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技術 鉄道車両用操舵台車

出願人 川崎重工業株式会社
発明者 西村武宏佐藤與志多賀之高津村洋祐加村圭市郎鴻池史一村田紘一内田フランソワオリヴィエ吉松雄太
出願日 2015年10月29日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-212678
公開日 2017年5月18日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2017-081442
状態 特許登録済
技術分野 鉄道車両懸架装置、車輪装置
主要キーワード 勾玉形状 ハウジング座 回転中心部材 角丸長方形状 テコ比 作用軸線 垂直リンク 回動中心点
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

操舵機構の設計の自由度を高くすることができる操舵台車を提供する。

解決手段

鉄道車両用操舵台車は、ボルスタ鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、2つの輪軸と、輪軸の車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、ボルスタの相対旋回に応じて2つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構とを備える。操舵機構は、台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、ボルスタと操舵テコとを連結し、台車枠とボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、操舵テコと軸梁とを連結し、操舵テコの回動動作に連動して軸梁を介して軸箱を変位させることにより輪軸を操舵する少なくとも1つの操舵リンクとを有し、操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部を有し、軸部は、操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されている。

概要

背景

鉄道車両台車において、ヨーイング方向における輪軸の向きを変えることができる操舵台車があり、そのような操舵台車として例えば特許文献1のような操舵台車が知られている。特許文献1の操舵台車はリンク機構(Zリンク)を有しており、Zリンクは、垂直リンクと、2つの水平リンクとを有している。垂直リンクは、台車枠回動可能に取り付けられており、平行リンクを介して車体と連結されている。また、垂直リンクには、2つの水平リンクが取り付けられている。2つの水平リンクは、垂直リンクから前後方向一方及び他方に夫々伸びており、各水平リンクは、各輪軸に設けられる軸箱体にも取付けられている。

このように構成される操舵台車1は、曲線走行する際に車体と台車とが相対旋回し、垂直リンクが回動する。これにより、2つの水平リンクが軸箱体を互いに近接又は離隔する方向に動かして曲線外軌側軸距を長くし、曲線内軌側の軸距を短くすることにより、輪軸を操舵してヨーイング方向の向きを変えることができる。

概要

操舵機構の設計の自由度を高くすることができる操舵台車を提供する。鉄道車両用操舵台車は、ボルスタ鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、2つの輪軸と、輪軸の車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、ボルスタの相対旋回に応じて2つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構とを備える。操舵機構は、台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、ボルスタと操舵テコとを連結し、台車枠とボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、操舵テコと軸梁とを連結し、操舵テコの回動動作に連動して軸梁を介して軸箱を変位させることにより輪軸を操舵する少なくとも1つの操舵リンクとを有し、操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部を有し、軸部は、操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されている。

目的

本発明は、操舵機構の設計の自由度を高くすることができる操舵台車を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車体又はボルスタ鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、車軸及び一対の車輪を有する2つの輪軸と、前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記2つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構とを備え、前記操舵機構は、前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記輪軸を操舵する少なくとも1つの操舵リンクとを有し、前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、前記回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されている、鉄道車両用操舵台車

請求項2

前記操舵リンクと前記操舵テコの回動中心部材は、前記軸線方向に見て部分的に重なり合うよう配置されている、請求項1に記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項3

前記操舵機構は、前記台車枠に固定され且つ前記操舵テコの少なくとも一部分を覆うハウジングを有し、前記操舵テコは、前記回動中心部材に対して前記軸線方向に離間し、前記操舵リンクを挟んだ位置に配置されているもう1つの回動中心部材を有し、前記一対の回動中心部材の各々は、前記ハウジングに回動可能に設けられている、請求項1又は2に記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項4

前記操舵テコは、前記一対の回動中心部材の各々が形成された一対のプレートと、前記一対のプレートの間に前記軸線方向に架け渡すように前記一対のプレートに設けられ、球面ブッシュを含むピン部材とを有し、前記操舵リンクは、前記ピン部材の球面ブッシュに転動可能に設けられている、請求項3に記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項5

前記少なくとも1つの操舵リンクは、車両長手方向一方側に延びて前記車両長手方向一方側にある前記軸箱支持装置に連結される第1操舵リンクと、他方側に延びて前記車両長手方向他方側にある前記軸箱支持装置に連結される第2の操舵リンクとを有し、前記第1及び第2操舵リンクの一端部は、前記操舵テコの前記支点軸線に垂直な方向に離間させて配置され、且つ前記ピン部材を介して前記操舵テコに連結されている、請求項4に記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項6

前記操舵テコは、前記軸線方向に見て円形状の収容部を有しており、前記収容部は、その中に形成される収容空間と、前記車両長手方向一方及び他方に開口する2つの開口とを有し、前記第1及び第2操舵リンクは、その一端部が前記収容空間に収容され、且つ前記2つの開口の各々から車両長手方向一方及び他方に向かって突き出ている、請求項5に記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項7

