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鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車 - 財団法人鉄道総合技術研究所
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発明の名称 鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−216815(P2007−216815A)
公開日 平成19年8月30日(2007.8.30)
出願番号 特願2006−38881(P2006−38881)
出願日 平成18年2月16日(2006.2.16)
代理人 【識別番号】100089635
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 守
発明者 鴨下 庄吾 / 風戸 昭人 / 梅原 康宏
要約 課題
簡便な構成で、台車枠と軸箱間に的確に旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることができる鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車を提供する。

解決手段
台車枠1と操舵梁3との間に側受スリ板4を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、台車枠1と軸箱7との間にアシスト操舵アクチュエータ11を設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストする。
特許請求の範囲
【請求項1】
台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、
台車枠と軸箱との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることを特徴とする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車。
【請求項2】
請求項1記載の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車において、前記アクチュエータと併設して車軸の前後支持剛性を保つばね要素を配置することを特徴とする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車。
【請求項3】
請求項2記載の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車において、曲線の入口緩和曲線、出口緩和曲線の位置情報を車両にデータベースとして予め持たせておき、自車の走行位置を参照しつつ、線路の曲率の変化状況や車両の走行速度に応じて前記アクチュエータにアシスト操舵力を与えて、輪軸を操舵することを特徴とする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車。
【請求項4】
請求項2又は3記載の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車において、曲線に進入し、台車ボギー角が生じた場合、機械操舵リンクは前記前後支持剛性を保つばね要素およびアクチュエータを同時に変位させることを特徴とする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車に関するものである。
【背景技術】
【0002】
現在実用化されている操舵機能付き台車は、車体(操舵梁)−台車枠間のボギー角(台車−車体間のヨー方向まわりの相対回転角)変位を操舵梁、操舵てこ、連結棒を介して軸箱に伝達し、前後輪軸のアタック角を機械的に操舵制御するようにしている。このような機構を用いることにより円曲線中での横圧低減に効果が確認されている。ただし、機械的操舵を行っても、線路の緩和曲線出入口のような曲率の変化点においては、機械的に十分な台車ボギー角が発生していないため、その効果が低くなる傾向がある。
【0003】
そこで、線路の曲率変化点でアクチュエータによって操舵力を与え、緩和曲線での横圧低減を図ったアシスト操舵台車が本発明者らによって提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
図3は従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の模式図、図4はそのアシスト操舵台車の側面図である。
【0005】
これらの図において、51は台車枠、52はその台車枠51に枢支される操舵回動体、53は操舵回動体52の回動軸、54は前側車輪、55は車輪軸、56は軸箱、57は軸箱56と前側車輪用操舵リンク(パッシブ操舵リンク)58間に配置される軸箱前後支持ばね、59は車輪軸55と前側車輪用操舵リンク58間に配置される操舵制御用力制御アクチュエータ(アクティブ操舵制御用アクチュエータ)、60は前側車輪用操舵リンク58の操舵回動体52への取付け部、61は後側車輪、62は軸箱、63は車輪軸、64は軸箱62と後側車輪用操舵リンク(パッシブ操舵リンク)65間に配置される軸箱前後支持ばね、66は車輪軸63と後側車輪用操舵リンク65間に配置される操舵制御用力制御アクチュエータ(アクティブ操舵制御用アクチュエータ)、67は後側車輪用操舵リンク65の操舵回動体52への取付け部である。
【0006】
ここでは、アクティブ操舵を行う操舵制御用力制御アクチュエータ59,66と軸箱前後支持ばね57,64は並列に設置する。これは、万一アクティブ操舵を行う操舵制御用力制御アクチュエータ59,66がフェイルした場合にも最低限の軸箱支持剛性を軸箱前後支持ばね57,64が負担できるような構成を取るためである。
【特許文献1】特開2005−262957号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記した従来のアシスト操舵台車では、操舵リンクと車軸との間にアクチュエータを取り付けるようにしているため実際の適用には難があった。
【0008】
本発明は、上記状況に鑑みて、簡便な構成で、台車枠と軸箱間に的確に旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることができる鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
〔1〕台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、台車枠と軸箱との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることを特徴とする。
【0010】
〔2〕上記〔1〕記載の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車において、前記アクチュエータと併設して車軸の前後支持剛性を保つばね要素を配置することを特徴とする。
【0011】
〔3〕上記〔2〕記載の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車において、曲線の入口緩和曲線、出口緩和曲線の位置情報を車両にデータベースとして予め持たせておき、自車の走行位置を参照しつつ、線路の曲率の変化状況や車両の走行速度に応じて前記アクチュエータにアシスト操舵力を与えて、輪軸を操舵することを特徴とする。
【0012】
