WO2017179549A1 - レベリングバルブ - Google Patents

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WO2017179549A1
WO2017179549A1 PCT/JP2017/014707 JP2017014707W WO2017179549A1 WO 2017179549 A1 WO2017179549 A1 WO 2017179549A1 JP 2017014707 W JP2017014707 W JP 2017014707W WO 2017179549 A1 WO2017179549 A1 WO 2017179549A1
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WO
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valve
piston
stem
air spring
leveling valve
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PCT/JP2017/014707
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木 努
遠藤 祐介
Original Assignee
Kyb株式会社
新日鐵住金株式会社
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Publication date
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    • B61F5/02Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/04Bolster supports or mountings
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Definitions

  • the present invention relates to a leveling valve.
  • JP2011-949A describes a leveling valve that keeps the position of a railway vehicle supported by the air spring by supplying compressed air to the air spring of the railway vehicle or discharging air from the air spring.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a leveling valve that can prevent the piston from tilting.
  • an air spring provided between the carriage and the vehicle body is used as a compressed air source or an exhaust passage according to the rotation direction of a lever that rotates according to the relative displacement of the vehicle body with respect to the carriage of the railway vehicle.
  • the leveling valve that selectively communicates and adjusts the height of the air spring is housed in a housing hole formed in the housing and moves in the axial direction as the lever rotates, and one of the pistons in the axial direction of the piston.
  • a stem connected to the end of the air spring, and the air spring and the compressed air source communicate with each other by moving the stem from the neutral position in one direction, and the air spring and the exhaust passage by moving the stem from the neutral position in the other direction.
  • a guide rod connected in the axial direction to the other end in the axial direction of the piston, and a housing, which is slidably supported by the guide rod. Comprising a guide hole for the.
  • FIG. 1 is a mounting diagram of a leveling valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view in the axial direction of the leveling valve according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a radial sectional view of the leveling valve according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a ring member in the leveling valve according to the embodiment of the present invention.
  • the leveling valve 100 according to the first embodiment of the present invention will be described. First, an outline of the leveling valve 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the leveling valve 100 has a function of adjusting the height of an air spring provided between the vehicle body and the carriage of the railway vehicle to maintain the vehicle body at a constant height.
  • the leveling valve 100 is mounted between the vehicle body 1 and the carriage 2. Specifically, the leveling valve 100 is attached to the vehicle body 1 and connected to the carriage 2 via the lever 4 and the connecting rod 5. When the air spring 3 expands and contracts due to a load change of the vehicle body 1 and the height of the vehicle body 1 changes, this change is transmitted to the leveling valve 100 via the connecting rod 5 and the lever 4.
  • the leveling valve 100 selectively communicates the air spring 3 with the compressor 7 or the exhaust passage 8 according to the rotation direction of the lever 4 that rotates according to the relative displacement of the vehicle body 1 with respect to the carriage 2.
  • the relative displacement generated between the vehicle 1 and the carriage 2 is automatically adjusted to maintain the vehicle body 1 at a constant height.
  • FIG. 2 is a sectional view in the axial direction of the leveling valve 100
  • FIG. 3 is a sectional view in the radial direction of the leveling valve 100.
  • the leveling valve 100 includes a case 10 having an accommodation hole 11 fixed to the vehicle body 1 and penetrating through the inside, and a first cap attached to one side surface of the case 10 and closing one opening of the accommodation hole 11.
  • a member 12, a second cap member 13 attached to the other side surface of the case 10, and a cylindrical valve case 40 that closes the other opening of the accommodation hole 11 are provided.
  • the first cap member 12 includes a columnar insertion portion 12a that is inserted into the accommodation hole 11, and a flange portion 12b that is formed continuously with the insertion portion 12a and has a larger diameter than the insertion portion 12a.
  • the first cap member 12 is attached to the case 10 by inserting a bolt (not shown) through a through hole (not shown) provided in the flange portion 12 b and fastening it to a bolt hole formed in the case 10.
  • a male screw portion 40b is formed on a part of the outer peripheral surface of the valve case 40.
  • the valve case 40 includes a first cylindrical portion 40a and a second cylindrical portion 40c with the external thread portion 40b as a boundary.
  • the first cylindrical portion 40 a and the male screw portion 40 b are inserted into the accommodation hole 11.
  • the male screw portion 40b is formed in the vicinity of the opening of the accommodation hole 11, and is therefore screwed into the screw portion 11a. Thereby, the valve case 40 is fixed to the case 10.
  • the second cap member 13 is fixed to the case 10 so as to cover the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 40c of the valve case 40 and to cover the side surface of the male screw portion 40b on the second cylindrical portion 40c side. This prevents the valve case 40 from being detached from the case 10.
  • a flow path 13 a that connects the flow path 10 b formed in the case 10 and a through hole 46 that connects the inside and the outside of the valve case 40 is formed.
  • the case 10 is formed with a recess 16 that opens in the radial direction with respect to the accommodation hole 11.
  • the recess 16 is formed so as to be connected to the accommodation hole 11.
  • the leveling valve 100 further includes a cover member 70 that covers the recess 16 and is attached to the case 10. By attaching the cover member 70 to the case 10, an accommodation space 17 for accommodating the rotor 30 described later is formed.
  • the cover member 70 is formed with a communication hole 72 that allows the accommodation space 17 to communicate with the outside.
  • the communication hole 72 is provided with a filter 73 for preventing foreign matter from entering from the outside.
  • the case 10 In the leveling valve 100, the case 10, the first cap member 12, the second cap member 13, the cover member 70, and the valve case 40 constitute a housing.
  • the leveling valve 100 is housed in the housing hole 11 of the case 10 and moves in the axial direction as the lever 4 rotates, and the rotation of the lever 4 is transmitted to the piston 20.
