JP5496124B2 - 管座及びこれを用いた鉄道用車両のブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内部に作動流体が流通する管路を備えた管座、及び、当該管座を用いた鉄道用車両のブレーキ装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示すように、管座に対して応荷重弁や中継弁等の弁装置を取り付けたブレーキ装置が知られている。
このブレーキ装置の管座の内部には管路が形成されており、当該管路の開口に上記のような各種弁装置が取り付けられている。そして、ブレーキ装置は、圧縮空気源から管路内に供給される圧縮空気が当該管路内を流通して各種弁装置を通過することで最終的にはブレーキ圧として出力されるようになっている。

この管座としては、第一プレートと第二プレートを互いに張り合わせることで構成されたものが知られている。即ち、第一プレートの表面には溝状の通路が形成されており、この第一プレートの表面に接着剤を介して第二プレートが重ね合わされている。これにより、第一プレートの通路と第二プレートによって圧縮空気が流通する管路が画成されている。

特許第４３１０１４９号公報

ところで、上記管座の管路には、圧縮空気源からの圧縮空気やブレーキ時に車輪に付与されるブレーキ圧等の高圧の流体が流通するため、第一プレート及び第二プレートにはこれらを互いに引き離そうとする力が発生する。
よって、この流体の圧力に抗するには、第一プレートと弁取付板との接着面積を大きく確保して接着強度を高くする必要がある。

一方、管座自体のコンパクト化や通路の設計の自由度を考慮すると、複数の通路同士の間隔を小さくしてこれら通路を集約的に配置することが好ましい。
ところが、上記のように接着強度を高くすべく接着面積を確保しようとすると、これに相反して通路同士の間隔を大きくあける必要があり、即ち、第一プレートと第二プレートとの接着強度を担保しつつ通路の幅や本数を自由に設定することができないという問題があった。
このような問題は、鉄道用車両のブレーキ装置のみならず、高圧の作動流体を使用する流体装置全般において言えることである。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、コンパクト化を図ることができるとともに設計の自由度を向上させることが可能な管座、及び、これを用いた鉄道用車両のブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係る管座は、表面に溝状の通路が形成された第一プレートと、前記表面を接着面として前記第一プレートに重ね合わされる第二プレートとを備え、前記通路と前記第二プレートとによって作動流体としての圧縮空気が流通し、弁装置が接続される管路が画成され、前記管路を流通する前記圧縮空気を、前記弁装置を介してブレーキ圧力として出力する鉄道用車両のブレーキ装置の管座において、前記通路の延在方向に直交する断面において、前記表面における前記通路の開口部の幅が、前記通路内部の幅に比べて小さく形成されていることを特徴とする。

このような特徴の管座によれば、通路の開口部の幅が通路内部に比べて小さく形成されていることにより、第一プレートの通路同士の間隔を小さくしながら、これら通路同士の間の接着面積を大きく確保することができる。

また、本発明に係る管座においては、前記通路の端部は、前記通路の延在方向に直交する断面における前記開口部の幅と前記通路内部の幅とが同一に形成され、前記第二プレートの前記通路の端部に対応する箇所に、該第二プレートの厚み方向に貫通する孔部が形成されていることが好ましい。
これにより、第二プレートの孔部を介して弁装置を容易に取り付けることができる。

さらに、本発明に係る管座は、前記通路の内壁面の少なくとも一部に、前記通路の底部側から前記開口部側に向かうに従って漸次突出していく傾斜面が形成されていることが好ましい。
また、本発明に係る管座は、前記通路の内壁面に、前記通路の底部から前記開口部に向かうに従って少なくとも一段張り出す段差部が形成されていてもよい。
これによって、接着面積を確保するとともに第一プレートにおける通路の開口部を肉厚とすることができ、該開口部の強度を確保することができる。

さらに、本発明に係る鉄道用車両のブレーキ装置は、上記いずれかに記載の管座と、前記管座の管路に接続される弁装置とを備え、前記作動流体として前記管路を流通する圧縮空気を、前記弁装置を介してブレーキ圧力として出力することを特徴とする。
これにより、コンパクトかつ強度の高いブレーキ装置を実現することができる。

本発明の管座によれば、第一プレートの通路の間隔を小さく設定したとしても第一プレートと第二プレートとの接着面積を大きく確保することができるため、これら第一プレート及び第二プレートとの接着強度を向上させることができる。したがって、管座自体のコンパクト化を図ることができ、さらに、管路の設計の自由度を向上させることができる。
また、本発明の鉄道用車両のブレーキ装置によれば、上記管座を用いているため、装置自体のコンパクトを図ることができるとともに、管座の強度自体が向上するため、より高いブレーキ圧を管路内に流通させることができる。

