JP2010264910A - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】直線での高速走行安定性と自己操舵による曲線通過性に優れた鉄道車両用台車を提供すること。
【解決手段】一組の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ平面形状が略扇形の一対のバネ部３０ｐ，３０ｑを点対称に備え、その一対のバネ部が取付部にて所定の位置に配置されるように取り付けられたものであり、当該バネ部の配置位置は、一組の積層ゴムを平面視した場合に、一方の取付部にて、その一方の積層ゴム３０Ａを円周方向に見てバネ部が存在しないスグリ部分３０Ｄに、他方の取付部では、同じく円周方向に見て一方の積層ゴムのスグリ部分３０Ｄ，３０Ｄに該当する位置に、当該他方の積層ゴム３０Ｂのバネ部３０ｐ，３０ｑが配置され、且つ、輪軸の旋回中心を中心点として描いた仮想の円Ｃが、２箇所に取り付けられた一組の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂに対して、いずれもバネ部３０ｐ，３０ｑが存在しないスグリ部分３０Ｄを通るようにした鉄道車両用台車。
【選択図】 図４

Description

本発明は、輪軸を挟んだ台車の前後方向の位置で、積層ゴムを用いて輪軸を弾性支持する軸箱支持装置を備えた鉄道車両用台車に関し、特に直線での高速走行安定性とともに、自己操舵による曲線通過性にも優れた軸箱支持装置を有する鉄道車両用台車に関する。

近年では鉄道車両の高速化が求められ、直線路の不安定走行と曲線路における車輪横圧の増大をいかにして解決するかが課題となっている。操舵機能をもたない軸箱支持装置は、直線走行時の要求と曲線走行時の要求とは相反するものである。すなわち、軸バネの剛性を落とせば車輪が線路の曲線に追従しやすくなる一方で、直線路での蛇行が起き易くなってしまう。逆に、軸バネの剛性を上げると直線走行の安定性は得られるが、曲線路ではアタック角が大きくなってしまう。その点、下記特許文献１には、実質的な自己操舵機能をもたせるように構成した鉄道車両用台車の軸箱支持装置が開示されている。

図８は、特許文献１に記載された軸箱支持装置の一部を示した平面図である。曲線路では、車輪１１０とレール２００との間にアタック角αが生じ、その車輪１１０には横圧Ｑと前後力Ｆが作用する。横圧Ｑは前後力Ｆよりも大きいので、車輪１１０から軸箱１２０を介してバネ軸１３０に対して、車輪１１０を車軸１６０の中心回りに回転させる偶力となる。バネ軸１３０は、リンク１４０の規制によって移動が制限されるが、そのリンク１４０は、弾性体１５０が撓むことによってその結合部を支点として二点鎖線で示すように揺動する。従って、バネ軸１３０が横圧Ｑによって移動することで、軸箱１２０が曲線の内側斜前方に変位し、アタック角αが減少する。一方、直線路の走行では、リンク１４０がバネ軸１３０を拘束するので、軸箱７の向きが安定して蛇行防止となる。

特許２８３４２９５号公報 特開２００６−１０３４２４号公報

従来の鉄道車両用台車は、曲線走行に際して横圧を受けて、車輪が自ずとレールの曲線に沿うように輪軸（車軸と車輪）を回転させる自己操舵方式と、シリンダなどを設けて強制的に輪軸を回転させる強制操舵方式とがある。強制操舵方式では、その機構が複雑になりコストアップになる他、車両重量を増加させる問題にもなる。その一方で、自己操舵の場合には、構成がシンプルになるが、前述したように直線走行と曲線走行との安定性を両立する点に問題があった。

