CN106573629B - 铁道车辆用转向架和具有该转向架的铁道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供铁道车辆用转向架和具有该转向架的铁道车辆。铁道车辆用转向架包括：第1框体(10)，其具有右侧的侧梁(11)；第2框体(20)，其具有左侧的侧梁(21)；以及轴箱支承装置，其具有自各轴箱(33A～33D)伸出的连杆(34A～34D)。两框体(10、20)借助弹性元件(30)结合起来。利用第1框体(10)的前端部(11a)来支承右前侧的轴箱(33A)，连杆(34A)结合于自第2框体(20)伸出的伸出部(23)。利用第2框体(20)的前端部(21a)来支承左前侧的轴箱(33B)，连杆(34B)结合于自第1框体(10)伸出的伸出部(13)。利用第1框体(10)的后端部(11b)来支承右后侧的轴箱(33C)，连杆(34C)结合于第1框体(10)的侧梁(11)。利用第2框体(20)的后端部(21b)来支承左后侧的轴箱(33D)，连杆(34D)结合于第2框体(20)的侧梁(21)。

Description

铁道车辆用转向架和具有该转向架的铁道车辆

技术领域

本发明涉及一种铁道车辆用转向架，尤其涉及一种能够实现前后的轮轴的自导向的转向架以及包括该转向架和车身的铁道车辆。

背景技术

铁道车辆包括车身和转向架，其在轨道上行驶。在铁道车辆通过曲线道路时，产生车轮向左右方向挤压轨道的力，即所谓的横压。若横压变大，则脱轨的危险性变高，因此期望将横压抑制得较低。另外，对于车轮沿铅垂方向挤压轨道的力，即所谓的轮重，在轨道扭转的区间，尤其是曲线道路的出口缓和曲线的区间，外轨侧的车轮的轮重变小。当轮重变得极小时，脱轨的危险性变高，因此，期望追随轨道的扭转而保持左右的轮重的平衡。

作为在曲线道路上降低横压的技术，例如，如日本实开昭61－105268号公报(专利文献1)所公开的那样，存在一种能够根据曲线道路的轨道的曲率而相应地使前后的轮轴进行自导向的转向架(以下，也称作“导向转向架”)。以往的导向转向架是利用交叉锚连杆将在前后的轮轴的各自的左右设置的轴箱交叉式地结合而成的结构。

在以往的导向转向架中，随着轮轴的导向，轮轴相对于转向架构架倾斜，因此，会在转向架构架与车轮之间产生前后方向上的相对位移。因此，在为相对于各车轮具有地面制动装置的导向转向架的情况下，使各车轮与各地面制动装置之间的前后方向上的距离始终不变的设计是必不可少的。作为该设计，在要改变地面制动装置本身的结构的情况下，其结构变得复杂，制造成本上升。因此，期望利用通用的地面制动装置。同样地，期望的是，用于驱动轮轴的主电动机和齿轮装置(包含接头)也利用通用的产品。

作为利用通用的地面制动装置的情况下的设计，例如，所述专利文献1和日本特开平8－11717号公报(专利文献2)公开了一种附带有追随轮轴的导向的地面制动装置专用的连杆机构的转向架。但是，该导向转向架在能带来导向性能的上述交叉锚连杆之外还需要另外的连杆机构。

另一方面，作为用于抑制轮重的变动的技术，例如，日本特开昭56－135567号公报(专利文献3)和日本特许第5524634号公报(专利文献4)公开了一种转向架构架沿左右分开的转向架，在该转向架中，左右的各侧梁以容许仅沿上下方向相对地移动或旋转的方式结合起来。该转向架不具有导向性能。因此，专利文献3和专利文献4所公开的转向架无法降低曲线道路上的横压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭61－105268号公报

专利文献2：日本特开平8－11717号公报

专利文献3：日本特开昭56－135567号公报

专利文献4：日本特许第5524634号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于，提供一种具有下述特性的、能够实现自导向的铁道车辆用转向架和铁道车辆：

·能够利用通用的地面制动装置，并且，主电动机和齿轮装置(包含接头)也能够利用通用的产品；

·在能够降低曲线道路上的横压的同时能够抑制轮重的变动。

用于解决问题的方案

(I)本发明的实施方式是一种铁道车辆用转向架，其在前后具有轮轴，能够实现所述轮轴的自导向。

所述转向架包括：

第1框体，其具有右侧的侧梁和与该右侧的侧梁一体的第1横梁；

第2框体，其具有左侧的侧梁和与该左侧的侧梁一体的第2横梁；

轴箱支承装置，其分别弹性地支承各所述轮轴的左右的各轴箱，并具有自所述轴箱沿着前后方向伸出的连杆；

地面制动装置，其与各所述轮轴的左右的各车轮分别相对应；以及

主电动机和齿轮装置，该主电动机和齿轮装置分别驱动各所述轮轴。

所述第1框体和所述第2框体借助弹性元件结合起来。

所述第1横梁具有朝向所述第2框体的所述侧梁的前端部伸出的第1伸出部，

所述第2横梁具有朝向所述第1框体的所述侧梁的前端部伸出的第2伸出部。

右前侧的所述轴箱支承装置利用所述第1框体的所述侧梁的前端部来支承右前侧的所述轴箱，且该右前侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第2框体的所述第2伸出部。

左前侧的所述轴箱支承装置利用所述第2框体的所述侧梁的前端部来支承左前侧的所述轴箱，且该左前侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第1框体的所述第1伸出部。

右后侧的所述轴箱支承装置利用所述第1框体的所述侧梁的后端部来支承右后侧的所述轴箱，且该右后侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第1框体的所述侧梁。

左后侧的所述轴箱支承装置利用所述第2框体的所述侧梁的后端部来支承左后侧的所述轴箱，且该左后侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第2框体的所述侧梁。