実施形態のブレーキ装置の一例を示す斜視図である。 ブレーキ装置を構成する各種弁装置の機能ブロック図である。 実施形態のブレーキ装置の一例を示す分解斜視図である。 管座内の通路の形状の例を説明する縦断面図である。 管座内の通路の形状の例を説明する縦断面図である。 管座内の通路の形状の例を説明する縦断面図である。 第一プレートに形成された通路の端部の状態を説明する平面図である。 管座の製造方法の一例を説明する図である。 （ａ）は従来の管座における第一プレートの通路の形状を説明する平面図、（ｂ）は実施形態の管座における第一プレートの通路の形状を説明する平面図である。

次に本発明の管座及びブレーキ装置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及び図２に示すように、ブレーキ装置１０は、複数の弁装置２０と、配管口部材２５と、これら弁装置２０及び配管口部材２５が取り付けられる管座３０とを備えている。

弁装置２０としては、常用制御弁２０ａ、応荷重弁２０ｂ、非常電磁弁２０ｃ、中継弁２０ｄ及び複式逆止弁２０ｅが設けられている。
常用制御弁２０ａは、運転手のブレーキハンドルの操作によって常用ブレーキ指令が入力された際に、圧縮空気源としてのＳＲ空気タンクから供給される圧縮空気圧に基づいてブレーキ指令圧を生成し、該ブレーキ指令圧を中継弁２０ｄに供給する。
応荷重弁２０ｂは、車両を支持する空気バネの荷重に基づく空気バネ圧力を制御圧として、圧縮空気源から供給される圧縮空気圧に基づいて応荷重圧を生成する。この応荷重圧は、乗客の重量を含む車両の全重量に応じた圧力となる。

非常電磁弁２０ｃは、運転手のブレーキハンドルの操作によって非常ブレーキ指令が入力された際に、応荷重弁２０ｂの出力、即ち、応荷重圧を中継弁２０ｄに供給する。
中継弁２０ｄは、供給されるブレーキ指令圧又は応荷重圧を制御圧として圧縮空気源の圧縮空気に基づいた容量増幅を行う。これにより、ブレーキ指令圧が制御圧とされた場合には、常用ブレーキ時のブレーキ圧が出力される一方、応荷重圧が制御圧とされた場合には、非常ブレーキ時のブレーキ圧力が出力される。

複式切換弁には、中継弁２０ｄから供給されるブレーキ圧力又は弁装置外部の設備である保安ブレーキから供給される保安ブレーキ圧力が入力され、これらブレーキ圧力と保安ブレーキ圧力とのうち圧力の大きい方を出力する。

また、配管口部材２５は、ブレーキ装置に供給される圧縮空気圧が通過する配管と、該ブレーキ装置の出力であるブレーキ圧力あるいは保安ブレーキ圧力が通過する配管とが接続される部材である。即ち、圧縮空気源からの圧縮空気圧は配管口部材２５を介して管座内に導入される。また、上記複式切換弁の出力は、当該配管口部材２５及びこれに接続された配管を介してブレーキシリンダに導入される。これによって当該ブレーキシリンダが作動することにより制輪子が車輪に押し当てられてブレーキが作動する。

各種弁装置に入力又は出力される空気圧、即ち、圧縮空気圧、ブレーキ指令圧、空気バネ圧力、応荷重圧、ブレーキ圧等は、それぞれ管座３０内に形成された管路３１内を流通する。即ち、上記各種の弁装置２０が取り付けられる管座３０における管路３１は、これら弁装置２０に入力又は出力される空気の流路としての役割を有している。

管座３０は、詳しくは図３に示すように、第一プレート４０と第二プレート５０とから構成されている。
第一プレート４０は、平面視略矩形状をなす所定の厚みを有する板状の部材であって、その表面４０ａには、溝状に延在する通路４１が形成されている。なお、この通路４１は、第一プレート４０の裏面４０ｂまで到達しておらず、即ち、通路４１は第一プレート４０の厚みよりも小さい所定の深さを有するように形成されている。なお、この第一プレート４０の表面４０ａにおける通路４１を除く面積が、第二プレート５０との接着面積となる。

第二プレート５０は、第一プレート４０と同様、平面視矩形状をなす板状の部材である。この第二プレート５０は、第一プレート４０の表面４０ａに積層されるように取り付けられる。この際、第一プレート４０と第二プレート５０とは上記各種弁装置２０及び配管口部材２５と一体に、これらの厚み方向に延びる複数の固定ボルト６０によって固定される。また、第一プレート４０の表面４０ａと第二プレート５０の裏面５０ｂとの間には、接着剤が介在される。これによって、第二プレート５０と第一プレート４０とが強固に固定一体化される。なお、第二プレート５０には、上記固定ボルト６０が挿通するボルト挿通孔６１が形成されており、さらに、このボルト挿通孔６１に対応する位置には、固定ボルト６０の先端が固定されるボルト固定孔６２が形成されている。

