TW201313528A - 車體傾斜裝置及使用於車體傾斜裝置之雙層三通閥 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題，係於車體傾斜裝置，要能充分發揮習知技術之水平調整控制用的自動高度調整閥，同時迅速地進行車體傾斜控制。本發明之車體傾斜裝置(30)之結構，包括：對應於空氣彈簧(22，23)而設置之個別傾斜部(112，113)，以及控制部(110)。個別傾斜部(112)係利用來自控制部110所提供之高度指令值，以及從連結桿機構(24)得到的車高值間之偏差，亦即高度偏差，而驅動控制閥(40)及大容量閥(170)，可對空氣彈簧(22)進行充份的供排氣。控制閥(40)具備固定套筒(91)、控制套筒(90)、心軸(80)之雙重結構，控制套筒(90)由連結桿機構(24)及旋轉／直線運動變換機構(44)移動驅動，心軸(80)由心軸致動器(120)對應設定車高值而移動驅動。

Description

車體傾斜裝置及使用於車體傾斜裝置之雙層三通閥
本發明，係有關車體傾斜裝置及用於車體傾斜裝置之雙層三通閥，特別是有關於為使車體相對於車輛之轉向架傾斜，其設置於轉向架與車體之間的空氣彈簧會伸長或縮小的車體傾斜裝置、以及用於車體傾斜裝置之雙層三通閥。
於使用鐵道之交通工具，為了改善乘客的乘坐舒適感等等，而在轉向架與車體之間設置空氣彈簧。空氣彈簧，係分別設於1節車輛之前後左右，藉由對該等空氣彈簧供給來自加壓空氣源頭之加壓空氣，或是將空氣彈簧中之空氣排放至大氣中，以使車體得以相對於轉向架在上下方向移動；若對前後、左右之全部的空氣彈簧供氣或是排氣，則可使車體作上下並進移動；若是僅對左右之空氣彈簧中之單邊供氣，或是甚至使另一邊排氣，則可使車體在左右方向(車寬方向)傾斜。
例如，當車體相對於轉向架之整體高度，變得比預先設定之高度高或低時，可以進行水平調整控制，加以調整。又，在車輛於曲線部行駛時，為了緩和肇因於鐵軌之超高度不足所導致之過高離心力，可以進行車體傾斜控制，使車體向曲線之內側傾斜。
專利文獻1揭示一種車體傾斜控制用車高計測裝置，其係於車體傾斜控制時，能進行高精度之車高計測。其中，為了進行水平調整控制，使與自動高度調整閥之開閉操作部一體旋轉之軸的前端部，連接成可與開閉操作槓桿之一端一體旋轉；而該開閉操作槓桿之前端連接調整棒之一端，調整棒之另一端透過托架而連接至轉向架，在該軸設有車高計測用編碼器。將相對於轉向架之 車體的上下方向視為車高，當車高有所變化，例如車高下降時，透過調整棒而使開閉操作槓桿的前端側被托高，自動高度調整閥就會作切換，將加壓空氣供給到空氣彈簧，使車體上昇。空氣彈簧一伸長，則開閉操作槓桿之前端側就被調整棒往下拉，停止對空氣彈簧供給加壓空氣。如此這般，車體的地板相對於轉向架，可控制在一定之高度。
在進行車體傾斜控制時，一邊使用車高計測編碼器，一邊截斷水平調整用之空氣連通系統，起動車體傾斜控制用氣壓迴路系統，打開小口徑供氣閥，而開始對空氣彈簧供氣，之後打開大口徑供氣閥，藉此使車高提高。一旦達到特定高度，就關閉大口徑供氣閥，同時關閉小口徑供氣閥。要降低車高時，會打開排氣閥，進行空氣彈簧之排氣。
[習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3153160號公報
自動高度調整閥，係設計來進行水平調整控制，以因應乘客之增減，而將車體之地板面控制在相對於轉向架係固定之高度；若將其直接用於車體傾斜控制，會沒有足夠的供排氣能力，而無法因應曲線行駛的速度來迅速完成車輛的傾斜動作。因此，如專利文獻1等所述，會採用與自動高度調整閥不同的供氣閥與排氣閥，在進行車體傾斜控制時不使用自動高度調整閥，而使用前述供氣閥與排氣閥，以迅速進行空氣彈簧之伸長或縮小。
如上所述，於水平調整控制時使用自動高度調整閥，於車體 傾斜控制時使用不同的供氣閥與排氣閥，使得特地安裝之自動高度調整閥無法完全發揮作用。
本發明之目的，在於提供一種車體傾斜裝置及用於車體傾斜裝置之雙層三通閥，其可以充分發揮用以進行水平調整控制之自動高度調整閥，同時進行迅速的車體傾斜控制。
本發明之車體傾斜裝置，對配置於車輛之車體與轉向架之間的空氣彈簧進行氣體之供給或排放，以伸縮空氣彈簧，變更車體與轉向架之間的高度，亦即車高值；其特徵在於，具備：雙層三通閥，其包括：心軸，具有小徑之桿部及大徑之肩部、固定套筒，具有與氣體供給源頭連接之供氣埠，排氣埠，以及與空氣彈簧連接之載入埠、以及控制套筒，於其外周側由固定套筒支持成可自由滑動，於其內周側將心軸支持成可自由滑動，具有至少對應心軸之肩部的載入口，可相對於固定套筒在預先設定之指定移動範圍相對地移動，在指定移動範圍，載入口係位於固定套筒之載入埠的範圍內，而於該雙層三通閥，依據心軸之肩部與控制套筒之載入口之間的相對位置關係，決定從供氣埠經由載入埠而對空氣彈簧供給之氣體流量，或是從空氣彈簧經由載入埠而自排氣埠排放之氣體流量；心軸致動器，因應車高值之設定值，亦即設定車高值，相對於雙層三通閥之固定套筒而於軸向移動驅動心軸；以及套筒致動器，因應設定車高值與實際車高值之差值，亦即車高偏差值，相對於雙層三通閥之心軸而於軸向移動驅動控制套筒。
又，於本發明之車體傾斜裝置，較佳係套筒致動器包括：連結桿機構，其具有：轉向架側臂體，其一端以可自由旋轉方式受支持於轉向架側，其另一端以可自由旋轉方式受支持於旋轉連接部、以及車體側臂體，其一端以可自由旋轉方式受支持於旋轉連 接部，另一端以可自由旋轉方式受支持於車體側，由轉向架側臂體與車體側臂體所形成之形狀，會因應車高值而有所變化；旋轉部，設於連結桿機構之車體側支持部，因應連結桿機構之形狀變化而旋轉；以及旋轉/直線運動變換機構，其將旋轉部之旋轉轉換成控制套筒之軸向直線運動。
又，於本發明之車體傾斜裝置，較佳係具備：控制套筒感測器，偵測雙層三通閥之控制套筒的狀態，並輸出為電氣信號；大容量閥，因應控制套筒感測器之輸出，而由電氣信號所驅動，流量容量較雙層三通閥大，且其輸出口與雙層三通閥之載入埠一同連接著空氣彈簧。
又，於本發明之車體傾斜裝置，較佳係具備：心軸感測器，偵測雙層三通閥之心軸的狀態，並輸出為電氣信號；以及反饋迴路，將心軸感測器之輸出反饋為心軸致動器之驅動信號。
