JP2003327121A - 軌間可変機構付輪軸及び台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速での連続走行を可能とすること。 【解決手段】 すべり軸受７を介して車軸２に取り付け
られ、軌間に合わせて車軸２の軸方向に移動した後位置
を固定される車輪３に、車軸２と車輪３との間に設けら
れたころスプライン１により主電動機の回転トルクを伝
達して車軸２と車輪３とを一体に回転させる構造とした
軌間可変機構付輪軸である。車軸２の中央位置に歯車装
置２１を配置し、車輪３と歯車装置２１との間にころス
プライン１を配置することで、車軸２の両端部に配置さ
れる車軸軸受８の小径化及びばね下質量の低減を図る。
車輪３の位置固定装置１１を、前記車軸軸受８を配置し
た車軸２の軸端に設ける。 【効果】 車軸軸受は通常の輪軸と同じサイズのものが
使用できるので、周速度が大きくなることに起因する軸
受の温度上昇や潤滑のシール性悪化を解決でき、連続し
た高速走行が行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車軸上に滑り軸受
を介して設置された車輪が、異なる軌間に対しても対応
が可能なように、車軸上を軌間に合わせて移動した後位
置を固定される軌間可変機構付輪軸及びこの輪軸を備え
た台車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＪＲ在来線の狭軌と新幹線の標準
軌のように軌間寸法が異なるレール上の連続走行を可能
とするために、軌間可変台車の開発が進んでいる。この
うち、平行カルダン構造を用いた左右車輪一体回転式の
台車は、図４に示したように、回転トルク伝達機構にこ
ろスプライン１を用い、車軸２からの動力を車輪３に伝
達する構造が採用されている。

【０００３】すなわち、上記の構造の軌間可変台車は、
車軸２に外嵌された外スリーブ４に車輪３、軸箱５が取
り付けられており、これらが一体となって車軸２の軸方
向に移動するようになっている。

【０００４】そして、前記外スリーブ４の軸端側と車軸
２の端部に嵌められた内スリーブ６間にころスプライン
１を配設することで、歯車装置を介して車軸２に伝えた
主電動機の回転トルクを、内スリーブ６−ころスプライ
ン１−外スリーブ４−車輪３へと伝え、軌間変換中は前
記外スリーブ４の内側に圧入されたすべり軸受７の作用
で車輪３が前記軸方向に移動するようになっている。

【０００５】また、前記した移動後における車輪３の位
置固定は、軸箱５と軸箱はり１０間で行い、それぞれに
相対するように設けられた縦溝にロック用のスライドス
トッパを挿入する車輪位置固定装置１１によって行なう
ようになっている。

【０００６】なお、図４中の８は外スリーブ４と軸箱５
間に介設され、車軸２の負担荷重を受ける車軸軸受（ジ
ャーナル軸受）、９は車軸２の端部に介設されたスラス
ト軸受である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、平行カルダ
ン式駆動装置を有した輪軸一体回転式軌間可変台車は、
駆動装置等を車輪間に構成するため、軌間変換量が大き
い場合や、狭軌時の車輪間隔が狭い場合等では、車輪〜
車軸間の回転トルク伝達機構を車軸端に構成する必要が
あり、軸端に配置される車軸軸受は、この外周に取り付
けられることになって、軸受径が拡大するため、使用時
の周速度が大きくなり軸受温度が上昇して、高速走行性
能や耐久性に支障を来すようになる。また、軸端部に大
型の機器類が配置されるため、ばね下質量の増大や、走
行安定性の低下、車両限界に対する余裕が少なくなるこ
とによる車輪削正代の縮小などの問題がある。

【０００８】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、高速での連続走行を可能とする軌
間可変機構付輪軸及びこの輪軸を備えた台車を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る軌間可変機構付輪軸は、車軸の中
央位置に歯車装置を配置し、車輪と歯車装置との間に回
転トルク伝達機構を配置することで、車軸の両端部に配
置される車軸軸受の小径化及びばね下質量の低減を図る
と共に、車輪の位置固定装置を、前記車軸軸受を配置し
た車軸の軸端或いは前記回転トルク伝達機構の外周位置
に設けたこととしている。そして、このようにすること
で、車軸の負担荷重を受ける車軸軸受は、通常の輪軸と
同じサイズのものが使用できるようになる。

