JP2022079317A - 流量調整弁及びブレーキシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】封止部材の劣化を抑制する。【解決手段】ブレーキ用流量調整弁は、圧力流体源から流体が導入される導入室と、ブレーキ装置に通じるとともに導入室と通路を介して通じる出力室と、ブレーキ装置において目標となる制動力を発生させるための指令圧が入力される入力室と、指令圧と出力室の圧力との差圧に応じて移動して通路を開閉し、少なくとも出力室の圧力が指令圧以上のときに通路を閉鎖する第1弁体と、第１弁体の移動を案内する案内部と、第１弁体及び案内部の間に設けられるとともに弁体及び案内部の間の流体の通過を防止する封止部材と、第１弁体及び案内部の少なくとも一方に設けられ、第１弁体と案内部との接触する面に供給される潤滑剤を保持する保持部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、流量調整弁及びブレーキシステムに関する。
従来、指令圧の入力を受けて、指令圧の大きさに応じた圧力を有し且つ指令圧をもたらす流体の流量よりも大きな流量の高圧流体を出力する流量調整弁が知られている。例えば、特許文献１に記載された弁装置が知られている。特許文献１に記載された弁装置は、電磁弁から供給されるパイロット圧力に応じて給排気弁棒が上下に移動し、給排気弁棒の上下移動によって給気弁が上下に移動して給気室と出力室との間を開閉する。これによって、弁装置は、給気室から出力室へと、大きな流量の高圧空気を出力する。
特許第４５１６７２１号
特許文献１の給気弁のような給気室と出力室との間を開閉する弁と、弁の上下移動を案内する案内部と、の間には、出力室の流体が弁と案内部との間を通って漏れ出ることを抑制するために、封止部材が設けられる場合がある。この場合に、封止部材の劣化が、乾燥などのために早まるおそれがある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、封止部材の劣化を抑制することを目的とする。
本発明によるブレーキ用流量調整弁は、
圧力流体源から流体が導入される導入室と、
ブレーキ装置に通じるとともに前記導入室と通路を介して通じる出力室と、
前記ブレーキ装置において目標となる制動力を発生させるための指令圧が入力される入力室と、
前記指令圧と前記出力室の圧力との差圧に応じて移動して前記通路を開閉し、少なくとも前記出力室の圧力が指令圧以上のときに前記通路を閉鎖する第1弁体と、
前記第１弁体の移動を案内する案内部と、
前記第１弁体及び前記案内部の間に設けられるとともに前記第１弁体及び前記案内部の間の流体の通過を防止する封止部材と、
前記第１弁体及び前記案内部の少なくとも一方に設けられ、前記第１弁体と前記案内部との接触する面に供給される潤滑剤を保持する保持部と、
を備える。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記封止部材及び前記保持部は、前記第１弁体及び前記案内部のうち同じ側に設けられていてもよい。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記第１弁体の移動方向における前記封止部材と前記保持部との間の距離は、前記第１弁体の移動可能距離以下であってもよい。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記第１弁体及び前記案内部は、真鍮またはアルミニウムから成ってもよい。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記導入室には、前記流体として、無給油式の空気圧縮機で生成された高圧空気が導入されてもよい。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記指令圧と前記出力室の圧力との差圧に応じて移動して前記第１弁体を移動させる第２弁体を備え、
前記第２弁体は、前記第１弁体から離間して、前記第１弁体が前記通路を閉じ且つ前記出力室が大気開放される大気開放状態を生じさせ、
前記第２弁体は、前記大気開放状態から前記第１弁体に接触して前記第１弁体を移動させて、前記第１弁体が前記通路を開き且つ前記出力室が大気から遮断される開状態を生じさせてもよい。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記第２弁体は、前記大気開放状態から前記第１弁体に接触して、前記第１弁体が前記通路を閉じ且つ前記出力室が大気から遮断される閉状態を生じさせてもよい。
本発明によるブレーキ用流量調整弁において、
前記封止部材は、前記導入室を大気から遮断してもよい。
本発明による鉄道車両用ブレーキシステムは、
鉄道車両を制動するためのブレーキ装置と、
圧力流体源から流体が導入される導入室と、前記ブレーキ装置に通じるとともに前記導入室と通路を介して通じる出力室と、前記ブレーキ装置において目標となる制動力を発生させるための指令圧が入力される入力室と、前記指令圧と前記出力室の圧力との差圧に応じて移動して前記通路を開閉し、少なくとも前記出力室の圧力が指令圧以上のときに前記通路を閉鎖する第1弁体と、前記第１弁体の移動を案内する案内部と、前記第１弁体及び前記案内部の間に設けられるとともに前記第１弁体及び前記案内部の間の流体の通過を防止する封止部材と、前記第１弁体及び前記案内部の少なくとも一方に設けられ、前記第１弁体と前記案内部との接触する面に供給される潤滑剤を保持する保持部と、を有する、流量調整弁と、
前記入力室に指令圧を入力する指令圧供給弁と、
前記入力室から排気する指令圧排気弁と、
を備える。
本発明による鉄道車両用ブレーキシステムは、
前記導入室に導入される前記流体として高圧空気を生成する、無給油式の空気圧縮機を備えてもよい。
本発明によれば、封止部材の劣化を抑制することができる。
