JP2008290671A - 車体傾斜制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体傾斜制御時に、内軌側の空気ばねがストッパに衝突しないようにする。
【解決手段】台車１２の幅方向左右に設けられた空気ばね１５ａ，１５ｂの互いの中心を結ぶ直線と平行な同一軸線上に、それぞれが例えば車体１１に回転が自在なように支持された２本のトーションバー２０ａ，２０ｂと、これらトーションバー２０ａ，２０ｂの前記幅方向の外側端部に一方端部が回転自在に取付けられ、他方端部が台車１２と回転自在に取付けられたリンク２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂと、前記それぞれのトーションバー２０ａ，２０ｂに取付けられてそれぞれのトーションバー２０ａ，２０ｂを捩る電動モータ２３ａ，２３ｂを有する車体傾斜制御装置である。
【効果】曲線通過時に、外軌側の空気ばねだけを伸ばすような車体傾斜が可能になるので、軌道外乱があっても内軌側の空気ばねがストッパに衝突せず、乗り心地を悪化させることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に曲線通過時における車体の傾斜制御を行う装置に関するものである。

鉄道車両では、曲線通過時、超過遠心力によって乗心地が悪くなる場合がある。特に曲線通過時の速度が速い場合は、超過遠心力が増大してさらなる乗心地の悪化を招く。そこで、曲線通過時、車体を傾斜させることにより超過遠心力を抑制して乗心地の悪化を防ごうとした車体の傾斜制御が各種開発されている。

このような車体傾斜制御では、空気ばねへの給排気により車体傾斜するもの、車体と台車間にころ軸受などの特別な機構を設けて車体傾斜するもの、アンチローリング装置を利用して車体傾斜するもの等、様々な方法が提案されている。

このうち、アンチローリング装置を利用した車体傾斜制御として、例えば特許文献１が開示されている。この車体傾斜制御は、図４のように、トーションバー１と車体を繋ぐ左右のリンク２に、それぞれ電動モータ３とボールねじ４を挿入した構成で、電動モータ３の回転をボールねじ４の直動運動に変換してトーションバー１を捩るようにしたものである。
特開平６−５６０３４号公報

この車体傾斜は、前記のようにしてトーションバー１を捩ることでその反力が電動モータ３に作用し、車体にロールモーメントを与えて車体を傾斜するもので（図５（ａ）参照）、電動モータは車体の重量を支える必要がないという長所がある。

しかしながら、車体にはロールモーメント以外の力をかけることができないので、車体傾斜時には、図５（ｂ）に示すように、内軌側の空気ばねの縮み量−Ｌと、外軌側の空気ばねの伸び量＋Ｌが同じである。このため、内軌側の空気ばねは、上下のストッパの間隔が小さくなり、軌道外乱の影響によりストッパ衝突を引き起こし、乗り心地を悪化させる懸念があった。

このような懸念を解決するために、上下のストッパの間隔を可変とする方法も提案されたが、装置が大型化し、複雑になるという欠点がある。

本発明が解決しようとする問題点は、アンチローリング装置を利用した従来の車体傾斜は、軌道外乱の影響によりストッパ衝突を引き起こし、乗り心地を悪化させる懸念があると言う点である。

本発明は、特に曲線通過時の、車体傾斜制御時に、内軌側の空気ばねがストッパに衝突しないようにするために、以下の構成を採用している。

すなわち、本発明の車体傾斜制御装置は、
台車の幅方向左右に設けられた空気ばねの互いの中心を結ぶ直線と平行な同一軸線上に、それぞれが車体、台車、傾斜はりの何れかに回転が自在なように支持された２本のトーションバーと、
これらトーションバーの前記幅方向の外側端部に一方端部が回転自在に取付けられ、他方端部が前記車体、台車、傾斜はりの何れかと相対する車体、台車、傾斜はりの何れかと回転自在に取付けられたリンクと、
前記それぞれのトーションバー又はこのトーションバーに取付けられたリンクに取付けられてそれぞれのトーションバーを捩るアクチュエータを有することを主要な特徴としている。

