JP4130291B2 - Leveling valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両および自動車の懸架装置として車体と台車枠との間に装着した空気ばねが車体荷重の増減によってその高さが変わると、車体と台車枠との間隔の増減を自動的に調節して、車体を常に一定の高さに維持する空気ばねの高さ制御用レベリングバルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の空気ばねの高さを制御する懸架装置Dは、図8に示すように、車体11と台車枠12との間に装着され、車体11の荷重の増減による車体11の高さの変化を連結棒13、レバー14を介してレベリングバルブVに伝え、このレベリングバルブVより圧縮空気を空気ばね15に供給して、車体11と台車枠12との間に生じた高さの変化を自動的に調節し、常に車体11を一定の高さに維持させるようにしている。
【0003】
レベリングバルブVは図7に示すように、主に中央部の緩衝ばね部a、上部のエアバルブ部b、下部のオイルダンパ部cとからなり、緩衝ばね部aは、軸2に図示しないスイングアームが固定され、作動アーム3は、軸2に対して自由に回転し得るようになっており、軸2と同心に緩衝ばね6に初期荷重が与えられた状態で組み込まれ、スイングアームと作動アーム3に同時に接触している。
【0004】
エアバルブ部bは、バルブケース1内に納められたエアバルブ4a,4bが作動アーム18に対して設けられ、給気弁たるエアバルブ4aの低圧側と排気弁たるエアバルブ4bの高圧側(空気ばね側)とはバルブケース1内を貫通する図示しない通路により連絡され、その通路の中間に不還弁chが設けられている。
【0005】
オイルダンパ部cは、片利きダンパ形式を採用しているため、ミストン5内部にノンリタンバルブ7が設けられてあり、車体11の変位は、作動アーム3の図示しないローラを介して伝えられ、ノンリタンバルブ7に設けられるオリフィス8の減衰抵抗により時間遅れを与えるようになっている。
【0006】
そして、車両が走行中に発生する上下動や振動により車体11と台車枠12に装着された空気ばね15が伸縮し、連結棒13、レバー14を介して自動高さ制御弁たるレベリングバルブVに変位が伝えられると、ノンリタンバルブ7に設けられたオリフィス8により発生する油圧抵抗による時間遅れのため、車体11の上下動、振動変位を直接エアバルブ4a,4bに伝えられることなく緩衝ばね6のみが圧縮され、エアバルブ4a,4bは作動することなく、圧縮空気の出入りは行なわれない。
【0007】
そして、車体11の荷重が時間に増加した場合、空気ばね15が撓み、荷重と釣り合うまで車体11が沈下するため、レバー14が上方に押し上げられ、スイングアームが回転し、このため緩衝ばね6が捩れ、ばね6の復元力によりオイルダンパ部cに発生する油圧抵抗と釣り合いながら、作動アーム3が回転し、一定時間後にエアバルブ4aが開き、図示しない空気溜めからの圧縮空気が不還弁chを開いて、バルブケース1に貫通している図示しない通路を通り、空気ばね15に供給される。空気ばね15が一定の高さに復元すると、レバー14がバルブケース1に対して中立位置に戻り、エアバルブ4aが閉じられ、圧縮空気の供給は停止するようになっている。
【0008】
さらに、車体11の荷重が静的に減少した場合、空気ばね15が伸び、車体11が上昇し、このため、レバー14が引き下げられ、荷重が増加した場合とは逆に一定時間後にエアバルブ4bが開かれ、空気ばね15内の圧縮空気が排気されて、空気ばね15が一定の高さに復元すると、レバー14がバルブケース1に対して中立位置に戻り、空気ばね15内からの圧縮空気の排気は停止するようになっている。
【0009】
上記のレベリングバルブVK持つ機能として上記のように、不感帯と時間遅れがある。不感帯とは車両の微振動に対しレベリングバルブVの反応を防ぐもので作動アーム3とエアバルブ4a,4b i設けられている隙間がその機能を果たす。時間遅れとは車両の大きな上下の動きに対し一定時間(2〜3SEC)レベリングバルブVの動作を送らせるもので本体下部に構成されている部屋にシリコンオイルを充満させ軸と連動して動くピストン5を動作させ、シリコンオイルの圧縮性を用いてその機能を果たす。
【0010】
他方、従来の他のレベリングバルブとして、例えば、図9に示すものが開発されている。
【0011】
このものは本体21に構成されているバルブロッド22の環状隙間により吸気或いは排気を行う。また、上記に対し不感帯と言う機能は無い。時間遅れに関して言えばレバーの動きに対し軸23が回転しピストン24を左右に動作する。その時本体21とバルブロッド22に設けられた平行(隙間)部A区画で空気の流れを絞りその機能を果たしている。また、完全な不感帯とは言えないがこの区間が不感帯と時間遅れ両者の機能を兼ねていると言える。
【0012】
空気、排気時の空気の通路はバルブロット22のA部通過後外周の溝部B或いは内径部Cを利用している。その際、シール25によりどちらか一方の通路がふさがれ空気が流れない構造になっている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレベリングバルブには次のような不具合がある。
