(57)【要約】【課題】高速走行での安定性をそのまま維持しつつ、分岐器の通過時のような低速時における走行安定性も確保する。【解決手段】ピストン３ａにオリフィス３ｂを設けると共に、ピストン３ａでシリンダ３ｃ内を仕切られた各部屋３ｄ，３ｅ同士をリリーフ回路１１で連結した、一方端を台車１側に、他方端を車体２側に取り付けたヨーダンパである。リリーフ回路１１の減衰係数を一定に保ちながらリリーフ荷重を変化可能に構成し、リリーフ荷重が低速走行時よりも高速走行時が大きくなるように制御する。【効果】ピストンの動作速度範囲を同一に保ったままで、リリーフ荷重を最適に変更できるので、高速走行での安定性をそのまま維持しつつ、駅ホームに進入する際の分岐器の通過時における走行安定性も確保できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンにオリフィスを設けると共に、前記ピストンでシリンダ内を仕切られた各部屋同士をリリーフ回路で連結したヨーダンパであって、前記リリーフ回路のリリーフ荷重を変化可能に構成したことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ。
【請求項２】
前記リリーフ荷重までの減衰係数を一状態に保持することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用ヨーダンパ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のヨーダンパの一方端を台車側に、他方端を車体側に取り付けたことを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項１又は２記載のヨーダンパのリリーフ荷重を、高速走行時と低速走行時とで変化させることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両の制御方法。
【請求項５】
前記リリーフ荷重は、低速走行時よりも高速走行時が大きくなるように制御することを特徴とする請求項４記載の鉄道車両の制御方法。
【請求項６】
高速走行時の前記リリーフ荷重を、２トン±０．２トンとしたことを特徴とする請求項４又は５記載の鉄道車両の制御方法。
【請求項７】
ピストンにオリフィスを設け、前記ピストンでシリンダ内を仕切られた各部屋同士をリリーフ回路で連結し、リリーフ荷重までの減衰係数を一状態に保持し、前記リリーフ荷重を２トン±０．２トンとしたことを特徴とする鉄道車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の蛇行動を防止して高速走行での安定性を図るためのヨーダンパ、及び、このヨーダンパを備えた鉄道車両、並びに、この鉄道車両の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在採用されている鉄道車両用台車のほとんどは２軸ボギー台車である。この２軸ボギー台車の形式や各部の構造には数多くの種類があるものの、台車としての基本構造や構成はほぼ同一である。
【０００３】
ところで、曲線路の通過を容易にするため、車輪には踏面勾配が付けられた円錐輪が用いられているが、そのため、レールに接する踏面位置によって踏面半径が異なったり、使用摩耗による踏面性状の悪化が原因となったりして、車輪の左右中心は線路中心に対し偏倚した位置で転走する。
【０００４】
その上、転走時に受ける抵抗が左右の車輪で異なることから踏面において滑りを生じ、一方の車輪は他方の車輪より速く（或いは遅く）進んで遅れ（又は進み）の走行角が生じ、この遅れ（又は進み）の走行角が最大値に達した後は、逆に進み（又は遅れ）の走行角が生じてその最大値に達するというサイクルを繰り返す。以上によって、車両は蛇行動する。
【０００５】
このように蛇行動は本質的には避けられない現象であるが、蛇行動の発生する走行速度、すなわち安定限界速度を向上させることは可能である。その安定限界速度を向上させるための方法の一つとして、図４に示すように、台車１と車体２との間にヨーダンパ３を設置し、蛇行動を減衰させる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。なお、図４中の４は軸箱、５はレールを示す。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１４９２３５号公報（第２頁、図３）
【０００７】
このヨーダンパ３は、図５（ａ）（ｂ）に示したように、ピストン３ａにその表裏面をつなぐオリフィス３ｂを設けると共に、前記ピストン３ａで仕切られたシリンダ３ｃ内の各部屋３ｄ，３ｅの圧力が設定値を超えないように、その途中に所定のばね係数を有するリリーフ弁３ｆを設けた通路３ｇで連結した構造が採用されている。
【０００８】
そして、ヨーダンパ３に作用する力が予め設定した減衰力（リリーフ荷重）になるまでは（図５（ｃ）で太線で示した範囲）、一方の部屋３ｄから他方の部屋３ｅへの油の移動は、図５（ａ）に示したように、オリフィス３ｂのみから行われて（ピストン３ａの動作速度が遅い）鉄道車両が蛇行動するのを防止する。
【０００９】