  • a rotor 30 to be connected, a stem 50 connected to one end (end face) in the axial direction of the piston 20, and a guide rod connected to the other end (end face) in the axial direction of the piston 20 in the axial direction 60 and the stem 50 are moved in one direction from the neutral position to cause the air spring 3 and the compressor 7 to communicate with each other, and the stem 50 is moved from the neutral position to the other direction to communicate the air spring 3 and the exhaust passage 8.
  • a supply / discharge valve 80 to be provided.
  • the piston 20 is movably supported by the stem 50 and the guide rod 60 in the accommodation hole 11 of the case 10.
  • a gap is provided between the outer peripheral surface of the piston 20 and the inner peripheral surface of the accommodation hole 11. Thereby, since the outer peripheral surface of the piston 20 does not slide on the inner peripheral surface of the accommodation hole 11, frictional resistance does not occur.
  • a groove 21 having a half-moon shape in cross section is formed on a part of the outer peripheral surface of the piston 20.
  • the rotor 30 is rotatably supported by a support hole 71 formed in the cover member 70 via bearings 14 and 15.
  • the rotor 30 is formed so as to protrude from a cylindrical main body 31 supported by the bearings 14 and 15 and one end of the main body 31, and has a two-surface width smaller than the outer diameter of the main body 31.
  • a quadrangular columnar boss part 32, a flange part 33 provided at the other end of the main body part 31, an arm part 34 formed so as to protrude radially outward from the outer peripheral surface of the flange part 33, Have The boss portion 32 is fitted into a fitting hole 4a formed in the lever 4 (see FIG. 1). As shown in FIGS.
  • a pin 35 is press-fitted into the arm portion 34.
  • the pin 35 is inserted into the sleeve 36 and is movably inserted into the groove 21 of the piston 20 together with the sleeve 36.
  • the stem 50 is formed in a bottomed cylindrical shape extending in the moving direction of the piston 20 (the axial direction of the receiving hole 11).
  • the stem 50 is provided with an axial hole 51 in the axial direction.
  • On the proximal end side (bottom side) of the stem 50 a plurality of through holes 52 that communicate the axial hole 51 and the accommodation hole 11 are provided in the radial direction.
  • the axial hole 51 communicates with the outside through the through hole 52, the accommodation hole 11, the accommodation space 17, and the communication hole 72.
  • the axial passage 51, the through hole 52, the accommodation hole 11, the accommodation space 17, and the communication hole 72 constitute the exhaust passage 8.
  • An annular groove 54 is formed on the outer peripheral surface of the stem 50.
  • a valve portion 53 having a smaller diameter than the proximal end side of the stem 50 and a larger diameter than the annular groove 54 is formed on the distal end side of the stem 50 so as to be adjacent to the annular groove 54.
  • the valve unit 53 will be described in detail later.
  • the guide rod 60 is formed in a cylindrical shape extending in the moving direction (axial direction) of the piston 20 and is connected to the piston 20 coaxially with the stem 50.
  • the guide rod 60 is slidably supported in a guide hole 12 c formed in the insertion portion 12 a of the first cap member 12.
  • the leveling valve 100 further includes an annular ring member 81 that is arranged to face the outer periphery of the tip of the stem 50 and is movable in the radial direction.
  • the ring member 81 has a valve seat portion 81 a formed on one end surface thereof and is disposed in the valve case 40.
  • valve case 40 and the internal structure of the valve case 40 will be described with reference to FIGS.
  • the valve case 40 includes a first through hole 41 into which the distal end side of the stem 50 is inserted, a second through hole 42 having a larger diameter than the first through hole 41, and the first through hole 41 and the second through hole 42. And a step portion 43 that forms a boundary with the.
  • an O-ring 44 that seals between the inner peripheral surface of the first through hole 41 and the outer peripheral surface of the stem 50 is provided.
  • a ring member 81 In the second through hole 42, a ring member 81, a cylindrical collar member 86 having an internal space 86a, and a plug 84 that closes the opening of the second through hole 42 are provided.
  • the plug 84 is locked by a retaining ring 87 engaged in the second through hole 42 so that the ring member 81 is pressed against the stepped portion 43 via the collar member 86.
  • a valve body 82 that is attached to and detached from the valve seat portion 81a of the ring member 81, a spring 83 that biases the valve body 82 toward the valve seat portion 81a, and a plug 84 are formed.
  • a check valve body 85 that is separated from and seated on the valve seat portion 84a and is urged to the valve seat portion 84a by a spring 83.
  • a gap is provided between the outer peripheral surface of the ring member 81 and the inner peripheral surface of the second through hole 42, and an O-ring 90 is provided to prevent leakage of compressed air from the gap. Since the O-ring 90 has elasticity, the ring member 81 can move in the radial direction in the second through hole 42.
  • the ring member 81 includes a valve seat portion 81 a formed on one end surface, an annular projecting portion 81 b formed so as to project radially inward from an inner peripheral surface on one end side, Is provided.
  • a minute annular gap S that restricts the flow of compressed air that accompanies opening and closing of the supply / discharge valve 80 by the gap between the inner peripheral surface of the protrusion 81b and the outer peripheral surface of the valve portion 53 of the stem 50. Formed (see FIG. 4).
  • the annular gap S is formed between the annular groove 54, the through hole 45 formed in the valve case 40, the passage 10 a formed in the case 10, and the inner peripheral surface of the case 10 and the insertion portion 12 a of the first cap member 12. It communicates with the air spring 3 through the formed annular channel 10c and a through channel 10d formed in the case 10 and connected to the annular channel 10c.
  • An air spring passage 6 is configured by the annular gap S, the annular groove 54, the through hole 45, the passage 10a, the annular passage 10c, and the penetration passage 10d.
  • a flow path 84 b is formed inside the plug 84.
  • the flow path 84 b communicates with the compressor 7 through the through hole 46 of the valve case 40, the flow path 13 a of the second cap member 13, and the flow path 10 b of the case 10.
  • the check valve body 85 is separated from the valve seat portion 84a of the plug 84.
