JP4559644B2

JP4559644B2 - Car body tilting device

Info

Publication number: JP4559644B2
Application number: JP2001030004A
Authority: JP
Inventors: 元青山; 行雄箕輪
Original assignee: 新潟トランシス株式会社
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: JP2002234437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両における車体傾斜装置に関し、詳細には、空気ばねを用いて車体を傾斜させる車体傾斜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気ばねを利用して鉄道車両の車体を傾斜させる車体傾斜装置が知られている。
かかる車体傾斜装置は、例えば、特開平１１−３４８６８号公報に記載されている発明のように、左右の台車枠上に設けられた一対の空気ばねを介して車体を支持する。また、左右の空気ばね間で一定容積のエアを移動させる容積移動シリンダーを有し、当該容積移動シリンダーを作動させて左右の空気ばねの高さを変えることにより車体を傾斜させる。加えて、この空気ばねは、車体の弾性支持と台車回転偏倚の横ずれ（偏倚）を吸収する機能をも有している。従って、かかる車体傾斜装置では、空気ばねの上下方向のストロークを大きくして、車体の傾斜機能と横ずれ吸収機能を併せ持つように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような考えに基づくと、空気ばねは大きな３次元の変位を許容しなければならず、車体と台車の間に横ずれが起きて空気ばねが水平方向に伸長してしまう場合、高さ方向の制御量のみで３次元の制御を行うことなる。従って、空気ばねの高さコントロールが極めて複雑となって、正確な制御を行うためには多大なコストを要するという問題点があった。
また、空気ばね１つで高さをコントロールするため、高さのフィードバック制御を行うこととなって、制御の安定性に欠けるという問題点もあった。
更に、空気ばねがパンクした場合には、制御が出来なくなるという問題点もあった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、車体傾斜制御を容易、且つ正確に、しかも低コストにて行うことが出来る車体傾斜装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、左右の台車枠Ｄ上に設けられた一対の空気ばね部２を介して車体Ｓを支持する鉄道車両用の車体傾斜装置（例えば、偏倚用空気ばね２２、傾斜用空気ばね２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、自動制御装置７など）において、前記空気ばね部は、内部の空気量の調整により前記車体を弾性的に支持するとともに、曲線路での車体に対する台車回転変位を吸収する第１の空気ばね（例えば、偏倚用空気ばね２２など）と、内部の空気量の調整により車体の高さを変更する第２の空気ばね（例えば、傾斜用空気ばね２４ａ、２４ｂ、２４ｃなど）と、を備え、前記第２の空気ばねは、複数段に積層されて構成され、各段ごとに独立して空気の出入が制御されることを特徴としている。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、第１の空気ばねにより車体に対する台車の回転変位が吸収され、第２の空気ばねにより車体の高さが変更されるので、車体の回転変位を許容する制御と、車体を傾斜させる制御とが別々行われることとなって、３次元的な複雑な制御を行う必要がなく、車体傾斜制御を容易かつ正確に行うことが出来る。
【０００８】
また、請求項１記載の発明によれば、第２の空気ばねは複数段に積層されて構成され、各段の第２の空気ばね毎の高さが別個独立に制御されるので、高さ調整する第２の空気ばねの組み合わせを指定するだけで、車体の傾斜が様々なバリエーションで制御できるようになり、空気ばねの高さ制御が簡単に行えるようになる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車体傾斜装置において、前記第２の空気ばねの各段の高さは２段階に制御されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第２の空気ばねの高さ調整が、２段階の調整となるので、制御が単純となって制御にかかるコストを削減出来る。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の車体傾斜装置において、
前記各第２の空気ばねに給気することに基づく第２の空気ばねの高さ上昇を所定の位置に制限する高さ上昇阻止手段（例えば、位置決めボス２４２など）を備えていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、高さ上昇阻止手段により、給気時における各第２の空気ばねの高さが一定に保たれるので、給気による高さ制御が正確に行われるようになる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の車体傾斜装置において、
前記車体は、前記空気ばね部にピン結合（例えば、ピンジョイント部８など）されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、車体は車体傾斜装置とピン結合されているため、車体は車体傾斜用装置の上面とピンジョイントのピンを軸心として回転できるようになり、車体傾斜装置は水平方向を保った状態でも、車体は傾斜することが可能になり、車体傾斜装置の上面は車体の下面ともに傾斜することはなくなり、車体傾斜装置の高さが一定に保たれる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の車体傾斜装置において、
前記第１の空気ばねの内圧を検知する内圧検知手段（例えば、圧力検出器９１）と、前記内圧検知手段によって検知された内圧に基づいて、前記第２の空気ばねの圧力を前記内圧と等しく、若しくは該内圧に所定の比率をかけた値に調整する圧力調整手段（例えば、圧力調整弁９）と、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第２の空気ばねの内圧が第１の空気ばねの内圧に基づいて調整制御されるため、第１の空気ばねとともに第２の空気ばねのばね定数も適当な値に設定され、全ての空気ばねにおいて、車体重量に応じたばね定数の調整が行われ、車体振動が減り、乗客の乗り心地がよくなる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の車体傾斜装置において、
前記空気ばね部は、前記台車枠Ｄに設けられた側面が逆ハ状の側はりの凹部Ｄ１に取り付けられ、前記第１の空気ばねは、前記第２の空気ばねの上面に一体的に連設されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、第１の空気ばねは、第２の空気ばねの上部に一体的に設けられているので、車体が回転変位して第１の空気ばねが横ずれした場合、台車枠の凹部の干渉をなくすことが出来る。従って、台車枠の凹部に、第１の空気ばねの変位用の遊びを設ける必要がなくなり、台車枠の中央部に設けられた凹部の水平部分の距離を短くすることが可能となって、その結果、台車枠に取り付けられる車軸間の距離を短くすることが出来る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の好適な実施例を示す。
