特許 7032182 鉄道車両の車体傾斜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-28

(45)【発行日】2022-03-08

(54)【発明の名称】鉄道車両の車体傾斜装置

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/22 20060101AFI20220301BHJP

   B61F 5/10 20060101ALI20220301BHJP

   B60G 99/00 20100101ALI20220301BHJP

【ＦＩ】

B61F5/22 C

B61F5/10 D

B60G99/00

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018042631

(22)【出願日】2018-03-09

(65)【公開番号】P2019156021

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 信之

(72)【発明者】

【氏名】谷川 安彦

(72)【発明者】

【氏名】近藤 淳平

(72)【発明者】

【氏名】大塚 智広

(72)【発明者】

【氏名】野▲崎▼ 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】水野 翔太

(72)【発明者】

【氏名】岡田 洋祐

【審査官】長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１４７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－７６４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１００５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２１５２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｆ ５／２２

Ｂ６１Ｆ ５／１０

Ｂ６０Ｇ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

台車に載置され車体を支持する空気バネと、
前記空気バネに供給する圧縮空気を貯留する空気溜めと、
前記空気バネと前記空気溜めとの間に形成される第１回路および第２回路と、
前記第１回路に設けられ前記車体の高さを調整するレベリングバルブと、
前記第２回路に設けられ前記車体の高さを調整する電磁弁と、
前記空気バネと前記空気溜めとの間を繋げる回路を前記第１回路または前記第２回路に切り替える切替弁と、
前記切替弁により前記空気バネと前記空気溜めとの間を繋げる回路を前記第１回路として前記レベリングバルブにより前記車体の高さを調整する通常走行制御と、前記切替弁により前記空気バネと前記空気溜めとの間を繋げる回路を前記第２回路として前記電磁弁により前記車体の高さを通常高さ位置よりも高い上昇位置に調整する車体傾斜制御と、を切り替えて行う制御部を有し、
前記制御部は、前記車体傾斜制御から前記通常走行制御へ切り替えるときに、前記電磁弁により、前記車体の高さを前記上昇位置よりも低く前記通常高さ位置よりも高い所定高さ位置に調整した状態を所定時間保った後に、前記通常走行制御へ切り替えること、
を特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。

【請求項2】

請求項１の鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記所定高さ位置は、前記第１回路における前記レベリングバルブと前記切替弁との間の配管の容量を考慮して規定されること、
を特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。

【請求項3】

請求項１または２の鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記所定時間は、前記レベリングバルブが排気モードに保持される時間を考慮して規定されること、
を特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両の車体傾斜装置に関し、詳しくは、電磁弁により車体の高さを調整して車体を傾斜させる装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の車体傾斜システムとして、台車の枕木方向両側にそれぞれ配置され、車体を支持する空気バネの高さを変化させることにより、車体を傾斜させるものがある。
具体的には、車体を傾斜させる必要がある曲線区間において、曲線路の形状データと走行速度から必要な車体傾斜角度を演算して、それに対応する制御指令値を算出し、その制御指令値に応じて電磁弁を作動させて、曲線路外側の空気バネに給気して曲線路外側の空気バネを高くして車体を傾斜させ、その後、空気バネから排気して車体を水平状態に復帰させている。

【0003】

このような車体傾斜システムでは、レベリングバルブと空気バネ間を接続する空気管路と、電磁弁と空気バネ間を接続する空気管路を切り替える切替弁を設け、直線区間では、レベリングバルブと空気バネ間を接続して、レベリングバルブにより車体の床面高さを調整し、曲線区間では、電磁弁と空気バネ間を接続して、電磁弁により車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御を行う。

【0004】

前記車体傾斜システムでは、車体傾斜制御終了時に、以下の原因により空気バネ高さが落ち込む事象がみられる。
（１）レベリングバルブには不要な給排気を防ぐために作動遅れ機構が設けられており、車体傾斜制御により空気バネが伸びているときに、排気状態となっているレベリングバルブが、車体傾斜制御終了時も前記作動遅れ機構により、排気状態を維持している場合があり、切替弁により空気流路をレベリングバルブと空気バネ間の空気管路に切り替えると、レベリングバルブから空気バネ内の空気が排気され空気バネ高さが落ち込む。
（２）車体傾斜制御により空気バネが伸びているときに、レベリングバルブは排気状態となり、レベリングバルブと切替弁間の配管内の空気がレベリングバルブから排気され、配管内の圧力が大気圧となる。車体傾斜制御が終了し、切替弁により空気流路をレベリングバルブと空気バネ間の空気流路に切り替えると、空気バネ内の空気が、大気圧となっているレベリングバルブと切替弁間の配管に一気に流れ込み、空気バネ高さが落ち込む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－２１５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記課題を解決するために、特開２００６－２１５９５号公報に開示された装置においては、電磁弁と空気バネ間を接続し、電磁弁により車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御を行う車体傾斜制御モードから、レベリングバルブと空気バネ間を接続して、レベリングバルブにより車体の床面高さを調整する床面高さ制御モードに切り替えるときに、一時的に両方の制御モードを有効にしている。
そのため、空気バネへの空気の供給や空気バネから大気への排気が多く行われることになり、その結果として、空気源における空気の消費量が多くなるおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときの空気の消費量を抑制できる鉄道車両の車体傾斜装置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】

