TWI452220B - 車輛用自動高度調整閥 - Google Patents

Description

車輛用自動高度調整閥 【技術分野】

本發明，係有關於車輛用自動高度調整閥，特別是有關於如下的車輛用自動高度調整閥：將相對於車輛之轉向架的車體高度視為車高值，當車高值變化時，可伸長、縮小空氣彈簧，而自動地調整為預先設定之車高值。

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(cant deficiency)所導致之過高離心力(over centrifugal)，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。

又，專利文獻2揭示一種鐵路車輛之車體傾斜控制系統，具備自動高度調整閥，其在轉向架上透過左右一對之空氣彈簧以支持車體，同時藉由空氣彈簧高度偵測機構以偵測左右之空氣彈簧的高度，將車體調整成標準高度；空氣彈簧高度偵測機構，係由2個以上的角分解器所構成，該等角分解器具備設置在定子內的轉子，各角分解器之轉子係並列在自動高度調整閥之共通的閥軸上。該各角分解器所偵測出之空氣彈簧高度信號會經過相互比對，不一致時，則判斷一方故障，透過此種雙重化，可提高可靠性。

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第3153160號公報

【專利文獻2】日本公開專利第2006-327391號公報

車輛用自動高度調整閥，係三通閥之一種，會因應車高值之變化方向，對空氣彈簧供氣，或從空氣彈簧排氣。車輛用自動高度調整閥之動作，對車輛之乘坐舒適度會有所影響。目前所使用之車輛用自動高度調整閥，雖可作供氣與排氣之切換，然而若能因應車高值，而細膩地設定供氣量之變化或排氣量之變化，則對於乘坐舒適度之改善將有所貢獻。

本發明之目的，係提供一種概念新穎之車輛用自動高度調整閥。另一目的，係因應車高值，提供一種可細膩地設定供氣量之變化或排氣量之變化的車輛用自動高度調整閥。

本發明之車輛用自動高度調整閥，具備：心軸，其具有：桿部，以軸向之一端側作為開閉閥端側，於開閉閥端側具有排氣用開口部，於軸向延伸之另一端設有連通排氣口之中心孔；以及中央肩部，其外徑比桿部大；套筒，以軸向之一端側作為開閉閥端側，於開閉閥端側具有開閉閥端側開口部，其內徑比開閉閥端側之心軸外徑還大，且該套筒於軸向支持心軸並使其可自由滑動，並具有：負載口，其所配置之位置，係當該套筒與心軸間的相對位置為中立狀態時，該負載口會被心軸的中央肩部遮蔽；以及前通口與後通口，沿著軸向配置於負載口之前後，彼此越過負載口而相互連通；外側殼體，固定而支撐該套筒，並形成有越過該負載口而連通該前通口與該後通口之連通路；供氣開閉閥，其具有：筒狀之開閉閥本體，其一端連接於供氣口，另一端連接於套筒之開閉閥端；開閉閥閥體，收納於開閉閥本體之內部，具有可遮蔽套筒之開閉閥端側開口部之大小；偏壓機構，將開閉閥閥體推壓到套筒之開閉閥端側；移動機構，因應相對於車輛轉向架之車體高度，亦即車高值之變化，使心軸相對套筒於軸向移動；其特 徵在於：藉由移動機構使心軸相對套筒向開閉閥端側移動時，開閉閥閥體一邊抵抗偏壓機構的偏壓力，一邊朝供氣口側移動，供氣口與套筒之開閉閥端側開口部會連通，由開閉閥端側開口部，經過前通口、該連通路與後通口，透過中央肩部與負載口之間的間隙，供氣口與空氣彈簧連通；藉由移動機構使心軸相對套筒朝向與開閉閥端側相反之側移動時，藉由供氣開閉閥之偏壓機構的偏壓力，開閉閥閥體會遮蔽套筒之開閉閥端側開口部，同時，心軸之開閉閥端側與開閉閥閥體之間會產生間隙，心軸之排氣用開口部與套筒之內部空間之間會連通，透過中央肩部與負載口之間的間隙，排氣口與空氣彈簧連通。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，較佳為移動機構包括：槓桿，將車高值之變化，輸出為相對套筒之傾斜角度的變化；操作部，將槓桿之傾斜角度的變化，轉換為心軸相對套筒之軸向直線運動；該車輛用自動高度調整閥，具備：軸向位移感測器，偵測心軸相對套筒之軸向直線運動的變化，作為車高值對應值；及第2車高值偵測機構，其設於操作部，偵測操作部之旋轉角度變化，作為車高值對應值。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，較佳為於同軸配置有：偵測作為車高值偵測機構之槓桿之傾斜角度的旋轉中心位置，以及偵測第2車高值偵測機構之旋轉角度的旋轉中心位置。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，較佳係第2車高值偵測機構係編碼器或角分解器。

