JP4242889B2 - ばね支持装置を備えた鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の台車と車体との間に車体を所定高さに支持するばね支持装置を備えた鉄道車両に係り、詳しくは、空車荷重と積車荷重との差が大きい車両や圧縮空気源を多く持てない車両に最適なばね支持装置を備えた鉄道車両に関する。

鉄道車両の台車と車体との間に設けられるばね支持装置、いわゆる枕ばねとして、近年は、圧縮空気を封入した空気ばねが多用されている。空気ばねを使用した枕ばねでは、空気ばね内の圧縮空気を給排気することによって空車時と積車時との車体高さを一定に保つための高さ調整装置が設けられており、給排気する圧縮空気には、一般にブレーキ用の圧縮空気を利用している。

しかし、機関車で牽引される客車や貨車等の場合は、圧縮空気源となる空気圧縮機が機関車にしか配置されていないため、長く連なった状態では、機関車から遠い位置の車両で圧縮空気が不足することがあった。このため、電動モータと減速装置とで伸縮駆動されるアクチュエーターと、該アクチュエーターによって作動するリンクとを備えた空気ばねの高さ調整装置を設け、圧縮空気の不足を補うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−８８０３０号公報

上述のものでは、圧縮空気の使用量は大幅に少なくなるが、空気ばねの高さ調整装置を別に設けなければならず、構造が複雑になるだけでなく、電動モータ用の電源を確保しなければならないなど、製造コストの上昇を招いていた。

そこで本発明は、少ない圧縮空気量で車体の高さ調整を行うことができ、特別な機器を必要とせず、簡単な構造で低コストで製造することができるばね支持装置を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の構成では、鉄道車両の台車と車体との間にばね支持装置を備えた鉄道車両において、液圧室への圧油の供給によるシリンダロッドの伸張で車体を上昇させる油圧シリンダと、前記液圧室内に収納されて前記シリンダロッドを伸張方向に付勢するコイルスプリングと、圧縮空気の圧力で前記圧油を発生させる空油変換器と、台車に対する車体の高さに応じて前記空油変換器における空気室内の圧縮空気の給排気を行う応荷重弁とを備えていることを特徴としている。

第２の構成では、鉄道車両の台車と車体との間にばね支持装置を備えた鉄道車両において、液圧室への圧油の供給によるシリンダロッドの伸張で車体を上昇させる油圧シリンダと、前記液圧室内に収納されて前記シリンダロッドを伸張方向に付勢するコイルスプリングと、圧縮空気の圧力で前記圧油を発生させる空油変換器とを備えるとともに、該空油変換器における空気室内の圧縮空気を、該ばね支持装置を装着した鉄道車両に設けられている空気ブレーキ装置用応荷重装置にて給排気することを特徴としている。

また、第３の構成では、前記圧油の圧力を保持するアキュムレーターを備え、第４の構成では、前記液圧室に前記圧油を給排する経路に絞り部を備えていることを特徴としている。

本発明のばね支持装置を備えた鉄道車両によれば、液圧室内に車体を上昇させる方向に付勢するコイルスプリングを設けたことにより、車体を上昇させるために必要な液圧力を小さくできる。したがって、液圧を発生させる空油変換器に供給する圧縮空気量が少なくなり、圧縮空気の消費量を少なくすることができる。さらに、空油変換器に給排気する圧縮空気として、空気ブレーキ装置用応荷重装置からの圧縮空気を利用することにより、圧縮空気の消費量をさらに低減することができる。

図１は、本発明の第１形態例を示すばね支持装置を備えた鉄道車両の要部説明図である。このばね支持装置１０は、台車と車体との間に設けられて車体荷重を支えるもので、油圧シリンダ１１と空油変換器１２と応荷重弁１３とで形成されている。台車に連結された油圧シリンダ１１は、台車と車体との間に鉛直方向に配置されるもので、ダイヤフラム型ピストン１４によってシリンダ下部に液圧室１５が画成され、この液圧室１５内に圧油を供給してシリンダロッド１６を伸張させることにより、シリンダロッド１６に連結された車体を台車に対して上昇させるように形成されている。さらに、前記液圧室１５内には、ダイヤフラム型ピストン１４を介してシリンダロッド１６を伸張方向に付勢するコイルスプリング１７が収納されており、液圧室１５内に供給される前記圧油と、このコイルスプリング１７とで車体荷重を支持するハイブリット型液体アクチュエーターを構成している。

