JP3083833B2 - 鉄道車両用車体傾斜装置付台車 - Google Patents

鉄道車両用車体傾斜装置付台車

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JP3083833B2 JP02206397A JP20639790A JP3083833B2 JP 3083833 B2 JP3083833 B2 JP 3083833B2 JP 02206397 A JP02206397 A JP 02206397A JP 20639790 A JP20639790 A JP 20639790A JP 3083833 B2 JP3083833 B2 JP 3083833B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,曲線走行性能が良好な鉄道車両用車体傾斜
装置付台車に係わり,特に半径の小さい曲線が多い線区
で速度向上する場合に曲線中や曲線の入口・出口の緩和
曲線中での乗心地が良好な車両を提供するのに好適な鉄
道車両用車体傾斜装置付台車に関するものである。
(従来の技術) 従来の鉄道車両用車体傾斜装置付台車の例を第1図に
より説明する。第1図は、従来のコロ式車体傾斜装置付
台車の正面図である。図において、車体1はまくらばね
2を介して振子はり3に支持されている。この振子はり
は、輪軸5に軸ばねを介して支持された台車枠4上に配
置された振子コロ装置6と振子はりに取付けられた転動
板7により支持され、曲線部では車体に作用する遠心力
により振子中心9を回転中心として曲率半径Rを持った
転動板すなわち振子はりがコロ装置6上を左右方向に動
くことにより、振子はりに支持された車体が曲線の内方
へ傾斜して乗客が感じる左右定常加速度を小さくし、曲
線走行時の乗心地を改善するようにしている。振子はり
と台車枠間にアクチュエータ8を取付けて曲線の入口・
出口部における車体傾斜動作を滑らかに行うよう制御す
る構造のものもある。
車体傾斜装置は、鉄道車両が曲線を高速で走行する場
合に車体を曲線内方へ傾斜させることにより曲線に設定
されたカントでは補償できない車上の乗客が感じる左右
定常加速度を小さくして乗心地を向上させるのが目的で
あるが、曲線の入口・出口部で車体を傾斜させる際に車
体の傾斜角度が大きいと乗客は足をすくわれて走行が困
難になる、乗り物酔いしやすいなどの問題が生ずる。ま
た、第1図に示すように車体を曲線内方に傾斜させると
車体の重心10が軌道中心から曲線外方へ移動するので、
車体傾斜の回転中心9が高く、車体重心との距離がある
場合は、この車体重心の移動量が大きくなり車両が高速
で曲線を走行する場合に曲線外側に転覆する危険性が増
大する。
また、車体を支持する空気ばね2の左右支持剛性とし
ては、従来から左右変位に対してほぼ一様のものが用い
られており、この場合、台車と車体間の振動絶縁を良く
するため、あるいは、ボルスタレス台車で曲線における
台車の回転抵抗を小さくするために横剛性を小さくする
と曲線を高速で走行する際に車体が急激に横に振られた
り、左右動ストッパに激しく当たり乗心地をひどく悪く
するなどの問題点があった。
(発明が解決しようとする課題) 前記の車体傾斜装置付車両の問題点を解決する方法と
しては車体傾斜の回転中心9を極力低くすることにより
車体傾斜時に乗客が歩行する車体床面の左右動を少なく
して足がすくわれる感じを少なくし、車体傾斜の回転中
心9と車体重心10との距離を短くして重心移動量を少な
くすることである。然るに、前記の従来形コロ式車体傾
斜装置付台車の場合、車体傾斜の回転中心9の位置は、
転動板7の転動面曲率半径Rにより決まり、回転中心9
を所要の位置まで低くするためには転動板の曲率半径を
非常に小さくする必要があるが、こうした曲率半径の小
さい転動板を振子はり3に組み込むには振子はりの高さ
が高くなり、台車の構成が困難になると共に曲率半径の
小さい転動板をコロ装置で支持する構造では車体傾斜を
滑らかに行わせることが難しい。
空気ばねの左右剛性については、振動絶縁の観点か
ら、空気ばねの左右変位により、直線を高速で走行する
場合のように左右変位が小さい中立点付近では左右振動
絶縁を良くするために柔らかくし、曲線走行時のように
大きな左右変位に対しては剛性が大きくなるようにして
車体の左右変位が過大になるのを防ぎ、左右動ストッパ
当たりを緩和するのが有効であるが、こうした特性を持
った空気ばねは構造が複雑で、ベローズの耐久性も厳し
いため開発されていない。
(課題を解決するための手段) 特許請求の範囲第1項の鉄道車両用車体傾斜装置付台
車は、輪軸により支持された台車枠とその台車枠の上に
