WO2012014416A1

WO2012014416A1 - 応荷重弁及びブレーキ制御装置

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Publication number: WO2012014416A1
Application number: PCT/JP2011/004132
Authority: WO
Inventors: 雅民山中
Original assignee: ナブテスコ株式会社
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2012-02-02
Also published as: EP2599678A1; TWI429548B; EP2599678A4; EP2599678B1; CN103038112B; CN103038112A; TW201208921A; JPWO2012014416A1; JP5378602B2

Abstract

　応荷重弁２１は、車両の重量に応じた空気圧が導入されるパイロット室内の圧力によって撓む第１膜板部材４１と、応荷重圧力を出力するための出力室内の圧力によって撓む第２膜板部材４２と、第１及び第２膜板部材４１，４２の撓みに応じて軸方向に移動することによって応荷重圧力を生成するピストン４０と、第２膜板部材４２の撓みによる押圧力を受ける受圧面４３ｄを有する受圧部４３ｂと固定部４３ａから径方向に延出される延出部４３ｃとを有し、受圧面４３ｄで第２膜板部材４２から受けた押圧力に応じた力をピストン４０に伝える力伝達部材４３と、ブロック２５とは別体に形成されるとともに第２膜板部材４２の外周部をブロック２５に固定し、力伝達部材４３の受圧面４３ｄの面積を設定する膜板固定部材４５と、を備えている。

Description

応荷重弁及びブレーキ制御装置

　本発明は、応荷重弁及びブレーキ制御装置に関するものである。

　従来、下記特許文献１に開示されているように、鉄道車両の重量に応じた圧力を出力するための応荷重弁が知られている。図５に示すように、特許文献１に開示された応荷重弁は、ブロック内に移動可能に配設されたピストン９１と、車両の荷重を受ける図外の空気ばねから空気圧が導入される導入路９２と、この導入路９２を通して導入された空気圧をピストン９１に伝える力伝達部材９３と、最低保証圧力を確保するための調整ばね９４と、ピストン９１を弾性的に支持するばね９６と、を有する。そして、この応荷重弁は、力伝達部材９３が受ける空気圧及び調整ばね９４の弾性力によってピストン９１を図の上向きに動かして給排弁９５を開放し、これにより応荷重圧力を出力する。この応荷重弁では、空気ばねから導入された空気圧に対する応荷重圧力特性が所定の性能曲線となるように、ピストン９１、調整ばね９４、力伝達部材９３及びばね９６等が設計されている。

　前記特許文献１に開示されているように、応荷重弁が所定の応荷重圧力特性を発揮するようにピストン９１、調整ばね９４、力伝達部材９３、ばね９６等を設計したとしても、途中で仕様が変更される場合や、実際に出来上がった車両の重量が計画された重量と一致しない場合等がある。このような場合には、ピストン９１、調整ばね９４、力伝達部材９３及びばね９６等の設計をやり直さなければならないため、納期との関係で問題が生ずることがある。このような問題に対処すべく、特許文献１に開示された発明では、電子制御方式を採用している。しかしながら、非常ブレーキの制御を司る応荷重弁に電子制御を用いることへの抵抗がある場合もあり、そのような場合には、特許文献１に開示の発明を適用することができない。

実開平４－４３５６２号公報

　本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することである。すなわち、本発明の目的は、機械構造を工夫することによって仕様変更等に伴う設計見直しに容易に対処できるようにすることである。

　本発明の一局面に従う応荷重弁は、内部に空間が形成された本体部と、外周部が固定される状態で前記空間内に配置されるとともに前記空間内に、車両の重量に応じた空気圧が導入されるパイロット室を形成し、前記パイロット室内の圧力によって撓む円環状の第１膜板部材と、外周部が固定される状態で前記空間内に配置されるとともに前記空間内に、応荷重圧力を出力するための出力室を形成し、前記出力室内の圧力によって撓む円環状の第２膜板部材と、前記第１膜板部材の撓み及び前記第２膜板部材の撓みに応じて軸方向に移動することによって応荷重圧力を生成するピストンと、前記ピストンの外周面に固定される固定部と、前記固定部から径方向に延出されるとともに前記第２膜板部材の撓みによる押圧力を受ける受圧面を有する受圧部と、前記第２膜板部材を挟んで前記受圧部とは反対側を前記固定部から径方向に延出される延出部とを有し、前記受圧面で前記第２膜板部材から受けた押圧力に応じた力を前記ピストンに伝える力伝達部材と、前記本体部とは別体に形成されるとともに前記第２膜板部材の外周部を前記本体部に固定し、前記力伝達部材の受圧面の面積を設定するための膜板固定部材と、を備えている。

本発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の外観を示す正面図である。前記ブレーキ制御装置に設けられた圧縮空気回路の図である。前記ブレーキ制御装置に設けられたブロックの中央部の縦断面図である。前記ブレーキ制御装置に設けられた応荷重弁の応荷重圧力特性を示す図である。従来の応荷重弁の構成を示す断面図である。

　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

　本実施形態に係るブレーキ制御装置１０は、矩形箱体状に形成されたケーシング１１を備えている。ケーシング１１の内部空間は、後述のブレーキ圧力制御弁２０等を収容可能な収容空間として形成されている。ケーシング１１は、前面が開口したケース本体１２と、このケース本体１２の開口を開閉可能な図略の蓋体とを有する。

　なお、本明細書において、前側又は手前側は、ケース本体１２の開口が向いている側、すなわちメンテナンス時に作業者と向かい合う側を意味し、また後側又は奥側は、その反対側を意味している。したがって、この前側及び後側は、車両の前後方向とは無関係である。そして、左右とは、前側（手前側）から見て左右という意味である。