本実施形態における、流量調整弁を備えるブレーキシステムの構成図である。 本実施形態における、流量調整弁を示す概略断面図である。 本実施形態における、図２において符号ＩＩＩが付された二点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す概略断面図である。 本実施形態における、閉状態の流量調整弁を示す概略断面図である。 本実施形態における、開状態の構成例を示す概略断面図である。 本実施形態における、封止部材１５及び保持部１６を拡大して示す概略断面図である。 変形例１における、流量調整弁を示す概略断面図である。 変形例２における、流量調整弁を示す概略断面図である。
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、流量調整弁１０を備えるブレーキシステム１の構成図である。図２は、図１の流量調整弁１０を、ブレーキシステム１のうち流量調整弁１０以外の構成要素とともに示す概略断面図である。
本実施の形態においては、流量調整弁１０が、ブレーキシステム１に備えられているブレーキ用流量調整弁１０である場合について説明する。また、本実施の形態におけるブレーキシステム１は、鉄道車両用ブレーキシステムである。鉄道車両用ブレーキシステムにおいて、流量調整弁１０は、鉄道車両の１台車毎にそれぞれ設けられていてもよく、車輪の一輪毎にそれぞれ設けられていてもよい。また、ブレーキシステム１は、流量調整弁１０とともに、鉄道車両を制動するためのブレーキ装置と、指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５と、指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５を制御するブレーキ制御部（制御回路）６と、を備える。本実施の形態に係るブレーキ装置はブレーキシリンダ２を有し、ブレーキシリンダ２に高圧の流体が出力されることで駆動されて鉄道車両を制動する。また、本実施の形態において、指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５は、電磁弁である。指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５を構成する部品の材料は、例えば純鉄又はステンレスである。なお、図１においては、指令圧排気弁５の図示は省略している。また、本実施の形態に係るブレーキシステム１は、高圧空気を生成する空気圧縮機３を備える。この場合、ブレーキシリンダ２に高圧空気が出力されることで、ブレーキ装置が駆動される。
本実施の形態に係るブレーキシステム１は、図２に示すようにハウジング８を備えており、ハウジング８に、流量調整弁１０、指令圧供給弁４、指令圧排気弁５及びブレーキ制御部６が内蔵されている。ハウジング８は、空気圧縮機３で圧縮された高圧空気が供給される給気ポートＰ１と、ブレーキシリンダ２に接続される出力ポートＰ２とを備えている。給気ポートＰ１は、例えばタンク９を介して空気圧縮機３に接続されており、これによって空気圧縮機３で圧縮された高圧空気が給気ポートＰ１に供給されるようになっている。また、給気ポートＰ１は、給気通路Ｓ１を介して指令圧供給弁４に接続されている。これによって、空気圧縮機３で圧縮された高圧空気が指令圧供給弁４に供給される。
流量調整弁１０は、例えば鉄道車両の運転席に設けられたブレーキ制御器７からのブレーキ指令信号を受けて、導入された高圧空気をブレーキシリンダ２に出力する。図２に示す例において、流量調整弁１０は、入力室１０Ａと、導入室１０Ｂと、出力室１０Ｃと、第１弁体１２と、第２弁体１３と、案内部１４と、封止部材１５と、保持部１６と、を備える。
図２に示す例において、流量調整弁１０は本体部１１を有し、本体部１１の内部に、入力室１０Ａと、導入室１０Ｂと、出力室１０Ｃとが形成されている。また本体部１１の内部には、大気開放された大気開放室１０Ｄが形成されている。また、本体部１１の内部には、出力室１０Ｃに連通したフィードバック室１０Ｅが形成されている。図２に示す例において、入力室１０Ａとフィードバック室１０Ｅとは、膜板１８によって区画されている。
入力室１０Ａには、ブレーキ装置において目標となる制動力を発生させるための指令圧が入力される。本実施の形態においては、指令圧供給弁４が、入力室１０Ａに指令圧を入力する。また、指令圧排気弁５は、入力室１０Ａから排気する。指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５は、ブレーキ制御部６に制御されて開閉し、入力室１０Ａ内の圧力を調整する。
導入室１０Ｂには、圧力流体源から流体が導入される。本実施の形態に係るブレーキシステム１は、高圧空気を生成する空気圧縮機３を備える。この場合、導入室１０Ｂには、流体として、空気圧縮機３で生成された高圧空気が導入される。
本実施の形態においては、導入室１０Ｂに流体を導入する圧力流体源が、入力室１０Ａに指令圧を入力するために、入力室１０Ａにも流体を導入する。本実施の形態においては、給気ポートＰ１が、給気通路Ｓ１を介して、上述の通り指令圧供給弁４に接続されているとともに、導入室１０Ｂにも接続されている。これによって、空気圧縮機３で生成された高圧空気が導入室１０Ｂに導入される。このため、本実施の形態において、入力室１０Ａに指令圧を入力するために入力室１０Ａに導入される流体と、導入室１０Ｂに導入される流体とは、ともに空気圧縮機３で生成された高圧空気となる。なお、入力室１０Ａに指令圧を入力するために入力室１０Ａに導入される流体、及び導入室１０Ｂに導入される流体は、空気に限られない。流体の別の一例としては、液体が挙げられる。また、入力室１０Ａに入力される指令圧、及び導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを介してブレーキシリンダ２に出力される圧力は、油圧であってもよい。なお、本実施の形態においては、特に断らない限り、入力室１０Ａに導入される流体と、導入室１０Ｂに導入される流体とを、ともに空気とする場合を例に説明している。
