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(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】2023-06-13
(45)【発行日】2023-06-21
(54)【発明の名称】鉄道車両用ヨーダンパ装置
(51)【国際特許分類】
B61F 5/24 20060101AFI20230614BHJP
【ＦＩ】
B61F5/24 B
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019177230
(22)【出願日】2019-09-27
(65)【公開番号】P2021054163
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2022-05-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001748
【氏名又は名称】弁理士法人まこと国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 陽介
(72)【発明者】
【氏名】水野 将明
【審査官】志水 裕司
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１３／１６７５３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１８５７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２６１０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１１９１０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６１Ｆ ５／２４
Ｆ１６Ｆ １３／００
Ｆ１６Ｆ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、前記台車の前後方向に並設された１対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、
前記１対のヨーダンパは、その伸縮方向が前記台車の前後方向に対して前記台車の左右方向に傾斜している状態で取り付けられ、
前記１対のヨーダンパの伸縮方向と前記台車の前後方向との成す角度が１°以上３°以下である、
ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【請求項2】
前記車体に前後１対の前記台車が連結され、
前記１対のヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部の方が、前記車体の中央部側に位置する他方の端部よりも、前記台車の左右方向内側に位置するように取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置に関する。特に、本発明は、鉄道車両が軌道の直線区間を高速走行する際に、車体の左右振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、鉄道車両には、高速走行時の台車の蛇行動を抑制するためにヨーダンパが用いられる場合がある。ヨーダンパは、車体と台車とを連結するように台車の左右それぞれに取付けられ、軌道不整やレールの継ぎ目などの軌道からの加振によって発生するヨーイング振動（台車が車体に対して上下方向の軸周りに回転振動する現象）を速やかに減衰させるために用いられている。
【0003】
鉄道車両によっては、１つのヨーダンパが故障した場合等に備えて、台車の左右それぞれに１対のヨーダンパ（１台の台車に計４つのヨーダンパ）が取り付けられる場合がある。
従来、上記の場合におけるヨーダンパの配置態様として、図１に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向（図１の紙面の左右方向）に平行な水平方向となるようにして両者を上下方向に並設する態様と、図２に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向（図２の紙面の左右方向）に平行な水平方向となるようにして両者を台車３の前後方向に一直線上に並設する態様とが知られている。
いずれの態様についても、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力は台車３の前後方向にのみ作用し、高速走行時の台車３の蛇行動が抑制される。
従来、上記の場合におけるヨーダンパの配置態様として、図１に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向（図１の紙面の左右方向）に平行な水平方向となるようにして両者を上下方向に並設する態様と、図２に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向（図２の紙面の左右方向）に平行な水平方向となるようにして両者を台車３の前後方向に一直線上に並設する態様とが知られている。
いずれの態様についても、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力は台車３の前後方向にのみ作用し、高速走行時の台車３の蛇行動が抑制される。
【0004】
ここで、鉄道車両の乗り心地は、軌道不整やレールの継ぎ目などの軌道からの加振や、車輪の偏心による加振によって台車に振動が発生し、これによって車体と台車との間に取り付けられた部品を介して発生する車体の振動の影響が大きい。
【0005】
本発明者らは、車体の上下振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置を提案している（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、図３に示すように、台車３の前後方向に並設された１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを台車３の左右それぞれに備えている。そして、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのそれぞれは、その伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）が車体２（車体２のヨーダンパ受け２２ａ、２２ｂ）に取り付けられ、他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）が台車３（台車３の台車枠３ｃ）に取り付けられており、車体２に取り付けられた前記一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）の方が台車３に取り付けられた前記他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）よりも上方に位置することを特徴としている。
