(57)【要約】【課題】台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るヨーダンパ装置１００は、台車３の前後方向に並設された１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを台車の左右それぞれに備え、１対のヨーダンパのうち、車体２の端部側に位置する第１ヨーダンパ１ａは、車体の端部側に位置する一方の端部Ｅ１が台車に取り付けられ、他方の端部Ｅ２が車体に取り付けられている。車体の中央側に位置する第２ヨーダンパ１ｂは、車体の端部側に位置する一方の端部Ｅ２が車体に取り付けられ、他方の端部Ｅ１が台車に取り付けられている。第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とは、台車のピッチング中心Ｃを挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられている。【選択図】 図１
2020125096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、
前記台車の前後方向に並設された１対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、
前記１対のヨーダンパのうち、前記車体の端部側に位置する第１ヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部が前記台車に取り付けられ、他方の端部が前記車体に取り付けられており、
前記１対のヨーダンパのうち、前記車体の中央側に位置する第２ヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部が前記車体に取り付けられ、他方の端部が前記台車に取り付けられており、
前記第１ヨーダンパの前記他方の端部と、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部とは、前記台車のピッチング中心を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられている、
ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【請求項２】
前記第１ヨーダンパの前記他方の端部と、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部とは、前記台車の前後方向について、前記台車のピッチング中心と略同一の位置に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【請求項３】
前記第１ヨーダンパの前記一方の端部は、前記台車の上下方向について、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部と略同一の位置から、前記台車のピッチング中心と略同一の位置までの間の位置に取り付けられ、
前記第２ヨーダンパの前記他方の端部は、前記台車の上下方向について、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部と略同一の位置から、前記台車のピッチング中心と略同一の位置までの間の位置に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【請求項４】
前記第１ヨーダンパの前記一方の端部は、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部よりも下方に取り付けられ、
前記第１ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも下方に取り付けられ、
前記第２ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも上方に取り付けられており、
前記第１ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度と、前記第２ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度とが、同じ角度αに設定されており、
前記角度αが、０°≦α≦２５°を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【請求項５】
前記第１ヨーダンパの前記一方の端部は、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部よりも上方に取り付けられ、
前記第１ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも上方に取り付けられ、
前記第２ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも下方に取り付けられており、
前記第１ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度と、前記第２ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度とが、同じ角度βに設定されており、
前記角度βが、０°≦β≦７．５°を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置に関する。特に、本発明は、鉄道車両が軌道の直線区間を高速走行する際に、台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両には、高速走行時の台車の蛇行動を抑制するためにヨーダンパが用いられる場合がある。ヨーダンパは、車体と台車とを連結するように台車の左右それぞれに取付けられ、軌道不整やレールの継ぎ目などの軌道からの加振によって発生するヨーイング（台車が車体に対して上下方向の軸周りに回転振動する現象）を速やかに減衰させるために用いられている。
【０００３】
鉄道車両によっては、１つのヨーダンパが故障した場合等に備えて、台車の左右それぞれに１対のヨーダンパ（１台の台車に計４つのヨーダンパ）が取り付けられる場合がある。
従来、上記の場合におけるヨーダンパの配置態様として、図６（ａ）に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が水平方向（台車３の前後方向）となるようにして両者を上下方向に並設する態様と、図６（ｂ）に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が水平方向（台車３の前後方向）となるようにして両者を台車３の前後方向に一直線上に並設する態様とが知られている。
いずれの態様についても、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力は台車３の前後方向にのみ作用し、高速走行時の台車３の蛇行動が抑制される。
【０００４】