図１は、本発明に係る車体支持装置を備えた鉄道車両の側面図、図２は、車体支持装置の制御系を示す図、図３は、車体支持装置要部の断面図である。
【００２０】
図１〜３に示す車体支持装置１は、空気ばね部２と、この空気ばね部２の下部に設けられた積層ゴム３と、を備え、積層ゴム３は、台車枠Ｄの横はり中央部に設けられた側面が逆ハ字状に傾斜した凹部の底面Ｄ１に取り付けられている。前記凹部の底面Ｄ１下方の台車枠Ｄには、補助空気室４が設けられている。また、車体支持装置１は、高さ調整装置５、電磁弁６、自動制御装置７などを備えている。
【００２１】
空気ばね部２は、積層ゴム３の上面に設けられた下面板２１と、この下面板２１の上に取り付けられた偏倚用空気ばね（第１の空気ばね）２２と、その偏倚用空気ばね２２の上に設けられた下隔て板２３と、この下隔て板２３の上に一体的に取り付けられた下傾斜用空気ばね（第２の空気ばね）２４ａと、を備えている。更に、空気ばね部２には、下傾斜用空気ばね２４ａの上に、中隔て板２５と、中傾斜用空気ばね（第２の空気ばね）２４ｂと、上隔て板２６と、上傾斜用空気ばね（第２の空気ばね）２４ｃとが、積層されて設けられ、上傾斜用空気ばね２４ｃの上には、上面板２７が設けられている。
【００２２】
下隔て板２３には、偏倚用空気ばね２２と連通する給排気管２８ａ及び下傾斜用空気ばね２４ａに連通する給排気管２８ｂが挿入されている。また、中隔て板２５には中傾斜用空気ばね２４ｃと連通する給排気管２８ｃが挿入され、上隔て板２５には上傾斜用空気ばね２４ｃと連通する給排気管２８ｄが挿入されている。そして、各給排気管２８ａ〜２８ｄを介して各空気ばね２２、２４ａ〜２４ｃの内部に空気を給気したり或いは内部の空気を排気することにより車体支持制御、車体傾斜制御を行っている。
【００２３】
積層ゴム３は、ゴム３１と金属板３２が積層されたドーナツ形状をしており、内部に空洞部３３を有する。積層ゴム３は、内部空間を有するボス３４が凹部底面Ｄ１に挿入されＯリング３４ａでシールされている。従って、空洞部３３は、補助空気室４と連通されており、また、空洞部３３は下面板２１に設けられた連通孔２１ａを介して偏倚用空気ばね２２とも連通している。
【００２４】
偏倚用空気ばね２２は、図３に示すように、ダイヤフラム型の空気ばねであり、十分な撓みを有し車体Ｓを弾性支持するとともに、車両が曲線路を通過する際、下面板２１と下隔て板２３の水平方向のずれを受け、車体Ｓと台車枠Ｄ間の偏倚を吸収する機能を有する。また、偏倚用空気ばね２２は、高さ調整装置５により、一定の内圧を保った状態で車体Ｓを支持しており、この内圧は車体重量に応じた適値に設定されている。
【００２５】
高さ調整装置５は、偏倚用空気ばね２２に挿入された給排気管２８ａに設けられており、高さ調整装置５は偏倚用空気ばね２２の高さが変化すると、偏倚用空気ばね２２の空気量を出入調整して、偏倚用空気ばね２２の高さを一定に保っている
【００２６】
傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは、空気室２４１ａ〜２４１ｃと、位置決めボス２４２を備えた空気ばねであり、横ずれ（偏倚）しないように構成されている。
下隔て板２３、中隔て板２５、上隔て板２６には、それぞれ中央部に空気連通室２３ａ、２５ａ、２６ａが設けられている。各空気連通室２３ａ、２５ａ、２６ａの上面には、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの空気室２４１ａ〜２４１ｃと連通する空気連通孔２３１、２５１、２６１を備える蓋体２３２、２５２、２６２が設けられている。各空気連通室２３ａ、２５ａ、２６ａは通気孔２３１、２５１、２６１を介して各空気室２４１ａ〜２４１ｃと連通している。
【００２７】
また、蓋体２３２、２５２、２６２には、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの高さ位置決めを行う位置決めボス２４２が各々挿入されている。
位置決めボス２４２は下部にフランジ２４２ａを有する円柱体であり、位置決めボス２４２の上端部は上部に位置する隔て板２５、２６或いは上面板２７に固定されている。即ち、下隔て板２３の空気連通室２３ａに下端部が位置する位置決めボス２４２の上端部は、中隔て板２５の下端部に固定され、中隔て板２５の空気連通室２５ａに下端部が位置する位置決めボス２４２の上端部は、上隔て板２６の下端部に固定され、上隔て板２６の空気連通室２６ａに下端部が位置する位置決めボス２４２の上端部は上面板２７の下端部に固定されている。
【００２８】
蓋体２３２、２５２、２６２に設けられる位置決めボス挿入用の挿入孔の半径は、フランジ２４２ａの半径より小さくなるように設計されており、空気室２４１に空気が吸入され、隔て板２５、２６が上昇すると、位置決めボス２４２のフランジ２４２ａが空気連通室２３ａ、２５ａ、２６ａの蓋体２３２、２５２、２６２の下面に引っかかり、それ以上の上昇を阻止するため、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃを所定の高さに保つことが出来るようになっている。
【００２９】
また、上面板２７の上面にはピンジョイント部８が固定して設けられており、空気ばね部２と車体Ｓはピンジョイント部８を介して連結されている。ピンジョイント部８には軸心が車体Ｓの前後方向と同一方向を向くピン８１が挿入されており、車体Ｓはピン８１の外周面に沿って時計回り及び反時計回りに回動自在であり、図４に示すように、車両が曲線路に進入し車体Ｓが傾斜しても、空気ばね部２の上面は水平位置を保てるようになっている。
【００３０】
なお、車体傾斜装置は、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃ、給排気管２８ｂ〜２８ｄ、電磁弁６、自動制御装置７などにより構成される。
【００３１】
次に、車体支持装置１の空気の給排気制御について説明する。
ここで、偏倚用空気ばね２２の制御系は、上述した高さ調整装置５による内圧調整機構により行われる。偏倚用空気ばね２２の制御系についての周知の技術を用いるため説明は省略する。
傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは、図２に示すように、電磁弁６と、自動制御装置７、圧力調整弁９により行われる。図２では、図面左側の車体支持装置１の制御系しか示していないが右側の制御系も左と同一であり、ここでは、左側の車体支持装置１の制御系についてのみ説明する。
【００３２】
車体支持装置１に設けられた車体傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは、それぞれ電磁弁６、６、６を経由して、圧力調整弁９と接続されており、圧力調整弁９は元空気溜Ｐと接続されている。
【００３３】
圧力調整弁９は、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの内圧と偏倚用空気ばね２２の内圧とを関連付けるためのものである。
圧力調整弁９は、偏倚用空気ばね２２の給排気管２８ａの内圧を検出する圧力検出器９１に接続されている。
圧力調整弁９は、圧力検出器９１から出力される偏倚用空気ばね２２の内圧データを常時入力し、この内圧データを基に傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの内圧を偏倚用空気ばね２２の内圧と同等もしくは所定の比率をかけた圧力に保っている。
