JPS599386B2 - 電気・摩擦ブレ−キ協調制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄道車両に使用される電気・摩擦ブレーキ協
調制御装置、特にブレーキ管圧力をブレーキ指令信号と
して使用した場合における協調制御装置に関する。

ブレーキ指令量に対し電気ブレーキ量が不足している時
、その不足分を摩擦ブレーキ量で補足するブレーキ方式
（これを電気ブレーキと摩擦ブレーキの協調制御又は演
算制御方式と云う）として電気演算型と流体演算型に二
分される。

その一例としてアメリカ合衆国特許第４，０ ７ ３，
５ ４ １（１９７８年２月１４日公布）の第１と２図
に示されている。

このいずれの方式に於いても、ブレーキ指令信号として
使用されている引通管圧力は指令信号の強さに応じて増
大する方式、即ち直通管方式であるため、この引通管が
破損すると、ブレーキ指令信号が零となりブレーキが作
用しない危険な事態が発生する欠点を有している。

引通管は車両間を渡るため、車両内に配管された部分よ
り車両間の相対運動等により車両間に設けられたホース
連結器部での破損の発生率は高く、上述の欠点の是正が
要望されていた。

本発明では、ブレーキ指令信号を従来のブレーキ管によ
り各車両へ与える方式とし、且つ協調制御として流体演
算型としたブレーキ方式として、前述の欠点を無くシ、
安全度の高いブレーキが得られる。

以下に、図面を参照して詳細に構造・作用等について説
明する。

ブレーキ装置はブレーキ演算弁１と在来型のブレーキ制
御弁２とから構成され、このブレーキ制御弁はアメリカ
合衆国特許第２，９ ２ ６，９ ６ ７（ １ ９６
０年３月１日公布）に記載のものと同一である。

ブレーキ制御弁２とブレーキ演算弁１の夫々に枝管３ａ
と３ｂを経てブレーキ管３が連絡している。

このブレーキ管３は、周知の要領で、運転台のブレーキ
弁（図示せず）から流体圧力が加減される。

ブレーキ制御弁２は、上記特許に示しているように、一
面にブレーキ管を他面に制御溜の流体圧力を受圧する制
御ピストンから成る自動重り型ピストン弁を有し、ブレ
ーキ管と制御溜の間に圧力差が生じると、ピストン弁が
作動して吐出管４に圧力流体を給排出させる。

この吐出管４はブレーキ演算弁１に連絡されており、演
算弁には他にブレーキシリンダ６に接続されたブレーキ
シリンダ管５が連絡されている。

ブレーキ演算弁１は、中継部６′、電空変換部７及び圧
力調整部８から構成される。

吐出管４は、演算弁１の通路１０を経て弁体と制御ピス
トン９ａとで形成された室９に連絡される。

制御ピストン９ａの弁棒はフィードバックピストン部１
２を介してスプール弁１３を作動させる。

ばね１４は制御ピストン９ａに上向きに作用してブレー
キ位置の方へスブール弁１３を押圧する、一方、ばね１
４より荷重の小さいばね１５はスプール弁１３に下向き
に作用して弛め位置の方へスブール弁を押圧する。

通路１０の枝通路１０ａはスブール弁１３に連絡される
。

又、スプール弁１３にはブレーキシリンダ管５に接続さ
れた通路１６が連絡される。

スプール弁１３には、０−リング１８と１９の間に溝１
７が設けられ、溝１７は通路１０ａと１６或いは通路１
６と２０（大気）の間の連通制御する。

通路１６の枝通路１６ａは弁体と摩擦ブレーキフィード
バックピストン２２とで形成された圧力室２１に連絡さ
れる。

一対の電気ブレーキフィードバックピストン２４と２５
との間に形成された圧力室２３には通路２６を経てブレ
ーキ管枝通路２ｂが連絡される。

圧力調整部８は球弁２７、弁座２８、膜板ピストン２９
、ばね３１及び調整ねじ３２等で構成され、膜板ピスト
ンの下方には圧力室３０が形成され、又、調整ねじ３２
で膜板ピストンに作用するばね力を調整することが出来
る。

