JP2023117388A - 車軸を制御するための装置を備える鉄道車両のシャーシ - Google Patents

Abstract

【課題】走行速度が高い場合でも走行上の安全性が十分に得られる能動的な車輪またはホイールセット制御を提供する。【解決手段】車軸１２と、当該車軸を制御するための装置２０と、を備える鉄道車両のシャーシ１０に関し、当該装置は、アクチュエータ２２を備え、該アクチュエータは、車軸をシャーシに連結するとともに車軸の操舵角を調節可能とし、シャーシは減衰装置２４を備え、当該減衰装置は、周波数依存の動剛性を有するものの静剛性を有さず、アクチュエータに対して並列に車軸をシャーシに連結する。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の鉄道車両のシャーシおよび請求項１４の前提部に記載の当該シャーシの車軸を制御するための装置に関する。

一般に、鉄道車両では、車輪のプロファイル形状によって、走行時にシャーシのホイールセットの蛇行動が生じる。車軸がシャーシフレームに十分強固に接続されていないと、高速走行時にホイールセットの走行が不安定となる。

特許文献１から、鉄道車両のシャーシ用の能動的な車輪制御またはホイールセット制御用の油圧アクチュエータユニットが知られている。このアクチュエータユニットは、円筒状の基本形状を主な特徴としており、それによって、従来の車軸ガイド軸受を上記のアクチュエータで直接置き換えることができる。さらに、このアクチュエータは、基本的な静剛性を有さないことを特徴とする。したがって、アクチュエータを作動させるためにエネルギーおよび力を消費する必要がない。しかしながら、基本剛性を有していないため、漏れによる完全なオイル損失といった不具合が生じた場合には不利になる。この場合、鉄道車両の車軸が十分強固にシャーシに接続されていないため、ホイールセットの走行が不安定となるおそれがある。

さらに、車軸をシャーシに対して減衰連結するための弾性軸受または油圧ブシュが知られている。しかし、これら弾性軸受または油圧ブシュは、能動的に変位させることができず、しかも基本静剛性を有しているため、油圧ブシュのオイルが損失した場合であってもある程度の残留剛性があるので安全機能を確保できる。

したがって、以上まとめると、特定の不具合が生じた場合、能動的なホイールセット制御システムでは、特に走行速度が高い場合に走行上の安全性が十分に得られないということが分かる。

独国特許出願公開第１０２０１７００２９２６号明細書

そこで、本発明は、上記の欠点を克服する能動的な車輪またはホイールセット制御を提供することを課題とする。

本発明の上記課題は、請求項１に記載の特徴を有するシャーシおよび請求項１４に記載の特徴を有する装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項および以下の記載の通りである。

それによると、まず、車軸と、当該車軸を制御するための装置とを備える鉄道車両のシャーシが提案される。この装置は、流体圧アクチュエータを備える。この流体圧アクチュエータによって、シャーシに車軸が連結され、かつ、車軸の操舵角を調節可能となる。車軸はシャーシのホイールセットの一部であってもよく、ホイールセット自体であってもよい。

本発明によれば、シャーシは、アクチュエータに対して並列な状態で車軸をシャーシに連結する減衰装置を備える。ここで、「並列」という概念は、幾何学的な観点ではなく、作用技術的観点による概念であると理解されたい。本発明における減衰装置は、周波数依存の動剛性または等価剛性は有しているが、静剛性は有していないことを特徴とする。言い換えれば、減衰装置は、加振数または振動周波数依存の剛性を有する（特に、剛性は加振周波数とともに上昇する）が、静的な場合、基本剛性がないため、いかなる力も消費する必要がない。これは、車軸の操舵角を調節するためのアクチュエータが、減衰装置の基本静剛性に対して作用するのではなく、減衰装置の動剛性に対してのみ作用すればよいことを意味しており、これにより、車軸の位置決めに要する消費エネルギーを大幅に低減できる。

本発明によると、アクチュエータと減衰装置とを並列に配置することにより、高速の場合であっても能動的なホイールセット制御を適用できるが、これは、不具合が生じた場合であっても走行上の安全性が確保できるためである。その際、従来技術、例えば独国特許出願公開第１０２０１７００２９２６号明細書から公知であるアクチュエータが用いられるが、その際に、再構築のコストをかけてホイールセット制御システムの不具合に対する安全性を確保するよう構成する必要がない。

