JPH06191406A - 鉄道車両の積空切換弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一体的なプロポーショニングバルブ及び逃し
逆止弁構造を提供することにより、現存の鉄道車両に課
せられた空間上の制約条件を満たすような大きさの一体
的な積空切換弁装置を提供する。 【構成】 積空切換弁装置１は、プロポーショニングバ
ルブ４１を有し、それを介して車両制御弁３がブレーキ
シリンダ圧力を供給する。同バルブ４１は、等しい対向
受圧領域を有するバランスピストンと、逃し逆止弁６２
とを備え、バランスピストンの一方の受圧領域は、全て
の荷重条件下でブレーキシリンダに供給される空気圧力
を受け、反対側の受圧領域は、車両が「空載」状態か又
は「積載」状態かに依存し加圧又は減圧され、それによ
り、非プロポーショニング動作モード又はプロポーショ
ニング動作モードのブレーキ制御が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】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】例えば、米国特許第３,６７１,０８６号明
細書に開示されてあるような公知の二容量ブレーキシス
テムにおいては、上記の問題は、空載車両のブレーキ
中、ブレーキ圧力を固定の割合で減少するプロポーショ
ニングバルブ装置を採用することにより克服されてい
る。最も軽度の制動の場合でも８〜１２ｐｓｉのブレー
キシリンダ圧力が発生することを保証する貨物車両ブレ
ーキ制御弁に対する迅速制動制限弁の要求と両立し得る
ようにするために、上記のシステムにおいては、所定の
最小ブレーキシリンダ圧力（約１２ｐｓｉ）が発生する
まで積空検知機能を保持している。しかし、このような
プロポーショニング型の二容量ブレーキシステムにおい
ては、適切な制御弁動作を維持するために釣合い容積
（釣合い室）が要求されるために、積空制御弁検知機能
が動作しても現在のブレーキシリンダ圧力が一時的に釣
合い容積内に逆流するために、不本意なブレーキ圧力の
損失が起こり得る。このような事態は空載車両の荷重検
知弁を動作するのに丁度充分である軽度のブレーキ力低
減を行う場合に生起する。この場合、ブレーキシリンダ
圧力は１２ｐｓｉまで立上り、しかる後に８ｐｓｉ程度
の各車両の制限弁圧力設定点まで減少する。これは、ブ
レーキシリンダ空気が積空釣合い室に流入することによ
り生ずるものである。

【０００７】米国特許第５,００５,９１５号明細書に開
示されている積空弁装置においては、ブレーキシリンダ
供給圧力の流れ方向において開となりブレーキシリンダ
圧力の排出に対応する反対方向において閉となるように
構成されたプロポーショニングバルブと一体の逆流逆止
弁を設けることにより上記に問題を解決している。この
構成によれば、制動中、先に開放された釣合い容器がブ
レーキシリンダと並列に車両制御弁に接続されるという
事実に起因し、制動中にブレーキシリンダ圧力のプロポ
ーショニングを開始した場合に生じ得るような不本意な
ブレーキシリンダ圧力の逆流及びそれに伴うブレーキ力
の損失が阻止される。

【０００８】プロポーショニング逆止弁によって行われ
るこの逆流制御は制動中望ましいが、逆止弁は、ブレー
キ解除中、ブレーキシリンダ圧力が不本意にも捕らえら
れることがないようにするために物理的に開弁しなけれ
ばならない。上述の米国特許第５,００５,９１５号明細
書においては、検知腕作動ピストン及び積空スプール弁
を介して戻しばねが作用して、スプール弁がブレーキ解
除中、その通常の排出位置に切り換えられる際にプロポ
ーショニングバルブに作用するブレーキシリンダ圧力の
抗力に抗してプロポーショニング逆止弁を開弁してい
る。

