JPS6223332Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、三圧力式制御弁を使用した鉄道車
両用空気ブレーキ装置に関する。

周知のように、鉄道車両（以下単に車両とい
う）の空気ブレーキ装置（以下単にブレーキ装置
という）に使用されている圧力制御弁には、二圧
力式制御弁と三圧力式制御弁がある。

前者の二圧力式制御弁は、ブレーキ弛め時には
ブレーキ管圧力（５Kg／cm²）に充気される補助空
気溜と附加空気溜を備え、常用ブレーキ作用にお
いては、ブレーキ管圧力の減圧量に応じて補助空
気溜の圧力空気をブレーキシリンダに供給してブ
レーキ力を制御するが、ブレーキ管圧力を所定量
以上に減圧（過剰減圧）しても、ブレーキシリン
ダ圧力は補助空気溜の容量とブレーキシリンダの
ピストン変位容量とから制限を受けて、その最高
値は規制される。この圧力値は常用全ブレーキ圧
力と呼ばれ通常3.6Kg／cm²になるよう制定されて
いる。非常ブレーキ作用においては、ブレーキ管
圧力の常用ブレーキ作用時よりも急速且大量な減
圧によつて、ブレーキシリンダには補助空気溜の
他に附加空気溜の圧力空気が供給され、補助空気
溜、附加空気溜及びブレーキシリンダの三者の圧
力が平衡する。このときの圧力値は通常4.5Kg／
cm²になるように制定されている。

一方、後者の三圧力式制御弁は、詳細は後述す
るが、供給空気溜と常時一定圧力（５Kg／cm²）を
保持する定圧空気溜とを備え、常用ブレーキ作用
においては、ブレーキ管圧力の減圧量に比例して
供給空気溜の圧力空気をブレーキシリンダに供給
してブレーキ力を制御するが、制御弁はブレーキ
管圧力の作用する力とブレーキシリンダ圧力の作
用する力との和が常に定圧空気溜圧力の作用する
力に等しくなるような作用機能を有するため、ブ
レーキ管圧力を過剰減圧すると、それに応じてブ
レーキシリンダ圧力も上昇する。非常ブレーキ作
用においては、ブレーキ管圧力の常用ブレーキ作
用時よりも急速且大量な減圧によつて、ブレーキ
シリンダには急速且高圧の圧力空気が供給され
る。このときブレーキ管圧力は大気圧近くになる
ので、ブレーキシリンダ圧力は供給空気溜圧力に
まで上昇する可能性がある。このため従来は非常
圧力制限弁を設けて最大ブレーキシリンダ圧力を
制限する方法がとられている。しかし、常用ブレ
ーキにおけるブレーキ管の過剰減圧によるブレー
キシリンダの過剰圧力については制限することが
行われていなかつた。

このために、三圧力式制御弁を具えた車両と、
二圧力式制御弁を具えた車両を混合編成して運転
した場合、常用ブレーキ操作において運転者の不
注意によりブレーキ管圧力を過剰減圧すると、上
記三圧力式制御弁付の車両と二圧力式制御弁付の
車両のブレーキシリンダ圧力が異なるため、両車
両間にブレーキ力の不均衡が生じ車両間の衝撃と
なり、乗心地とか積荷に対し悪影響を与えたり、
脱線の原因となつていた。

そこでこの考案は、三圧力式制御弁付の車両を
二圧力式制御弁付の車両に混結して編成しても、
両車両間にブレーキ力不均衡による衝撃が発生し
ないようにすること、即ち、上記三圧力式制御弁
を使用した鉄道車両用空気ブレーキ装置におい
て、常用ブレーキ操作時にブレーキ管圧力を過剰
減圧してもブレーキシリンダ圧力が常用全ブレー
キ圧力を超えないようにすることを目的とする。

この目的を達成するためのこの考案の基本的構
成は、三圧力式制御弁を使用した鉄道車両用空気
ブレーキ装置において、三圧力式制御弁とブレー
キシリンダとの間に、常用ブレーキ操作でブレー
キシリンダ圧力が常用全ブレーキ圧力に達すると
三圧力式制御弁とブレーキシリンダとの連通を断
つ調圧弁と、ブレーキ管圧力が大気圧に近い所定
圧力まで減圧されると三圧力式制御弁とブレーキ
シリンダとを連通する切換弁とを並列に配置した
構成である。