【0008】

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、鉄道車両の車体傾斜装置において、台車に載置され車体を支持する空気バネと、前記空気バネに供給する圧縮空気を貯留する空気溜めと、前記空気バネと前記空気溜めとの間に形成される第１回路および第２回路と、前記第１回路に設けられ前記車体の高さを調整するレベリングバルブと、前記第２回路に設けられ前記車体の高さを調整する電磁弁と、前記空気バネと前記空気溜めとの間を繋げる回路を前記第１回路または前記第２回路に切り替える切替弁と、前記切替弁により前記空気バネと前記空気溜めとの間を繋げる回路を前記第１回路として前記レベリングバルブにより前記車体の高さを調整する通常走行制御と、前記切替弁により前記空気バネと前記空気溜めとの間を繋げる回路を前記第２回路として前記電磁弁により前記車体の高さを通常高さ位置よりも高い上昇位置に調整する車体傾斜制御と、を切り替えて行う制御部を有し、前記制御部は、前記車体傾斜制御から前記通常走行制御へ切り替えるときに、前記電磁弁により、前記車体の高さを前記上昇位置よりも低く前記通常高さ位置よりも高い所定高さ位置に調整した状態を所定時間保った後に、前記通常走行制御へ切り替えること、を特徴とする。

【0009】

この態様によれば、制御部は、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに、電磁弁により、車体の高さを所定高さ位置に調整した状態を所定時間保った後に、通常走行制御へ切り替え、車体の高さを通常高さ位置に調整する。そして、このようにして、電磁弁による制御からレベリングバルブによる制御に切替える際に、電磁弁による制御を一定時間長くする。そして、電磁弁による制御を一定時間長くした間に、レベリングバルブについて圧縮空気の排気を行う排気モードからの戻り動作を進めることができる。そのため、車体傾斜制御から通常走行制御への切替え時においてレベリングバルブ自身が持つ戻り遅れによる排気動作の影響を小さくできるので、車体傾斜制御から通常走行制御へ切替えた後における車体の高さの低下を抑制できる。

【0010】

また、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに、電磁弁により、車体の高さを上昇位置よりも低く通常高さ位置よりも高い所定高さ位置に調整しているので、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えた後に、空気バネ内の空気が、大気圧となっているレベリングバルブと切替弁間の配管に一気に流れ込み、空気バネ高さが落ち込んだ後の車体の高さを通常高さ位置とすることができるため、車体の高さの低下時に生じる排気量と、車体の高さの低下後にレベリングバルブにより車体の高さを通常高さ位置まで戻す際に生じる給気量とに相当する空気の消費量を削減できる。ゆえに、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときの空気の消費量を抑制できる。

【0011】

上記の態様においては、前記所定高さ位置は、前記第１回路における前記レベリングバルブと前記切替弁との間の配管の容量を考慮して規定されること、が好ましい。

【0012】

この態様によれば、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えた後の車体の高さの低下を、より効果的に抑えることができる。

【0013】

上記の態様においては、前記所定時間は、前記レベリングバルブが排気モードに保持される時間を考慮して規定されること、が好ましい。

【0014】

この態様によれば、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えた後の車体の高さの低下を、より効果的に抑えることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置によれば、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときの空気の消費量を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】鉄道車両に設けられている車体と台車と空気バネを模式的に示した斜視図である。

【図2】本実施形態の車体傾斜装置の空気回路図である。

【図3】本実施形態の車体傾斜装置の構成を模式的に示した図であり、車体の高さが通常高さ位置であるときを示す図である。

【図4】本実施形態の車体傾斜装置の構成を模式的に示した図であり、車体の高さが上昇位置であるときを示す図である。

【図5】レベリングバルブの構造を示す断面図であり、レベリングバルブが給気弁として作用している場合を示す図である。

【図6】レベリングバルブの構造を示す断面図であり、レベリングバルブが遮断弁として作用している場合を示す図である。

【図7】レベリングバルブの構造を示す断面図であり、レベリングバルブが排気弁として作用している場合を示す図である。

【図8】車体の高さについての時間変化を示す図である。

【図9】レベリングバルブの戻り遅れについての説明図であり、ピストン戻り工程の初期状態を示す図である。

【図10】レベリングバルブの戻り遅れについての説明図であり、ピストン戻り工程が進んだ状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。なお、鉄道車両の車体傾斜装置の構成と作用、および、レベリングバルブの詳細な構造と作用について説明した後、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに行われる制御について説明する。

