JP2009234328A - 鉄道車両用操舵台車 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータをアクティブ制御することなく、アクチュエータによって操舵力を補助することによって台車の曲線通過中の横圧低減を図れる鉄道車両用操舵台車を提供する。
【解決手段】台車枠２と操舵梁５との間にアクチュエータ１５が設けられており、アクチュエータ１５は、台車枠２と操舵梁５とに連結された伸縮可能な油圧式のアクチュエータ本体１８と、台車枠２が操舵梁５に対して回動することによってアクチュエータ本体１８が伸縮される際に、該アクチュエータ本体１８に作動油を供給して、この油圧によって該アクチュエータ本体１８の伸縮を補助する油供給手段１９とを備えているので、台車枠２の旋回（回動）がアクチュエータ１５によって補助されて、台車枠２が比較的軽い力で素早く旋回（回動）するので、台車（台車枠）１の回転抵抗が減少し、その結果曲線通過中の横圧を減少させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄道車両用操舵台車に関する。

現在実用化されている操舵機能付き台車は、車体（操舵梁）−台車枠間のボギー角（車体−台車間のヨー方向まわりの相対回転角）変位を操舵梁、操舵てこ、連結棒を介して軸箱に伝達し、前後輪軸のアタック角を機械的に操舵制御するようにしている。このような機構を用いることにより円曲線中での横圧低減効果が確認されている。ただし、機械的操舵を行っても、緩和曲線出入口のような曲率の変化点においては、台車をレールから回転させる力が作用した後にボギー角が発生しているため、その効果が低くなる傾向がある。

そこで、曲率変化点でアクチュエータによってレールからの回転力に相当する操舵力を与え、緩和曲線での横圧低減を図った鉄道車両用操舵台車が提供されている（特許文献１参照）。

この鉄道車両用操舵台車は、台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有し、台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることを特徴としている。
このような鉄道車両用操舵台車によれば、台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設けたので、曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車の旋回動作をアシストすることにより、台車旋回抵抗を減少させることができる。
特開２００７−１６８５１０号公報

ところが、上記従来の鉄道車両用操舵台車では、アクチュエータをアクティブ制御するために、制御装置が必要であり、この制御装置に入力するデータとして、曲率等の地上データ、車両走行時の地点検知データ、車両速度データ等の複数のデータが必要であり、制御が複雑であるという問題があった。また、制御が複雑であるがゆえに、誤制御を起こすおそれもある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アクチュエータをアクティブ制御することなく、台車枠が操舵梁に対して回動することによって作動油が供給されるアクチュエータによって操舵力を補助し、これによって台車の曲線通過中の横圧低減を図れる鉄道車両用操舵台車を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、台車枠の前後に輪軸がそれぞれ回動可能に設けられた台車と、前記輪軸を前記台車枠の前後方向中心線に対して対称に回動させるリンク機構と、このリンク機構に連結されて、前記台車枠に対して相対的に回動可能な操舵梁とを備えた鉄道車両用操舵台車において、
前記台車枠と前記操舵梁との間に、前記台車枠が前記操舵梁に対して回動するに伴って伸縮可能なアクチュエータが設けられており、
前記アクチュエータは、前記台車枠と前記操舵梁とに連結された伸縮可能な油圧式のアクチュエータ本体と、前記台車枠が前記操舵梁に対して回動することによって前記アクチュエータ本体が伸縮される際に、該アクチュエータ本体に作動油を供給して、この油圧によって該アクチュエータ本体の伸縮を補助する油供給手段とを備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、台車枠の前後に輪軸がそれぞれ回動可能に設けられた台車と、この台車枠に対して相対的に回動可能な枕はりとを備えた鉄道車両用操舵台車において、
前記台車枠と前記枕はりとの間に、前記台車枠が前記枕はりに対して回動するに伴って伸縮可能なアクチュエータが設けられており、
前記アクチュエータは、前記台車枠と前記枕はりとに連結された伸縮可能な油圧式のアクチュエータ本体と、前記台車枠が前記枕はりに対して回動することによって前記アクチュエータ本体が伸縮される際に、該アクチュエータ本体に作動油を供給して、この油圧によって該アクチュエータ本体の伸縮を補助する油供給手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、台車が曲線区間に進入すると、台車の車輪がレールに沿って転動することによって、リンク機構、操舵梁を介して、輪軸が台車枠の前後方向中心線に対して対称に回動するとともに、台車枠が旋回（回動）するが、このとき、台車枠が操舵梁に対して回動するに伴って油圧式のアクチュエータ本体が伸縮され、このアクチュエータ本体が伸縮される際に、該アクチュエータ本体に油供給手段から作動油が供給されて、アクチュエータ本体の伸縮が補助される。したがって、台車枠の旋回（回動）がアクチュエータによって補助されて、台車枠が比較的軽い力で素早く旋回（回動）するので、台車（台車枠）の回転抵抗が減少し、その結果曲線通過中の横圧を減少させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、台車が曲線区間に進入すると、台車の車輪がレールに沿って転動することによって、台車枠が旋回（回動）するが、このとき、台車枠が枕はりに対して回動するに伴って油圧式のアクチュエータ本体が伸縮され、このアクチュエータ本体が伸縮される際に、該アクチュエータ本体に油供給手段から作動油が供給されて、アクチュエータ本体の伸縮が補助される。したがって、台車枠の旋回（回動）がアクチュエータによって補助されて、台車枠が比較的軽い力で素早く旋回（回動）するので、台車（台車枠）の回転抵抗が減少し、その結果曲線通過中の横圧を減少させることができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る鉄道車両用操舵台車の一例を示すもので、その平面図である。台車１は、操舵機能を有するもので、台車枠２、輪軸３、リンク機構４、操舵梁５等を備えている。