【發明之效果】

藉由上述結構，車輛用自動高度調整閥，係以心軸套筒機構為基礎，其配置有：負載口，對應中央肩部而與空氣彈簧連通； 前通口與後通口，位於負載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側作為開閉閥端側，於該開閉閥端側，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套筒之開閉閥端側的開閉閥閥體。又，藉由移動機構，心軸因應車高值之變化而相對套筒移動。

藉由此種結構，心軸藉由移動機構而相對套筒朝向開閉閥端側移動時，由於開閉閥閥體一邊抵抗偏壓機構的偏壓力，一邊朝供氣口側移動，供氣口與套筒之開閉閥端側開口部會連通，故供氣口與空氣彈簧會連通。當心軸相對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，開閉閥閥體會遮蔽套筒之開閉閥端側開口部，同時，心軸之開閉閥端側與開閉閥閥體之間會產生間隙，心軸之排氣用開口部與套筒之內部空間之間會連通，故排氣口與空氣彈簧會連通。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輛用自動高度調整閥。又，由於中央肩部與負載口之間所形成之開口間隙的形狀可自由設計，故因應於心軸相對套筒之移動，也就是因應車高值，而可細膩地設定供氣量之變化或排氣量之變化。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，具備軸向位移感測器，可將心軸相對套筒之軸向直線運動的變化視為車高值對應值而偵測，故使用此輸出，就可進行例如車體之傾斜控制等。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，更具備第2車高值偵測機構，其設於將槓桿之傾斜角度的變化轉換成心軸之軸向直線運動的操作部，而將操作部之旋轉角度的變化視為車高值對應值加以偵測，因此車高值偵測係雙重系統，提升可靠性。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，由於車高值偵測機構中偵測槓桿的傾斜角度之旋轉中心位置，與第2車高值偵測機 構中偵測旋轉角度之旋轉中心位置，係同軸配置，故與設置成雙重系統的車高值偵測之對應關係良好。

又，於本發明之車輛用自動高度調整閥，由於第2車高值偵測機構係編碼器或角分解器，故可構成軸向之位移偵測與旋轉角度偵測採不同偵測方法之車高值偵測雙重系統。藉此，可減少雙重系統中之雙方同時故障之可能性。

以下使用圖式，說明本發明實施形態之詳情。以下說明車輛用自動高度調整閥之水平調整控制作用，其具有在路面平坦時，自動調整車體相對於轉向架之高度的作用；然而例如車輛在左右方向傾斜時，亦可發揮同樣的水平調整控制作用，不需贅言。又，雖然如上所述，要說明將車輛用自動高度調整閥用於水平調整控制的情況，但設置於車輛用自動高度調整閥之位移感測器等，可利用於車體傾斜系統，就此意義而言，係相當於廣義之車體傾斜控制用的調整閥。

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。

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繪示說明使用了車輛用自動高度調整閥40、41之車輛10的結構。又，於圖1中，標示有正交之XYZ方向。X方向係車輛10之寬度方向，亦即左右方向；Y方向係車體的長度方向；Z 方向係車輛10之高度方向。

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；連結機構24、25，設於轉向架18與車體20之間；以及車輛用自動高度調整閥40、41。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機構和車輛用自動高度調整閥，然而在圖1，僅圖示出其中之左右2個空氣彈簧22、23，連結機構24、25，以及車輛用自動高度調整閥40、41。

圖1中列出3幅圖示。正中間的圖，顯示相對於轉向架18之車體20高度之車高值h為預先設定之標準值h₀ 時的狀態；左圖係車高值h₁ 較標準值h₀ 低時的狀態，右圖係車高值h₂ 較標準值h₀ 高時的狀態。如此這般，當相對於轉向架18之車體20的高度，整體變得比預先設定之高度還要高或低時，使其恢復成預先設定的高度所作的調整，即為水平調整控制。在圖1之例中，因應較低的車高值h₁ ，將空氣彈簧22、23伸長；因應較高的車高值h₂ ，縮小空氣彈簧22、23；不論是何種情況，都會進行水平調整控制，以回到車高值h₀ 。水平調整控制係藉由連結機構24、25與自動高度調整閥40、41之功能而進行。

