JP5869366B2

JP5869366B2 - レベリングバルブ

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Publication number: JP5869366B2
Application number: JP2012039172A
Authority: JP
Inventors: 大輔石井
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013173439A

Description

本発明は、鉄道車両に用いられる空気ばねの高さを調整するレベリングバルブに関するものである。

鉄道車両の空気ばねに圧縮空気を供給し、あるいは空気ばねから圧縮空気を排出することで、鉄道車両の車体を一定の高さに維持するレベリングバルブが特許文献１に開示されている。

この種のレベリングバルブは、車体の荷重が増加して車体が台車に対して沈み込むと、コンプレッサから空気ばねに圧縮空気を供給して車体の高さを上昇させる。一方、車体の荷重が減少して車体が台車から浮き上がると、空気ばねの圧縮空気を大気中に排出することで、車体の高さを下降させる。

鉄道車両は台車に対する車体の相対変位に応じて回動するレバーを備えている。レベリングバルブは、空気ばねに連通する空気ばね通路をレバーの回動方向に応じてコンプレッサ又は排気通路に選択的に接続する。

ところで、鉄道車両の線路の曲線区間では、車両に加わる遠心力を打ち消すために、軌道にカントと呼ばれる傾斜が付けられており、外側のレールが内側のレールよりも高くなっている。傾斜の付いた曲線区間と平坦な直線区間との間には、軌道の傾斜量が徐々に変化する緩和曲線区間が存在する（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１７９７１７号公報特開２００７−２６９０７６号公報

緩和曲線区間の出口側では、軌道の傾斜量が徐々に小さくなっているため、車両外側の台車の高さは軌道に沿って徐々に低くなる。これにより、車両外側では台車と車体の相対変位が大きくなるため、車両外側に設置された空気ばねのレベリングバルブが作動して空気ばねから空気が排出される。このため、車両外側では、車輪に作用する垂直方向の荷重である輪重が小さくなる。

特に、車両が曲線区間を低速で走行する場合には、空気ばねから空気が排出され易く、輪重が極端に小さくなる輪重抜けが発生し易い。輪重抜けが発生すると、車両の横方向に作用する横力が相対的に大きくなるため、脱線し易い状態となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、輪重抜けの発生を防止することができるレベリングバルブを提供することを目的とする。

本発明は、鉄道車両の車体と台車の間に設けられる空気ばねの高さを調整するレベリングバルブであって、前記台車に対する前記車体の相対変位に応じて回転する作動アームと、前記空気ばねに連通して形成され、前記作動アームの回転方向に応じて圧縮空気源又は排気通路に選択的に接続される空気ばね通路と、前記作動アームが中立位置から一方向へ所定角度以上回転することによって開弁して前記空気ばね通路に前記圧縮空気源を接続する給気弁と、前記作動アームが中立位置から他方向へ所定角度以上回転することによって開弁して前記空気ばね通路に前記排気通路を接続する排気弁と、を備え、前記排気弁は、前記作動アームの回転に伴って移動して開弁する第１弁体と、前記作動アームの回転に伴って移動して前記第１弁体の開弁後に開弁する第２弁体と、前記第１弁体と直列にかつ前記第２弁体と並列に設けられ、通過する空気の流れに抵抗を付与する絞り通路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、排気弁は時間差で開弁する第１弁体と第２弁体を備えるため、排気弁の開弁初期段階では、空気ばねの空気は絞り通路を通過して第１弁体から排出される。したがって、緩和曲線区間の出口側にて、車両外側の車体と台車の相対変位が大きくなる場合であっても、空気ばねから空気が一気に排出されることがなく、輪重抜けの発生を防止することができる。

本発明の実施形態に係るレベリングバルブの取付図である。本発明の実施形態に係るレベリングバルブの断面図である。排気弁の拡大図である。給気弁及び排気弁の流量特性を示すグラフ図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るレベリングバルブ１００の概要について説明する。

レベリングバルブ１００は、鉄道車両の車体１と台車２の間に設けられる空気ばね３の高さを調整して、車体１を一定の高さに維持する機能を有するものである。

レベリングバルブ１００は車体１と台車２の間に亘って装着される。具体的には、レベリングバルブ１００は、車体１に取り付けられ、レバー４と連結棒５を介して台車２に連結される。車体１の荷重変化により空気ばね３が伸縮して車体１の高さが変化すると、この変化が連結棒５及びレバー４を介してレベリングバルブ１００に伝えられる。