又，於本發明之車體傾斜裝置，較佳係雙層三通閥之心軸，具有：桿部，以軸向之一端作為開閉閥側，於開閉閥側具有排氣用開口部，於軸向延伸之另一端設有連通排氣埠之中心孔；以及中央肩部，其外徑比桿部大。控制套筒，以軸向之一端作為開閉閥側，於開閉閥側具有開閉閥側開口部，其內徑比心軸之開閉閥側之外徑還大，將心軸支持成可於軸向自由滑動，並具有：載入口，其所配置之位置，係當該控制套筒與心軸間的相對位置為中立狀態時，該載入口會被心軸的中央肩部遮蔽；以及兩個開口部，沿著軸向配置於載入口之前後，彼此越過載入口而相互連通。相對於雙層三通閥，具有供氣開閉閥，其包括：筒狀之開閉閥本體，其一端連接於氣體供給源頭，另一端連接於控制套筒之開閉閥端；開閉閥閥體，收納於開閉閥本體之內部，具有可遮蔽控制套筒之開閉閥側開口部之大小；以及偏壓機構，將開閉閥閥體朝控制套筒之開閉閥側推壓。
又，於本發明之車體傾斜裝置用雙層三通閥，包括：心軸，具有小徑之桿部及大徑之肩部；固定套筒，具有與氣體供給源連接之供氣埠、排氣埠、以及與空氣彈簧連接之載入埠；以及控制套筒，於其外周側由固定套筒支持成可自由滑動，於其內周側將心軸支持成可自由滑動，具有至少對應心軸之肩部的載入口，可相對於固定套筒在預先設定之指定移動範圍相對地移動，在指定移動範圍，載入口係位於固定套筒之載入埠的範圍內；其特徵在於：依據心軸之肩部與控制套筒之載入口之間的相對位置關係，決定從供氣埠經由載入埠而對空氣彈簧供給之氣體流量，或是決定從空氣彈簧經由載入埠而自排氣埠排放之氣體流量。
藉由上述結構，本發明之車體傾斜裝置於心軸套筒機構，除了固定套筒以外，設有可相對於固定套筒及心軸兩者移動之控制套筒。此外，為了使設定車高值與實際車高值之差值，亦即車高偏差值為0，使用套筒致動器，相對心軸於軸向移動驅動控制套筒。其機能，於設定車高值為預先設定之標準車高值之情形，係與習知之水平調整控制相同。於水平調整控制，係將相對於固定套筒之心軸位置，視為相當於標準車高值之固定位置，而因應車高偏差值，相對該心軸移動驅動控制套筒。此結構，相當於將習知之自動高度調整閥之心軸與套筒對調的結構。
當以不同於標準車高值之數值作為設定車高值而使車體傾斜時，使用心軸致動器，使心軸相對於固定套筒及控制套筒在軸向移動驅動。藉此，可由習知之自動高度調整閥的標準車高值加以偏離，以作為設定車高值。在此狀態下，能夠進行如下控制：開啟雙層三通閥之流路，使壓縮氣體供應至空氣彈簧，或是從空氣彈簧排出，故車體會上下移動，轉向架側臂體與車體側臂體所形成之連結桿機構作動；為使車高偏差值趨向0，套筒致動器會移動 ，以使車高值成為設定車高值。如此這般，將控制閥之控制分成獨立的兩個系統，故可以充分發揮自動高度調整閥之功能，同時迅速進行水平調整控制與車體傾斜控制這兩者。
又，於本發明之車體傾斜裝置，套筒致動器包含：具備轉向架側臂體及車體側臂體之連結桿機構，以及將連結桿機構的形狀變化轉換成控制套筒之軸向直線運動的旋轉/直線運動變換機構。此結構，與習知技術所使用之自動高度調整閥中的連結桿機構相同。因此，可以充分發揮在牢固性與動作性已有成果的習知技術，同時迅速進行水平調整控制與車體傾斜控制這兩者。
又，於本發明之車體傾斜裝置，偵測雙層三通閥之控制套筒與心軸之狀態，將該等之間的偏差以電氣信號輸出。然後，以因應該偏差之電氣信號，驅動流量容量比雙層三通閥還大的大容量閥，使該輸出口與雙層三通閥之載入口一併連接空氣彈簧。因此，於車體之傾斜控制，比起僅有雙層三通閥的情形，能以更大流量對空氣彈簧供應，或是比起僅有雙層三通閥的情形，能以更大流量由空氣彈簧排放。藉此，相較於僅用雙層三通閥的情形，能更迅速地進行車體傾斜控制。
又，於本發明之車體傾斜裝置，偵測雙層三通閥之心軸的狀態，以電氣信號輸出，並將之反饋成心軸致動器之驅動信號，故能以更耐變動之高剛性決定心軸之位置。
又，於本發明之車體傾斜裝置，係以心軸套筒機構為基礎，其配置有：載入口，對應中央肩部；兩個開口部，位於載入口前後並且相互連通。心軸沿著軸向設有排氣用的孔。而以心軸套筒機構之軸向的一端作為開閉閥側，於該開閉閥側，配置供氣開閉閥，該供氣開閉閥具有藉由偏壓構件而被推壓至控制套筒之開閉閥側的開閉閥閥體。藉由此種結構，心軸相對控制套筒朝向開閉 閥側移動時，由於開閉閥閥體一邊抵抗偏壓機構的偏壓力，一邊朝向通往氣體供給源頭的供氣埠側移動，供氣埠與套筒之開閉閥側開口部會連通，故供氣埠與空氣彈簧會連通。當心軸相對控制套筒而向相反之側移動時，由於藉由供氣開閉閥之偏壓機構的偏壓力，開閉閥閥體會遮蔽控制套筒之開閉閥側開口部，同時，心軸之開閉閥側與開閉閥閥體之間會產生間隙，心軸之排氣用開口部與控制套筒之內部空間之間會連通，故排氣埠與空氣彈簧會連通。如此這般，本發明係以心軸套筒機構為基礎之概念新穎的車體傾斜裝置。
[實施發明之形態]
以下使用圖式，說明本發明實施形態之詳情。以下所說明的心軸套筒式控制閥，係相當於習知技術之自動高度調整閥，但此僅為一例，只要係具有以下三個埠之氣體控制閥，採用其他結構亦可：連通於空氣彈簧之載入埠、連通氣體供給源頭的供氣埠、對大氣開放之排氣埠。又，大容量閥亦同，將說明採用心軸套筒式三通閥之藉由電性致動器所驅動之控制閥，但這也僅係一例，只要係可由電氣信號控制，且流量容量足夠大的氣體閥，即使係其他結構亦可。例如，即便是單純的開關閥亦可。以下說明中係以可動線圈型之力馬達(force motor)作為心軸致動器，但亦可採取這以外的方式，例如柱塞型的致動器亦可，或視需要亦可為步進馬達或伺服馬達等小型馬達與滾珠螺桿等直線運動機構之組合。
此外，以下所說明的實施例，係對空氣彈簧供給加壓空氣；然而在此所用之空氣，除了大氣以外，亦可為乾燥空氣、或適度變更氮氣與氧氣之成分比例的氣體、適度添加惰性氣體等之氣體等。
再者，以下主要說明使用空氣彈簧之伸縮控制的車體傾斜裝置，但此僅為用以說明應用形態者。除了車體傾斜裝置之用途以外，亦可用於除震裝置，用在防震台等水平維持機構。
又，以下對於全圖式中相同之要件標註相同符號，並省略重複之說明。又，於本文中之說明，會視需要而使用其先前所描述過之符號。
圖1繪示說明使用了車體傾斜裝置30之車輛10的結構。車輛10之結構，包含：轉向架18，具備車輪16、17，該車輪16、17可在鋪設於路面12上的鐵軌14、15上旋轉；車體20，可供乘客等利用；空氣彈簧22、23，設於轉向架18與車體20之間；連結桿機構24、25，設於轉向架18與車體20之間。於1輛車輛中，在其前後左右都分別設有空氣彈簧，以及與其對應之連結桿機構，然而在圖1，僅圖示出其中之左右2個空氣彈簧22、23，以及連結桿機構24、25。在此針對構成車體傾斜裝置30之各要件作簡單的說明，而其具體之詳細結構，將以圖3暨其之後的圖式加以詳述。
