JP2013169894A

JP2013169894A - 車両用高さ調整装置

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Publication number: JP2013169894A
Application number: JP2012035280A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sasaki; 勝美佐々木; Tomohiro Shimojo; 智洋下条; Hiroshi Niimura; 浩新村; Tetsuya Hayashi; 林　　哲也; Takekazu Mihara; 丈和三原; Naohide Kamikawa; 直英神川
Original assignee: PSC KK; Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: PSC KK; Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP5988606B2

Abstract

【課題】車両用の高さ調整装置の流量特性において、車高値に対する不感帯を適切に設定できるようにすることである。
【解決手段】車両用高さ調整装置４０は、給気開閉弁６０、スリーブ４４とスプール５０を含むスプール・スリーブ機構、操作部７０が設けられる。操作部７０に設けられる不感帯生成付勢部１００は、付勢力受部１０４を有する取付部１０２と、押付部１０８を先端に有する押付バネ１０６を含む。取付部１０２は、スプール５０と一体化されて押付バネ１０６の付勢力をスプール５０に伝達し、押付バネ１０６は、ニュートラル状態において、弁体付勢手段であるコイルバネ６６の付勢力に釣り合う付勢力で、スプール５０を給気開閉弁６０の開閉弁弁体６４側に押し付ける。押付バネ１０６を用いることで、ニュートラル状態において、偏心ピン７４は、案内溝７８の中の任意の位置とすることができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両用高さ調整装置に係り、特に、車両の車体と台車の間に配置される空気バネに気体を供給しあるいは排気して空気バネを伸縮させて車体と台車の間の高さである車高値を変更する車両用高さ調整装置に関する。

鉄道を用いた交通機関では、乗客の乗り心地改善等のために、台車と車体との間に空気バネが設けられる。空気バネは、１両の車両の前後および左右にそれぞれ設けられ、これらの空気バネに加圧空気源からの加圧空気を供給しあるいは空気バネ中の空気を大気中に排出することで、車体は台車に対し上下方向に移動でき、前後・左右の空気バネを全て給気あるいは排気とすると、車体を上下並進移動させることができ、左右の空気バネの一方のみを給気、あるいはさらに他方も排気とすると、車体を左右方向（車幅方向）に傾斜させることができる。

例えば、台車に対し車体の高さが予め定めた高さより全体的に高くなったり低くなったりするのを調整するレベル調整制御を行うことができる。また、車両の曲線部走行の際にレールのカント不足のために発生する超過遠心力を緩和するために車体を曲線の内側に傾斜させる車体傾斜制御を行うことができる。

レベル調整制御を行う自動高さ調整弁の構成として、特許文献１には、自動高さ調整弁であるレベリングバルブの従来技術として、負荷の昇降に応じてスプール孔内を軸方向に変位する中空のスプールと、スプールに相対してスプール孔の開口部を閉鎖できる弁体と、スプール孔に臨む空気ばね通路とを備え、スプールの中空部は大気に連通し、弁体の周囲には圧縮空気が供給される構成が述べられている。

また、特許文献２には、車体傾斜制御の際に、精度の高い車高計測を行うことができる車体傾斜制御用車高計測装置が述べられている。ここでは、レベル調整制御のために、自動高さ調整弁の開閉操作部と一体回転するシャフトの先端部に開閉操作レバーの一端が一体回転可能に連結され、この開閉操作レバーの先端に調整棒の一端が接続され、調整棒の他端が台車にブラケットを介して接続される構成が述べられている。台車に対する車体の上下方向を車高として、車高が変化して、例えば車高が下がったときは、調整棒を介して開閉操作レバーの先端側が突き上げられて自動高さ調整弁が切り換わり、加圧空気が空気バネに供給され、車体が上昇する。空気バネが伸長すると開閉操作レバーの先端側が調整棒を介して下向きに引っ張られ、空気バネへの加圧空気の供給が停止する。このようにして、台車に対し車体の床面は一定の高さに制御される。車体が下降したときは、上昇と逆方に制御が行われる。

このように、自動高さ調整弁の開閉操作を台車に接続される開閉操作レバーによって行うものは、車体が下がったときと上がったときとで、開閉操作レバーの移動方向が逆となる。そこで、車高値が予め定めた一定値にある状態をニュートラル状態として、開閉操作レバーがニュートラル状態から直ちに空気ばねへの加圧空気の供給を開始し、あるいはニュートラル状態から直ちに空気ばねからの空気排出を開始すると、加圧空気の供給と空気排出とが重なりあうような誤動作を起こすことがある。そのために、車高値と流量の間の関係である流量特性において、ニュートラル状態から車高値が変化しても、一定の変化範囲では、空気ばねへの加圧空気供給あるいは空気排出を行わないものとする不感帯を設けることが好ましい。

流量特性を調整する技術として、上記特許文献１には、従来技術の流量特性において、ニュートラル状態に対し、加圧空気の供給を開始する車高値と空気排出を開始する車高値が、左右対称の位置関係となることを指摘している。ここでは、スプールの外周に形成した大径部の軸方向の長さと、スプール孔の内径に形成した縮径部の軸方向の長さを異ならせる構成が開示されている。これによって、ニュートラル状態に対し、圧縮空気を空気ばね通路に大量に供給できる車高値と、空気ばねから空気を大量に排気できる車高値とを非対称の位置関係とできると述べられている。

特開２０１１−９４９号公報特許第３１５３１６０号

流量特性において車高値に対する不感帯は、例えば、自動高さ調整弁の開閉操作に開閉操作レバーを用いる場合等において、レバーの回転角度を弁のスプール等の直進運動に変換する変換機構におけるピンと案内溝の間の遊び隙間等によって適宜設けられる。

ところで、自動高さ調整弁として、特許文献１の従来技術で述べられているレベリングバルブはよく知られている構成である。この構成では、ニュートラル状態において、空気バネに圧縮空気が供給されないように弁体がスプール孔を塞ぎ、空気バネが大気に開放されないように、スプールが弁体に押し付けられていなければならない。このように、ニュートラル状態でスプールを弁体に押し付けられるようにするには、変換機構において、ピンを溝に片当たりするようにしておくことになる。このようにすると、ニュートラル状態でピンが溝に既に片当たりしているので、ニュートラル状態からピンが移動すると直ちに空気バネに圧縮空気が供給されることになる。つまり、車高値と流量との間の特性である流量特性において車高値についての不感帯がなく、誤動作を起こしやすい。

