CN104755821B - 调平阀 - Google Patents

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Abstract

一种调平阀，包括：阀座部，其划分出连通于空气弹簧和压缩空气源的流路或者连通于空气弹簧和排出部的流路；阀，其根据车身相对于转向架的相对位移而沿轴向移动；弹簧，其向使阀抵接于阀座部的闭阀一侧对该阀施力；阀引导件，其支承弹簧的一端，并以滑动自如的方式***壳体内壁面；以及连通端口，其开设于壳体内壁面。阀引导件移动的移动区域设定在沿轴向相对于连通端口偏置的位置。

Description

调平阀
技术领域
本发明涉及一种调平阀。
背景技术
在日本JP2007－076480A中公开了一种铁道车辆，该铁道车辆包括：杆，其根据车身相对于转向架的相对位移而转动；以及调平阀，其由靠杆的转动而选择性地进行开闭工作的供气阀以及排气阀构成。
在车身相对于转向架处于预定的高度的情况下，杆处于中立位置，调平阀处的供气阀以及排气阀一起保持为闭阀状态，空气弹簧相对于压缩机以及排出部被切断。若车身的负载增加而车身相对于转向架下沉，则供气阀根据杆的转动而开阀，自压缩机向空气弹簧供给压缩空气，车身上升。若车身的负载减少而车身自转向架上浮，则排气阀根据杆的转动而开阀，空气弹簧的压缩空气排出到大气中，车身下降。
调平阀包括：阀芯，其根据杆的转动而沿轴向移动；弹簧，其向关闭一侧对阀芯施力；阀引导件，其连结于阀芯并支承弹簧的一端；以及壳体，其容纳阀芯、弹簧以及阀引导件。
在壳体中形成有供阀引导件滑动的壳体内壁部(引导壁)，在壳体内壁部开设有与压缩机连通的连通端口。
但是，在上述以往的调平阀中，在阀芯与阀引导件进行沿轴向移动的开闭工作时，与壳体内壁部滑动接触的阀引导件的外周部有时会干扰连通端口的开口端，导致阀芯的开闭工作不能顺畅地进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使阀芯的开闭工作顺畅地进行的调平阀。
根据本发明的某实施方式，提供一种调平阀，其用于对设于车辆的车身与转向架之间的空气弹簧的高度进行调整，其中，该调平阀包括：阀座部，其划分出连通于空气弹簧和压缩空气源的流路或者连通于空气弹簧和排出部的流路；阀，其根据车身相对于转向架的相对位移而沿轴向移动；弹簧，其向使阀抵接于阀座部的闭阀一侧对该阀施力；阀引导件，其支承弹簧的一端，并以滑动自如的方式***壳体内壁面；以及连通端口，其开设于壳体内壁面；阀引导件移动的移动区域设定在沿轴向相对于连通端口偏置的位置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的调平阀的装配图。
图2是本发明的第1实施方式的调平阀的剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的调平阀的排气阀的剖视图。
图4是放大了本发明的第1实施方式的调平阀的排气阀的局部的剖视图。
图5是表示图4的V－V剖面的剖视图。
图6是本发明的第2实施方式的调平阀的排气阀的剖视图。
图7是本发明的第3实施方式的调平阀的排气阀的剖视图。
图8是在图7中自箭头B方向观察到的阀引导件的侧视图。
图9是本发明的第4实施方式的调平阀的排气阀的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，对第1实施方式进行说明。
图1是本实施方式中的调平阀100的装配图。
调平阀100调整设于铁道车辆的车身1与转向架2之间的空气弹簧3的高度，从而将车身1维持在恒定的高度。
调平阀100安装于车身1与转向架2之间的整个区间。调平阀100安装于车身1，并借助杆4与连结棒5而连结于转向架2。若空气弹簧3因车身1的负载变化而伸缩从而车身1的高度变化，则该变化经由连结棒5以及杆4而传递至调平阀100。
