JP4614557B2

JP4614557B2 - Railcar bogie

Info

Publication number: JP4614557B2
Application number: JP2001065352A
Authority: JP
Inventors: 行雄箕輪
Original assignee: 新潟トランシス株式会社
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: JP2002264806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用台車に関し、詳細には、空気ばねを用いて車体傾斜を行う鉄道車両用台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道用車両の傾斜方式としては、自然振子方式と強制傾斜方式とが知られている。自然傾斜方式は、車体をコロやベアリングで支えて、車体がその重心に超過遠心力を受けると、重心よりも高い位置にある振子回転中心廻りに車体が振れるようにしたものである。一方、強制振子方式は、振子動作させずに、車両速度、曲率半径、カント量に適合した傾斜を車体に強制的に与えるものである。
空気ばねを用いた車体傾斜は、例えば、特開平１１―３４８６８号公報に示すように、空気ばねの上下ストロークを大きくして、左右空気ばねの上下差によって車体を傾斜させるものであり、車体は振子動作せず傾くので、車体の受ける超過遠心力によって直接車体を傾斜させるのは難しく、一般的に強制傾斜方式となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車体を傾斜させるのに空気ばねを用いるという考えは、空気ばねのみを考えれば非常にシンプルで簡単に見える。しかしながら、車体傾斜の目的を曲線走行時の超過遠心力のキャンセルであることに対応させるには、線路の曲率半径や車両速度に応じて車体傾斜量を変えなければならず、強制傾斜方式で制御するには、システムが複雑になり、信頼性が大きな問題となっていた。
また更に、空気ばねを用いた車体傾斜の場合では、車体と台車間の曲線通過時の偏倚を空気ばねの横ずれで吸収するボルスタレス式台車を用いることが多く、車体傾斜と横ずれを共存させた場合の空気ばね高さのコントロールが非常に難しく、傾斜制御がより複雑になるという問題点があった。
以上より、傾斜制御を簡便にするためには、超過遠心力によって直接作用する自然振子方式とすることが望ましいが、空気ばねによる車体傾斜ではそのような方法は考えられていなかった。
【０００４】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、空気ばねを用いた車体傾斜方式であって、自然振子方式のように超過遠心力によって直接車体傾斜制御を行うことにより、より簡易な車体傾斜制御を行うことが出来る鉄道車両用台車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、鉄道車両１０００において、車体Ｓの左右方向中央で車体上下軸回りに回動自在に台車枠（例えば、側梁１）に固定された枕梁３と、この枕梁に載置され軸着点より上方に位置する自由端を持ち、車体を支持する左右一対の空気ばね４と、前記枕梁に軸着され車体前後軸回りに回動自在な左右一対の回転アーム１４と、前記回転アームに固定され、前記枕梁に当該回転アームを介して回動可能に支持される弁本体１３ａと、台車中央側に先端を有する切換レバー１３ｂと、を有し、当該切換レバーが各回転アームの軸回りに回動することにより空気ばね内の給排気の切換を行う調整弁１３と、前記切換レバーの先端と車体の所定位置とに夫々一端が軸着される第１のロッド（例えば、高さ調整ロッド１５）と、前記回転アームの自由端部と車体とに夫々軸着された第２のロッド（例えば、連結棒１６、車体連結ロッド１７）と、を備え、前記車体と前記調整弁の上下方向の距離が変化した場合に、左右の切換レバーが逆向きに回動して車体を一定高さに戻すように空気ばねの空気量を調整するよう構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、車体と調整弁との間の上下方向の距離が変化した場合に切換レバーが回動して空気ばねの空気量を調整することにより車体高さを一定に保つことが出来るとともに、車体の左右動に基づいて、車体に軸着された第２のロッドにより左右の回転アームが回転すると、切換レバーは同一方向回動する。従って、左右の空気ばねの一方に空気が供給され、他方の空気が抜かれることとなって、車体を傾斜させることが出来る。よって、空気ばねを用いてもシンプルな構成で、信頼性の高い車体高さ調整制御と車体傾斜制御を同時に行うことが出来る。
即ち、例えば、車体が軽くなって持ち上がると、車体と調整弁間の距離が長くなって左右の切換レバーが逆方向に持ち上げられ空気ばねの空気が抜かれ、車体が重くなると左右の切換レバーが逆方向に下がり空気ばねに空気が供給され、車体高さを一定に保つことが出来る。この状態で、右から左に超過遠心力が車体に作用すると、車体が横方向（右→左）に移動し、回動アームが左に回動する。この回動アームに連動して切換レバーが同一方向に回動するので、右の空気ばねの空気が抜かれ、一方、左側の空気ばねに空気が供給される。従って、車体右側は沈み、車体左側は浮くこととなって車体が右側に傾斜する。このように、空気ばねを用いて車体高さ制御と車体傾斜制御をシンプルな構成で同時に行うことが出来る。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の鉄道車両用台車において、前記空気ばねは、車体前後軸縦断面視において扁平な中央部４１及び当該中央部の外周に外に向かって斜めに垂れ下がる側部４２を有し、膨張、縮小する本体部と、該本体部上方で外に向かって垂れ下がり前記本体部の変形を規制する上面変形規制部材（例えば、上面変形規制板４３）と、前記本体部下方で外に向かって上面変形規制部材の傾斜より大きい傾斜角で垂れ下がり空気ばねの変形を規制する下面変形規制部材（例えば、下面変形規制板４４）と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、上面変形規制部材と下面変形規制部材が傾斜しているので、空気ばねの横変形を適度に妨げることが出来ることとなって空気ばね横移動時に適度な横剛性が得られる。