又，如圖1所示，空氣彈簧22、23與連結機構24、25和車輛用自動高度調整閥40、41，係於車輛10之寬度方向，亦即左右方向對稱設置，因此在後文，就以空氣彈簧22、連結機構24、車輛用自動高度調整閥40作為代表，繼續說明。

連結機構24，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，連結機構24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，連結機構24，係可提供高度對應值以作為車高值之車高偵測器。

車輛用自動高度調整閥40，係根據連結機構24之傾斜角度而受到機械性驅動，且為一種三通閥，具有連接於空氣彈簧22之負載口、連接於氣體供給源頭32之供氣口、以及對大氣開放之排氣口；又如後所述，具備使心軸套筒閥及供氣開閉閥一體化之結構。氣體供給源頭32係加壓氣體供給裝置，例如由壓縮機構成。操作部44係將連結機構24之傾斜角度的變化，轉換為心軸之直線運動，而機械式驅動心軸之機構。供排氣路42係連接車輛用自動高度調整閥40之負載口與空氣彈簧22之流路構件。

圖2與圖3，係顯示車輛用自動高度調整閥40之結構的剖面圖。圖2係在與XZ面平行之面作切面之剖面圖，圖3係在與XY面平行之面作切面之剖面圖。

於車輛用自動高度調整閥40，沿著X方向，由+X方向朝向-X方向，配置有供氣開閉閥60、心軸套筒機構78、位移感測器120；又，心軸套筒機構78與連結機構24之間設有操作部44，操作部44同軸設有角分解器140，該等係收納於外側殼體91之複合閥。

供氣開閉閥60配置於連接氣體供給源頭32之供氣連接口53與心軸套筒機構78之間，係具有對供氣連接口53與心軸套筒機構78之間的連通加以開閉之功能的閥，其結構包括係筒狀構件之 開閉閥本體61，與配置成收納在開閉閥本體61內部的閥體機構64。供氣開閉閥60之詳細結構，將使用圖4於後詳述。

心軸套筒機構之結構包括：心軸80，可沿著軸向，亦即X方向移動；套筒90，支持心軸80並使其可滑動自如。套筒90係固定於外側殼體91並受其支撐。心軸套筒機構78之詳細結構，將使用圖4於後詳述。在此，顯示心軸80設有與對大氣開放之排氣口55連通的中心孔84，以及連接空氣彈簧22之載入連接口51所連通之負載口50設於套筒90之樣態。

在說明操作部44之前，先說明與操作部44連接之連結機構24。連結機構24包含以下結構：轉向架側之臂體26，其另一端旋轉自如地固定於轉向架18；以及槓桿28，作為車體側之臂體，其一端旋轉自如地固定於車體20。轉向架側之臂體26之一端，與槓桿28之另一端，係藉由旋轉部27而連接成可對彼此自由旋轉的結構。藉由此種結構，車體20相對於轉向架18之高度之車高值h一旦有所變化，槓桿28就會相對於旋轉自如地安裝在車體20上的車體側安裝部改變其傾斜角度。圖2係以θ顯示該傾斜角度。

操作部44係可旋轉自如地安裝於車輛用自動高度調整閥40機殼部之圓筒狀構件，於其旋轉中心45之位置，固定安裝有槓桿28之一端。亦即，該操作部44之旋轉中心45的位置係槓桿28之車體側安裝部。因此，車高值h一旦變化，槓桿28之傾斜角度θ有所變化，操作部44就會繞著旋轉中心45旋轉傾斜角度θ之變化份量。

操作部44除了具有槓桿28之車體側安裝部的功能，同時，具有旋轉、前進變換功能，其係可將對應槓桿28之傾斜角度θ的變化所產生之旋轉角度的變化，變換成沿著X方向，亦即心軸套 筒機構78之心軸80之軸向之直線運動。