前述した特許文献１の他、特許文献２などには、自己操舵方式を採用した鉄道車両用台車が提案され、その構成は強制操舵に比べてシンプルなものになっている。しかし、それでもバネ部材の他にリンク機構を加えた構成であり、そのためのスペースや部材を追加し、従来とは異なる別の構造にしなければならず、そのための設計変更が必要になり、コストアップは避けられなかった。また、図８に示す軸箱支持装置では、バネ軸１３０とリンク１４０の間には上下方向に激しい摺動が発生し、摩耗を極力防ぐ今日の設計から逆行しており現実的ではなかった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、簡単な構成によって直線での高速走行安定性とともに、自己操舵による曲線通過性にも優れた鉄道車両用台車を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用台車は、輪軸を弾性支持する軸箱支持装置が、輪軸の軸受部を挟んだ前後２箇所の取付部に、水平方向の荷重を弾性支持する前後一組の積層ゴムを備えたものであって、前記一組の積層ゴムは、それぞれゴムプレートと金属プレートとが交互に積層され、平面形状が略扇形の一対のバネ部を点対称に備え、その一対のバネ部が前記取付部にて所定の位置に配置されるように取り付けられたものであり、当該バネ部の配置位置は、前記一組の積層ゴムを平面視した場合に、一方の取付部にて、その一方の積層ゴムを円周方向に見てバネ部が存在しないスグリ部分に、他方の取付部では、同じく円周方向に見て前記一方の積層ゴムのスグリ部分に該当する位置に、当該他方の積層ゴムのバネ部が配置され、且つ、前記輪軸の旋回中心を中心点として描いた仮想の円が、前記２箇所に取り付けられた一組の積層ゴムに対して、いずれもバネ部が存在しない前記スグリ部分を通るようにしたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記積層ゴムの中心を通る台車前後方向の直線をＸ軸とし、そのＸ軸に直交する台車左右方向の直線をＹ軸とした場合、バネ部端部の前記Ｘ軸やＹ軸からの距離が、Ｘ軸側よりもＹ軸側の方が大きいものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記軸箱支持装置に設けられた一組の積層ゴムは同じ形状のものであり、前記２箇所の取付部に対し、各積層ゴムのバネ部が、所定の位置にそれぞれ配置されるように位置決め手段を解して取り付けられるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記積層ゴムが、円筒部材に一対の前記バネ部が一体に形成されたものであり、台車枠に下向きに固定された固定ピンに前記円筒部材を嵌め合わせ、固定ピンの下端に固定された支持部材によって取り付けられるものであって、前記位置決め手段は、前記固定ピンと円筒部材に形成されたキー溝と、そのキー溝に嵌合する前記支持部材に形成されたキー突起であることが好ましい。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記バネ部が、積層されたゴムプレートによる扇形の中心点が、前記積層ゴムの中心点より前記ゴムプレートから遠くなる方へずれていることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記バネ部が、積層されたゴムプレートが内周側から外周側へと、高さ方向の寸法を小さくしたものであることが好ましい。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記バネ部の所定以上の変形を規制するストッパを有するものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記ストッパが、前記積層ゴムのスグリ部分に配置され、そのスグリ部分の形状に合わせ、ゴム材によって形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記ストッパが、台車枠と前記軸箱支持装置との間にピンによって連結されたリンクであって、両端の連結部にはピンとの間に不感帯を備えたゴム材による緩衝部が形成されたものであることが好ましい。

よって、本発明によれば、一組の積層ゴムについて、そのバネ部の配置を工夫したことにより、輪軸の旋回剛性を低くして自己操舵性を良くして安定した曲線走行を可能にするとともに、前後左右の水平方向の荷重に対する圧縮剛性を確保しているため、直線路での台車蛇行動に関する走行安定性も得られる。また、一組の積層ゴムに同一形状のものを使用していた場合に、位置決め手段を設けることによって各取付部に対するバネ部の配置を間違うことなく適切に組み付けることができる。そして、本発明は、こうして積層ゴムの配置を変えること、一組の積層ゴムに同一形状のものを使用することで、コストをかけずに前記効果を達成することができる。さらに、前述した手段によって自己操舵性をより向上させることができ、また必要以上にバネ部が変形しないようにストッパを設けることで、適切な輪軸の旋回を可能とする。

実施形態の鉄道車両用台車に設けられた軸箱支持装置について一部を断面で示した側面図である。 実施形態の軸箱支持装置について、図１のＡ−Ａ矢視において水平方向支持部を示した図である。 一台の台車に設けられた４つの軸箱支持装置について、それぞれの積層ゴムを示した図である。 軸箱支持装置の積層ゴムについて配置を示した平面図である。 左右剛性を大きくした軸箱支持装置について積層ゴムを示した平面図である。 軸箱支持装置の水平方向支持部に形成したストッパを示した図である。 積層ゴムの過剰変形を防止するリンクによるストッパ機構を示した図である。 鉄道用台車を構成する従来の軸箱支持装置を示した平面図である。

次に、本発明に係る鉄道車両用台車の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の鉄道車両用台車に設けられた軸箱支持装置について一部を断面で示した側面図である。鉄道車両は、例えば車体の前後に２台の鉄道車両用台車（以下、単に「台車」とする）を有し、各台車には、左右に設けられた空気バネを介して車体が搭載されている。車輪を左右に有する輪軸は、台車の前後にあって、輪軸と台車枠を構成する側梁１との間には、図１に示すような軸箱支持装置が構成されている。

