(57)【要約】【課題】高さ調整弁を動作させなくする締切弁を不要とした気体ばね装置、及び車体傾斜装置を提供する。【解決手段】車体８０を支持する気体ばね１，１を備えた車体傾斜装置において、給気弁３１及び排気弁３２の径を大きくすることにより、給気弁３１及び排気弁３２を介して気体ばね１に対して給排気される気体の流量を、高さ調整弁４を用いて気体ばね１に対して給排気される気体の流量に比べて、大きくする。これにより、高さ調整弁４が動作していても、給気弁３１及び排気弁３２を用いて、気体ばね１，１の一方を伸ばし、他方を縮めて、車体８０を傾斜させることが可能となり、従来必要であった、車体８０を傾斜させる際に高さ調整弁４を動作させなくするように第２気体管５を締め切る締切弁が不要となる。【選択図】        図１
2004182029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす第１気体管と、前記気体ばねから気体を排気する排気弁と、前記気体ばねに対して気体を給排気できる給気口及び排気口を有する高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁への気体の流路をなす第３気体管とを備え、
前記給気弁のポート径及び／又は前記排気弁のポート径は、前記高さ調整弁の排気口径及び／又は前記高さ調整弁の給気口径よりも大きいことを特徴とする気体ばね装置。
【請求項２】
気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす第１気体管と、該第１気体管に繋がり前記気体ばねから気体を排気する排気弁と、前記気体ばねに対して気体を給排気できる給気口及び排気口を有する高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁の前記給気口への気体の流路をなす第３気体管とを備え、
第１気体管の径は、第２気体管の径及び／又は第３気体管の径よりも大きいことを特徴とする気体ばね装置。
【請求項３】
気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、少なくとも一つの給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす少なくとも一つの第１気体管と、前記気体ばねから気体を排気する少なくとも一つの排気弁と、前記気体源から前記気体ばねへ供給される気体が通過する給気口及び前記気体ばねから排気される気体が通過する排気口を夫々１個以上有する少なくとも一つの高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす少なくとも一つの第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁への気体の流路をなす少なくとも一つの第３気体管とを備え、
前記給気弁のポートの合計開口面積及び／又は前記排気弁のポートの合計開口面積が、前記高さ調整弁の排気口の合計開口面積及び／又は前記高さ調整弁の給気口の合計開口面積よりも大きいことを特徴とする気体ばね装置。
【請求項４】
気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、少なくとも一つの給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす少なくとも一つの第１気体管と、該第１気体管に繋り前記気体ばねから気体を排気する少なくとも一つの排気弁と、前記気体源から前記気体ばねへ供給される気体が通過する給気口及び前記気体ばねから排気される気体が通過する排気口を夫々１個以上有する少なくとも一つの高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす少なくとも一つの第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁の前記給気口への気体の流路をなす少なくとも一つの第３気体管とを備え、
第１気体管の合計断面積は、第２気体管の合計断面積及び／又は第３気体管の合計断面積よりも大きいことを特徴とする気体ばね装置。
【請求項５】
前記第２気体管は、気体の流れを締め切ることができる締切弁を介することなく、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間で気体が直接に流れる構成であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の気体ばね装置。
【請求項６】
前記気体ばね、前記給気弁、前記第１気体管、前記排気弁、前記高さ調整弁、前記第２気体管、及び前記第３気体管の組み合わせは、対になっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の気体ばね装置。
【請求項７】
鉄道台車と、車体と、該車体を支持する空気ばね装置とを備える車体傾斜装置であって、