特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置によれば、車体２の上下振動を容易に低減可能である。しかしながら、特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、車体２の左右振動を低減することに着目したものではない。
特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、図３に示すように、台車３の前後方向に並設された１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを台車３の左右それぞれに備えている。そして、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのそれぞれは、その伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）が車体２（車体２のヨーダンパ受け２２ａ、２２ｂ）に取り付けられ、他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）が台車３（台車３の台車枠３ｃ）に取り付けられており、車体２に取り付けられた前記一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）の方が台車３に取り付けられた前記他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）よりも上方に位置することを特徴としている。
特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置によれば、車体２の上下振動を容易に低減可能である。しかしながら、特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置は、車体２の左右振動を低減することに着目したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１６－１８５７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、鉄道車両が軌道の直線区間を高速走行する際に、車体の左右振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能な鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行い、以下の知見を得た。
図４は、車体の左右振動の発生要因を模式的に説明する平面図である。図４に示すように、車体２の左右振動の発生要因としては、台車３の左右振動及びヨーイング振動が考えられる。すなわち、台車３の左右振動及びヨーイング振動が、車体２と台車３との間に取り付けられた部品を介して、車体２の左右振動を発生させると考えられる。このため、本発明者らは、車体２と台車３との間に取り付けられた部品の一種であるヨーダンパによって台車３の左右振動及びヨーイング振動の双方を抑制できれば、車体２の左右振動を低減できると考えた。
図４は、車体の左右振動の発生要因を模式的に説明する平面図である。図４に示すように、車体２の左右振動の発生要因としては、台車３の左右振動及びヨーイング振動が考えられる。すなわち、台車３の左右振動及びヨーイング振動が、車体２と台車３との間に取り付けられた部品を介して、車体２の左右振動を発生させると考えられる。このため、本発明者らは、車体２と台車３との間に取り付けられた部品の一種であるヨーダンパによって台車３の左右振動及びヨーイング振動の双方を抑制できれば、車体２の左右振動を低減できると考えた。
【0009】
図５は、図２に示す従来の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ｂによる台車の左右振動及びヨーイング振動の抑制効果を模式的に説明する平面図である。
図５（ａ）に示すように、台車３のヨーイング振動によって発生するモーメントＭに対しては、ヨーダンパ装置１００Ｂの１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが伸縮することで、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に対してモーメントＭを打ち消す方向の反力ＦＦが作用することになる。このため、従来のヨーダンパ装置１００Ｂでも、台車３のヨーイング振動に起因する車体２の左右振動は低減される。
図５（ａ）に示すように、台車３のヨーイング振動によって発生するモーメントＭに対しては、ヨーダンパ装置１００Ｂの１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが伸縮することで、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に対してモーメントＭを打ち消す方向の反力ＦＦが作用することになる。このため、従来のヨーダンパ装置１００Ｂでも、台車３のヨーイング振動に起因する車体２の左右振動は低減される。
【0010】
一方、図５（ｂ）に示すように、台車３の左右振動によって発生する力Ｆに対しては、ヨーダンパ装置１００Ｂの１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に対して反力が作用しない。このため、従来のヨーダンパ装置１００Ｂでは、台車３の左右振動に起因する車体２の左右振動は低減されないと考えられる。
【0011】
そこで、本発明者らは、台車３の左右振動によって発生する力Ｆ及び台車３のヨーイング振動によって発生するモーメントＭの双方を打ち消す方向の反力が１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に作用するように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの種々の配置態様について運動解析を行い、鋭意検討を重ねた。その結果、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを、その伸縮方向が台車３の前後方向に対して台車３の左右方向に傾斜している状態で取り付けることで、力Ｆ及びモーメントＭの双方を打ち消す方向の反力が１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に作用し、台車３の左右振動及びヨーイング振動の双方が抑制され、車体２の左右振動を低減できることを知見した。