  • the check valve body 85 resists the urging force of the spring 83 from the valve seat portion 84 a. Separate. Conversely, when the pressure on the compressor 7 side (flow path 84b) is lower than the pressure on the downstream side (internal space 86a) of the check valve body 85, the check valve body 85 is seated on the valve seat portion 84a.
  • the supply passage 9 is configured by the internal space 86a, the flow path 84b, the through hole 46, the flow path 13a, and the flow path 10b.
  • the valve case 40 includes a supply / discharge valve 80 therein.
  • the supply / discharge valve 80 includes an air supply valve 80A that controls communication or blocking between the supply passage 9 and the air spring passage 6, and an exhaust valve 80B that controls communication or blocking between the air spring passage 6 and the exhaust passage 8. Prepare. This will be specifically described below.
  • the valve body 82 has a seat portion 82a having elasticity.
  • the seat portion 82 a is separated from and seated on the valve seat portion 81 a of the ring member 81.
  • the communication between the supply passage 9 and the air spring passage 6 is blocked.
  • the seat portion 82a of the valve body 82 is separated from the valve seat portion 81a of the ring member 81, the supply passage 9 and the air spring passage 6 communicate with each other.
  • the air supply valve 80 ⁇ / b> A for controlling the supply of air to the air spring 3 is configured by the seat portion 82 a of the valve body 82 and the valve seat portion 81 a of the ring member 81.
  • the valve part 53 of the stem 50 is seated and seated on the seat part 82a of the valve element 82.
  • the valve portion 53 of the stem 50 is seated on the seat portion 82 a of the valve body 82, the communication between the air spring passage 6 and the exhaust passage 8 is blocked.
  • the valve portion 53 of the stem 50 is separated from the seat portion 82a of the valve body 82, the air spring passage 6 and the exhaust passage 8 communicate with each other.
  • the valve portion 53 of the stem 50 and the seat portion 82a of the valve body 82 constitute an exhaust valve 80B that controls the exhaust from the air spring 3.
  • the supply passage 9 and the air spring passage 6 communicate with each other. Specifically, the compressed air discharged from the compressor 7 flows into the flow path 10b, the flow path 13a, the through hole 46, the flow path 84b, the internal space 86a, the annular gap S, the annular groove 54, the through hole 45, the passage 10a, It is supplied to the air spring 3 through the path of the annular flow path 10c and the through flow path 10d.
  • the compressed air in the air spring 3 is transmitted through the through flow passage 10d, the annular flow passage 10c, the passage 10a, the through hole 45, the annular groove 54, the annular gap S, the axial hole 51, the through hole 52, and the accommodation hole. 11, the accommodation space 17, and the passage of the communication hole 72.
  • the leveling valve 100 selectively communicates the air spring 3 with the compressor 7 or the atmosphere according to the rotation direction of the lever 4 that rotates according to the relative displacement of the vehicle body 1 with respect to the carriage 2. Adjust the height.
  • the rotational motion of the arm portion 34 (pin 35) of the rotor 30 connected to the lever 4 is converted into the linear motion of the piston 20.
  • the pin 35 press-fitted into the arm portion 34 is displaced from the central axes of the piston 20 and the stem 50.
  • the pin 35 rotates about the main body 31 of the rotor 30, so The force acting on the center of the piston 20 and the stem 50 deviates from the central axis. For this reason, a moment acts on the piston 20 and the stem 50 from the pin 35 as the lever 4 rotates.
  • the stem 50 tilts with the O-ring 44 provided in the valve case 40 as a fulcrum, and the outer periphery of the valve portion 53 located at the tip of the stem 50 comes into contact with the inner peripheral surface of the protruding portion 81 b of the ring member 81. End up. If the valve portion 53 operates while being in contact with the inner peripheral surface of the protruding portion 81b, the valve portion 53 may be worn and the cross-sectional area of the annular gap S may change.
  • the leveling valve 100 has a guide rod 60 extending in the axial direction at the other end in the axial direction of the piston 20. Further, since the guide rod 60 is slidably supported in the guide hole 12c formed in the first cap member 12, even if a moment acts on the piston 20 as the lever 4 rotates, the piston 20 And the inclination of the stem 50 can be prevented.
  • the height of the vehicle body 1 changes in small increments due to vibrations or the like. Accordingly, when the height of the air spring 3 changes in small increments, the riding comfort is deteriorated. For this reason, in the leveling valve 100, an annular gap S is provided. Thereby, when the amount of change in the height of the vehicle body 1 is small, that is, when the amount of change in the stem 50 is small, the annular gap S exists even if the intake valve 80A or the exhaust valve 80B is opened. The flow rate supplied to 6 or the flow rate discharged from the air spring passage 6 is limited. As a result, the height of the air spring 3 is prevented from following small changes in the height of the vehicle body 1.
  • the annular gap S disappears when the stem 50 moves to a position where the valve portion 53 and the protruding portion 81b are displaced in the axial direction, and a large flow rate of compressed air can flow.
  • the leveling valve 100 includes a guide rod 60 that is connected to the other end of the piston 20 in the axial direction and slides in a guide hole 12 c provided in the first cap member 12.
  • the inclination of the stem 50 is suppressed by sliding the piston 20 into the accommodation hole 11.
  • the piston 20 is supported by the guide rod 60 and the stem 50, and a gap is provided between the outer peripheral surface of the piston 20 and the inner peripheral surface of the accommodation hole 11. . Therefore, the inclination of the stem 50 can be suppressed by the guide rod 60 without sliding the piston 20 into the accommodation hole 11.
  • the piston 20 does not contact the accommodation hole 11, the sliding resistance by the piston 20 can be reduced, and the responsiveness of the leveling valve 100 is improved.
  • the piston 20 does not contact the accommodation hole 11, the piston 20 and the accommodation hole 11 are not worn. Thereby, durability of piston 20 and case 10 improves.
