JPS61207268A - リニヤインダクションモータ駆動台車 - Google Patents

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】 （発明の技術分野） 本発明は、レールの軌間にリニヤモータ二次板を敷設し
た鉄道車輌に使用されるリニヤモータ駆動台車に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、交通機関における鉄道車輌は、操縦性能と高速
走行時の走行安定性とが互に相反する条件になることが
少なくない。即ち、ここで、操縦性能とは、台車でいえ
ば、レールの曲線通路性能のことであり、又、高速走行
時の走行安定性とは、蛇行動の安定性に対応するもので
ある。

一方、鉄道車輌には、高速走行時に蛇行動と呼ばれる自
励撮動が発生する。殆ど狂いのない軌道であっても、走
行速度の増加に伴って車体や台車が自然に振動を始める
。つまり、走行速度の増加に伴って車体が大きくゆれる
一取舵行ｆＪＪ　（車体蛇行動）が生じる。さらに、速
度が増加すると、車体の振動は収まる代りに、台車や輪
軸が激しく振動する二次蛇行ｖＪ（台車蛇行動又は輪軸
蛇行動）が発生する。−取舵行動は、車体の左右動を押
えるダンパにより比較的簡単に防止できるけれども、二
次蛇行動は、最終的には脱線するおそれがある。

上記二次蛇行動の発生する速度（臨界速度）は、もっと
も簡単なモデルを使うと、次の式０表されこ）で、 ｂ：軌間の半分、　　　γ：車輪半径、λ：ｌ！輪の踏
面勾配、　ｍ：車軸の質量、Ｋｘニー軸当りの軸箱支持
剛性（前後方向）ＫＹニー軸当りの軸箱支持剛性（左右
方向）である。

上記数式によって、臨界速度を高くするための定性的く
に傾向をつかむことができる。

即ら、臨界速度を高め、高速で６二次蛇行を発生させる
こと４にり安定に走行させ゛るためには、（１）軸箱支
持剛性を高くする。（２）車輪の踏面勾配を小さくする
。（３）車輪の半径を大きくする。

（４）輪軸の質ωを小ざくする。（５）軌間（レール）
広くする。

などの条件が必要である。

このような条件を実現さけた台車が新幹線の台車である
。この台車では、等価的に軸箱支持剛性を低下させるガ
タを極力少なくし、輪軸を充分な剛性を持った軸箱支持
装置により支えている。又、踏面勾配も設計上、１／４
０と小さくしている。しかし、これでは、曲線通過性能
を悪化さぼるので、本線上の曲線半径を極端に大きくし
ている。

次に、曲線通過性能について最も簡単なモデルにより定
性的な様子だけを考慮すると、上記式（１）に対応して
、車体や台車枠の変位を無視して車輪に生じる定常的な
横圧を求めると、次の式％式％ こ）で、ａ：輪軸間距離の半分、Ｋ：クリープ係数、Ｒ
：軌道の曲率半径、 であり、これ以外の記号は、上記式（１）と同じである
。

しかして、上記式（２）から、低い曲線を通過するため
には、下記の条件が必要である。

即ち、（１）軸箱支持剛性を低くする。（２）車輪の踏
面勾配を大きくする。（３）車輪の半径を小さくする。

（４）輪軸間距離を狭くする。４（５）軌間、を狭くす
る。

などの条件を必要とする。

・このように、上述した臨界速度を高くする条件と曲線
通過性能との条件は、正反対の条件となり、その結果、
臨界速度を高めることと、曲線通過性能による曲線通過
時の横圧を低くすることとを、どこかで妥協させるかが
、台車の重要な問題となる。

