JP2002293235A - 車両構造 - Google Patents
車両構造Info
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- JP2002293235A JP2002293235A JP2001100529A JP2001100529A JP2002293235A JP 2002293235 A JP2002293235 A JP 2002293235A JP 2001100529 A JP2001100529 A JP 2001100529A JP 2001100529 A JP2001100529 A JP 2001100529A JP 2002293235 A JP2002293235 A JP 2002293235A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 急曲線を通過する際に発生する横圧力を小さ
くすることができる車両構造を提供する。 【解決手段】 ボルスタレス台車構造を有する車両構造
において、台車１０と車体１１との間に配設されたまく
らばね１２の受け座１３を車両の進行方向の前後に移動
可能な移動機構１４を備えたので、急曲線を通過する際
に発生する横圧を小さくすると共に、直線走行時の走行
安定性を損なうことがない。
くすることができる車両構造を提供する。 【解決手段】 ボルスタレス台車構造を有する車両構造
において、台車１０と車体１１との間に配設されたまく
らばね１２の受け座１３を車両の進行方向の前後に移動
可能な移動機構１４を備えたので、急曲線を通過する際
に発生する横圧を小さくすると共に、直線走行時の走行
安定性を損なうことがない。
Description
【０００１ 】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両の車両構
造に関し、特にボルスタレス台車を有する車両構造に関
するものである。
造に関し、特にボルスタレス台車を有する車両構造に関
するものである。
【０００２ 】
【従来の技術】一般に、車体と台車の間を許容変位量の
大きな空気ばね（まくらばね）で直結し、駆動、制動力
を牽引装置で伝達するボルスタレス台車は鉄道車両の構
造として広く採用されている。ボルスタレス台車は、ボ
ルスタ付台車と比較して、台車の軽量化、簡素化を図る
ことができる。
大きな空気ばね（まくらばね）で直結し、駆動、制動力
を牽引装置で伝達するボルスタレス台車は鉄道車両の構
造として広く採用されている。ボルスタレス台車は、ボ
ルスタ付台車と比較して、台車の軽量化、簡素化を図る
ことができる。
【０００３ 】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のボ
ルスタレス台車にあっては、車体と台車の間を直結する
まくらばねは、上側および下側ばね座で車体と台車に固
定されており、前後左右方向に移動することができなか
った。このため、台車が急曲線を通過する際に台車が車
体に対して大きく回転し、まくらばねが前後方向に大き
く捻られ、まくらばねが復元しようとするときに、回転
した台車が戻ろうとする力が車輪とレール間に加わり、
車軸とレール間で進行方向に向かって横方向に作用する
力（横圧）をより大きなものにすると云う欠点が存在し
た。本発明は、かかる従来の問題を解決するためになさ
れたもので、まくらばねの受け座を急曲線通過時に前後
方向に移動可能とし、急曲線通過性能を向上させた車両
構造を提供することを目的とする。
ルスタレス台車にあっては、車体と台車の間を直結する
まくらばねは、上側および下側ばね座で車体と台車に固
定されており、前後左右方向に移動することができなか
った。このため、台車が急曲線を通過する際に台車が車
体に対して大きく回転し、まくらばねが前後方向に大き
く捻られ、まくらばねが復元しようとするときに、回転
した台車が戻ろうとする力が車輪とレール間に加わり、
車軸とレール間で進行方向に向かって横方向に作用する
力（横圧）をより大きなものにすると云う欠点が存在し
た。本発明は、かかる従来の問題を解決するためになさ
れたもので、まくらばねの受け座を急曲線通過時に前後
方向に移動可能とし、急曲線通過性能を向上させた車両
構造を提供することを目的とする。
【０００４ 】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の請求項１に係る車両構造は、ボルスタレス台車
構造を有する車両構造において、台車と車体との間に配
設されたまくらばねの受け座を車両の進行方向の前後に
移動可能な移動機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
本発明の請求項１に係る車両構造は、ボルスタレス台車
構造を有する車両構造において、台車と車体との間に配
設されたまくらばねの受け座を車両の進行方向の前後に
移動可能な移動機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
【０００５ 】また、本発明の請求項２に係る車両構造
は、まくらばねの上下に配置された受け座の内、車体側
の上受け座を移動することを特徴とするものである。
は、まくらばねの上下に配置された受け座の内、車体側
の上受け座を移動することを特徴とするものである。
【０００６ 】 また、本発明の請求項３に係る