軸箱支持装置１０は、側梁１の下に設けられ、台車枠を上下方向と前後左右方向（水平方向）に弾性支持する構造がとられている。すなわち、輪軸を支持する軸受部１１を有する軸箱体１２には、側梁１との間に、台車を上下方向に弾性支持する上下方向支持部１７が設けられ、軸受部１１を挟んだ位置に、台車を前後左右方向（水平方向）に弾性支持する一対の水平方向支持部１８，１８が構成されている。

上下方向支持部１７には、図示するように二重に設けられたコイルバネ２１，２２が配置されている。側梁１には、筒状のケース２３が一体に形成され、その中にコイルバネ２１，２２が入れられている。ケース２３の上蓋には上部バネ受け２４が設けられ、軸箱体１２には下部バネ受け２５が設けられ、それぞれにコイルばね２１，２２の上下両端を嵌め合わせるようにして組み付けられている。

軸箱体１２には、その軸受部１１を挟んだ台車の前後方向（図の左右方向）両側に、水平方向支持部１８を構成する積層ゴム３０が組み付けられている。ここで、図２は、本実施形態の軸箱支持装置について、特に図１のＡ−Ａ矢視において水平方向支持部１８を示した図である。軸箱体１２には、軸受部１１を挟んで上下方向に貫いた円筒形状のバネ受け１３が形成され、その中に弾性部材として積層ゴム３０（３０Ａ，３０Ｂ）が組み付けられている。軸箱支持装置１０は、前述のコイルバネ２１，２２によって台車枠にかかる上下方向の荷重を負担し、この積層ゴム３０によって台車枠にかかる水平方向の荷重を負担する構造となっている。

軸箱支持装置１０には前後の２箇所に水平方向支持部１８を有し、それぞれに同じ形状の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂが組み付けられている。その積層ゴム３０は、円弧状に湾曲した複数のゴムプレート３１と金属プレート３２とが重ね合わされた扇形状の一対のバネ部３０ｐ，３０ｑを備えている。一対のバネ部３０ｐ，３０ｑは、内周側を円筒形状のホルダ３３に接続して一体に形成され、ホルダ３３の軸心を中心にした点対称になる位置に配置されている。そして、バネ部３０ｐ，３０ｑは、径方向に重ねられたゴムプレート３１と金属プレート３２は、高さ方向の寸法がホルダ３３に接続された内側から外側へ小さくなるように形成されている。

こうした積層ゴム３０は、その外周側がバネ受け１３への装着によって支持され、内周側が側梁１から下方に延びた固定ピン１４にホルダ３３を嵌め合わせることによって組み付けられる。固定ピン１４は、側梁１に固定され、その下端には取付板１５がネジによって締結され、固定ピン１４に装着されたホルダ３３を支えるようになっている。その取付板１５には上方に突設した凸状のキー突起１５ａが形成され、固定ピン１４やホルダ３３に形成されたキー溝１４ａ，３３ａと嵌合し（図２参照）、積層ゴム３０の位置決めができるようになっている。

すなわち、側梁１に固定された固定ピン１４のキー溝１４ａと、その固定ピン１４に装着されたホルダ３３のキー溝３３ａとが一致することで、取付板１５のキー突起１５ａが嵌合できるようになっており、積層ゴム３０の組み付け状態が図２に示すように一義的に決定される。特に本実施形態では、前後一対の水平方向支持部１８，１８を比べて見た場合に、図示するように積層ゴム３０Ａ，３０Ｂのバネ部３０ｐ，３０ｑの位置が９０度ずれるように配置されている。そのため、互いの固定ピン１４に形成されたキー溝１４ａは９０度ずれており、同一形状の積層ゴム３０をそれぞれの水平方向支持部１８，１８に組み付けた場合にでも、図２に示すように、積層ゴム３０Ａの配置と、積層ゴム３０Ｂの配置が必ず９０度ずれた位置関係になるよう構成されている。

