JP2016068812A - 車体傾斜制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気ばね式車体傾斜機能を搭載した車体傾斜制御装置であって、空気ばね式車体傾斜を妨げることや、客室空間を圧迫すること、保守に手間がかかることがなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することが可能な車体傾斜制御装置を提供する。
【解決手段】台車Ｔ２の左右に設けられ、車体Ｔ１を支持する空気ばね１０と、曲線路走行時に、車体Ｔ１の傾斜角度が目標傾斜角度となるよう空気ばね１０に空気を供給する供給手段（空気タンク２０、制御弁３０、および制御部５１）と、台車Ｔ２の左右に設けられ、当該台車Ｔ２と車体Ｔ１とを接続するダンパ４０と、を備え、ダンパ４０は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生するよう構成されており、許容傾斜角度範囲は、目標傾斜角度を含む範囲である。
【選択図】図４

Description

本発明は、鉄道車両の車体傾斜制御装置に関する。具体的には、空気ばね式車体傾斜機能を搭載した車体傾斜制御装置に関する。

速度向上のために曲線路を走行する鉄道車両を当該曲線路のカント量に釣り合う速度よりも高速で走行させた場合、乗客に遠心力が作用して乗り心地が悪化する。この遠心力を相殺するように車体を内軌側へ傾斜させる車体傾斜機能を鉄道車両に搭載することで、速度の向上と曲線路での乗り心地の向上とを両立することが可能となる。
鉄道車両の車体傾斜方法としては数種の方法があるが、その一つとして、車体と台車との間に配置された空気ばねの高さを制御することで、車体を内軌側に傾斜させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２９７４８３号公報

しかしながら、空気ばね式車体傾斜は、リンク機構や振り子梁などを装備することなく空気ばねを使用した簡易な構成で車体傾斜を実現できる一方で、空気ばねの応答性が低いため、軌道変位や線路形状の影響を受けて目標傾斜角度以上に車体が傾くオーバーシュートが発生してしまうことがある。急曲線路を走行する際、特に緩和曲線が短い場合には、車体傾斜角速度が大きくなるため、応答性の低い空気ばねではオーバーシュートを抑制できず、オーバーシュート量（すなわち、目標傾斜角度と実際の傾斜角度との差分）が大きくなりやすい。車体傾斜のオーバーシュート量が大きくなりすぎると、最悪の場合、パンタグラフが架線から外れて運行に大きな影響を及ぼすことがある。

車体傾斜のオーバーシュート量を低減するために、車体と台車との間をねじりばねを介してつないだアンチローリング装置を装備する場合があるが、この場合、アンチローリング装置が空気ばね式車体傾斜の抵抗となり空気消費量が増えるという問題がある。
また、車体傾斜時にパンタグラフが架線から外れないようにするために、台車とパンタグラフとを車体内を貫通する構造物で接続したり、台車とパンタグラフとを車体の周りに配されたワイヤーで接続したりする場合がある。この場合、車体が傾斜してもパンタグラフと架線との位置関係を保持できるが、台車とパンタグラフとを接続する構造物が車体内を貫通しているため客室空間を圧迫してしまう、台車とパンタグラフとを接続するワイヤーが車体傾斜に伴い車体にこすれるためワイヤーの保守に手間がかかる等の問題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空気ばね式車体傾斜機能を搭載した車体傾斜制御装置であって、空気ばね式車体傾斜を妨げることや、客室空間を圧迫すること、保守に手間がかかることがなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することが可能な車体傾斜制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、車体傾斜制御装置であって、
台車の左右に設けられ、車体を支持する空気ばねと、
曲線路走行時に、車体の傾斜角度が目標傾斜角度となるよう前記空気ばねに空気を供給する供給手段と、
前記台車の左右に設けられ、当該台車と前記車体とを接続するダンパと、を備え、
前記ダンパは、前記車体の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体の傾斜に対する減衰力を発生するよう構成されており、
前記許容傾斜角度範囲は、前記目標傾斜角度を含む範囲である。

