JP3906632B2 - Height detection apparatus and railcar carriage - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両用台車の空気ばねの高さを検出する高さ検出装置及び鉄道車両用台車に関し、特に自動高さ調整機構の回転軸と同軸上にアナログ式の角度センサを組み合わせた高さ検出装置及び鉄道車両用台車に関する。
【0002】
【従来の技術】
曲線路を通過する鉄道車両は、カント量に釣り合う速度で走行しない場合、乗客に横方向の加速度が作用し、乗り心地を悪化させることになる。この横方向の加速度を相殺すべく近年、台車上と車体間に介設された空気ばねを利用して曲線区間で車体を曲線の内側に傾斜させる装置が提案されている。
【0003】
このような装置において、車体を傾斜させる場合、空気ばねの高さを検出する必要がある。特開平11−78875号公報、及び特開平11−78876号公報には、空気ばねの高さを検出する高さ検出装置が開示されている。
【0004】
特開平11−78875号公報に開示されている高さ検出装置は、自動高さ調整弁の操作レバーの回動角度を、アブソリュート式エンコーダ等のディジタル式の角度センサを用いて検出し、高さを求めるものである。
また、特開平11−78875号公報に開示のディジタル式の角度センサは、自動高さ調整弁を作動させるシャフトの回動を、該シャフトと一体回転可能に連結する偏心カムに歯合する歯付きベルトを介して車高計測用エンコーダへ伝達するようにしている。一方、特開平11−78876号公報に開示の車高計測装置における角度センサは、水平レバーと垂直レバーとを連結する調整棒の同軸上に設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−78876号公報に開示の角度センサは、水平レバーと垂直レバーとの連結部に設けられているため、台車から伝達される上下振動加速度の影響が大きいという問題がある。つまりこの連結部における上下振動は台車、車体間の相対上下振動となるため、角度センサに悪影響を与え、角度センサの信頼性及び耐久性の低下を招来していた。
【0006】
また、特開平11−78875号公報に開示の角度センサは、特開平11−78876号公報に開示の角度センサと異なり、自動高さ調整弁側、すなわち車体側に角度センサが設けられているため上述の問題は回避することができる。しかし、車高が変化し、自動高さ調整弁を作動させるシャフトが回動した場合でも、その回動はシャフトから該シャフトと一体回転可能に連結されるカムへ、カムから該カムに歯合する歯付きベルトへ、歯付きベルトから歯付きベルトに歯合する歯付きプーリーヘ、そうして歯付きプーリーと共に回転する角度センサへ伝達されるよう構成されている。そのため、部品点数の増加を招くという問題があるほか、部品点数の増加に伴う機器の大型化を招くという問題もあった。
【0007】
また、ディジタル式の角度センサを用いた場合、情報量が多くなれば必要な配線数が増加し、高さ検出装置の小型化のひいては鉄道車両用台車の小型化要求に応えることができないという問題があった。特に、特開平11−78876号公報はその構成が極めて複雑であり、装置が大型化するという問題があった。
【0008】
さらに、アブソリュート式エンコーダは同心円上に様々なパターンをもったスリットを反射面に刻み、そのスリット毎に発光ダイオード、フォトトランジスタ及びインデックススケールを配置して回動角度の絶対的位置を検出するものである。しかし、鉄道車両は、屋外で使用されるためアブソリュート式エンコーダを角度センサとして用いた場合、反射面に砂埃、油等が付着し検出精度の低下を招くという問題もあった。さらに、発光ダイオードを用いていて角度を検出するため、発光ダイオードが時間の経過により消耗するため、頻繁に交換する必要があり保守面でも問題があった。つまり、空気ばねの高さについては、それほど精度を高める必要がないため、精度よりもむしろ機器の小型化、保守負担の軽減を図ることの可能な高さ検出器の開発が望まれていた。
