JP4292817B2 - 車両の高さ調整装置及び鉄道用車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車に載置され車体を支持する空気ばね及び前記台車に対する前記車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度に応じて前記空気ばねに空気を給排気する自動高さ調整手段を有する車両の高さ調整装置及びその鉄道用車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両は、台車と車体と台車上で車体をささえる懸架装置からなる。主な懸架手段として、台車に載置される空気ばねにより車体を支持する鉄道車両においては、その台車に対する車体の傾斜角度に応じて、空気ばねへ圧縮空気を給排気する傾斜制御装置と、台車に対する車体の高さに応じて、空気ばねへ圧縮空気を給排気する自動高さ調整装置とを有するものがある。図９は従来の鉄道用車両を模式的に示す斜視図、図１０は鉄道用車両の横断面を示す断面図である。
【０００３】
図９において１０は前台車、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、場合により空気ばね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。
【０００４】
車体の傾斜を行う場合は自動高さ調整弁７３と空気ばね８との間の遮蔽弁９を閉じ空気ばね８に、給気弁３及び排気弁４を用いて空気を給排気することにより行う。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。
【０００５】
７は支持柱７２，アーム７１，及び自動高さ調整弁７３等から構成される自動高さ調整装置である。車体高さ調整を行なう場合は、給気弁３及び排気弁４が閉じる一方遮蔽弁９が開きこの自動高さ調整装置７の働きにより、空気ばねへ給排気が行われている。通常は給排気のハンチングが行われない程度の単位流量の空気が、自動高さ調整装置７を介して流れ、アーム７１の傾斜角度、すなわち、台車に対する車体Ｄの高さに応じて空気ばね８の高さを機械的に調整し、元の高さに戻る。車体Ｄの高さが上昇する方向へ変化した場合、アーム７１は負方向へ傾斜して自動高さ調整弁の排気側が開き、空気ばね８ａから空気が排出される。一方車体Ｄの高さが低下する方向へ変化した場合、アーム７１が正方向へ傾斜して、自動高さ調整弁７３の給気側が開き空気ばね８ｂに圧縮空気が供給される。そして、それぞれの場合、高さが調整され元の高さに戻る。
【０００６】
図１１は高さ調整装置７によって空気ばね８へ給排気される圧縮空気の設定されている供給特性を示す図である。図において横軸はアーム７１の水平位置に対する傾斜角度を示す。また縦軸は自動高さ調整装置７により空気ばね８に給排気される圧縮空気の単位時間当たりの流量を示す。車体Ｄが台車に対して上昇した場合、アーム７１は逆に水平位置から負方向へ回動する（空気ばね８ａの状態）。自動高さ調整装置７は不感体である角度Ｒ１以上（すなわち、角度−Ｒ１以下）となった場合に、空気ばね８ａから単位時間当たりの流量Ｆ１の圧縮空気を略定量的に排出する。ここで略等量的とは、仕様上は一定の流量を流すようにされているが、仕様の持つ公差の範囲内で流量が変化し、ばらつきを有するような、流量を表す場合を示す。
【０００７】
一方、車体Ｄが台車に対して下降した場合、アーム７１は逆に水平位置から正方向へ回動する（空気ばね８ｂの状態）。自動高さ調整装置７は不感体である角度Ｒ１以上となった場合に、空気ばね８ａに単位時間当たりの流量Ｆ１の圧縮空気を略定量的に給気する。ここで車体の傾斜が異常となった場合にそなえて、空気ばね本体に図示してないがピストン弁等を設け、強制的に空気を給排気する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１０４１８２号公報
【特許文献２】
特開平７−８１５５８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動高さ調整装置や傾斜制御装置では、急激に車体が傾斜した場合に対処するための装置、例えば傾斜制御装置に別途ピストン弁等、を設ける必要があり機器構成が複雑になるという問題があった。
【００１０】
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、台車に対する車体の高さもしくは傾斜角度に応じて、自動高さ調整装置が空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を変更することにより、単純な構成で異常時に車体を迅速に適正な位置に保つことが可能な車両の高さ調整装置及び鉄道用車両を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、台車に載置され車体を支持する空気ばねと、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値以上である場合、前記空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を略定量的に給排気する自動高さ調整手段と、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更させる変更手段とを備え、前記変更手段は、前記中立高さからの差または傾斜角度に応じて回動するアームと、該アームの動きに追従してシリンダ内で移動可能なピストンと、前記シリンダに設けられる給排気に使用され前記空気ばねにつながる開口部と、前記シリンダに設けられる複数の給気口と、前記シリンダに設けられる複数の排気口とを備え、前記中立高さからの差または傾斜角度が所定範囲内である場合、前記ピストンは前記複数の給気口及び複数の排気口を塞いでおり、前記中立高さからの差または傾斜角度が第１の値となった場合に前記ピストンが移動し一の給気口または一の排気口を開状態とし前記開口部により給排気を行い、前記中立高さからの差または傾斜角度が前記第１の値より大きい第２の値となった場合に前記ピストンが移動し複数の給気口または複数の排気口を開状態とし前記開口部により給排気を行うことを特徴とする。
本発明に係る車両の高さ調整装置は、台車に載置され車体を支持する空気ばねと、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値以上である場合、前記空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を略定量的に給排気する自動高さ調整手段と、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更させる変更手段とを備え、前記変更手段は、前記中立高さからの差または傾斜角度に応じて回動するアームと、該アームの動きに追従してシリンダ内で移動可能なピストンと、前記シリンダに設けられる給排気に使用され前記空気ばねにつながる開口部と、該開口部に設けられ給排気の流量を変更する調整弁と、前記シリンダに設けられる給気口と、前記シリンダに設けられる排気口とを備え、前記中立高さからの差または傾斜角度が所定範囲内である場合、前記ピストンは前記給気口及び排気口を塞いでおり、前記中立高さからの差または傾斜角度が第１の値となった場合に前記ピストンが移動し給気口または排気口を開状態とし前記調整弁を第１の絞り量とし前記開口部により給排気を行い、前記中立高さからの差または傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値となった場合に前記給気口または排気口を開状態とし前記調整弁を前記第１の絞り量よりも小さい第２の絞り量とし前記開口部により給排気を行うことを特徴とする。
【００１２】
ここで本発明における中立高さとは、自動高さ調整手段作動時に自動高さ調整手段による空気ばねに対する給排気がなされない状態の時の台車に対する車体の高さをいう。また自動高さ調整手段に不感体がある場合は、不感体の中心となるような位置のときの台車に対する車体の高さを中立高さという。中立高さからの差とは、空気ばねが中立高さから変化して、上昇、下降などすることにより、できた台車の車体に対する高さの変化量である。
なお本発明では、この中立高さからの差と、車体の傾斜角度などの角度の表示とは、特に正負の区別をして記載されていない場合などでは、絶対値で示されているものとする。
【００１５】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値未満で給排気量が零の状態から前記第１の単位時間当たりの流量へ増加する際の時間当りの流量の時間当り変化率が、前記第１の単位時間当たりの流量から前記第２の単位時間当たりの流量へ増加する際の時間当りの流量の時間当り変化率以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、前記第２の単位時間当たりの流量は、前記車両の傾斜制御で行われる空気ばねへの単位時間当たりの給排気量より大きいことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第２の値よりも大きい第３の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第２の単位時間当たりの流量よりも大きい第３の単位時間当たりの流量へ変更させる手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る鉄道用車両は、上述のいずれか一つに記載の車両の高さ調整装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、車両の高さ調整装置の変更手段により、台車に対する車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度に応じて空気ばねに空気を給排気する自動高さ調整手段の単位時間当たりの流量を変更する。具体的には、自動高さ調整手段は、台車に対する車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の値以上となった場合に空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を給排気する。そして、車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合、自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更手段により変更する。ところで車体は傾斜していても、一方の空気ばね部の台車に対する車体の高さが中立高さで、他方が中立高さと異なるケースがある。また、車体が傾斜していなくとも、車体の高さが、台車に対して平行を保ったまま上下し、いずれの空気ばね部分も中立高さではない場合がある。こうした事に対処する為に本発明の高さ調整装置では、少なくとも中立高さからの差によって動作するものか、もしくは車体の傾斜角度に応じて動作するものかのいずれかであり、もちろん両方によっても良い構成となっている。このように構成したので、単純な構成で異常時等に車体を迅速に適正な位置に保つことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は鉄道用車両を模式的に示す斜視図、図２は鉄道用車両の横断面を示す模式図、図３及び図４は自動高さ調整弁の機構の一例を示す模式的断面図である。