アクチュエータは、空気圧式アクチュエータであってもよいし、油圧式アクチュエータであってもよいが、後者が好ましい。

減衰装置の等価剛性が周波数に依存するという特徴は、広義解釈されるべきであり、特定の形態への依存に限定されない。最も単純な場合は、これは、単に加振周波数がゼロのとき（静的な場合）、剛性も同様にゼロである（基本剛性が消失する）のに対し、周波数がゼロを上回るときの剛性は非消失値になることを意味する。これは例えば一定の値であってもよい。同様に、加振周波数依存の剛性が直線または非直線形の曲線となることも考えられる。しかしながら好ましくは、等価剛性は、高加振周波数の発生を伴う高走行速度の場合であっても十分な剛性が得られるように、加振周波数に従って特に線形に上昇する。

可能な一実施形態は、以下のような構成をとる。すなわち、アクチュエータが第１の動作モードを有し、この動作モードでは、アクチュエータは周波数に依存する動剛性を有する受動減衰要素として機能し、アクチュエータは特に静剛性を有さない。第１の動作モードでは、アクチュエータは、車軸の受動減衰にのみ寄与し、減衰装置と並行して減衰作用をもたらす。その際、アクチュエータの剛性と減衰装置の剛性とが加えられるという利点がある。

第２の動作モードでは、アクチュエータは、車軸の操舵角を能動的に調節可能な調節駆動部として機能する。

選択的に、アクチュエータは第３の動作モードを有してもよい、この第３の動作モードでは、アクチュエータは固定され、特に流体的にブロックされる。この動作状態は、例えば、鉄道車両が牽引操作されている間、または鉄道車両が目的地に到達した後でその位置に留まっている間に使用することができる。したがって、第３の動作モードでは、特にアクチュエータは調節不能であり、かつ／または一次減衰機能を有さない。

さらなる可能な一実施形態では、アクチュエータの各動作モードは、制御弁によって選択可能または作動可能である。つまり、動作モードは、制御弁によって切り替え可能である。制御弁は油圧弁、例えば逆止め弁、またはバルブアセンブリであってもよい。

制御弁が制御ユニットによって切り替え可能であることが好ましい。そのために、制御ユニットが、１つまたは複数のセンサから信号を受信することができ、これらの信号に基づいて、制御弁をアクチュエータの特定の動作モードに対応する所定の切替位置に切り替えられるようになっていることが好ましい。

この場合、制御弁は、特にアクチュエータにおける対応の流体チャンバに接続されたアクチュエータの流体入口および流体出口と流体源とを接続できる。つまり、制御弁は、流体源とアクチュエータとの間に接続される。流体源は、油圧モータと１つまたは複数の油圧ポンプとを備えていてもよい。空気圧アクチュエータの場合、流体源は、１つまたは複数の高圧アキュムレータを備えていてもよい。

第２の動作モードでは、流体源が、好ましくはアクチュエータの流体入口と流体出口とに接続され、それに応じた加圧によってアクチュエータの所望の調節または位置決めが可能となる。

第１の動作モードにおいて、アクチュエータの流体入口と流体出口とは、流体源から離間されていてもよく、かつ／または、スロットル装置を介して互いに接続されていてもよい。油圧式揺動ダンパまたは油圧式ショックアブソーバと同様に、スロットル装置は、第１の動作モードにおいてアクチュエータにおける対応の減衰作用をもたらすことができる。

任意選択の第３の動作モードでは、アクチュエータの流体入口と流体出口とは、流体源から離間されるとともに互いに分離されていてもよい。

さらなる他の可能な一実施形態において、制御ユニットは、鉄道車両の直線走行時には第１の動作モードに対応する切替位置に制御弁を切り替えるように構成される。代替的に、または追加で、制御ユニットは、鉄道車両のコーナリング時には、制御弁を前記第２の動作モードに対応する切替位置に切り替えるように構成されていてもよい。代替的に、または追加で、制御ユニットは、特定の状態、例えば鉄道車両の牽引走行状態または所定の位置にある状態だけでなく、例えば鉄道車両の運転者または操作者による手動入力といった特定の状態を検出すると、制御弁を第３の動作モードに対応する切替位置に切り替えるように構成されてもよい。

制御ユニットは、さらに好ましくは、少なくとも１つのセンサからの信号に基づき、直線走行であるかまたはコーナリングであるか（もしくは第３の動作モードにおける「規定の状態」であるか）を自動検出し、それに応じて前記制御弁を切り替えるように構成されている。