所述第1横梁保持左前侧和右后侧的各所述地面制动装置并保持前后的各所述主电动机和各所述齿轮装置，

所述第2横梁保持右前侧和左后侧的各所述地面制动装置。

在上述转向架中，

将所述第1框体和所述第2框体结合起来的所述弹性元件期望是橡胶，特别期望是叠层橡胶。

另外，在上述转向架中，能够构成为，

所述第1横梁具有伸出到所述铁道车辆用转向架的中央部的第1突片部，

所述第2横梁具有以重叠于所述第1突片部的方式伸出的第2突片部，

所述第1框体和所述第2框体的借助所述弹性元件结合起来的部位位于所述第1框体的所述第1突片部与所述第2框体的所述第2突片部之间的一点。

另外，在上述转向架中，也可以构成为，

所述第1横梁具有以重叠于所述第2框体的所述侧梁的上表面的方式伸出的第1突片部，

所述第2横梁具有以重叠于所述第1框体的所述侧梁的上表面的方式伸出的第2突片部，

所述第1框体和所述第2框体的借助所述弹性元件结合的部位位于所述第1框体的所述第1突片部与所述第2框体的所述侧梁之间和所述第2框体的所述第2突片部与所述第1框体的所述侧梁之间这两点。

在该转向架的情况下，

既可以构成为，所述第1突片部的前后方向上的形成位置和所述第2突片部的前后方向上的形成位置在左右不同，

也可以构成为，所述第1突片部的前后方向上的形成位置和所述第2突片部的前后方向上的形成位置在左右一致。

在后者的转向架中，优选构成为，所述第1突片部的形成位置靠近所述第1伸出部的形成位置，所述第2突片部的形成位置靠近所述第2伸出部的形成位置。

另外，在上述转向架中，能够构成为，

所述第1横梁具有以重叠于所述第2横梁的上表面的方式伸出的第1突片部，

所述第2横梁具有以重叠于所述第1横梁的上表面的方式伸出的第2突片部，

所述第1框体和所述第2框体的借助所述弹性元件结合的部位位于所述第1框体的所述第1突片部与所述第2框体的所述第2横梁之间和所述第2框体的所述第2突片部与所述第1框体的所述第1横梁之间这两点。

(II)本发明的实施方式的铁道车辆是包括上述转向架和车身的铁道车辆。所述转向架既可以是无摇枕转向架，也可以是带摇枕的转向架。

发明的效果

本发明的铁道车辆用转向架和铁道车辆能够实现自导向，具有下述的显著的效果：

·能够利用通用的地面制动装置，并且，主电动机和齿轮装置(包含接头)也能够利用通用的产品；

·在能够降低曲线道路上的横压的同时能够抑制轮重的变动。

附图说明

图1是示意性表示本发明的第1实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。

图2是表示图1所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。

图3A是图1所示的铁道车辆用转向架的右视图。

图3B是图1所示的铁道车辆用转向架的左视图。

图4是图2所示的铁道车辆用转向架的A－A剖视图。

图5是示意性表示具有图1所示的铁道车辆用转向架的铁道车辆的一个例子的俯视图。

图6是图5所示的铁道车辆的主视图。

图7A是示意性表示图5所示的铁道车辆在左转弯的曲线道路上行驶时的状况的俯视图。

图7B是示意性表示图5所示的铁道车辆在右转弯的曲线道路上行驶时的状况的俯视图。

图8是示意性表示本发明的第2实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。

图9是表示图8所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。

图10A是图8所示的铁道车辆用转向架的右视图。

图10B是图8所示的铁道车辆用转向架的左视图。

图11是示意性表示本发明的第3实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。

图12是表示图11所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。

图13是示意性表示本发明的第4实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。

图14是表示图13所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。

图15A是图14所示的铁道车辆用转向架的B－B剖视图。

图15B是图14所示的铁道车辆用转向架的C－C剖视图。

图16是示意性表示本发明的第5实施方式的铁道车辆的一个例子的主视图。

图17是示意性表示本发明的第6实施方式的铁道车辆的一个例子的主视图。

图18是示意性表示本发明的第7实施方式的铁道车辆的一个例子的主视图。

图19是表示在实施例中的分析结果的图。

具体实施方式

下面，详细叙述本发明的铁道车辆用转向架和铁道车辆的实施方式。

第1实施方式

图1是示意性表示本发明的第1实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。图2是表示图1所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。图3A是图1所示的铁道车辆用转向架的右视图，图3B是该转向架的左视图。图4是图2所示的铁道车辆用转向架的A－A剖视图。

如图1和图2所示，第1实施方式的转向架包括作为转向架构架的、彼此相互独立的第1框体10和第2框体20。转向架构架是将第1框体10和第2框体20组合而成的。在图1中，为了易于理解第1框体10和第2框体20的结构，利用较粗的实线表示第1框体10的结构要素，利用较粗的点线表示第2框体20的结构要素。

第1框体10具有右侧的侧梁11和第1横梁12。右侧的侧梁11和第1横梁12通过焊接牢固地接合而实现一体化。另一方面，第2框体20具有左侧的侧梁21和第2横梁22。左侧的侧梁21和第2横梁22通过焊接牢固地接合而实现一体化。

第1框体10的第1横梁12包括朝向第2框体20的侧梁21的前端部21a伸出的第1伸出部13(参照图1、图2以及图3B)。第1伸出部13绕到第2框体20的侧梁21的下方并配置于该侧梁21的前端部21a的后方。即，自与右侧的侧梁11一体的第1横梁12伸出的第1伸出部13到达其相反侧的左侧的侧梁21的位置。另一方面，第2框体20的第2横梁22包括朝向第1框体10的侧梁11的前端部11a伸出的第2伸出部23(参照图1、图2以及图3A)。第2伸出部23绕到第1框体10的侧梁11的下方并配置于该侧梁11的前端部11a的后方。即，自与左侧的侧梁21一体的第2横梁22伸出的第2伸出部23到达其相反侧的右侧的侧梁11的位置。

第1框体10和第2框体20借助弹性元件30结合起来。具体而言，如图1、图2以及图4所示，第1横梁12具有伸出到铁道车辆用转向架的中央部的第1突片部14。另一方面，第2横梁22具有以重叠于该第1突片部14的方式伸出的第2突片部24。第1突片部14的重叠部分和第2突片部24的重叠部分分别为水平。在该重叠部分，第1突片部14和第2突片部24中的哪一者位于上方都可以。图4示出第1突片部14重叠在第2突片部24之上的情况。