前記操舵テコは、その前記支点軸線が車幅方向に延在するように配置され、前記連結リンク及び前記操舵リンクは、前記車幅方向から見て車両上下方向に並べて配置されている、請求項1乃至6の何れか1つに記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項8

前記操舵機構は、前記操舵テコの前記支点軸線が車両上下方向に延在するように配置され、前記連結リンク及び前記操舵リンクは、前記車両上下方向から見て車幅方向に並べて配置されている、請求項1乃至6の何れか1つに記載の鉄道車両用操舵台車。

請求項9

前記軸梁は、前記車両長手方向に延びる軸梁本体部と、前記軸梁本体部の先端から前記車両長手方向に延びて前記台車枠に連結される軸梁先端部と、前記軸梁本体部から延び、前記軸梁先端部に対して車幅方向にオフセットした位置において前記操舵リンクが連結されるリンク受部とを有し、前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて、前記操舵リンクが動くことによって前記軸梁を車両長手方向に変位させて、前記輪軸を操舵する、請求項1乃至6の何れか1つに記載の鉄道車両用操舵台車。

技術分野

0001

本発明は、リンク機構を用いた鉄道車両用操舵台車に関する。

背景技術

0002

鉄道車両台車において、ヨーイング方向における輪軸の向きを変えることができる操舵台車があり、そのような操舵台車として例えば特許文献1のような操舵台車が知られている。特許文献1の操舵台車はリンク機構(Zリンク)を有しており、Zリンクは、垂直リンクと、2つの水平リンクとを有している。垂直リンクは、台車枠回動可能に取り付けられており、平行リンクを介して車体と連結されている。また、垂直リンクには、2つの水平リンクが取り付けられている。2つの水平リンクは、垂直リンクから前後方向一方及び他方に夫々伸びており、各水平リンクは、各輪軸に設けられる軸箱体にも取付けられている。

0003

このように構成される操舵台車1は、曲線走行する際に車体と台車とが相対旋回し、垂直リンクが回動する。これにより、2つの水平リンクが軸箱体を互いに近接又は離隔する方向に動かして曲線外軌側軸距を長くし、曲線内軌側の軸距を短くすることにより、輪軸を操舵してヨーイング方向の向きを変えることができる。

先行技術

0004

特開平6−87446号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1の操舵台車では、車体と台車とが相対旋回するとリンク機構が動作し、相対旋回する角度(ボギー角)に比例して輪軸が操舵される。車体と台車との相対旋回の角度と輪軸の変位との比率は、垂直リンクにおいて平行リンクが連結される連結点回動中心との距離、及び水平リンクが連結される連結点と回動中心点との距離の比率(即ち、テコ比)によって決まる。

0006

曲線区間を円滑に曲がるためには、車輪レールとのアタック角を減少させる必要があり、テコ比は、例えば1:6〜1:7の比率で設定される。前述の通り、テコ比は、各リンクの連結点と回動中心との距離の比であり、テコ比を大きくするためには、平行リンクの連結点と回動中心との距離を長くする、又は水平リンクの連結点と回動中心との距離を短くする必要がある。平行リンクの連結点と回動中心との距離を長くする場合、垂直リンクの長さを長くする必要がある。しかし、垂直リンクを長くし、平行リンクの連結点と回動中心との距離が長くなると、床下高さが大きくなるため、低床車両には適用することができない。それ故、水平リンクの連結点と回動中心との距離を短くすることが考えられる。しかし、垂直リンクを台車枠に取付けるピン部材と2つの水平リンクとが同一平面上に配置されているので、水平リンクを垂直リンクの回動中心に近づける、即ちピン部材に近づけると、やがて水平リンクがピン部材に当たることになる。このようにリンク機構を用いた操舵機構では、車体と台車との相対旋回の角度と輪軸の変位との比率はテコ比に依存するため、設計上の制約が大きい。

0007

そこで本発明は、操舵機構の設計の自由度を高くすることができる操舵台車を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

本発明の鉄道用操舵台車は、車体又はボルスタ鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、車軸及び一対の車輪を有する2つの輪軸と、前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記2つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構とを備え、前記操舵機構は、前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記輪軸を操舵する少なくとも1つの操舵リンクとを有し、前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、前記回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されているものである。

0009

本発明に従えば、回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されているので、操舵リンクを支点軸線の方に近づけるように設計しても操舵リンクが回動中心部材に当たることがない。それ故、操舵リンクの配置位置に関して、軸線方向に垂直な方向に関して制限を少なくすることができ、回動中心部材の配置位置及び操舵リンクの配置位置に関して設計の自由度を高くすることができる。