【００１０】また、上記の本発明に係る軌間可変機構付
輪軸を備えた台車では、ジャーナル軸受の径大化に伴っ
て周速度が大きくなることに起因する従来の問題を解決
でき、高速走行を連続して行えるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者等は、左右車輪一体回転
式の軌間可変台車における歯車装置を車軸の中心に設置
すれば、車輪と歯車減速装置の間にトルク伝達機構を設
置するスペースを確保でき、車軸の負担荷重を受ける車
軸軸受は、従来の軌間可変台車の輪軸のような制約がな
くなって、通常の輪軸と同じサイズのものが使用できる
と考え、以下の本発明を成立させた。

【００１２】本発明に係る軌間可変機構付輪軸は、すべ
り軸受を介して車軸に取り付けられ、軌間に合わせて車
軸の軸方向に移動した後位置を固定される車輪に、車軸
と車輪との間に設けられた回転トルク伝達機構により主
電動機の回転トルクを伝達して車軸と車輪とを一体に回
転させる構造とした軌間可変機構付輪軸において、車軸
の中央位置に歯車装置を配置し、車輪と歯車装置との間
に回転トルク伝達機構を配置することで、車軸の両端部
に配置される車軸軸受の小径化及びばね下質量の低減を
図ると共に、車輪の位置固定装置を、前記車軸軸受を
配置した車軸の軸端に設けたもの、或いは、前記回転
トルク伝達機構の外周位置に設けたものである。

【００１３】上記の本発明に係る軌間可変機構付輪軸に
よれば、車軸の中央位置に歯車装置を設置することで、
車輪と歯車装置の間に回転トルク伝達機構を設置するス
ペースを確保しつつ、車軸の負担荷重を受ける車軸軸受
は通常の輪軸と同じサイズのものが使用できるようにな
って、周速度が大きくなることに起因する従来の問題を
解決できるようになる。

【００１４】また、上記の本発明に係る軌間可変機構付
輪軸を備えた台車では、通常の輪軸と同じサイズの車軸
軸受を使用できるので、周速度が大きくなることに起因
する従来の問題を解決でき、高速走行を連続して行える
ようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る軌間可変機構付輪軸を図
１、図２及び図３に示す実施例に基づいて説明し、この
軌間可変機構付輪軸を備えた台車の説明に及ぶ。なお、
図１、図２及び図３中、図４と同一符号は同一部分或い
は相当部分を示し、詳細な説明を省略する。

【００１６】図１は本発明に係る軌間可変機構付輪軸の
第１の例を示した要部断面図、図２は同じく本発明に係
る軌間可変機構付輪軸の第２の例を示した要部断面図、
図３は同じく本発明に係る軌間可変機構付輪軸の第３の
例を示した要部断面図であり、本発明では、車軸２の中
央位置に、主電動機の回転トルクを車軸２に伝える歯車
装置２１を設置することで、車軸２に伝えられた回転ト
ルクを車輪３に伝える回転トルク伝達機構であるころス
プライン１の設置スペースを、車輪３と歯車装置２１の
間に確保しつつ、車軸２の両端部に配置する車軸軸受８
の径大化を抑制し、通常の輪軸と同じサイズのものを使
用できるようにしている。

【００１７】そして、図１に示した第１の例では、前記
車軸２の中央位置に設置した歯車装置２１の大歯車２１
ａのボス２１ａａを両側に延出してスリーブ２１ａｂを
形成し、このスリーブ２１ａｂと車輪３を外嵌し内側に
すべり軸受７を圧入した外スリーブ４との間に、夫々こ
ろスプライン１を配置することで、質量増加を抑制する
と共に、前記ジャーナル軸受８を配置した車軸２の軸端
に車輪３の位置固定装置１１を設けたものを示してい
る。

【００１８】一方、図２及び図３に示した第２及び第３
の例では、前記歯車装置２１の大歯車２１ａのボス２１
ａａを両側に延出してスリーブ２１ａｂを形成し、この
スリーブ２１ａｂと、内側にすべり軸受７を圧入した車
輪３に取り付けたスリーブ２２間にころスプライン１を
配置すると共に、このスリーブ２２の外周位置に車輪３
の位置固定装置１１を設けたものを示している。