車体荷重が増加して空気ばね３がたわんだ場合には、レバー４が中立位置から上方に押し上げられ（図１中矢印Ａ方向への回転）、それに伴ってレベリングバルブ１００の給気弁３１（図２参照）が開弁し、空気ばね３に連通する空気ばね通路６と圧縮空気源としてのコンプレッサ７が連通する。これにより、コンプレッサ７からの圧縮空気が空気ばね３へ供給される。空気ばね３が一定の高さに復元すると、レバー４が中立位置に戻ってレベリングバルブ１００の給気弁３１が閉弁し、圧縮空気の供給が遮断される。

一方、車体荷重が減少して空気ばね３が伸びた場合には、レバー４が中立位置から下方に引き下げられ（図１中矢印Ｂ方向への回転）、それに伴ってレベリングバルブ１００の排気弁３２（図２参照）が開弁し、空気ばね通路６と排気通路８が連通する。排気通路８は大気に連通しているため、空気ばね３の圧縮空気は大気へ排出される。空気ばね３が一定の高さに復元すると、レバー４が中立位置に戻ってレベリングバルブ１００の排気弁３２が閉弁し、圧縮空気の排出が遮断される。

このように、レベリングバルブ１００は、車体１と台車２の間に生じた相対変位を自動的に調節して、車体１を一定の高さに維持する。

次に、主に図２及び図３を参照して、レベリングバルブ１００について詳しく説明する。

レベリングバルブ１００は、中央部に配置される緩衝ばね部２０と、上部に配置される給気弁３１及び排気弁３２と、下部に配置されるダンパ６０とを備える。

緩衝ばね部２０は、軸２１に固定されるスイングアーム（図示せず）と、軸２１に対して回転自由な作動アーム２２と、軸２１に同心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２２に同時に接触して配置された緩衝ばね２３とを備える。レバー４の回転は、スイングアーム及び緩衝ばね２３を介して作動アーム２２に伝達される。つまり、作動アーム２２はレバー４の回転に伴って回転する。

給気弁３１と排気弁３２は、作動アーム２２の先端側を中心として対称に配置され、バルブケース１１内に納められる。レベリングバルブ１００は、空気ばね３に対する圧縮空気の給排が禁止される不感帯を設けるために、作動アーム２２が中立位置から回転しても給気弁３１及び排気弁３２が直ぐには開弁されないように、作動アーム２２と給気弁３１，排気弁３２との間に隙間を有している。これにより、作動アーム２２の所定角度未満の回転に対して、空気ばね３に対する圧縮空気の給排を禁止することができるため、給気弁３１及び排気弁３２のハンチングを防止することができる。

ダンパ６０は、作動アーム２２の基端側にローラを介して連結され作動アーム２２の回転に伴って移動するピストン６１を備える。ピストン６１は、バルブケース１１内に形成された油室１２中に浸漬して配置される。油室１２内には一対のシリンダ部６２ａ，６２ｂが対向して形成され、ピストン６１の両端部はそれぞれシリンダ部６２ａ，６２ｂに摺動自在に挿入される。バルブケース１１にはシリンダ部６２ｂに連通する開口部１１ａが形成され、開口部１１ａはキャップ１３にて閉塞される。

ピストン６１の両端部には円筒部６３ａ，６３ｂが形成され、円筒部６３ａ，６３ｂとシリンダ部６２ａ，６２ｂとによって第１ダンパ室６４ａ，第２ダンパ室６４ｂが画成される。

ピストン６１には、第１ダンパ室６４ａ及び第２ダンパ室６４ｂの内部と油室１２とを連通する連通路６５ａ，６５ｂが形成される。第１ダンパ室６４ａ及び第２ダンパ室６４ｂのそれぞれの内部には、通過する作動油の流れに抵抗を付与するオリフィス６９ａ，６９ｂが形成されたノンリターンバルブ６６ａ，６６ｂと、円筒部６３ａ，６３ｂの内周面に支持されたリング状のばね受け部材６７ａ，６７ｂと、ノンリターンバルブ６６ａ，６６ｂとばね受け部材６７ａ，６７ｂとの間に圧縮して配置され連通路６５ａ，６５ｂを閉じる方向にノンリターンバルブ６６ａ，６６ｂを付勢するスプリング６８ａ，６８ｂとが設けられる。

