(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車上に空気ばねを介して車体を載置してある鉄道車両の前記台車に立設された支持柱に、アームが揺動可能に枢支されており、該アームの揺動部が前記車体に設けた回動軸に一体回動可能に連結されており、該回動軸の回動により、前記空気ばねに対して加圧空気を給排する自動高さ調整弁を開閉する高さ検出装置において、
前記回動軸と同軸上に設けられ、該回動軸の回動角度を検出する角度センサを備え、
該角度センサは、前記回動軸と一体回転可能なマグネットケース、及び、該マグネットケースの回動角に比例した電圧を、ケーブルを介して出力する磁気式ポテンショメータから構成されるアナログ式角度センサであることを特徴とする高さ検出装置。
【請求項２】
前記回動軸の突設部分は同心円状の前記マグネットケースへ挿入されて、前記回動軸及び前記マグネットケースが一体的に回転し、該マグネットケースの他端には該マグネットケースの口径よりも小さい直径からなる磁気式ポテンショメータの検出軸が、前記マグネットケースと非接触状態で挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の高さ検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高さ検出装置を備えることを特徴とする鉄道車両用台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両用台車の空気ばねの高さを検出する高さ検出装置及び鉄道車両用台車に関し、特に自動高さ調整機構の回転軸と同軸上にアナログ式の角度センサを組み合わせた高さ検出装置及び鉄道車両用台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
曲線路を通過する鉄道車両は、カント量に釣り合う速度で走行しない場合、乗客に横方向の加速度が作用し、乗り心地を悪化させることになる。この横方向の加速度を相殺すべく近年、台車上と車体間に介設された空気ばねを利用して曲線区間で車体を曲線の内側に傾斜させる装置が提案されている。
【０００３】
このような装置において、車体を傾斜させる場合、空気ばねの高さを検出する必要がある。特開平１１−７８８７５号公報、及び特開平１１−７８８７６号公報には、空気ばねの高さを検出する高さ検出装置が開示されている。
【０００４】
特開平１１−７８８７５号公報に開示されている高さ検出装置は、自動高さ調整弁の操作レバーの回動角度を、アブソリュート式エンコーダ等のディジタル式の角度センサを用いて検出し、高さを求めるものである。
また、特開平１１−７８８７５号公報に開示のディジタル式の角度センサは、自動高さ調整弁を作動させるシャフトの回動を、該シャフトと一体回転可能に連結する偏心カムに歯合する歯付きベルトを介して車高計測用エンコーダへ伝達するようにしている。一方、特開平１１−７８８７６号公報に開示の車高計測装置における角度センサは、水平レバーと垂直レバーとを連結する調整棒の同軸上に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−７８８７６号公報に開示の角度センサは、水平レバーと垂直レバーとの連結部に設けられているため、台車から伝達される上下振動加速度の影響が大きいという問題がある。つまりこの連結部における上下振動は台車、車体間の相対上下振動となるため、角度センサに悪影響を与え、角度センサの信頼性及び耐久性の低下を招来していた。
【０００６】
また、特開平１１−７８８７５号公報に開示の角度センサは、特開平１１−７８８７６号公報に開示の角度センサと異なり、自動高さ調整弁側、すなわち車体側に角度センサが設けられているため上述の問題は回避することができる。しかし、車高が変化し、自動高さ調整弁を作動させるシャフトが回動した場合でも、その回動はシャフトから該シャフトと一体回転可能に連結されるカムへ、カムから該カムに歯合する歯付きベルトへ、歯付きベルトから歯付きベルトに歯合する歯付きプーリーヘ、そうして歯付きプーリーと共に回転する角度センサへ伝達されるよう構成されている。そのため、部品点数の増加を招くという問題があるほか、部品点数の増加に伴う機器の大型化を招くという問題もあった。
【０００７】
また、ディジタル式の角度センサを用いた場合、情報量が多くなれば必要な配線数が増加し、高さ検出装置の小型化のひいては鉄道車両用台車の小型化要求に応えることができないという問題があった。特に、特開平１１−７８８７６号公報はその構成が極めて複雑であり、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