前記空油変換器１２は、ダイヤフラム１８によって下部の圧油室１９と上部の空気室２０とに区画されており、前記圧油室１９は、絞り部２１を有する油圧配管２２を介して前記液圧室１５に接続し、空気室２０は、空気配管２３を介して前記応荷重弁１３に接続している。

応荷重弁１３は、弁本体を中心としたレバー２４の回動によって前記空気配管２３を遮断したり、空気配管２３に連通する経路を元空気溜管側の供給管２５と排気管２６とに切り換えるもので、弁本体を車体に、レバー先端を台車にそれぞれ取り付けた場合、一般的にはレバー２４が水平方向のときに空気配管２３を遮断した状態となり、車体への荷重が増加してレバー２４の先端側が上昇すると供給管２５が空気配管２３に連通して空気室２０へ圧縮空気が供給され、荷重が減少してレバー２４の先端側が下降する排気管２６が空気配管２３に連通して空気室２０から圧縮空気を排出する。

このように形成されたばね支持装置１０は、車両への荷重が増加した際、例えば貨物を積載した際には、応荷重弁１３が作動して元空気溜管から圧縮空気が空気室２０に供給され、空気室２０の内圧が上昇することによって圧油室１９内の作動液が押し出され、油圧配管２２及び絞り部２１を通って液圧室１５に所定圧力の圧油が導入される。これにより、油圧シリンダ１１のシリンダロッド１６が伸張して車体を上昇させる。このとき、車体に作用する上昇力は、コイルスプリング１７の付勢力と、圧油の圧力、即ち空気室２０内の圧縮空気の圧力との合計となることから、空気ばねのみで車体を上昇させる場合に比べて圧縮空気の圧力を低くすることができ、元空気溜管から空気室２０に供給する圧縮空気量を少なくすることができる。

一方、貨物を降ろして車両への荷重が減少した際には、応荷重弁１３が作動して空気室２０内の圧縮空気を排気管２６から排出することにより、空気室２０の内圧が低下するとともに油圧シリンダ１１の圧油によるピストンの押圧力が減少するので、車体からの重力でシリンダロッド１６が短縮して作動液が圧油室１９に戻って空気室２０から圧縮空気を排出するとともに車体が下降する。この車体下降時に応荷重弁１３から排出される空気量は、前記車体上昇時に空気室２０に供給された圧縮空気量に相当するものとなるから、圧縮空気の排気量も従来に比べて少なくなる。

したがって、従来の空気ばねに比べてばね支持装置の小型化を図ることができ、圧縮空気の供給を機関車に頼る客車や貨車を多数連結した場合でも、少量の圧縮空気で車体の上昇を速やかに行うことができ、後部側に連結された車両で圧縮空気量が不足することがなくなる。また、油圧機器と空圧機器とで構成されているため、電源が不要であり、構造も簡単であるから、車両全体の製造コストを低減することができる。さらに、車両走行時の振動は、コイルスプリング１７と、空油変換器１２の空気室２０内の圧縮空気とで吸収ことができ、また、空気室２０を有する空油変換器１２がアキュムレーターとして作用するとともに、液圧室１５との間の油圧配管２２に絞り部２１を設けたことにより、振動の減衰効果を高めることができる。

図２は、本発明の第２形態例を示すばね支持装置を備えた鉄道車両の要部説明図である、なお、第１形態例と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本形態例に示すばね支持装置３０は、前記同様に、コイルスプリング１７を収納した液圧室１５内への圧油の供給によって車体を上昇させる作用を有する油圧シリンダ１１と、空気室２０への圧縮空気の供給によって圧油室１９に所定圧力の圧油を発生させる空油変換器１２とを備えるとともに、空油変換器１２の空気室２０に圧縮空気を供給するための手段として、ばね支持装置３０を装着した車両に設けられている空気ブレーキ装置用の応荷重装置３１を利用している。また、液圧シリンダ１１の底壁１１ａの内面中心部には磁石Ｍが設けられ、該磁石Ｍの外周側にコイルスプリング１７が設けられている。

