JP2002145061A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軽量な傾斜機構で車内乗客の左右乗り心地を確
保でき、かつ台車側から車体側へ固体伝播する振動を抑
制できる傾斜装置を提案する。 【解決手段】台車枠４の上に空気ばね５を介して車体８
を支持する。車体８の幅方向に沿って台車枠４にトーシ
ョンバー１１を設ける。トーションバー１１の両端にレ
バー１３，１３を介して車体８の内側に向けて傾斜した
リンク１５，１５を設ける。リンクの上端は車体８に連
結している。リンク１５，１５に制振装置２０を設ける
ことにより、台車側から車体側へ伝達する固体伝播振動
を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両において、
曲線走行時の乗り心地の向上のために車体を傾斜させる
装置において、台車側から車体側へ固体伝播する振動を
低減させ、車内騒音の増加を抑制できる制振装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車体傾斜装置として、特開平６−５６０
３４号のように、トーションバーを用いたものがある。
これは車体の左右方向に沿って設けた第１のトーション
バーと、その両端にそれぞれ設置した第２のトーション
バーと、第１のトーションバーの各端と第２のトーショ
ンバーの一端とをそれぞれ接続するアクチュエータと、
第２のトーションバーの他端と車体とを連結するロッド
と、からなる。アクチュエータは車体の前後方向に沿っ
て設置している。アクチュエータを伸縮させることによ
って、ロッドを上下に移動させて、車体を傾斜させる。

【０００３】これによれば、曲線路の内側に車体の重心
が移動するので、外側の車輪にかかる力の増加を防止で
き、安全にできる。

【０００４】別の公知技術として、台車の幅方向に沿っ
て台車枠にトーションバーを設け、トーションバーの両
端のレバーとリンクを介して車体に連結したものがあ
る。リンクは台車や車体に対して実質的に傾斜していな
い。これは車体の低周波数帯域のローリングを抑制する
ために用いられている。この低周波数帯域は、０.１ 〜
２０Ｈｚ程度のものである。

【０００５】また、粒状体を用いた遮音パネルとして、
特開平１０−２６６３８８号公報がある。これはアルミ
ハニカムパネルを用いた車体の床において、パネルの内
部に粒径３０μｍ〜１０００μｍの粉体を収納させ、車
体の床の上下方向の制振を図るものである。

【０００６】また、流体の通る配管の振動防止装置とし
て、実開平４−７７０９２号公報がある。これは砂を入
れた筒体の外周面に設置したものである。配管の外面と
イプと筒体の内面との間にゴムパッキンを配置してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平６−５６０
３４号によれば、台車側の振動は、車体の左右方向に沿
って設けた第１のトーションバーと、その両端にそれぞ
れ設置した第２のトーションバーと、第１のトーション
バーの各端と第２のトーションバーの一端とをそれぞれ
接続するアクチュエータと、第２のトーションバーの他
端と車体とを連結するロッドと、からなっているため
に、前記部材を介して車体側へ固体伝播している。

【０００８】アクチュエータによって、前記３つのトー
ションバーと、２つのアクチュエータと、トーションバ
ーとアクチュエータとを接続するリンクを用いて、車体
を傾斜させる制御系を用いているため、制御系の信頼性
について、台車からの比較的大きく、かつ前記低周波数
帯域以上の比較的高い振動数の振動については、十分に
配慮し絶縁する必要がある。

【０００９】本発明の目的は、台車から車体へ固体伝播
する振動を低減し、装置の信頼性確保と車内騒音の増加
をも抑制できる制振装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、台車の幅方向
に沿って該台車または車体にトーションバーを設置して
おり、該トーションバーの両端にそれぞれレバーを有
し、前記トーションバーを設置していない前記車体また
は前記台車と前記それぞれのレバーの端部とをリンクで
連結しており、一方の前記リンクと前記レバーとの連結
点から他方の前記リンクと前記レバーとの連結点までの
第１の距離は、前記一方のリンクの他端と前記車体また
は前記台車との連結点から前記他方のリンクの他端と前
記車体または前記台車との連結点までの第２の距離より
も大きく、前記第１の距離は前記車体側にあり、前記第
２の距離は台車側にあり、前記リンクまたは前記トーシ
ョンバーに、移動可能な物体を配置したこと、を特徴と
する。