【0014】
図7のレベリングバルブでは、エアバルブ4a,4bの直径を変えることで給気或いは排気の空気流量を調整可能であるが全体の部品点数が多く、構造が複雑で組立性,経済性に劣る。
【0015】
更に時間遅れにシリコンオイルを使用しているため高価である上、シリコンオイルの漏れの心配もある。又シリコンオイルの温度により時間遅れにバラツキが生じるので保温箱等の付属設備が必要となる。
【0016】
他方、図9に示すレベリングバルブは部品点数が少なく組立性,経済性.メンテナンス性にすぐれているが、給気あるいは排気時の空気の絞り通路が同一であることから、給気時と排気時の流量特性を個々に調整できない不具合がある。
【0017】
そこで、本発明の目的は、構造が簡単で組立性,経済性,メンテナンス性にすぐれ、しかも給気時と排気時の流量特性を個々に調整できるレベリングバルブを提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の手段は、エア源とエアばねとの間に設けられ、エアばねをエア源又は大気に選択的に連通されるレベリングバルブにおいて、バルブボディ内に給気側弁孔と、排気側弁孔と、給気側弁孔をエア源に連通する給気ポートと、排気側弁孔をそれぞれエアばね側に接続する給気通路と大気側に連通させる排気ポートとを設け、排気側弁孔内には外部から駆動されるピストンを移動自在に挿入し、当該ピストンは排気側弁孔を給気通路に連通する高圧室と排気ポートに連通する低圧室とに区画すると共に当該二つの室を接続する連通ポートを備え、給気側弁孔内には上記高圧室を給気側弁孔とピストンの連通ポートとに選択的に開閉させる第1のバルブと、上記給気ポートを給気側弁孔に開閉する第2のバルブと、第1,第2のバルブを互いに反対方向に付勢するスプリングとを挿入させたことを特徴とするものである。
【0019】
この場合、第1のバルブがフランジ部とフランジ部の中央から突出するロッド部とで断面T字状の弁体からなり、フランジ部を給気側弁孔内に挿入し、ロッド部をピストンの連通ポート内に挿入し、フランジ部外周隙間とロッド部外周隙間とでエアの流量を調整させるようにするのが好ましい。
【0020】
同じく、給気側弁孔内に中空なブッシュを挿入し、このブッシュ内に第1,第2のバルブとスプリングとを挿入し、ピストンをランド部とランド部から突出するロッド部とで構成し、第1のバルブをフランジ部とフランジ部の中央から突出する中空ロッドとフランジ部の端面に設けた第1のシールと中空ロッドの端面に設けた第2のシールとからなる弁体で構成し、中空ロッド内にピストン側のロッド部を移動自在に挿入し、第1のシールをブッシュに着脱自在に当接し、第2のシールをピストン側ランド部に着脱自在に当接させるようにしてもよい
【0021】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図にもとづいて説明する。
【0022】
図1乃至図5は、本発明の一実施の形態に係るレベリングバルブを示す。
【0023】
このレベリングバルブは図8の従来技術と同じように、エア源とエアばねとの間に設けられ、エアばねをエア源又は大気に選択的に連通されることにより車体を常に一定の高さに維持させようとするものである。このレベリングバルブはバルブボディ31内に給気側弁孔33と、排気側弁孔32と、給気側弁孔33をエア源に連通する給気ポート34と、排気側弁孔32をそれぞれエアばね側に接続する給気通路35と大気側に連通させる排気ポート36とを設けている。
【0024】
排気側弁孔32内には外部から駆動されるピストン37を移動自在に挿入し、当該ピストン37は排気側弁孔32を給気通路35に連通する高圧室38と排気ポート36に連通する低圧室39とに区画すると共に当該二つの室38,39を接続する連通ポート40を備えている。
【0025】
更に、給気側弁孔33内には上記高圧室38を給気側弁孔33とピストンの連通ポート40とに選択的に開閉させる第1のバルブ41と、上記給気ポート34を給気側弁孔33に開閉する第2のバルブ42と、第1,第2のバルブ41,42を互いに反対方向に付勢するスプリング41とを挿入させている。ピストン37はランド部37aとスリットを複数形成した筒部37とでピストン本体を形成し、ピストン本体に小径部と大径部とからなる連通ポート40が形成され、又ピストン本体に半径方向の切欠き43が形成されている。
【0026】
ピストン37の切欠き43内には図2に示すように、ピン44を挿入し、このピン44はクランクアーム45を介してキャップ46に回転自在に取付けた軸47と連通している。キャップ46はボルト48を介してパルブボディ31に結合されている。
【0027】
給気ポート34はコネクタC1を介してユア源に接触され、給気通路35はコネクタC2を介してエアばね側に接続され、排気ポート36はフイルタFを介して大気に開口している。
【0028】
第1のバルブ41がフランジ部41aとフランジ部41aの中央から突出するロッド部41bとで断面T字状の弁体からなり、フランジ部41aを給気側弁孔33内に隙間S1を設けながら挿入し、ロッド部41bをピストン37の連通ポート40内に隙間S2を設けながら挿入し、フランジ部41aの外周隙間S1とロッド部41bの外周隙間S2とでエアの流量を調整させている。第1のバルブ41は中立時にはシヘル49を介してピストン37の端面と給気側弁孔33の段部50に当接している。
