(57)【要約】  本発明の鉄道車両の車体傾斜装置は、左右一対の空気バネ（３Ｌ，３Ｒ）の間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するものであって、一対の空気バネ（３Ｌ，３Ｒ）の間に接続された傾斜用制御弁（３３）と、傾斜用制御弁（３３）を介して左右一対の空気バネ（３Ｌ，３Ｒ）の間に接続された傾斜用ポンプ（３４）と、傾斜用制御弁（３３）及び傾斜用ポンプ（３４）を制御するための制御装置（２０）とを有し、傾斜用制御弁（３３）は、傾斜用ポンプ（３４）が送る圧縮空気を還流させる環状流路（３５，３６）を構成するものであり、制御装置（２０）は、車体の傾きを制御する前に予め傾斜用ポンプ（３４）を駆動させ、環状流路（３５，３６）内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで傾斜用制御弁（３３）を切り換え、左右一対の空気バネ（３Ｌ，３Ｒ）の一方から他方へ圧縮空気を送るものである。
2012049769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、
前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、
前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、
前記一つ又は二つの傾斜用制御弁は、前記傾斜用ポンプが送る圧縮空気を還流させる環状流路を構成するものであり、
前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送るようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記制御装置は、前記傾斜用ポンプを連続的または間歇的に駆動させて前記送り準備状態を作りだすものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項３】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項４】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、二つの３ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項５】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、
前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、
前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、
前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間には、両者を接続する下流管に低圧側タンクが、また両者を接続する上流管に高圧側タンクが設けられたものであり、
前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項６】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記高圧側タンクに圧力センサが設けられ、前記制御装置は、前記圧力センサの検出値に基づいて前記傾斜用ポンプを制御するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項７】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間及び前記傾斜用ポンプと前記左右一対の空気バネとの間を遮断する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、
台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、
前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、
前記制御装置は、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送ると共に、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項９】
請求項８に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記高さ調節棒と同軸上に一体に形成されたエアシリンダであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項１０】
請求項８に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記弁棒を回転させるロータリーソレノイドであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、車体が台車の上に搭載されて走行する。その際、車体と台車との間には振動を吸収する空気バネが配置され、空気バネ内の空気量を調節することにより車体の高さや傾きの調節が可能である。下記特許文献１では、制御弁の切り換えによって左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気するものであり、一方の空気バネからは圧縮空気が排出され、他方の空気バネには圧縮空気が供給される。こうして左右の空気バネの高さを強制的に変化させることにより車体が傾斜し、曲線走行時のカント不足を補い、乗り心地の向上が図られる。【０００３】
また、下記特許文献２には、カント不足を補う鉄道車両の車体傾斜装置が開示されている。特に、左右の空気バネの間で圧縮空気のやり取りを行う構造である。図９は、そうした従来の車体傾斜装置を備えた鉄道車両を概念的に示した図であり、曲線走行時の状態を示している。また、図１０は、車体傾斜制御装置を示した概念図である。左右の空気バネ１０１，１０２の間には空気ポンプ１０５が配置され、それぞれが配管１０６によって接続されている。その空気ポンプ１０５には、回転速度と回転数で流速と流量がほぼ一義的に定まり、可逆可変速回転が可能なルーツ型が使用されている。【０００４】
鉄道車両が、カント不足を生じさせる曲線部を走行する際には、図１０に示す空気ポンプ１０５を駆動させる可逆可変速モータ１１１が制御装置１１２によって制御される。そのため、空気ポンプ１０５によって曲線内側の空気バネ１０１から曲線外側の空気バネ１０２へと圧縮空気が送り込まれる。図９に示すように、曲線内側の空気バネ１０１が低くなる一方、曲線外側の空気バネ１０２が高くなり、曲線走行の際に遠心力によって生じる車体１１０の傾斜が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８１４２３７号公報
【特許文献２】特許第２６３５６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示された車体傾斜装置では、空気バネの高さを調節する場合、空気バネを膨らませて伸長させる圧縮空気は、車体に搭載のコンプレッサによってメインタンクに蓄えられ、そこから供給される。一方、空気バネが収縮する場合、そうして供給された圧縮空気は大気に放出されてしまう。そのため、山間部などのようにカーブが連続する区間では、空気バネの高さ調節の回数が多くなり、それに伴って圧縮空気の消費量も多くなってしまう。従来の車体傾斜装置は、圧縮空気の圧力が低下しないようにコンプレッサやエアタンクに大容量のものを使用するか、小容量のものを複数設ける構造が採られていた。そのような構造は、コンプレッサやエアタンクを艤装する車体下のスペースが狭いため、取り付けが困難であったり、その他イニシャルコストやメンテナンスコストを上げてしまうという問題があった。【０００７】
このような問題の解決には、圧縮空気の消費量を少なくすることが考えられる。そこで上記特許文献２に記載されたもののように、左右の空気バネ１０１，１０２の間で圧縮空気のやり取りを行う構造であれば、大気へ無駄に放出する圧縮空気の消費を減らすことができる。しかし、上記特許文献２の車体傾斜装置では、ポンプが無負荷でアイドリングすることができないため、ポンプには過度な負担がかかってしまい、実際に駆動させることは困難である。また、車体傾斜は走行位置に応じて厳密に行われなければ却って乗心地を悪くしてしまうが、車体の傾斜動作がポンプの駆動に直結した構造では、駆動させたとしてもポンプの制御が著しく困難で実現は難しい。【０００８】
本発明は、かかる課題を解決すべく、ポンプに無理な運転をさせずに、左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様における鉄道車両の車体傾斜装置は、車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御するものであって、前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、前記一つ又は二つの傾斜用制御弁は、前記傾斜用ポンプが送る圧縮空気を還流させる環状流路を構成するものであり、前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送るようにしたものであることを特徴とする。【００１０】
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記制御装置が、前記傾斜用ポンプを連続的または間歇的に駆動させ前記送り準備状態を作りだすものであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記傾斜用制御弁が、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記傾斜用制御弁が、二つの３ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることが好ましい。【００１１】