この考案においては上記構成を有することによ
り、常用ブレーキ操作時にブレーキ管圧力が過剰
減圧されると、それまで三圧力式制御弁をブレー
キシリンダに連通させていた調圧弁が作用してこ
の連通を断ち、この常用ブレーキ操作時にブレー
キ管圧力を少々過剰減圧してもブレーキ管圧力は
大気圧に近い所定圧力に達する迄は、切換弁は三
圧力式制御弁とブレーキシリンダとの連通を断つ
たままであるので、ブレーキシリンダ圧力が常用
全ブレーキ圧力を超えることはない。このため、
この考案のブレーキ装置を具えた車両を二圧力式
制御弁付の車両に混結した場合、両車両間に衝撃
が発生することがなく、乗心地が快適になると共
に積荷の荷くずれや脱線が防止できる。

以上のようにこの考案は、三圧力式制御弁を使
用した空気ブレーキ装置において、常用ブレーキ
操作時にブレーキ管圧力を少々過剰減圧してもブ
レーキシリンダ圧力は常用全ブレーキ圧力を超え
ないので、運転者のブレーキ管圧力の過剰減圧に
対する気苦労を解消できるという効果を有する。

以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

この考案のブレーキ装置は、非常圧力制限弁１
を設けた三圧力式制御弁２と、非常圧力制限弁１
及びブレーキシリンダ３に接続する調圧弁４と、
非常圧力制限弁１、ブレーキシリンダ３及びブレ
ーキ管５に接続する切換弁６を主構成要素とす
る。

三圧力式制御弁２は、非常圧力制限弁１に接続
された出力室ａ、ブレーキ管５に接続された圧力
室ｂ、膜板を有する制御ピストン７によつて前記
圧力室ｂと区分され且つ定圧空気溜８に接続され
ると共に逆止弁９を介してブレーキ管５に接続さ
れた圧力室ｃ、逆止弁１０を介してブレーキ管５
に接続されると共に供給空気溜１１が接続された
供給室ｄ、及び膜板を有する釣合ピストン１２に
よつて出力室ａと区分されると共に排気孔１３を
有する排気室ｅのそれぞれの各室を有している。
供給室ｄは前記出力室ａに開口する給気孔１４が
穿設された隔壁１５の上側に形成されている。前
記釣合ピストン１２には、上端部に開口１６を有
する中空管状の排気弁筒１７がその下端の開口１
８を排気室ｅに臨ませて直立状態で装着されてい
る。この排気弁筒１７の下端には弁棒１９が取付
けられ、この弁棒１９は排気室ｅと圧力室ｂ間の
隔壁２０を摺動自在気密的に貫通し、その下端は
制御ピストン７に固着されている。なお、出力室
ａ内には前記釣合ピストン１２を上方より付勢す
るばね２１が介装されている。また、出力室ａと
供給室ｄ間の隔壁１５に設けられた給気孔１４の
周囲には給気弁座２２が設けられ、この給気弁座
２２の上方の供給室ｄにはばね２３により下方に
付勢された給気弁２４が介装されている。

非常圧力制限弁１は、前記三圧力式制御弁２の
出力室ａと接続された入力室ｆ、調圧弁４と接続
する出力室ｇ、膜板を有する釣合ピストン２５に
よつて前記出力室ｇと区分けされて下側に位置す
るばね室ｈのそれぞれの各室を有している。入力
室ｆと出力室ｇ間の隔壁２６に設けられた通気孔
２７の周囲には逆止弁座２８が設けられ、この逆
止弁座２８の上方の入力室ｆにはばね２９により
下方へ付勢された逆止弁３０が介装されている。
さらに、前記釣合ピストン２５には上端を通気孔
２７内に臨ませた弁棒３１の下端が固定されてい
る。また、前記ばね室ｈ内には釣合ピストン２５
を上方へ付勢するばね３２が介装されている。こ
の非常圧力制限弁１は、出力室ｇの圧力が、図外
の二圧力式制御弁を使用したブレーキ装置の非常
ブレーキ圧力（例えば4.5Kg／cm²）と同じ圧力す
なわち最大ブレーキ圧力に達すると、入力室ｆと
出力室ｇとが逆止弁３０によつて遮断される。

