專利名稱：鐵路車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路車輛，涉及使車身傾斜的裝置，使得在彎道上行駛期間在鐵路車輛中的乘客感覺更舒適。
作為鐵路車輛的車身傾斜裝置，如日本申請專利公開公告No平6-56034中所示，車身傾斜裝置是一種應(yīng)用扭力桿的裝置。車身傾斜裝置包括第一扭力桿，該扭力桿配置在車身的左、右方向；第二扭力桿，該扭力桿分別裝在車身兩端部；驅(qū)動器，分別連接第一扭力桿的各個端部和第二扭力桿的一個端部；桿，用于連接第二桿的另一端部和車身。驅(qū)動器沿車身的前、后方向安裝。利用驅(qū)動器的伸長和收縮以及桿的向上和向下運(yùn)動使車身傾斜。
按照上述鐵路車輛的車身傾斜結(jié)構(gòu)，車身的重心向彎道的內(nèi)側(cè)移動，由此可防止作用在彎道外側(cè)的車輪上的力的增加，增加了安全性。
作為鐵路車輛車身傾斜結(jié)構(gòu)的另一先有技術(shù)，扭力桿配置在轉(zhuǎn)向架座上，沿轉(zhuǎn)向架的寬度方向配置。該扭力桿通過裝在扭力桿兩個端部分的杠桿和連接桿連接于車身。該連接桿相對于轉(zhuǎn)向架和車身基本上不傾斜。可利用這種車身傾斜結(jié)構(gòu)來限制車身的搖晃現(xiàn)象。
根據(jù)日本申請專利公開公告No.平6-56034，可以防止作用于彎道外側(cè)車輪上的力的增加，由此獲得安全性。
然而需要配置三個扭力桿、兩個驅(qū)動器以及需要連接扭力桿和驅(qū)動器的連接桿，因此結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，這樣便造成結(jié)構(gòu)成本高。
另外，對于驅(qū)動器，因?yàn)槭管嚿韮A斜，所以必須充分考慮控制系統(tǒng)的不正常性。
本發(fā)明的目的是提供一種鐵路車輛，其中車身傾斜裝置具有簡單的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種鐵路車輛，其中車身傾斜裝置具有重量輕的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種鐵路車輛，其中，車身傾斜裝置可使乘客在左、右行駛時(shí)感覺良好。
本發(fā)明的再一目的是提供一種鐵路車輛，其中車身傾斜裝置具有很高的防故障特性。
按照本發(fā)明，鐵路車輛的特征在于，扭力桿沿轉(zhuǎn)向架的寬度方向安裝在轉(zhuǎn)向架上或車身上，在該扭力桿的兩個端部配置相應(yīng)的杠桿，該杠桿位于車身和沒有扭力桿的轉(zhuǎn)向架部分之間，相應(yīng)杠桿的端部分與連接桿連接在一起，第一距離是從一個連接桿和杠桿的連接點(diǎn)到另一連接桿和杠桿的連接點(diǎn)的距離，而第二距離是從連接桿另一端部和車身或轉(zhuǎn)向架的連接點(diǎn)到另一連接桿和車身或轉(zhuǎn)向架的連接點(diǎn)的距離，該第一距離大于第二距離。第一距離形成在轉(zhuǎn)向架一側(cè)，而第二距離形成在車身一側(cè)。
按照本發(fā)明，在過大離心加速度的作用下，它可以構(gòu)成自由擺動體，可得到具有很好的自動防故障特性的車身傾斜裝置。


圖1是前視圖，示出本發(fā)明一個實(shí)施例的鐵路車輛的車身傾斜裝置；圖2是圖1主要部分的前視圖；圖3是前視圖，示出圖2中車身傾斜的狀態(tài)；圖4是圖2的右側(cè)視圖；圖5是沿圖4的V-V線截取的橫截面圖；圖6是沿圖4的VI-VI線截取的橫截面圖；圖7是側(cè)視橫截面圖，示出本發(fā)明另一實(shí)施例的鐵路車輛的車身傾斜裝置；圖8是前視圖，示出本發(fā)明再一實(shí)施例的鐵路車輛的車身傾斜裝置；圖9是前視圖，示出本發(fā)明又一實(shí)施例的鐵路車輛的車身傾斜裝置。
下面參照圖1～6說明本發(fā)明一個實(shí)施例的鐵路車輛的車身傾斜裝置。圖6只示出左半部分而省去右半部分。具有車輪1的車輪軸2通過輪軸彈簧部件3固定于轉(zhuǎn)向架座4。車身8的下部面由空氣彈性部件5支承，該彈性部件又固定在轉(zhuǎn)向架座4上。在車身8的下部面上配置中央銷柱，該中央銷柱通過牽引裝置連接于轉(zhuǎn)向架座4。下面結(jié)構(gòu)裝在各個轉(zhuǎn)向架7上。
