JPS5941427B2 - 車体傾斜制御装置付き車両構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強制車体傾斜制御機能を有する車両構造に関す
る。

従来一般鉄道車両用としてすでに設置された路線に例え
ば新幹線の如き高速走行車両を走行せしめる場合、その
路線曲線部のカントが一般低速走行車両に合わせて設定
されている事から、高速走行を行う車両に対してはカン
トが不足を生じ、車体に超過遠心力が作用して、車体が
曲線の外方に傾斜したり、乗客に不快な超過遠心力を感
じさせる様な事が生じる。

また、例えば新幹線の如き高速走行車両専用の路線とし
て新設する場合でも、路線を地形に適合した小曲線半径
にして走行せしめようとするために、一般的に採用して
いるカント以上の大きなカントを設けたいと言う希望が
強く出て来ており、そうした場合信号指令等でその曲線
上に停止した車両はカントにより曲線内方に極度に傾斜
し、乗客に極めて不快な感じを与える可能性が生じてし
まう。

従って、高速走行車両は前述の如く低速兼用路線を走行
する場合でも、カントの大きい高速専用路線を走行する
場合でも共に共通の問題があり、いずれの場合でも油圧
などを用いて強制的に車体の傾斜を制御させる必要があ
る。

つまり、低速兼用路線上を高速走行する場合に車体傾斜
を制御する例えば油圧装置が故障した時にはフェイルセ
ーフにする機構が必要な事、及び高速専用路線上を高速
走行する場合に信号指令等で停止する様な異常時には急
ぎ油圧装置で車体傾斜角制御を行う必要が生じる事にな
る。

そこでこの２つの問題点に対してほぼ同じ機構で対応せ
しめる事が出来れば非常に車両構造上有利と考えられる
ことから、油圧サーボなどの強制車体傾斜装置を有する
車両において該油圧サーボを作用させたり、切離して一
般車両と同じ機能を持って走行したりできるような切換
可能な車両構造を得ることが望まれつつあり、こうした
事に鑑みて第１図に示す様な強制車体傾斜制御装置付き
車両構造が従来考えられていた。

この従来例を第１図面の簡単な説明すると、１は台車、
２は車輪、３はレールを示し、４Ａ、４Ｂの空気ばねが
車体２８を左右間隙を有して支持している。

この車体２８と台車１の間には油圧式車体傾斜制御装置
として車体２８側に取付けられたピストン１０Ａ。

１０Ｂと台車１側に取付けられンこシリンダ１１Ａ。

１１Ｂとのシリンダ機構があり、シリンダ１１Ａの上室
とシリンダ１１Ｂの下室が配管１２Ｂで連通され、シリ
ンダＩＩＡの下室とシリンダ１１ Ｆ３の上室が配管１
２Ａで連通されている。

このシリンダとピストン１０Ａ、、１０Ｂ、１１Ａ、１
１Ｂはアンチローリング機能を有して居り、９の油圧傾
斜制御弁で一方の配管系に油を注入して他力から抜くと
、車体２８の傾斜角を強制的に制御する事が可能となる
。

この際左右に間隙を持って配された空気ばね４Ａ、４Ｂ
を強制的に伸縮させるのでは多量のエネルギーを必要と
してエネルギー損失が大きい事から、油圧傾斜制御弁９
がスイッチオンした時に８の制御器から７の電磁弁を操
作して空気ばね４Ａ、、４Ｂからの配管５Ａ、、５Ｂを
互に連通せ（ッめる様にして、該両空気はね４Ａ、４Ｂ
が自由に伸縮できる様にした構成である。

しかしながら、その場合空気ばね４Ａ、４Ｂの制御弁を
どの様に処理するかなどの点については十分なる説明が
なされておらず未解決部分が多くあった。

つまり左右空気ばね４Ａ、４Ｂは一般的に制御弁として
それぞれ一個ずつの高さ制御用レベリングバルブを有し
て、各空気ばね４Ａ、４Ｂが荷重の大小にかかわらず一
定高さを維持するように、それぞれのレベリングバルブ
により圧力空気源からの高圧空気を挿入したり逆に排気
したりして調整するようになっている。

このために第１図の空気はね４Ａ、４Ｂの一方が低く他
方が高くなるように車体傾斜制御が行われると、その低
くなる一方の空気ばねにその高さを一定に保とうとする
レベリングバルブの作用により高圧空気が送入され、そ
の高圧空気が互いに連通ずる配管５Ａ、５Ｂを介して他
方の高くなる空気ばねに移動してその高さを一定に保と
うとするレベリングバルブの作用により排気されること
になる。