また、上面変形規制部材の傾斜角度が下面変形規制部材の傾斜角度よりも緩くなっているので、車体傾斜時の上面変形規制部材と下面変形規制部材との相対角度変化に対応することが出来ることとなってスムーズに車体を傾斜させることが出来る。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の鉄道車両用台車において、前記下面変形規制部材の下部に緩衝部材（例えば、緩衝ゴム４５）が配置されていることを特徴としている。
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、下面変形規制部材の下部に配置された緩衝部材によって、空気ばね上下面接面時に、こじりや横力を緩衝することが出来る。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の鉄道車両用台車において、一端が枕梁に、他端が車体に軸着されて伸縮自在なアクチュエータ２０を更に備えることを特徴としている。
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、伸縮自在なアクチュエータにより、車体の横移動をアシストすることが出来ることとなって、アクティブな車体傾斜制御を行うことが出来る。
即ち、車体が超過遠心力を受けたとき、車体の横移動をアシストすることによって即座に車体が横移動して応答性のよい車体傾斜制御を実現出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて本発明の一実施例である鉄道車両用台車について説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１〜図６に示す鉄道車両１０００は、車体Ｓと、この車体Ｓを支持する鉄道車両用台車（以下、台車という。）１００により構成される。
【００１５】
台車１００は、側方から見て、主に、中央が下方に凹んだ２本の側梁１、１と、この左右の側梁１、１を固定する横梁２、２とからなる台車枠１０と、左右の側梁１、１に架設された枕梁３と、側梁１、１の上方に位置する枕梁３の上面部に取り付けられた左右一対の空気ばね４、４と、台車枠１１の前後に配置された車軸５と、車軸５の軸端を支持する軸箱６、６などにより構成されており、車体Ｓは空気ばね４、４によって弾性的に支持されている。
【００１６】
枕梁３には、その中央下部に心皿３１が設けられており、この心皿３１は、横梁２に設けられた穴２ａに回動自在に挿入される。また、枕梁３が取り付けられる位置の側梁１、１には、車体重量を受ける側受け部１１が設けられ、この側受け部１１には、複数の軸支されたコロ１１ａ…が敷き詰められている。
従って、車体Ｓと台車１００の間の回転偏倚が生じた場合、心皿３１を軸として枕梁３がコロ１１ａ…の上を水平に回動するようになっており、これにより車体Ｓと台車１００の間の回転偏倚を逃がすことが出来るようになっている。
また、枕梁３は、車体Ｓとの位置関係をずれ無く保ち、また、車体Ｓの牽引力を台車１００に伝えるためボルスタアンカ１２及びボルスタアンカ受け１２ａで車体Ｓと連結されている。
【００１７】
枕梁３の内部には、空気ばね４、４と連通する補助空気室３ａが設けられている。
また、枕梁３には、空気ばね４の空気量を調整して空気ばね高さを調整する自動高さ調整弁１３（以下、調整弁という）が左右一対の空気ばね４、４に各々対応して取り付けられ、各空気ばね４への空気は出入りはこの調整弁１３を介して行われる。
【００１８】
空気ばね４は、空気の配給若しくは排出により膨張若しくは縮小する本体部４０と、この本体部４０の変形を規制する変形規制板４３、４４とを具備し、本体部４０は、平面視円形に形成され、車体前後軸縦断面視において、円弧状で外側ほど離間する扁平な中央部４１と、外側に斜めに垂れ下がる側部４２と、を備えている。この空気ばね４は、本体部４０の中央部４１および側部４２がこのような構造とされていることにより、上下方向のストロークおよび左右（横）方向のストロークを大きくとることができるようになっている。
また、本体部４０の上方および下方には、本体部４０の変形を規制する上下一対の傘状の変形規制板４３、４４が、所定の傾斜角を有するように設けられている。ここで、車体傾斜時の上下面間相対角度の変化を考慮して、上面側の変形規制板４３は、下面側の変形規制板４４に比べて傾斜角が緩やかになっている。そして、空気ばね４が横移動した場合に、この変形規制板４３、４４により適度な横剛性が生ずるようになっている。
更に、上面側変形規制板４３と下面側変形規制板４４とがスムーズに接面するように、夫々の表面は車両の前後方向を軸とした円筒曲面とされている。
【００１９】
また、下面側変形規制板４４の下部には、空気ばね４の上下面接面時にも無理な力を緩衝出来るように、ゴム層と金属層が積層されて構成された緩衝ゴム４５が設けられている。
調整弁１３は、弁本体１３ａと、切換レバー１３ｂとを備え、弁本体１３ａが枕梁３に回転アーム１４を介して回動可能に支持され、切換レバー１３ｂも回転アーム１４の軸回りに回動可能とされている。そして、切換レバー１３ｂの先端は、台車１００中央側に位置し、回転アーム１４の自由端（先端）は回動支持点の直上に位置するように構成されている。切換レバー１３ｂの先端には、垂直に高さ調整ロッド１５が連結されている。この高さ調整ロッド１５の他端は車体台枠下面に回転可能に軸支されている。
【００２０】
この状態で、車体Ｓが軽くなって空気ばね４により持ち上がると、高さ調整ロッド１５が車体Ｓと連動して上昇する。すると、枕梁３に支持された左右の調整弁１３の切換レバー１３ｂ先端が上向きに持ち上げられ、図１中の「車体下がる」方向に回動され、空気ばね４の空気を排出する。このとき、左右の切換レバー１３ｂはお互い逆向きに回動するようになっている。一方、車体Ｓが重くなって下がると、高さ調整ロッド１５が車体Ｓと連動して下降する。すると、枕梁３に支持された調整弁１３の切換レバー１３ｂ先端が下向きに下げられ、図１中の「車体上がる」方向に回動され、空気ばね４内に空気を供給する。即ち、回転アーム１４が垂直に位置している限りにおいては、切換レバー１３ｂは、弁本体１３ａに対し常に水平になるように空気ばね４の空気圧が調整されることとなって、枕梁３と車体Ｓ間の距離を一定に保つように調整される。
【００２１】
なお、本発明における調整弁１３は、空気ばね４の給排気を迅速に行う必要があるので、なるべく空気供給速度が大きくなるように大容量のものを用いることが望ましい。
また、所定値とは、定常状態の車体中心からの移動距離に応じて任意に設定され、ある程度の不感帯（遊び）を設けることにより、極低ストロークの動きや車体振動などの高周波の動きでは空気の供給、排出は行わないようにしてもよい。
