JPH0355482Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、鉄道車両の空気ブレーキ装置におい
て使用される中継弁、応荷重弁、三圧力式制御弁
等の圧力制御弁に関する。

＜従来の技術＞ この種の圧力制御弁の従来例の１つとして特公
昭44−27163号公報のFig.3に示される中継弁があ
り、これを第４図に基づいて以下に説明する。

第４図において、１は給気室、２は出力室、３
は排気室、４は給気弁、５は排気弁棒、６はピス
トンである。

給気室１は、図において、下側の出力室２に連
通する給気孔７と、圧力空気源に接続する接続口
８とを有し、給気孔７の給気室１側の周囲に弁座
９を突設されている。

出力室２は、ブレーキシリンダ等に接続する接
続口１０と、図において、ピストン６の上側の釣
合室１１に連通する通路１２とを有している。

排気室３は、開口１３を介して大気に開放され
ている。

給気弁４は、給気室１内に配置され給気孔７を
開閉するように上下に摺動自在に上部を背後室１
４内に嵌合させてあり、背後室１４内に設けた弁
ばね１５により弁座９に着座するように付勢され
ている。図中、１６は通路である。

排気弁棒５は、図示のように、出力室２から排
気室３を通り釣合室１１に達する棒状のもので、
上方先端１７が給気弁４の下面に対向し給気孔７
に遊嵌する程度の外径に形成され、下端に至る途
中が室壁を気密かつ摺動自在に貫通しており、下
端にピストン６を設けられている。そして、内部
に排気孔１８を有し、その一端が先端１７に開口
し他端が排気室３に開口している。

ピストン６は、排気弁棒５の下端に形成された
フランジ状のピストン本体部６ａにこれを外方へ
拡大するように膜板１９を設け、その膜板１９の
外縁が弁本体周壁内面に達して固定された構成で
あり、そのピストン６によつて区画された上側が
前記釣合室１１であり、下側が指令室２０であ
る。釣合室１１内にはピストン６を指令室２０側
へ押圧する戻しばね２１を設けてある。指令室２
０は指令空気給排部に接続する接続口２２を有し
ている。

この圧力制御弁は、図示の状態が重なり状態で
ある。重なり状態は、排気弁棒５の先端１７が給
気弁４に当接しかつ給気弁４が弁座９に着座した
状態である。つまり、出力室２を給気室１から遮
断しかつ排気室３とも遮断した状態である。

この重なり状態のとき、指令室２０内の指令空
気圧Ｐ１がピストン６を図の上方へ押上げる指令
力は、Ｐ１×Ｓ１であり、出力室２内の出力空気
圧Ｐ２がピストンを図の下方へ押下げる釣合力
は、Ｐ２×Ｓ２である。上記Ｓ１は指令空気室Ｐ
１が作用するピストン６の下面の有効面積、Ｓ２
は出力空気圧Ｐ２が作用するピストン６の上面の
有効面積である。戻しばね２１の付勢力をＦとす
る。

Ｐ２×Ｓ２＋Ｆ＝Ｐ１×Ｓ１ であり、Ｆが小さいため、出力空気圧は次式 Ｐ２≒Ｓ１／Ｓ２×Ｐ１ ……(1) で表わされる。すなわち、出力空気圧Ｐ２は指令
空気圧Ｐ１にピストン６の両側の有効面積比を乗
じたものとなつている。

この重なり状態において、指令空気圧Ｐ１が低
下すると、指令力が釣合力よりも小さくなり、ピ
ストン６が下降し、排気弁棒５の先端１７が給気
弁４から離れ、出力室２は排気孔１８を介して排
気室３に連通し、この排気動作により出力空気圧
Ｐ２が低下し、これによつて釣合力が低下して指
令力とバランスすると再び重なり状態となる。指
令空気圧Ｐ１を大気圧まで減少すると、出力空気
圧Ｐ２も大気圧となる。