本発明の目的は、流量特性において、車高値に対する不感帯を適切に設定することができる車両用の高さ調整装置を提供することである。

本発明に係る車両用高さ調整装置は、車両の車体と台車の間に配置される空気バネに気体を供給しあるいは排気して空気バネを伸縮させて車体と台車の間の高さである車高値を変更する車両用高さ調整装置であって、軸方向の一方端側を開閉弁端側として、開閉弁端側に排気用開口部を有し軸方向に延びて他方端が排気ポートに連通する中心穴が設けられるスプールと、軸方向の一方端側を開閉弁端側として、スプールの開閉弁端側の外径よりも大きい内径の開閉弁側開口部を開閉弁端側に有し、軸方向の他方端側に空気バネと連通する負荷ポートを有し、スプールを軸方向に摺動自在に支持するスリーブと、一方端側が給気ポートに接続され他方端側がスリーブの開閉弁端に接続される筒状の開閉弁本体と、開閉弁本体の内部に収納されスリーブの開閉弁側開口部を塞ぐ大きさの開閉弁弁体と、開閉弁弁体をスリーブの開閉弁端側に付勢する弁体付勢手段とを含む給気開閉弁と、車両の台車に対する車体の高さである車高値の変化に応じて、スリーブまたはスプールの一方側を移動対象とし、他方側を被移動対象として、被移動対象に対し移動対象を相対的に軸方向に移動させる移動機構であって、車高値が予め定めた高さ指令値と一致しているニュートラル状態では、開閉弁弁体がスリーブの開閉弁側開口部とスプールの開閉弁端側とをともに遮蔽し、ニュートラル状態からスリーブに対しスプールを相対的に開閉弁端側に移動させることで、開閉弁弁体が付勢手段の付勢力に抗しながら給気ポート側に移動させて給気ポートと空気バネとを連通させる給気モードとし、ニュートラル状態からスプールに対しスリーブを相対的に開閉弁端側に移動させることで、給気開閉弁の付勢手段の付勢力によって開閉弁弁体がスリーブ開閉弁側開口部を遮蔽すると共に、スプールの開閉弁側開口部と開閉弁弁体との間に隙間を生じさせて排気ポートと空気バネとを連通させて排気モードとする移動機構と、ニュートラル状態において、弁体付勢手段の付勢力に釣り合う付勢力で移動対象を給気開閉弁の開閉弁弁体側に押し付けることで、ニュートラル状態から給気モードへ遷移するときの車高値に対し、及びニュートラル状態から排気モードへ遷移するときの車高値に対し、不感帯を生成する付感帯付勢手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用高さ調整装置において、スリーブは、負荷ポートを有する固定スリーブと、外周側で固定スリーブに摺動自在に支持され、内周側でスプールを摺動自在に支持し、固定スリーブの負荷ポートに対応する負荷口を有し、固定スリーブに対し予め定めた所定移動範囲で相対的に移動可能で、所定移動範囲において負荷口は固定スリーブの負荷ポートの範囲にある制御スリーブと、を含み、さらに、固定スリーブに対しスプールを相対的に軸方向に移動駆動するスプールアクチュエータを備え、移動機構は、スプールに対し相対的に制御スリーブを移動駆動することが好ましい。

また、本発明に係る車両用高さ調整装置において、スプールは、小径のステムと大径のランドとを有し、制御スリーブは、ニュートラル状態のときにスプールのランドによって塞がれる位置に配置される負荷口と、軸方向に沿って負荷口の前後に配置され負荷口を越えて相互に連通する２つの開口部とを有することが好ましい。

また、本発明に係る車両用高さ調整装置において、不感帯付勢手段が移動対象を押し付けて移動させる範囲を規制するストッパ手段を備えることが好ましい。

上記構成により、車両用高さ調整装置は、排気ポートに連通する中心穴が設けられるスプールと、負荷ポートを有し、スプールを軸方向に摺動自在に支持するスリーブと、弁体付勢手段によってスリーブの開閉弁側開口部を塞ぐ開閉弁弁体を有する給気開閉弁と、車高値の変化に応じて、スリーブまたはスプールの一方側を移動対象とし、他方側を被移動対象として、被移動対象に対し移動対象を相対的に軸方向に移動させる移動機構とを備える。

また、ニュートラル状態において、弁体付勢手段の付勢力に釣り合う付勢力で移動対象を給気開閉弁の開閉弁弁体側に押し付けることで、ニュートラル状態から給気モードへ遷移するときの車高値に対し、及びニュートラル状態から排気モードへ遷移するときの車高値に対し、不感帯を生成する付感帯付勢手段を備える。これによって、流量特性において、車高値に対する不感帯を適切に設定することができる。

また、車両用高さ調整装置において、スリーブが固定スリーブと制御スリーブの二重構造を有し、さらに、固定スリーブに対しスプールを相対的に軸方向に移動駆動するスプールアクチュエータを備え、移動機構は、スプールに対し制御スリーブを相対的に移動駆動するものであってもよい。このようにスリーブを二重構造にすることで、車高値を予め定めた値に自動調整するだけでなく、任意の高さに自動的に合わせることができる。

また、車両用高さ調整装置において、スプールは、小径のステムと大径のランドとを有し、制御スリーブは、ニュートラル状態のときにスプールのランドによって塞がれる位置に配置される負荷口と、軸方向に沿って負荷口の前後に配置され負荷口を越えて相互に連通する２つの開口部とを有する。このように、ランドと負荷口の相対位置で流量を調整するものとすることで、流量特性の設定の自由度が向上する。

また、車両用高さ調整装置において、不感帯付勢手段が移動対象を押し付けて移動させる範囲を規制するストッパ手段を備えるので、不感帯をより適切に設定できる。

本発明に係る実施の形態の車両用高さ調整装置を備える車両における車高値自動設定の様子を説明する図である。比較のために、従来技術の車両用高さ調整装置の構成を示す図である。従来技術における回転・直進変換機構を示す斜視図である。図３の平面図である。図２の作用を説明する図で、ニュートラル状態を示す図である。図５の状態から、スプールが＋Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図５の状態から、スプールが−Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図２の構成における流量特性を示す図である。本発明に係る実施の形態の車両用高さ調整装置の構成を示す図である。図９の作用を説明する図で、ニュートラル状態を示す図である。図１０の状態から、スプールが＋Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図１０の状態から、スプールが−Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図９の構成における流量特性を示す図である。本発明に係る実施の形態において、スリーブが二重構造の車両用高さ調整装置の構成を示す図である。図１４における二重構造のスリーブの作用を説明する図で、制御スリーブが−Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図１４における二重構造のスリーブの作用を説明する図で、制御スリーブが＋Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図１４において、スプールにランドを設けた構成の作用を説明する図で、スプールが＋Ｘ方向に移動した状態を示す図である。図１４において、スプールにランドを設けた構成の作用を説明する図で、スプールが−方向に移動した状態を示す図である。図１４において、スプールにランドを設けた構成の流量特性を示す図である。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。以下では、車両用高さ調整装置として、路面が平坦なときに台車に対する車体の高さを自動的に調整する作用としてのレベル調整制御作用を説明するが、例えば車両が左右方向に傾斜している場合であっても同様にレベル調整制御作用が働くことは言うまでもない。また、このように、車両用高さ調整装置をレベル調整制御に用いられるものとして説明するが、これは車体傾斜システムにも利用することができ、その意味では、広義の車体傾斜制御装置に相当するものである。

