JP2012031932A

JP2012031932A - バルブ装置

Info

Publication number: JP2012031932A
Application number: JP2010171880A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Egawa; 博江川
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】給気用及び排気用弁棒が摺動する摺動部分の摩耗を抑制するバルブ装置を提供する。
【解決手段】レベリングバルブは、空気ばねの作動に応じて作動する作動アーム９と、該作動アーム９の作動によって軸方向に進退してアキュムレータ又は外部と空気ばねとの間を開閉する給気用及び排気用弁棒１１、１２と、該各弁棒１１、１２と該各弁棒１１、１２を支持する支持部材１６との間に配置されるＯリング２７と、該Ｏリング２７を挟んでその軸方向両側に弁棒１１、１２を摺動自在に支持する支持部として、ナット部材２８の小径部３０及び支持部材１６の第１開口部１７の範囲とを備えているので、各弁棒１１、１２が摺動する摺動部分の摩耗を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車高調整用のバルブ装置に関するものである。

車高調整用のバルブ装置として、例えば、特許文献１には、車体と台車との相対移動（車高変化）に基づく水平レバーの振れ（回動動作）に対応して給気用または排気用弁棒が軸方向に進退して、アキュムレータに蓄圧された圧縮空気が空気ばねへ給排されるバルブ装置が開示されている。

特開２００５−２１４３４０号公報

しかしながら、特許文献１に係るバルブ装置では、水平レバーの振れにより作動アームが回動して給気用及び排気用弁棒に接触する際、給気用及び排気用弁棒が直線的に進退しないために、給気用及び排気用弁棒が摺動する摺動部分の摩耗が促進されて、油漏れやエア漏れ等の不都合が生じる可能性があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、給気用及び排気用弁棒が摺動する摺動部分の摩耗を抑制するバルブ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、流体源又は外部と流体作動機器との間の通路に設けられ、前記流体作動機器への流体の給排を制御するバルブ装置であって、該バルブ装置は、前記流体作動機器の作動に応じて作動する作動アームと、該作動アームの作動によって軸方向に進退して流体源又は外部と流体作動機器との間を開閉する弁棒と、該弁棒と該弁棒を支持する支持部材との間に配置されるシール部材と、該シール部材を挟んでその軸方向両側に前記弁棒を摺動自在に支持する支持部と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明のバルブ装置によれば、給気用及び排気用弁棒が摺動する摺動部分の摩耗を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るレベリングバルブを示す断面図である。図２は、図１のＡ部拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
鉄道車両等の車両の車高調整装置には、流体源としてのアキュムレータ（図示せず）と、流体作動機器としての空気ばね（図示せず）との間の通路（図示せず）にバルブ装置としてのレベリングバルブ１が備えられており、図１に示すように、車体（図示せず）の高さの変化が、レベリングバルブ１に基部が支持された水平レバー２を介してレベリングバルブ１に伝達されると、アキュムレータから圧縮空気が空気ばねに供給され、または、空気ばねから圧縮空気が外部に排出されて、車体の姿勢を常に安定させるようにしている。そして、本実施形態に係るレベリングバルブ１は、図１に示すように、上部のエアバルブ部３と、中央部の捩りばね部４と、下部の油圧緩衝部５とから構成される。

捩りばね部４は、図１に示すように、軸部８に固定され、車体の高さ変化に対応して回動する水平レバー２と、軸部８に対して回動自在に支持される作動アーム９と、軸部８周りに同心状に配設される捩りばね１０とが備えられ、該捩りばね１０に水平レバー２と作動アーム９とが初期荷重が付与された状態で同時に接触されて構成される。また、図２から解るように、作動アーム９の一端の給気用及び排気用弁棒１１、１２との接触部１３は凸状の曲面に形成される。

エアバルブ部３は、図１に示すように、作動アーム９の一端の両側にそれぞれ対向するようにケーシング１５に固定される円筒状の各支持部材１６と、一方の支持部材１６内に軸方向に摺動自在に支持され、アキュムレータと空気ばねとの間を開閉する給気用弁棒１１（図１の紙面視左側）と、他方の支持部材１６内に軸方向に摺動自在に支持され、外部と空気ばねとの間を開閉する排気用弁棒１２（図１の紙面視右側）とを備えている。なお、ケーシング１５内で給気用及び排気用弁棒１１、１２が突出する空間はオイルが充填されるオイル室２１となる。各支持部材１６は、ケーシング１５との間を３箇所のＯリング２２ａ、２２ｂ、２２ｃでシールされている。