旋轉、前進變換機能，係藉由設於操作部44之心軸套筒機構78側的偏心銷112，以及設於心軸80之移動板部110的導引溝114而進行。移動板部110與外側殼體91之間較佳係設置偏壓彈簧111。視情況亦可省略偏壓彈簧111。在此，操作部44之旋轉中心45之軸向，係與Y方向平行，而與心軸套筒機構78之軸向垂直。並且，旋轉中心45在-Z方向，與心軸套筒機構78分離預先設定之距離。偏心銷112係設置成從旋轉中心45朝向心軸套筒機構78，由-Z方向偏心預先設定之距離。亦即，偏心銷112在Z方向之高度位置，係配置成與心軸套筒機構78之軸向，即Z方向高度相同之位置。

如此這般，藉由配置偏心銷112，操作部44一旦繞著旋轉中心45旋轉，則偏心銷112會以近乎沿著心軸套筒機構78之軸向的圓弧狀而移動。由於設於心軸80之移動板部110的導引溝114，具有導引偏心銷112之功能，因此對應於偏心銷112之移動，移動板部110會移動，藉此，心軸80會沿著其軸向之X方向而移動。以上內容，說明了具有偏心銷112及導引溝114之移動板部110的旋轉、直線運動變換功能。

位移感測器120，偵測沿著心軸套筒機構78之心軸80之X方向的直線運動之位置變化所致之位移，係差動轉換型之位移感測器。位移感測器120連接於心軸80在-X方向之端部，其結構包括：於-X方向延伸之磁性體軸122、環繞磁性體軸122之外周而配置之3個線圈124。連接器126，係用以將來自3個線圈124之信號線取出至外部的信號端子連接器。

在此，若磁性體軸122沿X方向移動，則3個線圈124會產生引發信號，藉由對該等信號進行差動處理，而可偵測磁性體軸 122之X方向的位置變化，也就是心軸80之軸向的位置變化。

如此這般，位移感測器120可藉由連結機構24以及操作部44之旋轉、直線運動變換功能，而以電氣信號取得車高值h之變化。就算不這麼作，亦可直接使用電性感測器偵測車高值h，但電氣信號系統有時會發生斷線或誤動作等。於位移感測器120，對車高值h使用機械性偵測機構之連結機構24，對其形狀變化使用操作部44之機械性功能之旋轉、直線運動變換功能，而最終轉換成電氣信號；因此相較於直接以電性感測器來偵測車高值h，能大幅抑制電性信號之脆弱性。

在相對於心軸套筒機構78之操作部44側，與操作部44同軸設置的角分解器140，角分解器係用來以雙重系統對於位移感測器120所施行之之車高值h之偵測加以補強之感測器。角分解器140之結構，包括：安裝於操作部44之中心軸的帶極轉子，與沿著其外周繞設配置之偵測線圈。在此，操作部44一旋轉，帶極轉子的極之旋轉位置就會變化，而由偵測線圈偵測該變化。

如此這般，連結機構24之槓桿28的傾斜角度θ之變化，藉由操作部44之旋轉、前進變換功能而轉換成心軸套筒機構78之心軸80的直線運動，又，操作部44之旋轉運動，藉由角分解器140偵測出角度位置。

如上所述，位移感測器120偵測沿著X方向之位移，亦即直線運動之變化；角分解器140偵測旋轉位置。不論是哪一項偵測值，均為對應車高值h之值，但由於偵測方法互異，故，以電氣信號而取得車高值h之系統而言，採取雙重系統，具備牢靠之可靠性。再者，亦可使用其他旋轉偵測感測器來取代角分解器140。例如，亦可使用編碼器。

接著，針對供氣開閉閥60與心軸套筒機構78，使用圖4作詳細說明。圖4係放大車輛用自動高度調整閥40局部之剖面圖。

供氣開閉閥60之結構，包括：構成車輛用自動高度調整閥40之機殼部局部的開閉閥本體61、以及收納在其內部空間62而配置之閥體機構64。

開閉閥本體61，係一筒狀構件，其一端連接供氣口52，另一端連接心軸套筒機構78之套筒90的開閉閥端側。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52側之圓板；開閉閥閥體68，其係心軸套筒機構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，賦子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，足以遮蔽設於如後所述之套筒90的開閉閥端側之圓環狀突出部98所圍成之開口部，亦即開閉閥端側開口部。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，故於中立狀態下，開閉閥閥體68會被推壓到套筒90之開閉閥端側的突出部98。又，於圖4中，開閉閥端側之鄰近部65係以虛線圈 出標示。

