JPH10109645A - 振り子装置を備えた鉄道車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軽量で設備費が低廉な振り子装置を備えた鉄道
車両を提供する。 【解決手段】動台車16の台車枠23の上側には支持軸25を
中心に回動可能に一対のリンク21の各上端が連結され
る。動台車16の上にある車体12の下側には、空気ばね26
を介して梁部材27が取り付けられる。梁部材27の下側に
は支持軸29を中心に回動可能に前記一対のリンク21の各
下端が連結される。台車枠23にはシリンダ20の基部が回
動可能に連結され、シリンダのロッドは梁部材27に連結
される。上記リンク機構２組で振り子装置10を構成し、
各台車に設ける。気動車11は曲線やカントの状態を検出
する傾斜角センサを有する。傾斜角に応じてシリンダ20
を作動させて車体12の傾斜角を強制的に設定する。リン
ク機構に抵抗があっても振り子作用には問題はない。１
台の機関で２軸駆動する動台車を用いることが可能で、
軽量で艤装スペース的に有利である。従来の地上設備を
使った予見制御も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振り子装置を備え
た曲線通過速度が大きい気動車等の鉄道車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】気動車等の鉄道車両は、複数の台車上に
車体を取り付けた構造とされている。２本の車軸を有す
る一般的な台車の駆動方式には、機関と第１の車軸を第
１の推進軸で連結するとともに第１の車軸と第２の車軸
を第２の推進軸で連結する２軸駆動方式と、機関と第１
の車軸を推進軸で連結して第２の車軸は自由にしておく
１軸駆動方式とがある。図４は、従来の振り子装置１を
備えた気動車２の全体の構成を模式的に示したものであ
る。この気動車２は、２台の台車３，３上にそれぞれ振
り子装置１，１を介して車体４が支持された構造である
が、従来は台車３内に振り子装置１を組み込むと台車３
内に２本の車軸を連結する推進軸を通すことが難しくな
るため、１台の機関５で１本の車軸５のみを駆動する１
軸駆動の動台車３を２組設けていた。

【０００３】図５及び図６に示すように、従来の気動車
２においては、台車３の台車枠の上には振り子装置１と
してのころ装置７が設けられ、車体４の下面の梁部材８
が前記ころ装置７の上に移動可能に載っている。梁部材
８には制御用空気シリンダ９の基部が固定され、制御用
空気シリンダ９のロッドの先端が台車３に連結されてい
る。

【０００４】従来の気動車においては、通過する線路の
曲線やカント等に合わせて前記制御用空気シリンダ９を
駆動し、車体４を台車３上でころ装置７を介して適当な
斜度に傾斜させるため、図７に示すような設備が必要で
あった。即ち、気動車にはＡＴＳ車上子と指令制御装置
と振り子制御装置が搭載され、線路に沿ってＡＴＳ地上
子が設けられる。

【０００５】気動車のＡＴＳ車上子がＡＴＳ地上子を通
過すると、緩和曲線入り口の手前所定距離（例えば５０
ｍ）にあるＡ地点を指令制御装置が検知し、指令制御装
置はＡ地点において振り子制御装置に傾斜タイミング指
令を出す。緩和曲線入り口の手前所定距離（Ｘｍ）にお
いて、振り子制御装置の指令により気動車の制御用空気
シリンダ９が駆動され、車体４が傾斜し始める。車体４
は軌道の円曲線に適合した傾斜姿勢で円曲線に入る。円
曲線出口の手前所定距離（Ｙｍ）において振り子制御装
置が制御用空気シリンダ９を逆に駆動し、車体４の傾斜
を戻し始める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の振り子装置１を備えた鉄道車両では、台車３に振り子
装置１を組み込むと台車３の２本の車軸を連動させる推
進軸を設けることが困難になるため、１台の機関５で動
台車の１車軸を駆動する１軸駆動方式の動台車３を２組
設けていたが、このような構成は重量が大きくなると共
に艤装スペース的にも不利である。