於圖1中，路面12傾斜，左右之鐵軌14，15的高度有差距。該差距之目的，係當鐵軌鋪設成曲線狀，車輛一邊轉彎一邊行駛時，為使車體20中的乘客不會感受到離心力，而使車體20傾斜之用。曲線內側之鐵軌14與曲線外側之鐵軌15的高低差，稱為超高量(cant)。該超高量，係配合行駛在該曲線部分之車輛的設定速度而定，故當車輛以高於該設定速度而高速行駛時，會產生超過離心力(over centrifugal)。
為了不使車體20內的乘客感受到該超過離心力，只要使車體20相對於轉向架18朝曲線內側傾斜相當於可對應其高速行駛之 超高量即可。而如此這般使車體20相對於轉向架18傾斜，即為車體傾斜控制。圖1之例中顯示，空氣彈簧22縮小，空氣彈簧23伸長，藉此使車體20之空氣彈簧22側變低，而車體20相對於轉向架18傾斜的樣態。
連結桿機構24、25，係將以下構件連結成如下狀態之機構：轉向架側之臂體，其一端被支持成可相對於轉向架18轉動；槓桿，係車體側之臂體，其另一端被支持成可相對於車體20旋轉；轉向架側之臂體的另一端與車體側之臂體的一端，可對彼此轉動。當車體20相對於轉向架18之高度位置一改變，連結桿機構24、25之連結形狀會變化，該形狀變化，完全取決於車體20相對於轉向架18之高度。因此，例如車體側之臂體相對於預先設定之車體20之基準面的傾斜角度，可視作車體相對於轉向架之高度所對應的高度對應值來使用。就此意義而言，連結桿機構24、25，係可提供高度對應值以作為車高值之車高偵測器。
車體傾斜裝置30的結構，包含：個別傾斜部112，113，係對應各空氣彈簧22，23而設置；控制部110，統合性地控制複數的個別傾斜部112，113。由於個別傾斜部112，113於圖1之例中，係左右對稱之結構，故後文即以個別傾斜部112為代表，繼續說明。
個別傾斜部112，係使用控制部110所給予的高度指令值、以及由連結桿機構24所得到的車高值之間的偏差，亦即高度偏差，而驅動控制閥40、以及流量容量較控制閥大的大容量閥170，而可對空氣彈簧22進行充分之供排氣的裝置。
控制閥40與大容量閥170，分別設有供氣口連接部、排氣口開放部、載入口連接部。圖1之氣體供給源頭32，連接於控制閥40與大容量閥170之供氣口連接部，係供應加壓空氣之氣體源頭 。排氣係藉由使控制閥40與大容量閥170之排氣口開放部對大氣側開放而進行。
控制閥40具有心軸套筒機構，並包含具有供氣埠、排氣埠以及載入埠之雙層三通閥78。在此，套筒分為2層，分為控制套筒90與固定套筒91。固定套筒91係心軸套筒機構之機殼部，相當於一般心軸套筒機構之套筒。控制套筒90係於其外周側由固定套筒91支持成可自由滑動，於內周側將心軸80支持成可自由滑動之構件。
心軸80，由心軸致動器移動驅動；控制套筒90透過旋轉/直線運動變換機構44而由連結桿機構24移動驅動。心軸80之狀態與控制套筒90之狀態，係分別由感測器偵測；而於圖1則繪示，顯示控制套筒90之狀態的電氣信號傳送到大容量閥驅動部150之樣態。關於控制閥40之詳細結構，會使用圖2、圖3於後詳述。又，顯示心軸80之狀態的電氣信號，如圖2之說明，會傳送到控制部110。
大容量閥驅動部150，係以一電氣信號作為驅動信號，而對大容量閥170作輸出的迴路；該電氣信號係對應：心軸80之位置與控制套筒90之位置的偏差。大容量閥170係一閥體，其所具備之流量容量，較雙層三通閥78之流量容量更為充分。舉例而言，大容量閥170係一氣體閥，其所具有的流量容量，至少係雙層三通閥78之流量容量的2倍，較佳為5倍至10倍。大容量閥170可與雙層三通閥78相同，採用心軸套筒型三通閥。
控制閥路42係一載入道，連接控制閥40之載入口連接部與空氣彈簧22。又，大容量閥路172係一大容量之載入道，連接大容量閥170之載入口連接部與空氣彈簧22。如圖1所示，控制閥路42與大容量閥路172，相互合流，而連接空氣彈簧22，故空氣 彈簧22可接受來自控制閥40與大容量閥170之加壓空氣的供給，又，由空氣彈簧22，可透過控制閥40與大容量閥170而對大氣開放，進行排氣。
設在大容量閥170之供氣口連接部之開閉閥174，以及設在大容量閥170之排氣口開放部之開閉閥176，可於進行車體之傾斜控制時開放，使大容量閥170動作。
接著，針對控制閥40之詳細結構，使用圖2至圖4說明。控制閥40所包含之結構，大致可分為：供氣開閉閥60、雙層三通閥78、相當於控制套筒致動器之旋轉/直線運動變換機構44、心軸致動器120、控制套筒感測器130、以及心軸感測器140。圖2係控制閥40整體的結構圖，圖3係供氣開閉閥60與雙層三通閥78之部分的細部圖，圖4係旋轉/直線運動變換機構44之細部圖。於該等圖式，顯示出正交的XYZ軸。X方向係心軸80及控制套筒90之移動方向。
控制閥40具備以下3個氣體流通口：供氣口連接部52、排氣口開放部54、載入口連接部41，以及以下3個信號連接部：心軸驅動控制埠128、控制套筒感測器埠132、心軸感測器埠146。該等皆安裝於控制閥40之機殼部。由於控制閥40組合有複數構成要件，故控制閥40之機殼部係連接各構成要件之機殼部組裝而成者；然而在此，僅以雙層三通閥78之機殼部，亦即固定套筒91作代表，將之稱為控制閥40之機殼部。
供氣口連接部52係用以對供氣開閉閥60供給來自氣體供給源頭32之加壓空氣之連接口。排氣口開放部54係連接雙層三通閥78之排氣埠，並對大氣開放之開放端。載入口連接部41係用以連接雙層三通閥78之載入埠與空氣彈簧22之連接口。亦可於供氣口連接部52與載入口連接部41設置適當的過濾器。又，亦 可於排氣口開放部54設置適當的消音器。
心軸驅動控制埠128係一連結部，其所連接之信號線係用以對心軸致動器120傳送來自控制部110之驅動控制信號。控制套筒感測器埠132係一連結部，其所連接之信號線係用以對大容量閥驅動部150傳送解角器等的輸出信號，該解角器即為偵測控制套筒90之狀態的控制套筒感測器130。心軸感測器埠146係一連結部，其所連接之信號線係用以對控制部110傳送變位感測器之輸出信號，該變位感測器即為偵測心軸80之狀態的心軸感測器140。
