JPH05286439A - 鉄道車両用サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 車体を支持するガススプリング4a、4bと、台
車の構成部材により構成されるガスタンク9a、9bに大気
圧を超える圧力のガスが封入される。そのガスタンク9
a、9bの内部に弾性を有する隔壁に覆われた作動油充填
室16a 、16b が設けられる。その作動油充填室16a 、16
b の油量を制御することでガススプリング4a、4b内のガ
ス圧を変化させる。 【効果】 空圧設備がなくても車体を支持するガススプ
リングの内圧を制御でき、鉄道車両の重量軽減に寄与で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガススプリングを介し車
体を支持する鉄道車両用サスペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道車両にあっては、車体を空気
バネを介し台車上に支持するサスペンション装置が備え
られ、その空気バネの内圧を乗客や貨物といった車載荷
重の変動に応じて制御することで車体の高さを一定に維
持している。また、その台車の構成部材は絞り路を介し
ガススプリングに連通するガスタンクとされ、車体の共
振時における振動を減衰させている。

【０００３】また、従来の鉄道車両における扉の開閉や
ブレーキ装置の作動は一般にエアアクチュエータが用い
られていた。

【０００４】上記のようなサスペンション装置やエアア
クチュエータを機能させるため、鉄道車両にはコンプレ
ッサー、元空気溜め、レギュレータ、調圧タンクといっ
た空圧設備が設けられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、鉄道車両は高速
化や線路構造の劣化防止のため軽量化が要望され、重量
を増大させる要因の一つである上記のような空圧設備を
なくすことが課題とされている。

【０００６】そのように空気系統をなくすことに伴っ
て、上記のような空気バネを有するサスペンション装置
に換えて油圧式アクティブサスペンション装置を用い、
油圧シリンダにより車体を軌道に対し作動させること
で、より車体振動を低減したり、また、エアアクチュエ
ータに換えて油圧アクチュエータや電動アクチュエータ
を用いて扉を開閉したりブレーキ力を作用させることが
提案されている。

【０００７】しかし、油圧式アクティブサスペンション
装置を用いた場合、気体に比べ圧縮性の非常に小さな油
により油圧シリンダを作動させるため、車体振動を低減
するためには油圧シリンダを高速で作動させる必要があ
る。そのため、複雑な制御装置と大容量の油圧源が必要
になり必ずしも重量軽減に寄与しない。また、線路構造
に大きな反力が作用するという問題がある。

【０００８】本発明は上記技術的課題を解決することの
できる鉄道車両用サスペンション装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、台車と、この台車にガススプリングを介し支持さ
れる車体とを備え、その台車の構成部材は絞り路を介し
ガススプリングに連通するガスタンクとされている鉄道
車両用サスペンション装置において、そのガススプリン
グとガスタンクに大気圧を超える圧力のガスが封入さ
れ、そのガスタンクの内部に弾性を有する隔壁に覆われ
た作動油充填室が設けられ、その作動油充填室の容積変
化によりガススプリング内のガス圧を変化させることが
できるように、作動油充填室内の油量を制御する手段が
設けられている点にある。

【００１０】

【作用】本発明の構成によれば、作動油充填室は弾性を
有する隔壁に覆われているので、作動油充填室内の油の
封入量を多くすると作動油充填室の容積が増加する。こ
の作動油充填室はガスタンクの内部に設けられているの
で、その容積増加によりガススプリング内部およびガス
タンク内部のガス封入容積は減少する。このガス封入容
積の減少によりガススプリングの内圧が増加する。ま
た、作動油充填室内の油の封入量を少なくすると作動油
充填室の容積が減少し、この容積減少によりガススプリ
ング内部およびガスタンク内部のガス封入容積は増加
し、このガス封入容積の増加によりガススプリングの内
圧が減少する。また、そのガスタンクは台車の構成部材
であるため、ガスを封入するためのタンクを別途設ける
必要がないものとされている。すなわち、本発明の構成
によれば従来のようなコンプレッサー、元空気溜め、レ
ギュレータ、調圧タンクといった空圧設備がなくてもガ
ススプリングの内圧を制御することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図２は鉄道車両の台車１の一部を示すもの
で、台車フレーム９と、この台車フレーム９にバネ（図
示省略）を介し取り付けられる軸受箱２と、この軸受箱
２に支持される車軸に取り付けられる車輪３とを備えて
いる。図１にも示すように、その台車フレーム９上に左
右一対のガススプリング４ａ、４ｂが取り付けられる。
図３に示すように、そのガススプリング４ａ、４ｂはス
チール製の下部材５と上部材６とをゴム製のダイヤフラ
ム７により連結することで主構成され、その下部材５は
台車フレーム９に連結され、その上部材６は車体８に連
結される。

