JP2003104200A - 磁気浮上式車両の脚装置 - Google Patents

磁気浮上式車両の脚装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長さ調整の操作が簡単で、且つ長さ調整を行
っても緩衝能力に変動を生じない磁気浮上式車両の脚装
置を提供する。 【解決手段】 磁気浮上式車両100の走行用車輪10
5をリンク8と複合シリンダ12とを介して揺動自在に
支持する脚装置1であって、複合シリンダ12は、車輪
昇降用シリンダ部12aと、液体及び気体が封入された
ダンパー部12bとを備え、ダンパー部12bには、液
体を連通させる容量室54が接続し、容量室54の容量
31を可変とし、ダンパー部12bに液体を注出入する
調整手段(51、55、56)が設けられていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気浮上式車両に
おける走行用車輪を揺動自在に支持する脚装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図4に磁気浮上式車両100と、この磁
気浮上式車両100が走行するU型走行路101とを表
した模式図を示す。本図に示すように、磁気浮上式車両
100は、U型走行路101の側壁101a、101a
に設置した地上コイル102、102と台車103の両
側面に設けた超電導磁石104、104との磁気作用に
より浮上して前進する構造になっており、車輪105、
105による走行時に地上コイル102、102と超電
導磁石104、104の中心高さは一致するように設計
されている。
【0003】この車輪105、105は、磁気浮上式車
両100が浮上して高速走行する際は、台車に対して収
納され、停止時または低速走行時に降着して走行を行う
ものである。この車輪105、105は、脚装置10
6、106によって支持されており、脚装置106、1
06の伸縮により車輪105、105を昇降させるもの
である。
【0004】この脚装置106は、車輪105の昇降動
作を行うとともに、車両降着時の緩衝装置としての機能
も備えている。そして、該脚装置106の軽量化を図る
ため、緩衝機構としては、液体と気体が封入されたオレ
オダンパーがよく用いられる。
【0005】しかし、季節による気温の変化によって、
封入されている気体の膨張あるいは収縮が生じるため、
緩衝機構部分の長さが変化し、結果として台車103に
設けた超電導磁石104と地上コイル102との間に偏
心を招くことになる。車両100が浮上するのに十分な
電磁力を発生させるためには、車輪105、105によ
る走行で、ある程度の速度になるまで車両100を走行
させなければならないが、上述した偏心が生じている
と、脚装置106等の車両支持部材に対して、車両10
0の自重以外に、偏心を無くそうとする方向の電磁力も
働くことになり、車両支持部材の構造を頑丈にしなけれ
ばならず、重量増加を招いてしまうことになる。
【0006】そこで、季節の変化による脚装置106の
高さ調整手段として、緩衝機構以外の部分に、ネジやカ
ムといった機械的な高さ調整機構を設けたり、緩衝機構
内の気体を直接給排する方法が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械的
な高さ調整機構を設ける場合は、そもそも変化が生じて
いる緩衝機構自体の長さを調整するのではなく、緩衝機
構以外の部分、すなわち昇降用シリンダ部分の長さを調
整しているにすぎない。そのため、緩衝機構おけるバネ
特性が変化してしまうことになる。図5は、ある脚装置
106における荷重―変位特性の季節による変化を例示
したものであるが、例えば、温度の低い冬場において
は、緩衝機構中の気体が収縮するため、春季あるいは秋
季に比べて小荷重側にシフトしてしまい(図中の破
線)、また、夏場においては、反対に大荷重側にシフト
してしまうことになる(図中の二点鎖線)。したがっ
て、脚装置106のバネ特性が、季節によって変化し、
緩衝能力が変動してしまうことになる。
【0008】また、緩衝機構内の気体を直接給排する方
法は、直接に緩衝機構の長さを調整する方法であるが、