バルブケース１１には、ピストン６１の移動に応じて油室１２と第１ダンパ室６４ａ，第２ダンパ室６４ｂとを連通する逃がし通路７０ａ，７０ｂが形成される。逃がし通路７０ａ，７０ｂは、作動アーム２２が中立位置にある場合には、ピストン６１の円筒部６３ａ，６３ｂによって閉じられる。

作動アーム２２が図２中矢印Ａ方向に回転するのに伴ってピストン６１が図２中右側に向かって移動すると、第２ダンパ室６４ｂは収縮するため、内部の作動油がノンリターンバルブ６６ｂのオリフィス６９ｂを通じて油室１２へ排出され、その際に油圧抵抗が発生する。一方、第１ダンパ室６４ａは膨張して内部が負圧となるため、ノンリターンバルブ６６ａがスプリング６８ａの付勢力に抗して移動して開き、油室１２から連通路６５ａを通じて作動油が第１ダンパ室６４ａ内に補給される。このようにしてピストン６１は移動する。

また、作動アーム２２が中立位置に戻るのに伴ってピストン６１が図２中左側に向かって移動する際には、収縮する第１ダンパ室６４ａ内の作動油は逃がし通路７０ａを通じて油室１２へ排出されるため、ピストン６１は抵抗なく移動する。

このように、ダンパ６０は、作動アーム２２が中立位置から回転する際には作動アーム２２の回転動作に抵抗を付与する一方、作動アーム２２が中立位置に戻る際には作動アーム２２に抵抗を付与しない。

次に、給気弁３１及び排気弁３２について説明する。

給気弁３１と排気弁３２の構成は同じであるため、以下では主に排気弁３２について説明する。なお、給気弁３１と排気弁３２における同一の構成には同一の符号を付す。

バルブケース１１には、一端がバルブケース１１の外面に開口すると共に他端が油室１２に開口する一対のバルブ収納孔１１ｂが形成される。給気弁３１及び排気弁３２のそれぞれはバルブ収納孔１１ｂに収納される。

排気弁３２は、バルブ収納孔１１ｂ内に締結される略円筒状のスリーブ３３と、スリーブ３３内に摺動自在に配置され作動アーム２２の回転に伴って移動する第１弁体３４と、スリーブ３３内に摺動自在に配置され作動アーム２２の回転に伴って移動し第１弁体３４の開弁後に開弁する第２弁体３５とを備える。

図３に示すように、スリーブ３３の軸心には、油室１２側から順に、第１穴３３ａ、第１穴３３ａと比較して大径の第２穴３３ｂ、第２穴３３ｂと比較して大径の第３穴３３ｃと、第３穴３３ｃと比較して大径の第４穴３３ｄと、第４穴３３ｄと比較して大径の第５穴３３ｅとが直列に連通して形成される。

スリーブ３３の外周面の一部にはおねじ部３３ｆが形成され、このおねじ部３３ｆをバルブ収納孔１１ｂの内周に形成されためねじ部１１ｃに螺合させることによって、スリーブ３３はバルブ収納孔１１ｂ内に締結される。また、スリーブ３３の外周には、径方向に延びる鍔部３３ｇが形成され、この鍔部３３ｇがバルブケース１１の外周面にワッシャ１５を介して当接することによって、スリーブ３３はバルブ収納孔１１ｂ内に位置決めされる。

スリーブ３３におけるバルブケース１１からの突出部の外周には、ねじ部３３ｈが形成される。排気弁３２のねじ部３３ｈには空気ばね通路６が締結され、給気弁３１のねじ部３３ｈにはコンプレッサ７に連通する連通路９（図１参照）が締結される。

第２穴３３ｂと第３穴３３ｃの境界段部には第１弁体３４が着座又は離間する第１弁座３６ａが形成され、第３穴３３ｃと第４穴３３ｄの境界段部には第２弁体３５が着座又は離間する第２弁座３６ｂが形成される。

第１弁体３４は、スリーブ３３の第１穴３３ａに沿って摺動する摺動部３４ａと、摺動部３４ａと比較して大径に形成され第１弁座３６ａを開閉する弁体部３４ｂとからなる。摺動部３４ａと弁体部３４ｂとの境界段部には、第１弁座３６ａに着座して圧縮空気の流れを遮断する一方、第１弁座３６ａから離間して圧縮空気の流れを許容するシート部３４ｃが第１弁体３４の径方向に平らに形成される。