在车身1相对于转向架2处于预定的高度的情况下，杆4处于中立位置，调平阀100中的供气阀31(参照图2)以及排气阀32(参照图2)一起保持为闭阀状态。由此，与空气弹簧3相连通的空气弹簧通路6相对于压缩机(压缩空气源)7以及排出部(外部)被切断，空气弹簧3被保持为恒定的高度。
在车身负载增加而空气弹簧3挠曲的情况下，杆4被自中立位置向上方上推从而向图1中的箭头A方向转动。伴随于此，调平阀100的供气阀31(参照图2)开阀。由此，空气弹簧通路6与压缩机7之间连通，来自压缩机7的压缩空气向空气弹簧3供给。之后，若空气弹簧3回复到恒定的高度，则杆4返回中立位置从而供气阀31闭阀，压缩空气的供给被切断。
另一方面，在车身负载减少而空气弹簧3伸长了的情况下，杆4被自中立位置向下方下拉从而向图1中的箭头B方向转动。伴随于此，调平阀100的排气阀32(参照图2)开阀。由此，空气弹簧通路6与排气通路8之间连通，空气弹簧3的压缩空气向大气排出。之后，若空气弹簧3回复到恒定的高度，则杆4返回中立位置从而排气阀32闭阀，压缩空气的排出被切断。
如此，调平阀100自动地调节在车身1与转向架2之间产生的相对位移，从而将车身1维持在恒定的高度。
接下来，主要参照图2～图5对调平阀100进行详细说明。
如图2所示，调平阀100包括配置于中央部的缓冲弹簧部20、配置于上部的供气阀31和排气阀32、以及配置于下部的减震器25。
缓冲弹簧部20包括：摆动臂(未图示)，其固定于轴21；工作臂22，其相对于轴21转动自如；以及缓冲弹簧23，其以在被施加了初始负载的状态下呈与轴21同心状的方式组装于轴21，并被配置为同时接触于摆动臂与工作臂22。杆4的转动经由摆动臂以及缓冲弹簧23而传递至工作臂22。换句话说，工作臂22伴随着杆4的转动而转动。
供气阀31以及排气阀32以工作臂22的顶端侧为中心对称配置，并容纳于阀壳11(参照图1)内。调平阀100由于设有禁止压缩空气对空气弹簧3的供排的静区，因此在工作臂22与供气阀31之间以及在工作臂22与排气阀32之间具有缝隙，以便即使工作臂22自中立位置转动，供气阀31以及排气阀32也不会立刻开阀。由此，针对工作臂22的小于预定角度的转动，不会进行压缩空气对空气弹簧3的供排，因此能够防止供气阀31以及排气阀32的振荡。
减震器25设有连结于工作臂22的基端侧并伴随着工作臂22的转动而移动的活塞(未图示)。活塞被配置为浸渍在形成于阀壳11内的油室12中。在工作臂22自中立位置转动时，活塞对工作臂22的转动动作施加阻力，另一方面，在工作臂22返回中立位置时，活塞几乎不对工作臂22施加阻力。
接下来，对供气阀31以及排气阀32进行说明。
由于供气阀31与排气阀32的构造以及形状相同，因此以下主要对排气阀32进行说明。此外，对供气阀31以及排气阀32中的相同的结构标注相同的附图标记。
排气阀32包括：圆筒状的壳体33，其安装于阀壳11；阀座部36，其划分设于壳体33内部的流路；杆38，其伴随着工作臂22的转动而沿轴向移动；阀34，其连结于杆38；弹簧39，其对阀34向使该阀34抵接于阀座部36的闭阀侧施力；阀引导件51，其连结于阀34，并支承弹簧39的一端；以及弹簧支承构件41，其支承弹簧39的另一端。
在图2～图4中，O表示壳体33以及阀34的中心轴线。此外，在以下的说明中，将以中心轴线O为中心的放射方向称作“径向”，将中心轴线O延伸的方向称作“轴向”，将径向中的里侧称作“内侧”。
在壳体33的外周面的局部形成有外螺纹部33F(参照图3)。使外螺纹部33F螺合于形成于阀壳11的内螺纹部(未图示)，从而将壳体33紧固于阀壳11。在壳体33的外周形成有沿径向延伸的凸缘部33G(参照图3)。壳体33通过使凸缘部33G隔着垫圈15抵接于阀壳11的端面而定位于阀壳11。
在壳体33与阀壳11之间设有O型环17～19，从而密封后述的各通路6、8、10。
