JP2002513711A - 列車の駆動装置のフレーム用横揺れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、列車のボギー（１）のフレーム（２）用横揺れ防止装置であって、前記列車の車体が側方に横揺れするときに長手方向軸線上で作用し、少なくとも１つのボギー（１）上に直接固定されるか、または２次サスペンション（４、５)により該ボギー（１）上に支持され、その結果、前記ボギーは、１次ばね（９）により、前記フレーム（２）内で互いに対向して位置する少なくとも２つの軌道車輪（２０）上に支持される。前記横揺れ防止装置は、前記フレーム（２）と２つの揺動レバー（１２、１３）とに接続されるトーションバー（１０）を備え、該揺動レバー（１２、１３）は各々、前記長手方向軸線から、該軸線と直交する横方向のある距離においてフレーム（２）に、かつ前記軌道車輪（２０）上の非回転ベアリングハウジング（８）に個々に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、列車の駆動装置のフレーム用の横揺れ防止装置であって、車体がそ
の長手方向軸線の回りで横揺れするときに有効になり、車体は、駆動装置の二次
サスペンション上に直接または支持具により固定され、何れの場合にも、駆動装
置内で互いに対向して位置する少なくとも２つの軌道車輪上に１つの一次ばねを
介して支持される。

【０００２】 欧州特許出願第０ ３８８ ９９９ Ａ２号−Ｄ１−には、「列車上の機械的支
持装置」が開示されている。公知の横揺れ防止装置は、（鉄道）車体とボギーの
２組の車輪との間に直接配置される。この配置では、２つの支持レバーは、何れ
の場合にも、レバー上部の関節式連結点により車体上に垂直に懸架される（Ｄ１
、第２欄、４３〜４９行参照）。支持レバーをこのように垂直に配置することに
より、公知の横揺れ防止装置は、車体と輪軸との間の直接的な横揺れ防止支持体
のように作用する。この配置では、２次（ばね）段階と１次（ばね）段階とは橋
絡される（Ｄ１、第３欄、２〜８行参照）。公知の横揺れ防止装置は、少なくと
も１対の車輪を車体に直接接続するリンク機構であって、特に車輪の横揺れ動作
に関して、少なくとも１つの輪軸に対応して、かつ発生する車輪負荷の緩和を考
慮して、位置を変更するリンク機構と考えることができる（Ｄ１、第４欄、１４
〜２１行）。したがって、公知の横揺れ防止装置は、車体と輪軸との間に直接効
力を生じる撓み性の接続を形成する。公知の横揺れ防止装置は、トーションスプ
リングである（D１、第３欄、２１行）。公知の横揺れ防止装置を使用するボギ
ーが、従来の輪軸を取り付けられているか、または個々の車輪もしくは自由回転
車輪を有するかは重要ではない（Ｄ１、第３欄、５６行〜第４欄、１行参照）。

【０００３】 横揺れ防止装置は、個々の車輪の駆動装置、単一車軸駆動装置、つまり１つの
輪軸だけを有する駆動装置、およびボギーに装備される。駆動装置という用語は
、車輌をレール上で移動させ、かつ案内する列車の部分を意味する（１９８６年
、ベルリンのＶＥＢ Ｖｅｒｌａｇ Ｆｕｅｒ Ｖｅｒｋｅｈｒｓｗｅｓｅｎが発
行した、Ｈａｎｎｅｆｏｒｔｈ、Ｆｉｓｈｅｒの「Ｌａｕｆｗｅｒｋｅ」［駆動
装置］、Ｔｒａｎｓｐｒｅｓｓ、８ページの序文参照）。ボギーという用語は、
２個以上の輪軸がフレームに配置された駆動装置を意味する（上記引用所中の３
９ページ、第３．２．１章参照）。ボギーの半組立体は、１次サスペンションと
、適切な場合は２次サスペンションとを含むが、２次サスペンションは貨車には
ない（上記引用書中の４３ページ、第３．２．２章参照）。１次サスペンション
という用語は、ボギーフレームと輪軸との間のサスペンションを指すために使用
する（上記引用書中の４８ページ、第３．２．３章参照）。２段サスペンション
を備えるボギーの場合、２次サスペンションは、ボギーフレームに対して車体を
緩衝する第２サスペンション段として使用される。（上記引用書中の５３ページ
、第３．２．６章参照）。２つのサスペンション段階を備えるボギーの場合、全
体のサスペンションに占める１次サスペンションの割合は、１０〜３０％である
（上記引用書中の４８ページ、第３．２．３章参照）。