前記空気ばね装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の気体ばね装置であることを特徴とする車体傾斜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体を支持し、車体の高さ及び傾斜を調整する気体ばね装置及び車体傾斜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道車両においては、車輪を含む走行機構を備える台車と人員または貨物などを搭載する車体との間に空気を用いる気体ばねを備え、気体ばねにて車体を支持し、車体の高さ及び傾斜を調整する構成が取られている。図６は、車両の正面または背面から見た、気体ばね装置を用いた従来の車体傾斜装置を示す模式的断面図である。車体８０と台車８１との間に、空気を用いて上下に伸縮する気体ばね１が備えられ、車体８０に、気体ばね１への空気の供給源であり、空気圧を発生する気体源２が備えられている。気体ばね１と気体源２とは、給気弁３１を備えた第１気体管３にて、給気弁３１を介して接続されており、給気弁３１が開状態である場合に気体源２から気体ばね１へ第１気体管３を通って空気が供給される構成となっている。第１気体管３は、また、給気弁３１と気体ばね１との間の配管部に排気弁３２が接続され、排気弁３２が開状態である場合に気体ばね１から空気が排気される構成となっている。更に、気体ばね１に対して空気を給排気して車体８０の高さを調整する高さ調整弁４が備えられている。高さ調整弁４と気体ばね１との間は、締切弁５１を途中に介した第２気体管５にて接続されており、高さ調整弁４と気体源２との間は、第３気体管６にて接続されている。高さ調整弁４は、機械的に動作し、気体ばね１が所定範囲よりも縮んで車体８０の高さが低い場合に、第３気体管６及び第２気体管５を通して空気を気体源２から気体ばね１へ供給し、気体ばね１が所定範囲よりも伸びて車体８０の高さが高い場合に、第２気体管５を通して気体ばね１から空気を排気する。気体ばね１は、気体源２から空気を供給されることにより伸びて車体の高さを高くし、空気が排気されることにより縮んで車体の高さを低くする。高さ調整弁４が機械的に気体ばね１に対して給排気を行うことにより、車体８０の高さが所定範囲内に保たれる。車体８０、台車８１及び気体源２以外の前述のその他の構成は、対になって構成されており、気体ばね１，１の夫々が車体８０の左右を下から支持している。また、気体ばね１，１は、差圧弁７１及び締切弁７２を介して第４気体管７にて接続されており、差圧弁７１は、気体ばね１，１内の空気圧の差を所定範囲内に保つべく作用する。
【０００３】
鉄道車両では、カーブの部分を通過するとき等に横向きの加速度が作用し、乗客の乗り心地が悪くなる。カーブの部分での乗り心地を向上させるため、特に高速車両の場合に、加速度を相殺する方向に車体を傾斜させることが行われている。車体を傾斜させる方法として、前述の如き車体傾斜装置を用いて車体を傾斜させる方法が用いられている。例えば車体８０を左に傾斜させる場合は、車体８０の左側を支持する気体ばね装置において、給気弁３１を閉状態、排気弁３２を開状態として気体ばね１から空気を排気し、車体８０の右側を支持する気体ばね装置において、給気弁３１を開状態、排気弁３２を閉状態として気体源２から気体ばね１へ空気を供給することによって、車体８０の左側の高さが低くなって右側の高さが高くなり、車体８０が左に傾斜される。このとき、高さ調整弁４は、車体８０の左側の高さを高くし右側の高さを低くしようとして、車体８０の傾きを元に戻す方向に働くため、車体８０を傾斜させる場合は、高さ調整弁４が動作しないように締切弁５１を閉状態として、確実に車体８０を傾斜させる。また、差圧弁７１も同様に車体８０の傾きを元に戻す方向へ働くため、締切弁７２をも閉状態とする場合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−８１５５８号公報
【特許文献２】
特許第２８２２８３９号公報
【特許文献３】
特開２００１−２８７６４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
気体ばね装置を用いた従来の車体傾斜装置では、前述の如く、車体８０を傾斜させる機能を持たせるために、気体ばね１と高さ調整弁４との間の空気の流路をなす第２気体管５を締め切る締切弁５１が必須となっている。このような車体傾斜装置では、締切弁５１が故障した場合、高さ調整弁４による高さ調整の機能、又は車体８０を傾斜させる機能が働かなくなり、安全・快適な車両の走行が不可能となる。このため、安全性向上のために、第２気体管５及び締切弁５１を２重化する等の対策が必要となり、車体傾斜装置の構造が複雑となっていた。