JP2013006453A - Bogie angle detection mechanism for bolsterless bogie, bogie angle interlocking pneumatic valve system for bolsterless bogie, and bogie angle interlocking assistive steering system for bolsterless bogie - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両のボルタレス台車のボギー角を検出する鉄道車両台車用ボギー角検出機構、鉄道車両のボルタレス台車のボギー角に連動して作動するボルスタレス台車用ボギー角連動空気圧バルブシステム、および、鉄道車両のボルタレス台車のボギー角に連動して作動するボルスタレス台車用ボギー角連動アシスト操舵システムに関する。 The present invention includes a bogie angle detection mechanism for a railway vehicle bogie that detects a bogie angle of a voltaless carriage of a railway vehicle, a bogie angle interlocking pneumatic valve system for a bolsterless carriage that operates in conjunction with the bogie angle of the voltaless carriage of a railway vehicle, and The present invention relates to a bogie angle-linked assist steering system for a bolsterless bogie that operates in conjunction with a bogie angle of a voltaless bogie of a railway vehicle.
現在実用化されている操舵機能付き台車は、車体（操舵はり）−台車枠間のボギー角を操舵リンクで検出し、前後輪軸のアタック角を機械的に操舵制御している（特開平１０−２０３３６４号）。このような機構を用いることにより、円曲線中での横圧低減に効果が確認されている。 A cart with a steering function that is currently in practical use detects a bogie angle between a vehicle body (steering beam) and a cart frame with a steering link, and mechanically controls the attack angle of the front and rear wheel shafts (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-). 203364). Use of such a mechanism has been confirmed to be effective in reducing lateral pressure in a circular curve.
しかしながら、上記操舵台車の機構の対象は、操舵はり（枕梁）を有するボルスタ台車に限定される。 However, the object of the steering cart mechanism is limited to a bolster cart having a steering beam (pillow beam).
ボルスタ台車は、枕梁と中心ピンにより、垂直軸周りの回転変位を許容する構造である。ボルスタ台車は、車体と台車の間に幾何学的な回転中心を持つため、リンク機構によって輪軸をラジアル方向に向けることができる。 The bolster cart is a structure that allows rotational displacement about a vertical axis by a pillow beam and a center pin. Since the bolster cart has a geometric center of rotation between the vehicle body and the cart, the wheel shaft can be directed in the radial direction by the link mechanism.
ところで、現在の鉄道車両台車は、その枕梁を持たないボルスタレス台車が主流となっている。ボルスタレス台車は、幾何学的な回転中心を有しないので、車体に対する台車のボギー角の検知は行われてこなかった。 By the way, the current railcar bogie is mainly a bolsterless bogie that does not have the pillow beam. Since the bolsterless cart does not have a geometric center of rotation, the bogie angle of the cart relative to the vehicle body has not been detected.
同様に、ボルスタレス台車を対象とする操舵制御機構は存在しなかった。 Similarly, there was no steering control mechanism for bolsterless carts.
そこで、本発明の目的は、ボルスタレス台車に対して車体−台車間のボギー角を機械的に検知するボルスタレス台車用ボギー角検出機構を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a bogie angle detection mechanism for a bolsterless carriage that mechanically detects the bogie angle between the vehicle body and the carriage relative to the bolsterless carriage.
本発明の目的は、車体−台車間のボギー角に連動して空気圧を制御するボルスタレス台車用ボギー角連動空気圧バルブシステムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a bogie angle-linked pneumatic valve system for a bolsterless carriage that controls air pressure in conjunction with a bogie angle between a vehicle body and a carriage.
また、本発明の目的は、輪軸の自己操舵機能をアシストして、曲線中での横圧低減を実現するボルスタレス台車用ボギー角連動アシスト操舵システムを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a bogie angle-linked assist steering system for a bolsterless truck that assists the self-steering function of the wheel shaft and realizes a reduction in lateral pressure in a curve.
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。 Hereinafter, the features of the present invention will be described with reference numerals. Note that the reference numerals are for reference, and the present invention is not limited to the embodiments.
本発明の第１の特徴に係わるボルスタレス台車用ボギー角検出機構（３０）は、鉄道車両（１）の車体（１０）に固定された入力軸（３１）と、鉄道車両（１）のボルスタレス台車（２０）に回転可能に取り付けられた出力軸（３２）と、入力軸（３１）と出力軸（３２）とを結合すると共に車体（１０）およびボルスタレス台車（２０）の間のボギー角を伝達する伸縮可能な等速ジョイント機構（３３）を有する。 The bogie angle detection mechanism (30) for a bolsterless carriage according to the first feature of the present invention includes an input shaft (31) fixed to a vehicle body (10) of a railway vehicle (1), and a bolsterless carriage of the railway vehicle (1). The output shaft (32) rotatably attached to (20), the input shaft (31), and the output shaft (32) are coupled and the bogie angle between the vehicle body (10) and the bolsterless carriage (20) is transmitted. And a telescopic constant velocity joint mechanism (33).
以上の第１の特徴において、等速ジョイント機構（３３）は、入力軸（３１）と結合した第１の等速ジョイント（３３１）と、出力軸（３２）と結合した第２の等速ジョイント（３３２）と、第１の等速ジョイント（３３１）および第２の等速ジョイント（３３２）に連結されると共に伸縮自在な連結軸（３３３）を有する。 In the first feature, the constant velocity joint mechanism (33) includes a first constant velocity joint (331) coupled to the input shaft (31) and a second constant velocity joint coupled to the output shaft (32). (332) and the first constant velocity joint (331) and the second constant velocity joint (332), and a telescopic coupling shaft (333).
連結軸（３３３）は、第１の等速ジョイント（３３１）と連結した第１の連結部（３３４）と、第２の等速ジョイント（３３２）と連結した第２の連結部（３３５）を有し、第１の連結部（３３４）と第２の連結部（３３５）とは互いに直線移動可能に連結される。 The connecting shaft (333) includes a first connecting portion (334) connected to the first constant velocity joint (331) and a second connecting portion (335) connected to the second constant velocity joint (332). The first connecting part (334) and the second connecting part (335) are connected to each other so as to be linearly movable.
