絞り逆止機能の統合のため、トレーラ制御弁の簡単かつ速やかな組立てを可能にする。

本発明の有利な展開によれば、付加ピストンが囲繞する溝内にリップ密封環特に溝付き環を持ち、このリップ密封環のリップ密封片が縦穴の壁と共に逆止弁を形成している。この場合リップ密封環のリップ密封片の可撓性が、構造的に簡単なやり方で付加的な部材なしに急速な排気に必要な逆止弁を形成するために有利に利用される。緩慢な給気のために必要な絞り開口は、リップ密封環例えばリップ密封片又は付加ピストンの別の個所にある１つ又は複数の穴により有利に形成することができる。これにより絞り逆止弁の今までの種々の部材を、付加ピストンの囲繞溝への上述したリップ密封片の差込みと、それに続いて縦穴への付加ピストンの差込みに限定することができる。これにより部材及び組立ての費用に関してトレーラ制御弁の価格を更に最適化することができる。

本発明の有利な展開によれば、絞り開口として、バイパス通路が設けられて、リップ密封環を迂回する流路を形成している。有利な展開によれば、バイパス通路が、付加ピストンの縦方向に延びる溝を、リップ密封環を収容する溝に設けられている。縦方向に延びるこのような溝は、製造技術的に簡単に実現可能であり、従って安価に設けられる。

本発明の有利な展開によれば、付加ピストンがトレーラ制御弁のハウジングカバーに結合されるか又はこれと一体に構成されている。これにより本発明によるトレーラ制御弁の組立てが更に簡単化され、安価に形成される。これにより付加ピストン及びハウジングカバーから成る単位体をトレーラ制御弁に取付けさえすればよいので、個々の付加ピストンのための別の組立て段階をなくすことができる。

図面を使用して実施例により本発明が以下に詳細に説明される。図において互いに一致する素子に対して同じ符号が使用される。

圧縮空気制動システムのトレーラ制御に関する部分を示す。 付加ピストンを斜視図で示す。

図１には、トラクタ用圧縮空気制動システムのトレーラ制御装置又はトレーラ制御弁に関する部分が示されている。トレーラ制御弁１のうち切離し防止弁２が断面図で詳細に示されている。トレーラ制御弁１の他の素子は、その機能を説明するために空気圧回路素子の形で示されている。

トレーラ制御弁１は、切離し防止弁２のほかにパイロット制御電磁弁３、中継弁７及び制動圧力センサ１０を持っている。本発明によるトレーラ制御弁１は、例えば電子制御される実用車用制動システムにおいて使用することができる。この場合電子制御装置が設けられ、パイロット制御電磁弁３を介して、また圧力増幅のため中継弁７を介して、所望の制動圧力値を制御出口８において供給する。準備される圧力を制御するため、この圧力が圧力センサ１０を介して検出されて、電子制御装置へ戻される。

トレーラ制御弁１は更に通常のように制動値発信器及び手動制動弁用接続部を持っている（図示せず）。更に圧縮空気貯蔵容器４用接続部が設けられている。制動値発信器は、出口８において供給される制御圧力を制御する上述した電子制御装置を含むことができる。貯蔵容器接続部９を介してトレーラ制御弁１は、圧縮空気貯蔵容器４の貯蔵圧縮空気から誘導される貯蔵圧力を利用可能である。

切離し防止弁２は縦穴２０内に制御ピストン２１を持っている。制御ピストン２１は縦穴２０内で縦方向に移動可能である。制御ピストン２１は上部ピストン部分２２と下部ピストン部分２３を持っている。上部ピストン部分２２と下部ピストン部分２３は、それぞれ制御ピストンの囲繞する溝に設けられる密封環を介して密封されている。

図１においてわかるように、縦穴２０は段付き穴の形に形成され、即ち図１において上に示す端部から始まって下に示す端部へ段状に先細になっている。従って縦穴２０は、トレーラ制御弁１のハウジングの片側からの加工段階によって簡単に形成可能である。縦穴２０の段部は、以下に説明する特定の機能を持っている。

制御ピストン２１は、下方へのその縦方向移動を、制御ピストン２１のストッパ４０が当接できる段部４１によって限定される。制御ピストン２１の逆の移動方向における縦方向移動は、制御ピストン２１より上で縦穴２０の上部にほぼ動かないように設けられている付加ピストン２９によって限定される。

制御ピストン２１は、付加ピストン２９に面する側に設けられる第１の作用面３１を持っている。第２の作用面３２は制御ピストン２１の反対側に設けられているので、第１及び第２の作用面３１，３２への圧力の作用によって、互いに逆向きの操作力を制御ピストン２１へ及ぼすことができる。第２の作用面３２は制御ピストンの第２の部分２３の下側に形成される。第１及び第２の作用面３１，３２は例えば４：３の面積比に形成可能で、第２の作用面３２が第１の作用面３１より小さい。

