JPH01115762A - 鉄道車両用多段中継弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デジタル電気指令式の鉄道車両用空気ブレー
キ装置において使用され、デジタル電気信号から成るブ
レーキ指令に応じた圧力の空気を出力する多段中継弁に
関する。

〔従来の技術〕

この種の多段中継弁の従来例として、本出願人が昭和６
２年（１９８７年）１月１日に発行した「ナブコ技報」
の第４６頁〜第４９頁（特に図３および図４）に開示し
たものがあり、これを第７図に示し以下に説明する。

第７図におイテ、ＭＶＩ、ＭＶ２．ＭＶ３はいずれも常
時消磁式の第１電磁弁、ＥＢＶは常時励磁式の第２を磁
弁、ＤＲＶは前記電磁弁ＭＶＩ〜ＭＶ３、ＥＢＶの励消
磁すなわちデジタル電気信号から成るブレーキ指令に応
じた圧力の空気を出力する多段中継弁である。

第１電磁弁ＭＶＩ、ＭＶ２．ＭＶ３ば、いずれも同じ構
成であって、第１絞りＮＶＩを経て応荷重弁ＶＬＶの出
力側に接続する給気口ａと、多段中継弁ＤＲＶの第１制
御室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３にそれぞれ対応して接続する給排
口すと、大気に開放された排気口Ｅｘとを有し、図示の
消磁状態においては、給排口すを給気口ａから遮断し且
つ給徘口すを排気口Ｅｘに連通し、励磁されると、給排
口すを排気口Ｅｘから遮断し且つ給気口ａを給排口すに
連通ずる。

第２電磁弁ＥＢＶは、上記第１絞りＮＶＩより径の大き
な第２絞りＮＶ２を経て応荷重弁ＶＬＶの出力側に接続
する給気口ａと、多段中継弁ＤＲ■の第２制御室Ｃ４に
接続する給排口すと、大気に開放された排気口Ｅｘとを
有し、図示の励磁状態においては、給排口すを給気口ａ
から遮断し且つ給排口すを排気口Ｅｘに連通し、消磁す
ると、給排口すを排気口Ｅｘから遮断し且っ給気口ａを
給排口すに連通する。

多段中継弁ＤＲＶは、圧力空気源ＭＲに接続された給気
室りと、ブレーキシリンダＢＣに接続される出力室Ｆと
、大気に開放された排気室Ｅと、前記出力室Ｆに連通ず
る釣合室Ｃ５と、上記第２制御室Ｃ４および第１制御室
０１〜Ｃ３とに区画されている。

上記給気室りと出力室Ｆとを区画する第１隔壁Ｇの中央
部にこれら画室り、Ｆを連通ずる給気孔Ｈが形成され、
この給気孔Ｈの給気室り側周囲に弁座Ｉが突設され、こ
の弁座Ｉに着座する方向に弱い戻しばねＪに付勢された
給気弁Ｋが給気室り内に設けられている。

出力室Ｆと排気室Ｅとを区画する第２隔壁りには中空の
非気弁棒Ｍが気密摺動自在に挿入され、その先端が上記
給気孔Ｈを遊嵌して給気弁Ｋに対向し、その先端に一方
が開口し他方が排気室Ｅに開口する。

上記釣合室Ｃ５と第２制御室Ｃ４とを区画する釣合兼第
２制御ピストンＳ４の中央部には第２連結棒Ｎが固着さ
れ、この第２連結棒Ｎは、排気室Ｅと釣合室Ｃ５とを区
画する第３隔壁Ｑを気密摺動自在に貫通し、その先端が
上記排気弁棒Ｍに連結されている。なお、前記ピストン
Ｓ４と第３隔壁Ｑとの間には、排気弁棒Ｍを給気弁Ｋか
ら離す方向（図中で下方向）の付勢力を有する弱い復帰
ばねＲが設けられている。

上記第２制御室Ｃ４，第１制御室０１〜Ｃ３をそれぞれ
区画し互いに対向すると共に積層状に配設された第１制
御ピストンＳＬ、Ｓ２．Ｓ３は、第１連結棒Ｔによって
互いに連結され、この第１連結棒Ｔの先端は第２制御室
Ｃ４内において上記第２連結棒Ｎと当接離隔自在である
。

