JP3537764B2 - 横揺れ防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、列車の駆動装置のフレーム用の
横揺れ防止装置であって、車体がその長手方向軸線の回
りで横揺れするときに有効になり、車体は、駆動装置の
二次サスペンション上に直接または支持具により固定さ
れ、何れの場合にも、駆動装置内で互いに対向して位置
する少なくとも２つの軌道車輪上に１つの一次ばねを介
して支持される。

【０００２】欧州特許出願第０ ３８８ ９９９ Ａ２号
−Ｄ１−には、「列車上の機械的支持装置」が開示され
ている。公知の横揺れ防止装置は、（鉄道）車体とボギ
ーの２組の車輪との間に直接配置される。この配置で
は、２つの支持レバーは、何れの場合にも、レバー上部
の関節式連結点により車体上に垂直に懸架される（Ｄ
１、第２欄、４３〜４９行参照）。支持レバーをこのよ
うに垂直に配置することにより、公知の横揺れ防止装置
は、車体と輪軸との間の直接的な横揺れ防止支持体のよ
うに作用する。この配置では、２次（ばね）段階と１次
（ばね）段階とは橋絡される（Ｄ１、第３欄、２〜８行
参照）。公知の横揺れ防止装置は、少なくとも１対の車
輪を車体に直接接続するリンク機構であって、特に車輪
の横揺れ動作に関して、少なくとも１つの輪軸に対応し
て、かつ発生する車輪負荷の緩和を考慮して、位置を変
更するリンク機構と考えることができる（Ｄ１、第４
欄、１４〜２１行）。したがって、公知の横揺れ防止装
置は、車体と輪軸との間に直接効力を生じる撓み性の接
続を形成する。公知の横揺れ防止装置は、トーションス
プリングである（D１、第３欄、２１行）。公知の横揺
れ防止装置を使用するボギーが、従来の輪軸を取り付け
られているか、または個々の車輪もしくは自由回転車輪
を有するかは重要ではない（Ｄ１、第３欄、５６行〜第
４欄、１行参照）。

【０００３】横揺れ防止装置は、個々の車輪の駆動装
置、単一車軸駆動装置、つまり１つの輪軸だけを有する
駆動装置、およびボギーに装備される。駆動装置という
用語は、車輌をレール上で移動させ、かつ案内する列車
の部分を意味する（１９８６年、ベルリンのＶＥＢ Ｖ
ｅｒｌａｇ Ｆｕｅｒ Ｖｅｒｋｅｈｒｓｗｅｓｅｎが発
行した、Ｈａｎｎｅｆｏｒｔｈ、Ｆｉｓｈｅｒの「Ｌａ
ｕｆｗｅｒｋｅ」［駆動装置］、Ｔｒａｎｓｐｒｅｓ
ｓ、８ページの序文参照）。ボギーという用語は、２個
以上の輪軸がフレームに配置された駆動装置を意味する
（上記引用所中の３９ページ、第３．２．１章参照）。
ボギーの半組立体は、１次サスペンションと、適切な場
合は２次サスペンションとを含むが、２次サスペンショ
ンは貨車にはない（上記引用書中の４３ページ、第３．
２．２章参照）。１次サスペンションという用語は、ボ
ギーフレームと輪軸との間のサスペンションを指すため
に使用する（上記引用書中の４８ページ、第３．２．３
章参照）。２段サスペンションを備えるボギーの場合、
２次サスペンションは、ボギーフレームに対して車体を
緩衝する第２サスペンション段として使用される。（上
記引用書中の５３ページ、第３．２．６章参照）。２つ
のサスペンション段階を備えるボギーの場合、全体のサ
スペンションに占める１次サスペンションの割合は、１
０〜３０％である（上記引用書中の４８ページ、第３．
２．３章参照）。

【０００４】しかし、ボギーとして具体化される駆動装
置のほかに、やはり１次および２次サスペンションを有
する単一車軸駆動装置など、既に一般的になっている走
行装置もある。この種の走行装置は、たとえばＰＣＴ特
許出願第ＷＯ９５／２９０８５号−Ｄ２−に開示されて
いる。公知の単一車軸駆動装置は、１次サスペンション
および２次サスペンションを両方とも有する（Ｄ２、要
約書の第２文参照）。

【０００５】さらに、フランス特許出願第２ ４３４ ７
３９号−Ｄ３−には、車体と駆動装置との間でも動作す
る横揺れ防止装置が開示されている。Ｄ３に記載されて
いる横揺れ防止装置は、圧力媒体が供給される一対のシ
リンダを備え、駆動装置のフレームと車体との間に枢着
される（Ｄ３、図１１参照）。作動シリンダの間には、
対角線状に接続された導管接続部がある。作動流体が非
圧縮性である場合、比較的剛性の横揺れ防止装置にな
る。