空気ブレーキ装置用の応荷重装置３１は、積載重量に応じてブレーキシリンダに供給する圧縮空気量（圧力）を調整するものであって、元空気溜に接続される配管３２からの圧縮空気を、測重弁３３で測定した荷重に応じて圧縮空気ダメ３４から応荷重中継弁３５に導入し、制動時には、ブレーキ制御弁に接続されるブレーキ制御弁通路３６から送気されるブレーキ指令圧を荷重に応じた圧力として、ブレーキシリンダ通路３７を介してブレーキシリンダに圧縮空気を供給する。

空気室２０に接続する空気配管２３は、応荷重中継弁３５の上流側から分岐しており、測重弁３３で測定した荷重に応じた圧力の圧縮空気が空気配管２３を通って、絞り部２３ａを介して空気室２０に導入される。したがって、空気室２０内の圧力は、車体荷重が大きいときには高くなり、車体荷重が小さいときには低くなるので、シリンダロッド１６に加わる車体荷重と、空油変換器１２から油圧シリンダ１１に導入される作動液の圧力及びコイルスプリング１７の付勢力とが釣り合った所定の高さで車体が支持されることになる。さらに、本形態例に示す液圧室１３には、絞り部４１を備えた他の油圧経路４２を介してアキュムレーター４３を設けることにより、振動の減衰効果をより高め、空気ばねと同程度の性能を発揮することができる。

このように本形態例では、空気ブレーキ装置用の応荷重装置３１を利用して車体に掛かる荷重を測定し、測定した荷重に応じて空気室２０に圧縮空気を給排気するので、低コストで車体の高さ位置を常に安定して保持させることができ、さらに、絞り部２３ａ，２１により圧力変化を緩慢化することで、圧縮空気の消費を極力減少させることができる。また、本形態例ではシリンダ孔の底壁中心部に設けた磁石Ｍに、コイルスプリング１７から出る摩耗粉を付着させることができ、作動液を清浄に保つことができる。

本発明の第１形態例を示すばね支持装置を備えた鉄道車両の要部説明図である。 本発明の第２形態例を示すばね支持装置を備えた鉄道車両の要部説明図である。

符号の説明

１０…ばね支持装置、１１…油圧シリンダ、１２…空油変換器、１３…応荷重弁、１４…ピストン、１５…液圧室、１６…シリンダロッド、１７…コイルスプリング、１８…ダイヤフラム、１９…圧油室、２０…空気室、２１…絞り部、２２…油圧配管、２３…空気配管、２３ａ…絞り部、２４…レバー、２５…供給管、２６…排気管、３０…ばね支持装置、３１…応荷重装置、３２…配管、３３…測重弁、３４…圧縮空気ダメ、３５…応荷重中継弁、３６…ブレーキ制御弁通路、３７…ブレーキシリンダ通路、４１…絞り部、４２…油圧経路、４３…アキュームレータ、Ｍ…磁石

Claims (4)

1. 鉄道車両の台車と車体との間にばね支持装置を備えた鉄道車両において、液圧室への圧油の供給によるシリンダロッドの伸張で車体を上昇させる油圧シリンダと、前記液圧室内に収納されて前記シリンダロッドを伸張方向に付勢するコイルスプリングと、圧縮空気の圧力で前記圧油を発生させる空油変換器と、台車に対する車体の高さに応じて前記空油変換器における空気室内の圧縮空気の給排気を行う応荷重弁とを備えていることを特徴とするばね支持装置を備えた鉄道車両。
2. 鉄道車両の台車と車体との間にばね支持装置を備えた鉄道車両において、液圧室への圧油の供給によるシリンダロッドの伸張で車体を上昇させる油圧シリンダと、前記液圧室内に収納されて前記シリンダロッドを伸張方向に付勢するコイルスプリングと、圧縮空気の圧力で前記圧油を発生させる空油変換器とを備えるとともに、該空油変換器における空気室内の圧縮空気を、該ばね支持装置を装着した鉄道車両に設けられている空気ブレーキ装置用応荷重装置にて給排気することを特徴とするばね支持装置を備えた鉄道車両。
3. 前記圧油の圧力を保持するアキュムレーターを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のばね支持装置を備えた鉄道車両。
4. 前記液圧室に前記圧油を給排する経路に絞り部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のばね支持装置を備えた鉄道車両。

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