JPH0776274A - レール台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レール上を移動する車両が、カーブ走行時に
発生するレールと車輪との摺動による擦過音や振動音を
防止する。 【構成】 カーボン等の固体潤滑剤１０と、潤滑剤１０
を車輪２の摺動部分に押し付けながら保持する車輪潤滑
装置１と、車輪潤滑装置１を装着する車輪保持部４と、
車輪保持部４をその底部に装着するレール台車とによっ
て構成される。 【効果】 カーブ走行時に、レール表面と摺動する車輪
部分に施した固体潤滑剤により、摩擦が減少し、摺動に
よって発生する擦過音や振動音が防止または軽減され
る。さらに、形成された潤滑膜は、車両の制動能力には
ほとんど影響せず、安全性を損なわない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貨車等のレール状軌道
を移動する、車輪をもつ台車にかかわり、それら台車
が、カーブ等のレールの非直線部分を走行するときに、
擦過音の発生を防止または軽減することができるレール
台車に関する。

【０００２】

【従来の技術】レール軌道上を移動する、客車や貨車の
基本的な構造において、車輪は、車両の長軸方向に沿っ
て直線状に取付けられている。車両がレールの直線部分
を進行する場合、これら車輪は、レール上を横ずれする
ことなく、回転・進行することができる。しかし、車両
がカーブを走行する場合、直線列上に装着されている車
輪は、レールと平行状態にはない。そのため、車輪は、
レール上を回転するだけではなく、レールと車輪の接触
面において、進行方向以外の方向に横すべりをおこしな
がら、進んでいく。その結果、主に車輪踏面とレール上
面に摩擦が生じ、生理的に耐えがたい大きな擦過音や振
動音が発生する。

【０００３】上記問題の解決方法のひとつとして、一般
の交通機関に使用されている客車や貨車では、台車車輪
部分にボギー方式が採用されている。ボギー方式では、
車体と車輪部分とが芯皿によって連結され、車輪部分が
車体と独立して動くことができるように構成されてい
る。そのため、カーブ走行時には、レールの曲がりに合
わせて車輪部分が移動するため、車輪とレールの摩擦は
最小限に押さえられ、発生する擦過音も軽減される。

【０００４】ところが、重量物を運ぶ台車等では、機械
的強度を保つため、または、経済的理由からボギー方式
は採用されていないものがある。特に、数十トン以上の
荷物を運ぶ重量物輸送台車では、各車輪当たりにかかる
重量が大きいため、カーブ走行時の横すべりによる擦過
音は、非常に大きくなる。従来は、カーブしているレー
ル部分に砂等をふりかけることで、その部分での摩擦を
軽減し、発生する擦過音の軽減を計っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、レールのカー
ブ部分に砂などをまいた場合、車両の制動が非常に困難
になる。同様に、グリース等の油系潤滑剤を、レールの
カーブ部分や車輪部分に施した場合も、摩擦を軽減する
事はできるが、制動能力が低下する。

【０００６】本発明の目的は、車両の制動能力をできる
だけ低下させることなく、カーブ走行時に車輪踏面とレ
ールの接触面において生じる横方向の摩擦を軽減し、こ
の摩擦によって生じる擦過音を防止または軽減すること
ができるレール台車を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、カーボン等
の固体潤滑剤と、その固体潤滑剤を保持するとともに、
それをレールと圧接させる潤滑剤圧接手段とを有するこ
とを特徴とするレール台車によって達成される。

【０００８】固体潤滑剤としては、発電機モータのモー
タブラシ部を構成するカーボンや、カーボンと硬度等の
物理特性が類似しているグラファイト等の固形物質を使
用する。

【０００９】

【作用】台車車輪とレールとの接触面に潤滑剤を塗布す
ることにより、車輪表面に潤滑剤皮膜が形成され、この
接触面での摩擦抵抗は減少する。そのため、カーブ走行
時に起こる台車進行方向以外の方向における摺動によっ
て生じる、擦過音ならびに振動音は減少する。

【００１０】また、車輪表面に塗布された潤滑剤は、車
両速度の減速・停止という車両の制動能力には、ほとん
ど影響せず、安全性を損なわない。これは、潤滑剤が固
体であるため、一旦形成された皮膜は、適度に剥がれや
すく、潤滑作用が持続しないためと思われる。さらに、
潤滑剤圧接手段を操作し、カーブ走行時以外には、潤滑
剤が車輪表面に接触しないようにすれば、固体潤滑剤の
使用量を減すことができる。