したがって、ダンパは、車体の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体の傾斜に対する減衰力を発生するよう構成されており、許容傾斜角度範囲は、空気ばね式車体傾斜の目標傾斜角度を含む範囲であるため、空気ばね式車体傾斜を妨げることなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができる。
また、ダンパは、台車と車体とを接続可能な位置に設けられていればよく、車体内に設ける必要も、車体とこすれる位置に設ける必要もないため、客室空間を圧迫することも、保守に手間がかかることもない。
よって、空気ばね式車体傾斜を妨げることや、客室空間を圧迫すること、保守に手間がかかることがなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができる。

また、望ましくは、曲線路走行時に前記ダンパに減衰力を発生させ、直線路走行時に前記ダンパによる減衰力発生を抑制する切替手段を備えるように構成する。

このように構成することで、曲線路走行時には、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができ、直線路走行時には、台車の振動がダンパを介して車体に伝わることを抑制することができるため、空気ばね式車体傾斜機能によって車体傾斜制御が行われているときの安全性と、空気ばね式車体傾斜機能によって車体傾斜制御が行われていないときの乗り心地と、の双方を確保することができる。

また、望ましくは、前記ダンパは、
シリンダと、
前記シリンダ内を往復動するピストンと、を備え、
前記シリンダの内部は、
前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲内の角度である場合に、前記ピストンが位置する第１領域と、
前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲内の角度である場合に、前記ピストンの少なくとも一部が位置する第２領域と、に区分けされ、
前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲外の角度である場合に前記ダンパが当該車体の傾斜に対する減衰力を発生するように、前記シリンダの内面のうちの前記第１領域の内面の形態と前記第２領域の内面の形態とを異ならせているように構成する。

このように構成することで、電気的な制御を行わなくても、ダンパは、車体の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体の傾斜に対する減衰力を発生することが可能となる。

また、望ましくは、前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲外の角度である場合における前記ダンパの減衰特性が所望の特性となるように、前記シリンダの内面のうちの前記第２領域の内面には所定の加工が施されているように構成する。

このように構成することで、電気的な制御を行わなくても、車体の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合におけるダンパの減衰特性が所望の特性となる。

本発明によれば、ダンパは、車体の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体の傾斜に対する減衰力を発生するよう構成されており、許容傾斜角度範囲は、空気ばね式車体傾斜の目標傾斜角度を含む範囲であるため、空気ばね式車体傾斜を妨げることなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができる。
また、ダンパは、台車と車体とを接続可能な位置に設けられていればよく、車体内に設ける必要も、車体とこすれる位置に設ける必要もないため、客室空間を圧迫することも、保守に手間がかかることもない。
よって、空気ばね式車体傾斜を妨げることや、客室空間を圧迫すること、保守に手間がかかることがなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができる。

本実施形態の車体傾斜制御装置の概略構成を示す模式図である。 本実施形態の車体傾斜制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態における空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜制御の方法を示すフローチャートである。 本実施形態の車体傾斜制御装置が備えるダンパを説明するための断面図である。 本実施形態におけるダンパが発生する高減衰力の変化態様を説明する図である。 本実施形態の車体傾斜制御装置が備えるダンパの油圧回路を示す図である。 本実施形態の車体傾斜制御装置が備えるダンパの変形例を示す図である。 図７に示すダンパが発生する力を説明するための図である。

図面を参照しつつ、本発明にかかる車体傾斜制御装置の実施形態について説明する。なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。

図１は、本実施形態の車体傾斜制御装置の概略構成を示す模式図であり、図２は、本実施形態の車体傾斜制御装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の車体傾斜制御装置１は、空気ばね式車体傾斜機能を搭載した車体傾斜制御装置であり、列車を構成する複数の車両（鉄道車両）Ｔのそれぞれに設置されている。具体的には、車体傾斜制御装置１は、図１および図２に示すように、車両Ｔを構成する車体Ｔ１と台車Ｔ２との間に設けられた左右の空気ばね１０と、空気タンク２０と、空気ばね１０と空気タンク２０とをつなぐ配管の途中に設けられた左右の制御弁３０と、車体Ｔ１と台車Ｔ２との間に空気ばね１０と並列するように設けられた左右のダンパ４０と、制御装置５０と、を主に備えて構成される。
空気ばね１０と、空気タンク２０と、制御弁３０と、制御装置５０とが、空気ばね式車体傾斜機能を構成する。
また、ダンパ４０と、制御装置５０とが、オーバーシュート量低減機能を構成する。

