JPS58149851A - 鉄道車「あ」用の非常ばね装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発　　明　　の　　背　　景 多年に亘って、鉄道車輌に空気ばねサスペンションが用
いられている。その理由の中でも、とりわけ重要な理由
は、機械的ばねと部品とを必然的に伴なう他のタイプの
サスペンション・システムよりも空気ばねが、より良い
垂直方向の緩衝性と静しゆく性とを与えることである。

空気ばねの問題の一つは、空気を失なって押潰すること
である。空気ばねが故障したとき、車体を支持するため
に、車体の下方に一定の距離を隔て〜気のう中にゴム・
ブロックが用いられることがある。しかし乍ら、ゴム・
ブロックの垂直方向のスプリング・レートは、サスペン
ション・システムの総たわみ量を制限するには通常は余
りにも高く、高゛速走行時には、車輌の振動は耐え難い
ものとなる。空気ばねの故障に備えて、他のタイプの非
常ばねも用いられているが、斯かる非常ばねの使用は、
一般に乗客にとって乗心地を悪くさせたり、車輌を比較
的低速で運行することを必要とさせる。

発　　明　　の　　目　　的 本発明の目的は、改良された非常ばね配列を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、空気ばねが故障したとき、比較的
高速でも乗心地が妥当なレベルに維持されると共に、主
空気ばねの故障の際に車体の垂直方向の運動を制限する
、改良された非常ばねシステムを提供することである。

発明の要約 本発明では、車体を支持するのに用いられる一対の空気
ばね内に非常ばねが配置されている。非常ばねの各々は
一対のトグル・スプリングと組合わされて在来のばねが
含まれている。空気ばねが故障し・たとき、車体は非常
ばねによって支持される。車体重量までは高いスプリン
グ・レートヲ持ち、荷重範囲内では低いスプリング・レ
ートヲ持ち、最大荷重以上では高いスプリング・レート
ヲ持つので、この非常ばねは比較的滑らかな乗心地と車
体の垂直方向運動が制限される。このことは、トグル作
用を持った在来のばねのばね特性と、一対のトグル・ス
プリングの特性との組合わせによって達成される。これ
らの特性でもって、快適な乗心地を保証するために、ば
ねの組合わせの直線的動作部分が予定された荷重に関し
て選択され得る。

好適な具体例の説明 第１図を参照すると、典型的な台車組立体１０は、車体
１２を支持するために配置されている。台車１０は、サ
イドフレーム１４の如き慣用の一対のサイド　　′□フ
レームを有する。車輪・車軸ユニット１８及び２０はサ
イドフレーム１４に結合されている。適当なブレーキ装
置２０及び２２が、車輪・車軸ユニットの車輪に近接し
てサイドフレームに固定されて（・る。

これら全ての要素は当該技術の熟達者には良く知られて
いる。

第１＠と共に第２図を参照して、ボルスタ２４（まサイ
ドフレーム１４に結合されている。図示されていないが
、ばね装着ブロックがボルスタ２４０両端部に配置され
てばね機構を受ける。一対の空気（了ねユニット（その
一方２６のみが図示されて（する）は、ボルスタ２４と
車体１２との間で、ボルスタ２４０両端に固定されてい
る。本発明を組込んだ非常ばねユニット（その一方２８
のみが図示されて（・る）は空気ばね内に配置されてい
る。

空気ばね２６の如き空気ばねは、一般に加圧空気で膨張
せしめられており、鉄道車体用の垂直サスペンション手
段を与えるのに用いられて（・る。斯かるばねは慣用さ
れているので、これ以上詳述しない。しかし乍ら、車輌
に於ける空気圧系統の故障の際′、本発明が関係する非
常ばねが作動可能となる。

第２図を参照して、非常ばね２８は、空気ばね２６内に
配置されて、ばね２６への空気の供給に故障を生じた際
、車体１２を支持する。空気ばね２６が故障すると、車
体１２は非常ばね配列２８上に乗る。

後述するよう罠、非常ばね２８は、乗客の満足な乗心地
を依然として保ちながら、車輌が妥当な速さで走行し続
けられるように設計されている。

この非常ばね配列２８は、ばね３０と、その中に配置さ
れたトグルスプリング３２とを含む。機械的なばねとし
て図示されているばね３０は、場合によっては空気ばね
であっても良い。ばね３０は、それへの荷重が変化する
とき、比例的な圧縮レートを示すようなばねであり得る
。