これは、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃのばね定数を車体重量に応じた適値に設定するためであり、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの内圧を、予め適値に設定された偏倚用空気ばね２２の内圧と関連づけた値にすることで傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃのばね定数も適値に設定される。
【００３４】
電磁弁６は、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃに接続された給排気管２８ｂ〜２８ｄの流れの方向を制御する方向制御弁であり、自動制御装置７から送信される信号によって、弁を切り換える。
即ち、電磁弁６の切り換えにより、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃに空気を入れたり、排出して、各傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの高さを２段階に調整する。
【００３５】
自動制御装置７は、車体傾斜角度を算出するためのデータ、例えば、台車Ｄの偏倚角度や車両の走行速度から車体傾斜角度を算出し、算出された車体傾斜角度に応じて電磁弁６、６、６に切換操作を指示する。
電磁弁６は、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃと圧力調整弁４を繋ぐ管路と、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃと大気中を繋ぐ管路に分かれており、大気と繋がれた管路にはオリフィスまたは絞り等が設けられ、管路抵抗により傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの空気排出速度が適正に制御されている。
【００３６】
以上のような構成による傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの車体傾斜動作について説明する。
図２は、本車体支持装置１の直線路走行時の状態を示す図である。
図２に示すように、直線路走行時において、電磁弁６、６、６は、元空気溜Ｐと連通した状態にあり、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃには空気が充填され、各傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは位置決めボス２４１により所定の高さに保たれている。
【００３７】
ここで、車両が曲線路に進入すると、自動制御装置７は台車Ｄの偏倚角度や車両の走行速度から、適当な傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃを選択し、電磁弁６に管路の切り換えを指示する。
【００３８】
そして、電磁弁６が作動し、電磁弁６の管路が切り換えられると、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの空気は給排気管２８ｂ〜２８ｄを通って大気中に排出され、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは収縮し、位置決めボス２４２のフランジ下面は対向する空気連通室２３ａ、２５ａ、２６ａの底面に当接する。
傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃのいずれを、又は何個を収縮させるかは必要な傾斜角により決定され、必要な空気ばねが収縮すると、図４に示すように、車体Ｓは傾斜する。
なお、車体Ｓの傾斜には上側の傾斜用空気ばねから行うほうが望ましい。
【００３９】
また、このとき車体Ｓと車体支持装置１をピンジョイント部８で連結し、車体Ｓが車体支持装置１の上方で車体Ｓの左右方向に回動するようにしたため、車体支持装置１の上面、すなわち、最上段の上傾斜用空気ばね２４ｃは水平な状態を保ったまま、傾斜した車体Ｓを支持し、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは車体Ｓとともに傾くことがなく、車体傾斜時の傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの高さを意図した値に保つことができる。
【００４０】
また、電磁弁６の大気に連通するポートにはオリフィス、または、絞りが設けられているため、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃ内の空気は、管路の抵抗により徐々に排出されることとなり、車体支持装置１の高さは、適正な速度で低くなっていき、車体内部に違和感を与えないようになっている。
【００４１】
その後、車両が再び直線路に進入するときになると、自動制御装置７は台車Ｄの回転偏倚角度と走行速度から電磁弁６を切り換えて、元空気溜Ｐと傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃを連通させ、収縮した傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃに空気を注入して、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの高さを所定値に戻す。
【００４２】
以上のように、本発明における車体支持装置１は、偏倚用空気ばね２２に傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃが積層された構造をしており、車体Ｓと台車Ｄの偏倚の許容には偏倚用空気ばね２２を利用し、車体Ｓの傾斜には傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃを利用することを特徴とし、車体偏倚の制御と、車体傾斜の制御が分離され制御が単純になる。
【００４３】
また、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの高さ方向の変位を電磁弁６の開閉操作のみによって、実行するようにしたため、自動制御装置７の指示が単純になり、信頼性の高い制御系とすることができる。
【００４４】
また、各傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの位置決めボス２４２を設けたため、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの車体傾斜時における高さ方向の変位が容易に調節でき、複数の傾斜用空気ばねを積層した構造であっても、台車Ｄの高さ設定が容易にできる。
【００４５】
さらに、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの位置決めボス２４２の上端部は空気室の上面に固定され、下部は下隔て板２３、中隔て板２５、上隔て板２６の位置決めボス挿入孔に嵌入されているため、車両１００が曲線路を走行する際に、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの位置決めボス２４２の円柱部分が空気連通室２３ａ、２５ａ、２６ａの位置決めボス挿入用の挿入孔に当接して、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃは横ずれしなくなっている。
【００４６】
更に、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの内圧を偏倚用空気ばね２２の内圧と関連づけた値に調整するため、偏倚用空気ばね２２だけでなく、傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃのばね定数の設定が容易で、車体振動が減り、乗客の乗り心地のよい車両を提供することができる。