なお、以下では、空気バネに加圧空気が供給されるものとして説明するが、ここでの空気は、外気の他に、乾燥空気、あるいは窒素と酸素の成分比を適当に変更した気体、適当な不活性ガス等を添加した気体等であってもよい。

また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、車両用高さ調整装置４０，４１が用いられる車両１０の構成を説明する図である。なお、図１には、直交するＸＹＺ方向が示されている。Ｘ方向が車両１０の幅方向である左右方向、Ｙ方向が車体の長手方向であり、Ｚ方向が車両１０の高さ方向である。

車両１０は、路面１２の上に敷設されるレール１４，１５の上を回転する車輪１６，１７を備える台車１８と、乗客等が利用する車体２０と、台車１８と車体２０の間に設けられる空気バネ２２，２３と、台車１８と車体２０との間に設けられるリンク機構２４，２５と、車両用高さ調整装置４０，４１を含んで構成される。１両の車両について、その前後左右に空気バネとそれに対応するリンク機構と車両用高さ調整装置がそれぞれ設けられるが、図１では、そのうちの左右の２つの空気バネ２２，２３とリンク機構２４，２５と車両用高さ調整装置４０，４１についてのみ図示されている。

図１では、３つの図が並べられている。真ん中の図が、台車１８に対し車体２０の高さである車高値ｈが予め定めた一定値ｈ₀となっている状態を示し、左の図は、車高値ｈ₁が一定値ｈ₀よりも低い状態、右の図は、車高値ｈ₂が一定値ｈ₀よりも高い状態を示す。このように、台車１８に対し車体２０の高さがあらかじめ定めた高さより全体的に高くなったり低くなったりする場合に、予め定めた高さに戻すようにする調整がレベル調整制御である。図１の例では、低い車高値ｈ₁に対応して空気バネ２２，２３が伸長され、高い車高値ｈ₂に対応して空気バネ２２，２３が縮小され、いずれもが車高値がｈ₀となるように、レベル調整制御が行なわれる。レベル調整制御は、リンク機構２４，２５と、車両用高さ調整装置４０，４１の機能によって行なわれる。

なお、図１に示されるように、空気バネ２２，２３とリンク機構２４，２５と車両用高さ調整装置４０，４１は、車両１０の幅方向である左右方向に対称に設けられるので、以下では、空気バネ２２、リンク機構２４、車両用高さ調整装置４０に代表させて説明を続けるものとする。

リンク機構２４は、台車１８に対し回動可能に一方端が支持される台車側アームと、車体２０に対し回転可能に他方端が支持される車体側アームであるレバーと、台車側アームの他方端と車体側アームの一方端が相互に回動可能に接続される機構で、台車１８に対する車体２０の高さ位置が変わると、リンク機構２４のリンク形状が変化し、その形状変化は、台車１８に対する車体２０の高さによって一意に定まる。そこで、例えば、予め定められた車体２０の基準面に対する車体側アームの傾斜角度を、台車に対する車体の高さに対応する高さ対応値として用いることができる。その意味から、リンク機構２４は、高さ対応値を車高値として提供することができる車高検出器である。

車両用高さ調整装置４０は、リンク機構２４の傾斜角度に基いて機械的に駆動され、空気バネ２２に接続される負荷ポートと、気体供給源２６に接続される給気ポートと、大気に開放される排気ポートを有する一種の三方弁で、後述するように、スプール・スリーブ型弁と給気開閉弁とを一体化した構造を有する。気体供給源２６は加圧気体供給装置で、例えばコンプレッサで構成できる。

操作部７０は、リンク機構２４の傾斜角度の変化をスプールの直進運動に変換して、スプールを機械的に駆動する機構である。給排気路２８は、車両用高さ調整装置４０の負荷ポートと空気バネ２２とを接続する流路部材である。大気開放口３０は、車両用高さ調整装置４０の排気ポートに接続される開口部である。なお、これらに対応し、車両用高さ調整装置４１には、操作部７１、給排気路２９、大気開放口３１が備えられる。

本発明が解決しようとする課題を明確にするために、まず、図２から図８を用いて、従来技術における車両用高さ調整装置１４０の構成と作用を説明する。その後に、図１に用いられている車両用高さ調整装置４０の構成と作用を説明する。

図２は、従来技術における車両用高さ調整装置１４０の構成を示す断面図である。この車両用高さ調整装置１４０は、Ｘ方向に沿って、＋Ｘ方向から−Ｘ方向に向かって、給気開閉弁６０、スリーブ４４とスプール５０を含むスプール・スリーブ機構、操作部７０が設けられ、これらが外側ケース４２に納められる複合弁である。

外側ケース４２には、供給圧力Ｐ_Sを有する気体を供給する気体供給源２６に接続される給気接続口と、制御圧力Ｐ_Aを有する気体で満たされる空気バネ２２に連通する給排気路２８に接続される負荷接続口と、図２でＥ_Xとして示され、大気開放口３０に接続される排気接続口が設けられる。

給気開閉弁６０は、気体供給源２６に接続される給気接続口とスプール・スリーブ機構との間に配置され、給気接続口とスプール・スリーブ機構との間の連通を開閉する機能を有する弁である。給気開閉弁６０は、車両用高さ調整装置４０の外側ケース４２の一部を構成する筒状の開閉弁本体と、その内部空間に収納されるようにして配置される弁体機構を含んで構成される。

弁体機構は、両側に円板を有し、その円板の間に弱いバネ定数のコイルバネ６６が取り付けられるバネ付双方向弁体である。具体的には、弁体機構は、給気接続口側の円板である給気側弁体６２と、スプール・スリーブ機構側の円板である開閉弁弁体６４と、給気側弁体６２と開閉弁弁体６４とを接続する付勢手段であるコイルバネ６６を含んで構成される。コイルバネ６６は、給気側弁体６２と開閉弁弁体６４に対し、互いに引き離す方向に付勢力を与える。

給気側弁体６２は、開閉弁本体の内部空間の圧力が供給圧力Ｐ_Sよりも高くなった場合に、逆流を防止する逆止弁の機能を有し、開閉弁本体の一方端側の開口部である供給ポートを塞げる大きさの外形を有する円板である。

開閉弁弁体６４は、中立状態では、後述するスリーブ４４の開閉弁端側に設けられる円環状の突出部によって囲まれる開口部である開閉弁側開口部を塞げる大きさの外形を有する円板である。開閉弁弁体６４は、コイルバネ６６によって開閉弁本体の他方端側に向かうように付勢されるので、中立状態では、開閉弁弁体６４は、スリーブ４４の開閉弁端側の突出部に押し付けられる。