对于第1突片部14的重叠部分和第2突片部24的重叠部分来说，在两者之间配置有弹性元件30并借助该弹性元件30结合起来。由此，成为第1框体10和第2框体20在第1框体10的第1突片部14与第2框体20的第2突片部24之间的一点借助弹性元件30结合起来的状态。弹性元件30容许在上下前后左右的所有方向上进行弹性变形。严格地讲，对于弹性元件30的弹性，在上下方向上，弹性元件30较硬，在前后方向上，为了获得导向性能，弹性元件30较软，相对于侧滚方向和俯仰方向上的旋转，为了能够追随轨道的变化，弹性元件30在一定程度上较软。作为弹性元件30，能够以单体的形式应用天然橡胶、合成橡胶等那样的橡胶或应用将较薄的橡胶片和钢板交替地层叠而成的叠层橡胶。在实用上，优选为叠层橡胶。

将这样的第1框体10和第2框体20组合而成的转向架构架在前后方向上分别具有轮轴31A、31B。各轮轴31A、31B分别在左右具有车轮32A、32B、32C、32D。另外，在各轮轴31A、31B的左右的两端部分别安装有轴箱33A、33B、33C、33D。各轴箱33A、33B、33C、33D利用轴箱支承装置弹性地支承于转向架构架(第1框体10和第2框体20)。

各轴箱支承装置是通用产品，如图1、图3A以及图3B所示，具有自各轴箱33A、33B、33C、33D沿着前后方向伸出的连杆34A、34B、34C、34D。图3A和图3B所示的轴箱支承装置是所谓的单连杆式的轴箱支承装置。单连杆式是利用在两端部插入有橡胶衬套的1根连杆将轴箱和转向架构架结合起来的形式。

尤其如图3A所示，右前侧的轴箱支承装置利用第1框体10的侧梁11的前端部11a来支承右前侧的轴箱33A。在该轴箱33A与该侧梁11的前端部11a之间配置有螺旋弹簧35。也可以是，除了配置有螺旋弹簧35之外，还配置叠层橡胶，或者代替螺旋弹簧35而配置叠层橡胶。该轴箱支承装置的连杆34A在前后的两端部具有橡胶衬套36a、36b。连杆34A的前端部借助橡胶衬套36a连结于轴箱33A，连杆34A的后端部借助橡胶衬套36b连结于第2框体20的第2伸出部23。

另一方面，尤其如图3B所示，左前侧的轴箱支承装置利用第2框体20的侧梁21的前端部21a来支承左前侧的轴箱33B。利用该侧梁21的前端部21a来支承轴箱33B的支承构造与上述右前侧的轴箱支承装置的情况相同。左前侧的轴箱支承装置的连杆34B在前后的两端部具有橡胶衬套36a、36b。连杆34B的前端部借助橡胶衬套36a连结于轴箱33B，连杆34B的后端部借助橡胶衬套36b连结于第1框体10的第1伸出部13。

另外，尤其如图3A所示，右后侧的轴箱支承装置利用第1框体10的侧梁11的后端部11b来支承右后侧的轴箱33C。利用该侧梁11的后端部11b来支承轴箱33C的支承构造与上述右前侧的轴箱支承装置的情况相同。在此，在第1框体10的侧梁11的下表面设有第1突起部15。该第1突起部15自该侧梁11的后端部11b的前方位置突出。右后侧的轴箱支承装置的连杆34C在前后的两端部具有橡胶衬套36a、36b。连杆34C的后端部借助橡胶衬套36a连结于轴箱33C，连杆34C的前端部借助橡胶衬套36b连结于第1框体10的第1突起部15。

另一方面，尤其如图3B所示，左后侧的轴箱支承装置利用第2框体20的侧梁21的后端部21b来支承左后侧的轴箱33D。利用该侧梁21的后端部21b来支承轴箱33D的支承构造与上述右前侧的轴箱支承装置的情况相同。在此，在第2框体20的侧梁21的下表面设有第2突起部25。该第2突起部25自该侧梁21的后端部21b的前方位置突出。左后侧的轴箱支承装置的连杆34D在前后的两端部具有橡胶衬套36a、36b。连杆34D的后端部借助橡胶衬套36a连结于轴箱33D，连杆34D的前端部借助橡胶衬套36b连结于第2框体20的第2突起部25。

如图1所示，上述转向架构架(第1框体10和第2框体20)包括分别与各轮轴31A、31B的左右的各车轮32A、32B、32C、32D相对应的地面制动装置40A、40B、40C、40D。各地面制动装置40A、40B、40C、40D具有与各车轮32A、32B、32C、32D的接地面相对的制动片。

右前侧的地面制动装置40A在紧挨右前侧的车轮32A的后方被第2框体20的第2横梁22保持。左前侧的地面制动装置40B在紧挨左前侧的车轮32B的后方被第1框体10的第1横梁12保持。右后侧的地面制动装置40C在紧挨右后侧的车轮32C的前方被第1框体10的第1横梁12保持。左后侧的地面制动装置40D在紧挨左后侧的车轮32D的前方被第2框体20的第2横梁22保持。

实际上，如图2所示，右前侧和左后侧的各地面制动装置40A、40D分别固定于在第2框体20的第2横梁22上形成的制动装置用座28a、28b。左前侧和右后侧的地面制动装置40B、40C分别固定于在第1框体10的第1横梁12上形成的制动装置用座18a、18b。

如图1所示，上述转向架构架(第1框体10和第2框体20)为了分别驱动各轮轴31A、31B，包括主电动机41A、41B、齿轮装置42A、42B以及接头43A、43B。这些主电动机41A、41B、齿轮装置42A、42B以及接头43A、43B均为通用产品。齿轮装置42A、42B具有嵌入轮轴31A、31B的车轴的大齿轮和与该大齿轮相啮合的小齿轮。接头43A、43B是齿轮形接头或挠曲板形接头，其将主电动机41A、41B的主轴和齿轮装置42A、42B的小齿轮轴连接起来而将主电动机41A、41B的主轴的旋转扭矩传递至齿轮装置42A、42B的小齿轮轴。并且，接头43A、43B吸收主电动机41A、41B的主轴与齿轮装置42A、42B的小齿轮轴之间的相对位移。