連結軸（３３３）は、第１の連結部（３３４）と第２の連結部（３３５）とを直線に案内する直線案内機構（３３５ａ）を有する。 The connecting shaft (333) has a linear guide mechanism (335a) that guides the first connecting portion (334) and the second connecting portion (335) in a straight line.
本発明の第２の特徴に係わるボルスタレス台車用ボギー角連動空気圧バルブシステム（４０）は、鉄道車両（１）の車体（１０）に固定された入力軸（３１）と、鉄道車両（１）のボルスタレス台車（２０）に回転可能に取り付けられた出力軸（３２）と、入力軸（３１）と出力軸（３２）とを結合すると共に車体（１０）およびボルスタレス台車（２０）の間のボギー角を伝達する伸縮可能な等速ジョイント機構（３３）と、回転する出力軸（３２）に連動して作動する空気圧バルブ（４０）を有する。 A bogie angle-linked pneumatic valve system (40) for a bolsterless truck according to a second feature of the present invention includes an input shaft (31) fixed to a vehicle body (10) of a railway vehicle (1), and a railway vehicle (1). The output shaft (32) rotatably attached to the bolsterless carriage (20), the input shaft (31), and the output shaft (32) are coupled together, and the bogie angle between the vehicle body (10) and the bolsterless carriage (20). And a telescopic constant velocity joint mechanism (33) for transmitting the pressure and a pneumatic valve (40) operating in conjunction with the rotating output shaft (32).
本発明の第３の特徴に係わるボルスタレス台車用ボギー角連動アシスト操舵システム（１００）は、鉄道車両（１）の車体（１０）に固定された入力軸（３１）と、鉄道車両（１）のボルスタレス台車（２０）に回転可能に取り付けられた出力軸（３２）と、入力軸（３１）と出力軸（３２）とを結合すると共に前記車体およびボルスタレス台車（１０）の間のボギー角を伝達する伸縮可能な等速ジョイント機構（３３）と、回転する前記出力軸に連動して作動する空気圧バルブ（４０）と、空気圧バルブ（４０）によって制御されると共にボルスタレス台車（１０）の輪軸（２２Ａ、２２Ｂ）を操舵するアクチュエータ（５０Ａ−５０Ｄ）を有する。 A bogie angle interlock assist steering system (100) for a bolsterless truck according to a third feature of the present invention includes an input shaft (31) fixed to a vehicle body (10) of a railway vehicle (1), and a railway vehicle (1). The output shaft (32) rotatably attached to the bolsterless carriage (20), the input shaft (31), and the output shaft (32) are coupled, and the bogie angle between the vehicle body and the bolsterless carriage (10) is transmitted. A telescopic constant velocity joint mechanism (33), a pneumatic valve (40) operating in conjunction with the rotating output shaft, and a wheel shaft (22A) of the bolsterless carriage (10) controlled by the pneumatic valve (40) , 22B) is provided with an actuator (50A-50D) for steering.
本発明の第１の特徴によれば、車体およびボルスタレス台車のボギー角を機械的に検知することができるので、電気的なフェールを心配する必要がない。 According to the first feature of the present invention, the bogie angle of the vehicle body and the bolsterless carriage can be mechanically detected, so there is no need to worry about an electrical failure.
本発明の第２の特徴によれば、車体およびボルスタレス台車のボギー角に連動して、機械的に空気圧バルブを動作させるので、電気的なフェールを心配する必要がない。 According to the second feature of the present invention, since the pneumatic valve is mechanically operated in conjunction with the bogie angle of the vehicle body and the bolsterless carriage, there is no need to worry about electrical failure.
本発明の第３の特徴によれば、車体およびボルスタレス台車のボギー角に連動して、機械的にアクチュエータを作動させ、ボルスタレス台車に対して輪軸の操舵をアシストする。したがって、電気的な制御によるアクティブな操舵方式で懸念されるようなフェールによる逆操舵の恐れが無い。 According to the third feature of the present invention, the actuator is mechanically operated in conjunction with the bogie angles of the vehicle body and the bolsterless carriage to assist the steering of the wheel shaft with respect to the bolsterless carriage. Therefore, there is no fear of reverse steering due to failure, which is a concern with an active steering system based on electrical control.
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
第１の実施形態
図１、２に示すように、鉄道車両１は、車体１０と、車体１０を支持するボルスタレス台車（以下、台車と称する。）２０を有する。同台車２０は、バラストＢ１に設置されたレールＲ１、Ｒ２上の走行車輪２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを回転可能に支持する前後の輪軸２２Ａ、２２Ｂと、輪軸２２Ａ、２２Ｂを支持する軸箱２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄと、軸箱２３Ａ−２３Ｄに取り付けられた軸箱支持装置２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄと、軸箱支持装置２４Ａ−２４Ｄによって支持された台車枠２５と、台車枠２５の頂部に取り付けられた左右の空気ばね２６Ａ、２６Ｂを有する。同台車２０は、台車枠２５に配置されたボギー角検知機構３０と、ボギー角検知機構３０に接続したボギー角連動空気圧バルブ４０を有する。
First Embodiment As shown in FIGS. 1 and 2, a railway vehicle 1 includes a vehicle body 10 and a bolsterless carriage (hereinafter referred to as a carriage) 20 that supports the vehicle body 10. The cart 20 includes front and rear wheel shafts 22A and 22B that rotatably support the traveling wheels 21A, 21B, 21C, and 21D on the rails R1 and R2 installed on the ballast B1, and a shaft box that supports the wheel shafts 22A and 22B. 23A, 23B, 23C, 23D, axle box support devices 24A, 24B, 24C, 24D attached to the axle boxes 23A-23D, a carriage frame 25 supported by the axle box support devices 24A-24D, and a carriage frame 25 The left and right air springs 26A and 26B are attached to the top of each. The cart 20 includes a bogie angle detection mechanism 30 disposed on the cart frame 25 and a bogie angle interlocking pneumatic valve 40 connected to the bogie angle detection mechanism 30.
ここで、軸箱２３Ａ−２３Ｄは、輪軸２２Ａ、２２Ｂを回転可能に支持する軸受と、軸受を収容する軸箱体と、潤滑装置等を有する。 Here, the axle box 23A-23D includes a bearing that rotatably supports the wheel shafts 22A and 22B, an axle box body that accommodates the bearing, a lubrication device, and the like.