発明の効果

0010

本発明によれば、操舵機構の設計の自由度を高くすることができる。

図面の簡単な説明

0011

第1実施形態の鉄道車両用操舵台車を側方から見た側面図である。
図1の操舵台車が曲線区間を走行している状態を車両上方から見た平面図である。
図1の操舵台車が備える操舵機構を後方から見た斜視図である。
図1の操舵台車が備える操舵機構を前方から見た斜視図である。
図4の操舵機構の一部を切断して側方から見た側方断面図である。
図4の操舵機構を切断して後方から見た後方断面図である。
図4の操舵機構の操舵テコ及び操舵リンクを分解して示す分解図である。
図1の操舵台車の操舵動作を示す側面図であり、(a)は操舵台車の車輪がレールの直線区間を走行している際の状態を示し、(b)は操舵台車の車輪がレールの曲線区間における外軌を走行している際の状態を示し、(c)は操舵台車の車輪がレールの曲線区間における内軌を走行している際の状態を示している。
第2実施形態の操舵台車が曲線区間を走行している状態を車両上方から見た平面図である。
その他の実施形態の操舵台車における操舵機構を切断して後方から見た後方断面図である。

実施例

0012

以下、本発明に係る第1乃至第2実施形態の鉄道車両用操舵台車(以下、単に「操舵台車」という)1、1Aについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する各実施形態の操舵台車1、1A,1Bは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

0013

[第1実施形態]
図1に示す鉄道車両2は、地面等に敷設されたレール3を走行するようになっており、車体4と操舵台車1とを備えている。車体4は、レール方向に長い大略箱状に形成されており、その中に乗客又は荷役等を収容するようになっている。車体4の下方には、操舵台車1が配置されており、操舵台車1は、空気ばね5を介して車体4を下方から支持している。以下では、操舵台車1の構成について詳しく説明する。

0014

<操舵台車>
操舵台車1は、図1及び図2に示すように台車枠11、及び前後一対の輪軸12を備えている。台車枠11は、一対の側梁21,21と、横梁22とを有している。一対の側梁21,21は、車体4の長手方向(即ち、車両長手方向であり、以下、「長手方向」という)に延在する部材であり、平行且つ車体4の車幅方向(以下、「車幅方向」ともいう)に離して配置されている。横梁22は、一対の側梁21,21の中央部分に架け渡すように一体的に設けられており、台車枠11は、平面視でH字状に形成されている(図2参照)。このように構成されている台車枠11には、一対の輪軸12,12が長手方向に離間し且つ平行に配置されている。

0015

各輪軸12は、図2に示すように車軸16と、一対の車輪17,17とを有している。車軸16は、車幅方向に延在する棒状の部材である。車軸16には、一対の車輪17,17が軸線方向に互いに離した状態で一体的に設けられている。各輪軸12を台車枠11に取付けるために、操舵台車1は、輪軸12毎に一対の軸箱13,13と、一対の軸箱支持装置14,14とを備えている。

0016

一対の軸箱13,13の各々は、輪軸12の車軸16の軸線方向両側の部分に夫々設けられている。各軸箱13には、軸受18、例えばジャーナル軸受が収容されており、軸受18によって車軸16の軸線方向両側の部分を回転可能に支持している。また、一対の軸箱13,13には、一対の軸箱支持装置14,14が夫々設けられており、各軸箱13は、軸箱支持装置14によって台車枠11に連結されている(図1も参照)。

0017

軸箱支持装置14は、例えば軸梁式の軸箱支持装置であり、軸梁23と、軸ばね24とを有している(図1も参照)。軸梁23は、長手方向に延在する軸梁本体部23aを有し、軸梁本体部23aの基端部23bが軸箱13に繋がっている。軸箱13には、その上端部に軸ばね24が設けられており、軸ばね24は、台車枠11の側梁21における軸箱13の直上部分と軸箱13との間に介在している。これにより、軸梁23によって支持された軸箱13が軸ばね24を介して側梁21を支持するようになっている。また、軸梁本体部23aの先端には、軸梁先端部23cが設けられており、軸梁先端部23cは、軸梁本体部23aから長手方向に延びて台車枠11に車両上下方向及び車幅方向に揺動可能に連結されている。

0018

このように構成される操舵台車1は、ボルスタ付き台車であって、枕梁25を有している。枕梁25は、支持軸(図示せず)を介して横梁22に設けられ、横梁22に対して鉛直軸線回りに相対回動するようになっている。また、枕梁25は、空気ばね5を介して車体4を支持し、且つボルスタアンカー26によって車体4と連結されている。それ故、枕梁25は、車体4と一体的に旋回するようになっている。また、操舵台車1は、枕梁25の旋回動作に応じて一対の輪軸12を操舵する(即ち、一対の輪軸12をヨーイング方向に回動させる)ために一対の操舵機構15を備えている。

0019

<操舵機構>
図2に示すように、一対の操舵機構15は、台車枠11の一対の側梁21,21の各々に1つずつ設けられており、各々は車体中心線に対して鏡面対称に配置されている。なお、図2では、一対の側梁21,21の長手方向両端部を切断して操舵台車1を示している。一対の各操舵機構15は、同様の構成を有しており、図3及び図4に示すように連結リンク31と、操舵テコ32と、第1操舵リンク33と、第2操舵リンク34とを有している。連結リンク31は、略長手方向に延在する部材である。図1に示すように連結リンク31の長手方向一端部は、枕梁側リンク受部材35を介して枕梁25に連結されている。また、連結リンク31の長手方向一端部は、車両上下方向に対して相対回動可能に枕梁側リンク受部材35に取付けられており、枕梁25と台車枠11の横梁22との相対旋回動作に連動して長手方向に動くようになっている。また、連結リンク31の長手方向他端部は、操舵テコ32に連結されている。

