KR20120031072A - 레벨링 밸브 - Google Patents

Abstract

레벨링 밸브(1)는, 부하의 승강에 따라서 스풀 구멍(8) 내를 축 방향으로 변위하는 중공의 스풀(3)을 구비한다. 스풀 구멍(8)에 직경 축소부(8A)를, 스풀(3)에 각 대경부(3C)를 형성하고, 이들 사이에 환 형상 간극을 형성한다. 스풀 구멍(8)에는 스풀(3)에 대향하여 스풀 구멍(8)의 개구부를 밸브체(11)가 폐쇄된다. 밸브체(11)가 리프트되면, 공기압 공급원 및 드레인의 한쪽이 환 형상 간극을 통해서 공기 스프링 통로(4)에 접속된다. 밸브체(11)가 폐쇄되고, 스풀(3)이 밸브체(11)로부터 후퇴되면, 공기압 공급원 및 드레인의 다른 한쪽이 환 형상 간극을 통해서 공기 스프링 통로(4)에 접속된다. 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)와 직경 확장부(3C)의 길이(B)를 다른 값으로 설정함으로써, 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급시와, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출시에서 다른 유량 특성을 실현한다.

Description

레벨링 밸브{LEVELING VALVE}

본 발명은, 철도 차량의 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급과, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출을 행하는 레벨링 밸브에 관한 것이다.

일본 특허청이 2004년에 발행한 JP2004-52889A와 JP2001-315516A는, 철도 차량의 공기 스프링에 압축 공기를 공급하거나, 혹은 공기 스프링으로부터 공기를 방출함으로써, 공기 스프링에 의한 철도 차량의 지지 위치를 일정하게 유지하는 레벨링 밸브를 제안하고 있다.

이들의 레벨링 밸브는, 차체의 하중이 증가하여 차체가 대차에 대하여 가라앉으면, 컴프레서로부터 공기 스프링에 압축 공기를 공급하여 차체의 지지 위치를 상승시킨다. 차체의 하중이 감소하여 차체가 대차로부터 부상하면, 공기 스프링의 공기를 대기 중으로 드레인함으로써, 차체의 지지 위치를 하강시킨다.

철도 차량은 대차에 대한 차체의 지지 위치에 따라 회전하는 레버를 구비하고 있다. 레벨링 밸브는 공기 스프링에 이르는 공기 스프링 통로를, 레버의 회전 위치에 따라, 컴프레서와 드레인에 선택적으로 접속한다.

JP2004-52889A에 따르면, 레벨링 밸브는 선단을 개방한 중공의 스풀과, 스풀 선단에 형성한 직경 확장부와, 스풀을 수납 장착하는 스풀 구멍과, 스풀에 축 방향으로부터 대향하여 스풀 구멍을 폐쇄하는 밸브체를 구비한다.

스풀은 레버에 연결되고, 레버의 회전 위치에 따라 스풀 구멍 내를 축 방향으로 변위시킨다. 밸브체는 스프링에 가압되어 스풀 구멍의 개구부에 착좌된다. 밸브체의 주위에는 컴프레서로부터의 압축 공기가 유도된다. 스풀의 중공부는 드레인에 연통된다. 드레인은 대기에 해방되어 있다. 직경 확장부를 사이에 두고 밸브체와 반대측의 스풀의 외주에 면해서 공기 스프링 통로의 포트가 스풀 구멍으로 개방된다.

레버가 뉴트럴 위치에 있는 경우에는, 밸브체는 밸브 시트에 착좌되고, 스풀은 선단이 밸브체에 접촉되어 있다. 이 상태에서는 공기 스프링 통로는 컴프레서로부터도 드레인으로부터도 차단된다. 레버가 뉴트럴 위치에 있을 때의 차체의 지지 위치를 차체의 뉴트럴 위치라고 칭한다.