スリーブ３３の第３穴３３ｃの内周面には、リング状のばね受け部材３８が支持される。ばね受け部材３８と第１弁体３４の弁体部３４ｂとの間には、第１弁体３４を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのコイルスプリング３９が圧縮状態で設けられる。なお、ばね受け部材３８とコイルスプリング３９との間にはリング状のワッシャ４０が介装され、ワッシャ４０の厚さ又は個数によって、コイルスプリング３９の初期荷重が設定される。弁体部３４ｂは、ワッシャ４０及びばね受け部材３８を挿通し、端部が第２弁体３５に対峙する。

第１弁体３４の摺動部３４ａは、一部が油室１２中に突出し、シート部３４ｃが第１弁座３６ａに着座した状態では、先端部が作動アーム２２と所定の隙間を有して対峙する。作動アーム２２が中立位置から所定角度以上回転した場合には、作動アーム２２が摺動部３４ａの先端部に当接する。そして、第１弁体３４は、作動アーム２２の回転に伴ってコイルスプリング３９の付勢力に抗して移動してシート部３４ｃが第１弁座３６ａから離間することによって開弁する。

第２弁体３５は、スリーブ３３の第４穴３３ｄに沿って摺動する略円筒状の摺動部３５ａと、第２弁座３６ｂを開閉する平板状の弁体部３５ｂとからなる有底筒状部材である。弁体部３５ｂの底面３５ｃは第２弁体３５の径方向に平らに形成され、底面３５ｃの外周縁は、第２弁座３６ｂに着座して圧縮空気の流れを遮断する一方、第２弁座３６ｂから離間して圧縮空気の流れを許容するシート部３５ｄとして形成される。

スリーブ３３の第５穴３３ｅには、軸心に貫通路４２ａを有するばね受け部材４２が圧入され、ばね受け部材４２は第４穴３３ｄと第５穴３３ｅの境界の段部に係合して設けられる。ばね受け部材４２と第２弁体３５の弁体部３５ｂとの間には、第２弁体３５を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのコイルスプリング４３が圧縮状態で設けられる。

第２弁体３５は、作動アーム２２の回転に伴う第１弁体３４の移動に伴って移動して開弁する。しかし、第１弁体３４及び第２弁体３５の閉弁状態では、第１弁体３４の弁体部３４ｂと第２弁体３５の底面３５ｃとの間には所定の隙間が存在する。したがって、作動アーム２２の回転に伴って第１弁体３４が移動を開始しても第２弁体３５は直ぐには移動しない。第２弁体３５は、第１弁体３４が所定距離移動することによって第１弁体３４に押圧され、コイルスプリング４３の付勢力に抗して移動してシート部３５ｄが第２弁座３６ｂから離間することによって開弁する。

スリーブ３３内には、第２穴３３ｂと第１弁体３４の摺動部３４ａとで区画された第１気室４５と、第３穴３３ｃと第１弁体３４の弁体部３４ｂと第２弁体３５の弁体部３５ｂとで区画された第２気室４６と、第４穴３３ｄと第２弁体３５の外周とで区画された第３気室４７と、第４穴３３ｄと第２弁体３５とばね受け部材４２とで区画された第４気室４８と、ばね受け部材４２の貫通路４２ａを通じて第４気室４８と連通し空気ばね通路６を通じて空気ばね３と常時連通している第５気室４９とが設けられる。なお、給気弁３１の第５気室４９は、コンプレッサ７に常時連通している。

第２弁体３５の摺動部３５ａには、第４気室４８と第３気室４７とを連通する連通路５１が形成される。

スリーブ３３には、第３気室４７に連通する高圧ポート５２と、第２気室４６に連通する絞り通路としての絞りポート５３と、第１気室４５に連通する低圧ポート５４とが、スリーブ３３の内外周面を貫通して形成される。絞りポート５３は、第１弁体３４と直列にかつ第２弁体３５と並列に設けられ、通過する空気の流れに抵抗を付与する。

高圧ポート５２と絞りポート５３は、バルブケース１１に形成された第１環状通路５６を通じて常時連通している。低圧ポート５４は、バルブケース１１に形成された第２環状通路５７に常時連通している。