【００１９】この図２に示した車輪３の位置固定装置１
１は、基端側をピン１１ａにより枢支されたストッパ１
１ｂを、バー１１ｃの押し引きによりその先端側を図２
における紙面前後方向に揺動させることによって行うも
のを示している。また、図３に示した車輪３の位置固定
装置１１は、スラスト軸受９の外輪９ａをラック１１ｄ
の上下方向の揺動により回転させることによって行うも
のを示している。

【００２０】図１〜図３に示した構成の本発明に係る軌
間可変機構付輪軸によれば、車軸２の負担荷重を受ける
車軸軸受８は、従来のようなころスプラインの外周側に
配置するのではないので、通常の輪軸と同じサイズのも
のが使用できるようになって、周速度が大きくなること
に起因する軸受の温度上昇や潤滑のシール性悪化といっ
た問題を解決することができる。

【００２１】従って、上記の本発明に係る軌間可変機構
付輪軸を備えた台車では、通常の輪軸と同じサイズの車
軸軸受を使用できることになって、周速度が大きくなる
ことに起因する上記問題を解決でき、連続した高速走行
が可能になる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車軸の負担荷重を受ける車軸軸受は、従来のようなころ
スプラインの外周側に配置するのではなく、車軸の外周
側に直接設置できるので、通常の輪軸と同じサイズの車
軸軸受が使用できるようになって、周速度が大きくなる
ことに起因する軸受の温度上昇や潤滑のシール性悪化と
いった問題を解決でき、連続した高速走行が行えるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軌間可変機構付輪軸の第１の例を
示した要部断面図で、上半分は車輪が狭軌走行位置にあ
る場合、下半分は車輪が標準軌走行位置にある場合を示
した図である。

【図２】本発明に係る軌間可変機構付輪軸の第２の例を
示した要部断面図で、上半分は車輪が狭軌走行位置にあ
る場合、下半分は車輪が標準軌走行位置にある場合を示
した図である。

【図３】（ａ）は本発明に係る軌間可変機構付輪軸の第
３の例を示した要部断面図で、上半分は車輪が狭軌走行
位置にある場合、下半分は車輪が標準軌走行位置にある
場合を示した図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ図であ
る。

【図４】従来の軌間可変機構付輪軸の例を示した要部断
面図で、上半分は車輪が狭軌走行位置にある場合、下半
分は車輪が標準軌走行位置にある場合を示した図であ
る。

【符号の説明】 １ ころスプライン ２ 車軸 ３ 車輪 ４ 外スリーブ ７ すべり軸受 ８ ジャーナル軸受 ９ スラスト軸受 １１ 車輪位置固定装置 １１ｄ ラック ２１ 歯車装置 ２１ａ 大歯車 ２１ａａ ボス ２１ａｂ スリーブ ２２ スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 勲 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 藤田 豊志 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 徳田 憲暁 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 豊岡 友裕 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 伊藤 智広 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 山村 佳成 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 和田 篤行 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 角富 幸博 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住金デザインエンジ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 すべり軸受を介して車軸に取り付けら
   れ、軌間に合わせて車軸の軸方向に移動した後位置を固
   定される車輪に、車軸と車輪との間に設けられた回転ト
   ルク伝達機構により主電動機の回転トルクを伝達して車
   軸と車輪とを一体に回転させる構造とした軌間可変機構
   付輪軸において、 車軸の中央位置に歯車装置を配置し、車輪と歯車装置と
   の間に回転トルク伝達機構を配置することで、車軸の両
   端部に配置される車軸軸受の小径化及びばね下質量の低
   減を図ると共に、 車輪の位置固定装置を、前記車軸軸受を配置した車軸の
   軸端に設けたことを特徴とする軌間可変機構付輪軸。
2. 【請求項２】 請求項１記載の軌間可変機構付輪軸にお
   いて、車輪の位置固定装置を、車軸軸受を配置した車軸
   の軸端に設けることに代えて、回転トルク伝達機構の外
   周位置に設けたことを特徴とする軌間可変機構付輪軸。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の軌間可変機構付輪
   軸を備えたことを特徴とする台車。