圖3係顯示供氣開閉閥60與雙層三通閥78之相關細節的剖面圖。供氣開閉閥60相當於雙層三通閥78的供氣埠，連接著氣體供給源頭32。供氣開閉閥60，隨著雙層三通閥78之控制套筒90往+X方向之移動而關閉，往-X方向之移動而開啟。或者，隨雙層三通閥78之心軸80往+X方向之移動而開啟，往-X方向之移動而關閉。圖3顯示雙層三通閥78位於中立狀態時的樣態。
供氣開閉閥60之結構，包含：開閉閥本體61，其構成控制閥40之機殼部的一部分；以及閥體機構64，配置成收納在前述開閉閥本體61之內部空間62裡。開閉閥本體61，係一筒狀構件，其一端連接供氣口連接部52，另一端連接作為雙層三通閥78機殼部之一部分的固定套筒91之開閉閥端。開閉閥本體61之一端，設有圓環狀之突出部63。
閥體機構64係一具備彈簧之雙通閥，於其兩側具有圓板，該圓板之間安裝有彈簧定數弱的線圈彈簧70。具體而言，閥體機構64之結構，包括：供氣側閥體66，其係供氣口連接部52側之圓板；開閉閥閥體68，其係雙層三通閥78側之圓板；線圈彈簧70 ，其係連接供氣側閥體66與開閉閥閥體68之偏壓機構。線圈彈簧70對供氣側閥體66與開閉閥閥體68，賦予將彼此分開之方向的偏壓力。
當開閉閥本體61內部之壓力變得比供給壓力高時，供氣側閥體66具備防止逆流之逆止閥的功能，其係一圓板，所具備之外形的大小，足以遮蔽設於開閉閥本體61之一端的圓環狀突出部63所圍成之開口部。
開閉閥閥體68係一圓板，其所具備之外形的大小，在中立狀態下，足以遮蔽設於控制套筒90的開閉閥側之圓環狀突出部98所圍成之開口部，亦即開閉閥側開口部。開閉閥閥體68，藉由線圈彈簧70而受偏壓，朝向開閉閥本體61之另一端，故於控制套筒90之中立狀態下，開閉閥閥體68會朝控制套筒90之開閉閥側的突出部98推壓。又，於圖3中，開閉閥側之鄰近部65係以虛線圈出標示。
又，當心軸80與控制套筒90在中立狀態時，設於心軸80之開閉閥側之圓環狀突出部88，也設定為剛好會與控制套筒90之圓環狀突出部98在X方向之位置相同，故於中立狀態下，開閉閥閥體68同時也會被朝心軸80之開閉閥側的突出部88推壓。藉此，在中立狀態下，控制套筒90之開閉閥側的突出部98所圍成的開口部，與心軸80之開閉閥側的突出部88所圍成的開口部，該等開口部同時受到掩蓋。開閉閥閥體68之雙層三通閥78側之表面69，與控制套筒90之突出部98的前端部，以及心軸80之突出部88的前端部，彼此可氣密地密合。
雙層三通閥78之心軸80，係一軸構件，其開閉閥側係在軸向之一端的+X方向端，開閉閥側具有排氣用開口部82；另具有細軸桿部，其沿著軸向延伸且另一端設有連通於排氣口開放部54之 中心孔84；以及具有中央肩部86，其外徑比桿部大。排氣用開口部82係由圓環狀突出部88所圍成的開口部。
控制套筒90係於其外周側由固定套筒91支持成可自由滑動，於內周側將心軸80支持成可自由滑動之構件。控制套筒90的開閉閥側，在軸向之一端的+X方向端，在開閉閥側具有開閉閥側開口部，其內徑比心軸80之開閉閥側之外徑還大；控制套筒90內部具有導引孔，以內部支持著心軸80並使之在軸向可自由滑動。開閉閥側開口部，係由開閉閥側之圓環狀突出部98所圍成的開口部。於圖3，顯示著心軸80之開閉閥側之外徑與控制套筒90之開閉閥側開口部之內徑所夾著的縫隙空間100。
控制套筒90沿著軸向具有3個開口部，其中之一係載入口50。如上所述，使用供氣開閉閥60與雙層三通閥78之組合時，於控制套筒90，從氣體供給源頭32所供給之加壓空氣，係由供氣開閉閥60側進入。就此意義而言，相當於供氣口的，是開閉閥側之鄰近部65之縫隙空間100。又，於控制套筒90，係透過心軸80之中心孔84，以從空氣彈簧22將空氣排放至大氣中。就此意義而言，相當於排氣口的，也是開閉閥側之鄰近部65之縫隙空間100。其詳細之動作，將使用圖6至圖9，於後詳述。
因此，圖3之結構的控制套筒90，於外周沿著軸向具有3個開口部，其中之一係載入口50。於中立狀態下，該載入口50，與心軸80之中央肩部86的位置係一致，藉由中央肩部86使載入口50成為關閉的狀態。另外兩個開口部92、94，藉由連通路96而彼此連通。該兩個開口部92，94係用於，在以下兩種動作間切換：藉由心軸80、控制套筒90、以及供氣開閉閥60之協作，而將加壓空氣供給至連接著空氣彈簧22的載入口50；或是從載入口50排放至大氣中。該等之詳細作用，將使用圖6至圖9，於後詳述。
再度回到圖2，控制套筒90係於-X方向端，透過旋轉/直線運動變換機構44而連接連結桿機構24。圖4係該部分之放大立體圖。在此針對連結桿機構24繪示有：轉向架側臂體26與作為車體側臂體之槓桿28、以及將該等彼此連接成可旋轉自如的旋轉連接部27。
旋轉/直線運動變換機構44具備因應車高值，而將隨著轉向架側臂體26與作為車體側臂體之槓桿28所形成之形狀的變化而產生的槓桿28之旋轉運動，轉換成控制套筒90之直線運動的功能。藉此，因應車高值，控制套筒90會朝著軸向受到移動驅動。就此意義而言，連結桿機構24與旋轉/直線運動變換機構44，相當於移動驅動控制套筒90之套筒致動器。
旋轉/直線運動變換機構44之結構，包含：旋轉體162，其中心軸161旋轉自如地保持於外殼160，該外殼160固定於控制閥40之機殼部；偏心銷164，相對於旋轉體162之中心軸161偏心配置；導引溝168，設置於導引板166，該導引板166連接在控制套筒90之-X方向端。
在此，於旋轉體162之中心軸161，安裝有槓桿28之一端。又，由於導引板166係與控制套筒90為一體，故僅能在X方向上移動。而導引溝168係沿著Z方向設置之溝槽，具有可承接偏心銷164之寬度。
配置於外殼160內部之控制套筒感測器130係解角器，其偵測旋轉體162之旋轉角度。旋轉體162之旋轉角度，會由旋轉/直線運動變換機構44轉換成控制套筒90之軸向的變位，故構成控制套筒感測器130之解角器，會偵測相當於控制套筒90之軸向變位的旋轉角度。構成控制套筒感測器130之解角器的輸出信號 ，會以適當之信號線，傳送至控制套筒感測器埠132。亦可使用其他形式的旋轉偵測感測器來取代解角器。例如，亦可使用編碼器。
再度回到圖2，心軸軸桿118，係心軸80中比雙層三通閥78之領域還要更往-X方向延伸突出之部分。安裝於心軸軸桿118的心軸致動器120，係將心軸80於軸向移動驅動之可動線圈型的力馬達。又，安裝於心軸軸桿118之前端的心軸感測器140係變位感測器，其係偵測心軸80之軸向變位的差動轉換型感測器。
