JP2564100B2 - 鉄道車両ブレーキ制御装置において使用される積空切換弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道貨物車両のための
積空型ブレーキ制御方式に関し、特に、空載車両重量範
囲において、ブレーキシリンダ圧力の負荷調整を行うた
めのプロポーショニングバルブを用いた積空切換弁装置
に関するものである。

【０００２】単一容量のブレーキ設備は、車両の積載も
しくは荷重状態に無関係なブレーキシュー力を発生し、
従って、車輪の滑りを生ぜしめるのに充分な空載車両ブ
レーキ率を越えることなしに、積載車両に対し所望の高
いブレーキ率を達成するのは困難である。車輪の滑り
は、ブレーキ力が減少しブレーキ遅れが生ずるという見
地、及び車輪が滑りになじみ易くなるという見地から望
ましくない。

【０００３】従って、空載車両の制動時に車輪滑り状態
を招来することなく積載車両のブレーキ率を高めるため
の特殊なブレーキ設備が必要とされている。この種のブ
レーキ設備においては、車両の積載状態に応じてブレー
キシュー力が自動的に調節される。この種の特殊なブレ
ーキ設備は２つの主たる範疇に分類される。即ち、二容
量積空ブレーキ設備及び多容量もしくは連続可変ブレー
キ設備である。

【０００４】二容量積空ブレーキ設備においては、文字
通り２つの設定即ち、１つは「空載」ブレーキについて
の設定と、他方は「積載」ブレーキについての設定とが
あり、「空載」設定と、「積載」設定との間の切換点は
所定の或る車両重量、通常は許容全積載重量の２０％の
車両重量に選択されている。この切換点を任意に選択す
ることと関連して車両重量が、「空載」重量範囲の上限
にある場合には、所定の車両は一般に減少したブレーキ
圧力により制動不足に陥る。その理由は、車輪の滑りを
生ずることなく最大ブレーキ力を維持することが可能な
「積載」重量範囲の下端において上記の場合と本質的に
同じ粘着力が働き得るからである。

【０００５】可変荷重型のブレーキ設備においては、ブ
レーキ圧力は、一般に、車両の全積載範囲に亙り実際の
積載量もしくは荷重に応じ比例化されている。しかし、
比例ブレーキ圧力は、通常、列車が担うことができる最
大走行圧力（１１０ｐｓｉ）から発展することができる
最大ブレーキ圧力（非常時）に従って選択されるもので
ある。従って、比較的軽度のブレーキをかける場合、或
は比較的低い走行圧力（７０ｐｓｉ）から最大制動を行
う場合には、プロポーショニングされたブレーキ圧力
は、必要粘着力により支持することができるブレーキ圧
力よりも遥かに小さくなる場合が有り得る。従って、可
変荷重型ブレーキ設備及び単一容量ブレーキ設備では、
或る種のブレーキ条件下で最適なブレーキ効率が実現で
きなくなり、最大ブレーキ条件下で空載車両の車輪滑り
を阻止できなくなる。

【０００６】米国特許第５,００５,９１５号明細書に
は、向かい合う等しい受圧領域を持つバランスピストン
を含む積空弁装置が開示されている。同バランスピスト
ンは、供給逆止弁に接続されていて、この供給逆止弁を
介してブレーキ圧を車両制御弁からブレーキシリンダに
接続したり、或は、ブレーキシリンダから解放したりす
る。バランスピストンの一方の受圧領域は、車両の積載
量がどのような状態の下でも上流部のブレーキ圧力がか
けられるが、向かい合う他方の受圧領域は車両が“空
載”状態か“積載”状態かにより加圧されたり減圧され
たりする。“空載”状態では、バランスピストンの前後
間に圧力差が発生され、それによって、ある一定の割合
（パーセント）でブレーキシリンダ圧が減少されるプロ
ポーション（比例）モードのブレーキ制御が行われる。
プロポーショニングばねは、“空載”の状態中に上述の
比例割合を実際の車両の積載量に従って変化させるため
に、バランスピストンに作用する。

【０００７】しかし、そのような比例型の多容量装置で
は、車両制御弁での適切な均一圧力を維持し、それによ
って、ブレーキ管圧の過度な減少が、所望の空載ブレー
キシリンダ圧を越えたブレーキシリンダ圧力を発生する
のを防ぐために、釣合容器が必要となるので、ある操作
状況の下では、ブレーキ制御における“積載”状態から
“空載”状態への切換中に、ブレーキシリンダ圧力の好
ましくない低下がおこりえる。例えば、“積載”と“空
載”との切換時に、車両制御弁より供給される上流部の
ブレーキシリンダ圧力の増大が終了すると、上流部のブ
レーキ圧の既に排気された釣合容器への接続により、バ
ランスピストンの前後間の圧力差が、プロポーショニン
グばねに抗して供給逆止弁を閉じておくことができない
程の低下を、上流部の圧力に生じさせる。前述の上流部
ブレーキ圧力の十分な低下は、例えば、積空切換弁と車
両制御弁との間の管容積が釣合容器の容積と比べて比較
的小さいところで、起こりえる。その結果として起こる
プロポーショニングばねによる供給逆止弁の解放は、ブ
レーキシリンダ圧を釣合容器に連通し、ブレーキシリン
ダ圧を低下させるという前述の好ましくない結果にな
る。