在前侧的轮轴31A上，与左前侧的车轮32B相邻地配置有前侧的齿轮装置42A。在第1框体10的第1横梁12上，与左前侧的地面制动装置40B相邻地设有吊具44A。前侧的齿轮装置42A被该吊具44A悬吊起来并被保持为能够摆动。在后侧的轮轴31B上，与右后侧的车轮32C相邻地配置有后侧的齿轮装置42B。在第1框体10的第1横梁12上，与右后侧的地面制动装置40C相邻地设有吊具44B。后侧的齿轮装置42B被该吊具44B悬吊起来并被保持为能够摆动。

实际上，如图2所示，前侧的齿轮装置42A借助吊具44A安装于自第1框体10的第1横梁12向前方伸出的吊具用座17a。后侧的齿轮装置42B借助吊具44B安装于自第1框体10的第1横梁12向后方伸出的吊具用座17b。

在第1框体10的第1横梁12上，与前侧的吊具44A相邻地保持有主电动机41A，与后侧的吊具44B相邻地保持有主电动机41B。实际上，如图2所示，前侧的主电动机41A安装于自第1框体10的第1横梁12向前方伸出的主电动机用座16a。后侧的主电动机41B安装于自第1框体10的第1横梁12向后方伸出的主电动机用座16b。

图5是示意性表示包括图1所示的铁道车辆用转向架的铁道车辆的一个例子的俯视图。图6是图5所示的铁道车辆的主视图。图7A和图7B是示意性表示图5所示的铁道车辆在曲线道路上行驶时的状况的俯视图。在这些图之中，图7A表示左转弯的曲线道路的情况，图7B表示右转弯的曲线道路的情况。

图5～图7B所示的铁道车辆是使用了在车辆与转向架之间不具有摇枕的无摇枕转向架的铁道车辆。在该铁道车辆中，在车身50的前后各具有1台上述转向架。在图5～图7B中，为了方便，省略了后侧的转向架，并且，与所述图1同样地，利用较粗的实线来表示第1框体10的结构要素，利用较粗的点线来表示第2框体20的结构要素。在图6中，为了方便，还省略了轮轴。

如图5和图6所示，在构成转向架构架的第1框体10的侧梁11和第2框体20的侧梁21的各上表面上设置有空气弹簧51、51。车身50利用该左右的一对空气弹簧51、51结合于转向架构架(第1框体10的侧梁11和第2框体20的侧梁21)。

在此，如图5和图6所示，在车身50与转向架之间，配置有左右的一对连杆52A、52B。各连杆52A、52B沿着前后方向延伸并在前后的两端部具有橡胶衬套53a、53b。右侧的连杆52A的前端部借助橡胶衬套53a连结于第1框体10的第1横梁12，右侧的连杆52A的后端部借助橡胶衬套53b连结于车身50。左侧的连杆52B的后端部借助橡胶衬套53a连结于第2框体20的第2横梁22，左侧的连杆52B的前端部借助橡胶衬套53b连结于车身50。

各空气弹簧51、51承受车身50的重量。将车身50和转向架结合起来的左右的各连杆52A、52B的橡胶衬套53a、53b容许上下左右方向上的位移。

这样的结构的铁道车辆在曲线道路上行驶时的各结构要素的动作如下所述。在曲线道路上，在车身50与转向架之间产生相对的偏航位移。例如，在左转弯的曲线道路上，如图7A所示，车身50成为相对于转向架即车辆的行进方向朝右偏转的样子。在与此相反的右转弯的曲线道路上，如图7B所示，车身50成为相对于转向架朝左偏转的样子。

首先，参照图7A说明左转弯的曲线道路的情况。如上所述，车身50借助右侧的连杆52A结合于第1框体10(第1横梁12)，借助左侧的连杆52B结合于第2框体20(第2横梁22)。因此，通过车身50朝右偏转，朝向后方的力经由右侧的连杆52A作用于第1框体10，朝向前方的力经由左侧的连杆52B作用于第2框体20。即，在前后方向上彼此逆向的力作用于第1框体10和第2框体20。

此时，如上所述，第1框体10和第2框体20借助弹性元件30结合起来。因此，上述力分别作用于第1框体10和第2框体20，从而使弹性元件30弹性变形，其结果，第1框体10向后方移动，第2框体20向前方移动。总之，使第1框体10和第2框体20产生相对的前后运动。

由此，分别弹性地支承于第1框体10的侧梁11的前端部11a、后端部11b的轴箱33A、33C做出以下的动作。右前侧的轴箱33A支承于第1框体10且借助连杆34A结合于与第1框体10不同的第2框体20的第2伸出部23。因此，右前侧的轴箱33A经由该连杆34A受到朝向与第1框体10的移动方向相反方向的前方的力，向前方移动。另一方面，右后侧的轴箱33C支承于第1框体10且借助连杆34C结合于该第1框体10的第1突起部15。因此，右后侧的轴箱33C与第1框体10一起向后方移动。

与此相对，分别弹性地支承于第2框体20的侧梁21的前端部21a、后端部21b的轴箱33B、33D做出以下的动作。左前侧的轴箱33B支承于第2框体20且借助连杆34B结合于与第2框体20不同的第1框体10的第1伸出部13。因此，左前侧的轴箱33B经由该连杆34B受到朝向与第2框体20的移动方向相反方向的后方的力，向后方移动。另一方面，左后侧的轴箱33D支承于第2框体20且借助连杆34D结合于该第2框体20的第2突起部25。因此，左后侧的轴箱33D与第2框体20一起向前方移动。

在这种情况下，通过右前侧的轴箱33A向前方移动和左前侧的轴箱33B向后方移动，从而使前侧的轮轴31A的右侧向前方位移且使其左侧向后方位移，进而使得前侧的轮轴31A以其轴朝向左转弯的曲线道路的曲率中心的方式进行自导向。另一方面，通过右后侧的轴箱33C向后方移动和左后侧的轴箱33D向前方移动，从而使后侧的轮轴31B的右侧向后方位移且使其左侧向前方位移，进而使得后侧的轮轴31B以其轴朝向左转弯的曲线道路的曲率中心的方式进行自导向。这样，顺着左转弯的曲线道路而在车身50与转向架之间产生相对的偏航位移，从而使第1框体10和第2框体20产生相对的前后运动，与此联动地使前后的轮轴31A、31B进行自导向。