【００４７】
[第２の実施の形態]
次に、第２の実施の形態にかかる車体支持装置１００について、図５を用いて説明する。
第２の実施の形態にかかる車体支持装置１００は、第１の実施の形態の傾斜用空気ばね２４ａ〜２４ｃの上に偏倚用空気ばね２２を取り付けたことを特徴とする。
【００４８】
具体的には、図５に示すように、台車枠Ｄは、車体Ｓの中央部側面が逆ハ状に形成された凹部Ｄ１を有しており、このような台車枠Ｄの中央部に空気ばね部２と積層ゴム３が配置されている。側はりの凹部Ｄ１が逆ハの字状に上方に広がっているため、車体支持装置１の水平方向の移動も上側の方が広く取れるようになっている。そのため、偏倚用空気ばね２２を最上部に配置すると、偏倚用空気ばね２２の横ずれに必要なあそびが不必要になり、側はりの中央部に設けられた凹部Ｄ１の水平部分の距離を短くすることが可能となり、その結果、台車枠Ｄの両端部に取り付けられた車軸間の距離を短くすることが可能になる。
【００４９】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものとする。
例えば、図４の図面において、本実施例の台車は、枕ばり（ボルスタ）のないボルスタレス台車のように書かれているが、必ずしもボルスタレス台車である必要はなく、枕ばりを有するダイレクトマウント台車や、インダイレクトマウント台車にも適用できる。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、傾斜用空気ばねを複数段積層させた構造としたが、一つの傾斜用空気ばねの内部を複数段の階層構造として、各階層の空気室の給排気を別個独立に制御する構成であってもよく、これらは本発明の技術的思想に含まれる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明による主効果は、第１の空気ばねにより車体に対する台車の回転変位が吸収され、第２の空気ばねと車体傾斜制御手段により車体の傾斜が制御されるので、車体の回転変位を許容する制御と、車体を傾斜させる制御が別々行われることとなって、３次元的な複雑な制御を行う必要がなく、車体傾斜制御を容易かつ正確に行うことが出来るということである。
加えて、第２の空気ばねを複数段に積層させて、各々の第２の空気ばねの高さ調整を別個独立に行い、車体傾斜制御をより簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車体支持装置の側面図である。
【図２】本発明を適用した車体支持装置および車体支持装置の制御系を示す図である。
【図３】本発明を適用した車体支持装置要部の断面図である。
【図４】本発明を適用した車体支持装置の車体傾斜時の状態を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る車体支持装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１車体支持装置
２空気ばね部
３積層ゴム
５高さ調整装置
６電磁弁
７自動制御装置
８ピンジョイント部
９圧力調整弁
２２偏倚用空気ばね（第１の空気ばね）
２４ａ〜２４ｃ傾斜用空気ばね（第２の空気ばね）
２８ａ〜２８ｃ給排気管
２４２位置決めボス（高さ上昇阻止手段）
９１圧力検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle body tilting device in a railway vehicle, and more particularly to a vehicle body tilting device that tilts a vehicle body using an air spring.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle body tilting device that tilts a vehicle body of a railway vehicle using an air spring is known.
Such a vehicle body tilting device supports the vehicle body via a pair of air springs provided on the left and right bogie frames, for example, as in the invention described in JP-A-11-34868. In addition, a volume moving cylinder that moves a constant volume of air between the left and right air springs is provided, and the body is tilted by operating the volume moving cylinder to change the height of the left and right air springs. In addition, the air spring also has a function of absorbing the lateral displacement (bias) of the elastic support of the vehicle body and the cart rotation deviation. Therefore, such a vehicle body tilting device is configured to increase the vertical stroke of the air spring so as to have both the vehicle body tilting function and the lateral displacement absorbing function.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, based on this idea, the air spring must allow a large three-dimensional displacement, and if the air spring expands in the horizontal direction due to a lateral shift between the vehicle body and the carriage, the height Three-dimensional control is performed using only the direction control amount. Therefore, the height control of the air spring is extremely complicated, and there is a problem that a great deal of cost is required to perform accurate control.
Further, since the height is controlled by one air spring, the height feedback control is performed, and there is a problem that the stability of the control is lacking.