뉴트럴 위치의 차체가 대차에 대하여 가라앉으면, 회전하는 레버가 밸브체를 리프트시키는 방향으로 스풀을 구동한다. 밸브체가 리프트되면 밸브체의 주위에 컴프레서로부터 유도된 압축 공기가, 스풀 구멍과 스풀의 직경 확장부가 이루는 환 형상 간극을 통해서 공기 스프링 통로에 유입된다.

차체가 대차에 대하여 더욱 가라앉으면, 스풀은 밸브체를 보다 크게 리프트시키는 동시에, 직경 확장부가 스풀 구멍의 외측으로 돌출됨으로써, 직경 확장부와 스풀 구멍 사이에 형성되어 있던 환 형상 간극이 소멸된다. 그 결과, 공기 스프링 통로에 유입되는 압축 공기의 유통 단면적이 급격하게 증대하여, 대량의 압축 공기가 공기 스프링 통로에 공급된다.

한편, 뉴트럴 위치로부터 차체가 대차에 대하여 부상하면, 레버는 밸브체로부터 후퇴하는 방향으로 스풀을 구동한다. 그 결과, 밸브체는 스풀 구멍을 폐쇄 상태로 유지하지만, 스풀의 선단과 밸브체가 이격되므로, 스풀의 중공부와 스풀의 외주에 면하는 공기 스프링 통로가, 스풀 구멍과 직경 확장부의 환 형상 간극을 통해서 접속된다. 그 결과, 공기 스프링의 공기가 공기 스프링 통로로부터 환 형상 간극과 스풀의 중공부를 통해서 대기 중으로 방출된다.

차체가 대차에 대하여 더욱 부상하면, 스풀은 공기 스프링 통로의 개구부 부근까지 크게 후퇴하여, 결과적으로 공기 스프링의 공기는, 스풀 구멍과 직경 확장부의 환 형상 간극을 통하지 않고, 공기 스프링 통로로부터 직접 스풀의 중공부로 유출된다. 이에 의해, 공기 스프링 통로로부터 스풀의 중공부에 이르는 유로의 유통 단면적이 급격하게 확대되어, 대량의 공기가 공기 스프링 통로를 통해서 대기중으로 방출된다.

이와 같이 하여, 대차에 대한 차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치 근방에 있는 경우에는, 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급과, 레벨링 밸브는 공기 스프링으로부터의 공기의 방출 중 어느 것에 대해서도, 환 형상 간극의 유통 저항하에서 미소 유량의 공기를 유통시켜, 공기 스프링에 의한 차체의 지지 위치를 뉴트럴 위치로 수정한다. 한편, 대차에 대한 차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치로부터 크게 벗어난 경우에는, 공기 스프링으로의 공기의 공급과 공기 스프링으로부터의 공기의 방출 중 어느 것에 대해서도, 레벨링 밸브는 환 형상 간극에 규제되지 않는 큰 유통 단면적 하에서 공기를 이동시킨다. 대량의 공기의 이동에 의해 공기 스프링에 의한 차체의 지지 위치는 빠르게 뉴트럴 위치 부근으로 수정된다.

레벨링 밸브의 이상의 유량 특성은 도 4에 도시된다. 즉, 스풀을 구동하는 레버가 뉴트럴 위치 부근에서 회전하는 경우에는, 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출 중 어느 것에 대해서도, 환 형상 간극의 유통 저항 때문에 레벨링 밸브의 공기 유량은 작다. 레버가 일정 각도를 초과해서 회전하면, 환 형상 간극이 소멸되어, 레벨링 밸브는 대유량의 공기를 유통시킨다.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 레벨링 밸브는 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급시와, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출시에서 동일한 특성을 발휘한다. 즉, 유량 특성의 곡선은 도 4의 종축을 중심으로 좌우 대칭형을 이루고 있다. 그러나, 공기 스프링의 설계의 자유도를 확보하거나, 혹은 뉴트럴 위치 부근에서의 공기의 급배에 관해서 헌팅이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급시와, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출시에서 다른 유량 특성의 설정이 필요하게 되는 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 따라서, 공기 스프링으로의 압축 공기의 공급시와, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출시에서 유량 특성이 변경 가능한 레벨링 밸브를 제공하는 것이다.