調圧弁４は、上記非常圧力制限弁１と同様な構
成から成る。すなわち、前記非常圧力制限弁１の
出力室ｇと接続された入力室ｉ、ブレーキシリン
ダ３と接続する出力室ｊ、膜板を有する釣合ピス
トン３３によつて前記出力室ｊと区分けされて下
側に位置するばね室ｋのそれぞれの各室を有して
いる。入力室ｉと出力室ｊ間の隔壁３４に設けら
れた通気孔３５の周囲には逆止弁座３６が設けら
れ、この逆止弁座３６の上方の入力室ｉにはばね
３７により下方へ付勢された逆止弁３８が介装さ
れている。さらに、前記釣合ピストン３３には上
端を通気孔３５内に臨ませた弁棒３９の下端が固
定されている。また、前記ばね室ｋには釣合ピス
トン３３を上方へ付勢するばね４０が介装されて
いる。この調圧弁４は、出力室ｊの圧力すなわち
ブレーキシリンダ３の圧力が、図外の二圧力式制
御弁を使用したブレーキ装置の常用全ブレーキ圧
力（例えば3.6Kg／cm²）と同じ常用全ブレーキ圧
力に達すると、入力室ｉと出力室ｊとが逆止弁３
８により遮断される。

切換弁６は、前記非常圧力制限弁１の出力室ｇ
と接続された入力室ｌ、ブレーキシリンダ３に接
続された出力室ｍ、該出力室ｍの下側に位置して
おりブレーキ管５と接続された圧力室ｎ及び膜板
を有する制御ピストン４１によつて前記圧力室ｎ
と区分けされたばね室ｏのそれぞれの各室を有し
ている。入力室ｌと出力室ｍ間の隔壁４２に設け
られた通気孔４３の周囲には逆止弁座４４が設け
られ、この逆止弁座４４の上方の入力室ｌにはば
ね４５により下方へ付勢された逆止弁４６が介装
されている。又、前記出力室ｍと圧力室ｎ間の隔
壁４７を摺動自在気密的に貫通した弁棒４８は、
その下端を制御ピストン４１に固定され、その上
端を前記通気孔４３に臨ませている。さらに、前
記ばね室ｏには制御ピストン４１を上方へ付勢す
るばね４９が介装されている。この切換弁６は、
圧力室ｎすなわちブレーキ管５圧力が大気圧に近
い所定圧力（例えば１Kg／cm²）まで減圧される
と、逆止弁４６を開いて入力室ｌと出力室ｍとを
連通させる。

ブレーキ管５は、列車の運転室に設けたブレー
キ弁５０のハンドル５１の操作により増減圧でき
るようになつている。なお、このようなブレーキ
管の増減圧は二圧力式制御弁を使用したブレーキ
装置においても同様に行なわれる。