【0018】

＜鉄道車両の車体傾斜装置の構成と作用について＞
まず、鉄道車両の車体傾斜装置の構成と作用について説明する。鉄道車両において、図１に示すように、車体１は、走行する前後２つの台車２Ｆ，２Ｂの上方に設けられている。各台車２Ｆ，２Ｂの枕木方向の両端には、それぞれ空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲが載置されていて、各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲによって車体１が支持されている。これら各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲは、タンク４（空気溜め）から圧縮空気が供給されると、伸張して車体１の高さ（以下、「車高」という。）を上昇させ、貯留する圧縮空気を排出すると、収縮して車高を下降させる。タンク４は、空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲに供給するための圧縮空気を貯留しており、高圧状態になっている。

【0019】

この鉄道車両では、各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲの圧縮空気の給排気を利用して、曲線路を走行する際に車体１を曲線路の内軌側に傾ける車体傾斜制御が行われる。例えば、鉄道車両が図１の矢印側に向かって走行して右向きに曲がる場合、曲線路の円曲線（曲線路は入口緩和曲線と円曲線と出口緩和曲線とで構成され、曲線路のうち曲率が最大でほぼ一定になっている部分が円曲線である）に到達する前に、曲線路の外軌側に設けられている空気バネ３ＦＬ，３ＢＬを伸張させて、車体１における曲線路の外軌側の車高を通常高さ位置から上昇位置へ上昇させる。

【0020】

これにより、車体１が曲線路の内軌側に傾くように傾斜して、曲線路を走行する際に、車体１に作用する横方向の加速度が減少する。この結果、乗客に作用する横方向の遠心力を減少させることができ、乗り心地を向上させることができる。そして、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、曲線路の外軌側に設けられている空気バネ３ＦＬ，３ＢＬを収縮させて、車体１における曲線路の外軌側の車高を上昇位置から通常高さ位置まで下降させる。この結果、車体１が水平になる。

【0021】

このような車体傾斜制御を行うための車体傾斜装置１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲが、各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲに対応して設けられている。各車体傾斜装置１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲの構成はそれぞれ同様であるため、以下では、車体傾斜装置１０ＦＬの構成を代表して説明する。

【0022】

まず、車体傾斜装置１０ＦＬの構造について説明する。車体傾斜装置１０ＦＬは、図２～図４に示すように、主に空気バネ３ＦＬと、タンク４と、レベリングバルブ（ＬＶ）２１Ａと、電磁弁２１Ｂと、切替弁３０と、制御部４０などを有する。なお、制御部４０は、鉄道車両１両につき１台設けられている。

【0023】

レベリングバルブ２１Ａは、空気バネ３ＦＬとタンク４の間に形成される通常走行用回路５０Ａ（第１回路、第１空気流路）に設けられ、車高に応じて空気バネ３ＦＬへの圧縮空気の給気と排気と遮断を行うことにより車高を調整する。このレベリングバルブ２１Ａには、アーム２２と支持柱２３が取り付けられている。なお、通常走行用回路５０Ａは、空気流路５１Ａと空気流路５２Ａを備えている。

【0024】

レベリングバルブ２１Ａは、車体１に取付けられており、車高に応じて、タンク４から空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側（後述する図５参照）と、圧縮空気の流れを遮断する側（後述する図６参照）と、空気バネ３ＦＬ内の圧縮空気を大気に排出する側（後述する図７参照）とに切換えられる。アーム２２は、一端がレベリングバルブ２１Ａに接続され、他端が支持柱２３に接続されている。支持柱２３は、台車２Ｆに起立した状態で取付けられ、車体１と台車２Ｆとの間の距離（車高）に応じてアーム２２を動かすことができる。

【0025】

そして、図３に示すように、車高が通常高さ位置であるとき、アーム２２は水平状に延びて、レベリングバルブ２１Ａは圧縮空気の流れを遮断する側に設定される（後述する図６参照）。そして、図４に示すように、車高が上昇位置であるときに、アーム２２はレベリングバルブ２１Ａから下方傾斜して延びて、レベリングバルブ２１Ａは圧縮空気を大気に排出する側に設定される（後述する図７参照）。一方、車高が下降位置であるときには（図示省略）、アーム２２はレベリングバルブ２１Ａから上方傾斜して延びて、レベリングバルブ２１Ａは空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側に設定される（後述する図５参照）。なお、レベリングバルブ２１Ａについての詳細な構造と作用については、後述する。