【００２１】
図において７ａは本発明に係る高さ調整装置である。７ａは支持柱７２ａ，アーム７１ａ，自動高さ調整弁７３ａ等から構成される自動高さ調整手段（以下、自動高さ調整装置という）であり、アーム７１ａの傾斜角度、すなわち自動高さ調整装置のある空気ばねのある場所において、台車に対する車体Ｄの中立高さからの差に応じてその場所にある自動高さ調整弁７３ａが単位時間当り流れる空気の流量を変更し、空気ばね８ａの高さを機械的に調整する。自動高さ調整装置７ａは同様に、他の空気ばね８ｂ、８ｃ、８ｄに設けられている。以下、説明を容易にするために場合により、自動高さ調整装置７ａ〜７ｄを自動高さ調整装置７といい、支持柱７２ａ〜７２ｄを支持柱７２といい、アーム７１ａ〜７１ｄをアーム７１といい、自動高さ調整弁７３ａ〜７３ｄを自動高さ調整弁７３といい、空気ばね８ａ〜８ｄを空気ばね８という。また自動高さ調整装置７は図２の空気ばね８ａのように、車体Ｄが正方向に傾斜している場合、車体の傾斜角度に応じて空気ばね８ａから空気流量を変更しながらを排気してもよい。つまり、車体Ｄの傾斜角度に応じてアーム７１が自動高さ調整弁７３との接合点を基点として回動して負方向に傾斜し、そのアーム７１の傾斜に応じて単位時間当り流れる空気の流量を変更しながら自動高さ調整弁７３の排気側の弁が開き空気ばね８ａから空気が排出される。これに対し、空気ばね８ｂのように、車体Ｄが負方向に傾斜している場合は、車体の傾斜角度に応じて流量を変更しながら自動高さ調整装置７は空気ばね８ｂへ空気を給気する。つまり、車体Ｄの傾斜角度に応じてアーム７１が自動高さ調整弁７３との接合点を基点として回動して正方向に傾斜し、そのアーム７１の傾斜に応じて単位時間当り流れる空気の流量を変更しながら自動高さ調整弁７３の給気側の弁が開き空気ばね８ａへ空気が給気される。
【００２２】
続いて、自動高さ調整弁７３の一例について詳細な構造について説明する。図３（ａ）は台車に対して車体Ｄが中立高さにある場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図であり、図３（ｂ）、図３（ｃ）はアーム７１が正方向（車体Ｄが、その高さ調整装置が設置されている場所において中立高さより低い位置にある。）に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図、図４（ａ）、図４（ｂ）はアーム７１が負方向（車体Ｄが、その高さ調整装置が設置されている場所において、中立高さより高い位置にある。）に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図である。自動高さ調整弁７３は、内部に、アーム７１の傾きに追従して図３（ａ）に示す白抜き矢印の方向（以下、上方向および下方向という）へ移動可能なピストン４５と、上下方向に広がりがあるシリンダ４４を備えている。シリンダ４４の上下方向の略中央部には、給気および排気に使用される開口部４６を備えており、開口部４６に補助空気管路２１が接続され、開口部４６を境にしてシリンダ４４の内部と補助空気管路２１の内部とが繋がっている。
【００２３】
シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも上方向に、給気に使用される開口部である給気口４２を備えており、さらにその上方に開口する給気口４２’を備えている。給気口４２、４２’（変更手段）に空気管路２が接続され、給気口４２を境にして、シリンダ４４の内部と空気管路２の内部とが繋がっている。また、シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも下方向に、排気に使用される開口部である排気口４３を備えており、さらにその下方に過大傾斜時に開口する４３’を備えている。排気口４３、４３’（変更手段）を境にしてシリンダ４４の内部は外気に繋がっている。
本例では、給気口４２，４２’、排気口４３、４３’の開口断面積はほぼ同じであるのに対し、開口部４６の開口断面積は給気口、排気口のおよそ２倍となっている。こうする事で、たとえば給気口４２，４２’の両方が開いた時の最大流量を空気ばねに送る事ができる。
【００２４】
ピストン４５は、シリンダ４４内で、開口部４６の上方向および下方向を塞いでいる。台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が所定範囲内（不感体の範囲内）である場合は、アーム７１は、略水平であり、図３（ａ）に示す如く、ピストン４５は、シリンダ４４内で、給気口４２、４２’及び排気口４３、４３’を塞いでおり、空気は流れない。台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度となって車体Ｄが中立高さより低くなったか、もしくは傾斜角度が負方向に変化した場合、アーム７１は自動高さ調整弁７３の接合点を基点としてその傾斜角度が正方向に変化し、図３（ｂ）に示す如く、ピストン４５は、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へ引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２が開状態となる。
【００２５】
このとき、元空気だめ６から空気管路２内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２からシリンダ４４内を通って補助空気管路２１へ流れ込み、補助空気管路２１へ流れ込んだ空気は、空気ばね８へ供給される。この第１の単位時間当たりの流量の空気が供給されたことによって空気ばね８は伸長し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きは略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８への空気の供給も終了する。
【００２６】
何らかの異常等が生じ、台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第２の中立高さからの差もしくは角度となって車体Ｄがさらに低くなったか、もしくは傾斜角度が負方向に増加した場合、アーム７１は自動高さ調整弁７３の接合点を基点としてその傾斜角度が正方向に増加し、図３（ｃ）に示す如く、ピストン４５は、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へさらに引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２、４２’を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２、４２’が開状態となる。
【００２７】
このとき、元空気だめ６から空気管路２内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２、４２’からシリンダ４４内を通って補助空気管路２１へ流れ込み、補助空気管路２１へ流れ込んだ空気は、空気ばね８へ供給される。この第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量の空気が供給されたことによって空気ばね８はさらに伸長し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まれば、アーム７１の傾きは略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８への空気の供給も終了する。
【００２８】
一方、台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度まで車体Ｄが中立高さより高くなったか、もしくは傾斜角度が正方向に変化した場合、アーム７１の傾斜角度は、負方向に変化する。そして、図４（ａ）に示す如く、ピストン４５も、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３が開状態となる。このとき、空気ばね８から補助空気管路２１内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如くシリンダ４４内を通って排気口４３から外部へ排気される。この第１の単位時間当たりの流量の空気が排気されたことによって空気ばね８は縮まり、車体Ｄの中立高さからの差が、所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きも略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８の空気の排出が終了する。
【００２９】
また、何らかの異常等が生じ台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度がさらに第２の中立高さからの差もしくは角度まで車体Ｄがさらに高くなったか、もしくは傾斜角度が正方向に増加した場合、アーム７１はその傾斜角度が負方向にさらに増加する。そして、図４（ｂ）に示す如く、ピストン４５も、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３、４３’を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３、４３’が開状態となる。このとき、空気ばね８から補助空気管路２１内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如くシリンダ４４内を通って排気口４３、４３’から外部へ排気される。この第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量の空気が排気されたことによって空気ばね８は縮まり、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きも略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８の空気の排出が終了する。
