JP4820661B2 - 旋回抵抗調整装置及び鉄道用車両 - Google Patents
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Description
本発明に係る旋回抵抗調整装置は、鉛直な回転中心軸を中心として互いに回転可能に連結された車体と台車との間の旋回抵抗を調整する旋回抵抗調整装置であって、前記車体又は前記台車のいずれか一方に設けられ、前記一方の回転中心軸の周りに設けられた円周状接触面と、他方に設けられ、前記回転中心軸に交差する方向から前記円周状接触面の外周の一部に接触する接触子と、前記接触子を、前記交差する方向に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。
これにより、車体の荷重に影響されることなく、円周状接触面に対する接触子の、前記回転中心軸に交差する方向からの押圧力に応じて摩擦力を生じさせることができる。
これにより、円周状接触面に対する接触子の押圧力を高精度に制御することができる。そのため、円周状接触面と接触子との間の摩擦力を制御することができ、台車と車体との摩擦旋回抵抗を高精度に制御することができる。
これにより、台車及び車体の速度又は振動の少なくとも一方により、台車と車体との摩擦旋回抵抗を高精度に制御することができる。
これにより、車体が台車に対して、進行方向の左右に移動したときでも、押圧力を維持することができ、旋回抵抗力を高精度に制御することができる。
以下、本発明の第1実施形態における鉄道用車両について、図面を参照して説明する。
図1において、符号1は鉄道用車両を示すものである。
鉄道用車両1は、例えば路面電車として利用されるものである。
台車3は、輪軸7によって互いに連結された車輪6と、輪軸7を支持する本体部8とを備えている。前後の輪軸7の距離であるホイールベースは、半径100m以下の急曲線でも容易に曲がることができる程度に短く設定されており、すなわち、台車3は、いわゆるボギー小軸距離台車として利用されるものである。本体部8の上面8aの中央には、支持凹部12が形成されている。また、上面8aには、支持凹部12を挟んで対向させて、一対の台車用側受け部11が設けられている。台車用側受け部11の天面には、それぞれ擦り板11aが設けられている。
本実施形態における旋回抵抗調整装置4は、車体2の下面中央に設けられた車輪状の摺動心皿16を備えている。この摺動心皿16の外周面18は、円周状接触面として機能するものである。摺動心皿16の下端面中央には、心皿棒17が設けられており、この心皿棒17が支持凹部12に嵌合されている。これにより、車体2と台車3とは、心皿棒17の軸線(回転中心軸)Lを中心として、互いに回転可能に連結されている。
鉄道用車両1が、所定の軌道レール上を進行している間において、速度センサ25からの検出信号が、制御部24に入力される。そして、鉄道用車両1の速度が、時速40kmを越えると、このときの速度センサ25からの検出信号が制御部24に入力されることにより、アクチュエータ21を駆動する。すると、制輪子20が互いに接近する方向に移動する。
このとき、従来であれば、乗客を含めた車体2全体の荷重により、摩擦力が決まるため、適時かつ高精度に摩擦力を増減させることが困難であった。本実施形態においては、車体2の荷重の方向に直交する方向、すなわち幅方向Wから内方円周面30が外周面18に接触するため、摩擦力は、車体2の荷重でなく、内方円周面30の外周面18に対する押圧力によって定まることになる。
また、車体2と台車3との間にヨーイングダンパを設けることにより、蛇行動を抑制しようとすると、車体2と台車3との相互の高さの違いや回転変位などによって、ガタや不感体が生じてしまう。特に、台車蛇行動波長の小さな小軸距離台車のヨーイングをダンパで押さえ込むのは困難である。本実施形態においては、それらガタや不感体などを発生させないだけでなく、メンテナンスのため車体2と台車3とを容易に分離することができる。
また、台車3内の軸前後支持剛性を低くした自己操舵方式を採用すれば、曲線通過性能を向上させることができるものの、直線蛇行動限界速度が下がってしまう。本実施形態においては、曲線通過性能と直線蛇行動限界速度とをともに高く維持することができる。
また、閾値を40kmとしたが、これに限ることはなく、その値は適宜変更可能である。
また、閾値を越えるか否かによってオンオフ制御するものとしたが、これに限ることはなく、所定の切替ボタンにより、オンオフ制御するようにしてもよい。これにより、必要なタイミングで、運転手が適宜押圧力を切り替えることができる。また、オンオフ制御ではなく、段階的又は速度とリニアに押圧力を制御するようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4及び図5は、本発明の第2の実施形態を示したものである。
図4及び図5において、図1から図3に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第1の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点について説明する。
また、車体2の下面には、一対のアクチュエータ21及び制輪子20が車体2の幅方向に向けられて同軸上に設けられている。また、制輪子20の間には、摺動心皿16が設けられている。摺動心皿16の下端面には、擦り板35が設けられている。
これにより、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図6は、本発明の第3の実施形態を示したものである。