【０００４】 しかし、ボギーとして具体化される駆動装置のほかに、やはり１次および２次
サスペンションを有する単一車軸駆動装置など、既に一般的になっている走行装
置もある。この種の走行装置は、たとえばＰＣＴ特許出願第ＷＯ９５／２９０８
５号−Ｄ２−に開示されている。公知の単一車軸駆動装置は、１次サスペンショ
ンおよび２次サスペンションを両方とも有する（Ｄ２、要約書の第２文参照）。

【０００５】 さらに、フランス特許出願第２ ４３４ ７３９号−Ｄ３−には、車体と駆動装
置との間でも動作する横揺れ防止装置が開示されている。Ｄ３に記載されている
横揺れ防止装置は、圧力媒体が供給される一対のシリンダを備え、駆動装置のフ
レームと車体との間に枢着される（Ｄ３、図１１参照）。作動シリンダの間には
、対角線状に接続された導管接続部がある。作動流体が非圧縮性である場合、比
較的剛性の横揺れ防止装置になる。

【０００６】 第１の公知の横揺れ防止装置の場合、たとえば、車輪に作用する軌道レベルの
乱れが直接、つまり２次サスペンションによりエネルギーが吸収されずに車体に
伝達され、車体の走行特性およびノイズの発生に悪影響を及ぼすという欠点があ
る。第２の公知の横揺れ防止装置は、1次サスペンションが特に堅い場合、一対
の車輪と車体との間を適切に支持するだけであるため、歪みが始まったと同時に
、必要な支持トルクを形成することができる。しかし、１次ばねの設計剛性が大
きければ大きいほど、車輪に作用する軌道レベルの乱れは、ますます駆動装置の
フレームに伝達される。その結果、フレームの構成部品に対する歪みが高まり、
その結果、車体自体内の振動によって乗り心地が悪くなる。

【０００７】 したがって、公知の横揺れ防止装置は、車体と車輪との間（Ｄ１参照）または
車体と駆動装置のフレームとの間（Ｄ３参照）に影響が生じる。こうした横揺れ
防止装置は、車体と駆動装置または車輪との間を接続するので、毎時２００ｋｍ
を超える速度範囲に対処しなければならない高速列車にはきわめて適さない。対
照的に、この場合、高速走行車輪が、軌道により生じて車輪に作用するすべての
不規則性およびその他の乱れにできる限り適応できるような接続を行うことが重
要である。したがって、この先行技術には、車体がその長手方向中心線回りの横
揺れする場合に、駆動装置と車輪との間に効果を有する接続が開示されていない
。

【０００８】 したがって、本発明の目的は、毎時約２００ｋｍを超える速度範囲においても
最高の乗り心地を提供し、脱線に対する高度の安全性を提供するとともに、構成
部品の摩耗が少なく、同時に合理的な価格でもある、列車用の駆動装置を提供す
ることである。

【０００９】 本発明により、請求項１に従ってこの目的を達成するため、駆動装置に接続さ
れるとともに、２つの揺動レバー（プッシュロッドを含む）を有する弾性トーシ
ョンバーを備える機械式横揺れ防止装置であって、各々のトーションバーが、列
車の長手方向軸線から、該軸線に直交する横方向のある距離で、駆動装置のフレ
ームと、軌道車輪の非回転ベアリングハウジングとに枢着される横揺れ防止装置
を提供する。本発明の結果、1次サスペンションの剛性をさらに低下させること
が可能になった。この構成では、1次サスペンションにより走行装置フレームに
伝達される動的力は、この動的力によって生じる加速と同様、比較的小さい。同
時に、高度横方向加速時に生じる車体の横揺れ、および車輪にかかる荷重が横揺
れに対応して単方向に軽減される状態（特に高速時に屈曲部に生じる）は制限さ
れる一方、サスペンションの歪みは妨げられない。しかし、車体におけるノイズ
の発生も減少する。

【００１０】 Ｄ３から分かるとおり、この種の横揺れ防止装置は、圧力媒体が供給されるシ
ステムであって、回路を構成するとともに、その端部が作動シリンダとして設計
されるシステムを備えることができる。場合によっては、このシステムには圧縮
空気が供給されるが、油圧流体を供給することもできる。油圧流体を使用する場
合は特に、回路内にアキュムレータをさらに挿入する。この種のアキュムレータ
は、たとえば、ダイアフラムにより２つの空間に分割される閉鎖容器であり、一
方の空間には予備加圧された気体が充填され、他方の空間には油圧流体が供給さ
れる。圧力が増加すると、本質的に非圧縮性の流体はそれ故に気体クッションを
圧縮する。その結果、気体クッションの予備加圧に応じて、横揺れ防止装置の所
定の剛性が得られる。

