JP6658261B2 - 鉄道車両の車体支持装置及び鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車体支持装置、及びこの車体支持装置を備えた鉄道車両に関するものである。

鉄道車両が曲線区間を通過する際、高速での通過とその際の乗客の乗り心地の悪化を防止するため、曲線区間に敷設する軌道にカントを施し、遠心力と重力の合力が車体の床面に垂直に作用するようにしている。

一方、曲線区間の出入り口部の緩和曲線区間は、軌道にカントを施していない直線区間から軌道にカントを施した曲線区間に変化するので、車体側から見た場合、軌道は平面状態からカント状態に捩じれた状態となっている。

この緩和曲線区間、特に曲線区間の出口側の緩和曲線区間を鉄道車両が通過する場合、軌道の捩じれによって、先頭輪軸の外軌側の車輪に作用する輪重が極端に小さくなる輪重抜けが発生する（非特許文献１）。

そこで、鉄道車両が曲線区間の出口側の緩和曲線区間を通過する時に発生する輪重抜けを抑制することを目的に、各種の技術が開発され、実用化されている（非特許文献１）。

その一つとして、特許文献１の図２５に示された車体支持装置がある。この車体支持装置の概略構成を図４に示す。

図４において、１は車体支持装置であり、車体６の上下動吸収機構２と支持機構３を備えている。

このうち、上下動吸収機構２は、前台車４ａと後台車４ｂにそれぞれ設置されている。そして、車両幅方向に配置され、軸中心周りの回転自在に支持された棒状部材２ａと、この棒状部材２ａの両端に、これら両端から相対する台車方向に延びるように設けられたアーム２ｂとから構成されている。

一方、支持機構３は、車体６の車両幅方向両側にそれぞれ設置されている。そして、車体６の、前台車４ａと後台車４ｂの上方部分に固定する油圧シリンダ装置３ａ，３ｂと、これら両油圧シリンダ装置３ａ，３ｂを繋ぐ配管３ｃとから構成されている。それぞれのピストンロッド３ａａ，３ｂａは、それぞれ連結部材５ａ，５ｂを介して前記アーム２ｂに回転自在に連結している。

上記構成の車体支持装置１の場合、一車両における前台車４ａと後台車４ｂは、車体６に対して捩じり方向には互いに回転可能となるように作用し、ローリング方向には剛性を有するように作用する。従って、曲線区間の出口側の緩和曲線区間の通過時に発生する輪重抜けを効果的に抑制することができる。

しかしながら、特許文献１の図２５に示された車体支持装置１の場合、油圧シリンダ装置３ａ，３ｂを車体６に固定し、ピストンロッド３ａａ，３ｂａの先端に連結部材５ａ，５ｂを介して上下動吸収機構２を設置する構造である。

このような構造では、車体支持装置１を鉄道車両に取り付ける際には、別々に組み立てた上下動吸収機構２と支持機構３を連結することになる。また、油圧シリンダ装置３ａ，３ｂは車体６に固定されている。

従って、油圧シリンダ装置３ａ，３ｂをメンテナンスする場合、車両から車体支持装置１を外した後に、油圧シリンダ装置３ａ，３ｂから上下動吸収機構２、支持機構３を順に外すことになって、分解に手間がかかる。また、油圧シリンダ装置３ａ，３ｂを車体６に固定しているため、上下動吸収機構２が動作した際、ピストンロッド３ａａ，３ｂａとシリンダとの間に屈曲面が発生してピストンロッド３ａａ，３ｂａが座屈し易いので、油漏れリスクや固渋リスクが高くなる。

特開２０１４−２４０２７４号公報

「トーション・イコライザ機構と操舵機構による曲線通過性能向上の検討」、第２０回鉄道技術連合シンポジウム講演論文集、2013.12、p243〜246

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１に示された前記車体支持装置は、油圧シリンダ装置をメンテナンスする場合、分解に手間がかかるという点である。また、油圧シリンダ装置を車体側に固定しているため、ピストンロッドが座屈し易く油漏れリスクや固渋リスクが高くなるという点である。

本発明の目的は、油圧シリンダ装置をメンテナンスする場合、車体からの油圧シリンダ装置の脱着を容易に行えるようにして、メンテナンス性を改善し、ピストンロッドを座屈し難くすることである。

本発明は、
車両進行方向の前方に配置された前台車と後方に配置された後台車の間で、かつ、車両幅方向の両側における前記前台車及び前記後台車と車体の間にそれぞれ配置され、前記前台車と前記後台車によって車体を支持する車体支持装置であって、
上記目的を達成するために、以下の構成を採用している。