また、構造が複雑な車体傾斜装置のメンテナンスが困難となり、メンテナンスのコストが高いという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車体を傾斜させるために気体ばねに対して給排気する気体の流量を、高さ調整弁が給排気する気体の流量よりも大きくすることにより、第２気体管を締め切る締切弁を不要にした気体ばね装置及び車体傾斜装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る気体ばね装置は、気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす第１気体管と、前記気体ばねから気体を排気する排気弁と、前記気体ばねに対して気体を給排気できる給気口及び排気口を有する高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁への気体の流路をなす第３気体管とを備え、前記給気弁のポート径及び／又は前記排気弁のポート径は、前記高さ調整弁の排気口径及び／又は前記高さ調整弁の給気口径よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
第１発明においては、気体源から気体ばねへ気体を供給する給気弁のポート径、及び／又は気体ばねから気体を排気する排気弁のポート径を、高さ調整弁の排気口径及び／又は高さ調整弁の給気口径に比べて大きくする。ここで、高さ調整弁の給気口は、気体ばねの高さが所定範囲よりも低い場合に、第２気体管および第３気体管を通って気体源から気体ばねへ供給される気体を通し、高さ調整弁の排気口は、気体ばねの高さが所定範囲よりも高い場合に、第２気体管を通って気体ばねから排気される気体を通す構造となっている。給気弁および排気弁を用いて気体ばねに対して気体を給排気するときには、給気弁および排気弁により給排気される気体の流量が、高さ調整弁で給排気される気体の流量に比べて大きくなるため、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させることが可能となる。なお、気体は取扱い易さから空気であることが望ましい。
【０００９】
ここで、給気弁および排気弁のポートとは、気体が出入りする開口部であり、ポート径とは、気体の流量を制限するために給気弁および排気弁に設けられた円形状のポートの直径または半径である。なお、気体の流入側と流出側とにポートを備えて合って、流入側のポート径と流出側のポート径とが異なっている場合には、狭い方のポートにて気体の流量が制限されるため、本発明に係るポート径とは、狭い方のポート径を指している。また、給気弁、排気弁、高さ調整弁、高さ調整弁が有する給気口および排気口、第１気体管、第２気体管、並びに第３気体管は、夫々が複数設けられてあっても良く、少なくとも一組の給気弁及び／又は排気弁と排気口及び／又は給気口との関係が本発明の関係になっていれば良い。
【００１０】
第２発明に係る気体ばね装置は、気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす第１気体管と、該第１気体管に繋がり前記気体ばねから気体を排気する排気弁と、前記気体ばねに対して気体を給排気できる給気口及び排気口を有する高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁の前記給気口への気体の流路をなす第３気体管とを備え、第１気体管の径は、第２気体管の径及び／又は第３気体管の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
第２発明においては、気体源から気体ばねへ供給される気体を給気弁を介して通し、また気体ばねから気体を排気する排気弁が繋がった第１気体管の径を、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体が通る第２気体管の径、及び／又は、気体源から高さ調整弁へ供給される気体が通る第３気体管の径に比べて大きくすることにより、給気弁および排気弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量が、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量に比べて大きくなるため、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させることが可能となる。なお、給気弁、排気弁、高さ調整弁、高さ調整弁が有する給気口および排気口、第１気体管、第２気体管、並びに第３気体管は、夫々が複数設けられてあっても良く、少なくとも一組の第１気体管と第２気体管及び／又は第３気体管との関係が本発明の関係になっていれば良い。
【００１２】
第３発明に係る気体ばね装置は、気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、少なくとも一つの給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす少なくとも一つの第１気体管と、前記気体ばねから気体を排気する少なくとも一つの排気弁と、前記気体源から前記気体ばねへ供給される気体が通過する給気口及び前記気体ばねから排気される気体が通過する排気口を夫々１個以上有する少なくとも一つの高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす少なくとも一つの第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁への気体の流路をなす少なくとも一つの第３気体管とを備え、前記給気弁のポートの合計開口面積及び／又は前記排気弁のポートの合計開口面積が、前記高さ調整弁の排気口の合計開口面積及び／又は前記高さ調整弁の給気口の合計開口面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