扭力桿11沿轉(zhuǎn)向架7的寬度方向(行駛方向的垂直方向)可自由轉(zhuǎn)動地裝在轉(zhuǎn)向架座4上部分附近。扭力桿11的兩個端部通過軸承部件12裝在轉(zhuǎn)向架座4上。軸承部件12通過橡膠座等固定于轉(zhuǎn)向架座4。軸承部件12是止推軸承部件。徑向凸出的杠桿13和13配置在扭力桿11的兩個端部上。扭力桿11和杠桿13通過漸開線齒輪形機(jī)構(gòu)(involute gear shape mechanism)相連接。杠桿13、13和連接桿15、15利用銷釘進(jìn)行連接。連接桿15、15的另一端部和支架17、17的下部面也通過銷釘相連接。
距離L1是從位于扭力桿11一個端部的杠桿13和連接桿15的連接點(diǎn)到位于扭力桿11另一端部的杠桿13和連接桿15的連接點(diǎn)的距離，而距離L2是從一個連接桿15和車身8支架17的連接點(diǎn)到另一連接桿15和車身8支架17的連接點(diǎn)的距離，距離L1大于距離L2。換言之，連接桿15、15安裝在車身8的內(nèi)側(cè)。連接桿15相對水平面是傾斜的，與其形成一個角度。該角度θ約為50°～80°，最好為60°。
當(dāng)車身8傾斜時(shí)，各個連接桿15、15的相應(yīng)角度θ將改變。隨著此種改變，連接桿15使杠桿13轉(zhuǎn)動。連接桿15的轉(zhuǎn)動方向和杠桿13的轉(zhuǎn)動方向基本上是正交的。為此，連接桿15通過橡膠襯套部件(rubber bush member)或球面軸承件連接于杠桿13。另外，連接桿15和車身8用球面軸承部件連接。
止動件21向下凸出于車身8的下表面，在轉(zhuǎn)向架7一側(cè)的止動件22、22凸出于轉(zhuǎn)向架座4的上側(cè)部分，與該止動件21相反。止動件22配置在兩側(cè)(沿車身8寬度方向的兩側(cè))。在止動件21分別與止動件22、22之間一般形成預(yù)定的間距。
另外，作為止動件21以及止動件22、22可以應(yīng)用已配置的部件。連接部件例如中央銷柱向下凸出于車身8.連接部件的下端部和轉(zhuǎn)向架座4均連接于連接桿，該桿順著行駛方向。該中心鎖柱可以起止動件21的作用。
連接桿15、15在車身8不傾斜時(shí)其延長線的交點(diǎn)P是車身8的傾斜中心。在傾斜期間，連接桿15、15的延伸線不位于交點(diǎn)P上。車身8的中心線穿過交點(diǎn)P。車身8的重心G位于交點(diǎn)P的下部。
采用上述結(jié)構(gòu)，在鐵路車輛行駛在直線段時(shí)，它處于圖2所示的狀態(tài)。對于轉(zhuǎn)向架7的上、下運(yùn)動，連接桿15、15的傾斜角θ的改變基本上是相同的。為此，扭力桿11可以轉(zhuǎn)動，在扭力桿11上不產(chǎn)生扭力。因此允許轉(zhuǎn)向架7的上、下運(yùn)動。換言之，空氣彈簧5可以操作。結(jié)果，車身兩端的同時(shí)上、下移動不受限制，而只限制車身兩端的擺動。
下面說明在彎道上行駛期間車身的傾斜運(yùn)動。在彎道部分上形成傾斜角CO。根據(jù)此傾斜角CO、曲率半徑和行駛速度可以確定過大的離心加速度。這樣，隨著彎道上行駛速度的增加，過分的離心加速度也增加，對乘客則產(chǎn)生左、右行駛的加速度，因此左、右行駛時(shí)乘客感覺很不舒服。按照正常的左、右行駛的加速度的大致標(biāo)準(zhǔn)值，普通的左、右行駛加速度為0.08g。
當(dāng)車輛的行駛速度超過由傾斜角CO、曲率半徑和行駛速度決定的平衡速度時(shí)，如圖3所示，車身8將根據(jù)過大的離心加速度而向彎道的外側(cè)移動。車身8的中心位置從點(diǎn)A移到A′。車身的重心從點(diǎn)G移到G′。車身8的運(yùn)動由于止動件21和22的接觸而停止。車身8根據(jù)連接桿15、15而傾斜。連接桿15在內(nèi)側(cè)的傾斜角θ變?yōu)棣?，而連接桿15在外側(cè)的傾斜角變成θ2。車身8的傾斜角變?yōu)棣?。因?yàn)檐嚿?由于在寬度方向的運(yùn)動而傾斜，所以可以達(dá)到平穩(wěn)的傾斜。