本発明の他の態様における鉄道車両の車体傾斜装置は、車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御するものであって、前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間には、両者を接続する下流管に低圧側タンクが、また両者を接続する上流管に高圧側タンクが設けられたものであり、前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにしたものであることを特徴とする。【００１２】
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記高圧側タンクに圧力センサが設けられ、前記制御装置は、前記圧力センサの検出値に基づいて前記傾斜用ポンプを制御するものであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記傾斜用制御弁が、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間及び前記傾斜用ポンプと前記左右一対の空気バネとの間を遮断する接続パターンとを有するものであることが好ましい。【００１３】
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、前記制御装置は、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送ると共に、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記アクチュエータが、前記高さ調節棒と同軸上に一体に形成されたエアシリンダであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記アクチュエータが、前記弁棒を回転させるロータリーソレノイドであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車体の傾きを制御する前に予め傾斜用ポンプを駆動させ、環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだし、或いは傾斜用ポンプを駆動させて低圧側タンクと高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておくため、左右一対の空気バネ間で、傾斜用ポンプを使用した圧縮空気のやり取りを行い、車体を傾斜させることが可能になる。従って、これまで大気に放出していた分の圧縮空気の消費を減らすことができ、コンプレッサやメインタンクを大型にしたり複数設ける必要がなく、イニシャルコストやメンテナンスコストを抑えることができる。また、コンプレッサによる圧縮空気の作製を減らすことができエネルギ効率も良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車体傾斜装置の一実施形態を示した概略図である。
【図２】高さ調整用シリンダから高さ制御弁への連結部分を示した平面図である。
【図３】高さ制御弁を介して圧縮空気が流れるメインタンクと空気バネとの間の配管構造を示した概念図である。
【図４】空気バネと高さ調節機構を示した概略図である。
【図５】第１実施形態の車体傾斜装置を構成するポンプ傾斜機構について示した概念図である。
【図６】第２実施形態の車体傾斜装置を構成するポンプ傾斜機構について示した概念図である。
【図７】第３実施形態の車体傾斜装置を構成するポンプ傾斜機構について示した概念図である。
【図８】高さ調節機構を構成するロータリーソレノイドを示した断面図である。
【図９】従来の車体傾斜装置を備えた鉄道車両を概念的に示した図である。
【図１０】従来の車体傾斜制御装置を示した概念図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  車体
２  台車
３Ｌ，３Ｒ  空気バネ
４Ｌ，４Ｒ  高さ調節棒
５Ｌ，５Ｒ  高さ制御弁
６Ｌ，６Ｒ  高さ調整用シリンダ
８Ｌ．８Ｒ  弁棒
９Ｌ，９Ｒ  梃子
１２  空気タンク
１８Ｌ，１８Ｒ  ストローク調整弁
２０  制御装置
３０  ポンプ傾斜機構
３２Ｌ，３２Ｒ  配管
３３  傾斜用制御弁
３４  傾斜用ポンプ
３５  上流管
３６  下流管
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、車体傾斜装置の実施形態を示した概略図である。鉄道車両は、台車２の上に左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒを介して車体１が搭載されている。本実施形態の車体傾斜装置は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒが対称な構造をしている。そのため、図面及び以下の説明では、数字の後に「Ｌ」を付けた場合は左側に配置されたものを示し、同じく「Ｒ」を付けた場合は右側に配置されたものを示すこととする。
【００１８】
空気バネ３Ｌ，３Ｒには、高さ調節棒４Ｌ，４Ｒや高さ制御弁５Ｌ，５Ｒなどによって構成された高さ調節機構が設けられている。これは、カント不足を補うために車体を傾斜させる他、荷重変動に対して車高を一定に保つためのものであり、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して圧縮空気を給排気し、空気バネ３Ｌ，３Ｒの高さ調節を行うものである。高さ調節棒４Ｌ，４Ｒは、上方同軸上にアクチュエータとして高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒが設けられている。高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒは、圧縮空気によって伸び、バネ力によって収縮するものであり先端には梃子９Ｌ，９Ｒが連結されている。
【００１９】
図２は、高さ調整用シリンダ６Ｒから高さ制御弁５Ｒへの連結部分を示した平面図である。ここでは図１の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。高さ制御弁５Ｒは３ポートの切換弁であり、各ポートの切り換えを操作する弁棒８Ｒが突き出され、その弁棒８Ｒに梃子９Ｒが直交方向に連結されている。従って、高さ調整用シリンダ６Ｒが一体の高さ調節棒４Ｒおよび、梃子９Ｒや弁棒８Ｒによってリンク機構が構成され、高さ調節棒４Ｒの上下方向変位や高さ調整用シリンダ６Ｒの伸縮により梃子９Ｒが振れ、弁棒８Ｒが回転して高さ制御弁５Ｒのポートが切り換えられるようになっている。
【００２０】
高さ制御弁５Ｌ，５Ｒは、車体１側に設けられている。そのため、図１に示す状態で空気バネ３Ｌ，３Ｒが上下に伸縮すれば、車体１と台車２の距離が変化し、それに伴って高さ調節棒４Ｌ，４Ｒが上下方向に変位して梃子９Ｌ，９Ｒが振れることになる。梃子９Ｌ，９Ｒの振れる方向によって、弁棒８Ｌ，８Ｒの回転方向、すなわち高さ制御弁５Ｌ，５Ｒのポートの切り換えが決定される。そして、ポートの切り換えにより、空気元溜であるメインタンク１２から空気バネ３Ｌ，３Ｒ側への圧縮空気の供給が行われ、或いは空気バネ３Ｌ，３Ｒから大気への圧縮空気の放出が行われる。
【００２１】
次に、図３は、高さ制御弁５Ｒを介して圧縮空気が流れるメインタンク１２と空気バネ３Ｒとの間の配管構造を示した概念図である。ここでも図１の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。空気バネ３Ｒは、メインタンク１２との間に配管１３Ｒによって接続され、高さ制御弁５Ｒとの間には、ノーマルクローズ型の開閉弁１４Ｒが設けられた管路１５Ｒと、絞り１６Ｒが設けられた管路１７Ｒとが並列に接続されている。電源が落ちた場合でも、絞り１６Ｒを介して圧縮空気が流れ、空気バネ３Ｒに対して流量を抑えた圧縮空気の給排気が行われるようにするためである。
【００２２】
図４は、空気バネと高さ調節機構を示した概略図である。ここでも図１の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。また、図３に示す開閉弁１４Ｒや絞り１６Ｒなどの構成は省略している。高さ調整用シリンダ６Ｒは、そのシリンダ室に対し、一組の電磁弁１８１，１８２からなるストローク調整弁１８Ｒを介してメインタンク１２が接続され、ストローク調整弁１８Ｒの制御によって高さ調整用シリンダ６Ｒの伸縮が行われる。すなわち、高さ調整用シリンダ６Ｒは、上下一対のエアシリンダ１６１，１６２によって構成されたものであり、各々が電磁弁１８１，１８２の開閉によって各エアシリンダ１６１，１６２の伸縮によって、高さ調整用シリンダ６Ｒのストロークが調整される。
【００２３】
制御装置２０は、車体１の昇降と車体１の傾斜を制御するものであり、図１に示すように車高制御部２１、異常診断部２２、軌道データ記憶部２３および地点情報検知部２４とを有している。車高制御部２１には、車体１に設けたプラットフォーム高さ検知センサ２５が接続され、地点情報検知部２４には、車速の検出及び走行軌道の曲線部の手前に設置されたデータデポなどの地上子からの地点情報信号を受信する車速・デポ信号センサ２６が接続されている。
【００２４】
続いて、図５は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒのポンプ傾斜機構について示した概念図である。このポンプ傾斜機構３０は、車体１を傾斜させる際、収縮側の空気バネから排出される圧縮空気を、膨らませる伸長側の空気バネへと送り込むようにしたものである。空気バネ３Ｌ，３Ｒは、それぞれが高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを介してメインタンク１２に接続されている。そして、図５では省略しているが、開閉弁１４Ｌ，１４Ｒや絞り１６Ｌ，１６Ｒ（図３参照）などと、空気バネ３Ｌ，３Ｒとの間の配管３１Ｌ，３１Ｒには配管３２Ｌ，３２Ｒが分岐している。
【００２５】