【０００９】しかし、有らゆるブレーキ管圧力条件下で
プロポーショニングバルブを解放するのに要求されるば
ね力が原因で、作動ピストンは、制動中約１２〜２０ｐ
ｓｉの所望のブレーキシリンダ圧力で戻しばねに抗し検
知腕を操作するために、産業上の見地から必然的に大規
模なものにならざるを得ない。

【００１０】

【発明の概要】従って、本発明の目的は、一体的なプロ
ポーショニングバルブ及び逃し逆止弁構造を提供するこ
とにより、現存の鉄道貨車に課せられた空間上の制約条
件を満たすような大きさの一体的な積空切換弁装置を実
現することにある。

【００１１】本発明の付随的な目的は、上記の一体的な
プロポーショニングバルブ及び逃し逆止弁構造を有する
積空切換弁を備えた空載車両のブレーキ圧力制御に影響
を及ぼすことなく車両の縦揺れ及び横揺れを許容するこ
とにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、長い使用寿命を
可能にする一体的なプロポーショニングバルブ／逃し逆
止弁装置を提供することにある。

【００１３】上述の目的に応じ、本発明によれば、ブレ
ーキシリンダ及び圧力下の流体を外部ブレーキシリンダ
に供給し且つ該ブレーキシリンダから排出することを可
能にするブレーキ制御弁を備えた鉄道車両ブレーキ制御
システムで使用する積空切換弁装置が提供される。この
切換弁装置は、車両のばね上部材及びばね下部材間の距
離を測定し、この距離が所定の距離よりも大きいか或は
小さいかに依存して、切換弁装置の空載設定及び積載設
定を行う荷重検知腕もしくはセンサ腕を備える。切換弁
装置の入口通路は制御弁に接続され、出口通路はブレー
キシリンダに接続される。プロポーショニングバルブの
弁要素は、閉位置においてブレーキシリンダの加圧を遮
断すると共に開位置において該加圧を許容するように入
口通路の固定弁座と係合可能である。等しい対向受圧領
域を有するプロポーショニングバルブのバランスピスト
ンは上記弁要素に連結され、受圧領域の一方は、入口通
路の圧力を受ける。また、バランスピストンの他方の受
圧領域は、非プロポーショニング動作モードと一貫して
逆止弁要素を開位置に維持するように切換弁の積載設定
状態において加圧される。この他方の受圧領域は、空載
設定において積空弁手段により減圧され、それによりバ
ランスピストンには、プロポーショニング動作モードを
開始するようにプロポーショニングバルブ要素を閉鎖す
る方向に流体圧力の不平衡が生ずる。

【００１４】プロポーショニングバルブには逃し逆止弁
が組み込まれていて、プロポーショニングバルブに関係
なく小さい力で開弁されるようになっている。この構成
で、検知腕の引戻しばねの所要の力は比較的小さくて良
く、ばね荷重を克服するのに充分に高い圧力は要求され
ず、それにより、比較的小さい作動ピストンの使用が可
能となり、切換弁装置の総合寸法を制限することができ
る。

【００１５】本発明の上述及び他の目的、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。

【００１６】

【実施例の説明及び動作】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。

【００１７】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
入口通路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通路９と、管１２により釣合い
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。

【００１８】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、１４及び５
２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、２０及び２３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シ
ングシールは各環状溝を封止している。

【００１９】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を介して入口通路
７と連通している。

【００２０】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。

【００２１】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、（空車時
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。

【００２２】他方、偏倚ばね６３は、釣合い容器１３の
充填後入口通路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が空車位置に移動し且つ弁要
素３９ａ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の一側で入口通路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内に出口通路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３
９ａ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１６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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】接続ステム４９の頭部５０は、作動ピスト
ン２６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５
１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。

【００２９】

【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、入口通路
７、開いた圧力制御弁３９、出口通路９及び管１０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、
入口通路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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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と共に移動して接続ステム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。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
及び通気路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４７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。