また、弁本体１３ａは、回転アーム１４に固定されているので、回転アーム１４の回転に連動して回転する。
左右の回転アーム１４の先端同士は連結棒１６にてピンジョイントで連結され、当該連結棒１６の中央やや左よりの部分１６ａと所定の車体下部との間が、車体連結ロッド１７によりピン結合されている。
【００２２】
次に、上記構成の鉄道車両１０００における車体傾斜動作について図５を用いて説明する。
図５において、鉄道車両１０００が右カーブに在って、右から左に超過遠心力を受けて、車体Ｓが右傾斜する場合について説明する。なお、左カーブでは、反対の動作となる。
【００２３】
まず、車体Ｓに超過遠心力が作用すると、車体Ｓは左へ移動を始め、車体中心位置がＯからＯ’に移動する。このとき、空気ばね４には、上下の変形規制板４３、４４によって適度の横剛性が付与されているので、超過遠心力の大きさに応じて左に変位する。車体Ｓが左に変位すると、車体連結ロッド１７が左に押され、連結棒１６を左に押す。すると、連結棒１６は左右の回転アーム１４先端を同時に左に変位させ、調整弁１３の弁本体１３ａが左廻りに回転させられる。これにより、夫々の切換レバー１３ｂは調整弁１３に対して相対的に右廻りに回動する。このとき、左右の切換レバー１３ｂは前後中心軸に関して対称配置となっているので、右の切換レバー１３ｂは、調整弁１３に対して上向きに変位し、左の切換レバー１３ｂは調整弁１３に対して下向きに変位したことと等価となる。
【００２４】
ここで、調整弁１３は、上記車体高さ調整時と同様に、常に弁本体１３ａに対し、切換レバー１３ｂが平行になるように動作するから、従って、右の調整弁１３は空気ばね４の空気を抜いて切換レバー１３ｂを下げようと動作し、左の調整弁１３は、空気ばね４に空気を供給して切換レバー１３ｂを上げようと動作する。これによって、車体Ｓは右に傾斜する。
即ち、車体Ｓの横移動により車体中心Ｏが移動して、車体中心Ｏ’と前記調整弁１３間の水平距離が所定値から小さくなると切換レバー１３ｂが「車体が上がる」方向に回動して空気ばね４に空気を供給し、所定値よりも大きくなると切換レバー１３ｂが「車体が下がる」方向に回動して空気ばね４から空気を排出する側に調整弁１３が切り換わる。
【００２５】
このとき、車体Ｓの横移動量と車体傾斜角（空気ばねの上下移動量）の関係は、空気ばね４の形状・寸法ならびに当該鉄道車両１０００の各リンク部材のディメンジョンを任意に設定することにより、所望する振子特性とすることが出来る。即ち、少しの横移動量で大きな車体傾斜角を得られるようにしたり、逆に比較的大きな横移動量でも小さな車体傾斜角しか得られないようにする等の設定が可能となり、それによって、車体Ｓの仮想振子回転中心高さ及び振れ易さを変えられるということである。
【００２６】
具体的には、例えば、図５では、切換レバー１３ｂの長さと回転アーム１４の長さの比が１：２としているが、この場合、例えば、横に３０ｍｍ移動したとき、右の空気ばね４がほぼ３０ｍｍ下がり、左の空気ばね４がほぼ３０ｍｍ上がり、左右の空気ばね４の差は、ほぼ６０ｍｍとなる。即ち横３０ｍｍの移動で上下差が６０ｍｍとなる。
ここで、仮に、切換レバー１３ｂの長さと回転アーム１４の長さの比を１：１とするならば、横に３０ｍｍ移動したとき右の空気ばね４がほぼ６０ｍｍ下がり、左の空気ばね４がほぼ６０ｍｍ上がり、左右の空気ばね４、４の差は、ほぼ１２０ｍｍとなる。即ち横３０ｍｍの移動で上下差が１２０ｍｍとなる。
【００２７】
なお、上記計算は、高さ調整ロッド取付スパンと空気ばね取付スパンの比を１：２に想定した場合であり、この比が変わると上記計算値は変化する。
また、各リンク部材のディメンジョン選定の中には、例えば、図６に示すように、回転アーム１４上端間隔の長さ（Ｘ１）と調整弁１３回転中心間隔の長さ（Ｘ２）を変え、調整弁１３を傾斜させる回転アーム１４をハの字にするようにしてもよい。このようにすると、例えば、右の空気ばね４の沈下量の値と左の空気ばね４の上昇量の値に差をつけることが出来る。この場合、車体重心の横移動位置の調整も可能になる。また、車体回転要素と車体傾斜要素とのレベル調整も可能になる。
また、回転アームは、ハの字ではなく、逆ハの字にするようにしてもよい。
【００２８】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態にかかる鉄道車両２０００を図７を用いて説明する。
第２の実施の形態にかかる鉄道車両２０００は車体下部と枕梁３との間にアクチュエータ２０をピンジョイントで連結して、例えば、鉄道車両１００がカーブに入るのを予測して、カーブに入る前に在る程度強制的に車体Ｓの横移動をアシストすることを特徴としており、それ以外の構成については、第１の実施の形態にかかる鉄道車両１０００と同じである。従って、第１の実施の形態にかかる鉄道車両１０００と同一の構成については同符号を用いて説明する。
【００２９】
このアクチュエータ２０は、例えば、シリンダ２１とシリンダロッド２２を備え、シリンダ２１内の油圧或いは空気圧などによりシリンダロッド２２が伸縮するようになっている。そして、シリンダ２１の一部は車体下部に、シリンダロッド２２の端部が枕梁３にそれぞれピン結合されている。
ここで、アクチュエータ２０の動作力制御方式には、アクチュエータ２０の動作力を車体Ｓに作用する遠心力よりも小さい力とする制御方式と、遠心力よりも大きい力とする制御方式の二種類がある。
前者の場合、万が一、制御が間違って逆方向に作用しても、遠心力によって動作力がキャンセルされるため、制御の安全性が高いが、後者の場合、遠心力によって動作力がキャンセルされないため、制御の安全性が低い。一方、制御の即応性に関しては、前者に比べて後者の方が優れる。
従って、両制御方式のメリット、デメリットを考慮して、制御方式を選択すればよい。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態で説明したものに限るものでなく、種々の設計変更が可能である。
例えば、本鉄道車両用台車は、車体傾斜制御を行う鉄道車両全てに適用することが出来る。
また、リンク部材の配置も本実施例に限られず、例えば、切換レバーを調整弁間の外側に突出させて配置し、回転アームをその先端が下方に位置するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
上記発明によれば、空気ばねを用いた鉄道車両用台車において、自然振子方式の制御を行うことが出来ることとなって、シンプルで、且つ信頼性の高い車体傾斜制御を行うことが出来る。