トグルスプリング３２は、一対の機械的ばね３４゜３６
を含む。頂部装着板３８は、空気ばね２６が膨張せしめ
られている場合には、車輌の床から離れている。ばね３
０の頂部は、何等かめ適切な手段により、板３８に固定
されている。ばね３０の底部は、ボ′ルスタ２４の座板
４２に固定されている。

装着部材４４は板３８に固定され、装着部材４６゜４８
は座板４２に固定されている。機械的ばね３４は、装着
部材４４と４６との間に適切な端部結合素子を介して結
合され、機械的ばね３６は装着部材４４と４８との間に
適切な端部結合素子を介して結合されている。

車体１２により与えられた荷重が一定の荷重以下である
とき、高スプリング・レートが与えられて、ばね３０と
トグルスプリング配列３２の結合ばね特性によって車体
の垂直方向のふれを抑制する。これは、ばね３０とトグ
ルスプリング３２の両者が車体の荷重に対する抵抗を与
えるからである。

車輌の荷重が一定のレベルを越えるとき、車体１２は、
ばね３０の抵抗及び機械的ばね３４　、３６の抵抗に抗
して下方に移動する。車体の下方移動は、ついにばね３
４及び３６を下方にトグルさせ、事笑上ばね３４及び３
６の抵抗を除去する。斯くて低スプリング・レートが車
体荷重の範囲内で与えられ、その低スプリング・レート
は、ばね３４及び３６のトグル作用によってもたらされ
る。

車体の荷重が、正常な最大荷重を越えるならば、車体１
２は更に下方に移動し続ける。ばね３４及び３６は下向
きの角度に配向され、再び車体荷重に対してばね抵抗を
与える。ばね３０とばね３４及び６６の抵抗の組合わせ
の効果として、車体の最大荷重以上の高スプリング・レ
ートを与える。初期の高スプリング・レート、中間の低
スプリング・レート及び最後の高スプリング・レートは
、主空気ばねが故障したときに非常ばね配列に関して望
ましい特性である。更に、これらばねの総合的なスプリ
ング負荷特性が確定し、車体荷重が知られているならば
、システム設計に当って、正常な荷重賦課が、稼動中の
スプリング圧縮特性の低スプリング・レート部分上で起
り、それ故乗客に安楽な乗心地を保証するようにするこ
とが可能である。

ばね３０とトグル・スプリング３２の組合わせの動作の
理解を助けるため、各スプリングとそれらの夫々の特性
とを、それらの組合わせの効果を考慮するに先立って個
別的に説明する。

第３図と第３ａ図とを参照して、車体１２が下方に移動
する際に生ずるばね３４　、３６の抵抗がＦＩＫよって
示されている。Ｘは車体の荷重を示す。ばね３４　、３
６によって与えられる抵抗は、実質的に正弦曲線的特性
を有するカーブ３７を表わす。とれは、ばね３４　、３
６が初めは最適な抵抗に達する迄は、より大きい抵抗を
与えるよう圧縮されるからである。次いで、ばね３４　
、３６が車体の床と平行になろうとするにつれて抵抗は
減少する。ばね３４，３６が下方にトグルしたとき抵抗
はゼロになる。しかる後、第３図にカーブ３７で示した
ように抵抗は次第に増加し再び減少する。

第４及び４８図を参照して、ばね３０に関するカーブ３
９は実質的に直線的であり、ばね３０の抵抗Ｆ２は、車
体１２が荷重Ｘの増大により下方に移動するに連れて比
例的に増大することを示している。慣用の機械的ばね及
び空気ばねは、第４図に示したカーブ３９の特性を示す
よう設計することが出来、その特性曲線の傾斜はばね設
計によって決まる。

第３及び４図に示されたカーブ３７及び３９は説明の便
宜上単純化されたカーブであることを了解されたい。関
係車輌の運転条件によって決まる組合わせのばね抵抗特
性に依存して、図示のものと異なる抵抗特性を示すよう
、用いられるばねは設計されることが出来る。一般に、
在来のばねとトグルスプリング配列とを組合わせて、そ
の結果空気ばねが故障した後の非常状態の間に乗客に対
して最大の乗心地の良さを与えるよう車体が比例作動部
分で作動するようなばね抵抗をもたらすようにするのが
望ましい。この状態が第５及び５ａ図に示されている。