此时，在前侧的地面制动装置40A、40B之中，右前侧的地面制动装置40A因保持于第2框体20的第2横梁22而与第2框体20一起向前方移动。左前侧的地面制动装置40B因保持于第1框体10的第1横梁12而与第1框体10一起向后方移动。与此相对，随着前侧的轮轴31A如上述那样位移，右前侧的车轮32A向前方移动，左前侧的车轮32B向后方移动。在此，右前侧的地面制动装置40A向前方移动的移动量和车轮32A向前方移动的移动量大致相同。左前侧的地面制动装置40B向后方移动的移动量和车轮32B向后方移动的移动量大致相同。由此，不管导向如何，前侧的各车轮32A、32B与各地面制动装置40A、40B之间在前后方向上的距离均为恒定。

另一方面，在后侧的地面制动装置40C、40D中，右后侧的地面制动装置40C因保持于第1框体10的第1横梁12而与第1框体10一起向后方移动。左后侧的地面制动装置40D因保持于第2框体20的第2横梁22而与第2框体20一起向前方移动。与此相对，随着后侧的轮轴31B如上述那样位移，右后侧的车轮32C向后方移动，左后侧的车轮32D向前方移动。在此，右后侧的地面制动装置40C向后方移动的移动量和车轮32C向后方移动的移动量大致相同。左后侧的地面制动装置40D向前方移动的移动量和车轮32D向前方移动的移动量大致相同。由此，不管导向如何，后侧的各车轮32C、32D与各地面制动装置40C、40D之间在前后方向上的距离均为恒定。

因而，作为地面制动装置40A、40B、40C、40D，即使使用通用产品，不管导向如何，各车轮32A、32B、32C、32D与各地面制动装置40A、40B、40C、40D之间在前后方向上的距离也均为恒定，因此能够始终充分地维持制动性能。

另外，前后的主电动机41A、41B因保持于第1框体10的第1横梁12而与第1框体10一起向后方移动。与此相对，前侧的齿轮装置42A在与左前侧的车轮32B相邻的位置安装于前侧的轮轴31A。后侧的齿轮装置42B在与右后侧的车轮32C相邻的位置安装于后侧的轮轴31B。因此，随着前后的各轮轴31A、31B如上述那样位移，前后的各齿轮装置42A、42B向后方移动。在此，前后的各主电动机41A、41B向后方移动的移动量和前后的各齿轮装置42A、42B向后方移动的移动量有些不同，但将它们连接起来的前后的各接头(齿轮形接头或挠曲板形接头)43A、43B容许该移动量的差。因而，作为主电动机41A、41B、齿轮装置42A、42B以及接头43A、43B，即使使用通用产品，不管导向如何，各齿轮装置42A、42B与各接头43A、43B之间在前后方向上的距离也均为恒定，因此能够始终维持各轮轴31A、31B的顺畅的驱动。

接下来，参照图7B说明右转弯的曲线道路的情况。在右转弯的曲线道路上，与上述左转弯的曲线道路的情况相反地，车身50成为相对于转向架朝左偏转的样子。通过车身50朝左偏转，与上述左转弯的曲线道路的情况相反地，朝向前方的力利用右侧的连杆52A作用于第1框体10，朝向后方的力利用左侧的连杆52B作用于第2框体20。因此，第1框体10和第2框体20所产生的相对的前后运动与上述左转弯的曲线道路的情况相反。由此，各结构要素的动作仅是与上述左转弯的曲线道路的情况在左右方向颠倒而已。

如上所述，采用本实施方式，在铁道车辆在曲线道路上行驶时，顺着曲线道路而在车身50与转向架之间产生相对的偏航位移，从而使第1框体10和第2框体20产生相对的前后运动，与此相联动地能够实现前后的轮轴31A、31B的自导向。因此，能够降低线路上的横压。

另外，由于各轴箱33A、33B、33C、33D利用轴箱支承装置弹性地支承于第1框体10和第2框体20，并且第1框体10和第2框体20借助弹性元件30结合起来，因此，能够容许随着轨道的扭转而产生的、前侧的轮轴31A与后侧的轮轴31B之间的相对的侧滚位移。因此，能够抑制轮重的变动。

另外，能够利用通用的地面制动装置，并且，主电动机和齿轮装置(包含接头)也能够利用通用的产品。

第2实施方式

图8是示意性表示本发明的第2实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。图9是表示图8所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。图10A是图8所示的铁道车辆用转向架的右视图，图10B是该转向架的左视图。第2实施方式以上述第1实施方式的结构为基础，适当省略与第1实施方式重复的说明。在后述的第3实施方式～第7实施方式中也是同样的。在图8中，与所述图1同样地，利用较粗的实线来表示第1框体10的结构要素，利用较粗的点线来表示第2框体20的结构要素。

在第2实施方式中，如图8、图9以及图10B所示，自第1横梁12伸出的第1突片部14重叠于第2框体20的侧梁21的上表面。该重叠部分的位置只要位于第2框体20的侧梁21的上表面就没有特别限定。但是，从设计的容易性方面考虑，第1突片部14优选靠近自该第1横梁12伸出的第1伸出部13的形成位置。

另一方面，如图8、图9以及图10A所示，自第2横梁22伸出的第2突片部24重叠于第1框体10的侧梁11的上表面。该重叠部分的位置只要位于第1框体10的侧梁11的上表面就没有特别限定。但是，从设计的容易性方面考虑，第2突片部24优选靠近自该第2横梁22伸出的第2伸出部23的形成位置。