給気弁３１の第２環状通路５７と排気弁３２の第１環状通路５６とは、バルブケース１１に形成された連絡通路（図示せず）を通じて連通している。つまり、給気弁３１の低圧ポート５４と排気弁３２の高圧ポート５２とは、連絡通路を通じて連通している。その連絡通路の途中には、給気弁３１の低圧ポート５４から排気弁３２の高圧ポート５２への圧縮空気の流れのみを許容する逆止弁（図示せず）が設けられる。また、排気弁３２の第２環状通路５７は排気通路８に連通している。

次に、図４も参照して、レベリングバルブ１００の動作について説明する。図４は、給気弁３１及び排気弁３２の流量特性を示すグラフ図であり、横軸はレバー４の回転角度、縦軸は空気ばね３に対する圧縮空気の給排流量である。レバー４の回転角度はマイナス（−）側が車体荷重の増加時（レバー４の図１中矢印Ａ方向への回転時）を示し、プラス（＋）側が車体荷重の減少時（レバー４の図１中矢印Ｂ方向への回転時）を示す。

車両の走行中に発生する振動により車体１と台車２の間に設けられる空気ばね３が伸縮し、連結棒５及びレバー４を介して車体１の振動変位がレベリングバルブ１００に伝えられると、ダンパ６０のノンリターンバルブ６６ａ，６６ｂのオリフィス６９ａ，６９ｂにて発生する油圧抵抗による作動遅れのため、緩衝ばね２３のみが圧縮され、車体１の振動変位が作動アーム２２から給気弁３１及び排気弁３２に伝えられることはない。このように、車体１の荷重が動的に変化した場合には、給気弁３１及び排気弁３２は作動することなく、空気ばね３に対する圧縮空気の給排は行われない。

車体１の荷重が静的に減少した場合には、空気ばね３が伸び、車体１が上昇する。これに伴い、レバー４が図１中矢印Ｂ方向に回転し、スイングアームが回転する。これにより、緩衝ばね２３が捩れ、緩衝ばね２３の復元力によりダンパ６０にて発生する油圧抵抗と釣り合いながら作動アーム２２が図２中矢印Ｂ方向に回転する。そして、所定時間後に、作動アーム２２が摺動部３４ａの先端部に当接して排気弁３２の第１弁体３４が開弁する（図４のレバー回転角度：＋α°）。

このように、排気弁３２は、ダンパ６０の作用によってレバー４への変位入力から所定時間後に開弁し、レバー４への変位入力から所定の作動遅れ時間をもって作動する。つまり、ダンパ６０は、作動アーム２２の回転動作に抵抗を付与し、台車２に対する車体１の相対変位に対して排気弁３２に作動遅れを発生させる。作動遅れ時間は、ダンパ６０のオリフィス６９ａの径を調節することによって設定される。

排気弁３２が開弁するまでのレバー４の中立位置からの回転角度（図４のレバー回転角度：＋α°）は、スリーブ３３の鍔部３３ｇとバルブケース１１との間に介装されるワッシャ１５の厚さ又は個数を調整し、作動アーム２２と第１弁体３４の先端部との隙間を調節することによって設定される。つまり、排気弁３２の不感帯は、ワッシャ１５にて設定される。

作動アーム２２の回転に伴って排気弁３２の第１弁体３４が開弁すると、空気ばね３の圧縮空気は、空気ばね通路６、第５気室４９、貫通路４２ａ、第４気室４８、第２弁体３５の連通路５１、第３気室４７、高圧ポート５２、第１環状通路５６、絞りポート５３、及び第２気室４６を通じて第１気室４５へと流入し、低圧ポート５４、第２環状通路５７、及び排気通路８を通じて大気へ排出される。なお、排気弁３２の高圧ポート５２は給気弁３１の低圧ポート５４と連絡通路を通じて連通しているが、連絡通路に設けられる逆止弁によって、空気ばね３の圧縮空気が給気弁３１側へと流入することはない。

排気弁３２の第１弁体３４が作動アーム２２の回転に伴って所定距離移動すると、第２弁体３５が第１弁体３４に押圧されて開弁する。第２弁体３５が開弁すると、第３気室４７と第２気室４６が連通するため、空気ばね３の圧縮空気は、絞りポート５３を迂回して大気へ排出される。