ところで、本実施形態の軸箱支持装置１０は、こうした積層ゴム３０の組み付け方向によって、高速走行安定性とともに曲線通過性にも優れた台車を実現している。図３は、一台の台車に設けられた４つの軸箱支持装置１０について、それぞれの積層ゴム３０Ａ，３０Ｂを示した図である。
なお、積層ゴム３０Ａ，３０Ｂの符号は、バネ部３０ｐ，３０ｑの位置が進行方向Ｓに向かって右斜めに配置されているものを「３０Ａ」とし、左斜めに配置されているものを「３０Ｂ」としている。また、バネ部３０ｐ，３０ｑの符号は、図３に示すように、矢印Ｓ方向を進行方向とした場合に、進行方向に見て前方にあるものが「３０ｐ」であり、後方にあるものが「３０ｑ」である。

台車５は、左右の側梁１が横梁２によって連結された台車枠が形成され、その前後に輪軸を有し、それぞれの輪軸が左右の軸箱支持装置１０によって支持されている。なお、図に示す点Ｏは、輪軸の旋回中心を表している。そして、台車５の前後左右には、軸箱支持装置１０を構成する４組の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂが設けられている。各々の軸箱支持装置１０で見た場合には、前述したように、積層ゴム３０Ａ，３０Ｂのバネ部３０ｐ，３０ｑの位置が９０度ずれて配置されている。一方、一台の台車５全体で見た場合には、側梁１の前後では同じパターンで積層ゴム３０Ａ，３０Ｂが組み付けられ、左右では、積層ゴム３０Ａ，３０Ｂの位置が前後逆転し、バネ部３０ｐ，３０ｑの配置が左右対称になっている。

次に、図４は、軸箱支持装置１０の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂについて配置を示した平面図である。円弧Ｃは、図３に示した点Ｏを中心とした仮想の円Ｃの一部であり、点Ｏが鉄道車両用輪軸が曲線を通過する際に自己操舵を行う輪軸の旋回中心である。そして、円弧Ｃは、点Ｏを中心に、積層ゴム３０（３０Ａ，３０Ｂの中心である固定ピン１４及びホルダ３３の軸心Ｏ１までを半径としたものである。本実施形態では、この円弧Ｃが、バネ部３０ｐ，３０ｑの特にゴムプレート３１が存在しない部分（以下、「スグリ部分」という）３０Ｄを通るように、積層ゴム３０自身の構造や組み付け位置が設計されている。

ところで、輪軸を支持する軸箱支持装置１０が台車枠（側梁１）との間で相対的に変位する場合、積層ゴム３０は、その水平方向にかかる荷重を、径方向に積層されたゴムプレート３１（３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ）の圧縮による圧縮剛性によって受けている。一方で、鉄道車両が曲線走行で自己操舵する場合、積層ゴム３０は、図３に示す点Ｏを中心にした輪軸の旋回によって円弧Ｃの接線方向に荷重を受ける。

この点、軸箱支持装置１０は、円弧Ｃがスグリ部分３０Ｄを通り、輪軸の旋回方向である円弧Ｃの接線方向には、ゴムプレート３１ｅ，３１ｆ，３１ｇが重なって存在していない。そのため、輪軸の旋回による荷重を、ゴムプレート３１の圧縮剛性ではなく、各ゴムプレート３１ｅ，３１ｆ，３１ｇの円周方向への変形によって受けることになる。従って、本実施形態では、輪軸の旋回による荷重を受ける剛性（旋回剛性）が低く構成されており、その結果として、台車が曲線路を走行する際に自己操舵し易くなる。

その一方で、積層ゴム３０は、前後左右の水平方向荷重に対しては、ゴムプレート３１ｅ，３１ｆ，３１ｇの積層方向の圧縮剛性によって支持する構成がとられている。すなわち、円筒形状のホルダ３３に対し、一部に扇形のバネ部３０ｐ，３０ｑを設けた積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、ホルダ３３の周りを円周方向に見た場合に、バネ部３０ｐ，３０ｑが存在しないスグリ部分３０Ｄが存在する。そこで、一方の積層ゴム３０Ａのバネ部バネ部３０ｐ，３０ｑが存在しない円周方向の位置、つまりスグリ部分３０Ｄ，３０Ｄの位置に、他方の積層ゴム３０Ｂのバネ部３０ｐ，３０ｑが対応して位置決めされている。この関係は積層ゴム３０Ａ，３０Ｂのいずれから見た関係でも同じである。

よって、一つの軸箱支持装置１０について見た場合、例えば図３に矢印で示すように、前後方向の荷重は積層ゴム３０Ａが受け、左右方向の荷重は積層ゴム３０Ｂが受けるといったように、水平方向の荷重を少なくとも一方の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂにおけるバネ部３０ｐ，３０ｑの圧縮剛性によって受けるようになっている。
従って、軸箱支持装置１０に設けられた一対の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、台車５に作用する水平方向の荷重を受ける本来の機能を果たす一方で、自己操舵によって輪軸が旋回する際に機能する旋回剛性が低くなるように構成されている。