一方、ヨーダンパ３に作用する力が予め設定した減衰力（リリーフ荷重）以上になると（図５（ｄ）で太線で示した範囲）、一方の部屋３ｄの圧力が設定値を超えないように、図５（ｂ）に示したように、オリフィス３ｂの他にリリーフ弁３ｆ、通路３ｇを通って油が移動するようになる（ピストン３ａの動作速度が速くなる）。
【００１０】
ところで、このような構造のヨーダンパを備えた鉄道車両が、駅ホーム等に進入する際には分岐器を通過するが、この分岐器の通過時にはヨー変位が大きくなるので、鉄道車両の走行速度が遅くても、ヨーダンパのピストン動作速度が速くなって、オリフィス３ｂ及びリリーフ弁３ｆ、通路３ｇを通って油が移動する。
【００１１】
高速走行においては、ピストンの動作速度が小さいところでより高い減衰力を必要とする。その場合、上記構造の従来のヨーダンパにあっては、オリフィスの径を変化させ、図６に破線で示したように、減衰係数をθ２  からθ１  に変更している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速走行時に対応させるため、減衰係数をθ２  からθ１  に変化させて減衰力の設定値を大きくする方法だけでは、更に高速な走行において、より高い減衰力が必要となった場合に対応できないという問題があった。また、単純にリリーフ荷重を大きくすると、分岐部の通過時に台車の回転を妨げる力が増加し、安定性が問題となった。
【００１３】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、高速走行での安定性を向上させ、前記分岐器の通過時のような低速時における走行安定性も確保させることができるヨーダンパ、及び、このヨーダンパを備えた鉄道車両、並びに、この鉄道車両の制御方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係るヨーダンパは、オリフィスを設けたピストンでシリンダ内を仕切られた各部屋同士を連結するリリーフ回路のリリーフ荷重を変化可能に構成している。好ましくは、そのリリーフ荷重までの減衰係数を一定に保つようにする。すなわち、減衰係数は一状態に保たれ、つまりオリフィス径も変わることのない状態で、リリーフ回路のリリーフ荷重が変化できるようになっている。
【００１５】
そして、このような構成のヨーダンパのリリーフ荷重を、例えば低速走行時よりも高速走行時を高くするように制御することで、高速走行での安定性をそのまま維持しつつ、低速時における走行安定性も確保できる。また、ピストンにオリフィスを設け、前記ピストンでシリンダ内を仕切られた各部屋同士をリリーフ回路で連結し、リリーフ荷重までの減衰係数を一状態に保持し、前記リリーフ荷重を２トン±０．２トンとする場合には、このようにリリーフ荷重を設定することにより、高速走行での安定性を維持しつつ、低速時における走行安定性も確保できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鉄道車両用ヨーダンパは、ピストンにオリフィスを設けると共に、前記ピストンでシリンダ内を仕切られた各部屋同士をリリーフ回路で連結したヨーダンパであって、前記リリーフ回路のリリーフ荷重を変化可能に構成したものである。この時、好ましくは、そのリリーフ荷重までの減衰係数が一つの状態に保たれる。つまり、オリフィスを取り換えたりせずに、オリフィス径そのものが変わらない状態に保持される。
【００１７】
上記の構成の本発明に係る鉄道車両用ヨーダンパの一方端を台車側に、他方端を車体側に取り付けた本発明に係る鉄道車両において、ヨーダンパのリリーフ荷重を、高速走行時と低速走行時とで変化させる、具体的には、低速走行時よりも高速走行時が大きくなるように制御する本発明に係る鉄道車両の制御方法を実施すれば、高速走行での安定性をそのまま維持しつつ、例えば駅ホームに進入する際の分岐器の通過時のような低速時における走行安定性も確保できる。
【００１８】
以下、本発明に係るヨーダンパを図１〜図３に示す例に基づいて説明し、このヨーダンパを使用した本発明の鉄道車両及びこの鉄道車両の制御方法について説明する。
なお、図１〜図３において、図４〜図６と同一符号は同一部品或いは相当部品を示し、詳細な説明を省略する。
【００１９】
図１は本発明に係るヨーダンパの第１の例について説明する図である。
この図１において、１１は本発明に係るヨーダンパ３を構成するピストン圧縮方向におけるリリーフ回路であり、ピストン３ａで仕切られたシリンダ３ｃ内の各部屋３ｄ，３ｅをつなぐ通路１１ａの途中に、例えばリリーフ荷重が２．０トン、１．５トン、１．０トンとなるように、ばね係数が大・中・小と異なる３個のリリーフ弁１１ｂ〜１１ｄを並列に設け、これら３個のリリーフ弁１１ｂ〜１１ｄを切り替えることができるように構成する。
【００２０】
このような構成のリリーフ回路１１を備えたヨーダンパ３では、ピストン３ａに設けたオリフィス３ｂの径を変更しなくても、すなわち、ピストン３ａのダンパーとしての急峻な動作速度範囲をほぼ同一に保ったままで、リリーフ弁１１ｂ〜１１ｄの切り替えにより、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、リリーフ荷重を３段階に変更できるようになる。
【００２１】