また、第４図の重なり状態において、指令空気
圧Ｐ１を上昇させると、指令力が釣合力よりも大
となつて、排気弁棒５が給気弁４を押し上げて弁
座９から離座させる。これによつて給気室１から
給気孔７を通つて出力室２へ給気される。この給
気動作で出力空気圧Ｐ２が上昇し、釣合力が増大
して指令力とバランスするようになると、再び重
なり状態に戻る。

このように第４図の圧力制御弁は、指令空気圧
Ｐ１を変化させて、このＰ１に対応する出力空気
圧Ｐ２が得られるようになつており、出力空気圧
Ｐ２は例えばブレーキ装置を動作させるために使
用される。

なお、第４図の圧力制御弁は、ピストン６が一
つであるが、指令空気圧Ｐ１が作用する制御ピス
トンと、出力空気圧Ｐ２が作用する別の釣合ピス
トンとに分離させることもある。

第４図の圧力制御弁は、式(1)におけるＳ１／Ｓ
２が一定となる構成である。しかし空気ブレーキ
装置の種類によつては指令空気圧Ｐ１に対する出
力空気圧Ｐ２の特性を変える必要がある。つまり
ピストンの有効面積比Ｓ１／Ｓ２の異なるものを
必要とする。このような要求に対して第４図の圧
力制御弁は有効面積Ｓ１，Ｓ２の少なくともいず
れか一方を変えることで対応できるが、実際には
その度毎の設計変更、製作が大変である。

有効面積比Ｓ１／Ｓ２を変えることに相当する
従来の別の手段としては、実公昭62−2119号公報
の第４図に開示されたものがある。それは、前記
ピストン６に相当するものを釣合ピストンと制御
ピストンとに分離させて設け、その双方のピスト
ン間にレバーところからなるてこ機構を介在さ
せ、これにころの位置調整手段を設けた構成であ
る。この構成のものは、ころの位置が変えられる
ことによつててこ比が変化するから、伝達力の大
きさが変化して事実上有効面積比を変化させたと
同様な結果になる。

＜考案が解決しようとする問題点＞ 前述のてこ機構を設けた構成の圧力制御弁は、
指令空気圧Ｐ１に対する出力空気圧Ｐ２の特性を
ころの位置調整によつて変えられるものである
が、作動時におけるレバーの回動によりレバーと
ピストン間に設けられるピストン軸線方向の部材
がわずかに傾くことによる作用力の正確な伝達が
困難なことやその部材のレバーとの接触部及びこ
ろとレバーの接触部などの機能に影響する部分が
摩耗し易いことから、長期間の使用によりころを
同じ位置に位置させても所定の指令空気圧に対し
て初期の出力空気圧と異なる出力空気圧になり、
感度低下又は応答性の低下がある問題がある。

そこで、この考案は、てこ機構を使用しない
で、制御ピストン及び釣合ピストンを取換えるこ
となく、両ピストンの有効面積比を可変にするこ
とを課題とする。

＜問題点を解決するための手段＞ この考案の手段は、第４図を用いて説明した従
来の圧力制御弁のピストンを制御ピストンと釣合
ピストンとに形成した圧力制御弁において、給気
室と給気孔と弁座と給気弁とを中間体に設け、そ
の中間体を排気弁棒の移動方向に移動するように
かつ任意の移動位置に固定できるように設け、前
記両ピストンの少なくとも一方のピストンの指令
空気圧又は出力空気圧を受ける側の反対側をその
受ける空気圧の最低値以下の低圧とし、そのピス
トンのピストン本体部の低圧側の周囲にその移動
方向に沿う複数の第１フインを同ピストンの膜板
に端縁を対向させて配列固定し、その第１フイン
の間に夫々位置する複数の第２フインを弁本体内
側に配列固定して、第１フインの膜板側の端縁を
結ぶ第１面と第２フインの膜板側の端縁を結ぶ第
２面とが互いに交差するようにしたことを特徴と
する。