本実施形態における台車3は、幅方向Wの両端部に押圧受け部39が設けられている。押圧受け部39は、互いに対向配置された面が円弧状に切り欠かれた内方円周面(円周状接触面)40が形成されている。また、車体2の下面には、幅方向Wに向けられた複動シリンダ(移動手段)41が設けられている。複動シリンダ41の両端には、幅方向Wに移動可能に接触子44が設けられている。接触子44の先端には、外方円周面45が設けられている。
これにより、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図7は、本発明の4の実施形態を示したものである。
本実施形態においては、台車用側受け部11に押圧受け部39が設置されており、車体2の下面に、アクチュエータ類(移動手段)47が設けられている。
アクチュエータ類47は、複動シリンダ41を備えている。複動シリンダ41の一端には接触子44が設けられており、他端には、回転棒48を介して、接触子44が設けられている。回転棒48は、止め点Cを支点として回転可能に取り付けられている。
これにより、上記第3の実施形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、既存の台車用受け部11を利用して、押圧受け部39を容易に設置することができる。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
図8及び図9は、本発明の第5の実施形態を示したものである。
本実施形態における台車3は、図8に示すように、空気バネ51を備えるボルスタレス台車である。すなわち、車体2と台車3とが空気バネ51を介して連結されており、車体2が台車3に対して、左右に横動するようになっている。なお、符号53は牽引リンクを示すものである。
このような構成のもと、空気調整装置58を駆動することにより、空気シリンダ56を介して、制輪子20が互いに接近するように幅方向Wに移動する。そして、摺動心皿16の外周面18が幅方向Wの両端から制輪子20によって押圧される。このとき、車体2が台車3に対して横動した場合、一方の制輪子20は、外周面18に押されて一方の空気シリンダ56に接近する方向に移動する。すると、一方の空気シリンダ56内の空気が押されて、その圧力が連通管路57を介して多方の空気シリンダ56に伝わる。これにより、一方の制輪子20が押された分だけ、他方の制輪子20が突出する方向に移動する。すなわち、制輪子20は、浮動型の接触子となる。そのため、車体2が横動しても、外周面18に対する内方円周面30の両押圧力を維持したまま、制輪子20や摺動心皿16のみが移動する。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
図10は、本発明の第6の実施形態を示したものである。
本実施形態における台車3は、ボールレース心皿61を備えるボールレース式心皿台車である。すなわち、台車3の上面中央に、円筒状のボールレース心皿61が設けられている。ボールレース式心皿台車は、円筒ベアリングを用いて、台車旋回抵抗を極限まで小さくした急曲線用台車である。
以上より、本実施形態における鉄道用車両1によれば、ボールレース式心皿台車を利用していることから、曲線、直線高速走行に特化した特性を併せ持たせることができる。
なお、ボールレース心皿61の外周面61aを利用するとしたが、これに代えて、内周面61bを利用するようにしてもよい。例えば、図11に示すように、ボールレース心皿61の中に、一対のアクチュエータ21及び制輪子20が配されるようにして、ボールレース心皿61の径方向外方に向けて制輪子20を内周面61bに押し付けるようにしてもよい。
また、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
2 車体
3 台車
4 旋回抵抗調整装置
18 外周面(円周状接触面)
20 制輪子(接触子)
21 アクチュエータ(移動手段)
24 制御部
25 速度センサ(検出手段)
33 外方円周面(円周状接触面)
40 内方円周面(円周状接触面)
41 複動シリンダ(移動手段)
44 接触子
47 アクチュエータ類(移動手段)
56 空気シリンダ(シリンダ、移動手段)
58 空気調整装置(移動手段)
L 軸線(回転中心軸)
Claims (3)
- 鉛直な回転中心軸を中心として互いに回転可能に連結された車体と台車との間の旋回抵抗を調整する旋回抵抗調整装置であって、
前記車体又は前記台車のいずれか一方に設けられ、前記一方の回転中心軸の周りに設けられた円周状接触面と、
他方に設けられ、前記回転中心軸に交差する方向から前記円周状接触面の外周の一部に接触する接触子と、
前記接触子を、前記交差する方向に移動させる移動手段と、
この移動手段を制御する制御部と、
速度又は振動の少なくとも一方を検出する検出手段を備え、
前記制御部が、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記移動手段を制御するとともに、少なくとも、前記速度が所定のしきい値を超えることを条件として前記接触子を前記円周状接触面に接触させ、所定のしきい値以下となることを条件として、前記接触子を前記円周状接触面から離すように前記移動手段を制御することを特徴とする旋回抵抗調整装置。 - 前記台車がボルスタレス台車であって、
前記接触子と前記移動手段とが複数設けられ、
前記移動手段がシリンダを備えており、
これらシリンダが、互いに連通していることを特徴とする請求項1に記載の旋回抵抗調整装置。 - 互いに回転可能に連結された車体及び台車と、
請求項1または請求項2のいずれかに記載の旋回抵抗調整装置と、を備えることを特徴とする鉄道用車両。
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