【0029】
次にレベリングバルブま作動について説明する。
【0030】
例えば、車体の荷重が静的に増加するとエアばねが圧縮し荷重と釣り合うまで車体が沈下するため、これに連動してレバーが変位し軸47を回転させる。この為クランクアームを介してピン44が移動し、図4に示すようにピストン37を右方向に移動させる。この時シール49がピストン37の端面と段部50から若干離れ、エアの流れを隙間S1で絞る。ピストン37が更に右行すると第1のバルブ41がスプリング43に抗して隙間S1を大きく開き、次いで、エア源からの圧縮エアが給気ポート34より第2のバルブ42を開き、給気側弁孔33−隙間−S1ピストンの筒体部37bの外周のスリット−給気通路35を介してエアばねに供給され、エアばねが一定の高さに復元すると、車高の高さを所望の高さに戻す。エアばねが復元するとレバーが中立位置に移行し、ピストン37が中立位置に戻り、第1ののバルブ41もスプリング43で中立の遮断位置に戻される。
【0031】
同様に車体の荷重が静的に減少すると、ねエアばねが膨張し、車高が上昇する。この場合には上記の場合と逆に軸47が逆方向に回転し、図5に示すようにピストン37を左行させる。この為、第1のバルブ41が段部50にシートしたまま残され、ピストン37の端面がシール49から離れ、隙間S2を介して給気通路35を連通ポート40に連通させる。この時エアばね内のエアが給気通路35−高圧室38−隙間S2−連通ポート39−排気ポート36−フイルタFを介して大気側に排出され、エアばねが一定の高さに復元し、車高も一定の高さに復帰する。車高が復元するとレバーと軸47を介してピストン37が再び図3の中立に戻される。
【0032】
図6は、本発明の他の実施の形態に係る、レベリングバルブを示す。
【0033】
このレベリングバルブは給気側弁孔33内に中空なブッシュ51を挿入し、このブッシュ51内に第1,第2のバルブ41,42とスプリング43とを挿入し、ピストン37をランド部37aとランド部37aから突出するロッド部37cとで構成し、第1のバルブ41をフランジ部41aとフランジ部41の中央から突出する中空ロッド41cとフランジ部41aの端面に設けた第1のシール49と中空ロッド41cの端面に設けた第2のシール49aとからなる弁体で構成し、中空ロッド41c内にピストン側のロッド部37cを移動自在に挿入し、第1のシール49をブッシュ51に着脱自在に当接し、第2のシール49aをピストン側ランド部37aに着脱自在に当接させたものである。
【0034】
その他の構造は図1のレベリングバルブと同じであり、同一の部材は同一の符号を付すことで詳細は省略する。
【0035】
この実施の形態では、エアばねに圧縮エアを供給する時は第1のシール49がブッシュ51の段部から離れ、逆にエアばねのエアを排気するときは第2のシール49をピストン37のランド37a端面から放し、中空ロッド41cの内周とロッド部37cの外周との隙間S3を介して連通ポート40にエアを導くものである。その他の作用,高価は図1の実施の形態と同じである。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果がある。
【0037】
(1) 各請求項の発明によれば、シリコンオイルを使用していないので小型化,軽量化が図れ、シリコンオイルの漏れの心配もなくコストダウンを図れる。
【0038】
(2) 同じく、バルブボディ内にピストンと第1,第2のバルブとスプリングを組付けただけであるから従来のレベリングバルブに比べて部品点数を大幅に減少でき、組立性が向上し、分解して部品の交換も容易であるからメンテナンス性も向上し、経済性にもすぐれている。
【0039】
(3) 同じく、一つの第1バルブでエアの給気,排気が可能となり、給気用のバルブと排気用のバルブを二組設ける必要もなく、構造がコンパクトとなり、しかも第1のバルブで給気あるいは排気の特性が個々に調整できることから搭載される車両毎に最適な設定ができる。また給気あるいは排気の流量特性は一緒であっても微少漏れ区間長さの設定でピストンに連動する車体側レバーの入力角度に対する最大流量に達するまでの特性も可能である。
【0040】
(4) 同じく、第1のバルブ1個の寸法設定で給気と排気の流量特性を決定できるので第1のバルブの交換だけで他機種の車両にも使用可能であるから、シリーズ化,大量生産に向くものである。
【0041】
(5) 請求項2の発明によれば、フランジ部外周隙間とロッド部外周隙間を変更することで流量特性をいろいろ調整できる。
【0042】
(6) 請求項3の発明によれば、ブッシュを設けたことによりバルブボディの損傷を防止でき、損傷したブッシュの交換も容易である。更に第1のバルブ側中空ロッド内にピストン側ロッド部を挿入させることでピストン外径と第1のバルブの外径を小径化でき、うけあつ面積により生じる力でピストンに作用する車体側レバーの動作力を軽減することができ、併せてレベリングバルブ自体の小型化,軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るレベリングバルブの一部切欠き縦断正面図である。