0020

操舵テコ32は、図5に示すように側面視で勾玉形状(即ち、逆コンマ形状)の板状部材であり、支点軸線L1を中心に回動する。なお、図5は、操舵テコ32が見えるように後述するハウジング49を切断して示している。操舵テコ32は、テコ本体41と、蓋体42とを有しており、テコ本体41は、側面視で勾玉形状に形成されている。テコ本体41の上側部分を構成する湾曲部41aは、車両上下方向に延在し且つ長手方向一方側に凹むように湾曲しており、更に湾曲部41aの上側部分は、図6に示すように二股に分かれている。また、湾曲部41aの二股に分かれている部分41c,41dの間には、軸部材36が架け渡されている。軸部材36は、中間部分に球面ブッシュ36aを有しており、球面ブッシュ36aは、連結リンク31に挿通されている。これにより、連結リンク31と操舵テコ32とが連結され、連結リンク31は、操舵テコ32に対して車両上下方向及び車幅方向に回動するようになっている。

0021

また、テコ本体41の下側部分を構成する収容部41bは、図5に示すように側面視で円形状になっており、図6に示すようにその中心軸線(支点軸線L1)周りには、長手方向両側に開口する凹部41eが形成されている。また、収容部41bには、凹部41eに被せるように蓋体42が設けられており、蓋体42を被せることによって操舵テコ32内に収容空間43が形成されている。また、収容部41bの背面及び蓋体42の表面には、操舵テコ32の回動軸となる一対の軸部45,46の各々が形成されている。一対の軸部45,46は、大略円柱状に形成されており、収容部41bの中心軸線、即ち支点軸線L1に沿って延在している。このように形成されている一対の軸部45,46は、互いに支点軸線L1が延びる軸線方向に互いに離間するように配置されている。また、各軸部45,46には、円筒状のスラストブッシュ47,48が外装されており、各軸部45,46は、このスラストブッシュ47,48を介してハウジング49に取付けられている。

0022

ハウジング49は、操舵テコ32の少なくとも一部、具体的には収容部41b及び蓋体42を収容するようになっている。また、ハウジング49は、ハウジング座50と、後箱51と、前箱52と、箱蓋53とを有している。ハウジング座50は、側面視で長手方向に延びる大略角丸円形状の板状部材であり、その背面が台車枠11の側梁21の外側面に固定されている。また、ハウジング座50の表面には、後箱51がボルト等の締結部材によって固定されている。後箱51は、側面視で大略円形状に形成されており、その中心周りに軸受孔51aが形成されている。軸受孔51aには、収容部41bの軸部45がスラストブッシュ47を介して嵌まり込んでおり、軸部45は、後箱51に対して相対回動するようになっている。また、後箱51には、前箱52が設けられている。

0023

前箱52は、側面視で大略円環状箱状体であり、収容部41b及び蓋体42に被せるようにして後箱51に設けられ、ボルト等の締結部材によって後箱51に固定されている。また、前箱52の長手方向両側の面の各々には、下側部分の一部及び上側全体に開口52a,52bが夫々形成されている。長手方向他方側の開口52aからは後述する第2操舵リンク34が突出しており、長手方向一方側の開口52bからは湾曲部41aが上方に突出し、且つ後述する第1操舵リンク33が長手方向一方に突出している。更に、前箱52の中心軸線(即ち、支点軸線L1)周りには、蓋体42の軸部46及びスラストブッシュ48の外径より大きい孔径内孔52cが形成されており、内孔52cから軸部46及びスラストブッシュ48が突出している。この内孔52cを塞ぐべく、前箱52には、箱蓋53が設けられており、箱蓋53は、前箱52にボルト等の締結部材によって固定されている。箱蓋53は、図1に示すように側面視で大略円形状に形成されており、その中心軸線(即ち、支点軸線L1)周りに軸受孔53aが形成されている。軸受孔53aには、蓋体42の軸部46がスラストブッシュ48を介して嵌まり込んでいる。これにより、軸部46は、箱蓋53に対して相対回動するようになっている。

0024

このように操舵テコ32では、一対の軸部45,46の各々がスラストブッシュ47,48を介して、側梁21に固定されたハウジング49(詳細には、後箱51及び箱蓋53)に回動可能に嵌まり込んでいる。これにより、操舵テコ32は、台車枠11に対して一対の軸部45,46回り、即ち支点軸線L1を中心に回動できるようになっている。このように、操舵テコ32を一対の軸部45,46の二点で軸支することによって、一点で軸支される場合に比べて操舵テコ32のガタツキを抑えることができる。このような機能を有する操舵テコ32では、蓋体42及び収容部41bの一部分が収容空間43を挟んで対向する一対のプレート部54,55を構成しており、一対のプレート部54,55には、それらの間を架け渡すように2つのピン部材56,57が設けられている。

