JP3392359B2

JP3392359B2 - 傾斜機構

Info

Publication number: JP3392359B2
Application number: JP28841098A
Authority: JP
Inventors: ローゲル・ゼムブネル; バーンド・シュテーリン
Original assignee: Moog GmbH
Current assignee: Moog GmbH
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2003-03-31
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: DE59701407D1; EP0908368B1; EP0908368A1; CA2249893C; ES2146947T3; ATE191407T1; US6244190B1; CA2249893A1; JPH11198807A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上部構造がボギー
台車(bogie)に対して直立の最初の位置から傾斜した位
置に持ち来され得るように、上部構造をボギー台車と可
動に接続する連結手段と、駆動および搬送手段を含んで
おりそしてその最初の位置から上部構造に対して傾斜さ
れた位置に搬送されるために上部構造を可動にさせる調
整手段とを備えた、屈曲した軌道に依存する鉄道車両の
上部構造の傾斜を可能するための傾斜機構に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】かかる種類の傾斜機構は従来から知られ
ている。これらの機構は、「傾斜列車」と呼ばれるよう
な列車において使用される。これらの列車はとくに旅客
列車として設計され、それらの設計は、上部構造が、そ
の長手方向軸線のまわりに、それぞれ、ボギー台車に対
して回転または「傾斜」させられることを可能にする。
この傾斜方法は、カーブにおいて乗客に作用する水平の
加速度を補償することを目的としている。乗客の走行快
適さのかなりの改善にも拘わらず、屈曲した軌道はＥＢ
Ｏ（鉄道車両の建設および運転に関するドイツの規則）
によって標準の列車に許容されるより非常に早く通過さ
れることができ、したがって曲がった鉄道ルートの場合
において乗客が彼ら目的地に非常に速く達することがで
きる。

【０００３】かかる傾斜機構は能動および受動装置に分
割される。受動装置は上部構造に作用する遠心力の結果
としてのみ上部構造の傾斜を可能にする。しかしなが
ら、かかる装置の傾斜角度は非常に制限されかつ設計に
依存して、最大で１．２から３．５度までの値である。
能動装置は、上部構造とボギー台車との間の傾斜が軌道
カーブおよび／または速度に依存する制御ループを経由
して制御され得る調整手段を使用する。これらの装置は
一般におよそ８度の最大傾斜角に適する。本出願の発明
はかかる能動傾斜機構に言及する。

【０００４】公知の装置の場合に、調整手段は油圧サー
ボシリンダかまたは電気機械的直線駆動装置からなる。
電気機械的直線駆動装置は、例えば、電動機と遊星ロー
ラスピンドルの組み合わせとして設計されている。調整
手段は上部構造とボギー台車との間に配置されている。

【０００５】８〜１０トンの範囲であるアクチュエータ
力が、作動において２台のボギー台車の各々に設定され
ることは傾斜列車から公知である。この高い値は、上部
構造が８度のその最大偏位位置に保持される場合に、上
部構造の重心が、大きな傾斜角度の場合に、比較的大き
なレバーアームを経由して回復トルクの方向に作用する
ので必要とされる。この高い力は、傾斜機構の不使用の
場合に上部構造をその傾斜されない最初の位置に自動的
に戻すことができるように必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】直線駆動装置の設計は
最大傾斜角度の場合に能動となる最大の力に依存する。
そのうえ、アクチユエータ力と電動機において必要とさ
れるトルクとの間の関係が、公知の電気機械アクチユエ
ータには存在する。かかる駆動装置の場合に、必要な力
を発生するために、サーボモータの電流が必要であり、
その強さはまた傾斜角度に比例することを意味する。モ
ータ中の漂遊パワー(stray power)はエンジン電流の二
乗で増加することが知られているので、このことは、上
部構造傾斜が高い偏位角度で動いているならばかなり高
い漂遊パワーを結果として生じる。

【０００７】このことは、電動機ならびにそれに電気を
供給するパワーエレクトロニクスが高いレベルの永続的
なパワーのために設計されねばならないことに通じ、も
ちろん機構の獲得のコストにも影響を及ぼす。

【０００８】さらに、駆動装置の寸法は所定の傾斜空間
に大きな影響を有している。より大きい駆動モータの場
合において、この取り付け空間は十分に大きくなければ
ならない。