【００３３】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。

【００３４】

【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
口通路９、開いた圧力制御弁３９、入口通路７及びブレ
ーキシリンダ給気管８を介して放出される。

【００３５】

【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２６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、空気通路５２とバランス室４６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
は単一の接続ポート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４６内の圧力
が迅速に欠乏するように、単一接続ポート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３
８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４
３と係合するように左方に励動する。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
３８上のＯリング６１は接続ポート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。

【００３６】同時に、スプール溝２０が通路１１と整列
して、供給管８からの空気を、入口通路７、分岐通路７
ａ、作動室２８、開口３０、中心通路２２、接続ポート
２１、スプール溝２０、通路１１及び管１２を介して釣
合い容器１３に供給する。管８から釣合い容器１３への
この空気供給は、プロポーショニングバルブ４１を介し
てのブレーキシリンダ装置２への空気供給と平行に行わ
れる。その結果、ブレーキシリンダ圧力は、釣合い容器
１３による補助空気容器５の容積増加に起因し若干変動
する。釣合い容器１３の容積は、比例全ブレーキもしく
は全制動後、相互接続された釣合い容器及び補助空気容
器の圧力がブレーキ管圧力と実質的に同じになるように
選択されている。７０ psiの初期充填圧で、上記釣合い
は約４８psiと５２psiとの間で生じ、それにより、ブレ
ーキ管圧力の過剰減少でブレーキシリンダ圧力が更に増
加することが効果的に阻止される。

【００３７】圧力制御弁３９はブレーキシリンダ装置２
の上流側に配設されているので、作動ピストン２６がス
プール弁１８を空荷移動領域に引っ張るのに応答して、
先に排気されていた釣合い容器１３を最初に入口通路７
に接続した場合には、該圧力制御弁３９によりブレーキ
シリンダ装置２からの空気の逆流が阻止される。これに
より、釣合い容器圧力が実効ブレーキシリンダ圧力へと
立上がる間、実効ブレーキシリンダ圧力の降下は阻止さ
れる。釣合い容器１３を投入した際に、入口通路７の圧
力が降下する傾向がある場合には、その結果として生ず
る圧力反転で圧力制御弁３９が閉じ、それによってブレ
ーキシリンダ装置２は釣合い容器１３から隔離される。

【００３８】釣合い容器１３とブレーキシリンダ装置２
との間における圧力等化後、ブレーキシリンダ圧力の連
続上昇は、プロポーショニングバルブ４１の実効比及び
ばね４７の圧縮力に従ってプロポーショニング、即ち比
例化される。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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の作用によって空車両ブレーキ用に調
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。

【００４２】段付き孔１７のため、バランスピストン３
８の直径に対してスプール弁１８の直径が小さいので、
プロポーショニングばね４７によって及ぼされる力が最
小ブレーキシリンダ圧力にしか有効でない場合にも、バ
ランスピストン３８に対する空気荷重を克服することな
く作動室２８内にあってスプール弁１８の左端に作用す
る最大ブレーキシリンダ圧力と釣り合うように選択する
ことができる。このようにして、プロポーショニングば
ね４７の実効作用力を所定の最大値に制限することによ
り、車両の縦揺れ及び横揺れ中に、作動ピストン２６と
スプール弁１８との間における空動き接続が分離した場
合に、作動室２８内の圧力に応答して望ましくない振動
をしないように、空載領域でもスプール弁１８を安定化
することができる。

【００４３】

【空載車両に対するブレーキ解除】ブレーキ解除が要求
される場合には、周知の仕方でブレーキ管圧力を増加し
て制御弁装置３により供給管８を排気する。その結果、
弁要素３９ａが座着している弁座４３の領域内で圧力制
御弁３９の制御下にある空気は、制御弁装置３を介して
釣合い容器１３、作動室２８及び供給管８内の空気と共
に排気される。これにより弁要素３９ａに対する閉弁力
が補強される。作動室２８内の圧力の減少で、戻しばね
３５はセンサ腕３４を引き戻し、同時に作動ピストン２
６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が図３に示
すように弁要素３９ａ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４
３と係合した状態に留どまる。