制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する制御部５１と、曲線データ等を記憶する記憶部５２と、当該制御装置５０が設置されている車両Ｔの現在位置を把握するために必要な情報を取得する位置情報取得部５３と、空気ばね１０の高さを検出する左右の空気ばね高さセンサ５４と、を主に備えて構成される。
記憶部５２に記憶されている曲線データは、例えば、曲線路の位置、当該曲線路の曲率半径、当該曲線路のカント量（あるいはカント角度）等に関するデータである。

位置情報取得部５３は、例えば、車両Ｔの速度や距離程などの情報を取得する列車情報管理システム（ＴＩＭＳ等）である。制御部５１は、位置情報取得部５３によって取得された情報に基づいて、車両Ｔの現在位置を把握する。
なお、位置情報取得部５３は、列車情報管理システムに限ることはなく、適宜任意に変更可能であり、例えば、ＧＰＳ装置であってもよい。

ここで、図３を参照して、本実施形態における空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜制御の方法を説明する。
車両Ｔが直線路を走行している際、当該車両Ｔに設置されている左右の制御弁３０は閉鎖状態になっており、当該車両Ｔに設置されている左右の空気ばね１０は一定量の空気が導入された状態になっている。したがって、直線路を走行する際、台車Ｔ２に対する車体Ｔ１の傾斜角度は０°であり、直線路にはカントが設けられていないため、車体Ｔ１は、水平状態になっている。

まず、制御部５１は、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜を開始するか否か判定する（ステップＳ１）。
具体的には、例えば、位置情報取得部５３によって取得された情報に基づいて車両Ｔの現在位置を把握し、当該把握した車両Ｔの現在位置と、記憶部５２に記憶されている曲線データ（曲線路の位置等）と、に基づいて、車両Ｔが曲線路に進入するか否か判定する。
曲線路に進入すると判定した場合には、当該曲線路が車体傾斜対象の曲線路であるか否か判定する。曲線路には、空気ばね式車体傾斜機能等の車体傾斜機能による車体傾斜制御の対象になる「車体傾斜対象の曲線路」と、車体傾斜機能による車体傾斜制御の対象にならない「車体傾斜非対象の曲線路」と、がある。「車体傾斜対象の曲線路」は、例えば、車体傾斜機能による車体傾斜制御を行わないと乗り心地が悪化してしまう曲線路、具体的には曲率半径が小さい曲線路等であり、「車体傾斜非対象の曲線路」は、例えば、車体傾斜機能による車体傾斜制御を行わなくても乗り心地が悪化しない曲線路、具体的には曲率半径が大きい曲線路等である。制御部５１は、記憶部５２に記憶されている曲線データ（曲線路の曲率半径やカント量など）に基づいて、当該曲線路が車体傾斜対象の曲線路であるか否か判定する。
そして、当該曲線路が車体傾斜対象の曲線路であると判定した場合に、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜を開始すると判定する。

ステップＳ１で、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜を開始しないと判定した場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、すなわち車両Ｔが車体傾斜対象の曲線路に進入しないと判定した場合には、ステップＳ１の処理を繰り返して行う。
一方、ステップＳ１で、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜を開始すると判定した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、すなわち車両Ｔが車体傾斜対象の曲線路に進入すると判定した場合には、記憶部５２に記憶されている曲線データ（当該曲線路の曲率半径やカント量など）や車両Ｔの走行速度などに基づいて、目標傾斜角度を算出する（ステップＳ２）。
次いで、制御部５１は、車体Ｔ１の傾斜角度を算出した目標傾斜角度にするために、算出した目標傾斜角度に基づいて、外軌側（曲線路の外側）の空気ばね１０の目標高さを算出する（ステップＳ３）。なお、本説明で「傾斜角度」とは、台車Ｔ２に対する車体Ｔ１の傾斜角の大きさのことを指す。

次いで、制御部５１は、外軌側の空気ばね１０の高さを算出した目標高さにするために、外軌側の制御弁３０を開放して、空気タンク２０内の空気を外軌側の空気ばね１０に供給する（ステップＳ４）。
そして、制御部５１は、外軌側の空気ばね１０の高さが算出した目標高さで維持されるよう、外軌側の空気ばね高さセンサ５４で外軌側の空気ばね１０の実際の高さを監視しながら、外軌側の制御弁３０を制御（開閉）する。
すなわち、本実施形態では、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜が開始してから終了するまでの間、外軌側の制御弁３０のみが制御されて開閉し、内軌側（曲線路の内側）の制御弁３０は閉鎖したままとなる。したがって、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜が開始してから終了するまでの間、外軌側の空気ばね１０に導入されている空気の量は、前記一定量よりも多くなるが、内軌側の空気ばね１０に導入されている空気の量は、前記一定量のままとなる。