【０００９】本発明は、大きな傾斜角度において作動の
間中発生する漂遊パワーに関連して、上述された欠点に
よって特徴付けられず、かつ加えてコンパクトかつコス
ト的に有利な方法において設計される上部構造の軌道カ
ーブ依存制御用アクチユエータを製造することに基礎を
置いている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明が基礎を置いてい
るこの目的は、搬送手段が可変伝達を備えたクランク機
構からなっており、駆動の伝達が、上部構造をその初期
位置から傾斜された位置へ搬送するときボギー台車に対
して上部構造の増大する傾斜角度に従って増加すること
によって解決される。

【００１１】この解決方法は簡単であって、より大きな
伝達が傾斜力を増大する場合に与えられることにより大
きな力と協働するのに十分な、かなり小さく寸法付けら
れた駆動装置を作ることができるという利点を有してい
る。結果として、伝達はより小さい傾斜角度の場合によ
り低くかつ増加する傾斜角度により増大する。より小さ
い傾斜角度でのより小さい伝達が望ましく、従ってギヤ
損失を減少しかつ小さなアクチユエータ力が上部構造を
傾斜されてない最初の位置に安全に持ち来すことを可能
にしている。所定の永続的なパワーに関してより小さい
駆動装置が傾斜角度に基づいて比較できる力において十
分であるので、これは駆動装置それ自体ならびにパワー
エレクトロニクスおよび配線に影響を持ち、したがって
傾斜機構のより安価な設計を可能にする。より小さい駆
動装置はまたより少ない取り付け空間を必要とする。

【００１２】本発明の好都合な展開において、搬送手段
は、クランク軸に対して半径方向に延出されているクラ
ンクピンおよび該クランクピンに枢動接続される引っ張
り棒からなる、クランク軸を備えたクランク機構を含む
ことができる。かかるクランク機構によればかなりの駆
動装置からのトルクの可変の伝達が容易に実現され得
る。ほとんど整列されたクランク機構の場合において、
ほとんどすべての大きな伝達が実現され得る。

【００１３】大きな傾斜角度での高いギヤ伝達から生じ
る利点は、大きなアクチユエータ力に抗する電動機駆動
装置についての大きな作用を有している。電動機駆動装
置の場合に、漂遊パワーは主としてエンジントルクの伝
達によって影響を及ぼされ、かつ油圧直線アクチユエー
タによる場合であるように調整速度によって影響を及ぼ
されない。他方で、電動機はまた、この電動機がしばし
ば点検保持される必要がないために油圧または空気駆動
ユニツトより利点を持つように検討され、容易に利用可
能であり、より低い寿命サイクルコストを有し、より容
易に取り付け可能でありかつより少ないエネルギを消費
し、したがって非常に環境に適している。

【００１４】そのうえ、クランク機構と電動機との間の
ギヤは減速型からなることができる。これは同様なより
小さい電動機が上部構造をその最初の位置からその傾斜
された位置に持ち来すために必要な牽引力および／また
は横断力を作ることを結果として生じる。

【００１５】自在継ぎ手によって電動機を減速ギヤおよ
び／またはクランク機構と接続するのが好都合かも知れ
ない。そのようにして、電動機はより好都合な位置に取
り付けられることができ、したがって傾斜機構のよりコ
ンパクトな設計を可能にしている。

【００１６】代替として、電動機はまた、ベルト駆動手
段またはチエーン駆動手段によって減速ギヤおよび／ま
たはクランク機構に接続されることができる。また、こ
の場合に、傾斜機構は電動機を減速ギヤから離れた適当
な空間に取り付けることによりコンパクトな方法におい
て設計され得る。

【００１７】本発明の好都合な展開の場合において、ク
ランク軸およびクランクピンの中心を通る線およびクラ
ンクピンと該クランクピンに対して離して置かれた引っ
張り棒および／または側方ロツドの支持の位置の中心を
通る線は基本的に上部構造の最初の位置において直角を
形成する。これは、上部構造をその最初の位置から傾斜
された位置に最初に持ち来すときにとくに好都合な力の
向上を結果として生じる。

【００１８】極端に大きな傾斜力が、クランク機構が最
大傾斜角度においてほとんど真っ直ぐである場合に得ら
れることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下で、本発明を実施形態によっ
て詳細に説明する。

【００２０】図９は、それぞれ、上部構造２およびボギ
ー台車３を備えた、旅客列車１または軌道車両を示す断
面図である。ボギー台車３は軸５によって互いに接続さ
れておりかつボギー台車３のベアリング６に延びている
軌道輪４を含んでいる。該軌道輪４は底部８に付着され
た略示の軌道７上で走行している。