以上の構成の多段中継弁ＤＲＶの作動の概略を第１表に
示す。なお、第１表において、ノツチはブレーキ指令の
段階を示し、各電磁弁ＭＶＩ〜ＭＶ３．ＥＢＶの「１」
は励磁、「０」は消磁を意味しており、これがブレーキ
指令に相当する。また、上記ピストンＳｌ〜Ｓ４の有効
面積比を、Ｓ４：Ｓｌ：Ｓ２：５３＝９：’ｌ：６：４
に設定した場合の出力空気圧の段階を示す。

第１表 第７図は第１表におけるユルメ状態を示しており、第１
電磁°弁ＭＶＩ〜ＭＶ３が消磁し且つ第２電磁弁ＥＢＶ
が励磁されているため、これら電磁弁は全て給排口すを
排気口Ｅｘに連通している。

したがって、多段中継弁ＤＲＶは、その制御室０１〜Ｃ
４の全てが排気されているため、復帰ばねＲの付勢力に
よって排気弁棒Ｍが図中で下動してその先端が給気弁Ｋ
から離れ、ブレーキシリンダＢＣを排気し大気圧として
いる。なお、このとき給気弁には弁座■に着座している
。

上記第７図のユルメ状態において、図外のブレーキ制御
器から１ノツ千のブレーキ指令が出されると、第１電磁
弁ＭＶＩが励磁され、応荷重弁ＶＬＶの出力空気が第１
電磁弁ＭＶ１を経て多段中継弁ＤＲＶの第１制御室Ｃ１
に給気される。

この第１制御室ｃｉに給気された空気は第１制御ピスト
ンＳ１を図中で上方向に押すと共に第１制御ピストンＳ
２を図中で下方向に押し、そのピストンＳｌ　；Ｓ２の
面積比が７：６であるため、応荷重弁ＶＬＶの出力空気
圧をＰｌとすると、排気弁棒Ｍを給気弁に方向（図中で
上方向）に押す指令力は、ＰＩＸ　（７−６）＝ＩＸＰ
１である。

この指令力によって排気弁棒Ｍが図中で上動してその先
端が給気弁Ｋに当接し、さらに給気弁Ｋを弁座Ｉから離
座させる。このため、給気室りが出力室Ｆに連通し、ブ
レーキシリンダＢＣに給気する。これを給気作動という
。

この給気作動に伴なって、釣合室Ｃ５にフィードバック
される出力空気圧が上昇し、上記指令力に対抗する釣合
力が増大する。そして、その釣合力が上記指令力にほぼ
等しくなると、排気弁棒Ｍの先−が当接したままの給気
弁Ｋが弁座■に着座し、そのときの出力空気圧を保持す
る。これを重なり状態という。このとき、出力空気圧を
Ｐ２とすると、釣合力はＰ２×９であって、９ｘＰ２＝
１×Ｐ１であるため、出力空気圧Ｐ２は、Ｐ２＝（１／
９）ｘＰｌである。この（１／９）を上記第１表の出力
圧段階に示している。

また、上記第７図のユルメ状態において、非常ブレーキ
指令が出されると、全ての電磁弁が消磁し、第２電磁弁
ＥＢＶから多段中継弁ＤＲＶの第２制御室Ｃ４にのみ給
気される。

この第２制御室Ｃ４の圧力空気は第１制御ピストンＳ１
を図中で下方へ押すと共に釣合兼第２制御ピストンＳ４
を図中で上方へ押すため、その指令力は９×Ｐ１である
。

この指令力によって給気作動しその後で重なり状態とな
る。この重なり状態においては、釣合力がＰ２×９であ
って、９ｘＰ２＝９ｘＰ１であるため、出力空気圧Ｐ２
はＰ２＝　（９／９）ＸＰＩであり、この（９／９）を
上記第１表の出力圧段階に示している。