次いで、制御部５１は、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜を終了する（ステップＳ５）。
具体的には、例えば、記憶部５２に記憶されている曲線データと、位置情報取得部５３によって取得された情報と、に基づいて、通過中の車体傾斜対象の曲線路が終了するか否か（すなわち、車両Ｔが直線路または車体傾斜非対象の曲線路に進入するか否か）判定する。そして、通過中の車体傾斜対象の曲線路が終了すると判定した場合に、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜を終了する。

次いで、制御部５１は、外軌側の空気ばね１０に導入されている空気の量を前記一定量に戻すために、外軌側の制御弁３０を開放して、外軌側の空気ばね１０内の空気を空気タンク２０へと排気させ（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に移行する。これにより、傾斜角度が０°に戻る。
なお、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜制御の方法は、本実施形態の方法に限ることはなく、適宜任意に変更可能である。

前述したように、制御部５１は、曲線路（具体的には、車体傾斜対象の曲線路）通過中には、外軌側の空気ばね１０の高さが算出した目標高さで維持されるよう、外軌側の空気ばね高さセンサ５４で外軌側の空気ばね１０の実際の高さを監視しながら、外軌側の制御弁３０を制御するよう構成されている。しかし、空気ばね１０は、応答性が低いため、目標傾斜角度以上に車体が傾くオーバーシュートが発生してしまうことがある。
車体傾斜のオーバーシュート量（すなわち、目標傾斜角度と実際の傾斜角度との差分）が大きくなりすぎると、パンタグラフＴ３が架線Ｋから外れてしまう虞がある。よって、本実施形態の車体傾斜制御装置１は、車体傾斜のオーバーシュート量を低減するために、車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力を発生するダンパ４０を備えている。

ダンパ４０は、油液が封入されたシリンダ４１と、シリンダ４１内に摺動自在に設けられたピストン４２と、一端側がピストン４２に連結され他端側がシリンダ４１外に延出するピストンロッド４３と、からなる往復式の油圧ダンパである。
ダンパ４０は、例えば、シリンダ４１の蓋部側（すなわち、ピストンロッド４３を差し込む孔が設けられた側）を上に向けて、シリンダ４１の底部側を下に向けた状態で配設され、ピストンロッド４３の他端側（上端側）が車体Ｔ１と接続し、シリンダ４１の底部側が台車Ｔ２と接続している。なお、図４および図６において、ピストンロッド４３の上端に接する○は、車体Ｔ１、あるいは車体Ｔ１とピストンロッド４３とを接続する構造物を簡略して示すものであり、シリンダ４１の底部に接する○は、台車Ｔ２、あるいは台車Ｔ２とシリンダ４１とを接続する構造物を簡略して示すものである。

本実施形態において、ダンパ４０は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力を発生するよう構成されている。
ここで、「許容傾斜角度範囲」とは、例えば、下限が直線路走行時の傾斜角度（０°）であり上限が最大目標傾斜角度である範囲のことである。また、「最大目標傾斜角度」とは、制御部５１によって算出される目標傾斜角度の最大値のことである。したがって、制御部５１によって算出される目標傾斜角度は、曲線路の曲率半径やカント量、車両Ｔの走行速度等に応じて異なるため一律（一定）ではないが、許容傾斜角度範囲に含まれる角度（すなわち、直線路走行時の傾斜角度（０°）≦目標傾斜角度≦最大目標傾斜角度）である。

図４（ａ）に示すように、シリンダ４１の内部は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに区分けされており、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１を挟んで二つに分かれている。
第１領域Ｒ１の内面には、スリットやオリフィスなどが設けられており、ピストン４２が第１領域Ｒ１のみに位置している場合、ダンパ４０は、空気ばね式車体傾斜を妨げない程度の力、すなわち車体Ｔ１の傾斜を減衰できない大きさの力を発生するよう構成されている。以下、ピストン４２が第１領域Ｒ１のみに位置している際にダンパ４０が発生する力を「低減衰力」という。