【００１１】

【実施例】本発明の効果を最も良く示すため、工場等の
敷地内に設置されたカーブを含むレール上を移動する、
数十トン以上の重量物を輸送するレール台車に、本発明
を適用した一実施例を以下に説明する。

【００１２】以下、本発明の一実施例について、図１か
ら図４を参照して説明する。図１に、本実施例のレール
台車の一部を側面から見た状態を示す。図１において、
本実施例のレール台車は、台車本体５と、レール３上を
転動する車輪２と、この車輪２を台車本体５に取り付け
て保持する車輪保持部４とを有し、さらに、車輪２のレ
ール３と接する面に潤滑剤を接触させる車輪潤滑装置１
とを有する。

【００１３】図２に、車輪潤滑装置１の構造を、図３に
その装着状態を示す。車輪潤滑装置１は、図２および図
３に示されるように、その一端が車輪２に接触する位置
に置かれる固体潤滑剤１０と、この固体潤滑剤１０を保
持するホルダ２０と、固体潤滑剤を車輪に接触させる際
に圧力を付与すると共に、その圧力の大きさを調節する
ための圧力調節機構３０と、固体潤滑剤１０の車輪２に
対する接触位置を調節する接触位置調節機構５０と、ホ
ルダ２０を車輪保持部４に取り付ける取付けブラケット
６０とを有する。

【００１４】固体潤滑剤１０は、例えば、カーボンで構
成される。このカーボンは、発電機、電動機等で用いら
れるモータブラシに用いられるものと同じように構成さ
れたものを用いることができる。また、本実施例では、
潤滑剤接触位置を、レール上部と接触する回転車輪２の
踏面としたが、レール側面と接触する車輪２フランジ面
における摩擦が擦過音の主な原因の場合には、その摩擦
面に潤滑剤を塗布する。

【００１５】ホルダ２０は、固体潤滑剤１０を保持する
潤滑剤保持部２１と、この保持部２１をブラケット６０
に固定するための支持アーム２３とを有する。潤滑剤保
持部２１は、本実施例の場合、例えば、筒型構造の金属
体で構成され、その外周面の一部に、後述する圧力調節
機構３０のバネを取り付けるためのバネ取付け部２２を
有する。潤滑剤保持部２１の内部には、潤滑剤１０が挿
入される。支持アーム２３は、図４（Ａ）のホルダ２０
の構造を示す斜視図のように、板部材２４ａおよび補強
のためのコーナー部材２４ｂとで構成される。

【００１６】圧力調節機構３０は、図２に示すように、
圧力を付与するためのバネ４０と、このバネ４０による
押し付け圧力を調節するための圧力調節部材３５とを有
する。バネ４０としては、例えば、コイルバネが用いら
れる。このコイルバネ４０の一端は、前述したバネ取付
け部２２に連結される。また、他端は、圧力調節部材３
５のバネ取付け部３１に取付けられる。圧力調整部材３
５の全体構造は、図４（Ｂ）の側面図が示すように、ボ
ルト３４と、その一端に固定され板状の押し付け板によ
ってカーボン１０を押し付けるカーボン押し付け部材３
３と、コイルバネ４０を取付ける一対のバネ取付け部３
１と、それが固着され、ボルト３４に装着されたナット
３２とから構成される。

【００１７】圧力調整部材３５は、図２に示すように、
バネ取付け部３１が、潤滑剤保持部２１側面の溝状孔か
ら突出し、それが溝方向にのみ動くように、潤滑剤保持
部２１に固定されている。さらに、ナット３２は、バネ
取付け部３１に固着されているため、ボルト３４を回転
すると、そのボルト３４上位置が変化し、結果として、
バネ取り付け部２２と３１の距離、つまり、バネ４０の
長さが変化し、押し付け圧力は、その距離に比例して変
化する。

【００１８】さらに、接触位置調節機構５０は、支持ア
ーム２３に設けられたスリット５１と、これに挿通する
ねじ５２とで構成される。取付けブラケット６０は、Ｌ
字形状を有するフレーム部６１と、補強するための補強
板６２とを有し、フレーム部６１には、それと支持アー
ム２３とを固定するためのねじ５２が挿通する貫通孔
（図示せず）と、取付けブラケット６０を車輪保持部４
に取付けるためのねじを挿通する貫通孔６３を有する。