また、空気ばねの高さの制御を時事刻々の制御プログラムによってコントロールする必要がなく、リンク部材のディメンジョンを設定しておけば、自然に最適な振子動作が得られる。この場合、単なる傾斜角度だけでなく、振子回転中心の高さや、重心の左右移動量などの最適化も空気ばね形状や上下の変形規制部材により可能である。
特に、空気ばねを、専ら左右変位と上下変位に限定して用い、台車偏倚によるい横ずれは排除したため、振子制御しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の鉄道車両用台車の正面図である。
【図２】図１の鉄道車両用台車の側面図である。
【図３】図１の鉄道車両用台車の枕梁付近の平面図である。
【図４】図１の鉄道車両用台車の側梁付近を拡大した図である。
【図５】図１の鉄道車両用台車の車体傾斜時の正面図である。
【図６】図１の鉄道車両用台車の回転アームの変形例を示す正面図である。
【図７】第２の実施の形態の鉄道車両用台車の正面図である。
【符号の説明】
１側梁
２横梁
３枕梁
４空気ばね
１０台車枠
１３自動高さ調整弁（調整弁）
１３ａ弁本体
１３ｂ切換レバー
１４回転アーム
１５高さ調整ロッド（ロッド、第１のロッド）
１６連結棒
１７車体連結ロッド
４０本体部
４１中央部
４２側部
１００鉄道車両用台車
１０００鉄道車両
２０００鉄道車両
Ｓ車体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a railcar bogie, and more particularly to a railcar bogie that tilts a vehicle body using an air spring.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a natural pendulum method and a forced tilt method are known as the tilt method of a railway vehicle. The natural tilting system supports the vehicle body with a roller or a bearing so that when the vehicle body receives excessive centrifugal force at its center of gravity, the vehicle body swings around the pendulum rotation center located at a position higher than the center of gravity. On the other hand, the forced pendulum method forcibly gives the vehicle body a tilt suitable for the vehicle speed, the radius of curvature, and the cant amount without performing the pendulum operation.
For example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-34868, the vehicle body inclination using the air spring is such that the vertical stroke of the air spring is increased and the vehicle body is inclined by the vertical difference of the left and right air springs. Since it tilts without pendulum operation, it is difficult to tilt the vehicle body directly by the excess centrifugal force received by the vehicle body, and generally a forced tilting method is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The idea of using an air spring to tilt the car body looks very simple and easy when considering only the air spring. However, in order for the purpose of vehicle body tilt to correspond to the cancellation of excess centrifugal force during curve driving, the vehicle body tilt amount must be changed according to the radius of curvature of the track and the vehicle speed, and control is performed using the forced tilt method. To do so, the system became complicated and reliability was a big problem.
Furthermore, in the case of vehicle body tilt using an air spring, a bolsterless bogie that absorbs the deviation in the curve between the vehicle body and the bogie by the lateral displacement of the air spring is often used, and when the vehicle body tilt and lateral displacement coexist It is very difficult to control the height of the air spring, and the tilt control becomes more complicated.
