(57)【要約】      （修正有）【課題】弁体のシール部材の劣化を防止する。【解決手段】差圧弁は、シール部材５０を有する弁体６と、シール部材５０に対向する凸部５ａを有するバルブシート５と、バルブシート５に押し付ける方向に弁体６を付勢するスプリング４と、弁体６のバルブシート５側への移動を停止するストッパ部３１と、を備える。弁体６に加わるバルブシート５側の流体圧とこれと反対側の流体圧との差圧が所定値より小さい場合に、弁体６のシール部材５０がバルブシート５の凸部５ａに押し付けられる。ストッパ部３１は、凸部５ａがシール部材５０に押し付けられる距離を制限する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール部材を有する弁体と、
前記シール部材に対向する凸部を有するバルブシートと、
前記バルブシートに押し付ける方向に前記弁体を付勢するスプリングと、
前記弁体の前記バルブシート側への移動を停止するストッパ部と、を備え、
前記弁体に加わる前記バルブシート側の流体圧とこれと反対側の流体圧との差圧が所定値より小さい場合に、前記弁体の前記シール部材が前記バルブシートの前記凸部に押し付けられ、
前記ストッパ部は、前記凸部が前記シール部材に押し付けられる距離を制限することを特徴とする差圧弁。
【請求項２】
前記ストッパ部は、前記弁体の軸方向と平行に前記弁体から前記バルブシート側へ突出した突出部であることを特徴とする請求項１に記載の差圧弁。
【請求項３】
前記ストッパ部は、前記弁体の軸方向と平行に前記バルブシートから前記弁体側へ突出した突出部であることを特徴とする請求項１に記載の差圧弁。
【請求項４】
前記ストッパ部は、前記弁体と前記バルブシートとの間に配置されるスペーサであることを特徴とする請求項１に記載の差圧弁。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の前記差圧弁と、
前記差圧弁に連通する第一空気バネと第二空気バネと、を備え、
前記第一空気バネの空気圧と前記第二空気バネの空気圧の一方は、前記差圧弁の前記弁体に加わる前記バルブシート側の流体圧であり、他方は、前記差圧弁の前記弁体に加わる前記バルブシート側とは反対側の流体圧であることを特徴とする空気バネ式懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差圧弁及びその差圧弁を備える空気バネ式懸架装置に関する。特に空気バネ式懸架装置は、車両において用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、鉄道車両の空気バネ式懸架装置に設けられる従来の差圧弁を例示する。空気バネ式懸架装置は、鉄道車両の車軸を懸架する左右の第一空気バネと第二空気バネを有する。差圧弁は、第一と第二空気バネの圧力差（即ち差圧）に応じて両者を連通し、第一空気バネと第二空気バネのうち正常な空気バネの空気を空気漏れした空気バネへと導き、車体が大きく傾かないようにする。
【０００３】
この従来の差圧弁は、第一と第二空気バネの差圧が、差圧弁のスプリングの荷重によって決まる所定値よりも小さい場合、弁体が略円筒形状のバルブシート（又は弁座）に着座して閉じている。この場合に、弁体のバルブシート側の端部に配置されるシール部材は、バルブシートの環状の凸部に押し付けられ、バルブシートのポートを密閉する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２０７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、差圧弁が繰り返し開閉して、バルブシートの環状の凸部が、シール部材に繰り返し押し付けられると、その押し付けられた部分でシール部材の弾性が失われ硬化した状態になり劣化（へたり）が生じる。このような場合、シール部材がバルブシートのポートを密閉することが困難になり、差圧弁が開く時の差圧が設定値からずれるという問題が生じる。また、シール部材の寿命が短いという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みて、差圧弁において弁体のシール部材の劣化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る差圧弁は、シール部材を有する弁体と、前記シール部材に対向する凸部を有するバルブシートと、前記バルブシートに押し付ける方向に前記弁体を付勢するスプリングと、前記弁体の前記バルブシート側への移動を停止するストッパ部と、を備える。前記弁体に加わる前記バルブシート側の流体圧とこれと反対側の流体圧との差圧が所定値より小さい場合に、前記弁体の前記シール部材が前記バルブシートの前記凸部に押し付けられる。前記ストッパ部は、前記凸部が前記シール部材に押し付けられる距離を制限する。
