JP7295428B2 - 鉄道車両用ヨーダンパ装置 - Google Patents
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Description
従来、上記の場合におけるヨーダンパの配置態様として、図1に示すように、1対のヨーダンパ1a、1bの伸縮方向が台車3の前後方向(図1の紙面の左右方向)に平行な水平方向となるようにして両者を上下方向に並設する態様と、図2に示すように、1対のヨーダンパ1a、1bの伸縮方向が台車3の前後方向(図2の紙面の左右方向)に平行な水平方向となるようにして両者を台車3の前後方向に一直線上に並設する態様とが知られている。
いずれの態様についても、ヨーダンパ1a、1bの減衰力は台車3の前後方向にのみ作用し、高速走行時の台車3の蛇行動が抑制される。
特許文献1に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、図3に示すように、台車3の前後方向に並設された1対のヨーダンパ1a、1bを台車3の左右それぞれに備えている。そして、1対のヨーダンパ1a、1bのそれぞれは、その伸縮方向の両端部E1、E2のうち、一方の端部(ヨーダンパ1aの端部E1、ヨーダンパ1bの端部E2)が車体2(車体2のヨーダンパ受け22a、22b)に取り付けられ、他方の端部(ヨーダンパ1aの端部E2、ヨーダンパ1bの端部E1)が台車3(台車3の台車枠3c)に取り付けられており、車体2に取り付けられた前記一方の端部(ヨーダンパ1aの端部E1、ヨーダンパ1bの端部E2)の方が台車3に取り付けられた前記他方の端部(ヨーダンパ1aの端部E2、ヨーダンパ1bの端部E1)よりも上方に位置することを特徴としている。
特許文献1に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置によれば、車体2の上下振動を容易に低減可能である。しかしながら、特許文献1に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、車体2の左右振動を低減することに着目したものではない。
図4は、車体の左右振動の発生要因を模式的に説明する平面図である。図4に示すように、車体2の左右振動の発生要因としては、台車3の左右振動及びヨーイング振動が考えられる。すなわち、台車3の左右振動及びヨーイング振動が、車体2と台車3との間に取り付けられた部品を介して、車体2の左右振動を発生させると考えられる。このため、本発明者らは、車体2と台車3との間に取り付けられた部品の一種であるヨーダンパによって台車3の左右振動及びヨーイング振動の双方を抑制できれば、車体2の左右振動を低減できると考えた。
図5(a)に示すように、台車3のヨーイング振動によって発生するモーメントMに対しては、ヨーダンパ装置100Bの1対のヨーダンパ1a、1bが伸縮することで、1対のヨーダンパ1a、1bから台車3に対してモーメントMを打ち消す方向の反力FFが作用することになる。このため、従来のヨーダンパ装置100Bでも、台車3のヨーイング振動に起因する車体2の左右振動は低減される。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、前記台車の前後方向に並設された1対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、前記1対のヨーダンパは、その伸縮方向が前記台車の前後方向に対して前記台車の左右方向に傾斜している状態で取り付けられ、前記1対のヨーダンパの伸縮方向と前記台車の前後方向との成す角度が1°以上3°以下である、ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供する。
また、従来と同様に、台車のヨーイング振動によって発生するモーメントに対して、1対のヨーダンパが伸縮することで、1対のヨーダンパから台車に対して前記モーメントを打ち消す方向の反力が作用する。
したがい、本発明に係るヨーダンパ装置によれば、台車の左右振動及びヨーイング振動の双方が抑制され、車体の左右振動を低減できる。本発明に係るヨーダンパ装置によれば、1対のヨーダンパの配置態様を従来と異なるものに変更するだけで良いため、車体の左右振動を容易に低減可能であり、鉄道車両の乗り心地を容易に向上させることが可能である。
図6は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図6(a)は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図6(b)は車体本体よりも下方の部分の平面図である。
図6に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置(以下、適宜、単に「ヨーダンパ装置」という)100は、車体2と車体2に連結された台車3とを具備する鉄道車両に用いられるものである。図6では、便宜上、1台の台車3のみを図示しているが、実際には、車体2に前後(図6の紙面の左右方向に)1対の台車3が連結されている。台車3は、1つの車体2のみを支持する通常の台車である。換言すれば、台車3は、鉄道車両が有する前後1対の車体2間に設置されて、前後1対の車体2の双方を支持する連接台車ではない。