　ケース本体１２の背面には、図略の管座が固定されている。管座は、内部に空気通路等が形成された部材である。空気通路は、例えば、ケーシング１１の外部から導入される元圧等の配管と、ブレーキ圧力制御弁２０に含まれる応荷重弁２１、中継弁２２等とを接続する。

　ケーシング１１（ケース本体１２）の側壁には、キャノンコネクタ１５が設けられている。キャノンコネクタ１５は、多数の接続端子を有し、信号線及び電源線を有する配線を接続可能なコネクタである。なお、図例では、プラグを有する配線を接続可能なレセプタクルとして構成されたキャノンコネクタを例示している。キャノンコネクタ１５には、制御基板１７が電気的に接続されている。

　ケーシング１１（ケース本体１２）内の収納空間には、制御基板１７の下方に位置するようにブレーキ圧力制御弁２０が配設されている。

　ブレーキ圧力制御弁２０は、図外のブレーキシリンダに供給するブレーキ圧力を調節するためのものであり、内部に空間（内部空間）２５ｆ（図３参照）が形成された本体部であるブロック２５を備えている。このブロック２５は、略矩形状に形成される一方、応荷重弁２１と中継弁２２とが一体的に設けられている。応荷重弁２１及び中継弁２２の構成の詳細については後述する。

　本実施形態に係るブレーキ制御装置１０には、図２に示すような圧縮空気回路２７が設けられている。圧縮空気回路２７は、ブレーキ圧力制御弁２０のブロック２５と管座とに跨って形成されている。ブロック２５には、圧縮空気回路２７を構成する応荷重弁２１（図３参照）、２つの中継弁２２が設けられている。

　圧縮空気回路２７は、圧縮空気の供給元である空気源（図示省略）から得られた空気圧力（元圧ＳＲ）を調整し、その上で当該空気圧力を図外のブレーキシリンダに付与するための空気回路である。圧縮空気回路２７は、応荷重圧力ＶＬを生成する応荷重圧力生成部２７ａと、応荷重圧力ＶＬに基づいてブレーキ圧力ＢＣを生成するブレーキ圧力生成部２７ｂと、を有する。

　応荷重圧力生成部２７ａは、圧縮空気回路２７の中で応荷重弁２１を有する部位である。

　図３は、ブロック２５を側方から見た状態でブロック２５内部を示す断面図である。図３に示すように、ブロック２５は、前後方向に延びる貫通孔が形成されたブロック本体２５ａと、この貫通孔の前側開口を塞ぐように設けられた第１カバー部２５ｂと、前記内部空間２５ｆの後側開口を塞ぐように設けられた第２カバー部２５ｃと、を備えている。内部空間２５ｆは、ブロック２５の幅方向及び高さ方向の略中央部分において、ブロック本体２５ａの前面から後面に向かって延びている。

　ブロック本体２５ａは、互いに締結された第１ブロック部２５ｄと第２ブロック部２５ｅとを備えている。第１ブロック部２５ｄは、ブロック２５の前面、上面及び下面を含む一体構造の部材であり、第１ブロック部２５ｄには、前後方向に貫通するように孔部が形成されている。孔部には、第２ブロック部２５ｅの締結力を受けることができるように段部が形成されている。第２ブロック部２５ｅは、第１ブロック部２５ｄの孔部に後面側から挿入され、この状態で第１ブロック部２５ｄと締結されている。第２ブロック部２５ｅにも前後方向に貫通するように孔部が形成されており、この孔部が第１ブロック部２５ｄの孔部と連通することにより、ブロック本体２５ａに前記貫通孔が形成されている。

　応荷重弁２１は、ブロック２５の内部空間２５ｆに配設されている。応荷重弁２１は、車両の荷重がかかる図外の空気ばねから導入された空気圧力ＡＳ１，ＡＳ２をパイロット圧力として、元圧ＳＲを応荷重圧力ＶＬに調整して出力する。本実施形態では、このブレーキ圧力制御弁２０に２つの空気ばね（図示省略）が接続されており、第１空気ばねから圧力ＡＳ１の空気が導入されるとともに、第２空気ばねから圧力ＡＳ２の空気が導入される構成である。応荷重圧力ＶＬは、乗客が乗っている現在の車両荷重に応じたブレーキ圧力を図外のブレーキシリンダに付与するのに適した空気圧力である。

　応荷重弁２１は、元圧ＳＲが入力される入力ポート３１ａを有する入力室３１と、空気圧力ＡＳ１，ＡＳ２がパイロット圧力として入力されるパイロットポートを有するパイロット室３２と、応荷重圧力ＶＬを出力するための出力ポート３３ａ（図２参照）を有する出力室３３と、調整ばね３４ａが配設される調整室３４と、空車保証ばね３５ａが配設されるばね室３５と、排気ポート３６ａを有する排気室３６（図２参照）と、を備えている。

　また、応荷重弁２１は、ピストン４０と、第１膜板部材４１と、第２膜板部材４２と、力伝達部材４３と、第１膜板部材固定部４４と、膜板固定部材４５と、補助固定部材４６と、前記調整ばね３４ａと、ばね受け４７と、調節部材４８と、を備えている。

　ブロック本体２５ａの貫通孔の前面側の端部は、少し拡径されるとともにブロック本体２５ａの前面に開口している。この貫通孔の端部に有底筒状の第１カバー部２５ｂが被さることによって、前記ばね室３５が形成されている。すなわち、ばね室３５は、ブロック２５内の前面側の端部に形成されている。