第2实施方式是第1突片部14的前后方向上的形成位置和第2突片部24的前后方向上的形成位置在左右不同的形态(参照图8和图9)。

第1框体10的第1突片部14的重叠部分和第2框体20的侧梁21的重叠部分在两者之间配置有弹性元件30，借助该弹性元件30结合起来(尤其参照图10B)。同样地，第2框体20的第2突片部24的重叠部分和第1框体10的侧梁11的重叠部分在两者之间配置有弹性元件30，借助该弹性元件30结合起来(尤其参照图10A)。由此，成为第1框体10和第2框体20在第1框体10的第1突片部14与第2框体20的侧梁21之间和第2框体20的第2突片部24与第1框体10的侧梁11之间这两点借助弹性元件30结合起来的状态。与上述第1实施方式同样地，容许弹性元件30在上下前后左右的所有方向上进行弹性变形。

在第2实施方式中，也与上述第1实施方式同样地，在第1框体10和第2框体20借助弹性元件30结合起来这点上没有变化，除此以外的结构与上述第1实施方式相同。因而，在第2实施方式中，也起到与上述第1实施方式相同的效果。

第3实施方式

图11是示意性表示本发明的第3实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。图12是表示图11所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。第3实施方式是对上述第2实施方式的结构变形而成的。在图11中，与所述图1同样地，利用较粗的实线来表示第1框体10的结构要素，利用较粗的点线来表示第2框体20的结构要素。

第3实施方式是第1突片部14的前后方向上的形成位置和第2突片部24的前后方向上的形成位置在左右一致的形态。只要第1突片部14的前后方向上的形成位置和第2突片部24的前后方向上的形成位置在左右一致，就无特别限定。但是，从设计的容易性方面考虑，第2突片部24优选靠近自该第2横梁22伸出的第2伸出部23的形成位置。第1突片部14优选靠近自该第1横梁12伸出的第1伸出部13的形成位置。

在第3实施方式中，也与上述第1、第2实施方式同样地，在第1框体10和第2框体20借助弹性元件30结合起来这点上没有变化，除此以外的结构与上述第1和第2实施方式相同。因而，在第3实施方式中，也起到与上述第1实施方式相同的效果。

第4实施方式

图13是示意性表示本发明的第4实施方式的铁道车辆用转向架的一个例子的俯视图。图14是表示图13所示的铁道车辆用转向架所使用的转向架构架的具体例的俯视图。图15A是图14所示的铁道车辆用转向架的B－B剖视图，图15B是该转向架的C－C剖视图。在图13中，与所述图1同样地，利用较粗的实线来表示第1框体10的结构要素，利用较粗的点线来表示第2框体20的结构要素。

在第4实施方式中，如图13、图14以及图15B所示，自第1横梁12伸出的第1突片部14重叠于第2横梁22的上表面。该重叠部分的位置只要位于第2横梁22的上表面就没有特别限定。另一方面，如图13、图14以及图15A所示，自第2横梁22伸出的第2突片部24重叠于第1横梁12的上表面。该重叠部分的位置只要位于第1横梁12的上表面就没有特别限定。

第1框体10的第1突片部14的重叠部分和第2框体20的第2横梁22的重叠部分在两者之间配置有弹性元件30，借助该弹性元件30结合起来(尤其参照图15B)。同样地，第2框体20的第2突片部24的重叠部分和第1框体10的第1横梁12的重叠部分在两者之间配置有弹性元件30，借助该弹性元件30结合起来(尤其参照图15A)。由此，成为第1框体10和第2框体20在第1框体10的第1突片部14与第2框体20的第2横梁22之间和第2框体20的第2突片部24与第1框体10的第1横梁12之间这两点借助弹性元件30结合起来的状态。与上述第1实施方式同样地，容许弹性元件30在上下前后左右的所有方向上进行弹性变形。

在第4实施方式中，也与上述第1实施方式～第3实施方式同样地，在第1框体10和第2框体20借助弹性元件30结合起来这点上没有变化，除此以外的结构与上述第1实施方式～第3实施方式相同。因而，在第4实施方式中，也起到与上述第1实施方式相同的效果。

第5实施方式

图16是示意性表示本发明的第5实施方式的铁道车辆的一个例子的主视图。在第5实施方式中，附带有代替对上述第1实施方式～第4实施方式中的车身50和转向架进行支承的结构中的、左右的连杆52A、52B的结构。

如图16所示，自车身50的下表面突出有左右的一对轴构件54A、54B。在第1框体10的第1横梁12的上表面上，与右侧的轴构件54A的位置相对应地设置有圆筒构件55A。另一方面，在第2框体20的第2横梁22的上表面上，与左侧的轴构件54B的位置相对应地设置有圆筒构件55B。左右的各轴构件54A、54B分别插入各圆筒构件55A、55B。由此，各轴构件54A、54B和各圆筒构件55A、55B分别卡合，并容许进行轴旋转。除此以外的结构与上述第1实施方式～第4实施方式相同。

在第5实施方式的情况下，在铁道车辆在曲线道路上行驶时，在车身50与转向架之间产生的相对的偏航位移利用相互卡合的车身50的各轴构件54A、54B和各框体10、20的圆筒构件55A、55B传递至第1框体10和第2框体20。其结果，与上述第1实施方式～第4实施方式同样地，能够使第1框体10和第2框体20产生相对的前后运动。

因而，在第5实施方式中，也起到与上述第1实施方式相同的效果。

第6实施方式

图17是示意性表示本发明的第6实施方式的铁道车辆的一个例子的主视图。在第6实施方式中，作为上述第1实施方式～第4实施方式中的转向架，应用了具有摇枕的、带摇枕的转向架。

如图17所示，在铁道车辆的车身50与转向架之间，设有摇枕56和左右的一对侧架57、57。侧架57、57分别配置于第1框体10的侧梁11和第2框体20的侧梁21。摇枕56被各侧架57、57支承为能够滑动。在该摇枕56的上表面上配置有左右的一对空气弹簧51、51。车身50利用这些空气弹簧51、51结合于摇枕56。

在第6实施方式中，在摇枕56与转向架之间，配置有上述第1实施方式～第4实施方式中的左右的一对连杆52A、52B。沿着前后方向延伸的右侧的连杆52A的前端部借助橡胶衬套53a连结于第1框体10(右侧的侧梁或第1横梁)，沿着前后方向延伸的右侧的连杆52A的后端部借助橡胶衬套53b连结于摇枕56。沿前后方向延伸的左侧的连杆52B的后端部借助橡胶衬套53a连结于第2框体20(左侧的侧梁或第2横梁)，沿前后方向延伸的左侧的连杆52B的前端部借助橡胶衬套53b连结于摇枕56。