本発明の車体傾斜制御装置では、曲線通過時には、外軌側のトーションバーを捩って車体傾斜を行うので、車体傾斜制御時に、内軌側の空気ばねがストッパに衝突することがない。

上記の本発明の車体傾斜制御装置において、前記２本のトーションバーをクラッチを介して接続した場合には、２本のトーションバーを一体として回転するように繋いだ場合は、アンチローリング装置として使用することができる。

本発明は、曲線通過時に、外軌側の空気ばねだけを伸ばすような車体傾斜が可能になるので、軌道外乱があっても内軌側の空気ばねがストッパに衝突せず、乗り心地を悪化させることがない。

以下、本発明を実施するための形態について図１〜図３を用いて説明する。
図１〜図３は本発明の第１〜第３の例を説明する図である。

図１において、１１は車体、１２は車体１１の進行方向前後に配置された台車であり、これら台車１２の幅方向左右側における車体１１との間に、空気源１３と配管１４によって接続された空気ばね１５ａ，１５ｂが配置されている。

そして、この配管１４の途中には、空気ばね１５ａ，１５ｂの高さを調整する高さ調整弁１６ａ，１６ｂが設置され、この高さ調整弁１６ａ，１６ｂと空気ばね１５ａ，１５ｂの間にＬＶ切換弁１７ａ，１７ｂが設置されている。このＬＶ切換弁１７ａ，１７ｂは、傾斜制御中に高さ調整弁１６ａ，１６ｂにより空気ばね１５ａ，１５ｂの高さが戻されるのを防止するためのものである。

さらに、両空気ばね１５ａ，１５ｂは連通管１８によって連通され、その途中には、傾斜制御中に空気ばね１５ａ，１５ｂ間に発生する圧力差が車体傾斜を妨げるのを防ぐための連通弁１９が介設されている。

本発明では、このような鉄道車両の、空気ばね１５ａ，１５ｂの互いの中心を結ぶ直線と平行な同一軸線上に、それぞれが例えば車体１１に回転が自在なように支持された２本のトーションバー２０ａ，２０ｂを直列に配置している。

そして、これらトーションバー２０ａ，２０ｂの外側端部に、例えば第１リンク２１ａ，２１ｂの一方端部を回転が自在なように取付け、その他方端部は台車１２に一方端部を取付けた第２リンク２２ａ，２２ｂの他方端部に回転が自在なように取付けている。

図１の例では、前記２本のトーションバー２０ａ，２０ｂの内側端部にアクチュエータ、例えば電動モータ２３ａ，２３ｂを直列に取付け、それぞれのトーションバー２０ａ，２０ｂを捩ることができるようにしている。

このような構成の図１に示した本発明の車体傾斜制御装置では、直線走行時の高さ制御と、曲線通過時の傾斜制御は、以下のように行う。

先ず、直線走行時は、水平状態を維持すべく、配管１４を通り、高さ調整弁１６ａ，１６ｂを介して空気ばね１５ａ，１５ｂに給排気を行って、車体１の高さを制御する。

一方、車両が曲線通過を認識した場合は、曲線の進入開始時にＬＶ切換弁１７ａ，１７ｂを閉じて高さ調整弁１６ａ，１６ｂの機能を無効にする。また、連通弁１９を開けて左右の空気ばね１５ａ，１５ｂを連通させる。なお、曲線通過の認識は、後述する通常の傾斜制御で用いられる手法によって行う。

高さセンサ２４ａ，２４ｂにより各空気ばね１５ａ，１５ｂの高さを測り、目標値になるように、外軌側の電動モータ２３ａ又は２３ｂを駆動して外軌側のトーションバー２０ａ又は２０ｂを捩り、車体１１の外軌側を持ち上げて傾斜させる（図１（ｃ）参照）。
これが本発明の車体傾斜制御装置を用いた車体傾斜制御方法である。