【０００７】また、従来は制御機構付きの自然振り子方
式であり、回転する推進軸が伝達する駆動力の反力によ
り振り子作用が阻害される形になるため、これを避ける
ために機関を２台使用してそれぞれの駆動力の反力を打
ち消し合うように配置し、釣り合いをとる必要があっ
た。

【０００８】さらに、従来の制御機構付きの自然振り子
方式においては、軌道の曲線やカント等に関するデータ
を気動車側との間でやり取りするための地上子を軌道の
曲線部分ごとに設置する必要があり、設備費が嵩み、特
に経営の苦しい路線では負担に耐えられない状況になっ
ている。

【０００９】本発明は、軽量で艤装スペース的に有利で
あり、地上子の設置が不要な振り子装置を備えた鉄道車
両を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された鉄
道車両は、台車上に振り子装置を介して車体が支持され
た振り子装置を備えた鉄道車両において、第１車軸と第
２車軸を有する台車と、原動機と、原動機と台車の第１
車軸を連動させる第１推進軸と、台車の第１車軸と第２
車軸を連動させる第２推進軸と、台車の第１車軸と第２
車軸の間に設けられて台車に対して車体を傾斜可能に支
持するリンク機構と、走行状態の変化を検出する検出手
段と、検出手段の検出結果に基づいて車体を台車に対し
て強制的に傾斜させる駆動手段とを有する振り子装置を
備えている。

【００１１】請求項２に記載された鉄道車両は、台車上
に振り子装置を介して車体が支持された振り子装置を備
えた鉄道車両において、第１車軸と第２車軸を有する１
台の従台車と、第１車軸と第２車軸を有する１台の動台
車と、１台の原動機と、原動機と動台車の第１車軸を連
動させる第１推進軸と、動台車の第１車軸と第２車軸を
連動させる第２推進軸と、動台車の第１車軸と第２車軸
の間に設けられて動台車に対して車体を傾斜可能に支持
するリンク機構と、走行状態の変化を検出する検出手段
と、検出手段の検出結果に基づいて車体を動台車に対し
て強制的に傾斜させる駆動手段とを有する振り子装置を
備えている。

【００１２】請求項３に記載された鉄道車両は、請求項
２記載の振り子装置を備えた鉄道車両において、前記従
台車の第１車軸と第２車軸の間に設けられて従台車に対
して車体を傾斜可能に支持する第２のリンク機構と、前
記検出手段の検出結果に基づいて車体を従台車に対して
強制的に傾斜させる第２の駆動手段とを有することを特
徴としている。

【００１３】請求項４に記載された鉄道車両は、請求項
２記載の振り子装置を備えた鉄道車両において、前記駆
動手段が、サーボモータの回転によってねじを回してロ
ッドを伸縮させる電動式シリンダであることを特徴とし
ている。

【００１４】請求項５に記載された鉄道車両は、請求項
２記載の振り子装置を備えた鉄道車両において、前記リ
ンク機構が、進行方向に平行な支持軸を中心として支持
軸に直交する平面内で回動可能となるように前記動台車
の台車枠に各上端が所定の間隔をおいて連結されるとと
もに前記車体の下部に設けられた梁部材に各下端が前記
間隔よりも広い所定の間隔をおいて連結される少なくと
も一対のリンクを有し、前記駆動手段が、前記動台車の
台車枠に基部が連結されるとともに伸縮するロッドの先
端が前記梁部材に連結されたシリンダであることを特徴
としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照して本発明の実
施の形態の第１の例を説明する。図１は、本例の振り子
装置１０を備えた気動車１１の全体の構成を模式的に示
したものである。この気動車１１は、２台の台車上にそ
れぞれ振り子装置１０を介して車体１２が支持された構
造であるが、一方の台車は２本の車軸を有する従台車１
３であり、他方の台車は２本の車軸１４，１５を有する
動台車１６である。動台車１６においては、１台の機関
１７と第１の車軸１４の変速機が第１の推進軸１８で連
結され、第１の車軸１４の変速機と第２の車軸１５の変
速機が第２の推進軸１９で連結されている。よって、こ
の気動車１１は１台の機関１７を有し、この機関１７を
駆動すると動台車１６の２本の車軸１４，１５が駆動さ
れる。