0025

第1及び第2操舵リンク33、34の回動軸となる第1ピン部材56及び第2ピン部材57の各々は、車幅方向(軸線方向)に延在する大略円柱状の軸部材である。また、一方のプレート部54には、2つの嵌合孔54a,54bが支点軸線L1を挟むように離間させて形成され、また他方のプレート部55には、2つの嵌合孔55a,55bが支点軸線L1を挟むように離間させて形成されている。一方のプレート部54の嵌合孔54a,54bの各々は、他方のプレート部55の嵌合孔55a,55bの各々と対向しており、対向する2つの嵌合孔54a,55aに第1ピン部材56の各端部が回動不能に嵌まり込み、また対向する2つの嵌合孔54b,55bに第2ピン部材57の各端部が回動不能に嵌まり込んでいる。以下、第1ピン部材56及び第2ピン部材57等の形状についてさらに詳細に説明する。

0026

各ピン部材56,57の両端部は、図7に示すように側面視で大略角丸長方形状になっている。また、嵌合孔54a,54bは、各ピン部材56,57の一端部が夫々嵌まり込むようになっており、各ピン部材56,57の一端部と側面視で同一形状に形成されている。また嵌合孔55a,55bは、各ピン部材56,57の他端部が嵌まり込むようになっており、各ピン部材56,57の他端部と側面視で同一形状に形成されている。これにより、各ピン部材56,57の両端部を嵌合孔54a,54b,55a,55bに嵌め込むことによって各ピン部材56,57が操舵テコ32に対して相対回動不能に設けられる。

0027

なお、各ピン部材56,57の両端部及び嵌合孔54a,54b,55a,55bの形状は、側面視で大略角丸長方形状に限定されず、大略楕円形状、及び卵形状であってもよく、またキー又はキー溝を有する大略円形状であってもよい。即ち、ピン部材の56,57の両端部の形状は、両端部の各々の長径が嵌合孔54a,54b,55a,55bの短径より長くなるように形成されていればよい。これにより、ピン部材の56,57が一対のプレート部54,55に対して相対回動不能に構成される。また、各ピン部材56,57の車幅方向中間部分には、球面ブッシュ56a,57aが設けられている。球面ブッシュ56a、57aの外表面には、ゴム材自体が潤滑性を有する自己潤滑ゴム部材58,59が外装又はコーティングされている。

0028

このように構成されている2つのピン部材56,57は、側面視で支点軸線L1を挟んで車両上下方向に離間して配置されている。また、ピン部材56,57の各々の球面ブッシュ56a、57aには、自己潤滑ゴム部材58,59を介して操舵リンク33,34が設けられており、操舵リンク33,34は、ピン部材56,57を介して操舵テコ32に連結されている。

0029

第1操舵リンク33は、長手方向に延在する部材であり、その長手方向一端部には、自己潤滑ゴム部材58が外装されている第1ピン部材56の球面ブッシュ56aが挿通され、操舵テコ32に連結されている。第1操舵リンク33は、球面ブッシュ56aが部分球面状になっているので、球面ブッシュ56aの中心点を中心に転動するようになっている。このようにして、第1操舵リンク33は、操舵テコ32の一対のプレート部54,55の間に配置され、更に第1ピン部材56の中心軸線である作用軸線L2を中心に回動し、且つ車幅方向にも揺動できるようになっている。

0030

同様に、第2操舵リンク34もまた、長手方向に延在する部材であり、その長手方向一端部には、自己潤滑ゴム部材59が外装されている第2ピン部材57の球面ブッシュ57aが挿通されている。第2操舵リンク34は、球面ブッシュ57aが部分球面状になっているので、球面ブッシュ57aの中心点を中心に転動するようになっている。このようにして、第2操舵リンク34は、一対のプレート部54,55の間に配置され、更に第2ピン部材57の中心軸線である作用軸線L3を中心に回動し、且つ車幅方向にも揺動できるようになっている。

0031

このように第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34の各々の一端部は、2つのピン部材56,57を介して操舵テコ32に連結され、車両上下方向に離間させて配置されている。また、2つのピン部材56,57を収容空間43に配置することによって、第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34の各々の一端部が収容空間43に収容されている。収容空間43は、収容部41bの長手方向両側の面に形成されている開口32a,32bを介して外側に連通している。一方の開口32aは、長手方向一方の面において斜め上側部分に形成されており、そこから第1操舵リンク33が突出している。突出する第1操舵リンク33は、更に開口52aを通って長手方向一方側に延びている。また、他方の開口32bは、長手方向他方の面において斜め下側部分に形成されており、そこから第2操舵リンク34が突出している。突出する第2操舵リンク34は、更に開口52aを通って長手方向他方に延びている。このように2つの操舵リンク33,34の各々は、長手方向一方及び他方に延びており、図2に示すように、第1操舵リンク33の他端部が第1軸梁側リンク受部材37を介して長手方向一方側の軸梁23Bに連結され、第2操舵リンク34の他端部が第2軸梁側リンク受部材38を介して長手方向他方側の軸梁23Fに連結されている。