一つまり車体傾斜制御時には圧力空気源からの高圧空気
が低い方の空気ばねから高い方の空気ばねを介して外部
にどんどん排気されてしまうと言った不都合が生じる。

しかもそのために車体傾斜制御時には左右空気ばねが車
体２８を適汀己高さに保持する機能をもてずそれだけ車
体が不安定となる問題がある。

この発明は一ヒ記事情に鑑み、従来未解決であった空気
ばね制御弁と車体傾斜制御装置などの油圧系との関連、
及び先に述べた高速車を低速車路線に走らせる場合とカ
ントの大きい高速車専用絡線に走らせる場合についての
関連を明確にして、いずれの路線−Ｌでも適確に車体傾
斜制御を行なって走行できる信頼性の高い車両構造を桿
供しようとすることにある。

以下、この発明の一実施例を第２図に従い説明する。

１Ａは台車、２は車輪、３はレールで、２８Ａの車体を
支持するのに４Ａ、、４Ｂの空気ばねが使用されている
事は上記第１図と同様である。

ここで車体傾斜制御装置の油圧シリンダ機構は、第１図
と同じ、又は他の方法も考えられるが、ここでは空気ば
ね４Ａ、４Ｂの上下又は左右振動時にシリンダ内でピス
トンの上下動が生じ無い構造の一例を用いている。

つまり車体２８Ａ側に相互に左右に離間して取付けられ
た支点２２Ａ、２２Ｂに対し三角リンク２３Ａ、２３Ｂ
が回動可能に取付けられ、その両三角リンク相互に回転
ビン２４Ａ。

２４Ｂを介してリンク２５が連結され、且つ一方の三角
リンク２３Ａ−がリンク２６で台車１Ａに連結され他方
の三角リンク２３Ｂがピストン１０Ｃと連結され、その
ピストン１０Ｃと嵌合している油圧シリンダ１１Ｃが台
車１Ａに回動可能ビ・こ連結されている。

またこの油圧シリンダ１１Ｃの一ヒ下室に対し給油管２
９Ａ、２９Ｂを介して車体傾斜制御弁９Ａが接続されて
いる構成である。

ここでその車体傾斜制御弁９Ａに油圧を供給する配管３
０は油溜３２の油をポンプ１３により高圧化して圧送す
る油圧源にアキュムレーター１４及び必要に応じて締切
弁１５を介して接続されている。

なおその油圧源よりの配管３０は別の弁切換用シリンダ
１６にも接続されて後述する切換弁１γを動作させ得る
ようになっている。

又車体傾斜制御弁９Ａからの油もどり管３１は油溜３２
に接続して排油を該油溜３２に戻せるようになっている
。

次に空気はね４Ａ、４Ｂの制御系を述べると、１９は高
圧空気源、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃはそれぞれ高圧空気
源に接続したレベリングバルブで、こレラ各しヘリング
バルブ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは空気ばね高さ検出用ロ
ッド２７Ａ、２７Ｂ。

２γＣで高さ検出を行なって空気ばね４Ａ、４Ｂの高さ
制御を行う機能を有していると共に、それら各レベリン
グバルブ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの各配管２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃは切換弁１７に集中されている。

才た一方空気ばね４Ａ、４Ｂよりの配管５Ｃ，５Ｄも切
換弁１７に接続されている。

而して、第２図に示す本発明の実施例機能について説明
する。

先づ油圧系のポンプ１３、アキュムレータ１４の圧力が
立ち上らない状態では車体制御開始の為に締切弁１５を
開じても、又車体傾斜制御の必要が無く締切弁１５が閉
じたｉｔでも弁切換用シリンダ１６が動作せず、切換弁
１γは図示の状態に保持されたままとなっている。

その状態時にはレベリングバルブ１８Ａ、１８Ｂが空気
はね４Ａ、、４Ｂの高さを検出用ロッド２７Ａ。

２７Ｂにより検出して、該空気ばね４Ａ、、４Ｂが高過
ぎれば内部圧力空気を排気し、逆に低過ぎれば圧力空気
源１９から給気し、適正な高さの場合は圧力保持するよ
うに、切換弁１７が２ＯＡ。