一般に、制御弁またはアクチュエータの制御および／または調節（つまり、各動作モードの選択、場合によっては第２の動作モードにおける車軸の制御、つまり、車軸を位置決めするためにアクチュエータを意図的に制御すること）のために、位置エンコーダ 、角度センサ、圧力センサ、速度センサ、加速度センサ等からの信号を利用できる。例えば、走行速度または横加速度を測定できる。同様に、シャーシと当該シャーシに回転可能に接続された車体または車両との間の長手方向の運動を測定することによって、牽引力を判定することも考えられる。アクチュエータ力は、アクチュエータ内の圧力を測定することによって検出できる。同様に、制御ユニットにおいて利用できる、内蔵された圧力センサを介して、減衰装置内で圧力測定を行うことも考えられる。場合によっては、この圧力測定は、アクチュエータ内の対応する圧力測定と組み合わせることもできる。

さらなる可能な一態様において、減衰装置は、少なくとも１つの受動減衰要素を備えるように構成される。この減衰要素は、マックスウェル本体またはマックスウェル要素（つまり、レオロジーモデルにおいてフックスプリングとダンパとを直列接続した構成）であることが好ましい。減衰装置全体がマックスウェル要素であることが好ましい。

減衰装置は、単一の受動減衰要素のみを備えていてもよいし、この種の受動減衰要素を複数直列接続した構成を備えていてもよい。後者の場合、必要に応じて１つまたは複数の減衰要素が、場合によっては上記制御ユニットまたは別の制御部を介して、作動可能または接続可能であってもよい。

さらなる可能な一態様として、減衰装置の減衰要素は、流体圧ショックアブソーバ、特に油圧式ショックアブソーバとして構成され、好ましくは機械的なばね要素を備えない。このような減衰要素は、例えば従来の油圧ブシュとは異なり、基本静剛性を有さない。

本発明によると、減衰装置は基本静剛性を有さない。ただし、例えば減衰装置をシャーシおよび／または車軸に支持させるために、減衰装置を油圧ブシュととも用いることも考えられる。この場合、残留剛性を低減するように油圧ブシュを設計できるので、油圧ブシュの性能が明らかに向上する。

さらなる可能な一態様において、減衰装置の減衰要素は、恒久的にアクチュエータに対して並列接続されるように構成されている。つまり、減衰要素の減衰作用または剛性が、恒久的にアクチュエータに対して並列に車軸にもたらされるように構成されている。アクチュエータに例えば漏れ等の不具合が生じた場合であっても、減衰要素によって、車軸を支持するのに十分な剛性が得られる。非常に稀なケースではあるが、アクチュエータと、並列の減衰要素とにおいて不具合または漏れ（二重の不具合）が生じた場合には、結果として完全な故障が起きるおそれがある。しかしその完全な故障が起きたとしても、許容可能な残留リスクとなる。

代替的に、あるいは追加で、減衰装置の減衰要素は、必要に応じて接続可能であってよい。例えばこれは、例えば 所定の走行速度等の所定の条件における所望の減衰挙動に起因して起きることである。しかしながら、減衰要素は、アクチュエータの機能不全が検出された場合であっても接続できることが好ましい。このような機能不全は、特にアクチュエータに漏れが生じた場合に発生する。このような機能不全は、アクチュエータ内に設けられた圧力センサが圧力低下を検出することによって記録できることが好ましい。このような漏れが生じた場合には、アクチュエータだけでは車軸を支持するための十分な剛性が得られないため、特に高走行速度の場合に車輪の走行が不安定になるおそれがある。この場合、接続された減衰要素が「代役を引き受け」、十分な剛性が得られる。

さらなる可能な一態様において、アクチュエータはアクチュエータ内の圧力低下が検出可能な圧力センサを備え、接続可能な減衰要素は、圧力低下時に自動的に「作動」または接続されるように、好ましくは流体的（特に油圧的）にアクチュエータに連結されるように構成されている。

さらなる可能な一態様として、アクチュエータの剛性と減衰装置の剛性とが加えられるように、減衰装置はアクチュエータに対して並列に車軸をシャーシに連結し、好ましくは、アクチュエータと減衰装置とからなるこのシステムは静剛性または基本剛性を有さないように構成されている。アクチュエータと減衰装置とを組み合わせることで、例えば、従来の油圧ブシュの動剛性に相当する動剛性（油圧ブシュではゼロより大きく、本発明における装置ではちょうどゼロである残留剛性を除く）が得られる。

