JP2008239043A - 車体傾斜制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体傾斜に際して必要な空気の消費流量を減少させる。
【解決手段】車体１の進行方向前後に配置した台車２の左右に設けられた４つの空気ばねへの給排気により、車体１の傾斜制御を行う装置である。空気ばねを、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂと傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの直列２段構成となす。傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂと空気源４間を一方の配管９ａで、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂと空気源４間を他方の配管９ｂで、台車２の左右に設けられた高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂ間を夫々の補助空気室１１ａ，１１ｂを介して連通管１４で接続する。一方の配管９ａ途中には給気弁５と排気弁６を、他方の配管９ｂ途中には高さ調整弁８を、連通管１４には差圧弁１２を設ける。曲線走行時は、傾斜制御用空気ばねのみに給排気して車体１を傾斜する。
【効果】空気源や空気の供給装置を小容量化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に曲線通過時の、空気ばねを利用した車体の傾斜制御方法、及びこの傾斜制御方法を実施する傾斜制御装置に関するものである。

鉄道車両では、曲線通過時、超過遠心力によって乗心地が悪くなる場合がある。特に曲線通過時の走行速度が高速の場合には、超過遠心力が増大してさらなる乗心地の悪化を招く。そこで、曲線通過時、車体を傾斜させることにより超過遠心力を抑制して乗心地の悪化を防ごうとした車体の傾斜制御が各種開発されている。

図８は空気ばねを使用した車体傾斜制御装置の一例を示した図で、この車体傾斜制御装置は、車体１と台車２の間に配置された左右の空気ばね３ａ，３ｂと空気源４の間を２系列の配管９ａ，９ｂで接続している。

そして、このうちの一方の配管９ａ途中には、高さセンサ１０の検出値に基づいて空気ばね３ａ，３ｂへの空気の給排気を行う給気弁５と排気弁６を設置している。また、他方の配管９ｂ途中には、空気ばね３ａ，３ｂの高さを調整する高さ調整弁８をそれぞれ設置すると共に、この高さ調整弁８と空気ばね３ａ，３ｂの間に締め切り弁７を設置している。また、両空気ばね３ａ，３ｂは、それぞれの補助空気室１１ａ，１１ｂを介して連通管１３で連通し、両補助空気室１１ａ，１１ｂの間には差圧弁１２を設置している。

そして、この車体傾斜制御装置では、前記締め切り弁７は、傾斜走行時は締め切った状態となし、この締め切り状態で車両の進行方向前後に配置した台車２の左右の空気ばね３ａ，３ｂに空気を給排気して車体１の傾斜を行っていた。
特開平７−８１５５８号公報

しかしながら、上記従来の車体傾斜制御では、車体傾斜に際し、全ての空気ばねと補助空気室に給排気する必要があるので、車体傾斜に要する空気の消費流量が多くなり、空気源や空気の供給装置に大容量のものが必要であった。

本発明が解決しようとする問題点は、従来の空気ばねを利用した車体傾斜では、車体傾斜に要する空気の消費流量が多くなるので、空気源や空気の供給装置に大容量のものが必要になると言う点である。

本発明は、特に曲線通過時の、空気ばねを利用した車体傾斜制御に際し、空気の消費流量を減少させるために、以下の構成を採用している。

すなわち、本発明の車体傾斜制御方法は、
車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた４つの空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う車体傾斜制御方法であって、
前記空気ばねを、高さ制御用空気ばねと傾斜制御用空気ばねの直列２段構成となすと共に、前記傾斜制御用空気ばねは補助空気ばねと連通させない構成とし、
曲線走行時は、前記直列２段構成の空気ばねのうちの、傾斜制御用空気ばねのみに給排気して車体を傾斜させることを最も主要な特徴としている。

上記の本発明方法を実施する本発明の車体傾斜制御装置は、
車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた４つの空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う車体傾斜制御装置であって、
前記空気ばねを、高さ制御用空気ばねと傾斜制御用空気ばねの直列２段構成となすと共に、これらの空気ばねのうちの傾斜制御用空気ばねと空気源間を一方の配管で、また高さ制御用空気ばねと空気源間を他方の配管で、さらに台車の左右に設けられた高さ制御用空気ばね間を夫々の補助空気室を介して連通管で接続し、
前記一方の配管途中には給気弁及び排気弁を、前記他方の配管途中には前記高さ制御用空気ばねの高さを調整する高さ調整弁を、前記連通管には差圧弁を夫々設け、
曲線走行時は、傾斜制御用空気ばねのみに給排気して車体の傾斜を行うようにしたことを最も主要な特徴としている。