また、スプール５０とスリーブ４４が中立状態のときは、スプール５０の開閉弁端側に設けられる円環状の突出部もちょうどスリーブ４４の円環状の突出部とＸ方向の位置が同じとなるように設定されるので、中立状態では、開閉弁弁体６４は、スプール５０の開閉弁端側の突出部にも同時に押し付けられる。スプール５０には、大気開放口３０に連通する中心穴５２が軸方向に沿って設けられその一端はスプール５０の開閉弁側の突出部に開口するので、中立状態では、この中心穴も開閉弁弁体６４によって塞がれる。つまり、中立状態では、開閉弁弁体６４によって、スリーブ４４の内部空間に供給圧力Ｐ_Sを有する気体が入り込まないようになっており、また、スリーブ４４の内部空間が大気に開放されないようになっている。

スプール・スリーブ機構は、軸方向であるＸ方向に沿って移動可能なスプール５０と、スプール５０を摺動可能に支持するスリーブ４４とを含んで構成される。スリーブ４４は外側ケース４２に固定して支持される。ここでは、大気開放口３０に連通する中心穴５２がスプール５０に設けられ、空気バネ２２に接続される給排気路２８に連通する負荷ポート５６がスリーブ４４に設けられる様子が示されている。

操作部７０は、車両用高さ調整装置４０の外側ケース４２に回転可能に取り付けられた略円筒状の部材７２と、スプール５０に取り付けられる移動板部７６と、略円筒状の部材７２に設けられる偏心ピン７４と、移動板部７６に設けられる案内溝７８を含んで構成される。図２では、操作部７０の正面図が示されているが、図３には、その斜視図が、図４には、その平面図が、それぞれ示されている。

略円筒状の部材７２の外側ケース４２に対する回転中心８０の位置に、リンク機構２４の車体側アームであるレバーの一方端が固定して取り付けられる。つまり、この操作部７０の回転中心８０の位置がレバーの車体側取付部である。したがって、車高値ｈが変化して、レバーの傾斜角度θが変化すると、操作部７０は、その回転中心８０の周りに傾斜角度θの変化分だけ回転することになる。

操作部７０は、レバーの車体側取付部としての機能と共に、レバーの傾斜角度θの変化に対応する回転角度の変化を、スプール・スリーブ機構のスプール５０の軸方向であるＸ方向に沿った直進運動に変換する回転・直進変換機能を有する。

回転・直進変換機能は、略円筒状の部材７２に設けられた偏心ピン７４と、スプール５０の移動板部７６に設けられた案内溝７８とによって行なわれる。ここで、スプール・スリーブ機構の軸方向であるＸ方向に垂直で、図２の紙面の上下方向をＺ軸、図２の紙面に垂直方向をＹ方向とすると、操作部７０の回転中心８０の軸方向は、Ｙ方向に平行な方向である。そして、回転中心８０のＺ方向の位置は、スプール・スリーブ機構の中心軸上に設定される。偏心ピン７４の軸方向もＹ方向に平行な方向であるが、回転中心８０から予め定められた距離だけ偏心して配置される。

このように偏心ピン７４が配置されることで、操作部７０が回転中心８０の周りに回転すると、偏心ピン７４がスプール・スリーブ機構の軸方向にほぼ沿って円弧状に移動することになる。スプール５０の移動板部７６に設けられる案内溝７８は偏心ピン７４を案内する機能を有するので、偏心ピン７４の移動に対応して、移動板部７６が移動し、これによって、スプール５０は、その軸方向であるＸ方向に沿って移動することになる。以上が、偏心ピン７４と案内溝７８を有した移動板部７６による回転・直進変換機能の内容である。

このように、操作部７０の回転・直進機構を用いて、車高値ｈの変化に応じて、スプール５０がＸ軸方向に移動することになるが、偏心ピン７４と案内溝７８の間には適当な遊び隙間が設けられる。この遊び隙間によって、車高値が一定値ｈ₀にある中立状態、すなわちニュートラル状態から、車高値ｈが変化してリンク機構２４のレバーが回転しても、すぐにはスプール５０が移動を始めない。このように、偏心ピン７４と案内溝７８との間の遊び隙間は、ニュートラル状態から車高値ｈが変化したときのスプール５０の移動について、不感帯を生成する機能を有する。

上記構成の従来技術の車両用高さ調整装置１４０の作用、特に、不感帯について、図５から図８を用いて説明する。図５から図７は、開閉弁弁体６４、スプール５０、スリーブ４４、操作部７０の部分を抜き出した図である。これらの３つの図は、車高値ｈが変化して操作部７０が動作し、スプール５０がスリーブ４４に対して移動することで、スリーブ４４に設けられた負荷ポート５６にどのような流れが生じるかを説明する図である。図８は、車高値ｈと負荷ポート５６における流量Ｑの関係を示す流量特性の図である。

図５は、ニュートラル状態を示す図である。ニュートラル状態とは、車高値が予め定めた一定値ｈ₀のときの中立状態である。この状態では、スリーブ４４の円環状の突出部の先端位置と、スプール５０の円環状の突出部の先端位置が揃って、双方とも開閉弁弁体６４に押し付けられている。したがって、ニュートラル状態では、開閉弁弁体６４によって、スリーブ４４の内部空間に供給圧力Ｐ_Sを有する気体が入り込まないようになっており、また、スリーブ４４の内部空間が大気に開放されないようになっている。

図６は、車高値が一定値ｈ₀から沈んだ状態を示す図である。このとき、リンク機構２４の形状がニュートラル状態の形状から変化し、レバーの傾斜角度が変化するので、操作部７０の略円筒状の部材７２が回転する。図６では、車高値の沈んだ量を−Δｈとして示され、略円筒状の部材７２の回転を時計方向回りの矢印で示されている。略円筒状の部材７２は、回転中心８０の周りに回転するので、回転中心８０から偏心して配置される偏心ピン７４は、回転中心８０の回りに回転する。その回転で、移動板部７６の案内溝７８を＋Ｘ方向に移動させる。これによって、移動板部７６と一体化しているスプール５０は、スリーブ４４に対し、＋Ｘ方向に移動する。スプール５０の＋Ｘ方向移動によって、開閉弁弁体６４がスリーブ４４の円環状の突出部から離れる。