又一方、リンク機構によって台車の走行機能を改善しよ
うとするのがラジアル台車である。

即ち、上記ラジカル台車は、第８図に示されるように、
台車台枠ａの前後に＃Ｊ後各一対の軸箱ｂ１　、　ｔ）
２　、　Ｃ、Ｃ２を設け、この両輪箱ｂ１゜ｂ２及びＣ
’、Ｃ２に各車輪ｄと一体をなづ各車軸ｅを軸装し、上
記両軸箱ｂ　　、ｂ　　及びＣ１゜Ｃと上記台車台枠ａ
の角隅部ａ　　、Ｃ２，Ｃ３゜ａ　に各軸箱支持ばねｆ
　　、ｌ’　　、Ｑ　　、Ｃ２を介装し、さらに、上記
両軸箱す、ｂ２とＣ１゜Ｃとを各クロスアンカーリンク
ｈ、ｈ２で連結して構成したものである。

このような構成を備えたラジアル台車は、輪軸ｅが線路
ｉに沿って動くことを妨げずに、これ以外の輪軸のより
いな動きを拘束するようになっている。

さらに、上述したラジアル台車の各クロスアンカーリン
クｈ、ｈ２を使用すると、曲線通過性能が向上する。特
に、フランジが接触するような小さい半径の曲線軌道で
は著しい効果はあるけれども、実際の台車に適用すると
ぎ、リンクｉ構に生じ易いガタをどのように防止し、電
動台車でどのようにリンク機構を組込むか、又、リンク
［４の分だけ重くなるばね下質Ｍの増加をどのように補
うかなど問題になる。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたｂのであって
、クロスアンカーリンクを使用したラジアル台車の構成
にＪ：ることなく、レールの小曲線路をも高速安定走行
しく１７るようにしたことを目的とするリニヤモータ駆
動台車を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、リニヤモータ二次板を敷設した鉄道車輌にお
いて、台車台枠の前後に設けられた前・模一対の軸箱に
各車輪と一体の各車軸を軸装し、上記台車台枠の中程に
位置する両側に一対の槓杆を枢着し、この両槓杆の各自
由端に各連杆を介して上記前・侵一対の軸箱を連結し、
他方、上記リニヤモータ二次板の真上に位置する上記両
車軸の両軸受に前後方向に２分割された各リニや七−タ
一次板を設け、この両すニψモータ一次板の各端部を連
結装置で連結して小曲線路をも高速安定走行し１ｑるよ
うに構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。

第１図乃至第５図において、符号１は、レールであって
、このレール１の軌間には、リニヤし一タニ取板２がレ
ール１の長さに沿って敷設されており、このレール１上
には、鉄道車輌が走行するようになっている。又、上記
レール１の上位には、平面が略Ｈ形をなづ台車台枠３が
設けられており、この台車台枠３の中程の上面には、各
空気ばね４が何没されており、この両空気ばね４は、車
体５をバランスを保って支承している。さらに、この両
空気ばね４の近傍に位置する上記台車台枠３には、第１
図及び第２図に示されるように、アンカーリンク６が付
設されており、このアンカーリンク・６の一端は、上記
車体５の底部に付設された胛杆５ａに連結されてい菰。

ざらに又、上記台車台枠３の前後には、各軸ばね７を備
えた前・後各一対の軸箱８ａ、８ｂが設けられて−３つ
、この前・後一対の軸箱８ａ、８ｂには、各車輪９ａ、
９ｂと一体をなす各車軸１０ａ、１０ｂが軸装されでい
る。

一方、第１図及び第３図に示されるように、上記台車台
枠３の中程に位置するその両側には、一対の槓杆１１が
支軸１２によって回動自在に枢着されており、この両槓
杆１１の各自由端には、上記前後一対をなす軸箱８ａ、
８ｂが各連杆１３ａ。

１３ｂを介して連結されている。又、上記リニヤモータ
二次板２の真上に位置する上記両車軸９ａ。

９ｂと一体の車軸１０ａ、１０ｂには、各一対をなす軸
受１４ａ、１４ｂが設けられており、この両軸受１４ａ
、１４ｂには、２分割された両リニヤモータ一次板１５
ａ、１５ｂが前後方向に亘って、しかも、間隙１６を存
して設けられている。さらに、上記両すニＡ７モータ一
次板１５ａ。