例えば台車103の位置を高くしたい場合、緩衝機構の
給気口に三方向切換弁を繋ぎ更に配管でガスボンベを連
結しなければならず、作業に手間を要するとともに、高
圧ガスを取り扱う点でも作業負荷が増すことになる。ま
た、高さを低くしたい場合は、気体だけを抜くのが好ま
しいが、そのためには、気液分離構造にしなければなら
ず、緩衝機構の構造が複雑化することになる。そして、
非分離タイプだと、液体も排出されてしまうという問題
がある。
【0009】本発明は、上記実情に鑑みることにより、
長さ調整の操作が簡単で、且つ長さ調整を行っても緩衝
能力に変動を生じない磁気浮上式車両の脚装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項1に記載の磁気浮上式車両の脚装置は、磁気浮上式車
両の走行用車輪をリンクと複合シリンダとを介して揺動
自在に支持する脚装置であって、前記複合シリンダは、
車輪昇降用シリンダ部と、液体及び気体が封入されたダ
ンパー部とを備え、該ダンパー部には、液体を連通させ
る容量室が接続され、該容量室の容量を可変とし、前記
ダンパー部に液体を注出入する調整手段が設けられてい
ることを特徴とする。
【0011】この構成によると、ダンパー部の液体蓄積
側と連通し、容量を可変とすることができる容量室とそ
の調整手段が設けられているため、季節により変化した
ダンパー部内の気体の容積に応じて、ダンパー部内と容
量室内との間で液体を移動させて、脚装置の長さを容易
に調整することができる。したがって、簡単に磁気浮上
式車両の高さ調整を行うことができる。また、ダンパー
部内の気体容積の変動に応じて、同じくダンパー部内に
封入されている液体の量を直接調整するものであるた
め、緩衝機構のバネ特性の変動を抑制し、緩衝能力に変
動をきたさずに調整することも可能になる。
【0012】請求項2に記載の磁気浮上式車両の脚装置
は、請求項1において、前記調整手段が、前記容量室に
対して螺設されるネジ駆動式であることを特徴とする。
【0013】この構成によると、容量室の容量を可変と
する調整手段を確実且つ簡易な構成で実現できる。した
がって、脚装置の長さを容易に調整できる。
【0014】請求項3に記載の磁気浮上式車両の脚装置
は、請求項1または2において、前記容量室は、その長
手方向が、前記脚装置のほぼ揺動面内で配向されている
ことを特徴とする。
【0015】この構成によると、他の装置等との干渉と
いった問題を招くこともなく、容量室をスペース上効率
よく配設することができ、また、磁気浮上式車両の高さ
調整を行う場合も、U型走行路内での操作をし易い脚装
置を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態例に係
る磁気浮上式車両の脚装置1(以下、「脚装置1」とい
う)における車輪昇降用シリンダ部と緩衝機構とを備え
る複合シリンダ12を示す概略図であり、図2は更にそ
の要部断面図、図3は脚装置1が台車103に取り付け
られている様子を示す概略図である。なお、脚装置1
は、従来の技術において説明したものと同様に、図4に
示すような磁気浮上式車両100の台車103に取り付
けられ、車輪105を揺動自在に支持するものである。
【0017】まず、図3において、本実施形態例に係る
脚装置1は、一端部10で車輪105を回動自在に支持
し、他端部9で台車103に回動自在に取り付けられる
リンク8と、上端部13で台車103に揺動自在に支持
され、下端部11でリンク8の一端部9と揺動自在に軸
着される複合シリンダ12とを有している。
【0018】複合シリンダ12は、後で詳述するよう
に、車輪昇降用シリンダ部12aと、液体(以下「オイ
ル」という)と気体(以下、「ガス」という)が封入さ
れたダンパー部12b(緩衝機構)とを備えており、図
3に示す状態では、昇降シリンダ部12aが伸びて、車
輪105が走行路に着地している状態にある。このと
き、車輪105に作用する反力により、リンク8が他端
部9の支持軸周りに回動するため、ダンパー部12bは
縮退して荷重を吸収している状態にあり、台車103の
地上高さを所定位置に整えている。なお、リンク8の一