さらに、アブソリュート式エンコーダは同心円上に様々なパターンをもったスリットを反射面に刻み、そのスリット毎に発光ダイオード、フォトトランジスタ及びインデックススケールを配置して回動角度の絶対的位置を検出するものである。しかし、鉄道車両は、屋外で使用されるためアブソリュート式エンコーダを角度センサとして用いた場合、反射面に砂埃、油等が付着し検出精度の低下を招くという問題もあった。さらに、発光ダイオードを用いていて角度を検出するため、発光ダイオードが時間の経過により消耗するため、頻繁に交換する必要があり保守面でも問題があった。つまり、空気ばねの高さについては、それほど精度を高める必要がないため、精度よりもむしろ機器の小型化、保守負担の軽減を図ることの可能な高さ検出器の開発が望まれていた。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは機器構成を小型化することができ、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることの可能な高さ検出装置及び鉄道車両用台車を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る高さ検出装置は、台車上に空気ばねを介して車体を載置してある鉄道車両の前記台車に立設された支持柱に、アームが揺動可能に枢支されており、該アームの揺動部が前記車体に設けた回動軸に一体回動可能に連結されており、該回動軸の回動により、前記空気ばねに対して加圧空気を給排する自動高さ調整弁を開閉する高さ検出装置において、前記回動軸と同軸上に設けられ、該回動軸の回動角度を検出する角度センサを備え、該角度センサは、前記回動軸と一体回転可能なマグネットケース、及び、該マグネットケースの回動角に比例した電圧を、ケーブルを介して出力する磁気式ポテンショメータから構成されるアナログ式角度センサであることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、台車に立設される支持柱にアームの枢支部が連結されており、アーム他端の揺動部は車体に設けられる回動軸に一体回動可能に連結されている。このアームは、空気ばねの高さに応じて上下方向に揺動し、その揺動部に一体回転可能に連結される回動軸を回転させる。そしてこの回動軸の回動角度を検出する角度センサを該回動軸の同軸上に設けて、検出した回動角度から空気ばねの高さを検出するようにしたので、機器構成を小型化することができる。
【００１２】
第２発明に係る高さ検出装置は、第１発明において前記回動軸の突設部分は同心円状の前記マグネットケースへ挿入されて、前記回動軸及び前記マグネットケースが一体的に回転し、該マグネットケースの他端には該マグネットケースの口径よりも小さい直径からなる磁気式ポテンショメータの検出軸が、前記マグネットケースと非接触状態で挿入されていることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、角度センサとして、ディジタル式ではなくアナログ式の角度センサを用いて高さを検出するようにしたので、さらなる機器構成の小型化を図ることが可能となり、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることが可能となる。
【００１４】
第３発明に係る鉄道車両用台車は、第１発明または第２発明の高さ検出装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、上述の高さ検出装置を備える鉄道車両用台車を提供するようにしたので、鉄道車両用台車のさらなる小型化を図ることが可能となる。
【００１６】
【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いて詳述する。
図１は鉄道車両用台車１の要部を示す模式的斜視図である。図において１０は鉄道車両の前台車、１１は後台車である。前台車１０には空気ばね８ａ及び８ｂが、後台車１１には空気ばね８ｃ及び８ｄがそれぞれ設置されている。空気ばね８ａ乃至８ｄ（以下、空気ばね８という）には空気ばね８内の空気量を制御部５の指示により増減する給気弁３及び排気弁４が設けられている。
【００１７】
空気ばね８を上昇させる場合は給気弁３内の図示しない電磁弁を開き、元空気だめ６の空気を、空気管路２を通じて空気ばね８へ送り込む。一方、空気ばね８の高さを低下させる場合は排気弁４内の図示しない電磁弁を開き、空気ばね８内の空気を大気へ放出する。
【００１８】
７は支持柱７２，アーム７１，自動高さ調整弁７３及びアナログ式角度センサ７０（図３参照）等から構成される本発明に係る高さ検出装置であり、空気ばね８の高さ、すなわち前台車１０または後台車１１に対する車体Ｄの高さを検出すると共に、車体Ｄが傾斜した場合に空気ばね８の高さを機械的に調整する。
【００１９】
図２は鉄道車両用台車１の横断面を示す模式図である。前台車１０の上面から車体Ｄ方向へ臨ませて支持柱７２がその一端を前台車１０に立設してあり、その他端はアーム７１の枢支部７１ｂに回動可能に連結させてある。
【００２０】