各支持部材１６は円筒状に形成される。各支持部材１６の内径はケーシング１５の外方に向かって段階的に大径に形成され、最も小径側から第１開口部１７、第２開口部１８、第３開口部１９及び第４開口部２０が形成される。図１及び図２に示すように、最も小径な第１開口部１７の作動アーム９側の一端には径方向外方に向かう大径凹部２５及び小径凹部２６がそれぞれ形成される。各支持部材１６の内部には、作動アーム９の一端に向かって延びる給気用及び排気用弁棒１１、１２がそれぞれ挿入されており、該給気用及び排気用弁棒１１、１２は各支持部材１６の第１開口部１７に摺動自在に支持される。第１開口部１７の小径凹部２６には、給気用及び排気用弁棒１１、１２と各支持部材１６との間をシールするシール部材としてのＯリング２７が配設される。

また、図１及び図２に示すように、各支持部材１６の第１開口部１７に設けた大径凹部２５及び小径凹部２６にナット部材２８が嵌合される。該ナット部材２８は円筒状に形成され、外周面にネジ部を有する大径部２９と、該大径部２９より小径な小径部３０とが一体的に接続されて構成される。そして、ナット部材２８は、その小径部３０が各支持部材１６の第１開口部１７の小径凹部２６でＯリング２７を除く範囲に挿入されると共に、その大径部２９が各支持部材１６の第１開口部１７の大径凹部２５に螺合される。また、各ナット部材２８の内部に給気用及び排気用弁棒１１、１２が摺動自在に支持される。
この結果、給気用及び排気用弁棒１１、１２は、Ｏリング２７を挟んで軸方向両側の支持部としてのナット部材２８の小径部３０及び支持部材１６の第１開口部１７の範囲に摺動自在に支持されることになる。なお、ナット部材２８の大径部２９の軸方向中間位置から外方に至る範囲では、給気用及び排気用弁棒１１、１２とナット部材２８の大径部２９の内周面との間に隙間３１が設けられる。

また、図１及び図２に示すように、給気用及び排気用弁棒１１、１２は、作動アーム９側の一端が半球状に形成され、他端にはフランジ状のバネ受け３２が連設される。給気用及び排気用弁棒１１、１２は、そのバネ受け３２が第２開口部１８と第３開口部１９との間の段部３４に接触することで、それ以上の作動アーム９側への移動が規制される。各支持部材１６の第４開口部２０内には円筒状の摺動部材３５が摺動自在に設けられる。給気用及び排気用弁棒１１、１２のバネ受け３２と摺動部材３５との間にコイルバネ３６が介装される。各支持部材１６の第４開口部２０の一端開口はそれぞれカバー３７により閉塞される。

なお、ケーシング１５内には、給気用弁棒１１の軸方向への移動によりアキュムレータと空気ばねとの間を開閉する給気用チェック弁（図示せず）と、排気用弁棒１２の軸方向への移動により外部と空気ばねとの間を開閉する排気用チェック弁（図示せず）とが配置される。また、ケーシング１５の上部には不還弁３８が配置されている。該不還弁３８は、ケーシング１５内に設けた、アキュムレータと空気ばねとの間の通路（図示せず）の途中に設けられ、圧縮空気が通路内をアキュムレータから空気ばねに向かって流れるとき開弁し、一方、逆方向の圧縮空気の流れは遮断するものである。

そして、作動アーム９が軸部８を中心に反時計周り方向に回動すると、給気用弁棒１１が紙面視左方へ移動することで給気用チェック弁が開き、アキュムレータと空気ばねとが連通して空気ばねにアキュムレータから圧縮空気が供給される。一方、作動アーム９が軸部８を中心に時計周り方向に回動すると、排気用弁棒１２が紙面視右方へ移動することで排気チェック弁が開き、外部と空気ばねとが連通して空気ばねから圧縮空気が外部に排出される。

油圧緩衝部５は、図１に示すように、ケーシング１５の下部で、ケーシング１５内に同軸状に配置され、内部に作動油が充填される一対のシリンダ３９と、作動アーム９の他端の回動により各シリンダ３９内を移動するスライド部材４０と、各シリンダ３９内を摺動し、スライド部材４０と対向するように配置されるピストン４１と、該ピストン４１の内部に備えたオリフィス４２を有するバルブ板４３とから構成される。各ピストン４１はカップ状を呈し、底部４４側が作動アーム９の他端側に位置するように各シリンダ３９内に配置される。各ピストン４１の底部４４には貫通孔４５が形成される。また、各ピストン４１の内部には貫通孔４５を塞ぐようにスプリング４６により付勢されるバルブ板４３が設けられる。各バルブ板４３の略中央にオリフィス４２が設けられる。なお、各シリンダ３９の開口端部は蓋体４７によりそれぞれ閉塞される。