From the above, in order to simplify the tilt control, it is desirable to use a natural pendulum system that acts directly by excess centrifugal force. However, such a method has not been considered for tilting a vehicle body using an air spring.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a vehicle body tilt method using an air spring, and by performing vehicle body tilt control directly by excess centrifugal force as in a natural pendulum method, it is simpler. An object of the present invention is to provide a railcar carriage that can perform vehicle body tilt control.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a pillow that is fixed to a bogie frame (for example, side beam 1) in a railcar 1000 so as to be rotatable around the vertical axis of the vehicle body at the center in the left-right direction of the vehicle body S A beam 3, a pair of left and right air springs 4 that are mounted on the pillow beam and have a free end positioned above the pivot point and support the vehicle body, and pivotally mounted on the pillow beam and about the longitudinal axis of the vehicle body a freely pair of rotating arms 14 is fixed to the rotary arm, a valve body 13a which is rotatably supported via the rotary arm to the bolster, the switching lever 13b having a tip on the bogie center side And an adjustment valve 13 that switches between supply and exhaust in the air spring by rotating the switching lever around the axis of each rotary arm, and one end each at the tip of the switching lever and a predetermined position of the vehicle body. The first rod (for example, height adjustment) Rod 15), and a second rod (for example, connecting rod 16, vehicle connecting rod 17) pivotally attached to the free end of the rotary arm and the vehicle body, and the upper and lower sides of the vehicle body and the adjustment valve. When the distance in the direction changes, the left and right switching levers rotate in the opposite direction to adjust the air amount of the air spring so as to return the vehicle body to a certain height.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, when the vertical distance between the vehicle body and the adjustment valve changes, the switching lever rotates to adjust the air amount of the air spring, thereby making the vehicle body height constant. When the left and right rotating arms are rotated by the second rod pivotally attached to the vehicle body based on the left-right movement of the vehicle body, the switching lever rotates in the same direction. Accordingly, air is supplied to one of the left and right air springs, and the other air is extracted, so that the vehicle body can be tilted. Therefore, even if an air spring is used, highly reliable vehicle height adjustment control and vehicle body tilt control can be performed simultaneously with a simple configuration.
That is, for example, when the vehicle body is lightened and lifted, the distance between the vehicle body and the adjustment valve is increased, the left and right switching levers are lifted in the opposite direction, the air spring is vented, and when the vehicle body becomes heavy, the left and right switching levers are reversed. Air is supplied to the air springs in the direction and the vehicle body height can be kept constant. In this state, when excess centrifugal force acts on the vehicle body from right to left, the vehicle body moves in the lateral direction (right → left), and the rotating arm rotates to the left. Since the switching lever rotates in the same direction in conjunction with the rotation arm, the air in the right air spring is removed, while air is supplied to the left air spring. Accordingly, the right side of the vehicle body sinks, the left side of the vehicle body floats, and the vehicle body tilts to the right side. Thus, the vehicle body height control and the vehicle body tilt control can be simultaneously performed with a simple configuration using the air spring.
[0009]
According to a second aspect of the invention, the railway bogie for a vehicle according to claim 1, wherein the air spring is hanging obliquely outward in a flat central portion 41 and the outer periphery of the central portion in the vehicle longitudinal axis vertical sectional view A main body portion having side portions 42 that expands and contracts; an upper surface deformation restricting member (for example, an upper surface deformation restricting plate 43) that hangs outwardly above the main body portion and restricts deformation of the main body portion; and the main body And a lower surface deformation restricting member (for example, a lower surface deformation restricting plate 44) that restricts the deformation of the air spring that hangs down at an inclination angle larger than the inclination of the upper surface deformation restricting member.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, it is of course possible to obtain the same effect as the first aspect of the invention. In particular, since the upper surface deformation restricting member and the lower surface deformation restricting member are inclined, Lateral deformation can be appropriately prevented, and an appropriate lateral rigidity can be obtained during the lateral movement of the air spring.
Further, since the inclination angle of the upper surface deformation restricting member is gentler than the inclination angle of the lower surface deformation restricting member, it is possible to cope with a change in the relative angle between the upper surface deformation restricting member and the lower surface deformation restricting member when the vehicle body is inclined. The car body can be tilted smoothly.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the railway vehicle carriage according to the second aspect , a buffer member (for example, a buffer rubber 45) is disposed below the lower surface deformation restricting member.
According to the third aspect of the present invention, it is of course possible to obtain the same effect as the second aspect of the invention. In particular, the upper and lower surfaces of the air spring are contacted by the buffer member disposed under the lower surface deformation regulating member. Sometimes it is possible to buffer the twisting and lateral force.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, the railway vehicle carriage according to any one of the first to third aspects further includes an actuator 20 that is extendable and retractable, with one end pivotally attached to the pillow beam and the other end pivotally attached to the vehicle body. It is a feature.
According to the invention described in claim 4, it is needless to say that the same effect as in the invention described in any one of claims 1 to 3 can be obtained. In particular, the lateral movement of the vehicle body is assisted by a retractable actuator. Therefore, active vehicle body tilt control can be performed.
That is, when the vehicle body receives excessive centrifugal force, the vehicle body is immediately moved laterally by assisting the lateral movement of the vehicle body, so that vehicle body tilt control with good responsiveness can be realized.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a railcar carriage according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
[First Embodiment]
1 to 6 includes a vehicle body S and a railway vehicle carriage (hereinafter referred to as a carriage) 100 that supports the vehicle body S.
[0015]
The cart 100 is mainly a cart frame 10 composed of two side beams 1, 1 whose center is recessed downward, and lateral beams 2, 2 that fix the left and right side beams 1, 1. A pair of left and right air springs 4, 4 attached to the upper surface of the pillow beam 3 positioned above the side beams 1, 1, and a bogie frame 11, an axle 5 disposed before and after 11, and axle boxes 6, 6 that support shaft ends of the axle 5. The vehicle body S is elastically supported by air springs 4, 4.
[0016]
The pillow 3 is provided with a center plate 31 at the center lower portion thereof, and the center plate 31 is rotatably inserted into a hole 2 a provided in the horizontal beam 2. Further, the side beams 1 and 1 at the positions where the pillow beams 3 are attached are provided with side receiving portions 11 for receiving the weight of the vehicle body. The side receiving portions 11 are covered with a plurality of rollers 11a. ing.