従って、上記構成のリリーフ回路１１を備えた本発明に係るヨーダンパ３の一方端を台車側例えば台車枠に、他方端を車体に取り付けた本発明に係る鉄道車両では、例えば高速走行時にはばね係数が大のリリーフ弁１１ｂに、また、低速走行時にはばね係数が小のリリーフ弁１１ｄに、また、低速走行時における分岐器の通過時にはばね係数が中のリリーフ弁１１ｃに切り替えるよう制御することで、高速走行や低速走行での安定性をそのまま維持しつつ、例えば駅ホームに進入する際の分岐器の通過時における走行安定性も確保できる。
【００２２】
図２及び図３は本発明に係るヨーダンパの第２の例について説明する図である。
これら図２及び図３は、前記図１に示したばね係数が異なる３個のリリーフ弁１１ｂ〜１１ｄを並列に設けた構成に代えて、通路１２ａの途中にばね係数が大きなリリーフ弁１２ｂを備えた第１のリリーフ回路１２と、通路１３ａの途中にばね係数が小さなリリーフ弁１３ｂとＯＮ／ＯＦＦ弁１３ｃを直列に配置した第２のリリーフ回路１３の２つのリリーフ回路を設けた構成である。
【００２３】
このような構成のリリーフ回路１２，１３を備えたヨーダンパ３においても、ピストン３ａに設けたオリフィス３ｂの径を変更することなく、ＯＮ／ＯＦＦ弁１３ｃの切り替えにより、図２（ｃ）（ｄ）及び図３（ｃ）（ｄ）に示すように、リリーフ荷重を大小２段階に変更できるようになり、走行速度等の情報を基にＯＮ／ＯＦＦ弁１３ｃを切り替えるよう制御することで、高速走行の安定性をそのまま維持しつつ、低速で分岐器を通過する際における走行安定性も確保できる。
【００２４】
また、本発明は、図示省略したが図１に示した構成のリリーフ回路１１のように３個のリリーフ弁１１ｂ〜１１ｄを並列に設けたものに代えて、通路の途中に可変リリーフ弁を設けたリリーフ回路を備え、走行速度等の情報を基に可変リリーフ弁のリリーフ荷重を変更すべく制御するものでも良い。
【００２５】
なお、本発明者が第２リリーフ回路のない図２又は図３の形式の２軸ボギー台車を使用して上記の本発明に係る鉄道車両の制御方法を実施したところ、前記リリーフ荷重を、２トン±０．２トンの範囲にした場合には、下記表１に示すように、高速走行で限界速度が向上する。また、このリリーフ荷重は、低速走行での安定性も確保できることが判明したため、あえて切り換えなくとも高速走行と低速走行での安定性が両立できる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上記の各例はあくまで本発明の例示であって、これらの例に何ら限定されるものではなく、リリーフ回路の減衰係数を一定に保ちながらリリーフ荷重を変化可能なものであれば、例えば上記例で示した構成のヨーダンパに限らず、特開平７−１４９２３５号公報で提案された構成の、左右のヨーダンパの一方端部を、台車又は車体に回転が自在なように支持した捩り棒の両端に設けたアームに回転が自在なように取り付けたヨーダンパに適用する等、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想範囲を逸脱しない範囲で各種の変更は任意である。
【００２８】
また、本発明例では、ピストンの圧縮方向におけるリリーフ回路とその働きについて記述してきたが、引張り方向（例えば図１（ａ）の白抜き矢印と反対方向）におけるリリーフ回路においてもこれまでの記載と同様な原理であり、それに基づき対称的に構成することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ヨーダンパを構成するピストンの動作速度範囲を同一に保ったままで、リリーフ荷重を最適に変更できるので、高速走行や低速走行での安定性をそのまま維持しつつ、例えば駅ホームに進入する際の分岐器の通過時における走行安定性も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヨーダンパの第１の例の説明図で、（ａ）は作用力がリリーフ荷重以下の場合、（ｂ）は作用力がリリーフ荷重を超えた場合、（ｃ）は（ａ）の場合のピストンの動作速度と減衰力の関係を示した図、（ｄ）は（ｂ）の場合の（ｃ）と同様の図である。
【図２】本発明に係るヨーダンパの第２の例におけるＯＦＦ時の説明図で、（ａ）は作用力がリリーフ荷重以下の場合、（ｂ）は作用力がリリーフ荷重を超えた場合、（ｃ）は（ａ）の場合のピストンの動作速度と減衰力の関係を示した図、（ｄ）は（ｂ）の場合の（ｃ）と同様の図ある。である。
【図３】ＯＮ時における図２と同様の図である。
【図４】従来のヨーダンパを備えた鉄道車両の説明図である。
【図５】従来のヨーダンパの図１と同様の図である。
【図６】従来のヨーダンパにおけるリリーフ荷重を増加させる方法の説明図である。
【符号の説明】
１    台車
２    車体
３    ヨーダンパ
３ａ    ピストン
３ｂ    オリフィス
３ｃ    シリンダ
３ｄ    一方の部屋
３ｅ    他方の部屋
１１    リリーフ回路
１１ｂ〜１１ｄ    リリーフ弁
１２    リリーフ回路
１２ｂ    リリーフ弁
１３    リリーフ回路
１３ｂ    リリーフ弁
１３ｃ    ＯＮ／ＯＦＦ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004155231.tif 000007
【図５】
2004155231.tif 000008
【図６】
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