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 레벨링 밸브는, 공기 스프링에 공기압 공급원과 드레인을 선택적으로 접속하는 레벨링 밸브에 있어서, 개구부에 직경 축소부를 갖는 스풀 구멍과, 공기 스프링의 부하에 따라서 스풀 구멍 내를 축 방향으로 변위시키는 스풀과, 공기 스프링에 연통하고, 스풀의 외주에 면하는 공기 스프링 통로를 구비한다. 스풀은 직경 축소부에 면해서 외주에 형성한 직경 확장부와 중공부를 구비한다. 직경 확장부는 스풀의 다른 부위보다 대경으로 형성되고, 직경 확장부와 직경 축소부 사이에 환 형상 간극이 형성된다. 직경 확장부의 축 방향 길이와 직경 축소부의 축 방향 길이는 다르다.

레벨링 밸브는, 또한 스풀에 대향하여 스풀 구멍의 개구부에 착좌되는 밸브체와, 밸브체를 착좌 위치에 탄성 지지하는 스프링과, 스풀에 압박된 밸브체의 스풀 구멍의 개구부로부터의 리프트에 따라, 공기압 공급원 및 드레인의 한쪽을 환 형상 간극을 통해서 공기 스프링 통로에 접속하는 제1 통로와, 스풀의 밸브체로부터의 후퇴 방향의 변위에 따라, 공기압 공급원 및 드레인의 다른 한쪽을 환 형상 간극과 중공부를 통해서 공기 스프링 통로에 접속하는 제2 통로를 구비한다.

본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은, 명세서의 이하의 기재 내에 설명되는 동시에, 첨부된 도면에 도시된다.

도 1은 본 발명에 의한 레벨링 밸브의 종단면도이다.
도 2는 레벨링 밸브의 직경 확장부와 직경 축소부의 치수 설정에 관한 일례를 설명하는 레벨링 밸브 주요부의 확대 측면도이다.
도 3은 도 2의 치수 설정에 의한 레벨링 밸브의 유량 특성을 도시하는 다이어그램이다.
도 4는 레벨링 밸브의 직경 확장부와 직경 축소부의 치수 설정에 관한 다른 일례를 설명하는 레벨링 밸브 주요부의 확대 측면도이다.
도 5는 도 4의 치수 설정에 의한 레벨링 밸브의 유량 특성을 도시하는 다이어그램이다.
도 6은 종래 기술에 의한 레벨링 밸브의 유량 특성을 도시하는 다이어그램이다.

도면의 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 레벨링 밸브(1)는, 철도 차량의 대차와, 대차에 공기 스프링을 통해서 지지된 차체의 사이에 개재 장착되고, 차체의 대차에 대한 지지 높이를 일정하게 유지하는 역할을 갖는다.

레벨링 밸브(1)는 차체에 장착되고, 레버(2)와 링크를 통해서 대차에 연결된다. 레버(2)의 선단은 레벨링 밸브(1)의 스풀(3)에 연결된다. 차체의 하중 변화에 의해 공기 스프링에 의한 차체의 지지 높이가 변화되면, 이 변화가 링크를 통해서 레버(2)를 요동시키고, 레버(2)의 선단에 연결된 스풀(3)을 축 방향으로 구동한다. 레벨링 밸브(1)는 스풀(3)의 변위에 따라, 공기 스프링에 접속된 공기 스프링 통로(4)에, 공기압 공급원으로서의 컴프레서에 접속된 제1 통로(5)와, 드레인에 접속된 제2 통로(6)를 선택적으로 접속한다. 또한, 드레인은 대기로 해방된다.

레벨링 밸브(1)는 차체에 고정되는 밸브 하우징(7)을 구비한다. 밸브 하우징(7)에는 스풀(3)을 수납 장착하는 스풀 구멍(8)이 형성된다. 스풀 구멍(8)의 양단부는 각각 밸브 하우징(7) 내의 스페이스(9, 10)에 개방된다. 한쪽의 스페이스(9)에는 스풀(3)과 레버(2)의 연결부가 수납 장착된다. 스페이스(9)에는 제2 통로(6)가 접속된다.