又，當心軸80與套筒90在中立狀態時，設於心軸80之開閉閥端側之圓環狀突出部88，也設定為剛好會與套筒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同時也會被推壓到心軸80之開閉閥端側的突出部88。藉此，在中立狀態下，套筒90之開閉閥端側的突出部98所圍成的開口部，與心軸80之開閉閥端側的突出部98所圍成的開口部，該等開口部同時受到掩蓋。開閉閥閥體68之心軸套筒機構78側之表面69，與套筒90之突出部88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。

心軸套筒機構78之心軸80，係一軸構件，其開閉閥端側係在軸向之一端的+X方向端，開閉閥端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。排氣口54與對大氣開放之排氣口55連通。

套筒90的開閉閥端側，在軸向之一端的+X方向端，在開閉閥端側具有開閉閥端側開口部，其內徑比心軸80之開閉閥端側之外徑還大；套筒90係內部具有導引孔之構件，以內部支持著心軸80並使之在軸向可自由滑動。開閉閥端側開口部，係由開閉閥端側之圓環狀突出部98所圍成的開口部。於圖4，顯示著心軸80之開閉閥端側之外徑與套筒90之開閉閥端側開口部之內徑所夾著的縫隙空間100。

套筒90係支持心軸80並使其可自由滑動的精密加工零件，故製作得較為小型。而配置於精密加工零件之套筒90外側，並保持套筒90的外側殼體91，係構成車輛用自動高度調整閥40之機 殼部的構件，其與開閉閥本體61組合為一體。

套筒90具有：負載口50，當套筒90與心軸80之間的相對位置係中立狀態時，配置於被心軸80的中央肩部86蓋住的位置；以及前通口92及後通口94，沿著軸向而配置於負載口50之前後，並越過負載口50而由連通路96相互連通。負載口50，透過圖1所說明之供排氣路42而與空氣彈簧22連接。

如上所述，在負載口50前後設置有相互連通之前通口92與後通口94，故當心軸80相對套筒90移動時，不論其移動方向係+X方向，還是-方向，負載口50與前通口92和後通口94都可以為連通狀態。

以下使用圖5及圖6說明上述結構之作用。圖5對應實際車高值h變為比平坦高度h₀ 還低的h₁ 時，對空氣彈簧22供給加壓空氣的情形；圖6對應實際車高值h變為比平坦高度h₀ 還高的h₂ 時，從空氣彈簧22進行排氣之情形。

圖5係實際之車高值h，變成比平坦高度h₀ 還低的h₁ 之情形。此相當於心軸80相對套筒90而往+X方向移動之情形。在此，開閉閥閥體68一邊抵抗作為偏壓機構之線圈彈簧70的偏壓力，一邊往供氣口52側移動，故，藉此，於開閉閥端側之鄰近部65，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52之加壓氣體通過該間隙，流入套筒90之內徑與心軸80之外徑間的縫隙空間100。然後，流入的加壓氣體會經過前通口92、連通路96、後通口94，再從心軸80之中央肩部86與負載口50之間的位置關係之偏移所產生之-X方向側的開口，流入負載口50，由供排氣路42供給至空氣彈簧22。

如上所述，藉由使供氣口52與空氣彈簧22連通，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就會變得比h₁ 還高。當車高值h一變高，心軸80就會相對套筒90而回到-X方向。車高值h一旦達到平坦高度h₀ ，心軸80之中央肩部86回到剛好塞住負載口50之位置，藉此，恢愎圖4之初期狀態，停止從供氣口52供給加壓氣體。如此這般，會自動進行水平調整控制，使車高值h₁ 回到平坦高度h₀ 。

圖6係實際之車高值h，變成比平坦高度h₀ 還高的h₂ 之情形。此相當於心軸80相對套筒90而往-X方向移動之情形。在此，供氣開閉閥60藉由作為偏壓機構之線圈彈簧70的偏壓力，而其開閉閥閥體68遮蔽住套筒90之開閉閥端側開口部。具體而言，在開閉閥端側之鄰近部65，開閉閥閥體68被推壓到套筒90之圓環狀突出部98。藉此，遮斷來自供氣口52之加壓氣體的供應。而此時，心軸80之開閉閥端側與開閉閥閥體68之間會產生間隙，故心軸80之排氣用開口部82，和套筒90之內徑與心軸80之外徑間的內部空間之間會連通。具體而言，心軸80之開閉閥端側的圓環狀突出部88，與開閉閥閥體68之間，會產生間隙。藉此，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。