【００３０】
自動高さ調整弁７３は、以上の如く機械的に動作して、車体Ｄの左右を下から支持する空気ばね８の夫々の伸縮状態を調整し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内に入るように自動的に調整する。なお、自動高さ調整弁７３の構造は、車体Ｄが中立高さより低いか、もしくは傾斜角度が負方向に増加した場合に空気ばね８へ給気し、車体Ｄが中立高さよりも高いか、もしくは傾斜角度が正方向に増加している場合に空気ばね８から空気を排気する構造であれば、図３及び図４に示した例以外の構造であってもよい。さらに自動高さ調整装置７が給排気する空気の単位時間当たりの流量を変更する変更手段として前述の構成を用いたが、これに限定されるものではなく、給排気される空気の単位時間当たりの流量が変更することが可能なものであればよい。
【００３１】
図５は本発明に係る自動高さ調整装置の一例における空気ばね８に給排気される空気の単位時間当たりの流量特性の設定を示す図である。図５（ａ）は本実施の形態における特性図の一例であり、図５（ｂ）は他の形態の特性図の一例を示す。図において横軸はたとえば角度センサ７０から出力されるアーム７１の傾斜角度を示す。横軸＋方向はアーム７１の傾斜角度が正方向（車体Ｄが中立位置より低いか、傾斜角度は負方向）であり、給気側にあることを示す。横軸−方向はアーム７１の傾斜角度が負方向（車体Ｄが中立位置より高いか、傾斜角度は正方向）であり、排気側にあることを示す。縦軸は単位時間あたりに給排気される空気の流量である。アーム７１の傾斜角度ＲがＲ１よりも小さい場合、不感体にあるため（図３（ａ）の状態）給気及び排気のいずれも行われない（つまり単位時間当りの流量が零の状態）。アーム７１の傾斜角度Ｒが第１の角度Ｒ１以上となった場合（図３（ｂ），図４（ａ）の状態）、給気口４２又は排気口４３が開き、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１が略定量的に給気または排気される。
【００３２】
車体Ｄの中立高さとの差もしくは、その傾斜が増大し、アーム角度Ｒが第２の角度Ｒ２以上となった場合、給気口４２，４２’、排気口４３，４３’が開く（図３（ｃ），図４（ｂ）の状態）。これにより第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きい第２の単位時間当たりの流量の空気が給排気されることになる。ここでアーム角度がＲ１，Ｒ２となった後少し時間的に遅れて所定の流量Ｆ１，Ｆ２となる。この遅れは、バルブの開閉に要する時間などの為に立ち上がりに少し時間がかかる事による。本例においては、この立ち上がり（すなわち時間に対する単位時間当り流量の変化率）が、０→Ｆ１よりもＦ１→Ｆ２の時の方が急峻である方が好ましい。また、給排気する単位時間当たりの流量は第２の単位時間当たりの流量Ｆ２から第１の単位時間当たりの流量Ｆ１を減じた値Ｆ２−Ｆ１が、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きいことが好ましい。自動高さ調整装置７３とは別に制御部５により傾斜制御が行なわれる場合、給気弁３に空気が給気され、排気弁４から空気が排気される。この場合第３の単位時間当たりの流量が給排気される（図５のＬ線）。本発明においては、第２の単位時間当たりの流量は、第３の単位時間当たりの流量（Ｌ線で示す流量）よりも大きく設定することにより、異常に急激な傾斜変化にも対応できるようにしている。
【００３３】
なお、図５（ｂ）に示すようにアームの傾斜角度に応じて段階的に給排気される単位時間当たりの流量を、さらなる給排気口を設けることによって、変更するようにしても良い。図５（ｂ）の例においては、単位時間当たりの流量をＦ１，Ｆ２，Ｆ３と段階的に変更している。
【００３４】
ところで図において１は鉄道車両の傾斜制御装置である。１０は前台車であり、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がそれぞれ載置されている。空気ばね８には、空気ばね８内の空気量を制御部５の指示により開閉する給気弁３ａ〜３ｄ（以下、場合により給気弁３で代表する）及び排気弁４ａ〜４ｄ（以下、場合により排気弁４で代表する）が設けられている。
【００３５】
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制御部５の指示により開き、元空気だめ６の圧縮空気（以下、空気という）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。空気ばね８は、図２に示す鉄道用車両Ｔの車体Ｄ（図１では図示せず）と前台車１０及び後台車１１（以下、場合により台車１０で代表する）に介在して設けられており、給気弁３及び排気弁４を制御することにより空気ばね８の容量を増加または減少させることによって車体Ｄを傾斜させる。
通常は、前述の高さ調整装置と、この傾斜制御装置は，状況に応じて遮断弁９を閉じて別々にいずれか一方を動作させるが、本発明に置いては、遮断弁９を開けて、両方を同時に動作させると、前述のように傾斜制御の異常時などにリカバーできるので好ましいものとなる。
【００３６】
実施の形態２
図６に他の形態の自動高さ調整弁７３の構成の一例を示す。図６（ａ）は車体Ｄが台車に対し中立高さの状態にある場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図であり、図６（ｂ）は車体Ｄが中立高さより低いか、もしくは負方向に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図、図６（ｃ）は車体Ｄが中立高さより高いか、もしくは正方向に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図である。自動高さ調整弁７３は、内部に、アーム７１の傾きに追従して図６（ａ）に示す白抜き矢印の方向（以下、上方向および下方向という）へ移動可能なピストン４５と、上下方向に広がりがあるシリンダ４４を備えている。またシリンダ４４の上下方向の略中央部には、給気および排気に使用される調整弁４７を設けた開口部４６を備えている。この調整弁４７は、この自動高さ調整弁７３を流れる空気の単位時間当たりの流量を規制する変更手段として設けられている。調整弁４７は後述するように、車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度である場合、流量を第１の単位時間当たりの流量に規制し、車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度よりも大きい第２の中立高さからの差もしくは角度となった場合に、単位時間当たりの流量を第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量に変更する。
【００３７】
前記調整弁４７が設けられた開口部４６に補助空気管路２１が接続され、前記調整弁４７を境にしてシリンダ４４の内部と補助空気管路２１の内部とが繋がっている。
シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも上方向に、給気に使用される開口部である給気口４２を備えており、給気口４２に空気管路２が接続され、給気口４２を境にして、シリンダ４４の内部と空気管路２の内部とが繋がっている。また、シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも下方向に、排気に使用される開口部である排気口４３を備えており、排気口４３を境にしてシリンダ４４の内部は外気に繋がっている。
【００３８】
ピストン４５は、シリンダ４４内で、開口部４６の上方向および下方向を塞いでいる。車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が所定範囲内（不感体の範囲内）である場合は、アーム７１は、略水平であり、図６（ａ）に示す如く、ピストン４５は、シリンダ４４内で、給気口４２及び排気口４３を塞いでおり、空気は流れない。車体Ｄが中立高さより低くなるか傾斜角度が負方向に増加した場合、アーム７１は自動高さ調整弁７３の接合点を基点としてそのアーム７１の傾斜角度が正方向に増加し、図６（ｂ）に示す如く、ピストン４５は、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へ引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２が開状態となる。
【００３９】
このとき、元空気だめ６から空気管路２内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２からシリンダ４４内を通って調整弁４７を介して補助空気管路２１へ流れ込み、補助空気管路２１へ流れ込んだ空気は空気ばね８へ供給される。空気が供給されたことによって空気ばね８は伸長し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きは略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８への空気の供給も終了する。
【００４０】
また、車体Ｄが中立高さより高くなるか傾斜角度が正方向に増加した場合、アーム７１の傾斜角度が負方向に増加する。そして、図６（ｃ）に示す如く、ピストン４５も、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３が開状態となる。このとき、空気ばね８から補助空気管路２１内を通ってきた空気は、破線矢印で示す如く調整弁４７からシリンダ４４内を通り、排気口４３から外部へ排気される。空気が排気されたことによって空気ばね８は縮まり、車体Ｄの傾斜は水平状態へ移行し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きも略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８の空気の排出が終了する。