【００１１】 きわめて単純かつ有利な構成は、横揺れ防止装置をトーションバーとして設計
し、このトーションバーを車輌の長手方向軸線に対して横方向に配置し、駆動装
置のフレーム内またはフレーム上に取り付けて、このトーションバー自体の長手
方向軸線回りに回転できるようにし、さらにこのトーションバーの両端において
、トーションバーに回転するように接続された少なくとも１つの揺動レバーによ
り、トーションバーの長手方向軸線から、何れの場合にも該軸線と直交する横方
向のある距離で軌道車輪のベアリングハウジングの一方に枢着して得られた。ベ
アリングハウジングはホイールベアリングハウジング自体で良く、これは、殆ど
の具体的な実施態様で好適な選択である。しかし、ベアリングハウジングは、軌
道車輪または輪軸とともに回転しないその他のベアリングハウジング、たとえば
ギヤケース、1次ばねのハウジング、径方向接地端子などでも良い。トーション
バーは、列車の長手方向軸線に対して直角以外の角度で延在させることもできる
し、状況または空間条件によって必要な場合、偏位構造にすることもできる。

【００１２】 圧力媒体を供給されるシステムとして、またはトーションバーとして横揺れ防
止装置を構成する場合の共通点は、車体がゆがんでいない状態のときに、横揺れ
防止装置には荷重が加わらず、駆動装置が1次サスペンションによってのみ軌道
上に支持される点である。駆動装置のフレームの分割、および配置間隔も共通で
ある。したがって、比較的柔軟な1次サスペンションにより、軌道車輪は、軌道
の特定の凹凸あるいは不規則な部分を単純な方法でたどることができる。同時に
、軌道車輪により駆動装置フレームに伝達される力は小さい。

【００１３】 もう1つの有利な構成は、トーションバーの各々の揺動レバーにプッシュロッ
ドを割り当てることであり、プッシュロッドは、揺動レバーの自由端部と、軌道
車輪の上記ベアリングハウジングの一方とに関節式に連結する。トーションバー
の両端は、通常、列車の長手方向軸線から横方向に同じ距離にある。しかし、空
間上の理由から、距離を変える必要がある場合もある。その場合、距離の差は、
適切であれば揺動レバーを延長して補正することができる。圧力媒体が供給され
る作動シリンダを使用する場合、この補正は、直径が異なるシリンダにより行う
ことができる。

【００１４】 トーションバーの個々の端部と列車の長手方向中心線との間の横方向の距離は
、列車の個々の軌間の０．１〜１．５倍であるべきである。最後に、個々の１次
ばね各々のばね剛性をできる限り低く保つと、特に高速度における走行の質に有
利であることが実証された。実行できる多くの有利な改良は、従属請求項から明
白である。

【００１５】 本発明について、２つの単純化した具体的な実施態様に関して以下に詳しく説
明する。

【００１６】 考察する具体的な実施態様では、駆動装置は、Ｈ形フレーム２を含むボギー１
を備える。車体３は、２次サスペンションを介してボギーフレーム２上に支持さ
れる。2次サスペンションは、２つのコイルばね４および５を備える。１つの輪
軸６および７は各々、ボギーフレーム２の各端部においてベアリングハウジング
８に回転可能に取り付けられる。ベアリングハウジング８は同時回転せず、ボギ
ーフレーム２は、１次ばね９を介して各々のベアリングハウジング８上に支持さ
れる。考察しているこの単純化された例でも、１次ばね９はコイルばねを備え、
各々はほぼ同じばね剛性を有する。

【００１７】 図１〜４では、トーションバー１０は、ボギーフレーム２の各端部に装備され
、ボギーフレームを横断して横方向に、個々の輪軸の組６または７に平行に延在
する。トーションバー１０は、その外側端部では、ボギーフレーム２上に固定さ
れるマウント１１に移動可能に取り付けられる。マウント１１に隣接して、つま
りマウント１１から多少離れた位置には、トーションバー１０の各端部に個々の
揺動レバー１２および１３があり、これらは、回転的に固定した状態でトーショ
ンバー１０に接続される。揺動レバー１２および１３各々の外側自由端部には、
プッシュロッド１４が係合し、このプッシュロッドは、図示するように輪軸６、
７の長手方向軸線１９上か、または長手方向軸線１９から離れた位置にある各ベ
アリングハウジング８に関節式に連結される。プッシュロッド１４も、揺動レバ
ー１２および１３に関節式に連結される。