第３発明においては、気体源から気体ばねへ気体を供給する給気弁のポートの開口面積の合計、及び／又は気体ばねから気体を排気する排気弁のポートの開口面積の合計を、高さ調整弁の排気口の開口面積の合計、及び／又は高さ調整弁の給気口の開口面積の合計に比べて大きくすることにより、給気弁および排気弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量が、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量に比べて大きくなるため、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させることが可能となる。ここで、開口面積とは、給気口、排気口、及び各ポートにおいて、気体が流れる方向に対する垂直断面の面積である。
【００１４】
第４発明に係る気体ばね装置は、気体ばねと、該気体ばねへの気体の供給源である気体源と、少なくとも一つの給気弁と、前記気体源から前記給気弁を介して前記気体ばねへの気体の流路をなす少なくとも一つの第１気体管と、該第１気体管に繋り前記気体ばねから気体を排気する少なくとも一つの排気弁と、前記気体源から前記気体ばねへ供給される気体が通過する給気口及び前記気体ばねから排気される気体が通過する排気口を夫々１個以上有する少なくとも一つの高さ調整弁と、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間の気体の流路をなす少なくとも一つの第２気体管と、前記気体源から前記高さ調整弁の前記給気口への気体の流路をなす少なくとも一つの第３気体管とを備え、第１気体管の合計断面積は、第２気体管の合計断面積及び／又は第３気体管の合計断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】
第４発明においては、気体源から気体ばねへ供給される気体を給気弁を介して通し、また気体ばねから気体を排気する排気弁が繋がった第１気体管の合計断面積を、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体が通る第２気体管の合計断面積、及び／又は、気体源から高さ調整弁へ供給される気体が通る第３気体管の合計断面積に比べて大きくすることにより、給気弁および排気弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量が、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量に比べて大きくなるため、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させることが可能となる。
【００１６】
第５発明に係る気体ばね装置は、前記第２気体管は、気体の流れを締め切ることができる締切弁を介することなく、前記気体ばね及び前記高さ調整弁の間で気体が直接に流れる構成であることを特徴とする。
【００１７】
第５発明においては、第２気体管は、気体の流れを締め切ることができる締切弁を備えていないため、気体ばね装置の構造が簡素化される。
【００１８】
第６発明に係る気体ばね装置は、前記気体ばね、前記給気弁、前記第１気体管、前記排気弁、前記高さ調整弁、前記第２気体管、及び前記第３気体管の組み合わせは、対になっていることを特徴とする。
【００１９】
第６発明においては、車体の左右の夫々を下から支持する対になった気体ばねを備え、給気弁および排気弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量を、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量に比べて大きくすることにより、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させて車体を傾斜させることが可能となる。
【００２０】
第７発明に係る車体傾斜装置は、鉄道台車と、車体と、該車体を支持する空気ばね装置とを備える車体傾斜装置であって、前記空気ばね装置は、第１乃至第６発明のいずれかに係る気体ばね装置であることを特徴とする。
【００２１】