【0012】
本発明は、上記の本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、前記台車の前後方向に並設された１対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、前記１対のヨーダンパは、その伸縮方向が前記台車の前後方向に対して前記台車の左右方向に傾斜している状態で取り付けられ、前記１対のヨーダンパの伸縮方向と前記台車の前後方向との成す角度が１°以上３°以下である、ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供する。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、車体と該車体に連結された台車とを具備する鉄道車両に用いられるヨーダンパ装置であって、前記台車の前後方向に並設された１対のヨーダンパを前記台車の左右それぞれに備え、前記１対のヨーダンパは、その伸縮方向が前記台車の前後方向に対して前記台車の左右方向に傾斜している状態で取り付けられ、前記１対のヨーダンパの伸縮方向と前記台車の前後方向との成す角度が１°以上３°以下である、ことを特徴とする鉄道車両用ヨーダンパ装置を提供する。
【0013】
本発明に係るヨーダンパ装置によれば、１対のヨーダンパが、その伸縮方向が台車の前後方向に対して台車の左右方向に傾斜している状態で取り付けられている。このため、台車の左右振動によって発生する力に対しても、１対のヨーダンパが伸縮することで、１対のヨーダンパから台車に対して前記力を打ち消す方向の反力が作用する。
また、従来と同様に、台車のヨーイング振動によって発生するモーメントに対して、１対のヨーダンパが伸縮することで、１対のヨーダンパから台車に対して前記モーメントを打ち消す方向の反力が作用する。
したがい、本発明に係るヨーダンパ装置によれば、台車の左右振動及びヨーイング振動の双方が抑制され、車体の左右振動を低減できる。本発明に係るヨーダンパ装置によれば、１対のヨーダンパの配置態様を従来と異なるものに変更するだけで良いため、車体の左右振動を容易に低減可能であり、鉄道車両の乗り心地を容易に向上させることが可能である。
また、従来と同様に、台車のヨーイング振動によって発生するモーメントに対して、１対のヨーダンパが伸縮することで、１対のヨーダンパから台車に対して前記モーメントを打ち消す方向の反力が作用する。
したがい、本発明に係るヨーダンパ装置によれば、台車の左右振動及びヨーイング振動の双方が抑制され、車体の左右振動を低減できる。本発明に係るヨーダンパ装置によれば、１対のヨーダンパの配置態様を従来と異なるものに変更するだけで良いため、車体の左右振動を容易に低減可能であり、鉄道車両の乗り心地を容易に向上させることが可能である。
【0014】
本発明に係るヨーダンパ装置において、前記車体に前後１対の前記台車が連結され、前記１対のヨーダンパは、その伸縮方向の両端部のうち、前記車体の端部側に位置する一方の端部の方が、前記車体の中央部側に位置する他方の端部よりも、前記台車の左右方向内側に位置するように取り付けられていることが好ましい。
【0015】
上記の好ましい構成によれば、台車の左右振動をより一層効果的に抑制可能であり、ひいては車体の左右振動をより一層低減可能である。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係るヨーダンパ装置によれば、鉄道車両が軌道の直線区間を高速走行する際に、車体の左右振動を容易に低減して鉄道車両の乗り心地を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】比較例１の鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図2】比較例２の鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図3】比較例３の鉄道車両用ヨーダンパ装置（特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置）の概略構成を説明する説明図である。
【図4】車体の左右振動の発生要因を模式的に説明する平面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。
【図9】実施例及び比較例１～３の各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地レベルＬＴを比較した結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【0021】
＜本実施形態に係るヨーダンパ装置の構成＞
図６は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図６（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図６（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置（以下、適宜、単に「ヨーダンパ装置」という）１００は、車体２と車体２に連結された台車３とを具備する鉄道車両に用いられるものである。図６では、便宜上、１台の台車３のみを図示しているが、実際には、車体２に前後（図６の紙面の左右方向に）１対の台車３が連結されている。台車３は、１つの車体２のみを支持する通常の台車である。換言すれば、台車３は、鉄道車両が有する前後１対の車体２間に設置されて、前後１対の車体２の双方を支持する連接台車ではない。
図６は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置の概略構成を説明する説明図である。図６（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図６（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用ヨーダンパ装置（以下、適宜、単に「ヨーダンパ装置」という）１００は、車体２と車体２に連結された台車３とを具備する鉄道車両に用いられるものである。図６では、便宜上、１台の台車３のみを図示しているが、実際には、車体２に前後（図６の紙面の左右方向に）１対の台車３が連結されている。台車３は、１つの車体２のみを支持する通常の台車である。換言すれば、台車３は、鉄道車両が有する前後１対の車体２間に設置されて、前後１対の車体２の双方を支持する連接台車ではない。
【0022】