在壳体33中的自阀壳11突出的突出部的外周形成有螺纹部33H。在排气阀32的螺纹部33H(参照图3)紧固有空气弹簧通路6的配管6A(参照图1)。在供气阀31的螺纹部33H紧固有与压缩机7连通的供给通路9的配管9A(参照图1)。
如图3所示，在壳体33的内部，以中心轴线O为中心自油室12侧起依次以串联排列的方式形成有第1孔33A、直径小于第1孔33A的直径的第2孔33B、直径大于第2孔33B的直径的第3孔33C、直径大于第3孔33C的直径的第4孔33D、直径大于第4孔33D的直径的第5孔33E。
在壳体33的第2孔33B的内周面以滑动自如的方式***有杆38。由此，杆38以位于与中心轴线O同心的位置的方式被引导。
杆38的顶端部向油室12中突出。在阀34抵接于阀座部36的状态下，杆38的顶端部以与工作臂22之间具有预定的缝隙的方式相对。若工作臂22自中立位置转动预定角度以上，则工作臂22抵接于杆38的顶端部。阀34伴随着工作臂22的转动而克服螺旋弹簧39的作用力移动，阀34离开阀座部36而开阀。
在壳体33的第1孔33A与第2孔33B之间的交界部设有O型环14。利用O型环14将第2孔33B的内周面与杆38之间密封。
在壳体33的第1孔33A中螺合并紧固有环状的插销16。利用插销16防止O型环14脱离。
在壳体33内设有：第1气室45，其利用第3孔33C、杆38以及阀34划分而成；第2气室46，其利用第4孔33D、阀34、盖60以及阀引导件51划分而成；第3气室47，其利用第4孔33D、阀引导件51以及弹簧支承构件41划分而成；以及第4气室48，其利用夹设于第5孔33E的套筒42等划分而成。
第2气室46、第3气室47以及第4气室48经由空气弹簧通路6而与空气弹簧3始终连通。
在壳体33中形成有向第1气室45开口的排出端口52。排出端口52经由形成于阀壳11的排气通路8而与外部(排出部)始终连通。
在壳体33中形成有向第2气室46开口的连通端口53。连通端口53经由形成于阀壳11的环状槽58和连络通路10而与形成于供气阀31的壳体33的供给端口54(参照图2)始终连通。
另一方面，在供气阀31中，如图2所示，第2气室46、第3气室47以及第4气室48经由供给通路9而与压缩机7始终连通。形成于供气阀31的壳体33的连通端口53被阀壳11封堵。
在供气阀31开阀时，自压缩机7供给的压缩空气自供给端口54经由连络通路10和阀壳11的环状槽58而被导入排气阀32的连通端口53。在连络通路10的中途设有仅容许压缩空气自供气阀31的供给端口54向排气阀32的连通端口53流动的单向阀(未图示)。
连通端口53需要以避开壳体33的外螺纹部33F的方式形成于壳体33的第4孔33D的内周面。同样，开设于阀壳11的内壁的环状槽58也需要以避开螺合于外螺纹部33F的内螺纹部(省略图示)的方式形成。因此，连通端口53不能向设于外螺纹部33F的内侧的第3气室47开口，而必须在第2气室46的阀34的附近开口。
阀座部36自壳体33的第4孔33D的底部(台阶部)33I沿轴向呈环状突出。阀座部36的内周面无高低差地与第3孔33C的内周面相连续。
杆38具有圆柱状的大径部38A和比大径部38A细的圆柱状的小径部38B。大径部38A沿壳体33的第2孔33B滑动。小径部38B结合于阀34。
如图4所示，阀34具有连结于杆38的小径部38B的圆筒状的连结部34B、以及相对于阀座部36抵接或分离的圆盘状的阀芯部34A。
阀34的连结部34B的内周嵌合于杆38的小径部38B。连结部34B的一端抵接于杆38的台阶部38C，连结部34B的另一端利用杆38的基端铆接部38D铆接固定。
此外，并不局限于上述结构，也可以将杆38与阀34一体形成。
在阀芯部34A中夹设有环状的密封件13。通过使密封件13抵接于阀座部36，确保了阀芯部34A与阀座部36之间的密封性。
此外，并不局限于上述结构，也可以省略密封件13而使阀芯部34A的端面抵接于阀座部36。
环状的弹簧支承构件41被设为与形成于壳体33的第4孔33D与第5孔33E(参照图3)之间的交界的台阶部33J相卡合。弹簧支承构件41借助套筒42、多孔板43、挡圈44而被固定。