Therefore, when a rotational deviation occurs between the vehicle body S and the carriage 100, the pillow beam 3 rotates horizontally on the rollers 11a with the center plate 31 as an axis. The rotational bias between 100 can be escaped.
Moreover, the pillow beam 3 is connected to the vehicle body S by a bolster anchor 12 and a bolster anchor receiver 12a in order to keep the positional relationship with the vehicle body S without deviation and to transmit the traction force of the vehicle body S to the carriage 100.
[0017]
An auxiliary air chamber 3 a communicating with the air springs 4, 4 is provided inside the pillow beam 3.
In addition, an automatic height adjustment valve 13 (hereinafter referred to as an adjustment valve) that adjusts the air spring height by adjusting the air amount of the air spring 4 corresponds to the pair of left and right air springs 4 and 4 respectively. The air to and from the air springs 4 enters and exits through the regulating valve 13.
[0018]
The air spring 4 includes a main body portion 40 that expands or contracts by air distribution or discharge, and deformation restriction plates 43 and 44 that restrict deformation of the main body portion 40. The main body portion 40 is formed in a circular shape in plan view. In the longitudinal cross-sectional view of the longitudinal axis of the vehicle body, a flat central portion 41 that is arcuate and spaced outward and a side portion 42 that hangs obliquely outward are provided. Since the air spring 4 has such a structure of the central portion 41 and the side portion 42 of the main body portion 40, a large vertical stroke and horizontal (lateral) stroke can be obtained. ing.
A pair of upper and lower umbrella-shaped deformation regulating plates 43 and 44 that regulate deformation of the main body 40 are provided above and below the main body 40 so as to have a predetermined inclination angle. Here, in consideration of the change in the relative angle between the upper and lower surfaces when the vehicle body is tilted, the upper surface side deformation restriction plate 43 has a gentler inclination angle than the lower surface side deformation restriction plate 44. Then, when the air spring 4 moves laterally, an appropriate lateral rigidity is generated by the deformation restricting plates 43 and 44.
Further, each surface is a cylindrical curved surface with the front-rear direction of the vehicle as an axis so that the upper surface side deformation restricting plate 43 and the lower surface side deformation restricting plate 44 are in smooth contact with each other.
[0019]
In addition, a buffer rubber 45 formed by laminating a rubber layer and a metal layer is provided below the lower surface side deformation regulating plate 44 so that excessive force can be buffered even when the upper and lower surfaces of the air spring 4 are in contact with each other. Yes.
The adjustment valve 13 includes a valve main body 13a and a switching lever 13b. The valve main body 13a is rotatably supported by the pillow beam 3 via the rotating arm 14, and the switching lever 13b also rotates around the axis of the rotating arm 14. It is possible to move. And the front-end | tip of the switching lever 13b is located in the trolley | bogie 100 center side, and it is comprised so that the free end (front-end | tip) of the rotation arm 14 may be located just above a rotation support point. A height adjusting rod 15 is vertically connected to the tip of the switching lever 13b. The other end of the height adjustment rod 15 is rotatably supported on the lower surface of the vehicle body frame.
[0020]
In this state, when the vehicle body S becomes light and is lifted by the air spring 4, the height adjustment rod 15 rises in conjunction with the vehicle body S. Then, the tip of the switching lever 13b of the left and right adjustment valves 13 supported by the pillow beam 3 is lifted upward and rotated in the direction of “lowering the vehicle body” in FIG. 1, and the air of the air spring 4 is discharged. At this time, the left and right switching levers 13b rotate in opposite directions. On the other hand, when the vehicle body S becomes heavier and lowers, the height adjustment rod 15 is lowered in conjunction with the vehicle body S. Then, the tip of the switching lever 13 b of the adjustment valve 13 supported by the pillow beam 3 is lowered downward, and is rotated in the “car body rising” direction in FIG. 1 to supply air into the air spring 4. That is, as long as the rotary arm 14 is positioned vertically, the air pressure of the air spring 4 is adjusted so that the switching lever 13b is always horizontal with respect to the valve body 13a. The distance between the vehicle bodies S is adjusted to be kept constant.
[0021]
In addition, since it is necessary to supply and exhaust the air spring 4 quickly as the regulating valve 13 in the present invention, it is desirable to use a large capacity valve so that the air supply speed is increased as much as possible.
Moreover, the predetermined value is arbitrarily set according to the moving distance from the center of the vehicle body in the steady state, and by providing a certain dead band (play), air is used for extremely low stroke movements and high-frequency movements such as vehicle body vibrations. The supply and discharge may not be performed.
Further, since the valve body 13 a is fixed to the rotary arm 14, it rotates in conjunction with the rotation of the rotary arm 14.
The distal ends of the left and right rotating arms 14 are connected to each other by a pin joint with a connecting rod 16, and a pin 16 is connected between a portion 16 a from the center slightly left of the connecting rod 16 and a predetermined lower portion of the vehicle body by a vehicle body connecting rod 17. ing.
[0022]
Next, the vehicle body tilting operation in the railway vehicle 1000 configured as described above will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the case where the railway vehicle 1000 is on the right curve and receives the excessive centrifugal force from the right to the left, and the vehicle body S tilts to the right will be described. In the left curve, the opposite operation is performed.