車体２は、車体本体２１と、車体本体２１の左右それぞれに車体本体２１の床面から垂下されたヨーダンパ受け２２ａ、２２ｂとを備えている。
【0023】
台車３は、前後１対の輪軸３ａ、３ｂと、台車枠３ｃと、車体２（車体本体２１）と台車枠３ｃとを連結し車体２を支持する空気ばね３ｄとを備えている。台車３が備える上記の構成要素及びその他の構成要素は、周知慣用の台車と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【0024】
ヨーダンパ装置１００は、台車３の前後方向に並設された１対のヨーダンパ１ａ、１ｂを台車３の左右それぞれに備えている。
ヨーダンパ１ａ、１ｂは、内部で粘性流体が流通する際の粘性抵抗により、伸縮する際に抵抗力（減衰力）を付与するものである。一般に、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力は、車体２と台車３との速度差にヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数を乗算して得られる。ヨーダンパ１ａ、１ｂの更に具体的な構成は、公知のヨーダンパと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
ヨーダンパ１ａ、１ｂは、内部で粘性流体が流通する際の粘性抵抗により、伸縮する際に抵抗力（減衰力）を付与するものである。一般に、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力は、車体２と台車３との速度差にヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数を乗算して得られる。ヨーダンパ１ａ、１ｂの更に具体的な構成は、公知のヨーダンパと同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【0025】
なお、ヨーダンパ１ａ、１ｂとしては、減衰力可変型のヨーダンパを用いることも可能である。この場合、ヨーダンパ装置１００は、ヨーダンパ１ａ、１ｂに加えて、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力を制御する制御手段（図示せず）を備えることになる。具体的には、この制御手段として、車体２に取り付けられたシーケンサ等から構成されるコントローラ（図示せず）と、ヨーダンパ１ａ、１ｂに取り付けられた電磁弁（図示せず）とを具備する構成を例示できる。電磁弁は、コントローラからの制御信号に基づき、ヨーダンパ１ａ、１ｂ内部の粘性流体の流通をオン・オフすることで、ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰力を有効（減衰力が作用する状態）にしたり、無効（実質的に減衰力が作用しない状態）にする機能を果たす。
【0026】
図６に示すように、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００が備える１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのうち、車体２の端部側（図６の紙面の左側）に位置するヨーダンパ１ａは、その伸縮方向Ｅａの両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１が車体２（ヨーダンパ受け２２ａ）に取り付けられ、車体２の中央部側（図６の紙面の右側）に位置する他方の端部Ｅ２が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられている。
また、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのうち、車体２の中央部側に位置するヨーダンパ１ｂは、その伸縮方向Ｅｂの両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられ、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２ｂ）に取り付けられている。
また、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂのうち、車体２の中央部側に位置するヨーダンパ１ｂは、その伸縮方向Ｅｂの両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられ、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２が車体２（ヨーダンパ受け２２ｂ）に取り付けられている。
【0027】
図７は、図６（ｂ）の上側に位置する１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの拡大図である。
１対のヨーダンパ１ａ、１ｂは、その伸縮方向Ｅａ、Ｅｂが、台車３の前後方向（図６の紙面の左右方向、図７のＸ方向）に対して台車３の左右方向（図６（ｂ）及び図７の紙面の上下方向）に傾斜している状態で取り付けられていることを特徴としている。
具体的には、図６に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂは、その伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置するように取り付けられている。
そして、図７に示す１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α（伸縮方向Ｅａ、Ｅｂと、台車の前後方向Ｘとの成す角度）が１°以上３°以下に設定されている。
１対のヨーダンパ１ａ、１ｂは、その伸縮方向Ｅａ、Ｅｂが、台車３の前後方向（図６の紙面の左右方向、図７のＸ方向）に対して台車３の左右方向（図６（ｂ）及び図７の紙面の上下方向）に傾斜している状態で取り付けられていることを特徴としている。
具体的には、図６に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂは、その伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置するように取り付けられている。
そして、図７に示す１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α（伸縮方向Ｅａ、Ｅｂと、台車の前後方向Ｘとの成す角度）が１°以上３°以下に設定されている。
【0028】
本実施形態に係るヨーダンパ装置１００が備える１対のヨーダンパ１ａ、１ｂは上記のように配置されているため、台車３の左右振動及びヨーイング振動の双方が抑制され、車体２の左右振動を低減できる。