【０００８】
前記ストッパ部は、前記弁体の軸方向と平行に前記弁体から前記バルブシート側へ突出した突出部であってよい。また、前記ストッパ部は、前記弁体の軸方向と平行に前記バルブシートから前記弁体側へ突出した突出部であってよい。さらに、また、前記ストッパ部は、前記弁体と前記バルブシートとの間に配置されるスペーサであってよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、差圧弁において、弁体のシール部材の劣化（へたり）が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】空気バネ式の懸架装置を示す概略図である。
【図２】差圧弁ユニットの一部断面図である。
【図３】第一実施形態に係る差圧弁の一部断面図である。
【図４】第一実施形態に係るストッパ部の機能を示す断面図である。
【図５】第二実施形態に係る差圧弁の一部断面図である。
【図６】第三実施形態に係る差圧弁の一部断面図である。
【図７】その他の実施形態に係る差圧弁の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１のように、第一実施形態において、差圧弁ユニット１０は４点支持方式の空気バネ式の懸架装置に設けられている。空気バネ式懸架装置は、車両の車軸を懸架する左右の第一と第二空気バネ１１、１２と、第一と第二空気バネ１１、１２の圧力差（差圧）に応じて両者を連通する差圧弁ユニット１０とを備える。車両は、例えば鉄道車両であるが、これに限定されない。高さ調整弁１３は、第一と第二空気バネ１１、１２に導かれる空気圧を調整し、車両の車高を調整する。
【００１２】
差圧弁ユニット１０は、第一と第二空気バネ１１、１２の一方が空気漏れした場合、第一、第二空気バネ１１、１２のうち正常な空気バネの高い圧力を空気漏れした空気バネへと導き、車体が大きく傾かないようにする。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る差圧弁ユニット１０の一部断面図である。差圧弁ユニット１０は一対の差圧弁１、２を備える。差圧弁１と差圧弁２は同じ構造を有している。差圧弁１（又は差圧弁２）は、連通路３と、スプリング４と、バルブシート５と、弁体６と、ストッパ部３１とを備える。
【００１４】
連通路３は、差圧弁１（又は差圧弁２）が開いた場合に左右に配置された第一と第二空気バネ１１、１２を連通できる。スプリング４は、略円筒形状の弁体６を付勢してバルブシート５に押し付ける。ストッパ部３１は、弁体６のバルブシート５側への移動を停止するもので、第一実施形態では、弁体６のバルブシート５側の端面６ｄにおいて、弁体６と一体的に設けられている。バルブシート５は、略円筒形状であり、円環状の凸部５ａを弁体６側の端部に備え、また、空気（流体）を流通できるポート５ｂを内部に備える。ポート５ｂは、軸６０の方向に垂直な円状の断面を有する空気通路である。なお、凸部５ａは、環状の形状であれば、円環状のほかに四角環状等の形状を有してもよい。
【００１５】
中空のキャップ（蓋）４１は、差圧弁１（又は差圧弁２）の中空の円筒形の後部４２に結合される。流体圧としての第一空気バネ１１の空気圧Ｐ１（又は第二空気バネ１２の空気圧Ｐ２）は、中空のキャップ４１と差圧弁１（又は差圧弁２）の中空の後部４２を介して、スプリング４が設置されるバネ室４３に導かれる。さらに、空気圧Ｐ１（又は空気圧Ｐ２）は、弁体６の孔６ａを介して連通路３に導かれる。
【００１６】
弁体６は、シリンダ部４０内で摺動し、第一と第二空気バネ１１、１２の連通を許可又は禁止する。弁体６は軸対称な形状を有し、弁体６の軸６０の方向は弁体６の摺動方向に略一致する。バルブシート５に対して弁体６が着座する場合、差圧弁１（又は差圧弁２）が閉じる。バルブシート５から弁体６が離れると、差圧弁１（又は差圧弁２）が開く。なお、弁体６のバルブシート５側の端部に配置されるシール部材５０は、バルブシート５の円環状の凸部５ａに押し付けられた場合に、バルブシート５のポート５ｂを密閉する。
【００１７】
