JPH0419264A

JPH0419264A - 鉄道車両用台車

Info

Publication number: JPH0419264A
Application number: JP12298490A
Authority: JP
Inventors: Akira Iwamura; 岩村　明; Takao Kumagai; 熊谷　孝夫; Masanao Miyamoto; 宮本　雅奈夫
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1992-01-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は鉄道車両に使用される台車に関し、特に、カー
ブでの走行がスムーズにできると同時に直線走行時やロ
ーリング時等の蛇行動を抑制できる鉄道車両用台車に関
するものである。

〔従来の技術〕

鉄道車両に使用される車輪は、踏面にテーバを設けると
共に、車輪の内側にフランジを形成しであるので、ある
程度の軌条のカーブには追従できるようになっている。

しかし、それだけでは車両がカーブする場合にレールや
車輪に加わる力が大きくなりすぎ、耐用年数を縮める等
の悪影響が出る。

そこで、従来の車両は第６図に示すように構成して上記
の問題の解決を図っている。同図において、軌条１上を
走行する車体２は前後を台車３で回動自在に支持され、
また、台車３には前後に輪軸４が設けられ、この輪軸４
の左右両側に車輪５が取付られている。そして、軌条１
が曲率半径Ｒのカーブを描いている場合、台車３と車体
２とは台車回転角θだけ回転して台車３の前後間の中心
線りが常に曲率中心Ｏに向かうようにし、さらに各輪軸
４を輪軸回転角αだけ回転して全ての輪軸４が曲率中心
Ｏに向かうようにして車輪や軌条に無理な力をかけない
ようにしている。

このように輪軸回転角αや台車回転角θを与えるための
機構として第７図に示す特開昭６１−２４１２５９号公
報記載の半強制操舵機構が知られている。同図において
、台車３の一部をなすフレーム３ａには前側（図の左側
）の輪軸４及び後側（図の右側）の輪軸４′が設けられ
、各輪軸４゜４′の両側には軌条１上を走行する前後の
車輪５゜５′が取付けられている。これらの輪軸は中心
ビン４ａ、４ａ’を軸にして回動自在となっており、端
部に軸箱体６，６′が設けられて図示しない軸バネを介
して台車枠に固定される。各軸箱体６゜６′には耳片５
ａ、６ａ’が内側向き、すなわち相手側輪軸４又は４′
に向かって延設され、耳片６ａ、６ａ’の先端には作動
横杆７，７′の中央部が枢着している。これらの作動横
杆７，７′は各一方端が台車枠３ｂに連結され、各他方
端は連結杆８又は９の一端と枢着する。この台車枠３ｂ
は軸箱体６，６′が軸バネを介して接続される前述の台
車枠と一体のもので、したがってフレーム３ａと台車枠
３ｂとは軸バネを介して接続されることになる。また、
輪軸４，４′の中間には中間横杆１０があり、その中間
部１０ａが支点として台車枠３ｂに軸支され、この支点
１０ａを挟んでほぼ等距離の両側に前記連結杆８，９の
先端が枢着される。また、中間横杆１０の図における下
端には連杆１１の一端が連結され、該連杆１１の他端は
車体２に軸支される。そして、車体２は台車枠３ｂ上に
図示しない空気バネ等の弾性体を介して載置されると共
に、台車とは図示しない揺れま（ら及び上下の心皿によ
って回動自在に結合されている。

後側の輪軸４′が中心ピン４ａ’を軸として矢符号ａ方
向に回転すると、作動横杆７′が台車枠３ｂとの連結部
を支点として時計方向に回動し、連結杆９を矢符号す方
向に移動させる。これによって、中間横杆１０は支点１
０ａを中心に反時計方向に回動し、連結杆８を矢符号す
と反対のＣの方向に移動させ、前側の輪軸４を矢符号ｄ
方向に回動させる。以上によって、輪軸４，４′は第６
図に示したように輪軸回転角αだけ回転して曲率中心Ｏ
に向く、また、中間横開１０の回動が連杆１１に伝わり
、車体２と台車枠３ｂとの間に相対的な回動を起こして
台車回転角θが与えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の従来技術においては、一方の輪軸４
又は４′の回動に伴い他方の輪軸も必ず回動することと
なり、直線軌条を走行時でも無駄な舵取りをして蛇行動
をし易い。

又、台車枠３ｂと車体２とは空気バネ等の弾性体で連結
されているが、車体が上下動したり、ローリングしたり
すると台車枠３ｂと車体２との間の距離が変化し、これ
によって連杆１１が矢符号ｅ、ｆのように回動する。こ
の回動によって中間横杆１０を介して輪軸４，４′が回
動して無駄な舵取りをしてしまう。なお、この欠点は振
子車における振子時にも同様に生じるものである。

