CN102449345B - 高度调整阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供的高度调整阀(1)包含用于根据负荷的增减在滑阀孔(8)内沿轴向位移的中空的滑阀(3)。在滑阀孔(8)中形成缩径部(8A)、在滑阀(3)形成各大径部(3C)，在它们之间形成环状间隙。在滑阀孔(8)中，阀芯(11)与滑阀(3)相对而关闭滑阀孔(8)的开口部。若阀芯(11)上升，则空气压供给源和排出部中的一者经由环状间隙连接于空气弹簧通道(4)。若阀芯(11)关闭，滑阀(3)自阀芯(11)后退，则空气压供给源和排出部中的另一者经由环状间隙连接于空气弹簧通道(4)。通过将缩径部(8A)的轴方向长度(A)和扩径部(3C)的长度(B)设定成不同的值，而实现在向空气弹簧供给压缩空气时和从空气弹簧放出空气时之间不同的流量特性。

Description

高度调整阀

技术领域

本发明涉及用于向铁道车辆的空气弹簧供给压缩空气和从空气弹簧放出空气的高度调整阀。 

背景技术

日本专利厅2004年发行的日本公报JP2004-52889A和2001年发行的JP2001-315516A提出如下高度调整阀：通过向铁道车辆的空气弹簧供给压缩空气或者从空气弹簧放出空气，而将利用空气弹簧支承铁道车辆的支承位置保持为恒定。 

在这些高度调整阀中，若车体的负载增加而车体相对于转向架下沉，则从压缩机向空气弹簧供给压缩空气，使车体的支承位置上升。若车体的负载减小而车体自转向架上浮，则通过向大气排出空气弹簧的空气，使车体的支承位置下降。 

铁道车辆具有根据车体相对于转向架的支承位置而转动的杆。高度调整阀根据杆的转动位置而将到达至空气弹簧的空气弹簧通道选择性地连接于压缩机和排出部。 

根据JP2004-52889A，高度调整阀具有：顶端开口的中空的滑阀、形成于滑阀顶端的扩径部、用于收纳滑阀的滑阀孔、以及从轴向相对于滑阀关闭滑阀孔的阀芯。 

滑阀与杆连结，并且根据杆的转动位置在滑阀孔内沿轴向位移。阀芯被弹簧偏置而落位于滑阀孔的开口部。向阀芯的周围引导来自压缩机的压缩空气。滑阀的中空部与排出部连通。排出部与大气相连通。空气弹簧通道口面对夹着扩径部与阀芯相反侧的滑阀的外周而在滑阀孔开口。 

当杆位于中间位置时，阀芯在阀座落位，滑阀将顶端抵接于阀芯。在此状态下，空气弹簧通道与压缩机、排出部切断。称杆位于中间位置时的车体的支承位置为车体的中间位置。 

若中间位置下的车体相对于转向架下沉，则转动的杆向使阀芯上升的方向驱动滑阀。若阀芯上升，则从压缩机引导到阀芯周围的压缩空气通过由滑阀孔和滑阀的扩径部构成的环状间隙流入空气弹簧通道。 

若车体相对于转向架进一步下沉，则滑阀使阀芯进一步上升，并且扩径部向滑阀孔的外侧突出，从而使形成于扩径部与滑阀孔之间的环状间隙消失。其结果，流入空气弹簧通道的压缩空气的流通截面面积急剧增大，大量的压缩空气供给到空气弹簧通道。 

另一方面，若车体从中间位置相对于转向架上浮，则杆向从阀芯后退的方向驱动滑阀。其结果，阀芯将滑阀孔保持在关闭状态，但是由于滑阀的顶端与阀芯分离，因此滑阀的中空部借助滑阀孔与扩径部之间的环状间隙而与面对滑阀外周的空气弹簧通道连接。其结果，空气弹簧的空气从空气弹簧通道通过环状间隙和滑阀的中空部而放出到大气中。 

若车体相对于转向架进一步上浮，则滑阀大幅后退至空气弹簧通道的开口部附近，结果，空气弹簧的空气不通过滑阀孔与扩径部之间的环状间隙，而从空气弹簧通道直接向滑阀的中空部流出。由此，从空气弹簧通道至滑阀中空部的流路的流通截面面积急剧增大，大量的空气通过空气弹簧通道而放出到大气中。 