ここで、鉄道車両の乗り心地は、軌道不整やレールの継ぎ目などの軌道からの加振や、車輪の偏心による加振によって、台車を介して発生する車体の上下方向の振動の影響が大きい。車体の上下方向の振動は、台車のピッチング（台車が左右方向の軸周りに回転振動する現象）が発生の一要因となっている。すなわち、台車のピッチングが、車体と台車との間に取り付けられた部品を介して、車体を上下方向に振動させる場合がある。
【０００５】
本発明者は、車体の上下方向の振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置を提案している（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、図７に示すように、台車３の前後方向に並設された１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを台車３の左右それぞれに備え、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのそれぞれは、その伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）が車体２に取り付けられ、他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）が台車３に取り付けられており、前記一方の端部Ｅ２の方が前記他方の端部Ｅ１よりも上方に位置することを特徴としている。
特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置によれば、車体２の上下方向の振動を容易に低減可能である。しかしながら、特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減することに着目したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１８５７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、鉄道車両が軌道の直線区間を高速走行する際に、台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述のように、台車のピッチングが、車体と台車との間に取り付けられた部品を介して、車体を上下方向に振動させる場合がある。本発明者らは、ヨーダンパも車体と台車との間に取り付けられた部品であるため、ヨーダンパによって台車のピッチングを抑制できれば、台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を容易に低減できる可能性があることに着眼した。
【０００９】
上記の着眼に基づき、本発明者らは、車体と該車体に連結された前後一対の台車とを具備する鉄道車両において、車体と１対の台車のそれぞれとの間にヨーダンパが取り付けられている場合を想定し、この鉄道車両が、軌道不整を有する直線区間を高速走行する際の運動解析を行って鋭意検討を重ねた。具体的には、各台車の左右それぞれに１対のヨーダンパが取り付けられる場合を想定し、１対のヨーダンパの配置態様を変えて、それぞれの配置態様での上記の運動解析を行った。その結果、以下の知見を得た。
（１）台車のピッチングを１対のヨーダンパで抑制するには、台車のピッチングによって発生するモーメントを１対のヨーダンパによって積極的に低減させることが有効である。
（２）台車のピッチングによって発生するモーメントを１対のヨーダンパによって低減させるには、１対のヨーダンパを台車の前後方向に並設し、各ヨーダンパの伸縮方向の両端部のうち、互いに近い側の端部を車体に取り付け、互いに遠い側の端部を台車に取り付けると共に、互いに近い側の端部を台車のピッチング中心を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付ければよい。
（３）上記のような１対のヨーダンパの配置態様によれば、台車のピッチングによって発生するモーメントに対して、各ヨーダンパの伸縮によってこのモーメントを打ち消す方向の反力が生じるため、台車のピッチングを抑制でき、ひいては台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を低減可能である。
【００１０】
本発明は、上記の本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、前記台車の前後方向に並設された１対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、前記１対のヨーダンパのうち、前記車体の端部側に位置する第１ヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部が前記台車に取り付けられ、他方の端部が前記車体に取り付けられており、前記１対のヨーダンパのうち、前記車体の中央側に位置する第２ヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部が前記車体に取り付けられ、他方の端部が前記台車に取り付けられており、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部と、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部とは、前記台車のピッチング中心を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられている、ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供する。
【００１１】
本発明に係るヨーダンパ装置においては、１対のヨーダンパのうち、車体の端部側に位置する第１ヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、車体の端部側に位置する一方の端部が台車に取り付けられ、他方の端部が車体に取り付けられている。一方、１対のヨーダンパのうち、車体の中央側に位置する第２ヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、車体の端部側に位置する一方の端部が車体に取り付けられ、他方の端部が台車に取り付けられている。すなわち、第１ヨーダンパ及び第２ヨーダンパの伸縮方向の両端部のうち、互いに近い側の端部（第１ヨーダンパの他方の端部及び第２ヨーダンパの一方の端部）が車体に取り付けられている。また、第１ヨーダンパ及び第２ヨーダンパの伸縮方向の両端部のうち、互いに遠い側の端部（第１ヨーダンパの一方の端部及び第２ヨーダンパの他方の端部）が台車に取り付けられている。
そして、第１ヨーダンパ及び第２ヨーダンパの互いに近い側の端部（第１ヨーダンパの他方の端部及び第２ヨーダンパの一方の端部）が、台車のピッチング中心を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられている。
このため、台車のピッチングによって発生するモーメントに対して、第１ヨーダンパ及び第２ヨーダンパの伸縮によってこのモーメントを打ち消す方向の反力が生じる。これにより、台車のピッチングを抑制でき、ひいては台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を低減可能である。