出力室１０Ｃは、ブレーキ装置に通じるとともに、導入室１０Ｂと通路を介して通じる。本実施の形態において、出力室１０Ｃは、ブレーキ装置のうちブレーキシリンダ２に通じている。本実施の形態においては、出力ポートＰ２が出力通路Ｓ２を介して導入室１０Ｂに接続されている。これによって、出力室１０Ｃは、出力ポートＰ２及び出力通路Ｓ２を介してブレーキシリンダ２に通じる。
第１弁体１２は、導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路を開閉する部材である。図２に示す例において、第１弁体１２は、略筒状の側面部１２１と、側面部１２１の一端に設けられた底面部１２２と、を有している。底面部１２２の中央には、開口１２２ａが形成されている。
図２に示す例において、流量調整弁１０は、弁座２０とばね１９ａとを備える。弁座２０は、本体部１１に接続されて本体部１１とともに導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを区画する部材である。一例として、弁座２０は本体部１１と一体である。第１弁体１２は、弁座２０から離間することで導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路を開き、弁座２０に接触することで該通路を閉じる。図２に示す例においては、弁座２０と第１弁体１２の底面部１２２とが対向しており、底面部１２２が弁座２０に接触することで該通路が閉じられる。また、第１弁体１２は、ばね１９ａによって、弁座２０が位置する側（図２の下側）に向かって付勢されている。図２では、第１弁体１２がばね１９ａのために弁座２０に接触して、導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路が閉鎖されている。一例として、第１弁体１２の材料には、真鍮またはアルミニウムが含まれる。第１弁体１２は、例えば真鍮またはアルミニウムから成る。
第２弁体１３は、指令圧と出力室１０Ｃの圧力との差圧（圧力差）に応じて移動する部材である。図２に示す例において、第２弁体１３は、第１弁体１２が位置する側、及び第１弁体１２が位置する側とは反対側の両端において開口した、第１弁体１２の側面部１２１が延伸する方向に延伸する略筒状の形状を有する。図２に示す例において、第２弁体１３は、一端において第１弁体１２の底面部１２２と対向している。第２弁体１３の内部には中空部１０Ｆが形成されている。中空部１０Ｆは、大気開放された大気開放室１０Ｄに接続されることで、大気開放されている。
また、図２に示す例において、第２弁体１３は、膜板１８に接続されている。このため、第２弁体１３は、膜板１８の移動に応じて、図２の上下方向に移動する。また、流量調整弁１０は、第２弁体１３に接続した膜板１８を第１弁体１２が位置する側とは反対側（図２の下側）に向かって付勢するばね１９ｂを備える。図２では、膜板１８がばね１９ｂによって第１弁体１２から遠ざけられているために、第２弁体１３が第１弁体１２から離間している。
入力室１０Ａに対して指令圧供給弁４から流体が導入されて指令圧が入力されると、入力室１０Ａと、フィードバック室１０Ｅとの圧力差によって、膜板１８が、入力室１０Ａを広げるように、第１弁体１２が位置する側（図２の上側）に移動する。第２弁体１３も、膜板１８の移動に応じて、第１弁体１２が位置する側に移動する。フィードバック室１０Ｅは出力室１０Ｃに連通しているため、第２弁体１３は、指令圧、すなわち指令圧供給弁４などによって調整された入力室１０Ａの圧力と、フィードバック室１０Ｅに連通している出力室１０Ｃの圧力との、差圧（圧力差）に応じて移動するとも言える。
第１弁体１２は、指令圧と出力室１０Ｃの圧力との差圧（圧力差）に応じて移動して、導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路を開閉する。本実施の形態においては、第２弁体１３が指令圧と出力室１０Ｃの圧力との差圧に応じて移動し、第１弁体１２に接触して第１弁体１２を移動させることで、第１弁体１２が該通路を開閉する。
第２弁体１３は、移動することによって、大気開放状態と開状態とを生じさせる。また、本実施の形態に係る第２弁体１３は、移動することによって閉状態も生じさせる。図２に示す流量調整弁１０は、大気開放状態にある。図３は、図２において符号ＩＩＩが付された二点鎖線で囲まれた部分を示す図である。図３に示すように、大気開放状態において、第２弁体１３は第１弁体１２から離間している。第２弁体１３が第１弁体１２から離間していることによって、第１弁体１２が導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとの間の通路を閉じ且つ出力室１０Ｃが大気開放される。これによって、ブレーキシリンダ２から高圧空気が排出される。図２及び図３に示す例においては、第２弁体１３が第１弁体１２から離間していることによって、出力室１０Ｃが、第１弁体１２と第２弁体１３との間を介して中空部１０Ｆと連通する。これによって、出力室１０Ｃが中空部１０Ｆを介して大気開放された大気開放室１０Ｄと連通し、出力室１０Ｃに接続されたブレーキシリンダ２から高圧空気が排出される。
図４は、閉状態の流量調整弁１０を示す図である。第２弁体１３は、大気開放状態から第１弁体１２に接触して、第１弁体１２が導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとの間の通路を閉じ且つ出力室１０Ｃが大気から、すなわち流量調整弁１０の外部の空間から遮断される閉状態を生じさせる。なお、閉状態及び後述する開状態において、第２弁体１３は、第１弁体１２のうち底面部１２２に接触する。本実施の形態においては、入力室１０Ａに指令圧が供給されることで、第２弁体１３が、膜板１８の移動に応じて移動して第１弁体１２に接触する。これによって、出力室１０Ｃが、大気開放室１０Ｄに連通する中空部１０Ｆから遮断される。閉状態においては、出力室１０Ｃに高圧空気が供給されることも、出力室１０Ｃからの排気が行われることもないため、出力室１０Ｃ及びブレーキシリンダ２の圧力は、一定に維持される。
