JPH0314664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄道車両用液空圧ブレーキ作動機、
特に空気消費量を節減し得る構造のブレーキ作動
機に関する。

在来技術によるこの種の液空圧ブレーキ作動機
には大径の空圧ピストンと小径の液圧ピストンと
から成る差動ピストンが含まれ、この差動ピスト
ンによつて得られる高圧液体をブレーキシリンダ
に送り、このブレーキシリンダの出力によつて、
ブレーキシユーを車輪踏面に押し付けて車両にブ
レーキを適用するようになつている。

しかしこの型式のブレーキ作動機においては、
ブレーキ作用に伴う空気消費量が大きくなると言
う問題がある。

この問題の原因は次の通りである。

ブレーキシユーと踏面との間には走行中の接触
を避けるため若干量の隙間が存在し、ブレーキシ
リンダのピストンはブレーキ作用の初期にこの隙
間を吸収するために無負荷に近い初期ストローク
をすることになる。この初期ストローク中、ブレ
ーキ作動機は大量の液体をブレーキシリンダに送
出する必要があるにもかゝわらず、小径の液圧ピ
ストンによつて送液しているため、液圧ピストン
のストロークが大きくなり、その結果空圧ピスト
ンのストロークも大きくなつて空気消費量が増大
している。

また前述の隙間はブレーキシユーの摩耗に伴つ
て増大するから、その増大に伴う空気ピストンス
トロークの増加も空気消費量の増加の原因になつ
ている。

従つて本発明の第１技術課題は上述の初期スト
ローク中は低圧大量の液体を、その後は高圧少量
の液体をブレーキシリンダに供給することにあ
り、第２課題はブレーキシユーの摩耗に伴う空圧
ピストンのストローク増加を防止することにあ
る。

上述の第１技術課題を解決するための技術的手
段として本発明においては特許請求の範囲に記載
した通り、空圧ピストン、弛めばね、高圧ピスト
ン、低圧ピストン、封止ばね、停止具、停止面、
低圧室、および高圧室を設置し、上述の初期スト
ローク中、空圧ピストンは弛めばねを圧して高圧
ピストンと共に移動し、高圧ピストンは停止具及
び封止ばねを介して低圧ピストンを移動させて低
圧室から低圧大量の液体をブレーキシリンダに供
給し、低圧ピストンが停止面に当接した後は高圧
ピストンのみによつて高圧少量の液体を高圧室か
らブレーキシリンダに供給されるようになつてい
る。

また、第２技術課題を解決するための技術的手
段として膨脹室、液槽、変位シリンダ、及び第
１、第２逆止弁を設置している。従つて、ブレー
キシユーが摩耗すると、その摩耗量に伴う空圧ピ
ストンのストロークの増加により膨脹室の容積は
変位シリンンダの容量を超えて増加し、その超過
液量は第１逆止弁を経て油槽から供給される。こ
の超過液量は次のブレーキ緩解時に第２逆止弁及
び低圧室を経てブレーキシリンダに送り込まれ、
ブレーキシリンダピストンの後退量は調整されて
前述の隙間は常に一定に保持される。

空気消費量を節減するための他の技術的手段の
一例として、1983年６月７日出願の日本特許出願
番号第58−100367号の明細書に記載されたブレー
キ作動機があるが、この例においては、高圧ピス
トンと低圧ピストンは一直線上に直列状に配置さ
れているため、長手方向の外形寸法が大きくなる
と言う不利がある。これに対し、本発明において
は低圧ピストンが高圧ピストンの外周に設置され
ているから、長手方向の寸法が縮少し、ブレーキ
作動機全体を小形化し得ると言う本発明特有の効
果がある。

以下図面について本発明の一実施例の構造作用
を説明する。

第１図に示すブレーキ作動機１は空圧部２と液
圧部３とから構成され、空圧部２には空圧ピスト
ン４が内蔵され、その左側に形成された作用室７
には衆知のブレーキ制御弁８によつて制御された
圧力空気が給排される。ピストン４の右側には弛
めばね５が設置され、ばね５はピストン４を左方
に押圧し、室７が無圧のときピストン４は図示の
弛め位置にある。