台車枠２５は、ボギー角検知機構３０を回転可能に支持する軸受２５１と、軸受２５１を台車枠２５に固定する軸受部材２５２を有する。 The carriage frame 25 includes a bearing 251 that rotatably supports the bogie angle detection mechanism 30 and a bearing member 252 that fixes the bearing 251 to the carriage frame 25.
図３に示すように、軸箱支持装置２４Ｂ、２４Ｄの各々は、軸ばね２４１、ダンパ２４２、アクチュエータ５０Ｂ、５０Ｄを有する。軸ばね２４１、２４１は、軸箱２３Ｂ、２３Ｄの頂部と台車枠２５の底部との間に配置され、上下方向の荷重を支持する。ダンパ２４２、２４２は、軸箱２３Ｂ、２３Ｄの側部と台車枠２５との間に配置され、上下方向の振動を低減する。軸箱支持装置２４Ａ、２４Ｃもアクチュエータ５０Ａ、５０Ｃを含む同様な構造を有する。 As shown in FIG. 3, each of the axle box support devices 24B and 24D includes an axle spring 241, a damper 242, and actuators 50B and 50D. The shaft springs 241 and 241 are disposed between the tops of the shaft boxes 23B and 23D and the bottom of the carriage frame 25 and support the load in the vertical direction. The dampers 242 and 242 are disposed between the side portions of the axle boxes 23B and 23D and the carriage frame 25 to reduce vertical vibrations. The axle box support devices 24A and 24C have the same structure including the actuators 50A and 50C.
図４に示すように、各アクチュエータ５０Ａ−５０Ｄは、軸箱２３Ａ−２３Ｄと接続した軸箱側部材５１と、台車枠２５と接続した台車枠側部材５２と、軸箱側部材５１および台車枠側部材５２の間に配置された戻しばね５３と、戻しばね５３の外側に配置された空気ばね５４を有する。 As shown in FIG. 4, each actuator 50A-50D includes an axle box side member 51 connected to the axle box 23A-23D, a carriage frame side member 52 connected to the carriage frame 25, the axle box side member 51, and the carriage frame. A return spring 53 disposed between the side members 52 and an air spring 54 disposed outside the return spring 53 are provided.
軸箱側部材５１は、筒状の軸部５１１と、軸部５１１の端から径方向へ延びる円盤状のフランジ部５１２と、軸部５１１と反対側でフランジ５１２に固定されたブッシュ保持部５１３を有する。軸部５１１には円柱状のゴムブッシュ５１４、５１４が嵌め込まれている。ブッシュ保持部５１３は貫通孔５１３ａを有し、この貫通孔５１３ａに軸箱２３Ａ−２３Ｄを弾性支持する軸箱側ブッシュ５１５が圧入される。軸箱側ブッシュ５１５により、軸箱側部材５１と軸箱２３Ａ−２３Ｄとは回転可能になる。 The axle box side member 51 includes a cylindrical shaft portion 511, a disc-shaped flange portion 512 extending in the radial direction from the end of the shaft portion 511, and a bush holding portion 513 fixed to the flange 512 on the opposite side of the shaft portion 511. Have Cylindrical rubber bushings 514 and 514 are fitted into the shaft portion 511. The bush holding portion 513 has a through hole 513a, and a shaft box side bush 515 that elastically supports the shaft box 23A-23D is press-fitted into the through hole 513a. By the axle box side bush 515, the axle box side member 51 and the axle box 23A-23D can be rotated.
台車枠側部材５２は、円筒部５２１と、円筒部５２１の端から径方向へ延びる円盤状のフランジ部５２２と、円筒部５２１と反対側でフランジ部５２２に固定されたブッシュ保持部５２３を有する。円筒部５２１の中には、軸箱側部材５１の軸部５１１が直線移動可能に挿入されている。フランジ部５２２は、内部の空気室５５と外部の空気配管Ｐ１−Ｐ４とを連絡する空気供給孔５２４を有する。ブッシュ保持部５２３は貫通孔５２３ａを有し、この貫通孔５２３ａに台車枠２５を弾性支持する台車枠側ブッシュ５２５が圧入されている。台車枠側ブッシュ５２５により、台車枠側部材５２と台車枠２５とは回転可能となる。台車枠側部材５２は、円筒部５２１から径方向に延びる戻りばね座５２６を有する。 The carriage frame side member 52 includes a cylindrical portion 521, a disk-like flange portion 522 extending in the radial direction from the end of the cylindrical portion 521, and a bush holding portion 523 fixed to the flange portion 522 on the opposite side to the cylindrical portion 521. . A shaft portion 511 of the axle box side member 51 is inserted into the cylindrical portion 521 so as to be linearly movable. The flange portion 522 has an air supply hole 524 that connects the internal air chamber 55 and the external air pipes P1-P4. The bush holding portion 523 has a through hole 523a, and a carriage frame side bush 525 that elastically supports the carriage frame 25 is press-fitted into the through hole 523a. The carriage frame side bush 52 and the carriage frame 25 can be rotated by the carriage frame side bush 525. The carriage frame side member 52 has a return spring seat 526 extending from the cylindrical portion 521 in the radial direction.
戻しばね５３は、例えば、コイルスプリングである。戻しばね５３の中には、保持ボルト５６が貫いている。保持ボルト５６は軸箱側部材５１のナット部５１６にネジ結合されている。保持ボルト５６の中間部は台車枠側部材５２の戻しばね座５２６を貫通し、この戻しばね座５２６に対して軸方向に相対移動可能である。戻しばね５３は、圧縮した状態で、保持ボルト５６の頭部と戻しばね座５２６とに接触している。 The return spring 53 is, for example, a coil spring. A holding bolt 56 passes through the return spring 53. The holding bolt 56 is screwed to the nut portion 516 of the axle box side member 51. An intermediate portion of the holding bolt 56 passes through the return spring seat 526 of the carriage frame side member 52 and can move relative to the return spring seat 526 in the axial direction. The return spring 53 is in contact with the head of the holding bolt 56 and the return spring seat 526 in a compressed state.
