JP4318811B2

JP4318811B2 - Railway vehicle body tilting device

Info

Publication number: JP4318811B2
Application number: JP28883599A
Authority: JP
Inventors: 達名加藤
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP2001106069A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両が曲線軌道を乗り心地を損なわずに高速走行するために、車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体傾斜装置として、車体重心よりも高い位置に振子中心を置き、曲線軌道を走行する際に車体重心に作用する遠心力を利用して、振子中心回りに車体を回転させて車体重心を外軌側に移動させる自然振子式がある。この自然振子式としては、例えば、図９に示されるように、車体１下部の振子梁２と台車枠３との間に左右一対の円柱状のコロ４，４を配設し、このコロ４，４上に振子梁２の円弧面を転動させる構成のものや、実用新案登録第２５５６３１２号公報に示されるように、振子運動の軌跡に沿って形成したガイドレールと、該ガイドレールの振子方向のみの動きを許容するガイド部を備えたガイドブロックと、ガイドレール及びガイド部にそれぞれ設けたボール転動溝間に配設した多数の転動ボールとで構成したもの等がある。また、この動きを補助するために、図１０に示されるように、振子梁２と台車枠３との間に空気圧シリンダ５を配設し、該空気圧シリンダ５の伸縮により車体傾斜を行うものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構造でさらに高速で曲線軌道を走行させようとすると、振子中心を車体重心の近くに位置させねばならないが、振子中心を低くすると、車体重心に作用する遠心力は車体傾斜を行いたい方向の大きなモーメントとならないため、空気圧シリンダは形状的に大きくなってスペース面での制約を受ける。そこで油圧シリンダを採用すると、油圧ポンプや油圧配管を含めた油圧システムと油圧制御の電気システムを構築するため、重量やコスト面で不利であり、また、油圧システムは、油圧が上昇するまでのタイムラグがあるので、車体傾斜制御の遅れが懸念される。さらに、作動油のコンタミネーション（ゴミ混入）に注意する必要があり、メンテナンス面で大変煩わしい。
【０００４】
そこで本発明は、電気システムで作動し、油圧システムに比較して、重量が軽くてコストも安く、正確な位置制御及び応答の早い制御が可能で、メンテナンスも容易な鉄道車両の車体傾斜装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、車体下部の振子梁と台車枠の横梁との間に配設したボールネジシリンダにより車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜装置において、前記ボールネジシリンダは、ナット部材と該ナット部材に螺合するボルト部材とで構成され、前記振子梁の前面又は後面のいずれか一面に配置され、前記ナット部材を、前記台車枠の横梁に上下方向に回動可能に設けるとともに、前記ボルト部材を、前記振子梁の前面又は後面のいずれか一面に上下方向に回動可能に設けられている筒部材に回転可能に支持し、前記筒部材は、一対のスラスト軸受を介して前記ボルト部材の頭部側軸部を支持し、該ボルト部材の頭部側軸部のスラスト軸受間にはベベルギアが固設され、該ベベルギアには、前記頭部側軸部に直交して車体前後方向に設けられた入力軸のベベルギアが噛み合っており、前記振子梁の前記ボールネジシリンダの取付側面とは反対側の面に、該ボールネジシリンダの電動駆動源と変速装置とを設け、該変速装置は、前記筒部材の取付位置に対応して設けて、前記変速装置の出力軸を中間スプライン付ユニバーサルジョイントを介して前記筒部材の入力軸のベベルギアに接続され、前記電動駆動源の出力軸は、入出力方向変換装置に接続され、該入出力方向変換装置と前記変速装置とは、両端にユニバーサルジョイントを備えたシャフトで接続され、該シャフトの先端を前記変速装置から突出させて、故障時の手動アクセス部としたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１乃至図８に示す実施形態例に基づいて、さらに詳細に説明する。図１乃至図６は本発明の第１実施形態例を示すもので、本実施形態例の振子装置は、車体１０下部の振子梁１１の前面及び後面にそれぞれ配設される左右一対のガイドレール１２，１２と、該ガイドレール１２，１２に対応して台車枠１３に固設される左右一対のガイドブロック１４，１４とで構成されている。ガイドレール１２，１２は、振子運動の軌跡に沿って形成され、ガイドブロック１４，１４は、ガイドレール１２，１２の振子方向のみの動きを許容するガイド部を備え、ガイドレール１２，１２及びガイド部にそれぞれ設けたボール転動溝間に多数の転動ボールを配設している。