  • the leveling valve 100 includes a ring member 81 that is disposed to face the outer periphery of the tip of the stem 50 and is movable in the radial direction. Since the ring member 81 is centered by the O-ring 90 and supported so as to be movable in the radial direction, even if the piston 20 is inclined by a moment and the outer periphery of the valve portion 53 of the stem 50 contacts the ring member 81. The load acting on the tip of the stem 50 can be reduced by moving the ring member 81 in the radial direction. Therefore, it is possible to prevent the tip of the stem 50 from being worn.
  • valve member 81 a is provided on the ring member 81, but a valve seat may be provided on the stepped portion 43 of the valve case 40 without providing the ring member 81.
  • the annular gap S is provided between the valve case 40 and the stem 50.
  • the leveling valve 100 is housed in a housing hole 11 formed in the housing (case 10), and moves in the axial direction as the lever 4 rotates, and at one end in the axial direction of the piston 20.
  • the connected stem 50 and the air spring 3 communicate with the compressed air source (compressor 7) by moving the stem 50 in one direction from the neutral position, and the stem 50 moves in the other direction from the neutral position.
  • a supply / exhaust valve 80 that allows the spring 3 and the exhaust passage 8 to communicate with each other, a guide rod 60 that is axially connected to the other end of the piston 20 in the axial direction, and a housing (first cap member 12) are provided.
  • a guide hole 12c for slidably supporting the guide rod 60.
  • the leveling valve 100 further includes an annular ring member 81 that is disposed to face the outer periphery of the tip of the stem 50 and is movable in the radial direction.
  • the ring member 81 can move in the radial direction, so that the tip of the stem 50 is worn. Can be prevented.
  • an annular gap S that restricts the flow of compressed air accompanying opening / closing of the supply / discharge valve 80 is formed on the outer periphery of the tip of the stem 50.
  • the piston 20 is supported by the stem 50 and the guide rod 60 so as to be movable in the housing (case 10), and the outer peripheral surface of the piston 20 and the inner periphery of the housing hole 11 of the housing (case 10). A gap is provided between the surfaces.
  • the guide rod 60 may not be coaxial with the stem 50 as long as the piston 20 moves in the moving direction.
  • the second cap member 13 and the valve case 40 may be formed integrally, and the case 10 and the valve case 40 may be formed integrally.
  • the piston 20 may be configured to slide in the accommodation hole 11. In this case, the inclination of the piston 20 can be prevented by the piston 20 itself.

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Abstract

レベリングバルブ(100)は、レバー(4)の回転に伴って軸方向に移動するピストン(20)と、ピストン(20)の軸方向における一方の端部に連結されたステム(50)と、ステム(50)が中立位置から一方向へ移動することによって空気ばね(3)とコンプレッサ(7)とを連通させ、ステム(50)が中立位置から他方向へ移動することによって空気ばね(3)と排気通路(8)とを連通させる給排弁(80)と、ピストン(20)の軸方向における他方の端部に軸方向に連結されたガイドロッド(60)と、第1キャップ部材(12)に設けられ、ガイドロッド(60)を摺動自在に支持するガイド穴(12c)と、を備える。

Description

レベリングバルブ
 本発明は、レベリングバルブに関するものである。