１５ｂの内がわの各端部は、連結装置１７で連結されて
いる。

なお、ト記連結装置１７は、第２図及び第３図に示され
るように、構成されている。即ら、上記両リニヤモータ
一次板１５ａ、１５ｂの内がわ各端部には、両ブラケッ
ト１８ａ、１８ｂが立設されており、この両ブラケット
１８ａ、１８ｂの間は、並行した一対をなす板ばね１つ
で連結されている。又、上記両すニＡ７モータ一次板１
５ａ。

１５ｂの、Ｅ記名ブラケット１８ａ、１８ｂの近傍には
、各支え打２０ａ、２０ｂが上記間隙１６を囲むように
して延設されており、この両支え杆２Ｑａ、２０ｂには
、連結杆２１が上記両板ばね１９に直交するようにして
接続されでいる。

このように、上記リニヤモータ一次板１５ａ。

１５ｂは、上記各一対をなＪ軸受１４ａ、ｌｌｂと上記
連結装置゛１７とによって保持されている関係上、上、
下、左右前後及びローリングスイベル方向の自由度を有
しないように構成されている。

従って、本発明は、レール１の直線路を走行するとき、
第４図に示されるように、地上側に設置されたリニヤモ
ータ二次板２と台車台枠３に３Ｑ　＜ノられたリニヤ七
−タ一次板１５ａ、１５ｂとの間に生じた推力によって
上記各一対をなす軸受１４ａ、　１／ｌｂを介しＣ両車
軸１０ａ、１０ｂを押動し、これによってレール１の直
線路を走行する。

この場合、上記リニヤモータ一次板１５ａ。

１５ｂとりこヤモータ二取板？どの間では、車輌速度と
リニヤモーター送板１５ａ、１５ｂの同期速度に対する
滑り速度及びリニヤ七−タニ取板２自体の構造などの関
係により、相互に吸引力又は反発力を発生ずるが、上記
リニヤモータ一次板１５ａ、１５ｂとの連結装置１７の
両板ばね１９は、一方で圧縮作用と他方で引張作用を受
けても、剛性が高いので、上記リニヤモータ一次板１５
ａ。

１５ｂは、吸引力又は反発力により、上・下方向に折る
ことはない′。又、この場合、上記両車軸１０ａ、１０
ｂでは、車輪路面が円弧状又はテーパー状に形成されて
いるので、２本のレール１の上を走行するとぎ、蛇行動
を生じるが、上記軸箱３ａ、３ｂと上記台中台枠３との
間に設けられた各軸ばね７の前後、左右方向の適正なば
ね常数により、蛇行動共振達磨以外では、安定して進行
方向を保持するようになる。さらに、前述したように上
記リニヤモーター取扱１５ａ、１５ｂによりＪｌｆ進力
は、巾軸１０ａ、１０ｂから上記各軸箱８ａ、８ｂへ伝
えられ、各連杆１３ａから積杆１１を介して各連打１３
ｂへ伝達される。なお、直線路の走行中では、上記中’
１ｌｏａ、１０ｂから、同一方向に同じ大きさの推力が
上記各連杆１３ａ、１３ｔ）に作用するので、上記両槓
杆１１は各支軸１２の周りに回動することなく、静止し
たままで上記台車台枠３へ伝達され、さらに、この台車
台枠３へ伝達され、さらに、この台車台枠３から上記ア
ンカーリンク６及び脚杆５ａを介して車体５へ推進力を
伝達するようになっている。