このような無駄な舵取りに起因する蛇行動は、乗り心地
を悪くすると同時に車輪や軌条を損傷し易いという問題
があった。

本発明は上記の問題の解決を図ったもので、軌条が曲線
であれば必要な舵取りができると同時に、ローリング時
、振子時および上下動時にも無駄な舵取りをしない鉄道
車両用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〕

上記の目的を達成するために本発明は、台車枠に軸箱を
変位可能に取付け、該軸箱によって両端を支持された輪
軸を前後に設けると共に、車体を回動自在に弾性支持す
る鉄道車両用台車において、前後の輪軸間に中間部を支
点として台車枠に枢着した縦梃を設け、前記軸箱または
これに付設された部材に一端を連結した横リンクを相手
側輪軸に向けて延設し、該各機リンクの先端を前記縦梃
の前記支点の両側に枢着し、一端を該縦梃に枢着した水
平リンクを軌条面とほぼ平行に設け、該水平リンクの他
端を車体に枢着してなる操舵機構を台車の左右に対称的
に配置した構成を採用している。

〔作　　用〕

曲線軌条においては台車の左右に設けられた操舵機構に
よって曲率半径に合わせた舵取りがされるので、車両は
スムーズに曲線軌条を走行できる。

車両のローリング時または振子時には、左右に設けられ
た水平リンクの台車側固定端は、縦梃との連結部との間
で相対的に上下に揺れるが、一方の上昇量と他方の下降
量は、揺れの中立点からみればほぼ同じ量である。また
、車両の上下動時には左右の水平リンクの台車側固定端
は同じ量で上下する。したがって、左右の操舵機構は共
に同方向に同量変位するのみで、左右で相殺されて舵取
りは行われずに直線走行を維持できる。

〔実施例〕

以下に図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図において、２１は台車枠で車体２２を
空気バネ２３等の弾性体で支持している。

２４は前側の輪軸、２４′は後側の輪軸で、ともに各軸
箱体２５，２５’によって台車枠２１に対して変位可能
に支持されている。また、軸箱体２５．２５’は輪軸２
４．２４’を上下だけでなく前後にも変位可能に支持し
ており、したがって輪軸２４．２４’間の距離も変位可
能である。軸箱体２５．２５’には、ゴムブシュ２６．
２６’が付設され、後側のゴムブシュ２６′には後側の
横リンク２７の一端が連結され、この他端は前側の輪軸
２４に向かっている。これに対し、前側のゴムブシュ２
６には第１横リンク２８ａの一端が連結され、この第１
横リンク２８ａの他端は台車枠２１に一端を枢着された
補助リンク２９の自由端に枢着され、該自由端にはさら
に第２横リンク２８ｂの一端が枢着され、この第２横リ
ンク２８ｂの他端が後側の輪軸２４′に向かっている。

すなわち、これら第１．第２の横リンク２８ａ、２８ｂ
により前後に移動可能な横リンク２８が構成される。

一方、前後の輪軸２４．２４’の間には、縦梃３０があ
り、中間の支点３０ａを台車枠２１に立設された支持片
３１の先端と枢着している。この縦梃３０は軌条面１に
対してほぼ垂直であり、支点３０ａを中心にして回動自
在になっている。そして縦梃３０の下端に前記第２横リ
ンク２８ｂの先端、つまり前側の横リンク２８の先端が
枢着され、支点３０ａの上方に後例横リンク２７の先端
が枢着される。このとき、前後の横リンク２７゜２８の
先端は支点３０ａに対してほぼ対称的な距離に取付けら
れる。又、縦梃３０の上端には軌条面１と平行な水平リ
ンク３２の一端側か回動自在に連結され、該水平リンク
３２の他端３２ａは車体２２に固設された支持片３３の
先端に枢着される。以上に説明した横リンク２７，２８
、縦梃３０、水平リンク３２および支点３０ａ等で片側
の操舵機構が構成され、台車の反対側にもこれと対称に
同じ構成の操舵機構が設けられる。

次に、第２図によって図の左側の操舵機構による舵取り
作用から説明する。走行している車体が軌条の曲線部に
さしかかったとき、例えば図における左側の前輪５が曲
線の内側になったとする。

そして、この車輪５のフランジと軌条とが衝合して車輪
５が矢符号に示すように後方に移動したとすれば、前側
輪軸２４が点線位置に回動する。この移動により第１、
第２の横リンク２８ａ　、２８ｂは矢符号に示すように
後方に移動して、縦梃３０を反時計方向に回動させる。