シール部材５０は、弁体６の本体部分６ｃの軸６０の方向の端部に埋め込まれて嵌合している。シール部材５０は、樹脂（ゴム）からなる軸対称な略円板状の部材であり、シール部材５０の軸と弁体６の軸６０は略一致している。例えば、樹脂は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）である。弁体６の本体部分６ｃは、銅などの金属からなり、シール部材５０は、弁体６の本体部分６ｃに焼き付けられている。
【００１８】
弁体６は、スプリング４が設置されるバネ室４３と連通路３を連通する孔６ａを有する。さらに、弁体６は、バルブシート５側に空気通路６ｂ（又は切欠き）も有する。空気通路６ｂは、バルブシート５から弁体６が離れた場合に、バルブシート５のポート５ｂを介して連通路３同士を連通する。
【００１９】
差圧弁１の弁体６は、弁体６を閉じ側に付勢する第一空気バネ１１の空気圧力Ｐ１を受ける閉じ側受圧面８と、弁体６を開き側に付勢する第二空気バネ１２の空気圧力Ｐ２を受ける開き側受圧面９とを有する。同様に、差圧弁２の弁体６は、弁体６を閉じ側に付勢する第二空気バネ１２の空気圧力Ｐ２を受ける閉じ側受圧面８と、弁体６を開き側に付勢する第一空気バネ１１の空気圧力Ｐ１を受ける開き側受圧面９とを有する。
【００２０】
差圧弁１の弁体６において第一空気バネ１１の空気圧力Ｐ１を受ける閉じ側有効受圧面積と、第二空気バネ１２の空気圧力Ｐ２を受ける開き側有効受圧面積とは等しく、バルブシート５内のポート５ｂの断面積Ａ３となる。同様に、差圧弁２の弁体６において第二空気バネ１２の空気圧力Ｐ２を受ける閉じ側有効受圧面積と、第一空気バネ１１の空気圧力Ｐ１を受ける開き側有効受圧面積とは等しく、バルブシート５内のポート５ｂの断面積Ａ３となる。なお、弁体６のバルブシート側の空気通路６ｂ（又は切欠き）の存在によって、バルブシート５の円環状の凸部５ａより外側に位置した部位に作用する開き側と閉じ側の圧力は互いに相殺される。
【００２１】
差圧弁１において、弁体６を閉じ側（バルブシート５側）に付勢する力はスプリング４の付勢力Ｆと第一空気バネ１１の圧力Ｐ１による付勢力Ｐ１×Ａ３の和となる。一方、弁体６を開き側（スプリング４側）に付勢する力は第二空気バネ１２の圧力Ｐ２による付勢力Ｐ２×Ａ３となる。従って、Ｐ２×Ａ３＞Ｆ＋Ｐ１×Ａ３になると差圧弁１が開く。弁体６が開く第一と第二空気バネ１１、１２の差圧ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）は、Ｆ／Ａ３（定数）となる。このため、差圧ΔＰが所定値Ｆ／Ａ３を超える場合、差圧弁１が開き、弁体６の空気通路６ｂに空気が流れて、第二空気バネ１２の高い圧力Ｐ２は第一空気バネ１１へと導かれる。一方、差圧ΔＰが所定値Ｆ／Ａ３より小さい場合、弁体６がバルブシート５に着座して差圧弁１は閉じている。
【００２２】
差圧弁２において、弁体６を閉じ側に付勢する力はスプリング４の付勢力Ｆと第二空気バネ１２の圧力Ｐ２による付勢力Ｐ２×Ａ３の和となる。一方、弁体６を開き側に付勢する力は第一空気バネ１１の圧力Ｐ１による付勢力Ｐ１×Ａ３となる。従って、Ｐ１×Ａ３＞Ｆ＋Ｐ２×Ａ３になると差圧弁２が開く。弁体６が開く第一と第二空気バネ１１、１２の差圧ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）は、Ｆ／Ａ３（定数）となる。このため、差圧ΔＰが所定値Ｆ／Ａ３を超える場合、差圧弁２が開き、弁体６の空気通路６ｂに空気が流れて、第一空気バネ１１の高い圧力Ｐ１は第二空気バネ１２へと導かれる。一方、差圧ΔＰが所定値Ｆ／Ａ３より小さい場合、弁体６がバルブシート５に着座して差圧弁２は閉じている。
【００２３】
次に、図３と図４を参照して、ストッパ部３１の構成と機能について説明する。ストッパ部３１は、突出部として、弁体６の軸６０の方向と平行な方向に弁体６からバルブシート５側へ突出し、弁体６のバルブシート５側の端面６ｄにおいて弁体６の軸６０から離れる方向に設けられている。ストッパ部３１は、単一の部材として、弁体６の軸６０の周りで円環状に設けてよいし、また、複数のストッパ部３１を互いに分離して設けてもよい。複数のストッパ部３１がバルブシート５に当接した場合に荷重が均等に掛るように、複数のストッパ部３１は、軸６０に関して円周方向に等間隔で配置されることが好ましい。
【００２４】