 JP2011-949Aには、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空気を放出することで、空気ばねによる鉄道車両の支持位置を一定に保つレベリングバルブが記載されている。
 JP2011-949Aに記載のレベリングバルブでは、車体の荷重変化により空気ばねによる車体の支持高さが変化すると、この変化がリンクを介してレバーを揺動させ、レバーの先端に連結されたピストンを介してスプールが軸方向に駆動する。このようなスプールの駆動に応じて、空気ばねに接続された空気ばね通路に、空気圧供給源としてのコンプレッサに接続された第1の通路とドレーンに接続された第2の通路のいずれかが選択的に接続される。さらに、このレベリングバルブでは、スプールの先端に形成された大径部とスプール穴の縮径部の間に形成された環状隙間の流通抵抗を利用して流量特性が設定される。
 しかしながら、JP2011-949Aに記載のレベリングバルブでは、スプールがピストンに片持ち支持されている。このため、レバーが揺動してピストンにモーメントが作用するとピストンが傾いてしまう。ピストンが傾くと、ピストンに連結されたスプールがスプール穴の摺接部に設けられたリングシールを支点として傾き、スプールの先端がスプール穴に接触してしまう。このように接触した状態でスプールが動作すると、スプールが摩耗し、流量特性が変化してしまうおそれがあった。
 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストンの傾きを防止できるレベリングバルブを提供することを目的とする。
 本発明のある態様によれば、鉄道車両の台車に対する車体の相対変位に応じて回転するレバーの回転方向に応じて、台車と車体の間に設けられる空気ばねを圧縮空気源又は排気通路とに選択的に連通させて空気ばねの高さを調整するレベリングバルブは、ハウジングに形成された収容孔内に収容され、レバーの回転に伴って軸方向に移動するピストンと、ピストンの軸方向における一方の端部に連結されたステムと、ステムが中立位置から一方向へ移動することによって空気ばねと圧縮空気源とを連通させ、ステムが中立位置から他方向へ移動することによって空気ばねと排気通路とを連通させる給排弁と、ピストンの軸方向における他方の端部に軸方向に連結されたガイドロッドと、ハウジングに設けられ、ガイドロッドを摺動自在に支持するガイド穴と、を備える。
図1は、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。 図2は、本発明の実施形態に係るレベリングバルブの軸方向の断面図である。 図3は、本発明の実施形態に係るレベリングバルブの径方向の断面図である。 図4は、本発明の実施形態に係るレベリングバルブにおけるリング部材の拡大図である。
 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。
 本発明の第1実施形態に係るレベリングバルブ100について説明する。まず、図1及び図2を参照して、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、鉄道車両の車体と台車の間に設けられる空気ばねの高さを調整して、車体を一定の高さに維持する機能を有するものである。
 図1に示すように、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が撓んだ場合には、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のピストン20(図2参照)が移動することによって後述する給気弁80A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に連通する供給通路9とが連通する。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80A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の後述する排気弁80B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80B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、台車2に対する車体1の相対変位に応じて回転するレバー4の回転方向に応じて空気ばね3をコンプレッサ7又は排気通路8に選択的に連通させることによって、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、図2及び図3を参照して、レベリングバルブ100の具体的な構成について説明する。図2は、レベリングバルブ100の軸方向の断面図であり、図3は、レベリングバルブ100の径方向の断面図である。
 レベリングバルブ100は、車体1に固定され内部を貫通するように形成された収容孔11を有するケース10と、ケース10の一方の側面に取り付けられ収容孔11の一方の開口を閉塞する第1キャップ部材12と、ケース10の他方の側面に取り付けられる第2キャップ部材13と、収容孔11の他方の開口を閉塞する円筒状のバルブケース40と、を備える。
 第1キャップ部材12は、収容孔11に挿入される円柱状の挿入部12aと、挿入部12aに連続して形成され挿入部12aより大径のフランジ部12bと、を備える。第1キャップ部材12は、図示しないボルトがフランジ部12bに設けられた貫通孔(図示せず)を挿通してケース10に形成されたボルト穴に締結されることで、ケース10に取り付けられる。
 バルブケース40の外周面の一部にはおねじ部40bが形成される。バルブケース40は、おねじ部40bを境にして、第1円筒部40aと第2円筒部40cとを備える。第1円筒部40a及びおねじ部40bは、収容孔11内に挿入される。おねじ部40bは、収容孔11の開口部近傍に形成されためねじ部11aに螺合される。これにより、バルブケース40は、ケース10に固定される。
 第2キャップ部材13は、バルブケース40の第2円筒部40cの外周面を覆うとともに、おねじ部40bの第2円筒部40c側の側面を覆うようにしてケース10に固定される。これにより、バルブケース40がケース10から外れることが防止される。第2キャップ部材13には、ケース10に形成された流路10bとバルブケース40の内部と外部とを接続する貫通孔46とを接続する流路13aが形成される。
 図3に示すように、ケース10には、収容孔11に対して径方向に開口する凹部16が形成される。凹部16は、収容孔11と接続するように形成される。
 レベリングバルブ100は、凹部16を覆ってケース10に取り付けられるカバー部材70をさらに備える。カバー部材70がケース10に取り付けられることにより、後述するロータ30を収容する収容空間17が形成される。
 カバー部材70には、収容空間17と外部とを連通する連通孔72が形成される。連通孔72には、外部からの異物の侵入を防止するためのフィルタ73が設けられる。
 レベリングバルブ100では、ケース10、第1キャップ部材12、第2キャップ部材13、カバー部材70及びバルブケース40によってハウジングが構成される。