　ばね室３５には、前記空車保証ばね３５ａと、この空車保証ばね３５ａの一端部（前端部）に当接する第１押え部３５ｂと、空車保証ばね３５ａの他端部（後端部）に当接する第２押え部３５ｃと、第１カバー部２５ｂを貫通するねじ孔に螺合されるとともに第１押え部３５ｂを前側から押さえる空車保証圧力調整部材３５ｄと、が設けられている。空車保証圧力調整部材３５ｄは、空車保証ばね３５ａの押し縮め量を調整するための調整具である。空車保証圧力調整部材３５ｄが空車保証ばね３５ａから受ける反力は、ブロック２５の第１カバー部２５ｂで受けている。

　空車保証ばね３５ａは、空車の応荷重圧力に相当する圧力を発生させるため部材である。空車の応荷重圧力とは、車両が空車の場合において、非常ブレーキを作用させる際にブレーキシリンダに付与されるべき圧力に相当する圧力を意味している。空車保証ばね３５ａが設けられることにより、仮に故障等によりパイロット圧力が消失したとしても、空車保証ばね３５ａにより、少なくとも空車の応荷重圧力に相当する圧力が確保される。

　パイロット室３２は、前記貫通孔内においてブロック本体２５ａ（ブロック２５）に固定された第１ブッシュ５１によってばね室３５と仕切られている。すなわち、パイロット室３２は、ばね室３５の隣に位置している。第１ブッシュ５１は、前記貫通孔においてばね室３５の前後方向（ピストン４０の移動方向）の一端部の縮径された部分に配設されている。

　パイロット室３２は、第１空気ばねの空気圧ＡＳ１が導入される第１パイロット部３２ａと、第２空気ばねの空気圧ＡＳ２が導入される第２パイロット部３２ｂとを有する。第１パイロット部３２ａは、前記貫通孔内において、後述の主膜板４１ａと補膜板４１ｂとによって仕切られた部屋である。第２パイロット部３２ｂは、前記貫通孔内において補膜板４１ｂと第１ブッシュ５１とによって仕切られた部屋である。すなわち、ばね室３５の隣に第２パイロット部３２ｂが位置しており、その隣に第１パイロット部３２ａが位置している。

　第１パイロット部３２ａには、第１パイロットポートが設けられており、この第１パイロットポートを通して空気圧ＡＳ１が導入される。第１パイロットポートにつながる通路には、圧力センサ５３（図２参照）が設けられている。一方、第２パイロット部３２ｂには、第２パイロットポートが設けられており、この第２パイロットポートを通して空気圧ＡＳ２が導入される。第２パイロットポートにつながる通路には、圧力センサ５４（図２参照）が設けられている。

　調整室３４は、前記貫通孔内において、主膜板４１ａと第２膜板部材４２とによって仕切られた部屋である。すなわち、調整室３４は、第１パイロット部３２ａ（パイロット室３２）の隣に位置している。調整室３４には、調整室３４の室内をブロック２５の外部と連通させるための連通孔３４ｂが設けられている。このため調整室３４内は大気圧となっている。

　出力室３３は、調整室３４の隣に位置している。出力室３３は、前記貫通孔内において、第２膜板部材４２と給排ブッシュ５６とによって仕切られた部屋である。給排ブッシュ５６は、貫通孔内において出力室３３と入力室３１とを仕切っている。

　なお、出力室３３には、前記貫通孔において縮径された部分に配設された第２ブッシュ５７が固定されている。この第２ブッシュ５７には、貫通孔が形成されているので、図３において第２ブッシュ５７の左側と右側とは連通している。

　入力室３１は、出力室３３の隣に位置している。入力室３１は、前記貫通孔内において、給排ブッシュ５６及び供給弁体５９によって出力室３３と仕切られている。供給弁体５９の中心線上には、排気通路５９ａが形成されている。排気通路５９ａは、第２カバー部２５ｃに形成された排気ポート３６ａに連通している。

　供給弁体５９は、ばね６０によってピストン４０の移動方向に変位可能となっており、供給弁体５９は、第２カバー部２５ｃとの間に配設されたばね６０によって給排ブッシュ５６及びピストン４０（後述の弁棒６５）に押圧されている。供給弁体５９が入力室３１内の空気圧力によって給排ブッシュ５６及びピストン４０から離れる方向に移動すると、入力室３１と排気通路５９ａとが連通する。一方、供給弁体５９がピストン４０によって図３の右方向に押されると、入力室３１と出力室３３とが連通して、元圧ＳＲが出力室３３に供給される。

　第１膜板部材４１は、調整室３４側に配置される主膜板４１ａと、ばね室３５側に配置される補膜板４１ｂとを備えている。主膜板４１ａ及び補膜板４１ｂは、何れも同じ構造の部材によって構成されていて、それぞれ円環状に形成されている。主膜板４１ａ及び補膜板４１ｂは、ピストン４０の移動方向に並ぶように互いに間隔をおいて配置されるとともに、外周面がそれぞれブロック本体２５ａの貫通孔内周面に当接するように配置されている。