【0009】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは機器構成を小型化することができ、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることの可能な高さ検出装置及び鉄道車両用台車を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る高さ検出装置は、台車上に空気ばねを介して車体を載置してある鉄道車両の前記台車に立設された支持柱に、アームが揺動可能に枢支されており、該アームの揺動部が前記車体に設けた回動軸に一体回動可能に連結されており、該回動軸の回動により、前記空気ばねに対して加圧空気を給排する自動高さ調整弁を開閉する高さ検出装置において、前記回動軸と同軸上に設けられ、該回動軸の回動角度を検出する角度センサを備え、該角度センサは、前記回動軸と一体回転可能なマグネットケース、及び、該マグネットケースの回動角に比例した電圧を、ケーブルを介して出力する磁気式ポテンショメータから構成されるアナログ式角度センサであることを特徴とする。
【0011】
第1発明にあっては、台車に立設される支持柱にアームの枢支部が連結されており、アーム他端の揺動部は車体に設けられる回動軸に一体回動可能に連結されている。このアームは、空気ばねの高さに応じて上下方向に揺動し、その揺動部に一体回転可能に連結される回動軸を回転させる。そしてこの回動軸の回動角度を検出する角度センサを該回動軸の同軸上に設けて、検出した回動角度から空気ばねの高さを検出するようにしたので、機器構成を小型化することができる。
【0012】
第2発明に係る高さ検出装置は、第1発明において前記回動軸の突設部分は同心円状の前記マグネットケースへ挿入されて、前記回動軸及び前記マグネットケースが一体的に回転し、該マグネットケースの他端には該マグネットケースの口径よりも小さい直径からなる磁気式ポテンショメータの検出軸が、前記マグネットケースと非接触状態で挿入されていることを特徴とする。
【0013】
第2発明にあっては、角度センサとして、ディジタル式ではなくアナログ式の角度センサを用いて高さを検出するようにしたので、さらなる機器構成の小型化を図ることが可能となり、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることが可能となる。
【0014】
第3発明に係る鉄道車両用台車は、第1発明または第2発明の高さ検出装置を備えることを特徴とする。
【0015】
第3発明にあっては、上述の高さ検出装置を備える鉄道車両用台車を提供するようにしたので、鉄道車両用台車のさらなる小型化を図ることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図1は鉄道車両用台車1の要部を示す模式的斜視図である。図において10は鉄道車両の前台車、11は後台車である。前台車10には空気ばね8a及び8bが、後台車11には空気ばね8c及び8dがそれぞれ設置されている。空気ばね8a乃至8d(以下、空気ばね8という)には空気ばね8内の空気量を制御部5の指示により増減する給気弁3及び排気弁4が設けられている。
【0017】
空気ばね8を上昇させる場合は給気弁3内の図示しない電磁弁を開き、元空気だめ6の空気を、空気管路2を通じて空気ばね8へ送り込む。一方、空気ばね8の高さを低下させる場合は排気弁4内の図示しない電磁弁を開き、空気ばね8内の空気を大気へ放出する。
【0018】
7は支持柱72,アーム71,自動高さ調整弁73及びアナログ式角度センサ70(図3参照)等から構成される本発明に係る高さ検出装置であり、空気ばね8の高さ、すなわち前台車10または後台車11に対する車体Dの高さを検出すると共に、車体Dが傾斜した場合に空気ばね8の高さを機械的に調整する。
【0019】
図2は鉄道車両用台車1の横断面を示す模式図である。前台車10の上面から車体D方向へ臨ませて支持柱72がその一端を前台車10に立設してあり、その他端はアーム71の枢支部71bに回動可能に連結させてある。
【0020】
図3は本発明に係る高さ検出装置7を示す模式的斜視図、図4は本発明に係る高さ検出装置7の横断面図、図5は本発明に係る高さ検出装置7の取り付け構造を示す分解斜視図、図6は本発明に係る高さ検出装置7の正面図である。自動高さ調整弁73の略中央部に嵌入される回動軸74の一端は、自動高さ調整弁73のケーシングから適長部分が突設しており、この突設部分とアーム71の揺動部71aとが一体回転可能に連結され、アーム71の揺動に従って回動軸74も回動する。そして、この回動により自動高さ調整弁73が開閉するよう構成されている。
【0021】