 図2及び図3に示すように、レベリングバルブ100は、ケース10の収容孔11内に収容されレバー4の回転に伴って軸方向に移動するピストン20と、レバー4の回転をピストン20に伝達するためのロータ30と、ピストン20の軸方向における一方の端部(端面)に連結されたステム50と、ピストン20の軸方向における他方の端部(端面)に軸方向に連結されたガイドロッド60と、ステム50が中立位置から一方向へ移動することによって空気ばね3とコンプレッサ7とを連通させ、ステム50が中立位置から他方向へ移動することによって空気ばね3と排気通路8とを連通させる給排弁80と、をさらに備える。
 ピストン20は、ステム50とガイドロッド60とによってケース10の収容孔11内に移動可能に支持される。ピストン20の外周面と収容孔11の内周面との間には隙間が設けられる。これにより、ピストン20の外周面は収容孔11の内周面を摺動しないので、摩擦抵抗が生じることがない。ピストン20の外周面の一部には、図3に示すように、断面形状が半月状の溝21が形成される。
 図3に示すように、ロータ30は、カバー部材70に形成された支持孔71に軸受14、15を介して回転可能に支持される。ロータ30は、軸受14、15に支持される円筒状の本体部31と、本体部31の一方の端部から突出するように形成され、本体部31の外径よりも小さな二面幅を有する四角柱状のボス部32と、本体部31の他方の端部に設けられたフランジ部33と、フランジ部33の外周面から径方向外側に向かって突出するように形成されたアーム部34と、を有する。ボス部32は、レバー4に形成された嵌合穴4aに嵌合される(図1参照)。図2及び図3に示すように、アーム部34には、ピン35が圧入される。ピン35はスリーブ36内に挿入され、スリーブ36とともにピストン20の溝21内に移動可能に挿入される。これにより、レバー4の回転に伴ってボス部32が回転すると、アーム部34に圧入されたピン35が図2に示す矢印の方向に回転する。ピン35はピストン20の溝21内に挿入されているので、ピン35の回転に伴ってピストン20は収容孔11内を軸方向に移動する。
 図2に示すように、ステム50は、ピストン20の移動方向(収容孔11の軸方向)に延びる有底円筒状に形成される。ステム50には、軸方向に軸方向孔51が設けられる。ステム50の基端側(底部側)には、軸方向孔51と収容孔11とを連通する貫通孔52が径方向に複数設けられる。軸方向孔51は、貫通孔52、収容孔11、収容空間17、及び連通孔72を通じて外部に連通する。軸方向孔51、貫通孔52、収容孔11、収容空間17、及び連通孔72にて、排気通路8が構成される。ステム50の外周面には環状溝54が形成される。ステム50の先端側には、ステム50の基端側よりも小径で環状溝54よりも大径の弁部53が、環状溝54に隣接するように形成される。弁部53については、後で詳しく説明する。
 ガイドロッド60は、ピストン20の移動方向(軸方向)に延びる円柱状に形成され、ステム50と同軸にピストン20に連結される。ガイドロッド60は、第1キャップ部材12の挿入部12aに形成されたガイド穴12cに摺動自在に支持される。
 レベリングバルブ100は、ステム50の先端外周に対向して配置され径方向に移動可能な環状のリング部材81をさらに備える。リング部材81は、一方の端面に弁座部81aが形成され、バルブケース40内に配置される。
 ここで、図2及び図4を参照して、バルブケース40と、バルブケース40の内部の構造について説明する。
 バルブケース40は、ステム50の先端側が挿入される第1貫通孔41と、第1貫通孔41より大径に形成される第2貫通孔42と、第1貫通孔41と第2貫通孔42との境界を形成する段差部43と、を備える。
 第1貫通孔41のピストン20側の先端部近傍には、第1貫通孔41の内周面とステム50の外周面との間をシールするOリング44が設けられる。
 第2貫通孔42内には、リング部材81と、内部空間86aを有する円筒状のカラー部材86と、第2貫通孔42の開口部を閉塞するプラグ84と、が設けられる。プラグ84は、リング部材81をカラー部材86を介して段差部43に押し当てるようにして、第2貫通孔42内に係合された止め輪87によって係止される。
 カラー部材86の内部空間86aには、リング部材81の弁座部81aに離着座する弁体82と、弁体82を弁座部81aに向けて付勢するスプリング83と、プラグ84に形成された弁座部84aに離着座し、スプリング83によって弁座部84aに付勢されるチェック弁体85と、が設けられる。
 リング部材81の外周面と第2貫通孔42の内周面との間には、隙間が設けられるとともに、隙間からの圧縮空気の漏れを防止するためにOリング90が設けられる。このOリング90は弾性を有するので、リング部材81は第2貫通孔42内において径方向に移動することができる。
 図4に示すように、リング部材81は、一方の端面に形成された弁座部81aと、一端側の内周面から径方向内側に突出するように形成された環状の突出部81bと、を備える。ステム50の先端部には、突出部81bの内周面とステム50の弁部53の外周面との隙間によって、給排弁80の開閉に伴う圧縮空気の流れを絞る微小な環状隙間Sが形成される(図4参照)。環状隙間Sは、環状溝54、バルブケース40に形成された貫通孔45、及びケース10に形成された通路10a、ケース10の内周面と第1キャップ部材12の挿入部12aとの間に形成された環状流路10cと、ケース10に形成され環状流路10cに接続する貫通流路10dと、を通じて空気ばね3に連通する。環状隙間S、環状溝54、貫通孔45、通路10a、環状流路10c及び貫通流路10dにて、空気ばね通路6が構成される。
 図2に示すように、プラグ84の内部には、流路84bが形成される。流路84bは、バルブケース40の貫通孔46、第2キャップ部材13の流路13a及びケース10の流路10bを通じてコンプレッサ7に連通する。
 チェック弁体85は、プラグ84の弁座部84aに離着座する。コンプレッサ7側(流路84b)の圧力がチェック弁体85の下流側(内部空間86a)の圧力よりも高いときには、チェック弁体85は、スプリング83の付勢力に抗して弁座部84aから離間する。逆に、コンプレッサ7側(流路84b)の圧力がチェック弁体85の下流側(内部空間86a)の圧力よりも低いときには、チェック弁体85は、弁座部84aに着座する。レベリングバルブ100では、内部空間86a、流路84b、貫通孔46、流路13a及び流路10bにて、供給通路9が構成される。
 バルブケース40は、内部に給排弁80を備える。給排弁80は、供給通路9と空気ばね通路6との連通または遮断を制御する給気弁80Aと、空気ばね通路6と排気通路8との連通または遮断を制御する排気弁80Bと、を備える。以下に、具体的に説明する。
 弁体82は、弾性を有するシート部82aを有する。シート部82aはリング部材81の弁座部81aに離着座する。弁体82のシート部82aがリング部材81の弁座部81aに着座することによって、供給通路9と空気ばね通路6との連通が遮断される。これに対して、弁体82のシート部82aがリング部材81の弁座部81aから離間することによって、供給通路9と空気ばね通路6とが連通する。このように、弁体82のシート部82aとリング部材81の弁座部81aとによって、空気ばね3への給気を制御する給気弁80Aが構成される。