心軸致動器120之結構，包含：驅動臂122，安裝於心軸軸桿118，其前端部呈杯型敞開；線圈124，設於驅動臂122前端；永久磁石126，安裝於控制閥40之機殼部，與線圈124對向配置。線圈124透過心軸驅動控制埠128，而由控制部110供應驅動電流信號。藉由該驅動電流信號而流通線圈124之電流，與永久磁石126之磁束的協同作用，對驅動臂122賦予軸向的驅動力，藉此，可在軸向移動驅動心軸80。
心軸感測器140係變位感測器，其偵測心軸80之X方向的移動量。於圖2，繪示差動轉換型感測器作為心軸感測器140，然而亦可使用差動轉換型以外之形式的變位感測器。例如亦可使用光學型變位感測器、靜電電容型變位感測器等等。
圖5係上述結構之車體傾斜裝置30的方塊圖。在此，從藉由空氣彈簧22而變化之轉向架18與車體20之間的高度，亦即車高值，透過連結桿機構24、旋轉/直線運動變換機構44、雙層三通閥78而再度回到空氣彈簧22之反饋迴路，即為水平調整控制之迴路。在此，若實際之車高值h從預先設定之標準車高值h0偏離，而產生車高差值△h，則控制套筒90相對於心軸80之相對位置關係會變化，而以Q1之大小對空氣彈簧22進行加壓空氣之供 給，或是從空氣彈簧22排放至大氣中，使車體20上昇或下降，以使△h驅向0。在此以外的部分，相當於傾斜控制中，將附加之供給流量Q2供應給空氣彈簧22時之方塊圖。尤其是虛線框171之部分，係相當於使用大容量閥170以進行大容量輸出之部分的方塊圖。
在此，首先說明水平調整控制之流程。此處，作為預先設定之標準車高值h0，形式上會由控制部110提供高度指令值200。當高度指令值200為標準車高值h0時，心軸80所在之處視為中立位置，故心軸致動器120不會移動驅動心軸80。
在此，連結桿機構24在實際車高值為標準車高值h0之時，透過旋轉/直線運動變換機構44，設定轉向架側臂體26之長度，以使控制套筒90於沿著軸向之配置位置成為中立位置。因此，當車高值為標準車高值h0之時，控制套筒90與心軸80之位置關係係中立位置，所以如圖3所示，控制套筒90之載入口50會受心軸80之中央肩部86遮蔽。在此同時，在開閉閥側之鄰近65，心軸80之+X方向端的突出部88以及控制套筒90之+X方向端的突出部98，會與供氣開閉閥60之開閉閥閥體68密合。因此，不會從控制閥40對空氣彈簧22供給加壓空氣，也不會透過控制閥40而對大氣開放。
在此，因為乘客有所增減，實際之車高值由標準車高值h0變化了△h之份量時，上述水平調整控制之反饋迴路就會運作。亦即，該△h透過連結桿機構24與旋轉/直線運動變換機構44，變化控制套筒90之軸向位置。由於心軸80保持在中立狀態，控制套筒90之載入口50與心軸80之中央肩部86之相對位置關係會變化。在此，△h為正值時，係以控制套筒90相對心軸80移動之結構，使空氣彈簧22透過控制閥40而對大氣開放。亦即，在控制套筒90往+X方向移動之同時，會推壓開閉閥閥體68，故心 軸80的肩部86及突出部88會形成加壓空氣可通過之間隙，空氣彈簧內之加壓空氣會通過通道而往大氣排出。藉此，車高偏差值△h會變小，控制套筒90之移動會隨之而朝向中立位置返回。以此方式，透過連結桿機構24進行反饋，以使車高偏差值△h成為0。
接著，針對傾斜控制時的流程加以說明。車輛10為補償超高不足，而必須使車體20傾斜時，會對各空氣彈簧，分別提供不同之設定車高值。例如，於圖1，對空氣彈簧22提供設定車高值h1，對空氣彈簧23提供設定車高值h2。為了使實際之車高值成為該設定車高值h1、h2，而進行傾斜控制。以下繼續說明對空氣彈簧22提供設定車高值h1之情形。在開始傾斜控制之前，車體20對轉向架18之位置關係為平行狀態之時，實際之車高值係標準車高值h0，而控制套筒90位於中立位置。
當控制部110提供高度指令值200以作為設定車高值h1，於伺服放大器202，會產生供給心軸致動器120的驅動信號。假設現在設定車高值h1比標準車高值h0還大，為了伸長空氣彈簧22，會變化心軸80之軸向位置。由於控制套筒90還是保持在中立狀態，所以控制套筒90之載入口50對心軸80之中央肩部86之相對位置關係會變化。在此，係以心軸80相對控制套筒90移動之結構，以透過控制閥40而對空氣彈簧22供給加壓空氣。亦即，在心軸80往+X方向移動之同時，會推壓開閉閥閥體68，故控制套筒90之載入口50及突出部98會形成加壓空氣可通過之間隙，加壓空氣會通過通道而供給至空氣彈簧22內。
藉此，車高值會上升。車高值一上升，透過連結桿機構24、旋轉/直線運動變換機構44，控制套筒90會在軸向移動，與水平調整控制同樣的反饋亦會運作。該反饋會持續作用到心軸80之中央肩部86與控制套筒90之載入口50一致為止。心軸80之中央 肩部86的軸向位置，係由車高值為標準車高值h0時的位置偏離，而成為相當於車高值為設定車高值h1之位置。因此，控制套筒90會一直朝軸向移動，直到實際車高值h成為設定車高值h1為止。實際車高值h一成為設定車高值h1，控制套筒90之載入口50與心軸80之中央肩部86的位置會一致，控制閥40停止對空氣彈簧22供給加壓空氣，控制套筒90之移動也會停止。
如此這般，於傾斜控制之時，心軸80之軸向的位置，會從對應於標準車高值h0之中立位置，偏離到對應設定車高值h1之位置。對應於該偏離，控制套筒90會朝軸向移動驅動，實際車高值會成為設定車高值h1。亦即，除了心軸80之軸向位置偏離以外，會利用和調整控制同樣之包含連結桿機構24的反饋。
在該控制，供給至空氣彈簧22之加壓空氣的流量，會受控制閥40之供給流量Q1限制。因此，為了增加供給流量，而使用大容量閥170。使用大容量閥170之迴路係如以下所述。包含在旋轉/直線運動變換機構44之控制套筒感測器130所輸出之電氣信號，會在控制套筒感測器放大器206進行適當之放大及信號轉換。控制套筒感測器放大器206之輸出，在減算部208，會用於減法運算，從高度指令值200所產生之伺服放大器202的輸出，減去控制套筒感測器放大器206之輸出。藉由該減法運算處理，以求取高度指令值200所代表之設定車高值h1與實際車高值之差值，亦即車高偏差值。該車高偏差值，係根據電氣信號值之數值。
將該車體偏差值，以大容量閥驅動部150之前置放大器210適當地放大，並進行所需之信號轉換，在電流增壓器212作為大容量閥170之驅動信號。以該驅動信號驅動大容量閥170。大容量閥170之供給流量Q2，相較於控制閥40之供給流量Q1，係格外之大。