Furthermore, when the air spring is punctured, there is a problem that control cannot be performed.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle body tilting device that can perform vehicle body tilt control easily, accurately, and at low cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a vehicle body tilting device for a railway vehicle (for example, a biasing air spring 22, a tilting device) that supports the vehicle body S via a pair of air spring portions 2 provided on the left and right bogie frames D. In the air springs 24a, 24b, 24c, the automatic control device 7 and the like, the air spring portion elastically supports the vehicle body by adjusting the amount of air inside and absorbs the rotational displacement of the carriage relative to the vehicle body on a curved road. A first air spring (for example, a biasing air spring 22) and a second air spring (for example, a tilting air spring 24a, 24b, 24c, etc.) that changes the height of the vehicle body by adjusting the amount of air inside. ), And the second air spring is configured to be stacked in a plurality of stages, and the air flow is controlled independently for each stage .
[0006]
According to the first aspect of the present invention, the rotational displacement of the carriage relative to the vehicle body is absorbed by the first air spring, and the height of the vehicle body is changed by the second air spring, so that the rotational displacement of the vehicle body is allowed. Since the vehicle body tilting control and the vehicle body tilting control are performed separately, it is not necessary to perform three-dimensional complicated control, and the vehicle body tilt control can be performed easily and accurately.
[0008]
Further, according to the first aspect of the invention, the second air spring are stacked in multiple stages, the second height for each air spring of each stage is controlled separately and independently, the height By simply specifying the combination of the second air spring to be adjusted, the inclination of the vehicle body can be controlled with various variations, and the height control of the air spring can be easily performed.
[0009]
According to a second aspect of the invention, the vehicle body tilt system of claim 1, wherein the height of each stage of the second air spring is being controlled in two steps.
[0010]
According to the invention described in claim 2, it is of course possible to obtain the same effect as that of the invention described in claim 1 , in particular, since the height adjustment of the second air spring is a two-stage adjustment. Control is simplified and the cost of control can be reduced.
[0011]
The invention described in claim 3 is the vehicle body tilting device according to claim 1 or 2 ,
Height rising prevention means (for example, a positioning boss 242) for limiting the height rise of the second air spring based on supplying air to each second air spring to a predetermined position is provided. It is said.
[0012]
According to the third aspect of the invention, it is of course possible to obtain the same effect as that of the first or second aspect of the invention. In particular, the second air spring at the time of air supply is provided by the height increase preventing means. Therefore, the height control by supplying air can be accurately performed.
[0013]
The invention according to claim 4 is the vehicle body tilting device according to any one of claims 1 to 3 ,
The vehicle body is characterized in that the air spring portion is pin-coupled (for example, pin joint portion 8).
[0014]
According to the invention of claim 4, it is of course possible to obtain the same effect as the invention of any one of claims 1 to 3 , in particular, because the vehicle body is pin-coupled to the vehicle body tilting device. The vehicle body can be rotated about the upper surface of the body tilting device and the pin of the pin joint, and the vehicle body tilting device can be tilted even in a horizontal state. No longer inclines with the lower surface of the car body, and the height of the car body tilting device is kept constant.
[0015]
A fifth aspect of the present invention is the vehicle body tilting apparatus according to any one of the first to fourth aspects,
Based on the internal pressure detecting means (for example, pressure detector 91) for detecting the internal pressure of the first air spring and the internal pressure detected by the internal pressure detecting means, the pressure of the second air spring is equal to the internal pressure. Or pressure adjusting means (for example, a pressure adjusting valve 9) for adjusting the internal pressure to a value obtained by multiplying the internal pressure by a predetermined ratio.
[0016]
According to the invention described in claim 5, it is needless to say that the same effect as in the invention described in any one of claims 1 to 4 can be obtained. In particular, the internal pressure of the second air spring is the first air spring. Therefore, the spring constant of the second air spring is set to an appropriate value together with the first air spring, and the spring constant is adjusted according to the weight of the vehicle body in all the air springs. , Body vibration is reduced and passenger comfort is improved.
[0017]
A sixth aspect of the present invention is the vehicle body tilting apparatus according to any one of the first to fifth aspects,
The air spring part is attached to a concave part D1 of a side beam whose side surface provided on the bogie frame D has an inverted C shape, and the first air spring is integrally connected to the upper surface of the second air spring. It is characterized by being installed.
[0018]
According to the sixth aspect of the present invention, the same effect as described in any one of claims 1 to 5 is obtained that the course, particularly, the first air spring, the second air spring Since it is provided integrally with the upper part, when the vehicle body is rotationally displaced and the first air spring is laterally displaced, it is possible to eliminate the interference of the recess of the carriage frame. Therefore, there is no need to provide a play for displacing the first air spring in the concave portion of the carriage frame, and the distance of the horizontal portion of the concave portion provided in the central portion of the carriage frame can be shortened. As a result, the distance between the axles attached to the bogie frame can be shortened.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view of a railway vehicle equipped with a vehicle body support device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a control system of the vehicle body support device, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the vehicle body support device.
[0020]
The vehicle body support device 1 shown in FIGS. 1 to 3 includes an air spring portion 2 and a laminated rubber 3 provided at a lower portion of the air spring portion 2, and the laminated rubber 3 is a horizontal beam central portion of the carriage frame D. Are attached to the bottom surface D1 of the concave portion inclined in an inverted C shape. An auxiliary air chamber 4 is provided in the carriage frame D below the bottom surface D1 of the recess. Further, the vehicle body support device 1 includes a height adjusting device 5, an electromagnetic valve 6, an automatic control device 7, and the like.
[0021]
The air spring portion 2 includes a lower surface plate 21 provided on the upper surface of the laminated rubber 3, a biasing air spring (first air spring) 22 attached on the lower surface plate 21, and the biasing air spring 22. And a lower inclined air spring (second air spring) 24a integrally attached on the lower plate 23. Further, the air spring portion 2 includes a partition plate 25, a middle tilt air spring (second air spring) 24b, an upper partition plate 26, and an upper tilt air on the lower tilt air spring 24a. A spring (second air spring) 24c is stacked and provided, and an upper surface plate 27 is provided on the upper inclined air spring 24c.