液圧部３は低圧部９と高圧部１０とから成り、
低圧部９には低圧ピストン１８及び高圧ピストン
２０が内蔵されている。

高圧ピストン２０の左端は空圧ピストン４に固
定され、ピストン４と２０は一体となつて運動す
る。低圧ピストン１８は高圧ピストン２０の外周
に滑合し、ピストン２０に形成された外向きのフ
ランジ２４とピストン１８の右端に形成された内
向きのフランジ１９との間に封止ばね２６が設置
され、このばね２６によつて低圧ピストン１８は
常に右方に押圧され、ばね２６の伸張量はピスト
ン１８の左端内側に設置された停止具によつて限
定されている。低圧ピストン１８の右側には低圧
室３０、左側には膨脹室２９が形成され、封止ば
ね２６が設置された室２５は孔３７、高圧ピスト
ン２０の中空部３６、孔３８，３９を経て大気に
連通している。

高圧部１０には高圧ピストン２０が滑合する内
筒１２があり、その内部に高圧室５５が形成さ
れ、室５５は出口１３を経て常にブレーキシリン
ダ６０に連通している。内筒１２の左端には停止
面５４が形成され、低圧ピストン１８の右動量を
限定している。室５５は通常図示の通り低圧室３
０に連通しているが、高圧ピストン２０が右動
し、その右端が内筒１２に設置されたパツキン１
６の右端に合致したとき室５５と室３０の連通は
遮断される。

高圧部１０の上部には液槽４０があり、この液
槽４０と低圧室３０との間に逃し弁４２が設置さ
れている。この逃し弁４２は室３０の圧力が予定
値を超えて上昇したとき室３０の液体を液槽４０
に返戻するが、本発明の主眼点には直接関係がな
い。

第２図に示すように高圧部１０には更に変位シ
リンダ４１があり、変位シリンダ４１は変位室５
２、変位ピストン４４、変位ばね４５から構成さ
れている。

変位室５２は変位ピストン４４の下面に接し、
通路５３及び図示されていない通路を経て常に膨
脹室２９に連通し、ピストン４４の上室４９は通
路４８を経て液槽４０に連通している。室４９に
設置された変位ばね４５は常にピストン４４を下
方に押圧している。

液槽４０から変位室５２への一方向流通を許容
するために、ピストン４４に第１逆止弁４６が設
置されているが、この逆止弁４６の設置場所はピ
ストン４４以外の場所でも差支えはない。

第２図に示すように、変位室５２と低圧室３０
との間に第２逆止弁５０が設置され、室５２から
室３０への一方向流通が許容されている。

ブレーキシリンダ６０は一般に使用されている
もので、圧力室６１、ピストン６２及び戻しばね
６３を含み、室６１が加圧されピストン６２が右
動するとと、ブレーキシユー６４は車輪踏面６５
に押し付けられ、車両にブレーキが適用される。
また図示の通りブレーキが弛められているとき、
シユー６４と踏面６５との間に隙間Ｓが存在して
いる。

次にこのブレーキ作動機の作動につき説明す
る。

ブレーキ制御弁８が弛め位置にあり、作用室７
が無圧のとき、空圧ピストン４および高圧ピスト
ン２０は弛めばね５に押されて図示の通り左端位
置にあり、低圧ピストン１８もフランジ２４と停
止具３１によつて左端位置に保持されている。

ブレーキシリンダ６０の室６１は戻しばね６３
によつて極めて低い圧力が残留し、この圧力は室
５５を経て室３０に伝達されているが、逃し弁４
２の設定圧力より低いから、室３０から液槽４０
へ液体が流出することはない。従つてブレーキシ
リンダ６０のピストン６２はばね６３によつて左
動することなく、図示の位置に保持されている。