口のため、上記各軸箱８ａ、８ｂは、前、後・左右方向
に支承する各軸ばね７のばね常数を適正な値にとっても
、上記推進力は、上記各連杆１３ａ。

１３ｂを介して、上記台車台枠３へ伝達されるので、上
記各軸箱８ａ、　８ｂの位置が各軸ばね７のばね常数の
影響によりずれるようなことはない。

次に、第５図に示されるように、レール１の曲線路を走
行する場合について説明づる。

今、仮に、レールの曲線路を走行する進行方向が巾軸１
０ｂの方向へ進行すると、この曲線路に進入した車軸１
０ｂは、直進して曲線路の外軌側に片寄って行く。この
とき、円弧又は円推踏面の影響で外軌側の車輪９ａ、９
ｂの径が増加し、内転側の車輪９ａ、９ｂの径が減少す
ることから、曲線に沿って旋回を開始する。このとぎ、
続いて曲線路に進入してくる後方の車軸９ａも同様に車
輪路面の形状の影響により、前車軸９ｂと逆方向に旋回
して曲線路に倣って走行する。この場合、最終的に、外
軌側のレール１の曲線の関係で決る長さと内転側のレー
ル１の同じ曲線の関係で決る長さが異なるけれども、同
時に、車軸中心と曲線軌道中心のずれにより生じる車輪
径の相違が等しくなれば、車軸１０ａ、１０ｂは安定し
て曲線路とを滑りなしで走行することができる。このと
ぎ、リニヤモーター・取板１’５ａ、１５ｂは、市軸１
０ａ、１０ｂど直角方向を保持しながら、上記両支え杆
２０ａ、２０ｂを連結づる連結杆２１で拘束されている
ため、車軸１０ｂが時計針方向に旋回したとぎ、車軸１
０ａは反時計針方向に旋回する。このとき、上記前・後
の各リニヤモーター次板１５ａ、１５ｂを連結する板ば
ね１９は、弯曲して、第５図に示されるように、上記両
リニヤモータ一次板１５ａ、１５ｂが平面内で曲るのを
許容するようになっている。又、上記連結杆２１と上記
両板ばね１９は、上記両リニヤモータ一次板１５ａ、１
５ｂを連結する連結機能を備えている。

次に、上記各連杆１３ａ、１３ｂは、軌条内がわの軸箱
８ａ、８ｂが互に接近し、他方、軌条外がわの軸箱８ａ
、８ｂは互に離間するのを、互に等しい距離づ）ｔ！Ｉ
ｉ間したり、接近するのを許容している。

このように寸れば、上記両車軸１０ａ、１０ｂ番よ互に
等しい角度づ）相反する方向に旋回する蛇行動する。つ
まり、２軸装行Ｕノを行λるよ・）に＜【す、単独で一
軸だけが蛇行ｌＩＪする一軸蛇行動により、長い波長の
蛇行動波長をとることに７７す、より高速な範囲まで安
定走行することができる。

次に、第４図及び第５図においで、レール１が捩れた状
態になったと仮定する。このとき、車軸１０ａと１０ｂ
が平行を保持されなくなる。又、上記リニヤモータ二次
板１５ａと１５ｂとは、それぞれＩｆ４ＮＯａ、１０ｂ
と同じ傾斜で追随する。

その結果、上記リニヤモータ一次板１５ａ。

１５ｂは、軌道長手方向を軸にして捩れる。しかし、上
記リニヤモータ一次板１５ａ、１５ｂは連結杆２１によ
り左右方向に連結されているので、上記リニヤモータ一
次板１５ａ、１５ｂが長手方向を軸に互に捩れると、上
記両板ばね１９は互に上記連結杆２１からの距離に応じ
て左右方向変位を要求される。このため、上記連結杆２
１は、第３図に示されるように、両板ばね１９の間を貞
通しているとぎ、この両板ばね１９は、逆方向に変位す
ることにより、この捩れを許容することになり、ト記両
板ばね１９は、上記変位をｒ１容覆ることが可能である
。

このように本発明は、リニヤモータ一次板１５ａ、１５
ｂを前・後に２分割し、これを連結装置１７でピッヂン
グ方向と左右方向に拘束すると共に、上記リニヤモータ
一次板１５ａ、１５ｂをφ軸１０ａ、１０ｂで拘束支持
されているから、第８図に示されるような、各クロスア
ンカーリンクｈ、ｈ２を使用することなく、上記各クロ
スアンカーリンクｈ、ｈ２と同じ機能を有することがで
きる。即ら、本発明は、台車台枠３として、非常に配設
しずらい上記各クロスアンカーリンクｈ、ｈ、、を省略
して、２分割されたリニヤモータ一次板１５ａ、１５ｂ
で有効適切に機能することができるようになっている。