[0022]
An air supply / exhaust pipe 28a that communicates with the biasing air spring 22 and an air supply / exhaust pipe 28b that communicates with the lower inclination air spring 24a are inserted into the lower plate 23. In addition, a supply / exhaust pipe 28c communicating with the middle inclination air spring 24c is inserted into the separation plate 25, and a supply / exhaust pipe 28d communicating with the upper inclination air spring 24c is inserted into the upper separation plate 25. The vehicle body support control and the vehicle body tilt control are performed by supplying air into or exhausting the air springs 22 and 24a through 24c through the air supply and exhaust pipes 28a through 28d.
[0023]
The laminated rubber 3 has a donut shape in which a rubber 31 and a metal plate 32 are laminated, and has a hollow portion 33 inside. In the laminated rubber 3, a boss 34 having an internal space is inserted into the recess bottom surface D1 and sealed with an O-ring 34a. Therefore, the cavity portion 33 communicates with the auxiliary air chamber 4, and the cavity portion 33 communicates with the biasing air spring 22 through the communication hole 21 a provided in the lower surface plate 21.
[0024]
As shown in FIG. 3, the biasing air spring 22 is a diaphragm type air spring, has sufficient deflection and elastically supports the vehicle body S, and when the vehicle passes a curved road, It has the function of absorbing the deviation between the vehicle body S and the carriage frame D in response to the horizontal displacement of the partition plate 23. The biasing air spring 22 supports the vehicle body S in a state where a constant internal pressure is maintained by the height adjusting device 5, and the internal pressure is set to an appropriate value according to the vehicle body weight.
[0025]
The height adjusting device 5 is provided in an air supply / exhaust pipe 28 a inserted into the biasing air spring 22, and the height adjusting device 5 changes the height of the biasing air spring 22 when the height of the biasing air spring 22 changes. The height of the biasing air spring 22 is kept constant by adjusting the amount of air in and out. [0026]
The tilting air springs 24a to 24c are air springs including air chambers 241a to 241c and a positioning boss 242, and are configured not to be laterally displaced (biased).
The lower plate 23, the intermediate plate 25, and the upper plate 26 are provided with air communication chambers 23a, 25a, and 26a in the center. Lids 232, 252, and 262 having air communication holes 231, 251 and 261 communicating with the air chambers 241a to 241c of the air springs 24a to 24c for inclination are provided on the upper surfaces of the air communication chambers 23a, 25a and 26a. ing. The air communication chambers 23a, 25a, and 26a communicate with the air chambers 241a to 241c through the vent holes 231, 251 and 261, respectively.
[0027]
Further, positioning bosses 242 for positioning the inclination air springs 24a to 24c are inserted into the lids 232, 252, and 262, respectively.
The positioning boss 242 is a cylindrical body having a flange 242a at the lower portion, and the upper end portion of the positioning boss 242 is fixed to the separation plates 25 and 26 or the upper surface plate 27 located at the upper portion. That is, the upper end portion of the positioning boss 242 whose lower end portion is positioned in the air communication chamber 23a of the partition plate 23 is fixed to the lower end portion of the partition plate 25, and the lower end portion is positioned in the air communication chamber 25a of the partition plate 25. The upper end of the positioning boss 242 is fixed to the lower end of the upper plate 26, and the upper end of the positioning boss 242 whose lower end is located in the air communication chamber 26 a of the upper plate 26 is fixed to the lower end of the upper plate 27. Has been.
[0028]
The radius of the insertion hole for inserting the positioning boss provided in the lids 232, 252, and 262 is designed to be smaller than the radius of the flange 242a. Air is sucked into the air chamber 241, and the separation plates 25 and 26 are When the boss 242 is lifted, the flange 242a of the positioning boss 242 is caught by the lower surfaces of the lids 232, 252 and 262 of the air communication chambers 23a, 25a and 26a. The height can be maintained.
[0029]
Further, the pin joint portion 8 is fixedly provided on the upper surface of the upper surface plate 27, and the air spring portion 2 and the vehicle body S are connected via the pin joint portion 8. A pin 81 whose axis is oriented in the same direction as the front-rear direction of the vehicle body S is inserted into the pin joint portion 8, and the vehicle body S is rotatable clockwise and counterclockwise along the outer peripheral surface of the pin 81. As shown in FIG. 4, even when the vehicle enters a curved road and the vehicle body S is inclined, the upper surface of the air spring portion 2 can maintain a horizontal position.
[0030]
The vehicle body tilting device is composed of tilting air springs 24a to 24c, air supply and exhaust pipes 28b to 28d, an electromagnetic valve 6, an automatic control device 7, and the like.
[0031]
Next, air supply / exhaust control of the vehicle body support device 1 will be described.
Here, the control system of the biasing air spring 22 is performed by the internal pressure adjusting mechanism by the height adjusting device 5 described above. Since a well-known technique for the control system of the biasing air spring 22 is used, the description thereof is omitted.
The tilting air springs 24 a to 24 c are performed by the electromagnetic valve 6, the automatic control device 7, and the pressure adjusting valve 9 as shown in FIG. 2. FIG. 2 shows only the control system of the vehicle body support device 1 on the left side of the drawing, but the control system on the right side is the same as that on the left side, and only the control system of the vehicle body support device 1 on the left side will be described here.