〔4〕上記〔2〕又は〔3〕記載の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車において、曲線に進入し、台車ボギー角が生じた場合、機械操舵リンクは前記前後支持剛性を保つばね要素およびアクチュエータを同時に変位させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ボギー角連動操舵台車の台車枠と軸箱との間に簡便にアクチュエータを設けることができ、線路の曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により緩和曲線において、台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車の旋回動作をアシストすることにより、台車旋回抵抗を減少させることができ、緩和曲線走行中の発生横圧を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明の台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車は、台車枠と軸箱との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストする。
【実施例】
【0015】
図1は本発明の実施例を示す鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車の上面図、図2はその鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車のアクチュエータの制御システムの概略構成図である。
【0016】
これらの図において、1は台車枠、2は台車中心ピン(操舵梁中心ピン)、3は操舵梁、4は側受スリ板、5は操舵てこ、6は操舵リンク、7は軸箱、8は輪軸、9は車輪、10は前後支持ばね、11はアシスト操舵アクチュエータ、12は制御装置、13は線路の曲率変化点の位置情報、14は車両走行位置情報である。
【0017】
まず、ベースとなる台車の構造について説明する。
【0018】
この台車は、台車枠1に対して台車中心ピン(操舵梁中心ピン)2の周りに旋回可能な操舵梁3を持つボギー角操舵台車である。台車枠1と操舵梁3の間には側受スリ板4が配置され、車体重量×摩擦係数の分だけ旋回時に回転抵抗を生じるようにしている。曲線通過時に操舵梁(車体)3に対して生じる台車の回転変位を操舵てこ5、操舵リンク6を介して一定のてこ比で軸箱7に伝え、輪軸8をハの字に操舵するようにしている。つまり、緩和曲線に入り、台車が旋回し始めた後、アシスト操舵アクチュエータ11の発生力により台車旋回抵抗を低減し、先頭軸外軌側の横軸を低減する。
【0019】
アシスト操舵アクチュエータ11は台車枠1と軸箱7との間に簡便に配置することができる。
【0020】
なお、車体ボギー角(台車のヨー方向の回転)が生じた場合、操舵リンク6は前後支持ゴムおよびアシスト操舵アクチュエータ11ごと輪軸8を操舵する。したがって、アシスト操舵アクチュエータ11は力制御を行い、曲線方向に合わせて操舵するため機械的操舵を阻害することはない。
【0021】
制御系がフェイルした場合はアクチュエータ発生力が0になるように油圧系を構成するようにしている。したがって、制御系がフェイルした場合でもアシストなしの機械的操舵と同等の特性を確保することができる。
【0022】
また、図2において、制御装置12は線路の曲率変化点の位置情報13と、車両走行位置情報14とを取り込むようにしている。また、制御装置12からの出力信号はアシスト操舵アクチュエータ11に出力されるように構成されている。
【0023】
そこで、アシスト操舵アクチュエータ11は発生力を制御装置12からの目標値に近づけるように制御を行う。アシスト操舵アクチュエータ11の動作を力制御とし、最大発生力を制限することにより、何らかの要因で逆操舵をした場合のフェイルセーフ性を向上させるようにしている。操舵制御の動作として、現在の制御付き振子車両と同様の地上データベースを利用したシステムが考えられる。線路の曲率変化点の位置情報13を事前に調査し、自車の走行位置情報14を参照しつつ緩和曲線の入口で曲率の変化率に合わせてアシスト操舵する。緩和曲線中の自車走行位置が進行して、台車ボギー角が次第に大きくなると、アシスト操舵アクチュエータ11によるアシスト操舵量を一定としても輪軸操舵角はボギー角の増加に応じて大きくなる。円曲線中においては、アシスト操舵量をほぼ0に戻しても台車ボギー角による機械的輪軸操舵を行うため適切な輪軸操舵を行うことができる。
【0024】
次に、鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車の構成について説明する。
【0025】
台車枠1と軸箱7の間に台車旋回トルクを発生するアシスト操舵アクチュエータ11を配置する。線路の曲線の入口側、出口側緩和曲線において、曲率の変化に応じて台車が旋回する際に、アシスト操舵アクチュエータ11により旋回トルクを発生させて台車の旋回抵抗を減少させ車輪9とレール(図示なし)との間に生じる横圧を低減する。
【0026】
また、アシスト操舵アクチュエータ11の発生力による旋回トルクは側受摩擦トルク以下とし、発生力のみでは台車は旋回していないため、制御系フェール時でも台車が旋回することはない。アシスト操舵アクチュエータ11の発生力の制御は、予め測定した地上データ(曲率)と地点検知、速度との照合により緩和曲線およびその前後の区間のみを行う。
【0027】
上記したように、台車枠1と操舵梁3との間に側受スリ板4を有するボギー角連動操舵台車に対して、台車枠1と軸箱7との間に旋回トルクを発生するアシスト操舵アシストアクチュエータ11を新たに付設するようにした。また、アシスト操舵アクチュエータが発生する旋回トルクを側受摩擦トルク以下の設定としてフェイルセーフを確保するようにしている。
【0028】
このように、ボギー角連動操舵台車の台車枠と軸箱との間にアシスト操舵アクチュエータを設けるようにしたので、曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により緩和曲線において、台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車旋回抵抗を減少させることができる。従って、台車の旋回動作をアシストすることにより、緩和曲線における横圧が低減される。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車は、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストし、緩和曲線における横圧が低減されるボギー角連動操舵台車として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の実施例を示す鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車の上面図である。
【図2】本発明の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車のアクチュエータの制御システムの概略構成図である。
【図3】従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の模式図である。
【図4】従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の側面図である。
【符号の説明】
【0031】
1 台車枠
2 台車中心ピン(操舵梁中心ピン)
3 操舵梁
4 側受スリ板
5 操舵てこ
6 操舵リンク
7 軸箱
8 輪軸
9 車輪
10 前後支持ばね
11 アシスト操舵アクチュエータ
12 制御装置
13 線路の曲率変化点の位置情報
14 車両走行位置情報




 

 


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