【０００６】第１の公知の横揺れ防止装置の場合、たと
えば、車輪に作用する軌道レベルの乱れが直接、つまり
２次サスペンションによりエネルギーが吸収されずに車
体に伝達され、車体の走行特性およびノイズの発生に悪
影響を及ぼすという欠点がある。第２の公知の横揺れ防
止装置は、1次サスペンションが特に堅い場合、一対の
車輪と車体との間を適切に支持するだけであるため、歪
みが始まったと同時に、必要な支持トルクを形成するこ
とができる。しかし、１次ばねの設計剛性が大きければ
大きいほど、車輪に作用する軌道レベルの乱れは、ます
ます駆動装置のフレームに伝達される。その結果、フレ
ームの構成部品に対する歪みが高まり、その結果、車体
自体内の振動によって乗り心地が悪くなる。

【０００７】したがって、公知の横揺れ防止装置は、車
体と車輪との間（Ｄ１参照）または車体と駆動装置のフ
レームとの間（Ｄ３参照）に影響が生じる。こうした横
揺れ防止装置は、車体と駆動装置または車輪との間を接
続するので、毎時２００ｋｍを超える速度範囲に対処し
なければならない高速列車にはきわめて適さない。対照
的に、この場合、高速走行車輪が、軌道により生じて車
輪に作用するすべての不規則性およびその他の乱れにで
きる限り適応できるような接続を行うことが重要であ
る。したがって、この先行技術には、車体がその長手方
向中心線回りの横揺れする場合に、駆動装置と車輪との
間に効果を有する接続が開示されていない。

【０００８】したがって、本発明の目的は、毎時約２０
０ｋｍを超える速度範囲においても最高の乗り心地を提
供し、脱線に対する高度の安全性を提供するとともに、
構成部品の摩耗が少なく、同時に合理的な価格でもあ
る、列車用の駆動装置のフレーム用横揺れ防止装置を提
供することである。

【０００９】この目的を達成するために、請求項１に係
る本発明により、駆動装置に接続されるとともに、２つ
の揺動レバーを有する弾性トーションバーを備える機械
式横揺れ防止装置であって、各々のトーションバーが、
列車の長手方向軸線から、該軸線に直交する横方向のあ
る距離で、駆動装置のフレームと、軌道車輪の非回転ベ
アリングハウジングとに枢着されたプッシュロッドと連
結する横揺れ防止装置を提供する。本発明の結果、１次
サスペンションの剛性をさらに低下させることが可能に
なった。この構成では、1次サスペンションにより走行
装置フレームに伝達される動的力は、この動的力によっ
て生じる加速と同様、比較的小さい。同時に、高度横方
向加速時に生じる車体の横揺れ、および車輪にかかる荷
重が横揺れに対応して単方向に軽減される状態（特に高
速時に屈曲部に生じる）は制限される一方、サスペンシ
ョンの歪みは妨げられない。しかも、車体におけるノイ
ズの発生も減少する。

【００１０】Ｄ３から分かるとおり、この種の横揺れ防
止装置は、圧力媒体が供給されるシステムであって、回
路を構成するとともに、その端部が作動シリンダとして
設計されるシステムを備えることができる。場合によっ
ては、このシステムには圧縮空気が供給されるが、油圧
流体を供給することもできる。油圧流体を使用する場合
は特に、回路内にアキュムレータをさらに挿入する。こ
の種のアキュムレータは、たとえば、ダイアフラムによ
り２つの空間に分割される閉鎖容器であり、一方の空間
には予備加圧された気体が充填され、他方の空間には油
圧流体が供給される。圧力が増加すると、本質的に非圧
縮性の流体はそれ故に気体クッションを圧縮する。その
結果、気体クッションの予備加圧に応じて、横揺れ防止
装置の所定の剛性が得られる。