次に、本実施形態に係るレベリングバルブ１の作用を説明する。
車両が走行中に発生する上下動や振動により車体と台車との間に装着された空気ばねが伸縮し、水平レバー２を介してレベリングバルブ１に変位が伝達されると、油圧緩衝部５にて、ピストン４１内のバルブ板４３に設けられたオリフィス４２により発生する油圧抵抗により時間遅れが生じる。このため、車体の上下動や振動変位によって捩りばね１０のみが圧縮されその変位が給気用及び排気用弁棒１１、１２に伝達されることはなく、圧縮空気の空気ばねからの出入りは行なわれない。

その後、車体の荷重が静的に増加した場合には、空気ばねが撓みその荷重と釣り合うまで車体が沈下するため、水平レバー２が上方に押し上げられ反時計周り方向に回動して捩りばね１０が捩れる。
そして、該捩りばね１０の復元力により油圧緩衝部５に発生する油圧抵抗と釣り合いながら、作動アーム９が軸部８を中心に反時計周り方向に回動して一定時間後に給気用弁棒１１が紙面視左方へ移動することによりアキュムレータと空気ばねとの間の給気チェック弁が開き、さらにアキュムレータからの圧縮空気により不還弁３８が開いて、該圧縮空気が空気ばねに供給されて車体が押し上げられる。
その後、空気ばねが一定の高さに復元すると、水平レバー２がケーシング１５に対して中立位置に戻り、給気用弁棒１１が復元してアキュムレータと空気ばねとの間の給気チェック弁が閉じられ、圧縮空気の空気ばねへの供給が停止される。

一方、車体の荷重が静的に減少した場合には、空気ばねが伸びて車体が上昇するため、水平レバー２が引き下げられて時計周り方向に回動して、荷重が増加した場合とは逆に一定時間後に排気用弁棒１２が紙面視右方へ移動することにより外部と空気ばねとの間の排気用チェック弁が開き、空気ばね内の圧縮空気が外部に排気されて車体が下げられる。
その後、空気ばねが一定の高さに復元すると、水平レバー２がケーシング１５に対して中立位置に戻り、排気用弁棒１２が復元して外部と空気ばねとの間が閉じられて、圧縮空気の空気ばね内から外部への排気が停止される。

以上説明した本実施形態に係るレベリングバルブ１においては、給気用及び排気用弁棒１１、１２をＯリング２７を挟んで軸方向両側に摺動自在に支持する支持部として、ナット部材２８の小径部３０及び支持部材１６の第１開口部１７の範囲を設けているので、直線的に進退させることができ、給気用及び排気用弁棒１１、１２が作動アーム９の回動により軸方向に進退運動しても、給気用及び排気用弁棒１１、１２の摺動部分である、ナット部材２８の内周面及び支持部材１６の第１開口部１７の内周面の摩耗を軽減することができ、ひいてはＯリング２７からの油漏れやエア漏れを抑制することができる。また、摺動部分の摩耗を軽減できるので、摩耗粉によるＯリング２７へのキズも抑制でき、シール性を確保することができる。

また、本実施形態に係るレベリングバルブ１では、作動アーム９の一端の給気用及び排気用弁棒１１、１２との接触部１３が曲面に形成されているので、作動アーム９が給気用及び排気用弁棒１１、１２と接触して給気用及び排気用弁棒１１、１２を進退させる際、給気用及び排気用弁棒１１、１２を略直線的に進退させることができるので、給気用及び排気用弁棒１１、１２の摺動部分である、ナット部材２８の内周面及び各支持部材１６の第１開口部１７の内周面の摩耗をさらに軽減することができる。

１レベリングバルブ（バルブ装置），２水平レバー，３エアバルブ部，４捩りばね部，５油圧緩衝部，９作動アーム，１０捩りばね，１１給気用弁棒，１２排気用弁棒，１３接触部，１５ケーシング，１６支持部材，１７第１開口部（支持部），２７Ｏリング（シール部材），２８ナット部材，２９大径部，３０小径部（支持部）

Claims

流体源又は外部と流体作動機器との間の通路に設けられ、前記流体作動機器への流体の給排を制御するバルブ装置であって、
該バルブ装置は、前記流体作動機器の作動に応じて作動する作動アームと、
該作動アームの作動によって軸方向に進退して流体源又は外部と流体作動機器との間を開閉する弁棒と、
該弁棒と該弁棒を支持する支持部材との間に配置されるシール部材と、
該シール部材を挟んでその軸方向両側に前記弁棒を摺動自在に支持する支持部と、
を備えたことを特徴とするバルブ装置。
前記作動アームの前記弁棒との接触部を曲面に形成することを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。