【００１３】その台車フレーム９は、内部が気密性を有
する左右一対のガス封入空間とされることで左右一対の
ガスタンク９ａ、９ｂを構成する。一方のガスタンク９
ａに一方のガススプリング４ａが絞り路１１ａを介し連
通し、他方のガスタンク９ｂに他方のガススプリング４
ｂが絞り路１１ｂを介し連通する。その絞り路１１ａ、
１１ｂは、ガススプリング４ａ、４ｂの下部材５と台車
フレーム９を貫通する筒部材１２により構成されてい
る。そのガススプリング４ａ、４ｂとガスタンク９ａ、
９ｂとに大気圧を超える圧力の空気が封入されている。
なお、一方のガスタンク９ａと他方のガスタンク９ｂと
は差圧弁２０を介し接続されている。その差圧弁２０
は、両ガスタンク９ａ、９ｂの内圧の差が予め設定した
値よりも大きくなると開いて両ガスタンク９ａ、９ｂを
連通し、その差が設定値以上になるのを防止する。

【００１４】各ガスタンク９ａ、９ｂの内部にゴムチュ
ーブ１５ａ、１５ｂにより覆われた作動油充填室１６
ａ、１６ｂが設けられ、その作動油充填室１６ａ、１６
ｂ内の油量を制御する油圧制御装置が設けられている。

【００１５】すなわち、各作動油充填室１６ａ、１６ｂ
は電磁開閉弁２１ａ、２１ｂを介しオイルタンク２５に
接続され、また、逆止弁２３ａ、２３ｂを介し電磁切替
弁２６に接続されている。

【００１６】その電磁切替弁２６は、作動油充填室１６
ａ、１６ｂに接続されるポート２６ａと、ブレーキ装置
２７に接続されるポート２６ｂと、ポンプ１９に接続さ
れるポート２６ｃとを有する。この電磁切替弁２６は、
ポンプ１９を作動油充填室１６ａ、１６ｂに接続すると
共にブレーキ装置２７に接続されるポート２６ｂを閉鎖
する停車位置と、ポンプ１９をブレーキ装置２７に接続
すると共に作動油充填室１６ａ、１６ｂに接続されるポ
ート２６ａを閉鎖する走行位置とに切替え可能である。
なお、そのポンプ１９の吐出側にリリーフ弁４０が接続
されている。

【００１７】そのブレーキ装置２７は、油圧シリンダ２
８と、この油圧シリンダ２８のロッドに連結されたブレ
ーキシュ２９と、ブレーキ用電磁弁３０とを備えてい
る。そのブレーキ用電磁弁３０は、前記電磁切替弁２６
に接続されるポート３０ａと、タンク２５に接続される
ポート３０ｂと、アキュムレータ３１を介し油圧シリン
ダ２８に接続されるポート３０ｃとを有する。このブレ
ーキ用電磁弁３０は、全ポートを閉鎖するニュートラル
位置と、油圧シリンダ２８を電磁切替弁２６を介しポン
プ１９に接続する制動位置と、油圧シリンダ２８をタン
ク２５に接続する制動解除位置とに切替え可能とされて
いる。

【００１８】上記電磁開閉弁２１ａ、２１ｂの作動用ソ
レノイドはサスペンションコントローラ３５に接続され
ている。このサスペンションコントローラ３５は、入出
力インタフェイスと中央処理装置と記憶装置とを有する
マイクロコンピュータにより構成されている。このコン
トローラ３５に、車体８の台車１に対する高さを検知す
るセンサ３６と、電磁切替弁２６の切替え位置を検知す
るセンサ３７とが接続されている。そのセンサ３７は、
作動油充填室１６ａ、１６ｂに供給される油の油圧の変
化を検知する圧力スイッチにより構成されている。ま
た、電磁切替弁２６とブレーキ用電磁弁３０の作動用ソ
レノイドは鉄道車両本体の制御装置３８に接続されてい
る。

【００１９】鉄道車両の走行時においては、その制御装
置３８から出力される信号により電磁切替弁２６は走行
位置に切替えられ、ポンプ２８から高圧油がブレーキ装
置２７に供給される。また、サスペンションコントロー
ラ３５は電磁切替弁２６の切替え位置検知用センサ３７
からの信号により電源がオフとされ、この状態で電磁開
閉弁２１ａ、２１ｂは閉鎖される。これにより、走行時
には作動油充填室１６ａ、１６ｂの油圧は一定に保持さ
れるので、ガススプリング４ａ、４ｂの内圧は一定に保
持される。

【００２０】なお、鉄道車両の走行時において制動操作
がなされていない場合は、ブレーキ用電磁弁３０は制御
装置３８から出力される信号に基づき制動解除位置とさ
れ、油圧シリンダ２８は内部のバネ力により縮小してブ
レーキシュ２９は車輪３から離反し、制動操作がなされ
た場合は、アンチスキッドブレーキ動作をするようにブ
レーキ用電磁弁３０は制動位置と制動解除位置とに順次
切替えられ、油圧シリンダ２８は伸縮してブレーキシュ
２９は車輪３に接離する。

【００２１】また、鉄道車両の停止時においては、制御
装置３８から出力される信号により電磁切替弁２６は停
止位置に切替えられ、ポンプ２８から高圧油が作動油充
填室１６ａ、１６ｂに供給される。また、サスペンショ
ンコントローラ３５は電磁切替弁２６の切替え位置検知
用センサ３７からの信号により電源がオンとされ、高さ
検知用センサ３６からの信号に基づき電磁開閉弁２１
ａ、２１ｂを開閉し、作動油充填室１６ａ、１６ｂの油
圧を制御し、車体８の台車１に対する高さを車載荷重の
変動に拘らず設定値に維持する。