스페이스(10)에는 밸브체(11)가 수납 장착된다. 밸브체(11)는 스페이스(10) 내에 배치된 스프링(12)에 의해, 스풀(3)과 반대측으로부터 스풀 구멍(8)의 개구부로 향해서 가압되고, 개구부에 형성된 밸브 시트에 착좌됨으로써 개구부를 스페이스(10)에 대하여 폐쇄한다. 스페이스(10)에는 제1 통로(5)가 접속된다.

공기 스프링 통로(4)는 스풀(3)의 외주에 면해서 스풀 구멍(8)의 내측으로 개방된다. 스풀(3)에는 중공부(3A)가 형성된다. 중공부(3A)는 스풀(3)의 밸브체(11)를 향한 단부면에 개방된다. 중공부(3A)는 또한, 스풀(3)의 반대측의 단부에 래디얼 방향으로 형성한 드레인 포트(3B)를 통해서 스페이스(9)에 상시 연통된다.

도 2를 참조하면, 스풀(3)의 밸브체(11)를 향한 단부에는 직경 확장부(3C)가 형성된다. 이에 대해, 스풀 구멍(8)에는 직경 축소부(8A)가 형성된다. 직경 축소부(8A)로부터 공기 스프링 통로(4)의 개구부에 이르는 구간에 있어서 스풀 구멍(8)은 스풀(3)에 대하여 충분한 대경으로 형성된다. 스풀 구멍(8)의 이 부분을 직경 확장부(8B)라고 칭한다.

또 도 1을 참조하면, 스풀 구멍(8)은 직경 확장부(8B)보다 스페이스(9)측에 있어서는, 스풀(3)에 미끄럼 접촉하는 직경으로 형성된다. 이 부위의 스풀 구멍(8)에는 링 시일(13)이 배치된다.

또 도 2를 참조하면, 직경 확장부(8B)와 스풀(3) 사이의 스페이스는 공기의 유통에 각별한 저항을 부여하지 않는 정도로 충분한 단면적을 구비한다. 한편, 직경 축소부(8A)와 직경 확장부(3C)가 이루는 환 형상 간극은 이보다 대폭 좁아, 공기의 통과에 대하여 명백한 저항을 발생시킨다.

직경 축소부(8A)의 축 방향 길이를 A, 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이를 B로 한다. 이 레벨링 밸브(1)에 있어서는 A≠B의 관계를 만족하도록, 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)와 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)를 설정한다.

다시 도 1을 참조하면, 이 레벨링 밸브(1)에 있어서는 레버(2)의 중심선과 스풀(3)의 중심축이 직각을 이루는 위치가, 스풀(3)의 뉴트럴 위치로 설정된다. 스풀(3)은 뉴트럴 위치에 있어서 선단을 폐쇄 위치의 밸브체(11)에 접촉한다. 단, 뉴트럴 위치에서는 스풀(3)은 밸브체(11)에 어떠한 리프트력도 미치지 않는다. 이 상태가 얻어지도록, 스풀(3)의 위치와 레버(2)의 요동각의 관계를 미리 조정한다.

뉴트럴 위치의 레벨링 밸브(1)에 있어서는, 밸브체(11)가 스풀 구멍(8)의 개구부를 폐쇄하고, 스풀(3)의 선단이 밸브체(11)에 접촉되어 있다. 따라서, 환 형상 간극을 통한 스페이스(10)와 공기 스프링 통로(4)의 연통은 차단되어 있다. 환 형상 간극을 통한 스풀(3)의 중공부(3A)와 공기 스프링 통로(4)의 연통도 차단되어 있다. 그로 인해, 공기 스프링 통로(4)는 실질적으로 폐쇄되어, 공기 스프링으로의 공기의 급배는 행해지지 않는다. 이 상태에서, 공기 스프링은 차체를 미리 설정된 지지 위치로 유지한다. 이 지지 위치가 차체의 뉴트럴 위치에 상당한다.