【００１６】動台車１６及び従台車１３（一括して台車
とよぶ）の上に車体１２を支える振り子装置１０につい
て図２及び図３を参照して説明する。振り子装置１０
は、駆動手段としてのシリンダ２０と１対のリンク２
１，２１からなるリンク機構を２組備えている。

【００１７】図３の下側に示すように、車輪２２が設け
られている動台車１６の台車枠２３には、上側に一対の
台車枠支持部２４，２４が設けられている。台車枠支持
部２４には、気動車１１の進行方向に平行な支持軸２
５，２５を中心として、該支持軸２５に直交する平面内
で回動可能となるように、一対のリンク２１，２１の上
端がそれぞれ連結されている。一対のリンク２１，２１
の各下端は台車枠２３の下方に位置している。

【００１８】図３の上側に示すように、前記動台車１６
の上にある車体１２の下側には、空気ばね２６を介して
梁部材２７が取り付けられている。梁部材２７には、下
側に一対の梁部材支持部２８，２８が設けられている。
梁部材支持部２８，２８の間隔は、台車枠支持部２４，
２４の間隔よりも広い。梁部材支持部２８には、気動車
１１の進行方向に平行な支持軸２９を中心として、該支
持軸２９に直交する平面内で回動可能となるように、前
記一対のリンク２１，２１の下端がそれぞれ連結されて
いる。

【００１９】そして、台車枠２３には、駆動手段として
のシリンダ２０の基部が回動可能に連結されている。該
シリンダのロッドの先端は、梁部材２７の一方の梁部材
支持部２８の近傍に回動可能に連結されている。このシ
リンダ２０は、サーボモータによってねじ機構を回転さ
せてロッドを伸縮させる電動式のシリンダである。

【００２０】このような一対のリンク２１，２１とシリ
ンダ２０からなるリンク機構が、動台車１６の２つの車
軸１４，１５の間の空間と、従台車１３の２本の車軸１
４，１５の間の空間に、それぞれ２組づつ設けられて各
々振り子装置１０を構成している。２組のリンク機構の
各シリンダ２０は互いに反対向きであり、各組内で位置
の異なる梁部材支持部２８の近傍にそれぞれ連結されて
いる。車体１２は、各リンク機構のリンク２１を下広が
りにした態様で台車枠２３から吊るされており、シリン
ダ２０が駆動されれば台車枠２３に対して傾斜する。

【００２１】図示しないが、本例の気動車１１には、軌
道の曲線やカントにおける走行状態を検出する検出手段
が搭載されている。この検出手段としては、例えば傾斜
角センサを利用できる。傾斜角センサは、振り子と、磁
石とコイルを備えて振り子に電気的な付勢力を与えるト
ルカと、検出器とを有している。振り子に加速度が加わ
って平衡点から移動すると、平衡点からの角変位に相当
する信号が検出器に発生する。この信号を増幅してトル
カにフィードバックし、振り子を平衡点に押し戻す。こ
の時、トルカに流れる電流は加えられた加速度に比例す
るので、電流値を計測することによって重力加速度成分
即ち傾斜角が測定できる。また、本例の気動車１１に
は、前記検出手段が検出した車体の傾斜角に応じて前記
シリンダに駆動信号を出力する制御手段が設けられてい
る。

【００２２】本例の気動車１１によれば、曲線やカント
において気動車１１に積載した検出手段が傾斜角を検出
し、その傾斜角に応じてシリンダ２０を作動させて車体
を台車枠に対して傾斜させる。

【００２３】本例の気動車１１によれば、台車枠２３と
車体１２を連結する振り子装置１０がリンク機構によっ
て構成されているので、台車の２本の車軸１４，１５を
連結する第２の推進軸１９はリンク２１，２１の間に配
置される。即ち、台車に振り子装置１０を設けたために
台車内に第２推進軸１９を設けることができなくなり、
台車を１軸駆動にせざるを得ないという不都合が生じる
ことはない。