図３は本発明に係る高さ検出装置７を示す模式的斜視図、図４は本発明に係る高さ検出装置７の横断面図、図５は本発明に係る高さ検出装置７の取り付け構造を示す分解斜視図、図６は本発明に係る高さ検出装置７の正面図である。自動高さ調整弁７３の略中央部に嵌入される回動軸７４の一端は、自動高さ調整弁７３のケーシングから適長部分が突設しており、この突設部分とアーム７１の揺動部７１ａとが一体回転可能に連結され、アーム７１の揺動に従って回動軸７４も回動する。そして、この回動により自動高さ調整弁７３が開閉するよう構成されている。
【００２１】
回動軸７４の他端も自動高さ調整弁７３のケーシングから適長部分が突設しており、その突設部分にはマグネットケース７６，ポテンショメータ７７及びケーブル７７ａから構成されるアナログ式角度センサ７０が回動軸７４の同軸上に設けられる。回動軸７４の突設部分は、同心円状のマグネットケース７６内部へ挿入され、ビス７５によりマグネットケース７６と一体回転可能に螺合される。一方マグネットケース７６の他端にはマグネットケース７６の口径よりも小さい直径から成るポテンショメータ７７の検出軸７７ｂがマグネットケース７６と非接触状態で挿入されている。ポテンショメータ７７は適宜の手段により定着されており、検出した電圧はケーブル７７ａを介して制御部５へ出力される。
【００２２】
アーム７１が水平位置よりも上部へ回転した場合、回動軸７４が回動して自動高さ調整弁７３が空気ばね８へ加圧空気を供給し、また逆に水平位置よりも下方へ回転した場合、回動軸７４が回動して自動高さ調整弁７３が空気ばね８の加圧空気を排出する状態に切り替わる。ポテンショメータ７７はマグネットケース７６の回動角に比例した電圧を制御部５へ出力し、制御部５は図示しないＲＡＭに記憶される変換テーブルを参照して、出力電圧を空気ばね８の高さに変換する。なお、空気ばね８の高さはマグネットケース７６の回転角にアーム７１の長手方向長を乗じて算出することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態ではアナログ式角度センサ７０を、自動高さ調整弁７３を介してアーム７１と対向する位置に設けてあるが、必ずしもこれに限らず、アナログ式角度センサ７０をアーム７１側に設けるようにしても良い。さらに、本実施の形態では磁気式ポテンショメータを用いたが、これに限らずレゾルバ等他のアナログ式角度センサを用いても良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述した如く第１発明にあっては、台車に立設される支持柱にアームの枢支部が連結されており、アーム他端の揺動部は車体に設けられる回動軸に一体回動可能に連結されている。このアームは、空気ばねの高さに応じて上下方向に揺動し、その揺動部に一体回転可能に連結される回動軸を回転させる。そしてこの回動軸の回動角度を検出するアナログ式の角度センサを該回動軸の同軸上に設けて、検出した回動角度から空気ばねの高さを検出するようにしたので、機器構成を小型化することができ、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることが可能となる。
【００２５】
第２発明にあっては、角度センサとして、ディジタル式ではなくアナログ式の角度センサを用いて高さを検出するようにしたので、さらなる機器構成の小型化を図ることが可能となり、また耐久力及び信頼性の向上による保守負担の軽減を図ることが可能となる。
【００２６】
第３発明にあっては、上述の高さ検出装置を備える鉄道車両用台車を提供するようにしたので、鉄道車両用台車のさらなる小型化を図ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両用台車の要部を示す模式的斜視図である。
【図２】鉄道車両用台車の横断面を示す模式図である。
【図３】本発明に係る高さ検出装置を示す模式的斜視図である。
【図４】本発明に係る高さ検出装置の横断面図である。
【図５】本発明に係る高さ検出装置の取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図６】本発明に係る高さ検出装置の正面図である。
【符号の説明】
１    鉄道車両用台車
２    空気管路
３    給気弁
７    高さ検出装置
１０  前台車
１１  後台車
７０  アナログ式角度センサ
７１  アーム
７１ａ  揺動部
７２  支持柱
７３  自動高さ調整弁
７４  回動軸
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  空気ばね
【図１】
0003906632.tif 000002
【図２】
0003906632.tif 000003
【図３】
0003906632.tif 000004
【図４】
0003906632.tif 000005
【図５】
0003906632.tif 000006
【図６】
0003906632.tif 000007