0032

図2に示すように、第1軸梁側リンク受部材37は、平面視で大略L字状に形成されており、その基端部が長手方向一方側の軸梁23Bの軸梁本体部23aから延び、その一端部が第1操舵リンク33に連結されている。それ故、第1操舵リンク33は、第1軸梁側リンク受部材37によって軸梁先端部23cに対して車幅方向外側にオフセットされて配置される。このように配置されている第1操舵リンク33は、第1軸梁側リンク受部材37に対して車両幅方向に延びる回動軸線L4を中心に車幅方向に回動できるようになっている(図1も参照)。

0033

また、第2軸梁側リンク受部材38は、平面視で大略L字状に形成されており、その基端部が長手方向他方側の軸梁23Fの軸梁本体部23aに固定され、またその一端部が第2操舵リンク34に連結されている。それ故、第2操舵リンク34は、第2軸梁側リンク受部材38によって軸梁23Fに対して車幅方向外側にオフセットされて配置される。このように配置されている第2操舵リンク34は、第2軸梁側リンク受部材38に対して車両幅方向に延びる回動軸線L5を中心に車幅方向に回動できるようになっている(図1も参照)。

0034

このように構成されている操舵機構15は、図8(a)に示すような姿勢で台車枠11の一対の側梁21,21の各々の外側に1つずつ配置されている。これにより、操舵テコ32は、その支点軸線L1が車幅方向に延在するように台車枠11に取付けられ、且つ連結リンク31の回動中心である連結点P1と、操舵テコ32の回動中心である支点P0と、2つの操舵リンク33,34の回動中心である作用点P2,P3が車両上下方向に一直線に並ぶような姿勢で配置されている。

0035

<操舵機構の動き
曲線区間において枕梁25と台車枠11とが相対旋回すると、操舵機構15は、その旋回動作に連動して作動する。即ち、枕梁25と台車枠11の横梁22とが相対旋回すると、図8(b)及び(c)に示すように旋回動作に連動して連結リンク31が長手方向一方(又は他方)に移動する。これにより、操舵テコ32の湾曲部41aが長手方向一方に押され(又は他方に引かれ)て、操舵テコ32が支点P0(即ち、支点軸線L1)を中心に時計回り方向(又は、反時計周り方向)に回動する。2つのピン部材56,57もまた操舵テコ32と一体となって支点P0を中心に時計回り方向(又は、反時計周り方向)に回動する。この回動動作により、2つのピン部材56,57の各々が平面視で長手方向の互いに異なる方向に移動し、それに伴って第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34の各々が長手方向に互いに異なる方向に移動する。

0036

例えば、図8(b)のように枕梁25が横梁22に対して旋回方向一方に旋回して連結リンク31が長手方向一方に移動すると、第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34が互いに離れる方向に移動する。そうすると、長手方向一方側の軸梁23B(図2参照)が第1操舵リンク33によって長手方向一方に押され、また長手方向他方側の軸梁23Fが第2軸梁側リンク受部材38を介して第2操舵リンク34によって長手方向他方に押される。これにより、各軸箱支持装置14B,14Fが支持する軸箱13,13が互いに離れるように移動する。

0037

他方、図8(c)のように枕梁25が横梁22に対して旋回方向他方に旋回して連結リンク31が長手方向他方に移動すると、第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34が互いに近づく方向に移動する。そうすると、長手方向一方側の軸梁23Bが第1操舵リンク33によって長手方向他方に引かれ、また長手方向他方側の軸梁23Fが第2操舵リンク34によって長手方向一方に引かれる。これにより、各軸箱支持装置14B,14Fが支持する軸箱13,13が互いに近づくように移動する。

0038

このように構成されている操舵機構15は、一対の側梁21,21の各々の車幅方向外側に鏡面対称で配置されており、それら一対の操舵機構15は、枕梁25と台車枠11とが相対旋回すると各々が有する2つの操舵リンク33,34を互いに逆方向に動かす。即ち、操舵台車1が曲線区間を走行して枕梁25と台車枠11とが旋回方向一方に相対旋回している場合、図2に示すように外軌3a側にある操舵機構15は、操舵テコ32を回動させて第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34を互いに離すように移動させる。これにより、外軌3a側にある2つの軸箱13,13が互いに離されるように移動する。他方、内軌3b側にある操舵機構15は、操舵テコ32を回動させて第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34を互いに近づくように移動させる。これにより、内軌3b側にある2つの軸箱13,13が互いに近づくように移動する。このように外軌3a側にある2つの軸箱13,13を離し、内軌3b側にある2つの軸箱13,13を近づけることによって前後の一対の輪軸12のアタック角を減少させ、操舵台車1が曲線区間を円滑に走行する。このように、操舵機構15は、一対の輪軸12,12をレール3の曲線形状に合わせて操舵することができる。