次に、以上の構成から成るブレーキ装置の作用
について説明する。

まず、ブレーキ弛めについて第１図に基づいて
説明する。

車両の運転室のブレーキ弁５０のハンドル５１
を弛め位置に移すと、ブレーキ管５には所定圧力
（５Kg／cm²）の圧力空気が込められ、ブレーキ管
５に接続する三圧力式制御弁２の圧力室ｂ，ｃ、
供給室ｄ及び定圧空気溜８も所定圧力となる。三
圧力式制御弁２において、制御ピストン７の上下
の圧力室ｂ，ｃは同圧となり釣合うので、弁棒１
９を介して排気筒１７に装着された釣合ピストン
１２はばね２１により下方に押下げられる。この
結果、排気弁筒１７の上端部開口１６は給気弁２
４より離れ、出力室ａは排気弁筒１７の下端部開
口１８より排気室ｅを介して大気に連通する。給
気弁２４は給気弁座２２に着座し、供給室ｄと出
力室ａとを遮断する。非常圧力制限弁１におい
て、上記三圧力式制御弁２の出力室ａに連通して
いる入力室ｆが大気圧となるので、逆止弁３０
は、出力室ｇの圧力及び釣合ピストン２５に作用
するばね３２の付勢力により、弁棒３１を介して
押し上げられ逆止弁座２８より離れ入力室ｆと出
力室ｇとを連通する。従つて出力室ｇは大気圧と
なる。調圧弁４において、上記非常圧力制限弁１
の出力室ｇに連通している入力室ｉが大気圧とな
るので逆止弁３８は、出力室ｊの圧力及び釣合ピ
ストン３３に作用するばね４０の付勢力により弁
棒３９を介して押し上げられ、逆止弁座３６より
離れ入力室ｉと出力室ｊとを連通する。従つて、
出力室ｊは大気圧となり、これに連通しているブ
レーキシリンダ３も大気圧となりブレーキは弛め
られる。切換弁６においては、上記非常圧力制限
弁１の出力室ｇ及び調圧弁４の入力室ｉに連通し
ている入力室ｌが大気圧となる。出力室ｍは調圧
弁４の出力室及びブレーキシリンダ３に連通して
いるので、上記の通り大気圧となる。圧力室ｎは
ブレーキ管５に連通しているので、制御ピストン
４１はばね室ｏのばね４９の付勢力に抗して押し
下げられ、弁棒４８は逆止弁４６より離れ、逆止
弁４６は逆止弁座４４に着座し入力室ｌと出力室
ｍ即ちブレーキシリンダ３とを遮断する。

次に常用ブレーキについて第１図及び第２図に
基づいて説明する。

ブレーキ弁５０のハンドル５１を常用ブレーキ
位置に移すと、ブレーキ管５は減圧される。三圧
力式制御弁２の圧力室ｂはブレーキ管５と共に減
圧されるが、圧力室ｃ及び供給室ｄは夫々逆止弁
９及び１０により減圧されないので所定圧力（５
Kg／cm²）を保持している。従つて、圧力室ｂと圧
力室ｃとの圧力差により制御ピストン７は弁棒１
９、排気弁筒１７を介して釣合ピストン１２と共
にばね２１の付勢力に抗して上方に移動し、供給
弁２４に当接し上端部開口１６を閉塞した後、給
気弁２４の上方に作用する供給室ｄの圧力及びば
ね２３の張力に抗して給気弁２４を押し上げ給気
弁座２２を開き、供給室ｄ即ち供給空気溜１１の
圧力空気を出力室ａに導入する。出力室ａに導入
された圧力空気は、非常圧力制限弁１の入力室
ｆ、開かれた逆止弁座２８、出力室ｇを経て調圧
弁４の入力室ｉ、開かれた逆止弁座３６より出力
室ｊを経てブレーキシリンダ３に流入する。

三圧力式制御弁２の出力室ａの圧力空気が釣合
ピストン１２の有効面積に作用する力と、圧力室
ｂ即ちブレーキ管５の圧力空気が制御ピストン７
の上側の有効面積に作用する力とばね２１の張力
との和が、圧力室ｃ即ち定圧空気溜８の圧力空気
が制御ピストン７の下側の有効面積に作用する力
と釣合うと、釣合ピストン１２と制御ピストン７
は弁棒１９、排気弁筒１７と共に下方に移動し、
給気弁２４は排気弁筒１７の上端部開口１６に当
接した状態で給気弁座２２に当接し、出力室ａと
排気室ｅ及び供給室ｄとの連通を断つて出力室ａ
の圧力を保持し、所定のブレーキシリンダ圧力が
得られる。