在弹簧支承构件41与连结于阀34的阀引导件51之间以压缩的状态设有螺旋状的弹簧39。弹簧39作为对阀34向使该阀34抵接于阀座部36的闭阀方向施力的施力构件发挥功能。阀引导件51作为将弹簧39的弹簧力传递至阀34的传递构件发挥功能。
阀引导件51是环状的构件，例如将平板冲压成环状而形成。如图5所示，阀引导件51具有嵌合于后述的盖60的连结轴部60B的连结孔51A、沿壳体33的第4孔33D滑动的外周部51B、以及多个开设于外周部51B的缺口51C。在缺口51C与壳体33的第4孔33D之间划分形成有供对空气弹簧3进行供排的空气流动的流路。
阀引导件51以滑动自如的方式***到壳体33的第4孔33D中。第4孔33D的内径形成为大于阀引导件51的外径，在阀引导件51的外周部51B与第4孔33D之间形成有预定的缝隙。由此，第4孔33D的内周面作为将阀引导件51以沿轴向移动的方式进行引导的壳体内壁部(引导壁)发挥功能。
在排气阀32开闭工作时，阀引导件51一边用外周部51B与第4孔33D滑动接触一边沿轴向移动。由此，阀引导件51作为将阀34支承为位于与中心轴线O同心的位置的支承构件发挥功能。
在图4中，用实线表示处于闭阀位置的阀引导件51，用双点划线表示处于开阀位置的阀引导件51。阀引导件51的外周部51B沿第4孔33D的内周面在移动区域S的范围内移动。
为了避免与第4孔33D的内周面滑动接触的阀引导件51的外周部51B干扰连通端口53，在阀34与阀引导件51之间设有盖60，该盖60作为使阀34的阀芯部34A与阀引导件51沿轴向分离的阀引导件分离机构。移动区域S被设定在沿轴向相对于连通端口53偏置的位置。
在阀34与阀引导件51之间设有盖60，从而阀引导件51的位置成为远离与阀座部36相反的一侧(图2～4中的右侧)的位置。通过任意地设定盖60中的连结筒部60A的轴向长度，将阀引导件51的外周部51B进行移动的移动区域S设定在沿轴向远离连通端口53的开口端的位置。
在阀34处于抵接于阀座部36的闭阀位置的情况下，连通端口53与阀34的阀芯部34A以及盖60的外周相对。
盖60具有连结于阀34的连结筒部60A、连结于阀引导件51的连结轴部60B、以及在连结筒部60A和连结轴部60B之间抵接于阀引导件51的环状的台阶部60C。
将连结筒部60A的内周嵌合于阀34的连结部34B的外周，并且将连结筒部60A的端面抵接于阀34的台阶部34C，从而将盖60连结于阀34。
阀引导件51借助盖60连结于阀34。阀引导件51的端面在弹簧39的弹簧力的作用下抵接于盖60的台阶部60C。
阀34的连结部34B与盖60的连结轴部60B形成为各自的外径彼此相等。由此，在根据排气阀32的规格而省略盖60的情况下，能够将阀引导件51直接连结于阀34的连结部34B。
根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。
在调平阀100中，将阀引导件51的外周部51B沿阀引导件51以滑动自如的方式***的壳体内壁部(第4孔33D的内周面)移动的移动区域S设定在沿轴向相对于连通端口53偏置的位置。由此，在进行开闭工作时，能够避免与壳体内壁面(第4孔33D的内周面)滑动接触的阀引导件51的外周部51B干扰连通端口53，从而能够使调平阀100的开闭工作顺畅地进行。
而且，由于设有使阀34的阀芯部34A与阀引导件51沿阀34所移动的轴向分离的盖60，因此无需改变连通端口53的开口位置，就能够使移动区域S沿轴向相对于连通端口53偏置。
而且，调平阀100包括设于阀34与阀引导件51之间的盖60，并配置为，在闭阀位置连通端口53与盖60的外周相对。由此，无需改变阀34以及阀引导件51的形状，就能够使移动区域S沿轴向相对于连通端口53偏置。