左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒは、傾斜用制御弁３３と傾斜用ポンプ（ブースターポンプ）３４とを介して接続されている。傾斜用制御弁３３は、４ポート電磁弁であり、空気バネ３Ｌ，３Ｒ側の配管３２Ｌ，３２Ｒと、傾斜用ポンプ３４側の上流管３５及び下流管３６が接続されている。傾斜用制御弁３３は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して、傾斜用ポンプ３４の入力側又は出力側を交互に切り換えて接続可能な左ブロック３３１と右ブロック３３３、更には、空気バネ３Ｌ，３Ｒの間を遮断する中央ブロック３３２を有し、各流路の接続パターンが切り換えられるよう構成されたものである。なお、中央ブロック３３２は、配管３２Ｌ，３２Ｒを遮断する他、傾斜用ポンプ３４側の上流管３５及び下流管３６が連通するよう構成されている。
【００２６】
車体１を傾斜させない直線走行時などの傾斜用制御弁３３は、図示するように、中央ブロック３３２の接続パターンであり、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒは遮断され、一方、上流管３５と下流管３６は接続され、傾斜用ポンプ３４を介して環状流路が構成されている。すなわち、傾斜用ポンプ３４が負荷の大きい急な駆動に対応できないため、負荷の小さい状態でアイドリングさせるため構成である。これは、環状流路内を圧縮空気が還流することで、傾斜用ポンプ３４を予め駆動させ、その後に空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気を送るための送り準備状態を作りだしている。ただし、環状流路内では温度上昇が起きるため、上流管３５及び下流管３６をある程度長い配管としたり、或いは傾斜用ポンプ３４を連続的に運転させるのではなく、間歇的に駆動させてアイドリングを行うなどの工夫が必要である。傾斜用制御弁３３や傾斜用ポンプ３４のポンプモータ３７は、制御装置２０に接続され、車高制御部２１（図１参照）からの指令信号によって車体傾斜のための制御が行われる。
【００２７】
続いて、車体１の傾斜制御について説明する。先ず、乗客の乗り降りが行われると、その荷重変動に伴って車体１が浮き沈みし、台車２との距離に変化が生じる。そのため、図１などに示す高さ調節機構では、高さ調節棒４Ｌ，４Ｒが車体１との間で上下方向に相対的に変位し、それに伴って梃子９Ｌ，９Ｒが振れ、弁棒８Ｌ，８Ｒが回転して高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられる。開閉弁１４Ｌ，１４Ｒ（図３参照）は閉じているため、絞り１６を介して圧縮空気が流れ、空気バネ３Ｌ，３Ｒの給排気が行われる。そして、梃子９Ｌ，９Ｒが水平状態に戻れば再び高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ圧縮空気の給排気が止められる。
【００２８】
つまり、乗客が乗って重くなれば、空気バネ３Ｌ，３Ｒが押し潰されて車体１が下がるため、高さ調節棒４Ｌ，４Ｒが相対的に上昇し、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられてメインタンク１２から空気バネ３Ｌ，３Ｒへ圧縮空気が送り込まれる。一方、乗客が降りて軽くなれば、車体１が上がって高さ調節棒４Ｌ，４Ｒが相対的に下降するため、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ、空気バネ３Ｌ，３Ｒ内の圧縮空気が大気に放出される。そして、いずれの場合も、空気バネ３Ｌ，３Ｒが一定量伸張又は収縮した後は、梃子９Ｌ，９Ｒが水平状態に戻って各ポートが遮断され、圧縮空気の給排気が止められて車体１が所定の高さで安定する。
【００２９】
また、高さ調節機構では、こうした車体１の高さ調節の他、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気を制御して車体１の傾きを制御した走行を可能とする。すなわち、本実施形態では、ポンプ傾斜機構３０によって左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒの間で行う圧縮空気の給排気に加え、高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒを伸縮させた高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの切り換えによって、車体１の傾斜制御が行われる。
【００３０】
車体１が左側へ傾斜する場合には、左側の空気バネ３Ｌが収縮して低くなり、右側の空気バネ３Ｒは伸長して高くなる。右側へ傾斜させる場合は、空気バネ３Ｌ，３Ｒについて逆の伸縮が行われる。本実施形態の車体傾斜装置では、例えばポンプ傾斜機構３０によって収縮側の空気バネ３Ｌから伸長側の空気バネ３Ｒへ圧縮空気を送って車体１を傾斜させる。そして、更に高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒを伸縮させて高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを切り換え、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して圧縮空気の給排気することにより、車体１傾斜について微調整が行われる。
【００３１】
走行中の鉄道車両は、車速・デポ信号センサ２６がデータデポなどの地上子からの地点情報信号を受信する。制御装置２０では、車高制御部２１によって検出した車速と軌道データ記憶部２３に記憶された軌道データとが比較される。そして、曲線部の曲率やカント量等の曲線部情報に基づき、車高制御部２１に格納された車体傾斜制御プログラムに従って車体傾斜制御が実行される。
【００３２】
図５に示すポンプ傾斜機構３０は、走行中、ポンプモータ３７によって傾斜用ポンプ３４が連続的又は間歇的に駆動し、いわゆるアイドリング状態となっている。その際、配管内の圧縮空気は、傾斜用ポンプ３４によって上流管３５から下流管３６へと送られ、傾斜用制御弁３３を介して上流管３５へ戻り、還流している。これにより、その後に空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気を送るための送り準備状態が作りだされている。
【００３３】
そこで、車高制御部２１から指令信号が送られ、傾斜用制御弁３３の切り換えが行われる。なお、傾斜用ポンプ３４が間歇的に駆動している場合には、傾斜用制御弁３３の切り換えが行われる前に予め駆動しておく。一方、傾斜用ポンプ３４が連続的に駆動している場合には、その運転が継続されたまま傾斜用制御弁３３の切り換えが行われる。
【００３４】
車体１を左側へ傾斜させる場合には、曲線部情報に基づき所定のタイミングで傾斜用制御弁３３が左ブロック３３１に切り換えられ、配管３２Ｌと上流管３５が接続され、配管３２Ｒと下流管３６が接続される。そのため、傾斜用ポンプ３４によって、空気バネ３Ｌ内の圧縮空気が引き出され、反対の空気バネ３Ｒ内へ送り込まれる。左側の空気バネ３Ｌは圧縮空気の排出によって低くなり、右側の空気バネ３Ｒは圧縮空気が供給されて高くなって車体１が左側へ傾く。車体１が目標角度にまで傾く手前で傾斜用制御弁３３が中央ブロック３３２の接続に切り換えられ、併せて高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮による傾斜制御に切り換えられる。
【００３５】
この高さ調節機構による傾斜制御は、左側の空気バネ３Ｌでは、ストローク調整弁１８Ｌの制御によって高さ調整用シリンダ６Ｌが収縮する。そのため、高さ制御弁５Ｌが切り換えられ、空気バネ３Ｌ内の圧縮空気が一定量大気に放出される。一方、右側の空気バネ３Ｒでは、ストローク調整弁１８Ｒが制御され、メインタンク１２から高さ調整用シリンダ６Ｒに圧縮空気が供給されて伸長する。そのため、高さ制御弁５Ｒが切り換えられ、メインタンク１２の圧縮空気が空気バネ３Ｒへ送り込まれる。こうして高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒを作動させることにより、車体１について傾斜の微調整が行われる。
【００３６】
その後、鉄道車両は、走行軌道の曲線部の終了に伴って車体１が水平状態に戻される。その場合は、傾斜用制御弁３３が右ブロック３３３に切り換えられ、配管３２Ｌと下流管３６が接続され、配管３２Ｒと上流管３５が接続される。そのため、傾斜用ポンプ３４によって、空気バネ３Ｒ内の圧縮空気が引き出され、反対の空気バネ３Ｌ内へ送り込まれる。膨らんでいた右側の空気バネ３Ｒは圧縮空気の排出によって低くなり、逆に収縮していた左側の空気バネ３Ｌは圧縮空気が供給されて高くなることで車体１が水平状態にまで戻される。この場合も、高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮が制御され、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを介した空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気によって微調整が行われる。以上のような傾斜及び傾斜戻しは右側の傾斜の場合も同様にして行われる。
【００３７】
よって、本実施形態の車体傾斜装置では、ポンプ傾斜機構３０によって左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気のやり取りを行うため、これまで大気に放出していた分の圧縮空気の消費を減らすことが可能になる。従って、カーブが連続するような区間で車体１の傾斜制御が繰り返されたとしても、圧縮空気の消費を大幅に抑えることができ、不図示のコンプレッサやメインタンク１２を大型にしたり、複数設ける必要がなくなる。従って、本実施形態の車体傾斜装置は、イニシャルコストやメンテナンスコストを抑えることができる。また、コンプレッサによる圧縮空気の作製を減らすことができエネルギ効率が良くなる。
【００３８】