＜作用＞ この手段によれば、中間体の位置を変更する
と、中間体に設けてある弁座の位置が変化する。
これによつて弁座に給気弁が着座しかつ給気弁に
排気弁棒の先端が当接した重なり状態となるとき
の排気弁棒の位置が変化する。そしてこの排気弁
棒の位置の変化は連動する制御ピストン本体及び
釣合ピストン本体の位置の変化となる。

ここで第１面と第２面とが交差していること
は、少なくともその一方の面が双方のピストンの
移動方向に直角な面にないことであり、この構成
によつて膜板が空気圧を受けて第１面及び第２面
に押圧された状態が前記制御ピストン本体又は釣
合ピストン本体の位置の変化によつて変化する。
その変化は制御ピストン又は釣合ピストンの有効
面積の変化である。

結局、中間体の位置を変更することにより重な
り状態における少なくともいずれか一方のピスト
ンの有効面積を変化させることになつて、両ピス
トンの有効面積比が変化する。

＜実施例＞ 第１実施例を第１図及び第２図を用いて説明す
る。図示の圧力制御弁は弁本体３０内に、中間体
３１、ピストン部３２等を組込んだもので、図中
４１は給気室、４２は出力室、４３は排気室、４
４は給気弁、４５は排気弁棒、４６は釣合ピスト
ン、４７は制御ピストンである。

中間体３１は、外形が短円柱状をなし、弁本体
３０内の第１図における上部に形成された内孔４
８内に上下に移動可能に嵌挿されている。その中
間体３１内に給気室４１を形成し、下方に開口す
るように設けた給気孔４９の給気室４１側に弁座
５０を設け、給気弁４４を収容し、弁ばね５１で
付勢して着座するようにしてある。給気室４１は
弁本体３０に設けた通路５２を介して圧力空気源
に常に接続されるようになつている。給気弁４４
にはその上方の背後室５３と下方の給気孔４９側
とを連通する通路５４を設けてある。

中間体３１の図における下側が出力室４２に形
成され、その出力室４２は弁本体３０に設けた通
路５５を介してブレーキ装置のブレーキシリンダ
に接続される。図中５６は通路で、出力室４２と
中間体３１の上側の空間、つまり内孔４８の部分
とを連通しているものである。なお、この通路５
６を設けないで別に内孔４８の上端部を大気に開
放してもよい。

中間体３１に対して位置調節及び固定手段とし
てねじ５７及び戻しばね５８を設けてある。ねじ
５７は弁本体３０を貫通して外部から内孔４８内
に達して中間体３１に先端が当接しており、戻し
ばね５８は後述するピストン部３２の部分と中間
体３１との間に圧縮状態で設置してある。外部か
らねじ５７を回転操作することにより戻しばね５
８と共同して中間体３１を所望位置に移動させて
その位置に固定できるようになつている。

ピストン部３２は、弁本体３０の第１図におけ
る下部に形成された内孔５９内に設けられてお
り、排気弁棒４５の下端に連続した釣合ピストン
本体部６０及び制御ピストン本体部６１、釣合ピ
ストンの膜板６２及び制御ピストンの膜板６３、
第１フイン６４及び第２フイン６５等で構成され
ている。

排気弁棒４５は、先端６６が給気弁４４に出力
室４２側から対向しており、その先端６６の外径
が給気弁４４の背後室５３の内径と略等しく形成
され、内部に排気孔６７を有し、排気孔６７の一
方が先端６６に開口し他方がピストン部３２内を
通り排気室４３に開口している。