【００１１】きわめて単純かつ有利な構成は、横揺れ防
止装置をトーションバーとして設計し、このトーション
バーを車輌の長手方向軸線に対して横方向に配置し、駆
動装置のフレーム内またはフレーム上に取り付けて、こ
のトーションバー自体の長手方向軸線回りに回転できる
ようにし、さらにこのトーションバーの両端において、
トーションバーに回転するように接続された少なくとも
１つの揺動レバーにより、トーションバーの長手方向軸
線から、何れの場合にも該軸線と直交する横方向のある
距離で軌道車輪のベアリングハウジングの一方に枢着し
て得られた。ベアリングハウジングはホイールベアリン
グハウジング自体で良く、これは、殆どの具体的な実施
態様で好適な選択である。しかし、ベアリングハウジン
グは、軌道車輪または輪軸とともに回転しないその他の
ベアリングハウジング、たとえばギヤケース、1次ばね
のハウジング、径方向接地端子などでも良い。トーショ
ンバーは、列車の長手方向軸線に対して直角以外の角度
で延在させることもできるし、状況または空間条件によ
って必要な場合、偏位構造にすることもできる。

【００１２】圧力媒体を供給されるシステムとして、ま
たはトーションバーとして横揺れ防止装置を構成する場
合の共通点は、車体がゆがんでいない状態のときに、横
揺れ防止装置には荷重が加わらず、駆動装置が1次サス
ペンションによってのみ軌道上に支持される点である。
駆動装置のフレームの分割、および配置間隔も共通であ
る。したがって、比較的柔軟な1次サスペンションによ
り、軌道車輪は、軌道の特定の凹凸あるいは不規則な部
分を単純な方法でたどることができる。同時に、軌道車
輪により駆動装置フレームに伝達される力は小さい。

【００１３】もう1つの有利な構成は、トーションバー
の各々の揺動レバーにプッシュロッドを割り当てること
であり、プッシュロッドは、揺動レバーの自由端部と、
軌道車輪の上記ベアリングハウジングの一方とに関節式
に連結する。トーションバーの両端は、通常、列車の長
手方向軸線から横方向に同じ距離にある。しかし、空間
上の理由から、距離を変える必要がある場合もある。そ
の場合、距離の差は、適切であれば揺動レバーを延長し
て補正することができる。圧力媒体が供給される作動シ
リンダを使用する場合、この補正は、直径が異なるシリ
ンダにより行うことができる。

【００１４】トーションバーの個々の端部と列車の長手
方向中心線との間の横方向の距離は、列車の個々の軌間
の０．１〜１．５倍であるべきである。最後に、個々の
１次ばね各々のばね剛性をできる限り低く保つと、特に
高速度における走行の質に有利であることが実証され
た。実行できる多くの有利な改良は、従属請求項から明
白である。

【００１５】本発明について、２つの単純化した具体的
な実施態様に関して以下に詳しく説明する。

【００１６】考察する具体的な実施態様では、駆動装置
は、Ｈ形フレーム２を含むボギー１を備える。車体３
は、２次サスペンションを介してボギーフレーム２上に
支持される。2次サスペンションは、２つのコイルばね
４および５を備える。１つの輪軸６および７は各々、ボ
ギーフレーム２の各端部においてベアリングハウジング
８に回転可能に取り付けられる。ベアリングハウジング
８は同時回転せず、ボギーフレーム２は、１次ばね９を
介して各々のベアリングハウジング８上に支持される。
考察しているこの単純化された例でも、１次ばね９はコ
イルばねを備え、各々はほぼ同じばね剛性を有する。

【００１７】図１〜４では、トーションバー１０は、ボ
ギーフレーム２の各端部に装備され、ボギーフレームを
横断して横方向に、個々の輪軸の組６または７に平行に
延在する。トーションバー１０は、その外側端部では、
ボギーフレーム２上に固定されるマウント１１に移動可
能に取り付けられる。マウント１１に隣接して、つまり
マウント１１から多少離れた位置には、トーションバー
１０の各端部に個々の揺動レバー１２および１３があ
り、これらは、回転的に固定した状態でトーションバー
１０に接続される。揺動レバー１２および１３各々の外
側自由端部には、プッシュロッド１４が係合し、このプ
ッシュロッドは、図示するように輪軸６、７の長手方向
軸線１９上か、または長手方向軸線１９から離れた位置
にある各ベアリングハウジング８に関節式に連結され
る。プッシュロッド１４も、揺動レバー１２および１３
に関節式に連結される。

【００１８】図１から分かるとおり、揺動レバー１２お
よび１３は各々、駆動装置および車体３の長手方向中心
線ＩＩ−ＩＩから距離１５の位置にある。考察している
実施例では、２つの距離１５は等しい。この距離は、輪
軸６および７の軌間１６の０．１〜１．５倍である。

【００１９】２つのトーションバー１０の長手方向軸線
１７は各々、ベアリングハウジング８上に固定される位
置から横方向の距離１８の位置にある。この距離１８
は、揺動レバー１２および１３により橋絡される。