【００４４】逃し逆止弁の弁座７２の直径は弁座４３の
直径よりも相当小さいので、逃し逆止弁６２の実効差圧
面積も、圧力制御弁３９の弁要素３９ａのそれよりも相
当に小さい。その結果、ブレーキ解除中に逃し逆止弁６
２に作用する閉弁力は、圧力制御弁３９の弁要素３９ａ
に作用する閉弁力よりも相当に小さくなる。このこと
は、積空弁切換装置の総合寸法を制限する上に特に重要
である。何故ならば、戻しばね３５の力は、さもなけれ
ば弁要素３９ａの閉弁力を克服するのに要求される逃し
逆止弁６２の閉弁力を克服する程大きくする必要はない
からである。戻しばね３５のばね力を制限することによ
り、作動ピストン２６の大きさをも制限することが可能
である。と言うのは、戻しばね３５の力に抗してセンサ
腕３４を作動するのに要求される力が相応に小さくなる
からである。従って、本発明の逃し逆止弁構造によれ
ば、従来可能であったよりも一層コンパクトな積空切換
弁装置１を実現することが可能である。

【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、入口通路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１
８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
された結果、図１に示すように、作動ピストン２６が完
全解除位置に達すると、スプール弁座１８は、釣合い容
器１３を排気し、他方、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及び接続通路５３と連通するように段付き孔１
７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。

【００４８】先に述べたように、戻しばね３５が壊れて
ブレーキ解除を行えなくなった場合には、偏倚ばね６３
が作用して弁要素３９ａの左側の弁座領域内の圧力降下
に応答し、逆止弁の弁座７２を弁要素３９ａから引き離
す。ブレーキシリンダ圧力が供給管８及び制御弁装置３
を介して入口通路７から排出されると、バランスピスト
ン３８の右側面に作用して逃し逆止弁６２を閉弁状態に
保持する圧力は、所定の或る値で偏倚ばね６３が作用し
て逆止弁の弁座６２を弁要素３９ａから引き離すまで減
少する。このようにして、ブレーキシリンダ圧力は、圧
力降下のためプロポーショニングばね４７のばね力によ
りバランスピストン３８を右方向に移動させて、同バラ
ンスピストン３８が、弁要素３９ａが弁座４３から離間
してブレーキシリンダ圧力の最終且つ完全な解放を行う
図１に示す位置に達するまで、閉じたプロポーショニン
グバルブ４１を側路して放出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鉄道車両のブレーキシリンダ装置と制御弁装
置との間に接続される本発明の積空切換弁装置を非作動
状態で示す断面図である。

【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、車両本体の振れ従って車両荷重
の関数として積空切換弁装置の検知腕が係合し得る台車
側枠即ちばね下部材とを含む鉄道車両の概略を示す図で
ある。

【図３】 ブレーキ解除中の逃し逆止弁の動作を示す図
１の積空切換弁の部分断面図である。

【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…
制御弁装置、７…入口通路、９…出口通路、１８…スプ
ール弁（積空弁手段）、２６…作動ピストン、３４…セ
ンサ腕（検知腕）、３５…戻しばね、３８…バンランス
ピストン、３９ａ…弁要素、３９…圧力制御弁、４１…
プロポーショニングバルブ、４３…固定弁座、６２…逃
し逆止弁（逃し弁部材）、６３…偏倚ばね、７０…ステ
ム、７１…開口、７２…可動弁座、８０…台車側枠（ば
ね下部材）、８１…鉄道車両、８２…車両本体（ばね上
部材）。

フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・イー・ハート アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、トラ ッフォード、オータム・ドライブ 163