このように、排気弁３２は、時間差で開弁する第１弁体３４と第２弁体３５を備えると共に、第１弁体３４と直列にかつ第２弁体３５と並列に設けられた絞りポート５３を備えるため、空気ばね３の圧縮空気は、第１弁体３４の開弁時には絞りポート５３を通じて大気へ排出される一方、第２弁体３５の開弁時には絞りポート５３を迂回して大気へ排出される。したがって、第２弁体３５が開弁するまでは（図４のレバー回転角度：＋β°）、絞りポート５３にて圧縮空気の流れが制限されるため、排気弁３２を通じて排出される排気流量はゆっくり増加する。そして、第２弁体３５の開弁後は、絞りポート５３を迂回して圧縮空気が流れるため、排気弁３２を通じて排出される排気流量は急激に増加する。このように、レバー４のレバー回転角度が＋β°を境にして、レバー４の変位入力に対する排気流量の増加割合が大きくなる。つまり、排気流量はレバー４の変位入力に対して２段階で変化し、排気弁３２の開弁初期段階では排気が制限される。

第１弁体３４が開弁してから第２弁体３５が開弁するまで（図４のレバー回転角度：＋α°〜＋β°の間）の流量特性は、絞りポート５３の径を調節することによって設定される。

ここで、第２弁体３５及び絞りポート５３を有さない従来の排気弁では、図４に点線で示すように、開弁直後から大流量の圧縮空気が流れる。このような特性を有する排気弁では、車両が緩和曲線区間の出口側を走行して車両外側の車体１と台車２の相対変位が大きくなる場合には、空気ばね３の圧縮空気は排気弁の開弁直後に一気に排出される。そのため、車輪に作用する垂直方向の荷重である輪重が極端に小さくなる輪重抜けが発生するおそれがある。輪重抜けが発生すると、車両の横方向に作用する横力が相対的に大きくなるため、脱線し易い状態となる。車両が緩和曲線区間の出口側を高速で走行する場合には、レバー４への変位入力に対する排気弁３２の作動遅れによって空気ばね３の圧縮空気は抜け難いが、作動遅れ時間が無視されるような低速で走行する場合には、空気ばね３の圧縮空気が抜け易く、輪重抜けが発生し易い。

しかし、本実施の形態では、排気弁３２の開弁初期段階では排気が制限されるため、車両が緩和曲線区間の出口側を走行して車両外側の車体１と台車２の相対変位が大きくなる場合であっても、空気ばね３の圧縮空気はゆっくりと排出されるため、空気ばね３内の圧力が保持される。したがって、輪重抜けの発生が防止されるため、車両の横方向に作用する横力が相対的に大きくなることが防止され、脱線し易い状態が起こり難い。

排気弁３２を通じて空気ばね３の圧縮空気が排出されて空気ばね３が一定の高さに復元すると、レバー４が中立位置に戻る。これにより、コイルスプリング３９及びコイルスプリング４３の付勢力によって第１弁体３４及び第２弁体３５がそれぞれ第１弁座３６ａ及び第２弁座３６ｂに着座して排気弁３２が閉弁し、圧縮空気の排出が遮断される。

上述のように、ダンパ６０は作動アーム２２が中立位置に戻る際には作動アーム２２に抵抗を付与しないため、空気ばね３が一定の高さに復元する速度に対して排気弁３２は速やかに閉弁する。

車体１の荷重が静的に増加した場合には、空気ばね３がたわみ、車体１の荷重と空気ばね３が釣り合うまで車体１が沈下する。これに伴い、レバー４が図１中矢印Ａ方向に回転し、スイングアームが回転する。これにより、緩衝ばね２３が捩れ、緩衝ばね２３の復元力によりダンパ６０にて発生する油圧抵抗と釣り合いながら作動アーム２２が図２中矢印Ａ方向に回転する。そして、所定時間後に、作動アーム２２が摺動部３４ａの先端部に当接して給気弁３１の第１弁体３４が開弁する（図４のレバー回転角度：−α°）。

給気弁３１も、排気弁３２と同様に、レバー４への変位入力から所定の作動遅れ時間をもって作動する。また、給気弁３１の不感帯も、排気弁３２と同様に、ワッシャ１５にて設定される。

作動アーム２２の回転に伴って給気弁３１の第１弁体３４が開弁すると、コンプレッサ７の圧縮空気は、第５気室４９、貫通路４２ａ、第４気室４８、第２弁体３５の連通路５１、第３気室４７、高圧ポート５２、第１環状通路５６、絞りポート５３、及び第２気室４６を通じて第１気室４５へと流入し、低圧ポート５４、第２環状通路５７から連絡通路の逆止弁を押し開いて、排気弁３２の第１環状通路５６、高圧ポート５２、第３気室４７、第２弁体３５の連通路５１、第４気室４８、貫通路４２ａ、第５気室４９、及び空気ばね通路６を通じて空気ばね３へ供給される。