在第6实施方式的情况下，由于车身50和摇枕56为一体，因此，在铁道车辆在曲线道路上行驶时，在与车身50一体化的摇枕56与转向架之间产生相对的偏航位移。该偏航位移利用将摇枕56和转向架结合起来的左右的各连杆52A、52B传递至第1框体10和第2框体20。其结果，与上述第1实施方式～第4实施方式同样地，能够使第1框体10和第2框体20产生相对的前后运动。

因而，在第6实施方式中，也起到与上述第1实施方式相同的效果。

第7实施方式

图18是示意性表示本发明的第7实施方式的铁道车辆的一个例子的主视图。在第5实施方式中，附带有代替对上述第6实施方式中的摇枕56和转向架进行支承的结构中的、左右的连杆52A、52B的结构。

如图18所示，自摇枕56的下表面突出有左右的一对上心盘58A、58B。在第1框体10(右侧的侧梁或第1横梁)的上表面上，与右侧的上心盘58A的位置相对应地设置有下心盘59A。另一方面，在第2框体20(左侧的侧梁或第2横梁)的上表面上，与左侧的上心盘58B的位置相对应地设置有下心盘59B。左右的各上心盘58A、58B分别接触于各下心盘59A、59B，各上心盘58A、58B和各下心盘59A、59B分别卡合而容许进行轴旋转。摇枕56除了利用各侧架57、57分别支承于第1框体10和第2框体20之外，还利用各上心盘58A、58B和各下心盘59A、59B分别支承于第1框体10和第2框体20。除此以外的结构与上述第6实施方式相同。

在第6实施方式的情况下，在铁道车辆在曲线道路上行驶时，在摇枕56(车身50)与转向架之间产生的相对的偏航位移利用相互卡合的摇枕56的各上心盘58A、58B和各框体10、20的下心盘59A、59B传递至第1框体10和第2框体20。其结果，与上述第6实施方式同样地，能够使第1框体10和第2框体20产生相对的前后运动。

因而，在第7实施方式中，也起到与上述第1实施方式相同的效果。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，作为轴箱支承装置，采用了单连杆式的轴箱支承装置，但也能够采用所谓的轴梁式的轴箱支承装置或支承板(单板簧)式的轴箱支承装置。轴梁式是将橡胶衬套插入到与轴箱成为一体并沿前后方向延伸的臂的顶端部并将该臂结合于转向架构架的形式。在采用轴梁式的情况下，自轴箱延伸的臂相当于上述实施方式所说的轴箱支承装置的连杆。单板簧式是利用沿前后方向延伸的平行的两片板簧将轴箱和转向架构架结合起来的形式。在采用单板簧式的情况下，自轴箱延伸的板簧相当于上述实施方式所说的轴箱支承装置的连杆。

实施例

为了确认本发明的效果，实施了数值模拟分析。具体而言，制作了所述图1所示的转向架的模型，使用该模型利用几何学的数值分析对在直线道路和曲线道路上行驶的状况进行了模擬。模型的主要的各尺寸如下所述。

·前后的轮轴之间的距离：2100(mm)

·左右的轴弹簧(轴箱)中心之间的间隔：1600(mm)

·左右的地面制动装置之间的间隔：1145(mm)

·自转向架中心起到齿轮装置吊具为止的在枕木方向上的距离：386(mm)

在数值分析中，使曲线道路的曲率半径在∞(直线道路)和R800～R80(m)(曲率：0～0.0125(1/m))的范围内变化。导向量的条件一律设为在曲线道路内使前后的轮轴的前进方向与轨道的前进方向一致的条件、即迎角一律为0°的条件。

针对变化了的曲线道路的每个曲率半径，抽取了前后左右的各地面制动装置与各车轮之间的长度、前后的各齿轮装置与各接头之间的长度、以及第1框体与第2框体之间的长度。将各长度均设为前后方向，以相对于初始长度(假定直线道路行驶的曲率为0时的长度)的相对位移进行了评价。

图19是表示实施例中的分析结果的图。在图19中，曲率的“－(负)”表示曲线道路为左转弯，曲率的“+(正)”表示曲线道路为右转弯。

如图19所示，在各曲率中，各地面制动装置与各车轮之间的相对位移和各齿轮装置与各接头之间的相对位移始终均为零。根据该结果，可以说，即使使用通用产品作为主电动机、齿轮装置以及接头，也完全不会产生问题。

另外，在曲率为最大的0.125(1/m)(曲线半径：R80(m))时，第1框体与第2框体之间的相对位移成为最大的21(mm)。该相对位移能够利用将第1框体和第2框体结合起来的弹性元件的弹性变形而得到容许。

产业上的可利用性

本发明能够应用于所有铁道车辆，尤其是，能够有效地应用于在曲率半径较小的曲线道路上行驶的地铁等铁道车辆。

附图标记说明

10、第1框体；11、右侧的侧梁；11a、前端部；11b、后端部；12、第1横梁；13、第1伸出部；14、第1突片部；15、第1突起部；16a、16b、主电动机用座；17a、17b、吊具用座；18a、18b、制动装置用座；20、第2框体；21、左侧的侧梁；21a、前端部；21b、后端部；22、第2横梁；23、第2伸出部；24、第2突片部；25、第2突起部；28a、28b、制动装置用座；30、弹性元件；31A、31B、轮轴；32A、32B、32C、32D、车轮；33A、33B、33C、33D、轴箱；34A、34B、34C、34D、轴箱的连杆；35、螺旋弹簧；36a、36b、轴箱支承装置的橡胶衬套；40A、40B、40C、40D、地面制动装置；41A、41B、主电动机；42A、42B、齿轮装置；43A、43B、接头；44A、44B、吊具；50、车身；51、空气弹簧；52A、52B、连杆；53a、53b、橡胶衬套；54A、54B、轴构件；55A、55B、圆筒构件；56、摇枕；57、侧架；58A、58B、上心盘；59A、59B、下心盘。

Claims (13)