【０００７】
振子梁１１と台車枠１３との間には、ボールネジシリンダ１５が車体幅方向に配設されている。このボールネジシリンダ１５は、ナット部材１６と該ナット部材１６に螺合するボルト部材１７とで構成され、振子梁１１の前面又は後面のいずれか一面に配置されている。ナット部材１６は、振子梁１１の前面及び後面を挟むように配置された台車枠１３の横梁１８，１８の一方に基端をピン１９にて上下方向に回動可能に設けられている。ボルト部材１７は、振子梁１１に基端をピン２０にて上下方向に回動可能に設けられた筒部材２１に回転可能に支持されている。
【０００８】
筒部材２１は、スラスト軸受２２，２２を介してボルト部材１７の頭部側軸部を支持し、該ボルト部材１７の頭部側軸部のスラスト軸受２２，２２間にはベベルギア２３が固設され、該ベベルギア２３には、ボルト部材１７の頭部側軸部に直交して車体前後方向に設けられた入力軸２４のベベルギア２５が噛み合っている。
【０００９】
また、振子梁１１には、ボルト部材１７の取付側面と反対側の面に、電動駆動源であるサーボモータ２６と変速装置２７とが設けられている。変速装置２７は、筒部材２１の取付位置に車体前後方向に対応して設けられ、該変速装置２７の出力軸２８は、中間スプライン付ユニバーサルジョイント２９を介して前記筒部材２１の入力軸２４に接続されている。サーボモータ２６は、変速装置２７とは中心ピン３０を挟んで反対側の振子梁１１内に設けられ、該サーボモータ２６の出力軸３１は、入出力方向変換装置３２に接続され、該入出力方向変換装置３２と前記変速装置２７とは、両端にユニバーサルジョイントを備えたシャフト３３で接続されている。なお、シャフト３３の先端３３ａを変速装置２７から突出させることにより、故障時の手動アクセス部とすることができる。
【００１０】
この構成により、図５に示される静止状態から、サーボモータ２６の駆動でボルト部材１７を回転して、ボルト部材１７とナット部材１６の螺合位置を変え、ボールネジシリンダ１５の長さを変更することによって、図６に示される車体傾斜状態とすることができる。
【００１１】
したがって、電気システムで車体傾斜を制御でき、油圧システムに比較して、重量が軽くてコストも安く、正確な位置制御及び応答の早い制御が可能で、メンテナンスも容易である。また、振子梁１１の一面にボールネジシリンダ１５を配置し、他面にサーボモータ２６と変速装置２７とを配置したので、スペース的な制約が少ない。
【００１２】
図７は、サーボモータ２６を車体１０側に取り付けた参考例を示すもので、サーボモータ２６は、変速装置２７、中間スプライン付ユニバーサルジョイント２９、入出力方向変換装置３２を介してボルト部材１７を回転する。この構成は、振子梁１１内にサーボモータ２６を格納できない場合に有利である。また、図８は、台車枠１３にナット部材１６の軸方向に制約がある場合に、ナット部材１６の支持をトラニオンタイプとした本発明の第２実施形態例を示すものである。
【００１３】
なお、上記実施形態例では、振子装置をガイドレール１２とガイドブロック１４とで構成されるもので説明したが、コロ式の振子装置あるいはハの字リンク傾斜装置でも本発明は適用可能であり、また、台車枠１３にボルト部材１７を、振子梁１１にナット部材１６をそれぞれ設け、ナット部材１６を回転する構成でも良い。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、台車枠と振子梁との間に、ボールネジシリンダを配設し、振子梁又は車体に設けた電動駆動源により、ボールネジシリンダの長さを変更することによって車体傾斜状態とすることができるから、電気システムで車体傾斜を制御でき、油圧システムに比較して、重量が軽くてコストも安く、正確な位置制御及び応答の早い制御が可能で、メンテナンスも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例を示す断面平面図
【図２】同じく平面図
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図
【図４】同じく側面図
【図５】静止状態の車体を示す正面図
【図６】傾斜状態の車体を示す正面図
【図７】参考例を示す断面側面図
【図８】本発明の第２実施形態例を示す断面図
【図９】従来のコロ式振子装置の概略図
【図１０】空気圧シリンダを用いた車体傾斜装置の概略図
【符号の説明】
１０…車体、１１…振子梁、１３…台車枠、１５…ボールネジシリンダ、１６…ナット部材、１７…ボルト部材、２１…筒部材、２６…サーボモータ、２７…変速装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle body tilting device for a railway vehicle that tilts the vehicle body so that the vehicle travels on a curved track at high speed without impairing the ride comfort.