図５は、開状態の流量調整弁１０を示す図である。第２弁体１３は、大気開放状態から第１弁体１２に接触して第１弁体１２を移動させることで、第１弁体１２が導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとの間の通路を開き且つ出力室１０Ｃが大気から遮断される開状態を生じさせる。これによって、ブレーキシリンダ２に高圧空気が出力される。本実施の形態においては、図３に示す大気開放状態の流量調整弁１０の入力室１０Ａに、十分に大きな圧力の指令圧が供給されることで、第２弁体１３が膜板１８の移動に応じて移動して第１弁体１２に接触し、さらに第１弁体１２をばね１９ａの付勢力に抗して押す。これによって、第１弁体１２と弁座２０とが離間し、第１弁体１２と弁座２０との間の通路を介して導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとが連通する。また、第２弁体１３が第１弁体１２に接触するために、出力室１０Ｃが、大気開放室１０Ｄに連通する中空部１０Ｆから遮断される。第１弁体１２が第２弁体１３に押されて移動する方向を、第１弁体１２の移動方向ｄ１とも称する。
第１弁体１２は、少なくとも出力室１０Ｃの圧力が指令圧以上のときに、導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路を閉鎖する。本実施の形態において、図５に示すように開状態にある流量調整弁１０の第２弁体１３は、少なくとも出力室１０Ｃの圧力が指令圧以上であるならば、ばね１９ａ及びばね１９ｂの付勢力によって第１弁体１２から遠ざかる側（図５の下方）に移動する。また、第１弁体１２は、第２弁体１３からの支持がなくなるために、ばね１９ａの付勢力によって第２弁体１３が位置する側（図５の下方）に移動する。第１弁体１２及び第２弁体１３の移動は、少なくとも、第１弁体１２が弁座２０に接触して導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路が閉鎖されて出力室１０Ｃへの流体の導入が途切れるまで、継続する。このために、本実施の形態に係る第１弁体１２は、少なくとも出力室１０Ｃの圧力が指令圧以上のときに、導入室１０Ｂと出力室１０Ｃとを通じさせる通路を閉鎖するものとなっていると言える。
本実施の形態に係る第１弁体１２と第２弁体１３とを備える流量調整弁１０は、大気開放状態、閉状態及び開状態の３つの状態に切り替わることによって、鉄道車両にブレーキをかけ、またブレーキを解除することができる。
ブレーキをかける際には、指令圧供給弁４を用いて入力室１０Ａに指令圧を入力し、第２弁体１３を移動させて、大気開放状態を開状態に切り替える。開状態においてブレーキシリンダ２に高圧空気が出力されることで、鉄道車両にブレーキがかかる。ブレーキをかける際には、指令圧供給弁４を用いた入力室１０Ａへの流体の導入と、指令圧排気弁５を用いた入力室１０Ａからの排気とを繰り返して、入力室１０Ａの圧力又は出力室１０Ｃの圧力が、かけようとするブレーキの強さに応じた所望の値となるまで調整してもよい。本実施の形態に係るブレーキシステム１は、図１及び図２に示すように、入力室１０Ａの圧力を検出するセンサ２１と、出力室１０Ｃの圧力を検出するセンサ２２とを備える。この場合、ブレーキ制御部６が、センサ２１，２２の検出結果を用いて、入力室１０Ａの圧力又は出力室１０Ｃの圧力が所望の値となるように、指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５を制御することができる。
出力室１０Ｃ及びブレーキシリンダ２の圧力が十分に大きくなると、出力室１０Ｃ及び出力室１０Ｃに連通したフィードバック室１０Ｅの圧力の上昇のために、膜板１８が、出力室１０Ｃを広げるように、第１弁体１２が位置する側とは反対側に移動する。第２弁体１３が膜板１８の移動に応じて移動することで、第１弁体１２がばね１９ａの付勢力によって押されて再び弁座２０と接触し、流量調整弁１０の状態が開状態から閉状態へと切り替わる。これによって、閉状態において、出力室１０Ｃ及びブレーキシリンダ２の圧力が一定に維持され、鉄道車両にブレーキがかかった状態が維持される。
ブレーキを解除する際には、指令圧排気弁５を用いて入力室１０Ａからの排気を行い、第２弁体１３を移動させて、流量調整弁１０の状態を大気開放状態に切り替える。これによって、ブレーキシリンダ２と接続された出力室１０Ｃからの排気が行われて、鉄道車両にかかるブレーキが解除される。
以上の通り、指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５によって入力室１０Ａの圧力を調整することによって、入力室１０Ａの圧力に応じて流量調整弁１０の状態を切り替えて、ブレーキをかけたり解除したりすることができる。特に、流量の小さな指令圧を入力室１０Ａに供給することで、流量の大きな高圧流体を導入室１０Ｂから出力室１０Ｃに流すことができる。
また、流量調整弁１０は、第１弁体１２の移動を案内する案内部１４を備える。図２に示す例において、案内部１４は、略円筒状の形状を有する案内側面部１４１と、案内側面部１４１のうち第１弁体１２の底面部１２２と対向する側とは反対側の一端に設けられた案内底面部１４２と、を備えている。
案内部１４は、上述の通りに第１弁体１２が第２弁体１３に押されて、又は、ばね１９ａの付勢力に押されて移動する際に、第１弁体１２の移動を案内する部材である。図２に示す例においては、第１弁体１２の側面部１２１の少なくとも一部が、案内側面部１４１の内部に挿入されている。そして、案内部１４は、案内側面部１４１の内面に沿って、第１弁体１２の移動を案内する。また、第１弁体１２と案内部１４とは、一部において接触している。ここで、第１弁体１２と案内部１４とは、後述する潤滑剤を介して接触していてもよい。図２に示す例においては、第１弁体１２のうち側面部１２１の外面と、案内部１４のうち案内側面部１４１の内面とが、一部において接触している。一例として、案内部１４の材料には、真鍮またはアルミニウムが含まれる。案内部１４は、例えば真鍮またはアルミニウムから成る。