一方、第２領域Ｒ２の内面には、スリットやオリフィスなどが設けられておらず、ピストン４２の少なくとも一部が第２領域Ｒ２に位置している場合、ダンパ４０は、車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力、すなわち車体Ｔ１の傾斜を減衰できる大きさの力を発生するよう構成されている。無論、ピストン４２の少なくとも一部が第２領域Ｒ２に位置している場合に、ダンパ４０が車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力を発生できるのであれば、第２領域Ｒ２にスリットやオリフィスなどを設けてもよい。以下、ピストン４２の少なくとも一部が第２領域Ｒ２に位置している際にダンパ４０が発生する力を「高減衰力」という。
すなわち、本実施形態では、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合にダンパ４０が当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生し、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲内の角度である場合にダンパ４０が当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生しないように、シリンダ４１の内面のうちの第１領域Ｒ１の内面の形態と第２領域Ｒ２の内面の形態とを異ならせている。

車体Ｔ１の傾斜角度が０°である場合、すなわち車体Ｔ１が台車Ｔ２に対して傾斜していない場合には、ピストン４２は、図４（ａ）に示すように、第１領域Ｒ１の下部に位置する。
空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜制御によって外軌側の空気ばね１０が膨らんで車体Ｔ１が内軌側に傾斜した場合、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲内であれば、外軌側のダンパ４０を構成するピストン４２は、図４（ｂ）に示すように、第１領域Ｒ１に位置する。これにより、ダンパ４０によって妨げられることなく空気ばね式車体傾斜を行うことが可能となる。
車体Ｔ１の内軌側への傾斜が大きく、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外になると、外軌側のダンパ４０を構成するピストン４２の少なくとも一部が、図４（ｃ）に示すように、上側の第２領域Ｒ２に位置する。これにより、外軌側のダンパ４０が高減衰力を発生するため、車体Ｔ１がそれ以上内軌側へと傾くことを抑制することができる。

ダンパ４０が発生した高減衰力によって車体Ｔ１の内軌側への傾斜を抑制できず、車体Ｔ１の傾斜角度が最大許容傾斜角度になると、外軌側のダンパ４０を構成するピストン４２が、図４（ｄ）に示すように、シリンダ４１の蓋部にぶつかって、ダンパ４０の伸長が止まる。ここで、「最大許容傾斜角度」とは、最大目標傾斜角度よりも大きい角度であり、かつ、パンタグラフＴ３が架線Ｋから外れることのない傾斜角度の範囲（安全保障角度範囲）に含まれる角度である。
すなわち、ダンパ４０の最大長さＬｍａｘは、車体Ｔ１の傾斜角度が、パンタグラフＴ３が架線Ｋから外れることのない傾斜角度の範囲（安全保障角度範囲）の上限を上回ることのない長さに設定されている。したがって、万が一、ダンパ４０が発生した高減衰力によって車体Ｔ１の内軌側への傾斜を抑制できないような事態が発生しても、ダンパ４０自身によって、車体Ｔ１の傾斜角度が、パンタグラフＴ３が架線Ｋから外れることのない傾斜角度の範囲（安全保障角度範囲）外の角度になること、すなわち、車体Ｔ１の傾斜角度が、パンタグラフＴ３が架線Ｋから外れる傾斜角度に達することを防止できるようになっている。これにより、ダンパ４０が壊れたり外れたりしない限り、車体Ｔ１の傾斜角度が、パンタグラフＴ３が架線Ｋから外れる傾斜角度に達することがないため、車体傾斜のオーバーシュートが発生してもパンタグラフＴ３が架線Ｋから外れてしまうことがない。