【００１２】
本発明に係るヨーダンパ装置によれば、１対のヨーダンパの配置態様を従来と異なるものに変更するだけで良いため、台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を容易に低減可能であり、鉄道車両の乗り心地を容易に向上させることが可能である。
なお、本発明に係るヨーダンパ装置において、「ピッチング中心」とは、台車がピッチングする際の回転軸を意味し、台車の重心を通って台車の左右方向に延びる軸である。
【００１３】
本発明に係るヨーダンパ装置において、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部と、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部とは、前記台車の前後方向について、前記台車のピッチング中心と略同一の位置に取り付けられていることが好ましい。
【００１４】
上記の好ましい構成によれば、台車のピッチングをより一層効果的に抑制可能であり、ひいては台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動をより一層低減可能である。
【００１５】
本発明に係るヨーダンパ装置において、前記第１ヨーダンパの前記一方の端部は、前記台車の上下方向について、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部と略同一の位置から、前記台車のピッチング中心と略同一の位置までの間の位置に取り付けられ、前記第２ヨーダンパの前記他方の端部は、前記台車の上下方向について、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部と略同一の位置から、前記台車のピッチング中心と略同一の位置までの間の位置に取り付けられていることが好ましい。
【００１６】
上記の好ましい構成によれば、台車のピッチングをより一層効果的に抑制可能であり、ひいては台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動をより一層低減可能である。
【００１７】
また、本発明に係るヨーダンパ装置において、前記第１ヨーダンパの前記一方の端部は、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部よりも下方に取り付けられ、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも下方に取り付けられ、前記第２ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも上方に取り付けられており、前記第１ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度と、前記第２ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度とが、同じ角度αに設定されており、前記角度αが、０°≦α≦２５°を満足することが好ましい。
【００１８】
上記の好ましい構成によれば、台車のピッチングをより一層効果的に抑制可能であり、ひいては台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動をより一層低減可能である。
【００１９】
或いは、本発明に係るヨーダンパ装置において、前記第１ヨーダンパの前記一方の端部は、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部よりも上方に取り付けられ、前記第１ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも上方に取り付けられ、前記第２ヨーダンパの前記他方の端部は、前記第２ヨーダンパの前記一方の端部よりも下方に取り付けられており、前記第１ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度と、前記第２ヨーダンパの伸縮方向と水平方向との成す角度とが、同じ角度βに設定されており、前記角度βが、０°≦β≦７．５°を満足することが好ましい。
【００２０】
上記の好ましい構成によれば、台車のピッチングをより一層効果的に抑制可能であり、ひいては台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動をより一層低減可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るヨーダンパ装置によれば、鉄道車両が軌道の直線区間を高速走行する際に、台車のピッチングに起因した車体の上下方向の振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図２】図１（ａ）に示すヨーダンパ装置の作用効果を説明するための説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の第１変形例に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の第２変形例に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の第３変形例及び第４変形例に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図６】比較例１及び比較例２の鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図７】比較例３の鉄道車両用ヨーダンパ装置（特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置）の概略構成を説明する説明図である。
【図８】実施例１〜６及び比較例１〜３の各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地レベルＬＴを比較した結果を示す。
【図９】実施例７、８及び比較例１〜３の各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地レベルＬＴを比較した結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００２４】
＜本実施形態に係るヨーダンパ装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図１（ａ）は一の例を示し、図１（ｂ）は他の例を示す。
図１に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置（以下、適宜、単に「ヨーダンパ装置」という）１００は、車体２と車体２に連結された台車３とを具備する鉄道車両に用いられるものである。図１では、便宜上、１台の台車３のみを図示しているが、実際には、車体２に前後（図１の紙面の左右方向）１対の台車３が連結されている。台車３は、１つの車体２のみを支持する通常の台車である。換言すれば、台車３は、鉄道車両が有する前後１対の車体２間に設置されて、前後１対の車体２の双方を支持する連接台車ではない。