【００２１】上部構造２は座席１０が配置される内部空
間９を含んでいる。人間１１が座席１０の１つに座って
いる略図で示されている。

【００２２】上部構造２は副サスペンシヨン装置１２を
備え、そのサスペンシヨン要素が略図において示されて
いる。サスペンシヨン装置１２は上部構造２と該上部構
造２に属する支持要素１３との間に配置されている。サ
スペンシヨン装置１２に代えて、支持要素１３が、それ
ぞれ、直接かつ堅固に上部構造２に接続されるかまたは
上部構造２の一部分にすることも可能である。

【００２３】傾斜機構１４が上部構造２とボギー台車３
との間に置かれている。この傾斜機構は、主として４本
棒機構からなる、結合手段１５を含んでいる。４本棒機
構は接続ロツド１６および１７によって形成され、かく
接続ロツドはそれぞれ端部１８と１９および２０と２１
を有している。これらの端部は支持位置を形成する。各
端部１８〜２１はスイベル固定ピボットブラケット(swi
vel fixed pivot bracket)２２〜２５内に枢動可能
に配置され、スイベル固定ピボットブラケット２２およ
び２３は上部構造２に取り付けられておりそして各スイ
ベル固定枢動ブラケット２４および２５はホギー台車３
上に固着されている。

【００２４】スイベル固定ピボットブラケット２２〜２
５は、接続ロツド１６および１７の端部１８〜２０が接
続ロツド１６および１７の端部１９および２１より互い
にさらに離して置かれるように配置されている。また、
上部構造のスイベル固定ピボットブラケット２２および
２３はボギー台車のスイベル固定ピボットブラケット２
４および２５の下に配置されており、したがって上部構
造２がボギー台車３に対して枢動可能である４本棒機構
を形成している。

【００２５】上部構造２の重心Ｓは４本棒機構の回転軸
線Ｐの下に置かれている。これは上部構造２自体を該上
部構造がボギー台車３上に主として垂直に配置される最
初の位置に自動的に安定化することを可能にする。図９
において、上部構造２は、それぞれ、ボギー台車３に対
して傾斜角αにおいて傾斜されるかまたはその傾斜され
た位置にある。最大傾斜角αは提出の実施例に示される
ようにおよそ８°になる。

【００２６】１つの調整手段２６がボギー台車３と上部
構造２との間に配置されるか、または幾つかの調整手段
２６がそれぞれ存在することができる。この調整手段２
６はそれ自体上部構造２およびボギー台車３上に支持さ
れる。

【００２７】図９に描かれた従来技術において、この調
整手段は油圧シリンダ２７および２８からなっている油
圧シリンダのそれぞれの伸張または収縮によって、上部
構造２はボギー台車３に対して傾斜されることができ
る。

【００２８】従来技術から作られた第２の実施例が図１
０に描かれており、その際油圧シリンダ２７および２８
が同様に調整手段２６として役立つ。従来技術からの第
１の実施例に対して、副サスペンシヨン装置１２はボギ
ー台車３上に配置され、支持要素１３それ自体はこの時
軸線ベアリング６上に支持している。

【００２９】従来技術の第３の実施例（図１１）におい
て、電気直線アクチユエータ２９および３０が油圧シリ
ンダに代えて使用されている。アクチユエータ２９およ
び３０の伸張または収縮により、ボギー台車に対しての
調整または傾斜が、それぞれ、可能にされる。

【００３０】その作用が図１〜図３に明瞭に描かれてい
る、本発明に対応する解決の場合において、サスペンシ
ヨン装置１２は図面を明瞭にするために示されてない。
本発明に対応する実施例の場合において、油圧シリンダ
２７および２８および直線アクチユエータ２９および３
０は、それぞれ、クランク軸３３を有する減速ギヤ３２
を備えた電動機によって置き換えられる。クランク軸３
３は、引っ張り棒３５がその上に枢動可能に固定される
クランクピン３４を含み、したがって無限に可変の伝動
を備えた搬送手段を形成する。減速ギヤ３２を備えた電
動機３１はボギー台車３に取着されている。引っ張り棒
３５の他端は上部構造２に枢動可能に接続されている。

【００３１】図５は調整手段２６の上面図を示し、クラ
ンク軸は一方で減速ギヤ３２によってかつ他方でスイベ
ル固定ピボットブラケット３９によって枢動可能に支持
されており、スイベル固定枢動ブラケット３９は図面を
明瞭にするために図１〜図３において詳細には示されて
ない。代替の実施形態において、電動機３１は図６およ
び図７に示されるごとく自在継ぎ手３７またはベルト駆
動手段３８によって減速ギヤ３２に接続され得る。