[0032]
The vehicle body tilting air springs 24 a to 24 c provided in the vehicle body support device 1 are connected to the pressure regulating valve 9 via the electromagnetic valves 6, 6, and 6, respectively. And connected.
[0033]
The pressure regulating valve 9 is for associating the internal pressure of the tilting air springs 24 a to 24 c with the internal pressure of the biasing air spring 22.
The pressure regulating valve 9 is connected to a pressure detector 91 that detects the internal pressure of the air supply / exhaust pipe 28 a of the biasing air spring 22.
The pressure regulating valve 9 always receives the internal pressure data of the biasing air spring 22 output from the pressure detector 91, and the internal pressure of the tilting air springs 24 a to 24 c is converted into the internal pressure of the biasing air spring 22 based on this internal pressure data. Or a pressure multiplied by a predetermined ratio.
This is for setting the spring constant of the air springs 24a to 24c for inclination to an appropriate value corresponding to the weight of the vehicle body, and the biasing air spring in which the internal pressure of the air springs 24a to 24c for inclination is set to an appropriate value in advance. The spring constants of the air springs 24a to 24c for inclination are set to appropriate values by setting the value to be related to the internal pressure 22.
[0034]
The electromagnetic valve 6 is a directional control valve that controls the flow direction of the air supply / exhaust pipes 28 b to 28 d connected to the air springs 24 a to 24 c for inclination, and switches the valve by a signal transmitted from the automatic control device 7.
That is, by switching the solenoid valve 6, air is introduced into or discharged from the inclination air springs 24a to 24c, and the height of each of the inclination air springs 24a to 24c is adjusted in two stages.
[0035]
The automatic control device 7 calculates the vehicle body inclination angle from data for calculating the vehicle body inclination angle, for example, the deviation angle of the carriage D and the traveling speed of the vehicle, and the electromagnetic valves 6 and 6 according to the calculated vehicle body inclination angle. , 6 is instructed to perform a switching operation.
The electromagnetic valve 6 is divided into a pipe line connecting the tilting air springs 24a to 24c and the pressure regulating valve 4 and a pipe line connecting the tilting air springs 24a to 24c and the atmosphere, and the pipe connected to the atmosphere. Are provided with orifices or throttles, and the air discharge speeds of the air springs 24a to 24c for inclination are appropriately controlled by pipe resistance.
[0036]
The vehicle body tilting operation of the tilting air springs 24a to 24c configured as above will be described.
FIG. 2 is a diagram showing a state of the vehicle body support device 1 when traveling on a straight road.
As shown in FIG. 2, when traveling on a straight road, the solenoid valves 6, 6, 6 are in communication with the original air reservoir P, and the air springs 24 a to 24 c for inclination are filled with air. The air springs 24 a to 24 c are kept at a predetermined height by the positioning boss 241.
[0037]
Here, when the vehicle enters the curved road, the automatic control device 7 selects an appropriate air spring 24a to 24c for inclination from the deflection angle of the carriage D and the traveling speed of the vehicle, and switches the pipeline to the solenoid valve 6. Instruct.
[0038]
When the solenoid valve 6 is actuated and the conduit of the solenoid valve 6 is switched, the air in the tilting air springs 24a to 24c is discharged into the atmosphere through the air supply and exhaust pipes 28b to 28d, and the tilting air spring 24a. ˜24c contracts, and the lower surface of the flange of the positioning boss 242 comes into contact with the bottom surfaces of the opposing air communication chambers 23a, 25a, and 26a.
Which one or how many of the tilting air springs 24a to 24c are contracted is determined by a necessary tilt angle. When the necessary air spring contracts, the vehicle body S tilts as shown in FIG.
In addition, it is more preferable to perform the inclination of the vehicle body S from the upper inclination air spring.
[0039]
At this time, the vehicle body S and the vehicle body support device 1 are coupled by the pin joint portion 8 so that the vehicle body S rotates in the left-right direction of the vehicle body S above the vehicle body support device 1. That is, the upper-stage upper inclination air spring 24c supports the inclined vehicle body S while maintaining a horizontal state, and the inclination air springs 24a to 24c do not incline with the vehicle body S. The height of the air springs 24a to 24c can be kept at an intended value.
[0040]
In addition, since the orifice communicating with the atmosphere of the solenoid valve 6 is provided with an orifice or a throttle, the air in the inclination air springs 24a to 24c is gradually discharged due to the resistance of the pipe line, The height of the vehicle body support device 1 is lowered at an appropriate speed so as not to give a sense of incongruity inside the vehicle body.
[0041]
Thereafter, when the vehicle enters the straight road again, the automatic control device 7 switches the electromagnetic valve 6 based on the rotational deflection angle and traveling speed of the carriage D, and communicates the original air reservoir P and the air springs 24a to 24c for inclination. Then, air is injected into the contracted tilting air springs 24a to 24c, and the height of the tilting air springs 24a to 24c is returned to a predetermined value.
[0042]
As described above, the vehicle body support device 1 according to the present invention has a structure in which the air springs 24a to 24c for inclination are stacked on the air spring 22 for bias. The air spring 22 is used and the air springs 24a to 24c are used for the inclination of the vehicle body S. The control of the vehicle body deviation and the control of the vehicle body inclination are separated to simplify the control.
[0043]
In addition, since the displacement of the tilting air springs 24a to 24c in the height direction is executed only by opening and closing the electromagnetic valve 6, the instruction of the automatic control device 7 is simplified, and the control system is highly reliable. be able to.
[0044]
Further, since the positioning boss 242 of each of the tilting air springs 24a to 24c is provided, the displacement in the height direction of the tilting air springs 24a to 24c can be easily adjusted, and a plurality of tilting air springs are stacked. Even if it is a structure, the height setting of the trolley | bogie D can be performed easily.