制御ピストン２１の縦長の下部突起２４の範囲に絞りピストン２５が設けられて、制御ピストン２１上を縦方向移動可能である。絞りピストン２５は、突起２４の縦長の円筒状外面上にはめられている。絞りピストン２５は、制御ピストン２１の終端部分２７上に支持されるばね２６により標準位置に保持され、この位置で絞りピストン２５は図１において上の位置にある。

絞りピストン２５へその上側から圧力が作用することによって、このピストンはばね２６の力に抗して下方へ制御ピストン２１の終端部分２７の方向へ変位可能である。絞りピストン２５のこのような下方運動は、更に特定の位置から下で絞りピストン２５が当接する縦穴２０の先細部２８によって限定される。この状態で絞りピストン２５が、縦穴２０を圧縮空気流に対して大幅に閉鎖する。

付加ピストン２９は、例えばねじを介してハウジング蓋３０に結合されている。付加ピストン２９は複数の溝を持ち、囲繞する周囲溝にリップ密封環３５は溝付き環として有利に形成されている。リップ密封環３５のリップ密封片は、縦穴２０の壁に当接して、縦穴を密封している。付加ピストンの周囲にあってリップ密封環３５が設けられている囲繞溝には、付加ピストン２９の縦方向に延びる溝３６の形のバイパス通路が設けられている。第１のピストン作用面３１に作用するため室３４に圧縮空気が入るのを可能にするために、溝３６はリップ密封環３５の逆止弁機能の阻止方向に絞られた圧縮空気流を許す。室４３の給気は、接僕部４４を介してパイロット制御電磁弁３から行われる。逆方向には開かれる弁として作用するリップ密封環３５のリップ密封片は、室４３の急速な排気を可能にする。

付加ピストン２９はさらに囲繞するリップ状心出し素子３３，３４を持ち、これらの心出し素子を介して縦穴２０への付加ピストン２９の簡単かつ速やかな取付けが容易にされる。心出し素子３３，３４は、縦穴２０への付加ピストン２９の挿入方向に面取りされる成形のため、付加ピストン２９を縦穴２０へ挿入する際速やかな心出しを行い、リップ密封環３５の損傷を防止する。付加ピストン２９の外形及び心出し素子３３，３４の配置が更に図２により明確にされる。

有利な構成によれば、付加ピストン２９を受入れる縦穴２０の部分に段部３７即ち縦穴の先細部が設けられている。段部３７は、トレーラ制御弁１の組立て完了後、リップ密封環３５の最終位置より少し上に設けられている。段部３７は、囲繞溝へのリップ密封環３５の誤った取付けが回避されるように、即ち逆止弁機能が誤って逆の方向に作用するような取付けが回避されるようにする。このような場合リップ密封片の少し外方へ突出する外縁が、縦穴２０への付加ピストン２９の取付けの際段部３７に当接することになる。その場合段部３７は、付加ピストン２９のそれ以上の導入を著しく困難にし、それが組立て者に、リップ密封環３５が逆に周りへはめられたことを示唆する。

図２は、リップ密封環３５が挿入されない付加ピストン２９を斜視図で示す。これからわかるように、付加ピストン２９を囲繞する複数の溝のほかに、バイパス通路として構成される縦溝３６及び心出し素子３３，３４が認められる。

切離し防止弁装置２は次の機能を持っている。通常の走行作動では、切離し防止弁装置２は、貯蔵圧力をトレーラの方へ変えることなく通す。トレーラへ至る制御圧力導管が切離された場合、即ち制御出口８に接続されてトレーラへ至る圧縮空気導管の故障の場合、強い制動希望があると、切離し防止弁装置２がトラクタの貯蔵圧力を守り、同時に中継弁７との共同作用で、貯蔵接続部９に接続されてトレーラへ至る圧縮空気導管を排気せねばならない。その結果、貯蔵接続部９に接続される圧縮空気導管の排気によって、トレーラが制動される。トレーラに設けられて非常制動機能を持つトレーラ制御弁により、このような状態において、トレーラが自動的に制動される。