２０Ｂの各配管に対し配管５Ｃ，５Ｉ）を接続していて
、空気ばね４Ａ、４Ｂをレベリングバルブ１８Ａ、１８
Ｂにより制御している。

こうした状態時に台車１Ａと車体２８Ａとの間に上下動
が生じると、三角リンク２３Ａ、２３Ｂが同じ方向に回
転し、リンク２５が水平移動し、これにてリンク２６が
回転すると同時にピストンシリンダ１０Ｃ９１１Ｃが相
対変位を生じることなく回動して、台車車体間の上下動
を自由に許容する様になる。

また、台車１Ａと車体２８Ａとの間の左右変位について
もリンク２６及び、ピストンシリンダ１０Ｃ９１１Ｃが
同じ角度傾斜する事により、自由に許容する様になる。

また、台車１Ａと車体２８Ａ−との間のローリング変位
に対してはリンク２６とピストンシリンダ１０Ｃ９１１
Ｃが引張又は原綿を受けるが、ピストンシリンダ１０Ｃ
９１１Ｃは車体傾斜制御弁９Ａの所で配管２９Ａ、２９
Ｂの油圧がロックされているので伸縮作用を行なえず、
三角リンク２３Ａ、２３Ｂを異方向に回転しようとして
リンク２５に引張力又は圧縮力をあたえるよう（こなる
が８亥リンク２５がこれを１５月往−する為アンチロー
リング機構としての作用を有する事となる。

次に油圧ポンプ１３、アキュムレータ１４が作用して油
圧が上昇した時、締切弁１５が閉じていれば以上述べた
様な通常の空気ばね機構とアンチローリング機構として
の作用を維持し続けるが、ここで軌道カントに不適合な
運転が行われるとき、車体不均衡加速度の超過検出運転
手の指令により締切弁１５を開くと、車体傾斜制御弁９
Ａに高圧油が供給されると同時に、切換弁１７がシリン
ダ１６に入った油圧で押されて切換えられこの為にレベ
リングバルブ１８Ａ、１８Ｂよりの配管２０Ａ。

２０Ｂは切換弁１γでブロックされ、そのかわりに空気
ばね４Ａ、４Ｂよりの配管５Ｃ，５Ｉ）が互に連通し、
且つ台車中央部で高さ検出ロッド２７Ｃを有するレベリ
ングバルブ１８Ｃよりの配管２０Ｃが同時に上記空気ば
ね配管５Ｃ，５Ｄと接続されて、その中央レベリングバ
ルブ１８Ｃが空気ばね４Ａ、４Ｂの平均高さを検出用ロ
ッド２７ Ｃにより検出しながら該平均高さを適正に制
御するようになる。

これと同時に車体傾斜制御弁９Ａが車体に作用する不均
衡横方向加速度を検知し、乗客に不均衡横方向加速度を
感じさせぬ様に高圧油を油圧シリンダ１１Ｃの上室又は
下室に送り込んでピストン１０Ｃを上下に変位させ、車
体２８Ａを適正な角度に強１１１）的に傾斜せしめて不
均衡横方向加速度が生じぬ様に制御するようになる。

なお、こうした場合重体２８Ａと台車１Ａの間でローリ
ングを生じるが、この際空気ばね４Ａ、４Ｂは互に配管
５Ｃ，５Ｄにより連通されている為に極めてわずかの抵
抗で伸縮用能であり、又レベリングバルブ１８Ｃは車体
２８Ａ中央部に位置することから該車体傾斜による影響
を受けずに適確に空気ばね４Ａ、４Ｂの平均高さを検出
、制御するようになる。

なお、一般的には空気ばね４Ａ、４Ｂの中に空気ばねパ
ンク又は空気圧不足の時に車体荷重を受けるストッパー
（図示せず）が配されて居り、空気ばね４Ａ、４Ｂはあ
まり大きなストロークの変位を行う事が出来ないのが普
通であるので、このストローク子桁を持たす為にレベリ
ングバルブ１８Ｃにより制御する時は空気はね４Ａ、、
４Ｂの平均高さを若干高くして車体傾斜を十分とれる様
に、該レベリングバルブ１８Ｃの検出用ロッド２γＣに
よる検出適正平均高さを予め変更して通常より高く設定
しておく。

以上の様な車体傾斜装置付き車両構造であれば、低速用
路線上を高速走行する場合は、車体傾斜用の動力源とな
る油圧を上昇せずにおき、且つ締切弁１５を閉じたまま
で走行すれば、自動的に左右の空気ばね４Ａ、４Ｂが独
立作用すると共に、車体傾斜装置のシリンダ機構がアン
チローリング機構として作用するようになる。