以下、この点について、図８を参照しつつ、より具体的に説明する。
以下、この点について、図８を参照しつつ、より具体的に説明する。
【0029】
図８は、図６に示すヨーダンパ装置１００による台車３の左右振動及びヨーイング振動の抑制効果を模式的に説明する平面図である。具体的には、図８は、車体本体２１（図６参照）よりも下方の部分の平面図である。
図８（ａ）に示すように、台車３のヨーイング振動によって発生するモーメントＭに対しては、ヨーダンパ装置１００の１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが伸縮することで、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に対してモーメントＭを打ち消す方向の反力ＦＦが作用する。このため、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００により、台車３のヨーイング振動に起因する車体２の左右振動は低減される。
図８（ａ）に示すように、台車３のヨーイング振動によって発生するモーメントＭに対しては、ヨーダンパ装置１００の１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが伸縮することで、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に対してモーメントＭを打ち消す方向の反力ＦＦが作用する。このため、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００により、台車３のヨーイング振動に起因する車体２の左右振動は低減される。
【0030】
また、図８（ｂ）に示すように、台車３の左右振動によって発生する力Ｆに対しても、ヨーダンパ装置１００の１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが伸縮することで、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂから台車３に対して力Ｆを打ち消す方向の反力ＦＨが作用する。このため、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００により、台車３の左右振動に起因する車体２の左右振動も低減される。
【0031】
以下、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００の効果をより具体的に説明するため、比較対象とする比較例１～３のヨーダンパ装置について説明する。
【0032】
＜比較例１のヨーダンパ装置の構成＞
図１は、比較例１の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ａの概略構成を説明する説明図である。図１（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図１（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図１において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図１に示すように、比較例１のヨーダンパ装置１００Ａは、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向に平行な水平方向となる（すなわち、伸縮方向と台車３の前後方向との成す角度である１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α＝０°）ようにして両者が上下方向に並設されている。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例１のヨーダンパ装置１００Ａにおける各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
図１は、比較例１の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ａの概略構成を説明する説明図である。図１（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図１（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図１において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図１に示すように、比較例１のヨーダンパ装置１００Ａは、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向に平行な水平方向となる（すなわち、伸縮方向と台車３の前後方向との成す角度である１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α＝０°）ようにして両者が上下方向に並設されている。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例１のヨーダンパ装置１００Ａにおける各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
【0033】
＜比較例２のヨーダンパ装置の構成＞
図２は、比較例２の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ｂの概略構成を説明する説明図である。図２（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図２（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図２において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図２に示すように、比較例２のヨーダンパ装置１００Ｂは、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向に平行な水平方向となる（すなわち、伸縮方向と台車３の前後方向との成す角度である１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α＝０°）ようにして両者が台車３の前後方向に一直線上に並設されている。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例２のヨーダンパ装置１００Ｂにおける各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