切離し防止弁装置２は３つの切換え位置を持っている。
１．（図１に示されるような）通常の走行作動
制御ピストン２１がその上部位置にある。この走行作動では制御が行われないか、又 はせいぜいわずかな制動圧力で制動が行われるだけである。この状態で、第２のピス トン作用面３２へ作用する貯蔵容器４の貯蔵圧力は、制御ピストン２１を図１に示さ れる上部位置に保持する。パイロット制御電磁弁３により、接続部４４を介して、場 合によっては小さい圧力値がバイパス通路３６を介して第１のピストン作用面３１へ 伝達されるので、制御ピストン２１の下方移動は行われない。この状態で、貯蔵容器 ４から来る圧縮空気は絞りピストン２５を妨げられることなく通過して、トレーラ用 貯蔵接続部９へ供給されることができる。
２．鋭敏位置
パイロット制御電磁弁３から出される特定の圧力値から、それにより第１のピストン 作用面３１の作用する圧力によって、適当な操作力が制御ピストン２１へ及ぼされ、 この操作力が第２のピストン作用面への圧縮空気の作用による逆向きの操作力を超過 する。これにより制御ピストン２１がその下部位置へ動き、この位置で制御ピストン ２１のストッパ４０としての段部が縦穴の段部４１に当接する。これは、例えばパイ ロット制御電磁弁３から出る６ｂａｒの圧力で行われ、その際８．５ｂａｒの貯蔵圧 力から出発する。制御ピストン２１のこの位置で、絞りピストン２５がすでに先細部 ２８へ比較的密に近づけられているので、貯蔵容器４から貯蔵接続部９へ流れる圧縮 空気に対して減少した流れ断面しか生じない。ここを通って流れる圧縮空気が比較的 小さい流速を持っている限り、この絞り個所を通ることができる。この場合絞りピス トン２５は、ばね２６によりその上部位置に保持される。
３．切り離し位置
貯蔵接続部９に接続される圧縮空気導管に欠陥が生じると、トレーラ制御弁１の出口 側における空気流出量が著しく増大し、それにより絞りピストン２５と先細部２８と の間の絞り個所における流速が上昇する。これにより絞りピストン２５の上側の動圧 が上昇する。上昇する圧力は、ばね２６の力に抗して制御ピストン２１の終端部分２ ７の方へ絞りピストン２５の縦方向移動を生じる。その際絞りピストン２５は先細部 ２８に当接し、これにより流路を密閉する。これにより貯蔵容器４から圧縮空気導管 の欠陥個所への圧縮空気の望ましくないそれ以上の流出が防止される。制動の終了後 開放を可能にするため、所定の残留漏れが設けられている。

絞り個所として作用するバイパス通路３６を介して室４３の緩慢な給気は、室４３における比較的緩慢な圧力確立を行う。その結果制御ピストン２１は短時間の圧力上昇毎に接続部４４のところで移動せしめられるのではなく、特定の時間生じる圧力上昇の際に初めて移動せしめられる。こうして切離し防止弁装置２の鋭敏位置の開始の際、時間遅れが設けられている。

Claims (10)

1. 圧縮空気制動システム用トレーラ制御弁（１）であって、縦穴（２０）内で縦方向移動可能な制御ピストン（２１）を持つ切離し防止弁装置（２）を有し、制御ピストン（２１）が制御圧力を受ける第１のピストン作用面（３１）を持ち、制御ピストン（２１）に絞りピストン（２５）が結合されているものにおいて、制御ピストン（２１）が供給圧力を受ける第２のピストン作用面（３２）を持ち、第１のピストン作用面（３１）と第２のピストン作用面（３２）が互いに逆向きの操作力を制御ピストン（２１）へ及ぼし、第２のピストン作用面（３２）が絞りピストン（２５）より大きい直径を持っていることを特徴とする、トレーラ制御弁。
2. 絞りピストン（２５）が制御ピストン（２１）に対して縦方向移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のトレーラ制御弁。
3. 絞りピストン（２５）が、第２の作用面（３２）を備えた制御ピストン（２１）の側に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトレーラ制御弁。
4. 制御ピストン（２１）が、縦穴（２０）内で、ばね力の作用を受けることなく、第１のピストン作用面（３１）を備えた側の方へ縦方向移動可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のトレーラ制御弁。
5. 特に先行する請求項の１つに記載の圧縮空気制動システム用トレーラ制御弁であって、縦穴（２０）内で縦方向移動可能な制御ピストン（２１）を持つ切離し防止弁装置（２）を有し、制御ピストン（２１）が、切離し防止装置を動作させるため制御圧力を受ける第１のピストン作用面（３１）を持っているものにおいて、切離し防止弁装置（２）が、制御ピストン（２１）の第１のピストン作用面（３１）の側に設けられかつ縦穴（２０）内で動かない付加ピストン（２９）を持っていることを特徴とする、トレーラ制御弁。
6. 付加ピストン（２９）が囲繞する溝内にリップ密封環（３５）特に溝付き環を持ち、このリップ密封環のリップ密封片が縦穴の壁と共に逆止弁を形成していることを特徴とする、請求項５に記載のトレーラ制御弁。
7. 付加ピストン（２９）がバイパス通路（３６）を持ち、このバイパス通路（３６）がリップ密封環（３５）を迂回する流路を形成していることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のトレーラ制御弁。
8. バイパス通路（３６）が、付加ピストン（２９）の縦方向に延びる溝を、リップ密封環（３５）を収容する溝に持っていることを特徴とする、請求項７に記載のトレーラ制御弁。
9. バイパス通路（３６）が付加ピストン（２９）にある穴を持っていることを特徴とする、請求項７又は８に記載のトレーラ制御弁。
10. 付加ピストン（２９）がトレーラ制御弁（１）のハウジングカバー（３０）に結合されるか又はこれと一体に構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のトレーラ制御弁。

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