これによって、スリーブ４４と開閉弁弁体６４との間に隙間が生じ、その隙間を通って、供給圧力Ｐ_Sを有する加圧空気が、スリーブ４４の内周壁とスプール５０の外周壁との間に流れる。流れ込んだ加圧空気は、スリーブ４４に設けられた負荷ポート５６に流れ込み、給排気路２８を介して、空気バネ２２に供給される。空気バネ２２は、これによって伸長し、車体を持ち上げる。このようにして、沈んだ車体が持ち上げられ、車高値が高くなる。車高値が一定値ｈ₀になるまで、加圧空気の供給が続くが、車高値がｈ₀に近づくにつれ、スプール５０の＋Ｘ方向の移動量が少なくなる。そして、車高値がｈ₀となると、図５のニュートラル状態に戻り、加圧空気の供給が止まる。

図７は、車高値が一定値ｈ₀から持ち上がった状態を示す図である。このとき、リンク機構２４の形状がニュートラル状態の形状から変化し、レバーの傾斜角度が変化するので、操作部７０の略円筒状の部材７２が回転する。図７では、車高値の上昇量を＋Δｈとして示され、略円筒状の部材７２の回転を反時計方向回りの矢印で示されている。略円筒状の部材７２は、回転中心８０の周りに回転するので、回転中心８０から偏心して配置される偏心ピン７４は、回転中心８０の回りに回転する。その回転で、移動板部７６の案内溝７８を−Ｘ方向に移動させる。これによって、移動板部７６と一体化しているスプール５０は、スリーブ４４及びスリーブ４４に押し付けられている開閉弁弁体６４に対し、−Ｘ方向に移動して離れる。

これによって、スプール５０の中心穴５２の開閉弁弁体６４の側が開口する。中心穴５２は、大気開放口３０を介して大気に開放されている。そこで、空気バネ２２の内部の空気は、給排気路２８を介して、負荷ポート５６と、スリーブ４４の内周壁とスプール５０の外周壁との間と、スプール５０の中心穴５２を通って、大気に開放される。空気バネ２２は、これによって縮小し、車体が沈む。このようにして、持ち上がった車体が沈み出し、車高値が低くなる。車高値が一定値ｈ₀になるまで、空気バネ２２からの排気が続くが、車高値がｈ₀に近づくにつれ、スプール５０の−Ｘ方向の移動量が少なくなる。そして、車高値がｈ₀となると、図５のニュートラル状態に戻り、空気バネ２２からの排気が止まる。

このように、操作部７０は、車高値の変化に応じて、スリーブ４４に対しスプール５０を相対的に軸方向に移動させる移動機構である。移動機構の機能としては、車高値が予め定めた一定値ｈ₀と一致しているニュートラル状態では、開閉弁弁体６４がスリーブ４４の開閉弁側開口部とスプール５０の開閉弁端側とをともに遮蔽しているが、ニュートラル状態からスリーブ４４に対しスプール５０を開閉弁端側に移動させることで、開閉弁弁体６４がコイルバネ６６の付勢力に抗しながら給気側弁体６２の側に移動させて、気体供給源２６と空気バネ２２とを連通させる給気モードとする。また、ニュートラル状態からスプール５０に対しスリーブ４４を相対的に開閉弁端側に移動させる状態とすることで、コイルバネ６６の付勢力によって開閉弁弁体６４がスリーブ４４の開閉弁側開口部を遮蔽すると共に、スプール５０の開閉弁側開口部と開閉弁弁体６４との間に隙間を生じさせて大気開放口３０と空気バネ２２とを連通させて排気モードとする。

以上が、従来技術の車両用高さ調整装置１４０の作用である。ここで、図５のニュートラル状態の様子に戻ると、ニュートラル状態において、空気バネ２２に加圧空気が供給されないように開閉弁弁体６４がスプール５０の中心穴５２を塞ぎ、空気バネ２２が大気に開放されないように、スプール５０が開閉弁弁体６４に押し付けられていなければならない。このように、ニュートラル状態でスプール５０が開閉弁弁体６４に押し付けられるようにするには、操作部７０において、偏心ピン７４を案内溝７８に片当たりするようにしておくことになる。図５では、偏心ピン７４が案内溝７８の＋Ｘ方向に片当たりしている様子が示されている。このようにすると、ニュートラル状態で偏心ピン７４が案内溝７８に既に片当たりしているので、ニュートラル状態から偏心ピン７４が＋Ｘ方向に移動すると、直ちに空気バネ２２に加圧空気が供給されることになる。

その様子を図８の流量特性において破線で示した。図８の横軸は車高値の変化量Δｈで、Δｈ＝０がニュートラル状態である。縦軸は、負荷ポート５６を流れる流量Ｑである。車高値の変化量が＋Δｈとは、車体が沈んだ状態から持ち上がるときで、このときの流量Ｑは、供給圧力Ｐ_Sの供給ポート側から制御圧力Ｐ_Aの負荷ポート５６に向かって流れる。つまり、空気バネ２２に対する給気流量である。車高値の変化量が−Δｈとは、車体が持ち上がった状態から沈むときで、このときの流量Ｑは、制御圧力Ｐ_Aの負荷ポート５６から大気開放口３０に向かって排気される流れである。つまり、空気バネ２２からの排気流量である。

破線は、車高値＝０のときから、空気バネに対する給気流量が増加を始めることが示されている。すなわち、従来技術の車両用高さ調整装置１４０では、車高値と流量との間の特性である流量特性において、車高値についての不感帯がないことになり、誤動作を起こしやすい。

そこで、従来技術では、開閉弁弁体６４と、スプール５０の先端との間に弾性体１４２を設けることが行われる。図５から図７には、それぞれ、弾性体１４２が配置される様子が示されている。このように弾性体１４２を配置すると、ニュートラル状態で偏心ピン７４が案内溝７８に既に片当たりしていても、ニュートラル状態から偏心ピン７４が＋Ｘ方向に移動しても、弾性体１４２の弾性変形分だけ、空気バネ２２に加圧空気が供給されるのが遅れることになる。こうして、弾性体１４２を用いることで、流量特性において、車高値についての不感帯を設けることができる。図８において、実線は、弾性体１４２を用いたときの流量特性である。

従来技術では、弾性体１４２を用いて流量特性における車高値についての不感帯を設けているが、その不感帯の量は、弾性体１４２の弾性変形で定まるので、あまり大きな値とすることが困難で、誤動作を防ぐためには、細心の注意が必要である。これが、本発明の解決しようとする課題である。

図９は、図１における車両用高さ調整装置４０の構成を示す断面図である。この車両用高さ調整装置４０は、基本構成が図２で説明した従来技術の車両用高さ調整装置１４０と同じであるが、操作部７０に、不感帯生成付勢部１００が設けられる点が相違する。この不感帯生成付勢部１００は、流量特性における車高値についての不感帯を適切に設ける機能を有する。