第７発明においては、第１乃至第６発明のいずれかに係る気体ばね装置を用いて、鉄道台車と車体との間に気体ばねを介在させて車体を支持する構成とすることにより、第２気体管に締切弁を備える必要がない簡素な構造の車体傾斜装置が構成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、車両の正面または背面から見た、本発明の気体ばね装置の一例を用いて構成した本発明の車両傾斜装置の例を示す模式的断面図である。なお、本実施の形態では、気体ばね装置で利用する気体として空気を用いた例を示す。鉄道車両において、人員または貨物などを搭載する車体８０と車輪を含む走行機構を備える台車８１（鉄道台車）との間に、台車８１に対して車体８０を接離させる方向に伸縮する気体ばね１が備えられ、車体８０内に、気体ばね１への空気の供給源である空気圧源としての気体源２が備えられている。気体ばね１と気体源２とは、開閉可能な給気弁３１を介して第１気体管３にて接続されており、給気弁３１が開状態である場合に気体源２から気体ばね１へ第１気体管３を通って空気が供給される構成となっている。第１気体管３には、また、給気弁３１と気体ばね１との間の位置に開閉可能な排気弁３２が接続され、排気弁３２が開状態である場合に気体ばね１から空気が排気される構成となっている。更に、気体ばね１に対して機械的に空気を給排気して車体８０の高さを調整する高さ調整弁４が備えられている。高さ調整弁４と気体ばね１との間は、第２気体管５にて直接的に接続されており、高さ調整弁４と気体源２との間は、第３気体管６にて接続されている。高さ調整弁４は、車体８０の高さに対応して傾きを変化させるレバー４１を備えており、レバー４１の傾きに追従して機械的に気体ばね１に対して空気を給排気する構成となっている。気体ばね１は、気体源２から空気を供給されることにより伸長して車体８０の高さを高くし、空気が排気されることにより縮んで車体８０の高さを低くする。車体８０、台車８１及び気体源２以外の前述のその他の構成は、対になって構成されており、気体ばね１，１の夫々が車体８０の左右を下から支持している。また、気体ばね１，１は、差圧弁７１及び開閉可能な締切弁７２を介して第４気体管７にて接続されている。差圧弁７１は、気体ばね１，１内の空気圧の差を所定範囲内に保つべく、気体ばね１，１内の空気圧の差が所定範囲を超えた場合に、気体圧が高い側の気体ばね１から気体圧が低い側の気体ばね１へ第４気体管７に空気を通させる構成となっている。
【００２３】
図２は、高さ調整弁４の内部の構造の例を示す模式的断面図である。高さ調整弁４は、内部に、レバー４１の傾きに追従して図２（ａ）に示す白抜き矢印の方向（以下、上方向および下方向という）へ移動可能なピストン４５と、上下方向に広がりがあるシリンダ４４を備えている。シリンダ４４の上下方向の略中央部には、給気および排気に使用される開口部４６を備えており、開口部４６に第２気体管５が接続され、開口部４６を境にしてシリンダ４４の内部と第２気体管５の内部とが繋がっている。シリンダ４４は、第２気体管５よりも上方向に、給気に使用される開口部である給気口４２を備えており、給気口４２に第３気体管６が接続され、給気口４２を境にして、シリンダ４４の内部と第３気体管６の内部とが繋がっている。また、シリンダ４４は、第２気体管５よりも下方向に、排気に使用される開口部である排気口４３を備えており、排気口４３を境にしてシリンダ４４の内部は外気に繋がっている。ピストン４５は、シリンダ４４内で、開口部４６の上方向および下方向を塞いでいる。
【００２４】
車体８０の高さが所定範囲内である場合は、レバー４１は、略水平であり、図２（ａ）に示す如く、ピストン４５は、シリンダ４４内で、給気口４２及び排気口４３を塞いでおり、空気は流れない。車体８０の高さが所定範囲内よりも低い場合は、レバー４１は、斜め上がりに傾き、図２（ｂ）に示す如く、ピストン４５は、レバー４１の傾きに追従して白抜き矢印で示す上方向へ引き上げられる。ピストン４５が引き上げられたことによって、ピストン４５の給気口４２を塞いでいた部分が上方向へ移動して、給気口４２が開状態となる。このとき、気体源２から第３気体管６内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く給気口４２からシリンダ４４内を通って第２気体管５へ流れ込み、第２気体管５へ流れ込んだ空気は気体ばね１へ供給される。空気が供給されたことによって気体ばね１は伸長し、車体８０の高さは高くなり、車体８０の高さが所定範囲内に収まったときにレバー４１の傾きは略水平に戻る。また、車体８０の高さが所定範囲内よりも高い場合は、レバー４１は、斜め下がりに傾き、図２（ｃ）に示す如く、ピストン４５は、レバー４１の傾きに追従して白抜き矢印で示す下方向へ引き下げられる。ピストン４５が引き下げられたことによって、ピストン４５の排気口４３を塞いでいた部分が下方向へ移動して、排気口４３が開状態となる。このとき、気体ばね１から第２気体管５内を通ってきた空気が、破線矢印で示す如く排気口４３からシリンダ４４内を通って外部へ排気される。空気が排気されたことによって気体ばね１は縮まり、車体８０の高さは低くなり、車体８０の高さが所定範囲内に収まったときにレバー４１の傾きは略水平に戻る。
【００２５】