加算部204係使控制閥40之供給流量Q1與大容量閥170之供給流量Q2合流者，具體而言，相當於圖1之控制閥路42與大容量閥路172之合流部。藉此，相較於僅使用控制閥40之情形，可對空氣彈簧22供給格外多之流量的加壓空氣。例如，假設Q2為Q1之5倍，藉由使用大容量閥170，相較於僅使用控制閥40時的供給流量Q1，就可對空氣彈簧22供給6倍之供給流量(Q1+Q2)。藉此，空氣彈簧22之伸長速度可大幅加快。
加入了來自大容量閥170之供給流量的合計供給流量，使空氣彈簧22伸長；車高值一變化，就分別對控制閥40與大容量閥170進行反饋控制。對於控制閥40係如上所述，藉由連結桿機構24、旋轉/直線運動變換機構44、雙層三通閥78、以及空氣彈簧22之反饋迴路進行控制。對於大容量閥170，則是以連結桿機構24、旋轉/直線運動變換機構44、控制套筒感測器130、控制套筒感測器放大器206、減算部208、大容量閥驅動部150、大容量閥170、加算部204、以及空氣彈簧22之反饋迴路進行控制。
又，於上述中，說明了對空氣彈簧22供給加壓空氣之情形，然而要從空氣彈簧22排氣時的情形也是相同的。
於圖5，心軸感測器140與心軸感測器放大器214之迴路，係用以針對心軸80之移動驅動進行位置反饋者。亦即，該迴路係由得到高度指令值200之伺服放大器202，歷經心軸致動器120、心軸80、心軸感測器140所進行之變位偵測、心軸感測器放大器214所進行之適度放大以及所需之信號轉換，而再度回到伺服放大器202，將心軸80之位置反饋至心軸致動器120之驅動信號。藉此，穩定地進行心軸80之位置控制，提升精度。
針對上述結構之作用，尤其是供氣開閉閥60與雙層三通閥78之作用，使用圖6至圖9詳細說明。圖6與圖7，係說明水平調整 控制之樣態之圖；圖6係實際車高值h比標準車高值h0低，故對空氣彈簧22供給加壓空氣之情形的圖；圖7係實際車高值h比標準車高值h0高，故從空氣彈簧22進行排氣之情形的圖。圖8與圖9係說明傾斜控制之樣態的圖，圖8係實際車高值h比設定車高值h1低，故對空氣彈簧22供給加壓空氣之情形的圖；圖9係實際車高值h比設定車高值h1高，故從空氣彈簧22進行排氣之情形的圖。
圖6係於水平調整控制，實際車高值h比標準車高值h0低的情形。此情形，相當於藉由連結桿機構24與旋轉/直線運動變換機構44，控制套筒90相對於位在中立位置之心軸80，往-X方向移動之情形。在此，控制套筒90係相對心軸80後退，故在開閉閥側之鄰近部65，控制套筒90之突出部98與開閉閥閥體68之間產生間隙，來自供氣口連接部52之加壓空氣，通過該間隙，流入控制套筒90之內徑與心軸80之外徑之間的縫隙空間100。然後，流入之加壓空氣，經過開口部92、連通路96、開口部94，而從心軸80之中央肩部86與載入口50之間的位置關係之偏差所產生的-X方向側之開口，流入載入口50，從控制閥路42供給至空氣彈簧22。
如此這般，藉由使供氣口連接部52與空氣彈簧22連通，而對空氣彈簧22供給加壓空氣，空氣彈簧22就會伸長。空氣彈簧22一伸長，則車高值h就變高。車高值h一變高，控制套筒90會相對心軸80而回到+X方向。車高值h一旦達到標準車高值h0，心軸80之中央肩部86與控制套筒90之載入口50的位置會一致，同時，控制套筒90之前端的突出部98會與供氣開閉閥60之開閉閥閥體68密合。藉此，回到圖3所說明之中立狀態，停止從供氣口連接部52供給加壓空氣。如此這般，自動地進行將實際車高值調整回標準車高值h0之水平調整控制。
圖7係於水平調整控制，實際車高值h比標準車高值h0高的情形。此情形，相當於藉由連結桿機構24與旋轉/直線運動變換機構44，控制套筒90相對於位在中立位置之心軸80，往+X方向移動之情形。在此，控制套筒90係相對心軸80突出，故藉由供氣開閉閥60之偏壓機構，亦即線圈彈簧70之偏壓力，開閉閥閥體68會遮蔽控制套筒90之開閉閥側開口部。具體而言，於開閉閥側之鄰近部65，開閉閥閥體68被往控制套筒90之圓環狀突出部98推壓。藉此，會切斷來自供氣口連接部52之加壓空氣的供給。然後，此時心軸80之開閉閥側與開閉閥閥體68之間會產生間隙，故心軸80之排氣用開口部82，以及控制套筒90之內徑與心軸80之外徑之間的內部空間之間會連通。具體而言，心軸80之開閉閥側的圓環狀突出部88與開閉閥閥體68之間，會產生間隙。藉此，控制套筒90之內徑與心軸80之外徑之間的縫隙空間100，和心軸80之排氣用開口部82會連通。
然後，由於心軸80之中央肩部86與載入口50之間的位置關係之偏離而產生之+X方向側的開口，與載入口50連通，從控制閥路42連通至空氣彈簧22。因此，來自空氣彈簧22的空氣，會通過控制閥路42、載入口50、縫隙空間100、排氣用開口部82，而透過排氣口開放部54向大氣排出。
如此這般，藉由使空氣彈簧22與排氣口開放部54連通，從空氣彈簧22將空氣排放至大氣中，空氣彈簧22就會縮小。空氣彈簧22一縮小，車高值h就變低。車高值h一變低，控制套筒90會相對心軸80而回到-X方向。車高值h一旦達到標準車高值h0，心軸80之中央肩部86與載入口50的位置會一致，同時，心軸80之前端的突出部88會與供氣開閉閥60之開閉閥閥體68密合。藉此，回到圖3之中立狀態，停止從空氣彈簧22排放空氣。如此這般，自動地進行將實際車高值調整回標準車高值h0之水平調整控制。
接著說明於傾斜控制之樣態。於傾斜控制，如上所述，使用大容量閥170，而得以更加迅速地進行傾斜控制。大容量閥170之利用，係為了使傾斜控制迅速化，然而供氣開閉閥60與雙層三通閥78之作用，僅有流量大小不同，故以下針對不使用大容量閥170而只使用控制閥40之情形，進行說明。又，以下係以開始傾斜控制之前，轉向架18與車體20之間的高度，亦即車高值為標準狀態，控制套筒90為中立狀態之情形作說明。
圖8係於傾斜控制，將車高值設定成變高的情形。此情形，相當於藉由心軸致動器120，心軸80相對位於中立位置之控制套筒90，往+X方向移動之情形。在此，心軸80係相對控制套筒90突出，故在開閉閥側之鄰近部65，控制套筒90之突出部98與開閉閥閥體68之間產生間隙，來自供氣口連接部52之加壓空氣，通過該間隙，流入控制套筒90之內徑與心軸80之外徑之間的縫隙空間100。然後，流入之加壓空氣，經過開口部92、連通路96、開口部94，而從由於心軸80之中央肩部86與載入口50之間的位置關係之偏離所產生之-X方向側的開口，流入載入口50，而由控制閥路42供給至空氣彈簧22。
