(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の妻外面と、該妻外面の下方の車体に備えた連結器の頭部側面との間にダンパを水平かつ左右方向に配設した鉄道車両の車体間ダンパ装置において、前記連結器は、前後方向の緩衝を緩和されて前記車体に首振り可能に設けられる枠に、頭部を備えた連結部を継ぎ手を介して連結し、前記枠の継ぎ手取付部分に、該枠の左右方向の回動を規制する緩衝材を設け、前記ダンパは、シリンダ内径を、ピストンの中立位置となる中央部では、ピストンがシリンダ内壁に外周を密着して摺動可能な径に、ピストンが所定以上に左右に移動する範囲となる両端部では、ピストンの外径よりも大径に形成されるとともに、シリンダ内にピストンを挟んで画成される両流体圧室を連通する回路に設けられた常開電磁弁と、微少オリフィスを有するバイパス回路と、該常開電磁弁を操作して前記ダンパの減衰力を変更可能とする制御装置とで構成される減衰力切換機構を備え、前記制御装置は、予め入力された路線データと、地点情報と、速度センサからの速度情報とに基づき、列車走行速度がある値より高くかつ分岐器が存在しない区間である場合に、前記常開電磁弁を閉じて前記ダンパの減衰力を高くすることを特徴とする鉄道車両の車体間ダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中に発生する振動を抑制して乗り心地を向上させる鉄道車両の車体間ダンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後の車体間の左右振動、同相ヨーイング振動及びロール振動を減衰するために、例えば、特開２００１−１０４９４号公報に示されるように、前後の車体の一方の車体には、妻外面と、該妻外面の下方に設けた連結器の頭部側面との間に水平方向のダンパを配設し、他方の車体には、前記一方の車体のダンパと対角線位置に同様に水平方向のダンパを配設した車体間ダンパ装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この車体間ダンパ装置は、減衰係数が高いほど効果がある反面、減衰係数が高すぎる場合には、ポイント渡り線通過時等に前後の車体妻面間に大きな相対左右変位と速度が発生する際には、スムースな走行に支障を来すことがあった。
【０００４】
そこで本発明は、ダンパ力が働いても安全上問題とならない区間では減衰力を高く設定し、駅構内等の急激な車体間相対左右変位が発生する地点では減衰力を低くすることが可能な鉄道車両の車体間ダンパ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【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、本発明は、車体の妻外面と、該妻外面の下方の車体に備えた連結器の頭部側面との間にダンパを水平かつ左右方向に配設した鉄道車両の車体間ダンパ装置において、前記連結器は、前後方向の緩衝を緩和されて前記車体に首振り可能に設けられる枠に、頭部を備えた連結部を継ぎ手を介して連結し、前記枠の継ぎ手取付部分に、該枠の左右方向の回動を規制する緩衝材を設け、前記ダンパは、シリンダ内径を、ピストンの中立位置となる中央部では、ピストンがシリンダ内壁に外周を密着して摺動可能な径に、ピストンが所定以上に左右に移動する範囲となる両端部では、ピストンの外径よりも大径に形成されるとともに、シリンダ内にピストンを挟んで画成される両流体圧室を連通する回路に設けられた常開電磁弁と、微少オリフィスを有するバイパス回路と、該常開電磁弁を操作して前記ダンパの減衰力を変更可能とする制御装置とで構成される減衰力切換機構を備え、前記制御装置は、予め入力された路線データと、地点情報と、速度センサからの速度情報とに基づき、列車走行速度がある値より高くかつ分岐器が存在しない区間である場合に、前記常開電磁弁を閉じて前記ダンパの減衰力を高くすることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示される実施形態例に基づいて説明する。図１乃至図４は第１実施形態例を示すもので、車体１は、前側の妻外面２及び後側の妻外面３の中央下方にそれぞれ連結器４を備え、前側の妻外面２とその下方の連結器４との間、後側の妻外面３とその下方の連結器４との間にそれぞれ左右動ダンパ５を配設している。各左右動ダンパ５は、前側の妻外面２と後側の妻外面３とでは対角線位置に設けられ、前側の妻外面２及び後側の妻外面３の側部に設けられたダンパ受け６と、連結器４の頭部側面に設けられたダンパ受け７との間に水平方向に配設されている。