1.一种铁道车辆用转向架，其中，其在前后具有轮轴，能够实现所述轮轴的自导向，

所述转向架包括：

第1框体，其具有右侧的侧梁和与该右侧的侧梁一体的第1横梁；以及

第2框体，其具有左侧的侧梁和与该左侧的侧梁一体的第2横梁，

其特征在于，

所述转向架还包括：

轴箱支承装置，其分别弹性地支承各所述轮轴的左右的各轴箱，并具有自所述轴箱沿着前后方向伸出的连杆；

地面制动装置，其与各所述轮轴的左右的各车轮分别相对应；以及

主电动机和齿轮装置，该主电动机和齿轮装置分别驱动各所述轮轴，

所述第1框体和所述第2框体借助弹性元件结合起来，

所述第1横梁具有朝向所述第2框体的所述侧梁的前端部伸出的第1伸出部，

所述第2横梁具有朝向所述第1框体的所述侧梁的前端部伸出的第2伸出部，

右前侧的所述轴箱支承装置利用所述第1框体的所述侧梁的前端部来支承右前侧的所述轴箱，且该右前侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第2框体的所述第2伸出部，

左前侧的所述轴箱支承装置利用所述第2框体的所述侧梁的前端部来支承左前侧的所述轴箱，且该左前侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第1框体的所述第1伸出部，

右后侧的所述轴箱支承装置利用所述第1框体的所述侧梁的后端部来支承右后侧的所述轴箱，且该右后侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第1框体的所述侧梁，

左后侧的所述轴箱支承装置利用所述第2框体的所述侧梁的后端部来支承左后侧的所述轴箱，且该左后侧的所述轴箱的所述连杆结合于所述第2框体的所述侧梁，

所述第1横梁保持左前侧和右后侧的各所述地面制动装置并保持前后的各所述主电动机和各所述齿轮装置，

所述第2横梁保持右前侧和左后侧的各所述地面制动装置。

2.根据权利要求1所述的转向架，其中，

将所述第1框体和所述第2框体结合起来的所述弹性元件是橡胶。

3.根据权利要求1所述的转向架，其中，

将所述第1框体和所述第2框体结合起来的所述弹性元件是叠层橡胶。

4.根据权利要求1所述的转向架，其中，

所述第1横梁具有伸出到所述铁道车辆用转向架的中央部的第1突片部，

所述第2横梁具有以重叠于所述第1突片部的方式伸出的第2突片部，

所述第1框体和所述第2框体的借助所述弹性元件结合起来的部位位于所述第1框体的所述第1突片部与所述第2框体的所述第2突片部之间的一点。

5.根据权利要求1所述的转向架，其中，

所述第1横梁具有以重叠于所述第2框体的所述侧梁的上表面的方式伸出的第1突片部，

所述第2横梁具有以重叠于所述第1框体的所述侧梁的上表面的方式伸出的第2突片部，

所述第1框体和所述第2框体的借助所述弹性元件结合的部位位于所述第1框体的所述第1突片部与所述第2框体的所述侧梁之间和所述第2框体的所述第2突片部与所述第1框体的所述侧梁之间这两点。

6.根据权利要求5所述的转向架，其中，

所述第1突片部的前后方向上的形成位置和所述第2突片部的前后方向上的形成位置在左右不同。

7.根据权利要求5所述的转向架，其中，

所述第1突片部的前后方向上的形成位置和所述第2突片部的前后方向上的形成位置在左右一致。

8.根据权利要求7所述的转向架，其中，

所述第1突片部的形成位置靠近所述第1伸出部的形成位置，所述第2突片部的形成位置靠近所述第2伸出部的形成位置。

9.根据权利要求1所述的转向架，其中，

所述第1横梁具有以重叠于所述第2横梁的上表面的方式伸出的第1突片部，

所述第2横梁具有以重叠于所述第1横梁的上表面的方式伸出的第2突片部，

所述第1框体和所述第2框体的借助所述弹性元件结合的部位位于所述第1框体的所述第1突片部与所述第2框体的所述第2横梁之间和所述第2框体的所述第2突片部与所述第1框体的所述第1横梁之间这两点。

10.一种铁道车辆，其包括权利要求1至9中任一项所述的转向架和车身，其中，

所述转向架是无摇枕转向架，其包括分别配置于所述第1框体的所述侧梁和所述第2框体的所述侧梁的左右的一对空气弹簧，

所述车身结合于各所述空气弹簧，且借助沿着前后方向延伸且在两端具有橡胶衬套的左右的一对连杆分别结合于所述第1框体和所述第2框体。

11.一种铁道车辆，其包括权利要求1至9中任一项所述的转向架和车身，其中，

所述转向架是无摇枕转向架，其包括分别配置于所述第1框体的所述侧梁和所述第2框体的所述侧梁的左右的一对空气弹簧，

所述车身结合于各所述空气弹簧，

自所述车身的下表面突出的左右的一对轴构件被插入到在所述第1框体和所述第2框体各自的上表面设置的圆筒构件，各所述轴构件和所述圆筒构件相卡合。

12.一种铁道车辆，其包括权利要求1至9中任一项所述的转向架和车身，其中，

所述转向架是带摇枕的转向架，其包括：

侧架，其分别配置于所述第1框体的所述侧梁和所述第2框体的所述侧梁；摇枕，其被各所述侧架支承为能够滑动；以及左右的一对空气弹簧，其配置于所述摇枕，

所述车身结合于各所述空气弹簧，所述摇枕借助沿着前后方向延伸且在两端具有橡胶衬套的左右的一对连杆分别结合于所述第1框体和所述第2框体。

13.一种铁道车辆，其包括权利要求1至9中任一项所述的转向架和车身，其中，

所述转向架是带摇枕的转向架，其包括：侧架，其分别配置于所述第1框体的所述侧梁和所述第2框体的所述侧梁；摇枕，其被各所述侧架支承为能够滑动；以及左右的一对空气弹簧，其配置于所述摇枕，

所述车身结合于各所述空气弹簧，所述摇枕被在各所述框体的上表面设置的左右的一对下心盘和自所述摇枕的下表面突出而接触于所述下心盘的上心盘分别支承于所述第1框体和所述第2框体。