上記型なり状態において、ユルメ指令が出されると、多
段中継弁ＤＲＶは排気作動して第７図のユルメ状態に復
帰する。

なお、上記第１表における２〜８ノフチのブレーキ作動
は、上述と同様であるのでその説明を省略する。また、
ブレーキ装置によっては第１表の８ノツチが削除される
ことがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最近、在来線における列車のスピードアップ計画に伴な
い、上記多段中継弁を備えた空気ブレーキ装置における
出力空気圧を増圧することが要望されている。また、制
輪子の摩擦特性によっては出力空気圧を減圧することも
考えられられる。

そこで、これら要望に対する解決手段として、考えられ
るのが第８図に示すものである。ただし第８図は公知で
はない。

第８図において、３２０は底壁Ｕ側に付設した制御ピス
トンであり、この制御ピストン５２０は２つの制御室Ｃ
２１，Ｃ２２を区画する。

そして、一方の制御室Ｃ２１を大気に開放し且つ他方の
制御室Ｃ２２に上記応荷重弁ＶＬＶの出力空気を導入す
ることにより増圧を図り、また、他方の制御室Ｃ２２を
大気に開放し且つ一方の制御室Ｃ２１に上記応荷重弁Ｖ
Ｌ、Ｖの出力空気を導入することにより減圧を図るもの
である。

しかしながら、上記手段による場合は次の問題がある。

まず、増圧を図る場合、制御ピストンＳ２０の有効面積
比を１とすると、上記第１表の出力圧は、ユルメ（０）
、１ノツチ（２／９）、２ノツチ（３／９）、３ノツチ
（４／９）、４ノツチ（５／９）、５ノツチ（６／９）
、６ノツチ（７／９）、７ノツチ（８／９）、８ノツチ
（９／９）。

非常（９／９）となる。

すなわち、この場合、１〜７ノツ千の常用ブレ−キ指令
時においては増圧できるものの、その増圧がどのノツチ
でも一定量（１／９）であって比例増圧が得られない問
題がある。

また、減圧を図る場合、上述と同様に制御ピストンＳ２
０の有効面積比を１とすると、上記第１表の出力圧は、
ユルｉ　（０）、１ノツチ（０）。

２ノツチ（１／９）、３ノツチ（２／９）、４ノツチ（
３／９）、５ノツチ（４／９）、６ノツチ（５／９）、
７ノソチ（６／９）、８ノツチ（９／９）、非常（９／
９）となる。

すなわち、この場合、１〜７ノツチの常用ブレーキ指令
時においては減圧できるものの、その減圧がどのノツチ
でも一定量（１／９）であって比例減圧が得られない問
題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、上記問題を解決する本発明の手段は、上記第７
図の如き従来の多段中継弁において、上記釣合ピストン
に出力空気が釣合力として作用する有効面積を９通常の
第１面積とそれよりも大または小の第２面積とに切換え
るように構成したことである。

〔作用、効果〕

上記本発明の手段によれば、釣合ピストンの第１面積を
Ａｔ、同じ（第２面積をＡ２、制御ピストンに指令力と
して空気圧が作用する有効面積をＢ、制御ピストンに作
用する指令空気圧をＰｌ、前記第１面積Ａ１のときの出
力空気圧をＰ２１、前記第２面積Ａ２のときの出力空気
圧をＰ２２とすると、通常の第１面積Ａ１に切換えた場
合、Ｐ２１ｘＡ１−ＰｌｘＢが成立するから、出力空気
圧Ｐ２１＝　（Ｂ／ＡＩ）ＸＰＩとなり、また、第２面
積Ａ２に切換えた場合、 Ｐ２２ｘＡ２＝Ｐ１ｘＢが成立するから、出力空気圧Ｐ
２２＝　（Ｂ／Ａ２）ＸＰＩとなる。

ここにおいて、ＡＩ＞Ａ２と設定すれば、Ｐ２１＜Ｐ２
２となり、小の第２面積Ａ２に切換えることによって、
どのブレーキ指令に対しても出力空気圧Ｐ２２を通常時
のＰ２１よりも増圧させることができ、しかも、有効面
積Ｂがブレーキ指令に応じて変化するため、その増圧は
比例増圧となる。