这样，当车体相对于转向架的支承位置位于靠近中间位置处时，对于向空气弹簧供给压缩空气、及从空气弹簧放出空气的任一情况，高度调整阀都在环状间隙的流通阻力下使微小流量的空气流通，将利用空气弹簧支承车体的支承位置向中间位置校正。另一方面，当车体相对于转向架的支承位置大幅偏离中间位置时，对于向空气弹簧供给空气、及从空气弹簧放出空气的任一情况，高度调整阀都在不受环状间隙限制的较大的流通截面面积下使空气移动。通过大量空气的移动，将利用空气弹簧支承车体的支承位置迅速地向中间位置附近校正。

图6表示高度调整阀的以上的流量特性。即，当用于驱动滑阀的杆在中间位置附近转动时，对于向空气弹簧供给压缩空气、从空气弹簧放出空气的任一情况，都因环状间隙的流通阻力而导致高度调整阀的空气流量小。若杆的转动超过一定角度，则环状间隙消失，高度调整阀使大流量的空气流通。 

从图6可知那样，高度调整阀在向空气弹簧供给压缩空气时和从空气弹簧放出空气时发挥相同特性。即，流量特性的曲线以图6的纵轴线为中心呈左右对称形。但是，欲确保空气弹簧的设计自由度、或者当在中间位置附近供排空气时不产生振荡，有时需要在向空气弹簧供给压缩空气时和从空气弹簧放出空气时之间设定不同的流量特性。 

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种在向空气弹簧供给压缩空气时和从空气弹簧放出空气时之间能够改变流量特性的高度调整阀。 

为了达到以上的目的，本发明的高度调整阀使空气弹簧选择性地与空气压供给源和排出部连接，上述高度调整阀包括：滑阀孔，其在开口部处具有缩径部；滑阀，其根据空气弹簧的负荷在滑阀孔内沿轴向位移，以及空气弹簧通道，其与空气弹簧连通，且面对滑阀的外周。滑阀包括中空部和面对缩径部而形成于外周的扩径部。扩径部形成为直径大于滑阀的其他部位，在扩径部与缩径部之间形成环状间隙。扩径部的轴向长度与缩径部的轴向长度不同。 

高度调整阀还包括：阀芯，其与滑阀相对而落位于滑阀孔的开口部；弹簧，其用于将阀芯弹性支承在落位位置芯；第1通道，其用于根据被滑阀按压的阀芯自滑阀孔的开口部的上升，将空气压供给源和排出部中的一者经由环状间隙连接于空气弹簧通道；以及第2通道，其用于根据滑阀自阀芯向后退方向的位移，将空气压供给源和排出部中的另一者经由环状间隙和中空部连接于空气弹簧通道。 

在以下的说明书的记载中说明本发明的详细及其他特征、优点，并且在附图中示出。 

附图说明

图1是本发明的高度调整阀的纵剖面图。 

图2是说明与高度调整阀的扩径部和缩径部的尺寸设定有关的一例的、高度调整阀的主要部分的放大侧视图。 

图3是表示图2的尺寸设定带来的高度调整阀流量特性的坐标图。 

图4是说明与高度调整阀的扩径部和缩径部的尺寸设定有关的另一例的、高度调整阀的主要部分的放大侧视图。 

图5是表示图4的尺寸设定带来的高度调整阀流量特性的坐标图。 

图6是表示现有技术下的高度调整阀的流量特性的坐标图。 

具体实施方式

参照图1，本发明的高度调整阀1安装于铁道车辆的转向架和借助空气弹簧支承于转向架的车体之间，具有将车体相对于 转向架的支承高度保持为恒定的作用。 

高度调整阀1安装在车体上，借助杆2和连杆而与转向架连结。杆2的顶端与高度调整阀1的滑阀3连结。若车体的负载变化导致利用空气弹簧支承车体的支承高度发生变化，则该变化借助连杆使杆2摆动，沿轴向驱动连结在杆2的顶端的滑阀3。高度调整阀1根据滑阀3的位移，使连接于空气弹簧的空气弹簧通道4选择性地与第1通道5和第2通道6连接，该第1通道5连接于作为空气压供给源的压缩机，该第2通道6连接于排出部。另外，排出部与大气连通。 

高度调整阀1具有固定在车体上的阀壳体7。在阀壳体7中形成有用于收纳滑阀3的滑阀孔8。滑阀孔8的两端分别向阀壳体7内的空间9、10开口。在一个空间9中收纳滑阀3与杆2之间的连结部。与空间9连接有第2通道6。 

在空间10中收纳阀芯11。阀芯11被配置在空间10内的弹簧12从与滑阀3相反的一侧朝向滑阀孔8的开口部偏置，落位在形成于开口部的阀座，从而对空间10关闭开口部。与空间10连接有第1通道5。 