[0002]
[Prior art]
As a body tilting device, place the pendulum center at a position higher than the center of gravity of the vehicle body, and use the centrifugal force acting on the center of gravity of the vehicle body when traveling on a curved track to rotate the vehicle body around the center of the pendulum so There is a natural pendulum type that moves to the side. As this natural pendulum type, for example, as shown in FIG. 9, a pair of left and right cylindrical rollers 4, 4 are disposed between a pendulum beam 2 at the bottom of the vehicle body 1 and a carriage frame 3. , 4 and the guide rail formed along the trajectory of the pendulum movement, as shown in Utility Model Registration No. 2556312, and the pendulum of the guide rail There are a guide block having a guide portion that allows movement only in the direction, and a plurality of rolling balls disposed between ball rolling grooves provided in the guide rail and the guide portion, respectively. In order to assist this movement, as shown in FIG. 10, a pneumatic cylinder 5 is disposed between the pendulum beam 2 and the carriage frame 3, and the vehicle body is tilted by expansion and contraction of the pneumatic cylinder 5. is there.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, if you want to run a curved track at a higher speed with the above structure, the pendulum center must be positioned near the center of gravity of the car body. However, if the pendulum center is lowered, the centrifugal force acting on the car body center of gravity will tilt the car body. Since there is no large moment in the desired direction, the pneumatic cylinder becomes large in shape and is limited in space. Therefore, if a hydraulic cylinder is used, it is disadvantageous in terms of weight and cost because it builds a hydraulic system including a hydraulic pump and hydraulic piping and an electric system for hydraulic control, and the hydraulic system has a time lag until the hydraulic pressure rises. Therefore, there is a concern about the delay in vehicle body tilt control. Furthermore, it is necessary to pay attention to hydraulic oil contamination (contamination of dust), which is very troublesome in terms of maintenance.
[0004]
Therefore, the present invention provides a vehicle body tilting device for a railway vehicle that is operated by an electric system, is lighter in weight and less expensive than a hydraulic system, enables accurate position control and quick response control, and is easy to maintain. It is intended to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a vehicle body tilting device for a railway vehicle that tilts the vehicle body by a ball screw cylinder disposed between a pendulum beam at a lower portion of the vehicle body and a lateral beam of a carriage frame, wherein the ball screw cylinder includes a nut A nut member and a bolt member that is screwed to the nut member. The nut member is disposed on either the front surface or the rear surface of the pendulum beam, and the nut member is provided on the horizontal beam of the carriage frame so as to be vertically rotatable. In addition, the bolt member is rotatably supported by a cylindrical member that is provided on one of the front and rear surfaces of the pendulum beam so as to be rotatable in the vertical direction, and the cylindrical member is interposed via a pair of thrust bearings. Supporting a head side shaft portion of the bolt member, and a bevel gear is fixed between thrust bearings of the head side shaft portion of the bolt member, and the bevel gear is orthogonal to the head side shaft portion. car The bevel gear of the input shaft provided in the front-rear direction is meshed, and the electric drive source of the ball screw cylinder and the transmission device are provided on the surface of the pendulum beam opposite to the mounting side surface of the ball screw cylinder, and the transmission device Is provided corresponding to the mounting position of the cylindrical member, the output shaft of the transmission is connected to the bevel gear of the input shaft of the cylindrical member via a universal joint with an intermediate spline, and the output shaft of the electric drive source is Connected to the input / output direction changing device, the input / output direction changing device and the transmission device are connected by a shaft having a universal joint at both ends, and the tip of the shaft protrudes from the transmission device, and in the event of a failure. It is characterized by being a manual access part .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. A pendulum device according to the present embodiment is a pair of left and right guide rails disposed on the front and rear surfaces of a pendulum beam 11 at the bottom of a vehicle body 10, respectively. And a pair of left and right guide blocks 14 and 14 fixed to the carriage frame 13 corresponding to the guide rails 12 and 12. The guide rails 12 and 12 are formed along the trajectory of the pendulum motion, and the guide blocks 14 and 14 include guide portions that allow the guide rails 12 and 12 to move only in the pendulum direction. A large number of rolling balls are arranged between the ball rolling grooves provided in the respective portions.