またＡＩ＜Ａ２と設定すれば、Ｐ２１＞Ｐ２２となり、
大の第２面積Ａ２に切換えることによって、どのブレー
キ指令に対しても出力空気圧Ｐ２２を通常時のＰ２１よ
りも減圧させることができ、しかも、有効面積Ｂがブレ
ーキ指令に応じて変化するため、その減圧は比例減圧と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第６図にもとづいて説
明する。なお、従来例と同一構成部分については、第７
図と同一符号を付してその説明を省略する。

第１図は第１実施例（増圧タイプ）を示し、第７図の従
来例と異なる点は、第３隔壁Ｑと釣合兼第２制御ピスト
ンＳ４との間に釣合ピストンＳ５を追設し、その−例の
釣合室Ｃ６を出力室Ｆに常時連通させると共に、その他
側の釣合室Ｃ５を第３電磁弁ＭＶ５を介して出力室Ｆに
接続したことである。なお、前記ピストンＳ４．Ｓ５の
面積比は、Ｓ４　：　５５＝９　：　６と設定しており
、また、第１制御ピストン８１〜Ｓ３の面積比は従来例
と同じで、Ｓｌ：Ｓ２：Ｓ３エフ：６：４である。

上記第３電磁弁ＭＶ５は、通常、増圧を切換えるもので
あり、第３絞りＮＶ３を介して出力室Ｆに接続する給気
口ａと、上記釣合室Ｃ５に連通する給排口すと、大気に
開放された排気口Ｅｘとを有し、常時消磁式であって、
第１図の消磁時においては、給排口すを排気口Ｅｘから
遮断し且つ給気口ａを給排口すに連通し、また、励磁さ
れると、第１図の状態から切換わり、給排口すを給気口
ａから遮断し且つ給排口すを排気口Ｅｘに連通ずる。

すなわち、第３電磁弁ＭＶ５が消磁している場合は、２
つの釣合室Ｃ５，Ｃ６が出力室Ｆに連通しているため、
出力空気圧が釣合力として作用する有効面積（第１面積
）は９であり、また、第３電磁弁ＭＶ５が励磁されると
、一方の釣合室Ｃ５が大気に開放されるため、出力空気
圧が釣合力として作用する有効面積（第２面積）は６に
切換わる。

この第３電磁弁ＭＶ５は、列車の走行スピードが高速の
第１設定値（例えば、１１０ｋｍ／ｈ）を超えると励磁
され、ブレーキ作動等により走行スピードが低速の第２
設定値（例えば、４０ｋｍ／ｈ）以下に低下すると消磁
するように設定される。

上記第１図の第１実施例において、第３電磁弁ＭＶ５が
消磁している場合の作動は、第７図と同じであり上記第
１表の通りである。また、第３電磁弁ＭＶ５が励磁され
た場合の作動は基本的に第７図と同じであるが、その増
圧された出力空気圧は、１ノツチ（１／６）、２ノツチ
（２／６）。

３ノツチ（３／６）、４ノツチ（４／６）、５ノツチ（
５／６）、６ノツチ（６／６）、７ノツチ（７／６）、
８ノツチ（９／６）、非常（９／６）となる。

なお、上記第１実施例における各電磁弁ＭＶＩ〜ＭＶ３
．ＭＶ５．ＥＢＶを常時消磁式あるいは常時励磁式のい
ずれに設定するかは任意である。

また、第３絞りＮＶ３の設置位置を第３電磁弁ＭＶ５の
排気口Ｅｘあるいは給排口すとしても良く、これを削除
しても良い。

さらに、各ピストンＳｌ〜Ｓ５の面積比も必要に応じて
変更すれば良い。

第２図は第２実施例（減圧タイプ）を示し、第１図の第
１実施例と異なる点は、釣合ピストンＳ４、Ｓ５の面積
比を、Ｓ４：５５＝９：１１とした点であり、その他は
第１図と同じである。

したがって、この第２実施例において、第３電磁弁ＭＶ
５が励磁された場合、その減圧された出力空気圧は、１
ノツチ（１／１１）　、２ノツチ（２／１１）、３ノツ
チ（３／１１）　、４ノツチ（４／１１）、５ノツチ（
５／１１）　、６ノツチ（６／１１）、７ノツチ（７／
１１）　、８ノツチ（９／１１）、非常ノツチ（９／１
１）となる。