台車枠２は左右の側梁２ａ，２ａの中央部どうしを横梁２ｂで結合することによって、平面視略Ｈ型状に形成されている。
輪軸３は、車軸３ａの両端部に車輪３ｂ，３ｂを取り付けてなるもので、台車枠２の前後にそれぞれ設けられている。車軸３ａの両端部はそれぞれ軸箱６，６によって軸回りに回転可能に支持されており、軸箱６は台車枠２の側梁２ａの端部に、支持ばね７によって支持されている。このようにして、台車枠２の前後に、それぞれ輪軸３，３が水平面内において車軸３ａの長手方向中央部を回動中心として回動可能に設けられている。

前記リンク機構４は台車枠２の左右両側にそれぞれ設けられており、台車枠２の側梁２ａの中央部から側方に突出する突部２ｃに、中心軸８ａ回りに回動可能に設けられた操舵てこ８と、この操舵てこ８に、前記中心軸８ａを挟む位置にそれぞれ回動可能に連結されるとともに、台車枠２の前後に向けてそれぞれ延びる連結棒９，９とを備えている。
そして、一方の連結棒９は前側の輪軸３の軸箱６に回動可能に連結されており、他方の連結棒９は後側の輪軸３の軸箱６に回動可能に連結されている。このようなリンク機構４によって、前後の輪軸３，３は台車枠２の前後方向中心線に対してハ字状に対称に回動するようになっている。

前記操舵梁５は、前記台車枠２の横梁２ｂ上に、該横梁２ｂに沿って配置されており、台車枠２の回転中心と同心の回転軸１０を有している。つまり、台車枠２の横梁２ｂの中央部には回転軸１０が設けられており、この回転軸１０に操舵梁５が軸回りに回動可能に取り付けられている。操舵梁５の両端部にはそれぞれ連結部５ａ，５ａが形成されており、各連結部５ａは前記操舵てこ８の端部に回動可能に連結されている。また、操舵梁５は車体側に固定されており、これによって操舵梁５は車体と同じ回転運動をするようになっている。

そして、上記のような構成の台車１では、それが曲線区間に進入すると、台車１の車輪３ｂ・・・がレールに沿って転動することによって、台車枠２が旋回（回動）し、これによって、該台車枠２に対して操舵梁５が相対的に所定の回動角度で回動し、リンク機構４、操舵梁５を介して、輪軸３，３が台車枠２の前後方向中心線に対して対称に回動するようになっている。
なお、台車枠２と操舵梁５との間には、心皿すり板１１が設けられており、これによって、台車枠２が旋回（回動）する際に回転抵抗を生じるようになっている。