按照上述結(jié)構(gòu)，允許轉(zhuǎn)向架上、下運(yùn)動。而且允許車身8按照過大的離心加速度而傾斜。另外，組成部件是扭入桿11、軸承部件12、12、杠桿13、13以及連接桿15、15。不需要配置使車身8傾斜的驅(qū)動器。因此，容易制造傾斜裝置，而且可用重量輕成本低的構(gòu)件制作傾斜裝置。另外，可以響應(yīng)彎道以及過大的離心加速度而使車身傾斜，因?yàn)榭梢赃M(jìn)行傾斜運(yùn)動，所以傾斜裝置具有很好的防故障特性。
當(dāng)過大的離心加速度消失時(shí)，左、右空氣彈簧5、5在傾斜期間受到的扭曲等也消失，因此獲得恢復(fù)力，結(jié)果車身8平穩(wěn)地從傾斜狀態(tài)回到正常狀態(tài)。
當(dāng)車輛行駛在彎道上時(shí)，利用水平調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)空氣彈簧5、5高度的水平調(diào)節(jié)功能停止作用、該水平調(diào)節(jié)閥使空氣彈簧5、5設(shè)定在恒定高度。
下面說明圖7所示的本發(fā)明的實(shí)施例。圖中，與上述實(shí)施例相同的參數(shù)編號表示相同部件。此實(shí)施例與上述實(shí)施例的差別在于，在連接桿15、15的中部裝有驅(qū)動器30、30。因此連接桿15、15可以自由伸長和收縮。控制裝置可阻滯配置在彎道內(nèi)側(cè)的驅(qū)動器30的桿，而配置在外側(cè)的驅(qū)動器30則可伸出。結(jié)果，配置在彎道內(nèi)側(cè)的連接桿15的長度變短，而配置在彎道外側(cè)的連接桿15的長度變長。
按照此種結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用傾斜目標(biāo)值使驅(qū)動器30、30伸長和收縮，該傾斜目標(biāo)值可根據(jù)預(yù)先貯存的彎道資料(曲率半徑、傾斜角CO等)、行駛速度、轉(zhuǎn)向架7和車身8之間的左、右移動或在車身地板面和轉(zhuǎn)向架座4上實(shí)際測量的左、右振動加速度以及傾斜角進(jìn)行計(jì)算。因此，當(dāng)運(yùn)動量很小時(shí)，車身也能平穩(wěn)地傾斜。另外還可進(jìn)行預(yù)看控制(preview control)。
當(dāng)控制裝置誤操作，輸出反向傾斜的指令而使車身8反向傾斜時(shí)，由于車身隨連接桿15等作相反于自然傾斜的反向傾斜，所以它很難進(jìn)行反向傾斜，因此容易獲得防故障特性。
當(dāng)驅(qū)動器30、30由于驅(qū)動器30、30和控制裝置的失效而不能伸長和收縮時(shí)，此時(shí)便變成圖1的實(shí)施例，結(jié)果，車身8根據(jù)過大的離心加速度進(jìn)行傾斜。
可以應(yīng)用用于檢測驅(qū)動器30伸長量和收縮量的檢測裝置，反饋此檢測裝置，使其成為控制量，然后可進(jìn)行平穩(wěn)的傾斜運(yùn)動。另外，作為驅(qū)動器30可以應(yīng)用馬達(dá)、滾珠螺旋致動器、空壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)。
當(dāng)傾斜角CO小于假定的行駛速度時(shí)，驅(qū)動器可以反向伸長和收縮。
下面說明圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施例。圖中，與上述圖1實(shí)施例相同的編號表示相同部件。此實(shí)施例和上述實(shí)施例的差別是裝有可控制空氣彈簧5內(nèi)部壓力的控制裝置40L和40R。按照這種結(jié)構(gòu)，由于裝有類似于上述圖7實(shí)施例控制裝置的控制裝置，所以可利用傾斜目標(biāo)值而使空氣彈簧5、5膨脹和收縮，該傾斜目標(biāo)值可根據(jù)預(yù)先貯存的彎道資料(曲率半徑、傾斜角CO等)、行駛速度、轉(zhuǎn)向架7和車身8之間的左、右移動或在車身地板面和轉(zhuǎn)向架座4上實(shí)際測量的左、右行駛振動加速度以及傾斜角進(jìn)行計(jì)算。
應(yīng)用上述結(jié)構(gòu)可以根據(jù)控制空氣彈簧5的控制裝置40L和40R同時(shí)跟隨連接桿15等進(jìn)行傾斜操作以及空氣彈簧5的膨脹和收縮，結(jié)果，車身8可以進(jìn)行平穩(wěn)的傾斜運(yùn)動。