空气弹簧通道4面对滑阀3的外周而向滑阀孔8的内侧开口。在滑阀3中形成中空部3A。中空部3A在滑阀3的朝向阀芯11的端面上开口。中空部3A还借助排出口3B与空间9始终连通，该排出口3B在滑阀3的相反侧的端部上沿径向形成。 

参照图2，在滑阀3的朝向阀芯11的端部形成扩径部3C。与此相对，在滑阀孔8中形成缩径部8A。在从缩径部8A至空气弹簧通道4开口部的区间内，滑阀孔8形成为相对于滑阀3足够大的直径。称滑阀孔8的该部分为扩径部8B。 

再次参照图1，滑阀孔8在比扩径部8B靠空间9的一侧形成能滑动接触于滑阀3的直径。滑阀孔8在该部位配置有密封环 13。 

再次参照图2，扩径部8B与滑阀3之间的空间具有对空气流通不会带来明显阻力的程度的足够的截面面积。另一方面，由缩径部8A与扩径部3C形成的环状间隙比上述扩径部8B与滑阀3之间的空间窄很多，对空气流通产生明显的阻力。 

设缩径部8A的轴向长度为A，设扩径部3C的轴向长度为B。在该高度调整阀1中，以满足A≠B关系的方式设定缩径部8A的轴向长度A和扩径部3C的轴向长度B。 

再次参照图1，在该高度调整阀1中，将杆2的中心线与滑阀3的中心轴线成直角的位置设定为滑阀3的中间位置。滑阀3在中间位置处将顶端抵接于位于关闭位置的阀芯11。但是，滑阀3在中间位置处不会对阀芯11施加任何上升力。预先调整滑阀3的位置与杆2的摆动角度之间的关系，以得到该状态。 

在中间位置的高度调整阀1中，阀芯11关闭滑阀孔8的开口部，滑阀3的顶端抵接于阀芯11。因而，空间10与空气弹簧通道4之间经由环状间隙的连通被切断。滑阀3的中空部3A与空气弹簧通道4之间经由环状间隙的连通也被切断。因此，空气弹簧通道4实质上被关闭，不能对空气弹簧进行空气的供排。在该状态下，空气弹簧将车体保持在预先设定的支承位置。该支承位置相当于车体的中间位置。 

若例如因车辆的乘客的上下车导致车体对空气弹簧施加的负荷变动，则空气弹簧对应负荷的增减而伸缩，利用空气弹簧支承车体的支承位置发生变化。对于如上的负荷变动，高度调整阀1为了将车体保持在中间位置而自动调整空气弹簧的压力。 

当车体的支承位置从中间位置略微上升了时，借助杆2向图的左侧驱动滑阀3。利用滑阀3的该位移，使滑阀3的顶端从阀芯分离，滑阀3的内侧与外侧经由在滑阀3的顶端与阀芯11之间产 生的间隙相连通。更具体是，滑阀3的中空部3A与空气弹簧通道4经由缩径部8A与扩径部3C之间的环状间隙相连通。其结果，空气弹簧的空气经由空气弹簧通道4、缩径部8A与扩径部3C之间的环状间隙、滑阀3与阀芯11之间的间隙、滑阀3的中空部3A、以及排出口3B而放出到大气中。此时，缩径部8A与扩径部3C之间的环状间隙对欲通过的空气产生流通阻力。因而，车体慢慢下降至中间位置。 

当车体的支承位置大幅上升了时，滑阀3向图的左侧大幅位移。其结果，滑阀3的扩径部3C从缩径部8A向图左侧脱出，环状间隙消失。由于在此状态下从空气弹簧朝向大气中流出的空气不受环状间隙的流通阻力的影响地流出，因此从空气弹簧放出大量的空气，车体迅速下降。 

如此，当车体的上升位置接近中间位置时，高度调整阀1在环状间隙的阻力下从空气弹簧一点一点地放出空气，而使车体的支承位置慢慢下降。当车体的上升位置距离中间位置相距较大时，高度调整阀1无环状间隙的阻力地从空气弹簧放出空气，使车体的支承位置迅速下降。 

另外，在此情况下，若车体的支承位置接近中间位置，则与杆2连动的滑阀3向接近阀芯11的方向位移，扩径部3C进入到缩径部8A，而在扩径部3C与缩径部8A之间形成环状间隙。之后，车体的支承位置在环状间隙的流通阻力的作用下慢慢下降，最终回到中间位置。 

