JP4966467B2 - 副次緩衝システム - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、空気式緩衝器であって、少なくとも次の構成部材、すなわち、
上部支持板と、
ピストンまたは重ね板ばね等として構成でき、下部取付け板を取り囲む下方部分と、
圧力を負荷され、上部支持板および下方部分を取付け手段により相互結合しているエラストマー材料製ベローズと、
高さセンサとから成る形式のものに関する。
【０００２】
現在の軌道車両では、走行快適性と安全性とを高めるために、車体のレベル調整、高さ調整、故障の診断、その時々の車両状態の連続的な監視のためのシステムが、次第に多く使用されるようになってきた。副次的な緩衝器として、きわめてしばしば使用されるのが空気式緩衝器であり、該緩衝器の高さは、その時々の載荷状態および／または走行状態に応じて圧縮空気を供給または放出することにより変更できる。この調整目的のために、空気式緩衝器は複数のシステムと結合され、該システムにより、直接に緩衝器高さが検出されるか、または相対運動する２部分（例えば、ボギーの適当な固定ヒンジ点と車体と）の間隔が検出される。そのための最も簡単な場合、機械式のリンク機構が使用され、例えばその一方の側でボギーの固定ヒンジ点に枢着され、他方の側で、車体に配置した調整弁にあるレバー機構に結合される。ボギーと車体との間に相対運動が生じた場合、このレバー機構の調節することで、調整弁を反応させて、圧縮空気を供給または放出する。この種のシステムの欠点は、一度だけ固定的に調節可能な応答精度を有する点である。高い応答精度は、停止状態では十分に良好かつ迅速にレベル調整を可能にするが（例えば車高の初期調節の場合）、走行中には、調整弁が絶えず望ましくない反応を生じる。他方、低い応答精度では、圧縮空気の絶え間ない供給または放出は避けられるが（例えば転轍器を通過する際生じるような、短時間のレール継ぎ目の際）、レベル調整は、特に車高の初期調節の場合、明らかに難しくなる。
【０００３】
このような理由から、ボギーと車体との相対運動時の高さ変動を検出するために、高さセンサを使用するシステムが、次第に多く用いられるようになり、該センサの測定値が制御ユニット内で処理され、該制御ユニットが発生させる相応の制御信号が調整弁に送られ、そのさい短時間の測定値変動は濾過することができる。例えば、空気式緩衝器内に付けられ、高さ変動を誘導式に検出する高さセンサ（ＤＥ ３４４６４１１ Ａ１，ＤＥ ４０３５７８４ Ａ１，ＤＥ ４４１３５５９ Ａ１）、または超音波を介して検出する高さセンサ（ＤＥ ３６２０９５７ Ａ１，ＤＥ ３４２３６０２ Ａ１，ＵＳ ４７９８３６９）が周知である。転回用ピストンの外壁に配置され、高さ変動時に転回用ピストン上を転回する緩衝器ベローズにより操作される圧力センサも、周知である（ＤＥ ４２４３５３０ Ａ２）。しかし、これらのすべての解決策が適用可能なのは、緩衝器ベローズがいわゆる管状ロールベローズ（Ｓｃｈｌａｕｃｈｒｏｌｌｂａｌｇ）として構成され、かつ事実上長手軸線方向での垂直運動のみを行い得る空気式緩衝器に限られる。この種の緩衝器は、主として自動車に使用される。
【０００４】
軌道車両の場合、水平方向に、つまり空気式緩衝器の動作方向に対して直角方向に、部分的に著しい変位が発生し、この変位は、いわゆる半筒状ベローズ（Ｈａｌｂｒｏｌｌｂäｌｇｅ）として構成された空気式緩衝器ベローズによって吸収されるだけである。この種の空気式緩衝器に高さセンサを組み付けるための解決策は、例えば公報ＤＥ ２９６２０７２１ Ｕ１に記載されている。その場合、下部構成部材（通例、これは重ね板ばねである）と上部構成部材（上部支持板）とから成る空気ばね緩衝器内へ、機械式の高さセンサが組み付けられ、ばね力により操作されるプランジャが上部構成部材へ押圧される一方、センサのハウジングが、下部構成部材内に堅固に組み付けされる。プランジャの行程変動は電気信号に変換され、制御ユニットへ送られる。類似の解決策は、日本国特許公報第４−２６６６３２号にも開示されている。しかし、この種の構成の高さセンサの機械式および電子式の構成部材と、実現を要するプランジャ行程距離とに起因する構造上の制約から、必然的に全長が最小となり、このため、特に空気式緩衝器が偏平の場合、高さセンサの部材が緩衝器から突出することになる。このことから、特に緩衝器の下部構成部材がボギー支持体に取付けられている場合は、組み付け上の重大な問題が生じる。なぜなら、緩衝器から突出する高さセンサ部材を組み付ける余地を得るために、前記支持体に貫通孔を設けねばならないからである。また、空気式緩衝器を下部構成部材を介して直接に補助圧力容器と接続する組み付け形式も知られている。この形式の場合、組み付けられた高さセンサが、空気式緩衝器と補助圧力容器との間の空気交換を妨害することになり、これを補償するには、下部構成部材内に空気交換用の適当な通路を設ける必要があり、このため下部構成部材の構成が高価になる。