【００３２】引っ張り棒３５はスイベル固定ピボットブ
ラケットおよびクランクピン４０を経由して上部構造２
と連係して接続される。

【００３３】上部構造２は図１〜図３において単に略示
されており、そのさい支持要素１３は上部構造２の代替
品として示されており、上部構造２は、また該上部構造
２の１部分であっても良い支持要素１３に取り付けられ
ている。

【００３４】最初の位置において、調整手段２６は、ク
ランク軸３３およびクランクピン３４の中心を通る線が
クランクピン３４および軸４０のジャーナル部分を通る
線とほとんど直角を形成するように予め設定されてい
る。ボギー台車３に対する上部構造２の最大の偏位また
は傾斜の状態において、調整手段２６またはクランク機
構はそれぞれ、図３および図２から見ることができるよ
うに大体一直線に整列されている。調整手段２６の制御
は本発明においては制御装置４１によって可能であり、
それにより電動機３１の回転方向が所望の偏位に依存し
て制御されることができる。最大偏位値は図２に角度α
によって特徴付けられるようにおよそ８度となる。

【００３５】以下に、作動モードならびに作用の方法を
詳細に説明する。ボギー台車３に対する上部構造２の最
初の位置において、該上部構造２は、前方に真っ直ぐ走
行しているときその最初の位置にある。旅客列車１がカ
ーブに入る場合に、ボギー台車３に対して上部構造２は
走行速度およびカーブの内方に向かうカーブの半径に依
存してそれぞれの角度αに無限に傾斜されるかも知れな
い。上部構造のかかる傾斜は、例えば、図９〜図１１に
示される。かかる傾斜を達成するために、電動機３１が
制御装置４１を介して作動され、したがって、ここでは
示してない電動機軸の回転運動を、減速ギヤ３２によっ
て、図１に示したその最初の位置を所望の傾斜の方向に
依存して、図２または図３に描かれた状態に変更するク
ランク軸３３に伝達する。クランク軸３３の回転は、引
っ張り棒３５が、支持要素１３または上部構造２をボギ
ー台車３に対して所望の角度αだけ傾斜させる力を支持
要素１３または上部構造２に働かすことを結果として生
じる。

【００３６】最初の走行の間中、電動機３１は比較的低
いトルクを要求し、該トルクは、後で減少する、クラン
ク軸３３の回転の増加により最大値に漸次増加する。ボ
ギー台車３に対する上部構造２の最大の走行に近づい
て、電動機のトルクはクランク軸３３および引っ張り棒
３５の運動的配置により走行力の増加にも拘わらず減少
する。トルク向上は図８ａに略示され、クランク角度に
依存している上部構造の傾斜角度に対する電動機トルク
の伝達比は図８ｂにおいて見られ得る。電動機トルクま
たは伝達比はそれぞれ、それが上部構造２の大きさおよ
び他の設計要因により変化するので、基準として示され
ている。重要なことは非常に低い電動機トルクが最大走
行の間中必要である電動機トルクの向上のみである。本
発明のこの態様は従来の解決に対して大きな差異を示
し、そのさい直線駆動の電動機は最大傾斜角度の場合に
最大トルクを作らねばならない。

【００３７】傾斜機構の新規な設計は、予め定めた負荷
用傾斜装置が永続的に、より低い出力を有する電動機を
備えることを可能にする。本発明が基礎を置いている傾
斜機構はより安価に製造されることができ、かつより小
さい空間で設計され得る。また、自在継ぎ手３７または
ベルト駆動手段３８をそれぞれ含むことにより減速ギヤ
またはクランク軸３３に対して電動機３１を移動するこ
とができる。これは傾斜機構がボギー台車３において一
定の取り付け位置に調整されることを可能にする。

【００３８】

【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、上部構造が大
体直立の初期位置からボギー台車に対して傾斜した位置
に搬送され得るように上部構造をボギー台車と可動に接
続する連結手段を含みかつ駆動装置および搬送手段を含
んでいる調整手段を有しており、該調整手段によって前
記上部構造がその最初の位置からボギー台車に対して傾
斜された位置に搬送され得る鉄道車両の上部構造の軌道
のカーブに依存する傾斜を作るための傾斜機構におい
て、前記搬送手段が可変伝達をし、前記搬送手段の伝達
が、上部構造がその最初の位置から傾斜された位置へ搬
送されるときボギー台車に対して上部構造の増大する傾
斜角度にしたがって増加する構成としたので、より安価
に製造されかつより小さい空間で設計され得る傾斜機構
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が基礎を置く傾斜機構を、その最初の位
置において上部機構を示す概略図である。