【0026】

電磁弁２１Ｂは、空気バネ３ＦＬとタンク４の間に形成される車体傾斜用回路５０Ｂ（第２回路、第２空気流路）に設けられ、空気バネ３ＦＬへの圧縮空気の給気と遮断と排気を行うことにより車高を調整する。なお、電磁弁２１Ｂは、複数絞りの組み合わせを変更することで、圧縮空気を給気する速度を調整して、車体１を傾斜させる速度を調整できる。なお、車体傾斜用回路５０Ｂは、空気流路５１Ｂと空気流路５２Ｂを備えている。また、電磁弁２１Ｂの動作は、制御部４０により制御される。

【0027】

切替弁３０は、空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路を通常走行用回路５０Ａまたは車体傾斜用回路５０Ｂに切り替える。すなわち、切替弁３０は、レベリングバルブ２１Ａと空気バネ３ＦＬの間の空気流路５１Ａで圧縮空気の流れを許容又は禁止すると共に、電磁弁２１Ｂと空気バネ３ＦＬの間の空気流路５１Ｂで圧縮空気の流れを許容又は禁止するものである。なお、切替弁３０による圧縮空気の流れの切換えは、制御部４０により制御される。

【0028】

図２～図４に示すように、レベリングバルブ２１Ａと切替弁３０との間に、圧縮空気が流れる空気流路５１Ａが設けられ、レベリングバルブ２１Ａとタンク４との間に、圧縮空気が流れる空気流路５２Ａが設けられている。また、電磁弁２１Ｂと切替弁３０との間に、圧縮空気が流れる空気流路５１Ｂが設けられ、電磁弁２１Ｂとタンク４との間に、圧縮空気が流れる空気流路５２Ｂが設けられている。そして、切替弁３０と空気バネ３ＦＬとの間に、圧縮空気が流れる空気流路５３が設けられている。

【0029】

制御部４０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭとを備え、車体傾斜制御を行うための制御プログラムを実行するものである。具体的には、制御部４０は、鉄道車両の車速と鉄道車両の走行位置とデータベースに記憶されている走行路線データや実際の車体１の傾斜状況に基づいて、鉄道車両が曲線路を走行すると判断するときに、切替弁３０や電磁弁２１Ｂを制御して車体傾斜制御を行う。なお、鉄道車両の車速は、加速度センサや速度発電機等を用いた周知の方法によって逐次演算され、制御部４０に逐次入力される。また、鉄道車両の走行位置は、データベースに記憶されている走行路線データと車速から演算される走行距離等を用いた周知の方法によって求められ、制御部４０に逐次入力される。

【0030】

次に、車体傾斜装置１０ＦＬの作用について説明する。ここでは、鉄道車両が図１の矢印側に向かって走行して右向きに曲がる際に、制御部４０が、車体傾斜制御を行う場合を例にして説明する。この車体傾斜制御では、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、空気バネ３ＦＬ（３ＢＬ）を伸張させて、車体１を傾斜させる。そこで、制御部４０は、走行中に曲線路の入口緩和曲線を認識して、鉄道車両が曲線路の入口緩和曲線に進入した時点で、切替弁３０により圧縮空気の流れを切り替える。

【0031】

具体的には、空気流路５１Ａと空気流路５３との間で圧縮空気の流れが禁止され、空気流路５１Ｂと空気流路５３との間で圧縮空気の流れが許容される。すなわち、制御部４０は、切替弁３０により、空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路を、通常走行用回路５０Ａから車体傾斜用回路５０Ｂに切替える。このようにして、レベリングバルブ２１Ａが実質的に機能しなくなる一方で、電磁弁２１Ｂが機能することになる。そして、電磁弁２１Ｂにより、タンク４の圧縮空気を、空気流路５２Ｂと電磁弁２１Ｂと空気流路５１Ｂと切替弁３０と空気流路５３を介して、空気バネ３ＦＬに供給する。

【0032】

これにより、空気バネ３ＦＬが伸張し、かつ、車体傾斜装置１０ＢＬの空気バネ３ＢＬも同様に伸長することにより、車体１における曲線路の外軌側の車高が通常高さ位置（図３参照）よりも高い上昇位置（図４参照）に調整されるので、車体１が曲線路の内軌側に傾くように傾斜する。