ヨーダンパ1a、1bは、内部で粘性流体が流通する際の粘性抵抗により、伸縮する際に抵抗力(減衰力)を付与するものである。一般に、ヨーダンパ1a、1bの減衰力は、車体2と台車3との速度差にヨーダンパ1a、1bの減衰係数を乗算して得られる。ヨーダンパ1a、1bの更に具体的な構成は、公知のヨーダンパと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
また、1対のヨーダンパ1a、1bのうち、車体2の中央部側に位置するヨーダンパ1bは、その伸縮方向Ebの両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1が台車3(台車枠3c)に取り付けられ、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2が車体2(ヨーダンパ受け22b)に取り付けられている。
1対のヨーダンパ1a、1bは、その伸縮方向Ea、Ebが、台車3の前後方向(図6の紙面の左右方向、図7のX方向)に対して台車3の左右方向(図6(b)及び図7の紙面の上下方向)に傾斜している状態で取り付けられていることを特徴としている。
具体的には、図6に示すように、1対のヨーダンパ1a、1bは、その伸縮方向の両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1の方が、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2よりも、台車3の左右方向内側に位置するように取り付けられている。
そして、図7に示す1対のヨーダンパ1a、1bの傾斜角度α(伸縮方向Ea、Ebと、台車の前後方向Xとの成す角度)が1°以上3°以下に設定されている。
以下、この点について、図8を参照しつつ、より具体的に説明する。
図8(a)に示すように、台車3のヨーイング振動によって発生するモーメントMに対しては、ヨーダンパ装置100の1対のヨーダンパ1a、1bが伸縮することで、1対のヨーダンパ1a、1bから台車3に対してモーメントMを打ち消す方向の反力FFが作用する。このため、本実施形態に係るヨーダンパ装置100により、台車3のヨーイング振動に起因する車体2の左右振動は低減される。
図1は、比較例1の鉄道車両用ヨーダンパ装置100Aの概略構成を説明する説明図である。図1(a)は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図1(b)は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図1において、図6に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図1に示すように、比較例1のヨーダンパ装置100Aは、前述のように1対のヨーダンパ1a、1bの伸縮方向が台車3の前後方向に平行な水平方向となる(すなわち、伸縮方向と台車3の前後方向との成す角度である1対のヨーダンパ1a、1bの傾斜角度α=0°)ようにして両者が上下方向に並設されている。
各ヨーダンパ1a、1bの減衰係数など、比較例1のヨーダンパ装置100Aにおける各ヨーダンパ1a、1bの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置100と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
図2は、比較例2の鉄道車両用ヨーダンパ装置100Bの概略構成を説明する説明図である。図2(a)は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図2(b)は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図2において、図6に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図2に示すように、比較例2のヨーダンパ装置100Bは、前述のように1対のヨーダンパ1a、1bの伸縮方向が台車3の前後方向に平行な水平方向となる(すなわち、伸縮方向と台車3の前後方向との成す角度である1対のヨーダンパ1a、1bの傾斜角度α=0°)ようにして両者が台車3の前後方向に一直線上に並設されている。
各ヨーダンパ1a、1bの減衰係数など、比較例2のヨーダンパ装置100Bにおける各ヨーダンパ1a、1bの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置100と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
図3は、比較例3の鉄道車両用ヨーダンパ装置100C(特許文献1に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置)の概略構成を説明する説明図である。図3(a)は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図3(b)は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図3において、図6に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図3に示すように、比較例3のヨーダンパ装置100Cは、前述のように1対のヨーダンパ1a、1bが台車3の前後方向に並設されている。比較例3のヨーダンパ装置100Cでは、ヨーダンパ1a、1bの伸縮方向の両端部E1、E2のうち、一方の端部(ヨーダンパ1aの端部E1、ヨーダンパ1bの端部E2)が車体2(ヨーダンパ受け22a、22b)に取り付けられ、他方の端部(ヨーダンパ1aの端部E2、ヨーダンパ1bの端部E1)が台車3(台車枠3c)に取り付けられており、車体2に取り付けられた前記一方の端部(ヨーダンパ1aの端部E1、ヨーダンパ1bの端部E2)の方が台車3に取り付けられた前記他方の端部(ヨーダンパ1aの端部E2、ヨーダンパ1bの端部E1)よりも上方に位置している。具体的には、前記一方の端部が他方の端部よりも60mm上方に位置している。
