JP4389069B2 - 連接車輌 - Google Patents

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Description

本発明は、２つの車輌を前後に連接した連接車輌に関する。
前後に連接された２つの車輌の連接箇所に台車を配置した構成は、特許文献１において提案されている。この特許文献１の図６とその関連箇所には、前後の車輌の連接部に台車を配置し、この台車の台車枠と前後の車輌間にそれぞれアクチュエータを介設し、このアクチュエータを駆動することで自己操舵の補助を行うことが記載されている。
また、特許文献２には前後に連接された２つの車輌の連接箇所ではないが、一方の車輌の端部に一軸台車を配置し、この一軸台車と他方の車輌とをリンクで連結するとともに、台車の軸受箱と車体間に台車の左右動を抑制するダンパを設け、車体と輪軸との過大な左右方向の変位を防止することが開示されている。
更に、特許文献３には車両用のダンパとして、電磁ダンパを提案している。この電磁ダンパは内部にＤＣ（直流）モータを組み込み、シリンダの直線動またはアームの揺動によりモータを構成するロータまたはステータを回転させ、電磁誘導によってソレノイドに発生した起電力を減衰力に変換する構成とされている。
特開２００２−８７２６２号公報 、図６ 特開２００１−６３５６７号公報 特開２００３−２２７５４３号公報
鉄道車輌には、走行安定性と曲線旋回能が要求される。しかしながら、高速走行での走行安定性と低速走行での急曲線旋回能の両立は困難で、今後とも継続する課題である。
例えば、特許文献１では車輌連接部の台車をアクチュエータを駆動することで自己操舵せしめることが可能であるが、車輌間のヨーイングに対する減衰効果を発揮することができず、逆にアクチュエータの代わりにダンパを設けると、急曲線通過時に横圧増大を招いてしまう。
また、特許文献２に開示されるように台車の左右動を抑制するダンパを設けても、２つの車輌間のヨーイングに対する減衰効果を発揮することはできず、同様に特許文献３では連接車輌については何ら記載されていない。
本発明は、車体間のヨーイングを考慮しなければならない連接車輌について、走行安定性と急曲線旋回能の両立を図ることを目的とする。
斯かる課題を解決するため本発明は、高速走行時または直線走行時は連接部での剛性を高く設定し、低速走行時または曲線走行時は連接部での剛性を低く設定した電磁ダンパを前後の車輌の連接部に配置した。
また本発明は、前後に連接される２つの車輌の連接箇所に台車を配置した連接車輌であって、前記台車の台車枠またはボルスタと各車輌との間にはそれぞれ電磁ダンパが設けられ、これら電磁ダンパにはＤＣモータなどのモータが組み込まれ、これらモータは電磁誘導により発生した起電力を熱エネルギー（運動減衰力）へ変換するための独立した外部回路と共通した外部回路に切り替え可能に接続された構成とした。
上記構成において、各電磁ダンパ内のモータをそれぞれ独立した熱エネルギーへの変換回路に接続することで、各電磁ダンパは個別に減衰機能を発揮する。また各電磁ダンパ内のモータを共通した外部回路に直列に接続した場合、各モータが同一方向に回転するときには起電力が発生せず、反対方向に回転するときには起電力が発生し、電流が流れて熱エネルギーに変換される。
上記の回路の切り替えは、例えば、高速走行時または直線走行時に前記各モータを独立した外部回路に接続し、低速走行時または急曲線走行時に前記各モータを共通した外部回路に接続する。
前記台車としては一軸台車、一輪独立回転台車のいずれでもよく、また電磁ダンパの形態としては直動型ダンパまたは回転型ダンパのいずれでもよい。
本発明によれば、２つの車輌の連接箇所に設ける台車の台車枠またはボルスタと、各車輌を電磁ダンパでそれぞれ結合し、これら電磁ダンパ内に組み込まれるモータが接続される回路として、モータが回転せしめられることで発生した起電力を熱エネルギーへ変換するための独立した外部回路と同じく熱エネルギーへ変換するための共通した外部回路に選択的に切り替え可能としたので、必要なときにのみダンパとして作用させることができる。