【0033】

また、このように車体１の傾斜によって車体１における曲線路の外軌側の車高が上昇位置となると、レベリングバルブ２１Ａは圧縮空気を大気に排出する側に設定される（後述する図７参照）。これにより、空気流路５１Ａの内部の圧縮空気は、レベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排出される。

【0034】

そして、鉄道車両は車体１が傾斜した状態で曲線路の円曲線を通過した後、直線路に到達する前に、伸張した空気バネ３ＦＬ（３ＢＬ）を収縮させて、車体１を水平復帰させる。つまり、鉄道車両が直線路に到達する前に、車体１における曲線路の外軌側の車高を上昇位置から通常高さ位置まで下降させる。そこで、制御部４０は、走行中に曲線路の出口緩和曲線を認識して、出口緩和曲線に進入したときに、電磁弁２１Ｂにより、空気バネ３ＦＬの圧縮空気を、空気流路５３と切替弁３０と空気流路５１Ｂと電磁弁２１Ｂを通って大気中に排出する。これにより、空気バネ３ＦＬが収縮し、かつ、車体傾斜装置１０ＢＬの空気バネ３ＢＬも同様に収縮することにより、車体１における曲線路の外軌側の車高が通常高さ位置（図３参照）となるので、車体１が水平になる。

【0035】

そして、このように車体１における曲線路の外軌側の車高を通常高さ位置まで下降させた後に、切替弁３０により圧縮空気の流れを切り替える。具体的には、空気流路５１Ａと空気流路５３との間で圧縮空気の流れが許容され、空気流路５１Ｂと空気流路５３との間で圧縮空気の流れが禁止される。すなわち、制御部４０は、切替弁３０により、空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路を、車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替える。そして、その後、車高はレベリングバルブ２１Ａにより調整される。このようにして、制御部４０は、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替える。

【0036】

また、このように車体１の水平復帰によって車体１における曲線路の外軌側の車高が通常高さ位置になると、レベリングバルブ２１Ａは圧縮空気の流れを遮断する側に設定される（後述する図６参照）。これにより、空気流路５１Ａの内部の圧縮空気は、レベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排出されなくなる。

【0037】

＜レベリングバルブの詳細な構造と作用について＞
次に、レベリングバルブ２１Ａの詳細な構造と作用について説明する。まず、レベリングバルブ２１Ａの構造について説明する。図５～図７に示すように、レベリングバルブ２１Ａは、本体１１６と、主軸１１７と、給気弁１１８と、排気弁１１９と、オイルダンパ１２０とを備えている。

【0038】

給気弁１１８と排気弁１１９とは、本体１１６を貫通すると共に空気流路５１Ａに連結される通路によって連結されている。給気弁１１８及び排気弁１１９は、バネ（不図示）の力により空気流路５１Ａへの通路が閉塞されるように構成されている。

【0039】

空気流路５１Ａと給気流路１１５とは、給気弁１１８の先端部分によって連通・遮断される。なお、給気流路１１５は、タンク４に接続する空気流路５２Ａに接続している。また、空気流路５１Ａと排気流路１１４とは、排気弁１１９の先端部分によって連通・遮断される。なお、排気流路１１４は、大気に開放されている。

【0040】

また、オイルダンパ１２０は、ピストン１２１と、ピストン１２１に連結すると共に逆流防止の機能を有するチェック弁１２２、１２４と、チェック弁１２２、１２４の背後に設けられた背室１３６、１３７とを備えており、これらが油中に浸漬されている。

【0041】

また、チェック弁１２２には、背室１３６と連通路１２６とを連通させる絞り通路としてオリフィス１３１が設けられている。チェック弁１２４には、背室１３７と連通路１２８とを連通させる絞り通路としてオリフィス１３２が設けられている。

【0042】

また、図７の状態において、背室１３６と主軸室１３５とを連通させる連通路１３３が設けられている。この連通路１３３は、図５と図６の状態でピストン１２１によって塞がれ、これにより主軸室１３５と背室１３６とが遮断される。また、図５の状態において、背室１３７と主軸室１３５とを連通させる連通路１３４が設けられている。この連通路１３４は、図６と図７の状態でピストン１２１によって塞がれ、主軸室１３５と背室１３７とが遮断される。

【0043】

主軸１１７は、支持柱２３に回動可能に連結されたアーム２２に、回動可能に保持されている。これにより、車高の変化に追随してアーム２２の傾斜角度が変化すると、主軸１１７はその傾斜角度の変化に伴って回動される。ここで、主軸１１７は、アーム２２に対して正逆のねじりバネを介して取り付けられており、正逆方向のいずれの方向に対しても、各々のねじりバネの付勢力により中立点に復帰するように構成されている。