高さ調整弁４，４は、以上の如く機械的に動作して、車体８０の左右を下から支持する気体ばね１，１の夫々の伸縮状態を調整し、車体８０の左右の高さが所定範囲内に入るように自動的に調整する。これにより、車体８０の傾きは略水平に保たれ、また、車体８０の高さは、車体８０に搭載された人員または貨物などの荷重の大小に関わらず、駅のホームの高さ等に合うように所定範囲内に保たれる。なお、高さ調整弁４の構造は、車体８０の高さが低い場合に気体ばね１へ給気して車体８０の高さが低い場合に気体ばね１から排気する構造であれば、図２に示した例以外の構造であってもよい。
【００２６】
本発明の車体傾斜装置は、給気弁３１のポート径が、高さ調整弁４の排気口４３の径に比べて大きく、また、排気弁３２のポート径が、高さ調整弁４の給気口４２の径に比べて大きくなっている。このため、給気弁３１及び排気弁３２を介して気体ばね１に対して給排気される空気の時間当たりの流量は、高さ調整弁４を用いて気体ばね１に対して給排気される空気の時間当たりの流量に比べて、大きくなっている。なお、給気弁３１のポート径と排気口４３の径との関係、及び排気弁３２のポート径と給気口４２の径との関係は、片方の関係のみが前述の如く成り立っている場合でも本発明は成立するが、本実施の形態では、両方の関係が成り立っている場合について説明する。
【００２７】
本発明の車体傾斜装置では、鉄道車両がカーブの部分を通過する際に、給気弁３１及び排気弁３２を用いて気体ばね１に対して給排気し、車体８０の左右の一方を支持する気体ばね１が縮み、他方を支持する気体ばね１が伸長して、カーブを通過することによる加速度を相殺する方向に、車体８０を傾斜させる。図３は、車体８０を傾斜させる際の車体傾斜装置の動作例を示す模式図であり、図１に示した図について向かって左側に車体８０を傾斜させる場合の例を示す。車体傾斜装置では、左側の給気弁３１を閉状態、左側の排気弁３２を開状態として、排気弁３２を介して左側の気体ばね１から空気を排気し、また、右側の給気弁３１を開状態、右側の排気弁３２を閉状態として、気体源２から給気弁３１を介して第１気体管３を通って右側の気体ばね１へ空気を供給する。
【００２８】
図３（ａ）は、車体傾斜装置の左側の部分を示している。気体ばね１内の空気が排気弁３２から排気されることによって、気体ばね１が縮んで車体８０の左側の高さが低くなる。このとき、高さ調整弁４が動作して、車体８０の高さを高くすべく、第２気体管５及び第３気体管６を通って気体源２から気体ばね１内に空気が供給される。しかし、排気弁３２のポート径が、高さ調整弁４の給気口４２の径に比べて大きく、排気弁３２から排気される空気の流量が、高さ調整弁４により供給される空気の流量に比べて大きいため、左側の気体ばね１は縮み続け、車体８０の左側の高さは下がり続ける。
【００２９】
また、図３（ｂ）は、車体傾斜装置の右側の部分を示しており、給気弁３１のポート径が、高さ調整弁４の排気口４３の径に比べて大きく、給気弁３１を介して気体ばね１へ供給される空気の流量が、高さ調整弁４により気体ばね１から排気される空気の流量に比べて大きいため、車体８０の高さを低くすべく高さ調整弁４が動作しても、右側の気体ばね１は伸長し続け、車体８０の右側の高さは上がり続ける。車体８０の左側の高さが下がり、車体８０の右側の高さが上がることによって、車体８０は左側に傾斜する。鉄道車両がカーブの部分を通過し終わった後は、車体傾斜装置は、左側の給気弁３１を開状態、左側の排気弁３２を閉状態状態として、左側の気体ばね１へ空気を供給し、右側の給気弁３１を閉状態、右側の排気弁３２を開状態として、右側の気体ばね１から空気を排気するか、又は、給気弁３１，３１及び排気弁３２，３２を閉状態として、高さ調整弁４により気体ばね１に対して空気を給排気し、車体８０の傾きを略水平に戻す。
【００３０】
以上詳述した如く、本発明の気体ばね装置を用いた本発明の車体傾斜装置においては、給気弁３１及び排気弁３２を介して気体ばね１に対して給排気される空気の時間当たりの流量が、高さ調整弁４を用いて気体ばね１に対して給排気される空気の時間当たりの流量に比べて、大きくなっているため、高さ調整弁４が動作している場合でも、給気弁３１及び排気弁３２を用いて車体８０を傾斜させることができる。これにより、従来必要であった、車体８０を傾斜させる際に高さ調整弁４が動作しないように第２気体管５を締め切るための図６に示す締切弁５１が、不必要となり、第２気体管５は、気体ばね１と高さ調整弁４との間で空気が直接に流れる構成とする事が可能となる。従って、本発明の車体傾斜装置においては、従来と同様の能力を保ちながら、第２気体管５を締め切るための締切弁を不必要とすることができ、車体傾斜装置の構造が簡素化され、車体傾斜装置のメンテナンスが容易となって、車体傾斜装置のメンテナンスのコストを抑制することができる。また、締切弁が故障して、高さ調整弁４による高さ調整の機能又は車体８０を傾斜させる機能が働かなくなることがなく、安全・快適に鉄道車両を走行させるための車両傾斜装置の信頼性が向上する。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、給気弁３１及び排気弁３２のポート径を大きくすることで、給気弁３１及び排気弁３２により気体ばね１に対して給排気される空気の流量を大きくする形態としているが、これに限るものではなく、給気口４２、排気口４３及び各ポートの径を各気体管の径より大きくしておき、第１気体管３の径を第２気体管５及び第３気体管６の径に比べて大きくしている形態としても良い。この場合においても、第１気体管３を通って気体ばね１に給排気される空気の流量は、第２気体管５及び第３気体管６を通って気体ばね１に供給される空気の流量、及び第２気体管５を通って気体ばね１から排気される空気の流量に比べて大きくなり、本発明の車体傾斜装置が実現できる。
