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制振装置及び制振機能付き車両

国内特許コード P07A011382
整理番号 /NO30938
掲載日 2007年11月9日
出願番号 特願2003-387439
公開番号 特開2005-145312
登録番号 特許第4191013号
出願日 平成15年11月18日(2003.11.18)
公開日 平成17年6月9日(2005.6.9)
登録日 平成20年9月26日(2008.9.26)
発明者
  • 菅原 能生
  • 瀧上 唯夫
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
発明の名称 制振装置及び制振機能付き車両
発明の概要 【課題】 車体の1次曲げ振動等の上下振動を十分に抑制することが可能な制振装置及び制振機能付き車両を提供する
【解決手段】 本発明の実施の形態に係る車両は、台車20と軸箱30との間に、軸ばね50と並行に可変減衰ダンパ51を設置している。台車20上に設けられた加速度センサ60の出力から、台車20の上下並進運動を減衰させるべく、コントロールユニット70が可変減衰ダンパ51の減衰力を制御する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】近年、鉄道車両の高速化に伴い、乗り心地向上のために様々な工夫がなされるようになった。乗り心地に影響を与える要因として、車両の揺れがあげられる。この車両の揺れは、車両の縦方向に生じる縦振動と、横方向に生じる横振動とに大きく分けることができる。このうち、横振動の低減に関しては、従来から多くの対策が施されており、鉄道車両の横振れ制振用ダンパ及び制振システム等が知られている。しかし、近年の鉄道の高速化、それに伴う車両の軽量化等により、剛性の低下が原因とみられる縦方向の車体の弾性振動が問題となることが多くなってきた。この車体の弾性振動(特に1次曲げ振動)は、8~11Hzの周波数帯域付近に位置することが多く、この帯域は、人間が最も敏感に上下振動を感じる帯域4~8Hzに近いため、乗り心地を悪化させる要因となる。この弾性振動に対する対策として、台車-車体間の結合力を小さくすることがあげられる。しかし、結合力を小さくするために上下方向にサスペンションを柔らかくすると、高速走行車両では、カーブを曲がる時に左右方向の遠心力により車体外傾が大きく成り過ぎたり、高低差のある場所を走行中に、上下方向の遠心力による低周波加振が台車-車体間の空気ばねの共振を引き起こしたりすることが予測されるため、サスペンションを極端に柔らかくすることは好ましくない。よって、従来は、上下振動対策として、車体の構造減衰を大きくする方法や、台車をダイナミックダンパとして作用させる方法、さらに車体-台車間に制御用アクチュエータを備えたアクティブサスペンションやセミアクティブサスペンション等が提案されている。例えば、車体-台車間にフルアクティブサスペンションを設置して上記弾性振動をおさえるものとして、例えば、下記非特許文献1に開示された「鉄道車両用動揺防止制御システム」が知られている。
【非特許文献1】「上下系アクティブ制振制御装置の開発」、平成10年鉄道技術連合シンポジウム、上林賢治郎他
図16は、上記非特許文献1に開示された上下系アクティブ制振制御装置のシステム構成を概略的に示すイメージ図である。同図に示すように、車体100、台車枠200及び軸箱300から構成された車両において、車体-台車間には空気ばね400及び油圧アクチュエータ410が設置され、台車枠-軸箱間には軸バネ500が設置されている。また、油圧アクチュエータ410は、サーボモータ411、油圧ポンプ412、サーボ弁413、バイパス弁414及びシャットオフ弁415からなる油圧ユニットを備えている。車体100には、車体上下加速度計600が設けられ、台車枠200には、台車上下加速度計700が設けられている。そして、上記油圧ユニットは、両加速度計600,700の測定値を基にして、車体-台車間の上下方向振動を抑制するように油圧アクチュエータ410を制御するよう構成されている。また、車体-台車間にセミアクティブサスペンションを設置して上下弾性振動等を抑えるものとして、例えば、下記特許文献1に開示されたものが知られている。
【特許文献1】特開2003-72544号公報
図17は、上記特許文献1に開示されたセミアクティブ方式の上下方向サスペンションシステムを有する鉄道車両の台車部の構成を概略的に示す図である。同図に示すように、図示しない車体と台車枠200間には、可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね410が設置され、台車枠200と軸箱300間には軸ばね500が設けられている。軸箱300は、輪軸330を支持し、輪軸330は、車輪310及び車軸320を備えている。また、図示しない車体には、最低3つの加速度センサが設置されている。そして、このセンサの出力から、車体の上下方向振動を抑制するように、可変減衰ダンパ(内蔵型空気ばね410)の減衰力を制御するよう構成されている。
産業上の利用分野 本発明は、揺れを抑える機能を備えた車両に関し、特に、車両に発生する上下方向の縦揺れを制振する制振装置及びこのような制振機能を備えた制振機能付き車両に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、 前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、 前記台車枠-軸箱間に設けられた可変減衰ダンパと、 前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各可変減衰ダンパの減衰力を制御するコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振機能付き車両。
【請求項2】 前記車体の1次曲げ振動を検出するように、前記車体に少なくとも3つ設置された加速度センサをさらに備え、 前記コントロール手段は、前記車体に設置された加速度センサの出力に基づいて、さらに前記車体の1次曲げ振動を低減させるように前記可変減衰ダンパを制御することを特徴とする請求項1記載の制振機能付き車両。
【請求項3】 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、 前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、 強制的な駆動力を発生させて前記車体の上下振動を低減させるために、前記台車枠-軸箱間に設けられたアクチュエータと、 前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各アクチュエータの駆動力を制御するためのコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振機能付き車両。
【請求項4】 前記車体の1次曲げ振動を検出するように、前記車体に少なくとも3つ設置された加速度センサをさらに備え、 前記コントロール手段は、前記車体に設置された加速度センサの出力に基づいて、さらに前記車体の1次曲げ振動を低減させるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項3記載の制振機能付き車両。
【請求項5】 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、前記車体の上下振動を低減させるための制振装置であって、 前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、 前記台車枠-軸箱間に設けられた可変減衰ダンパと、 前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各可変減衰ダンパの減衰力を制御するコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振装置。
【請求項6】 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、前記車体の上下振動を低減させるための制振装置であって、 前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、 強制的な駆動力を発生させて前記車体の上下振動を低減させるために、前記台車枠-軸箱間に設けられたアクチュエータと、 前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各アクチュエータの駆動力を制御するコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振装置。
産業区分
  • 鉄道
  • 機構・伝動
  • 自動車
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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