[0023]
First, when an excessive centrifugal force acts on the vehicle body S, the vehicle body S starts to move to the left, and the vehicle body center position moves from O to O ′. At this time, the air spring 4 is given a suitable lateral rigidity by the upper and lower deformation regulating plates 43 and 44, and thus is displaced to the left according to the magnitude of the excess centrifugal force. When the vehicle body S is displaced to the left, the vehicle body connecting rod 17 is pushed to the left and the connecting rod 16 is pushed to the left. Then, the connecting rod 16 simultaneously displaces the distal ends of the left and right rotating arms 14 to the left, and the valve body 13a of the adjustment valve 13 is rotated counterclockwise. As a result, each switching lever 13 b rotates clockwise relative to the adjustment valve 13. At this time, since the left and right switching levers 13b are symmetrically arranged with respect to the front and rear central axes, the right switching lever 13b is displaced upward with respect to the regulating valve 13, and the left switching lever 13b is displaced with respect to the regulating valve 13. This is equivalent to a downward displacement.
[0024]
Here, the adjustment valve 13 always operates so that the switching lever 13b is parallel to the valve main body 13a in the same manner as in the vehicle body height adjustment. Therefore, the right adjustment valve 13 is connected to the air spring 4. The adjustment valve 13 on the left operates to release air and lower the switching lever 13b. The left adjusting valve 13 operates to supply air to the air spring 4 and raise the switching lever 13b. As a result, the vehicle body S tilts to the right.
That is, when the vehicle body center O is moved by the lateral movement of the vehicle body S, and the horizontal distance between the vehicle body center O ′ and the adjusting valve 13 is reduced from a predetermined value, the switching lever 13b is rotated in the “car body up” direction. When air is supplied to the air spring 4 and becomes larger than a predetermined value, the switching lever 13b is rotated in the direction of “the vehicle body is lowered”, and the adjustment valve 13 is switched to the side where the air is discharged from the air spring 4.
[0025]
At this time, the relationship between the lateral movement amount of the vehicle body S and the vehicle body inclination angle (the vertical movement amount of the air spring) is determined by arbitrarily setting the shape and dimensions of the air spring 4 and the dimensions of each link member of the railway vehicle 1000. The desired pendulum characteristics can be obtained. In other words, it is possible to set such that a large vehicle body tilt angle can be obtained with a small amount of lateral movement, or conversely a small vehicle body tilt angle can be obtained even with a relatively large amount of lateral movement. The virtual pendulum rotation center height of S and the ease of swinging can be changed.
[0026]
Specifically, for example, in FIG. 5, the ratio of the length of the switching lever 13b to the length of the rotary arm 14 is 1: 2, but in this case, for example, when moving to the side by 30 mm, the right air spring 4 Is reduced by approximately 30 mm, the left air spring 4 is increased by approximately 30 mm, and the difference between the left and right air springs 4 is approximately 60 mm. That is, the difference of up and down becomes 60 mm by moving 30 mm horizontally.
Here, if the ratio of the length of the switching lever 13b to the length of the rotary arm 14 is 1: 1, the right air spring 4 is lowered by about 60 mm when moved laterally by 30 mm, and the left air spring 4 is The difference between the left and right air springs 4 and 4 is approximately 120 mm. That is, the difference of up and down becomes 120 mm by moving 30 mm horizontally.
[0027]
In addition, the said calculation is a case where the ratio of a height adjustment rod attachment span and an air spring attachment span is assumed to be 1: 2, and the said calculated value will change if this ratio changes.
Further, in selecting the dimensions of each link member, for example, as shown in FIG. 6, the length (X1) of the upper end interval of the rotary arm 14 and the length (X2) of the rotation center interval of the adjusting valve 13 are changed and adjusted. The rotary arm 14 that inclines the valve 13 may be formed in a letter C. In this way, for example, it is possible to make a difference between the value of the sinking amount of the right air spring 4 and the value of the rising amount of the left air spring 4. In this case, the lateral movement position of the center of gravity of the vehicle body can be adjusted. Further, it is possible to adjust the level of the vehicle body rotation element and the vehicle body tilt element.
Moreover, you may make it make a rotation arm not a letter C but a reverse letter C.
[0028]
[Second Embodiment]
Next, a railway vehicle 2000 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the railway vehicle 2000 according to the second embodiment, the actuator 20 is connected with a pin joint between the lower part of the vehicle body and the pillow beam 3 and, for example, the railway vehicle 100 is predicted to enter the curve and enters the curve. It is characterized in that the lateral movement of the vehicle body S is forcibly assisted to the extent that it is in front, and the rest of the configuration is the same as that of the railway vehicle 1000 according to the first embodiment. Accordingly, the same components as those of the railway vehicle 1000 according to the first embodiment will be described using the same reference numerals.
[0029]
The actuator 20 includes, for example, a cylinder 21 and a cylinder rod 22, and the cylinder rod 22 is expanded and contracted by hydraulic pressure or air pressure in the cylinder 21. A part of the cylinder 21 is pin-coupled to the lower part of the vehicle body, and an end of the cylinder rod 22 is pin-coupled to the pillow beam 3.
Here, the operating force control method of the actuator 20 includes two types, a control method in which the operating force of the actuator 20 is a force smaller than the centrifugal force acting on the vehicle body S and a control method in which the force is greater than the centrifugal force. is there.
In the former case, even if the control is operated in the opposite direction by mistake, the operating force is canceled by the centrifugal force, so the safety of the control is high, but in the latter case, the operating force is not canceled by the centrifugal force. Control safety is low. On the other hand, regarding the quick response of control, the latter is superior to the former.
Therefore, the control method may be selected in consideration of the advantages and disadvantages of both control methods.
[0030]
The present invention is not limited to that described in the above embodiment, and various design changes are possible.
For example, the railway vehicle carriage can be applied to all railway vehicles that perform vehicle body tilt control.