また、第１弁体１２と案内部１４とによって、案内室１０Ｇが区画される。図２に示す例において、案内室１０Ｇは、側面部１２１、底面部１２２、案内側面部１４１及び案内底面部１４２に囲まれた空間である。図２～５に示すように、案内室１０Ｇは、流量調整弁１０が大気開放状態、閉状態及び開状態のどの状態にあるかに関わらず、常に底面部１２２の開口１２２ａ及び中空部１０Ｆを介して大気開放室１０Ｄに連通する。このために、案内室１０Ｇ内の圧力が抵抗になることなく、案内部１４に対して第１弁体１２を相対移動させることができる。
封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間の流体の通過を防止する部材である。図２に示すように、封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間に設けられる。図２に示す例において、封止部材１５は、第１弁体１２の側面部１２１と案内部１４の案内側面部１４１との間に設けられたＯリングである。図示はしないが、封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間に設けられたパッキンであってもよい。この場合、パッキンは、例えば環状の形状を有し、第１弁体１２の側面部１２１と案内部１４の案内側面部１４１との間に設けられる。封止部材１５の材料は、一般にＯリング等に用いられる材料であれば特に限られない。封止部材１５の材料は、例えばゴムである。
本実施の形態において、封止部材１５は、第１弁体１２に設けられている。図２に示す例において、第１弁体１２の側面部１２１には、溝部１５ａが形成されている。溝部１５ａは、第１弁体１２の移動方向ｄ１に平行な第１弁体１２の軸線Ｌ１を周回する環状の形状を有する。そして、封止部材１５は、少なくとも一部が溝部１５ａ内に配置されることによって、第１弁体１２に設けられている。
封止部材１５は、導入室１０Ｂを大気から遮断する。図２に示す封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間に位置して、導入室１０Ｂが第１弁体１２と案内部１４との間を介して案内室１０Ｇに連通することを防いでいる。これによって、封止部材１５は、導入室１０Ｂが案内室１０Ｇを介して大気開放室１０Ｄに連通することを防ぎ、導入室１０Ｂを大気から遮断している。封止部材１５が導入室１０Ｂを大気から遮断していることによって、導入室１０Ｂ内の高圧流体の、流量調整弁１０の外部への流出が抑制される。このため、開状態において導入室１０Ｂから出力室１０Ｃを介してブレーキシリンダ２に高圧流体を出力する際に、流量調整弁１０の外部に高圧流体が流出してブレーキシリンダ２の圧力を上昇させる効率が低下するのを防ぐことができる。
保持部１６は、第１弁体１２と案内部１４との接触する面に供給される潤滑剤３０を保持する。保持部１６は、第１弁体１２及び案内部１４の少なくとも一方に設けられる。図２に示す例において、保持部１６は、第１弁体１２に設けられている。図２に示す例において、保持部１６は、第１弁体１２の側面部１２１に形成された溝部１６ａである。この場合、図２に示すように、保持部１６である溝部１６ａの内部に潤滑剤３０を供給することによって、保持部１６に潤滑剤３０を保持させることができる。
図２に示す例において、封止部材１５及び保持部１６は、第１弁体１２及び案内部１４のうち同じ側に設けられている。図２に示す例において、封止部材１５及び保持部１６は、ともに第１弁体１２に設けられている。図示はしないが、封止部材１５が第１弁体１２に設けられ且つ保持部１６が案内部１４に設けられてもよく、また封止部材１５が案内部１４に設けられ且つ保持部１６が第１弁体１２に設けられてもよい。また、図２に示す例において、保持部１６は、封止部材１５の位置を基準として、第２弁体１３が位置する側とは反対側（図２の上側）に位置している。
保持部１６によって、第１弁体１２が案内部１４に案内されて案内部１４に対して相対移動する際に、保持部１６に保持された潤滑剤３０が第１弁体１２と案内部１４との間に広がって、封止部材１５に供給される。封止部材１５に潤滑剤３０が供給されることによって、第１弁体１２の案内部１４に対する相対移動による摩擦などのために封止部材１５が乾燥して劣化することを抑制することができる。特に、封止部材１５のオゾン劣化を防ぐことができる。
保持部１６に保持される潤滑剤３０は、封止部材１５に供給されることで封止部材１５の劣化を抑制できるものであれば、特に限られない。潤滑剤３０は、例えばグリスである。ここで、グリス（ｇｒｅａｓｅ）は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０：２０１３の記載によって定義される。すなわち、グリスとは、原料基油中に増ちょう剤を分散して半固体又は固体状にしたものである。
保持部１６の形態は、保持部１６に保持される潤滑剤３０が、第１弁体１２と案内部１４との接触する面に供給される限り、特に限られない。保持部１６が、図２に示すような溝部１６ａである場合、溝部１６ａは、第１弁体１２の移動方向ｄ１に平行な第１弁体１２の軸線Ｌ１を、周回していることが好ましい。保持部１６である溝部１６ａが軸線Ｌ１を周回していることによって、軸線Ｌ１を周回する方向の全周にわたって潤滑剤３０を保持して、軸線Ｌ１を周回する方向の全周において封止部材１５に潤滑剤３０を供給することができる。図２に示す例において、保持部１６は、軸線Ｌ１を周回する環状の形状を有する。