車両構造の移動機構は、急曲線通過時のみ前記受け座を
移動可能とすることを特徴とするものである。
車両構造の移動機構は、急曲線通過時のみ前記受け座を
移動可能とすることを特徴とするものである。
【０００７ 】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る車両構造を示す側面図、図２は同車両構造を
示す拡大正面図である。図において車両構造は、台車１
０と車体１１との間にまくらばね１２が配設されてい
る。また、まくらばね１２の上受け座１３ａを車両の走
行方向の前後に移動可能な移動機構１４を備えている。
て、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る車両構造を示す側面図、図２は同車両構造を
示す拡大正面図である。図において車両構造は、台車１
０と車体１１との間にまくらばね１２が配設されてい
る。また、まくらばね１２の上受け座１３ａを車両の走
行方向の前後に移動可能な移動機構１４を備えている。
【０００８ 】ボルスタレス台車は、台車１０と車体１
１との間を許容変位量の大きなまくらばね（空気ばね）
１２で直結し、駆動・制動力を牽引装置１５で伝達す
る。また、まくらばね１２は、上受け座１３ａによって
滑り板１６を介して車体１１と接触しており、下受け座
１３ｂによって台車１０に固定されている。
１との間を許容変位量の大きなまくらばね（空気ばね）
１２で直結し、駆動・制動力を牽引装置１５で伝達す
る。また、まくらばね１２は、上受け座１３ａによって
滑り板１６を介して車体１１と接触しており、下受け座
１３ｂによって台車１０に固定されている。
【０００９ 】移動機構１４は、上受け座１３ａの前後
に配置されたアクチュエータ１４ａ、１４ｂを駆動し
て、アクチュエータ１４ａを固定したり、前後方向に移
動可能とすることができる。また、まくらばね１２の上
受け座１３ａは、摩擦係数の小さな滑り板１６を介して
車体１１と接触している。したがって、アクチュエータ
１４ａ、１４ｂが開放状態にある時、上受け座１３ａは
小さな力でスライドすることができる。
に配置されたアクチュエータ１４ａ、１４ｂを駆動し
て、アクチュエータ１４ａを固定したり、前後方向に移
動可能とすることができる。また、まくらばね１２の上
受け座１３ａは、摩擦係数の小さな滑り板１６を介して
車体１１と接触している。したがって、アクチュエータ
１４ａ、１４ｂが開放状態にある時、上受け座１３ａは
小さな力でスライドすることができる。
【００１０ 】図３は、車両が曲線を通過する際に生じ
るボギー角ψBを示す説明図である。曲線半径をＲ、台
車１０の中心間距離を２Ｌとした時、ボギー角ψB≒Ｌ
／Ｒで表すことができる。一般に台車１０のボギー角ψ
Bが増大すると、まくらばね１２は主に前後方向に大き
く撓む。これは台車１０を中心位置に戻そうとするモー
メントとなり、この台車の回転を押さえるように作用す
る横力Ｆｙが発生し、この力は主に前軸外軌側の横圧と
なる。本発明は、この横力Ｆｙを軽減するものである。
るボギー角ψBを示す説明図である。曲線半径をＲ、台
車１０の中心間距離を２Ｌとした時、ボギー角ψB≒Ｌ
／Ｒで表すことができる。一般に台車１０のボギー角ψ
Bが増大すると、まくらばね１２は主に前後方向に大き
く撓む。これは台車１０を中心位置に戻そうとするモー
メントとなり、この台車の回転を押さえるように作用す
る横力Ｆｙが発生し、この力は主に前軸外軌側の横圧と
なる。本発明は、この横力Ｆｙを軽減するものである。
【００１１ 】次に、本発明の実施の形態について、図
４〜図６を用いて説明する。図４は、車両が通常の直線
区間または半径の大きな曲線区間を走行する場合を示す
説明図である。この状態では、まくらばね１２の上受け
座１３ａは、移動機構１４のアクチュエータ１４ａ、１
４ｂによって固定されており、前後左右方向に移動する
ことができない。このことで、通常の直線区間または半
径の大きな曲線区間を走行する場合の安定性を確保して
いる。
４〜図６を用いて説明する。図４は、車両が通常の直線
区間または半径の大きな曲線区間を走行する場合を示す
説明図である。この状態では、まくらばね１２の上受け
座１３ａは、移動機構１４のアクチュエータ１４ａ、１
４ｂによって固定されており、前後左右方向に移動する
ことができない。このことで、通常の直線区間または半
径の大きな曲線区間を走行する場合の安定性を確保して
いる。
【００１２ 】次に、急曲線（曲線半径の小さい）を車
両が走行する場合について説明する。急曲線を走行する
とボギー角が生じ、ボルスタレス台車はまくらばね１２
が台車を中正位置（直線走行時の真っ直ぐの状態）に戻
そうとする力を発生する。この力は反力として急曲線通
過時の横圧（車輪がレールを横方向に押し出そうとする
力）を増加させる。したがって、図５に示すように移動
機構１４のアクチュエータ１４ａ、１４ｂを解除して上
受け座１３ａが前後方向に移動できるようする。上受け
座１３ａと車体１１の間には、上受け座１３ａが移動す
るときに発生する力（例えば摩擦力）を減ずる装置とし
ての滑り板１６（例えば、摩擦式や回転式のスライドな
ど）を配する 。
両が走行する場合について説明する。急曲線を走行する
とボギー角が生じ、ボルスタレス台車はまくらばね１２
が台車を中正位置（直線走行時の真っ直ぐの状態）に戻
そうとする力を発生する。この力は反力として急曲線通
過時の横圧（車輪がレールを横方向に押し出そうとする