【００２５】
車体２は、車体本体２１と、車体本体２１の左右それぞれに車体本体２１の床面から垂下されたヨーダンパ受け２２とを備えている。図１には、車体本体２１の左右のいずれか一方に取り付けられたヨーダンパ受け２２を図示している。本実施形態のヨーダンパ受け２２は、台車３の前後方向について、台車３のピッチング中心（台車３がピッチングする際の回転軸を意味し、台車３の重心を通って台車３の左右方向に延びる軸）と略同一の位置に設けられている。
【００２６】
台車３は、前後１対の輪軸３ａ、３ｂと、台車枠３ｃと、車体２（車体本体２１）と台車枠３ｃとを連結し車体２を支持する空気ばね３ｄとを備えている。台車３が備える上記の構成要素及びその他の構成要素は、周知慣用の台車と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
ヨーダンパ装置１００は、各台車３の前後方向に並設された１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを各台車３の左右それぞれに備えている。図１には、台車３の左右のいずれか一方に取り付けられた１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを図示している。
ヨーダンパ１ａ、１ｂは、内部で粘性流体が流通する際の粘性抵抗により、伸縮する際に抵抗力（減衰力）を付与するものである。一般に、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力は、車体２と台車３との速度差にヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数を乗算して得られる。ヨーダンパ１ａ、１ｂの更に具体的な構成は、公知のヨーダンパと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
なお、ヨーダンパ１ａ、１ｂとしては、減衰力可変型のヨーダンパを用いることも可能である。この場合、ヨーダンパ装置１００は、ヨーダンパ１ａ、１ｂに加えて、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力を制御する制御手段（図示せず）を備えることになる。具体的には、この制御手段として、車体２に取り付けられたシーケンサ等から構成されるコントローラ（図示せず）と、ヨーダンパ１ａ、１ｂに取り付けられた電磁弁（図示せず）とを具備する構成を例示できる。電磁弁は、コントローラからの制御信号に基づき、ヨーダンパ１ａ、１ｂ内部の粘性流体の流通をオン・オフすることで、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力を有効（減衰力が作用する状態）にしたり、無効（実質的に減衰力が作用しない状態）にする機能を果たす。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００が備える１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのうち、車体２の端部側（図１の紙面の右側）に位置する第１ヨーダンパ１ａは、その伸縮方向（水平方向。図１の紙面の左右方向）の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられ、他方の端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられている。図１（ａ）に示す第１ヨーダンパ１ａは、伸縮方向が水平方向となるように取り付けられているため、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１は、台車３の上下方向について、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と略同一の位置になっている。
また、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのうち、車体２の中央側（図１の紙面の左側）に位置する第２ヨーダンパ１ｂは、その伸縮方向（水平方向。図１の紙面の左右方向）の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられ、他方の端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられている。図１（ａ）に示す第２ヨーダンパ１ｂは、伸縮方向が水平方向となるように取り付けられているため、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１は、台車３の上下方向について、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２と略同一の位置になっている。
【００３０】
そして、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とは、台車３のピッチング中心（後述の図２に示すピッチング中心Ｃ）を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられている。本実施形態では、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２とピッチング中心Ｃとの距離と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とピッチング中心Ｃとの距離とが、略同一になっている。また、前述のように、ヨーダンパ受け２２は、台車３の前後方向について、台車３のピッチング中心Ｃと略同一の位置に設けられているため、このヨーダンパ受け２２に取り付けられた第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とは、台車３の前後方向について、台車３のピッチング中心Ｃと略同一の位置に取り付けられている。
【００３１】
図１（ａ）に示す例では、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２の方が、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２よりも上方に取り付けられている。しかしながら、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００はこれに限るものではなく、図１（ｂ）に示すように、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２の方が、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２よりも上方に取り付けられていてもよい。図１（ｂ）に示すヨーダンパ装置１００は、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２との上下関係が異なる点を除いて、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００と同様の構成であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３２】