 ステム50の弁部53は、弁体82のシート部82aに離着座する。ステム50の弁部53が弁体82のシート部82aに着座することによって、空気ばね通路6と排気通路8との連通が遮断される。これに対して、ステム50の弁部53が弁体82のシート部82aから離間することによって、空気ばね通路6と排気通路8とが連通する。このように、ステム50の弁部53と弁体82のシート部82aとによって、空気ばね3からの排気を制御する排気弁80Bが構成される。
 以上のように構成されたレベリングバルブ100の動作について説明する。
 上述のように、車体荷重が増加して空気ばね3が撓んだ場合には、レバー4が中立位置から上方に押し上げられる(図1中矢印A方向への回転)。それに伴ってレバー4に連結されたロータ30が、図2における右方向に回転することで、ロータ30のアーム部34に設けられたピン35が本体部31を中心にして右方向に回転する。ピン35は、ピストン20の溝21内を図2における下方向に向かって移動しながら、右方向に回転する。これにより、ピストン20は図2における右方向に移動する。これに伴い、ピストン20に連結されたステム50が、弁体82をスプリング83の付勢力に抗して押してリング部材81の弁座部81aから離間させる。これにより、供給通路9と空気ばね通路6とが連通する。具体的には、コンプレッサ7から吐出された圧縮空気は、流路10b、流路13a、貫通孔46、流路84b、内部空間86a、環状隙間S、環状溝54、貫通孔45、通路10a、環状流路10c及び貫通流路10dの経路を通って空気ばね3に供給される。
 このとき、ステム50の弁部53は、弁体82のシート部82aに押圧されているので、軸方向孔51と環状隙間Sとが遮断された状態に維持される。つまり、ピストン20が中立位置から右方向に移動すると、給気弁80Aが開放状態になって供給通路9と空気ばね通路6とが連通し、排気弁80Bが閉鎖状態になって排気通路8と空気ばね通路6とが遮断された状態になる。
 供給通路9と空気ばね通路6とが連通すると、コンプレッサ7からの圧縮空気が供給通路9及び空気ばね通路6を通じて空気ばね3に供給され、空気ばね3の高さが高くなる。したがって、車体1の高さが高くなり、それに伴ってレバー4も中立位置に近づく。レバー4が中立位置に近づくにつれて、ピストン20及びステム50も図1における左方向に移動する。やがて、車体1の高さが規定位置に戻ると、レバー4が中立位置に戻り、弁体82のシート部82aがリング部材81の弁座部81aに着座する。つまり、レベリングバルブ100の給気弁80Aは閉弁する。これにより、供給通路9と空気ばね通路6との連通が遮断され、空気ばね3への圧縮空気の供給が遮断される。
 これに対して、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押し下げられる(図1中矢印B方向への回転)。それに伴ってレバー4に連結されたロータ30が、図2における左方向に回転することで、ロータ30のアーム部34に設けられたピン35が本体部31を中心にして左方向に回転する。ピン35は、ピストン20の溝21内を図2における下方向に向かって移動しながら、左方向に回転する。これにより、ピストン20は図2における左方向に移動する。ステム50がピストン20とともに左方向に移動する。これに伴い、ステム50の弁部53は、弁体82のシート部82aから離間する。これにより、空気ばね通路6と排気通路8とが連通する。具体的には、空気ばね3内の圧縮空気は、貫通流路10d、環状流路10c、通路10a、貫通孔45、環状溝54、環状隙間S、軸方向孔51、貫通孔52、収容孔11、収容空間17、及び連通孔72の経路を通って大気へ放出される。
 このとき、弁体82のシート部82aはスプリング83の付勢力によってリング部材81の弁座部81aに押圧されているので、カラー部材86の内部空間86aと環状隙間Sとは遮断された状態になる。つまり、ピストン20が中立位置から左方向に移動すると、排気弁80Bが開放状態になって空気ばね通路6と排気通路8とが連通し、給気弁80Aが閉鎖状態になって供給通路9と空気ばね通路6とが遮断された状態になる。
 空気ばね通路6と排気通路8とが連通すると、空気ばね3からの圧縮空気が空気ばね通路6及び排気通路8を通じて大気に放出され、空気ばね3の高さが低くなる。したがって、車体1の高さが低くなり、それに伴ってレバー4も中立位置に近づく。レバー4が中立位置に近づくにつれて、ピストン20及びステム50も図1における右方向に移動する。やがて、車体1の高さが規定位置に戻ると、レバー4が中立位置に戻り、ステム50の弁部53が弁体82のシート部82aに着座する。つまり、レベリングバルブ100の排気弁80Bは閉弁する。これにより、空気ばね通路6と排気通路8との連通が遮断され、空気ばね3から圧縮空気の排気が遮断される。
 このようにして、レベリングバルブ100は、台車2に対する車体1の相対変位に応じて回転するレバー4の回転方向に応じて、空気ばね3をコンプレッサ7又は大気に選択的に連通させて空気ばね3の高さを調整する。
 次に、ガイドロッド60の機能について説明する。
 レベリングバルブ100では、レバー4に連結されたロータ30のアーム部34(ピン35)の回転運動をピストン20の直線運動に変換する。図2に示すように、アーム部34に圧入されたピン35は、ピストン20及びステム50の中心軸線からずれている。また、ピン35がレバー4の中立時にピストン20及びステム50の中心軸線上に位置したとしても、ピン35は、ロータ30の本体部31を中心にして回転運動をするため、ピン35からピストン20に作用する力はピストン20及びステム50の中心軸線上からずれてしまう。このため、レバー4の回転に伴って、ピン35からピストン20及びステム50に対してモーメントが作用する。モーメントが作用すると、ステム50はバルブケース40に設けられたOリング44を支点として傾き、ステム50の先端に位置する弁部53の外周がリング部材81の突出部81bの内周面に接触してしまう。弁部53が突出部81bの内周面に接触したまま動作すると、弁部53が摩耗して環状隙間Sの断面積が変化するおそれがある。
 そこで、レベリングバルブ100は、ピストン20の軸方向における他方の端部に軸方向に延びるガイドロッド60を有する。さらに、ガイドロッド60は、第1キャップ部材12に形成されたガイド穴12cに摺動自在に支持されるので、レバー4の回転に伴ってピストン20に対してモーメントが作用しても、ピストン20及びステム50の傾きを防止することができる。
 次に、環状隙間Sの機能について説明する。
 例えば、鉄道車両が走行しているときには、振動などによって車体1の高さが小刻みに変化する。それに応じて空気ばね3の高さが小刻みに変化すると、乗り心地が悪化してしまう。このため、レベリングバルブ100では、環状隙間Sを設けている。これにより、車体1の高さの変化量が小さい場合、すなわち、ステム50の変化量小さいときには、給気弁80Aまたは排気弁80Bが開放されても、環状隙間Sが存在するため、空気ばね通路6に供給される流量または空気ばね通路6から排出される流量は制限される。これにより、空気ばね3の高さが車体1の高さの小刻みな変化に追従することが防止される。これにより、乗り心地が悪化することを防止できる。環状隙間Sを設けても、ステム50が、軸方向において弁部53と突出部81bとがずれる位置まで移動すると環状隙間Sはなくなり、大きな流量の圧縮空気を流すことができる。