空気ばね５４は、軸箱側部材５１のフランジ部５１２と台車枠側部材５２のフランジ部５２２とに固定されたベローズ５４１と、フランジ部５１２、５２２に固定されたベローズ保持部材５４２、５４２を有する。ベローズ５４１はその内部に空気室５５を規定する。空気ばね５４は、一定圧以上の圧縮空気が供給されると伸長する機能を有する。空気ばね５４の伸長により、輪軸２２Ａ、２２Ｂの舵をラジアル方向に変更させ、輪軸２２Ａ、２２Ｂの自己操舵機能をアシストする。 The air spring 54 includes a bellows 541 fixed to the flange portion 512 of the axle box side member 51 and the flange portion 522 of the carriage frame side member 52, and bellows holding members 542 and 542 fixed to the flange portions 512 and 522. . The bellows 541 defines an air chamber 55 therein. The air spring 54 has a function of expanding when compressed air of a certain pressure or higher is supplied. The extension of the air spring 54 changes the rudder of the wheel shafts 22A and 22B in the radial direction to assist the self-steering function of the wheel shafts 22A and 22B.
詳細には、このアクチュエータ５０Ａ−５０Ｄによれば、圧縮空気が空気供給孔５２４から空気室５５に供給されると、空気室５５の気圧が大きくなり、ベローズ５４１は戻しばね５３に抗して伸びる。軸箱側部材５１の軸部５１１と台車枠側部材５２の円筒部５２１とは互いに離れるように反対方向に摺動する。これにより、軸箱側部材５１と台車枠側部材５２とは互いに離れる。 Specifically, according to the actuators 50 </ b> A to 50 </ b> D, when compressed air is supplied from the air supply hole 524 to the air chamber 55, the air pressure in the air chamber 55 increases and the bellows 541 extends against the return spring 53. . The shaft portion 511 of the axle box side member 51 and the cylindrical portion 521 of the carriage frame side member 52 slide in opposite directions so as to be separated from each other. Thereby, the axle box side member 51 and the cart frame side member 52 are separated from each other.
一方、空気室５５の気圧が小さくなると、戻しばね５３は空気室５５の気圧に抗して短縮する。軸箱側部材５１の軸部５１１と台車枠側部材５２の円筒部５２１とは互いに近づくように摺動する。これにより、軸箱側部材５１と台車枠側部材５２とは互いに近づく。 On the other hand, when the air pressure in the air chamber 55 decreases, the return spring 53 shortens against the air pressure in the air chamber 55. The shaft portion 511 of the axle box side member 51 and the cylindrical portion 521 of the carriage frame side member 52 slide so as to approach each other. Thereby, the axle box side member 51 and the cart frame side member 52 come closer to each other.
次に、ボルスタレス台車用ボギー角連動アシスト操舵システム１００について説明する。 Next, the bogie angle interlock assist steering system 100 for a bolsterless cart will be described.
図５に示すように、同システム１００は、軸箱２３Ａ−２３Ｄを介在して輪軸２２Ａ、２２Ｂを角変位させるアクチュエータ５０Ａ−５０Ｄと、アクチュエータ５０Ａ−５０Ｄを作動するボギー角連動空気バルブシステム１１０を有する。ボギー角連動空気圧バルブシステム１１０は、ボギー角検知機構３０と、ボギー角検知機構３０に連動するボギー角連動空気圧バルブ（以下、空気圧バルブと称する）４０とを有する。 As shown in FIG. 5, the system 100 includes an actuator 50A-50D that angularly displaces the wheel shafts 22A and 22B via an axle box 23A-23D, and a bogie angle-linked air valve system 110 that operates the actuator 50A-50D. Have. The bogie angle interlocking pneumatic valve system 110 includes a bogie angle detection mechanism 30 and a bogie angle interlocking pneumatic valve (hereinafter referred to as a pneumatic valve) 40 interlocking with the bogie angle detection mechanism 30.
図６に示すように、ボギー角検知機構３０は、車体１０に剛に固定された入力軸３１と、台車２０に支持された出力軸３２と、入力軸３１と出力軸３２との間に配置された伸縮可能な等速ジョイント機構３３を有する。 As shown in FIG. 6, the bogie angle detection mechanism 30 is disposed between the input shaft 31 rigidly fixed to the vehicle body 10, the output shaft 32 supported by the carriage 20, and the input shaft 31 and the output shaft 32. And a telescopic constant velocity joint mechanism 33.
ここで、出力軸３２は、軸周りの回転を許容する軸受部材２５２の軸受２５１を介在して台車２０に固定されている。出力軸の先端３２ａは正方形であり、空気圧バルブ４０に差し込まれている。 Here, the output shaft 32 is fixed to the carriage 20 via a bearing 251 of a bearing member 252 that allows rotation around the shaft. The tip 32a of the output shaft has a square shape and is inserted into the pneumatic valve 40.
等速ジョイント機構３３は、入力軸３１と結合する第１の等速ジョイント３３１と、出力軸３２と結合した第２の等速ジョイント３３２と、第１の等速ジョイント３３１と第２の等速ジョイント３３２とを連結する伸縮自在の連結軸３３３を有する。連結軸３３３は、第１の等速ジョイント３３１と連結した第１の連結部３３４と、第２の等速ジョイント３３２と連結した第２の連結部３３５とを有する。第１の連結部３３４は、第２の連結部３３５が挿入される挿入孔を有する。また、第１の連結部３３４は、挿入孔を規定する内面に、軸方向に延びると共に周方向に配置された複数の凹溝を有する。第２の連結部３３５は外周面に凹溝に挿入されると共に周方向に配置され、軸方向に延びる複数の凸条３３５ａを有する。この伸縮可能な等速ジョイント機構３３は、車体１０と台車２０との間の相対的な上下、左右、前後の変位、および、ロール・ピッチ角変位に影響されずに、車体１０と台車２０との間の相対的なヨー角変位（ボギー角）のみを伝えることができる。これにより、車体１０−台車２０間のボギー角を検出することができる。 The constant velocity joint mechanism 33 includes a first constant velocity joint 331 coupled to the input shaft 31, a second constant velocity joint 332 coupled to the output shaft 32, a first constant velocity joint 331, and a second constant velocity. A telescopic connecting shaft 333 that connects the joint 332 is provided. The connecting shaft 333 includes a first connecting portion 334 connected to the first constant velocity joint 331 and a second connecting portion 335 connected to the second constant velocity joint 332. The first connecting part 334 has an insertion hole into which the second connecting part 335 is inserted. Further, the first connecting portion 334 has a plurality of concave grooves extending in the axial direction and arranged in the circumferential direction on the inner surface that defines the insertion hole. The 2nd connection part 335 is inserted in a ditch | groove on an outer peripheral surface, is arrange | positioned in the circumferential direction, and has the some protruding item | line 335a extended in an axial direction. The expandable / contractible constant velocity joint mechanism 33 is not affected by the relative vertical and horizontal displacement between the vehicle body 10 and the cart 20 and the roll / pitch angle displacement, and the vehicle body 10 and the cart 20 Only the relative yaw angle displacement (bogie angle) between can be transmitted. Thereby, the bogie angle between the vehicle body 10 and the cart 20 can be detected.