[0007]
A ball screw cylinder 15 is arranged between the pendulum beam 11 and the carriage frame 13 in the vehicle body width direction. The ball screw cylinder 15 includes a nut member 16 and a bolt member 17 that is screwed to the nut member 16, and is disposed on either the front surface or the rear surface of the pendulum beam 11. The nut member 16 is provided on one of the horizontal beams 18 and 18 of the carriage frame 13 disposed so as to sandwich the front surface and the rear surface of the pendulum beam 11 so that the base end can be rotated in the vertical direction by a pin 19. The bolt member 17 is rotatably supported by a cylindrical member 21 provided at the base end of the pendulum beam 11 so as to be pivotable in the vertical direction by a pin 20.
[0008]
The cylindrical member 21 supports the head-side shaft portion of the bolt member 17 via thrust bearings 22, 22, and a bevel gear 23 is fixed between the thrust bearings 22, 22 of the head-side shaft portion of the bolt member 17. The bevel gear 23 meshes with a bevel gear 25 of an input shaft 24 provided in the longitudinal direction of the vehicle body perpendicular to the head side shaft portion of the bolt member 17.
[0009]
Further, the pendulum beam 11 is provided with a servo motor 26 and a transmission 27 as an electric drive source on a surface opposite to the mounting side surface of the bolt member 17. The transmission 27 is provided at the attachment position of the cylinder member 21 in the longitudinal direction of the vehicle body. The output shaft 28 of the transmission 27 is connected to the input shaft 24 of the cylinder member 21 via the universal joint 29 with an intermediate spline. It is connected. The servo motor 26 is provided in the pendulum beam 11 on the opposite side to the transmission 27 with the center pin 30 interposed therebetween, and the output shaft 31 of the servo motor 26 is connected to the input / output direction changing device 32 and the input / output The direction changing device 32 and the transmission device 27 are connected by a shaft 33 having universal joints at both ends. In addition, by projecting the tip 33a of the shaft 33 from the transmission 27, it is possible to provide a manual access portion at the time of failure.
[0010]
With this configuration, from the stationary state shown in FIG. 5, the bolt member 17 is rotated by driving the servo motor 26, the screwing position of the bolt member 17 and the nut member 16 is changed, and the length of the ball screw cylinder 15 is changed. As a result, the vehicle body can be tilted as shown in FIG.
[0011]
Therefore, the vehicle body tilt can be controlled by an electric system, and the weight is lighter and the cost is lower than that of a hydraulic system. Accurate position control and quick response control are possible, and maintenance is easy. Further, since the ball screw cylinder 15 is disposed on one surface of the pendulum beam 11 and the servo motor 26 and the transmission device 27 are disposed on the other surface, there are few space restrictions.
[0012]
FIG. 7 shows a reference example in which the servo motor 26 is attached to the vehicle body 10 side. The servo motor 26 is connected to the bolt member 17 via the transmission 27, the universal joint 29 with intermediate spline, and the input / output direction changing device 32. Rotate. This configuration is advantageous when the servo motor 26 cannot be stored in the pendulum beam 11. FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention in which the support of the nut member 16 is a trunnion type when the carriage frame 13 is restricted in the axial direction of the nut member 16.