　第１膜板部材４１は、第１膜板部材固定部４４によってブロック本体２５ａに対して固定される。第１膜板部材固定部４４は、主固定部４４ａと補助固定部４４ｂとを有する。主固定部４４ａは、主膜板４１ａと補膜板４１ｂとの間に配設されている。補膜板４１ｂの外周部は、主固定部４４ａと、第２パイロット部３２ｂを形成するブロック本体２５ａの壁部との間に挟み込まれており、これにより補膜板４１ｂの外周部はブロック本体２５ａに対して固定されている。主固定部４４ａには、パイロット室３２の第１パイロットポートに連通する連通孔４４ｃが設けられている。一方、第２パイロット部３２ｂに面するブロック本体２５ａには、パイロット室３２の第２パイロットポートが設けられている。

　補助固定部４４ｂは、調整室３４に配設されており、主固定部４４ａとの間に主膜板４１ａの外周部を挟み込み、当該外周部を位置固定している。この補助固定部４４ｂは、ブロック本体２５ａに固定された止め輪６２によって固定されている。

　ピストン４０は、弁棒６５と、弁棒６５に対して変位可能に弁棒６５に取り付けられたパイロット圧伝達部材６６とを備えている。弁棒６５は、一方向（前後方向）に長い形状の部材であり、ばね室３５、パイロット室３２、調整室３４及び出力室３３に亘って配設されている。弁棒６５には、ばね室３５側の端部（基端部）から同じ径で連続する基端側部６５ａと、この基端側部６５ａに連続するとともに基端側部６５ａよりも拡径された大径部６５ｂと、大径部６５ｂに連続するとともに大径部６５ｂよりも小径の小径部６５ｃと、この小径部６５ｃに連続する先端側部６５ｄと、を備えている。基端側部６５ａと大径部６５ｂとの間の段差面は、ピストン４０の移動方向に直交する被押圧面となっている。

　弁棒６５の一端部（基端部；基端側部６５ａの端部）は、ばね室３５に配設された第２押え部３５ｃに当接している。弁棒６５の他端部（先端部；先端側部６５ｄの端部）は、拡径されている。この拡径された先端部が給排ブッシュ５６の張り出し部位と重なる位置にあるときに、貫通孔内において、出力室３３と入力室３１との間が遮断される。一方、弁棒６５の先端部が給排ブッシュ５６の張り出し部位よりも突出した位置（図３の右側に突出した位置）にあるときには、出力室３３と入力室３１とが連通する。これにより、入力室３１内の元圧ＳＲが出力室３３内に導入され、ピストン４０の動きに応じて、出力室３３内の圧力が応荷重圧力ＶＬに調整される。

　パイロット圧伝達部材６６は、弁棒６５の基端側部６５ａに外嵌されている。パイロット圧伝達部材６６は、調整ばね３４ａが当接するとともに、大径部６５ｂの端面（被押圧面）が当接可能な当接面を有するつば部６６ａを備えている。つば部６６ａにおいて、当接面とは反対側の面は、主膜板４１ａから押圧される押圧面となっている。

　また、パイロット圧伝達部材６６には、主膜板４１ａ及び補膜板４１ｂの内周端部を固定するための凹部６６ｂが形成されている。第１膜板部材４１が撓んだときには、第１膜板部材４１の内周端部がパイロット圧伝達部材６６の凹部６６ｂの奥側壁面から離れることがある。その場合でも、内周端部とその前後壁面との密着は維持されている。そのため、パイロット室３２側の空気が調整室３４側に漏れることはない。

　パイロット圧伝達部材６６は、弁棒６５に対して変位可能である。すなわち、調節部材４８により調整される調整ばね３４ａの押圧力と、パイロット圧との合力が、パイロット圧伝達部材６６に作用している。

　力伝達部材４３は、弁棒６５の小径部６５ｃに固定されている。したがって、ピストン４０の軸方向移動に伴い、力伝達部材４３も弁棒６５と一体的に移動する。力伝達部材４３は、弁棒６５の小径部６５ｃにおける外周面に固定される固定部４３ａと、固定部４３ａの前端部から径方向の外側に延出される受圧部４３ｂと、第２膜板部材４２を挟んで受圧部４３ｂとは反対側の位置で固定部４３ａの後端部から径方向の外側に延出される延出部４３ｃとを有する。受圧部４３ｂ及び延出部４３ｃは、平板円板状に形成されており、延出部４３ｃの径方向の幅は、受圧部４３ｂの径方向の幅よりも小さく形成されている。力伝達部材４３には、受圧部４３ｂと固定部４３ａと延出部４３ｃにより、径方向の外側に開放した凹部が形成されている。

　力伝達部材４３の延出部４３ｃが出力室３３内に位置しているので、第２膜板部材４２は、延出部４３ｃを介して出力室３３内の圧力を受けて撓むと受圧部４３ｂの後面（延出部４３ｃ側の面）を押圧しながら受圧部４３ｂに密着する。言い換えると、受圧部４３ｂの後面は、第２膜板部材４２の撓みによる押圧力を受ける受圧面４３ｄとして機能する。力伝達部材４３は、受圧面４３ｄで第２膜板部材４２から受けた押圧力に応じた力をピストン４０に伝える。

　第２膜板部材４２は、円環状に形成されており、その外周面がブロック本体２５ａ（第２ブロック部２５ｅ）の貫通孔内周面に当接するように配置されている。また、第２膜板部材４２の内周端部は、力伝達部材４３の凹部に嵌め込まれている。第２膜板部材４２の内周端部は力伝達部材４３に接着されているわけではない。したがって、第２膜板部材４２が撓んだときには、内周端部が力伝達部材４３の固定部から離れることがある。しかし、その場合でも、内周端部と受圧部４３ｂ及び延出部４３ｃとの密着は維持されているため、出力室３３側の空気が調整室３４側に漏れることはない。