而且，盖60具有连结于阀34的连结筒部60A、连结于阀引导件51的连结轴部60B、以及在连结筒部60A和连结轴部60B之间抵接于阀引导件51的环状的台阶部60C。由此，能够根据连结筒部60A的轴向的长度来设定移动区域S相对于连通端口53的偏置量。
接下来，对第2实施方式进行说明。
图6是本实施方式中的调平阀200的排气阀32的剖视图。以下，以与第1实施方式不同的点为主进行说明，对与第1实施方式的调平阀100相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
在第1实施方式中的调平阀100中，在阀34与阀引导件51之间设有盖60，在本实施方式的调平阀200中，不使用盖60，而是在阀74中设置支承部74D，该支承部74D作为将阀引导件51以远离阀芯部74A的方式支承的阀引导件分离机构。
阀74具有抵接于阀座部36的圆盘状的阀芯部74A、供阀引导件51连结的圆筒状的连结部74B、以及设于阀芯部74A和连结部74B之间的圆筒状的支承部74D。阀芯部74A、连结部74B以及支承部74D一体形成。
阀引导件51的一端面抵接于弹簧39，另一端面在弹簧39的弹簧力的作用下抵接于阀74的支承部74D的端部(台阶部74C)。
由于支承部74D设于阀74的中部，因此阀引导件51的位置远离与阀座部36相反的一侧(图6中的右侧)。通过任意地设定支承部74D的轴向的长度，使阀引导件51的外周部51B移动的移动区域S沿轴向相对于连通端口53的开口端偏置。
在阀74处于抵接于阀座部36的闭阀位置的情况下，连通端口53与抵接于阀座部36的圆盘状的阀芯部74A以及支承部74D的外周相对。
根据以上实施方式，起到以下所示的效果。
在调平阀200中，阀74具有抵接于阀座部36的阀芯部74A、以及自阀芯部74A沿轴向延伸并支承阀引导件51的支承部74D，在闭阀位置处，连通端口53配置为与支承部74D的外周相对。由此，无需改变阀引导件51的形状，就能够使移动区域S沿轴向相对于连通端口53偏置。
接下来，对第3实施方式进行说明。
图7是本实施方式中的调平阀300的排气阀32的剖视图。图8是在图7中自箭头B方向观察到的阀引导件81的侧视图。以下，以与第1实施方式不同的点为主进行说明，对与第1实施方式的调平阀100相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
在第1实施方式中的调平阀100中，在阀34与阀引导件51之间设有盖60，但在本实施方式的调平阀300中，取代盖60，在阀引导件81设有腿部81D，该腿部81D作为将外周部81A以远离阀34的阀芯部34A的方式进行支承的阀引导件分离机构。
图8是在图7中自箭头B方向观察到的阀引导件81的侧视图。阀引导件81具有沿轴向延伸的圆筒状的腿部81D、开设于腿部81D的内侧并连结于阀34的连结孔81B、自腿部81D向径向扩展的凸缘部81E、沿壳体33的第4孔33D滑动的凸缘部81E的外周部81A、以及开设于外周部81A的多个缺口81C。腿部81D、连结孔81B、凸缘部81E、外周部81A以及缺口81C一体形成。
阀引导件81的连结孔81B的内周嵌合于阀34的连结部34B的外周。凸缘部81E的端面抵接于弹簧，阀引导件81的腿部81D的端面在弹簧39的弹簧力的作用下抵接于阀34的台阶部34C(阀芯部34A的背面)。
通过将腿部81D设为在阀34的阀芯部34A与阀引导件81的外周部81A之间沿轴向延伸，使阀引导件81的外周部81A的位置远离与阀座部36相反的一侧(图7中的右侧)。通过任意地设定腿部81D的轴向的长度，使阀引导件81的外周部81A移动的移动区域S沿轴向相对于连通端口53的开口端偏置。
在阀34处于抵接于阀座部36的闭阀位置的情况下，连通端口53与阀34的阀芯部34A以及腿部81D的外周相对。
根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。