【図2】図1の縦断側面図である。
【図3】図1のレベリングバルブの中立状態を示す縦断正面図である。
【図4】同じく給気時のバルブ一を示す縦断正面図である。
【図5】同じく排気時のバルブ位置を示す縦断正面図である。
【図6】他の実施の形態に係るレベリングバルブの縦断正面図である。
【図7】従来のレベリングバルブの縦断正面図である。
【図8】図7のレベリングバルブを取付けた従来の車両懸架装置の一部縦断正面図である。
【図9】他の従来のレベリングバルブの縦断正面図である。
【符号の説明】
31 バルブボディ
32 排気側弁孔
33 給気側弁孔
34 給気ポート
35 給気通路
36 排気ポート
37 ピストン
37a ランド部
37c ロッド部
38 高圧室
39 低圧室
40 連通ポート
41 第1のバルブ
41a フランジ部
41b ロッド部
41c 中空ロッド
42 第2のバルブ
43 スプリング
49 第1のシール
49a 第2のシール
51 ブッシュ
S1 フランジ部外周隙間
S2 ロッド部外周隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention automatically increases or decreases the distance between the vehicle body and the bogie frame when the height of the air spring mounted between the vehicle body and the bogie frame as a suspension device for railway vehicles and automobiles changes due to the increase or decrease of the vehicle body load. The present invention relates to a leveling valve for controlling the height of an air spring that adjusts to maintain the vehicle body at a constant height.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a suspension device D for controlling the height of this type of air spring is mounted between a
[0003]
As shown in FIG. 7, the leveling valve V is mainly composed of a buffer spring part a at the center, an air valve part b at the upper part, and an oil damper part c at the lower part, and the buffer spring part a is a swing arm (not shown) on the
[0004]
In the air valve portion b, air valves 4a and 4b housed in the
[0005]
Since the oil damper portion c adopts a one-handed damper type, a
[0006]
The
[0007]
When the load of the
[0008]
Further, when the load of the
[0009]
As described above, the leveling valve VK has a dead zone and a time delay. The dead zone prevents the leveling valve V from reacting to the slight vibration of the vehicle, and the gap provided between the
[0010]
On the other hand, as another conventional leveling valve, for example, the one shown in FIG. 9 has been developed.
[0011]
In this case, intake or exhaust is performed by an annular gap of the
[0012]
The passage of air and air at the time of exhaust uses the groove B or the inner diameter C of the outer periphery after passing the A part of the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional leveling valve has the following problems.
[0014]