本実施形態に係るヨーダンパ装置１００が備える１対のヨーダンパ１ａ、１ｂは上記のように配置されているため、台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を容易に低減可能である。
以下、この点について、図２を参照しつつ、より具体的に説明する。
【００３３】
図２は、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００の作用効果を説明するための説明図である。なお、図２では、図１（ａ）に示す車体本体２１及び空気ばね３ｄの図示を省略している。また、図２に示すピッチング中心Ｃは、説明の便宜上可視化しているが、実際には見えない仮想点である。
図２（ａ）に示すように、台車３（台車枠３ｃ）のピッチングによって、ピッチング中心Ｃに対して時計回りのモーメントＭ１が発生する場合を考える。この場合、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１は、台車枠３ｃと共にピッチング中心Ｃに対して時計回りに回転する一方、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２は、車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられているため、ピッチング中心Ｃに対して時計回りに回転しない。この結果、第１ヨーダンパ１ａは収縮することになり、これにより第１ヨーダンパ１ａが台車枠３ｃを車体２の端部側（図２の紙面の右側）に押す反力Ｆ１が生じる。
【００３４】
同様に、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１は、台車枠３ｃと共にピッチング中心Ｃに対して時計回りに回転する一方、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２は、車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられているため、ピッチング中心Ｃに対して時計回りに回転しない。この結果、第２ヨーダンパ１ｂは収縮することになり、これにより第２ヨーダンパ１ｂが台車枠３ｃを車体２の中央側（図２の紙面の左側）に押す反力Ｆ２が生じる。
【００３５】
図２（ａ）に示す反力Ｆ１及び反力Ｆ２は、双方共に、ピッチング中心Ｃに対して反時計回りのモーメントを生じさせる。すなわち、反力Ｆ１及び反力Ｆ２は、モーメントＭ１を打ち消す方向の反力である。このため、台車３のピッチングが抑制され、ひいては台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減可能である。
【００３６】
次に、図２（ｂ）に示すように、台車３（台車枠３ｃ）のピッチングによって、ピッチング中心Ｃに対して反時計回りのモーメントＭ２が発生する場合を考える。この場合、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１は、台車枠３ｃと共にピッチング中心Ｃに対して反時計回りに回転する一方、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２は、車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられているため、ピッチング中心Ｃに対して反時計回りに回転しない。この結果、第１ヨーダンパ１ａは伸長することになり、これにより第１ヨーダンパ１ａが台車枠３ｃを車体２の中央側（図２の紙面の左側）に引っ張る反力Ｆ１が生じる。
【００３７】
同様に、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１は、台車枠３ｃと共にピッチング中心Ｃに対して反時計回りに回転する一方、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２は、車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられているため、ピッチング中心Ｃに対して反時計回りに回転しない。この結果、第２ヨーダンパ１ｂは伸長することになり、これにより第２ヨーダンパ１ｂが台車枠３ｃを車体２の端部側（図２の紙面の右側）に引っ張る反力Ｆ２が生じる。
【００３８】
図２（ｂ）に示す反力Ｆ１及び反力Ｆ２は、双方共に、ピッチング中心Ｃに対して時計回りのモーメントを生じさせる。すなわち、反力Ｆ１及び反力Ｆ２は、モーメントＭ２を打ち消す方向の反力である。このため、台車３のピッチングが抑制され、ひいては台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減可能である。
【００３９】
以上の説明では、図２を参照しつつ、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００の作用効果について述べたが、図１（ｂ）に示すヨーダンパ装置１００の作用効果についても同様である。
【００４０】
以下、本実施形態の変形例について説明する。変形例については、図１に示すヨーダンパ装置１００と異なる点だけを説明する。
【００４１】
＜本実施形態の第１変形例に係るヨーダンパ装置の構成＞
図３は、本発明の一実施形態の第１変形例に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図３（ａ）は一の例を示し、図３（ｂ）は他の例を示す。図３において、図１に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。図３に示す破線ＣＬは、台車３のピッチング中心Ｃ（図２参照）を通り水平方向（台車３の前後方向）に延びる直線である。
図３（ａ）に示すように、第１変形例に係るヨーダンパ装置１００Ａは、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１が、台車３の上下方向について、台車３のピッチング中心Ｃ（破線ＣＬ）と略同一の位置に取り付けられている点が、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００と異なる。また、図３（ａ）に示すように、第１変形例に係るヨーダンパ装置１００Ａは、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１が、台車３の上下方向について、台車３のピッチング中心Ｃ（破線ＣＬ）と略同一の位置に取り付けられている点が、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００と異なる。図３（ｂ）に示すヨーダンパ装置１００Ａは、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２との上下関係が異なる点を除いて、図３（ａ）に示すヨーダンパ装置１００Ａと同様の構成であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