図２は、比較例２の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ｂの概略構成を説明する説明図である。図２（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図２（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図２において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図２に示すように、比較例２のヨーダンパ装置１００Ｂは、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向が台車３の前後方向に平行な水平方向となる（すなわち、伸縮方向と台車３の前後方向との成す角度である１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α＝０°）ようにして両者が台車３の前後方向に一直線上に並設されている。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例２のヨーダンパ装置１００Ｂにおける各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
【0034】
＜比較例３のヨーダンパ装置の構成＞
図３は、比較例３の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ｃ（特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置）の概略構成を説明する説明図である。図３（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図３（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図３において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図３に示すように、比較例３のヨーダンパ装置１００Ｃは、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが台車３の前後方向に並設されている。比較例３のヨーダンパ装置１００Ｃでは、ヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）が車体２（ヨーダンパ受け２２ａ、２２ｂ）に取り付けられ、他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられており、車体２に取り付けられた前記一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）の方が台車３に取り付けられた前記他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）よりも上方に位置している。具体的には、前記一方の端部が他方の端部よりも６０ｍｍ上方に位置している。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例３のヨーダンパ装置１００Ｃにおける各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
図３は、比較例３の鉄道車両用ヨーダンパ装置１００Ｃ（特許文献１に記載の鉄道車両用ヨーダンパ装置）の概略構成を説明する説明図である。図３（ａ）は鉄道車両の左右方向から見た側面図であり、図３（ｂ）は車体本体よりも下方の部分の平面図である。図３において、図６に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図３に示すように、比較例３のヨーダンパ装置１００Ｃは、前述のように１対のヨーダンパ１ａ、１ｂが台車３の前後方向に並設されている。比較例３のヨーダンパ装置１００Ｃでは、ヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）が車体２（ヨーダンパ受け２２ａ、２２ｂ）に取り付けられ、他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）が台車３（台車枠３ｃ）に取り付けられており、車体２に取り付けられた前記一方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ１、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ２）の方が台車３に取り付けられた前記他方の端部（ヨーダンパ１ａの端部Ｅ２、ヨーダンパ１ｂの端部Ｅ１）よりも上方に位置している。具体的には、前記一方の端部が他方の端部よりも６０ｍｍ上方に位置している。
各ヨーダンパ１ａ、１ｂの減衰係数など、比較例３のヨーダンパ装置１００Ｃにおける各ヨーダンパ１ａ、１ｂの配置態様以外の点については、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００と同様の設定であるため、これ以上の説明を省略する。
【0035】
＜本実施形態に係るヨーダンパ装置の評価＞
以下、各ヨーダンパ装置を用いた場合の鉄道車両の乗り心地を実際に運動解析によって評価した結果について説明する。運動解析を行う鉄道車両のモデルとしては、いずれのヨーダンパ装置を用いる場合であっても、車体２に前後１対の台車３が連結され、台車３を剛体要素、車体２を弾性体要素としたモデルを用いた。そして、軌道不整を有する直線区間を高速走行する際の運動解析を行った。
以下、各ヨーダンパ装置を用いた場合の鉄道車両の乗り心地を実際に運動解析によって評価した結果について説明する。運動解析を行う鉄道車両のモデルとしては、いずれのヨーダンパ装置を用いる場合であっても、車体２に前後１対の台車３が連結され、台車３を剛体要素、車体２を弾性体要素としたモデルを用いた。そして、軌道不整を有する直線区間を高速走行する際の運動解析を行った。
【0036】
具体的には、運動解析によって、直線区間を走行中の鉄道車両における車体２の左右方向の振動加速度を算出し、この算出した振動加速度から乗り心地レベルを算出した。なお、運動解析は、汎用機構解析ソフトを利用して実施可能であり、例えば、ダッソー・システムズ（株）製マルチボディダイナミクス解析ツール「SIMPACK」を利用することが可能である。また、乗り心地レベルとしては、「鉄道車両のダイナミクス」（日本機械学会編）に記載の以下の式（１）で表される乗り心地レベルＬＴ[ｄＢ]を用いた。
ＬＴ[ｄＢ]＝２０ｌｏｇ（ａｗ／ａｒｅｆ） ・・・（１）
ＬＴ[ｄＢ]＝２０ｌｏｇ（ａｗ／ａｒｅｆ） ・・・（１）
【0037】