したがって、高速での直線走行での安定性と急曲線走行時の追従性の両方を同時に満足することができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る連接車輌としての中間連接三軸車輌の側面図、図２は連接台車と前後の車輌との結合部の拡大側面図、図３は図２の構造を簡略化して示した図である。
中間連接三軸車輌は前後の車輌Ａ，Ｂの連接部に１軸台車１を配置し、更に各車輌Ａ，Ｂに１軸台車２，３を配置している。連接部の１軸台車１は車軸１０に左右一対の車輪１１を取付けて輪軸を構成し、また車軸１０の両端は軸箱１２で回転自在に支持され、この軸箱１２上に高剛性の防振ゴム１３を介して台車枠１４が支持され、この台車枠１４上には枕ばね１５を介してボルスタ１６が支持され、ボルスタ１６と前記車輌Ａとがボルスタアンカ１７で連結され、車輌Ａと車輌Ｂとはセンターピン１８で連結されている。
また、台車枠１４とボルスタ１６とは、ピン１９を介して回動可能に連結されている。このピン１９の代わりに平行リンク機構を介して台車枠１４とボルスタ１６とを連結してもよい。
また、前記台車枠１４と前後の車輌Ａ，Ｂとの間にはそれぞれ電磁ダンパ２１，２２が介設されている。また、前記１軸台車２，３の台車枠と各車輌Ａ，Ｂとの間にも電磁ダンパ２３，２４を設けている。このように、台車枠１４はボルスタ１６に対し相対的に回動可能で且つ電磁ダンパ２１，２２で車輌に連結されているので、電磁ダンパの伸縮動による回転方向の減衰力を得て、蛇行動が抑制される。
前記電磁ダンパ２１〜２４の構造は、図４に示すように、シリンダ３０内にピストン３１が摺動自在に挿着され、シリンダ３０内にはＤＣモータ３２、減速ギヤ３３、ボールネジ３４、ナット３５が組み込まれ、またシリンダ３０とピストン３１の端部には連結部３６，３７が設けられ、電磁ダンパ２１，２２にあっては連結部３６が車輌ＡまたはＢに、連結部３７が台車枠１４にそれぞれ連結されている。
図５〜図９は別実施例を示した図３と同様の図であり、図５に示す実施例にあっては、前後の車輌Ａ，Ｂを通常の連結器２５で連結するとともに、車輌Ａ，Ｂのそれぞれをボルスタ１６によって２点支持している。
図６に示す実施例にあっては、車輌Ａとボルスタ１６とがボルスタアンカ１７で連結され、ボルスタ１６と台車枠１４との間に電磁ダンパ２１を介設し、車輌Ｂと台車枠１４との間に電磁ダンパ２２を介設している。
上記図５および図６に示した実施例は、台車枠１４の上に直接ボルスタ１６を設けたダイレクトマウント方式であるが、図７に示すインダイレクト方式の実施例にあっては、台車枠１４とボルスタ１６との間にボルスタアンカ１７を介設し、ボルスタ１６と車輌Ａとの間に電磁ダンパ２１を設け、ボルスタ１６と車輌Ｂとの間に電磁ダンパ２２を設けている。
図８に示す実施例も図７と同様にインダイレクト方式であり、この実施例では台車枠１４と車輌Ａとの間に電磁ダンパ２１を設け、台車枠１４と車輌Ｂとの間に電磁ダンパ２２を設けている。
図９に示す実施例にあっては、台車枠１４と車輌Ａとの間に電磁ダンパ２１を設け、ボルスタ１６と車輌Ｂとの間に電磁ダンパ２２を設けている。
図１０（ａ）は直線走行時の連接車輌の平面図であり、この状態では電磁ダンパ２１，２２とも伸縮しない。また図１０（ｂ）は曲線走行時の連接車輌の平面図であり、この状態では電磁ダンパ２１，２２とも同時に伸張または圧縮せしめられる。図１０（ｃ）は台車が蛇行動を起こしている状態の平面図であり、この状態では一方の電磁ダンパ２１は伸張し、他方の電磁ダンパは圧縮する。
次に、上記電磁ダンパ２１，２２の作用について説明する。図１１（ａ）は２つの電磁ダンパ内のモータを独立した熱エネルギーへの変換回路に接続した状態を示す図、（ｂ）は２つの電磁ダンパ内のモータを共通した熱エネルギーへの変換回路に直列に接続した状態を示す図、更に、図１２（ａ）は図１１（ｂ）の接続状態で、２つのモータが互いに同一方向に回転せしめられた場合の回路を説明した図、（ｂ）は図１１（ｂ）の接続状態で、２つのモータが互いに反対方向に回転せしめられた場合の回路を説明した図である。