[0013]
In the above-described embodiment, the pendulum device is described as being configured by the guide rail 12 and the guide block 14, but the present invention is also applicable to a roller-type pendulum device or a C-shaped link tilting device. Further, the bolt member 17 may be provided on the carriage frame 13 and the nut member 16 may be provided on the pendulum beam 11 so that the nut member 16 is rotated.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ball screw cylinder is disposed between the carriage frame and the pendulum beam, and the length of the ball screw cylinder is changed by the electric drive source provided on the pendulum beam or the vehicle body. Since it can be tilted, it can control the tilt of the vehicle body with an electric system, is lighter and less expensive than a hydraulic system, can be controlled accurately and has a quick response, and is easy to maintain. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional plan view showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is also a plan view. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 6 is a front view showing a vehicle body in an inclined state. FIG. 7 is a cross-sectional side view showing a reference example. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention. Schematic diagram of a roller-type pendulum device [Fig. 10] Schematic diagram of a body tilting device using a pneumatic cylinder
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Car body, 11 ... Pendulum beam, 13 ... Bogie frame, 15 ... Ball screw cylinder, 16 ... Nut member, 17 ... Bolt member, 21 ... Cylindrical member, 26 ... Servo motor, 27 ... Transmission

Claims

車体下部の振子梁と台車枠の横梁との間に配設したボールネジシリンダにより車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜装置において、前記ボールネジシリンダは、ナット部材と該ナット部材に螺合するボルト部材とで構成され、前記振子梁の前面又は後面のいずれか一面に配置され、前記ナット部材を、前記台車枠の横梁に上下方向に回動可能に設けるとともに、前記ボルト部材を、前記振子梁の前面又は後面のいずれか一面に上下方向に回動可能に設けられている筒部材に回転可能に支持し、前記筒部材は、一対のスラスト軸受を介して前記ボルト部材の頭部側軸部を支持し、該ボルト部材の頭部側軸部のスラスト軸受間にはベベルギアが固設され、該ベベルギアには、前記頭部側軸部に直交して車体前後方向に設けられた入力軸のベベルギアが噛み合っており、前記振子梁の前記ボールネジシリンダの取付側面とは反対側の面に、該ボールネジシリンダの電動駆動源と変速装置とを設け、該変速装置は、前記筒部材の取付位置に対応して設けて、前記変速装置の出力軸を中間スプライン付ユニバーサルジョイントを介して前記筒部材の入力軸のベベルギアに接続され、前記電動駆動源の出力軸は、入出力方向変換装置に接続され、該入出力方向変換装置と前記変速装置とは、両端にユニバーサルジョイントを備えたシャフトで接続され、該シャフトの先端を前記変速装置から突出させて、故障時の手動アクセス部としたことを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。In a vehicle body tilting apparatus for a railway vehicle that tilts the vehicle body by a ball screw cylinder disposed between a pendulum beam at the bottom of the vehicle body and a horizontal beam of the carriage frame , the ball screw cylinder includes a nut member and a bolt member screwed into the nut member. The nut member is disposed on either the front surface or the rear surface of the pendulum beam so as to be pivotable in a vertical direction on the horizontal beam of the carriage frame, and the bolt member is disposed on the front surface of the pendulum beam. Alternatively, it is rotatably supported by a cylindrical member provided on any one of the rear surfaces so as to be rotatable in the vertical direction, and the cylindrical member supports the head side shaft portion of the bolt member via a pair of thrust bearings. A bevel gear is fixed between the thrust bearings of the head-side shaft portion of the bolt member, and the bevel gear of the input shaft provided in the vehicle longitudinal direction perpendicular to the head-side shaft portion is provided on the bevel gear. And an electric drive source of the ball screw cylinder and a transmission device are provided on the surface of the pendulum beam opposite to the mounting side surface of the ball screw cylinder, and the transmission device corresponds to the mounting position of the cylindrical member. The output shaft of the transmission is connected to the bevel gear of the input shaft of the cylindrical member via a universal joint with an intermediate spline, the output shaft of the electric drive source is connected to the input / output direction changing device, The input / output direction changing device and the transmission device are connected by a shaft having a universal joint at both ends, and the tip of the shaft protrudes from the transmission device to form a manual access unit at the time of failure. Car body tilting device for railway vehicles.