而藉由心軸80之中央肩部86與負載口50之間之位置關係的偏移所產生之+X方向側的開口，連通負載口50，並從供排氣路42連通空氣彈簧22。因此，來自空氣彈簧22之氣體，經過供排氣路42、負載口50、縫隙空間100、排氣用開口部82，再透過排氣口54，從排氣口55排放至大氣中。

如上所述，藉由使空氣彈簧22與排氣口55連通，氣體由空氣彈簧22排放至大氣，空氣彈簧22就會縮小。空氣彈簧22一縮小，車高值h就會變得比h₂ 還低。當車高值h一變低，心軸80就會相對套筒90而回到+X方向。車高值h一互達到平坦高度h₀ ，心軸80之中央肩部86回到剛好塞住負載口50的位置，藉此，恢復圖4之初期狀態，停止從空氣彈簧22排放氣體。如此這般，會自動進行水平調整控制，使車高值從h₂ 回到平坦高度h₀ 。

接著使用圖7，說明在車輛用自動高度調整閥40，具有中央肩部86與負載口50之効果。圖7之横軸係以△h顯示車高值之變化，縱軸係顯示流向負載口50之流量Q。横軸之△h，相當於心軸套筒機構78在X方向之移動量，顯示出中央肩部86與負載口50之間相對的位置關係。

在此，流量Q，係與氣體連通面積成正比，該氣體連通面積取決於負載口50和中央肩部86之重合而定。因此，藉由構思設計負載口50之開口部的形狀，以及中央肩部86中與負載口50相向之遮蔽部的形狀，可任意設計Q/△h。例如，對於中央肩部86與負載口50之間的相對位置關係，可設計成使氣體連通面積呈線性變化，亦可設計成使氣體連通面積呈非線性變化。如此這般，可如圖7之實線、虛線、一點鏈線般，選擇各式各樣之Q/△h特性。藉此，提高了Q/△h特性的設計自由度，故例如可配合車輛規格，來細膩地設定水平調整控制。

[產業利用性]

本發明之車輛用自動高度調整閥，可利用於鐵路車輛等。

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‧‧‧連結機構

26‧‧‧轉向架側之臂體

27‧‧‧旋轉部

28‧‧‧槓桿

32‧‧‧氣體供給源頭

40，41‧‧‧車輛用自動高度調整閥

42、43‧‧‧供排氣路

44‧‧‧操作部

45‧‧‧旋轉中心

50‧‧‧負載口

51‧‧‧載入連接口

52‧‧‧供氣口

53‧‧‧供氣連接口

54‧‧‧排氣口

55‧‧‧排氣口

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‧‧‧開閉閥端側之鄰近部

66‧‧‧供氣側閥體

67、69‧‧‧表面

68‧‧‧開閉閥閥體

70‧‧‧線圈彈簧

78‧‧‧心軸套筒機構

80‧‧‧心軸

82‧‧‧排氣用開口部

84‧‧‧中心孔

86‧‧‧中央肩部

90‧‧‧套筒

91‧‧‧外側殼體

92‧‧‧前通口

94‧‧‧後通口

96‧‧‧連通路

100‧‧‧縫隙空間

110‧‧‧移動板部

111‧‧‧偏壓彈簧

112‧‧‧偏心銷

114‧‧‧導引溝

120‧‧‧位移感測器

122‧‧‧磁性體軸

124‧‧‧(位移感測器之)線圈

126‧‧‧連接器

140‧‧‧角分解器

h₀ ‧‧‧車高值(；標準值；平坦高度)