図１０の各走行状態に戻って、図１０（ａ）に示した高速で直線走行する場合には、図１１（ａ）に示すように、２つの電磁ダンパ内のモータを独立した熱エネルギーへの変換回路に接続する。このようにすることで、電磁ダンパ２１，２２は独立したダンパとして作用する。
一方、低速で急曲線を走行する場合には、図１１（ｂ）に示すように、２つの電磁ダンパ内のモータを共通した熱エネルギーへの変換回路に直列に接続する。そして、この状態で線路に沿って車輌が走行すると図１０（ｂ）に示すように車輌Ａ，Ｂ間にヨーイングが発生する。このとき電磁ダンパ２１，２２は等量だけ圧縮（伸張）するため、モータは同一方向に回転する。２つのモータが同一方向に回転した場合には、図１２（ｂ）に示すように電流は流れないので減衰力は生じない。その結果、ヨーイングに対する抵抗はなく自由にヨーイングが行われる。
また、低速で急曲線を走行する場合には、蛇行動が生じ易い。この場合には、電磁ダンパ２１，２２の一方は圧縮し他方は伸張するため、モータは互いに反対方向に回転する。２つのモータが互いに反対方向に回転した場合には、図１２（ａ）に示すように回路に電流が流れ熱エネルギーに変換され減衰力が生じる。その結果、蛇行動は抑制される。
図示例では、電磁ダンパ２１，２２を一側に配置したが、左右に分けて配置してもよい。この場合は曲線通過時に電磁ダンパ２１，２２の伸縮方向が逆になるので、回路の組み方を変更する必要がある。いずれにしても台車の蛇行時に減衰力を発揮し、車輌間のヨーイングに対しては減衰力が生じないようにすればよい。
また、電磁ダンパの配置レイアウトについては、片側２本のみとする配置或いは片側１本づつ（点対称）としてもよい。更に、実施例では電磁ダンパを台車枠または車両との間に直接的または間接的に設けているが、車両と車両との間に設けるようにしてもよい。
本発明に係る連接車輌の側面図 連接台車と前後の車輌との結合部の拡大側面図 図２の構造を簡略化して示した図 直動型電磁ダンパの断面図 別実施例を示した図３と同様の図 別実施例を示した図３と同様の図 別実施例を示した図３と同様の図 別実施例を示した図３と同様の図 別実施例を示した図３と同様の図 （ａ）〜（ｃ）は走行条件を異ならせた時の連接車輌の平面図 （ａ）は２つの電磁ダンパ内のモータを独立した熱エネルギーへの変換回路に接続した状態を示す図、（ｂ）は２つの電磁ダンパ内のモータを共通した熱エネルギーへの変換回路に直列に接続した状態を示す図 （ａ）は図１１（ｂ）の接続状態で、２つのモータが互いに同一方向に回転せしめられた場合の回路を説明した図、（ｂ）は図１１（ｂ）の接続状態で、２つのモータが互いに反対方向に回転せしめられた場合の回路を説明した図
符号の説明
Ａ，Ｂ…車輌、１，２，３…１軸台車、１０…車軸、１１…車輪、１２…軸箱、１３…防振ゴム、１４…台車枠、１５…枕ばね、１６…ボルスタ、１７…ボルスタアンカ、１８…センターピン、１９…ピン、２１，２２，２３，２４…電磁ダンパ、２５…連結器、３０…シリンダ、３１…ピストン、３２…モータ、３３…減速ギヤ、３４…ボールネジ、３５…ナット、３６，３７…連結部。

Claims (2)

  1. 前後に連接される２つの車輌の連接箇所に台車を配置した連接車輌であって、前記台車の台車枠またはボルスタと各車輌との間にはそれぞれ電磁ダンパが設けられ、これら電磁ダンパにはモータが組み込まれ、これらモータは電磁誘導により発生した起電力を熱エネルギーへ変換するための独立した外部回路と共通した外部回路とに切り替え可能に接続され、高速走行時または直線走行時に前記各モータを独立した外部回路に接続し、低速走行時または急曲線走行時に前記各モータを共通した外部回路に接続することを特徴とする連接車輌。
  2. 請求項１に記載の連接車輌において、前記台車は一軸台車であり、前記電磁ダンパは直動型ダンパまたは回転型ダンパであることを特徴とする連接車輌。
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