本実施形態では、以上のような効果を、傾斜用ポンプ３４をアイドリングさせることによって達成させているが、そうしたポンプ傾斜機構３０が簡易な構成であり、安価に提供することを可能としている。また、傾斜用ポンプ３４は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒの内圧差（０〜０．１ＭＰａ程度）を発生させるもので良いため、少ない消費電力で駆動させることができる。傾斜用ポンプ３４を連続的に駆動させるのではなく、必要に応じて間歇的に駆動させるようにすれば、より消費電力を減らすことができる。更に、傾斜用ポンプ３４が積極的に圧縮空気を移動させるため、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒの伸縮速度を速め、傾斜及び傾斜戻し速度を高めることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置について第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１実施形態を構成する図５に示したポンプ傾斜機構３０を変更するものである。図６は、本実施形態のポンプ傾斜機構について示した概念図である。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明する。このポンプ傾斜機構４０は、傾斜用ポンプ３４に上流管３５と下流管３６とが接続され、その上流管３５には低圧側タンク４１が接続され、下流管３６には高圧側タンク４２が接続されている。本実施形態は、傾斜用ポンプ３４の駆動によって、低圧側タンク４１及び高圧側タンク４２に圧力差を生じさせ、空気バネ３Ｌ，３Ｒとの間で圧縮空気を送るための送り準備状態を作りだしている。なお、空気元溜であるメインタンク１２の容積が１００リットルの大きさであるのに対し、低圧側タンク４１及び高圧側タンク４２は１５リットルと、小型のタンクである。
【００４０】
４ポート電磁弁の傾斜用制御弁４３は、接続された配管全てを遮断する中央ブロック４３２と、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して、傾斜用ポンプ３４の入力側（低圧側タンク４１側）又は出力側（高圧側タンク４２側）を交互に切り換えて接続可能な左ブロック４３１と右ブロック４３３とによって構成されている。そして、高圧側タンク４２には圧力センサ４４が設けられ、制御装置２０が、その圧力センサ４４、ポンプモータ３７及び傾斜用制御弁４３に接続されている。また、図示しないが、低圧側タンク４１には低圧リミットスイッチや負圧リリーフが設けられ、後述する送り準備状態での動作がより安定するように構成されている。
【００４１】
本実施形態のポンプ傾斜機構４０は、車体１の傾斜を制御する前に予め傾斜用ポンプ３４を駆動させ、低圧側タンク４１の内圧が設定値まで減圧され、高圧側タンク４２の内圧が設定値まで加圧される。すなわち、傾斜用ポンプ３４によって上流管３５から下流管３６側へ圧縮空気が送られ、高圧側タンク４２はメインタンク１２と同じ約０．９ＭＰａ程度にまで加圧され、低圧側タンク４１は大気圧程度にまで減圧される。高圧側タンク４２内の圧力は圧力センサ４４によって検出され、その検出信号に基づいてポンプモータ３７の駆動が制御される。こうして、空気バネ３Ｌ，３Ｒとの間で圧縮空気を送るための送り準備状態が作りだされる。
【００４２】
例えば、車体１を左側へ傾斜させる場合には、所定のタイミングで傾斜用制御弁４３が左ブロック４３１に切り換えられる。そのため、配管３２Ｌと上流管３５が接続され、配管３２Ｒと下流管３６が接続される。空気バネ３Ｌ，３Ｒの内圧は０．３〜０．５ＭＰａ程度であるため、空気バネ３Ｌ内の圧縮空気は、大気圧の低圧側タンク４１へと引き込まれ、逆に空気バネ３Ｒ内へは、その内圧より高圧の高圧側タンク４２から圧縮空気が流れ込む。左側の空気バネ３Ｌは圧縮空気の排気によって低くなり、右側の空気バネ３Ｒは圧縮空気が供給されて高くなることで車体１は左側へ傾く。
【００４３】
車体１が目標角度にまで傾く手前で傾斜用制御弁４３を中央ブロック４３２の接続に切り換えられる。そして、第１実施形態と同様に、図１に示す高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮によって車体１の傾斜制御が行われる。すなわち、高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮によって高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気が行われ、車体１の傾きの微調整が行われる。
【００４４】
その後、走行軌道の曲線部の終了に伴って車体１は水平状態に戻される。その場合には、傾斜用制御弁４３が右ブロック４３３に切り換えられ、空気バネ３Ｌが高圧側タンク４２に接続され、空気バネ３Ｒが低圧側タンク４１へ接続される。そのため、空気バネ３Ｒ内の圧縮空気が排出され、反対の空気バネ３Ｌ内へ圧縮空気が送り込まれ、膨らんでいた右側の空気バネ３Ｒは圧縮空気の排気によって低くなり、逆に収縮していた左側の空気バネ３Ｌは圧縮空気が供給されて高くなることで車体１が水平状態にまで戻される。この場合も、高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮が制御され、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを介した空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気によって微調整が行われる。以上のような傾斜及び傾斜戻しは右側の傾斜の場合も同様にして行われる。
【００４５】
よって、本実施形態の車体傾斜装置では、ポンプ傾斜機構４０によって左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒの間で圧縮空気のやり取りを行うため、これまで大気に放出していた分の圧縮空気の消費を減らすことが可能になる。そのため、カーブが連続するような区間で車体１の傾斜制御が繰り返されたとしても、圧縮空気の消費を大幅に抑えることができ、不図示のコンプレッサやメインタンク１２を大型にしたり、複数設ける必要がなくなる。従って、本実施形態の車体傾斜装置は、イニシャルコストやメンテナンスコストを抑えることができる。また、コンプレッサによる圧縮空気の作製を減らすことができエネルギ効率が良くなる。
【００４６】
本実施形態では、このような効果を、傾斜用ポンプ３４で低圧側タンク４１と高圧側タンク４２に、空気バネ３Ｌ，３Ｒとの圧力差を作ることによって達成させるが、そうしたポンプ傾斜機構４０は簡易な構成であり、安価に提供することが可能である。また、傾斜用ポンプ３４は、必要に応じて駆動させればよいため、より消費電力を減らすことができる。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置について第３実施形態を説明する。第３実施形態は、第１実施形態を構成する図５に示したポンプ傾斜機構３０を変更するものである。図７は、本実施形態のポンプ傾斜機構について示した概念図である。第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明する。このポンプ傾斜機構５０は、傾斜用ポンプ３４に上流管３５と下流管３６とが接続され、その傾斜用ポンプ３４に第１傾斜用制御弁５１と第２傾斜用制御弁５２が接続されている。本実施形態では、第１及び第２傾斜用制御弁５１，５２に安価な３ポート弁が使用されている。配管３２Ｌ，３２Ｒは、それぞれ配管５３１，５３２と配管５４１，５４２に分岐し、それらが図示するように第１及び第２傾斜用制御弁５１，５２に接続されている。そして、第１及び第２傾斜用制御弁５１，５２や傾斜用ポンプ３４のポンプモータ３７は、制御装置２０に接続されている。
【００４８】
車体１を水平状態に保つ場合には、第１傾斜用制御弁５１の第１ブロック５１１に配管５３１，５４１が接続され、第２傾斜用制御弁５２の第２ブロック５２２に配管５３２，５４２が接続される。傾斜用ポンプ３４は連続的又は間歇的に駆動し、いわゆるアイドリングが行われる。このとき管内の圧縮空気は、傾斜用ポンプ３４によって上流管３５から下流管３６へと送られ、第２傾斜用制御弁５２から配管５３２を経て配管５３１へと流れ、第１傾斜用制御弁５１を介して上流管３５へ戻る環状流路内を還流する。これにより、その後に空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気を送るための送り準備状態が作りだされている。
【００４９】
そこで、例えば車体１を左側へ傾斜させる場合には、第２傾斜用制御弁５２が第１ブロック５２１に切り換えられる。左側の空気バネ３Ｌは下流管３５に接続されたままであり、右側の空気バネ３Ｒが配管５４２を介して上流管３６に接続される。そのため、傾斜用ポンプ３４によって、空気バネ３Ｌ内の圧縮空気が排出され、反対の空気バネ３Ｒ内へ送り込まれる。左側の空気バネ３Ｌは圧縮空気の排気によって低くなり、右側の空気バネ３Ｒは圧縮空気が供給されて高くなることで車体１は左側へ傾く。
【００５０】
車体１が目標角度にまで傾く手前で第２傾斜用制御弁５２が第２ブロック５２２に切り換えられる。そして、第１実施形態と同様に、図１に示す高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮によって傾斜制御に切り換えられる。すなわち、高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮によって、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気が行われ、車体１の傾きの微調整が行われる。
【００５１】
その後、走行軌道の曲線部の終了に伴って車体１は水平状態に戻される。その場合は、第１傾斜用制御弁５１が第２ブロック５１２に切り換えられる。左側の空気バネ３Ｌは上流管３６に接続されたままであり、右の空気バネ３Ｒが配管５４１を介して下流管３５に接続される。そのため、傾斜用ポンプ３４によって、空気バネ３Ｒ内の圧縮空気が排出され、反対の空気バネ３Ｌ内へ送り込まれる。膨らんでいた右側の空気バネ３Ｒは圧縮空気の排気によって低くなり、逆に収縮していた左側の空気バネ３Ｌは圧縮空気が供給されて高くなることで車体１が水平状態にまで戻される。