また、第二プレート５０には、第一プレート４０における通路４１の端部４５に対応する箇所に、厚み方向に貫通する孔部５１が適宜形成されている。この孔部５１の形成箇所が、第二プレート５０の表面５０ａに取り付けられる弁装置２０及び配管口部材２５の取り付け箇所とされる。これら弁装置２０及び配管口部材２５は、上記固定ボルト６０によって第一プレート４０及び第二プレート５０からなる管座３０に一体に固定される。

そして、本実施形態においては、上述したように第一プレート４０上に第二プレート５０が積層固定されることで、図４〜図６に示すように、第一プレート４０の通路４１と第二プレート５０の裏面５０ｂとによって管路３１が画成されている。したがって、第一プレート４０に形成された通路４１は、弁装置２０に入力又は出力される空気が流通する管路３１をなすように延在している。

ここで、本実施形態においては、図４〜図６に示すように、通路４１の延在方向に直交する断面において、第一プレート４０の表面４０ａにおける通路４１の開口部４１ａの幅Ｗ１が該通路４１内部の幅Ｗ２に比べて小さく形成されている。なお、ここで言う通路４１の幅とは該通路４１における互いに対向する内壁面４２の対向方向のことを意味している。
即ち、図３〜５に示すように、通路４１の幅方向に対向する一対の内壁面４２同士の対向距離が、通路４１の開口部４１ａに比べて通路４１の内部の方が大きくなるようにこれら内壁面４２同士が形成されている。

具体的には、例えば図４に示すように、対向する一対の内壁面４２が通路４１の底部側から開口部４１ａ側に向かうに従って漸次突出していく傾斜面４３に形成されている。このように、側板の全域が傾斜面４３とされるのみならず、図５に示すように、内壁面４２の一部のみが傾斜面４３とされていてもよい。

また、例えば図６に示すように、内壁面４２に、通路４１の底部から開口部４１ａに向かうに従って一段張り出す段差部４４が形成されていてもよい。この段差部４４は一段張り出すのみならず、複数段が形成されていてもよい。
さらに、この他、傾斜面４３と段差面との両方を備えた内壁面４２としてもよい。

なお、第一プレート４０の通路４１における端部４５は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、通路４１の開口部４１ａの幅Ｗ１と通路４１内部との幅Ｗ２が同一に形成されていてもよい。図７（ａ）（ｂ）においては、このような通路４１の端部４５が平面視円形をなすように形成されている。

図７（ａ）に示すように通路４１両端において開口部４１ａの幅Ｗ１と内部との幅Ｗ２が同一形状とされている場合、図８（ａ）に示すように、第一プレート４０の通路４１の一端側からエンドミル９０を挿入して他端から抜き出すことによって該通路４１を容易に形成することができる。その後、図８（ｂ）に示すように、第一プレート４０の表面４０ａに第二プレート５０をその孔部５１が通路４１の端部に一致した状態で積層することで、図８（ｃ）に示すように、内部に管路３１を備えた管座３０を得ることができる。この管座３０における第二プレート５０の孔部５１上には、図８（ｄ）に示すように該孔部５１と連通状態となるようにして弁装置２０が取り付けられる。

なお、図６（ｂ）に示すように通路４１一端において開口部４１ａの幅と内部との幅が同一形状とされている場合、通路４１の一端側からエンドミル９０を挿入して一端他端側まで移動させた後、再度一端側に移動させて当該一端側から抜き出すことによって、該通路４１を容易に形成することができる。

次に以上のような管座３０を備えたブレーキ装置１０の作用について説明する。
上記管座３０の管路３１には、上述したように圧縮空気源からの圧縮空気圧、ブレーキ指令圧、応荷重圧、ブレーキ圧が流通する。この中で特に、圧縮空気圧やブレーキ圧は非常に大きな圧力となるため、第一プレート４０と第二プレート５０とを互いに引き離そうとする力が発生する。よって、この圧縮空気の圧力に抗するべく、第一プレート４０と第二プレート５０との接着面積、即ち、第一プレート４０における通路４１面積を除く表面４０ａ面積を大きく確保する必要がある。
一方で、管座３０自体のコンパクト化、及び、ブレーキ装置１０のコンパクトを図るためには、管座３０における通路４１間の幅を小さくすることが好ましい。