[0045]
Further, the upper end portion of the positioning boss 242 of the air springs 24a to 24c for inclination is fixed to the upper surface of the air chamber, and the lower portion is inserted into the positioning boss insertion hole of the lower plate 23, the intermediate plate 25 and the upper plate 26. Therefore, when the vehicle 100 travels on a curved road, the cylindrical portion of the positioning boss 242 of the air springs 24a-24c for tilting comes into contact with the insertion holes for inserting the positioning bosses of the air communication chambers 23a, 25a, 26a, The tilting air springs 24a to 24c are not laterally displaced.
[0046]
Furthermore, in order to adjust the internal pressure of the inclination air springs 24a to 24c to a value related to the internal pressure of the bias air spring 22, not only the bias air spring 22 but also the spring constants of the inclination air springs 24a to 24c are set. It is easy to provide a vehicle with reduced body vibration and good passenger comfort.
[0047]
[Second Embodiment]
Next, a vehicle body support device 100 according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
The vehicle body support apparatus 100 according to the second embodiment is characterized in that the biasing air spring 22 is attached on the tilting air springs 24a to 24c of the first embodiment.
[0048]
Specifically, as shown in FIG. 5, the bogie frame D has a concave portion D <b> 1 in which the side surface of the central portion of the vehicle body S is formed in an inverted shape, and air is formed in the central portion of such a bogie frame D. The spring part 2 and the laminated rubber 3 are arranged. Since the concave portion D1 of the side beam spreads upward in an inverted C shape, the horizontal movement of the vehicle body support device 1 can be taken wider on the upper side. Therefore, when the biasing air spring 22 is arranged at the uppermost part, play necessary for lateral displacement of the biasing air spring 22 is unnecessary, and the distance of the horizontal portion of the concave portion D1 provided in the central portion of the side beam is shortened. As a result, the distance between the axles attached to both ends of the carriage frame D can be shortened.
[0049]
In addition, this invention is not limited to the said Example, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. shall be contained in this invention.
For example, in the drawing of FIG. 4, the cart of this embodiment is written like a bolsterless cart without a pillow beam (bolster), but it is not necessarily a bolsterless cart, a direct mount cart having a pillow beam, It can also be applied to indirect mount carts.
[0050]
In the above-described embodiment, a structure in which a plurality of tilting air springs are stacked is used. However, the inside of one tilting air spring has a multi-stage hierarchical structure, and the air supply and exhaust of the air chambers at each level are separately provided. The configurations may be controlled independently, and these are included in the technical idea of the present invention.
[0051]
【The invention's effect】
The main effect of the present invention is that the rotational displacement of the carriage relative to the vehicle body is absorbed by the first air spring, and the inclination of the vehicle body is controlled by the second air spring and the vehicle body inclination control means, so that the rotational displacement of the vehicle body is allowed. Since the control and the control for tilting the vehicle body are performed separately, there is no need to perform three-dimensional complicated control, and the vehicle body tilt control can be performed easily and accurately.
In addition, the second air springs are stacked in a plurality of stages, and the height adjustment of each second air spring is performed separately and the vehicle body tilt control can be performed more easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a vehicle body support device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a vehicle body support device to which the present invention is applied and a control system of the vehicle body support device.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a vehicle body support device to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a diagram showing a state of the vehicle body support device to which the present invention is applied when the vehicle body is tilted.
FIG. 5 is a side view showing a vehicle body support device according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car body support apparatus 2 Air spring part 3 Laminated rubber 5 Height adjustment apparatus 6 Solenoid valve 7 Automatic control apparatus 8 Pin joint part 9 Pressure adjustment valve 22 Biasing air spring (1st air spring)
24a-24c Inclination air spring (second air spring)
28a-28c Supply / exhaust pipe 242 Positioning boss (height rise prevention means)
91 Pressure detector

Claims

In a vehicle body tilting device for a railway vehicle that supports the vehicle body via a pair of air spring portions provided on the left and right bogie frames,
The air spring part is
A first air spring that elastically supports the vehicle body by adjusting an internal air amount, and absorbs the rotational displacement of the carriage relative to the vehicle body on a curved road;
A second air spring that changes the height of the vehicle body by adjusting the amount of air inside;
Equipped with a,
The second air spring is configured by being laminated in a plurality of stages,
A vehicle body tilting device, wherein air flow is controlled independently for each stage .

The vehicle body tilting device according to claim 1 ,
The vehicle body tilting apparatus according to claim 1, wherein the height of each step of the second air spring is controlled in two steps.

The vehicle body tilting device according to claim 1 or 2 ,
A vehicle body tilting device comprising height elevation prevention means for restricting a height elevation of the second air spring based on supplying air to each second air spring to a predetermined position.

The vehicle body tilting device according to any one of claims 1 to 3 ,
The vehicle body tilting device is characterized in that the vehicle body is pin-coupled to the air spring portion.

The vehicle body tilting device according to any one of claims 1 to 4 ,
An internal pressure detecting means for detecting an internal pressure of the first air spring;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the second air spring to be equal to the internal pressure or a value obtained by multiplying the internal pressure by a predetermined ratio based on the internal pressure detected by the internal pressure detecting means;
A vehicle body tilting device characterized by comprising:

The vehicle body tilting device according to any one of claims 1 to 5 ,
The air spring portion is attached to the bottom surface of the concave portion of the side beam whose side face provided on the bogie frame is reversely shaped.
The vehicle body tilting apparatus according to claim 1, wherein the first air spring is integrally connected to an upper surface of the second air spring.