【００５２】
そして、この場合も、高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒの伸縮が制御され、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを介した空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気によって微調整が行われる。以上のような傾斜及び傾斜戻しは右側の傾斜の場合も同様にして行われる。すなわち、右側に傾斜させる場合は、以上の逆を行えばよく。最初に第１傾斜用制御弁５１が第２ブロック５１２に切り換えられ、水平状態に戻す場合には第２傾斜用制御弁５２が第１ブロック５２１に切り換えられる。
【００５３】
よって、本実施形態の車体傾斜装置では、ポンプ傾斜機構５０によって左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気のやり取りを行うため、これまで大気に放出していた分の圧縮空気の消費を減らすことが可能になる。カーブが連続するような区間で車体１の傾斜制御が繰り返されたとしても、圧縮空気の消費を大幅に抑えることができ、不図示のコンプレッサやメインタンク１２を大型にしたり、複数設ける必要がなくなる。第１及び第２傾斜用制御弁５１，５２にも安価な３ポート弁を使用しているため、本実施形態の車体傾斜装置は、イニシャルコストやメンテナンスコストを抑えることができる。また、コンプレッサによる圧縮空気の作製を減らすことができエネルギ効率が良くなる。
【００５４】
本実施形態では、このような効果を、傾斜用ポンプ３４をアイドリングさせることによって達成させているが、そうしたポンプ傾斜機構５０が簡易な構成であり、安価に提供することが可能である。また、傾斜用ポンプ３４は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒの内圧差（０〜０．１ＭＰａ程度）を発生させるもので良いため、少ない消費電力で駆動させることができる。傾斜用ポンプ３４を連続的に駆動させるのではなく、必要に応じて間歇的に駆動させるようにすれば、より消費電力を減らすことができる。更に、傾斜用ポンプ３４が積極的に圧縮空気を移動させるため、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒの伸縮速度を速め、傾斜速度を高めることができる。
【００５５】
ところで、前記実施形態の車体傾斜装置は、ポンプ傾斜機構と高さ制御弁５Ｌ，５Ｒなどで構成された高さ調節機構とを併用したものを示した。高さ調節機構は、車体傾斜装置の主要な構成であるポンプ傾斜機構に対し補助的な構成であるが、前記実施形態の他にも次のような別の高さ調節機構であってもよい。図８は、そうした別の高さ調節機構について一部を示す断面図である。右側の構成について示しているが、左側も同様の構成である。また、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明する。
【００５６】
この高さ調節機構は、図１に示す高さ調整用シリンダ６Ｒを省略し、高さ調節棒４Ｒと梃子９Ｒを直接連結してリンク機構が構成されたものである。その一方で、高さ制御弁５Ｒの弁棒８Ｒと梃子９Ｒとの間には、アクチュエータとしてロータリーソレノイド６０が設けられている。すなわち、第１実施形態では、高さ調整用シリンダ６Ｒの伸縮によって高さ制御弁５Ｒの切り換えを行っていたが、本実施形態は、ロータリーソレノイド６０の回転で行うようにしたものである。なお、高さ調節棒４Ｒの上下方向変位により弁棒８Ｒが回転して高さ制御弁５Ｒが切り換えられる点は同様である。
【００５７】
ロータリーソレノイド６０は、車体１に固定された本体６１内に設けられ、その本体６１からは同軸上に配置されたシャフト６２，６３が突き出している。シャフト６２には連結部材６４が固定され、その連結部材６４が、コロ軸受６６によって本体６１内に回転支持された円筒形状の回転体６５に連結されている。回転体６５内には、コイル６７が一体に設けられ、その内側にはシャフト６３とアーマチュア６８が一体になって回動可能に挿入されている。そして、シャフト６３には回転体６５との間に戻しバネ６９が連結されている。
【００５８】
この戻しバネ６９により、シャフト６２の回転が他方のシャフト６３に伝達され、また、コイル３４が励磁されてシャフト６３が回動する場合には、シャフト６２から切り離されたシャフト６３の回転が可能になっている。シャフト６３は、高さ制御弁５Ｒの弁棒８Ｒに対し、リンク梃子７０を介して連結されている。従って、シャフト６２の回転が伝達され、或いはコイル６７の励磁によってシャフト６３が回動すれば、リンク梃子７０を介して弁棒８Ｒが回動し、高さ制御弁５Ｒが切り換えられる。
【００５９】
ロータリーソレノイド６０を備えた高さ調節機構では、乗客の乗り降りが行われると、その荷重変動に伴って車体１が浮き沈みし、台車２との距離に変化が生じる。高さ調節棒４Ｌ，４Ｒ（図１参照）が車体１との間で上下方向に相対的に変位し、それに伴って梃子９Ｌ，９Ｒが振れ、シャフト６３，６３を介して弁棒８Ｌ，８Ｒが回転する。高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ、空気バネ３Ｌ，３Ｒの給排気が行われる。そして、梃子９Ｌ，９Ｒが水平状態に戻れば再び高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ圧縮空気の給排気が止められる。
【００６０】
また、前記第１乃至第３実施形態で説明した高さ調節機構による傾きの微調整では、ロータリーソレノイド６０によってシャフト６３に回転が与えられ、弁棒８Ｌ，８Ｒの回転により高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの切り換えが行われる。そのため、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気が行われ、車体１の傾きが調節される。
【００６１】
以上、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置について実施形態を説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態は、ポンプ傾斜機構に高さ調節機構を組み合わせたものを車体傾斜装置として説明したが、高さ調節機構による微調整を必要としない場合にはポンプ傾斜機構のみによって車体傾斜装置を構成するようにしたものであってもよい。
また、例えば、図５に示す傾斜用制御弁３３を比例式の制御弁に換えることによって流量を調節した微妙な傾斜制御を行うことができるようにしてもよい。
また、前記第２実施形態では、傾斜用制御弁４３に４ポート電磁弁を使用したが、第３実施形態のように３ポート電磁弁を２つ組み合わせて回路を構成するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、高さ調節機構による微調整の制御をポンプ調節機構３０の制御の後に行う場合を説明したが、両制御を重ねて行うようにしてもよい。
また、高さ調節機構を構成するアクチュエータの一例としてロータリーソレノイドを示して説明したが、その他にもステップモータやサーボモータのような電磁回転アクチュエータ、或いは空圧による回転アクチュエータであってもよい。
【図１】
2012049769.tif 000003
【図２】
2012049769.tif 000004
【図３】
2012049769.tif 000005
【図４】
2012049769.tif 000006
【図５】
2012049769.tif 000007
【図６】
2012049769.tif 000008
【図７】
2012049769.tif 000009
【図８】
2012049769.tif 000010
【図９】
2012049769.tif 000011
【図１０】
2012049769.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月7日(2011.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、
前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、
前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、
前記傾斜用ポンプには、その入力部と出力部とを接続して圧縮空気が前記出力部から入力部へとそのまま還流する環状流路が設けられ、前記一つ又は二つの傾斜用制御弁が前記環状流路の途中に接続されたものであり、
前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送るようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記制御装置は、前記傾斜用ポンプを連続的または間歇的に駆動させて前記送り準備状態を作りだすものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項３】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項４】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、二つの３ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項５】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間に位置する下流管に接続された低圧側タンクと上流管に接続された高圧側タンクとを有する車体傾斜機構および、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を用い、