これに対して本実施形態のブレーキ装置１０の管座３０においては、通路４１の開口部４１ａの幅方向の寸法Ｗ１が該通路４１の内部の幅方向の寸法Ｗ２よりも小さく形成されているため、第一プレート４０の通路４１同士の間隔を小さく設定したとしても該第一プレート４０の表面積を大きく確保することができる。

即ち、例えば図９（ａ）に示すように、通路４１の幅が該通路４１の底部から開口部４１ａまで一定とされている場合、第二プレート５０との接着に寄与する第一プレート４０の表面４０ａ面積を確保するために、通路４１同士の幅を確保する必要があり、該通路４１を密集して配置することができない。
この点、本実施形態の管座３０においては、図９（ｂ）に示すように、通路４１の開口部４１ａの幅寸法が通路４１内部の幅寸法より小さく形成されているため、通路４１同士の間隔を小さくしたとしても、第二プレート５０との接着に寄与する第一プレート４０の表面４０ａ面積を大きく確保することができる。

即ち、本実施形態によれば、管路３１における流体の流通面積を減少させずに、管路３１同士の間の接着面積を確保できる。また、同じ管路３１の数であれば、管座３０全体でコンパクトを図ることができる。さらに、管路３１の設計の自由度を向上させることができ、所望のレイアウトの管路３１を形成することが可能となる。

そして、このような管座３０を用いたブレーキ装置１０によれば、ブレーキ装置１０自体のコンパクトを図ることができ、また、上記接着面積を増加させることができるため管座３０の強度自体が向上させることができ、より高い圧縮空気圧やブレーキ圧を管路３１内に流通させることが可能となる。

なお、通路４１の端部４５における該通路４１内部の幅Ｗ２と開口部４１ａの幅Ｗ１とを同一とし、さらに当該端部４５上に弁取付測板の孔部５１を形成した際には、弁装置２０自体を第二プレート５０の孔部５１に容易に弁装置２０を設けることができる。

また、通路４１の内壁面４２に、傾斜面４３や段差部４４を形成することによって通路４１開口部４１ａの幅寸法Ｗ１を内部の幅寸法Ｗ２よりも小さくすることで、第一プレート４０の表面４０ａにおける接着面積を確保しながらに第一プレート４０における通路４１の開口部４１ａを肉厚とすることができ、該開口部４１ａの強度を確保することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、実施形態においては管座３０を鉄道用車両のブレーキ装置１０に適用した例を説明したが、空圧、油圧等の流体圧によって作動するものならば他の用途に用いてもよい。

１０…ブレーキ装置、２０…弁装置、２０ａ…常用制御弁、２０ｂ…応荷重弁、２０ｃ…非常電磁弁、２０ｄ…中継弁、２０ｅ…複式逆止弁、２５…配管口部材、３０…管座、３１…管路、４０…第一プレート、４０ａ…表面、４０ｂ…裏面、４１…通路、４１ａ…開口部、４２…内壁面、４３…傾斜面、４４…段差部、４５…端部、５０…第二プレート、５０ａ…表面、５０ｂ…裏面、５１…孔部、６０…固定ボルト、６１…ボルト挿通孔、６２…ボルト固定孔、９０…エンドミル

Claims (5)

1. 表面に溝状の通路が形成された第一プレートと、前記表面を接着面として前記第一プレートに重ね合わされる第二プレートとを備え、前記通路と前記第二プレートとによって作動流体としての圧縮空気が流通し、弁装置が接続される管路が画成され、前記管路を流通する前記圧縮空気を、前記弁装置を介してブレーキ圧力として出力する鉄道用車両のブレーキ装置の管座において、
   前記通路の延在方向に直交する断面において、前記表面における前記通路の開口部の幅が、前記通路内部の幅に比べて小さく形成されていることを特徴とする管座。
2. 前記通路の端部は、前記通路の延在方向に直交する断面における前記開口部の幅と前記通路内部の幅とが同一に形成され、
   前記第二プレートにおける前記通路の端部に対応する箇所に、該第二プレートの厚み方向に貫通する孔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の管座。
3. 前記通路の内壁面の少なくとも一部に、前記通路の底部側から前記開口部側に向かうに従って漸次突出していく傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管座。
4. 前記通路の内壁面に、前記通路の底部から前記開口部に向かうに従って少なくとも一段張り出す段差部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の管座。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の管座と、
   前記管座の管路に接続される弁装置とを備え、
   前記作動流体として前記管路を流通する圧縮空気を、前記弁装置を介してブレーキ圧力として出力することを特徴とする鉄道用車両のブレーキ装置。

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