さらなる可能な一態様として、車軸がサスペンションに回転可能に支持されており、アクチュエータだけでなく減衰装置もサスペンションに連結されるように構成される。アクチュエータがサスペンションの揺動アームに接続されることが好ましい。代替的に、または追加で、減衰装置をサスペンションの車軸軸受カバーに接続してもよい。同様に、アクチュエータと減衰装置とを共通の揺動アームに固定することも考えられる。

減衰装置の接続は、上述のように揺動アームに接続された上記車軸軸受カバーを介して行われることが好ましく、車軸軸受カバーを介して減衰装置を接続することにより、既存のシャーシを容易に後付けできる。これにより、特に後付けの過程において揺動アーム全体またはサスペンションの調節を不要とすることができる。

さらなる可能な一態様として、減衰装置に沿って 延在する減衰装置の長手方向軸は、車軸の回転軸（つまり、車軸方向中心に延在する長手方向軸）と交差するように構成されている。このような構成により、減衰装置を介して追加モーメントが作用することがない。特に、上述のように車軸軸受カバーを介して減衰装置を接続する場合には、追加モーメントが揺動アームに付与されない。

さらなる可能な一態様として、少なくとも１つの位置エンコーダまたは位置センサが、アクチュエータおよび／または減衰装置に組み込まれるように構成されている。この少なくとも１つの位置センサによって、アクチュエータのストローク長および／または減衰装置のストローク長および／または車軸の位置（例えば、角度位置）が、判定可能であり、かつ、特に制御および／または調節するための制御ユニットで利用可能であることが好ましい。能動的なホイールセット制御のための位置エンコーダを減衰装置に組み込むことにより、センサをホイールセット近傍の環境条件から保護できる。さらに、このような位置エンコーダは、アクチュエータ内に組み込まれる場合と比べて、センサ故障時の交換が明らかに容易である。このことにより、維持コストを低減することができ、信頼性を向上できる。

さらなる可能な一態様として、アクチュエータが、シャーシに固定された車軸ケーシングと、流体圧の同期シリンダと、当該同期シリンダの動きに応じて車軸ケーシングに対して可動であるとともに車軸に連結されるハウジングと、を備えるように構成されている。同期シリンダは、車軸ケーシングに形成または一体化されるとともに、ピストンを備えることが好ましい。このピストンは、自身の２つの平坦な側面において車軸ケーシングを貫通するピストンロッドを有する。車軸ケーシングを貫通するピストンロッドはそれぞれ、特に自身のピストン面とは反対側の端部において、ピストンばね要素を介してハウジングに接続される。

したがって、そのようなアクチュエータを用いて、同期シリンダの調節またはピストンロッドの動作によってハウジングの運動を生じさせることができ、当該運動を用いて、上述のようにアクチュエータに連結された車軸における揺動運動を生成することができる。ここで、車軸ケーシングは、原則として、シャーシに固定位置で固定されており、そのため当該車軸ケーシングに対するハウジングの相対運動が、車軸を偏向させるためのストロークに利用可能である。

本アクチュエータは、独国特許出願公開第１０２０１７００２９２６号明細書に開示されたアクチュエータに相当することが好ましい。当該文献に記載された各実施形態は、本発明のアクチュエータに適用可能である。独国特許出願公開第１０２０１７００２９２６号明細書の教示は、本発明のアクチュエータの可能な実施形態として本開示に完全に組み込まれる。

本発明はさらに、本発明のシャーシの車軸を制御するための装置にも関する。当該装置は、上述の実施形態のうちのいずれか１つに記載されているように構成される本発明の流体圧アクチュエータと本発明における減衰装置とを備える。このとき、アクチュエータは、一方では車軸に、他方ではシャーシに連結可能である。減衰装置は、アクチュエータに対して並列に、一方では車軸に、他方ではシャーシに連結可能である。この場合、本発明のシャーシと同様の効果および特性が得られることが明らかであるためで、重複する説明は省略する。

減衰装置は、アクチュエータとは別体の構成要素であってもよい。しかしながら、減衰装置がアクチュエータに一体化されること、または減衰装置とアクチュエータとが共通のハウジングに一体化されることも同様に考えられる。このことは、本発明の装置にだけでなく、一般的に本発明のシャーシにも当てはまる。これによって、例えば鉄道車両の既存のシャーシに容易に後付けすることを目的とした組付けまたは取外しがさらに容易になる。

本発明はさらに、本発明のシャーシを備える鉄道車両にも関する。この場合、本発明のシャーシと同様の効果や特性が得られることが明らかであるため、重複する説明は省略する。