これによって横リンク２７を介して後輪５′は矢符号に
示すように前方に移動して後側輪軸２４′を点線位置に
回動させる。以上によって前後の輪軸２４．２４’は第
６図に示す輪軸回転角αを与えられることとなる。一方
、縦梃３０の上端は前方に変位し、水平リンク３２の車
体２２側の枢着点３２ａと縦梃３０の支点３０ａとの水
平距離が縮小する。車体２２と台車枠２１とは図示しな
い空気バネ及び牽引装置によって回動自在に結合されて
いるので、上記枢着点３２ａと支点３０ａとの距離の変
化に応じて相互に回動し、車体２２と台車枠２１との間
に第６図に示す台車回転角θが与えられる。

これに対して図の右側の操舵機構では、前輪５は矢符号
に示すように前方に変位をする。これに応じて縦梃３０
は時計方向に回動し、横リンク２７を介して後輪５′は
矢符号に示すように後方に移動する０以上によって、前
側輪軸２４及び後側輪軸２４′は前述した左側の操舵機
構による回動と等しく点線位置に回動する。また、縦梃
３０の上端は後方に変位し、やはり左側の操舵機構の場
合と同様の台車回転角θを与える。

第３図は上記の実施例において、輪軸回転角αや台車回
転角θを角度で示す代わりに各部の移動量で表した図で
ある。ここに、 δ１：輪軸２４，２４’先端部の移動量（閣）δ２　：
ゴムブシュ２６．２６’のたわみ量（■）δ３　：横リ
ンク２８の移動量（■） Δ　：縦梃３０上端の移動量、又は、水平リンク３２の
移動量（閣）とする。

なお、δ１は軌条の曲線半径Ｒ（ｍ）が決まれば求めら
れる。また、δ２は各曲線半径Ｒ（ｍ）における軸バネ
の位置での輪軸２４の移動量δ、軸バネのバネ定数に１
およびゴムブシュ２６のバネ定数に２が与えられれば、
δ２＝δに１／に２によって求めることができる値であ
る。さらにδ３＝δ１＋δ２の関係から６３が求まる。

Δは台車回転角θから算出できる。

また、次式で表される二つの接圧Ｓｌ、Ｓ２を考える。

Ｓ１＝Δ／δ１、ゴムブシュがない場合、Ｓ２＝Δ／δ
３、ゴムブシュのたわみを含む場合、上記から６１．δ
２　、δ８．Δ、Ｓ１及びδ２の各部を軌条の種々の曲
線半径Ｒ（ｍ）について求めると以下の表のようになる
。

なお、ゴムブシュ２６は無くてもよいが、無い場合には
操舵機構は敏感に動作する。これに対してゴムブシュ２
６を使用すると、操舵機構の動作量は理論値より減少す
るが、その反面、自動車のハンドルにおける「遊び」の
ように作用して、直線走行時に不必要な舵取りをしなく
なり、より安定した直線走行が可能になる。また、軸箱
体２５の前後方向の支持剛性が、軸バネとゴムブシュと
の並列支持となり、軸バネ支持剛性を小さくしても直線
走行時の舵取りを安定させることができる。

また前後牽引力の操舵機構負担分も小さくなる。

次に、振子車が振子作用をした場合について説明する。

第４図に示すように車体２２が実線で示す垂直な位置か
らｏｎで示す位置に振子中心Ｃ点を中心に回転し、車体
の下辺がＡＢからＡ’　Ｂ’に移動したとする。点Ａ、
Ｂを台車の左右に設けられた水平リンク３２先端の枢着
点３２ａ（第２図）と考えれば、これらの枢着点３２ａ
は、一方が上がれば他方は下がることになる。振子しな
い状態では水平リンク３２は軌条面１と平行であるから
、振子による上下の移動によっても上記枢着点３２ａの
移動量は左右で同じである。したがって、左右の縦梃３
０の上端３０ａは共に同じだけ後方に変位し、舵取りは
左右で相殺されて行われない。

そして縦梃３０の支点３０ａは接圧Ｓ１又はδ２及びゴ
ムブシュ２６の弾性に応じて後輪５′側に移動し、この
分前後の輪軸２４．２４’間の距離が伸びるだけである
。

この前後の軸距離の伸びを求めてみる。その前提として
、振子車における通常の最大振子角を５゜程度とする。

第４図において振子角をφ＝５°とし、車体２２の幅を
１＝２４００ｍ＋、振子中心Ｃから車体下辺までの距離
をｈ＝１６２５ｍ＋とすると、ＡＡ’の水平距離ｇ＝１４６．１９ｍ＋＋＋垂直距離ｉ
　＝　９８．４０　ｍＢＢ’（７）水平路！Ｉａｆｇ’＝１３７．０６ｍｍ垂
直距離’ｉ’＝１１０．７７園となり、これからＡＡ’及びＢＢ’の直線距離が求まる
。