第３図は第３実施例（増圧タイプ）を示し、第１図の第
１実施例と異なる点は、釣合ピストンＳ４．８５間に第
４隔壁Ｖを設け、この第４隔壁■と前記ピストンＳ４と
の間を１つの釣合室Ｃ５とし、第４隔壁Ｖと釣合ピスト
ンＳ５との間を大気に開放し、釣合ピストンＳ５と第３
隔壁Ｑとの間を他の釣合室Ｃ６とし、さらに、これら釣
合室Ｃ５、Ｃ６を４ボ一ト２位置の常時励磁式の第４電
磁弁ＭＶ６を介して出力室Ｆに接続したことである。

この第４電磁弁ＭＶ６は、通常時に励磁されているため
、第１位置（イ）に切換わっており、出力室Ｆを一方の
釣合室Ｃ５に連通し且つ他方の釣合室Ｃ６を大気に開放
しており、増圧時には消磁して第２位置（ロ）に復帰し
、釣合室Ｃ６に出力室Ｆを連通し且つ釣合室Ｃ５を大気
に開放する。

なお、第３図の第３実施例のその他の構成およびその作
動は第１図と同様であるので説明を省略する。

第４図は第４実施例（増圧タイプ）を示し、第１図の第
１実施例と異なる点は、第４隔壁Ｖおよび釣合ピストン
Ｓ６を追設してＳ４を制御ピストン専用とし、釣合ピス
トン３６．３５の面積比をＳ６：５５＝３：６とした点
であり、その他の説明を省略する。

第５図は第５実施例（ｍ圧タイプ）を示し、第２図の第
２実施例と異なる点は、釣合ピストンＳ６および第４隔
壁Ｖを追設してＳ４を制御ピストン専用とし、釣合ピス
トンＳ６．Ｓ５の面積比をＳ６　：　５５＝２　：　１
１とした点であり、その他の説明を省略する。

第６図は第６実施例（減圧タイプ）を示し、第５図の第
５実施例と異なる点は、釣合ピストンＳ６と第４隔壁Ｖ
の追設位置が逆であり、釣合ピストンＳ６，３５の面積
比をＳ６：５５＝２：９とし、通常時は釣合室Ｃ５を大
気に開放しておき、減圧する場合に釣合室Ｃ５に出力空
気圧を導入する点であり、その他の説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例（増圧タイプ）の説明図、
第２図は同第２実施例（減圧タイプ）の説明図、第３図
は同第３実施例（増圧タイプ）の説明図、第４図は同第
４実施例（増圧タイプ）の説明図、第５図は同第５実施
例（減圧タイプ）の説明図、第６図は同第６実施例（減
圧タイプ）の説明図、第７図は従来公知例の説明図、第
８図は別の従来例（公知ではない）の説明図である。 ＤＲＶ・・・多段中継弁　ＭＲ・・・圧力空気源ＢＣ・
・・ブレーキシリンダ　Ｄ・・・給気室Ｅ・・・排気室
　Ｆ・・・出力室　Ｈ・・・給気孔Ｉ・・・弁座　Ｊ・
・・戻しばね　Ｋ・・・給気弁Ｍ・・・排気弁棒　Ｒ・
・・復帰ばね Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３・・・第１制御ピストンＳ４・・・制
御（釣合兼第２制御）ピストンＳ５．Ｓ６・・・釣合ピ
ストン 出願人：日本エヤーブレーキ株式会社 ＄＋凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力空気源に接続された給気室と、ブレーキシリ
   ンダ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の周
   囲に突設された弁座と、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
   給気孔を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中空の排気弁棒と、デジタル電気
   信号から成るブレーキ指令に応じて圧力空気を受圧し前
   記排気弁棒を給気弁方向へ移動させる指令力を受ける複
   数の制御ピストンと、前記出力室の圧力空気を受圧し前
   記指令力に対抗する釣合力を受ける釣合ピストンとを備
   え、前記ブレーキ指令に応じた圧力の空気を出力する鉄
   道車両用多段中継弁において、 上記釣合ピストンに出力空気が釣合力として作用する有
   効面積を、通常の第１面積とそれよりも大または小の第
   ２面積とに切換えるように構成したことを特徴とする鉄
   道車両用多段中継弁。