端部10からは、補助脚14が下方に延在している。
【0019】次に、複合シリンダ12の詳細な構造につ
いて説明する。図1に、複合シリンダ12の概略図を示
す。図1(a)は、複合シリンダ12の断面図、図1
(b)は、複合シリンダ12の一部断面を含む外観図で
ある。図1において、複合シリンダ12は、前述したよ
うに、脚装置1を揺動させて車輪105の昇降を行う油
圧式の車輪昇降用シリンダ部12aと、車輪降着時の緩
衝機構となり、ガス及びオイルを内蔵するオレオダンパ
ーとして形成されるダンパー部12bとを備えている。
【0020】昇降用シリンダ部12aは、外筒を構成す
るシリンダ本体22を有し、その内周には、摺動可能に
ピストンロッド24が装着されている。シリンダ本体2
2は、その端部13に、図示しない台車103へ軸着す
るための球面軸受21を具備している。
【0021】ピストンロッド24の上部側には、車輪1
05で降着するため昇降用シリンダ部12aが伸長位置
にある際に(図1に示す状態)、シリンダ本体22に対
してピストンロッド24を位置決めするためのメカニカ
ルロック機構15が備えられ、そして、ピストンロッド
24の下部側には、ダンパー部12bが設けられてい
る。
【0022】メカニカルロック機構15は、シリンダ本
体22の内部に形成されるロック溝16と、ピストンロ
ッド24の上部に径方向に移動可能に設けられるロック
部17とが係止することで、ピストンロッド24をシリ
ンダ本体22に位置決めするものである。このロック溝
16は、後述するように圧油が給排される受圧室16と
しても機能するものである。そして、ピストンロッド2
4径方向へのロック部17の移動は、サブピストン18
aの摺動により規制される。サブピストン18aは、テ
ーパ状の段部18bを有しており、サブピストン18a
がピストンロッド24内部で摺動することによって、段
部18bの前後位置それぞれに形成される径大部18e
または径小部18fによりロック部17の径方向の移動
が規制され、ロック部17が、ロック溝16に対して突
出あるいは後退する。サブピストン18aは、同じくピ
ストンロッド24の上部側に、対向して配設されるサブ
ピストン18cとの間で、バネ室18gを形成してお
り、このバネ室18g内にバネ18dが介装され、サブ
ピストン18aとサブピストン18cとが反発すること
で、ロック部17が、径大部18eによりロック溝16
へと突出される。また、ロック部17とロック溝16の
係止は、シリンダ本体22に穿設され、ロック溝16で
もある受圧室16に連通するポート16aから、この受
圧室16へと圧油を供給することで解除される。ポート
16aから供給された圧油は、ピストンロッド24に穿
設される連通路16bを通じて、サブピストン18aの
段部18bとサブピストン24の内周側とで区画される
隙間16cへと侵入し、バネ18dのバネ力に抗してサ
ブピストン18aを押し上げる。これにより、サブピス
トン18aの径大部18eによるロック部17の規制が
解除され、ロック部17がピストンロッド24径方向へ
と後退し、ロック溝16とロック部17との係止が解除
される。ちなみに、ロック部17には、シリンダ本体2
2側とサブピストン18a側それぞれに面する肩部にテ
ーパ部が形成されている。
【0023】なお、昇降用シリンダ部12aの伸縮動作
は、シリンダ本体22内の油圧室22aへ、シリンダ本
体22上部に設けられるポート22bより圧油を供給す
ることで、ピストンロッド24をシリンダ本体22に対
して突出させ、前述のように受圧室16に圧油を供給す
ることで、ピストンロッド24をシリンダ本体22に対
して収納させることで行うものである。
【0024】次に、ピストンロッド24の下部側に形成
されるダンパー部12bの構造について説明する。ダン
パー部12bは、ピストンロッド24の内部に摺動可能
に装着されるダンパーピストン28を有し、このダンパ
ーピストン28の更に内周側に中空円筒状の支柱41が
備えられている。これら、ピストンロッド24、ダンパ
ーピストン28、支柱41などによって区画される領域
にガス及びオイルが内蔵される。
【0025】以下、ダンパー部12bの拡大断面図であ
る図2を用いて説明する。支柱41は、下端が開口した