【００３２】
また、本実施の形態においては、排気弁３２を第１気体管３に備えた形態としているが、排気弁３２を気体ばね１に直接に備えた形態としても良い。この場合においても、給気弁３１の径または第１気体管３の径を大きくすることで、給気弁３１を介して気体ばね１に供給される空気の流量が大きくなり、排気弁３２の径を大きくすることで、排気弁３２を介して気体ばね１から排気される空気の流量が大きくなり、本発明の車体傾斜装置が実現できる。
【００３３】
更に、本実施の形態においては、給気弁３１及び排気弁３２により気体ばね１に対して給排気される空気の流量を、高さ調整弁４により気体ばね１に対して給排気される空気の流量に比べて大きくする形態としているが、給気弁３１を介して気体ばね１へ供給される空気の流量を、高さ調整弁４により気体ばね１から排気される空気の流量に比べて大きくするのみの形態、又は、排気弁３２を介して気体ばね１から排気される空気の流量を、高さ調整弁４により気体ばね１へ供給される空気の流量に比べて大きくするのみの形態であっても良い。この場合においては、車体８０の高さは、高さ調整弁４の動作により所定範囲よりも低くはならないが給気弁３１を介した給気により所定範囲よりも高くなることができるか、又は、高さ調整弁４の動作により所定範囲より高くはならないが排気弁３２を介した排気により所定範囲よりも低くなることができるため、車体８０を傾斜させることが可能となり、本発明の車体傾斜装置を実現することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は、車両の正面または背面から見た、本発明の実施の形態２に係る気体ばね装置を用いて構成した車両傾斜装置の例を示す模式的断面図である。本実施の形態においては、気体ばね１と気体源２とは、開閉可能な複数の給気弁３１，３１，…の夫々を備えた複数の第１気体管３，３，…にて、給気弁３１，３１，…を介して接続されている。また、気体ばね１は、複数の排気弁３２，３２，…を備えている。給気弁３１，３１，…を開状態とすることにより、給気弁３１，３１，…を介して、第１気体管３，３，…を通って気体源２から気体ばね１へ空気が供給され、また、排気弁３２，３２，…を開状態とすることにより、排気弁３２，３２，…を介して気体ばね１から空気が排気される。車体傾斜装置のその他の構成は、実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。また、高さ調整弁４の内部の構造も、図２に構造の例を示した実施の形態１と同様であり、高さ調整弁４は、第３気体管６が接続された給気口４２と、外気に繋がった排気口４３とを備えている。
【００３５】
本実施の形態においては、給気弁３１，３１，…のポートの開口面積の合計が、高さ調整弁４の排気口４３の開口面積に比べて大きく、また、排気弁３２，３２，…のポートの開口面積の合計が、高さ調整弁４の給気口４２の開口面積に比べて大きくなっている。このため、本実施の形態においても、給気弁３１，３１，…及び排気弁３２，３２，…を介して気体ばね１に対して給排気される空気の時間当たりの流量は、高さ調整弁４を用いて気体ばね１に対して給排気される空気の時間当たりの流量に比べて、大きくなっており、高さ調整弁４が動作している場合でも、給気弁３１，３１，…及び排気弁３２，３２，…を用いて車体８０を傾斜させることができる。従って、本実施の形態においても、従来必要であった第２気体管５を締め切るための締切弁が不必要となり、第２気体管５は、気体ばね１と高さ調整弁４との間で空気が直接に流れる構成とする事が可能となる。
【００３６】
なお、給気弁３１，３１，…のポートの開口面積の合計と排気口４３の開口面積との関係、及び排気弁３２，３２，…のポートの開口面積の合計と給気口４２の開口面積との関係は、片方の関係のみが前述の如く成り立っている場合でも本発明は成立する。また、給気弁３１，３１，…及び排気弁３２，３２，…の全てを用いて給排気を行う必要はなく、開口面積の関係が満たされている範囲内で、選択した小数の給気弁３１，３１，…及び排気弁３２，３２，…のみを用いて給排気を行っても良い。
【００３７】