また、車体Ｔ１が空気ばね式車体傾斜の向きとは逆向きに傾斜して車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度になった場合には、外軌側のダンパ４０を構成するピストン４２の少なくとも一部が、図４（ｅ）に示すように、下側の第２領域Ｒ２に位置する。
車体Ｔ１が空気ばね式車体傾斜の向きとは逆向きに傾斜した場合、すなわち車体Ｔ１が外軌側に傾斜した場合には、車体Ｔ１の傾斜の向きと遠心力の向きとが同一になるため、空気ばね１０のみでは傾斜を抑えることができず、車体Ｔ１が外軌側へと大きく傾斜してしまう場合がある。車体Ｔ１が外軌側へと大きく傾斜すると、内軌側の輪重が減少するため、内軌側の車輪が浮き上がって脱線する虞がある。
そこで、本実施形態では、許容傾斜角度範囲の下限を直線路走行時の傾斜角度（０°）に設定して、車体Ｔ１の傾斜角度が直線路走行時の傾斜角度（０°）を下回った場合、すなわち車体Ｔ１が空気ばね式車体傾斜の向きとは逆向きに傾斜した場合にも、外軌側のダンパ４０が高減衰力を発生するよう構成している。これにより、当該高減衰力によって、車体Ｔ１がそれ以上外軌側へと傾くことを抑制することができる。
なお、車体Ｔ１が空気ばね式車体傾斜の向きとは逆向きに傾斜した場合には、ダンパ４０が発生した高減衰力で車体Ｔ１がそれ以上外軌側へと傾くことを抑制しつつ、空気ばね式車体傾斜機能による車体傾斜制御を停止して空気ばね１０を通常の状態（前記一定量の空気が導入された状態）に戻すことで、より安全性を確保することができる。

このように、外軌側のダンパ４０においては、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲内の角度である場合は、低減衰力を発生する第１領域Ｒ１のみにピストン４２が位置し、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合は、高減衰力を発生する第２領域Ｒ２にピストン４２の少なくとも一部が位置するよう構成されている。

なお、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合におけるダンパ４０の減衰特性（減衰係数）は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外であっても良好な乗り心地を維持しつつ、かつ、車体傾斜のオーバーシュートを好適に抑制することができる特性（係数）であれば、適宜任意に設定可能である。
すなわち、ダンパ４０が発生する高減衰力の変化態様（変化の仕方）は、適宜任意に選択可能であり、例えば、図５に実線で示すように、車体Ｔ１の傾斜角度にかかわらず高減衰力の大きさが一定となるような変化態様であってもよいし、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲から離れるにつれて高減衰力の大きさが徐々に大きくなるよう、図５に点線で示すように、直線状に変化する変化態様であってもよいし、図５に一点鎖線で示すように、上に凸状に変化する変化態様であってもよいし、図５に二点鎖線で示すように、下に凸状に変化する変化態様であってもよい。

本実施形態では、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合におけるダンパ４０の減衰特性が所望の特性となるよう、すなわちダンパ４０が発生する高減衰力が選択した変化態様で変化するように、シリンダ４１の内面のうちの第２領域Ｒ２の内面に加工を施す、具体的には、例えば、第２領域Ｒ２の内面にスリットやオリフィスなどを設けたり、第２領域Ｒ２の径が徐々に小さくなるように第２領域Ｒ２の内面に傾斜を付けたりすることとする。これにより、制御部５１による制御等の電気的な制御を行わなくても、ダンパ４０の減衰特性が所望の特性になる。無論、制御部５１による制御（具体的には、例えば、絞り弁４７（後述）を可変絞り弁に変更して、制御部５１に可変絞り弁の開度を調整させること）等の電気的な制御によって、ダンパ４０の減衰特性を所望の特性にさせるよう構成することも可能である。

ところで、ダンパ４０が高減衰力を発生可能な状態である場合、台車Ｔ２の振動がダンパ４０を介して車体Ｔ１に伝わり、乗り心地が悪化することがある。したがって、本実施形態では、ダンパ４０が発生する高減衰力が不要なとき、すなわち直線路走行時や車体傾斜非対象の曲線路走行時には、ダンパ４０による高減衰力の発生を抑制するよう構成されている。
具体的には、ダンパ４０は、例えば図６に示すように、シリンダ４１内の下室と上室とを油液タンク４６を介してつなぐ配管の途中に設けられた絞り弁４７に並列して、切替弁４８を備えている。