中空円筒状に形成され、支柱41の上端側は、ピストン
ロッド24の内部に設けられるフランジ部39に対して
取り付けられており、開口する下端側には、大径部43
が形成されている。
【0026】大径部43は、ダンパーピストン28に挿
入されており、大径部43の肩部43aとダンパーピス
トン28の内周側に形成される段部42とが係止するよ
うになっている。
【0027】また、ダンパーピストン28は、筒部28
aと端部28bとを備えており、端部28bの先端が、
筒部28aの下端側に内挿されて取り付けられている。
なお、この端部28bは、前述した複合シリンダ12の
下端部11でもあり、リンク8に軸着するための球面軸
受33を有している。
【0028】筒部28aに内挿される側の端部28bの
端面48は、ダンパーピストン28内部で、段部42の
下側に位置するもう一つの段部48を形成し、支柱41
における大径部43の下端側の端面43bと当接するよ
うになっている。したがって、ダンパーピストン28
は、ピストンロッド24の内周と支柱41の外周との間
において、段部42、48が大径部43と当接すること
で移動が規制される範囲内で、摺動自在となっている。
【0029】また、支柱41には、その内周側と外周側
を連通状態とする複数個の横孔40が設けられている。
これらの横穴40によって、ピストンロッド24及びダ
ンパーピストン28の内周と支柱41の外周とで区画さ
れる領域と、支柱41の内部領域との間において、ガス
及びオイルとも連通可能となる。
【0030】そして、支柱41の下端側の大径部43に
は、圧力逃がし弁組立体44が内挿されている。圧力逃
がし弁組立体44の中心部には、貫通孔44aが設けら
れており、この貫通孔44aには、ダンパーピストン2
8の端部28bに取り付けられ、筒部28aの内部に突
出するメータリングピン47が、内挿される。
【0031】メータリングピン47は、貫通孔44aと
の間に隙間をもって内挿されるようになっており、この
貫通孔44aとメータリングピン47の外周との間に形
成される隙間がオリフィス46を構成している。オリフ
ィス46を介して、その上側に上油室25が、下側に下
油室27が区画されることになる。なお、メータリング
ピン47は、内部を軸方向に貫通する油路29を有して
おり、後述する油圧シリンダ54に通じている。
【0032】ダンパーピストン28の端部28bに荷重
が作用すると、ダンパーピストン28の移動とともに、
メータリングピン47も貫通孔44a内を移動し、さら
に、オリフィス46を通じて下油室27から上油室25
へとオイルが移動することになる。そして、上油室25
内のオイル23aによりガス23bが圧縮され、バネと
して機能する。また、オリフィス46を通じたオイルの
移動により、ダンパーピストン28へと伝達された衝撃
が、オイルの内部エネルギーへと変換されて吸収される
ことで、最終的に消散されるものである。なお、圧力逃
がし弁組立体44は、上油室25または下油室27が高
圧となり過ぎた場合に、連通路44bまたは44cを通
じて圧力を逃がすリリーフ弁として機能するものであ
る。
【0033】また、ダンパーピストン28の端部28b
には、オイルを連通させる容量室となる油圧シリンダ5
4が、ダンパーピストン28の軸方向と略直角方向に接
続しており、さらに、油圧シリンダ54の開口部31
と、メータリングピン47の油路29とを連通する油路
30が形成されている。
【0034】油圧シリンダ54は、シリンダ体57を有
し、その内部に摺動可能にガイドされるピストンロッド
56をさらに有している。ダンパー部12bに接続する
容量室の容量は、シリンダ体57の内周と、ピストンロ
ッド56の端面58とで区画される開口部31により決
定される。
【0035】また、シリンダ体57の外周には、ネジ5
5が形成されており、油圧シリンダ54は、さらに、こ
のネジ55と係合してピストンロッド56をシリンダ体
57に対して駆動する袋ナット51を備えている。この
袋ナット51とピストンロッド56との間には、中間体
52と負荷を軽減するためのスラストベアリング53と
が配設されている。また、ピストンロッド56には、上
油室25に発生する圧力を閉じ込めるシール部材59が