　第２膜板部材４２は、膜板固定部材４５及び補助固定部材４６によってブロック本体２５ａに対して固定されている。膜板固定部材４５は、円環状の部材であり、力伝達部材４３の受圧部４３ｂの径方向外側に配置されている。補助固定部材４６は、円環状の部材であり、力伝達部材４３の延出部４３ｃの径方向外側に配置されている。すなわち、膜板固定部材４５は、第２膜板部材４２の前側に位置し、補助固定部材４６は、第２膜板部材４２の後側に位置している。そして、膜板固定部材４５及び補助固定部材４６によって第２膜板部材４２を挟んでおり、この状態で、膜板固定部材４５、第２膜板部材４２の外周部及び補助固定部材４６は、ブロック本体２５ａの第１ブロック部２５ｄと第２ブロック部２５ｅとに狭持されている。すなわち、膜板固定部材４５及び補助固定部材４６はブロック本体２５ａに固定されている。

　膜板固定部材４５は、力伝達部材４３の受圧面４３ｄの面積を設定するための部材であり、ブロック本体２５ａとは別体に構成されている。すなわち、受圧部４３ｂの径方向の幅が異なる力伝達部材４３を用いれば、受圧部４３ｂが第２膜板部材４２から受ける力が変わるため、幅の異なる力伝達部材４３を用いることにより、力伝達部材４３を介してピストン４０に伝える力を変更することができる。このため、所望の性能特性が得られるように、力伝達部材４３を選択して第１ブロック部２５ｄ内に配置すればよい。そして、受圧部４３ｂと膜板固定部材４５との間の間隔が略一定となるように、受圧部４３ｂの外径と膜板固定部材４５の内径とが決定される。

　延出部４３ｃと補助固定部材４６との間には隙間が形成されている。この隙間は、第２膜板部材４２が変形したとしても、第２膜板部材４２が入り込まない大きさに設定されている。

　調整室３４内に配設されたばね受け４７は、調整室３４の内径に対応した外径を有する円筒状部位の外周面と、この外周面の後端部に連続する円錐状の傾斜面４７ａとを備えている。傾斜面４７ａは、前記外周面から遠ざかるにつれて外径が小さくなる形状であり、傾斜面４７ａの中央部には、弁棒６５を通過させる挿通孔が形成されている。ばね受け４７は、パイロット圧伝達部材６６との間に調整ばね３４ａを挟み込んでいる。

　調整室３４には、ブロック本体２５ａの第１ブロック部２５ｄを径方向に貫通するねじ孔が形成されており、このねじ孔には、調節部材４８が螺合している。調節部材４８の内端部は、ばね受け４７の傾斜面４７ａに当接している。調節部材４８が調整ばね３４ａから受ける反力は、ブロック２５（ブロック本体２５ａ）で受けている。

　図２に示すように、前記ブレーキ圧力生成部２７ｂは、圧縮空気回路２７の中で中継弁２２を有する部位である。本実施形態では中継弁２２が２つ設けられているので、ブレーキ圧力生成部も２つ形成されている。

　中継弁２２には、給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒが接続されている。給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒには、制御基板１７に実装されているマイコン回路からなる制御回路から出力された制御信号が入力される。制御信号は、車両側からブレーキ制御装置１０に送られる常用ブレーキ指令に応じた信号と、パイロット圧力センサ７１による検出値に基づく信号と、ブレーキ圧力センサ７２による検出値に基づく信号とに基づいて生成される。

　制御基板１７の制御回路は、常用ブレーキ指令を受信すると、それに応じて中継弁２２から出力されるべきブレーキ圧力ＢＣを設定し、このブレーキ圧力ＢＣに応じた制御信号を給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒへ送信する。そして、給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒは、制御信号に応じて弁位置を調整することにより、応荷重弁２１から出力された応荷重圧力ＶＬを調整し、この調整された圧力をパイロット圧力として中継弁２２に入力させる。一方、制御基板１７は、パイロット圧力センサ７１の検出値及びブレーキ圧力センサ７２の検出値に応じて、給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒの弁位置を調整する。

　中継弁２２には、給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒによって調整された圧力がパイロット圧力として入力される。中継弁２２は、パイロット圧力に応じて、ブレーキ圧力ＢＣを出力する。具体的に、中継弁２２は、入力ポートを有する入力室２２ａと、出力ポートを有する出力室２２ｂと、パイロットポートを有する制御室２２ｃと、排出ポートを有する排出室２２ｄと、中空のピストン２２ｅと、膜板２２ｆと、ばね２２ｇと、弁体２２ｈと、ばね２２ｉとを有する。

　入力室２２ａには、元圧ＳＲが入力ポートを通して入力される。制御室２２ｃには、パイロットポートを通してパイロット圧力が入力される。出力室２２ｂは、パイロット圧力に応じたブレーキ圧力を生じさせ、出力ポートを通して当該ブレーキ圧力を出力する。排出室２２ｄは、排出ポートを通して余剰圧力を排気する。