0039

また、操舵台車1が曲線区間から直線区間を走行する際には、枕梁25と横梁22とが平行になるように元の姿勢に戻され、それに伴って一対の操舵機構15が前述の動きと逆の動きをする。即ち、外軌3a側にある操舵機構15は第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34を互いに近づくように移動させてそれらを元の位置に戻し、また内軌3b側にある操舵機構15は第1操舵リンク33及び第2操舵リンク34を互いに離すように移動させてそれらを元の位置に戻す。これにより、連結点P1、支点P0、作用点P2,P3が車両上下方向に一直線に並ぶようになり、前後一対の輪軸12,12が真直ぐ向くようになる。従って、レール3の直線区間における操舵台車1の直進性を損なうことを防ぐことができる。

0040

このように構成されている操舵台車1では、操舵テコ32が回動する際の回動中心となる一対の軸部45,46の間に各操舵リンク33,34が配置されている。つまり、一対の軸部45,46は、操舵リンク33,34に対して車幅方向にオフセットされた位置に配されている。これにより、操舵リンク33,34の配置位置に関して、車両上下方向に関する制限を少なくすることができる。即ち、操舵リンク33,34の配置位置に関する設計の自由度を高くすることができる。従って、側面視で一対の軸部45,46と操舵リンク33,34とを重ねて配置することができる。

0041

また、側面視で一対の軸部45,46と操舵リンク33,34とを重ねて配置することによって、支点P0と各リンク33,34の作用点P2,P3の各々のとの間の距離X2,X3を短くすることができる。操舵台車1では、相対旋回角度に対して予め定められた比率の回動角で一対の輪軸12,12を操舵するためには、テコ比(支点P0と連結点P1との間の距離X1と距離X2,X3との比率(X2:X1及びX3:X1))が予め定められた比、例えば1:6〜1:7に設定されている。それ故、距離X2,X3に応じて一義的に距離X1の長さ、及び操舵テコ32の外形寸法が決まる。操舵機構15では、距離X2,X3を短くすることができるので、操舵テコ32の外形寸法を小さくする(特に、高さを抑える)ことができる。これにより、操舵機構15の高さを低く抑えることができ、操舵台車1の高さ寸法を抑えることができる。従って、操舵台車1の低床台車を実現することができる。また、操舵機構15は、板状の部材を支点軸線L1が延びる方向に重ねて形成されているが、操舵機構15の車幅方向の厚みがその高さに比べて小さくなっている。それ故、支点軸線L1が幅方向に延在するように操舵機構15を台車枠11に取付けることによって、操舵機構15が台車枠11から車幅方向に突出する量を抑えることができ、操舵台車1の車幅方向の長さ、即ち幅が大きくなることを抑制することができる。

0042

なお、操舵台車1では、図2に示すように軸箱支持装置14B,14Fが台車枠11に対して車幅方向に傾くことを許容するように構成されている。各操舵リンク33,34もまた、挿通されているピン部材56,57の球面ブッシュ56a,57a上を転動することによって各軸梁側リンク受部材37,38の各々に対して車幅方向の傾きが許容されている。即ち、軸箱支持装置14B,14F及び操舵リンク33,34は、共に台車枠11に対する車幅方向の傾きが許容されている。それ故、一対の軸箱13が車幅方向に動くことができるようになっており、一対の輪軸12,12のヨーイング方向の動きが許容されている。また、球面ブッシュ56a,57aと操舵リンク33,34との間に自己潤滑ゴム部材58,59を介在させているので、ピン部材56,57に対して操舵リンク33,34を円滑に動かすことができる。

0043

また、操舵台車1では、各ピン部材56,57が操舵テコ32に相対回動不能に固定されているので、操舵台車1の走行中に操舵テコ32に対して各ピン部材56,57が相対回動して各ピン部材56,57が摩耗することを防ぐことができる。これにより、操舵テコ32と各ピン部材56,57との間でガタが生じて操舵の応答性が低下したり操舵性能が低下したりすることを防ぐことができる。また、操舵台車1では、操舵テコ32の各ピン部材56,57の両端部及び嵌合孔54a,54b,55a,55bを側面視で大略角丸長方形状にし、各ピン部材56,57の両端部を嵌合孔54a,54b,55a,55bの各々に嵌め込むことによって各ピン部材56,57を操舵テコ32に相対回動不能に固定することができる。それ故、キー等の別部材を用いて相対回動不能に固定する場合に比べて組立作業性を容易にすることができ、また部品点数を低減することができる。

0044

[第2実施形態]
第2実施形態の操舵台車1Aは、第1実施形態の操舵台車1と構成が類似している。以下では、第2実施形態の操舵台車1Aの構成について、第1実施形態の操舵台車1の構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