配置された車体とを支持する空気ばねと、その空気ばね
とその車体との間に配置されて車体支持と車体傾斜を行
わせる一対の枠形リンク装置と、その枠形リンク装置の
リンク支持はりとからなっていて、その枠形リンク装置
とそのリンク支持はりとの間およびその車体のリンク受
けによりその車体と台車枠との間で前後方向に遊間を無
くして索引力を伝達するとともに曲線部でその車体を曲
線内方に傾斜させる構造としたことを特徴とする。
特許請求の範囲第2項の鉄道車両用車体傾斜装置付台
車は、特許請求の範囲第1項において、その車体を支持
する空気ばねは、その空気ばねの左右剛性が左右変位の
中立点付近では非常に柔らかく、左右変位が大きくなる
と左右剛性を大きくしてその車体の左右変位を抑制する
構造とするとともにその空気ばねのその車体に対する取
付け高さを極力高くしたことを特徴とする。
特許請求の範囲第3項の鉄道車両用車体傾斜装置付台
車は、特許請求の範囲第1項において、そのリンク支持
はりと車体側リンク受けとの間に曲線部でその車体を曲
線内方に傾斜させるためのアクチュエータを設けたこと
を特徴とする。
(作用) 車体傾斜装置については、車体傾斜の回転中心を極力
低くすると共に装置全体が小形、軽量化でき、また、車
体と台車間でその前後方向に遊間を無くして索引力を伝
達できるようにするため、1対の枠形リンク装置と当該
リンク装置支持はりで車体を台車に懸架する機構とし
た。また、当該リンク装置には、液圧アクチュエータを
取り付けて曲線の入口・出口で車体を滑らかに傾斜制御
するようにする。
空気ばねについては、空気ばね上面板の形状とベロー
ズの形状・特性を工夫して、空気ばねの左右変位が小さ
い中立点付近では左右剛性が柔らかく、左右変位が大き
くなると左右剛性が大きくなり左右変位を抑制するよう
にした。
(実施例) 次に、本発明による車体傾斜装置付台車の一実施例を
第2図、第3図および第4図により説明する。第2図は
枠形リンクサスペンション式車体傾斜装置を採用したボ
ルスタレス台車の正面図、第3図は第2図の側面図、第
4図は第2図の車体縣架用リンクのA視図である。図に
おいて、前記従来例と同一符号は同一部材を示す。
第2図、第3図、第4図において、15は車体の支持と
車体傾斜を行わせる一対のコの字形の枠形リンク装置
で、輪軸5に支持された台車枠14上に固定された車体を
支持する左右一対の空気ばね12上のリンク装置支持はり
13から、枠形リンク支持ピン軸受21、枠形リンク支持ピ
ン19、同固定ナット19aを介して吊られている。一方、
この枠形リンク装置の下端は、枠形リンク支持ピン軸受
21、枠形リンク支持ピン20、同固定ナット20a、車体側
リンク受け16a、16を介して車体を支持している。この
コの字形の枠形リンク装置15とガタが無く、スラスト力
も受けることができるリンク支持ピン軸受21により、車
体と台車枠の間でその前後方向に遊間を無くして牽引力
を伝達するとともに曲線部で車体を傾斜させることがで
きる点が、従来のリンクサスペンション式車体傾斜装置
のように車体支持と車体傾斜用のリンク装置とは別に台
車〜車体間で牽引力を伝達するための案内機構を設けて
いるものと異なる大きな特徴である。車体傾斜の回転中
心高さは、コの字形の枠形リンクの長さ、台車側と車体
側のリンクの取り付け左右間隔により決まり、乗心地の
向上や車体重心の移動を少なくするには極力下げる必要
があり、一方、車体傾斜を考慮した車体断面が小さくな
らないように配慮する必要もある。
このように車体傾斜の回転中心高さを下げると曲線走
行時の超過遠心力により車体が自然に傾斜することが難
しくなるため、曲線入口・出口で滑らかに車体の傾斜制
御を行うために液圧アクチュエータ17を車体傾斜用のリ
ンク装置に並列に組み込む必要がある。また、車体傾斜
の回転中心高さを下げると、パンタグラフ11を第1図の
ように車体に屋根上に装架した場合、車体傾斜時にパン
タグラフが架線から外れる危険性があるため、第2図の
ように車体傾斜装置はばね上に装架し、パンタグラフは
車体傾斜に関係がない台車のまくらばねからパンタグラ
フ支持枠18を介して直接支持する必要がある。
車体支持用空気ばね12については、その左右剛性が第
5図に示すように左右変位の中立点付近では非常に柔ら
かく、左右変位が大きくなると空気ばね変位拘束体12a
により空気ばねベローズの変位を抑えることにより左右
剛性を大きくして、直線走行時の乗心地の向上と曲線走
行時の左右動ストッパ当たりの緩和と車体の左右変位が
過大になるのを防ぐ。なお、空気ばねの車体に対する取
付け高さを極力高くして、液圧による車体傾斜制御がフ
ェールした場合に自然車体傾斜が可能なようにして乗心