すなわち、本発明の車体支持装置は、
前記前台車及び前記後台車の上方に位置する車体に、それぞれ自在継手を介して一方端部を取り付けられるシリンダ装置と、
前記車体に一方端部を取り付けられた、車両幅方向の同じ側に配置された車両進行方向前後の両シリンダ装置を繋ぐ配管と、
前記前台車及び前記後台車に、それぞれ車両幅方向に配置され、軸中心周りの回転自在に支持された棒状部材と、
これら棒状部材の両端部から延びるように、これら棒状部材と一体的に基端部を取付けられたアームと、を備え、
前記シリンダ装置の他方端部と前記アームの先端部を、それぞれ自在継手を介して連結し、前記シリンダ装置のシリンダ内と前記配管内に非圧縮性流体を封入することを最も主要な特徴としている。

上記構成の本発明では、曲線区間の通過時、車両の進行方向前後の同じ側に配置した前記シリンダ装置の一方に圧縮力が作用して、前記前台車及び前記後台車が車体に対して車両幅方向の同方向へ傾斜するのを規制する。それと同時に、前記前台車及び前記後台車がそれぞれ車両幅方向の異なる方向へ傾斜するのを許容できる。

従って、曲線区間の出入り口部の緩和曲線区間の通過時には、軌道の捩じれに対して輪重変動を発生させないようにすることができる。また、曲線区間の出入り口部を除く円曲線区間の通過時には、遠心力やカントによるローリング荷重によって車体が傾斜するのを防止することができる。

本発明では、シリンダ装置の他方端部とアームの先端部を、それぞれ自在継手を介して連結した状態で鉄道車両に取り付けることができるので、シリンダ装置を車体に設置する際の作業工数が増加しない。

また、車体からシリンダ装置を容易に脱着できるので、メンテナンス性を改善することができる。さらに、自在継手を介してシリンダ装置を車体に取り付けているので、車体と台車間の相対位置関係が変化しても、シリンダとピストンロッドは同一軸線上に位置してシリンダを屈曲させる荷重が作用しないので、ピストンロッドが座屈し難くなって、流体漏れリスクや固渋リスクが減少する。

本発明の車体支持装置を説明する斜視図である。 本発明の車体支持装置を説明する側面図である。 本発明の車体支持装置の他の例を説明する要部拡大側面図である。 特許文献１の図２５で示された車体支持装置の概略構成図である。

本発明の目的は、シリンダ装置をメンテナンスする場合、車体からのシリンダ装置の脱着を容易に行えるようにして、メンテナンス性を改善し、ピストンロッドを座屈し難くすることである。

そして、上記目的を、前台車及び後台車の上方に位置する車体の車両幅方向の両側に取り付けるシリンダ装置を、それぞれ自在継手を介して取り付けることで実現した。

以下、本発明の車体支持装置を図１及び図２を用いて説明した後、本発明の車体支持装置を搭載した鉄道車両に及ぶ。

１１は車両進行方向の前方に配置された前台車４ａと後方に配置された後台車４ｂによって車体６を支持する本発明の車体支持装置である。この車体支持装置１１は、前台車４ａと後台車４ｂの間で、かつ、車両幅方向の両側における前台車４ａ及び後台車４ｂと車体６の間にそれぞれ配置されるもので、以下に説明するような構成である。

１２ａ，１２ｂは、車体６の車両幅方向の両側に、それぞれ自在継手１３ａを介して例えばピストンロッド１２ａａ，１２ｂａが取り付けられるシリンダ装置である。そして、車両幅方向の同じ側に配置された車両進行方向前後のシリンダ装置１２ａ，１２ｂを配管１４で繋ぎ、これらシリンダ装置１２ａ，１２ｂのシリンダ１２ａｂ，１２ｂｂと配管１４の内部に、例えば圧油を封入する。

１５ａ，１５ｂは前台車４ａ及び後台車４ｂの例えば相対する面に、それぞれ車両幅方向に軸中心周りの回転が自在なように取り付けられた棒状部材である。これら棒状部材１５ａ，１５ｂの両端部には、これら両端部から延びるように、棒状部材１５ａ，１５ｂと一体的にアーム１６ａ，１６ｂを取り付けている。

そして、本発明では、前記シリンダ装置１２ａ，１２ｂのシリンダ１２ａｂ，１２ｂｂの反ピストンロッド側の端部と、基端部を前記棒状部材１５ａ，１５ｂに取付けた前記アーム１６ａ，１６ｂの先端部を、それぞれ自在継手１３ｂを介して連結している。