図３に示す第１変形例に係るヨーダンパ装置１００Ａも、ヨーダンパ装置１００と同様に、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とが、台車３のピッチング中心Ｃ（破線ＣＬ）を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられているため、台車３のピッチングによって発生するモーメントに対して、第１ヨーダンパ１ａ及び第２ヨーダンパ１ｂの伸縮によってこのモーメントを打ち消す方向の反力が生じる。このため、台車３のピッチングを抑制でき、ひいては台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減可能である。
【００４２】
＜本実施形態の第２変形例に係るヨーダンパ装置の構成＞
図４は、本発明の一実施形態の第２変形例に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図４（ａ）は一の例を示し、図４（ｂ）は他の例を示す。図４において、図１に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。図４に示す破線ＤＬは、図４（ａ）の場合、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２を通り水平方向（台車３の前後方向）に延びる直線であり、図４（ｂ）の場合、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２を通り水平方向（台車３の前後方向）に延びる直線である。図４に示す破線ＣＬは、台車３のピッチング中心Ｃ（図２参照）を通り水平方向（台車３の前後方向）に延びる直線である。図４に示す破線ＵＬは、図４（ａ）の場合、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２を通り水平方向（台車３の前後方向）に延びる直線であり、図４（ｂ）の場合、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２を通り水平方向（台車３の前後方向）に延びる直線である。
図４（ａ）に示すように、第２変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｂは、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１が、台車３の上下方向について、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２（破線ＤＬ）と台車３のピッチング中心Ｃ（破線ＣＬ）との略中間の位置に取り付けられている点が、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００と異なる。また、図４（ａ）に示すように、第２変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｂは、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１が、台車３の上下方向について、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２（破線ＵＬ）と台車３のピッチング中心Ｃ（破線ＣＬ）との略中間の位置に取り付けられている点が、図１（ａ）に示すヨーダンパ装置１００と異なる。図４（ｂ）に示すヨーダンパ装置１００Ｂは、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２との上下関係が異なる点を除いて、図４（ａ）に示すヨーダンパ装置１００Ｂと同様の構成であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
図４に示す第２変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｂも、ヨーダンパ装置１００、１００Ａと同様に、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とが、台車３のピッチング中心Ｃ（破線ＣＬ）を挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられているため、台車３のピッチングによって発生するモーメントに対して、第１ヨーダンパ１ａ及び第２ヨーダンパ１ｂの伸縮によってこのモーメントを打ち消す方向の反力が生じる。このため、台車３のピッチングを抑制でき、ひいては台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減可能である。
【００４３】
＜本実施形態の第３変形例及び第４変形例に係るヨーダンパ装置の構成＞
図５は、本発明の一実施形態の第３変形例及び第４変形例に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図５（ａ）は第３変形例を示し、図５（ｂ）は第４変形例を示す。図５において、図１に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。図５に示す符号Ｃは、図２と同様にピッチング中心を意味する。
図５（ａ）に示すように、第３変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｃでは、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１が、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２よりも下方に取り付けられ、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２が、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２よりも下方に取り付けられ、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１が、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２よりも上方に取り付けられている。そして、第１ヨーダンパ１ａの伸縮方向と水平方向（台車３の前後方向）との成す角度と、第２ヨーダンパ１ｂの伸縮方向と水平方向（台車３の前後方向）との成す角度とが、同じ角度αに設定されており、角度αが、０°≦α≦２５°を満足する。
図５（ａ）に示す第３変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｃも、ヨーダンパ装置１００、１００Ａ及び１００Ｂと同様に、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とが、台車３のピッチング中心Ｃを挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられているため、台車３のピッチングによって発生するモーメントに対して、第１ヨーダンパ１ａ及び第２ヨーダンパ１ｂの伸縮によってこのモーメントを打ち消す方向の反力が生じる。このため、台車３のピッチングを抑制でき、ひいては台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減可能である。