圧縮空気を給排気することにより前記一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを調整する鉄道車両の車体傾斜方法において、
車体の傾きを調整する前に、予め前記車体傾斜機構の傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにし、
車体の傾斜に伴い所定のタイミングで前記高さ調節機構のアクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させた微調整を行うようにしたことを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。
【請求項６】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜方法において、
前記高圧側タンクに設けられた圧力センサの検出値に基づいて前記傾斜用ポンプを駆動させることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、
台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、
前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、
前記制御装置は、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送ると共に、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項９】
請求項８に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記高さ調節棒と同軸上に一体に形成されたエアシリンダであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項１０】
請求項８に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記弁棒を回転させるロータリーソレノイドであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置および車体傾斜方法に関する。
背景技術
［０００２］
鉄道車両は、車体が台車の上に搭載されて走行する。その際、車体と台車との間には振動を吸収する空気バネが配置され、空気バネ内の空気量を調節することにより車体の高さや傾きの調節が可能である。下記特許文献１では、制御弁の切り換えによって左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気するものであり、一方の空気バネからは圧縮空気が排出され、他方の空気バネには圧縮空気が供給される。こうして左右の空気バネの高さを強制的に変化させることにより車体が傾斜し、曲線走行時のカント不足を補い、乗り心地の向上が図られる。
［０００３］
また、下記特許文献２には、カント不足を補う鉄道車両の車体傾斜装置が開示されている。特に、左右の空気バネの間で圧縮空気のやり取りを行う構造である。図９は、そうした従来の車体傾斜装置を備えた鉄道車両を概念的に示した図であり、曲線走行時の状態を示している。また、図１０は、車体傾斜制御装置を示した概念図である。左右の空気バネ１０１，１０２の間には空気ポンプ１０５が配置され、それぞれが配管１０６によって接続されている。その空気ポンプ１０５には、回転速度と回転数で流速と流量がほぼ一義的に定まり、可逆可変速回転が可能なルーツ型が使用されている。
［０００４］
鉄道車両が、カント不足を生じさせる曲線部を走行する際には、図１０に示す空気ポンプ１０５を駆動させる可逆可変速モータ１１１が制御装置１１２によって制御される。そのため、空気ポンプ１０５によって曲線内側の空気バネ１０１から曲線外側の空気バネ１０２へと圧縮空気が送り込まれる。図９に示すように、曲線内側の空気バネ１０１が低くなる一方、曲線外側の
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
地を悪くしてしまうが、車体の傾斜動作がポンプの駆動に直結した構造では、駆動させたとしてもポンプの制御が著しく困難で実現は難しい。
［０００８］
本発明は、かかる課題を解決すべく、ポンプに無理な運転をさせずに、左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置および車体傾斜方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００９］
本発明の一態様における鉄道車両の車体傾斜装置は、車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御するものであって、前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、前記傾斜用ポンプには、その入力部と出力部とを接続して圧縮空気が前記出力部から入力部へとそのまま還流する環状流路が設けられ、前記一つ又は二つの傾斜用制御弁が前記環状流路の途中に接続されたものであり、前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送るようにしたものであることを特徴とする。
［００１０］
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記制御装置が、前記傾斜用ポンプを連続的または間歇的に駆動させ前記送り準備状態を作りだすものであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記傾斜用制御弁が、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることが好ましい。
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記傾斜用制御弁が、二つの３ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることが好ましい。
［００１１］
本発明の他の態様における鉄道車両の車体傾斜方法は、車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間に位置する下流管に接続された低圧側タンクと上流管に接続された高圧側タンクとを有する車体傾斜機構および、前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を用い、圧縮空気を給排気することにより前記一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを調整するものであり、車体の傾きを調整する前に、予め前記車体傾斜機構の傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにし、車体の傾斜に伴い所定のタイミングで前記高さ調節機構のアクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させた微調整を行うようにしたことを特徴とする。
［００１２］
上記鉄道車両の車体傾斜方法では、前記高圧側タンクに設けられた圧力センサの検出値に基づいて前記傾斜用ポンプを駆動させるものであることが好ましい。
［００１３］
上記鉄道車両の車体傾斜装置では、前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００１７］
次に、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置および車体傾斜方法について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、車体傾斜装置の実施形態を示した概略図である。鉄道車両は、台車２の上に左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒを介して車体１が搭載されている。本実施形態の車体傾斜装置は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒが対称な構造をしている。そのため、図面及び以下の説明では、数字の後に「Ｌ」を付けた場合は左側に配置されたものを示し、同じく「Ｒ」を付けた場合は右側に配置されたものを示すこととする。
［００１８］
空気バネ３Ｌ，３Ｒには、高さ調節棒４Ｌ，４Ｒや高さ制御弁５Ｌ，５Ｒなどによって構成された高さ調節機構が設けられている。これは、カント不足を補うために車体を傾斜させる他、荷重変動に対して車高を一定に保つためのものであり、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して圧縮空気を給排気し、空気バネ３Ｌ，３Ｒの高さ調節を行うものである。高さ調節棒４Ｌ，４Ｒは、上方同軸上にアクチュエータとして高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒが設けられている。高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒは、圧縮空気によって伸び、バネ力によって収縮するものであり先端には梃子９Ｌ，９Ｒが連結されている。
［００１９］
図２は、高さ調整用シリンダ６Ｒから高さ制御弁５Ｒへの連結部分を示した平面図である。ここでは図１の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。高さ制御弁５Ｒは３ポートの切換弁であり、各ポートの切り換えを操作する弁棒８Ｒが突き出され、その弁棒８Ｒに梃子９Ｒが直交方向に連結されている。従って、高さ調整用シリンダ６Ｒが一体の高さ調節棒４Ｒおよび、梃子９Ｒや弁棒８Ｒによってリンク機構が構成され、高さ調節棒４Ｒの上下方向変位や高さ調整用シリンダ６Ｒの伸縮により梃子９Ｒが振れ、弁棒８Ｒが回転して高さ制御弁５Ｒのポートが切り換えられるようになっている。
［００２０］