當(dāng)由于控制裝置40L和40R的誤操作而輸出反向傾斜指令，使車身8反向傾斜時(shí)，因?yàn)檐嚿?作相反于跟隨連接桿15等進(jìn)行自然傾斜的反向傾斜，所以很難進(jìn)行反向傾斜，結(jié)果，可以容易獲得防故障特性。
可以檢測空氣彈簧5、5的膨脹量和收縮量或檢測內(nèi)部壓力等，并使其反饋，由此可執(zhí)行很平穩(wěn)的傾斜操作。
另外，在車身傾斜期間，當(dāng)用水平調(diào)節(jié)閥對空氣彈簧5、5進(jìn)行水平調(diào)節(jié)的功能停止時(shí)，不需要根據(jù)空氣進(jìn)入和排出空氣彈簧5、5進(jìn)行水平調(diào)節(jié)，因此可進(jìn)行平穩(wěn)的傾斜運(yùn)動。
當(dāng)傾斜角CO小于假定的行駛速度時(shí)，空氣彈簧可以進(jìn)行反向膨脹和收縮。
下面說明圖9所示的本發(fā)明的實(shí)施例。圖中，與上述圖1實(shí)施例相同的參考編號表示相同的部件。此實(shí)施例和上述圖1的實(shí)施例1的差別是，在止動件21和轉(zhuǎn)向架座4之間裝有可以在車身8橫方向伸長和收縮的驅(qū)動器50以及控制該驅(qū)動器的控制裝置51按照這種結(jié)構(gòu)，由于裝有類似于上述圖7實(shí)施例控制裝置的控制裝置，所以可應(yīng)用傾斜目標(biāo)值使驅(qū)動器50伸長和收縮，該目標(biāo)值可根據(jù)預(yù)先貯存的彎道資料(例如曲率半徑、傾斜角CO等)、行駛速度、轉(zhuǎn)向架7的車身8之間左、右移動或在車身地板面和轉(zhuǎn)向架座4上實(shí)際測量的左、右行駛振動加速度以及傾斜角進(jìn)行計(jì)算。
采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，可以進(jìn)行控制，以進(jìn)一步促使跟隨連接桿15進(jìn)行傾斜運(yùn)動。另外，還可以進(jìn)行預(yù)看控制(在彎道處給出傾斜指令)，以便減小在傳送彎道(transmission curvature Passage)的短彎道上的沖擊加速度(角加速度)。
當(dāng)傾斜角CO小于假定的行駛速度時(shí)，驅(qū)動器50可以反向伸長和收縮。
本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于項(xiàng)目申請中所用的描述以及解決本發(fā)明項(xiàng)目的裝置所用的描述，其范圍系指本技術(shù)領(lǐng)域的人員所能理解的范圍。
按照本發(fā)明，由于扭力桿與連接桿相結(jié)合，并且傾斜機(jī)構(gòu)的重量輕，可以確保乘客左、右行駛時(shí)乘車的舒適感覺，而且傾斜裝置具有很好的防故障特性。
權(quán)利要求
1.一種鐵路車輛，其特征在于扭力桿，沿轉(zhuǎn)向架的橫方向裝在上述轉(zhuǎn)向架上或車身上；在上述扭力桿的兩端部配置相應(yīng)的杠桿；在上述車身和上述轉(zhuǎn)向架的未裝扭力桿處之間使上述相應(yīng)杠桿的端部分與一連接桿連接在一起；第一距離是從一個上述連接桿和上述杠桿的連接點(diǎn)到另一連接桿和上述杠桿的連接點(diǎn)的距離，而第二距離是從上述連接桿另一端和上述車身(或上述轉(zhuǎn)向架)的連接點(diǎn)到另一連接桿和上述車身(或上述轉(zhuǎn)向架)的連接點(diǎn)的距離，上述第一距離大于第二距離；上述第一距離形成在上述轉(zhuǎn)向架的一側(cè)，而上述第二距離形成在上述車身的一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于上述扭力桿裝在上述轉(zhuǎn)向架上。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于在上述車身和上述轉(zhuǎn)向架之間，上述車身提供止動件，以控制在上述橫方向相對于上述轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動。