【０００８】

【発明の目的】それ故、この発明の目的は、積空切換弁
装置の切換中におけるブレーキシリンダ圧力の不注意な
減少を防ぐことである。

【０００９】この発明の別の目的は、積空切換弁装置の
“空載”状態への切換を監視するための視覚的表示装置
を提供することである。

【００１０】この発明の更に別の目的は、ブレーキ制御
が“空載”状態にあることを指示すると共に、“空載”
状態中に上流部圧力を調整するという２つの機能を遂行
することが可能な単一の弁装置を提供することである。

【００１１】

【発明の概要】前述のような目的に従って、ブレーキシ
リンダと、圧力下の流体をこのブレーキシリンダに接続
したり、或は、ブレーキシリンダから解放したりするブ
レーキ制御弁とを含む鉄道車両用ブレーキ制御装置に使
用される積空切換弁装置が提供される。この積空切換弁
装置には、車両のばね上部材とばね下部材との間の距離
を測る負荷検出手段が含まれており、この距離が所定の
距離より長いか短いかに依存して切換弁装置の空載設定
と積載設定が行われる。切換弁装置の入口は制御弁に接
続され、出口はブレーキシリンダに接続される。弁部材
は、ブレーキシリンダ圧を導く入口および出口の間に配
置される。この弁部材に接続されるバランスピストン
は、切換弁装置の積載設定における入口での圧力を受け
る向かい合う等しい受圧領域を有する。積空弁手段は、
積載設定において受圧領域の一方を減圧するために、負
荷検出手段に接続され、それによって、バランスピスト
ンの前後間に、弁部材を閉じる方向への不均衡な流体圧
力が与えられる。さらに、積空弁手段は、空載設定にお
いて、入口を釣合容器に接続する。

【００１２】調整弁は、入口と釣合容器との間に装備さ
れ、上流部のブレーキ圧力が所定値を越えたときを除い
て、上流部のブレーキ圧力が釣合容器に接続されるのを
防ぐ。調整弁は、積空切換弁自体が“空載”設定になっ
た時を可視的に指示しえる視覚表示装置を含んでいる。

【００１３】本発明の上述及び目的、特徴並びに利点
は、添付図面を参照しての以下の詳細な説明から明らか
となるであろう。

【００１４】

【実施例】本発明によれば、図１に示すように、ブレー
キシリンダ装置２と、慣用のＡＢＤＷ型ブレーキ制御弁
装置のような貨車ブレーキ制御弁装置３との間に積空切
換弁装置１が介設してある。周知のように、このような
制御弁装置３は、列車ブレーキ管４内の空気圧力の減少
に応答し、圧力等化原理に基づいて動作する。補助容器
５はブレーキ管４内の圧力にまで空気を充填されてい
て、制御弁装置３による制御下でブレーキ管圧力の減少
に応答し且つ該ブレーキ管圧力減少の大きさに依存する
量の空気をブレーキシリンダ装置２に供給する。ブレー
キ管圧力の全制動減少が行われる時には、ブレーキシリ
ンダ装置２と補助容器５中の圧縮空気の間には圧力等化
が存在する。

【００１５】切換弁装置１の本体部分６には、ブレーキ
シリンダ供給管８により制御弁装置３に接続されている
入口７と、送出管１０によりブレーキシリンダ装置２に
接続されている出口９と、管１２により釣合容器１３に
接続されている通路１１と、大気中に開口している通気
管１４、５２とが設けられている。

【００１６】更に、本体部分６は、ブシュ１６が固定さ
れている孔１５を備えており、各通路１１及び５２はブ
シュ１６の段付き孔１７に接続されており、該段付き孔
１７の小径孔部にはスプール弁１８が軸方向に配置され
ている。スプール弁１８の周面を囲繞して環状の溝１９
及び２０が設けられており、溝２０は、スプール弁１８
の中心通路２２に至る接続ポート２１を有している。ス
プール弁１８の周面を囲繞する環状のＯリングシールは
各環状溝を封止している。

【００１７】付加した通路７ｂと１１ａは、本体部分６
において孔１５から空洞２３に接続され、空洞２３は、
調整弁８５を収容すると共に、通気管１４に接続されて
いる。空洞２３内のブッシュ８６は、調整弁８５のピス
トン弁８７を受け入れており、同ピストン弁８７は、ブ
ッシュ８６の開放端中にあるばね座８９において案内可
能に支えられるステム８８を有する。制御ばね９０は、
ばね座８９とピストン弁８７の頭部との間に捕捉されて
いる。制御ばね９０は、ピストン弁８７を図示の非作動
位置に片寄らせており、この非作動位置においては、ピ
ストン弁８７の頭部に支持された一対のＯリングシール
９１，９２は、通路１１ａのポートとブッシュ８６の底
部との間で同ブッシュ８６と接触する。ブッシュ８６に
は、ストッパ用肩部９３が設けられていて、ピストン弁
８７は、その作動位置において肩部９３と係合可能であ
る。ピストン弁８７の作動位置においては、Ｏリングシ
ール９１，９２が通路１１ａおよび通気管１４のポート
間でブッシュ８６と接触する。