【００１１】これによれば、曲線路での超過遠心加速度
の作用により、自然振子が可能となり、フェイルセイフ
性の高い車体傾斜装置において、台車側から車体側へ前
記リンクを経由して固体伝播する振動を、前記リンクに
配置した物体により低減することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例の鉄道車両の車
体傾斜装置を図１〜図７によって説明する。車輪１を有
する車軸２は、軸ばね３を介して台車枠４に固定されて
いる。台車枠４の上の空気ばね５を介して、車体８の下
面を支持している。車体８下面には中心ピンが設けら
れ、牽引装置を介して台車枠４に連結している。各台車
７には以下の構成を設置している。

【００１３】台車枠４の上部付近には台車７の幅方向
（走行方向の直角方向）に沿ってトーションバー１１を
回転自在に設置している。トーションバー１１の両端は
軸受１２で台車枠４に設置している。軸受１２は台車枠
４にゴム座等を介して固定されている。軸受１２はスラ
スト軸受である。トーションバー１１の両端には半径方
向に突出するレバー１３，１３がある。トーションバー
１１とレバー１３とはインボリュート歯形を介して連結
している。レバー１３，１３とリンク１５，１５とをピ
ンで連結している。リンク１５，１５の他端と車体８の
下面のブラケット１７，１７とをピンで連結している。

【００１４】トーションバー１１の一端のレバー１３と
リンク１５との連結点からトーションバー１１の他端の
レバー１３とリンク１５との連結点までの距離Ｌ１は、
一方のリンク１５と車体８のブラケット１７との連結点
から他方のリンク１５と車体８のブラケット１７との連
結点までの距離Ｌ２よりも大きい。つまり、リンク１
５，１５は車体８の内側に傾斜して設置している。リン
ク１５は水平面に対してθの角度で設置している。角度
θは５０deg から８０deg 程度である。望ましくは、角
度θは６０deg である。

【００１５】車体８が傾斜すると、それぞれのリンク１
５，１５のそれぞれの傾斜角度θは変化する。これによ
ってリンク１５はレバー１３を回転させる。リンク１５
の回転方向とレバー１３の回転方向は実質的に直交して
いる。このため、レバー１３に対してリンク１５をゴム
ブッシュまたは球面軸受を介して連結している。また、
リンク１５と車体８とは球面軸受を介して連結してい
る。

【００１６】車体８の下面にストッパー２１を吊り下げ
ている。これに対向させて台車７側のストッパー２２を
台車枠４から上方に突出させている。ストッパー２２は
ストッパー２１の両側（車体８の幅方向において両側）
にある。通常ではストッパー２１とストッパー２２，２
２との間には所定の空間がある。

【００１７】なお、ストッパー２１，２２，２２は既設
の部材を流用できる。車体８からいわゆる中心ピンとい
われる連結部材が吊り下げられている。この下端と台車
枠４とを走行方向に沿ったリンクで連結している。この
中心ピンをストッパー２１にできる。

【００１８】車体６が傾斜していない状態のリンク１
５，１５の延長線の交点Ｐが車体６の傾斜の中心であ
る。傾斜時のリンク１５，１５の延長線は交点Ｐにはな
い。車体６の中心は交点Ｐを通る。車体６の重心Ｇは交
点Ｐよりも下方にある。

【００１９】かかる構成において、直線区間を走行する
場合は図２の状態である。台車７の上下動に対して、リ
ンク１５，１５の傾斜角度θ，θの変化はほぼ同一であ
る。このため、トーションバー１１は回転し、トーショ
ンバー１１にねじりは生じない。したがって、台車７の
上下動は許容できる。つまり、空気ばね５を作用させる
ことができる。これにより、車体両端での同相の上下変
位を拘束しないで、車体両端でのロール変位は拘束する
ことになる。

【００２０】曲線路走行時の車体傾斜動作について説明
する。曲線部には、カント角Ｃ０が設けられている。カ
ント角Ｃ０，曲率半径と走行速度により超過遠心加速度
が決まる。この時、曲線路での走行速度の増加に伴い超
過遠心加速度が増大し、乗客には左右方向の加速度が生
じて、左右乗心地を悪化させることになる。車体８での
左右定常加速度の目安値として、０.０８ｇの値があ
る。