如此這般，藉由使供氣口連接部52與空氣彈簧22連通，會對空氣彈簧22供給加壓空氣，空氣彈簧22就會伸長。空氣彈簧22一伸長，車高值h就會變高。車高值h一變高，控制套筒90會相對心軸80往+X方向移動。車高值h一旦達到設定車高值h1，心軸80之中央肩部86與控制套筒90之載入口50的位置會一致，同時，控制套筒90之前端的突出部98會與供氣開閉閥60之開閉閥閥體68密合。藉此，對應車高值之設定，控制套筒90與心軸80會處於比圖3所說明過的中立狀態，更朝+X方向偏離的狀態下，而停止供給來自供氣口連接部52之加壓空氣。如此這般，自動地進行將實際車高值改為設定車高值h1之傾斜控制。
圖9係於傾斜控制，將車高值設定成變低的情形。此情形，相當於藉由心軸致動器120，心軸80相對位於中立位置之控制套筒90，往-X方向後退之情形。在此，心軸80係相對於控制套筒90往內凹入。此時，開閉閥閥體68遮蔽著控制套筒90之開閉閥側開口部。具體而言，在開閉閥側之鄰近部65，閉閥閥體68被朝控制套筒90之圓環狀突出部98推壓。藉此，切斷來自供氣口連接部52之加壓空氣的供給。然後，此時心軸80之開閉閥側與開閉閥閥體68之間會產生間隙，故心軸80之排氣用開口部82，以及控制套筒90之內徑與心軸80之外徑之間的內部空間之間會連通。具體而言，心軸80之開閉閥側的圓環狀突出部88，與開閉閥閥體68之間，會產生間隙。藉此，控制套筒90之內徑與心軸80之外徑之間的縫隙空間100，和心軸80之排氣用開口部82連通。
然後，由於心軸80之中央肩部86與載入口50之間的位置關係之偏差而產生之+X方向側的開口連通載入口50，從控制閥路42連通空氣彈簧22。因此，來自空氣彈簧22之空氣，通過控制閥路42、載入口50、縫隙空間100、排氣用開口部82，而透過排氣口開放部54排放至大氣。
如此這般，藉由使空氣彈簧22與排氣口開放部54連通，來自空氣彈簧22之空氣排放到大氣中，空氣彈簧22就會縮小。空氣彈簧22一縮小，車高值h就會變低。車高值h一變低，控制套筒90會相對心軸80而回到-X方向。車高值h一旦達到設定車高值h1，心軸80之中央肩部86與載入口50的位置會一致，同時，控制套筒90之前端部的突出部98會與供氣開閉閥60之開閉閥閥體68密合。藉此，對應車高值之設定，控制套筒90與心軸80會處於比圖3所說明過的中立狀態，更朝-X方向偏離的狀態下，而停止從空氣彈簧22排放空氣。如此這般，自動地進行將實際車高值改為設定車高值h1之傾斜控制。
於上述說明了以供氣開閉閥60與雙層三通閥78組合成控制閥40之結構。此處的結構，係雙層三通閥78之控制套筒90於外周具有沿著軸向之三個開口部，其中一個係載入口，另外兩個既不是供氣口也不是排氣口。除此之外，可以採用如下結構：於心軸具備三個肩部，於控制套筒之外周延著軸向而配置有供氣口、載入口、排氣口之一般的心軸/套筒型三通閥。
圖10係說明該種控制閥180之一例的基本結構之圖。在此所使用之三通閥181，具備固定套筒182、控制套筒184、心軸186。心軸186藉由心軸致動器120而可於軸向驅動，控制套筒184藉由連結桿機構24與旋轉/直線運動變換機構44而可於軸向驅動。心軸186於其桿部，於軸向設有彼此分開的三個肩部。控制套筒184對應該三個肩部之配置，而在外周沿著軸向，依序配置供氣口188、載入口190、排氣口192。
在中立狀態下，載入口190之位置，與心軸186之中央肩部的位置一致，中央台肩遮蔽著載入口190。供氣口188與排氣口192，配合中央肩部之前後的桿部的位置而配置。又，於固定套筒182，對應著控制套筒184之供氣口188、載入口190、排氣口192，分別設有供氣埠、載入埠、排氣埠。控制套筒184在預先設定之移動範圍內，可相對固定套筒182於軸向移動，於該移動範圍內，供氣口188處於供氣埠的範圍內、載入口190處於載入埠的範圍內、排氣口192處於排氣埠的範圍內。
藉由採用圖10之結構的三通閥181之控制閥180，亦可採取圖5所說明過之方塊圖之結構，發揮圖6至圖9的作用。
於上述說明過藉由因應車高值而變化形狀之連結桿機構，進行控制套筒之移動驅動，藉由心軸致動器而移動驅動心軸之內 容。設定車高值之變更，可藉由設定心軸與控制套筒之相對位置的偏離而進行。因此，亦可藉由因應車高值而變化形狀之連結桿機構進行心軸之移動驅動，而藉由力馬達等控制套筒致動器來進行控制套筒之移動驅動。
[產業上利用性]
本發明之車體傾斜裝置及車體傾斜裝置用雙層三通閥，係用於伸長或縮小設在轉向架與車體之間的空氣彈簧，而相對轉向架使車體傾斜之車輛。
10‧‧‧車輛
12‧‧‧路面
14、15‧‧‧鐵軌
16、17‧‧‧車輪
18‧‧‧轉向架
20‧‧‧車體
22、23‧‧‧空氣彈簧
24、25‧‧‧連結桿機構
26‧‧‧轉向架側臂體
27‧‧‧旋轉連接部
28‧‧‧槓桿
30‧‧‧車體傾斜裝置
32‧‧‧氣體供給源
40、180‧‧‧控制閥
41‧‧‧載入口連接部
42‧‧‧控制閥路
44‧‧‧旋轉/直線運動變換機構
50、190‧‧‧載入口
52‧‧‧供氣口連接部
54‧‧‧排氣口開放部
60‧‧‧供氣開閉閥
61‧‧‧開閉閥本體
62‧‧‧內部空間
63、88、98‧‧‧突出部
64‧‧‧閥體機構
65‧‧‧開閉閥側之鄰近部
66‧‧‧供氣側閥體
67、69‧‧‧表面
68‧‧‧開閉閥閥體
70‧‧‧線圈彈簧
78‧‧‧雙層三通閥
80、186‧‧‧心軸
82‧‧‧排氣用開口部
84‧‧‧中心孔
86‧‧‧中央肩部
90、184‧‧‧控制套筒
91、182‧‧‧固定套筒
92、94‧‧‧開口部
96‧‧‧連通路
100‧‧‧縫隙空間
110‧‧‧控制部
112、113‧‧‧個別傾斜部
118‧‧‧心軸軸桿
120‧‧‧心軸致動器
122‧‧‧驅動臂
124‧‧‧線圈
126‧‧‧永久磁石
128‧‧‧心軸驅動控制埠
130‧‧‧控制套筒感測器
132‧‧‧控制套筒感測器埠
140‧‧‧心軸感測器
142‧‧‧磁性體軸
144‧‧‧線圈
146‧‧‧心軸感測器埠
150‧‧‧大容量閥驅動部
160‧‧‧外殼
161‧‧‧中心軸
162‧‧‧旋轉體
164‧‧‧偏心銷
166‧‧‧導引板
168‧‧‧導引溝
170‧‧‧大容量閥
171‧‧‧虛線框(用以進行大容量輸出之部分之方塊圖)
172‧‧‧大容量閥路
174、176‧‧‧開閉閥
181‧‧‧三通閥