この排気弁棒４５の下部６８に続いて釣合ピス
トン本体部６０及び制御ピストン本体部６１が形
成されており、これらが排気弁棒４５と共に移動
するようになつており、その移動方向は図の上下
方向であり、前記排気弁棒４５の下部６８が弁本
体３０の内孔４８の下部に摺動自在に嵌合してい
る。膜板６２は釣合ピストン本体部６０の外周に
内縁が固定され、外縁が弁本体３０の内孔５９の
壁に固定されている。また膜板６３は制御ピスト
ン本体部６１の下面中央部に中央部が結合され、
外縁が弁本体３０の内孔５９の壁に固定されてい
る。この膜板６２，６３はゴム様物質で形成さ
れ、膜板６２，６３を設けたことによつて内孔５
９内が上方から順に釣合室６９、排気室４３、指
令室７０として気密に区画される。釣合室６９は
通路７１によつて出力室４２と連通している。排
気室４３は弁本体３０の壁を貫通して排気通路７
２を設けてある。指令室７０は指令空気圧を導入
される指令通路７３を同じく弁本体３０の壁を貫
通して設けてある。釣合ピストン本体部６０の排
気室４３内部分の外周に第１フイン６４が第２図
に示すように多数放射状に設けられ夫々の外方端
は内孔５９の内面に接近しており、膜板６２側の
端縁７４が第１図に見られるように外方へ下降傾
斜した直線縁に形成されている。第２フイン６５
は弁本体３０の内孔５９の壁面から多数が突設さ
れ、第２図に見られるように、第１フイン６４の
夫々の間に進入しており、膜板６２側の端縁７５
が内方へ下降傾斜した直線縁に形成されている。
そして第１フイン６４の端縁７４を結ぶ曲面と第
２フイン６５の端縁７５を結ぶ曲面とは、釣合ピ
ストン本体部６０と内孔５９の壁面との間で交差
するようになつており、その交差線は釣合ピスト
ン本体部６０と同心円状となり、同ピストン本体
部６０の軸方向移動により交差線の円の直径が変
化する。

このように構成された圧力制御弁は、制御ピス
トン本体部６１と膜板６３とからなる制御ピスト
ン４７の有効面積をＳ１、釣合ピストン本体部６
０と膜板６２とからなる釣合ピストン４６の有効
面積をＳ２とすると、指令室７０に指令空気圧Ｐ
１が作用して図示の重なり状態となつたときの出
力室４２の出力空気圧Ｐ２は、従来と同様、 Ｐ２≒Ｓ１／Ｓ２×Ｐ１ で表わされる。ここで釣合ピストン４６の有効面
積Ｓ２は、前記交差線の円の内側の面積から排気
弁棒４５の先端６６の断面積を差引いた面積であ
る。すなわち、膜板６２は釣合ピストン本体部６
０から突出した第１フイン６４に前記交差線の円
の内側で当接しており、この円の内側で釣合室６
９の圧力による作用力を釣合ピストン本体部６０
へ伝達するが、同円の外側では弁本体３０から突
出した第２フイン６５に当接していて釣合室６９
の圧力による作用力が弁本体３０側に伝達されて
釣合ピストン本体部６０に及ばないからである。

この圧力制御弁は、釣合ピストン４６の有効面
積Ｓ２を、中間体３１の位置を変更することによ
つて変化させることができる。すなわち、中間体
３１の位置の変更は、ねじ５７を回転操作して上
下方向に移動させればよく、例えば上方へ移動さ
せたとすると、戻しばね５８の作用で中間体３１
がねじ５７の下端に当接した状態のまま上方へ移
動することになる。これによつて中間体３１が第
１図に仮想線３１ａで示す位置に変更されたとす
ると、重なり状態となるためには排気弁棒４５の
先端６６がその分上昇することになるから、排気
弁棒４５と一体の釣合ピストン本体部６０及び制
御ピストン本体部６１も上昇する。従つて中間体
３１の位置変更後の重なり状態では前記釣合ピス
トン４６の有効面積Ｓ２に関連した交差線の円の
直径が前よりも増大して有効面積Ｓ２′は前の有
効面積Ｓ２よりも大きくなる。なお、第１図にお
ける６４ａは中間体の位置を変更した後の重なり
状態の第１フインの位置を示す。

この釣合ピストン４６の有効面積のＳ２からＳ
２′への変更は前記有効面積比Ｓ１／Ｓ２をＳ
１／Ｓ２′に変えることであるから、指令空気圧
Ｐ１に対する出力空気圧Ｐ２の特性を変えること
ができる。