【００１８】 図１から分かるとおり、揺動レバー１２および１３は各々、駆動装置および車
体３の長手方向中心線ＩＩ−ＩＩから距離１５の位置にある。考察している実施
例では、２つの距離１５は等しい。この距離は、輪軸６および７の軌間１６の０
．１〜１．５倍である。

【００１９】 ２つのトーションバー１０の長手方向軸線１７は各々、ベアリングハウジング
８上に固定される位置から横方向の距離１８の位置にある。この距離１８は、揺
動レバー１２および１３により橋絡される。

【００２０】 列車が正常に走行している場合、つまり車体３が長手方向中心線ＩＩ−ＩＩに
対して一方の側または他方の側に傾斜していない場合、トーションバー１０に荷
重は加わらない。しかし、車体３が一方の側または他方の側に傾斜する、つまり
横揺れすると、トーションバー１０に両端から荷重が加わり、一方の揺動レバー
１２は下傾し、他方の揺動レバー１３は、その静止位置から反対側に同じ量だけ
回転する。なぜなら、ボギー１のフレーム２は、当然、車体３の特定の回転運動
に追従するからである。揺動レバー１２、１３の互いに反対の回転運動により、
トーションバー１０は、車体３の回転運動の影響を弱める。

【００２１】 図１〜図４に示す具体的な実施態様では、駆動装置は、輪軸７および８がその
内部に取り付けられる装置である。しかし、輪軸が、ホイールディスク２０の外
側に位置する車軸スタブに本質的に公知の方法で取り付けられる駆動装置の可能
性もあり、これも本発明の範囲である。しかし、個々の車輪を備える駆動装置の
場合は特に、車輪２０が共通の軸線１９に一直線上にないことも考えられる。車
輪２０を横方向に変位させることも全く可能である。この場合も、本発明による
横揺れ防止装置は有効であり、たとえば、距離１８間の差は、揺動レバー１２ま
たは１３の長さの差により補正することができる。当然、適切な距離は、適切で
あれば距離１５の間で選択される。

【００２２】 図５に示す具体的な実施態様では、個々の油圧シリンダ２１および２２は、ボ
ギーフレーム２と各々の非回転ベアリングハウジング８との間に配置される。各
々の油圧シリンダ２１および２２には、長手方向に変位可能な状態で、２つのピ
ストンロッド２４および２５を有するピストン２３が取り付けられ、その端部２
６および２７は、各々ボギーフレーム２およびベアリングハウジング８に関節式
に連結される。油圧シリンダ２１および２２の相互に対向する環状室２８および
２９は、ライン３０および３１により互いに対角線状に接続される。２本のライ
ン３０および３１は、分岐ライン３２および３３により共通の圧力媒体源３４か
ら供給される。最も単純化された事例では、圧力媒体源３４は、油圧油用の油受
け３５と、ポンプ３６と、圧力逃がし弁３７と、２つの逆止弁３８と、２つのア
キュムレータ３９と、接続ライン４０とを備える。各々のアキュムレータ３９は
、気体クッション４２から油圧油を分離するダイヤフラム４１を有する。気体ク
ッション４２は予備加圧される、つまり過度な圧力を加えられている。

【００２３】 加圧済み油圧媒体が供給される上記のシステム２１〜３４の動作モードは、関
連技術の当業者であれば本質的に周知のことである。空気または気体が圧力媒体
として供給される空気圧制御システムは、類似の構造を有して類似の方法で動作
するので、この点に関して詳細に説明する必要はないので省略する。

【００２４】 本発明では、車体３がその長手方向中心線ＩＩ−ＩＩ回りに回転することによ
り、相互に対向する２つの油圧シリンダ２１および２２内の２つの環状室２８お
よび２９は、そのサイズが縮小する。この過程では、２つのアキュムレータ３９
の一方の圧力は増加するが、他方のアキュムレータ３９の圧力は低下する。した
がって、圧力および容量の補正は、何れの場合にも、隙間空間４２が適切に予備
加圧される２つのアキュムレータ３９によって行われる。隙間空間４２の予備加
圧は、横揺れ防止装置の剛性を決定する。漏れによる損失が生じた場合、このた
めに車体３内またはボギーフレーム２上に配置される圧力媒体源３４により補正
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ボギーの平面図を示す。