不感帯生成付勢部１００は、付勢力受部１０４を有する取付部１０２と、押付部１０８を先端に有する押付バネ１０６を含んで構成される。取付部１０２は、スプール５０と一体化された部材で、押付バネ１０６の付勢力をスプール５０に伝達する機能を有する。押付バネ１０６は、根元側が外側ケース４２に固定され、先端側が押付部１０８となるコイルバネで、押付部１０８が根元側に圧縮されることで付勢力を発生する圧縮バネである。

押付バネ１０６は、ニュートラル状態において、弁体付勢手段であるコイルバネ６６の付勢力に釣り合う付勢力で、スプール５０を給気開閉弁６０の開閉弁弁体６４側に押し付ける機能を有する。押付バネ１０６の付勢力がコイルバネ６６の付勢力と釣り合うようにするのは、ニュートラル状態において、押付部１０８がストッパ１１０によって＋Ｘ方向の移動が規制されることで実現される。すなわち、ニュートラル状態では、押付バネ１０６は、ストッパ１１０によって定められた長さに圧縮されて、その長さに応じた付勢力を発生する。ここで、ニュートラル状態において押付バネ１０６が発生する付勢力の大きさが、ニュートラル状態において開閉弁弁体６４をスプール５０の先端に向かって押し付けるコイルバネ６６の付勢力と釣り合うように、ストッパ１１０の位置、あるいはニュートラル状態における押付バネ１０６の長さが設定される。

このように、押付バネ１０６によって、ニュートラル状態でスプール５０が開閉弁弁体６４に押し付けられるので、従来技術のように、弾性体１４２を用いる必要がない。また、弾性体１４２を用いないときの従来技術のように、操作部７０において、偏心ピン７４を案内溝７８に片当たりさせる必要がない。すなわち、押付バネ１０６を用いることで、ニュートラル状態において、偏心ピン７４は、案内溝７８の中の任意の位置とすることができ、また、偏心ピン７４と案内溝７８との間の遊び隙間の大きさをある程度自由に設定できる。例えば、適当な大きさの遊び隙間として、ニュートラル状態において、案内溝７８のちょうど中間の位置に偏心ピン７４が来るように、スプール５０の長さ、リンク機構２４の形状等を設定すれば、流量特性における車高値についての不感帯を適切な大きさにすることができる。その意味で、押付バネ１０６は、適切な不感帯を生成するのに用いられる付感帯付勢手段と呼ぶことができる。

上記構成の車両用高さ調整装置４０の作用、特に、不感帯について、図１０から図１３を用いて説明する。図１０から図１２は、開閉弁弁体６４、スプール５０、スリーブ４４、操作部７０、不感帯生成付勢部１００の部分を抜き出した図である。これらの３つの図は、車高値ｈが変化して操作部７０が動作し、スプール５０がスリーブ４４に対して移動することで、スリーブ４４に設けられた負荷ポート５６にどのような流れが生じるかを説明する図である。図１３は、車高値ｈと負荷ポート５６における流量Ｑの関係を示す流量特性の図である。

図１０から図１２において、不感帯生成付勢部１００以外の作用は、図５から図７で説明した内容と同様であるので、以下では、不感帯生成付勢部１００の作用を中心に説明を進める。

図１０は、ニュートラル状態を示す図である。ニュートラル状態において、不感帯生成付勢部１００は、コイルバネ６６の付勢力に釣り合う付勢力で、スプール５０を開閉弁弁体６４の側に押し付けている。このとき、操作部７０において、偏心ピン７４は、案内溝７８のちょうど中間の位置に来るように、スプール５０の長さ、リンク機構２４の形状等が設定されている。これによって、偏心ピン７４と案内溝７８の間の＋Ｘ方向の遊び隙間の大きさが、−Ｘ方向の遊び隙間の大きさと同じとなっている。

図１１は、車高値が一定値ｈ₀から沈んだ状態を示す図である。このとき、リンク機構２４の形状がニュートラル状態の形状から変化し、レバーの傾斜角度が変化するので、操作部７０の略円筒状の部材７２が回転する。略円筒状の部材７２は、回転中心８０の周りに時計方向に回転するので、回転中心８０から偏心して配置される偏心ピン７４は、回転中心８０の回りに回転し、案内溝７８の中を＋Ｘ方向に移動する。

ここで、ニュートラル状態において、偏心ピン７４と案内溝７８との間には＋Ｘ方向に予め定めた大きさの遊び隙間が生じるようになっているので、偏心ピン７４が移動しても、その移動量がこの遊び隙間の大きさの分に達するまで、移動板部７６は動かない状態を維持する。移動板部７６が動かなければ、スプール５０も動かない。このようにして、車高値の変化に対するスプール５０の移動について、＋Ｘ方向の不感帯が生じる。

図１２は、車高値が一定値ｈ₀から持ち上がった状態を示す図である。このとき、リンク機構２４の形状がニュートラル状態の形状から変化し、レバーの傾斜角度が変化するので、操作部７０の略円筒状の部材７２が回転する。略円筒状の部材７２は、回転中心８０の周りに反時計方向に回転するので、回転中心８０から偏心して配置される偏心ピン７４は、回転中心８０の回りに回転し、案内溝７８の中を−Ｘ方向に移動する。

ここで、ニュートラル状態において、偏心ピン７４と案内溝７８との間には−Ｘ方向に予め定めた大きさの遊び隙間が生じるようになっているので、偏心ピン７４が移動しても、その移動量がこの遊び隙間の大きさの分に達するまで、移動板部７６は動かない状態を維持する。移動板部７６が動かなければ、スプール５０も動かない。このようにして、車高値の変化に対するスプール５０の移動について、−Ｘ方向の不感帯が生じる。

このように、車高値の変化に対するスプール５０の移動について、−Ｘ方向と＋Ｘ方向の両方に不感帯が生じる。そして、その不感帯の大きさは、偏心ピン７４と案内溝７８との間の遊び隙間の大きさの設定で適切に設定できるので、流量特性において、車高値に対する不感帯を適切に設定することができる。図１３は、その様子を説明する図である。

図１３は、図９の車両用高さ調整装置４０の流量特性を示す図である。横軸、縦軸の意味は、図８で説明したものと同様である。横軸において、Δｈ＝０がニュートラル状態である。横軸が＋Δｈのときの給気流量は、ニュートラル状態から、図８に比較して十分大きな大きさの不感帯をおいてから増加を始める。同様に、横軸が−Δｈのときの排気流量は、ニュートラル状態から、図８に比較して十分大きな大きさの不感帯をおいてから増加を始める。また、＋Δｈにおける不感帯の大きさと−Δｈにおける不感帯の大きさを同じとできる。このように、操作部７０に不感帯生成付勢部１００を設けることで、流量特性における車高値についての不感帯を適切に設定することができる。