【００２２】すなわち、鉄道車両の停車時に乗客や貨物
といった車載荷重の増大により車体８の台車１に対する
高さがコントローラ３５に記憶された設定値よりも低く
なると、電磁開閉弁２１ａ、２１ｂは閉じられ、各作動
油充填室１５ａ、１５ｂ内の油圧は高圧油が供給される
ことで大きくなる。これにより作動油充填室１６ａ、１
６ｂの容積は増加し、この容積増加によりガススプリン
グ４ａ、４ｂ内部およびガスタンク９ａ、９ｂ内部のガ
ス封入容積は減少し、ガススプリング４ａ、４ｂの内圧
は増加するので、車体８はガススプリング４ａ、４ｂに
持ち上げられ台車１に対する高さが増大する。また、車
載荷重の減少により車体８の台車１に対する高さがコン
トローラ３５に記憶された設定値よりも高くなると、電
磁開閉弁２１ａ、２１ｂは開かれ、各作動油充填室１６
ａ、１６ｂ内の油はタンク２５に排出され、各作動油充
填室１６ａ、１６ｂ内の油圧は小さくなる。これにより
作動油充填室１６ａ、１６ｂの容積は減少し、この容積
減少によりガススプリング４ａ、４ｂ内部およびガスタ
ンク９ａ、９ｂ内部のガス封入容積は増加し、ガススプ
リング４ａ、４ｂの内圧は減少するので、車体８の台車
１に対する高さが減少する。例えば、ガススプリング４
ａ、４ｂの各容積を２８リットルとし、ガスタンク９
ａ、９ｂの各容積を７０リットルとした場合、作動油充
填室１６ａ、１６ｂ内の油量を５リットルから３０リッ
トルに変化させることで、各ガススプリング４ａ、４ｂ
内の圧力をゲージ圧で２．８ｋｇｆ／ｃｍ² 〜４．７ｋ
ｇｆ／ｃｍ² の範囲で変化させることができる。

【００２３】なお、鉄道車両の停止時においては、ブレ
ーキ用電磁弁３０は制御装置３８から出力される信号に
よりニュートラル位置に切替えられ、アキュムレータ３
１の蓄圧力によりブレーキシュ２９は車輪３に押し付け
られる。

【００２４】上記構成によれば、従来のようなコンプレ
ッサー、元空気溜め、レギュレータ、調圧タンクといっ
た空圧設備がなくても車体８を支持するガススプリング
４ａ、４ｂの内圧を制御することができ、鉄道車両の重
量軽減に寄与できる。

【００２５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では作動油充填室はゴ
ムチューブにより覆われているが、図４に示すようにダ
イヤフラム１５′に覆われた作動油充填室１６′であっ
てもよく、要は弾性を有する隔壁に覆われたものであれ
ばよい。また、ガススプリングおよびガスタンクには空
気に換えて不活性ガスを封入してもよい。また、上記実
施例では一対のガススプリングの内圧を同時に制御した
が、各ガススプリングの内圧を独立して制御してもよ
く、あるいは、複数の台車に設けられる４つ以上のガス
スプリングの内圧を同時に制御するようにしてもよい。
また、上記実施例では作動油充填室内の油量制御用油圧
制御装置をブレーキ装置の油圧制御装置と兼用すること
で配管損失の低減、軽量化、部品点数の低減、コスト低
減等が図られているが、必ずしも兼用する必要はなく、
それぞれ独立した油圧制御装置を持つようにしてもよ
い。

【００２６】

【発明の効果】本発明の鉄道車両用サスペンション装置
によれば、従来のような空圧設備がなくても車体を支持
するガススプリングの内圧を制御することができ、鉄道
車両の重量軽減に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のサスペンション装置の構成説
明図

【図２】本発明の実施例の台車の構成説明図

【図３】本発明の実施例のガススプリングの構成説明用
断面図

【図４】本発明の異なった実施例の作動油充填室の構成
説明図

【符号の説明】

１ 台車 ４ａ、４ｂ ガススプリング ８ 車体 ９ａ、９ｂ ガスタンク １１ａ、１１ｂ 絞り路 １５ａ、１５ｂ ゴムチューブ １５′ ダイヤフラム １６ａ、１６ｂ、１６′ 作動油充填室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車と、この台車にガススプリングを介
   し支持される車体とを備え、その台車の構成部材は絞り
   路を介しガススプリングに連通するガスタンクとされて
   いる鉄道車両用サスペンション装置において、そのガス
   スプリングとガスタンクに大気圧を超える圧力のガスが
   封入され、そのガスタンクの内部に弾性を有する隔壁に
   覆われた作動油充填室が設けられ、その作動油充填室の
   容積変化によりガススプリング内のガス圧を変化させる
   ことができるように、作動油充填室内の油量を制御する
   手段が設けられていることを特徴とする鉄道車両用サス
   ペンション装置。