なお、図１及び図２中の１７は、前台車４ａ及び後台車４ｂの両側に設置した空気ばねを示す。

上記構成の本発明の場合、例えば、曲線区間出口部の緩和曲線の通過時には、軌道の捩じれによって、例えば、後台車４ｂの外軌側に位置するシリンダ装置１２ｂに圧縮力が作用して、後台車４ｂが車体６に対して車両幅方向に傾斜しても、前台車４ａが車体６に対して車両幅方向の同方向へ傾斜するのを規制できる。同時に、前台車４ａと後台車４ｂがそれぞれ車両幅方向の異なる方向へ傾斜することを許容できる。この作用は曲線区間入口部の緩和曲線の通過時も同様である。

従って、本発明の車体支持装置１１を搭載した本発明の鉄道車両２１が、曲線区間の出入り口部の緩和曲線区間を通過する時には、軌道の捩じれに対して輪重変動が発生しないようになる。また、曲線区間における遠心力やカントによる傾斜によって生じる車体ローリング方向の荷重に対しては、車体が傾斜しないように支持することができる。

また、本発明の車体支持装置１１では、シリンダ１２ａｂ，１２ｂｂの反ピストンロッド側の端部とアーム１６ａ，１６ｂの先端部を、自在継手１３ｂを介して連結した状態で鉄道車両２１に取り付けることができる。従って、車体支持装置１１を鉄道車両２１に設置する際の作業工数を、特許文献１の図２５に示された車体支持装置に比べて少なくできる。

また、本発明の車体支持装置１１では、車体６からシリンダ装置１２ａ，１２ｂを容易に脱着できるので、メンテナンス性を改善することができる。さらに、自在継手１３ａを介してシリンダ装置１２ａ，１２ｂを車体６に取り付けているので、ピストンロッド１２ａａ，１２ｂａが座屈し難くなって、油漏れや固渋に対するリスクが減少する。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

上記の実施例では、自在継手１３ａを介して車体６にシリンダ装置１２ａ，１２ｂのピストンロッド１２ａａ，１２ｂａを取付けている。しかしながら、図３に示すように、自在継手１３ａを介して車体６にシリンダ装置１２ａ，１２ｂのシリンダ１２ａｂ，１２ｂｂを取付けてもよい。

また、上記の実施例では、非圧縮性流体として圧油を使用しているが、非圧縮性流体であれば使用する流体は圧油でなくてもよい。

また、上記の実施例で示した配管１４に、配管１４内の油圧が異常に上昇したり降下した時に、配管１４内の油圧を規定の範囲に設定する油圧補償機構を別途設けてもよい。この油圧補償機構は、例えば、逆止弁及びリリーフ弁を介してアキュムレータを接続すればよい。

４ａ 前台車
４ｂ 後台車
６ 車体
１１ 車体支持装置
１２ａ，１２ｂ シリンダ装置
１２ａａ，１２ｂａ ピストンロッド
１２ａｂ，１２ｂｂ シリンダ
１３ａ，１３ｂ 自在継手
１４ 配管
１５ａ，１５ｂ 棒状部材
１６ａ，１６ｂ アーム
２１ 鉄道車両

Claims (2)

1. 車両進行方向の前方に配置された前台車と後方に配置された後台車の間で、かつ、車両幅方向両側の前記前台車及び前記後台車と車体の間にそれぞれ配置され、前記前台車と前記後台車によって車体を支持する車体支持装置であって、
   前記車体支持装置は、
   前記前台車及び前記後台車の上方に位置する車体に、それぞれ自在継手を介して一方端部を取り付けられるシリンダ装置と、
   前記車体に一方端部を取り付けられた、車両幅方向の同じ側に配置された車両進行方向前後の両シリンダ装置を繋ぐ配管と、
   前記前台車及び前記後台車に、それぞれ車両幅方向に配置され、軸中心周りの回転自在に支持された棒状部材と、
   これら棒状部材の両端部から延びるように、これら棒状部材と一体的に基端部を取付けられたアームと、を備え、
   前記シリンダ装置の他方端部と前記アームの先端部を、それぞれ自在継手を介して連結し、前記シリンダ装置のシリンダ内と前記配管内に非圧縮性流体を封入することで、曲線区間の通過時、車両の進行方向前後の同じ側に配置した前記シリンダ装置の一方に圧縮力が作用して、前記前台車及び前記後台車が車体に対して車両幅方向の同方向へ傾斜するのを規制するのと同時に、前記前台車及び前記後台車がそれぞれ車両幅方向の異なる方向へ傾斜するのを許容できるようにしたことを特徴とする鉄道車両の車体支持装置。
2. 請求項１に記載の車体支持装置を搭載したことを特徴とする鉄道車両。

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