【００１８】本体部分６と端部分２７との間にはダイヤ
フラム型の作動ピストン２６が締着されていて、その一
側に作動室２８が、そして他側には通気室２９が画成さ
れている。作動室２８は、スプール弁の左側の端に隣接
する接続ポート３０を介してスプール弁１８の中心通路
２２と連通すると共に、分岐通路７ａを介して入口７と
連通している。

【００１９】端部分２７に形成されている開口３１を介
して、作動ピストン２６の押し棒３２が突出している。
端部分２７の延長部３３には、検知腕もしくはセンサ腕
３４が回動可能に支持されており、該センサ腕３４に
は、上記押し棒３２がピン２４により連結されていて、
捩れ式戻しばね３５の抵抗に抗し作動ピストンの作動に
応答してセンサ腕３４の回転を行うようになっている。
図示の引込み位置においては、作動ピストン２６は、孔
１５を囲繞する本体部分６の領域によって形成されるス
トッパと係合し、そしてセンサ腕３４の調節ねじ３７は
鉄道車両８１の車両本体８２上で、台車側枠８０のよう
なばね下部材或は切換弁装置１が取り付けられているば
ね上部材から変位している（図２を参照されたい）。
尚、図１において基準線Ｘは車両の全積載重量における
車両本体８２に対する台車側枠８０の位置を表す。ま
た、基準線Ｙは車両の完全空荷状態重量における車両本
体８２に対する台車側枠８０の位置を表す。切換点Ｚ
は、車両の空荷状態重量と車両の積載状態重量との間に
遷移が生ずる車両重量を表すように選択される。

【００２０】スプール弁１８の右側に隣接して孔１７の
大径部には軸方向に整列してバンランスピストン（釣合
いピストン）３８が配設されており、該ピストン３８
は、環状の溝５６と、その周面を囲繞するＯリングシー
ル６１とを有している。互いに等しい対向加圧面積を有
するバンランスピストン３８及び圧力制御弁３９は、共
働してプロポーショニングバルブ４１を構成する。この
プロポーショニングバルブ４１は、プロポーショニング
動作モードか或は非プロポーショニング動作モードで動
作するように制御可能である。圧力制御弁３９は、環状
の弁要素３９ａとステム７０とを有する逃し逆止弁６２
から構成され、該ステム７０は、弁要素３９ａに形成さ
れている開口７１を貫通して、例えばロールピン４０に
よりバランスピストン３８に連結されている。逃し逆止
弁６２は更に環状の弁座７２を備えており、この弁座７
２は、弁要素３９ａと弁座４３との係合に続き、バラン
スピストン３８によって左方に引っ張られた場合に該弁
要素３９ａの右側面と係合するようになっている。逃し
逆止弁６２と弁要素３９ａとの間には、逆止弁の弁座７
２を開方向に偏倚するように作用する偏倚ばね６３が配
設されている。尚、このばね６３の強さは、空所４２内
の空気圧力及び弁座７２によって囲繞される面積の関数
である。この場合、ばね６３の強度は、ブレーキの解除
中、戻しばね３５の支援を必要とすることなくブレーキ
シリンダを排気することができる（この状態は戻しばね
３５が故障した場合にのみ生ずる）ように、（空載時
に）空所４２内に発生する最大圧力を弁座７２の面積に
乗じた積よりも裕度を以て大きくなければならない。

【００２１】他方、偏倚ばね６３は、釣合容器１３の充
填後入口７内の圧力にピストン３８の面積を乗じた積に
対応する力よりも弱くなければならない。この制約条件
により、バルブ４１が空載位置に移動し且つ弁要素３９
ａが弁座４３に座着する時に逆止弁弁座７２は確実に閉
ざされる。圧力制御弁３９の弁要素３９ａの左側部は、
孔１５と該孔１５が作動室２８とは反対側で開口してい
る空所４２との間に固定されている環状の弁座（固定弁
座）４３と係合／離脱するように構成されている。弁座
４３の一側で入口７が孔１５内に開口しており、そして
弁座４３の他側で空所４２内に出口９が開口している。
従って、弁要素３９ａが弁座４３と係合すると、制御弁
装置３とブレーキシリンダ装置２との間における圧縮空
気の流れは遮断され、他方、弁要素３９ａが弁座４３か
ら離脱するとこの圧縮空気流路が形成される。ブシュ１
６には、弁座４３の一側で孔１５を、バランスピストン
３８が動作する段付き孔５７に連通するポート５５が設
けられている。