回動軸74の他端も自動高さ調整弁73のケーシングから適長部分が突設しており、その突設部分にはマグネットケース76,ポテンショメータ77及びケーブル77aから構成されるアナログ式角度センサ70が回動軸74の同軸上に設けられる。回動軸74の突設部分は、同心円状のマグネットケース76内部へ挿入され、ビス75によりマグネットケース76と一体回転可能に螺合される。一方マグネットケース76の他端にはマグネットケース76の口径よりも小さい直径から成るポテンショメータ77の検出軸77bがマグネットケース76と非接触状態で挿入されている。ポテンショメータ77は適宜の手段により定着されており、検出した電圧はケーブル77aを介して制御部5へ出力される。
【0022】
アーム71が水平位置よりも上部へ回転した場合、回動軸74が回動して自動高さ調整弁73が空気ばね8へ加圧空気を供給し、また逆に水平位置よりも下方へ回転した場合、回動軸74が回動して自動高さ調整弁73が空気ばね8の加圧空気を排出する状態に切り替わる。ポテンショメータ77はマグネットケース76の回動角に比例した電圧を制御部5へ出力し、制御部5は図示しないRAMに記憶される変換テーブルを参照して、出力電圧を空気ばね8の高さに変換する。なお、空気ばね8の高さはマグネットケース76の回転角にアーム71の長手方向長を乗じて算出することができる。
【0023】
なお、本実施の形態ではアナログ式角度センサ70を、自動高さ調整弁73を介してアーム71と対向する位置に設けてあるが、必ずしもこれに限らず、アナログ式角度センサ70をアーム71側に設けるようにしても良い。さらに、本実施の形態では磁気式ポテンショメータを用いたが、これに限らずレゾルバ等他のアナログ式角度センサを用いても良い。
【0024】
【発明の効果】
以上詳述した如く第1発明にあっては、台車に立設される支持柱にアームの枢支部が連結されており、アーム他端の揺動部は車体に設けられる回動軸に一体回動可能に連結されている。このアームは、空気ばねの高さに応じて上下方向に揺動し、その揺動部に一体回転可能に連結される回動軸を回転させる。そしてこの回動軸の回動角度を検出するアナログ式の角度センサを該回動軸の同軸上に設けて、検出した回動角度から空気ばねの高さを検出するようにしたので、機器構成を小型化することができ、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることが可能となる。
【0025】
第2発明にあっては、角度センサとして、ディジタル式ではなくアナログ式の角度センサを用いて高さを検出するようにしたので、さらなる機器構成の小型化を図ることが可能となり、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることが可能となる。
【0026】
第3発明にあっては、上述の高さ検出装置を備える鉄道車両用台車を提供するようにしたので、鉄道車両用台車のさらなる小型化を図ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】鉄道車両用台車の要部を示す模式的斜視図である。
【図2】鉄道車両用台車の横断面を示す模式図である。
【図3】本発明に係る高さ検出装置を示す模式的斜視図である。
【図4】本発明に係る高さ検出装置の横断面図である。
【図5】本発明に係る高さ検出装置の取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図6】本発明に係る高さ検出装置の正面図である。
【符号の説明】
1 鉄道車両用台車
2 空気管路
3 給気弁
7 高さ検出装置
10 前台車
11 後台車
70 アナログ式角度センサ
71 アーム
71a 揺動部
72 支持柱
73 自動高さ調整弁
74 回動軸
8a、8b、8c、8d 空気ばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a height detection device for detecting the height of an air spring of a railcar carriage and a railcar for a railcar, and in particular, a height obtained by combining an analog angle sensor coaxially with a rotating shaft of an automatic height adjustment mechanism. The present invention relates to a detection device and a railcar bogie.