地の悪化を防ぐと共に車体のローリング剛性を大きくし
て振動乗心地の向上も図る。
(発明の効果) 本発明の枠形リンクサスペンション式車体傾斜装置と
左右変位により左右剛性が変わる空気ばねを採用したボ
ルスタレス台車により、車体と台車間でその前後方向に
遊間を無くして牽引力を伝達すると共に車体傾斜の回転
中心を低くして液圧アクチュエータにより車体傾斜制御
を行い、また、空気ばねの左右振動絶縁性能が改善され
るので、特に曲線が多い線区で速度向上する場合に円曲
線中や曲線の入口・出口の緩和曲線中における振動乗心
地を向上することができる。また、車体の重心移動を小
さくできるので曲線外側への車体の転覆の危険性を少な
くして速度向上が可能となる。車体傾斜装置を小形・軽
量化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来型のコロ式車体傾斜装置を採用したボルス
タレス台車の正面図、第2図は本発明の枠形リンクサス
ペンション式車体傾斜装置を採用したボルスタレス台車
の正面図、第3図は本発明の枠形リンクサスペンション
式車体傾斜装置を採用したボルスタレス台車の側面図、
第4図は第2図の車体縣架用リンク装置のA視図であ
る。第5図は空気ばねの左右変位(横軸)に対する空気
ばねの左右剛性(縦軸)の特性を表したグラフである。 1……車体、2……空気ばね、3……振り子はり、4…
…台車枠、5……車輪・車軸、6……コロ装置、7……
転動板、8……液圧アクチュエータ、9……車体傾斜の
回転中心、10……車体の重心、11……パンタグラフ、12
……空気ばね、12a……空気ばね変位拘束体、13……リ
ンク支持はり、14……台車枠、15……枠形リンク装置、
16、16a……車体側リンク受け、17……液圧アクチュエ
ータ、18……パンタグラフ支持枠、19、20……枠形リン
ク支持ピン、19a、20a……枠形リンク支持ピン固定ナッ
ト、21……枠形リンク支持ピン軸受
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61F 5/02 B61F 5/16 B61F 5/22 - 5/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】輪軸(5)により支持された台車枠(14)
    と該台車枠(14)の上に配置された車体(1)とを支持
    する左右一対の空気ばね(12)と、該空気ばね(12)と
    該車体(1)との間に配置されて車体支持と車体傾斜を
    行わせる一対のコの字形の枠形リンク装置(15)と、該
    枠形リンク装置(15)のリンク支持はり(13)とからな
    る鉄道車両用車体傾斜装置付台車であって、 前記枠形リンク装置(15)は、前記一対の空気ばね(1
    2)上のリンク支持はり(13)から枠形リンク支持ピン
    軸受(21)、枠形リンク支持ピン(19)、枠形リンク支
    持ピン固定ナット(19a)を介して吊られ、前記枠形リ
    ンク装置(15)の下端が枠形リンク支持ピン軸受(2
    1)、枠形リンク支持ピン(20)、枠形リンク支持ピン
    固定ナット(20a)、車体側リンク受け(16a、16)を介
    して前記車体(1)を支持することにより、該枠形リン
    ク装置(15)と該リンク支持はり(13)との間および該
    車体(1)のリンク受け(16、16a)により該車体
    (1)と該台車枠(14)との間で該車体(1)の前後方
    向に遊間を無くして牽引力を伝達するとともに曲線部で
    該車体(1)を曲線内方に傾斜させる構造としたこと を特徴とする鉄道車両用車体傾斜装置付台車。
  2. 【請求項2】前記車体(1)を支持する前記空気ばね
    (12)は、前記空気ばね(12)の左右剛性が左右変位の
    中立点付近では非常にやわらかく、左右変位が大きくな
    ると左右剛性を大きくして該車体(1)の左右変位を抑
    制する構造とするとともに前記空気ばね(12)の前記車
    体(1)に対する取付け高さを極力高くしたことを特徴
    とする 特許請求の範囲第1項記載の鉄道車両用車体傾斜装置付
    台車。
  3. 【請求項3】前記リンク支持はり(13)と車体側リンク
    受け(16、16a)との間に曲線部で前記車体(1)を曲
    線内方に傾斜させるための液圧アクチュエータ(17)を
    設けたことを特徴とする 特許請求の範囲第1項記載の鉄道車両用車体傾斜装置付
    台車。
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