本発明のさらなる特徴、詳細および効果は、図面を参照して以下に説明する実施形態から明らかになる。

図１は、一実施形態における本発明のシャーシの概略的な平面図である。 図２は、アクチュエータが第１の動作モードにある場合の本発明に係る装置の一実施形態を示すレオロジー等価回路図（左）およびこれに対応する動的剛性を示す模式図（右）である。 図３は、従来の油圧ブシュのレオロジー等価回路図（左）およびその動的剛性を示す模式図（右）である。 図４は、図２のアクチュエータに漏れが生じた場合を示す図である。 図５は、図３の油圧ブシュに漏れが生じた場合を示す図である。 図６は、図２の減衰装置に漏れが生じた場合を示す図である。 図７は、図２のアクチュエータと減衰装置とに同時に漏れが生じた場合を示す図である。 図８は、アクチュエータが第３の動作モードにある場合の図２の本発明に係る装置を示すレオロジー等価回路図である。 図９は、アクチュエータが第２の動作モードにある場合の図２の本発明に係る装置を示すレオロジー等価回路図である。

図１に、本発明のシャーシ１０の一実施形態における概略的な平面図を示す。この図は、コーナリング時の鉄道車両の車体または車両１の一部を示す（軌道は曲線で示される）。車両１の図示部分には、シャーシ１０のホイールセットをともに構成する操舵可能な２つの車軸１２を有するシャーシ１０が含まれる。各車軸１２は、２つの車輪を有する。これらの車輪は、軌道に載置され、車軸を介して互いに堅固または回動不能に接続されている。車軸１２あるいはホイールセットの制御あるいは操舵は、能動的なホイールセット制御によって行われる。この能動的なホイールセット制御について、以下詳細に説明する。

ここに示す実施形態において、各車軸１２はアクチュエータ２２を介して一方の側で調節可能である。その際、車軸１２は反対の側でアクチュエータ２２に連結される。代替的に、車軸１２は、どちらの側でアクチュエータ２２に連結されてもよい。能動的なホイールセット制御の主な目的は、アクチュエータ２２に圧力を付与することであり、これにより、車軸１２の垂直軸を中心とした回転が行われる。

本実施形態において、アクチュエータ２２とは、油圧式アクチュエータである。好ましくは、本実施形態のアクチュエータは、ドイツ特許出願公開公報第１０２０１７００２９２６号明細書に記載のアクチュエータである。しかし当然のことながら、他のアクチュエータ２２を能動的なホイールセット制御のために用いることもできる。

まず、アクチュエータ２２は、シャーシ１０におけるシャーシフレーム１８（図１では単に概略的に線で示される）に固定される。アクチュエータ２２の可動部はそれぞれ、対応の車軸１２のサスペンションの揺動アーム１４に連結される。対応の揺動アーム１４をシャーシフレーム１８に連結するアクチュエータ２２を作動させると、これによって各車軸１２が旋回する。

アクチュエータ２２の反対側では、各車軸１２が、さらなる揺動アーム１４と軸受１９とを介してシャーシフレーム１８にも接続される。軸受１９は、例えば、機械軸受であってもよいし、油圧ブシュであってもよい。

本発明によれば、各アクチュエータ２２に対して、同様に揺動アーム１４をシャーシフレーム１８に連結する減衰装置２４あるいは車軸ダンパ２４（以下これら２つの概念は同義語として使用する）が並列に設けられる。つまり、各車軸１２は、アクチュエータ２２と減衰装置２４とを備える装置２０を介してシャーシ１０に支持されており、能動的に調節可能である。同時に、装置２０は、一定の走行を確保するために、各車軸１２の減衰に用いられる。

ここに示す実施形態の代替案として、２つの車軸が１つの共通のアクチュエータ２２を介して連結されていてもよい。その場合、アクチュエータは追加でシャーシ１０に固定されてもよい。この場合には、減衰装置２４もまた、アクチュエータ２２に対して並列な状態で両車軸に連結される。

本発明におけるさらなる減衰装置２４は、基本静剛性を有さず、周波数依存の動剛性または等価剛性のみを有することを特徴とする。この場合、剛性は加振周波数とともに上昇する。したがって、例えば従来の油圧ブシュの場合のように静的な残留剛性を有するダンパとは異なり、アクチュエータ２２は、減衰装置２４の静的な残留剛性に抗って作用する必要がないので、車軸１２の調節に要する力の消費を低減できる。