【００４１】
自動高さ調整弁７３は、以上の如く機械的に動作して、車体Ｄの左右を下から支持する空気ばね８の夫々の伸縮状態を調整し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内に入るように自動的に調整する。
【００４２】
次に、調整弁４７を駆動する為の制御部５のハードウェア構成の一例について説明する。図７に示すように制御部５の演算手段としてのＣＰＵ(Central Processing Unit)５１には、バス５７を介してＲＡＭ５２，ＲＯＭ５５、調整弁４７、角度センサ７０、給気弁３及び排気弁４等と情報を送受信するためのデジタルインプットアウトプットインターフェース５６，及びスイッチ等が接続される。ＣＰＵ５１は、バス５７を介して制御部５の上述したようなハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ＲＯＭ５５に格納された制御プログラム５５Ｐに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００４３】
たとえば角度センサ７０（７０ａ〜７０ｄ）は高さ調整装置のアームの傾斜角度を検出するものであり、アーム７１の一端が回動する角度を、ポテンショメータ等により検出するアナログ式角度センサを用いる。なお、角度センサ７０はこれに限るものではなく、アーム７１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も良い。角度センサ７０は自動調整弁７３との接合点を基点とするアーム７１の回動角度を検出し、通信部５６を介して、検出した角度の情報をＣＰＵ５１へ出力する。
【００４４】
ＲＯＭ５５には、調整弁４７の絞り量をアーム７１の角度に対応して記憶した絞り量テーブル５５１が記憶されている。図８は絞り量テーブル５５１のレコードレイアウトを示す説明図である。図８に示すようにアーム角度に対応して調整弁４７の絞り量が記憶されている。絞り量は、調整弁４７が完全に開いて最大の空気流量（１００％）を得られる状態のときを０％とし、逆に完全に閉じて空気流量が全く無い（０％）の状態のときを１００％とする。アーム７１が水平状態、すなわち車体Ｄが中立高さの状態である時を基準である０度としている。アーム７１の傾斜角度が傾斜のない零度以上で第１の角度Ｒ１よりも小さい時（Ｒ１＞Ｒ≧０）は、調整弁４７の図示しない電磁弁の絞り量は、１００％で空気流量は全くない。アーム７１の傾斜角度Ｒが第１の角度Ｒ１以上でかつ第２の角度Ｒ２よりも小さいとき（Ｒ２＞Ｒ≧Ｒ１）、従来の自動高さ調整装置と等しい単位時間当たりの給排気量Ｆ１（第１の単位時間当たりの流量）を給排気すべく、調整弁４７の図示しない電磁弁の絞り量は７０％（空気の流量は３０％）と設定されている。
【００４５】
アーム角度Ｒが第２の角度Ｒ２以上でかつ第３の角度Ｒ３よりも小さい場合（Ｒ３＞Ｒ≧Ｒ２）、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きい第２の単位時間当たりの流量Ｆ２を給排気すべく、調整弁４７の絞り量は３５％（空気の流量は６５％）と設定されている。アーム角度Ｒが第３の角度Ｒ３以上の場合（Ｒ≧Ｒ３）、第１、第２の単位時間当りの流量Ｆ１、Ｆ２よりも大きい第３の単位時間当りの流量Ｆ３を給排気すべく、調整弁４７の絞り量は０％（空気の流量は１００％）と設定されている。これらＦ２，Ｆ３へ流量が増加する立ち上がり時間は零からＦ１へ流量が増加する立ち上がり時間より短い事が好ましい。すなわち第２，第３の流量へ立ち上がる特性は、より急峻なほど、空気ばねの変化が早くなり好ましいものである。なお、給排気する単位時間当たりの流量においてＦ２−Ｆ１，Ｆ３−Ｆ２、及びＦ３−Ｆ１が第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きいことが好ましい。また、絞り量は一例であり、従来の自動高さ調整装置により略定量的に給排気されていた単位時間当たりの流量よりも変更後の単位時間当たりの流量が大きい値となるのであれば、他の絞り量であっても良いことはもちろんである。さらに、本実施の形態においては、絞り量を０％から１００％と４段階に分け、単位時間当たりの流量も３段階（零を除く）に分けて給排気しているが、例えば、１００％、８０％、５０％、２０％等というようにアーム角度が大きくなっていくのに応じてさらに多段階的に絞り量を小さくしていき、給排気する空気の単位時間当たりの流量をも多段階的に大きくなるように変更するようにしても良い。
【００４６】
図８，図５（ｂ）を用いて本実施の形態の例における高さ調整弁の流量特性の変化について説明する。角度センサ７０から出力されるアーム７１の傾斜角度ＲがＲ１よりも小さい場合、不感体にあるため（図６（ａ）の状態）給気及び排気のいずれも行われない。この時調整弁４７は作動していなくともよい。アーム７１の傾斜角度Ｒが第１の角度Ｒ１となった場合（図６（ｂ）（ｃ）の状態）、調整弁４７は絞り量７０％となり、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１（空気の流量３０％）が略定量的に給気または排気される。
【００４７】
車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜が増大し、角度センサ７０から出力されるアーム角度Ｒが第２の角度Ｒ２となった場合（図示なし）、ＣＰＵ５１は絞り量テーブル５５１を参照して、記憶している絞り量をＲＡＭ５２に読み出し、調整弁４７の絞り量を図の如く３５％に変更する。これにより第１の単位時間当たりの流量Ｆ１（空気の流量３０％）よりも大きい第２の単位時間当たりの流量Ｆ２（空気の流量６５％）の空気が給排気される。さらに車体Ｄの中立高さからの差もしくは、傾斜が増大するとこれまでと同様に動作し（絞り量は０％となり）第３の単位時間当りの流量Ｆ３は１００％となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明にあっては、自動高さ調整手段は、台車に対する車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の値以上となった場合に空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を給排気する。そして、車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合、自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更手段により変更する。このように構成したので、単純な構成で異常時等に車体を迅速に適正な位置に保つ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】鉄道用車両を模式的に示す斜視図である。
【図２】鉄道用車両の横断面を示す模式図である。
【図３】自動高さ調整弁の機構を示す模式的断面図である。
【図４】自動高さ調整弁の機構を示す模式的断面図である。
【図５】空気ばねに給排気される空気の単位時間当たりの設定された流量を示す図である。
【図６】自動高さ調整弁の機構を示す模式的断面図である。
【図７】制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図８】調整弁の絞り量と空気流量の関係を示すテーブルである。
【図９】従来の鉄道用車両を模式的に示す斜視図である。
【図１０】鉄道用車両の横断面を示す断面図である。
【図１１】空気ばねへ給排気される圧縮空気の供給特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 傾斜制御装置
２ 空気管路
２１ 補助空気管路
３ 給気弁
４ 排気弁
５ 制御部
６ 元空気だめ
７ 自動高さ調整装置（自動高さ調整手段）
８ 空気ばね
９ 遮蔽弁
１０ 前台車
１１ 後台車
７１ アーム
７２ 支持柱
７３ 自動高さ調整弁
Ｄ 車体
４７ 調整弁（変更手段）
４２、４２’ 給気口（変更手段）
４３、４３’ 排気口（変更手段）
７０ 角度センサ
５５１ 絞り量テーブル
５１ ＣＰＵ（演算手段）
Ｔ 鉄道用車両
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車に載置され車体を支持する空気ばね及び前記台車に対する前記車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度に応じて前記空気ばねに空気を給排気する自動高さ調整手段を有する車両の高さ調整装置及びその鉄道用車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両は、台車と車体と台車上で車体をささえる懸架装置からなる。主な懸架手段として、台車に載置される空気ばねにより車体を支持する鉄道車両においては、その台車に対する車体の傾斜角度に応じて、空気ばねへ圧縮空気を給排気する傾斜制御装置と、台車に対する車体の高さに応じて、空気ばねへ圧縮空気を給排気する自動高さ調整装置とを有するものがある。図９は従来の鉄道用車両を模式的に示す斜視図、図１０は鉄道用車両の横断面を示す断面図である。
【０００３】
図９において１０は前台車、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、場合により空気ばね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。
【０００４】
車体の傾斜を行う場合は自動高さ調整弁７３と空気ばね８との間の遮蔽弁９を閉じ空気ばね８に、給気弁３及び排気弁４を用いて空気を給排気することにより行う。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。
【０００５】