変位シリンダ４１のピストン４４はこの時後述
するように上端位置にあり、室５２にはばね４５
によつて低圧力が残留しているが、この圧力は室
３０の残留圧力より更に低いから、第２逆止弁５
０を経て室３０に流出することはない。従つてピ
ストン４４は下動することなく図示の位置に保持
されている。

ブレーキ制御弁８がブレーキ位置をとり、室７
が加圧されると、室３０の圧力が上昇し、この圧
力が前述の残留圧力より高くなつたとき、ピスト
ン４および２０は右動し始める。低圧ピストン１
８は室３０の圧力によつて左方に押されるが、封
止ばね２６の力はそれよりも大きく設定されてい
るから、ピストン１８もピストン２０とともに右
方に移動する。ピストン１８および２０の右動に
より大量の液体が室３０から室５５を経てブレー
キシリンダ６０の室６１に供給され、ピストン６
２は右動し、シユー６４は踏面６５に接触するに
到る。

隙間Ｓが規定された標準値に調整されている場
合、この隙間Ｓが０になると同時に低圧ピストン
１８の右端が停止面５４に当接するよう室３０の
容積が設定され、またこの当接と同時に高圧ピス
トン２０の右端がパツキン１６の右端と合致する
ようにパツキン１６の位置が設定されている。

尚、この時点までのピストン１８，２０のスト
ロークを初期ストロークと言う。

ピストン１８，２０の初期ストロークの完了後
は封止ばね２６が圧縮されて、ピストン２０のみ
が右動し、室５５の圧力はピストン４と２０との
面積比によつて高圧になり、この圧力によりブレ
ーキシリンダ６０の出力は増大して車両に完全な
ブレーキが適用される。

初期ストロークによつて隙間Ｓは既に０になつ
ているから、高圧ピストン２０のみのストローク
は極めて僅少である。

以上の説明により明らかなように、空圧ピスト
ン４の初期ストロークは大巾に短縮され、消費さ
れる空気量も著しく低減される。

一方、上記の初期ストロークにより膨脹室２９
の体積は増加し、変位室５２の液体は通路５３を
経て室２９に吸収されるから変位ピストン４４は
下動する。変位室５２の容積は初期ストロークが
終了した時点でピストン４４が下端位置に到達す
るよう設定されている。尚、ピストン４４の下動
中、室５２の圧力は大気圧より高いから、逆止弁
４６を経て液槽４０の液体が室５２に流入するこ
とはない。従つて初期ストロークの終了と同時に
ピストン４４は確実に下端位置に到達する。

次にブレーキを弛めるために作用室７の圧力空
気が排出されると、弛めばね５によつて、ピスト
ン４，２０及び１８は図示の位置に戻り、ブレー
キシリンダ６０の室６１の液体は室５５を経て室
３０に返戻され、ブレーキは弛められる。この
時、室３０，５５及び６１の合計体積はブレーキ
作用の前後に亘つて変化しないから、ピストン６
２は正確に元の位置に戻り、隙間Ｓは元の値に保
持される。また膨脹室２９に吸収された液体は弛
めばね５の力によつて変位室５２に返戻される
が、この場合も、室２９と５２の合計体積はブレ
ーキ作用の前後に亘つて不変であるから、変位ピ
ストン４４は正確に上端位置に戻る。

ブレーキ作用中、ブレーキシユー６４が摩耗す
ると、ブレーキシリンダ６０のピストン６２は右
方へオーバーストロークし、その結果高圧ピスト
ン２０の右端もパツキン１６の右端を超えてオー
バーストロークする。従つて膨脹室２９の体積は
更に増加する。この時変位ピストン４４は下端位
置にあるから、室２９，５２の圧力は大気圧以下
となり、液槽４０から第１逆止弁４６を経て膨脹
室２９へ液体が追加補給され、室５２と２９の合
計体積は増加する。このように追加補給された液
量は次の弛め作用のとき変位室５２には吸収しき
れず、弛めばね５の力によつて第２逆止弁５０を
経て低圧室３０に供給される。従つて３０，５
５，６１の合計体積は増加し、ブレーキシリンダ
６０のピストン６２の弛め位置は元の位置より右
方に移動し、隙間Ｓは標準値に保持される。