【０００７】
また、車体１は、前側の妻外面２及び後側の妻外面３の中央にそれぞれ連結路幌８を有し、該連結路幌８先端に隣接する車体の連結路幌８との接合枠９を設けており、前側の妻外面２と該妻外面２の接合枠９との間、後側の妻外面３と該妻外面３の接合枠９との間にそれぞれ左右動ダンパ１０を配設している。各左右動ダンパ１０は、前側の妻外面２と後側の妻外面３とでは対角線位置に設けられ、前側の妻外面２及び後側の妻外面３の側部に設けられたダンパ受け１１と、連結器４の頭部側面に設けられたダンパ受け１２との間に水平方向に配設されている。
【０００８】
前記連結器４は、図４及び図５に示されるように、前後方向の緩衝を緩和する積層ゴム材４１，４１にてサンドイッチされて車体１のフレーム４２に首振り可能に設けられる枠４３に、頭部を備えた連結部４４を継ぎ手４５を介して連結して、連結部４４の首振りを円滑にさせており、枠４３の継ぎ手４５取付部分両側に、枠４３のの左右方向の回動を規制するゴム製の緩衝材４６，４６を設けている。これにより、枠４３が首振りした際に、両側部４３ａ，４３ａがフレーム４２にこすれて発生する音を低減できる。
【０００９】
前記左右動ダンパ５は、前記ダンパ受け６にブッシュを介して先端を取り付けたシリンダ５１と、該シリンダ５１内を左右に移動するピストン５２と、シリンダ５１の後端から出没するピストンロッド５３とを有し、ピストンロッド５３の後端をブッシュを介して前記ダンパ受け７に取り付けた片ロッドユニフローダンパで、シリンダ５１の内径を、ピストン５２の中立位置となる中央部では、ピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着して摺動可能な径とし、ピストン５２が所定以上に左右に移動する範囲となる両端部では、ピストン５２の外径よりも大径としている。前記中央部５４は、長さ３０〜４０ｍｍに形成されている。また、シリンダ５１には、ピストン５２を挟んでロッド側流体圧室５４とボトム側流体圧室５５とが画成され、両流体圧室５４，５５は回路５６により連通されている。この回路５６には、電磁弁５７とリリーフ弁５８と微小オリフィス５９を有するバイパス流路６０とが備えられている。
【００１０】
この左右動ダンパ５は、ピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着して摺動可能な小径部分では、左右動ダンパ５の減衰力が高く、ピストン５２のストロークがある値以上に大きくなって、ピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着できなくなった場合は、左右動ダンパ５の減衰力が働かなくなる。
【００１１】
すなわち、左右動ダンパ５が縮む場合には、ボトム側流体圧室５５の流体がピストン５２内のチェック弁を通過し、ロッド側流体圧室５４に流れ、フィルタ６１、リリーフ弁５８を通りタンク６２に抜ける。左右動ダンパ５が伸びる場合には、ロッド側流体圧室５４の流体が縮む場合と同様にタンク６２に流れる他、タンク６２から吸い出された流体が回路５６上のチェック弁６３を通り、ボトム側流体圧室５５に満たされる。ピストン５２の断面積はピストンロッド５３の２倍となっているため、左右動ダンパ５の伸縮による流体の流量は同一となっている。リリーフ弁５８のクラッキング荷重は１〜２ｔｏｎ程度に設定されており、ダンパ作用力がクラッキング荷重以下である場合には、左右動ダンパ５は剛ロッドに近い状態を維持する。また、ダンパ作用力がクラッキング荷重以上である場合には、ピストン５２はストロークを発生するが、±１５〜２０ｍｍ程度以上では、ダンパ作用力は急激に低下しスカスカ状態となる。なお、微小オリフィス５９を有するバイパス流路６０は、前後の車体間がズレた状態にて減衰力が高い場合、リリーフ弁５８が作動する力以下ではこれを戻す機能をはたすもので、急激にズレは戻らないものの、ゆっくりと前後の車体間のズレを戻すものである。
【００１２】
したがって、高速走行時はもとより低速走行時や駅構内走行時でも、車体間相対左右変位の少ない区間では、ピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着して摺動するから、減衰による制振ができる。また、例えば、ポイント渡り線通過時等の車体間相対左右変位が大きな区間では、ピストン５２のストロークが大きくなって、ピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着できなくなるから、左右動ダンパ５の減衰力が働かなくなり、スムースな走行ができる。