　膜板２２ｆは、ピストン２２ｅを往復移動可能に支持する。そして、膜板２２ｆは、制御室２２ｃ内の空気圧力と出力室２２ｂ内の空気圧力との差圧によって撓む。したがって膜板２２ｆは、ばね２２ｇの付勢力に抗しながらピストン２２ｅを変位させる。ピストン２２ｅが上方に変位する場合には、弁体２２ｈはばね２２ｉの付勢力に抗しながら上方に移動する。これにより、入力室２２ａと出力室２２ｂが連通状態となる。そして差圧が無くなるとピストン２２ｅは下方に変位し、弁体２２ｈはばね２２ｉによって移動させられ、入力室２２ａと出力室２２ｂは非連通状態となる。逆にピストン２２ｅが下方に変位する場合には、ピストン２２ｅの中空部を介して出力室２２ｂと排出室２２ｄが連通状態となる。このとき出力圧力は絞りを通してばね室２２ｊにも流入し、ピストン２２ｅを押し下げる方向に作用する。そして、制御室２２ｃ内の圧力と出力圧力（ばね室２２ｊ）との差圧が無くなるとピストン２２ｅは上方に変位し、出力室２２ｂと排出室２２ｄは非連通状態となる。

　すなわち、入力室２２ａの圧縮空気が出力室２２ｂに流入したり、出力室２２ｂの圧縮空気が排出室２２ｄに排出されることにより、出力室２２ｂ内の圧力は、パイロット圧力に応じたブレーキ圧力に調整される。

　ブレーキ圧力制御弁２０では、制御基板１７によって、圧力センサ５３，５４からの信号に応じた応荷重圧力ＶＬが設定される。また、制御基板１７が常用ブレーキ指令を受信すると、それに応じて、ブレーキ圧力を設定し、給気用電磁弁７０Ａ、排気用電磁弁７０Ｒに制御信号を送信する。

　応荷重弁２１では、空気ばねからの空気圧力ＡＳ１，ＡＳ２をパイロット圧力としてピストン４０を変位させ、応荷重圧力ＶＬを出力する。この応荷重圧力ＶＬは、中継弁２２に入力される。中継弁２２では、制御信号に応じて給気用電磁弁７０Ａ及び排気用電磁弁７０Ｒの弁位置が調整され、これにより、応荷重圧力ＶＬが所定の圧力に調整される。各中継弁２２では、このパイロット圧力に応じてピストン２２ｅが変位し、出力ポートからブレーキ圧力ＢＣを出力する。

　ここで、図４を参照しながら、応荷重弁２１の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）の調整方法について説明する。図４の横軸は、空気ばねからパイロット室３２に導入される空気圧ＡＳであり、縦軸は、応荷重弁２１の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）である。

　ばね室３５において、空車保証圧力調整部材３５ｄのねじ込み量を調整することにより、空車保証ばね３５ａに蓄えられるばね力が変わる。このばね力に応じて供給弁体５９を開放させる力が変化するため、空車保証圧力調整部材３５ｄのねじ込み量に応じて空車時の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）が調整される。なお、この調整は、原則として車両製造時に行われるが、応荷重弁２１の交換後や分解メンテナンス完了後にも行われる。

　また調整室３４において、調節部材４８のねじ込み量を変えることにより、ばね受け４７が調整ばね３４ａを押し縮める力（押圧力）が変わる。すなわち、調節部材４８のねじ込み量によって、調整ばね３４ａに蓄えられる弾性力が変わる。調整ばね３４ａは、供給弁体５９が入力室３１と出力室３３との間を閉じる方向に弁棒６５を移動させる向きに、パイロット圧伝達部材６６に作用している。一方、パイロット圧伝達部材６６は、供給弁体５９が入力室３１と出力室３３との間を開放する方向（図３の右方向）に弁棒６５を移動させる向きに、第１膜板部材４１からパイロット室３２内の圧力ＡＳを受けている。言い換えると、パイロット圧伝達部材６６は、空気圧ＡＳによる押圧力と調整ばね３４ａによる押圧力との差分に応じた力を受けている。このため、パイロット圧伝達部材６６（ピストン４０）の変位量は、パイロット室３２内の圧力ＡＳを調整ばね３４ａに蓄えられた弾性力に応じて調整した変位量（減じた変位量）となる。したがって、調整部材４８のねじ込み量を調整することにより、供給弁体５９を開放させる方向（図３の右方向）にピストン４０が動くときの圧力ＡＳ（図４中に「空車ＡＳ」で示す空気圧力）を調整することができる。

　一方、満車時の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）は、パイロット圧伝達部材６６のつば部６６ａの押圧面（主膜板４１ａが押圧する面）の面積に対する力伝達部材４３の受圧面４３ｄの面積の比に応じて決まる。すなわち、供給弁体５９を開放する方向（図３の右方向）にピストン４０を押し出す力は、パイロット室３２内の圧力ＡＳによる力とばね受け４７から受ける力の差分によって決まる。ただし、ピストン４０を押し戻す力（出力室３３内の圧力により、受圧部４３ｂが第２膜板部材４２を介して受ける力）は、受圧面４３ｄの面積が変われば変わる。このため、パイロット圧伝達部材６６の押圧面の面積に対する力伝達部材４３の受圧面４３ｄの面積の比に応じて満車時の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）を設定することができる。このように、空車持の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）と満車時の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）とを独立して調整することが可能となっている。

　応荷重弁２１の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）の特性を変更する場合には、力伝達部材４３及び膜板固定部材４５を変えればよい。具体的には、ブロック本体２５ａから第２カバー部２５ｃを取り外すとともに、第２ブロック部２５ｅを第１ブロック部２５ｄから取り外す。そして、給排ブッシュ５６及び第２ブッシュ５７を弁棒６５から取り外す。これにより、力伝達部材４３、補助固定部材４６、第２膜板部材４２、膜板固定部材４５を取り外すことができる。そして、受圧部４３ｂの径方向幅が異なる力伝達部材４３と、この受圧部４３ｂの大きさに対応する膜板固定部材４５とを弁棒６５に組み付ける。組み付け時は、取り外しとは逆の順番で各部品を組み付ければよい。このようにして、所望の出力圧力（応荷重圧力ＶＬ）特性を有する応荷重弁２１とすることができる。