上記では、スリーブ４４が固定で、スプール５０がスリーブ４４に対して移動するものとして説明した。これを、スリーブがスプールに対して移動するものとしてもよい。さらには、スリーブとスプールの双方が外側ケース４２に対して移動するものとしてもよい。

また、上記では、スプール５０がステムとランドの区別を有しない中空管として説明したが、スプールがランドを有し、スプールがスリーブに対し相対的に移動するときのランドと負荷ポートとの間の位置関係を適切に設定するものとしてもよい。

図１４に示す車両用高さ調整装置１５０は、図９で説明した車両用高さ調整装置４０の構成に加え、以下の２つの構成を有する。

１つ目は、スリーブ１５２が、固定スリーブ１５４と制御スリーブ１５６の二重構造を有し、さらに、固定スリーブ１５４に対しスプール１５８を軸方向に移動駆動するスプールアクチュエータ１７０を備え、移動機構である操作部７０は、スプール１５８に対し制御スリーブ１５６を移動駆動する構成である。

２つ目は、スプール１５８は、小径のステムと大径のランド１６０とを有し、スリーブの負荷ポート５６は、ニュートラル状態のときにスプール１５８のランド１６０によって塞がれる位置に配置される。そして、軸方向に沿って負荷ポート５６の前後に配置され負荷ポート５６を越えて連通部１６６によって相互に連通する２つの開口部１６２，１６４を有する構成である。

図１５，１６は、１つ目の構成、すなわち、スリーブ１５２が固定スリーブ１５４と制御スリーブ１５６の二重構造である構成の作用を説明する図である。なお、図１５、図１６では、２つ目の構成を盛り込まずに、１つ目の構成の作用のみが分かるようにした。ここでは、まず、スプールアクチュエータ１７０を作動させず、スプール１５８を被移動対象として固定位置をとるものとし、制御スリーブ１５６を移動対象として、操作部７０によって車高値に応じて移動駆動されるものとして説明する。

図１５は、車高値が一定値ｈ₀から沈んだ状態を示す図である。このとき、リンク機構２４の形状がニュートラル状態の形状から変化し、レバーの傾斜角度が変化して、操作部７０の略円筒状の部材７２が回転し、これによって制御スリーブ１５６がスプール１５８に対し、−Ｘ方向に移動する。図１１に対応する図６と比較すると、操作部７０によって移動駆動される対象が異なるので、その移動方向が異なっていることを除くと、制御スリーブ１５６とスプール１５８の相対的位置関係の変化は同じである。

したがって、図６で説明したと同様に、制御スリーブ１５６と開閉弁弁体６４との間に隙間が生じ、その隙間を通って、供給圧力Ｐ_Sを有する加圧空気が、制御スリーブ１５６の内周壁とスプール１５８の外周壁との間に流れる。流れ込んだ加圧空気は、制御スリーブ１５６に設けられた負荷ポート５６に流れ込み、給排気路２８を介して、空気バネ２２に供給される。空気バネ２２は、これによって伸長し、車体を持ち上げることになる。

図１６は、車高値が一定値ｈ₀から持ち上がった状態を示す図である。このとき、リンク機構２４の形状がニュートラル状態の形状から変化し、レバーの傾斜角度が変化して、操作部７０の略円筒状の部材７２が回転し、これによって制御スリーブ１５６がスプール１５８に対し、＋Ｘ方向に移動する。図１２に対応する図７と比較すると、操作部７０によって移動駆動される対象が異なるので、その移動方向が異なっていることを除くと、制御スリーブ１５６とスプール１５８の相対的位置関係の変化は同じである。

したがって、図７で説明したと同様に、スプール１５８の中心穴５２の開閉弁弁体６４の側が開口し、空気バネ２２の内部の空気は、給排気路２８を介し、負荷ポート５６、スリーブ４４の内周壁とスプール１５８の外周壁との間、スプール１５８の中心穴５２を通って、大気に開放される。空気バネ２２は、これによって縮小し、車体が沈む。このようにして、持ち上がった車体が沈み出し、車高値が低くなる。

このように、スプール１５８の位置を固定とすれば、図６、図７と同様の作用を奏することができる。ここで、スプールアクチュエータ１７０によってスプール１５８を固定スリーブ１５４に対し任意の位置に移動させて、そこで固定すると、スプール１５８と制御スリーブ１５６の初期的な相対位置関係であるニュートラル位置を、スプール１５８の移動量に対応して変更することができる。例えば、スプール１５８を、＋Ｘ方向にＡｍｍ移動させてそこで固定すると、図１５と同様な状態となって、車体を持ち上げるように、空気バネ２２に加圧空気が供給される。そして、車高値が高くなって、これによりリンク機構２４の形状が変化し、操作部７０が回転し、制御スリーブ１５６を移動させて、加圧空気の供給を減らす。これを繰り返して、最後には、スプール１５８のＡｍｍ移動量に対応する車高値に落ち着いて、加圧空気の供給が止まる。

こうして、スプール１５８を任意量だけ移動させることで、空気バネ２２を任意量だけ持ち上がることができる。逆に、スプール１５８を−Ｘ方向に任意量だけ移動させれば、空気バネ２２を任意量だけ沈ませることができる。このように、制御スリーブ１５６とスプール１５８の双方を移動可能とすることで、車高値を任意の高さに自動的に昇降させることができる。この機能を用いて、複数の空気バネの高さを個々に制御して、車両の傾斜制御を行うことができる。

図１７，１８は、２つ目の構成、すなわち、スプール１５８にランド１６０を設け、スリーブに負荷ポート５６を挟んで互いに連通する２つの開口部１６２，１６４を設ける構成の作用を説明する図である。ここでは、制御スリーブ１５６は固定スリーブ１５４に固定されるものとして、１つ目の構成の作用が生じないものとして、２つ目の構成の作用を説明する。

図１７は、車高値が一定値ｈ₀から沈んだ状態を示す図である。ここでは、図１５と同様に、スプール１５８が制御スリーブ１５６に対して相対的に＋Ｘ方向に移動するので、制御スリーブ１５６と開閉弁弁体６４との間に隙間が生じ、その隙間を通って、供給圧力Ｐ_Sを有する加圧空気が、制御スリーブ１５６の内周壁とスプール１５８の外周壁との間に流れる。一方で、スプール１５８が制御スリーブ１５６に対して相対的に＋Ｘ方向に移動することで、ランド１６０は、負荷ポート５６の＋Ｘ方向側を塞ぐ。したがって、図１５と相違して、加圧空気は開閉弁弁体６４の側から直接的には負荷ポート５６に流れ込むことができない。図１７に示されるように、加圧空気は、開閉弁弁体６４の側から、開口部１６２、連通部１６６、開口部１６４を経て、スプール１５８が制御スリーブ１５６の間の隙間を通り、負荷ポート５６の−Ｘ方向側でランド１６０によって塞がれていない部分から、給排気路２８に流れ込む。