以上の説明で明らかなようにブレーキシユー６
４が摩耗しても空圧ピストン４のストロークは増
加せず、シユー６４の摩耗に伴う空気消費量の増
加は回避される。

尚、空気消費量の節減には関係ないが、シユー
６４の取替えなどにより隙間Ｓが突然小さくなつ
たときの作用につき説明する。

この場合にはピストン１８，２０の初期ストロ
ークが完了する以前に隙間Ｓは０になる。従つて
低圧ピストン１８の右端は停止面５４に当接する
手前で一旦停止し、低圧室３０の圧力はピストン
４及び１８の面積比によつて設定される値まで上
昇する。逃し弁４２の設定圧力はこの値より低く
設定されているから、室３０の液体は逃し弁４２
を経て液槽４０に流出し、ピストン１８，２０は
引きつづき右動し、初期ストロークを完了する。
その後の動作は前述のブレーキ作用、弛め作用と
同様に行われ、隙間Ｓは一挙に標準値に修正され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例としてのブレー
キ作動機を含む車両用ブレーキ装置の作用説明
図、第２図は第１図における線２−２による断面
図である。 １…液空圧ブレーキ作動機、４…空圧ピスト
ン、５…弛めばね、８…ブレーキ制御弁、１８…
低圧ピストン、２０…高圧ピストン、２６…封止
ばね、２９…膨脹室、３０…低圧室、３１…停止
具、４０…液槽、４１…変位シリンダ、４６…第
１逆止弁、５０…第２逆止弁、５２…変位室、５
４…停止面、５５…高圧室、６０…ブレーキシリ
ンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブレーキ制御弁およびブレーキシリンダを有
   する鉄道車両に使用され、次の各部から構成され
   た液空圧ブレーキ作動機。 ａ 上記ブレーキ制御弁によつて制御される空気
   圧力を受けて弛め位置からブレーキ位置に移動
   する空圧ピストン、 ｂ 上記空圧ピストンを上記弛め位置の方向へ押
   圧する弛めばね、 ｃ 上記空圧ピストンに結合された高圧ピスト
   ン、 ｄ 上記高圧ピストンの外周に装備された低圧ピ
   ストン、 ｅ 上記低圧ピストンを上記高圧ピストンに対し
   上記ブレーキ位置の方向へ押圧する封止ばね、 ｆ 上記封止ばねの伸張量を限定する停止具、 ｇ 上記低圧ピストンの上記ブレーキ位置の方向
   への移動量を限定する停止面、 ｈ 上記低圧ピストンと上記停止面との間に形成
   された低圧室、 ｉ 常時上記ブレーキシリンダに連通し、通常上
   記低圧室に接続され、上記低圧ピストンが上記
   停止面に当接すると同時に上記高圧ピストンに
   よつてその接続が遮断され、その後は上記高圧
   ピストンによつ加圧される高圧室、 ｊ 上記高圧ピストンおよび上記低圧ピストンの
   上記ブレーキ位置の方向への移動に従つて体積
   が増加する膨脹室、 ｋ 液槽、 ｌ 変位室を有し、上記膨脹室の体積増加に応じ
   てその変位室から上記膨張室へ液体を供給し、
   上記低圧ピストンが上記停止面に当接したと
   き、その供給を終了するよう作動する変位シリ
   ンダ、 ｍ 上記液槽から上記膨脹室への液体の一方向流
   通を許容する第１逆止弁、および ｎ 上記膨脹室から上記低圧室への液体の一方向
   流通を許容する第２逆止弁。