【００２１】曲線路をカント角Ｃ０、曲率半径と走行速
度から定まる均衡速度以上で走行すると、図３のよう
に、超過遠心加速度によって車体８は曲線路の外側に移
動する。車体８の中心位置はＡからＡ′に移動する。車
体８の移動はストッパー２１，２２の接触によって停止
する。リンク１５，１５によって車体８は傾斜する。内
側のリンク１５の傾斜角度θはθ１になり、外側のリン
ク１５の傾斜角度θはθ２になる。車体８の傾斜角度は
θ３になる。車体８が幅方向に移動することによって傾
斜するので、滑らかな傾斜となる。

【００２２】これによれば、台車７の上下動は許容し、
超過遠心加速度によって車体８が傾斜することを許容す
る。また、構成部材はトーションバー１１、軸受１２，
１２、レバー１３，１３、リンク１５，１５である。車
体８を傾斜させるアクチュエータは不要である。このた
め、傾斜装置の構成を簡易にでき、軽量で安価にできる
ものである。また、曲線路に応じた車体の傾斜が可能と
なり、かつ超過遠心加速度に対応して傾斜動作するため
に、フェイルセイフ性の高い傾斜装置となる。

【００２３】超過遠心加速度がなくなれば、傾斜の際に
左右の空気ばね５，５に付与されていたねじり等がなく
なるので、復元力が得られ、車体６は傾斜状態からスム
ーズに復帰する。

【００２４】曲線路を走行する際には、空気ばね５，５
の高さを一定にするための高さ調整弁による空気ばねの
高さ調整機能を停止させる。

【００２５】これによれば、低周波数帯域の上下動は許
容できる。これにより、０.１ 〜２０Ｈｚ程度の低周波
数帯域での車体両端の同相上下変位を拘束しないで、車
体両端でのロール変位は拘束することになる。

【００２６】このとき、台車側で発生した振動は比較的
大きく、かつ前記低周波数帯域より高い周波数域のた
め、リンク１５を経由して車体８側へ伝わり、車内騒音
の増加原因となる。しかしながら、前記振動はリンク１
５に配置された制振装置３０により低減されるので、車
体８側への伝達が抑制され、車内騒音の増加を抑制でき
る。

【００２７】制振装置３０は、弾性体３１を介した物体
３２をリンク１５の外周に配置したものである。物体３
２は半割り状であり、ボルト３３で締結している。物体
３２は鉄系である。弾性体３１はゴムシートで、１回ま
たは複数回巻いたものである。リンク１５の径は約４０
mm、物体３２は厚さが約２０mm、長さが約２００mm、ゴ
ムシートの板厚は約１mm、長さは約２００mmである。図
示はしていないが、物体３２を落下や回転させないため
のストッパーがリンク１５の外面にある。

【００２８】なお、制振装置３０の物体２２の替わり
に、多数の粒状体などの移動体を内部に収納した容器を
用いても良い。粒状体は後述のとおりである。移動体と
しては複数の円柱である。

【００２９】上記実施例では制振装置２０をリンク１５
に設置しているが、トッションバー１１に設置すること
ができる。これによれば、トーションバー１１で生じる
振動を低減し、リンク１５への振動伝播を抑制できる。

【００３０】図８の実施例について説明する。同図にお
いて、前記実施例と同一符号は同一部材を示すものであ
る。本実施例と図１の実施例との相違点は、リンク１５
を中空円筒４０として、その内部に多数の粒状体４１を
封入したことである。

【００３１】かかる構成において、リンク１５を中空円
筒にすることにより、リンク１５を軽量で強度を向上で
き、リンク１５の内部に挿入した粒状体により、台車か
らリンク１５を経由して車体側へ伝達する振動を制振で
きる。また、リンク１５内部に粒状体４１を挿入してい
るので、外乱からの石等の飛来による粒状体４１の飛散
防止及び雨等による粒状体の劣化促進を抑制できる。当
然のことながら、傾斜動作への悪影響はない。

【００３２】粒状体４１は比重の大きいものがよい。例
えば、鉛製である。粒状体４１の径は約１mmから３mm程
度である。その外観形状は球形である必要はなく、歪ん
でいてもよい。種々の形状をしている方が、制振効果が
高い。

【００３３】図９の実施例について説明する。同図にお
いて、前記実施例と同一符号は同一部材を示すものであ
る。本実施例と図１の実施例との相違点は、リンク１５
の車体８のブラケット５０と軸受１２と台車枠４との間
に、ブラケット５１を配置し、前記ブラケット５０ある
いは５１の内部に、粒状体４１を封入したことである。