図６は、図２に示す流量調整弁１０について封止部材１５及び保持部１６が設けられた部分を拡大して示す断面図である。図６に示す例において、保持部１６である溝部１６ａの断面は矩形である。移動方向ｄ１における溝部１６ａの寸法ｗ１は、移動方向ｄ１に垂直な方向における溝部１６ａの寸法ｗ２よりも大きいことが好ましい。これによって、第１弁体１２及び案内部１４のうち溝部１６ａと対向する部材と溝部１６ａ内の潤滑剤３０とが接触する面積が増加し、より効率よく第１弁体１２と案内部１４との接触する面に潤滑剤３０を供給することができる。
また、保持部１６である溝部１６ａの移動方向ｄ１における寸法ｗ１は、流量調整弁１０が大気開放状態にあるときにおける第１弁体１２と案内部１４とが接触する面の移動方向ｄ１における寸法ｗ３の、０．１倍以上０．４倍以下である。寸法ｗ１が寸法ｗ３の０．１倍以上であることで、第１弁体１２及び案内部１４のうち溝部１６ａと対向する部材と溝部１６ａ内の潤滑剤３０とが接触する面積が増加し、より効率よく第１弁体１２と案内部１４との接触する面に潤滑剤３０を供給することができる。寸法ｗ１が寸法ｗ３の０．４倍以上であることで、第１弁体１２と案内部１４との接触する面に供給される潤滑剤３０の量が多くなり過ぎて、第１弁体１２が移動する際の抵抗が潤滑剤３０の粘性によって増大することが、抑制される。また、寸法ｗ１が大きくなり過ぎて第１弁体１２と案内部１４との接触する面の面積が小さくなり、第１弁体１２が案内部１４に接触しつつ移動する際に生じる負荷が小さい面積に集中してしまうことが防止される。また、保持部１６である溝部１６ａの容積は、封止部材１５を保持する溝部１５ａの容積から封止部材１５の体積を除いた量の、５０％以上２００％以下であることが好ましい。
本実施形態の流量調整弁１０の作用効果について説明する。流量調整弁１０には、第１弁体１２及び案内部１４の間の流体の通過を防止するため、特に導入室１０Ｂを大気開放室１０Ｄに対して封止するために、封止部材１５が設けられる。しかしながら、第１弁体１２の案内部１４に対する相対移動による摩擦などのために封止部材１５が乾燥して劣化する懸念がある。特に、封止部材１５がオゾン劣化する懸念がある。このような封止部材１５の劣化を防ぐために、予め封止部材１５に潤滑剤を塗布しておくことも考えられる。しかしながら、この場合にも、第１弁体１２の案内部１４に対する相対移動による摩擦などのために塗布した潤滑剤が蒸発して、封止部材１５が劣化してしまう懸念がある。
また、ブレーキ用の流量調整弁１０においては、以下の理由から、特に封止部材１５の劣化が生じやすい懸念がある。入力室１０Ａの圧力を制御して、入力室１０Ａと出力室１０Ｃとの圧力差によって第１弁体１２を移動させて流量調整弁１０の状態を切り替えることで、ブレーキシリンダ２に出力される高圧空気の圧力を調整し、ブレーキを作動させる。ここで、ブレーキを一度作動させるために、第１弁体１２を複数回往復移動させることもあり得る。例えば、所望の力でブレーキを作動させるために、センサ２１，２２を用いて入力室１０Ａ又は出力室１０Ｃの圧力を検出し、入力室１０Ａ又は出力室１０Ｃの圧力が所望の力に応じた所定値となるように調整することが考えられる。この場合に、第１弁体１２は、入力室１０Ａ又は出力室１０Ｃの圧力の調整に伴って複数回往復移動し得る。このように、ブレーキ用の流量調整弁１０において、第１弁体１２は比較的往復移動の回数が多くなりやすい構成要素である。この場合、第１弁体１２の往復移動によって、封止部材１５の乾燥などによる劣化が、より生じやすくなると考えられる。
これに対して、本実施形態の流量調整弁１０は、保持部１６から封止部材１５に潤滑剤３０が供給される。保持部１６の潤滑剤３０は、第１弁体１２の往復移動に伴って少量ずつ、長時間にわたって封止部材１５に供給される。これによって、潤滑剤３０の蒸発のために封止部材１５が乾燥して劣化することを抑制することができる。特に、ブレーキ用の流量調整弁１０において、第１弁体１２の往復移動の回数が多くなることが想定される場合であっても、封止部材１５が乾燥して劣化することを抑制することができる。
また、空気圧縮機に給油する手間の削減や環境負荷の低減などのために、導入室１０Ｂに導入する高圧空気を生成する空気圧縮機３を無給油式とする場合がある。この場合、導入室１０Ｂには、流体として、無給油式の空気圧縮機で生成された高圧空気が導入される。無給油式の空気圧縮機は、給油式の圧縮機に比べて、油分濃度が低く乾燥した高圧空気を生成する。本実施の形態に係る流量調整弁１０によれば、無給油式の空気圧縮機の使用のために、導入室１０Ｂに特に乾燥した高圧空気が導入される場合においても、封止部材１５の乾燥による劣化を抑制することができる。なお、無給油式の空気圧縮機とは、例えば空気圧縮機内に含まれる摺動部や回転部などに潤滑油などの給油を行わない空気圧縮機を指す。
また、保持部１６によって、第１弁体１２と案内部１４との接触する面に潤滑剤３０が供給されることで、第１弁体１２及び案内部１４に対する負荷を低減し、第１弁体１２及び案内部１４の摩耗を抑制することもできる。本実施の形態の指令圧供給弁４及び指令圧排気弁５などの電磁弁を構成する部品の材料としては純鉄やステンレスなどの摩擦に強い材料が想定される一方で、流量調整弁１０の第１弁体１２及び案内部１４の材料としては摩擦に比較的弱い真鍮またはアルミニウムが想定される。保持部１６によって、第１弁体１２及び案内部１４が真鍮またはアルミニウムから成る場合にも、第１弁体１２及び案内部１４の摩耗を抑制することができる。このため、保持部１６を備えるという流量調整弁１０の特徴は、第１弁体１２及び案内部１４が真鍮またはアルミニウムから成る場合に、特に効果的であると言える。