切替弁４８は、例えば、２ポート２位置方向の電磁弁であり、消磁（非通電）時にはスプリングによって弁が開いた状態となり、励磁（通電）時には弁が閉じた状態になる。
したがって、切替弁４８を通電状態にして切替弁４８を閉じることで、シリンダ４１内の下室と上室との間を移動する油液が絞り弁４７を通ることになる。絞り弁４７は、油液の移動に抵抗を与えるため、ダンパ４０は、高減衰力を発生可能な状態になる。
一方、切替弁４８を非通電状態にして切替弁４８を開くことで、シリンダ４１内の下室と上室との間を移動する油液が主に切替弁４８を通ることになる。弁が開いた状態の切替弁４８が油液の移動に与える抵抗は、絞り弁４７が油液の移動に与える抵抗に比べて無視できるほど小さいため、ダンパ４０は、高減衰力を発生困難な状態になる。

具体的には、制御部５１は、例えば、空気タンク２０内の空気を外軌側の空気ばね１０に供給する際（図３におけるステップＳ４）に、切替弁４８を通電状態にして、外軌側の空気ばね１０内の空気を空気タンク２０へと排気させる際（図３におけるステップＳ６）に、切替弁４８を非通電状態にする。これにより、車体傾斜対象の曲線路を走行するときには、切替弁４８が通電状態になって、ダンパ４０は、高減衰力を発生可能な状態になる。一方、直線路や車体傾斜非対象の曲線路を走行するときには、切替弁４８が非通電状態になって、ダンパ４０は、高減衰力を発生困難な状態になるため、台車Ｔ２の振動がダンパ４０を介して車体Ｔ１に伝わりにくくなる。

なお、ダンパ４０は、往復式の油圧ダンパに限定されるものではない。ダンパ４０は、例えば図７に示すように、油液が封入された本体ケース４１Ａと、本体ケース４１Ａ内に摺動自在に設けられたロータ４２Ａと、からなる回転式の油圧ダンパであってもよい。
ロータ４２Ａは、回転軸４２Ａ１と、回転軸４２Ａ１から放射状に延出する２枚の羽根４２Ａ２と、から構成されている。ロータ４２Ａは、一方の羽根４２Ａ２が車体Ｔ１と接続し、他方の羽根４２Ａ２が台車Ｔ２と接続しており、車体Ｔ１と台車Ｔ２との間の距離の変化に応じて、回転軸４２Ａ１を中心に回転するよう構成されている。

本体ケース４１Ａの内部も、シリンダ４１の内部と同様、車体Ｔ１の傾斜を減衰できない大きさの力（低減衰力）を発生する第１領域Ｒ１と、車体Ｔ１の傾斜を減衰できる大きさの力（高減衰力）を発生する第２領域Ｒ２と、に区分けされている。
そして、外軌側のダンパ４０においては、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲内の角度である場合は、図８（ａ）に示すように、低減衰力を発生する第１領域Ｒ１のみに羽根４２Ａ２が位置し、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合は、図８（ｂ）に示すように、高減衰力を発生する第２領域Ｒ２に羽根４２Ａ２の少なくとも一部が位置するよう構成されている。

以上説明した車体傾斜制御装置１によれば、台車Ｔ２の左右に設けられ、車体Ｔ１を支持する空気ばね１０と、曲線路（本実施形態の場合、車体傾斜対象の曲線路）走行時に、車体Ｔ１の傾斜角度が目標傾斜角度となるよう空気ばね１０に空気を供給する供給手段（空気タンク２０、制御弁３０、および制御部５１）と、台車Ｔ２の左右に設けられ、当該台車Ｔ２と車体Ｔ１とを接続するダンパ４０と、を備え、ダンパ４０（本実施形態の場合、外軌側のダンパ４０）は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生するよう構成されており、許容傾斜角度範囲は、目標傾斜角度を含む範囲である。

したがって、ダンパ４０は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生するよう構成されており、許容傾斜角度範囲は、空気ばね式車体傾斜の目標傾斜角度を含む範囲であるため、空気ばね式車体傾斜を妨げることなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができる。
また、ダンパ４０は、台車Ｔ２と車体Ｔ１とを接続可能な位置に設けられていればよく、車体Ｔ１内に設ける必要も、車体Ｔ１とこすれる位置に設ける必要もないため、客室空間を圧迫することも、保守に手間がかかることもない。
よって、空気ばね式車体傾斜を妨げることや、客室空間を圧迫すること、保守に手間がかかることがなく、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができる。

なお、許容傾斜角度範囲は、下限が直線路走行時の傾斜角度（０°）であり上限が最大目標傾斜角度である範囲に限られるものではなく、少なくとも制御部５１によって算出される目標傾斜角度を含む範囲であれば、適宜任意に変更可能である。
また、ダンパ４０は、油圧ダンパに限られるものではなく、適宜任意に変更可能である。