【００３４】かかる構成において、車体８側のブラケッ
ト５０あるいは台車枠４側のブラケット５１部における
振動は、粒状体４１の付加により制振効果が得られるの
で、台車側から車体８側へ伝達される振動を大幅に低減
できる。

【００３５】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項に記載の文言に限定されず当業者がそれから容易
に置き換えられる範囲にも及ぶものである。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、トーションバーとリン
クの組み合わせにより、軽量な傾斜機構で車内乗客の左
右乗り心地を確保でき、かつ台車側から車体側で固体伝
播振動を効率良く低減できる傾斜装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の車体の傾斜装置の正面図で
ある。

【図２】図１の要部の正面図である。

【図３】図２において車体が傾斜した状態の正面図であ
る。

【図４】図２の右側面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】図４のVI−VI断面図である。

【図７】図６のVII−VII断面図である。

【図８】本発明の他の実施例の要部の縦断面図である。

【図９】本発明の他の実施例の要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１…車輪、２…車軸、３…軸ばね、４…台車枠、５…空
気ばね、７…台車、８…車体、１１…トーションバー、
１２…軸受、１３…レバー、１５…リンク、３０…制振
装置、３１…弾性体、３２…物体、４１…粒状体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 俊昭 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 3J048 AC02 AD07 BF02 EA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】台車の幅方向に沿って該台車または車体に
   トーションバーを設置しており、 該トーションバーの両端にそれぞれレバーを有し、 前記トーションバーを設置していない前記車体または前
   記台車と前記それぞれのレバーの端部とをリンクで連結
   しており、 一方の前記リンクと前記レバーとの連結点から他方の前
   記リンクと前記レバーとの連結点までの第１の距離は、
   前記一方のリンクの他端と前記車体または前記台車との
   連結点から前記他方のリンクの他端と前記車体または前
   記台車との連結点までの第２の距離よりも大きく、 前記第１の距離は前記車体側にあり、前記第２の距離は
   台車側にあり、 前記リンクに、移動可能な物体を配置したこと、 を特徴とする鉄道車両。
2. 【請求項２】請求項１の鉄道車両において、前記移動可
   能な物体はゴムシートを介して前記リンクに設置してい
   ること、を特徴とする鉄道車両。
3. 【請求項３】請求項１の鉄道車両において、前記移動可
   能な物体は前記リンク内に封入した粒状体であること、
   を特徴とする鉄道車両。
4. 【請求項４】台車の幅方向に沿って該台車または車体に
   トーションバーを設置しており、 該トーションバーの両端にそれぞれレバーを有し、 前記トーションバーを設置していない前記車体または前
   記台車と前記それぞれのレバーの端部とをリンクで連結
   しており、 一方の前記リンクと前記レバーとの連結点から他方の前
   記リンクと前記レバーとの連結点までの第１の距離は、
   前記一方のリンクの他端と前記車体または前記台車との
   連結点から前記他方のリンクの他端と前記車体または前
   記台車との連結点までの第２の距離よりも大きく、 前記第１の距離は前記車体側にあり、前記第２の距離は
   台車側にあり、 前記トーションバーに、移動可能な物体を配置したこ
   と、 を特徴とする鉄道車両。
5. 【請求項５】請求項４の鉄道車両において、前記移動可
   能な物体はゴムシートを介して前記トーションバーに設
   置していること、を特徴とする鉄道車両。
6. 【請求項６】台車の幅方向に沿って該台車または車体に
   トーションバーを設置しており、 該トーションバーの両端にそれぞれレバーを有し、 前記トーションバーを設置していない前記車体または前
   記台車と前記それぞれのレバーの端部とをリンクで連結
   しており、 一方の前記リンクと前記レバーとの連結点から他方の前
   記リンクと前記レバーとの連結点までの第１の距離は、
   前記一方のリンクの他端と前記車体または前記台車との
   連結点から前記他方のリンクの他端と前記車体または前
   記台車との連結点までの第２の距離よりも大きく、 前記第１の距離は前記車体側にあり、前記第２の距離は
   台車側にあり、 前記リンクと前記車体との連結部、または前記トーショ
   ンバーと前記台車との連結部の内部に、粒状体を封入し
   たこと、 を特徴とする鉄道車両。