0045

第2実施形態の操舵台車1Aは、図9に示すように一対の操舵機構15Aを備えている。一対の操舵機構15Aは、支点軸線L1が車両上下方向に延在するように一対の側梁21,21の各々の上面に1つずつ設けられており、各々は車体中心線に対して鏡面対称に配置されている。なお、一対の操舵機構15Aは、第1実施形態の操舵機構15と同様の構成を有しており、連結リンク31が枕梁25の枕梁側リンク受35Aに連結されている。各操舵機構15Aは、図9に示すように連結点P1、支点P0、作用点P2,P3が車幅方向に一直線に並ぶような姿勢で台車枠11に取付けられている。

0046

このように構成される操舵台車1Aでは、操舵機構15Aの距離X2(P0−P2間距離),X3(P0−P3間距離)を短くすることができるので、操舵テコ32の外形寸法を小さくする(特に、高さを抑える)ことができる。これにより、操舵機構15Aの幅を短く抑えることができ、操舵台車1Aの幅寸法を抑えることができる。また、操舵機構15Aは、板状の部材を支点軸線L1が延びる方向に積層するように構成されているが、操舵機構15Aの高さがその幅に比べて小さくなっている。それ故、支点軸線L1が車両上下方向に延在するように操舵機構15Aを台車枠11に取付けることによって、操舵機構15Aが台車枠11から車両上下方向に突出する量を抑えることができる。これにより、操舵台車1Aの高さを低くすることができる。

0047

その他、操舵台車1Aは、第1実施形態の操舵台車1と同様の作用効果を有している。

0048

[その他の実施形態]
第1及び第2実施形態の操舵台車1,1Aは、枕梁25を有するボルスタ付き台車であったが、必ずしも枕梁25を有している必要はない。即ち、操舵台車1,1Aは、ボルスタレス台車であってもよい。その場合、操舵機構15、15Aの連結リンク31は、車体4の下面から下方に突出するリンク受部材に回動可能に連結される。これにより、台車枠11に対する車体4の旋回動作に連動して連結リンク31が長手方向一方及び他方に移動し、操舵機構15,15Aが作動する。また、第1及び第2実施形態の操舵台車1,1Aでは、操舵機構15によって前後両方の輪軸12,12を操舵しているが、必ずしも両方の輪軸12,12を操舵する必要はなく、操舵機構15、15Aによって前後何れかの輪軸12を操舵するような構成であってもよい。

0049

更に、第1及び第2実施形態の操舵台車1,1Aでは、回動中心部材として操舵機構15、15Aの操舵テコ32に一対の軸部45,46が形成されているが、必ずしも回動中心部材は一対の軸部45,46である必要はない。例えば、図10に示す操舵機構15Bのように、後箱51B及び箱蓋53Bに一対の軸部51b,53bの各々を形成し、操舵テコ32の蓋体42の表面及び収容部41bの背面に回動中心部材として挿通溝45B,46Bを形成してもよい。挿通溝45B,46Bの各々にスラストブッシュ47,48を介して軸部51b,53bの各々を挿入することによって、操舵台車1、1Aの操舵機構15,15Aと同様の作用効果を奏する。

0050

また、第1及び第2実施形態の操舵台車1,1Aでは、操舵テコ32の軸線方向両側の面に軸部45,46が形成されているが、操舵テコ32の軸線方向一方側の面にしか回動中心部材(軸部45又は挿通溝45B)が形成されていなくてもよい。また、第1及び第2実施形態の操舵台車1,1Aでは、側面視で軸部45,46と操舵リンク33,34とが互いに重なるように配置されているが、少なくとも一方の操舵リンク33,34だけを軸部45,46に重ねて配置するようにしてもよい。また、両方の操舵リンク33,34を軸部45,46に重ねなくとも、操舵リンク33,34に対して軸部45,46をオフセットして配置することによって、操舵リンク33,34の設計の自由度を向上させる効果を奏することができる。なお、台車1は、側梁21及び軸ばね24の代わりに、板バネを用いた構成としてもよい。即ち、前後一対の軸箱13,13のバネ受部が板バネの長手方向両側の端部を下方から夫々支持し、板バネの長手方向の中央部が横梁22を下方から支持する構成としてもよい。

0051

1,1A操舵台車(鉄道車両用操舵台車)
2鉄道車両
4 車体
11台車枠
12輪軸
13軸箱
14軸箱支持装置
15操舵機構
16車軸
17車輪
23軸梁
23a 軸梁本体部
23b基端部
23c 軸梁先端部
24軸ばね
25枕梁(ボルスタ)
31連結リンク
32操舵テコ
32a,32b 開口
33 第1操舵リンク
34 第2操舵リンク
37 第1軸梁側リンク受
38 第2軸梁側リンク受
45 軸部(回転中心部材
45B挿通溝部(回転中心部材)
46 軸部(回転中心部材)
46B 挿通溝部(回転中心部材)
49ハウジング
52a 開口
52b 開口
54プレート部
55 プレート部
56 第1ピン部材
56a球面ブッシュ
57 第2ピン部材
57a 球面ブッシュ
L1 支点軸線

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