In the leveling valve shown in FIG. 7, the air flow rate of the air supply or exhaust can be adjusted by changing the diameters of the air valves 4a and 4b. However, the overall number of parts is large, the structure is complicated, and the assembly and economy are inferior.
[0015]
Furthermore, since silicon oil is used with a time delay, it is expensive and there is a risk of leakage of silicon oil. In addition, since the temperature of silicon oil varies with time delay, additional equipment such as a heat insulation box is required.
[0016]
On the other hand, the leveling valve shown in FIG. 9 has few parts and is easy to assemble and economical. Although it is excellent in maintainability, there is a problem that the flow rate characteristics at the time of air supply and exhaust cannot be individually adjusted because the throttle passage of the air at the time of air supply or exhaust is the same.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a leveling valve that has a simple structure, is excellent in assemblability, economy, and maintainability, and that can individually adjust flow rate characteristics during supply and exhaust.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the means of the present invention is a leveling valve provided between an air source and an air spring and selectively communicating with the air source or the atmosphere. Side valve hole, exhaust side valve hole, air supply port that connects the air supply side valve hole to the air source, an air supply passage that connects the exhaust side valve hole to the air spring side, and an exhaust port that connects the air side A piston driven from the outside is movably inserted into the exhaust side valve hole, and the piston is connected to a high pressure chamber communicating with the exhaust side valve hole and a low pressure chamber communicating with the exhaust port. A first valve for partitioning and connecting the two chambers, and selectively opening and closing the high-pressure chamber in the supply side valve hole to the supply side valve hole and the communication port of the piston; A second valve for opening and closing the air supply port in the air supply side valve hole; First, it is characterized in that by inserting a spring for biasing the second valve in opposite directions.