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄道車両のばね上及びばね下部材の一方
   に取り付け可能であって、制動中、鉄道車両の積載状態
   に従いブレーキシリンダ圧力を調節するために鉄道車両
   の制御弁装置とブレーキシリンダ装置との間に操作可能
   に配設された積空切換弁装置であって、 ａ） 前記制御弁装置に接続された入口通路及び前記ブ
   レーキシリンダ装置に接続された出口通路と、 ｂ） 前記積空切換弁装置の空載設定及び積載設定を行
   うための荷重検知手段であって、（ｉ） 引込み位置か
   ら前記ばね上及びばね下部材の他方と係合するように運
   動可能な検知腕と、（ii） 該検知腕に接続されて同検
   知腕を前記引込み位置に向かい強制する戻しばねと、
   （iii) 前記検知腕に接続されて、前記制動中、前記入
   口通路において有効な圧力下にある流体を受け、前記検
   知腕を、前記引込み位置から、前記戻しばねに抗し前記
   ばね上及びばね下部材の前記他方と係合するように運動
   せしめるように強制する作動ピストンと、を含む前記荷
   重検知手段と、 ｃ） プロポーショニング動作モード及び非プロポーシ
   ョニング動作モードを有するプロポーショニングバルブ
   手段であって、（ｉ） 前記入口通路と前記出口通路と
   の間に設けられた固定弁座と、（ii） 前記固定弁座と
   前記出口通路との間にある弁要素と、（iii) 等しい対
   向受圧領域を有し、一方の受圧領域は、前記入口通路に
   作用する圧力下の流体を受けるバランスピストンと、
   （iv） 前記弁要素を前記バランスピストンに接続する
   逃し逆止弁と、を備える前記プロポーショニングバルブ
   手段と、 ｄ） 前記積空切換弁装置が前記積載設定の状態にある
   場合に前記バランスピストンの前記受圧領域の内の他方
   に前記入口通路において有効な圧力下の流体を供給し、
   前記積空切換弁装置が前記空載設定の状態にある場合に
   前記バランスピストンの他方の受圧領域から圧力下の流
   体を逃がして、前記バランスピストンを横切り前記弁要
   素と前記固定弁座とが係合する方向の差力を発生し、以
   て、前記プロポーショニング動作モードを有効にするよ
   うに前記作動ピストンが接続されて前記バランスピスト
   ンに隣接し配設された積空弁手段とを含み、 ｅ） 前記逃し逆止弁は、（ｉ） 前記バランスピスト
   ンに接続されて、該バランスピストンと軸方向に離間し
   た関係で可動弁座を含む逃し弁部材を備え、（ii） 前
   記弁要素は、前記バランスピストンと前記可動弁座との
   間の空間に配置され、前記可動弁座は、前記弁要素が前
   記プロポーショニング動作モードにおいて前記固定弁座
   と係合した時に前記弁要素と係合するようになってお
   り、前記積空弁手段は、前記検知腕の前記引込み位置の
   運動中前記バランスピストンと係合して、前記可動弁座
   を前記弁要素から離脱すると共に、前記弁要素を前記固
   定弁座と係合するように作用する、積空切換弁装置。
2. 【請求項２】 前記可動弁座の面積は前記固定弁座によ
   り画成される前記弁要素の面積よりも小さい請求項１記
   載の積空切換弁装置。
3. 【請求項３】 前記逃し弁部材が更に、 ａ） 前記バランスピストンに接続された前記可動弁座
   のステムを備え、 ｂ） 前記弁要素が前記ステムが貫通する開口を有し、
   前記可動弁座は該開口を囲繞する関係で、前記固定弁座
   とは反対側で前記弁要素に隣接して配置される請求項２
   記載の積空切換弁装置。
4. 【請求項４】 前記逃し逆止弁は更に、前記逃し逆止弁
   と前記固定弁座とは反対側で前記弁要素との間に偏倚ば
   ねを備える請求項１記載の積空切換弁装置。