　以上説明したように、本実施形態では、第２膜板部材４２の内周部が受圧部４３ｂと固定部４３ａと延出部４３ｃとによって形成される力伝達部材４３の凹部に嵌り込んでいる。この状態で第２膜板部材４２は、出力室３３内の圧力を受けるとその圧力に応じて撓む。第２膜板部材４２が撓むと、第２膜板部材４２は力伝達部材４３の受圧面４３ｄを押圧する。この受圧面４３ｄの面積は、膜板固定部材４５との関係で設定されている。この膜板固定部材４５はブロック２５と別体に構成されているため、膜板固定部材４５を変更することが可能である。このため、膜板固定部材４５の大きさを適宜選択することによって力伝達部材４３の受圧面４３ｄの面積を選定することができる。受圧面４３ｄの面積が変わると、第２膜板部材４２から力伝達部材４３を介してピストン４０に伝えられる力の大きさが変わる。このため、受圧面４３ｄの大きさの異なる力伝達部材４３を用いることにより、ピストン４０の動きに応じて生成される応荷重圧力の大きさを変えることができる。したがって、仕様変更がなされる場合であっても、膜板固定部材４５及び力伝達部材４３を適宜選択するだけで、仕様変更等に伴う設計見直しに容易に対処することができる。すなわち、電子制御方式に頼らずに容易に応荷重圧力特性を変更することができる。

　また本実施形態の力伝達部材４３では、出力室３３の圧力が作用する受圧部４３ｂよりも、延出部４３ｃの幅の方が小さい。このため、第２膜板部材４２を例えば合成ゴム製とした場合においても、受圧部４３ｂと固定部４３ａと延出部４３ｃとによって形成される凹部に、第２膜板部材４２を延出部４３ｃ側から容易に取り付けることができる。したがって、受圧部４３ｂの面積によって所望の応荷重圧力特性を発揮させることができるとともに、力伝達部材４３の組み付け性を向上することができる。

　また本実施形態では、受圧部４３ｂと膜板固定部材４５との間の間隔が略一定となるように、受圧部４３ｂの外径と膜板固定部材４５の内径とが決定されている。このため、ピストン４０の動きに伴い、第２膜板部材４２が力伝達部材４３の受圧部４３ｂと膜板固定部材４５との間の隙間に入り込むように第２膜板部材４２が変形することを防止できる。したがって、第２膜板部材４２が外れてしまうことを防止することができる。

　また本実施形態では、パイロット室３２内の圧力に応じて第１膜板部材４１が撓むと、パイロット圧伝達部材６６は、第１膜板部材４１の押圧力を受ける。一方、調節部材４８によってばね受け４７への押圧力を調節すると、調整ばね３４ａに蓄えられる弾性力が変わるため、調整ばね３４ａからパイロット圧伝達部材６６に付加される力が変化する。したがって、パイロット室３２内の圧力に応じた押圧力を調整ばね３４ａの弾性力で調整又は補正した力を弁棒６５に伝えることができる。しかも、本実施形態では、この調整ばね３４ａによる調整又は補正と、空車保証ばね３５ａのばね力の調整とを別個独立して行うことができるため、空車時の応荷重圧力の調整作業が煩雑になることを抑制することができる。

　なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、ブレーキ圧力制御弁２０のブロック２５に応荷重弁２１と中継弁２２とが一体的に設けられた構成について説明したが、これに限られるものではない。例えば、中継弁２２を別体の構成としてもよい。

　また前記実施形態では、空車保証ばね３５ａが手前になる姿勢で応荷重弁２１が配設される構成としたが、これに限られるものではない。

　ここで、前記実施形態について概説する。

　(1) 前記実施形態では、第２膜板部材の内周部が受圧部と固定部と延出部とによって形成される力伝達部材の凹部に嵌り込んでいる。この状態で第２膜板部材は、出力室内の圧力を受けるとその圧力に応じて撓む。第２膜板部材が撓むと、第２膜板部材は力伝達部材の受圧面を押圧する。この受圧面の面積は、膜板固定部材との関係で設定されている。この膜板固定部材は本体部と別体に構成されているため、膜板固定部材を変更することが可能である。このため、膜板固定部材の大きさを適宜選択することによって力伝達部材の受圧面の面積を選定することができる。受圧面の面積が変わると、第２膜板部材から力伝達部材を介してピストンに伝えられる力の大きさが変わる。このため、受圧面の大きさの異なる力伝達部材を用いることにより、ピストンの動きに応じて生成される応荷重圧力の大きさを変えることができる。したがって、仕様変更がなされる場合であっても、膜板固定部材及び力伝達部材を適宜選択するだけで、仕様変更等に伴う設計見直しに容易に対処することができる。すなわち、電子制御方式に頼らずに容易に応荷重圧力特性を変更することができる。

　(2) 前記延出部の径方向の幅は、前記受圧部の径方向の幅よりも小さいのが好ましい。

　この態様では、出力室の圧力が作用する受圧部よりも、延出部の幅の方が小さい。このため、第２膜板部材を例えば合成ゴム製とした場合においても、受圧部と固定部と延出部とによって形成される凹部に、第２膜板部材を延出部側から容易に取り付けることができる。したがって、受圧部の面積によって所望の応荷重圧力特性を発揮させることができるとともに、力伝達部材の組み付け性を向上することができる。