4.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于當(dāng)鐵路車輛以大于平衡速度行駛在彎道上時(shí)，提供一種驅(qū)動裝置，以驅(qū)使上述車身傾斜。上述驅(qū)動裝置中，從上述彎道內(nèi)側(cè)的上述轉(zhuǎn)向架座到上述車身的高度低于從上述直線道上的上述轉(zhuǎn)向架到上述車身的高度，而且從上述彎道外側(cè)的上述轉(zhuǎn)向架座到上述車身的高度變高。
5.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于上述驅(qū)動裝置中，從上述彎道上述內(nèi)側(cè)的上述轉(zhuǎn)向架到上述車身的上述高度大于在直線道上時(shí)從上述轉(zhuǎn)向架到上述車身的高度，而且，從上述彎道上述外側(cè)的上述轉(zhuǎn)向架座到上述車身的上述高度變低。
6.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于控制上述驅(qū)動裝置的控制裝置可反饋上述驅(qū)動裝置的伸長和收縮量。
7.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于在上述轉(zhuǎn)向架和上述車身之間沿上述橫方向配置相應(yīng)空氣彈簧；當(dāng)鐵路車輛以高于上述平衡速度行駛時(shí)，利用水平調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)上述空氣彈簧的水平調(diào)節(jié)功能失效。
8.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于作為上述驅(qū)動裝置，分別形成可以改變上述連接桿長度的一種驅(qū)動器；定位在上述彎道上述內(nèi)側(cè)的上述驅(qū)動器的長度變短，而定位在上述彎道上述外側(cè)的上述驅(qū)動器的長度變長。
7.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于在上述轉(zhuǎn)向架和上述車身之間沿上述橫方向安裝相應(yīng)空氣彈簧；上述驅(qū)動裝置是上述空氣彈簧；并且鐵路車輛可以以大于平衡速度的速度行駛在上述彎道上；上述驅(qū)動裝置是上述空氣彈簧；并且配置控制裝置，以使定位于上述彎道上述內(nèi)側(cè)的上述空氣彈簧的高度小于定位于上述彎道上述外側(cè)的上述空氣彈簧的高度。
10.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于在上述轉(zhuǎn)向架和上述車身之間沿上述橫方向配置作為上述驅(qū)動裝置的驅(qū)動器，以使上述車身移動；當(dāng)鐵路車輛超過平衡速度行駛在上述彎道上時(shí)，上述驅(qū)動器使上述驅(qū)動器和上述車身的上述連接點(diǎn)移到上述彎道的外側(cè)。
11.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于凸出于上述車身下部的中央銷柱和上述轉(zhuǎn)向架通過連接桿連接；沿上述車身的橫方向在上述中央銷柱的兩側(cè)將接觸上述中央鎖柱的止動件安裝在上述轉(zhuǎn)向架上。
全文摘要
車身8通過空氣彈簧5支承在轉(zhuǎn)向架座4上。沿車身8的橫方向?qū)⑴ちU11配置在轉(zhuǎn)向架座4上。在扭力桿11的兩端部上通過杠桿13、13配置朝著車身8內(nèi)側(cè)傾斜的連接桿15、15。由此可約束車身兩端的擺動,但不同時(shí)約束上部和下部運(yùn)動。在發(fā)生過大的作用于車身8的離心加速度時(shí),車身隨連接桿機(jī)構(gòu)而傾斜。因此,構(gòu)件重量輕、價(jià)格低。傾斜裝置具有重量輕的構(gòu)件,可使車中乘客在左右行駛時(shí)感覺舒適,而且具有很好的防故障特性。
文檔編號B61F5/02GK1345673SQ0111660
公開日2002年4月24日 申請日期2001年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月26日
發(fā)明者瀨畑美智夫, 高井英夫, 巖崎克行, 檜垣博, 西垣戶貴臣, 合田憲次郎 申請人:株式會社日立制作所