在车体的支承位置回到中间位置的同时，滑阀3的顶端抵接于阀芯11。之后，空气弹簧通道4与排出部的连接被切断，自空气弹簧的空气的放出也被切断。车体在中间位置保持到在负载条件下发生新的变动为止。 

另一方面，当车体的支承位置从中间位置略微下降了时， 杆2将滑阀向图的右向驱动。利用滑阀3的该位移，阀芯11从滑阀孔8的开口部上升，空间10与空气弹簧通道4经由由扩径部3C与缩径部8A形成的环状间隙连通。由于滑阀3的顶端抵接于阀芯11，因此空气弹簧通道4与排出部之间的连通被切断。 

在该状态下，来自压缩机的压缩空气经由由扩径部3C与缩径部8A形成的环状间隙流入到空气弹簧通道4，空气弹簧由于压缩空气的供给而膨胀。此时，缩径部8A与扩径部3C之间的环状间隙对欲通过的空气产生流通阻力。因而，车体慢慢上升至中间位置。 

当车体的中间位置从中间位置大幅下降了时，滑阀3向图的右侧大幅位移。滑阀3的扩径部3C在按压阀芯11的同时向滑阀孔8的外侧突出，环状间隙消失。在该状态下，从空间10向空气弹簧流入的压缩空气通过滑阀孔8与滑阀3之间的空间而无阻力地流入到空气弹簧通道4。因而，大量的压缩空气供给到空气弹簧，空气弹簧使车体的支承位置迅速上升。 

当车体的下降位置如此地接近中间位置时，高度调整阀1在环状间隙的阻力下，一点一点地从空间10经由空气弹簧通道4而向空气弹簧供给压缩空气，使车体慢慢上升。当车体的下降位置距离中间位置相距较大时，高度调整阀1无环状间隙的阻力地向空气弹簧供给大量的压缩空气，使车体的支承位置迅速上升。 

另外，在此情况下，若车体的支承位置接近中间位置，则与杆2连动的滑阀3向图的左侧位移，扩径部3C再次向缩径部8A进入，在扩径部3C与缩径部8A之间形成环状间隙。之后，车体的支承位置在环状间隙的流通阻力的作用下慢慢上升，最终回到中间位置。 

如上述那样，在该高度调整阀1中，滑阀孔8的缩径部8A的轴向长度A和滑阀3的扩径部3C的轴向长度B设定为不同的值。

图2表示扩径部3C的轴向长度B大于缩径部8A的轴向长度A的情况。在此情况下，当滑阀3向图的左向位移时，若滑阀3的位移距离达到A则环状间隙消失，与此相反，当滑阀3向图的右向位移时，环状间隙存在至滑阀3的位移距离达到B为止。 

其结果，高度调整阀1的流量特性如图3所示，在向空气弹簧供给空气时和从空气弹簧放出空气时之间表现出不同流量特性。即，当滑阀3向图2左向移动即放出空气时，若滑阀3的位移距离达到A，则流通阻力骤减而流量骤增，与此相反，当滑阀3向图2右向移动即供给空气时，到滑阀3的位移距离达到B为止不会发生同样的阻力减少。即，对于车体自中间位置的上升，相对较早就大量的空气从空气弹簧放出到大气中，较早就执行车体的正式下降操作，与此相反，对于车体自中间位置的下降，将从空间10向空气弹簧供给的压缩空气的流量抑制得较小，直到车体大幅下降为止。换言之，关于超过一定范围的车体升降，上升了的车体的下降操作比下降了的车体的上升操作更迅速地进行。 

图4表示缩径部8A的轴向长度A大于扩径部3C的轴向长度B的情况。在此情况下，当滑阀3向图的左向位移时，若滑阀3的位移距离达到A则环状间隙消失，当滑阀向图的右向位移时，若滑阀3的位移距离达到B则环状间隙消失。但是，由于与图2的情况相反而存在A＞B的关系，因此高度调整阀1的流量特性如图5所示，在向空气弹簧供给空气时和从空气弹簧放出空气时之间表现出不同流量特性。即，对于车体自中间位置的下降，大量的空气相对早期就供给到空气弹簧，迅速执行车体的上升操作，与此相反，对于车体自中间位置的上升，将从空间10向大气中放出的空气的流量抑制得较小，直到车体大幅上升为止。换言之，对于超过一定范围的车体升降，下降了的车体的上升操作比上升了的车体的下降操作更迅速地进行。 