在调平阀300中，阀引导件81具有沿轴向延伸并连结于阀34的腿部81D，在闭阀位置处，连通端口53配置为与腿部81D的外周相对。由此，无需改变阀34的形状，就能够使移动区域S沿轴向相对于连通端口53偏置。
接下来，对第4实施方式进行说明。
图9是本实施方式中的调平阀400的排气阀32的剖视图。以下，以与第1实施方式不同的点为主进行说明，对与第1实施方式的调平阀100相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
在第1实施方式中的调平阀100中，在阀34与阀引导件51之间设有盖60，但是在本实施方式的调平阀400中，未使用盖60，而是改变了连通端口53的配置。连通端口53被配置为，在阀34处于抵接于阀座部36的闭阀位置的情况下，连通端口53与阀34的阀芯部34A以及阀座部36的外周相对。
通过任意地设定阀座部36沿轴向相对于第4孔33D的底部33I突出的突出高度，使阀引导件81的外周部81A移动的移动区域S沿轴向相对于连通端口53的开口端偏置。
在阀34处于抵接于阀座部36的闭阀位置的情况下，连通端口53与阀座部36以及阀34的阀芯部34A的外周相对。
根据以上实施方式，起到以下所示的效果。
在调平阀400中，阀座部36形成为沿轴向延伸的环状，连通端口53配置为与阀34以及阀座部36的外周相对。由此，无需改变阀34以及阀引导件81的形状，就能够使移动区域S沿轴向相对于连通端口53偏置。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。
本申请基于2013年2月28日向日本特许厅提出申请的日本特愿2013－038978要求优先权，并将该申请的全部内容以参照的方式编入到本说明书中。

Claims (7)

1.一种调平阀，其用于对设于车辆的车身与转向架之间的空气弹簧的高度进行调整，其中，该调平阀包括：
阀座部，其划分出连通于上述空气弹簧和压缩空气源的流路或者连通于上述空气弹簧和排出部的流路；
阀，其根据上述车身相对于上述转向架的相对位移而沿轴向移动；
弹簧，其向使上述阀抵接于上述阀座部的闭阀一侧对该阀施力；
阀引导件，其支承上述弹簧的一端，并以滑动自如的方式***壳体内壁面；以及
连通端口，其开设于上述壳体内壁面；
上述阀引导件移动的移动区域设定在沿轴向相对于上述连通端口偏置的位置。
2.根据权利要求1所述的调平阀，其中，
上述调平阀还包括阀引导件分离机构，该阀引导件分离机构使上述阀引导件与上述阀的抵接于上述阀座部的阀芯部沿上述阀所移动的轴向分离。
3.根据权利要求2所述的调平阀，其中，
上述调平阀还包括作为上述阀引导件分离机构而设于上述阀与上述阀引导件之间的盖，
在上述阀处于抵接于上述阀座部的闭阀位置的情况下，上述连通端口被配置为与上述盖的外周相对。
4.根据权利要求3所述的调平阀，其中，
上述盖具有连结于上述阀的连结筒部、连结于上述阀引导件的连结轴部、以及在上述连结筒部与上述连结轴部之间抵接于上述阀引导件的台阶部。
5.根据权利要求2所述的调平阀，其中，
上述阀具有作为上述阀引导件分离机构而自上述阀芯部沿轴向延伸并支承上述阀引导件的支承部，
在上述阀处于抵接于上述阀座部的闭阀位置的情况下，上述连通端口被配置为与上述支承部的外周相对。
6.根据权利要求1所述的调平阀，其中，
上述阀引导件具有沿轴向延伸并连结于上述阀的腿部和沿上述壳体内壁面滑动的外周部，
上述腿部使上述阀的抵接于上述阀座部的阀芯部与上述阀引导件的上述外周部沿上述阀所移动的轴向分离，
在上述阀处于抵接于上述阀座部的闭阀位置的情况下，上述连通端口被配置为与上述腿部的外周相对。
7.根据权利要求1所述的调平阀，其中，
上述阀座部形成为沿轴向延伸的环状，
在上述阀处于抵接于上述阀座部的闭阀位置的情况下，上述连通端口被配置为与上述阀的外周以及上述阀座部的外周相对。
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