【００２０】列車が正常に走行している場合、つまり車
体３が長手方向中心線ＩＩ−ＩＩに対して一方の側また
は他方の側に傾斜していない場合、トーションバー１０
に荷重は加わらない。しかし、車体３が一方の側または
他方の側に傾斜する、つまり横揺れすると、トーション
バー１０に両端から荷重が加わり、一方の揺動レバー１
２は下傾し、他方の揺動レバー１３は、その静止位置か
ら反対側に同じ量だけ回転する。なぜなら、ボギー１の
フレーム２は、当然、車体３の特定の回転運動に追従す
るからである。揺動レバー１２、１３の互いに反対の回
転運動により、トーションバー１０は、車体３の回転運
動の影響を弱める。

【００２１】図１〜図４に示す具体的な実施態様では、
駆動装置は、輪軸７および８がその内部に取り付けられ
る装置である。しかし、輪軸が、ホイールディスク２０
の外側に位置する車軸スタブに本質的に公知の方法で取
り付けられる駆動装置の可能性もあり、これも本発明の
範囲である。しかし、個々の車輪を備える駆動装置の場
合は特に、車輪２０が共通の軸線１９に一直線上にない
ことも考えられる。車輪２０を横方向に変位させること
も全く可能である。この場合も、本発明による横揺れ防
止装置は有効であり、たとえば、距離１８間の差は、揺
動レバー１２または１３の長さの差により補正すること
ができる。当然、適切な距離は、適切であれば距離１５
の間で選択される。

【００２２】図５に示す具体的な実施態様では、個々の
油圧シリンダ２１および２２は、ボギーフレーム２と各
々の非回転ベアリングハウジング８との間に配置され
る。各々の油圧シリンダ２１および２２には、長手方向
に変位可能な状態で、２つのピストンロッド２４および
２５を有するピストン２３が取り付けられ、その端部２
６および２７は、各々ボギーフレーム２およびベアリン
グハウジング８に関節式に連結される。油圧シリンダ２
１および２２の相互に対向する環状室２８および２９
は、ライン３０および３１により互いに対角線状に接続
される。２本のライン３０および３１は、分岐ライン３
２および３３により共通の圧力媒体源３４から供給され
る。最も単純化された事例では、圧力媒体源３４は、油
圧油用の油受け３５と、ポンプ３６と、圧力逃がし弁３
７と、２つの逆止弁３８と、２つのアキュムレータ３９
と、接続ライン４０とを備える。各々のアキュムレータ
３９は、気体クッション４２から油圧油を分離するダイ
ヤフラム４１を有する。気体クッション４２は予備加圧
される、つまり過度な圧力を加えられている。

【００２３】加圧済み油圧媒体が供給される上記のシス
テム２１〜３４の動作モードは、関連技術の当業者であ
れば本質的に周知のことである。空気または気体が圧力
媒体として供給される空気圧制御システムは、類似の構
造を有して類似の方法で動作するので、この点に関して
詳細に説明する必要はないので省略する。

【００２４】本発明では、車体３がその長手方向中心線
ＩＩ−ＩＩ回りに回転することにより、相互に対向する
２つの油圧シリンダ２１および２２内の２つの環状室２
８および２９は、そのサイズが縮小する。この過程で
は、２つのアキュムレータ３９の一方の圧力は増加する
が、他方のアキュムレータ３９の圧力は低下する。した
がって、圧力および容量の補正は、何れの場合にも、隙
間空間４２が適切に予備加圧される２つのアキュムレー
タ３９によって行われる。隙間空間４２の予備加圧は、
横揺れ防止装置の剛性を決定する。漏れによる損失が生
じた場合、このために車体３内またはボギーフレーム２
上に配置される圧力媒体源３４により補正される。 ［図面の簡単な説明］