減衰装置２４はシャーシフレーム１８にも固定され、車軸軸受カバー１６を介して車軸１２に連結される。この車軸軸受カバー１６はさらに、揺動アーム１４に接続されている。この場合、減衰装置２４の長手方向軸は車軸１２と交差しているので、減衰装置２４を介して追加モーメントが揺動アーム１４に付与されることはない。

車軸軸受カバー１６を介して減衰装置２４を接続することにより、既存のシャーシ１０に容易に後付けできる。これにより、後付けの際に揺動アーム１４全体を適合させる必要がなくなる。しかしながら、車軸１２の軸と減衰装置２４の軸とを交差させずに、減衰装置２４を揺動アーム１４に接続することもできる。

ホイールセット制御のためにアクチュエータ２２における位置検出が必要な場合、対応のセンサシステムを、例えば技術的に確立された解決策として、並列配置された減衰装置２４に一体化してもよい。これにより、ホイールセット近傍の環境条件から位置エンコーダまたは位置センサを保護することができ、さらにセンサを容易に交換できるようになる。

減衰装置２４は、単一の減衰要素または異なる減衰要素の組み合わせであってもよい。これら減衰要素がすべて恒久的にアクチュエータ２２に対して並列接続されていてもよく、１つまたは複数の減衰要素が、アクチュエータ２２の不具合（特に流体漏れ）が生じた場合に作動可能または接続可能であってもよい。

図２は概略図であり、左図に、アクチュエータ２２と減衰装置２４とを備える本発明における装置２０の実施形態におけるレオロジー等価回路図を示し、右図にアクチュエータ２２（上側の破線）、減衰装置２４（下側の破線）およびそれらの組み合わせ（実線）における対応等価剛性ｃｅｑを加振周波数ｆの関数として示す。

本実施形態において、アクチュエータ２２は３つの動作モードを有する。アクチュエータ２２は、図２に示す第１の動作モードにおいて、周波数依存の等価剛性を有するとともに残留剛性がゼロであるという受動的な減衰要素である。この第１の動作状態または動作モードは、鉄道車両の直線走行時に採用されることが好ましい。そのために、アクチュエータ２２は、ホイールセット制御の外部の弁切替装置を介して選択された切替位置に移動される。この切替状態において、アクチュエータ２２はマックスウェル要素として機能する。

比較のために、図３に従来の油圧ブシュ３０の等価回路図を示す。図３の右図から分かるように、油圧ブシュ３０は、周波数とともに上昇する等価剛性と、ゼロよりも高い残留剛性とを有する。油圧ブシュ３０のゼロ点剛性は、基本静剛性ｃ２に相当する。

本実施形態において、本発明の装置２０の等価剛性、つまり、アクチュエータ２２と減衰装置２４とを並列配置した場合の等価剛性は、本発明の装置においては実質的にゼロであるゼロ点剛性を除いて、油圧ブシュ３０の等価剛性と同等となるよう選択される。

本発明に係る装置２０の場合、アクチュエータ２２に油漏れが生じたとしても、並列の車軸ダンパ２４によって減衰作用がもたらされる。この等価剛性によって、特に走行速度が高い場合でも十分な剛性または減衰が生じるので、ホイールセットの蛇行動を回避できる。

このような不具合を図４の等価回路図に示す。この図の等価剛性曲線（右図）は、油圧ブシュ３０においては静剛性ｃ２が残り、アクチュエータ２２に漏れが生じた場合は車軸ダンパ２４の等価剛性が残ることを示している。したがって、アクチュエータ２２に漏れが生じた場合、車軸ダンパ２４の等価剛性が不安定なホイールセットに対抗して作用する。不安定な走行は、高速の場合、つまり加振周波数が高い場合においてのみ生じる可能性があるため、（等価）剛性もまた、周波数が高い場合においてのみ必要となる。これに対して、油圧ブシュ３０では、構造上の条件に起因して、自身の基本静剛性ｃ２を用いて、漏れが生じた場合に不安定な状態になりつつあるホイールセットに対抗する。

本発明においてアクチュエータ２２と車軸ダンパ２４とを並列配置することにより、漏れのような不具合が生じた場合のホイールセット制御システムは、以下の状態となる。

ｉ）アクチュエータ２２内の漏れ（図２参照）：アクチュエータ２２を介した負荷経路は除く。車軸ダンパ２４は、ホイールセットの外部加振周波数によって等価剛性を生じ、それよって安定走行が確保できる。この等価剛性の値は、関連する速度の範囲内で少なくとも油圧ブシュの静剛性値に対応する必要がある。こうして、今日確立されている油圧ブシュに匹敵する状況が得られる。