Further, the arrangement of the link member is not limited to the present embodiment, and for example, the switching lever may be arranged so as to protrude outside between the adjusting valves, and the tip of the rotary arm may be positioned below.
[0031]
【The invention's effect】
According to the above-described invention, in a railway vehicle carriage using an air spring, it is possible to perform natural pendulum control, and it is possible to perform simple and highly reliable vehicle body tilt control.
Further, it is not necessary to control the height of the air spring by the control program every moment, and if the dimension of the link member is set, the optimum pendulum operation can be naturally obtained. In this case, not only the inclination angle but also the height of the pendulum rotation center and the amount of lateral movement of the center of gravity can be optimized by the air spring shape and the upper and lower deformation regulating members.
In particular, the air spring is used exclusively for lateral displacement and vertical displacement, and the lateral displacement due to the carriage deviation is eliminated, so that pendulum control is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a railway vehicle carriage according to a first embodiment.
FIG. 2 is a side view of the railcar bogie shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the vicinity of a pillow beam of the railcar bogie shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of a side beam of the railcar bogie shown in FIG.
5 is a front view of the railcar bogie of FIG. 1 when the vehicle body is tilted. FIG.
6 is a front view showing a modified example of the rotating arm of the railcar bogie shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a front view of a railway vehicle carriage according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Side beam 2 Horizontal beam 3 Pillow beam 4 Air spring 10 Bogie frame 13 Automatic height adjustment valve (regulation valve)
13a valve body 13b switching lever 14 rotating arm 15 height adjustment rod (rod, first rod)
16 Connecting rod 17 Car body connecting rod 40 Main body part 41 Central part 42 Side part 100 Railway vehicle carriage 1000 Railway vehicle 2000 Railway vehicle S Car body

Claims

車体の左右方向中央で車体上下軸回りに回動自在に台車枠に固定された枕梁と、
この枕梁に載置され、車体を支持する左右一対の空気ばねと、
前記枕梁に軸着され軸着点より上方に位置する自由端を持ち、車体前後軸回りに回動自在な左右一対の回転アームと、
前記回転アームに固定され、前記枕梁に当該回転アームを介して回動可能に支持される弁本体と、台車中央側に先端を有する切換レバーと、を有し、当該切換レバーが各回転アームの軸回りに回動することにより空気ばね内の給排気の切換を行う調整弁と、
前記切換レバーの先端と車体の所定位置とに夫々一端が軸着される第１のロッドと、
前記回転アームの自由端部と車体とに夫々軸着された第２のロッドと、
を備え、
前記車体と前記調整弁の上下方向の距離が変化した場合に、左右の切換レバーが逆向きに回動して車体を一定高さに戻すように空気ばねの空気量を調整するよう構成されていることを特徴とする鉄道車両用台車。A pillow beam fixed to the bogie frame so as to be rotatable about the vertical axis of the vehicle body at the center in the left-right direction of the vehicle body,
A pair of left and right air springs mounted on this pillow beam and supporting the vehicle body;
A pair of left and right rotating arms pivotally mounted around the longitudinal axis of the vehicle body, having a free end pivotally mounted on the pillow beam and positioned above the pivot point;
The fixed to the rotating arm, the pillows and the valve body via the rotary arm is rotatably supported by the beam has a switching lever having a tip to bogie center side, and the switching lever are each rotating arm An adjustment valve that switches between air supply and exhaust in the air spring by rotating around the axis of
A first rod having one end pivotally attached to the tip of the switching lever and a predetermined position of the vehicle body;
A second rod pivotally attached to the free end of the rotating arm and the vehicle body,
With
When the vertical distance between the vehicle body and the adjusting valve changes, the left and right switching levers rotate in the opposite direction to adjust the air amount of the air spring so that the vehicle body is returned to a certain height. A carriage for a railway vehicle characterized by

請求項１記載の鉄道車両用台車において、
前記空気ばねは、
車体前後軸縦断面視において扁平な中央部及び当該中央部の外周に外に向かって斜めに垂れ下がる側部を有し、膨張、縮小する本体部と、
該本体部上方で外に向かって垂れ下がり前記本体部の変形を規制する上面変形規制部材と、
前記本体部下方で外に向かって前記上面変形規制部材の傾斜より大きい傾斜角で垂れ下がり空気ばねの変形を規制する下面変形規制部材と、
を備えることを特徴とする鉄道車両用台車。In the bogie for railway vehicles according to claim 1 ,
The air spring is
A body portion that has a flat central portion and a side portion that hangs obliquely outwardly on the outer periphery of the central portion in the longitudinal cross-sectional view of the vehicle longitudinal axis, and expands and contracts;
An upper surface deformation restricting member for restricting deformation of the main body portion, which hangs outwardly on the main body portion;
A lower surface deformation regulating member that regulates the deformation of the air spring hanging down at an inclination angle larger than the inclination of the upper surface deformation regulating member toward the outside below the main body part;
A carriage for a railway vehicle comprising:

請求項２記載の鉄道車両用台車において、
前記下面変形規制部材の下部に緩衝部材が配置されていることを特徴とする鉄道車両用台車。The carriage for a railway vehicle according to claim 2 ,
A dolly for a railway vehicle, wherein a buffer member is disposed below the lower surface deformation regulating member.

請求項１〜３の何れかに記載の鉄道車両用台車において、
一端が枕梁に、他端が車体に軸着されて伸縮自在なアクチュエータを更に備えることを特徴とする鉄道車両用台車。In the bogie for rail vehicles according to any one of claims 1 to 3 ,
A railcar bogie characterized by further comprising a telescopic actuator having one end mounted on a pillow beam and the other end mounted on a vehicle body.