また、図２に示す例において、封止部材１５及び保持部１６は、第１弁体１２及び案内部１４のうち同じ側に設けられている。図２に示す例においては、特に、封止部材１５及び保持部１６は、ともに第１弁体１２に設けられている。この作用効果について説明する。仮に、封止部材１５及び保持部１６の一方が第１弁体１２に設けられ、他方が案内部１４に設けられている場合、保持部１６の形状によっては、封止部材１５と保持部１６とが対向した場合に、封止部材１５による封止が解除されることがあり得る。これに対して、封止部材１５と保持部１６とが同じ側に設けられていれば、第１弁体１２の移動によっては封止部材１５と保持部１６とが対向しなくなる。この場合、保持部１６の形状に関わらず、封止部材１５と保持部１６とが対向して封止部材１５による封止が解除されてしまうことがなくなる。このため、保持部１６の形状を自由に設計できる。例えば、より多量の潤滑剤３０が保持されるように、保持部１６である溝部１６ａの容積や寸法ｗ１を大きくすることもできる。
また、図６に示す第１弁体１２の移動方向ｄ１における封止部材１５と保持部１６との間の距離ｗ４は、第１弁体１２の移動可能距離以下であることが好ましい。図６において流量調整弁１０は大気開放状態であり、第１弁体１２は第２弁体１３によって押されてはいない。また、図６に示す二点鎖線Ｌ２は、第１弁体１２が第２弁体１３に押されて大気開放状態における位置から最も長く移動したときの、第１弁体１２の位置を示す仮想の線である。この場合、図６に示す距離ｗ５が、第１弁体１２の移動可能距離である。
距離ｗ４が移動可能距離ｗ５以下であることによって、第１弁体１２及び案内部１４のうち保持部１６に接触した部分に、直接封止部材１５が接触するようになる。このため、封止部材１５に効率的に潤滑剤３０を供給することができる。
以上の通り、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
（変形例１）
上述の実施形態では、封止部材１５及び保持部１６が第１弁体１２及び案内部１４のうち同じ側に設けられている例として、封止部材１５及び保持部１６が、ともに第１弁体１２に設けられている例を示した。しかしながら、封止部材１５及び保持部１６の形態は、これに限られない。図７は、変形例１における流量調整弁１０の一例を示す断面図である。図７に示す例において、封止部材１５及び保持部１６は、ともに案内部１４に設けられている。特に、図７に示す例において、封止部材１５は案内部１４に形成された溝部１５ａ内に配置されている。また、保持部１６は、案内部１４に形成された溝部１６ａである。なお、溝部１５ａ内への封止部材１５の配置、及び保持部１６への潤滑剤３０の供給を容易にする観点からは、封止部材１５及び保持部１６は、ともに案内部１４に設けられているよりも、ともに第１弁体１２に設けられているほうが好ましい。
（変形例２）
上述の実施形態及び変形例では、保持部１６が、封止部材１５の位置を基準として、第２弁体１３が位置する側とは反対側に位置している例を示した。しかしながら、保持部１６の位置は、これに限られない。図８は、変形例２における流量調整弁１０の一例を示す断面図である。図８に示す例において、保持部１６は、封止部材１５の位置を基準として、第２弁体１３が位置する側（図８の下側）に位置している。この場合においても、保持部１６の潤滑剤３０を第１弁体１２と案内部１４との間に広げて、封止部材１５に潤滑剤３０を供給することができる。図示はしないが、保持部１６は、封止部材１５の位置を基準として、第２弁体１３が位置する側と、第２弁体１３が位置する側とは反対側との両方に位置していてもよい。
本明細書で開示した実施形態のうち、複数の物体で構成されているものは、当該複数の物体を一体化してもよく、逆に一つの物体で構成されているものを複数の物体に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
１ ブレーキシステム
２ ブレーキシリンダ
３ 空気圧縮機
４ 指令圧供給弁
５ 指令圧排気弁
６ ブレーキ制御部（制御回路）
１０ 流量調整弁
１０Ａ 入力室
１０Ｂ 導入室
１０Ｃ 出力室
１０Ｄ 大気開放室
１１ 本体部
１２ 第１弁体
１３ 第２弁体
１４ 案内部
１５ 封止部材
１６ 保持部
１８ 膜板
２０ 弁座
２１、２２ センサ
３０ 潤滑剤
出力室１０Ｃは、ブレーキ装置に通じるとともに、導入室１０Ｂと通路を介して通じる。本実施の形態において、出力室１０Ｃは、ブレーキ装置のうちブレーキシリンダ２に通じている。本実施の形態においては、出力ポートＰ２が出力通路Ｓ２を介して出力室１０Ｃに接続されている。これによって、出力室１０Ｃは、出力ポートＰ２及び出力通路Ｓ２を介してブレーキシリンダ２に通じる。
また、流量調整弁１０は、第１弁体１２の移動を案内する案内部１４を備える。図２に示す例において、案内部１４は、略円筒状の形状を有する案内側面部１４２と、案内側面部１４２のうち第１弁体１２の底面部１２２と対向する側とは反対側の一端に設けられた案内底面部１４１と、を備えている。
案内部１４は、上述の通りに第１弁体１２が第２弁体１３に押されて、又は、ばね１９ａの付勢力に押されて移動する際に、第１弁体１２の移動を案内する部材である。図２に示す例においては、第１弁体１２の側面部１２１の少なくとも一部が、案内側面部１４２の内部に挿入されている。そして、案内部１４は、案内側面部１４２の内面に沿って、第１弁体１２の移動を案内する。また、第１弁体１２と案内部１４とは、一部において接触している。ここで、第１弁体１２と案内部１４とは、後述する潤滑剤を介して接触していてもよい。図２に示す例においては、第１弁体１２のうち側面部１２１の外面と、案内部１４のうち案内側面部１４２の内面とが、一部において接触している。一例として、案内部１４の材料には、真鍮またはアルミニウムが含まれる。案内部１４は、例えば真鍮またはアルミニウムから成る。
また、第１弁体１２と案内部１４とによって、案内室１０Ｇが区画される。図２に示す例において、案内室１０Ｇは、側面部１２１、底面部１２２、案内側面部１４２及び案内底面部１４１に囲まれた空間である。図２～５に示すように、案内室１０Ｇは、流量調整弁１０が大気開放状態、閉状態及び開状態のどの状態にあるかに関わらず、常に底面部１２２の開口１２２ａ及び中空部１０Ｆを介して大気開放室１０Ｄに連通する。このために、案内室１０Ｇ内の圧力が抵抗になることなく、案内部１４に対して第１弁体１２を相対移動させることができる。