図５は、実施の形態２に係る車体傾斜装置が車体８０を傾斜させたときの車体８０の傾きの変化を示した特性図である。図中の縦軸は車体８０の傾斜角を示し、横軸は鉄道車両の走行時間を示している。図中には、鉄道車両が走行している間に、破線で示した目標に車体８０の傾斜角を合わせようとして制御したときの、実際の傾斜角を太線で示している。また、従来の車体傾斜装置を用いて同様に制御したときの車体８０の傾斜角を細線で示している。図中のデータは、３つの給気弁３１，３１，３１のポートの直径が夫々３ｍｍ，４ｍｍ，５ｍｍであり、３つの排気弁３２，３２，３２のポートの直径が夫々３ｍｍ，４ｍｍ，５ｍｍであり、高さ調整弁４の給気口４２の直径が２ｍｍであり、高さ調整弁４の排気口４３の直径が３ｍｍである車体傾斜装置について測定したデータである。車体８０の傾斜角の制御に対して、従来の場合と同等程度に追従して車体８０の傾斜が行われており、本発明の車体傾斜装置は、車体８０を傾斜させる能力に関しては、従来とほぼ同等であることが明らかである。従って、本実施の形態においては、従来と同等の能力を保ちながら、第２気体管５を締め切るための締切弁を不必要として構造が簡素化された車体傾斜装置を実現することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、高さ調整弁４、給気口４２、排気口４３、第２気体管５及び第３気体管６は、単数である形態を示したが、これに限るものではなく、これらを複数備えた形態であってもよい。この場合においても、給気弁３１，３１，…のポートの開口面積の合計が、高さ調整弁４の排気口４３，４３，…の合計開口面積に比べて大きいか、又は排気弁３２，３２，…のポートの開口面積の合計が、高さ調整弁４の給気口４２，４２，…の合計開口面積に比べて大きくすることによって、本発明を実現できる。
【００３９】
また、本実施の形態においては、第１気体管３，３，…の合計断面積を、第２気体管５，５，…の合計断面積及び／又は第３気体管６，６，…の合計断面積に比べて大きくしている形態としても良い。更に、実施の形態１及び２においては、気体ばね装置に用いる気体が空気である形態を示しているが、空気以外の適宜の気体であっても本発明を実現することができるのは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明においては、給気弁および排気弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量が、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量に比べて大きくなり、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させることが可能となり、高さ調整弁と気体ばねとの間の気体の流れを締め切って高さ調整弁を動作させなくする締切弁が不必要となる。
【００４１】
また、本発明においては、高さ調整弁と気体ばねとの間の気体の流れを締め切って高さ調整弁を動作させなくする締切弁を備えていないため、気体ばね装置の構造が簡素化され、メンテナンスが容易となって、気体ばね装置のメンテナンスのコストを抑制することができる。また、締切弁が故障して気体ばね装置の機能が損なわれることがなく、気体ばね装置の信頼性が向上する。
【００４２】
更に、本発明においては、車体の左右の夫々を下から支持する対になった気体ばねにて、給気弁および排気弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量を、高さ調整弁が気体ばねに対して給排気する気体の流量に比べて大きくすることにより、高さ調整弁が動作していても、高さ調整弁の動作に邪魔されることなく給気弁および排気弁を用いて気体ばねを伸縮させて車体を傾斜させることが可能となり、高さ調整弁と気体ばねとの間の気体の流れを締め切って高さ調整弁を動作させなくする締切弁を不必要として構造が簡素化された車体傾斜装置を構成することができるため、安全性を損なうことなく、より故障が少なくメンテナンスのコストが安い鉄道車両を得ることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の正面または背面から見た、本発明の気体ばね装置の一例を用いて構成した本発明の車両傾斜装置の例を示す模式的断面図である。
【図２】高さ調整弁の内部の構造の例を示す模式的断面図である。
【図３】車体を傾斜させる際の車体傾斜装置の動作例を示す模式図である。
【図４】車両の正面または背面から見た、本発明の実施の形態２に係る気体ばね装置を用いて構成した車両傾斜装置の例を示す模式的断面図である。
【図５】実施の形態２に係る車体傾斜装置が車体を傾斜させたときの車体の傾きの変化を示した特性図である。
【図６】車両の正面または背面から見た、気体ばね装置を用いた従来の車体傾斜装置を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１  気体ばね
２  気体源
３  第１気体管
３１  給気弁
３２  排気弁
４  高さ調整弁
４２  給気口
４３  排気口
５  第２気体管
６  第３気体管
８０  車体
８１  台車（鉄道台車）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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