[0002]
[Prior art]
When the railway vehicle passing through the curved road does not travel at a speed commensurate with the amount of cant, the lateral acceleration acts on the passengers and the riding comfort is deteriorated. In recent years, there has been proposed a device for inclining the vehicle body inside the curve in a curved section using an air spring interposed between the vehicle and the vehicle body in order to cancel the lateral acceleration.
[0003]
In such a device, when the vehicle body is tilted, it is necessary to detect the height of the air spring. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78875 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78876 disclose a height detection device that detects the height of an air spring.
[0004]
The height detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78875 detects the rotation angle of the operation lever of the automatic height adjustment valve using a digital angle sensor such as an absolute encoder, Is what you want.
In addition, the digital angle sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78875 is provided with a toothed gear that meshes with the eccentric cam that is connected to the shaft so as to rotate together with the shaft for operating the automatic height adjustment valve. It is transmitted to the vehicle height measuring encoder via a belt. On the other hand, the angle sensor in the vehicle height measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78876 is provided on the same axis as the adjusting rod that connects the horizontal lever and the vertical lever.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the angle sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78876 has a problem that the influence of vertical vibration acceleration transmitted from the carriage is large because it is provided at the connecting portion between the horizontal lever and the vertical lever. That is, since the vertical vibration in the connecting portion is a relative vertical vibration between the carriage and the vehicle body, the angle sensor is adversely affected, and the reliability and durability of the angle sensor are reduced.
[0006]
In addition, the angle sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-78875 is different from the angle sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-78876 in that an angle sensor is provided on the automatic height adjustment valve side, that is, the vehicle body side. The above problems can be avoided. However, even when the vehicle height changes and the shaft that operates the automatic height adjustment valve rotates, the rotation is engaged from the shaft to the cam that is connected to the shaft so as to rotate integrally therewith. To the toothed belt to be transmitted from the toothed belt to the toothed pulley that meshes with the toothed belt and thus to the angle sensor that rotates with the toothed pulley. Therefore, there is a problem that the number of parts is increased, and there is a problem that the size of the device is increased due to the increase in the number of parts.
[0007]
In addition, when a digital angle sensor is used, the number of necessary wirings increases as the amount of information increases, and as a result of the downsizing of the height detection device, it is impossible to meet the demands for downsizing of the railcar bogie. was there. In particular, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78876 has a problem that the configuration is extremely complicated and the apparatus becomes large.
[0008]
Furthermore, the absolute encoder is designed to detect the absolute position of the rotation angle by placing slits with various patterns on concentric circles on the reflecting surface and arranging a light emitting diode, phototransistor and index scale for each slit. is there. However, since railroad vehicles are used outdoors, when an absolute encoder is used as an angle sensor, there is a problem that dust, oil, etc. adhere to the reflecting surface, leading to a decrease in detection accuracy. Furthermore, since the angle is detected using a light-emitting diode, the light-emitting diode is consumed over time, so it has to be frequently replaced and there is a problem in terms of maintenance. In other words, since it is not necessary to increase the accuracy of the air spring height, it has been desired to develop a height detector that can reduce the size of the device and reduce the maintenance burden rather than the accuracy.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to reduce the equipment configuration and to reduce the maintenance burden by improving durability and reliability. An object of the present invention is to provide a height detection device and a railcar carriage.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Height detection apparatus according to the first invention, the support pillars erected before Symbol bogie that on the truck are mounted to the vehicle body via an air spring, the arm is pivotally supported swingably The swinging portion of the arm is connected to a rotation shaft provided on the vehicle body so as to be integrally rotatable. Supplying / exhausting compressed air to / from the air spring by rotation of the rotation shaft. to the height detection device for opening and closing the automatic height adjustment valve is provided on the rotating shaft and coaxially with an angle sensor for detecting the rotational angle of the shaft該回, the angle sensor, the rotation shaft and integrally rotatable magnet case, and said the said magnet case voltage proportional to the rotation angle of a magnetic potentiometer that consists analog angle sensor for outputting via a cable To do.