図１８は、車高値が一定値ｈ₀から持ち上がった状態を示す図である。ここでは、図１６と同様に、スプール１５８が制御スリーブ１５６に対して相対的に−Ｘ方向に移動するので、開閉弁弁体６４からスプール１５８が離れ、スプール１５８の中心穴５２が開口する。一方で、スプール１５８が制御スリーブ１５６に対して相対的に−Ｘ方向に移動することで、ランド１６０は、負荷ポート５６の−Ｘ方向側を塞ぐ。したがって、空気バネ２２からの排気は、負荷ポート５６の＋Ｘ方向側でランド１６０によって塞がれていない部分から、制御スリーブ１５６の内周壁とスプール１５８の外周壁との間を通り、スプール１５８の中心穴５２に流れる。

このように、２つ目の構成においては、負荷ポート５６を流れる加圧空気、排気は、ランド１６０と負荷ポート５６との間の位置関係で決まる開口部を通ることになる。したがって、負荷ポート５６の流量Ｑは、負荷ポート５６とランド１６０の重なりで定まる気体連通面積に比例する。したがって、負荷ポート５６の開口部の形状と、ランド１６０の負荷ポート５６に向かい合う遮蔽部の形状との設定によって、Ｑ／Δｈを任意に設計することができる。例えば、ランド１６０と負荷ポート５６との間の相対的な位置関係に対し、気体連通面積が線形的に変化するように設計することもでき、気体連通面積が非線形的に変化するように設計することもできる。

図１９に、２つ目の構成を用いたときの流量特性を示す。負荷ポート５６の開口部の形状と、ランド１６０の負荷ポート５６に向かい合う遮蔽部の形状との設定によって、実線、破線、一点鎖線のように様々なＱ／Δｈ特性を選択することができる。これにより、Ｑ／Δｈ特性の設計自由度が高まるので、例えば、レベル調整制御、傾斜制御を車両の仕様に合わせきめ細かく設定することが可能となる。

本発明に係る車両用高さ調整装置は、鉄道車両等に利用できる。

１０車両、１２路面、１４，１５レール、１６，１７車輪、１８台車、２０車体、２２，２３空気バネ、２４，２５リンク機構、２６気体供給源、２８，２９給排気路、３０，３１大気開放口、４０，４１，１４０，１５０車両用高さ調整装置、４２外側ケース、４４，１５２スリーブ、５０，１５８スプール、５２中心穴、５６負荷ポート、６０給気開閉弁、６２給気側弁体、６４開閉弁弁体、６６コイルバネ、７０，７１操作部、７２略円筒状の部材、７４偏心ピン、７６移動板部、７８案内溝、８０回転中心、１００不感帯生成付勢部、１０２取付部、１０４付勢力受部、１０６押付バネ、１０８押付部、１１０ストッパ、１４２弾性体、１５４固定スリーブ、１５６制御スリーブ、１６０ランド、１６２，１６４開口部、１６６連通部、１７０スプールアクチュエータ。

Claims

車両の車体と台車の間に配置される空気バネに気体を供給しあるいは排気して空気バネを伸縮させて車体と台車の間の高さである車高値を変更する車両用高さ調整装置であって、
軸方向の一方端側を開閉弁端側として、開閉弁端側に排気用開口部を有し軸方向に延びて他方端が排気ポートに連通する中心穴が設けられるスプールと、
軸方向の一方端側を開閉弁端側として、スプールの開閉弁端側の外径よりも大きい内径の開閉弁側開口部を開閉弁端側に有し、軸方向の他方端側に空気バネと連通する負荷ポートを有し、スプールを軸方向に摺動自在に支持するスリーブと、
一方端側が給気ポートに接続され他方端側がスリーブの開閉弁端に接続される筒状の開閉弁本体と、開閉弁本体の内部に収納されスリーブの開閉弁側開口部を塞ぐ大きさの開閉弁弁体と、開閉弁弁体をスリーブの開閉弁端側に付勢する弁体付勢手段とを含む給気開閉弁と、
車両の台車に対する車体の高さである車高値の変化に応じて、スリーブまたはスプールの一方側を移動対象とし、他方側を被移動対象として、被移動対象に対し移動対象を相対的に軸方向に移動させる移動機構であって、
車高値が予め定めた高さ指令値と一致しているニュートラル状態では、開閉弁弁体がスリーブの開閉弁側開口部とスプールの開閉弁端側とをともに遮蔽し、
ニュートラル状態からスリーブに対しスプールを相対的に開閉弁端側に移動させることで、開閉弁弁体が付勢手段の付勢力に抗しながら給気ポート側に移動させて給気ポートと空気バネとを連通させる給気モードとし、
ニュートラル状態からスプールに対しスリーブを相対的に開閉弁端側に移動させることで、給気開閉弁の付勢手段の付勢力によって開閉弁弁体がスリーブ開閉弁側開口部を遮蔽すると共に、スプールの開閉弁側開口部と開閉弁弁体との間に隙間を生じさせて排気ポートと空気バネとを連通させて排気モードとする移動機構と、
ニュートラル状態において、弁体付勢手段の付勢力に釣り合う付勢力で移動対象を給気開閉弁の開閉弁弁体側に押し付けることで、ニュートラル状態から給気モードへ遷移するときの車高値に対し、及びニュートラル状態から排気モードへ遷移するときの車高値に対し、不感帯を生成する付感帯付勢手段と、
を備えることを特徴とする車両用高さ調整装置。
請求項１に記載の車両用高さ調整装置において、
スリーブは、
負荷ポートを有する固定スリーブと、
外周側で固定スリーブに摺動自在に支持され、内周側でスプールを摺動自在に支持し、固定スリーブの負荷ポートに対応する負荷口を有し、固定スリーブに対し予め定めた所定移動範囲で相対的に移動可能で、所定移動範囲において負荷口は固定スリーブの負荷ポートの範囲にある制御スリーブと、
を含み、
さらに、
固定スリーブに対しスプールを相対的に軸方向に移動駆動するスプールアクチュエータを備え、
移動機構は、スプールに対し制御スリーブを相対的に移動駆動することを特徴とする車両用高さ調整装置。
請求項２に記載の車両用高さ調整装置において、
スプールは、小径のステムと大径のランドとを有し、
制御スリーブは、ニュートラル状態のときにスプールのランドによって塞がれる位置に配置される負荷口と、軸方向に沿って負荷口の前後に配置され負荷口を越えて相互に連通する２つの開口部とを有することを特徴とする車両用高さ調整装置。
請求項１に記載の車両用高さ調整装置において、
不感帯付勢手段が移動対象を押し付けて移動させる範囲を規制するストッパ手段を備えることを特徴とする車両用高さ調整装置。