　(3) 前記受圧部と前記膜板固定部材との間の間隔が略一定となるように、前記受圧部の外径と前記膜板固定部材の内径とが決定されているのが好ましい。

　この態様では、ピストンの動きに伴い、第２膜板部材が力伝達部材の受圧部と膜板固定部材との間の隙間に入り込むように第２膜板部材が変形することを防止できる。したがって、第２膜板部材が外れてしまうことを防止することができる。

　(4) 前記ピストンが、弁棒と、前記弁棒に取り付けられ且つ前記第１膜板部材の撓みによって受けた押圧力に応じた力を前記弁棒に伝えるパイロット圧伝達部材とを備えていてもよく、この場合において、前記応荷重弁は、調整ばねと、傾斜面を有し、かつ前記パイロット圧伝達部材との間に前記調整ばねを挟み込むように配置されるばね受けと、前記調整ばねへの押圧力を変更可能に前記傾斜面を押圧する調節部材と、をさらに備えているのが好ましい。

　この態様では、パイロット圧伝達部材がパイロット室内の圧力に応じて第１膜板部材が撓むことによる押圧力を受ける。一方、調節部材によってばね受けへの押圧力を調節すると、調整ばねに蓄えられる弾性力が変わるため、調整ばねからパイロット圧伝達部材に付加される力が変化する。したがって、パイロット室内の圧力に応じた押圧力を調整ばねの弾性力で調整又は補正した力を弁棒に伝えることができる。

　(5) 前記実施形態のブレーキ制御装置は、前記応荷重弁と、前記応荷重弁から出力された圧力前記応荷重圧力に応じて生成される制御圧力に基づいてブレーキ圧力を生成可能な中継弁と、を備えている。

　以上説明したように、本実施形態による応荷重弁によれば、膜板固定部材及び力伝達部材を適宜選択することにより、仕様変更等に伴う設計見直しに容易に対処することができる。

　２５　　ブロック
　２５ｆ　内部空間
　３１　　入力室
　３２　パイロット室
　３２ａ　パイロット部
　３２ｂ　パイロット部
　３３　出力室
　３４　調整室
　３５　ばね室
　３５ａ　空車保証ばね
　３５ｄ　空車保証圧力調整部材
　４０　ピストン
　４１　第１膜板部材
　４１ａ　主膜板
　４１ｂ　補膜板
　４２　　第２膜板部材
　４３　　力伝達部材
　４３ａ　固定部
　４３ｂ　受圧部
　４３ｃ　延出部
　４３ｄ　受圧面
　４４　　膜板部材固定部
　４４ａ　主固定部
　４４ｂ　補助固定部
　４４ｃ　連通孔
　４５　　膜板固定部材
　４６　　補助固定部材
　４７ａ　傾斜面
　４８　　調節部材
　５６　　給排ブッシュ
　５９　　供給弁体
　６５　　弁棒
　６５ａ　基端側部
　６５ｂ　大径部
　６５ｃ　小径部
　６５ｄ　先端側部
　６６　　パイロット圧伝達部材
　６６ａ　つば部

Claims

　内部に空間が形成された本体部と、
　外周部が固定された状態で前記空間内に配置されるとともに前記空間内に、車両の重量に応じた空気圧が導入されるパイロット室を形成しており、前記パイロット室内の圧力によって撓む円環状の第１膜板部材と、
　外周部が固定された状態で前記空間内に配置されるとともに前記空間内に、応荷重圧力を出力するための出力室を形成しており、前記出力室内の圧力によって撓む円環状の第２膜板部材と、
　前記第１膜板部材の撓み及び前記第２膜板部材の撓みに応じて軸方向に移動することによって応荷重圧力を生成するピストンと、
　前記ピストンの外周面に固定された固定部と、前記固定部から径方向に延出されるとともに前記第２膜板部材の撓みによる押圧力を受ける受圧面を有する受圧部と、前記第２膜板部材を挟んで前記受圧部とは反対側の位置で前記固定部から径方向に延出される延出部とを有し、前記受圧面で前記第２膜板部材から受けた押圧力に応じた力を前記ピストンに伝える力伝達部材と、
　前記本体部とは別体に形成されるとともに前記第２膜板部材の外周部を前記本体部に固定し、前記力伝達部材の受圧面の面積を設定するための膜板固定部材と、を備えている応荷重弁。
　請求項１に記載の応荷重弁において、
　前記延出部の径方向の幅が前記受圧部の径方向の幅よりも小さく形成されている応荷重弁。
　請求項１に記載の応荷重弁において、
　前記受圧部と前記膜板固定部材との間の間隔が略一定となるように、前記受圧部の外径と前記膜板固定部材の内径とが決定されている応荷重弁。
　請求項１から３の何れか１項に記載の応荷重弁において、
　前記ピストンは、弁棒と、前記弁棒に取り付けられ且つ前記第１膜板部材の撓みによって当該第１膜板部材から受けた押圧力に応じた力を前記弁棒に伝えるパイロット圧伝達部材とを有しており、
　前記応荷重弁は、さらに、
　調整ばねと、
　傾斜面を有し、かつ前記パイロット圧伝達部材との間に前記調整ばねを挟み込むように配置されるばね受けと、
　前記調整ばねへの押圧力を変更可能に前記傾斜面を押圧する調節部材と、を備えている応荷重弁。
　請求項１～４の何れか１項に記載の応荷重弁と、
　前記応荷重弁から出力された圧力前記応荷重圧力に応じて生成される制御圧力に基づいてブレーキ圧力を生成可能な中継弁と、を備えているブレーキ制御装置。