７は支持柱７２，アーム７１，及び自動高さ調整弁７３等から構成される自動高さ調整装置である。車体高さ調整を行なう場合は、給気弁３及び排気弁４が閉じる一方遮蔽弁９が開きこの自動高さ調整装置７の働きにより、空気ばねへ給排気が行われている。通常は給排気のハンチングが行われない程度の単位流量の空気が、自動高さ調整装置７を介して流れ、アーム７１の傾斜角度、すなわち、台車に対する車体Ｄの高さに応じて空気ばね８の高さを機械的に調整し、元の高さに戻る。車体Ｄの高さが上昇する方向へ変化した場合、アーム７１は負方向へ傾斜して自動高さ調整弁の排気側が開き、空気ばね８ａから空気が排出される。一方車体Ｄの高さが低下する方向へ変化した場合、アーム７１が正方向へ傾斜して、自動高さ調整弁７３の給気側が開き空気ばね８ｂに圧縮空気が供給される。そして、それぞれの場合、高さが調整され元の高さに戻る。
【０００６】
図１１は高さ調整装置７によって空気ばね８へ給排気される圧縮空気の設定されている供給特性を示す図である。図において横軸はアーム７１の水平位置に対する傾斜角度を示す。また縦軸は自動高さ調整装置７により空気ばね８に給排気される圧縮空気の単位時間当たりの流量を示す。車体Ｄが台車に対して上昇した場合、アーム７１は逆に水平位置から負方向へ回動する（空気ばね８ａの状態）。自動高さ調整装置７は不感体である角度Ｒ１以上（すなわち、角度−Ｒ１以下）となった場合に、空気ばね８ａから単位時間当たりの流量Ｆ１の圧縮空気を略定量的に排出する。ここで略等量的とは、仕様上は一定の流量を流すようにされているが、仕様の持つ公差の範囲内で流量が変化し、ばらつきを有するような、流量を表す場合を示す。
【０００７】
一方、車体Ｄが台車に対して下降した場合、アーム７１は逆に水平位置から正方向へ回動する（空気ばね８ｂの状態）。自動高さ調整装置７は不感体である角度Ｒ１以上となった場合に、空気ばね８ａに単位時間当たりの流量Ｆ１の圧縮空気を略定量的に給気する。ここで車体の傾斜が異常となった場合にそなえて、空気ばね本体に図示してないがピストン弁等を設け、強制的に空気を給排気する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１０４１８２号公報
【特許文献２】
特開平７−８１５５８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動高さ調整装置や傾斜制御装置では、急激に車体が傾斜した場合に対処するための装置、例えば傾斜制御装置に別途ピストン弁等、を設ける必要があり機器構成が複雑になるという問題があった。
【００１０】
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、台車に対する車体の高さもしくは傾斜角度に応じて、自動高さ調整装置が空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を変更することにより、単純な構成で異常時に車体を迅速に適正な位置に保つことが可能な車両の高さ調整装置及び鉄道用車両を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、台車に載置され車体を支持する空気ばねと、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値以上である場合、前記空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を略定量的に給排気する自動高さ調整手段と、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更させる変更手段とを備え、前記変更手段は、前記中立高さからの差または傾斜角度に応じて回動するアームと、該アームの動きに追従してシリンダ内で移動可能なピストンと、前記シリンダに設けられる給排気に使用され前記空気ばねにつながる開口部と、前記シリンダに設けられる複数の給気口と、前記シリンダに設けられる複数の排気口とを備え、前記中立高さからの差または傾斜角度が所定範囲内である場合、前記ピストンは前記複数の給気口及び複数の排気口を塞いでおり、前記中立高さからの差または傾斜角度が第１の値となった場合に前記ピストンが移動し一の給気口または一の排気口を開状態とし前記開口部により給排気を行い、前記中立高さからの差または傾斜角度が前記第１の値より大きい第２の値となった場合に前記ピストンが移動し複数の給気口または複数の排気口を開状態とし前記開口部により給排気を行うことを特徴とする。
本発明に係る車両の高さ調整装置は、台車に載置され車体を支持する空気ばねと、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値以上である場合、前記空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を略定量的に給排気する自動高さ調整手段と、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更させる変更手段とを備え、前記変更手段は、前記中立高さからの差または傾斜角度に応じて回動するアームと、該アームの動きに追従してシリンダ内で移動可能なピストンと、前記シリンダに設けられる給排気に使用され前記空気ばねにつながる開口部と、該開口部に設けられ給排気の流量を変更する調整弁と、前記シリンダに設けられる給気口と、前記シリンダに設けられる排気口とを備え、前記中立高さからの差または傾斜角度が所定範囲内である場合、前記ピストンは前記給気口及び排気口を塞いでおり、前記中立高さからの差または傾斜角度が第１の値となった場合に前記ピストンが移動し給気口または排気口を開状態とし前記調整弁を第１の絞り量とし前記開口部により給排気を行い、前記中立高さからの差または傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値となった場合に前記給気口または排気口を開状態とし前記調整弁を前記第１の絞り量よりも小さい第２の絞り量とし前記開口部により給排気を行うことを特徴とする。
【００１２】
ここで本発明における中立高さとは、自動高さ調整手段作動時に自動高さ調整手段による空気ばねに対する給排気がなされない状態の時の台車に対する車体の高さをいう。また自動高さ調整手段に不感体がある場合は、不感体の中心となるような位置のときの台車に対する車体の高さを中立高さという。中立高さからの差とは、空気ばねが中立高さから変化して、上昇、下降などすることにより、できた台車の車体に対する高さの変化量である。
なお本発明では、この中立高さからの差と、車体の傾斜角度などの角度の表示とは、特に正負の区別をして記載されていない場合などでは、絶対値で示されているものとする。
【００１５】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値未満で給排気量が零の状態から前記第１の単位時間当たりの流量へ増加する際の時間当りの流量の時間当り変化率が、前記第１の単位時間当たりの流量から前記第２の単位時間当たりの流量へ増加する際の時間当りの流量の時間当り変化率以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、前記第２の単位時間当たりの流量は、前記車両の傾斜制御で行われる空気ばねへの単位時間当たりの給排気量より大きいことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る車両の高さ調整装置は、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第２の値よりも大きい第３の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第２の単位時間当たりの流量よりも大きい第３の単位時間当たりの流量へ変更させる手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る鉄道用車両は、上述のいずれか一つに記載の車両の高さ調整装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、車両の高さ調整装置の変更手段により、台車に対する車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度に応じて空気ばねに空気を給排気する自動高さ調整手段の単位時間当たりの流量を変更する。具体的には、自動高さ調整手段は、台車に対する車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の値以上となった場合に空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を給排気する。そして、車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合、自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更手段により変更する。ところで車体は傾斜していても、一方の空気ばね部の台車に対する車体の高さが中立高さで、他方が中立高さと異なるケースがある。また、車体が傾斜していなくとも、車体の高さが、台車に対して平行を保ったまま上下し、いずれの空気ばね部分も中立高さではない場合がある。こうした事に対処する為に本発明の高さ調整装置では、少なくとも中立高さからの差によって動作するものか、もしくは車体の傾斜角度に応じて動作するものかのいずれかであり、もちろん両方によっても良い構成となっている。このように構成したので、単純な構成で異常時等に車体を迅速に適正な位置に保つことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は鉄道用車両を模式的に示す斜視図、図２は鉄道用車両の横断面を示す模式図、図３及び図４は自動高さ調整弁の機構の一例を示す模式的断面図である。
【００２１】