上記のような台車１において、台車枠２と操舵梁５との間に、該台車枠２と操舵梁５とのなす回動角度に応じて伸縮するアクチュエータ１５が設けられている。
すなわちまず、台車枠２の横梁２ｂにはアーム部１６が台車枠２の前方に向けて突出形成されており、操舵梁５にはアーム部１７が台車枠２の前方に向けてかつ、前記アーム部１６と平面視においてほぼ平行離間して突出形成されている。
これらアーム部１６，１７は、台車枠２に対して操舵梁５が相対的に所定の回動角度で回動するに伴って接離するようになっている。

前記アクチュエータ１５は、図２に示すように、台車枠２のアーム部１６と操舵梁５のアーム部１７との間に伸縮可能に設けられた油圧式のアクチュエータ本体１８と、このアクチュエータ本体１８が伸縮される際に、該アクチュエータ本体１８に作動油を供給して該アクチュエータ本体１８の伸縮を補助する油供給手段１９とを備えている。

アクチュエータ本体１８は、シリンダ２０とピストンロッド２１とを備えており、シリンダ２０の基端部と、ピストンロッド２１の先端部にはそれぞれスタッド２２，２２が取り付けられている。そして、一方のスタッド２２が前記アーム部１６に回動可能に連結され、他方のスタッド２２が前記アーム部１７に回動可能に連結されており、これによって、アクチュエータ１５は台車枠２のアーム部１６と操舵梁５のアーム部１７との間に伸縮可能に取り付けられている。
そして、アクチュエータ本体１８は、台車枠２に対して操舵梁５が相対的に所定の回動角度で回動して、アーム部１６，１７が接離することによって、伸縮するようになっている。つまり、アーム部１６，１７が離間する場合は、シリンダ２０とピストンロッド２１が離間していくことによって、アクチュエータ本体１８が伸張し、一方、アーム部１６，１７が接近する場合は、シリンダ２０とピストンロッド２１とが接近していくことによって、アクチュエータ本体１８が収縮するようになっている。

前記シリンダ２０には、前記アーム部１６，１７の接離によってアクチュエータ本体１８が伸縮される際に、油供給手段１９によって作動油が供給され、この作動油の油圧によって該アクチュエータ本体１８の伸縮が補助されるようになっている。
油供給手段１９は、オイルポンプ２３、オイルタンク２４、コントロールバルブ２５を備えている。
オイルタンク２４には作動油が貯留されており、この作動油がオイルポンプ２３によって、油路２６、コントロールバルブ２５を介して、シリンダ２０に供給され、シリンダ２０内の作動油はコントロールバルブ２５、油路２７を介してオイルタンク２４に戻されるようになっている。
なお、オイルポンプ２３、オイルタンク２４は、台車枠２または操舵梁５に取り付けられており、コントロールバルブ２５はアクチュエータ１５に取り付けられている。

前記コントロールバルブ２５は、図３（ａ）に示すように、バルブハウジング３０のほぼ中央部に、スプールバルブ３１が左右にスライド可能に設けられるとともに、ばね部材３１ａが装填されたものである。スプールバルブ３１は、それが左にスライドした際は、ばね部材３１ａによって右に押圧され、右にスライドした際は、ばね部材３１ａに左に押圧され、中央に位置した際は、ばね部材３１ａからは押圧力は作用しないようになっている。

スプールバルブ３１は、台車１が直線区間を走行している場合は、図３（ａ）に示すように、中立状態の位置にあり、オイルポンプ２３からの作動油は、バルブハウジング３０に形成された油路３２ａを通ってバルブハウジング３０の中に入り、スプールバルブ３１の外周面に形成された溝３２ｂ、バルブハウジング３０の内周面に形成された溝３２ｃを通り、さらにバルブハウジング３０に形成された油路３２ｄを通って、戻り孔３２ｅから前記油路２７（図２参照）を通ってオイルタンク２４に戻るようになっている。