[0011]
In the first aspect of the invention, the pivot portion of the arm is connected to the support column standing on the carriage, and the swinging portion at the other end of the arm is connected to the rotation shaft provided in the vehicle body so as to be integrally rotatable. ing. The arm swings in the vertical direction according to the height of the air spring, and rotates a rotating shaft connected to the swinging portion so as to be integrally rotatable. An angle sensor for detecting the rotation angle of the rotation shaft is provided on the same axis of the rotation shaft so that the height of the air spring is detected from the detected rotation angle. can do.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the first invention, the projecting portion of the rotating shaft is inserted into the concentric magnet case, and the rotating shaft and the magnet case rotate integrally, A detection shaft of a magnetic potentiometer having a diameter smaller than the diameter of the magnet case is inserted into the other end of the magnet case in a non-contact state with the magnet case .
[0013]
In the second invention, since the height is detected by using an analog type angle sensor instead of a digital type as the angle sensor, it is possible to further reduce the size of the device configuration and to provide durability. In addition, the maintenance burden can be reduced by improving the reliability.
[0014]
A railcar carriage according to a third aspect of the present invention includes the height detection device according to the first or second aspect of the present invention.
[0015]
In the third aspect of the invention, since the railway vehicle carriage provided with the above-described height detection device is provided, it is possible to further reduce the size of the railway vehicle carriage.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main part of a
[0017]
When raising the
[0018]
[0019]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the
[0020]
3 is a schematic perspective view showing the
[0021]
The other end of the
[0022]
When the
[0023]
In this embodiment, the
[0024]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the first invention, the pivot portion of the arm is connected to the support column that is erected on the carriage, and the swinging portion at the other end of the arm is integrated with the rotation shaft provided on the vehicle body. It is linked movably. The arm swings in the vertical direction according to the height of the air spring, and rotates a rotating shaft connected to the swinging portion so as to be integrally rotatable. The analog angle sensor for detecting the rotation angle of the rotation shaft is provided on the same axis as the rotation shaft, and the height of the air spring is detected from the detected rotation angle. Can be reduced in size, and the maintenance burden can be reduced by improving durability and reliability.
[0025]
In the second invention, since the height is detected by using an analog type angle sensor instead of a digital type as the angle sensor, it is possible to further reduce the size of the device configuration and to provide durability. In addition, the maintenance burden can be reduced by improving the reliability.
[0026]
In the third invention, since the railway vehicle carriage provided with the above-described height detection device is provided, the present invention is excellent in that it is possible to further reduce the size of the railway vehicle carriage. Can have an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main part of a railway vehicle carriage.
FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of a railcar bogie.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a height detection apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a height detection apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a mounting structure of a height detection device according to the present invention.
FIG. 6 is a front view of a height detection apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回動軸と同軸上に設けられ、該回動軸の回動角度を検出する角度センサを備え、
該角度センサは、前記回動軸と一体回転可能なマグネットケース、及び、該マグネットケースの回動角に比例した電圧を、ケーブルを介して出力する磁気式ポテンショメータから構成されるアナログ式角度センサであることを特徴とする高さ検出装置。A support pillar erected before Symbol bogie that on the truck are mounted to the vehicle body via an air spring, the arms are pivotally supported in a swingable swing of the arm is the A height that opens and closes an automatic height adjustment valve that supplies and discharges pressurized air to and from the air spring by the rotation of the rotation shaft. In the detection device,
Provided with an angle sensor that is provided coaxially with the rotation shaft and detects a rotation angle of the rotation shaft;
The angle sensor, the rotation shaft integrally rotatable magnet case, and a voltage proportional to the rotation angle of the magnet case, magnetic potentiometers that consists analog output via a cable A height detection device characterized by being an angle sensor.
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