第５図は、トグル・スプリング３４　、３６のばね抵抗
に関するカーブ３７を示している。直線的なカーブ３９
は、ばね３０のばね抵抗を表わす。カーブ４１は、ばね
３０とトグル・スプリング３４　、３６の合成ばね特性
を表わす。カーブ４１の部分４３は、低スプリング・レ
ニトで作動する範囲を含んでいる。ばね抵抗は、車体１
２の正常な荷重賦課範囲に亘って、この比例的特性を有
するのが望ましい。

これが、車輌が妥当な速度で走行を続ける際、非常ばね
が作動可能となっている闇に乗客の快適な乗心地を保証
する範囲である。

異なった車輌が異なった荷重で運行されることは明らか
である。特定の荷重を受は入れるために、慣用のばねと
トグルスプリングの何れか一方又は両方のばね抵抗が、
組合わされたばねの非牽動作範囲忙亘って適切なスプリ
ング・レートで作動する範囲を達成するように設計され
ねばならない。

例えば設計によっては、より強い又は大きいばねが必要
となる。またトグル・スプリングの角度と長さとは、異
なった総合効果を得るために変更され得る。

本発明は、比較的ありふれた容易に入手し得るばね材料
が用いられ得る非常ばねシステムを設計することを可能
にしている。それと同時に、ばねの装備と使用の方法は
、通常の技術と何等変わるところが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に組込まれる型式のサスペンション・
システムを持った鉄道車輌を支持する典型的な台車の側
面図、 第２図は、第１図の２−２線に於ける断面図、第３図は
、本発明による典型的なトグル・スプリングの車輌荷重
に対する応答特性を示す曲線図、第３ａ図は、本発明に
用いられ得る典型的なトグル・スプリング構成を示す模
式図、 第４図は、第３ａ図に示されたトグル・スプリング構成
と共に用いられ得る典型的な在来のスプリングの車輌荷
重に対する応答特性を示す曲線図、第４ａ図は、第４図
に示された応答特性を有する典型的な在来のスプリング
を示す模式図、第５図は、第３ａ及び４８図のスプリン
グの異なった組合わせ応答特性が組合わされた一連の曲
線図、 第５ａ図は、第３ａ及び４８図のスプリングの組合わせ
の模式図である。 符号の説明 １０・・・台車組立体、１２・・・車体、１４・・・サ
イドフレーム、１８・・・車輪・車軸ユニット、２４・
・・ボルスタ、２６・・・空気ばねユニット、２８・・
・非常ばねユニット、３０・・・第１のばね、３２・・
・トグルスプリング。 ｔ−２ＦＩＧＩ ＦＩ６．２ ＩＧ５

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄道車体によって生ずる可変荷重に概ね比例する
   ばね抵抗を有する第１のばねと、 上記鉄道車体によって生ずる可変荷重に概ね正弦曲線的
   なばね抵抗を有する機械的なトグルスプリングと、を有
   し、 上記第１のばねと上記機械的トグルスプリングとが、互
   いに他に対して並列に結合されており、車体の垂直方向
   に於ける高い初期たわみなしに、上記鉄道車体によって
   生ずる可変荷重の範囲に亘り低いスプリング・レートの
   動作範囲を有する合成ばね抵抗を与える、 台車のボルスタ上に鉄道車体を支持する空気ばねと組合
   わせて用いられ、上記空気ばねの故障の際、上記鉄道車
   体を支・持する上記空気ばね内に配置された鉄道車輌用
   の非常ばね装置。
2. （２）上記機械的トグルスプリングは、一対の角度をも
   って配置された機械的ばねな有し、その各々は一端が共
   通の部材に結合されており、他端は上記ボルスタに固定
   されている特許請求の範囲第１項記載の非常ばね装置。
3. （３）上記第１のばねは上記鉄道車体と上記ボルスタと
   の間に結合されており、上記一対の機械的ばねは上記ｇ
   ｌのばね内に配置されている特許請求の範囲第２項記載
   の非常ばね装置。
4. （４）上記第１のばねが機械的なばねである特許請求の
   範囲第３項記載の非常ばね装置。