【図２】上部構造が傾斜位置にある図１による傾斜機構
を示す概略図である。

【図３】図２におけると同一の図であるが、図２に比し
て反対方向に傾斜されている上部構造を示す概略図であ
る。

【図４】調整手段を示す概略図である。

【図５】図４からの調整手段の水平方向投影図である。

【図６】図５におけると同一の投影において調整手段の
代替の実施例を示す概略図である。

【図７】図５におけると同一の投影において調整手段の
代替の実施例を示す概略図である。

【図８】実施形態の特性図である。

【図９】従来技術から知られる傾斜機構を示す斜視図で
ある。

【図１０】従来技術から知られる傾斜機構を示す斜視図
である。

【図１１】従来技術から知られる他の傾斜機構を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１鉄道車両２上部構体３ボギー台車１５連結手段３１駆動装置３２減速ギヤ３３クランク軸３４クランクピン３５引っ張り棒（側方ロツド）３７自在継ぎ手３８ベルト駆動装置（チエーン駆動装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ローゲル・ゼムブネルドイツ連邦共和国 70197 シュトゥッツガルト，ラインスブルグシュトラーセ 123 (72)発明者バーンド・シュテーリンドイツ連邦共和国 70771 ラインフェルデン・エヒターディンゲン，ローラーシュトラーセ 117 (56)参考文献特開平９−86408（ＪＰ，Ａ) 特開平７−81536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B61F 5/22 ＷＰＩＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上部構造（２）が略直立の初期位置から
ボギー台車（３）に対して傾斜した位置に搬送され得る
ように、前記上部構造（２）を前記ボギー台車（３）と
可動に接続する連結手段（１５）を含み、かつ駆動装置
（３１）および搬送手段（３３，３４，３５）を含んで
いる調整手段（２６）を有しており、該調整手段（２
６）によって前記上部構造がその初期位置から前記ボギ
ー台車に対して傾斜した位置に搬送され得る、鉄道車両
（１）の上部構造の軌道のカーブに依存する傾斜を作る
ための傾斜機構において、前記搬送手段が、クランク軸（３３）とクランクピン
（３４）と引っ張り棒（３５）とからなるクランク機構
（３３，３４，３５）を含み、前記クランク軸（３３）
の一端が前記駆動装置（３１）に接続され、他端がクラ
ンクピン（３４）を介して引っ張り棒（３５）の一端と
枢動可能に接続され、前記駆動装置（３１）が、ボギー台車（３）および前記
上部構造（２）のうちの一方に取着され、前記引っ張り
棒（３５）の他端がボギー台車（３）および前記上部構
造（２）のうちの他方に枢動可能に接続され、前記上部構造（２）の前記初期位置において、前記クラ
ンク軸（３３）の中心および前記クランクピン（３４）
の中心を通る線が、前記クランクピン（３４）の中心お
よびと該クランクピン（３４）に対して離して置かれた
引っ張り棒（３５）の他端を通る線とが略直角を形成
し、前記駆動装置（３１）からのトルクを前記連結手段（１
５）に伝える前記搬送手段（３３，３４，３５）の伝達
比が、前記上部構造がその初期位置から傾斜した位置へ
搬送されるとき、前記ボギー台車（３）に対して前記上
部構造（２）の増大する傾斜角度にしたがって増加する
ことを特徴とする傾斜機構。
【請求項２】前記駆動装置が電動機（３１）であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の傾斜機構。
【請求項３】前記搬送手段が前記クランク機構と前記
電動機との間の減速ギヤ（３２）を含むことを特徴とす
る前記請求項２に記載の傾斜機構。
【請求項４】前記電動機（３１）が、自在継ぎ手（３
７）によって前記減速ギヤ（３２）または前記クランク
機構（３３，３４，３５）の少なくともいずれか一方に
接続されることを特徴とする請求項３に記載の傾斜機
構。
【請求項５】前記電動機（３１）が、ベルト駆動手段
またはチエーン駆動手段（３８）によって前記減速ギヤ
（３２）または前記クランク機構（３３，３４，３５）
の少なくともいずれか一方に接続されることを特徴とす
る請求項３に記載の傾斜機構。
【請求項６】前記上部構造（２）の前記ボギー台車
（３）に対する最大傾斜角度の場合において、前記クラ
ンク機構（３３，３４，３５）が、略一直線にされるこ
とを特徴とする前記請求項１〜５のいずれか１項に記載
の傾斜機構。