力）を増加させる。したがって、図５に示すように移動
機構１４のアクチュエータ１４ａ、１４ｂを解除して上
受け座１３ａが前後方向に移動できるようする。上受け
座１３ａと車体１１の間には、上受け座１３ａが移動す
るときに発生する力（例えば摩擦力）を減ずる装置とし
ての滑り板１６（例えば、摩擦式や回転式のスライドな
ど）を配する 。
【００１３ 】すると、図６に示すように急曲線では台
車１０の回転と共にまくらばね１２の上受け座１３ａが
前後方向に移動してまくらばね１２の前後方向の変形を
解消する。したがって、ボルスタレス台車の回転抵抗が
小さくなり、急曲線通過時に発生する横圧を減少させ車
両の安定走行を達成することができる。台車１０の左右
に配置されたまくらばね１２の上受け座１３ａはそれぞ
れカーブの方向に応じて逆方向に移動して、台車１０を
カーブに合わせて回転する。
車１０の回転と共にまくらばね１２の上受け座１３ａが
前後方向に移動してまくらばね１２の前後方向の変形を
解消する。したがって、ボルスタレス台車の回転抵抗が
小さくなり、急曲線通過時に発生する横圧を減少させ車
両の安定走行を達成することができる。台車１０の左右
に配置されたまくらばね１２の上受け座１３ａはそれぞ
れカーブの方向に応じて逆方向に移動して、台車１０を
カーブに合わせて回転する。
【００１４ 】また、曲線通過中の車両の走行性能を評
価する値の一つである、外軌側横圧Ｑの値は、以下のよ
うにして求められる。 Ｑ＝ΔＱ1＋ΔＱ2＋ΔＱ3＋ΔＱ4 ここで、ΔＱ1は転向横圧、ΔＱ2は超過遠心力による横
圧、ΔＱ3はボギー角により生じる横圧、ΔＱ4は軌道の
狂いや車両動揺等によって生じる横圧である。本発明で
は、ボギー角ψBにより生じる横圧であるΔＱ3 を減少
させることを目的としている。ボギー角ψBにより生じ
る横圧であるΔＱ3 は以下のようにして求められる。 ΔＱ3 ＝β２ｋ2χｂ2 2Ｌ/（αTＲ） ここで、βは前軸負担率、ｋ2χは、まくらばね前後剛
性、ｂ2は、まくらばね座取り付け間隔（左右）／２、
２Ｌは台車中心間距離、αTは軸間距離、Ｒは曲線半径
である。本実施例では、急曲線通過中におけるボルスタ
レス台車の上下の受け座に生じる相対変位である、ｂ2
Ｌ/（αTＲ）を非常に小さく出来ることから、ボギー角
ψBにより生じる横圧を小さくすることができる。
価する値の一つである、外軌側横圧Ｑの値は、以下のよ
うにして求められる。 Ｑ＝ΔＱ1＋ΔＱ2＋ΔＱ3＋ΔＱ4 ここで、ΔＱ1は転向横圧、ΔＱ2は超過遠心力による横
圧、ΔＱ3はボギー角により生じる横圧、ΔＱ4は軌道の
狂いや車両動揺等によって生じる横圧である。本発明で
は、ボギー角ψBにより生じる横圧であるΔＱ3 を減少
させることを目的としている。ボギー角ψBにより生じ
る横圧であるΔＱ3 は以下のようにして求められる。 ΔＱ3 ＝β２ｋ2χｂ2 2Ｌ/（αTＲ） ここで、βは前軸負担率、ｋ2χは、まくらばね前後剛
性、ｂ2は、まくらばね座取り付け間隔（左右）／２、
２Ｌは台車中心間距離、αTは軸間距離、Ｒは曲線半径
である。本実施例では、急曲線通過中におけるボルスタ
レス台車の上下の受け座に生じる相対変位である、ｂ2
Ｌ/（αTＲ）を非常に小さく出来ることから、ボギー角
ψBにより生じる横圧を小さくすることができる。
【００１５ 】例えば、曲線半径１５０ｍを通過する通
常のボルスタレス台車を有する車両に生じる第一外軸軌
側の横圧が約２０ｋＮだとすると、本発明の車両構造で
は、上下のまくらばね受け座１３ａ、１３ｂ間に生じる
相対変位を略ゼロに出来るので、約７．８ｋＮに低減す
ることができる。
常のボルスタレス台車を有する車両に生じる第一外軸軌
側の横圧が約２０ｋＮだとすると、本発明の車両構造で
は、上下のまくらばね受け座１３ａ、１３ｂ間に生じる
相対変位を略ゼロに出来るので、約７．８ｋＮに低減す
ることができる。
【００１６ 】尚、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の技術思想にもとづいて種々
の設計変更が可能である。
れるものではなく、本発明の技術思想にもとづいて種々
の設計変更が可能である。
【００１７ 】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に係る車
両構造は、ボルスタレス台車構造を有する車両構造にお
いて、台車と車体との間に配設されたまくらばねの受け
座を車両の進行方向の前後に移動可能な移動機構を備え
たので、まくらバネにおける台車の回転抵抗を小さくす
ることによって、急曲線を通過する際に発生する横圧を
小さくすることができる。
両構造は、ボルスタレス台車構造を有する車両構造にお
いて、台車と車体との間に配設されたまくらばねの受け
座を車両の進行方向の前後に移動可能な移動機構を備え
たので、まくらバネにおける台車の回転抵抗を小さくす
ることによって、急曲線を通過する際に発生する横圧を
小さくすることができる。
【００１８ 】また、本発明の請求項２に記載の車両構
造は、まくらばねの上下に配置された受け座の内、車体
側の上受け座を移動可能とするので、受け座の移動、固
定の制御が容易である。
造は、まくらばねの上下に配置された受け座の内、車体
側の上受け座を移動可能とするので、受け座の移動、固
定の制御が容易である。
【００１９ 】また、本発明の請求項３に記載の車両構
造における移動機構は、急曲線通過時のみ前記受け座を