図において７ａは本発明に係る高さ調整装置である。７ａは支持柱７２ａ，アーム７１ａ，自動高さ調整弁７３ａ等から構成される自動高さ調整手段（以下、自動高さ調整装置という）であり、アーム７１ａの傾斜角度、すなわち自動高さ調整装置のある空気ばねのある場所において、台車に対する車体Ｄの中立高さからの差に応じてその場所にある自動高さ調整弁７３ａが単位時間当り流れる空気の流量を変更し、空気ばね８ａの高さを機械的に調整する。自動高さ調整装置７ａは同様に、他の空気ばね８ｂ、８ｃ、８ｄに設けられている。以下、説明を容易にするために場合により、自動高さ調整装置７ａ〜７ｄを自動高さ調整装置７といい、支持柱７２ａ〜７２ｄを支持柱７２といい、アーム７１ａ〜７１ｄをアーム７１といい、自動高さ調整弁７３ａ〜７３ｄを自動高さ調整弁７３といい、空気ばね８ａ〜８ｄを空気ばね８という。また自動高さ調整装置７は図２の空気ばね８ａのように、車体Ｄが正方向に傾斜している場合、車体の傾斜角度に応じて空気ばね８ａから空気流量を変更しながらを排気してもよい。つまり、車体Ｄの傾斜角度に応じてアーム７１が自動高さ調整弁７３との接合点を基点として回動して負方向に傾斜し、そのアーム７１の傾斜に応じて単位時間当り流れる空気の流量を変更しながら自動高さ調整弁７３の排気側の弁が開き空気ばね８ａから空気が排出される。これに対し、空気ばね８ｂのように、車体Ｄが負方向に傾斜している場合は、車体の傾斜角度に応じて流量を変更しながら自動高さ調整装置７は空気ばね８ｂへ空気を給気する。つまり、車体Ｄの傾斜角度に応じてアーム７１が自動高さ調整弁７３との接合点を基点として回動して正方向に傾斜し、そのアーム７１の傾斜に応じて単位時間当り流れる空気の流量を変更しながら自動高さ調整弁７３の給気側の弁が開き空気ばね８ａへ空気が給気される。
【００２２】
続いて、自動高さ調整弁７３の一例について詳細な構造について説明する。図３（ａ）は台車に対して車体Ｄが中立高さにある場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図であり、図３（ｂ）、図３（ｃ）はアーム７１が正方向（車体Ｄが、その高さ調整装置が設置されている場所において中立高さより低い位置にある。）に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図、図４（ａ）、図４（ｂ）はアーム７１が負方向（車体Ｄが、その高さ調整装置が設置されている場所において、中立高さより高い位置にある。）に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図である。自動高さ調整弁７３は、内部に、アーム７１の傾きに追従して図３（ａ）に示す白抜き矢印の方向（以下、上方向および下方向という）へ移動可能なピストン４５と、上下方向に広がりがあるシリンダ４４を備えている。シリンダ４４の上下方向の略中央部には、給気および排気に使用される開口部４６を備えており、開口部４６に補助空気管路２１が接続され、開口部４６を境にしてシリンダ４４の内部と補助空気管路２１の内部とが繋がっている。
【００２３】
シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも上方向に、給気に使用される開口部である給気口４２を備えており、さらにその上方に開口する給気口４２’を備えている。給気口４２、４２’（変更手段）に空気管路２が接続され、給気口４２を境にして、シリンダ４４の内部と空気管路２の内部とが繋がっている。また、シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも下方向に、排気に使用される開口部である排気口４３を備えており、さらにその下方に過大傾斜時に開口する４３’を備えている。排気口４３、４３’（変更手段）を境にしてシリンダ４４の内部は外気に繋がっている。
本例では、給気口４２，４２’、排気口４３、４３’の開口断面積はほぼ同じであるのに対し、開口部４６の開口断面積は給気口、排気口のおよそ２倍となっている。こうする事で、たとえば給気口４２，４２’の両方が開いた時の最大流量を空気ばねに送る事ができる。
【００２４】
ピストン４５は、シリンダ４４内で、開口部４６の上方向および下方向を塞いでいる。台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が所定範囲内（不感体の範囲内）である場合は、アーム７１は、略水平であり、図３（ａ）に示す如く、ピストン４５は、シリンダ４４内で、給気口４２、４２’及び排気口４３、４３’を塞いでおり、空気は流れない。台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度となって車体Ｄが中立高さより低くなったか、もしくは傾斜角度が負方向に変化した場合、アーム７１は自動高さ調整弁７３の接合点を基点としてその傾斜角度が正方向に変化し、図３（ｂ）に示す如く、ピストン４５は、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へ引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２が開状態となる。
【００２５】
このとき、元空気だめ６から空気管路２内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２からシリンダ４４内を通って補助空気管路２１へ流れ込み、補助空気管路２１へ流れ込んだ空気は、空気ばね８へ供給される。この第１の単位時間当たりの流量の空気が供給されたことによって空気ばね８は伸長し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きは略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８への空気の供給も終了する。
【００２６】
何らかの異常等が生じ、台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第２の中立高さからの差もしくは角度となって車体Ｄがさらに低くなったか、もしくは傾斜角度が負方向に増加した場合、アーム７１は自動高さ調整弁７３の接合点を基点としてその傾斜角度が正方向に増加し、図３（ｃ）に示す如く、ピストン４５は、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へさらに引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２、４２’を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２、４２’が開状態となる。
【００２７】
このとき、元空気だめ６から空気管路２内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２、４２’からシリンダ４４内を通って補助空気管路２１へ流れ込み、補助空気管路２１へ流れ込んだ空気は、空気ばね８へ供給される。この第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量の空気が供給されたことによって空気ばね８はさらに伸長し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まれば、アーム７１の傾きは略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８への空気の供給も終了する。
【００２８】
一方、台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度まで車体Ｄが中立高さより高くなったか、もしくは傾斜角度が正方向に変化した場合、アーム７１の傾斜角度は、負方向に変化する。そして、図４（ａ）に示す如く、ピストン４５も、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３が開状態となる。このとき、空気ばね８から補助空気管路２１内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如くシリンダ４４内を通って排気口４３から外部へ排気される。この第１の単位時間当たりの流量の空気が排気されたことによって空気ばね８は縮まり、車体Ｄの中立高さからの差が、所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きも略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８の空気の排出が終了する。
【００２９】
また、何らかの異常等が生じ台車に対する車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度がさらに第２の中立高さからの差もしくは角度まで車体Ｄがさらに高くなったか、もしくは傾斜角度が正方向に増加した場合、アーム７１はその傾斜角度が負方向にさらに増加する。そして、図４（ｂ）に示す如く、ピストン４５も、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３、４３’を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３、４３’が開状態となる。このとき、空気ばね８から補助空気管路２１内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如くシリンダ４４内を通って排気口４３、４３’から外部へ排気される。この第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量の空気が排気されたことによって空気ばね８は縮まり、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きも略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８の空気の排出が終了する。
【００３０】
自動高さ調整弁７３は、以上の如く機械的に動作して、車体Ｄの左右を下から支持する空気ばね８の夫々の伸縮状態を調整し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内に入るように自動的に調整する。なお、自動高さ調整弁７３の構造は、車体Ｄが中立高さより低いか、もしくは傾斜角度が負方向に増加した場合に空気ばね８へ給気し、車体Ｄが中立高さよりも高いか、もしくは傾斜角度が正方向に増加している場合に空気ばね８から空気を排気する構造であれば、図３及び図４に示した例以外の構造であってもよい。さらに自動高さ調整装置７が給排気する空気の単位時間当たりの流量を変更する変更手段として前述の構成を用いたが、これに限定されるものではなく、給排気される空気の単位時間当たりの流量が変更することが可能なものであればよい。
【００３１】