【0044】

また、主軸１１７は、上側突起部１４４を備えている。この上側突起部１４４は、バネの付勢力に抗することにより、給気弁１１８または排気弁１１９を開閉させることができる。また、主軸１１７は、下側突起部１４５を備えている。この下側突起部１４５は、ピストン１２１を左右方向に移動させる。

【0045】

次に、レベリングバルブ２１Ａの作用について説明する。まず、レベリングバルブ２１Ａが給気弁として作用している場合（車高が下降位置であり、レベリングバルブ２１Ａが空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側に設定される場合）について説明する。このとき、図５に示すように、給気弁１１８が開通されており、排気弁１１９が閉じられている。すなわち、アーム２２が上昇傾斜されることで主軸１１７が図中時計回りに回動して、主軸１１７の下部に設けられた下側突起部１４５が、ピストン１２１を左方向へ移動させる。ピストン１２１の左側にあるチェック弁１２２は、左から右方向への油の逆流を防止し、右から左方向への流れは許可しているため、ピストン１２１の背室１３６が油圧室となる。

【0046】

次に、レベリングバルブ２１Ａが排気弁として作用する場合（車高が上昇位置であり、レベリングバルブ２１Ａが圧縮空気を大気に排出する側に設定される場合）について説明する。このとき、図７に示すように、給気弁１１８が閉じられており、排気弁１１９が開放されている。すなわち、アーム２２が下降傾斜されることで主軸１１７が図中反時計回りに回動して、主軸１１７の下部に設けられた下側突起部１４５が、ピストン１２１を右方向へ移動させる。ピストン１２１の右側にあるチェック弁１２４は、右から左方向への油の逆流を防止し、左から右方向への流れは許可しているため、ピストン１２１の背室１３７が油圧室となる。

【0047】

また、レベリングバルブ２１Ａが遮断弁として作用している場合（車高が通常高さ位置であり、レベリングバルブ２１Ａが圧縮空気の流れを遮断する側に設定される場合）は、図６に示すように、給気弁１１８と排気弁１１９が閉じられている。

【0048】

さらに、本実施形態のレベリングバルブ２１Ａは、前記のように、チェック弁１２２にはオリフィス１３１が設けられ、チェック弁１２４にはオリフィス１３２が設けられている。これにより、レベリングバルブ２１Ａは、車高が通常高さ位置であるとき、車体１が瞬間的に振動や傾斜等を起こしても、圧縮空気の流れを遮断し、空気バネ３ＦＬに対して圧縮空気の給排気を開始するまでに一定のタイムラグを生じさせるようになっている。つまり、レベリングバルブ２１Ａは、作動時間遅れを有する遅延タイプのレベリングバルブで構成されている。これにより、車体１が瞬間的に振動や傾斜等を起こしても、圧縮空気の給排気によるハンチングを防止して、圧縮空気の浪費を防止できる。

【0049】

＜車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに行われる制御について＞
次に、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに行われる制御に関して説明する。

【0050】

鉄道車両の車体傾斜装置１０ＦＬは、切替え可能な通常走行用回路５０Ａと車体傾斜用回路５０Ｂの２つの回路を有している。そして、鉄道車両が曲線を走行する場合において空気バネ３ＦＬが曲線路の外軌側に配置されるときに、空気バネ３ＦＬに対応して設けられる車体傾斜装置１０ＦＬは、空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路（以下、適宜、単に「回路」という。）を車体傾斜用回路５０Ｂとする。これにより、車体傾斜装置１０ＦＬは、電磁弁２１Ｂにより車高を上昇位置に調整して（図４参照）、車体１における曲線路の外軌側の車高（以下、適宜、単に「車高」という。）を上昇させることで車体１の傾斜動作を行う。そして、このとき、車高が上昇位置であるため、車体傾斜装置１０ＦＬにおいて、通常走行用回路５０Ａに備わるレベリングバルブ２１Ａは排気モード（圧縮空気を大気に排出する側に設定されるモード）になり（図７参照）、レベリングバルブ２１Ａと切替弁３０との間の空気流路５１Ａ内が排気されることになる。

【0051】

そして、このように車体１の傾斜動作を行っている状態から、鉄道車両が出口緩和曲線に進入したときにおいて、車体傾斜装置１０ＦＬは、電磁弁２１Ｂにより車高を通常高さ位置まで低下させ、出口緩和曲線通過後に回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替える。これにより、鉄道車両は、車体１を水平にして直線路を走行する。