封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間の流体の通過を防止する部材である。図２に示すように、封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間に設けられる。図２に示す例において、封止部材１５は、第１弁体１２の側面部１２１と案内部１４の案内側面部１４２との間に設けられたＯリングである。図示はしないが、封止部材１５は、第１弁体１２及び案内部１４の間に設けられたパッキンであってもよい。この場合、パッキンは、例えば環状の形状を有し、第１弁体１２の側面部１２１と案内部１４の案内側面部１４２との間に設けられる。封止部材１５の材料は、一般にＯリング等に用いられる材料であれば特に限られない。封止部材１５の材料は、例えばゴムである。
また、保持部１６である溝部１６ａの移動方向ｄ１における寸法ｗ１は、流量調整弁１０が大気開放状態にあるときにおける第１弁体１２と案内部１４とが接触する面の移動方向ｄ１における寸法ｗ３の、０．１倍以上０．４倍以下である。寸法ｗ１が寸法ｗ３の０．１倍以上であることで、第１弁体１２及び案内部１４のうち溝部１６ａと対向する部材と溝部１６ａ内の潤滑剤３０とが接触する面積が増加し、より効率よく第１弁体１２と案内部１４との接触する面に潤滑剤３０を供給することができる。寸法ｗ１が寸法ｗ３の０．４倍以下であることで、第１弁体１２と案内部１４との接触する面に供給される潤滑剤３０の量が多くなり過ぎて、第１弁体１２が移動する際の抵抗が潤滑剤３０の粘性によって増大することが、抑制される。また、寸法ｗ１が大きくなり過ぎて第１弁体１２と案内部１４との接触する面の面積が小さくなり、第１弁体１２が案内部１４に接触しつつ移動する際に生じる負荷が小さい面積に集中してしまうことが防止される。また、保持部１６である溝部１６ａの容積は、封止部材１５を保持する溝部１５ａの容積から封止部材１５の体積を除いた量の、５０％以上２００％以下であることが好ましい。

Claims (10)

  1. 圧力流体源から流体が導入される導入室と、
    ブレーキ装置に通じるとともに前記導入室と通路を介して通じる出力室と、
    前記ブレーキ装置において目標となる制動力を発生させるための指令圧が入力される入力室と、
    前記指令圧と前記出力室の圧力との差圧に応じて移動して前記通路を開閉し、少なくとも前記出力室の圧力が指令圧以上のときに前記通路を閉鎖する第1弁体と、
    前記第１弁体の移動を案内する案内部と、
    前記第１弁体及び前記案内部の間に設けられるとともに前記第１弁体及び前記案内部の間の流体の通過を防止する封止部材と、
    前記第１弁体及び前記案内部の少なくとも一方に設けられ、前記第１弁体と前記案内部との接触する面に供給される潤滑剤を保持する保持部と、
    を備える、ブレーキ用流量調整弁。
  2. 前記封止部材及び前記保持部は、前記第１弁体及び前記案内部のうち同じ側に設けられている、請求項１に記載のブレーキ用流量調整弁。
  3. 前記第１弁体の移動方向における前記封止部材と前記保持部との間の距離は、前記第１弁体の移動可能距離以下である、請求項１又は２に記載のブレーキ用流量調整弁。
  4. 前記第１弁体及び前記案内部は、真鍮またはアルミニウムから成る、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブレーキ用流量調整弁。
  5. 前記導入室には、前記流体として、無給油式の空気圧縮機で生成された高圧空気が導入される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブレーキ用流量調整弁。
  6. 前記指令圧と前記出力室の圧力との差圧に応じて移動して前記第１弁体を移動させる第２弁体を備え、
    前記第２弁体は、前記第１弁体から離間して、前記第１弁体が前記通路を閉じ且つ前記出力室が大気開放される大気開放状態を生じさせ、
    前記第２弁体は、前記大気開放状態から前記第１弁体に接触して前記第１弁体を移動させて、前記第１弁体が前記通路を開き且つ前記出力室が大気から遮断される開状態を生じさせる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のブレーキ用流量調整弁。
  7. 前記第２弁体は、前記大気開放状態から前記第１弁体に接触して、前記第１弁体が前記通路を閉じ且つ前記出力室が大気から遮断される閉状態を生じさせる、請求項６に記載のブレーキ用流量調整弁。
  8. 前記封止部材は、前記導入室を大気から遮断する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のブレーキ用流量調整弁。
  9. 鉄道車両を制動するためのブレーキ装置と、
    圧力流体源から流体が導入される導入室と、前記ブレーキ装置に通じるとともに前記導入室と通路を介して通じる出力室と、前記ブレーキ装置において目標となる制動力を発生させるための指令圧が入力される入力室と、前記指令圧と前記出力室の圧力との差圧に応じて移動して前記通路を開閉し、少なくとも前記出力室の圧力が指令圧以上のときに前記通路を閉鎖する第1弁体と、前記第１弁体の移動を案内する案内部と、前記第１弁体及び前記案内部の間に設けられるとともに前記第１弁体及び前記案内部の間の流体の通過を防止する封止部材と、前記第１弁体及び前記案内部の少なくとも一方に設けられ、前記第１弁体と前記案内部との接触する面に供給される潤滑剤を保持する保持部と、を有する、流量調整弁と、
    前記入力室に指令圧を入力する指令圧供給弁と、
    前記入力室から排気する指令圧排気弁と、
    を備える鉄道車両用ブレーキシステム。
  10. 前記導入室に導入される前記流体として高圧空気を生成する、無給油式の空気圧縮機を備える、請求項９に記載の鉄道車両用ブレーキシステム。
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