【００４４】
図５（ｂ）に示すように、第４変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｄでは、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１が、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２よりも上方に取り付けられ、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２が、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２よりも上方に取り付けられ、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１が、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２よりも下方に取り付けられている。そして、第１ヨーダンパ１ａの伸縮方向と水平方向（台車３の前後方向）との成す角度と、第２ヨーダンパ１ｂの伸縮方向と水平方向（台車３の前後方向）との成す角度とが、同じ角度βに設定されており、角度βが、０°≦β≦７．５°を満足する。
図５（ｂ）に示す第４変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｄも、ヨーダンパ装置１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃと同様に、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２とが、台車３のピッチング中心Ｃを挟んで上下方向に互いに離間した位置に取り付けられているため、台車３のピッチングによって発生するモーメントに対して、第１ヨーダンパ１ａ及び第２ヨーダンパ１ｂの伸縮によってこのモーメントを打ち消す方向の反力が生じる。このため、台車３のピッチングを抑制でき、ひいては台車３のピッチングに起因した車体２の上下方向の振動を低減可能である。
【００４５】
以下、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ及び１００Ｄの効果をより具体的に説明するため、比較対象とする比較例１〜３のヨーダンパ装置について説明する。
【００４６】
＜比較例１のヨーダンパ装置の構成＞
図６（ａ）は、比較例１の鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図６（ａ）において、図１に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図６（ａ）に示すように、比較例１のヨーダンパ装置は、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が水平方向（台車３の前後方向）となるようにして両者が上下方向に並設されている。比較例１のヨーダンパ装置では、各ヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向（図６（ａ）の紙面の左右方向）の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側（図６（ａ）の紙面の右側）に位置する双方の端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられ、車体２の中央側（図６（ａ）の紙面の左側）に位置する双方の端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２）に取り付けられている。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例１のヨーダンパ装置における各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
【００４７】
＜比較例２のヨーダンパ装置の構成＞
図６（ｂ）は、比較例２の鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図６（ｂ）において、図１に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図６（ｂ）に示すように、比較例２のヨーダンパ装置は、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が水平方向（台車３の前後方向）となるようにして両者が台車３の前後方向に一直線上に並設されている。比較例２のヨーダンパ装置では、ヨーダンパ１ａの伸縮方向（図６（ｂ）の紙面の左右方向）の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側（図６（ｂ）の紙面の右側）に位置する端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２ａ）に取り付けられ、車体２の中央側（図６（ｂ）の紙面の左側）に位置する端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられている。一方、ヨーダンパ１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられ、車体２の中央側に位置する端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２ｂ）に取り付けられている。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例２のヨーダンパ装置における各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
【００４８】
＜比較例３のヨーダンパ装置の構成＞
図７は、比較例３の鉄道車両用ヨーダンパ装置（特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置）の概略構成を説明する説明図である。図７において、図１に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図７に示すように、比較例３のヨーダンパ装置は、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが台車３の前後方向に並設されている。比較例３のヨーダンパ装置では、各ヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）が車体２（ヨーダンパ受け２２ａ、２２ｂ）に取り付けられ、他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられており、前記一方の端部Ｅ２の方が前記他方の端部Ｅ１よりも上方に位置している。具体的には、前記一方の端部Ｅ２が他方の端部Ｅ１よりも６０ｍｍ上方に位置している。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例３のヨーダンパ装置における各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