【００１９】接触位置調節機構５０によって、カーボン
１０の接触位置を調整するには、スリット５１の範囲内
で、支持アーム２３とフレーム部６１との相対的位置を
変化させ、ねじ５２とナット５３（図３参照）によって
固定する。また、図３に示されるように、フレーム部６
１の基端部６０ａ側が車輪保持部４に、ねじ６０ｂで固
定される。

【００２０】次に、本実施例の動作を説明する。本実施
例を使用するには、まず、図３に示されるように装着さ
れた、車輪潤滑装置１のボルト３４を回転することによ
ってバネ４０の張力を調整し、車輪２の回転表面に圧接
されているカーボン１０の接触圧力を調節する。この接
触圧力と、車輪表面のカーボン皮膜の厚さとは、正の相
関関係があるため、接触圧力を調整することによって、
適正なカーボン皮膜を車輪２の回転表面に塗布すること
ができる。

【００２１】さらに、接触位置調節機構５０によって、
支持アーム２３とフレーム部６１との相対位置を調整す
ることで、カーブ走行時に、レール上を摺動する車輪２
表面の適正な位置に、カーボン潤滑膜を塗布することが
できる。

【００２２】本実施例では、潤滑剤としてのカーボン１
０を、レール台車が移動を開始する以前に車輪２と接触
させておく。レール台車が移動すると、車輪２に圧接し
ているカーボン１０は、摩耗し、車輪２表面に潤滑膜を
形成するが、同時に、形成された潤滑膜は、レールと車
輪２との接触のため剥がれていく。したがって、カーボ
ン１０の接触圧力を調整することにより、常に一定の膜
圧を保持することができる。また、上記作用の欄でも述
べたように、車輪２表面上に潤滑膜が形成されていて
も、それは適度に剥がれやすいため、車両の減速・停止
等の制動能力には、ほとんど影響しない。

【００２３】本実施例によるレール台車が、カーブを通
過する際、車輪２がカーブしているレールとの接触面で
摺動しても、車輪２表面には潤滑膜が形成されているた
め、その面での摩擦抵抗が小さい。そのため、擦過音等
の大きな騒音の発生を防止できる。

【００２４】また、図２に示すように、潤滑剤保持部２
１側面に設けられている溝状孔が、カーボン１０をその
一端で押している圧力調整部材３５に固着されているバ
ネ取付け部３１の移動範囲を限定しているため、カーボ
ン１０は、車輪２の回転に伴い、摩耗しても、カーボン
１０全部が削られることを防止する。

【００２５】さらに、カーボン１０は、車輪２と圧力調
整部材３５の一端との間に、バネ４０の張力だけで固定
されている。そのため、カーボン１０が摩耗して短くな
った場合には、バネ４０を外し、圧力調整部材３５とと
もに、短くなったカーボン１０をホルダ２０から引き抜
くことで、簡単に交換することができる。また、カーボ
ン自身の構成材料は、安価で加工しやすいため経済的で
ある。

【００２６】なお、本発明を適用する装置は、本実施例
で示した形状に限られるものではなく、固体潤滑剤を、
レールとの摩擦により擦過音を発生する車輪表面位置
に、ある一定の圧力を持って接触させることができる構
造を有するレール台車であれば良い。

【００２７】次に、本発明を適用した他の一実施例を説
明する。上記実施例では、潤滑剤を、常時、車輪表面に
接触させていたが、本実施例では、車輪潤滑装置に制御
装置を加え、カーブ走行時にだけ、車輪潤滑装置が作用
し、潤滑剤を車輪表面に接触させる。その装着位置は図
１に示すものと同じである。

【００２８】台車本体上部から本実施例を見た拡大構造
図を図５に示す。図５において、車輪潤滑装置は、潤滑
剤を保持する車輪潤滑部７０と、それを車輪保持部４に
固定するとともに、図中の一点鎖線で示される動作位置
と通常位置との間を移動させる位置変更機構１００と、
台車がカーブを通過しているかどうかを検出するカーブ
検出機構２００とから構成される。

【００２９】カーブ検出機構２００は、台車がカーブを
通過する際に発生する騒音を検出すると、位置変更機構
１００を制御して、車輪潤滑部７０を動作位置へ移動
し、そこに一定時間固定し、また元の位置へ戻すという
一連の動作を行なわせることによって、カーブ位置にお
いてカーボン１０を車輪２表面に接触させる。