図７に示すように、空気圧バルブ４０は、筐体の一方側に規定された入力ポート４１と、入力ポート４１と連絡する供給通路４２と、供給通路４２に連絡する第１のシリンダ側通路４３Ａおよび第２のシリンダ側通路４３Ｂと、第１のシリンダ側通路４３Ａと連絡する第１の出力ポート４４Ａと、第２のシリンダ側通路４３Ｂと連絡する第２の出力ポート４４Ｂと、第１のシリンダ側通路４３Ａと連絡する第１の大気解放通路４５Ａと、第２のシリンダ側通路４３Ｂと連絡する第２の大気解放通路４５Ｂを有する。 As shown in FIG. 7, the pneumatic valve 40 includes an input port 41 defined on one side of the housing, a supply passage 42 that communicates with the input port 41, and a first cylinder-side passage 43 </ b> A that communicates with the supply passage 42. And the second cylinder side passage 43B, the first output port 44A communicating with the first cylinder side passage 43A, the second output port 44B communicating with the second cylinder side passage 43B, and the first cylinder There is a first atmosphere release passage 45A communicating with the side passage 43A and a second atmosphere release passage 45B communicating with the second cylinder side passage 43B.
空気圧バルブ４０は、第１のシリンダ側通路４３Ａに配置された第１の給気弁４６Ａと、第２のシリンダ側通路４３Ｂに配置された第２の給気弁４６Ｂと、第１の大気解放通路４３Ａに配置された第１の排気弁４７Ａと、第２の大気解放通路に配置された第２の排気弁４７Ｂと、第１および第２の給気弁４６Ａ、４６Ｂ並びに第１および第２の排気弁４７Ａ、４７Ｂを操作する作動レバー４８と、作動レバー４８の支点４８ａと一致する角変位検出部４９を有する。 The pneumatic valve 40 includes a first air supply valve 46A disposed in the first cylinder side passage 43A, a second air supply valve 46B disposed in the second cylinder side passage 43B, and a first atmosphere release. The first exhaust valve 47A disposed in the passage 43A, the second exhaust valve 47B disposed in the second atmosphere release passage, the first and second supply valves 46A and 46B, and the first and second Operating lever 48 for operating the exhaust valves 47A and 47B, and an angular displacement detector 49 that coincides with a fulcrum 48a of the operating lever 48.
第１および第２の給気弁４６Ａ、４６Ｂは、軌道の曲線の方向によって圧縮空気を出力する第１の出力ポート４４Ａまたは第２の出力ポート４４Ｂを切り替える。 The first and second supply valves 46A and 46B switch the first output port 44A or the second output port 44B that outputs compressed air depending on the direction of the curve of the orbit.
第１の出力ポート４４Ａ、第２の出力ポート４４Ｂはそれぞれ２系統の空気配管に分岐する。進行方向前側の台車であれば、第１の出力ポート４４Ａから経路は、空気配管Ｐ２、Ｐ４に分岐し、２位側・４位側軸箱支持装置２４Ｂ、２４Ｄのアクチュエータ５０Ｂ、５０Ｄへ達する。第２の出力ポート４４Ｂからの経路は、空気配管Ｐ１、Ｐ３に分岐し、１位側・３位側軸箱支持装置２４Ａ、２４Ｃのアクチュエータ５０Ａ、５０Ｃに達する（図１参照）。 The first output port 44A and the second output port 44B each diverge into two air pipes. In the case of a cart on the front side in the traveling direction, the path from the first output port 44A branches to the air pipes P2 and P4, and reaches the actuators 50B and 50D of the second and fourth position axle box support devices 24B and 24D. The path from the second output port 44B branches to the air pipes P1 and P3 and reaches the actuators 50A and 50C of the first and third position axle box support devices 24A and 24C (see FIG. 1).
作動レバー４８は、通常、基線Ｂ１（角度０）と一致している（図８参照）。そして、作動レバー４８は、出力軸先端３２ａの角変位により、作動レバー４８は支点４８ａについて、時計方向または反時計方向へ回転可能である。 The operating lever 48 usually coincides with the base line B1 (angle 0) (see FIG. 8). The operating lever 48 can be rotated clockwise or counterclockwise about the fulcrum 48a by the angular displacement of the output shaft tip 32a.
角変位検出部４９には、ボギー角検知機構３０の出力軸３２の先端部３２ａが差し込まれている。出力軸先端３２ａの対角線は、通常、基線Ｂ１と一致している。そして、角変位検出部４９は、基線Ｂ１に対する出力軸先端３２ａの対角線の角変位から、車体１０および台車２０の間のボギー角を検出する。 A distal end portion 32 a of the output shaft 32 of the bogie angle detection mechanism 30 is inserted into the angular displacement detection unit 49. The diagonal line of the output shaft tip 32a usually coincides with the base line B1. And the angular displacement detection part 49 detects the bogie angle between the vehicle body 10 and the trolley | bogie 20 from the angular displacement of the diagonal of the output-shaft front-end | tip 32a with respect to the base line B1.