ピストン２９の弁棒３３は球弁２７に当接してばね３１
の力で弁座２８から離座させる役目をする。

圧力調整部８と中継部６′の間の通路２６中には、固定
絞り３４と球弁３８及び弁座３７から成る可変絞りを有
した電空変換部７が設けられている。

球弁３８は、電気ブレーキからの電気信号が与えられて
作動するフォースモーク３９の力で弁座３７に押圧され
る。

中継部６′のピストン部１２の動作にブレーキ管圧力の
変化による影響を受けないようにするために、圧力調整
部８は電空変換部７へ供給する圧力を例えば常用ブレー
キ時のブレーキ管圧力値５． ６ ｋｇ ／ｃｙｔｔ
（ブレーキ管の規定充気圧力を７ゆ肩、常用ブレーキ管
減圧を１．４ｋｇ／ｉとして）以下の一定値に設定する
。

ブレーキを作用させるため、ブレーキ管を減圧すると、
ブレーキ制御弁２はそのブレーキ管減圧ニ感応して、制
御ピストン（図示せず）が動作しピストン弁（図示せず
）をブレーキ位置に移動する。

このブレーキ位置で、ピストン弁は流体圧力を吐出管４
へ供給し、吐出管４の圧力は周知の通リブレーキ管の減
圧量に応じて変化する。

通常、電気ブレーキは摩擦ブレーキより遅れて作動する
ので、ブレーキ初期には摩擦ブレーキのみが必要とする
全部のブレーキとして作用する、吐出管４の圧力は、演
算弁１の通路１０を経て制御ピストン室９へ又、通路１
０ａを経てスプール弁１３へ伝達される。

スプール弁１３は、ばね１４と１５の力関係により、通
常、図示のブレーキ位置へ押圧されているので、通路１
０ａの圧力は、スプール溝１７、通路１６及び管５を経
てブレーキシリンダ６に伝達される。

このブレーキシリンダ圧力は、通路１６ａを経て室２１
にも導ひかれて、ピストン２２に作用して制御ピストン
９ａの圧力と対抗する。

これらピストンの有効面積は等しいので、フィードバッ
クピストン部１２は、ばね１４によって、ブレーキ位置
に維持される。

そのため、ブレーキ制御弁２からの吐出圧は、ブレーキ
制御弁１を経て、そのま５ブレーキシリンダに中継され
る。

圧力調整部８はブレーキ管３から電空変換部７へ供給す
る圧力を調整する。

即ち、室３０の圧力が一定値以上に上昇すると、膜板ピ
ストン２９がばね３１に抗して上動し、球弁２７は下方
のばねで弁座２８に着座する。

室３０の圧力が僅か降下すると、ばね３１の力で球弁２
７が弁座２８から離座してブレーキ管３から圧力流体が
供給され、室３０の圧力は常に一定に調圧される。

通路２６の下流はフィードバックピストン部１２の圧力
室２３に電空変換部７を経て連絡される。

電気ブレーキが作用しない場合、フォースモータ３９の
電流は零である。

従って、球弁３８はその下側に作用する流体圧力によっ
て弁座３７から離座して通路２６の下流側を通路３６と
２０を経て大気へ接続する。

即ち、電気ブレーキが作用しない時は、圧力室２３の圧
力は上昇しない。

電気ブレーキが除々に上昇してくると、フォースモーク
３９の入力電流が増えて、その発生力が球弁３８を弁座
３γの方へ押圧する。

このため、大気へ排出する流量が減少し、従って室２３
の圧力は増大する。

室２３の圧力が上昇すると、その下動力がフィードバッ
クピストン部１２に作用して、ばね１４に打勝ってこの
ピストン部１２を最下端位置へ移動させる。

ばね１５はスプール弁１３をピストン部１２の方へ押し
やるので、スプール弁１３はブレーキ位置から弛め位置
へ移動する。

０−リング１８は通路１０ａと１６の連絡を締切り、一
方、０−リング１９は通路１６を通路２０に連絡して、
ブレーキシリンダ圧力を大気へ排出する。

室２１の圧力は通路１６ａを経て通路１６と連絡されて
いるので、ブレーキシリンダの圧力下降に伴ってピスト
ン２２の下動力が減少し、フィードバックピストン部１
２に力平衡が再び生じる。

この力平衡が生じると、スプール弁１３は少し上動し重
り位置へ移動して、０−リング１９は通路１６と大気通
路２０の連絡を締切り、０−リング１８は通路１０ａと
通路１６を締切って、ブレーキシリンダ６の圧力降下は
終了する。