本発明は、空気ばねを、高さ制御用と傾斜制御用の２段構成して、高さ制御用空気ばねには補助空気室を設けないので、車体の傾斜制御に要する空気の消費流量が減少する。従って、空気源や空気の供給装置を小容量化できる。

以下、本発明を実施するための形態について図１〜図７を用いて説明する。
図１は本発明の第１の例を説明する図で、（ａ）は直線走行時、（ｂ）は曲線走行時を説明する図、図２〜図７は本発明の第２〜第７の例を説明する図である。

図１において、１は車体、２は車体１の進行方向前後に配置された台車であり、これら台車２の左右側における車体１との間に空気ばねが配置され、これら４つの空気ばねへの給排気により車体１の高さ制御と傾斜制御を行っている。

本発明では、この空気ばねを、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂの上に傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂを直列に設けた２段構成とし、高さ制御と傾斜制御に使用する空気ばねを区別している。この場合、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂの補助空気室をあわせた空気容量は、従来の空気ばねと同程度である。これに対して、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂは車体重量を空気圧で支える分の空気ばね面積を持ち、傾斜変位が可能な上下変位を許容する空気ばねであればよいため、補助空気室は不要である。従って、空気ばね容量を小さくでき、傾斜時の空気消費流量を少なくできる。

このように高さ制御と傾斜制御に使用する空気ばねを区別することに伴い、空気源４から高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂと傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂへの配管構成を、図８で説明した従来の配管構成から以下のように変更している。

すなわち、本発明では、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂと空気源４の間を一方の配管９ａで、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂと空気源４の間を他方の配管９ｂで接続している。そして、前記一方の配管９ａの途中には給気弁５と排気弁６を、また前記他方の配管９ｂの途中には高さ調整弁８を設置している。

なお、台車２の左右に設けられた高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂ間は、従来と同様の構成でよい。図１の例では図８と同様、夫々の補助空気室１１ａ，１１ｂを介して連通管１３で接続し、この連通管１３に差圧弁１２を設けたものを示している。

図１に示した本発明の車体傾斜制御装置では、直線走行時の高さ制御と、曲線走行時の傾斜制御は、以下のように行う。

先ず、直線走行時は、（ａ）図で示した水平状態を維持すべく、他方の配管９ｂを通り、高さ調整弁８を介して高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂ、補助空気室１１ａ，１１ｂにのみ給排気を行って、車体１の高さを制御する。この直線走行時、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂへの給排気は行わない。

一方、曲線走行開始時は、一方の配管９ａを通り、給気弁５・排気弁６を介して傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂに給排気して車体１の傾斜を行う。この車体傾斜時は締め切り弁７を締め切り、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂへの給排気は行わない。これが本発明の傾斜制御方法である。曲線走行終了時は、給気弁５・排気弁６を介して傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂを通常水平位置に戻す。

なお、曲線走行時における傾斜制御に際し、外軌側の傾斜用空気ばね２２ｂのみ給気する方法や、内軌側の傾斜用空気ばね２２ａのみ排気する方法による、左右片側のみの空気ばねへの給排気による傾斜を行ってもよい。

このような本発明の場合、傾斜制御に必要な空気は、従来のように空気ばねと補助空気室への給気ではなく、容量の小さな傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂへの給排気だけでよいので、空気消費が少なくなる。

本発明は、図１に示した例に限らず、図２〜図７に示した例の場合も、同様の傾斜制御を行って、同様の作用効果を奏することができる。

図２は、図１とは逆に、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの上に高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂを直列に設けたもの、図３、図７は図１の高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂと傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの間に傾斜ばり２３を配置したものである。

また、高さ調整弁８は、図１〜図３に示したような車体１に設置するものに限らず、図４〜図６に示すように、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂに設置したものでも、図７に示すように、傾斜ばり２３に設置したものでも良い。この場合は、締め切り弁７を設ける必要はない。つまり、高さ制御用空気ばね２１ａ，２１ｂの高さを測定できる箇所であれば、車体１に設置するものでなくても良い。