【００３０】車輪潤滑部７０は、固体潤滑剤としてのカ
ーボン１０と、それを保持する潤滑剤保持部２１と支持
アーム２３とから成るホルダ２０と、バネ４０と圧力調
整部材３５とから成るカーボン１０と車輪２との接触圧
力を調整する圧力調整機構３０とからなる車輪潤滑部７
０とを有する。

【００３１】この車輪潤滑部７０の構造および作用は、
図２に示された上記実施例において、接触位置調整機構
５０と取付けブラケット６０とを省いたものと同じであ
る。さらに、本実施例において、カーボン１０は、圧力
調整部材３５のカーボン押し付け部３３（図４（Ｂ）参
照）に、ねじ等で固定されている。このため、カーボン
１０が車輪２に接触していない通常位置でも、カーボン
１０は、ホルダ２０に保持され、脱落しない構造となっ
ている。

【００３２】図５において、位置変更機構１００は、車
輪潤滑部７０を回転支持点１０１の回りに回転移動させ
る回転機構である。本実施例では、位置変更機構１００
に回転機構を用いたが、並行移動、または、別な方向
（例えば紙面と直角方向）へ回転移動させる機構を用い
ても良い。

【００３３】カーブ検出機構２００は、車輪２とレール
との摩擦によって発生する擦過音を検出する音センサ２
０２と、レール台車がカーブを通過するのにかかる時間
が設定され、その時間の経過を検出するタイマ２０１と
から構成される。音センサ２０２は、車両がカーブを通
過する際に生じる擦過音が、予め定めた強度よりも大き
くなったことを検出すると、位置変更機構１００および
タイマ２０１へ信号を送る。

【００３４】位置変更機構１００は、その信号を受け取
ると、カーボン１０が車輪２と接触していない状態（通
常位置）にある車輪潤滑部７０を、その装着支持点１０
１に関して回転させ、カーボン１０が車輪２と接触する
位置（動作位置）に移動させ、カーボン１０を車輪２と
接触させる。タイマ２０１は、音センサ２０２から送ら
れた信号を受け取ると、予め定められた時間の経過を検
出する。本実施例で想定している重量貨物用のレール台
車においては、移動経路および速度が決まっており、そ
こに含まれるカーブ部分の距離は、前もって知ることが
できる。したがって、予めカーブを通過する時間を算出
しておき、その時間をタイマ２０１に設定しておくこと
ができる。

【００３５】タイマ２０１は、設定時間が経過したこと
を検出すると、位置変更機構１００に信号を送る。位置
変更機構１００は、その信号を受けて、逆方向に回転
し、車輪潤滑部７０を通常位置まで移動させ、カーボン
１０と車輪２との接触を断ち切る。

【００３６】本実施例を使用する際には、予め潤滑剤１
０が接触する状態（動作位置）における接触圧力を、上
記実施例と同じようにボルト３４を回転させることによ
って、車輪２表面に適正なカーボン皮膜を塗布できるよ
うに調整する。さらに、位置変更機構１００における支
持アーム２３の取付け位置を変化させることにより、車
輪２表面におけるカーボン１０の接触位置を調整する。
さらに、レール台車が、カーブを通過するために費やす
時間を、前もって測定または算出し、その時間をタイマ
２０１に設定する。本実施例のレール台車の移動開始時
には、車輪潤滑装置１の車輪潤滑部７０は、車輪２と潤
滑剤１０が接触していない状態（通常位置）に設定す
る。

【００３７】レール台車が移動し、レールがカーブして
いる位置を通ると、車輪２にはまだ潤滑剤１０が塗布さ
れていないため、レール上を車輪２が摺動すると、擦過
音が生じる。この擦過音を音センサ２０２が検出する
と、上記に説明した作用に従い、車輪潤滑部７０が、位
置変更機構１００によって回転され、通常位置から潤滑
剤１０が車輪２表面に、予め調整された位置に、予め調
整された圧力によって接触する状態（動作位置）とな
り、潤滑剤１０を車輪２表面に塗布し始める。車輪２表
面に潤滑剤が塗布されると、車輪２とレールとの間に潤
滑層が形成され、擦過音の発生が止まる。また、予め設
定されたタイマ２０１によって、レール台車がカーブ通
過にかかる設定時間が過ぎると、車輪潤滑部７０が通常
位置へ戻り、潤滑剤１０と車輪２との接触を断つ。