【0052】

ここで、比較例として、鉄道車両が出口緩和曲線に進入したときにおいて、車体傾斜装置１０ＦＬが、電磁弁２１Ｂにより車高を上昇位置から通常高さ位置まで一気に低下させた後に、回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替える例を想定する。すると、レベリングバルブ２１Ａは、レベリングバルブ２１Ａ自身が持つ戻り遅れ、すなわち、オリフィス１３１，１３２（図５～図７参照）を油が通過する際の抵抗により発生する一定の作動時間遅れにより、回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替えた後においても、しばらくの間、排気モードを保持する。

【0053】

すなわち、車高を上昇位置から通常高さ位置まで低下させるときには、レベリングバルブ２１Ａのピストン１２１は、前記の図７の状態から、図面の左方向に移動して、前記の図６の状態へ戻るが、このとき、ピストン戻り工程（ピストン１２１が戻る工程）の初期状態においては、図９に示すように、油が背室１３６から連通路１３３を介して主軸室１３５へ流れる。しかし、やがてピストン戻り工程が進んだ状態になると、図１０に示すように、連通路１３３はピストン１２１に塞がれて油は背室１３６から連通路１３３を介して主軸室１３５へ流れなくなり、代わりに、油は背室１３６からオリフィス１３１を介して、さらに連通路１２６を経由して、主軸室１３５へ流れることになる。そのため、オリフィス１３１を油が通過する際の抵抗によって、レベリングバルブ２１Ａにおいて一定の作動時間遅れが発生するので、レベリングバルブ２１Ａの戻り遅れが生じる。

【0054】

すると、比較例においては、このようにレベリングバルブ２１Ａ自身が持つ戻り遅れにより、回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替えた後（図８に示す時間Ｔ０後）においても、レベリングバルブ２１Ａは排気モードを保持するため、車高が通常高さ位置（図８に示すＨ０）から必要以上に下がる可能性がある（図８の破線参照）。なお、図８において、上昇位置をＨ１で示す。

【0055】

そこで、本実施形態では、鉄道車両が出口緩和曲線に進入して、回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替える際に、車高について、前記の比較例のように上昇位置から通常高さ位置まで一気に下げるのではなく、ある一定高さまで下げて、その高さを一定期間保った後に、回路を切り替える。このようにして、本実施形態では、電磁弁２１Ｂによる制御からレベリングバルブ２１Ａによる制御に切替える際に、電磁弁２１Ｂによる制御を比較例よりも一定時間長くする（図８参照）。なお、図８において、比較例において電磁弁２１Ｂによる制御を行う時間をα０として示し、本実施形態において電磁弁２１Ｂによる制御を行う時間をα１として示している。

【0056】

すなわち、制御部４０は、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに、電磁弁２１Ｂにより、車高について、上昇位置Ｈ１から、一旦、所定高さ位置Ｈａに調整した状態を所定時間保った後に、通常走行制御へ切り替える（図８の実線参照）。ここで、所定高さ位置Ｈａは、図８に示すように、上昇位置Ｈ１よりも低く、かつ、通常高さ位置Ｈ０よりも高い位置である。また、所定時間は、レベリングバルブ２１Ａ自身が持つ戻り遅れによりレベリングバルブ２１Ａが排気モードに保持される時間に相当する時間である。すなわち、所定時間は、レベリングバルブ２１Ａが排気モードに保持される時間を考慮して規定される。

【0057】

そして、本実施形態では、このような制御を行うことにより、電磁弁２１Ｂによる制御を一定時間長くした間に、レベリングバルブ２１Ａについて排気モードから遮断モード（圧縮空気の流れを遮断する側に設定されるモード）に移行させることができる。そのため、レベリングバルブ２１Ａの戻り遅れによる影響を小さくでき、回路を通常走行用回路５０Ａに切替えた後（図８に示す時間Ｔ１後）において、車高が通常高さ位置から低下することを抑制できる（図８の実線参照）。そして、このように車高の低下（沈み込み）を抑制できることから、車高の低下時に生じる排気量と、車高の低下後にレベリングバルブ２１Ａの機能により車高が通常高さ位置に戻ろうとする（上昇する）際に生じる給気量相当の空気消費量の削減が図れる。そのため、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときの空気の消費量を抑制できる。そして、これにより、タンク４の小型化やタンク４に接続するコンプレッサ（不図示）の小型化も可能となる。

【0058】

ところで、レベリングバルブ２１Ａと切替弁３０間に設けられる空気流路５１Ａ（図４等参照）内は、車体１の傾斜動作中においてレベリングバルブ２１Ａから排気されて圧力が低下する（例えば、大気圧になる）。そのため、回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替えた後において、高圧の空気バネ３ＦＬから空気流路５３と切替弁３０を介して低圧の空気流路５１Ａへ圧縮空気が流れることにより、車高が低下するおそれがある。