この空気圧バルブ４０は、入力されたボギー角に応じて弁を開閉する機能を有する。そして、入力ボギー角がある角度以下の場合、空気圧バルブ４０は第１および第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂを大気解放状態にする。また、入力ボギー角がある角度以上の場合、空気圧バルブ４０は第１または第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂに圧縮空気を供給する。 The pneumatic valve 40 has a function of opening and closing the valve according to the input bogie angle. When the input bogie angle is equal to or smaller than a certain angle, the pneumatic valve 40 brings the first and second output ports 44A and 44B into an atmospheric release state. When the input bogie angle is greater than a certain angle, the pneumatic valve 40 supplies compressed air to the first or second output port 44A, 44B.
次に、ボルスタレス台車用ボギー角連動アシスト操舵システム１００の動作について説明する。 Next, the operation of the bogie angle interlock assist steering system 100 for a bolsterless cart will be described.
図９に示すように、鉄道車両１が軌道Ｒ１、Ｒ２の曲線区間に進入すると、鉄道車両１の台車２０Ａ、２０Ｂは車体１０に対して回転し、車体１０と台車２０Ａ、２０Ｂとの間にボギー角を生じさせる。さらに、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、同アシスト操舵システム１００は台車２０Ａ、２０Ｂに対して輪軸２２Ａ、２２Ｂを回転させて、輪軸２２Ａ、２２Ｂの自己操舵機能をアシストする。 As shown in FIG. 9, when the railway vehicle 1 enters the curved section of the tracks R1, R2, the carriages 20A, 20B of the railway vehicle 1 rotate with respect to the vehicle body 10, and between the vehicle body 10 and the carriages 20A, 20B. Creates a bogie angle. Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, the assist steering system 100 assists the self-steering function of the wheel shafts 22A and 22B by rotating the wheel shafts 22A and 22B with respect to the carts 20A and 20B.
このとき、図６に示すように、第１の等速ジョイント３３１、第２の等速ジョイント３３２は車体１０と台車２０との間の相対的なロール角変位・ピッチ角変位に応じて回転する。また、第１の連結部３３４と第２の連結部３３５とは、車体１０と台車２０との相対的な上下、左右、前後の変位に応じて、互いに直線移動し、変位を吸収する。よって、車体１０のヨー方向の回転角度（ボギー角）は、そのままボギー角検知機構３０の入力軸３１周りの角度（ψ）となり、入力軸３１は角度（ψ）で回転する。第１の等速ジョイント３３１は回転角度（ψ）を連結軸３３３に伝達する。連結軸３３３は軸周りに角度（ψ）で回転する。第２の等速ジョイント３３２は、回転角度（ψ）を出力軸３２に伝達する。出力軸３２は回転角度（ψ）で回転する。よって、同ボギー角は、台車枠２５（台車２０）とボギー角検知機構３０の出力軸３２との相対的な回転角として伝わる。以上から、車体１０−台車２０間のボギー角が検知される。 At this time, as shown in FIG. 6, the first constant velocity joint 331 and the second constant velocity joint 332 rotate according to the relative roll angle displacement / pitch angle displacement between the vehicle body 10 and the carriage 20. . Further, the first connecting portion 334 and the second connecting portion 335 move linearly with each other and absorb the displacement in accordance with the relative vertical and horizontal displacements of the vehicle body 10 and the cart 20. Therefore, the rotation angle (bogie angle) of the vehicle body 10 in the yaw direction is the angle (ψ) around the input shaft 31 of the bogie angle detection mechanism 30 as it is, and the input shaft 31 rotates at the angle (ψ). The first constant velocity joint 331 transmits the rotation angle (ψ) to the connecting shaft 333. The connecting shaft 333 rotates around the axis at an angle (ψ). The second constant velocity joint 332 transmits the rotation angle (ψ) to the output shaft 32. The output shaft 32 rotates at a rotation angle (ψ). Therefore, the bogie angle is transmitted as a relative rotation angle between the bogie frame 25 (the bogie 20) and the output shaft 32 of the bogie angle detection mechanism 30. From the above, the bogie angle between the vehicle body 10 and the carriage 20 is detected.
図８に示すように、ボギー角検知機構３０によって伝達されるボギー角は、出力軸先端３２ａによって台車２０に搭載された空気圧バルブ４０の角変位検出部４９に入力される。 As shown in FIG. 8, the bogie angle transmitted by the bogie angle detection mechanism 30 is input to the angular displacement detector 49 of the pneumatic valve 40 mounted on the carriage 20 by the output shaft tip 32a.
図７に示すように、空気圧バルブ４０は、入力されたボギー角に応じて、弁を開閉する機能をもったバルブである。空気圧バルブ４０は、入力ボギー角がある角度（｜β｜）以下の場合には、第１および第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂは大気解放状態にする。また、空気圧バルブ４０は、入力ボギー角がある角度（｜α｜）以上の場合に、第１および第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂに圧縮空気を供給する。 As shown in FIG. 7, the pneumatic valve 40 is a valve having a function of opening and closing the valve in accordance with the input bogie angle. In the pneumatic valve 40, when the input bogie angle is equal to or smaller than a certain angle (| β |), the first and second output ports 44A and 44B are opened to the atmosphere. The pneumatic valve 40 supplies compressed air to the first and second output ports 44A and 44B when the input bogie angle is equal to or greater than a certain angle (| α |).
すなわち、空気圧バルブ４０の作動部材４８が中立位置（角度０）にあるとき、第１および第２の給気弁４６Ａ、４６Ｂが閉状態、第１および第２の排気弁４７Ａ、４７Ｂが開状態となり、第１および第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂは大気解放状態となる。入力ボギー角が、排気弁閉動作角度（｜β｜）に達するまではこの状態を保持する。 That is, when the operating member 48 of the pneumatic valve 40 is in the neutral position (angle 0), the first and second supply valves 46A and 46B are closed, and the first and second exhaust valves 47A and 47B are opened. Thus, the first and second output ports 44A and 44B are in an atmospheric release state. This state is maintained until the input bogie angle reaches the exhaust valve closing operation angle (| β |).