このようにして電気ブレーキの発生分たけ摩擦ブレーキ
圧力は減少せしめられる。

ブレーキ管の破損などのために、その圧力が急降下した
場合、ブレーキ制御弁２は周知の通り非常ブレーキ位置
をとり、吐出管４を経て中継部６′の室９に圧力流体が
供給される。

一方、電気ブレーキはブレーキ管の急減圧によって作動
する電気ブレーキ回路開放スイッチ（図示せず）によっ
て発効しないよう制御されているから、電空変換部７の
出力は０となり、中継部６′の室２３の圧力はＯとなる
。

従ってスプール弁１３は図示のブレーキ位置に保持され
、吐出管４の圧力はブレーキシリンダ６に伝達され、完
全な摩擦ブレーキが作用する。

以上の説明により明白なように、本発明においては、ブ
レーキ指令信号としてのブレーキ管圧力が消失しても、
摩擦ブレーキは完全に作用し、前述した直通管方式に比
し、安全度が高いブレーキが得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のブレーキ演算弁の作用図とそれがブレーキ
装置に接続された図を示す。 符号の説明、１・・・・・・ブレーキ演算弁、２・・・
・・・ブレーキ制御弁、３・・・・・・ブレーキ管、４
・・・・・・吐出管、６・・・・・・ブレーキシリンダ
、６′・・・・・・中継部、７・・・・・・電空変換部
、８・・・・・・圧力調整部、９ａ・・・・・・制倒ピ
ストン、１３・・・・・・ピストン弁、１７・・・・・
・スプール溝、２２・・・・・・摩擦ブレーキフィード
バックピストン、２４．２５・・・・・・電気ブレーキ
フィードバックピストン、３４・・・・・・固定絞り、
３７・・・・・・弁座、３８・・・・・・球弁、３９・
・・・・・フォースモーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブレーキ指令信号によって制御されるブレーキ装置
   を設置された鉄道車両に使用され、次の各部から構成さ
   れた電気・摩擦ブレーキ協調制御装置。 ａ）摩擦ブレーキを適用するためのブレーキシリンダ ｂ）上記ブレーキ指令信号によって作動し、吐出管の圧
   力を制御するブレーキ制御弁及び Ｃ）次の各部から購成されたブレーキ演算弁１）電気ブ
   レーキ量を流体圧力に変換する電空変換部及び ｉｉ）上記吐出管の圧力と、上記電空変換部により変換
   された圧力を受けて作動し、通常上記吐出管を上記ブレ
   ーキシリンダに直結し電気ブレーキ発生時にその発生量
   に応じて上記ブレーキシリンダの圧力を低減せしめるよ
   う作動する中継部 ２ 上記のブレーキ指令信号としてブレーキ管圧力を使
   用したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   気・擦擦ブレーキ協調制御装置。 ３ 上記ブレーキ管の圧力を一定値に調圧して、上記電
   空変換部にその圧力源として供給する圧力調整部を上記
   ブレーキ演算弁に追設した特許請求の範囲第２項記載の
   電気・魔擦ブレーキ協調制御装置。 ４ 上記中継部を次の各部から成る構造にした特許請求
   の路囲第２項記載の電気・摩擦ブレーキ協調制御装置。 ａ）上記吐出管の圧力を受けて出力を発生する制御ピス
   トン ｂ）上記制御ピストンに対向して設置され、上記ブレー
   キシリンダの圧力を受けて出力を発生する摩擦ブレーキ
   フィードバックピストン Ｃ）上記制御ピストンに対向して設置され、上記電空変
   換部によって変換された圧力を受けて出力を発生する電
   気ブレーキフィードバックピストン及び ｄ）上記３つのピストンの出力によって作動し上記ブレ
   ーキシリンダの圧力流体を給排するピストン弁 ５ 上記の電空変換部を次の各部から成る構造にした特
   許請求の範囲第４項記載の電気・摩擦ブレーキ協調制御
   装置。 ａ）上記圧力調整部による調圧された圧力流体を大気に
   導く流体経路 ｂ）上記流体経路の途中に設置された固定絞りＣ）上記
   固定絞りの下流側に設置され、球弁とその弁座から成る
   可変絞り ｄ）電気ブレーキ量に応じて上記球弁を上記弁座に押圧
   する力を制御し、上記可変絞りを通過する流量を加減す
   ることにより、上記固定絞りと可変絞りとの間の流体圧
   力を設定するフォースモーク及び ｅ）上記フォースモークーによって設定された圧力を上
   記電気ブレーキフィードバックピストンに伝達する流体
   通路、