【０００５】
このような複雑な組み付け条件に対する可能な解決策は、例えばドイツ国特許公報ＤＥ １９６４８１１２ Ｃ１およびＤＥ １９７０１７１３ Ｃ１に提案されている。またドイツ国特許公報ＤＥ １９６４８１１２ Ｃ１には、車両支持体の横に配置された超音波センサが提案され、該センサの反射構成部材がレンズ形の凸面を有し、この凸面に対する垂線が送／受信構成部材に向けられている。極めて製造費が高価な反射構成部材は別として、この種の解決策は、軌道車両の場合のように、空気式緩衝器の水平方向変位が大きい場合には、適用できない。同じことは、ドイツ国特許公報ＤＥ １９７０１７１３ Ｃ１に提案された、圧縮空気導管に超音波センサを組み付けた解決策にも妥当する。いずれの場合も、緩衝器の水平方向変位のため、超音波センサの走／受信ユニット間の常時安定的な信号路は保証されないからである。
【０００６】
したがって、本発明の根底をなす課題は、周知の技術的解決策の既述の欠点を除去し、かつ安価に製造可能な解決策を提案することであり、この解決策によれば、緩衝器から突出する高さセンサ部材を組み付ける余地が、緩衝器の上方および／または下方に存在しないために、緩衝器内部への高さセンサの組み付けが不可能な場合、または空気式緩衝器が、直接に補助圧力容器と接続されていて、空気交換が緩衝器内部に組み付けられた高さセンサにより中断または阻害される場合に、空気式緩衝器の高さ変動を、水平方向変位を考慮に入れて簡単に検出することが可能である。
この課題の解決のため、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明による空気式緩衝器は、上部支持板の上部延長アームと、下部取付け板の下部延長アームとが、それぞれ側方へ突出しており、しかも双方の延長アーム間には高さセンサが配置されている。
本発明による空気式緩衝器の好ましい構成は、請求項２から請求項７までの各項に記載されている。
【０００７】
以下で本発明の一実施例を概略示す図を参照して説明する。
通常、空気式緩衝器は、上部の支持板１と、ピストンまたは重ね板ばね等として構成可能な下部の構成部材２と、圧縮空気を負荷されるエラストマー材料製ベローズ３とから成り、該ベローズ３は、上部の支持板１と下部構成部材２とを適当な取付け手段を用いて互いに結合している。上部の支持板１は、車体と、例えば連続的な支持体４を介して結合されている。同じように、下部構成部材２も、下部取付け板２．１を介してボギーの構造群、例えば、補助圧力容器として役立ち得るクレードル５と堅固に結合されている。本発明の可能な実施例では、図１に示すように、上部支持板１は、上部延長アーム１．１が側方へ突出するように構成されている。同じように、下部取付け板２．１からも下部延長アーム２．２が側方へ突出している。両部材の間には、適当な取付け部材により高さセンサ６が取付けられ、該センサの接触プランジャ６．１が、上部延長アーム１．１に配置された滑り板１．２に対し押し当てられている。
【０００８】
いま、例えば車両の除荷により、図２に見られるように、値ｈだけ空気式緩衝器高さが変動すると、接触プランジャ６．１は、ばね力により上昇して上部延長アーム１．１に配置された滑り板１．２に押し当てられ、その行程距離の変動が高さセンサ６内で電気信号に変換される。この電気信号は、制御ユニット内で評価され、制御ユニットから信号が調整弁へ送られ、調整弁が、この場合の例では、圧縮空気を排出する。
同時に、同じく図２に示されているように、緩衝器が水平方向に変位すると、接触プランジャ６．１が延長アーム１．１に配置された滑り板１．２のところを滑動することで、誤った測定値が防止される。滑り板１．２の直径ｄは、この場合、言うまでもなく車両に発生する水平方向の最大変位ｓの２倍の値より大でなければならない。
【０００９】
本発明による解決策の適用は、例えば図１および図２に示した、機械式の検出原理で動作する高さセンサに限定されるものではない。別な、例えば非接触式検出原理によって動作する高さセンサも、同じように使用可能である。
車体の高さレベルを、車両の載荷状態および／または走行状態とは無関係に常に所定公差の枠内で一定に維持するか、または空車状態で所定値に調整するという目標を設定した場合、高さセンサが空気式緩衝器の内部に配置されるか外部に配置されるかは、原則としてどうでもいいことである。決定的に重要な点は、機械式検出原理で動作する高さセンサの使用時には、高さセンサ６の接触プランジャ６．１と滑り板１．２との接触点により、また非接触式検出原理で動作する高さセンサの使用時には、発せられた測定信号の反射点により、上部延長アーム１．１のところに形成される仮想測定平面の、走行方向に平行な対称軸線および走行方向に対して直角な対称軸線が、同種の車両対称軸線とそれぞれ合致するという点のみである。