次に、水平リンク３２の長さ＝９００■として第３図に
示す縦樋３０上端の移動距離Δを左右の縦梃についてを
求めると、 Δ左−９００−−ＡＡ　　　＝１７．４２閣Δ右＝９０
０−　　　　−　　Ｂ　　”＝１７．４２腫を得る。

ゴムブシュ２６を使用したとすれば接圧はＳ２で３２＝
５．２また、軸バネのバネ定数に１、及びゴムブシュ２６のバ
ネ定数に２をそれぞれ、ｋ　１＝　３００ｋｇ／閣、ｋ２＝６００ｋｇ／閣とす
れば輪軸２４．２４’間の軸距離の伸びεは、となる。

すなわち最大の振子時でも軸距離がわずかに２．２３ｍ
ｍ伸びるだけで、無駄な舵取りをしなくなる。

次ニ、車体がローリングする場合を説明する。

第５図に示すように車両の下辺ＡＢはローリングによっ
てその中点Ｃ′を中心に回転し、Ａ’　Ｂ’に達したと
する。Ａ点とＢ点の上昇量または下鋒量は等しいので上
記振子の場合と同様に舵取り作用は行われず、前後の輪
軸２４．２４’間の距離が伸びる。

ここに、車体と台車が空気バネ等によりり、Ｅ点で支持
されているとし、左右の支持点間の距離即ちＤＥ間をＩ
！’　＝１７５０ｍ、左右の水平リンク３２の上記枢着
点３２ａ間の距離、即ちＡＢ間をｊ！＝２４００ｍとし
、空気バネの位置で±２０菌のローリングをしたとする
と枢着点３２ａの移動量は、２０ｘ２４００／１７５０＝２７．４閣になる。

水平リンク３２の長さを９００ｍとすれば、縦梃３０の
上端の変位量Δは、０．４２ｍとなり、前後の輪軸間の
伸びεは、となる。

同様にして空気バネの位置で±３０閣の横動したときは
、ε＝０．０６閣となる。

次に、車体が上下動した場合は、左右の枢着点３２ａは
同時に上方または下方に移動し、移動量も同じであるか
ら舵取り作用は無く、前後の輪軸間の距離が伸びるだけ
である。

上下動が２０膣とすれば、水平リンク３２の枢着点３２
ａも２０腫上下し、これによる縦樋３０上端の移動量Δ
は上記と同様の計算により０．２２閣となる。また、同
様に軸距離の伸びε＝０．０３閣を得る。

〔発明の効果］以上説明したように本発明の鉄道車両用台車によれば、
軌条の曲線に合わせてスムーズな舵取りができると共に
、振子時、ローリング時及び上下動時の何れにおいても
無駄な舵取りはせず、安定した直線走行ができ、乗り心
地が良くなると同時に車輪や軌条の寿命を伸ばすことが
できる。

さらに操舵機構の適当な部分にゴムブシュ等の弾性体を
挿入すれば、舵取り作用が敏感になりすぎることもなく
、より安定した走行と快適な乗り心地を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の操舵機構の正面図、第２図は本発明の操舵機構の全体概略を示す斜視図、第３図は操舵機構の作用を説明する正面図、。第４図は車体の振子作用を説明する図、第５図は車体の
ローリング作用を説明する図、第６図は台車における輪
軸回転角、台車回転角を説明する図、第７図は従来の操舵機構の構成を示す図である。２１・・・台車枠、２２・・・車体、２４．２４’・・
・輪軸、２５，２５’・・・軸箱体、２６，２６’・・
・ゴムブシュ、２７．２８・・・横リンク、３０・・・
縦梃、３０ａ・・・支点、３２・・・水平リンク。第２図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）台車枠に軸箱を変位可能に取付け、該軸箱によっ
て両端を支持された輪軸を前後に設けると共に、車体を
回動自在に弾性支持する鉄道車両用台車において、前記前後の輪軸間に中間部を支点として台車枠に枢着し
た縦梃を設け、前記軸箱またはこれに付設された部材に
一端を連結した横リンクを相手側輪軸に向けて延設し、
該各横リンクの先端を前記縦梃の前記支点の両側に枢着
し、一端を該縦梃に枢着した水平リンクを軌条面とほぼ
平行に設け、該水平リンクの他端を車体に枢着してなる
操舵機構を台車の左右に対称的に配置したことを特徴と
する鉄道車両用台車。
（２）操舵機構の一部にゴムブシュ等の弾性体を挿入し
たことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用台車。