また、以上説明した車体傾斜制御装置１によれば、曲線路（本実施形態の場合、車体傾斜対象の曲線路）走行時にダンパ４０に減衰力（高減衰力）を発生させ、直線路（本実施形態の場合、車体傾斜非対象の曲線路も含む）走行時にダンパ４０による減衰力（高減衰力）発生を抑制する切替手段（切替弁４８および制御部５１）を備えるように構成することも可能である。

このように構成することで、曲線路走行時には、車体傾斜のオーバーシュート量を低減することができ、直線路走行時には、台車Ｔ２の振動がダンパ４０を介して車体Ｔ１に伝わることを抑制することができるため、空気ばね式車体傾斜機能によって車体傾斜制御が行われているときの安全性と、空気ばね式車体傾斜機能によって車体傾斜制御が行われていないときの乗り心地と、の双方を確保することができる。

また、以上説明した車体傾斜制御装置１によれば、ダンパ４０は、シリンダ４１と、シリンダ４１内を往復動するピストン４２と、を備え、シリンダ４１の内部は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲内の角度である場合に、ピストン４２が位置する第１領域Ｒ１と、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲内の角度である場合に、ピストン４２の少なくとも一部が位置する第２領域Ｒ２と、に区分けされ、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合にダンパ４０が当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生するように、シリンダ４１の内面のうちの第１領域Ｒ１の内面の形態と第２領域Ｒ２の内面の形態とを異ならせているように構成することも可能である。

このように構成することで、電気的な制御を行わなくても、ダンパ４０は、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体Ｔ１の傾斜に対する減衰力（高減衰力）を発生することが可能となる。

また、以上説明した車体傾斜制御装置１によれば、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合におけるダンパ４０の減衰特性が所望の特性となるように、シリンダ４１の内面のうちの第２領域Ｒ２の内面には所定の加工が施されているように構成することも可能である。

このように構成することで、電気的な制御を行わなくても、車体Ｔ１の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合におけるダンパ４０の減衰特性が所望の特性となる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。また、前述の実施形態及び変形例の各構成を組み合わせて適用しても良い。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車体傾斜制御装置
１０ 空気ばね
２０ 空気タンク（供給手段）
３０ 制御弁（供給手段）
４０ ダンパ
４１ シリンダ
４２ ピストン
４８ 切替弁（切替手段）
６１ 制御部（供給手段、切替手段）
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｔ１ 車体
Ｔ２ 台車

Claims (4)

1. 台車の左右に設けられ、車体を支持する空気ばねと、
   曲線路走行時に、車体の傾斜角度が目標傾斜角度となるよう前記空気ばねに空気を供給する供給手段と、
   前記台車の左右に設けられ、当該台車と前記車体とを接続するダンパと、を備え、
   前記ダンパは、前記車体の傾斜角度が許容傾斜角度範囲外の角度である場合に、当該車体の傾斜に対する減衰力を発生するよう構成されており、
   前記許容傾斜角度範囲は、前記目標傾斜角度を含む範囲であることを特徴とする車体傾斜制御装置。
2. 曲線路走行時に前記ダンパに減衰力を発生させ、直線路走行時に前記ダンパによる減衰力発生を抑制する切替手段を備え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。
3. 前記ダンパは、
   シリンダと、
   前記シリンダ内を往復動するピストンと、を備え、
   前記シリンダの内部は、
   前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲内の角度である場合に、前記ピストンが位置する第１領域と、
   前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲内の角度である場合に、前記ピストンの少なくとも一部が位置する第２領域と、に区分けされ、
   前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲外の角度である場合に前記ダンパが当該車体の傾斜に対する減衰力を発生するように、前記シリンダの内面のうちの前記第１領域の内面の形態と前記第２領域の内面の形態とを異ならせていることを特徴とする請求項１または２に記載の車体傾斜制御装置。
4. 前記車体の傾斜角度が前記許容傾斜角度範囲外の角度である場合における前記ダンパの減衰特性が所望の特性となるように、前記シリンダの内面のうちの前記第２領域の内面には所定の加工が施されていることを特徴とする請求項３に記載の車体傾斜制御装置。

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