188‧‧‧供氣口
192‧‧‧排氣口
200‧‧‧高度指令值
202‧‧‧伺服放大器
204‧‧‧加算部
206‧‧‧控制套筒感測器放大器
208‧‧‧減算部
210‧‧‧前置放大器
212‧‧‧電流增壓器
214‧‧‧心軸感測器放大器
h0‧‧‧標準車高值
h1‧‧‧設定車高值
h2‧‧‧設定車高值
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
Q1、Q2‧‧‧流量
圖1係說明使用了本發明之實施形態的車體傾斜裝置的車輛之樣態的圖。
圖2係用於本發明之實施形態的車體傾斜裝置之控制閥的細部結構圖。
圖3係有關本發明之實施形態的供氣開閉閥與雙層三通閥之細部圖。
圖4係本發明之實施形態的旋轉/直線運動變換機構之細部結構圖。
圖5係本發明之實施形態的車體傾斜裝置之方塊圖。
圖6係說明於本發明之實施形態中，水平調整時伸長空氣彈簧之情形的圖。
圖7係說明於本發明之實施形態中，水平調整時縮小空氣彈簧之情形的圖。
圖8係說明於本發明之實施形態中，車體傾斜時伸長空氣彈簧之情形的圖。
圖9係說明於本發明之實施形態中，車體傾斜時縮小空氣彈簧之情形的圖。
圖10係說明本發明之實施形態中，另一結構的控制閥的圖。
10‧‧‧車輛
12‧‧‧路面
14‧‧‧鐵軌
15‧‧‧鐵軌
16‧‧‧車輪
17‧‧‧車輪
18‧‧‧轉向架
20‧‧‧車體
22‧‧‧空氣彈簧
23‧‧‧空氣彈簧
24‧‧‧連結桿機構
25‧‧‧連結桿機構
30‧‧‧車體傾斜裝置
32‧‧‧氣體供給源
40‧‧‧控制閥
42‧‧‧控制閥路
44‧‧‧旋轉/直線運動變換機構
78‧‧‧雙層三通閥
80‧‧‧心軸
90‧‧‧控制套筒
91‧‧‧固定套筒
110‧‧‧控制部
112‧‧‧個別傾斜部
113‧‧‧個別傾斜部
120‧‧‧心軸致動器
150‧‧‧大容量閥驅動部
170‧‧‧大容量閥
172‧‧‧大容量閥路
174‧‧‧開閉閥
176‧‧‧開閉閥

Claims (6)

  1. 一種車體傾斜裝置，對配置於車輛之車體與轉向架之間的空氣彈簧進行氣體之供給或排放，以伸縮該空氣彈簧，變更車體與轉向架之間的高度，亦即車高值；其特徵在於，具備：雙層三通閥，其包括：心軸，具有小徑之桿部及大徑之肩部；固定套筒，具有與氣體供給源頭連接之供氣埠、排氣埠、及與該空氣彈簧連接之載入埠；以及控制套筒，於其外周側由該固定套筒支持成可自由滑動，於其內周側將該心軸支持成可自由滑動，具有至少對應該心軸之該肩部的載入口，可相對於該固定套筒在預先設定之指定移動範圍相對地移動，在該指定移動範圍，該載入口係位於該固定套筒之該載入埠的範圍內；於該雙層三通閥，依據該心軸之該肩部與該控制套筒之該載入口之間的相對位置關係，決定從供氣埠經由該載入埠而對該空氣彈簧供給之氣體流量，或是從該空氣彈簧經由該載入埠而自排氣埠排放之氣體流量；心軸致動器，因應車高值之設定值，亦即設定車高值，相對於該雙層三通閥之該固定套筒而於軸向移動驅動該心軸；以及套筒致動器，因應設定車高值與實際車高值之差值，亦即車高偏差值，相對於該雙層三通閥之該心軸而於軸向移動驅動該控制套筒。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之車體傾斜裝置，其中，該套筒致動器包括：連結桿機構，其具有：轉向架側臂體，其一端以可自由旋轉方式受支持於轉向架側，其另一端以可自由旋轉方式受支持於旋轉連接部；以及車體側臂體，其一端以可自由旋轉方式受支持於該旋轉連接部，另一端以可自由旋轉方式受支持於車體側；由該轉向架側臂體與該車體側臂體所形成之形狀，會因應車高值而有所變化； 旋轉部，設於該連結桿機構之車體側支持部，因應該連結桿機構之形狀變化而旋轉；以及旋轉/直線運動變換機構，其將該旋轉部之旋轉轉換成該控制套筒之軸向直線運動。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之車體傾斜裝置，其中更具備：控制套筒感測器，偵測該雙層三通閥之該控制套筒的狀態，並輸出為電氣信號；大容量閥，因應該控制套筒感測器之輸出，而由電氣信號所驅動，其流量容量較該雙層三通閥大，且其輸出口與該雙層三通閥之該載入埠一同連接著該空氣彈簧。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之車體傾斜裝置，其中，更具備：心軸感測器，偵測該雙層三通閥之該心軸的狀態，並輸出為電氣信號；以及反饋迴路，將該心軸感測器之輸出反饋為該心軸致動器之驅動信號。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之車體傾斜裝置，其中，該雙層三通閥之該心軸，具有：桿部，以軸向之一端作為開閉閥側，於開閉閥側具有排氣用開口部，於軸向延伸之另一端設有連通該排氣埠之中心孔；以及中央肩部，其外徑比該桿部大；該控制套筒，以軸向之一端作為開閉閥側，於開閉閥側具有開閉閥側開口部，其內徑比該心軸之開閉閥側之外徑還大，將該心軸支持成可於軸向自由滑動，並具有：載入口，其所配置之位置，係當該控制套筒與該心軸間的相對位置為中立狀態時，該載入口會被該心軸的該中央肩部遮蔽；以及兩個開口部，沿著軸向 配置於該載入口之前後，彼此越過該載入口而相互連通；相對於雙層三通閥，具有供氣開閉閥，其包括：筒狀之開閉閥本體，其一端連接於該氣體供給源頭，另一端連接於該控制套筒之開閉閥端；開閉閥閥體，收納於該開閉閥本體之內部，具有可遮蔽該控制套筒之該開閉閥側開口部之大小；以及偏壓機構，將該開閉閥閥體朝該控制套筒之開閉閥側推壓。
  6. 一種車體傾斜裝置用雙層三通閥，包括：心軸，具有小徑之桿部及大徑之肩部；固定套筒，具有與氣體供給源連接之供氣埠、排氣埠、以及與空氣彈簧連接之載入埠；以及控制套筒，於其外周側由該固定套筒支持成可自由滑動，於其內周側將該心軸支持成可自由滑動，具有至少對應該心軸之該肩部的載入口，可相對於該固定套筒在預先設定之指定移動範圍相對地移動，在該指定移動範圍，該載入口係位於該固定套筒之該載入埠的範圍內；其特徵在於：依據該心軸之該肩部與該控制套筒之該載入口之間的相對位置關係，決定從該供氣埠經由該載入埠而對該空氣彈簧供給之氣體流量，或是決定從該空氣彈簧經由該載入埠而自該排氣埠排放之氣體流量。
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