さらに、図１〜図４に示すように、高さセンサ１０は台車２を基準として車体１の高さを検出するのではなく、図５に示すように、制御用空気ばね２１ａ，２１ｂを基準としたものや、図７に示すように、傾斜ばり２３を基準として車体１の高さを検出しても良い。

但し、この図５の例の場合、直線走行時も、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂに給排気し、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの高さを一定に保つ必要がある。

一方、図６、図７のように、左右の空気ばねの中央に１台の高さ調整弁２４を設置し、傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの中立高さを設定するようにしても良い。この場合は、直線走行時、左右の傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの高さが同一となるように、給気弁５、排気弁６より傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂに給排気する必要がない。

なお、傾斜制御時、左右の傾斜制御用空気ばね２２ａ，２２ｂの高さを、上昇側と下降側が同じ高さだけ上昇及び下降させるように制御しない場合は、高さ調整弁２４と傾斜制御用空気ばね空気ばね２２ａ，２２ｂの間に締め切り弁７を設置して遮断しておくことは言うまでもない。

なお、曲線走行時における本発明の傾斜制御は、曲線検知装置（図示省略）からの信号に基づき、給気弁５、排気弁６などの各弁にコントローラから制御信号を出力することにより行うことは言うまでもない。この曲線検知装置は、一般的に用いられている地上子からの信号と速度センサの信号とから検知するものや、加速度センサ又はジャイロセンサからの信号と速度センサの信号とから検知するもの等を使用する。

本発明は上記の各例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば自由に変更が可能である。
例えば本発明の車体傾斜制御装置において、差圧締め切り弁を設けてもよく、また高さセンサ１０は高さ調整弁８と一体型のものを使用したものでも良い。

本発明は、車体傾斜に際して必要な空気の消費流量を減少できるので、空気源や空気の供給機構を小容量化でき、鉄道車両の小型化が必要な用途に適用できる。

本発明の第１の例を説明する図で、（ａ）は直線走行時、（ｂ）は曲線走行時を説明する図である。 本発明の第２の例を説明する図である。 本発明の第３の例を説明する図である。 本発明の第４の例を説明する図である。 本発明の第５の例を説明する図である。 本発明の第６の例を説明する図である。 本発明の第７の例を説明する図である。 従来の車体傾斜制御装置の一例を示す構成図で、（ａ）は直線走行時、（ｂ）は曲線走行時を説明する図である。

符号の説明

１ 車体
２ 台車
４ 空気源
５ 給気弁
６ 排気弁
８，２５ 高さ調整弁
９ａ，９ｂ 配管
１０ 高さセンサ
１１ａ，１１ｂ 補助空気室
１２ 差圧弁
１３ 連通管
２１ａ，２１ｂ 高さ制御用空気ばね
２２ａ，２２ｂ 傾斜制御用空気ばね
２３ 傾斜ばり

Claims (2)

1. 車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた４つの空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う車体傾斜制御方法であって、
   前記空気ばねを、高さ制御用空気ばねと傾斜制御用空気ばねの直列２段構成となすと共に、前記傾斜制御用空気ばねは補助空気ばねと連通させない構成とし、
   曲線走行時は、前記直列２段構成の空気ばねのうちの、傾斜制御用空気ばねのみに給排気して車体を傾斜させることを特徴とする車体傾斜制御方法。
2. 車体の進行方向前後に配置した台車の左右２か所に夫々設けられた４つの空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う車体傾斜制御装置であって、
   前記空気ばねを、高さ制御用空気ばねと傾斜制御用空気ばねの直列２段構成となすと共に、これらの空気ばねのうちの傾斜制御用空気ばねと空気源間を一方の配管で、また高さ制御用空気ばねと空気源間を他方の配管で、さらに台車の左右に設けられた高さ制御用空気ばね間を夫々の補助空気室を介して連通管で接続し、
   前記一方の配管途中には給気弁及び排気弁を、前記他方の配管途中には前記高さ制御用空気ばねの高さを調整する高さ調整弁を、前記連通管には差圧弁を夫々設け、
   曲線走行時は、傾斜制御用空気ばねのみに給排気して車体の傾斜を行うようにしたことを特徴とする車体傾斜制御装置。

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