如上，在该高度调整阀1中，在A＞B的情况下、以及在B＞A的情况下，由环状间隙形成的微小流动区域的范围在空气供给侧和空气放出侧相互不同。在该高度调整阀1中，通过设定A值和B值能够任意地实现不同的流量特性，因此能够根据用于支承车体的空气弹簧所要求的刚性，使实际的空气弹簧的特性最适当地进行匹配。另外，只要考虑空气弹簧对车体的支承条件来确定选择设定A＞B和设定B＞A中的任意一者即可。 

此外，关于用于实现车辆的理想稳定度、理想乘车感的空气弹簧的特性设定，可以通过使用该高度调整阀1而增加设定自由度。 

而且，如图3、图5所示，由于该高度调整阀1具有非对称形状的流量特性，因此高度调整阀1具有在维持较高的响应性的同时在中间位置附近不容易引起振荡的优良特性。 

关于以上说明，在此引用并入以2009年6月18日为申请日在日本国提出申请的特愿2009-145354号的内容。 

以上，通过几个特定的实施例说明了本发明，但是本发明不限定于上述的各实施例。在权利要求书的技术范围内，本领域的技术人员可以对这些实施例进行各种修正或者加以改变。 

例如，在上述实施例中，第1通道5连接于作为空气压供给源的压缩机，第2通道6连接于排出部。但是，也可以使第1通道5于连接排出部，使第2通道连接于作为空气压供给源的压缩机。 

产业上的可利用性

本发明的高度调整阀适用于自动调整铁道车辆中车体的使用空气弹簧的支承位置。 

如权利要求书所记载的那样要求本发明的实施例所包含的排他性性质或者特征。 

Claims (5)

1.一种高度调整阀（1），其使空气弹簧选择性地与空气压供给源和排出部连接，其中， 

上述高度调整阀（1）包括： 

滑阀孔（8），其在开口部处具有缩径部（8A）； 

滑阀（3），其根据空气弹簧的负荷在滑阀孔（8）内沿轴向位移，滑阀（3）包括中空部（3A）和面对缩径部（8A）而形成于外周的扩径部（3C），扩径部（3C）形成为直径大于滑阀（3）的其他部位，在扩径部（3C）与缩径部（8A）之间形成环状间隙； 

空气弹簧通道（4），其与空气弹簧连通，且面对滑阀（3）的外周； 

阀芯（11），其与滑阀（3）相对而落位于滑阀孔（8）的开口部； 

弹簧（12），其用于将阀芯（11）弹性支承在落位位置； 

第1通道（5），其用于根据被滑阀（3）按压的阀芯（11）自滑阀孔（8）的开口部的上升，将空气压供给源经由环状间隙连接于空气弹簧通道（4）；以及 

第2通道（6），其用于根据滑阀（3）自阀芯（11）向后退方向的位移，将排出部经由环状间隙和中空部（3A）连接于空气弹簧通道（4）； 

扩径部（3C）的轴向长度（B）与缩径部（8A）的轴向长度（A）设定为不同数值，扩径部（3C）的轴向长度（B）决定环状间隙对自空气压供给源向空气弹簧通道（4）供给的空气形成的第一微小流动区域，缩径部（8A）的轴向长度（A）决定环状间隙对自空气弹簧通道（4）向排出部排出的空气形成的第二微小流动区域，滑阀（3）的对应于第一微小流动区域的位移距离范围与滑阀（3）的对应于第二微小流动区域的位移距离范围互不相同。 

2.根据权利要求1所述的高度调整阀，其中， 

扩径部（3C）的轴向长度（B）设定为比缩径部（8A）的轴向长度（A）长。 

3.根据权利要求1所述的高度调整阀，其中， 

缩径部（8A）的轴向长度（A）设定为比扩径部（3C）的轴向长度（B）长。 

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高度调整阀，其中， 

空气弹簧通道（4）与环状间隙始终连通， 

第1通道（5）连接于空气压供给源， 

第2通道（6）连接于排出部， 

阀芯（11）构成为，通过落位于滑阀孔（8）的开口部而切断第1通道（5）与环状间隙之间的连通，且通过自滑阀孔（8）的开口部上升而连通第1通道（5）与环状间隙， 

滑阀（3）构成为，通过抵接于阀芯（11）而切断中空部（3A）与环状间隙之间的连通，且自阀芯（11）向后退方向位移而连通中空部（3A）与环状间隙。 

5.根据权利要求1至3中任一项所述的高度调整阀，其中， 

滑阀（3）构成为，根据空气弹簧的负荷的增大使阀芯（11）自滑阀孔（8）的开口部上升，且根据空气弹簧的负荷的减小在滑阀孔（8）内沿轴向自阀芯（11）向后退的方向位移。