【図２】 線ＩＩ−ＩＩに沿って切ったボギーの断面を示す。

【図３】 ボギーの正面図を示す。

【図４】 ボギーの斜視図を示す。

【図５】 油圧横揺れ防止装置を示す。各々の図は、縮小されている。

【符号の説明】

１：ボギーまたは駆動装置 ２：Ｈ形ボギーフレーム ３：車体 ４：コイルばね ５：コイルばね ６：輪軸 ７：輪軸 ８：ベアリングハウジング ９：1次ばね １０：トーションバー １１：マウント １２：揺動レバー １３：揺動レバー １４：プッシュロッド １５：距離 １６：軌間 １７：長手方向軸線 １８：距離 １９：長手方向軸線、輪軸 ２０：軌道車輪 ２１：油圧シリンダ ２２：油圧シリンダ ２３：ピストン ２４：ピストンロッド ２５：ピストンロッド ２６：端部 ２７：端部 ２８：環状室 ２９：環状室 ３０：ライン ３１：ライン ３２：分岐ライン ３３：分岐ライン ３４：圧力媒体源 ３５：油受け ３６：ポンプ ３７：圧力逃がし弁 ３８：逆止弁 ３９：アキュムレータ ４０：接続ライン ４１：ダイヤフラム ４２：気体クッション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シモン， ユルゲン ドイツ連邦共和国 ヘルツォーゲンラス デー−52134，クロイツストラーセ 32 (72)発明者 クウィットニウスキ， マティアス ドイツ連邦共和国 アーヘン デー− 52066，アルトストラーセ ７ (72)発明者 シューベルト， ステファン ドイツ連邦共和国 バイデナウ デー− 01809，バーンホフストラーセ 17 (72)発明者 ファストナハト， ディーテル ドイツ連邦共和国 バッド オイーンハウ ゼン デー−32547，ベスシンゲルストラ ーセ 53

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 列車の駆動装置のフレーム用横揺れ防止装置であって、該横
   揺れ防止装置は、車体が該車体の長手方向軸線回りに横揺れするときに有効にな
   り、該車体は、前記駆動装置の２次サスペンション上に直接または支持具を介し
   て固定されるとともに、何れの場合にも１つの１次ばねを介して、前記駆動装置
   内で互いに対向して配置される少なくとも２つの軌道車輪上に支持され、前記横
   揺れ防止装置は、前記駆動装置（１）に接続されるとともに、２つの端部（揺動
   レバー１２、１３、プッシュロッド１４）を有するトーションバー（１０）を備
   え、前記端部は各々、フレーム（２）と、前記長手方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）から
   、該軸線と直交する横方向のある距離（１５）に位置する前記軌道車輪（２０）
   の非回転ベアリングハウジング（８）とに枢着される横揺れ防止装置。
2. 【請求項２】 前記横揺れ防止装置が、圧力媒体が供給されるシステム（３
   ４〜４２）を備え、該システムの端部が、前記フレーム（２）と軌道車輪（２０
   ）の非回転ベアリングハウジング（８）との間に枢着される作動シリンダ（２１
   、２２）として設計される、請求項１記載の横揺れ防止装置。
3. 【請求項３】 前記システムに圧縮空気が供給できる、請求項２記載の横揺
   れ防止装置。
4. 【請求項４】 前記システム（３４〜４２）に圧力媒体が供給できる、請求
   項２記載の横揺れ防止装置。
5. 【請求項５】 前記システム（３４〜４２）は、前記圧力媒体が供給される
   少なくとも１つのアキュムレータ（３９）を備える、請求項４記載の横揺れ防止
   装置。
6. 【請求項６】 前記トーションバー（１０）が、 列車の前記長手方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）を横断するように配置され、 該トーションバー（１０）の長手方向軸線（１７）回りおよびさらに該トーシ
   ョンバー（１０）の両端（１１）で回転するように前記駆動装置（１）の前記フ
   レーム（２）内またはフレーム（２）上に取り付けられ、および 何れの場合にも、前記トーションバー（１０）に対して回転的に固定した状態
   で接続された少なくとも１つの揺動レバー（１２、１３）により前記トーション
   バー（１０）の前記長手方向軸線（１７）から、該軸線（１７）と直交する横方
   向のある距離（１８）においてベアリングハウジング（８）に枢着される、請求
   項１記載の横揺れ防止装置。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの前記揺動レバー（１２、１３）にプッシュ
   ロッド（１４）が取り付けられ、該プッシュロッド（１４）は、揺動レバー（１
   ２、１３）の自由端部および前記ベアリングハウジング（８）の両方に関節式に
   連結される、請求項６記載の横揺れ防止装置。
8. 【請求項８】 前記トーションバー（１０）の２つの端部（１１）が各々、
   列車の長手方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）から、該軸線と直交する横方向に同じかまた
   は異なる距離（１５）にある、請求項６記載の横揺れ防止装置。
9. 【請求項９】 前記横方向の距離（１５）が、列車の個々の軌間（１６）の
   ０．１倍〜１倍である、請求項８記載の横揺れ防止装置。