台車１が曲線区間に進入して、リンク機構４、操舵梁５を介して台車枠２が右に旋回（回動）し、これによって、該台車枠２に対して操舵梁５が相対的に所定の回動角度で回動して、アーム部１６，１７が接近すると、図３（ｂ）に示すように、スプールバルブ３１がばね部材３１ａの押圧力に抗して左にスライドして、作動油の流れが切り換えられる。
これによって、バルブハウジング３０に形成された油路３２ｆとシリンダ２０の左側（先端部側）のシリンダ室２０ａとが油路３３を介して通じ、シリンダ室２０ａには、油路３２ａ、右側の溝３２ｂ、油路３２ｆ、油路３３を通って作動油が流入して、オイルポンプ２３の圧力がかかって、アクチュエータ本体１８が収縮する。つまり、シリンダ２０とピストンロッド２１とが接近していく。
一方、バルブハウジング３０に形成された油路３２ｇとシリンダ２０の右側（基端部側）のシリンダ室２０ｂとが油路３４を介して通じ、シリンダ室２０ｂの作動油は、油路３４、油路３２ｇ、左側の溝３２ｂ、左側の溝３２ｃ、油路３２ｄを通って、戻り孔３２ｅから前記油路２７を通ってオイルタンク２４に戻るようになっている。

また、台車１が前記曲線区間とは曲がり方向が逆の曲線区間に進入して、リンク機構４、操舵梁５を介して台車枠２が左に旋回（回動）し、これによって、該台車枠２に対して操舵梁５が相対的に所定の回動角度で回動して、アーム部１６，１７が離間すると、図３（ｃ）に示すように、スプールバルブ３１がばね部材３１ａの押圧力に抗して右にスライドして、作動油の流れが切り換えられる。
これによって、バルブハウジング３０に形成された油路３２ｇとシリンダ２０の右側（基端部側）のシリンダ室２０ｂとが油路３４を介して通じ、シリンダ室２０ｂには、油路３２ａ、左側の溝３２ｂ、油路３２ｇ、油路３４を通って作動油が流入して、オイルポンプ２３の圧力がかかって、アクチュエータ本体１８が伸張する。つまり、シリンダ２０とピストンロッド２１とが離間していく。
一方、バルブハウジング３０に形成された油路３２ｆとシリンダ２０の左側（先端部側）のシリンダ室２０ａとが油路３３を介して通じ、シリンダ室２０ａの作動油は、油路３３、油路３２ｆ、右側の溝３２ｂ、右側の溝３２ｃ、油路３２ｄを通って、戻り孔３２ｅから前記油路２７を通ってオイルタンク２４に戻るようになっている。

上記のような構成のアクチュエータ１５が設けられた台車１では、この台車１が、直線区間を走行している場合は、コントロールバルブ２５のスプールバルブ３１が中立状態の位置にあり、オイルポンプ２３からの作動油はアクチュエータ本体１８のシリンダ２０に入らずに、コントロールバルブ２５を介してオイルタンク２４に戻るため、安定して直線走行を行うことができる。
そして、台車１が曲線区間に進入すると、台車１の車輪３ｂがレールに沿って転動することによって、リンク機構４、操舵梁５を介して、輪軸３が台車枠２の前後方向中心線に対して対称に回動するとともに、台車枠２が旋回（回動）するが、このとき、コントロールバルブ２５によって作動油の流れが切り換えられて、該アクチュエータ本体１８のシリンダ２０に油供給手段１９から作動油が供給されて、該シリンダ２０に油供給手段１９のオイルポンプ２３の圧力がかかり、この圧力によって、アクチュエータ本体１８の伸縮が補助される。
したがって、台車枠２の旋回（回動）がアクチュエータ１５によって補助されて、台車枠２が比較的軽い力で素早く旋回（回動）するので、台車（台車枠２）１の回転抵抗が減少し、その結果曲線通過中の横圧を減少させることができる。

（第２の実施の形態）
図４は本発明に係る鉄道車両用操舵台車の他の例を示す平面図である。本実施の形態の鉄道車両用操舵台車が、前記第１の実施の形態の鉄道車両用操舵台車と異なる点はリンク機構を備えていない点と、操舵梁５を一般的な台車に設けられる枕はり３５とした点であり、その他の構成は第１の実施の形態の鉄道車両用操舵台車と同様である。
したがって、本実施の形態においては、第１の実施の形態の鉄道車両用操舵台車と同一の構成部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
また、本実施の形態では、アクチュエータ、アクチュエータ本体、油供給手段等は、第１の実施の形態におけるアクチュエータ１５、アクチュエータ本体１８、油供給手段１９と同様の構成であるので、その説明を省略する。