【００１３】
また、この左右動ダンパ５は、１編成内の１両に搭載された制御装置１３により、列車速度又は列車位置情報を基に減衰力を切換えることができる。この制御装置１３は、予め入力された路線データと、地点情報と、速度センサ１４からの速度情報と、ＧＰＳ等による絶対位置の補正とに基づき、例えば、列車走行速度がある値より高くかつ分岐器が存在しない区間である場合に限り、電磁弁５７を閉じて左右動ダンパ５の減衰力を高くし、走行速度がある値より小さいときには、どのダンパ変位であっても電磁弁５７を開いて左右動ダンパ５の減衰力が働かないようにする。
【００１４】
電磁弁５７が開いた場合には、リリーフ弁５８のバイパス流路が開通するので、ピストン５２のストロークによらずダンパ作用力は小さくなる。この場合、電磁弁５７の下流に、クラッキング荷重以下の減衰特性を発揮させることを条件として、ダンパ速度に応じて減衰力が高まる特性を発揮させるための固定オリフィスや調圧弁、リリーフ弁５８のクラッキング荷重の半分程度の低圧リリーフ弁等を配置させても良いし、これらを省略して電磁弁５７のみとしてスカスカにする場合などが考えられる。なお、電磁弁５７はノーマルオープンであることが安全上絶対条件となる。
【００１５】
また、例えば、駅構内等の急激な車体間相対左右変位が発生する地点では、どのダンパ変位であっても電磁弁５７を開いて左右動ダンパ５の減衰力が働かない状態とし、ダンパ力が働いても安全上問題とならない地点情報の区間であることを判断材料として電磁弁５７を閉じて、左右動ダンパ５の減衰力が高くなるようにする。
【００１６】
したがって、例えば、高速走行トンネル内など、揺れを抑えたいときにのみ電磁弁５７を閉じて左右動ダンパ５の減衰力を高くすることにより、連節車両のように車体妻面間左右振動が打ち消され、同相ヨーイング振動を効果的に抑制できる。また、駅構内等のポイント渡り線や急曲線路通過持等車体間左右の拘束が好ましくない走行条件では、左右動ダンパ５の減衰力が働かないようできるから、軌道や車輪に無理な横方向の力が作用せず、従来の車両と同様の運用が可能である。
【００１７】
また、連結器４に左右方向の回動を規制する緩衝材４６を設けることにより、連結器の異音発生がなくなり、さらに左右動ダンパ５によって発生する連結器ヨーイングモーメントを車体の反力点として拘束するから、左右動ダンパ５の取付ガタがなくなったのと同じ作用により制振効果を向上できる。
【００１８】
さらに、上述の制御装置１３による減衰力切換制御が働かなくなった場合でも、ピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着して摺動可能な範囲では、左右動ダンパ５の減衰力を高くでき、ピストン５２のストロークがある値以上に大きくなってピストン５２がシリンダ５１内壁に外周を密着できなくなった場合は、左右動ダンパ５の減衰力が働かないようできる。したがって、低速走行時や駅構内にても中立付近に限り減衰による制振ができ、安全上問題とならないレベルでの減衰を発生させることが可能である。
【００１９】
図６は左右動ダンパに両ロッドダンパを用いた第２実施形態例を示すもので、両ロッドダンパは、ダンパ長が長くなる欠点があるが、伸縮における流体の被圧縮体積が一定であるため、特性が安定していることが挙げられる。左右動ダンパ７０は、シリンダ７１内を左右に移動するピストン７２の一方のロッド７３の先端をブッシュを介して前記連結器４のダンパ受け７に接続し、シリンダ７１の反連結器側を妻外面３の側部に設けられたダンパ受け６にブッシュを介して接続している。この左右動ダンパ７０は、前記第１実施形態例の左右動ダンパ５と同様に、シリンダ７１の内径を、ピストン７２の中立位置となる中間部では、ピストン７２がシリンダ７１内壁に外周を密着して摺動可能な径とし、ピストン７２が所定以上に左右に移動する範囲となる両端部では、ピストン７２の外径よりも大径としている。また、シリンダ７１に、ピストン７２を挟んで両側に画成される流体圧室７４ａ，７４ｂは回路７５により連通されている。この回路７５には、電磁弁７６が備えられている。さらに、両流体圧室７４ａ，７４ｂには、シリンダ７１の周壁内に形成されたタンク７７に連通する回路７８が設けられ、該回路７８には、リリーフ弁７９ａ，７９ｂ、チェック弁８０ａ，８０ｂ及び微小オリフィス８１ａ，８１ｂとが備えられている。
【００２０】