예를 들어 차량 승객의 승강에 의해, 차체가 공기 스프링에 미치는 부하가 변동되면, 공기 스프링이 부하의 증감에 따라서 신축하여, 공기 스프링에 의한 차체의 지지 위치에 변화가 발생한다. 레벨링 밸브(1)는 이러한 부하 변동에 대하여 차체를 뉴트럴 위치로 유지시키기 위해 공기 스프링의 압력을 자동 조정한다.

차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치로부터 약간 상승한 경우에는, 레버(2)를 통해서 스풀(3)은 도면의 좌측으로 구동된다. 스풀(3)의 이 변위에 의해, 스풀(3)의 선단이 밸브체(11)로부터 이격되고, 스풀(3)의 선단과 밸브체(11) 사이에 발생하는 간극을 통해서 스풀(3)의 내측과 외측이 연통된다. 보다 상세하게는, 직경 축소부(8A)와 직경 확장부(3C) 사이의 환 형상 간극을 통해서 스풀(3)의 중공부(3A)와 공기 스프링 통로(4)가 연통된다. 그 결과, 공기 스프링의 공기가 공기 스프링 통로(4), 직경 축소부(8A)와 직경 확장부(3C) 사이의 환 형상 간극, 스풀(3)과 밸브체(11)의 간극, 스풀(3)의 중공부(3A) 및 드레인 포트(3B)를 통해서 대기로 방출된다. 이때, 직경 축소부(8A)와 직경 확장부(3C)의 환 형상 간극이 통과하는 공기에 대하여 유통 저항을 발생시킨다. 따라서, 차체는 천천히 강하하여 뉴트럴 위치에 이른다.

차체의 지지 위치가 대폭 상승한 경우에는, 스풀(3)은 도면의 좌측으로 크게 변위된다. 그 결과, 스풀(3)의 직경 확장부(3C)는 직경 축소부(8A)로부터 도면의 좌측으로 빠져 나가, 환 형상 간극은 존재하지 않게 된다. 이 상태에서 공기 스프링으로부터 대기 중을 향해서 유출되는 공기는, 환 형상 간극의 유통 저항을 받지 않고 유출되므로, 대량의 공기가 공기 스프링으로부터 방출되어, 차체는 빠르게 강하된다.

이와 같이, 차체의 상승 위치가 뉴트럴 위치에 가까운 경우에는, 레벨링 밸브(1)는 환 형상 간극의 저항하에서 소량씩 공기 스프링으로부터 공기를 방출하여, 차체의 지지 위치를 천천히 강하시킨다. 차체의 상승 위치가 뉴트럴 위치로부터 크게 이격되어 있는 경우에는, 레벨링 밸브(1)는 환 형상 간극의 저항 없이, 공기 스프링으로부터 공기를 방출하여, 차체의 지지 위치를 빠르게 강하시킨다.

또한, 이 경우도 차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치에 근접하면, 레버(2)에 연동하는 스풀(3)은 밸브체(11)에 접근하는 방향으로 변위되고, 직경 확장부(3C)가 직경 축소부(8A)에 침입하여, 직경 확장부(3C)와 직경 축소부(8A) 사이에 환 형상 간극을 형성한다. 이후, 차체의 지지 위치는 환 형상 간극의 유통 저항에 의해, 천천히 강하하여, 최종적으로 뉴트럴 위치로 복귀된다.

차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치로 복귀됨과 동시에 스풀(3)은 선단을 밸브체(11)에 접촉시킨다. 이후, 공기 스프링 통로(4)와 드레인의 접속은 차단되고, 공기 스프링으로부터의 공기의 방출도 차단된다. 차체는 하중 조건에 새로운 변동이 발생할 때까지, 뉴트럴 위치로 유지된다.