入力ボギー角が排気弁閉動作角度（｜β｜）を超えると、作動部材４８は、ばねに抗して第１または第２の排気弁４７Ａ、４７Ｂを移動させ、第１の大気解放通路４５Ａまたは第２の大気解放通路４５Ｂを閉鎖する。これにより、第１または第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂは大気解放状態から解除される。一方、第１および第２の給気弁４６Ａ、４６Ｂは第１および第２のシリンダ側通路４３Ａ、４３Ｂを閉鎖しているので、圧縮空気は入力ポート４１から第１または第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂに供給されない。 When the input bogie angle exceeds the exhaust valve closing operation angle (| β |), the actuating member 48 moves the first or second exhaust valve 47A, 47B against the spring, and the first atmosphere release passage 45A. Alternatively, the second atmosphere release passage 45B is closed. As a result, the first or second output port 44A, 44B is released from the atmospheric release state. On the other hand, since the first and second supply valves 46A and 46B close the first and second cylinder side passages 43A and 43B, the compressed air flows from the input port 41 to the first or second output port 44A. , 44B.
入力ボギー角は給気弁動作角度（｜α｜）を超えると、作動部材４８は、ばねに抗して第１または第２の給気弁４６Ａ、４６Ｂを移動させ、第１のシリンダ側通路４３Ａまたは第２のシリンダ側通路４３Ｂを解放する。これにより、入力ポート４１と第１または第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂとは連絡し、第１または第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂは圧縮空気で満たされる。 When the input bogie angle exceeds the supply valve operating angle (| α |), the actuating member 48 moves the first or second supply valve 46A, 46B against the spring, and the first cylinder side passage 43A or the second cylinder side passage 43B is released. Thereby, the input port 41 communicates with the first or second output port 44A, 44B, and the first or second output port 44A, 44B is filled with compressed air.
入力ボギー角が反時計回り（正の角度）の場合に、第１の出力ポート４４Ａに対する動作、入力ボギー角が時計回り（負の角度）のときに第２の出力ポート４４Ｂに対する動作を行うものであり、非動作側の出力ポート４４Ａ、４４Ｂは常に大気解放されている。 Operation for the first output port 44A when the input bogie angle is counterclockwise (positive angle), and operation for the second output port 44B when the input bogie angle is clockwise (negative angle) The non-operating output ports 44A and 44B are always open to the atmosphere.
ここで、第１および第２の給気弁４６Ａ、４６Ｂは、軌道の曲線の方向によって圧縮空気を出力するための第１の出力ポート４４Ａまたは第２の出力ポート４４Ｂを切り替える。例えば、進行方向に対し、左側にカーブする曲線であれば、台車２０は車体１０に対して反時計回りのボギー角をとる（図９参照）。このとき、空気圧バルブ４０には、時計回りに同じ大きさの角変位入力が与えられ、第２の出力ポート４４Ｂのみに圧縮空気が供給される。軌道が右カーブであれば、前述とは逆の動作により、第１の出力ポート４４Ａのみに圧縮空気が供給される。また、空気圧バルブ４０は、一定以上の入力ボギー角の場合のみに圧縮空気を供給する仕組みになっており、それ以下の角度では、大気解放する仕組になっている。つまり、直線区間および半径の大きなカーブ（曲率の小さなカーブ）の区間では、第１および第２の出力ポート４４Ａ、４４Ｂは常に大気解放された状態となっている。 Here, the first and second air supply valves 46A and 46B switch between the first output port 44A and the second output port 44B for outputting compressed air according to the direction of the trajectory curve. For example, if it is a curve that curves to the left with respect to the traveling direction, the carriage 20 takes a counterclockwise bogie angle with respect to the vehicle body 10 (see FIG. 9). At this time, the pneumatic valve 40 is given an angular displacement input of the same magnitude in the clockwise direction, and compressed air is supplied only to the second output port 44B. If the trajectory is a right curve, compressed air is supplied only to the first output port 44A by an operation opposite to that described above. The pneumatic valve 40 is configured to supply compressed air only when the input bogie angle is greater than or equal to a certain level, and is configured to release the atmosphere at angles less than that. In other words, the first and second output ports 44A and 44B are always open to the atmosphere in a straight section and a section with a large radius curve (curve with a small curvature).
左カーブの時、圧縮空気は第２の出力ポート４４Ｂにのみ供給される。その先の１位側、３位側軸箱支持装置２４Ａ、２４Ｃのアクチュエータ５０Ａ、５０Ｃは圧縮空気の供給により伸長する（図１参照）。このとき、第１の出力ポート４４Ａは大気解放されているので、その先の２位側・４位側軸箱支持装置２４Ｂ、２４Ｄも大気解放されており、アクチュエータ５０Ｂ、５０Ｄは伸長しない。従って、図１０（Ｂ）に示すように、軌道Ｒ１、Ｒ２のカーブに沿って輪軸２２Ａ、２２Ｂをラジアル方向に向けてアシスト動作させることができる。 In the case of the left curve, the compressed air is supplied only to the second output port 44B. The actuators 50A and 50C of the first-side and third-side axle box support devices 24A and 24C beyond that extend by the supply of compressed air (see FIG. 1). At this time, since the first output port 44A is released to the atmosphere, the second and fourth position side axle box support devices 24B and 24D are also released to the atmosphere, and the actuators 50B and 50D do not extend. Accordingly, as shown in FIG. 10 (B), the wheel shafts 22A and 22B can be assisted in the radial direction along the curves of the tracks R1 and R2.
右カーブの時、圧縮空気は第１の出力ポート４４Ａにのみ供給されるので、その先の２位側、４位側軸箱支持装置２４Ｂ、２４Ｄに圧縮空気が供給されてアクチュエータ５０Ｂ、５０Ｄが伸長する（図１参照）。このとき、第２の出力ポート４４Ｂは大気解放されているので、その先の１位側、３位側軸箱支持装置２４Ａ、２４Ｃも大気解放されており、軸箱支持装置２４Ａ、２４Ｃのアクチュエータ５０Ａ、５０Ｃは伸長しない。したがって、同様に軌道のカーブに沿って輪軸２２Ａ、２２Ｂをラジアル方向に向けてアシスト動作させることができる。 Since the compressed air is supplied only to the first output port 44A at the time of the right curve, the compressed air is supplied to the second-side and fourth-side axle box support devices 24B and 24D ahead of the actuators 50B and 50D. Elongates (see FIG. 1). At this time, since the second output port 44B is released to the atmosphere, the first-side and third-side axle box support devices 24A, 24C ahead thereof are also released to the atmosphere, and the actuators of the axle box support devices 24A, 24C 50A and 50C do not extend. Therefore, the assist operation can be similarly performed with the wheel shafts 22A and 22B in the radial direction along the curve of the track.