[0019]
In this case, the first valve is formed of a valve body having a T-shaped cross section with a flange portion and a rod portion protruding from the center of the flange portion, the flange portion is inserted into the supply side valve hole, and the rod portion is inserted into the piston. It is preferable that the air flow rate be adjusted between the flange portion outer peripheral gap and the rod portion outer peripheral gap by inserting the air into the communication port.
[0020]
Similarly, a hollow bush is inserted into the air supply side valve hole, the first and second valves and a spring are inserted into the bush, and the piston is composed of a land portion and a rod portion protruding from the land portion. The first valve is composed of a valve body comprising a flange portion, a hollow rod protruding from the center of the flange portion, a first seal provided on the end face of the flange portion, and a second seal provided on the end face of the hollow rod. The rod portion on the piston side is movably inserted into the hollow rod, the first seal is detachably contacted with the bush, and the second seal is detachably contacted with the piston-side land portion. Good [0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0022]
1 to 5 show a leveling valve according to an embodiment of the present invention.
[0023]
This leveling valve is provided between the air source and the air spring as in the prior art of FIG. 8, and the vehicle body is always kept at a constant height by selectively communicating the air spring with the air source or the atmosphere. It is intended to be maintained. This leveling valve has an air supply
[0024]
A
[0025]
Further, a
[0026]
As shown in FIG. 2, a
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
Next, the operation up to the leveling valve will be described.
[0030]
For example, when the load on the vehicle body increases statically, the air spring compresses and the vehicle body sinks until it balances with the load. Accordingly, in conjunction with this, the lever is displaced and the
[0031]
Similarly, when the load on the vehicle body decreases statically, the air spring expands and the vehicle height increases. In this case, contrary to the above case, the
[0032]
FIG. 6 shows a leveling valve according to another embodiment of the present invention.
[0033]
In this leveling valve, a
[0034]
The other structure is the same as that of the leveling valve of FIG. 1, and the same members are denoted by the same reference numerals, and the details are omitted.
[0035]
In this embodiment, when the compressed air is supplied to the air spring, the
[0036]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0037]
(1) According to the invention of each claim, since silicon oil is not used, the size and weight can be reduced, and the cost can be reduced without worrying about leakage of silicon oil.
[0038]
(2) Similarly, since the piston, first and second valves, and spring are only assembled in the valve body, the number of parts can be greatly reduced compared to the conventional leveling valve, the assembly is improved, and the disassembly is improved. Since parts can be easily replaced, the maintainability is improved and the economy is excellent.
[0039]
(3) Similarly, it is possible to supply and exhaust air with a single first valve, so there is no need to provide two pairs of supply and exhaust valves, the structure is compact, and the first valve Since the characteristics of air supply or exhaust can be individually adjusted, optimum settings can be made for each vehicle mounted. Moreover, even if the flow characteristics of the air supply or exhaust are the same, it is possible to achieve the characteristics up to the maximum flow with respect to the input angle of the vehicle body side lever interlocked with the piston by setting the length of the minute leak section.
[0040]
(4) Similarly, since the flow characteristics of supply and exhaust can be determined by setting the dimensions of one first valve, it can be used for other models by simply replacing the first valve. Suitable for production.
[0041]
(5) According to the invention of
[0042]
(6) According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway longitudinal front view of a leveling valve according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal side view of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional front view showing a neutral state of the leveling valve of FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional front view showing the same valve during supply.
FIG. 5 is a longitudinal sectional front view showing the valve position during exhaust similarly.
FIG. 6 is a longitudinal front view of a leveling valve according to another embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal sectional front view of a conventional leveling valve.
8 is a partially longitudinal front view of a conventional vehicle suspension apparatus to which the leveling valve of FIG. 7 is attached.
FIG. 9 is a longitudinal sectional front view of another conventional leveling valve.
[Explanation of symbols]
31
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