【００１０】
したがって、前記前提に留意し、本発明による別な解決策では、空気式緩衝器の近くにある障害物、例えば車体の別な支持体を迂回するために、上部延長アーム１．１と下部延長アーム２．２のどちらか、または双方を屈折させる構成にすることも考えられる。得られた測定値を適正に評価するための条件は、前記対称条件を守ることだけである。
高さセンサ６は、機械式の保護構成部材を備えるのが好ましい。この保護構成部材は保護べローズ（波形ベローズ）でよい。保護構成部材または保護べローズは、ポリマー材料、好ましくはエラストマー、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性プラシチックのいずれかで作られる。
【００１１】
本発明の利点は、必要な構成部材を簡単かつ安価に製造できるほかに、特に、このシステムの解決策により、例えば自由に組み付けるために複数の穴を設ける等の、車両の構成部材／構成群の改変が避けられる点にある。センサ装置の構成素子をねじ止め（または保持部材を溶接取付け）するために、車両の構成部材／構成群に穴あけすることも、全く不要となる。
本発明の別な利点は、緩衝器／センサ装置・システムの一式が製造者によって既に予め組み立てられており、車両への組み付け時に、ボギーへ取付けて車体を載せる以外の作業は必要でない点にある。
最後に、すべての構成を本発明により配置することにより組み付け、取外し、保守それぞれの際に、容易な接近が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 常態、すなわち空気式緩衝器が垂直方向、水平方向いずれの方向にも変位していない状態での緩衝器／高さセンサ・システムを示す図。
【図２】 図１に示したのと同じ緩衝器／高さセンサ・システムの場合に、緩衝器が垂直方向、水平方向双方に変位した状態を示す図。

Claims (8)

1. ４個の空気式緩衝器を含む、走行方向に移動する車両用の副次緩衝システムにおいて、その空気式緩衝器のそれぞれが、少なくとも次の構成部材、すなわち、
   （ａ）上部支持板（１）と、
   （ｂ）下部取付け板（２．１）を含む下部構成部材（２）と、
   （ｃ）圧力を負荷され、前記上部支持板（１）および前記下部構成部材（２）を取付け手段により相互結合しているエラストマー材料のベローズ（３）と、
   （ｄ）高さセンサ（６）、
   を含む形式のものにおいて、
   前記上部支持板（１）の上部延長アーム（１．１）と、前記下部取付け板（２．１）の下部延長アーム（２．２）とが側方へ延在しており、双方の延長アーム間に前記高さセンサ（６）が配置され、
   その高さセンサ（６）は、接触プランジャ（６．１）を含み、前記上部延長アーム（１．１）の滑り板（１．２）と前記接触プランジャ（６．１）との接触点において機械式の検出原理に基づいて動作し、仮想測定平面が形成され、その仮想測定平面の車両走行方向に対して、それぞれ平行な対称軸線と直角な対称軸線が、車両対称軸線とそれぞれ合致し、
   前記空気式緩衝器が水平方向に変位すると、接触プランジャ（６．１）が延長アーム（１．１）に配置された滑り板（１．２）のところを滑動することで、誤った測定値が防止される、
   ４個の空気式緩衝器を含む、走行方向に移動する車両用の副次緩衝システム。
2. 前記下部構成部材（２）は、ピストンまたは重ね板ばねから構成される、請求項１に記載の副次緩衝システム。
3. 前記上部延長アーム（１．１）と前記下部延長アーム（２．２）のいずれか又は双方が屈折して形成される、請求項１または請求項２に記載の副次緩衝システム。
4. 前記高さセンサ（６）が機械式の保護構成部材を備えている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の副次緩衝システム。
5. 前記保護構成部材が、ポリマー材料製である、請求項４に記載の副次緩衝システム。
6. 前記ポリマー材料がエラストマー、熱可塑性エラストマー又は熱可塑性プラスチックのいずれかからなる、請求項５に記載の副次緩衝システム。
7. 前記保護構成部材が保護ベローズである、請求項４に記載の副次緩衝システム。
8. 前記保護ベローズが、波形ベローズ形式を有することを特徴とする、請求項７に記載の副次緩衝システム。

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