次に、第６図に示される実施例は、本発明の他の実施例
であって、この実施例は連結装置１７を一対をなす連結
金具２２と２３を連結ビン２４で回動自在に枢着したも
のであり、これによって、上記リニヤモータ一次板１５
ａ、１５ｂは、水平面内の折曲げと、レール１の長手方
向を軸とした相互旋回の自由度を有するが、前後・左右
・上・下及びビッヂング方向への自由度は、拘束され、
上述した実施例と同じ機能を有するものである。

又、一方、第７図に示される本発明の他の実施例は、両
軸受１４ａ、１４ｂのいずれか一方に市軸１０ｂを軸装
する浮動軸受２５を上記軸受１４ｂに直交して回動自在
に設けたものであって、これによってローリング方向に
自由度を有するように支持したものであり、さらに、車
軸が軌道の捩れに追随して変位することができるように
したものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、レール１にリニヤモ
ータ二次板２を敷設した鉄道車輌において、台車台枠３
の前後に設けられた前・後一対の軸箱８ａ、８ｂに各車
輪９ａ、９ｂと一体の各巾軸１０ａ、１０ｂを軸装し、
上記台車台枠３の中程に位置する両側に一対の槓杆１１
を枢着し、この両槓杆１１の各自由端に各連杆１３ａ、
１３ｂを介して上記前・後一対の軸箱８ａ、８ｂを連結
し、他方、上記リニヤモータ二次＆２の真上に位置する
上記両車軸１０ａ、１０ｂの両軸受１４ａ。

１４ｂに前後方向に２分割された各リニヤモータ二次板
１５ａ、１５ｂを設け、この両すニＶモータ一次板１５
ａ、１５ｂの各端部を連結装置１７で連結しであるので
、各クロスアンカーリンクが無用になるばかりでなく、
前述したラジアル台車と同じ機能を有する操舵台車を構
成できると共に、台車台枠３全体を低く構成して、＾速
安定走行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のリニヤモータ駆動台車の側面図、第
２図は、同上平面図、第３図は、同上斜面図、第４図及
び第５図は、本発明の詳細な説明するための各図、第６
図及び第７図は、本発明の他の実施例を示す各図、第８
図は、既に提案されいるラジアル台車を示す線図である
。 １・・・レール、２・・・リニヤモータ二次板、３・・
・台車台枠、８ａ、ａｂ・・・軸箱、９ａ、９ｂ・・・
車輪。 １０ａ、１０ｂ・・・車軸、１１　・・・積杆、１３ａ
。 １３　ｂ−・・連杆、１４ａ、１／ｂ−・・軸受、１５
ａ。 １５ｂ・・・リニヤモータ一次板、１７・・・連結装置
。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第ユ図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レールにリニヤモータ二次板を敷設した鉄道車輌に
   おいて、台車台枠の前後に設けられた前・後一対の軸箱
   に各車輪と一体の各車軸を軸装し、上記台車台枠の中程
   に位置する両側に一対の槓杆を枢着し、この両槓杆の各
   自由端に各連杆を介して上記前・後一対の軸箱を連結し
   、他方、上記リニヤモータ二次板の真上に位置する上記
   両車軸の両軸受に前後方向に２分割された各リニヤモー
   タ一次板を設け、この両リニヤモータ一次板の各端部を
   連結装置で連結したことを特徴とするリニヤモータ駆動
   台車。 ２、両リニヤモータ一次板の連結装置を両ブラケットと
   の間に設けられた一対の板ばねで連結すると共に、のこ
   両板ばねに直交する連結杆で上記両リニヤモータ一次板
   を接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のリニヤモータ駆動台車。 ３、両軸受のいずれか一方に浮動軸受を直交して設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のリニヤモ
   ータ駆動台車。