【0059】

そこで、車高を一定に保つ際の高さは、レベリングバルブ２１Ａと切替弁３０間に設けられる空気流路５１Ａの容量を考慮した高さであることが望ましい。すなわち、前記の所定高さ位置Ｈａは、通常走行用回路５０Ａにおける空気流路５１Ａの容量を考慮して規定されることが望ましい。これにより、回路を車体傾斜用回路５０Ｂから通常走行用回路５０Ａに切替えた後の車高の低下、すなわち、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えた後の車高の低下を、より効果的に抑えることができる。

【0060】

以上のように、本実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬは、台車２Ｆに載置され車体１を支持する空気バネ３ＦＬと、空気バネ３ＦＬに供給する圧縮空気を貯留するタンク４と、空気バネ３ＦＬとタンク４との間に形成される通常走行用回路５０Ａおよび車体傾斜用回路５０Ｂと、通常走行用回路５０Ａに設けられ車高を調整するレベリングバルブ２１Ａと、車体傾斜用回路５０Ｂに設けられ車高を調整する電磁弁２１Ｂと、空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路を通常走行用回路５０Ａまたは車体傾斜用回路５０Ｂに切り替える切替弁３０と、を有する。さらに、車体傾斜装置１０ＦＬは、切替弁３０により空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路を通常走行用回路５０Ａとしてレベリングバルブ２１Ａにより車高を調整する通常走行制御と、切替弁３０により空気バネ３ＦＬとタンク４との間を繋げる回路を車体傾斜用回路５０Ｂとして電磁弁２１Ｂにより車高を通常高さ位置Ｈ０よりも高い上昇位置Ｈ１に調整する車体傾斜制御と、を切り替えて行う制御部４０を有する。制御部４０は、鉄道車両１両に１台設けられている。

【0061】

そして、このような車体傾斜装置１０ＦＬにおいて、制御部４０は、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときに、電磁弁２１Ｂにより、車高を上昇位置Ｈ１よりも低く通常高さ位置Ｈ０よりも高い所定高さ位置Ｈａに調整した状態を所定時間保った後に、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替える。

【0062】

以上のように、電磁弁２１Ｂによる制御からレベリングバルブ２１Ａによる制御に切替える際に、電磁弁２１Ｂによる制御を一定時間長くする。そして、このように電磁弁２１Ｂによる制御を一定時間長くした間に、レベリングバルブ２１Ａについて圧縮空気の排気を行う排気モードからの戻り動作を進めることができる。そのため、車体傾斜制御から通常走行制御への切替え時においてレベリングバルブ２１Ａ自身が持つ戻り遅れによる排気動作の影響を小さくできるので、車体傾斜制御から通常走行制御へ切替えた後における車高の低下を抑制できる。したがって、車高の低下時に生じる排気量と、車高の低下後にレベリングバルブ２１Ａにより車高を通常高さ位置Ｈ０まで戻す際に生じる給気量とに相当する空気の消費量を削減できる。ゆえに、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えるときの空気の消費量を抑制できる。

【0063】

また、レベリングバルブ２１Ａは、車高が上昇位置であるときに通常走行用回路５０Ａにおけるレベリングバルブ２１Ａと切替弁３０との間の空気流路５１Ａにおける圧縮空気の排気を行う。そこで、所定高さ位置Ｈａを通常走行用回路５０Ａにおけるレベリングバルブ２１Ａと切替弁３０との間の空気流路５１Ａの容量を考慮して規定することにより、車体傾斜制御から通常走行制御へ切り替えた後の車高の低下を、より効果的に抑えることができる。

【0064】

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0065】

１ 車体
２Ｆ，２Ｂ 台車
３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲ 空気バネ
４ タンク
１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲ 車体傾斜装置
２１Ａ レベリングバルブ
２１Ｂ 電磁弁
２２ アーム
２３ 支持柱
３０ 切替弁
４０ 制御部
５０Ａ 通常走行用回路
５０Ｂ 車体傾斜用回路
５１Ａ 空気流路
５１Ｂ 空気流路
５２Ａ 空気流路
５２Ｂ 空気流路
５３ 空気配管
１１８ 給気弁
１１９ 排気弁
１２０ オイルダンパ
１２１ ピストン
１２２ チェック弁
１２４ チェック弁
１３１ オリフィス
１３２ オリフィス
１３５ 主軸室
１３６ 背室
１３７ 背室
Ｈ０ 通常高さ位置
Ｈ１ 上昇位置
Ｈａ 所定高さ位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】