【００２２】バランスピストン３８の軸方向の位置に依
存してＯリング６１は、ポート５５と、バランスピスト
ン３８の周面に設けられた環状溝５６との間の連通関係
を実現するか又はそれを遮断する。スプール弁（積空弁
手段）１８とバランスピストン３８との間に形成される
バランス室４６は、バランスピストン３８に形成されて
いる接続ポート５３により環状溝５６に連通している。

【００２３】スプール弁１８とバランスピストン３８と
の間でバランス室４６内にはプロポーショニングばね４
７が配置されている。車両の空荷領域に亙って比例ブレ
ーキシリンダ圧力に対して所望の可変作用を与えること
に加えて、このプロポーショニングばね４７は、作動室
２８内で作用する空気圧力に起因してスプール弁１８に
作用する差圧に反作用し、車両の縦揺れ及び横揺れ振動
に際しスプール弁を安定化する作用をする。バランスピ
ストン３８の実効圧力面積に比較し、スプール弁１８の
圧力面積が小さいことにより、該圧力と関連してばね４
７がバランスピストン３８に及ぼすことができる力が制
限される。

【００２４】バランスピストン３８とスプール弁１８と
の間の面積関係に因り、上記制限される力は最終ブレー
キシリンダ圧力の百分率値、例えば６８％をとる。

【００２５】空所４２は、螺着されるカバー４８によっ
て閉鎖される。該カバー４８は凹部７３を備えており、
同凹部７３は、弁要素３９ａがプロポーショニングばね
４７の作用下で当接するストッパとしての機能をする。

【００２６】スプール弁１８は、空動き接続により作動
ピストン２６に連結されている。この空動き接続は、ス
プール弁１８の一端に固定されているステム４９によっ
て形成される。尚、スプール弁１８の他端には、作動ピ
ストン２６に形成されている孔３６内に突出する頭部５
０が形成されている。

【００２７】ステム４９の頭部５０は、作動ピストン２
６がセンサ腕３４の引込み位置においてその制限ストッ
パと接触し且つスプール弁１８が図示のように最も右側
の位置にある時に、孔３６に設けられている肩部の座金
５１から軸方向に離間している。頭部５０と座金５１と
の間のこの間隔は、線Ｘで表されるように、車両の全積
載重量状態において、鉄道車両側枠から引込むセンサ腕
３４の距離調節ねじ３７に対応する。従って、作動ピス
トン２６は、センサ腕３４が全積載車両の側枠と係合す
るのに充分な移動範囲に亙って回転するまで、スプール
弁１８の運動を惹起することなく図示の位置から左方に
自由に運動することができる。このようにして、センサ
腕３４は、スプール弁部材１８の対応の移動を必要とす
ることなく図示の位置へと完全に引込まされて、それに
よりスプール弁１８及びブシュ１６を収容する本体部分
６の長さを制限することができる。

【００２８】［積載車両に対する制動］周知の仕方でブ
レーキ管圧力を減少することにより制動を行う場合に
は、制御弁装置３は、補助容器５からの空気をブレーキ
シリンダ供給管８に供給する。供給管８に供給された空
気は、入口７、開いた圧力制御弁３９、出口９及び管１
０を介してブレーキシリンダ装置２に直接供給されると
共に、入口７及び分岐通路７ａを介して作動室２８に供
給され且つポート５５、溝５６及びポート５３を介して
バランス室４６に供給される。

【００２９】バランス室４６に流入した空気は、バラン
スピストン３８の一側に作用して、該バランスピストン
３８の他側に作用するブレーキシリンダ空気圧に対し反
作用をする。逆止弁要素２９ａの両側の等受圧領域も、
空所４２内のブレーキシリンダ圧力を受ける。従って、
プロポーショニングバルブ４１は、実効空気負荷により
強制的に平衡化されるが、偏倚ばね６３及びプロポーシ
ョニングばね４７によって、圧力制御弁３９の弁要素２
９ａを開状態に維持するように偏倚される。その結果、
プロポーショニングバルブ４１は非プロポーショニング
動作モード、即ち、供給管８を介してブレーキシリンダ
装置２に供給される圧力を減少しないモードで動作する
ように設定されることになる。

【００３０】ブレーキシリンダ圧力が立上がるに伴い、
作動室２８に供給される対応の圧力が作動ピストン２６
に作用する。この圧力の作用力が戻しばね３５の対抗力
を克服すると、センサ腕３４は、押し棒３２により、調
節ねじ３７が台車側枠８０に当接するまで、端部分２７
の延長部３３との枢支接続部を中心に回動せしめられ
る。