嵌め込まれている。
【0036】これらのネジ55、袋ナット51、ピスト
ンロッド56が、容量室である油圧シリンダ54の容量
(開口部31の体積)を可変とし、ダンパー部12bに
オイルを注出入するネジ駆動式の調整手段を構成する。
【0037】また、端部28bには、油路30と略平行
で下油室27に連通する油路32も設けられている。そ
して、油路32は、油路30にも連通しており、油路3
0を介して下油室27と上油室25とを連通させてい
る。この油路32と油路30との連通部分には、外部か
ら開閉自在とする外部絞り弁49も設けられている。こ
の外部絞り弁49を操作することで、上油室25と下油
室27との連通状態(絞り量)を微調整できる。
【0038】なお、端部28bに取り付けられる油圧シ
リンダ54は、その長手方向が、脚装置1のほぼ揺動面
内に配向するように接続されている。これにより、他の
装置等との干渉といった問題を招くこともなく、油圧シ
リンダ54をスペース上効率よく配設することができ、
また、磁気浮上式車両の高さ調整を行う場合も、U型走
行路101内での操作をし易い脚装置1を得ることがで
きる。
【0039】以上が、本実施形態例に係る磁気浮上式車
両の脚装置1の構成である。次に、この脚装置1の作動
について説明する。なお、車輪105の脚装置1による
昇降動作及び緩衝機構の一般的な作動形態については、
これまでに説明を行ったので割愛し、以下、季節変化に
伴う脚装置1の高さ調整(長さ調整)時の作動形態につ
いて説明する。
【0040】まず、年間平均気温時に走行路101上の
地上コイル102と台車103上の超電導磁石104の
中心高さが一致するように、封入されるガス及びオイル
の量を調整し、複合シリンダ12の全長が設定される
(図1、3、4参照)。
【0041】ここで、年間平均温度よりかなり気温が低
い冬場になった場合などには、ダンパー部12b内のガ
スが収縮することにより、ダンパーピストン28がピス
トンロッド24内に押し込まれ、複合シリンダ12の全
長が短くなる(図1参照)。したがって、超電導磁石1
04の中心が地上コイル102の中心から下方へと偏心
する(図4参照)。
【0042】この偏心を無くすための脚装置1の高さ調
整(長さ調整)は、ガス収縮量に等しい油量を、油圧シ
リンダ54からダンパー部12bの上油室25および下
油室27に対して送り出すことによりなされる。
【0043】すなわち、油圧シリンダ54の袋ナット5
1を例えば時計方向に廻すと、ピストンロッド56のピ
ストン端面58に作用している油圧力に抗して、ピスト
ンロッド56が、ダンパー部12bの軸線方向に向かっ
て進むことになり、シリンダ体57の開口部31内のオ
イルが、油路30、29を流動して上油室25に到達
し、ダンパーピストン28が元の位置(年間平均気温で
調整した位置)まで押出される。
【0044】また、年間平均気温よりかなり高い夏場に
なった場合などには、袋ナット51を先ほどとは逆方向
に廻して、ガス膨張量に等しい油量を、ダンパー部12
bの上油室25から油圧シリンダ54へと移動させるこ
とで、ダンパーピストン28を元の位置に戻すことがで
きる。
【0045】以上説明した脚装置1によると、ダンパー
部の液体蓄積側と連通し、容量を可変とすることができ
る容量室とその調整手段が設けられているため、季節に
より変化したダンパー部内の気体の容積に応じて、ダン
パー部内と容量室内との間で液体を移動させて、脚装置
の長さを容易に調整することができる。したがって、簡
単に磁気浮上式車両の高さ調整を行うことができる。ま
た、ダンパー部内の気体容積の変動に応じて、同じくダ
ンパー部内に封入されている液体の量を直接調整するも
のであるため、緩衝機構のバネ特性の変動を抑制し、緩
衝能力に変動をきたさずに調整することも可能になる。
さらに、ダンパー部内の液体や気体が外部へ流出するこ
ともなく、環境的にも好ましい脚装置を得られる。
【0046】なお、発明の実施の形態は上記に限定され
ることなく、例えば、次のように変更して実施してもよ
い。
【0047】(1)ネジ駆動式の油圧シリンダ54は、
必ずしも、シリンダ体57の外周に螺設される袋ナット