以上の実施形態によれば、車体１０−ボルスタレス台車２０間のボギー角を機械的に検知することができるので、電気的なフェールを心配する必要がない。 According to the above embodiment, since the bogie angle between the vehicle body 10 and the bolsterless carriage 20 can be mechanically detected, there is no need to worry about an electrical failure.
車体１０−ボルスタレス台車２０間のボギー角に連動して、機械的に空気圧バルブ４０を動作させるので、電気的なフェールを心配する必要がない。 Since the pneumatic valve 40 is mechanically operated in conjunction with the bogie angle between the vehicle body 10 and the bolsterless carriage 20, there is no need to worry about electrical failure.
車体１０−ボルスタレス台車２０のボギー角に連動して、機械的にアクチュエータを作動させ、ボルスタレス台車２０に対して輪軸の操舵をアシストする。したがって、電気的な制御によるアクティブな操舵方式で懸念されるようなフェールによる逆操舵の恐れが無い。 The actuator is mechanically operated in conjunction with the bogie angle of the vehicle body 10 -the bolsterless carriage 20 to assist the steering of the wheel axis with respect to the bolsterless carriage 20. Therefore, there is no fear of reverse steering due to failure, which is a concern with an active steering system based on electrical control.
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。 In addition, this invention is not limited to this embodiment, Moreover, each embodiment can be changed and corrected in the range which does not change the meaning of invention.
１ 鉄道車両
１０ 車体
２０ 台車
２１Ａ−２１Ｄ 車輪
２２Ａ、２２Ｂ 輪軸
２３Ａ−２３Ｄ 軸箱
２４Ａ−２４Ｂ 軸箱支持装置
２５ 台車枠
２６Ａ、２６Ｂ 空気ばね
３０ ボギー角検知機構
４０ ボギー角連動空気圧バルブ
５０Ａ−５０Ｄ アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Railcar 10 Car body 20 Bogie 21A-21D Wheel 22A, 22B Wheel shaft 23A-23D Shaft box 24A-24B Shaft box support device 25 Bogie frame 26A, 26B Air spring 30 Bogie angle detection mechanism 40 Bogie angle interlocking pneumatic valve 50A-50D Actuator
Claims (6)
鉄道車両のボルスタレス台車に回転可能に取り付けられた出力軸と、
前記入力軸と出力軸とを結合すると共に前記車体およびボルスタレス台車の間のボギー角を伝達する伸縮可能な等速ジョイント機構を有する、
ボルスタレス台車用ボギー角検出機構。 An input shaft fixed to the body of the railway vehicle;
An output shaft rotatably attached to a bolsterless bogie of a railway vehicle,
A telescopic constant velocity joint mechanism that couples the input shaft and the output shaft and transmits a bogie angle between the vehicle body and the bolsterless carriage;
Bogie angle detection mechanism for bolsterless carts.
前記入力軸と結合した第１の等速ジョイントと、
前記出力軸と結合した第２の等速ジョイントと、
第１の等速ジョイントおよび第２の等速ジョイントに連結されると共に伸縮自在な連結軸を有する、
請求項１に記載のボルスタレス台車用ボギー角検出機構。 The constant velocity joint mechanism is
A first constant velocity joint coupled to the input shaft;
A second constant velocity joint coupled to the output shaft;
Having a connecting shaft that is connected to the first constant velocity joint and the second constant velocity joint and is telescopic;
The bogie angle detection mechanism for a bolsterless cart according to claim 1.
前記第１の連結部と第２の連結部とは互いに直線移動可能に連結される、
請求項２に記載のボルスタレス台車用ボギー角検出機構。 The connecting shaft has a first connecting portion connected to the first constant velocity joint, and a second connecting portion connected to the second constant velocity joint,
The first connecting portion and the second connecting portion are connected to each other so as to be linearly movable.
The bogie angle detection mechanism for a bolsterless carriage according to claim 2.
請求項３に記載のボルスタレス台車用ボギー角検出機構。 The connection shaft includes a linear guide mechanism that guides the first connection portion and the second connection portion in a straight line.
The bogie angle detection mechanism for a bolsterless carriage according to claim 3.
鉄道車両のボルスタレス台車に回転可能に取り付けられた出力軸と
前記入力軸と出力軸とを結合すると共に前記車体およびボルスタレス台車の間のボギー角を伝達する伸縮可能な等速ジョイント機構と、
回転する前記出力軸に連動して作動する空気圧バルブを有する、
ボルスタレス台車用ボギー角連動空気圧バルブシステム。 An input shaft fixed to the body of the railway vehicle;
An output shaft that is rotatably attached to a bolsterless bogie of a railway vehicle, and an expandable constant velocity joint mechanism that couples the input shaft and the output shaft and transmits a bogie angle between the vehicle body and the bolsterless bogie,
A pneumatic valve that operates in conjunction with the rotating output shaft;
Bogie angle-linked pneumatic valve system for bolsterless carts.
鉄道車両のボルスタレス台車に回転可能に取り付けられた出力軸と、
前記入力軸と出力軸とを結合すると共に前記車体およびボルスタレス台車の間のボギー角を伝達する伸縮可能な等速ジョイント機構と、
回転する前記出力軸に連動して作動する空気圧バルブと、
前記空気圧バルブによって制御されると共に前記ボルスタレス台車の輪軸を操舵するアクチュエータを有する、
ボルスタレス台車用ボギー角連動アシスト操舵システム。 An input shaft fixed to the body of the railway vehicle;
An output shaft rotatably attached to a bolsterless bogie of a railway vehicle,
A telescopic constant velocity joint mechanism that couples the input shaft and the output shaft and transmits a bogie angle between the vehicle body and the bolsterless carriage,
A pneumatic valve that operates in conjunction with the rotating output shaft;
An actuator that is controlled by the pneumatic valve and steers the wheel shaft of the bolsterless carriage;
Bogie angle-linked assist steering system for bolsterless carts.
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