【００３１】車両重量が積載重量範囲内にあって車両本
体に対する台車側枠８０の位置が線Ｘ及びＺによって表
される完全積載点と切換点との間に在る限り、座金５１
は、作動ピストン２６と共に移動してステム４９の頭部
５０を掴み、スプール弁１８を、センサ腕３４の回転度
数に対応する制限された距離だけ左方向に引っ張る。前
記の限られた移動範囲内でのスプール弁１８の最初の動
きは、インジケーター弁が作動する空洞に通じる通路７
ｂを、通路１１と釣合容器１３に通じる管１２とから隔
てる。スプール弁１８の動きの前記限られた距離内で
は、釣合容器１３は、管１２，通路１１，溝１９，付加
した通路１１ａ，インジケーター弁のブッシュ８６，そ
して、通気管１４を介して排気させられていて、制御ば
ね９０が調整弁８５のピストン弁８７を図示されるよう
な非作動位置に保ち、流路が付加通路１１ａと通気管１
４との間に確立される。スプール弁１８のこの制限され
た距離の運動は、該スプール弁１８の積載状態移動範囲
内にあり、この範囲においては、釣合い容器１３は、通
路１１、環状溝１９及び通気管１４を介して通気状態に
なる。プロポーショニングばね４７がスプール弁１８の
この左方向移動で徐々に大きく弛緩するが、スプール弁
１８の荷重移動範囲全体に亙り圧力制御弁３９の弁要素
３９ａをその開位置に維持するのに充分な力が該ばね４
７によって与えられる。従って、この非プロポーショニ
ング動作モードにおいては、ブレーキシリンダ圧力は制
御弁装置３を介して供給管８に供給される圧力に対応す
る。

【００３２】この非プロポーショニング動作モード中、
弁要素３９ａは固定弁座４３から離脱すると共に、偏倚
ばね６３の作用により逃し逆止弁６２の弁座（可動弁
座）７２からも離脱し、それにより、この期間中、弁要
素３９ａの摩耗は阻止される。

【００３３】［積載車両に対する制動解除］制動即ちブ
レーキ解除が要求される場合には、ブレーキ管圧力を周
知の仕方で増して制御弁装置３により供給管８に空気を
供給する。先に説明したように、圧力制御弁３９がその
開位置に維持されている間、ブレーキシリンダ装置２内
の空気は、出口９、開いた圧力制御弁３９、入口７及び
ブレーキシリンダ給気管８を介して放出される。

【００３４】［空載車両に対する制動］制動中、調節ね
じ３７が、台車側枠に当接する前に線Ｚで表される積空
切換点を越えて振れるように充分に荷重センサ腕３４が
回転できる場合には、このことは、車両重量が、車両空
載状態にあることを意味する。従って、作動ピストン２
６は、スプール弁１８を更にその空載移動範囲へと左方
に引っ張り、それにより、通気通路５２とバランス室４
６との間に整合が達成される。空所４２からバランス室
４６へと空気が流れることができるようにするために、
ブシュ１６には単一のポート５５を設けるのが好まし
い。他方、バランス室４６を通気通路５２に接続するブ
シュ１６内のポートの数及び／又は大きさは、バランス
室４６が通気通路５２に接続されたならばバランス室４
６内の圧力が迅速に欠乏するように、単一ポート５５の
大きさよりも大きい。この結果、バランスピストン３８
には、左方向に不平衡空気荷重が加わり、バランスピス
トン３８は左方向に運動して、ステム７０及びロールピ
ン４０を介し逃し逆止弁６２を連動する。この逃し逆止
弁６２の左方向運動中、偏倚ばね６３は弁要素３９ａを
弁座４３と係合するように左方に押す。前記弁要素３９
ａの弁座４３との係合後は、バランスピストン３８の左
方向への移動が継続してプロポーショニングばね４７の
圧縮を強め、逃し逆止弁６２が弁要素３９ａとの係合状
態に引っ張られるのを可能にする。その結果、圧力制御
弁３９が閉じ、プロポーショニングバルブ４１のプロポ
ーショニング動作モードが確立する。プロポーショニン
グバルブ４１の閉位置への運動で、バランスピストン３
８上のＯリング６１はポート５５の左手側に変位され
て、通気状態にあるバランス室４６に対する圧力の供給
を遮断する。更に、車両積載状態によって設定されるス
プール弁１８の位置で、圧力制御弁３９の閉弁時におけ
るプロポーショニングばね４７の圧縮度が決定される。
プロポーショニングばね４７の負担率は、所望により、
空荷車両状態に対し多かれ少なかれ感度を有する、即
ち、応答することができるように選択することができ
る。

【００３５】同時に、溝２０は、ピストン弁８７の正面
に通じる付加した通路７ｂに合わされる。それゆえ、ブ
レーキ制御弁装置３によってブレーキシリンダ供給管８
に供給される空気は、ピストン弁８７の正面に接続され
る。制御ばね９０は、ブレーキシリンダ供給管８内の圧
力、即ちピストン弁８７の表面での有効圧力が、スプー
ル弁１８が“空載”範囲に移動する圧力を少なくとも越
えるまで、好ましくは、均等化された最終ブレーキシリ
ンダ圧（例えば、最小７０ポンド／平方インチのブレー
キ管の充気に対して５０ポンド／平方インチ）以下の圧
力を越えるまで、ピストン弁８７の作動を防止するよう
に選択される。このようなことが起きると、ピストン弁
８７は、Ｏリングシール９１，９２の両方が通路１１ａ
および通気管１４のポート間に配置される、最上方の作
動位置に移動する。そのときのみ、ブレーキシリンダ供
給管８からの空気は、入口７，分岐した通路７ａ，作動
室２８，接続ポート３０，中心通路２２，接続ポート２
１，溝２０，付加した通路７ｂ，調整弁８５，通路１１
ａ，通路１１そして管１２を通じて、釣合容器１３に接
続される。