한편, 차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치로부터 약간 하강한 경우에는, 레버(2)는 스풀을 도면의 우측 방향으로 구동한다. 스풀(3)의 이 변위에 의해 밸브체(11)가 스풀 구멍(8)의 개구부로부터 리프트되어, 스페이스(10)와 공기 스프링 통로(4)가 직경 확장부(3C)와 직경 축소부(8A)에 의한 환 형상 간극을 통해서 연통한다. 스풀(3)의 선단이 밸브체(11)에 접촉하고 있기 때문에, 공기 스프링 통로(4)와 드레인의 연통은 차단된다.

이 상태에서는, 컴프레서로부터의 압축 공기가, 직경 확장부(3C)와 직경 축소부(8A)에 의한 환 형상 간극을 통해서 공기 스프링 통로(4)에 유입되고, 공기 스프링은 압축 공기의 공급에 의해 팽창된다. 이때, 직경 축소부(8A)와 직경 확장부(3C)의 환 형상 간극이 통과하는 공기에 대하여 유통 저항을 발생시킨다. 따라서, 차체는 천천히 상승하여 뉴트럴 위치에 이른다.

차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치로부터 대폭 하강한 경우에는, 스풀(3)은 도면의 우측으로 크게 변위된다. 스풀(3)의 직경 확장부(3C)는 밸브체(11)를 압박하면서 스풀 구멍(8)의 외측으로 돌출하여, 환 형상 간극은 존재하지 않게 된다. 이 상태에서 스페이스(10)로부터 공기 스프링에 유입되는 압축 공기는 스풀 구멍(8)과 스풀(3) 사이의 스페이스를 통과해서 공기 스프링 통로(4)에 저항 없이 유입된다. 따라서, 대량의 압축 공기가 공기 스프링에 공급되어, 공기 스프링은 빠르게 차체의 지지 위치를 상승시킨다.

이와같이 차체의 하강 위치가 뉴트럴 위치에 가까운 경우에는, 레벨링 밸브(1)는 환 형상 간극의 저항하에서 소량씩 스페이스(10)로부터 공기 스프링 통로(4)를 통해서 공기 스프링에 압축 공기를 공급하여, 차체를 천천히 상승시킨다. 차체의 하강 위치가 뉴트럴 위치로부터 크게 이격되어 있는 경우에는, 레벨링 밸브(1)는 환 형상 간극의 저항 없이, 공기 스프링에 대량의 압축 공기를 공급하여, 차체의 지지 위치를 빠르게 상승시킨다.

또한, 이 경우도 차체의 지지 위치가 뉴트럴 위치에 근접하면, 레버(2)에 연동하는 스풀(3)은 도면의 좌측으로 변위하고, 직경 확장부(3C)가 다시 직경 축소부(8A)에 침입하여, 직경 확장부(3C)와 직경 축소부(8A) 사이에 환 형상 간극을 형성한다. 이후, 차체의 지지 위치는 환 형상 간극의 유통 저항에 의해, 천천히 상승하여, 최종적으로 뉴트럴 위치로 복귀된다.

이 레벨링 밸브(1)에 있어서는, 상기한 바와 같이, 스풀 구멍(8)의 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)와 스풀(3)의 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)는 다른 값으로 설정된다.

도 2는 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)가 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)를 상회하는 경우를 도시한다. 이 경우에는, 스풀(3)이 도면의 좌측 방향으로 변위되는 경우에는, 스풀(3)의 변위 거리가 A에 도달하면 환 형상 간극이 소멸되는 것에 대해서, 스풀(3)이 도면의 우측 방향으로 변위되는 경우에는, 스풀(3)의 변위 거리가 B에 도달할 때까지 환 형상 간극은 소멸되지 않는다.