51でなくてもよい。例えば、シリンダ体57の内周側
に螺設されるものなど種々のものであってもよい。
【0048】(2)車輪昇降用シリンダ部12aは、油
圧式でなく、空気圧作動式であってもよい。
【0049】(3)油圧シリンダ54の開口部31は、
端部28bの油路30とメータリングピン47の油路2
9とを介してダンパー部12bと連通されるものでなく
てもよい。例えば、上油室25や下油室27と直接的に
連通するような構造等を有していてもよい。
【0050】
【発明の効果】請求項1の発明によると、ダンパー部の
液体蓄積側と連通し、容量を可変とすることができる容
量室とその調整手段が設けられているため、季節により
変化したダンパー部内の気体の容積に応じて、ダンパー
部内と容量室内との間で液体を移動させて、脚装置の長
さを容易に調整することができる。したがって、簡単に
磁気浮上式車両の高さ調整を行うことができる。また、
ダンパー部内の気体容積の変動に応じて、同じくダンパ
ー部内に封入されている液体の量を直接調整するもので
あるため、緩衝機構のバネ特性の変動を抑制し、緩衝能
力に変動をきたさずに調整することも可能になる。
【0051】請求項2の発明によると、容量室の容量を
可変とする調整手段を確実且つ簡易な構成で実現でき
る。したがって、脚装置の長さを容易に調整できる。
【0052】請求項3の発明によると、他の装置等との
干渉といった問題を招くこともなく、容量室をスペース
上効率よく配設することができ、また、磁気浮上式車両
の高さ調整を行う場合も、U型走行路内での操作をし易
い脚装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態例に係る磁気浮上式車両の脚
装置における複合シリンダを示す概略図であり、図1
(a)は断面図、図1(b)は一部断面を含む外観図で
ある。
【図2】本発明の実施形態例に係る磁気浮上式車両の脚
装置における複合シリンダの要部拡大図である。
【図3】本発明の実施形態例に係る磁気浮上式車両の脚
装置が台車に取り付けられている様子を示す概略図であ
る。
【図4】磁気浮上式車両とそのU型走行路とを表した模
式図である。
【図5】ある磁気浮上式車両の脚装置における荷重―変
位特性の季節による長さの変化を例示したものである。
【符号の説明】
1 脚装置 12 複合シリンダ 12a 車輪昇降用シリンダ部 12b ダンパー部 22 シリンダ本体 23a オイル 23b ガス 24 ピストンロッド 25 上油室 27 下油室 28 ダンパーピストン 29、30 油路 31 開口部 46オリフィス 51 袋ナット 54 油圧シリンダ 56 ピストンロッド 57 シリンダ体 100 磁気浮上式車両 101 U型走行路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D001 AA07 AA10 BA41 CA00 DA02 DA15 EA05 EB03 EB08 ED05 5H113 AA05 BB03 CC01 DA02 DB03 DB14 DC03 DC14 DD05 DD08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気浮上式車両の走行用車輪をリンクと
    複合シリンダとを介して揺動自在に支持する脚装置であ
    って、前記複合シリンダは、車輪昇降用シリンダ部と、
    液体及び気体が封入されたダンパー部とを備え、該ダン
    パー部には、液体を連通させる容量室が接続され、該容
    量室の容量を可変とし、前記ダンパー部に液体を注出入
    する調整手段が設けられていることを特徴とする磁気浮
    上式車両の脚装置。
  2. 【請求項2】 前記調整手段は、前記容量室に対して螺
    設されるネジ駆動式であることを特徴とする請求項1に
    記載の磁気浮上式車両の脚装置。
  3. 【請求項3】 前記容量室は、その長手方向が、前記脚
    装置のほぼ揺動面内で配向されていることを特徴とする
    請求項1または2に記載の磁気浮上式車両の脚装置。
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