この左右動ダンパ７０は、ピストン７２が図において右側へ移動する場合（ダンパが縮む場合）には、タンク７７の流体はチェック弁８０ａを通り流体圧室７４ａに導かれると同時に、流体圧室７４ｂから流れ出た流体は、リリーフ弁７９ｂを通って流体圧室７４ａに流れ込む分と、微小オリフィス８１ｂを通ってタンク７７へ流れ込む分とに分かれる。なお、微小オリフィス８１ａ，８１ｂの流路は無くても良い。また、ピストン７２が図において左側へ移動する場合（ダンパが伸びる場合）には縮む場合の鏡像状態となる。リリーフ弁７９ａ，７９ｂのクラッキング荷重は１〜２ｔｏｎ程度に設定されており、ダンパ作用力がクラッキング荷重以下である場合には、左右動ダンパ５は剛ロッドに近い状態を維持する。また、ダンパ作用力がクラッキング荷重以上である場合には、ピストン５２はストロークを発生するが、±１５〜２０ｍｍ程度以上では、ダンパ作用力は急激に低下しスカスカ状態となる。
【００２１】
この構成でも、前記第１実施形態例と同様に、前記制御装置１３の指令に基づく電磁弁７６の開閉によって、左右動ダンパ７０の減衰力を変更でき、制御装置１３による減衰力切換制御が働かなくなった場合でも、低速走行時や駅構内にても中立付近に限り減衰による制振ができ、安全上問題とならないレベルでの減衰を発生させることが可能である。電磁弁７６が開いた場合には、回路７５が流体圧室７４ａ，７４ｂを連通するので、ピストン７２のストロークによらずダンパ作用力は小さくなる。この場合、電磁弁７６の下流に、クラッキング荷重以下の減衰特性を発揮させることを条件として、ダンパ速度に応じて減衰力が高まる特性を発揮させるための固定オリフィスや調圧弁、リリーフ弁７９ａ，７９ｂのクラッキング荷重の半分程度の低圧リリーフ弁等を配置させても良いし、これらを省略して電磁弁７６のみとしてスカスカにする場合などが考えられる。なお、電磁弁７６はノーマルオープンであることが安全上絶対条件となる。
【００２２】
なお、上記各実施形態例では、片ロッドユニフローダンパと両ロッドダンパに本発明を適用したもので説明したが、ダンパの種類はこれらに限らず、剛に近い減衰特性とスカスカ状態とを任意に切り換えられる構成であれば、油圧式でなくても、空気式や電磁石式でも構わない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、車体の妻外面と連結器の頭部側面との間に設けた左右動ダンパのシリンダ内径を、ピストンの中立位置となる中間部では、ピストンがシリンダ内壁に外周を密着して摺動可能な径に、ピストンが所定以上に左右に移動する範囲では、ピストンの外径よりも大径に形成したので、ピストンがシリンダ内壁に外周を密着して摺動可能な範囲では、左右動ダンパの減衰力が高く、ピストンのストロークがある値以上に大きくなってピストンがシリンダ内壁に外周を密着できなくなった場合は、左右動ダンパの減衰力が働かなくなるから、高速走行時はもとより低速走行時や駅構内走行時でも、車体間相対左右変位の少ない区間では、減衰による制振ができる。また、例えば、ポイント渡り線通過時等の車体間相対左右変位が大きな区間では、左右動ダンパの減衰力が働かなくなり、スムースな走行ができる。さらに、ダンパのシリンダ内にピストンを挟んで画成される両流体圧室を連通する回路に設けられた電磁弁を、列車速度又は列車位置情報に基づく制御装置にて開閉してダンパの減衰力を変更可能とすることにより、揺れを抑えたいときにのみ左右動ダンパの減衰力を高くして、連節車両のように車体妻面間左右振動を打ち消して、同相ヨーイング振動を効果的に抑制できる。また、駅構内等のポイント渡り線や急曲線路通過時等車体間左右の拘束が好ましくない走行条件では、左右動ダンパの減衰力が働かないようできるから、軌道や車輪に無理な横方向の力が作用せず、従来の車両と同様の運用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態例の左右動ダンパと制御回路の概略図
【図２】  左右動ダンパを設けた車体の斜視図
【図３】  制御装置の概略図
【図４】  連結器の平面図
【図５】  連結器の側面図
【図６】  第２実施形態例の左右動ダンパと制御回路の概略図
【符号の説明】
１…車体、２，３…妻面、４…連結器、４６…連結器の緩衝材、５，７０…左右動ダンパ、５１，７１…左右動ダンパのシリンダ、５２，７２…左右動ダンパのピストン、５４…左右動ダンパのロッド側流体圧室、５５…左右動ダンパのボトム側流体圧室、５６…回路、５７…電磁弁、１３…制御装置
【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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