그 결과, 레벨링 밸브(1)의 유량 특성은 도 3에 도시하는 바와 같이, 공기 스프링으로의 공기 공급시와 공기 스프링으로부터의 공기 방출시에서 다른 유량 특성을 나타낸다. 즉, 스풀(3)이 도 2의 좌측 방향으로 작동하는 공기 방출시에 있어서는, 스풀(3)의 변위 거리가 A에 도달하면 유통 저항이 급감하여 유량이 급증하는 것에 대해서, 스풀(3)이 도 2의 우측 방향으로 작동하는 공기 공급시에 있어서는, 동일한 감소는 스풀(3)의 변위 거리가 B에 도달할 때까지 발생하지 않는다. 즉, 차체의 뉴트럴 위치로부터의 하강에 대해서는, 비교적 빠른 시기에 대량의 공기가 공기 스프링에 공급되고, 빠른 시기에 차체의 본격적인 상승 조작이 실행되는 것에 대해서, 차체의 뉴트럴 위치로부터의 상승에 대해서는, 차체가 대폭 상승할 때까지, 공기 스프링으로부터 대기로 방출하는 공기의 유량이 작게 억제된다. 바꿔 말하면, 일정 범위를 초과한 차체의 승강에 관해서, 강하한 차체의 상승 조작은, 상승한 차체의 강하 조작보다 신속하게 행해지게 된다.

도 4는 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)가 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)를 상회되는 경우를 도시한다. 이 경우도, 스풀(3)이 도면의 좌측 방향으로 변위하는 경우에는, 스풀(3)의 변위 거리가 A에 도달하면 환 형상 간극이 소멸되고, 스풀이 도면의 우측 방향으로 변위되는 경우에는, 스풀(3)의 변위 거리가 B에 도달하면 환 형상 간극이 소멸된다. 그러나, 도 2의 케이스와 반대로 A>B의 관계가 있기 때문에, 레벨링 밸브(1)의 유량 특성은 도 5에 도시하는 바와 같이, 공기 스프링으로의 공기 공급시와 공기 스프링으로부터의 공기 방출시에서 다른 유량 특성을 나타낸다. 즉, 차체의 뉴트럴 위치로부터의 상승에 대해서는 비교적 조기에 공기 스프링으로부터 대량의 공기가 대기 중으로 방출되고, 빠르게 차체의 강하 조작이 실행되는 것에 대해서, 차체의 뉴트럴 위치로부터의 하강에 대해서는, 차체가 대폭 하강할 때까지, 스페이스(10)로부터 공기 스프링에 공급되는 압축 공기의 유량이 작게 억제된다. 바꿔 말하면, 일정 범위를 초과한 차체의 승강에 관해서, 상승한 차체의 강하 조작은, 하강한 차체의 상승 조작보다 신속하게 행해지게 된다.

이상과 같이, 이 레벨링 밸브(1)에 있어서는, A>B의 경우도, B>A의 경우도, 환 형상 간극에 의한 미소류 영역의 범위가, 공기의 공급측과 공기의 방출측에서 서로 다르다. 이 레벨링 밸브(1)에 있어서는, A와 B의 값의 설정에 의해 유량 특성의 차이를 임의로 실현하기 때문에, 차체를 지지하는 공기 스프링에 요구되는 강성에 따라, 실제 공기 스프링의 특성을 최적으로 매칭시키는 것이 가능하게 된다. 또한, A>B의 설정과 B>A의 설정 중 어느 하나를 선택할지는, 공기 스프링에 의한 차체의 지지 조건을 고려해서 결정하면 된다.

또한, 차량의 바람직한 안정도나 바람직한 승차감을 실현하기 위한 공기 스프링의 특성의 설정에 관해서, 이 레벨링 밸브(1)를 사용함으로써 설정의 자유도를 증가시킬 수 있다.

또한, 도 3이나 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 레벨링 밸브(1)는 비대칭형의 유량 특성을 구비하기 때문에, 레벨링 밸브(1)는 높은 응답성을 유지하면서, 뉴트럴 위치 부근에서 헌팅을 일으키기 어렵다고 하는 바람직한 특성을 갖는다.

이상의 설명에 관해서 2009년 6월 18일을 출원일로 하는 일본에서의 특허 출원 제2009-145354호의 내용을 여기에 인용하여 합체한다.