ここにおいて、制御ピストン７が釣合うために
は、制御ピストン７の下側の圧力室ｃ及び定圧室
気溜８の圧力は常時一定圧力（５Kg／cm²）に保持
され制御ピストン７の有効面積に対して上方に働
く力として作用しているので、制御ピストン７の
上側の圧力室ｂと釣合ピストン１２の上側の出力
室ａの圧力が夫々のピストン有効面積に作用する
力と、ばね２１との和が常に一定の値となる必要
がある。すなわち、圧力室ｂのブレーキ管５の減
圧量に比例して出力室ａの圧力は上昇する。而し
て、通常釣合ピストン１２の有効面積は制御ピス
トン７の有効面積よりも小さく設定してあるの
で、出力室ａの圧力はブレーキ管５の減圧量に上
記両ピストンの有効面積の比率を乗じた値で上昇
する。この結果、例えば圧力室ｂの圧力が零の時
には出力室ａの圧力は圧力室ｃの圧力（５Kg／
cm²）よりも高くなることになる。一方、常用全ブ
レーキ時（ブレーキ管圧力を運転規制の最大量
（1.4Kg／cm²）減圧したとき）にブレーキシリンダ
圧力が3.6Kg／cm²になるように形成されている。

上記の作用機能を有する三圧力式制御弁２にお
いて、ブレーキ管５が過剰減圧（常用全ブレーキ
以上の減圧）されると、出力室ａの圧力は常用全
ブレーキ以上の圧力となる。この圧力空気は前述
の如く、非常圧力制限弁１の釣合ピストン２５に
作用するが、ばね３２の付勢力は非常ブレーキ時
のブレーキシリンダ圧力（4.5Kg／cm²）に対応す
るよう設定してあるため、釣合ピストン２５は弁
棒３１を介して逆止弁３０と逆止弁座２８は開座
したまゝである。従つて、調圧弁４の入力室ｉに
入つた圧力空気は開かれた逆止弁座３６の通気孔
３５より出力室ｊに入り釣合ピストン３３を下方
に押圧する。出力室ｊの圧力が常用全ブレーキ時
の所定圧力（3.6Kg／cm²）を超えると、釣合ピス
トン３３はばね室ｋのばね４０の付勢力に抗して
下降し、逆止弁３８を逆止弁座３６に着座させ入
力室ｉと出力室ｊを遮断する。この結果、ブレー
キ管５が過剰減圧されてもブレーキシリンダ３の
圧力は常用全ブレーキ時の圧力（3.6Kg／cm²）に
保持される。切換弁６においては、圧力室ｎのブ
レーキ管５の圧力はばね室ｏのばね４９の付勢力
に抗して制御ピストン４１を下方に押圧し弁棒４
８は逆止弁４６より離れたままである。従つて逆
止弁４６は入力室ｌの圧力とばね４５の張力によ
り逆止弁座４４に着座し、ブレーキシリンダ３と
三圧力式制御弁２の出力室ａに連通している入力
室ｌとを遮断したままである。

次に非常ブレーキについて第３図に基づいて説
明する。

ブレーキ弁５０のハンドル５１の操作或はその
他の理由によりブレーキ管５の圧力が大気圧まで
放出されると、三圧力式制御弁２の圧力室ｂの圧
力は大気圧まで減圧されるため、出力室ａの圧力
は上昇して前述の如く非常圧力制限弁１、調圧弁
４を経てブレーキシリンダ３に流入し、出力室ａ
の圧力は最終的には圧力室ｃ即ち定圧空気溜８の
圧力（５Kg／cm²）以上に達する。この圧力の上昇
過程において、先ず調圧弁４の出力室ｊの圧力が
常用全ブレーキ時のブレーキシリンダ圧力（3.6
Kg／cm²）を超えると、釣合ピストン３３の下降に
より逆止弁３８が着座して入力室ｉと出力室ｊ即
ちブレーキシリンダ３とを遮断する。次に非常圧
力制限弁１の出力室ｇの圧力が所定非常ブレーキ
シリンダ圧力（4.5Kg／cm²）に達すると、釣合ピ
ストン２５の下降により逆止弁３０が着座して入
力室ｆ即ち三圧力式制御弁２の出力室ａと出力室
ｇとを遮断する。一方、切換弁６において、ブレ
ーキ管５に連通する圧力室ｎの圧力が大気圧附近
まで減圧されると制御ピストン４１はばね４９に
より押し上げられ、弁棒４８が逆止弁４６を押し
上げ逆止弁座４４は開座して出力室ｍと入力室ｌ
とを連通する。従つて、ブレーキシリンダ３は切
換弁６の出力室ｍ、通気孔４３、入力室ｌを経て
非常圧力制限弁１の出力室ｇと連通し非常ブレー
キ圧力すなわち最大ブレーキ圧力を保持する。