次に一般路線より大きなカントを有する路線上を高速走
行する場合には、一般高速走行中に油圧ポンプ１３、ア
キュムレータ−１４の圧力を上昇せしめておき、そして
本来高速走行すべき所で信号等で低速走行又は停止指令
が出された時に締切弁１５を開き、これにて自動的に車
体傾斜制御装置を動作させて車体に対する超過横方向加
速度を検出し、乗客に超過横方向加速度を感じさせない
様に制御作用を行わせる事が出来る。

この場合本来その区間の予定走行速度と異なる走行を行
う事が運転中央指令室から又は車両自体に路線と速度と
の関連をメモリーさせておけば、自動的に予定速度と異
なる事が検知し、車体傾斜制御に移行する事が可能であ
り、車両走行中車体傾斜の為に不必要な動力を使用する
事なく走行出来、特に浮上式鉄道の如く動力を車上で得
る事に問題のある車両などでは極めて好都合である。

なお、この発明では上記実施例のみに限定されることな
く、例えば第２図中の三角リンク２３Ａ。

２３Ｂとリンク２５を用いたアンチローリング機構の代
りに第１図に示した如き油圧シリンダ構造による方法、
又はトーションバーを用いたアンチローリング機構など
一般にアンチローリング機構として使用出来る方法構造
との組合せは十分考えられる。

この発明は以上の如く、油圧源の圧力が一定以上になっ
た条件と車体傾斜制御を竹製とすると言う条件がそろっ
た時に、左右の空気ばねを連通して車体傾斜制御を行い
、不要又は油圧源が十分確保出来ない時は左右の空気ば
ねを独立して制御する様にしたから、動力消費が少なく
且つ極めて信頼性の高い車体傾斜制御を適確に行うこと
が出来るようになる車両構造が得られるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来一般的に説明されて来た車体傾斜制御装置
付き車両構造の一例を示す概略図、第２図は本発明の一
実施例を示す車体傾斜制御装置付き車両構造の概略図で
ある。 １．１Ａ・・・・・・台車、２・・・・・・車輪、３・
・・・・・レール、４Ａ、４Ｂ・・・・・・空気ばね、
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ。 ５Ｄ・・・・・・空気ばね配管、６・・・・・・締切弁
、７・・・・・・電磁コイル、８・・・・・・指令装置
、９，９Ａ・・・・・・車体傾斜制御弁、ＩＯＡ、１０
Ｂ、Ｉ ＯＣ・・・・・・ピストン、１１Ａ、１１Ｂ、
１１Ｃ・・・・・・シリンダ、１２Ａ。 １２Ｂ・・・・・・連通管、１３・・・・・・油圧ポン
プ、１４・・・・・・アキュムレーター、１５・・・−
・・締切弁、１６・・・・・・油圧シリンダ、１γ・・
・・・・切換弁、１８Ａ、１８Ｂ。 １８Ｃ・・・・・・レベリングバルブ、１９・・・・・
・圧力空気Ｌ ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・・・・レ
ベリングバルブよりの配管、２１・・・・・・圧力空気
配管、２２Ａ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車体と台車との間に互いに左右に離間して配された
   空気ばねと、その各空気ばねの高さを各々独立して制御
   するレベリングバルブとを有し、且つ上記左右空気ばね
   を伸縮させながら油圧により不均衡加速度を乗客に感じ
   させないように車体を強制的に傾斜制御せしめる車体傾
   斜制御装置を前記空気ばねと並列に配して有した車両構
   造において、車両が軌道カントに適合した速度での走行
   状態では閉じたままとされ且つ軌道カントに不適合な走
   行運転を行なう時には開いて前記油圧による車体傾斜制
   御装置の動作を起こさせる締切弁と、その締切弁の開動
   作に伴う油圧により切換え動作して前記左右の空気ばね
   に対する各々の高さ制御用レベリングバルブを切り離す
   と共に左右空気ばね相互を連通ずる切換弁と、別途車体
   の中央に配して前記切換弁の油圧による切換え動作によ
   り互いに連通した左右空気はねと接続してその左右両空
   気はねの平均高さを検出制御する一個の中央レベリング
   バルブとを設けて構成したことを特徴とする車体傾斜制
   御装置付き車両構造。 ２ 中央のレベリングバルブにより制御される互いに連
   通した左右両空気ばねの適正平均高さを通常より高く設
   定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車
   体傾斜制御装置付き車両構造。