第１実施例において、第１フイン６４及び第２
フイン６５の対応する膜板６２側の端縁７４，７
５がフインの突出する方向に下降傾斜したものを
示したがいずれか一方のフインの端縁７４または
７５を水平に、つまりピストン軸線に直角な方向
となるように形成してもよい。すなわち、いずれ
も中間体３１の位置を変更することによつて重な
り状態における釣合ピストン４６の有効面積が変
り、制御ピストン４７と釣合ピストン４６との有
効面積比を変えることができる。

また、第１実施例では釣合ピストン本体部６０
とこれに対する弁本体３０側とにフインを設けた
構成としたが、これに代えて第１フイン６４及び
第２フイン６５に相当するフインを制御ピストン
４７側に設けてもよく、同様に制御ピストン４７
と釣合ピストン４６との有効面積比を変えること
ができる。しかしながら、指令空気圧室が単一で
なく制御ピストン４７の両側にあるような場合や
さらに制御ピストン４７が複数に構成されていて
指令空気圧の異なるものが別々に作用してその総
合された指令力に釣合う形で重なり状態となるも
のの場合では、例えば特公昭59−19866号公報の
第１図における三圧力方式制御弁や特公昭62−
33106号公報の第６図における多段中継弁に適用
する場合は、第１実施例の構成の方が都合がよ
い。

第２実施例を第３図を用いて説明する。この実
施例の第１実施例と異なる主な点は、第１フイン
７９を釣合ピストン本体部６０と制御ピストン本
体部６１の双方に跨つて設け、その第１フイン７
９に第２フイン８０を対応させて設け、第１及び
第２フイン７９及び８０の釣合ピストン膜板６２
及び制御ピストン膜板６３の夫々の側の端縁８
１，８２，８３，８４を膜板に対向させて当接す
るようにした点である。

第１，第２フイン７９，８０のピストン軸線に
直角な横断面形状は略第２図と同様であり、第
１，第２フイン７９，８０の膜板６２側の端縁８
１，８２は夫々のフインの突出方向に沿つて下降
傾斜して形成されていて第１実施例と同様である
が、制御ピストン４７の膜板６３側の端縁８３，
８４は夫々のフインの突出方向に沿つて上昇傾斜
して形成されている。そして膜板６３が端縁８
３，８４に当接するように設けられている。この
ほかに、排気孔６７が膜板６２と６３の間に連通
していると共に図における下方で弁本体３０の外
に開口している点で若干異なつているが、図示し
ていない上部は第１図に示したものと同一であ
る。

この第２の実施例の圧力制御弁は、制御ピスト
ン４７と釣合ピストン４６との有効面積比を中間
体３１の位置を変えることによつて変更できる。
すなわち、第３図が、中間体３１が第１の位置に
あるときの重なり状態であるとすると、中間体３
１の位置を上方へ変位させて第２の位置としたと
きの重なり状態では、釣合ピストン４６の膜板６
２側で第１フインの端縁８１を結ぶ曲面と第２フ
インの端縁８２を結ぶ曲面との交差する線の形成
する円の直径が第３図に示す状態よりも大きくな
り、制御ピストン４７の膜板６３側で第１フイン
に端縁８３を結ぶ曲面と第２フインの端縁８４を
結ぶ曲面との交差する線の形成する円の直径が第
３図に示す状態よりも小さくなる。従つて釣合ピ
ストン４６の有効面積はＳ２からＳ２よりも大き
いＳ２′となり、制御ピストン４７の有効面積は
Ｓ１からそれよりも小さいＳ１′となるから、有
効面積比がＳ１／Ｓ２からＳ１′／Ｓ２′となる。