高さ制御弁５Ｌ，５Ｒは、車体１側に設けられている。そのため、図１に示す状態で空気バネ３Ｌ，３Ｒが上下に伸縮すれば、車体１と台車２の距離が変化し、それに伴って高さ調節棒４Ｌ，４Ｒが上下方向に変位して梃子９Ｌ，９Ｒが振れることになる。梃子９Ｌ，９Ｒの振れる方向によって、弁棒
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
れている。
［００２４］
続いて、図５は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒのポンプ傾斜機構について示した概念図である。このポンプ傾斜機構３０は、車体１を傾斜させる際、収縮側の空気バネから排出される圧縮空気を、膨らませる伸長側の空気バネへと送り込むようにしたものである。空気バネ３Ｌ，３Ｒは、それぞれが高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを介してメインタンク１２に接続されている。そして、図５では省略しているが、開閉弁１４Ｌ，１４Ｒや絞り１６Ｌ，１６Ｒ（図３参照）などと、空気バネ３Ｌ，３Ｒとの間の配管３１Ｌ，３１Ｒには配管３２Ｌ，３２Ｒが分岐している。
［００２５］
左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒは、傾斜用制御弁３３と傾斜用ポンプ（ブースターポンプ）３４とを介して接続されている。傾斜用制御弁３３は、４ポート電磁弁であり、空気バネ３Ｌ，３Ｒ側の配管３２Ｌ，３２Ｒと、傾斜用ポンプ３４側の上流管３５及び下流管３６が接続されている。傾斜用制御弁３３は、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して、傾斜用ポンプ３４の入力側又は出力側を交互に切り換えて接続可能な左ブロック３３１と右ブロック３３３、更には、空気バネ３Ｌ，３Ｒの間を遮断する中央ブロック３３２を有し、各流路の接続パターンが切り換えられるよう構成されたものである。なお、中央ブロック３３２は、配管３２Ｌ，３２Ｒを遮断する他、傾斜用ポンプ３４側の上流管３５及び下流管３６が連通するよう構成されている。
［００２６］
車体１を傾斜させない直線走行時などの傾斜用制御弁３３は、図示するように、中央ブロック３３２の接続パターンであり、左右の空気バネ３Ｌ，３Ｒは遮断され、一方、上流管３５と下流管３６は接続され、傾斜用ポンプ３４を介して環状流路が構成されている。すなわち、傾斜用ポンプ３４が負荷の大きい急な駆動に対応できないため、負荷の小さい状態でアイドリングさせる構成である。これは、環状流路内を圧縮空気が還流することで、傾斜用ポンプ３４を予め駆動させ、その後に空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気を送るための送り準備状態を作りだしている。ただし、環状流路内では温度上昇が起きるため、上流管３５及び下流管３６をある程度長い配管としたり
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
体１の傾斜制御が行われる。
［００３０］
車体１が左側へ傾斜する場合には、左側の空気バネ３Ｌが収縮して低くなり、右側の空気バネ３Ｒは伸長して高くなる。右側へ傾斜させる場合は、空気バネ３Ｌ，３Ｒについて逆の伸縮が行われる。本実施形態の車体傾斜装置では、例えばポンプ傾斜機構３０によって収縮側の空気バネ３Ｌから伸長側の空気バネ３Ｒへ圧縮空気を送って車体１を傾斜させる。そして、更に高さ調整用シリンダ６Ｌ，６Ｒを伸縮させて高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを切り換え、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対して圧縮空気を給排気することにより、車体１傾斜について微調整が行われる。
［００３１］
走行中の鉄道車両は、車速・デポ信号センサ２６がデータデポなどの地上子からの地点情報信号を受信する。制御装置２０では、車高制御部２１によって検出した車速と軌道データ記憶部２３に記憶された軌道データとが比較される。そして、曲線部の曲率やカント量等の曲線部情報に基づき、車高制御部２１に格納された車体傾斜制御プログラムに従って車体傾斜制御が実行される。
［００３２］
図５に示すポンプ傾斜機構３０は、走行中、ポンプモータ３７によって傾斜用ポンプ３４が連続的又は間歇的に駆動し、いわゆるアイドリング状態となっている。その際、配管内の圧縮空気は、傾斜用ポンプ３４によって上流管３５から下流管３６へと送られ、傾斜用制御弁３３を介して上流管３５へ戻り、還流している。これにより、その後に空気バネ３Ｌ，３Ｒ間で圧縮空気を送るための送り準備状態が作りだされている。
［００３３］
そこで、車高制御部２１から指令信号が送られ、傾斜用制御弁３３の切り換えが行われる。なお、傾斜用ポンプ３４が間歇的に駆動している場合には、傾斜用制御弁３３の切り換えが行われる前に予め駆動しておく。一方、傾斜用ポンプ３４が連続的に駆動している場合には、その運転が継続されたまま傾斜用制御弁３３の切り換えが行われる。
［００３４］
車体１を左側へ傾斜させる場合には、曲線部情報に基づき所定のタイミングで傾斜用制御弁３３が左ブロック３３１に切り換えられ、配管３２Ｌと上
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
施形態では、高さ調整用シリンダ６Ｒの伸縮によって高さ制御弁５Ｒの切り換えを行っていたが、本実施形態は、ロータリーソレノイド６０の回転で行うようにしたものである。なお、高さ調節棒４Ｒの上下方向変位により弁棒８Ｒが回転して高さ制御弁５Ｒが切り換えられる点は同様である。
［００５７］
ロータリーソレノイド６０は、車体１に固定された本体６１内に設けられ、その本体６１からは同軸上に配置されたシャフト６２，６３が突き出している。シャフト６２には連結部材６４が固定され、その連結部材６４が、コロ軸受６６によって本体６１内に回転支持された円筒形状の回転体６５に連結されている。回転体６５内には、コイル６７が一体に設けられ、その内側にはシャフト６３とアーマチュア６８が一体になって回転可能に挿入されている。そして、シャフト６３には回転体６５との間に戻しバネ６９が連結されている。
［００５８］
この戻しバネ６９により、シャフト６２の回転が他方のシャフト６３に伝達され、また、コイル３４が励磁されてシャフト６３が回転する場合には、シャフト６２から切り離されたシャフト６３の回転が可能になっている。シャフト６３は、高さ制御弁５Ｒの弁棒８Ｒに対し、リンク梃子７０を介して連結されている。従って、シャフト６２の回転が伝達され、或いはコイル６７の励磁によってシャフト６３が回転すれば、リンク梃子７０を介して弁棒８Ｒが回転し、高さ制御弁５Ｒが切り換えられる。
［００５９］
ロータリーソレノイド６０を備えた高さ調節機構では、乗客の乗り降りが行われると、その荷重変動に伴って車体１が浮き沈みし、台車２との距離に変化が生じる。高さ調節棒４Ｌ，４Ｒ（図１参照）が車体１との間で上下方向に相対的に変位し、それに伴って梃子９Ｌ，９Ｒが振れ、シャフト６２，６３を介して弁棒８Ｌ，８Ｒが回転する。高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ、空気バネ３Ｌ，３Ｒの給排気が行われる。そして、梃子９Ｌ，９Ｒが水平状態に戻れば再び高さ制御弁５Ｌ，５Ｒが切り換えられ圧縮空気の給排気が止められる。
［００６０］
また、前記第１乃至第３実施形態で説明した高さ調節機構による傾きの微
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
調整では、ロータリーソレノイド６０によってシャフト６３に回転が与えられ、弁棒８Ｌ，８Ｒの回転により高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの切り換えが行われる。そのため、空気バネ３Ｌ，３Ｒに対する圧縮空気の給排気が行われ、車体１の傾きが調節される。
［００６１］
以上、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置および車体傾斜方法について実施形態を説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態は、ポンプ傾斜機構に高さ調節機構を組み合わせたものを車体傾斜装置として説明したが、高さ調節機構による微調整を必要としない場合にはポンプ傾斜機構のみによって車体傾斜装置を構成するようにしたものであってもよい。
また、例えば、図５に示す傾斜用制御弁３３を比例式の制御弁に換えることによって流量を調節した微妙な傾斜制御を行うことができるようにしてもよい。
また、前記第２実施形態では、傾斜用制御弁４３に４ポート電磁弁を使用したが、第３実施形態のように３ポート電磁弁を２つ組み合わせて回路を構成するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、高さ調節機構による微調整の制御をポンプ調節機構３０の制御の後に行う場合を説明したが、両制御を重ねて行うようにしてもよい。
また、高さ調節機構を構成するアクチュエータの一例としてロータリーソレノイドを示して説明したが、その他にもステップモータやサーボモータのような電磁回転アクチュエータ、或いは空圧による回転アクチュエータであってもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、
前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、
前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、
前記傾斜用ポンプには、その入力部と出力部とを接続して圧縮空気が前記出力部から入力部へとそのまま還流する環状流路が設けられ、前記一つ又は二つの傾斜用制御弁が前記環状流路の途中に接続されたものであり、