各ヨーダンパ1a、1bの減衰係数など、比較例3のヨーダンパ装置100Cにおける各ヨーダンパ1a、1bの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置100と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
以下、各ヨーダンパ装置を用いた場合の鉄道車両の乗り心地を実際に運動解析によって評価した結果について説明する。運動解析を行う鉄道車両のモデルとしては、いずれのヨーダンパ装置を用いる場合であっても、車体2に前後1対の台車3が連結され、台車3を剛体要素、車体2を弾性体要素としたモデルを用いた。そして、軌道不整を有する直線区間を高速走行する際の運動解析を行った。
LT[dB]=20log(aw/aref) ・・・(1)
図9に示す「比較例1」は、図1に示すヨーダンパ装置100Aを用いた場合の結果であり、「比較例2」は、図2に示すヨーダンパ装置100Bを用いた場合の結果であり、「比較例3」は、図3に示すヨーダンパ装置100Cを用いた場合の結果である。「実施例1」は、図6に示す本実施形態に係るヨーダンパ装置100を用いて、1対のヨーダンパ1a、1bの傾斜角度α=2.5°に設定した場合の結果である。
図10に示すように、少なくとも傾斜角度αが0°<α≦3.5°の場合、好ましくは、1°≦α≦3°の場合、乗り心地レベルが比較例2のヨーダンパ装置(傾斜角度α=0°)を用いた場合の乗り心地レベルよりも低減されることが分かった。
(a)1対のヨーダンパ1a、1bの伸縮方向の両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1の方が、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2よりも、台車3の左右方向外側に位置する。
(b)ヨーダンパ1aの伸縮方向の両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1の方が、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2よりも、台車3の左右方向内側に位置し、ヨーダンパ1bの伸縮方向の両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1の方が、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2よりも、台車3の左右方向外側に位置する。
(c)ヨーダンパ1aの伸縮方向の両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1の方が、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2よりも、台車3の左右方向外側に位置し、ヨーダンパ1bの伸縮方向の両端部E1、E2のうち、車体2の端部側に位置する一方の端部E1の方が、車体2の中央部側に位置する他方の端部E2よりも、台車3の左右方向内側に位置する。
2・・・車体
21・・・車体本体
22、22a、22b・・・ヨーダンパ受け
3・・・台車
3c・・・台車枠
100、100A、100B、100C・・・ヨーダンパ装置
E1・・・ヨーダンパの両端部のうち車体の端部側に位置する端部
E2・・・ヨーダンパの両端部のうち車体の中央部側に位置する端部
Ea・・・ヨーダンパ1aの伸縮方向
Eb・・・ヨーダンパ1bの伸縮方向
α・・・傾斜角度
Claims (2)
- 車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、
前記台車の前後方向に並設された1対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、
前記1対のヨーダンパは、その伸縮方向が前記台車の前後方向に対して前記台車の左右方向に傾斜している状態で取り付けられ、
前記1対のヨーダンパの伸縮方向と前記台車の前後方向との成す角度が1°以上3°以下である、
ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置。 - 前記車体に前後1対の前記台車が連結され、
前記1対のヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部の方が、前記車体の中央部側に位置する他方の端部よりも、前記台車の左右方向内側に位置するように取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置。
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