【図１】ボギーの平面図を示す。

【図２】線ＩＩ−ＩＩに沿って切ったボギーの断面を示
す。

【図３】ボギーの正面図を示す。

【図４】ボギーの斜視図を示す。

【図５】油圧横揺れ防止装置を示す。各々の図は、縮小
されている。

【符号の説明】

１：ボギーまたは駆動装置 ２：Ｈ形ボギーフレーム ３：車体 ４：コイルばね ５：コイルばね ６：輪軸 ７：輪軸 ８：ベアリングハウジング ９：1次ばね １０：トーションバー １１：マウント １２：揺動レバー １３：揺動レバー １４：プッシュロッド １５：距離 １６：軌間 １７：長手方向軸線 １８：距離 １９：長手方向軸線、輪軸 ２０：軌道車輪 ２１：油圧シリンダ ２２：油圧シリンダ ２３：ピストン ２４：ピストンロッド ２５：ピストンロッド ２６：端部 ２７：端部 ２８：環状室 ２９：環状室 ３０：ライン ３１：ライン ３２：分岐ライン ３３：分岐ライン ３４：圧力媒体源 ３５：油受け ３６：ポンプ ３７：圧力逃がし弁 ３８：逆止弁 ３９：アキュムレータ ４０：接続ライン ４１：ダイヤフラム ４２：気体クッション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シモン， ユルゲン ドイツ連邦共和国 ヘルツォーゲンラス デー−52134，クロイツストラーセ 32 (72)発明者 クウィットニウスキ， マティアス ドイツ連邦共和国 アーヘン デー− 52066，アルトストラーセ ７ (72)発明者 シューベルト， ステファン ドイツ連邦共和国 バイデナウ デー− 01809，バーンホフストラーセ 17 (72)発明者 ファストナハト， ディーテル ドイツ連邦共和国 バッド オイーンハ ウゼン デー−32547，ベスシンゲルス トラーセ 53 (56)参考文献 特開 平２−92770（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−56034（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−56713（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−9127（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭63−41787（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B61F 5/24

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 列車の車体（３）が該車体（３）の長手
   方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）回りに横揺れするのを防止する
   ための横揺れ防止装置において、 駆動装置（１）内で互いに対向して配置される少なくと
   も２つの軌道車輪（２０）の各々を、前記駆動装置
   （１）の上に配置されたフレーム（２）に固定する１次
   ばね（９）と、 前記フレーム（２）の上に配置された車体（３）を前記
   フレーム（２）に直接または支持具を介して固定する２
   次サスペンション（４、５）と、 前 記駆動装置（１）に接続されるとともに、２つの端部
   を有するトーションバー（１０）とを備え、 前記トーションバー（１０）の各々の端部には、前記長
   手方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）から、該軸線（ＩＩ−ＩＩ）
   と直交する横方向のある距離（１５）に位置する前記軌
   道車輪（２０）の非回転なベアリングハウジング（８）
   に枢着されたプッシュロッド（１４）と連結する、揺動
   レバー（１２または１３）が取り付けられている横揺れ
   防止装置。
2. 【請求項２】 前記横揺れ防止装置が、圧力媒体が供給
   されるシステム（３４〜４２）を備え、該システムの端
   部が、前記フレーム（２）と軌道車輪（２０）の非回転
   ベアリングハウジング（８）との間に枢着される作動シ
   リンダ（２１、２２）として設計される、請求項１記載
   の横揺れ防止装置。
3. 【請求項３】 前記システムに圧縮空気が供給できる、
   請求項２記載の横揺れ防止装置。
4. 【請求項４】 前記システム（３４〜４２）に圧力媒体
   が供給できる、請求項２記載の横揺れ防止装置。
5. 【請求項５】 前記システム（３４〜４２）は、前記圧
   力媒体が供給される少なくとも１つのアキュムレータ
   （３９）を備える、請求項４記載の横揺れ防止装置。
6. 【請求項６】 前記トーションバー（１０）が、 列車の前記長手方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）を横断するよう
   に配置され、 該トーションバー（１０）の長手方向軸線（１７）回り
   およびさらに該トーションバー（１０）の両端（１１）
   で回転するように前記駆動装置（１）の前記フレーム
   （２）内またはフレーム（２）上に取り付けられ、およ
   び 何れの場合にも、前記トーションバー（１０）に対して
   回転的に固定した状態で接続された少なくとも１つの揺
   動レバー（１２、１３）により前記トーションバー（１
   ０）の前記長手方向軸線（１７）から、該軸線（１７）
   と直交する横方向のある距離（１８）においてベアリン
   グハウジング（８）に枢着される、請求項１記載の横揺
   れ防止装置。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの前記揺動レバー（１
   ２、１３）にプッシュロッド（１４）が取り付けられ、
   該プッシュロッド（１４）は、揺動レバー（１２、１
   ３）の自由端部および前記ベアリングハウジング（８）
   の両方に関節式に連結される、請求項６記載の横揺れ防
   止装置。
8. 【請求項８】 前記トーションバー（１０）の２つの端
   部（１１）が各々、列車の長手方向軸線（ＩＩ−ＩＩ）
   から、該軸線と直交する横方向に同じかまたは異なる距
   離（１５）にある、請求項６記載の横揺れ防止装置。
9. 【請求項９】 前記横方向の距離（１５）が、列車の個
   々の軌間（１６）の０．１倍〜１倍である、請求項８記
   載の横揺れ防止装置。