이상, 본 발명을 몇 개의 특정한 실시예를 통해서 설명해 왔지만, 본 발명은 상기의 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자에 있어서는, 클레임의 기술 범위에서 이들의 실시예에 다양한 수정 혹은 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기의 실시예에서는, 제1 통로(5)를 공기압 공급원으로서의 컴프레서에 접속하고, 제2 통로(6)를 드레인에 접속하고 있다. 그러나, 제1 통로(5)를 드레인에 접속하고, 제2 통로를 공기압 공급원으로서의 컴프레서에 접속하는 것도 가능한다.

본 발명에 의한 레벨링 밸브는, 철도 차량의 차체의 공기 스프링을 사용한 지지 위치의 자동 조정에 적합하다.

본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 혹은 특징은 이하와 같이 클레임 된다.

Claims (5)

1. 공기 스프링에 공기압 공급원과 드레인을 선택적으로 접속하는 레벨링 밸브(1)에 있어서,
   개구부에 직경 축소부(8A)를 갖는 스풀 구멍(8)과,
   공기 스프링의 부하에 따라서 스풀 구멍(8) 내를 축 방향으로 변위하는 스풀(3), 스풀(3)은 직경 축소부(8A)에 면해서 외주에 형성한 직경 확장부(3C)와 중공부(3A), 직경 확장부(3C)는 스풀(3)의 다른 부위보다 대경으로 형성되고, 직경 확장부(3C)와 직경 축소부(8A) 사이에 환 형상 간극이 형성되는 동시에 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)와 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)는 다른 것을 구비하고,
   공기 스프링에 연통하고, 스풀(3)의 외주에 면하는 공기 스프링 통로(4)와,
   스풀(3)에 대향하여 스풀 구멍(8)의 개구부에 착좌되는 밸브체(11)와,
   밸브체(11)를 착좌 위치에 탄성 지지하는 스프링(12)과,
   스풀(3)에 압박된 밸브체(11)의 스풀 구멍(8)의 개구부로부터의 리프트에 따라, 공기압 공급원 및 드레인의 한쪽을 환 형상 간극을 통해서 공기 스프링 통로(4)에 접속하는 제1 통로(5)와,
   스풀(3)의 밸브체(11)로부터의 후퇴 방향의 변위에 따라, 공기압 공급원 및 드레인의 다른 한쪽을 환 형상 간극과 중공부(3A)를 통해서 공기 스프링 통로(4)에 접속하는 제2 통로(6)를 구비하는, 레벨링 밸브.
2. 제1항에 있어서, 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)는 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)보다 길게 설정되는, 레벨링 밸브.
3. 제1항에 있어서, 직경 축소부(8A)의 축 방향 길이(A)는 직경 확장부(3C)의 축 방향 길이(B)보다 길게 설정되는, 레벨링 밸브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 스프링 통로(4)는 환 형상 간극에 상시 연통하고, 제1 통로(5)는 공기압 공급원에 접속되고, 제2 통로(6)는 드레인에 접속되고, 밸브체(11)는 스풀 구멍(8)의 개구부에 착좌됨으로써 제1 통로(5)와 환 형상 간극을 차단하고, 스풀 구멍(8)의 개구부로부터 리프트됨으로써 제1 통로(5)와 환 형상 간극을 연통하도록 구성되고, 스풀(3)은 밸브체(11)에 접촉함으로써 중공부(3A)와 환 형상 간극을 차단하고, 밸브체(11)로부터 후퇴 방향으로 변위됨으로써, 중공부(3A)와 환 형상 간극을 연통하도록 구성되는, 레벨링 밸브.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스풀(3)은 공기 스프링의 부하가 증대됨에 따라 밸브체(11)를 스풀 구멍(8)의 개구부로부터 리프트시키고, 공기 스프링의 부하가 감소됨에 따라 밸브체(11)로부터 후퇴하는 방향으로 스풀 구멍(8) 내를 축 방향으로 변위하도록 구성되는, 레벨링 밸브.

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