【００３６】ピストン弁８７の前記作動位置では、ステ
ム８８がブッシュ８６内の通常引っ込んでる位置から突
出するため、積空切換弁装置１が“空載”設定にあると
いう視覚的表示を与える。

【００３７】ピストン弁８７の表面に作用するブレーキ
シリンダ供給管８の上流の圧力が、何等かの理由によっ
て、例えば、ブレーキシリンダ供給管８内の圧力の継続
する増加が無い場合に、釣合容器１３による均一化によ
って、制御ばね９０の反発力に打ち勝つことができる値
以下に低下した場合、制御ばね９０には、ピストン弁８
７を下方の中間位置へ、即ちＯリングシール９１が付加
通路１１ａのポートの一方の側へ、そして、Ｏリングシ
ール９２が他方の側へ配置されるような中間位置に強制
する作用がある。このことは、釣合容器１３を、大気と
ブレーキシリンダ供給管８とから効果的に孤立させ、前
者は、プロポーショニングばね４７が弁要素３９ａを開
いたり、有効ブレーキシリンダ圧を不用意に減少させる
のを防ぐために、バランスピストン３８の前後間に十分
な圧力を維持する作用がある。ピストン弁８７のこの中
間位置では、ステム８８は、切換弁が“空載”設定にあ
ることの視覚的な表示として、露出したままである。

【００３８】ブレーキ制御弁装置３によって、ブレーキ
シリンダ供給管８内のブレーキ圧がさらに増加したと仮
定すると、ピストン弁８７の面で有効なその増加された
圧力は、同ピストン弁を、作動位置に付勢し、付加した
通路７ｂと付加通路１１ａとの接続が復活する。ブレー
キシリンダ供給管８内の上流部の増加した圧力は、再
び、釣合容器１３と同時にブレーキシリンダ装置２とも
接続され、そのような増加した圧力は、バランス室４６
内の圧力減少とは反対に、バランスピストン３８の側面
に作用する空所４２内の圧力を失う傾向を打ち消す。車
両積載状態の“積載”から“空載”への変遷する間に、
意に反するブレーキシリンダ圧の喪失を防ぐため、調整
弁８５の動作によって、プロポーショニングモードにお
いてバランスピストン３８にかかる圧力差が、完全に維
持される。

【００３９】釣合容器１３の容積は、次のように選択さ
れている。即ち、比例した全ブレーキに続いて、ブレー
キシリンダ圧がプロポーショニングばね４７の圧縮力と
プロポーショニングバルブ４１の有効比率によって調整
され、そして、相互連結された釣合容器と補助容器の圧
が、減少されたブレーキ管圧に、実質的に、等しくな
る。初期充気の７０ポンド／平方インチから、この平均
化が約４８ポンド／平方インチと約５２ポンド／平方イ
ンチとの間で起こり、その結果として、ブレーキシリン
ダ圧の過度な減少が、“空載”車両のブレーキシリンダ
圧における前述の好ましくないさらなる不相応な増加を
発生させることを防ぐ。

【００４０】ブレーキ圧力上昇のこのプロポーショニン
グ局面の間、供給管８を介するブレーキシリンダ装置２
への空気の供給は、存在し得る特定の空載車両荷重状態
に従いプロポーショニングばね４７によって及ぼされる
力で相殺される。即ち、バランスピストン３８と圧力制
御弁３９における空気差分に従いプロポーショニングバ
ルブ４１の作用によって減少される。ここで、弁要素３
９ａの閉位置においては、弁座４３により画成される領
域内の弁要素３９ａの直径とバランスピストン３８の直
径との間の差によって決定される差圧領域が供給管８内
の空気圧を受けることに注意されたい。このようにし
て、階段ブレーキもしくは階段制動を増加したい場合に
は、ブレーキシリンダ供給圧の更なる増加に応答し、右
方に作用する差圧がプロポーショニングバルブ４１に作
用して弁要素３９ａを開弁する。