ｉｉ）減衰装置２４内の漏れ（図６参照）：車軸ダンパ２４を介した負荷経路は除く。鉄道車両の直線走行時には、アクチュエータ２２が動力の流れを引き受け、ホイールセットを安定させる。

ｉｉｉ）アクチュエータ２２と減衰装置２４とにおいて同時に生じる漏れ（図７参照）：このケースは、互いに独立した２つの装置あるいは構成要素で同時に生じる二重の障害を前提とする。このケースに結びつく残留リスクに対しては、今日様々な形で対抗策が取られている。一例として、高速列車においてヨーダンパーを二重に採用することが挙げられる。

アクチュエータ２２と減衰装置２４との並列配置による能動的なホイールセット制御を実現すると、車軸１２の位置決めの間にアクチュエータ２２が減衰装置２４に対してのみ作用すればよくなるという利点が得られる。これとは反対に、油圧ブシュ３０を用いる場合、位置決めの際にアクチュエータは油圧ブシュ３０の減衰および基本剛性ｃ２の両方を克服する必要があるので、ホイールセットの位置決めにあたってエネルギーを多大に消費しなければならなくなる。

アクチュエータ２２の第２の動作モードを図９に示す。この場合、アクチュエータを能動的に調節することができるので、連結された車軸１２の位置を意図したように変更できる。このことはまた、ホイールセット制御装置の外部の弁切替装置によって行うこともできる。そのために、アクチュエータ２２は、シャーシフレーム１８に強固に接続されるとともに、例えば独国特許出願公開第１０２０１７００２９２６号明細書に記載されるように、油圧式同期シリンダが形成される車軸ケーシングを備えていてもよい。この油圧式同期シリンダは、作動時に車軸１２を調節する。

第３の動作モードにおいて、アクチュエータ２２は油圧方式でブロックされる（図８参照）。この動作状態は、例えば、鉄道車両が牽引操作されている間、または鉄道車両が目的地に到達した後でその位置に留まっている間に採用することができる。

外部の弁切替装置の制御および／または調節は、センサデータに基づいて自動的に行われることが好ましい。この場合、特に直線走行であるかコーナリングであるかが自動検知され、それに応じて弁切替装置が制御および／または調節される。

代替的に、減衰装置２４の減衰機能をアクチュエータ２２に直接一体化してもよい。しかし、アクチュエータ２２における設置状況が限定的であるため、減衰装置２４とアクチュエータ２２とを別々に配置することが好ましい。図２、図４、および図６から図９ではそれぞれ、アクチュエータ２２の外部にある減衰装置２４を図示している。

１ 車両
１０ シャーシ
１２ 車軸
１４ 揺動アーム
１６ 車軸軸受カバー
１８ シャーシフレーム
１９ 軸受
２０ 装置
２２ アクチュエータ
２４ 減衰装置／車軸ダンパ
３０ 油圧ブシュ

Claims (15)