【００２４】本例の気動車１１によれば、すべて車上の
検出手段によって曲線やカントの状態を検出し、それに
応じてシリンダ２０を作動させて台車枠２３に対する車
体１２の傾斜角を強制的に設定するため、リンク機構に
抵抗があっても振り子作用には何ら問題はない。このた
め地上設備は特に必要ないが、従来の地上設備を利用し
た制御を行うことも、又可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、気動車の車体を台車上
にリンク機構で支え、積載した検出手段が検出した走行
状態に応じてシリンダを作動させ、台車に対する車体の
傾斜角を強制的に設定する構造とされているので、動台
車としては１台の機関で駆動する２軸駆動の動台車があ
ればよく、軽量で艤装スペース的に有利であり、また地
上子を設置しない場合は設備費を低く抑えることができ
るとともに、地上設備を使った予見制御も又可能であ
り、どのような路線にも適用できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例の全体構成を示
す模式図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例における振り子
装置の構成と作用を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の第１の例における振り子
装置の構成を示す分解図である

【図４】従来の気動車の全体構成を示す模式図である。

【図５】従来の気動車の振り子装置の構成と作用を示す
図である。

【図６】従来の気動車の振り子装置の構成と作用を示す
断面図である。

【図７】従来の気動車における地上子の設置状態を示す
図である。

【符号の説明】

１０…振り子装置、１１…鉄道車両としての気動車、１
２…車体、１３…従動車、１４，１５…車軸、１６…動
台車、１７…原動機としての機関、１８…第１の推進
軸、１９…第２の推進軸、２０…駆動手段としてのシリ
ンダ、２１…リンク、２３…台車枠、２７…梁部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 政彦 新潟県新潟市秋葉一丁目２番１号 株式会 社新潟鉄工所大山工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車上に振り子装置を介して車体が支持
   された振り子装置を備えた鉄道車両において、 第１車軸と第２車軸を有する台車と、原動機と、原動機
   と台車の第１車軸を連動させる第１推進軸と、台車の第
   １車軸と第２車軸を連動させる第２推進軸と、台車の第
   １車軸と第２車軸の間に設けられて台車に対して車体を
   傾斜可能に支持するリンク機構と、走行状態の変化を検
   出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて車体
   を台車に対して強制的に傾斜させる駆動手段とを有する
   振り子装置を備えた鉄道車両。
2. 【請求項２】 台車上に振り子装置を介して車体が支持
   された振り子装置を備えた鉄道車両において、 第１車軸と第２車軸を有する１台の従台車と、第１車軸
   と第２車軸を有する１台の動台車と、１台の原動機と、
   原動機と動台車の第１車軸を連動させる第１推進軸と、
   動台車の第１車軸と第２車軸を連動させる第２推進軸
   と、動台車の第１車軸と第２車軸の間に設けられて動台
   車に対して車体を傾斜可能に支持するリンク機構と、走
   行状態の変化を検出する検出手段と、検出手段の検出結
   果に基づいて車体を動台車に対して強制的に傾斜させる
   駆動手段とを有する振り子装置を備えた鉄道車両。
3. 【請求項３】 前記従台車の第１車軸と第２車軸の間に
   設けられて従台車に対して車体を傾斜可能に支持する第
   ２のリンク機構と、前記検出手段の検出結果に基づいて
   車体を従台車に対して強制的に傾斜させる第２の駆動手
   段とを有する請求項２記載の振り子装置を備えた鉄道車
   両。
4. 【請求項４】 前記駆動手段が、サーボモータの回転に
   よってねじを回してロッドを伸縮させる電動式シリンダ
   である請求項２記載の振り子装置を備えた鉄道車両。
5. 【請求項５】 前記リンク機構が、進行方向に平行な支
   持軸を中心として支持軸に直交する平面内で回動可能と
   なるように前記動台車の台車枠に各上端が所定の間隔を
   おいて連結されるとともに前記車体の下部に設けられた
   梁部材に各下端が前記間隔よりも広い所定の間隔をおい
   て連結される少なくとも一対のリンクを有し、 前記駆動手段が、前記動台車の台車枠に基部が連結され
   るとともに伸縮するロッドの先端が前記梁部材に連結さ
   れたシリンダである請求項２記載の振り子装置を備えた
   鉄道車両。