 以上の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
 レベリングバルブ100は、ピストン20の軸方向における他方の端部に連結され第1キャップ部材12に設けられたガイド穴12cに摺動するガイドロッド60を備える。これにより、レバー4の回転よってピストン20にモーメントが作用しても、ステム50と同軸的に設けられたガイドロッド60がガイド穴12cに摺動自在に支持されるため、ピストン20及びステム50の傾きが防止される。したがって、ステム50の弁部53の外周がリング部材81の突出部81bの内周面に接触して摩耗することを防止できる。
 また、従来のガイドロッド60を備えていないレベリングバルブでは、ピストン20を収容孔11に摺動させることで、ステム50の傾きを抑制していた。これに対して、本実施形態のレベリングバルブ100では、ピストン20は、ガイドロッド60とステム50によって支持され、ピストン20の外周面と収容孔11の内周面との間には隙間が設けられる。したがって、ピストン20を収容孔11に摺動させなくても、ガイドロッド60によってステム50の傾きを抑制できる。また、ピストン20が収容孔11に接触しないので、ピストン20による摺動抵抗を減らすことができ、レベリングバルブ100の応答性が向上する。さらに、ピストン20が収容孔11に接触しないので、ピストン20及び収容孔11が摩耗することがない。これにより、ピストン20及びケース10の耐久性が向上する。
 レベリングバルブ100は、ステム50の先端外周に対向して配置され、径方向に移動可能なリング部材81を備える。リング部材81はOリング90によってセンタリングされるとともに径方向に移動可能に支持されているので、仮にピストン20がモーメントによって傾いて、ステム50の弁部53の外周がリング部材81に接触しても、リング部材81が径方向に移動することでステム50の先端に作用する荷重を低減することができる。したがって、ステム50の先端が摩耗することを防止できる。
 なお、レベリングバルブ100では、リング部材81に弁座部81aを設けているが、リング部材81を設けずに、バルブケース40の段差部43に弁座を設けてもよい。この場合には、環状隙間Sは、バルブケース40とステム50との間に設けられる。
 以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
 レベリングバルブ100は、ハウジング(ケース10)内に形成された収容孔11内に収容され、レバー4の回転に伴って軸方向に移動するピストン20と、ピストン20の軸方向における一方の端部に連結されたステム50と、ステム50が中立位置から一方向へ移動することによって空気ばね3と圧縮空気源(コンプレッサ7)とを連通させ、ステム50が中立位置から他方向へ移動することによって空気ばね3と排気通路8とを連通させる給排弁80と、ピストン20の軸方向における他方の端部に軸方向に連結されたガイドロッド60と、ハウジング(第1キャップ部材12)に設けられ、ガイドロッド60を摺動自在に支持するガイド穴12cと、を備える。
 この構成によれば、レバー4の回転よってピストン20にモーメントが作用しても、ステム50と同じ方向に設けられたガイドロッド60がガイド穴12cに摺動自在に支持されるため、ピストン20の傾きが防止される。
 また、レベリングバルブ100は、ステム50の先端外周に対向して配置され径方向に移動可能な環状のリング部材81をさらに備える。
 この構成によれば、仮にピストン20が傾いて、ステム50の先端外周がリング部材81に接触しても、リング部材81が径方向に移動可能であるので、ステム50の先端が摩耗することを防止できる。
 また、レベリングバルブ100では、ステム50の先端外周には、給排弁80の開閉に伴う圧縮空気の流れを絞る環状隙間Sが形成される。
 この構成によれば、環状隙間Sによって空気ばね3に給排される圧縮空気の流れを制限することができる。
 また、レベリングバルブ100では、ピストン20は、ステム50とガイドロッド60とによってハウジング(ケース10)内を移動可能に支持され、ピストン20の外周面とハウジング(ケース10)の収容孔11の内周面との間には隙間が設けられる。
 この構成によれば、ピストン20がハウジング(ケース10)の収容孔11に接触しないので、ピストン20とハウジング(ケース10)の間の摺動抵抗を減らすことができる。これにより、レベリングバルブ100の応答性が向上する。また、ピストン20がハウジング(ケース10)の収容孔11に接触しないので、ピストン20及びハウジング(ケース10)が摩耗することがない。これにより、ピストン20及びハウジング(ケース10)の耐久性が向上する。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 なお、ガイドロッド60は、ピストン20の移動方向であれば、ステム50と同軸でなくてもよい。また、第2キャップ部材13とバルブケース40は、一体に形成されていてもよく、ケース10とバルブケース40は、一体に形成されていてもよい。
 ピストン20は、収容孔11に摺動する構成であってもよい。この場合には、ピストン20自体によってピストン20の傾きを防止できる。
 本願は、2016年4月13日に日本国特許庁に出願された特願2016-080521号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

  1.  鉄道車両の台車に対する車体の相対変位に応じて回転するレバーの回転方向に応じて、前記台車と前記車体の間に設けられる空気ばねを圧縮空気源又は排気通路とに選択的に連通させて前記空気ばねの高さを調整するレベリングバルブであって、
     ハウジングに形成された収容孔内に収容され、前記レバーの回転に伴って軸方向に移動するピストンと、
     前記ピストンの軸方向における一方の端部に連結されたステムと、
     前記ステムが中立位置から一方向へ移動することによって前記空気ばねと前記圧縮空気源とを連通させ、前記ステムが中立位置から他方向へ移動することによって前記空気ばねと前記排気通路とを連通させる給排弁と、
     前記ピストンの軸方向における他方の端部に軸方向に連結されたガイドロッドと、
     前記ハウジングに設けられ、前記ガイドロッドを摺動自在に支持するガイド穴と、
     を備えるレベリングバルブ。
  2.  請求項1に記載のレベリングバルブであって、
     前記ステムの先端外周に対向して配置され径方向に移動可能な環状のリング部材をさらに備えるレベリングバルブ。
  3.  請求項1に記載のレベリングバルブであって、
     前記ステムの先端外周には、前記給排弁の開閉に伴う圧縮空気の流れを絞る環状隙間が形成されるレベリングバルブ。
  4.  請求項1に記載のレベリングバルブであって、
     前記ピストンは、前記ステムと前記ガイドロッドとによって前記ハウジング内を移動可能に支持され、前記ピストンの外周面と前記ハウジングの前記収容孔の内周面との間には隙間が設けられるレベリングバルブ。
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