給気弁３１の第１弁体３４が作動アーム２２の回転に伴って所定距離移動すると、第２弁体３５が第１弁体３４に押圧されて開弁する。第２弁体３５が開弁すると、第３気室４７と第２気室４６が連通するため、コンプレッサ７の圧縮空気は、絞りポート５３を迂回して空気ばね３へ供給される。

このように、給気弁３１も、排気弁３２と同様に、時間差で開弁する第１弁体３４と第２弁体３５を備えると共に、第１弁体３４と直列にかつ第２弁体３５と並列に設けられた絞りポート５３を備えるため、レバー４のレバー回転角度が−β°を境にして、レバー４の変位入力に対する排気流量の増加割合が大きくなる。図４に示すように、給気弁３１の流量特性は、排気弁３２の流量特性と同様である。

以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

排気弁３２は時間差で開弁する第１弁体３４と第２弁体３５を備えると共に、第１弁体３４と直列にかつ第２弁体３５と並列に設けられた絞りポート５３を備えるため、排気弁３２の開弁初期段階では、空気ばね３の圧縮空気は絞りポート５３を通過して第１弁体３４から排出される。したがって、緩和曲線区間の出口側にて、車両外側の車体１と台車２の相対変位が大きくなる場合であっても、空気ばね３から圧縮空気が一気に排出されることがなく、輪重抜けの発生を防止することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係るレベリングバルブは、鉄道車両の車体を一定の高さに維持する車高調整装置に適用することができる。

１００レベリングバルブ
１車体
２台車
３空気ばね
４レバー
５連結棒
６空気ばね通路
７コンプレッサ
８排気通路
１１バルブケース
２２作動アーム
３１給気弁
３２排気弁
３３スリーブ
３４第１弁体
３５第２弁体
３６ａ第１弁座
３６ｂ第２弁座
５２高圧ポート
５３絞りポート（絞り通路）
５４低圧ポート
６０ダンパ
６９ａ，６９ｂオリフィス

Claims

鉄道車両の車体と台車の間に設けられる空気ばねの高さを調整するレベリングバルブであって、
前記台車に対する前記車体の相対変位に応じて回転する作動アームと、
前記空気ばねに連通して形成され、前記作動アームの回転方向に応じて圧縮空気源又は排気通路に選択的に接続される空気ばね通路と、
前記作動アームが中立位置から一方向へ所定角度以上回転することによって開弁して前記空気ばね通路に前記圧縮空気源を接続する給気弁と、
前記作動アームが中立位置から他方向へ所定角度以上回転することによって開弁して前記空気ばね通路に前記排気通路を接続する排気弁と、を備え、
前記排気弁は、
前記作動アームの回転に伴って移動して開弁する第１弁体と、
前記作動アームの回転に伴って移動して前記第１弁体の開弁後に開弁する第２弁体と、
前記第１弁体と直列にかつ前記第２弁体と並列に設けられ、通過する空気の流れに抵抗を付与する絞り通路と、
を備えることを特徴とするレベリングバルブ。
前記第２弁体は、前記第１弁体が前記作動アームの回転に伴って所定距離移動することによって前記第１弁体に押圧されて開弁し、
前記第２弁体を通過した空気は、前記絞り通路を迂回して前記排気通路へ排出されることを特徴とする請求項１に記載のレベリングバルブ。
内部に前記第１弁体及び第２弁体が摺動自在に配置されたスリーブをさらに備え、
前記第１弁体は、先端部が前記作動アームと所定の隙間を有して対峙し前記スリーブに沿って摺動する摺動部と、前記スリーブに形成された第１弁座を開閉する弁体部と、を備え、
前記第２弁体は、前記スリーブに沿って摺動する摺動部と、前記第１弁体の前記弁体部と所定の隙間を有して配置され前記スリーブに形成された第２弁座を開閉する弁体部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレベリングバルブ。
前記第１弁体が開弁してから前記第２弁体が開弁するまでの流量特性は、前記絞り通路の径を調節することによって設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のレベリングバルブ。
前記作動アームの回転動作に抵抗を付与し、前記台車に対する前記車体の相対変位に対して前記給気弁及び前記排気弁に作動遅れを発生させるダンパをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のレベリングバルブ。