前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送るようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記制御装置は、前記傾斜用ポンプを連続的または間歇的に駆動させて前記送り準備状態を作りだすものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項３】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項４】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、二つの３ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、
台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、
前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、
前記制御装置は、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送ると共に、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項６】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記高さ調節棒と同軸上に一体に形成されたエアシリンダであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項７】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記弁棒を回転させるロータリーソレノイドであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項８】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間に位置する下流管に接続された低圧側タンクと上流管に接続された高圧側タンクとを有する車体傾斜機構および、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を用い、
圧縮空気を給排気することにより前記一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを調整する鉄道車両の車体傾斜方法において、
車体の傾きを調整する前に、予め前記車体傾斜機構の傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにし、
車体の傾斜に伴い所定のタイミングで前記高さ調節機構のアクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させた微調整を行うようにしたことを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。
【請求項９】
請求項８に記載する鉄道車両の車体傾斜方法において、
前記高圧側タンクに設けられた圧力センサの検出値に基づいて前記傾斜用ポンプを駆動させることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月18日(2013.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の他の態様における鉄道車両の車体傾斜方法は、車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間に位置する上流管に接続された低圧側タンクと下流管に接続された高圧側タンクとを有する車体傾斜機構および、前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を用い、圧縮空気を給排気することにより前記一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを調整するものであり、車体の傾きを調整する前に、予め前記車体傾斜機構の傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにし、車体の傾斜に伴い所定のタイミングで前記高さ調節機構のアクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させた微調整を行うようにしたことを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
この戻しバネ６９により、シャフト６２の回転が他方のシャフト６３に伝達され、また、コイル６７が励磁されてシャフト６３が回動する場合には、シャフト６２から切り離されたシャフト６３の回転が可能になっている。シャフト６３は、高さ制御弁５Ｒの弁棒８Ｒに対し、リンク梃子７０を介して連結されている。従って、シャフト６２の回転が伝達され、或いはコイル６７の励磁によってシャフト６３が回動すれば、リンク梃子７０を介して弁棒８Ｒが回動し、高さ制御弁５Ｒが切り換えられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間で圧縮空気をやり取りすることにより、前記左右一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを制御する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、
前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、
前記傾斜用制御弁及び前記傾斜用ポンプを制御するための制御装置とを有し、
前記傾斜用ポンプには、その入力部と出力部とを接続して圧縮空気が前記出力部から入力部へとそのまま還流する環状流路が設けられ、前記一つ又は二つの傾斜用制御弁が前記環状流路の途中に接続されたものであり、
前記制御装置は、前記車体の傾きを制御する前に予め前記傾斜用ポンプを駆動させ、前記環状流路内で圧縮空気を還流させることにより送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送るようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記制御装置は、前記傾斜用ポンプを連続的または間歇的に駆動させて前記送り準備状態を作りだすものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項３】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、一つの４ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項４】
請求項１に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜用制御弁は、二つの３ポート電磁弁であり、前記左右一対の空気バネの左側から右側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネの右側から左側へ圧縮空気を送る接続パターンと、前記左右一対の空気バネ間を遮断すると共に前記環状流路を構成する接続パターンとを有するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、
台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、
前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、
前記制御装置は、前記左右一対の空気バネの一方から他方へ圧縮空気を送ると共に、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項６】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記高さ調節棒と同軸上に一体に形成されたエアシリンダであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項７】
請求項５に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記アクチュエータは、前記弁棒を回転させるロータリーソレノイドであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項８】
車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネの間に接続された一つ又は二つの傾斜用制御弁と、前記傾斜用制御弁を介して前記左右一対の空気バネの間に接続された傾斜用ポンプと、前記傾斜用制御弁と前記傾斜用ポンプとの間に位置する上流管に接続された低圧側タンクと下流管に接続された高圧側タンクとを有する車体傾斜機構および、
前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を用い、
圧縮空気を給排気することにより前記一対の空気バネを伸縮させて前記車体の傾きを調整する鉄道車両の車体傾斜方法において、
車体の傾きを調整する前に、予め前記車体傾斜機構の傾斜用ポンプを駆動させ、前記低圧側タンクと前記高圧側タンクとの間で圧力差を生じさせた送り準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにし、
車体の傾斜に伴い所定のタイミングで前記高さ調節機構のアクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させた微調整を行うようにしたことを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。
【請求項９】
請求項８に記載する鉄道車両の車体傾斜方法において、
前記高圧側タンクに設けられた圧力センサの検出値に基づいて前記傾斜用ポンプを駆動させることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。
【国際調査報告】
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