図５は本発明に係る自動高さ調整装置の一例における空気ばね８に給排気される空気の単位時間当たりの流量特性の設定を示す図である。図５（ａ）は本実施の形態における特性図の一例であり、図５（ｂ）は他の形態の特性図の一例を示す。図において横軸はたとえば角度センサ７０から出力されるアーム７１の傾斜角度を示す。横軸＋方向はアーム７１の傾斜角度が正方向（車体Ｄが中立位置より低いか、傾斜角度は負方向）であり、給気側にあることを示す。横軸−方向はアーム７１の傾斜角度が負方向（車体Ｄが中立位置より高いか、傾斜角度は正方向）であり、排気側にあることを示す。縦軸は単位時間あたりに給排気される空気の流量である。アーム７１の傾斜角度ＲがＲ１よりも小さい場合、不感体にあるため（図３（ａ）の状態）給気及び排気のいずれも行われない（つまり単位時間当りの流量が零の状態）。アーム７１の傾斜角度Ｒが第１の角度Ｒ１以上となった場合（図３（ｂ），図４（ａ）の状態）、給気口４２又は排気口４３が開き、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１が略定量的に給気または排気される。
【００３２】
車体Ｄの中立高さとの差もしくは、その傾斜が増大し、アーム角度Ｒが第２の角度Ｒ２以上となった場合、給気口４２，４２’、排気口４３，４３’が開く（図３（ｃ），図４（ｂ）の状態）。これにより第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きい第２の単位時間当たりの流量の空気が給排気されることになる。ここでアーム角度がＲ１，Ｒ２となった後少し時間的に遅れて所定の流量Ｆ１，Ｆ２となる。この遅れは、バルブの開閉に要する時間などの為に立ち上がりに少し時間がかかる事による。本例においては、この立ち上がり（すなわち時間に対する単位時間当り流量の変化率）が、０→Ｆ１よりもＦ１→Ｆ２の時の方が急峻である方が好ましい。また、給排気する単位時間当たりの流量は第２の単位時間当たりの流量Ｆ２から第１の単位時間当たりの流量Ｆ１を減じた値Ｆ２−Ｆ１が、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きいことが好ましい。自動高さ調整装置７３とは別に制御部５により傾斜制御が行なわれる場合、給気弁３に空気が給気され、排気弁４から空気が排気される。この場合第３の単位時間当たりの流量が給排気される（図５のＬ線）。本発明においては、第２の単位時間当たりの流量は、第３の単位時間当たりの流量（Ｌ線で示す流量）よりも大きく設定することにより、異常に急激な傾斜変化にも対応できるようにしている。
【００３３】
なお、図５（ｂ）に示すようにアームの傾斜角度に応じて段階的に給排気される単位時間当たりの流量を、さらなる給排気口を設けることによって、変更するようにしても良い。図５（ｂ）の例においては、単位時間当たりの流量をＦ１，Ｆ２，Ｆ３と段階的に変更している。
【００３４】
ところで図において１は鉄道車両の傾斜制御装置である。１０は前台車であり、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がそれぞれ載置されている。空気ばね８には、空気ばね８内の空気量を制御部５の指示により開閉する給気弁３ａ〜３ｄ（以下、場合により給気弁３で代表する）及び排気弁４ａ〜４ｄ（以下、場合により排気弁４で代表する）が設けられている。
【００３５】
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制御部５の指示により開き、元空気だめ６の圧縮空気（以下、空気という）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。空気ばね８は、図２に示す鉄道用車両Ｔの車体Ｄ（図１では図示せず）と前台車１０及び後台車１１（以下、場合により台車１０で代表する）に介在して設けられており、給気弁３及び排気弁４を制御することにより空気ばね８の容量を増加または減少させることによって車体Ｄを傾斜させる。
通常は、前述の高さ調整装置と、この傾斜制御装置は，状況に応じて遮断弁９を閉じて別々にいずれか一方を動作させるが、本発明に置いては、遮断弁９を開けて、両方を同時に動作させると、前述のように傾斜制御の異常時などにリカバーできるので好ましいものとなる。
【００３６】
実施の形態２
図６に他の形態の自動高さ調整弁７３の構成の一例を示す。図６（ａ）は車体Ｄが台車に対し中立高さの状態にある場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図であり、図６（ｂ）は車体Ｄが中立高さより低いか、もしくは負方向に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図、図６（ｃ）は車体Ｄが中立高さより高いか、もしくは正方向に傾斜している場合の自動高さ調整弁７３の状態を示す説明図である。自動高さ調整弁７３は、内部に、アーム７１の傾きに追従して図６（ａ）に示す白抜き矢印の方向（以下、上方向および下方向という）へ移動可能なピストン４５と、上下方向に広がりがあるシリンダ４４を備えている。またシリンダ４４の上下方向の略中央部には、給気および排気に使用される調整弁４７を設けた開口部４６を備えている。この調整弁４７は、この自動高さ調整弁７３を流れる空気の単位時間当たりの流量を規制する変更手段として設けられている。調整弁４７は後述するように、車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度である場合、流量を第１の単位時間当たりの流量に規制し、車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の中立高さからの差もしくは角度よりも大きい第２の中立高さからの差もしくは角度となった場合に、単位時間当たりの流量を第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量に変更する。
【００３７】
前記調整弁４７が設けられた開口部４６に補助空気管路２１が接続され、前記調整弁４７を境にしてシリンダ４４の内部と補助空気管路２１の内部とが繋がっている。
シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも上方向に、給気に使用される開口部である給気口４２を備えており、給気口４２に空気管路２が接続され、給気口４２を境にして、シリンダ４４の内部と空気管路２の内部とが繋がっている。また、シリンダ４４は、補助空気管路２１よりも下方向に、排気に使用される開口部である排気口４３を備えており、排気口４３を境にしてシリンダ４４の内部は外気に繋がっている。
【００３８】
ピストン４５は、シリンダ４４内で、開口部４６の上方向および下方向を塞いでいる。車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜角度が所定範囲内（不感体の範囲内）である場合は、アーム７１は、略水平であり、図６（ａ）に示す如く、ピストン４５は、シリンダ４４内で、給気口４２及び排気口４３を塞いでおり、空気は流れない。車体Ｄが中立高さより低くなるか傾斜角度が負方向に増加した場合、アーム７１は自動高さ調整弁７３の接合点を基点としてそのアーム７１の傾斜角度が正方向に増加し、図６（ｂ）に示す如く、ピストン４５は、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へ引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２が開状態となる。
【００３９】
このとき、元空気だめ６から空気管路２内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２からシリンダ４４内を通って調整弁４７を介して補助空気管路２１へ流れ込み、補助空気管路２１へ流れ込んだ空気は空気ばね８へ供給される。空気が供給されたことによって空気ばね８は伸長し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きは略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８への空気の供給も終了する。
【００４０】
また、車体Ｄが中立高さより高くなるか傾斜角度が正方向に増加した場合、アーム７１の傾斜角度が負方向に増加する。そして、図６（ｃ）に示す如く、ピストン４５も、アーム７１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３が開状態となる。このとき、空気ばね８から補助空気管路２１内を通ってきた空気は、破線矢印で示す如く調整弁４７からシリンダ４４内を通り、排気口４３から外部へ排気される。空気が排気されたことによって空気ばね８は縮まり、車体Ｄの傾斜は水平状態へ移行し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内（不感体の範囲内）に収まった場合、アーム７１の傾きも略水平に戻り、高さ調整装置による空気ばね８の空気の排出が終了する。
【００４１】
自動高さ調整弁７３は、以上の如く機械的に動作して、車体Ｄの左右を下から支持する空気ばね８の夫々の伸縮状態を調整し、車体Ｄの中立高さからの差が所定範囲内に入るように自動的に調整する。
【００４２】
次に、調整弁４７を駆動する為の制御部５のハードウェア構成の一例について説明する。図７に示すように制御部５の演算手段としてのＣＰＵ(Central Processing Unit)５１には、バス５７を介してＲＡＭ５２，ＲＯＭ５５、調整弁４７、角度センサ７０、給気弁３及び排気弁４等と情報を送受信するためのデジタルインプットアウトプットインターフェース５６，及びスイッチ等が接続される。ＣＰＵ５１は、バス５７を介して制御部５の上述したようなハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ＲＯＭ５５に格納された制御プログラム５５Ｐに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００４３】
たとえば角度センサ７０（７０ａ〜７０ｄ）は高さ調整装置のアームの傾斜角度を検出するものであり、アーム７１の一端が回動する角度を、ポテンショメータ等により検出するアナログ式角度センサを用いる。なお、角度センサ７０はこれに限るものではなく、アーム７１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も良い。角度センサ７０は自動調整弁７３との接合点を基点とするアーム７１の回動角度を検出し、通信部５６を介して、検出した角度の情報をＣＰＵ５１へ出力する。
【００４４】