図３のように、弁体６は、差圧弁１（又は差圧弁２）が開いた後閉じる場合に、スプリング４に押されて、弁体６の軸６０の方向に沿ってバルブシート５側へ移動する。図４のように、ストッパ部３１が、バルブシート５の弁体６側の端面５ｃに当接すると、弁体６のバルブシート５側への移動は停止する。ストッパ部３１は、円環状の凸部５ａがシール部材５０に押し付けられる距離（長さ）を所定距離（所定の長さ）Ｌに制限する。所定距離Ｌは、凸部５ａの高さｈ０から、ストッパ部３１の高さｈ１を減算した値となる（Ｌ＝ｈ０−ｈ１）。即ち、所定距離Ｌは、ストッパ部３１の高さｈ１により調整できる。なお、凸部５ａの高さｈ０は、バルブシート５の端面５ｃからの軸６０の方向における高さである。ストッパ部３１の高さｈ１は、シール部材５０の端面６ｄからの軸６０の方向における高さである。
【００２５】
所定距離Ｌは、シール部材５０の劣化（へたり）が生じない程度に小さく設定されるが、凸部５ａとシール部材５０によるシールが可能な程度には大きく設定される。所定距離Ｌは、例えば、シール部材５０の厚みの３０パーセントである。また、凸部５ａの高さｈ０とストッパ部３１の高さｈ１は、弁体６の端面６ｄとバルブシート５の端面５ｃの間に形成される空気通路３５に空気が流通しやすくなる程度に高くする必要がある。従って、シール部材５０の劣化（へたり）を防止するために、凸部５ａの高さｈ０自体を所定距離Ｌに設定して、ストッパ部３１の高さｈ１をゼロとすることは問題を生じる。
【００２６】
次に、第一実施形態の作用効果について述べる。第一実施形態によると、差圧弁１（又は差圧弁２）は、弁体６のバルブシート５側への移動を停止するストッパ部３１を備える。ストッパ部３１は、バルブシート５の凸部５ａがシール部材５０に押し込まれる距離を制限する。これにより、弁体６のシール部材５０の劣化（へたり）が防止でき、シート部からの空気漏れを防ぐことが可能となる。さらに、シール部材５０が弁体６の本体部分６ｃに焼き付けられている場合、弁体６自体の交換時期や使用可能期間が延びる。
【００２７】
また、ストッパ部３１は、弁体６の軸６０の方向と平行に弁体６からバルブシート５側へ突出した突出部である。これにより、ストッパ部３１は、弁体６のバルブシート５側への移動を確実に停止できるとともに、ストッパ部３１の高さの調整によって、バルブシート５の凸部５ａがシール部材５０に押し付けられる距離を的確に調整できる。また、ストッパ部３１は、弁体６と一体的に成形できるため、安価にストッパ部３１を設けることができる。
【００２８】
空気バネ式懸架装置は、差圧弁１、２に連通する第一空気バネ１１と第二空気バネ１２とを備える。第一空気バネ１１の空気圧Ｐ１と第二空気バネ１２の空気圧Ｐ２の一方は、差圧弁１（又は差圧弁２）の弁体６に加わるバルブシート５側の流体圧（空気圧）であり、他方は、差圧弁の弁体６に加わるバルブシート側とは反対側の流体圧（空気圧）である。シール部材５０の劣化（へたり）の小さな差圧弁１（又は差圧弁２）を使用することで、シート部からの空気漏れを防ぐことができ、第一と第二空気バネ１１、１２の一方の流体（空気）が漏れた場合には、第一と第二空気バネ１１、１２のうち正常な空気バネの流体（空気）を空気漏れした空気バネへ導く。
【００２９】
＜第二実施形態＞
次に、図５を参照して、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態からストッパ部の構成が変更されている。他の構成は、第一実施形態と同じであり説明を省略する。
【００３０】
第二実施形態において、ストッパ部３２は、突出部として、弁体６の軸６０の方向と平行な方向にバルブシート５から弁体６側へ突出し、バルブシート５の弁体側の端面５ｃにおいて円環状の凸部５ａの脇に設けられている。ストッパ部３２は、単一の部材として、弁体６の軸６０（又はバルブシート５の軸）の周りで円環状に設けてよいし、また、複数のストッパ部３２を互いに分離して設けてもよい。複数のストッパ部３２が弁体６に当接した場合に荷重が均等に掛るように、複数のストッパ部３２は、軸６０に関して円周方向に等間隔で配置される。
【００３１】
弁体６は、差圧弁１（又は差圧弁２）が開いた後閉じる場合に、スプリング４に押されて、軸６０の方向に沿ってバルブシート５側へ移動する。ストッパ部３２が、弁体６のバルブシート側の端面６ｄに当接すると、弁体６のバルブシート５側への移動は停止する。ストッパ部３２は、円環状の凸部５ａがシール部材５０に押し込まれる距離を所定距離Ｌに制限する。所定距離Ｌは、凸部５ａの高さｈ０から、ストッパ部３２の高さｈ２を減算した値となる（Ｌ＝ｈ０−ｈ２）。即ち、所定距離Ｌは、ストッパ部３２の高さｈ２により調整できる。なお、ストッパ部３２の高さｈ２は、バルブシート５の端面５ｃからの軸６０の方向における高さである。