【００４１】先に述べたように、プロポーショニングば
ね４７は、調節ねじ３７が台車側枠に当接するのに要求
されるセンサ腕回転度により決定される空載移動範囲に
おけるスプール弁１８の実際の位置に依存してプロポー
ショニングバルブ４１に可変力を及ぼす。例えば、調節
ねじ３７が車両空載重量範囲荷おける切換点を丁度越え
た所で台車側枠に当接する場合には、プロポーショニン
グばね４７の圧縮度は、空載移動範囲へのスプール弁１
８の左方向運動が最小であることに起因して最大圧縮度
に接近する。他方、空載範囲の他端になるまで調節ねじ
３７が台車側枠に当接しないような車両重量である場合
には、プロポーショニングばね４７の圧縮度は、スプー
ル弁１８が空載移動範囲内へと更に左方に運動すること
に起因し相当に減少する。このように、プロポーショニ
ングばね４７によりプロポーショニングバルブ４１に及
ぼされる力は、空載車両ブレーキ範囲内で比例化された
ブレーキシリンダ圧力が、小さい車両重量よりも大きい
車両重量に対して大きくなるように、車両荷重の度合い
で変化することになる。

【００４２】上の説明から明らかなように、プロポーシ
ョニングばね４７の作用によって空載両ブレーキ用に調
節された鉄道車両の実際の重量に依存して所定の制動に
対し異なったレベルの比例ブレーキシリンダ圧力が実現
される。

【００４３】［空載車両に対する制動解除］ブレーキの
解除が要求されると、ブレーキ管圧力を周知の方法で増
加して、ブレーキ制御弁装置３によりブレーキシリンダ
供給管８を排気する。その結果、釣合容器１３内の空気
は、管１２，通路１１，付加通路１１ａ，調整弁８５の
ブッシュ８６，付加通路７ｂ，溝２０，中心通路２２，
接続ポート３０，作動室２８，分岐通路７ａ，入口７を
通って排気される。その結果として生じる、ピストン弁
８７の正面へ作用する圧力の減少によって、制御ばね９
０が、ピストン弁を、非作動位置にリセットする。この
非作動位置においては、上述の流路を介する釣合容器１
３の排気が遮断される。また、この非作動位置では、ピ
ストン弁８７が通気管１４、管１２，通路１１，付加通
路１１ａを介して釣合容器１３を同時に排気する。

【００４４】作動室２８内の圧力の減少で、戻しばね３
５はセンサ腕３４を引き戻し、同時に作動ピストン２６
を肩部座金５１がスプール弁１８の左側面に係合するま
で右方向に移動せしめる。作動室２８内の圧力が制御弁
装置３を介して減少し続けるのに伴い、戻しばね３５の
ばね力により作動ピストン２６が右方向に運動し続ける
と、スプール弁１８も右方向に運動し、バランスピスト
ン３８と接触することになる。この集合体が更に右方向
に運動すると、逃し逆止弁６２のロールピン４０及びス
テム７０を介して、逃し逆止弁の弁座７２が弁要素３９
ａから離脱する。但し弁要素３９ａは圧力制御弁３９に
おける圧力及び面積差により弁座４３と係合した状態に
留どまる。

【００４５】逃し逆止弁６２の開弁に続いて、ブレーキ
シリンダ装置２及び空所４２内でそれまで捕捉されてい
た圧力は、開いた逃し逆止弁、弁要素３９ａの開口７
１、入口７、供給管８及び制御弁装置３を介して逃され
る。空所４２及びブレーキシリンダ装置２内の圧力が充
分に減少すると、作動ピストン２６、スプール弁１８及
びバランスピストン３８を介して作用する戻しばね３５
は、弁要素３９ａをその弁座４３から引き離し、それに
より圧力制御弁３９を経てブレーキシリンダ圧力の最終
的な解放が行われる。

【００４６】ブレーキシリンダ圧力の完全な解除が実現
した結果、図１に示されるように、作動ピストン２６が
完全解除位置に達すると、スプール弁１８は、釣合容器
１３に捕捉されたピストン弁８７の正面の圧力を最終的
に排気すると同時に、バランス室４６の排気を遮断する
ように位置付けられる。

【００４７】図１に示すように、バランスピストン３８
を介して作用するプロポーショニングばね４７は弁要素
３９ａをストッパ７８に押し付け、バランスピストン３
８は、ブシュ１６のポート５５がバランスピストンの環
状溝５６及び接続ポート５３と連通するように段付き孔
１７内で軸方向に整列し、それにより、続いて行われる
制動に応答してバランス室４６を再加圧する状態にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鉄道車両のブレーキシリンダと制御弁装置と
の間にある本発明の積空切換弁装置が作動していない状
態で示された組み立て断面図である。

【図２】 図１の積空切換弁装置が取り付けられる車両
本体即ちばね上部材と、車両本体の振れに従って車両荷
重の関数として積空切換弁装置の検出腕が係合し得る車
両側枠即ちばね下部材とを含む鉄道車両の概要を示す図
である。