【００４９】
＜本実施形態に係るヨーダンパ装置の評価＞
以下、各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地を実際に運動解析によって評価した結果について説明する。運動解析を行う鉄道車両のモデルとしては、いずれのヨーダンパ装置を用いる場合であっても、車体２に前後１対の台車３が連結され、台車３を剛体要素、車体２を弾性体要素としたモデルを用いた。そして、軌道不整を有する直線区間を高速走行する際の運動解析を行った。
【００５０】
具体的には、運動解析によって、直線区間を走行中の鉄道車両における車体２の上下方向の振動加速度を算出し、この算出した振動加速度から乗り心地レベルを算出した。なお、運動解析は、汎用機構解析ソフトを利用して実施可能であり、例えば、ダッソー・システムズ（株）製マルチボディダイナミクス解析ツール「SIMPACK」を利用することが可能である。また、乗り心地レベルとしては、「鉄道車両のダイナミクス」（日本機械学会編）に記載の以下の式（１）で表される乗り心地レベルＬＴ[ｄＢ]を用いた。
ＬＴ[ｄＢ]＝２０ｌｏｇ（ａｗ／ａｒｅｆ）  ・・・（１）
【００５１】
図８は、実施例１〜６及び比較例１〜３の各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地レベルＬＴを比較した結果を示す。図８（ａ）は乗り心地レベルＬＴに関わる式（１）の右辺の各パラメータの値を、図８（ｂ）は乗り心地レベルＬＴの値を示す。図８に示す「比較例１」は、図６（ａ）に示すヨーダンパ装置を用いた場合の結果であり、「比較例２」は、図６（ｂ）に示すヨーダンパ装置を用いた場合の結果であり、「比較例３」は、図７に示すヨーダンパ装置を用いた場合の結果である。「実施例１」は、図１（ａ）に示す本実施形態に係るヨーダンパ装置１００を用いた場合の結果であり、「実施例２」は、図１（ｂ）に示す本実施形態に係るヨーダンパ装置１００を用いた場合の結果である。「実施例３」は、図３（ａ）に示す本実施形態の第１変形例に係るヨーダンパ装置１００Ａを用いた場合の結果であり、「実施例４」は、図３（ｂ）に示す本実施形態の第１変形例に係るヨーダンパ装置１００Ａを用いた場合の結果である。「実施例５」は、図４（ａ）に示す本実施形態の第２変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｂを用いた場合の結果であり、「実施例６」は、図４（ｂ）に示す本実施形態の第２変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｂを用いた場合の結果である。
【００５２】
図８に示すように、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００（実施例１、２）、１００Ａ（実施例３、４）及び１００Ｂ（実施例５、６）によれば、比較例１のヨーダンパ装置を用いた場合に比べて、乗り心地レベルが大きく低減され、他の比較例２、３と比べても低減されることが分かった。
本実施形態に係るヨーダンパ装置１００、１００Ａ及び１００Ｂの何れもが、比較例１〜３に比べて乗り心地レベルが低減されていることからして、第１ヨーダンパ１ａの一方の端部Ｅ１は、台車３の上下方向について、第１ヨーダンパ１ａの他方の端部Ｅ２と略同一の位置（図１に示す実施例１、２の場合）から、台車３のピッチング中心Ｃと略同一の位置（図３に示す実施例３、４の場合）までの間の位置（図４に示す実施例５、６の場合は略中間の位置）に取り付けられることが好ましいといえる。同様に、第２ヨーダンパ１ｂの他方の端部Ｅ１は、台車３の上下方向について、第２ヨーダンパ１ｂの一方の端部Ｅ２と略同一の位置（図１に示す実施例１、２の場合）から、台車３のピッチング中心Ｃと略同一の位置（図３に示す実施例３、４の場合）までの間の位置（図４に示す実施例５、６の場合は略中間の位置）に取り付けられることが好ましいといえる。
【００５３】
図９は、実施例７、８及び比較例１〜３の各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地レベルＬＴを比較した結果を示す。図９（ａ）は乗り心地レベルＬＴに関わる式（１）の右辺の各パラメータの値を、図９（ｂ）は乗り心地レベルＬＴの値を示す。図９（ｂ）の横軸は角度α（図５（ａ）参照）及び角度β（図５（ｂ）参照）を、縦軸は乗り心地レベルＬＴを示す。図９に示す「比較例１」、「比較例２」及び「比較例３」は、図８に示すものと同じ結果を意味する。図９に示す「実施例７」は、図５（ａ）に示す本実施形態の第３変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｃを用いて角度αを０°≦α≦２５°の範囲で変化させた場合の結果であり、「実施例８」は、図５（ｂ）に示す本実施形態の第４変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｄを用いて角度βを０°≦β≦７．５°の範囲で変化させた場合の結果である。
【００５４】
図９に示すように、本実施形態の第３変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｃ（実施例７）によれば、比較例１のヨーダンパ装置を用いた場合に比べて、乗り心地レベルが低減されることが分かった。特に、角度αを０°≦α≦２０°にすれば、比較例１のヨーダンパ装置を用いた場合に比べて、乗り心地レベルが大きく低減され、他の比較例２、３と比べても低減されることが分かった。
また、図９に示すように、本実施形態の第４変形例に係るヨーダンパ装置１００Ｄ（実施例８）によれば、比較例１のヨーダンパ装置を用いた場合に比べて、乗り心地レベルが低減されることが分かった。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ・・・第１ヨーダンパ
１ｂ・・・第２ヨーダンパ
２・・・車体
２１・・・車体本体
２２・・・ヨーダンパ受け
３・・・台車
３ｃ・・・台車枠
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ・・・ヨーダンパ装置
Ｃ・・・ピッチング中心
Ｅ１・・・台車に取り付けられたヨーダンパの端部
Ｅ２・・・車体に取り付けられたヨーダンパの端部
【図１】
2020125096.tif 000003
【図２】
2020125096.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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