移動可能とし、直線走行時には固定しているので、直線
走行時の走行安定性を損なうことがない。
造における移動機構は、急曲線通過時のみ前記受け座を
移動可能とし、直線走行時には固定しているので、直線
走行時の走行安定性を損なうことがない。
【図１】 本発明の一実施の形態に係る車両構造を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】 同車両構造を示す拡大正面図である。
【図３】 同車両構造が曲線を通過する際に生じるボギ
ー角を示す説明図である。
ー角を示す説明図である。
【図４】 同車両構造が通常走行する場合を示す説明図
である。
である。
【図５】 同車両構造が急曲線を走行する状態を示す説
明図である。
明図である。
【図６】 同車両構造が急曲線を走行する状態を示す説
明図である。
明図である。
１０ 台車 １１ 車体 １２ まくらばね １３ 受け座 １４ 移動機構 １５ 牽引装置 １６ 滑り板
Claims (3)
- 【請求項１】 ボルスタレス台車構造を有する車両構造
において、台車と車体との間に配設されたまくらばねの
受け座を車両の進行方向の前後に移動可能な移動機構を
備えたことを特徴とする車両構造。 - 【請求項２】 前記まくらばねの上下に配置された受け
座の内、車体側の上受け座を移動することを特徴とする
請求項１に記載の車両構造。 - 【請求項３】 前記移動機構は、急曲線通過時のみ前記
受け座を移動可能とすることを特徴とする請求項１また
は２に記載の車両構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001100529A JP4095257B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 車両構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001100529A JP4095257B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 車両構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002293235A true JP2002293235A (ja) | 2002-10-09 |
| JP4095257B2 JP4095257B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=18953965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001100529A Expired - Lifetime JP4095257B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 車両構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4095257B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014196080A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | 株式会社 日立製作所 | 横圧を低減できる鉄道車両および横圧低減方法 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001100529A patent/JP4095257B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014196080A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | 株式会社 日立製作所 | 横圧を低減できる鉄道車両および横圧低減方法 |
| GB2530677A (en) * | 2013-06-07 | 2016-03-30 | Hitachi Ltd | Railroad vehicle capable of reducing lateral force and lateral force reduction method |
| JP6067850B2 (ja) * | 2013-06-07 | 2017-01-25 | 株式会社日立製作所 | 横圧を低減できる鉄道車両および横圧低減方法 |
| DE112013007135B4 (de) | 2013-06-07 | 2018-05-03 | Hitachi, Ltd. | Schienenfahrzeug, das Seitenkraft reduzieren kann, und Verfahren zum Reduzieren von Seitenkraft |
| GB2530677B (en) * | 2013-06-07 | 2020-02-26 | Hitachi Ltd | A railway vehicle and method that reduces lateral force |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4095257B2 (ja) | 2008-06-04 |
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