【００３２】
第一実施形態と同様に、所定値Ｌは、シール部材５０の劣化（へたり）が生じない程度に小さく設定されるが、凸部５ａとシール部材５０によるシールが可能な程度には大きく設定される。また、凸部５ａの高さｈ０とストッパ部３２の高さｈ２は、弁体６の端面６ｄとバルブシート５の端面５ｃの間に形成される空気通路３５に空気が流通しやすくなる程度に高くされる。
【００３３】
次に、第二実施形態の作用効果について述べる。第二実施形態によると、第一実施形態と同じく、弁体６のシール部材５０の劣化（へたり）が防止できる。また、ストッパ部３２は、弁体６の軸６０の方向と平行にバルブシート５から弁体６側へ突出した突出部である。これにより、ストッパ部３２は、弁体６のバルブシート５側への移動を確実に停止できるとともに、ストッパ部３２の高さの調整によって、バルブシート５の凸部５ａがシール部材５０に押し込まれる距離を的確に調整できる。ストッパ部３２は、バルブシート５と一体的に成形できるため、安価にストッパ部３２を設けることができる。
【００３４】
＜第三実施形態＞
次に、図６を参照して、第三実施形態について説明する。第三実施形態において、第一実施形態からストッパ部の構成が変更されている。他の構成は、第一実施形態と同じであり説明を省略する。
【００３５】
第三実施形態において、ストッパ部３３は、スペーサとして、弁体６の端面６ｄとバルブシート５の端面５ｃの間において弁体６の軸６０から離れる方向に設けられている。ストッパ部３３は、単一の部材として、弁体６の軸６０の周りで円環状に設けられている。これにより、ストッパ部３３がバルブシート５と弁体６の両方に当接した場合に荷重が均等に掛かる。
【００３６】
弁体６は、差圧弁１（又は差圧弁２）が開いた後閉じる場合に、スプリング４に押されて、軸６０の方向に沿ってバルブシート５側へ移動する。ストッパ部３３が、バルブシート５の端面５ｃ及び弁体６のバルブシート５側の端面６ｄの両方に当接すると、弁体６のバルブシート５側への移動は停止する。ストッパ部３３は、環状の凸部５ａがシール部材５０に押し込まれる距離を所定値Ｌに制限する。所定距離Ｌは、凸部５ａの高さｈ０から、ストッパ部３３の高さ（厚み）ｈ３を減算した値となる（Ｌ＝ｈ０−ｈ３）。即ち、所定距離Ｌは、ストッパ部３３の高さｈ３により調整できる。第一実施形態と同様に、所定距離Ｌは、シール部材５０の劣化（へたり）が生じない程度に小さく設定されるが、凸部５ａとシール部材５０によるシールが可能な程度には大きく設定される。
【００３７】
次に、第三実施形態の作用効果について述べる。第三実施形態によると、第一実施形態と同じく、弁体６のシール部材５０の劣化（へたり）が防止できる。また、ストッパ部３３は、バルブシート５と弁体６との間に配置されるスペーサである。これにより、ストッパ部３３は、弁体６のバルブシート５側への移動を確実に停止できるとともに、ストッパ部３３の高さ（厚み）の調整によって、バルブシート５の凸部５ａがシール部材５０に押し込まれる距離を的確に調整できる。また、既存の差圧弁においても、ストッパ部３３を用いて、弁体６のシール部材５０の劣化が防止できる。
【００３８】
本発明は上記の第一から第三の実施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。例えば、図７のように、シリンダ４０に設けられたストッパ部３４が、弁体６のバルブシート５側への移動を停止させ、凸部５ａがシール部材５０に押し込まれる距離を所定値に制限してもよい。また、例えば、上記の実施形態において、空気圧は流体圧の一種として示されたもので、差圧弁１、２に導入される流体圧を油圧等として差圧弁１、２を利用することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１、２  差圧弁
３  連通路
４  スプリング
５  バルブシート
５ａ  凸部
５ｂ  ポート
５ｃ  端面
６  弁体
６ａ  孔
６ｂ  空気通路
６ｃ  本体部分
６ｄ  端面
１０  差圧弁ユニット
１１  第一空気バネ
１２  第二空気バネ
３１、３２、３３、３４  ストッパ部
４０  シリンダ
５０  シール部材
６０  弁体の軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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