この第２実施例においても、フインの端縁８１
と８２のいずれか一方また８３と８４のいずれか
一方をピストン軸線に直角にしてもよい。

＜考案の効果＞ この考案によれば前述したように中間体の位置
を変更するだけで重なり状態における釣合ピスト
ン及び制御ピストンの位置が弁本体に対して変位
し、その変位により第１フインと第２フインとの
位置関係が変り、これによつて制御ピストンと釣
合ピストンとの有効面積比を変化させることがで
きるから、従来のようにピストンを取換えること
なく、また長期間の使用に問題のあるてこ機構を
用いることなく、指令空気圧に対する出力空気圧
の特性を変化させることができる。この考案の圧
力制御弁は特に従来のてこ機構を用いたものに較
べて、釣合ピストンと制御ピストンを通常のよう
に同一軸線上に配置することで指令力と釣合力と
が同一軸線上で対向するものとなるから、てこ機
構を用いたものがピストンに軸線方向以外の力が
作用するような問題点を有するのに対し、このよ
うな問題が解決される。

また、この考案の圧力制御弁は、鉄道車両の空
気系統用圧力制御弁として、三圧力制御弁、多段
中継弁、応荷重弁等に無理なく適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例の構成を示す縦
断正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面部分図、
第３図はこの考案の第２実施例の主要部分縦断正
面図、第４図は従来の中継弁の１例を示す概略縦
断正面図である。 ３０……弁本体、３１……中間体、３２……ピ
ストン部、４１……給気室、４２……出力室、４
３……排気室、４４……給気弁、４５……排気弁
棒、４６……釣合ピストン、４７……制御ピスト
ン、４８……内孔、４９……給気孔、５０……弁
座、５１……弁ばね、５７……ねじ、５８……戻
しばね、５９……内孔、６０……釣合ピストン本
体部、６１……制御ピストン本体部、６２……釣
合ピストンの膜板、６３……制御ピストンの膜
板、６４……第１フイン、６５……第２フイン、
６６……先端、６７……排気孔、６９……釣合
室、７０……指令室、７２……排気通路、７３…
…指令通路、７４……第１フインの端縁、７５…
…第２フインの端縁、７９……第１フイン、８０
……第２フイン、８１，８３……第１フインの端
縁、８２，８４……第２フインの端縁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧力空気源に接続される給気室と、出力通路に
   接続される出力室と、大気に開放された排気室
   と、前記給気室を出力室に連通する給気孔の給気
   室側に設けられた弁座と、該弁座に着座するよう
   にばね付勢された給気弁と、該給気弁にその先端
   が対向して前記給気孔に遊嵌すると共にその先端
   に一方が開口し他方が前記排気室に開口する排気
   孔を有する排気弁棒と、外縁を弁本体内側に固定
   された制御ピストン膜板の中央部が制御ピストン
   本体部に固定され指令空気圧を受けて前記排気弁
   棒を給気弁方向へ移動される指令力を発生する制
   御ピストンと、外縁を弁本体内側に固定された釣
   合ピストン膜板の中央部が釣合ピストン本体部の
   周囲に固定され前記出力室の空気圧を受けて前記
   指令力に対抗する釣合力を発生する釣合ピストン
   と、を備えた鉄道車両用圧力制御弁において、 前記給気室と給気孔と弁座と給気弁とを中間体
   に設け、該中間体を前記排気弁棒の移動方向に移
   動するようにかつ任意の移動位置に固定できるよ
   うに設け、 前記両ピストンの少なくとも一方のピストンの
   前記空気圧を受ける側の反対側を前記空気圧の最
   低値以下の低圧とし、該ピストンのピストン本体
   部の低圧側の周囲にその移動方向に沿う複数の第
   １フインを同ピストンの膜板に端縁を対向させて
   配列固定し、該第１フインの間に夫々位置する複
   数の第２フインを弁本体内側に配列固定して、第
   １フインの膜板側の端縁を結ぶ第１面と第２フイ
   ンの膜板側の端縁を結ぶ第２面とが互いに交差す
   るようにした、 ことを特徴とする鉄道車両用圧力制御弁。