1. 鉄道車両のシャーシ（１０）であって、車軸（１２）と、該車軸を制御するための装置（２０）と、を備え、前記装置（２０）は、流体圧アクチュエータ（２２）を備え、該流体圧アクチュエータ（２２）は、前記車軸（１２）を前記シャーシ（１０）に連結するとともに前記車軸（１２）の操舵角を調節可能である、シャーシにおいて、
   減衰装置（２４）であって、周波数依存の動剛性を有するものの静剛性は有しておらず、かつ、前記アクチュエータ（２２）に対して並列に前記車軸（１２）を前記シャーシ（１０）に連結する減衰装置（２４）、を備える、シャーシ。
2. 請求項１に記載のシャーシ（１０）において、
   前記アクチュエータ（２２）は、第１の動作モードでは、周波数依存の動剛性を有するものの静剛性を特に示さない受動減衰要素であり、第２の動作モードでは、前記車軸（１２）の操舵角を調節可能な調節駆動部として機能し、前記アクチュエータ（２２）は、好ましくは第３の動作モードでは固定され、特に流体的にブロックされる、シャーシ。
3. 請求項２に記載のシャーシ（１０）において、
   前記アクチュエータ（２２）の前記各動作モードは、特に前記アクチュエータ（２２）の流体入口と流体出口とを流体源に接続する制御弁によって作動可能であり、該制御弁は、好ましくは制御ユニットによって切り替え可能である、シャーシ。
4. 請求項３に記載のシャーシ（１０）において、
   前記制御ユニットは、前記鉄道車両の直線走行時には、前記第１の動作モードを作動させる切替位置に前記制御弁を切り替えるように構成され、かつ／または、前記鉄道車両のコーナリング時には、前記第２の動作モードを作動させる切替位置に前記制御弁を切り替えるように構成されており、前記制御ユニットは、さらに好ましくは、少なくとも１つのセンサからの信号に基づき、直線走行であるかまたはコーナリングであるかを自動検出し、それに応じて前記制御弁を切り替えるように構成されている、シャーシ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）において、
   前記減衰装置（２４）は、少なくとも１つの受動減衰要素を備える、シャーシ。
6. 請求項５に記載のシャーシ（１０）において、
   前記減衰装置（２４）の減衰要素は、流体圧ショックアブソーバ、特に油圧式ショックアブソーバとして構成される、シャーシ。
7. 請求項５または６に記載のシャーシ（１０）において、
   前記減衰装置（２４）の減衰要素は、恒久的に前記アクチュエータ（２２）に対して並列に接続され、かつ／または、前記減衰装置（２４）の減衰要素は、特に機能不全が前記アクチュエータ（２２）に生じた場合等の必要に応じて接続可能であり、前記機能不全は、前記アクチュエータ（２２）内に設けられた圧力センサが圧力低下を検出することによって記録できることが好ましい、シャーシ。
8. 請求項７に記載のシャーシ（１０）において、
   前記アクチュエータ（２２）は、前記アクチュエータ（２２）内の圧力低下を検出可能な圧力センサを備え、接続可能な前記減衰要素は、好ましくは圧力低下時に自動接続されるように前記アクチュエータ（２２）に流体的に連結される、シャーシ。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）において、
   前記アクチュエータ（２２）の剛性と前記減衰装置（２４）の剛性とが加えられるように、前記減衰装置（２４）を前記アクチュエータ（２２）に対して並列にして前記車軸（１２）を前記シャーシ（１０）に連結し、好ましくは前記アクチュエータ（２２）と前記減衰装置（２４）とからなる系は静剛性を有さない、シャーシ。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）において、
    前記車軸（１２）は、サスペンションに回転可能に支持され、前記サスペンションは、前記アクチュエータ（２２）に対してだけではなく前記減衰装置（２４）に対しても連結されており、好ましくは、前記アクチュエータ（２２）が前記サスペンションの揺動アーム（１４）に接続され、かつ／または、前記減衰装置（２４）が前記サスペンションの車軸軸受カバー（１６）に接続される、シャーシ。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）において、
    前記減衰装置（２４）に沿って延在する前記減衰装置（２４）の長手方向軸は、前記車軸（１２）の回転軸と交差する、シャーシ。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）において、
    少なくとも１つの位置エンコーダが、前記アクチュエータ（２２）および／または前記減衰装置（２４）に組み込まれ、前記少なくとも１つの位置エンコーダによって、前記アクチュエータ（２２）のストローク長および／または前記減衰装置（２４）のストローク長および／または前記車軸（１２）の位置が、判定可能であり、かつ、特に前記車軸（１２）を制御するための制御ユニットで利用可能である、ことを特徴とする、シャーシ。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）において、
    前記アクチュエータ（２２）が、前記シャーシ（１０）に固定された車軸ケーシングと、流体圧の同期シリンダと、該同期シリンダの動きに応じて前記車軸ケーシングに対して可動であるとともに前記車軸に連結されるハウジングと、を備え、前記同期シリンダは、好ましくは、前記車軸ケーシングに形成されるとともに、ピストンを備え、該ピストンは、自身の２つの平坦な側面において前記車軸ケーシングを貫通し、特に自身のピストン面とは反対側の端部においてピストンロッドを有し、該ピストンロッドはピストンばね要素を介して前記ハウジングに接続される、シャーシ。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）の車軸（１２）を制御するための装置（２０）であって、流体圧アクチュエータ（２２）を備え、該流体圧アクチュエータ（２２）は、一方では前記車軸（１２）に、他方では前記シャーシ（１０）に連結可能であるとともに、前記車軸（１２）の操舵角を調節可能である、制御装置において
    減衰装置（２４）であって、周波数依存の動剛性を有するものの静剛性を有さず、前記アクチュエータ（２２）に対して並列に、一方では前記車軸（１２）に、他方では前記シャーシ（１０）に連結可能な減衰装置（２４）、を備える、制御装置。
15. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のシャーシ（１０）を備える、鉄道車両。