【００３８】以上の一連動作によって、レール台車がカ
ーブを通る毎に、潤滑剤１０が車輪２表面に接触し、車
輪２表面に潤滑層を形成し、擦過音の発生を防止する。
さらに、カーブを通る場合にだけ、潤滑剤が使用される
ので、その摩耗を最小限に留めることができる。もちろ
ん、摩耗した際には、潤滑剤を交換することができ、ま
た、その材料はカーボンのため安価で、加工しやすいた
め、非常に経済的である。

【００３９】また、予め出発点から各カーブ位置までの
距離が分かっている場合、音センサ２０２およびタイマ
２０１の代わりに、距離計あるいは車輪の回転数を計測
する回転数カウンタにより、カーブ位置において、回転
機構１００の動作を制御することができる。

【００４０】さらに、本実施例では、固体潤滑剤を接触
する状態から非接触状態へ変位させるために、位置変更
機構１００のような回転機構を用いたが、固体潤滑剤保
持するホルダ位置を変えずに、その中に保持される固体
潤滑剤の位置だけを移動させる機構を用いることもでき
る。

【００４１】

【発明の効果】カーブ走行時における、レールとレール
台車車輪との摺動部分に、固体潤滑剤を施し、潤滑膜を
作ることで、摺動部分の摩擦が減少する。その結果、摺
動にともなって生じる擦過音や振動音は、防止または軽
減される。さらに、形成された潤滑膜は、車両の制動能
力にはほとんど影響せず、安全性を損なわない。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における車両車輪部をレール
に対し側面方向から見た図。

【図２】本発明の一実施例における車輪潤滑装置を拡大
した斜視図。

【図３】本発明の一実施例における車輪潤滑装置の装着
状態を台車上部から見た図。

【図４】（Ａ）は、本発明の一実施例におけるホルダの
斜視図、（Ｂ）は、その実施例における押し付け圧力調
整ボルトの斜視図。

【図５】本発明の他の一実施例における車輪潤滑装置の
装着状態を台車上部から見た図。

【符号の説明】

１…車輪潤滑装置、 ２…車輪、 ３…レール、 ４…
車輪保持部、５…台車本体、 １０…カーボン、 ２０
…ホルダ、 ２１…潤滑剤保持部、２２…バネ取付け
部、 ２３…支持アーム、 ２４ａ…板部材、２４ｂ…
コーナー部材、 ３０…圧力調整機構、 ３１…バネ取
り付け部、３２…ナット、 ３３…カーボン押し付け
部、 ３４…ボルト、３５…圧力調整部材、 ４０…バ
ネ、 ５０…接触位置調整機構、５１…スリット、 ５
２…ねじ、 ５３…ナット、 ６０…取り付けブラケッ
ト、６０ａ…基端部、 ６０ｂ…ねじ、 ６１…フレー
ム部、 ６２…補強板、７０…車輪潤滑部、 １００…
位置変更機構、 １０１…回転支持部、２００…カーブ
検出機構、 ２０１…タイマ、 ２０２…音センサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レール上を移動する台車において、 固体潤滑剤と、当該固体潤滑剤を保持するとともに、レ
   ールと接触する車輪表面に当該固体潤滑剤を接触させる
   潤滑剤圧接手段とを有することを特徴とするレール台
   車。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記潤滑剤圧接手段は、前記潤滑剤を保持する保持手段
   と、 弾性部材によって構成され、予め定めた圧力をもって前
   記固体潤滑剤を車輪表面に接触させる加圧機構とを有す
   ることを特徴とするレール台車。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記弾性部材の長さを変化させることで、前記加圧機構
   によって加えられる圧力を調整する調整手段をさらに有
   することを特徴とするレール台車。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、 前記固体潤滑剤は、カーボンおよびグラファイトのいず
   れかであることを特徴とするレール台車。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれかにおいて、 前記固体潤滑剤を車輪表面と接触する状態から非接触状
   態へと変位させる位置変更手段と、 レールのカーブ部分を検出するとともに、当該位置変更
   手段の動作を制御し、カーブ位置において前記固体潤滑
   剤と車輪とを接触させる、カーブ位置検出手段とをさら
   に備えることを特徴とするレール台車。