第４図第５図は上記常用ブレーキと非常ブレー
キの作用について、圧力一時間経過の関係を線図
で夫々示したものである。

BPはブレーキ管、BCは二圧力式制御弁付ブレ
ーキ装置のブレーキシリンダ圧力、BC′は本考案
の三圧力式制御弁付ブレーキ装置のブレーキシリ
ンダ圧力、BC″は従来の三圧力式制御弁付ブレー
キ装置のブレーキシリンダ圧力を示す。

第４図の常用ブレーキ作用に於て、BPの減圧
に応じてBC，BC′，BC″が昇圧し、BPの減圧量
が1.4Kg／cm²即ちBP圧力が3.6Kg／cm²に於て、
BC，BC′，BC″も3.6Kg／cm²に達することがわか
る。BPを更に減圧し続けた場合、二圧力式制御
弁付ブレーキ装置及び本考案の三圧力式制御弁付
ブレーキ装置では、BPの減圧量に関係なくBC及
びBC′は3.6Kg／cm²を保持している。しかし従来
の三圧力式制御弁付ブレーキ装置ではBC″が上昇
を続けてゆくことがわかる。

第５図の非常ブレーキ作用に於ては、BCは4.5
Kg／cm²となり、BC′，BC″も非常圧力制限弁の作
用により何れも4.5Kg／cm²に保持されることがわ
かる。

以上の説明から明らかなように、この考案のブ
レーキ装置は、調圧弁および切換弁の作用により
常用ブレーキ時にブレーキ管を少々過減圧しても
ブレーキシリンダ圧力が常用全ブレーキ圧力より
高くなることがなく、この常用全ブレーキ圧力は
二圧力式制御弁を使用したブレーキ装置の常用全
ブレーキ圧力と同じである。

従つて、この考案の三圧力式制御弁を使用した
ブレーキ装置を具備した車両を二圧力式制御弁を
使用したブレーキ装置を具備した車両に混結した
場合、常用ブレーキ時に運転者がブレーキ管を過
減圧しても、前記両車両には同じブレーキ力が作
用し従来のように連結器間に大きな衝撃を生じる
ことがない。その結果、乗心地を悪くすることな
く、又、積荷の損傷をすることもなく円滑な運転
が得られると共に、運転者はブレーキ管の過減圧
を心配しなくてもよく、運転時の気苦労を解消す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの考案の鉄道車両用空気
ブレーキ装置を示し、第１図はブレーキ弛めの状
態、第２図は常用全ブレーキの状態、第３図は非
常ブレーキの状態をそれぞれ示し、第４図は常用
ブレーキを作用させた際のブレーキ管内圧力BP
とブレーキシリンダ内圧力BCの時間の経過に伴
う変化を示すグラフ、第５図は非常ブレーキを作
用させた際のブレーキ管内圧力BPとブレーキシ
リンダ内圧力BCの時間の経過に伴う変化を示す
グラフである。 １……非常圧力制限弁、２……三圧力式制御
弁、３……ブレーキシリンダ、４……調圧弁、５
……ブレーキ管、６……切換弁、８……定圧空気
溜。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 出力室の最大圧力を制限する非常圧力制限弁を
   備え定圧空気溜とブレーキ管との圧力差に応じて
   ブレーキシリンダの圧力を制御する三圧力式制御
   弁と、入力室が前記三圧力式制御弁に、出力室が
   ブレーキシリンダに各々接続され、ブレーキシリ
   ンダの圧力が常用全ブレーキ圧力に達すると前記
   三圧力式制御弁とブレーキシリンダとの連通を断
   つ調圧弁と、入力室が前記三圧力式制御弁に、出
   力室がブレーキシリンダに、圧力室がブレーキ管
   に各々接続され、ブレーキ管圧力が大気圧に近い
   所定圧力まで減圧されると前記三圧力式制御弁と
   ブレーキシリンダとを連通する切換弁とから成る
   鉄道車両用空気ブレーキ装置。