【符号の説明】

１…積空切換弁装置、 ２…ブレーキシリンダ装置、
３…ブレーキ制御弁装置、 ４…ブレーキ管、 ７…入
口（第一通路手段）、 ７ａ…分岐通路７ａ（第一通路
手段）、 ７ｂ…通路（第四通路手段）、 ８…ブレー
キシリンダ供給管（入口）、 １０…送出管（出口）、
１１ａ…通路（第三通路手段）、 １２…管（第二通
路手段）、 １３…釣合容器、 １８…スプール弁、
２３…空洞、 ２６…作動ピストン、３４…センサ腕
（検出腕）、３５…戻しばね、 ３７…調整ねじ、 ３
８…バランスピストン、 ４１…プロポーショニングバ
ルブ、 ４７…プロポーショニングばね（ばね）、 ８
０…台車側枠（ばね下部材）、 ８５…調整弁（調整弁
手段）、 ８７…ピストン弁、９０…制御ばね、 ９１
…Ｏリングシール（シール手段）、 ９２…Ｏリングシ
ール９２（シール手段）、 ９３…ストッパ用肩部（停
止手段）。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 選定された圧力まで充填されたブレーキ
   管と、ブレーキシリンダ装置と、前記ブレーキシリンダ
   装置に加圧下の流体を供給し、また、前記ブレーキ管内
   の流体圧力の変化に従って前記ブレーキシリンダ装置か
   ら前記加圧下の流体を解放するブレーキ制御弁装置とを
   含む鉄道車両ブレーキ制御装置において使用され、鉄道
   車両のばね下およびばね上部材の一方に接して搭載され
   る積空切換弁装置であって、 （ａ）前記ばね下およびばね上部材の間の距離を計測す
   るため同ばね下およびばね上部材の他方に係合可能であ
   って、前記積空切換弁装置の空載設定および積載設定
   を、前記距離が前記空載設定および前記積載設定の間の
   切換点に対応する所定距離よりも長いか短いかに応じ
   て、行う負荷検出手段と、 （ｂ）前記ブレーキ制御弁装置に接続する入口と、前記
   ブレーキシリンダ装置に接続する出口と、 （ｃ）前記入口および出口の間にあって加圧下の流体を
   案内する弁部材と、 （ｄ）前記積空切換弁装置の前記積載設定において前記
   入口での流体圧力を受けるため向かい合う等しい受圧領
   域を有し、前記弁部材と接続されているバランスピスト
   ンと、 （ｅ）釣合容器と、 （ｆ）前記バランスピストンを横切って前記弁部材の閉
   鎖方向への圧力差をもたらすために、前記積空切換弁装
   置の前記空載設定において前記受圧領域の一方を減圧さ
   せるように前記負荷検出手段によって操作されると共
   に、前記空載設定においては前記入口を前記釣合容器に
   更に接続する積空弁手段と、 （ｇ）前記入口での圧力が所定値よりも低いときに、前
   記釣合容器と前記入口との間の流体圧力の連通を遮断す
   るための調整弁手段と、を含む積空切換弁装置。
2. 【請求項２】 前記負荷検出手段は、 （ａ）引き込まれた位置から前記ばね下およびばね上部
   材の前記他方との係合状態に向かって移動できる検出腕
   と、 （ｂ）前記検出腕を前記引き込まれた位置へ付勢するた
   め、同検出腕に接続された戻しばねと、 （ｃ）前記戻しばねに抗して、前記検出腕を、前記引き
   込まれた位置から前記ばね下およびばね上部材の前記他
   方との係合状態へ向かって、移動させるために、前記入
   口での有効な流体圧力、即ち、前記検出腕が前記空載設
   定と前記積載設定との間の切換点にあるときに、前記所
   定値よりも低い前記入口での流体圧力を受けると共に、
   前記検出腕に接続される作動ピストンと、を含む請求項
   １記載の積空切換弁装置。
3. 【請求項３】 さらに、 （ａ）前記作動ピストンと前記入口との間に流体圧力の
   連通を可能にする第一通路手段と、 （ｂ）前記調整弁手段を有する空洞と、 （ｃ）前記釣合容器に接続される第二通路手段と、 （ｄ）前記空洞に接続される第三および第四通路手段と
   を備え、 （ｅ）前記積空弁手段は、前記作動ピストンに接続さ
   れ、前記空載設定において前記第二通路手段と前記第三
   通路手段との間および前記第一通路手段と前記第四通路
   手段との間に流体圧力の連通を与えるスプール弁部材を
   含む、請求項２記載の積空切換弁装置。
4. 【請求項４】 前記調整弁手段は、 （ａ）シール手段を有するピストン頭部を含んで前記空
   洞内に作動可能に配置され、前記ピストン頭部の面が前
   記第四通路手段における圧力流体を受けるピストン弁
   と、 （ｂ）前記ピストン弁を、前記シール手段が前記第三通
   路手段と前記第四通路手段との間に配置される非作動位
   置へ、偏倚させる制御ばねと、 （ｃ）前記シール手段が前記第四通路手段とは反対の前
   記第三通路手段の側方に配置される位置に、前記ピスト
   ン弁を係合可能にする停止手段と、を含む請求項２記載
   の積空切換弁装置。
5. 【請求項５】 前記弁部材の解放を行う方向に前記バラ
   ンスピストンに作用するばねを更に含む請求項２記載の
   積空切換弁装置。