ＲＯＭ５５には、調整弁４７の絞り量をアーム７１の角度に対応して記憶した絞り量テーブル５５１が記憶されている。図８は絞り量テーブル５５１のレコードレイアウトを示す説明図である。図８に示すようにアーム角度に対応して調整弁４７の絞り量が記憶されている。絞り量は、調整弁４７が完全に開いて最大の空気流量（１００％）を得られる状態のときを０％とし、逆に完全に閉じて空気流量が全く無い（０％）の状態のときを１００％とする。アーム７１が水平状態、すなわち車体Ｄが中立高さの状態である時を基準である０度としている。アーム７１の傾斜角度が傾斜のない零度以上で第１の角度Ｒ１よりも小さい時（Ｒ１＞Ｒ≧０）は、調整弁４７の図示しない電磁弁の絞り量は、１００％で空気流量は全くない。アーム７１の傾斜角度Ｒが第１の角度Ｒ１以上でかつ第２の角度Ｒ２よりも小さいとき（Ｒ２＞Ｒ≧Ｒ１）、従来の自動高さ調整装置と等しい単位時間当たりの給排気量Ｆ１（第１の単位時間当たりの流量）を給排気すべく、調整弁４７の図示しない電磁弁の絞り量は７０％（空気の流量は３０％）と設定されている。
【００４５】
アーム角度Ｒが第２の角度Ｒ２以上でかつ第３の角度Ｒ３よりも小さい場合（Ｒ３＞Ｒ≧Ｒ２）、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きい第２の単位時間当たりの流量Ｆ２を給排気すべく、調整弁４７の絞り量は３５％（空気の流量は６５％）と設定されている。アーム角度Ｒが第３の角度Ｒ３以上の場合（Ｒ≧Ｒ３）、第１、第２の単位時間当りの流量Ｆ１、Ｆ２よりも大きい第３の単位時間当りの流量Ｆ３を給排気すべく、調整弁４７の絞り量は０％（空気の流量は１００％）と設定されている。これらＦ２，Ｆ３へ流量が増加する立ち上がり時間は零からＦ１へ流量が増加する立ち上がり時間より短い事が好ましい。すなわち第２，第３の流量へ立ち上がる特性は、より急峻なほど、空気ばねの変化が早くなり好ましいものである。なお、給排気する単位時間当たりの流量においてＦ２−Ｆ１，Ｆ３−Ｆ２、及びＦ３−Ｆ１が第１の単位時間当たりの流量Ｆ１よりも大きいことが好ましい。また、絞り量は一例であり、従来の自動高さ調整装置により略定量的に給排気されていた単位時間当たりの流量よりも変更後の単位時間当たりの流量が大きい値となるのであれば、他の絞り量であっても良いことはもちろんである。さらに、本実施の形態においては、絞り量を０％から１００％と４段階に分け、単位時間当たりの流量も３段階（零を除く）に分けて給排気しているが、例えば、１００％、８０％、５０％、２０％等というようにアーム角度が大きくなっていくのに応じてさらに多段階的に絞り量を小さくしていき、給排気する空気の単位時間当たりの流量をも多段階的に大きくなるように変更するようにしても良い。
【００４６】
図８，図５（ｂ）を用いて本実施の形態の例における高さ調整弁の流量特性の変化について説明する。角度センサ７０から出力されるアーム７１の傾斜角度ＲがＲ１よりも小さい場合、不感体にあるため（図６（ａ）の状態）給気及び排気のいずれも行われない。この時調整弁４７は作動していなくともよい。アーム７１の傾斜角度Ｒが第１の角度Ｒ１となった場合（図６（ｂ）（ｃ）の状態）、調整弁４７は絞り量７０％となり、第１の単位時間当たりの流量Ｆ１（空気の流量３０％）が略定量的に給気または排気される。
【００４７】
車体Ｄの中立高さからの差もしくは傾斜が増大し、角度センサ７０から出力されるアーム角度Ｒが第２の角度Ｒ２となった場合（図示なし）、ＣＰＵ５１は絞り量テーブル５５１を参照して、記憶している絞り量をＲＡＭ５２に読み出し、調整弁４７の絞り量を図の如く３５％に変更する。これにより第１の単位時間当たりの流量Ｆ１（空気の流量３０％）よりも大きい第２の単位時間当たりの流量Ｆ２（空気の流量６５％）の空気が給排気される。さらに車体Ｄの中立高さからの差もしくは、傾斜が増大するとこれまでと同様に動作し（絞り量は０％となり）第３の単位時間当りの流量Ｆ３は１００％となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明にあっては、自動高さ調整手段は、台車に対する車体の中立高さからの差もしくは傾斜角度が第１の値以上となった場合に空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を給排気する。そして、車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合、自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更手段により変更する。このように構成したので、単純な構成で異常時等に車体を迅速に適正な位置に保つ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】鉄道用車両を模式的に示す斜視図である。
【図２】鉄道用車両の横断面を示す模式図である。
【図３】自動高さ調整弁の機構を示す模式的断面図である。
【図４】自動高さ調整弁の機構を示す模式的断面図である。
【図５】空気ばねに給排気される空気の単位時間当たりの設定された流量を示す図である。
【図６】自動高さ調整弁の機構を示す模式的断面図である。
【図７】制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図８】調整弁の絞り量と空気流量の関係を示すテーブルである。
【図９】従来の鉄道用車両を模式的に示す斜視図である。
【図１０】鉄道用車両の横断面を示す断面図である。
【図１１】空気ばねへ給排気される圧縮空気の供給特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 傾斜制御装置
２ 空気管路
２１ 補助空気管路
３ 給気弁
４ 排気弁
５ 制御部
６ 元空気だめ
７ 自動高さ調整装置（自動高さ調整手段）
８ 空気ばね
９ 遮蔽弁
１０ 前台車
１１ 後台車
７１ アーム
７２ 支持柱
７３ 自動高さ調整弁
Ｄ 車体
４７ 調整弁（変更手段）
４２、４２’ 給気口（変更手段）
４３、４３’ 排気口（変更手段）
７０ 角度センサ
５５１ 絞り量テーブル
５１ ＣＰＵ（演算手段）
Ｔ 鉄道用車両
Claims (6)
- 台車に載置され車体を支持する空気ばねと、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値以上である場合、前記空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を略定量的に給排気する自動高さ調整手段と、
前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更させる変更手段とを備え、
前記変更手段は、
前記中立高さからの差または傾斜角度に応じて回動するアームと、
該アームの動きに追従してシリンダ内で移動可能なピストンと、
前記シリンダに設けられる給排気に使用され前記空気ばねにつながる開口部と、
前記シリンダに設けられる複数の給気口と、
前記シリンダに設けられる複数の排気口とを備え、
前記中立高さからの差または傾斜角度が所定範囲内である場合、前記ピストンは前記複数の給気口及び複数の排気口を塞いでおり、前記中立高さからの差または傾斜角度が第１の値となった場合に前記ピストンが移動し一の給気口または一の排気口を開状態とし前記開口部により給排気を行い、前記中立高さからの差または傾斜角度が前記第１の値より大きい第２の値となった場合に前記ピストンが移動し複数の給気口または複数の排気口を開状態とし前記開口部により給排気を行う
ことを特徴とする車両の高さ調整装置。 - 台車に載置され車体を支持する空気ばねと、前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値以上である場合、前記空気ばねに第１の単位時間当たりの流量の空気を略定量的に給排気する自動高さ調整手段と、
前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第１の単位時間当たりの流量よりも大きい第２の単位時間当たりの流量へ変更させる変更手段とを備え、
前記変更手段は、
前記中立高さからの差または傾斜角度に応じて回動するアームと、
該アームの動きに追従してシリンダ内で移動可能なピストンと、
前記シリンダに設けられる給排気に使用され前記空気ばねにつながる開口部と、
該開口部に設けられ給排気の流量を変更する調整弁と、
前記シリンダに設けられる給気口と、
前記シリンダに設けられる排気口とを備え、
前記中立高さからの差または傾斜角度が所定範囲内である場合、前記ピストンは前記給気口及び排気口を塞いでおり、前記中立高さからの差または傾斜角度が第１の値となった場合に前記ピストンが移動し給気口または排気口を開状態とし前記調整弁を第１の絞り量とし前記開口部により給排気を行い、前記中立高さからの差または傾斜角度が前記第１の値よりも大きい第２の値となった場合に前記給気口または排気口を開状態とし前記調整弁を前記第１の絞り量よりも小さい第２の絞り量とし前記開口部により給排気を行う
ことを特徴とする車両の高さ調整装置。 - 前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が第１の値未満で給排気量が零の状態から前記第１の単位時間当たりの流量へ増加する際の時間当りの流量の時間当り変化率が、前記第１の単位時間当たりの流量から前記第２の単位時間当たりの流量へ増加する際の時間当りの流量の時間当り変化率以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の高さ調整装置。
- 前記第２の単位時間当たりの流量は、前記車両の傾斜制御で行われる空気ばねへの単位時間当たりの給排気量より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の車両の高さ調整装置。
- 前記台車に対する前記車体の中立高さからの差又は傾斜角度が前記第２の値よりも大きい第３の値以上となった場合に、前記自動高さ調整手段が前記空気ばねに給排気する空気の単位時間当たりの流量を、前記第２の単位時間当たりの流量よりも大きい第３の単位時間当たりの流量へ変更させる手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の高さ調整装置。 - 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の車両の高さ調整装置を備えることを特徴とする鉄道用車両。
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