前記のような車体１の傾斜制御を行って曲線を通過するが、曲線通過終了時には、外軌側の電動モータ２３ａ又は２３ｂを駆動して外軌側のトーションバー２０ａ又は２０ｂの捩りを元に戻す。また、配管１４を通り、高さ調整弁１６ａ，１６ｂを介して空気ばね１５ａ，１５ｂに給排気を行って、車体１の高さを通常水平位置に戻してもよい。

なお、曲線通過時における傾斜制御に際し、内軌側の空気ばね１５ａ又は１５ｂの高さが変化しないように、内軌側の電動モータ２３ｂ又は２３ａを駆動する。

このような本発明の場合、外軌側のみを持ち上げて車体傾斜するので、曲線通過時に軌道外乱があっても、内軌側の空気ばね１５ａ又は１５ｂのストッパが衝突することがないので、乗り心地が悪化しない。

本発明は、図１に示した例に限らず、図２や図３に示した例の場合も、同様の傾斜制御を行って、同様の作用効果を奏することができる。

図２は、モータ軸を中空軸とした電動モータ２３ａ，２３ｂを車体１１に直接取付け、これら中空のモータ軸内を貫通配置したトーションバー２０ａ，２０ｂを、クラッチ２５を介して接続したものである。

図２に示すように、トーションバー２０ａ，２０ｂを、クラッチ２５を介して接続した構成では、装置の故障時や直線走行時など、車体傾斜を実施しない場合には、クラッチ２５を接続すれば、アンチローリング装置として使用できる。

図３は、図１において、電動モータ２３ａ，２３ｂを、車体１１に取付ける第２リンク２２ａ，２２ｂに、ボールねじ２６ａ，２６ｂを介して取付けたものである。

なお、本発明の傾斜制御は、曲線検知装置（図示省略）からの信号に基づき、高さ調整弁１６ａ，１６ｂやＬＶ切換弁１７ａ，１７ｂなどの各弁や電動モータ２３ａ，２３ｂにコントローラから制御信号を出力することにより行うことは言うまでもない。この曲線検知装置は、一般的に用いられている地上子からの信号と速度センサの信号とから検知するものや、加速度センサ又はジャイロセンサからの信号と速度センサの信号とから検知するもの等を使用する。

本発明は上記の各例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば自由に変更が可能である。

例えば上記の例では、トーションバー２０ａ，２０ｂを車体１１に取付けたものを示したが、台車１２に取付けても良い。また、傾斜はりを有する車両では、傾斜はりに取付けても良い。この場合、第２リンク２２ａ，２２ｂは台車１２又は傾斜はりと相対する車体１１や台車１２に取付けることはいうまでもない。

本発明の第１の例を説明する図で、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は全体構成図、（ｃ）は左右の空気ばねの伸縮量の説明図である。 本発明の第２の例を説明する概略図である。 本発明の第３の例を説明する概略図である。 従来のアンチローリング装置を利用した車体傾斜機構の説明図である。 （ａ）は従来のアンチローリング装置を利用した車体傾斜の説明図、（ｂ）は同じく左右の空気ばねの伸縮量の説明図である。

符号の説明

１１ 車体
１２ 台車
１５ａ，１５ｂ 空気ばね
２０ａ，２０ｂ トーションバー
２１ａ，２１ｂ 第１リンク
２２ａ，２２ｂ 第２リンク
２３ａ，２３ｂ 電動モータ
２５ クラッチ

Claims (2)

1. 台車の幅方向左右に設けられた空気ばねの互いの中心を結ぶ直線と平行な同一軸線上に、それぞれが車体、台車、傾斜はりの何れかに回転が自在なように支持された２本のトーションバーと、
   これらトーションバーの前記幅方向の外側端部に一方端部が回転自在に取付けられ、他方端部が前記車体、台車、傾斜はりの何れかと相対する車体、台車、傾斜はりの何れかと回転自在に取付けられたリンクと、
   前記それぞれのトーションバー又はこのトーションバーに取付けられたリンクに取付けられてそれぞれのトーションバーを捩るアクチュエータを有することを特徴とする車体傾斜制御装置。
2. 前記２本のトーションバーがクラッチを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車体傾斜制御装置。

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