本実施の形態では、枕はり３５は、第１の実施の形態における操舵梁５と同様に、台車枠２の横梁２ｂ上に、該横梁２ｂに沿って配置されており、台車枠２の回転中心と同心の回転軸１０を有している。つまり、台車枠２の横梁２ｂの中央部には回転軸１０が設けられており、この回転軸１０に枕はり３５が軸回りに回動可能に取り付けられている。また、枕はり３５は車体側に固定されており、これによって枕はり３５は車体と同じ回転運動をするようになっている。

そして、上記のような構成の台車１では、それが曲線区間に進入すると、台車１の車輪３ｂ・・・がレールに沿って転動することによって、台車枠２が旋回（回動）し、これによって、該台車枠２に対して枕はり３５が相対的に所定の回動角度で回動するが、このとき、台車枠２が枕はり３５に対して回動するに伴って油圧式のアクチュエータ本体１８が伸縮され、このアクチュエータ本体１８が伸縮される際に、該アクチュエータ本体１８に油供給手段１９から作動油が供給されて、アクチュエータ本体１８の伸縮が補助される。したがって、台車枠２の旋回（回動）がアクチュエータ１５によって補助されて、台車枠２が比較的軽い力で素早く旋回（回動）するので、台車１（台車枠２）の回転抵抗が減少し、その結果曲線通過中の横圧を減少させることができる。

本発明に係る鉄道車両用操舵台車の一例を示すもので、台車の平面図である。 同、アクチュエータと油供給手段の概略構成を示す断面図である。 同、油供給手段のコントロールバルブの断面を示すもので、（ａ）は台車の直進走行時における作動油の流れを示す図、（ｂ）は台車の右旋回時における作動油の流れを示す図、（ｃ）は台車の右旋回時における作動油の流れを示す図である。 本発明に係る鉄道車両用操舵台車の他の例を示すもので、台車の平面図である。

符号の説明

１ 台車
２ 台車枠
３ 輪軸
４ リンク機構
５ 操舵梁
１５ アクチュエータ
１８ アクチュエータ本体
１９ 油供給手段
２０ シリンダ
２１ ピストンロッド
２３ オイルポンプ
２４ オイルタンク
２５ コントロールバルブ
３５ 枕はり

Claims (2)

1. 台車枠の前後に輪軸がそれぞれ回動可能に設けられた台車と、前記輪軸を前記台車枠の前後方向中心線に対して対称に回動させるリンク機構と、このリンク機構に連結されて、前記台車枠に対して相対的に回動可能な操舵梁とを備えた鉄道車両用操舵台車において、
   前記台車枠と前記操舵梁との間に、前記台車枠が前記操舵梁に対して回動するに伴って伸縮可能なアクチュエータが設けられており、
   前記アクチュエータは、前記台車枠と前記操舵梁とに連結された伸縮可能な油圧式のアクチュエータ本体と、前記台車枠が前記操舵梁に対して回動することによって前記アクチュエータ本体が伸縮される際に、該アクチュエータ本体に作動油を供給して、この油圧によって該アクチュエータ本体の伸縮を補助する油供給手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両用操舵台車。
2. 台車枠の前後に輪軸がそれぞれ回動可能に設けられた台車と、この台車枠に対して相対的に回動可能な枕はりとを備えた鉄道車両用操舵台車において、
   前記台車枠と前記枕はりとの間に、前記台車枠が前記枕はりに対して回動するに伴って伸縮可能なアクチュエータが設けられており、
   前記アクチュエータは、前記台車枠と前記枕はりとに連結された伸縮可能な油圧式のアクチュエータ本体と、前記台車枠が前記枕はりに対して回動することによって前記アクチュエータ本体が伸縮される際に、該アクチュエータ本体に作動油を供給して、この油圧によって該アクチュエータ本体の伸縮を補助する油供給手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両用操舵台車。

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