図９は、実施例及び比較例１～３の各ヨーダンパ装置を用いた場合における鉄道車両の乗り心地レベルＬＴを比較した結果を示す。図９（ａ）は乗り心地レベルＬＴに関わる式（１）の右辺の各パラメータの値を、図９（ｂ）は乗り心地レベルＬＴの値を示す。図９（ｃ）は図９（ｂ）に示す「比較例１」を除いた乗り心地レベルＬＴの値を示す。
図９に示す「比較例１」は、図１に示すヨーダンパ装置１００Ａを用いた場合の結果であり、「比較例２」は、図２に示すヨーダンパ装置１００Ｂを用いた場合の結果であり、「比較例３」は、図３に示すヨーダンパ装置１００Ｃを用いた場合の結果である。「実施例１」は、図６に示す本実施形態に係るヨーダンパ装置１００を用いて、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α＝２．５°に設定した場合の結果である。
図９に示す「比較例１」は、図１に示すヨーダンパ装置１００Ａを用いた場合の結果であり、「比較例２」は、図２に示すヨーダンパ装置１００Ｂを用いた場合の結果であり、「比較例３」は、図３に示すヨーダンパ装置１００Ｃを用いた場合の結果である。「実施例１」は、図６に示す本実施形態に係るヨーダンパ装置１００を用いて、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度α＝２．５°に設定した場合の結果である。
【0038】
図９に示すように、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００（実施例）によれば、比較例１のヨーダンパ装置を用いた場合に比べて、乗り心地レベルが大きく低減され、他の比較例２、３と比べても低減されることが分かった。
【0039】
図１０は、本実施形態に係るヨーダンパ装置１００において、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度αを変化させた場合の乗り心地レベルの変化を評価した結果の一例を示す図である。図１０には、比較例２のヨーダンパ装置（傾斜角度α＝０°）を用いた場合の乗り心地レベルも破線で図示している。
図１０に示すように、少なくとも傾斜角度αが０°＜α≦３．５°の場合、好ましくは、１°≦α≦３°の場合、乗り心地レベルが比較例２のヨーダンパ装置（傾斜角度α＝０°）を用いた場合の乗り心地レベルよりも低減されることが分かった。
図１０に示すように、少なくとも傾斜角度αが０°＜α≦３．５°の場合、好ましくは、１°≦α≦３°の場合、乗り心地レベルが比較例２のヨーダンパ装置（傾斜角度α＝０°）を用いた場合の乗り心地レベルよりも低減されることが分かった。
【0040】
なお、本実施形態では、図６に示すように、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向Ｅａ、Ｅｂが、台車３の前後方向に対して台車３の左右方向に傾斜している限りにおいて、他の態様を採用することも可能である。
【0041】
具体的には、変形例として、以下の（ａ）～（ｃ）の態様を採用することが考えられる。以下の（ａ）～（ｃ）の態様であっても、車体２の左右振動を低減可能である。
（ａ）１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向外側に位置する。
（ｂ）ヨーダンパ１ａの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置し、ヨーダンパ１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向外側に位置する。
（ｃ）ヨーダンパ１ａの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向外側に位置し、ヨーダンパ１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置する。
（ａ）１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向外側に位置する。
（ｂ）ヨーダンパ１ａの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置し、ヨーダンパ１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向外側に位置する。
（ｃ）ヨーダンパ１ａの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向外側に位置し、ヨーダンパ１ｂの伸縮方向の両端部Ｅ１、Ｅ２のうち、車体２の端部側に位置する一方の端部Ｅ１の方が、車体２の中央部側に位置する他方の端部Ｅ２よりも、台車３の左右方向内側に位置する。
【0042】
また、本実施形態では、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度αが互いに同一（例えば、α＝２．５°）である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ヨーダンパ１ａの傾斜角度αと、ヨーダンパ１ｂの傾斜角度αとが互いに異なる値に設定された変形例を採用することも可能である。この変形例であっても、車体２の左右振動を低減可能である。
【0043】
さらに、本実施形態では、１対のヨーダンパ１ａ、１ｂの傾斜角度αが１°≦α≦３に設定されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の作用効果を奏し得る限りにおいて、種々の傾斜角度αを採用することも可能である。
【符号の説明】
【0044】
１ａ、１ｂ・・・ヨーダンパ
２・・・車体
２１・・・車体本体
２２、２２ａ、２２ｂ・・・ヨーダンパ受け
３・・・台車
３ｃ・・・台車枠
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ・・・ヨーダンパ装置
Ｅ１・・・ヨーダンパの両端部のうち車体の端部側に位置する端部
Ｅ２・・・ヨーダンパの両端部のうち車体の中央部側に位置する端部
Ｅａ・・・ヨーダンパ１ａの伸縮方向
Ｅｂ・・・ヨーダンパ１ｂの伸縮方向
α・・・傾斜角度
２・・・車体
２１・・・車体本体
２２、２２ａ、２２ｂ・・・ヨーダンパ受け
３・・・台車
３ｃ・・・台車枠
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ・・・ヨーダンパ装置
Ｅ１・・・ヨーダンパの両端部のうち車体の端部側に位置する端部
Ｅ２・・・ヨーダンパの両端部のうち車体の中央部側に位置する端部
Ｅａ・・・ヨーダンパ１ａの伸縮方向
Ｅｂ・・・ヨーダンパ１ｂの伸縮方向
α・・・傾斜角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】