h₁ ‧‧‧車高值

h₂ ‧‧‧車高值

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

θ‧‧‧傾斜角度

Q‧‧‧流量

圖1(a)~(c)係說明使用了本發明實施形態之車輛用自動高度調整閥的車輛之樣態的圖。

圖2係本發明實施形態之車輛用自動高度調整閥的剖面圖。

圖3係與圖2正交之方向的剖面圖。

圖4係本發明實施形態之車輛用自動高度調整閥的重要部分 之剖面圖。

圖5係使用圖4，說明對空氣彈簧供氣之情形的圖。

圖6係使用圖4，說明從空氣彈簧排氣之情形的圖。

圖7係說明本發明實施形態之車輛用自動高度調整閥的作用之圖。

22‧‧‧空氣彈簧

24‧‧‧連結機構

26‧‧‧轉向架側之臂體

27‧‧‧旋轉部

28‧‧‧槓桿

32‧‧‧氣體供給源頭

40‧‧‧車輛用自動高度調整閥

42‧‧‧供排氣路

44‧‧‧操作部

45‧‧‧旋轉中心

50‧‧‧負載口

51‧‧‧載入連接口

53‧‧‧供氣連接口

55‧‧‧排氣口

60‧‧‧供氣開閉閥

61‧‧‧開閉閥本體

64‧‧‧閥體機構

78‧‧‧心軸套筒機構

80‧‧‧心軸

90‧‧‧套筒

91‧‧‧外側殼體

110‧‧‧移動板部

111‧‧‧偏壓彈簧

120‧‧‧位移感測器

122‧‧‧磁性體軸

124‧‧‧(位移感測器之)線圈

126‧‧‧連接器

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

θ‧‧‧傾斜角度

Claims (4)

1. 一種車輛用自動高度調整閥，具備：心軸，以其軸向之一端側作為開閉閥端側，此心軸具有：桿部，於開閉閥端側設有排氣用開口部，於軸向延伸之另一端設有連通於排氣口之中心孔；以及中央肩部，其外徑比該桿部大；套筒，以其軸向之一端側作為開閉閥端側，於開閉閥端側具有開閉閥端側開口部，其內徑比該心軸之開閉閥端側之外徑還大，且該套筒於軸向支持該心軸並使其可自由滑動；且該套筒具有：負載口，其所配置之位置，係當該套筒與該心軸間的相對位置為中立狀態時，該負載口會被該心軸的該中央肩部遮蔽；以及前通口與後通口，沿著軸向配置於該負載口之前後，彼此越過該負載口而相互連通；外側殼體，固定而支撐該套筒，並形成有越過該負載口而連通該前通口與該後通口之連通路；供氣開閉閥，其具有：筒狀之開閉閥本體，其一端連接於供氣口，另一端連接於該套筒之開閉閥端；開閉閥閥體，收納於該開閉閥本體之內部，具有可遮蔽該套筒之該開閉閥端側開口部之大小；偏壓機構，將該開閉閥閥體朝該套筒之開閉閥端側推壓；及移動機構，因應相對於車輛轉向架之車體高度，亦即車高值之變化，使該心軸相對該套筒於軸向移動；其特徵在於：藉由該移動機構使該心軸相對該套筒向開閉閥端側移動時，該開閉閥閥體一邊抵抗該偏壓機構的偏壓力，一邊朝該供氣口側移動，該供氣口與該套筒之該開閉閥端側開口部相連通，由該開閉閥端側開口部，經過該前通口、該連通路與該後通口，透過該中央肩部與該負載口之間的間隙，該供氣口與空氣彈簧相連通；當利用該該移動機構使該心軸相對該套筒朝向與開閉閥端側相反之側移動時，藉由該供氣開閉閥之該偏壓機構的偏壓力，該 開閉閥閥體會遮蔽該套筒之該開閉閥端側開口部，同時，該心軸之開閉閥端側與該開閉閥閥體之間會產生間隙，該心軸之排氣用開口部與該套筒之內部空間之間會連通，透過該中央肩部與該負載口之間的間隙，該排氣口與該空氣彈簧相連通。
2. 如申請專利範圍第1項之車輛用自動高度調整閥，其中，該移動機構包括：槓桿，將車高值之變化，以相對該套筒之傾斜角度的變化之形態輸出；操作部，將該槓桿之傾斜角度的變化，轉換為該心軸相對於該套筒之軸向直線運動；該車輛用自動高度調整閥，具備：軸向位移感測器，偵測該心軸相對該套筒之軸向直線運動的變化，作為車高值對應值；及第2車高值偵測機構，其設於該操作部，偵測該操作部之旋轉角度變化，作為車高值對應值。
3. 如申請專利範圍第2項之車輛用自動高度調整閥，其中，於同軸配置有：偵測作為車高值偵測機構之該槓桿之傾斜角度的旋轉中心位置，以及偵測該第2車高值偵測機構之旋轉角度的旋轉中心位置。
4. 如申請專利範圍第3項之車輛用自動高度調整閥，其中，該第2車高值偵測機構係為編碼器或角分解器。