続いて、図４に基づいて、積層ゴム３０の構成について更に詳しく説明する。本実施形態では、前述したように、一組の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、点Ｏを中心とした円Ｃがスグリ部分３０Ｄを通るように形成されている。そこで先ず、本実施形態においてスグリ部分３０Ｄを定義する。

バネ部３０ｐ，３０ｑは、湾曲したゴムプレート３１と金属プレート３２が径方向に重ねられ、円周方向端部は、金属プレート３２が突き出し、ゴムプレート３１は凹状に湾曲している。このバネ部３０ｐ，３０ｑが台車の水平荷重を受けるのは、主に圧縮剛性が機能する範囲である。そして、それは径方向に見てゴムプレート３１が重なっている範囲である。従って、バネ部３０ｐ，３０ｑが存在する範囲とは、図に示した直線Ｌ１〜Ｌ２までの範囲であり、扇形をしているためその中心角はθ１（７１．５６°）である。そして、バネ部３０ｐ，３０ｑが存在しないスグリ部分３０Ｄは、直線Ｌ２〜Ｌ３までの範囲であって、扇形の中心角（スグリ角）はθ２（１０８．４４°）である。

積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、前述したように、側梁１に固定された固定ピン１４に装着されているため、軸箱体１２が側梁１との間で相対的に水平変位する場合、バネ部３０ｐ，３０ｑは固定ピン１４を基準にして変形する。自己操舵では輪軸の旋回によって軸箱体１２に偶力が生じ、それが積層ゴム３０Ａ，３０Ｂでは、バネ部３０ｐ，３０ｑに対し固定ピン１４の軸心である点Ｏ１を作用点としたモーメントが働く。従って、このモーメントに対する剛性を低くすることで、より輪軸が旋回し易くなり自己操舵性が向上する。

そこで、本実施形態のバネ部３０ｐ，３０ｑでは、固定ピン１４から離れる方向にムプレート３１ｅ，３１ｆ，３１ｇのモーメントに対する剛性が低くなるように設計されている。そうしたバネ部３０ｐ，３０ｑの構成は、直線Ｌ２と固定ピン１４の軸心である点Ｏ１を通るレール方向の直線Ｌ１０とが交差するように形成されている。そして、これは点Ｏ１を通って直線Ｌ１０と直交する直線（不図示）と直線Ｌ１との関係も同様である。また、別の見方をすれば、直線Ｌ１，Ｌ２の中心Ｏ２が積層ゴム３０Ａ，３０Ｂの中心であるＯ１とずれている。

よって、ゴムプレート３１ｅ，３１ｆ，３１ｇを比べた場合、内周側の３１ｅから外周側の３１ｇにかけて、モーメントの作用点である点Ｏ１を中心とした円弧の中心角が狭くなっており、その分だけモーメントに対する剛性が低くなっている。更に、図１に示すように、高さ方向の寸法が、内周側のゴムプレート３１ｅよりも外周側のゴムプレート３１ｇの方が小さくなっており、この点でも外側のゴムプレート３１ｇは、モーメントに対する剛性が低くなっている。従って、輪軸の旋回による荷重を支えるバネ部３０ｐ，３０ｑの旋回剛性が、ゴムプレート３１ｅ，３１ｆ，３１ｇの構成からも小さくなっており、自己操舵し易くなっている。

以上、軸箱支持装置１０を備えた台車では、コイルバネ２１，２２によって弾性支持され、乗客が多く車体重量が増した場合には、コイルバネ２１，２２が縮んで沈み込み、車体が軽くなればコイルバネ２１，２２が伸びて台車が浮き上がる。そして、台車に生じる前後左右の水平方向の変位に対しては、コイルバネ２１，２２の水平剛性も機能するが、主に積層ゴム３０の剛性によって支持される。その際、本実施形態では、一組の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂのバネ部３０ｐ，３０ｑが、台車に作用する水平方向の荷重を各方向において補い合って必要な剛性を確保している。そのため、直線路での高速走行に対して台車蛇行動を引き起こすことなく安定性に優れている。

一方、曲線走行時には、輪軸が遠心力によって曲線の外側にずれ、左右の車輪が踏面勾配によって内外輪の直径差を生じることで、相対的に外側の車輪が進むことによって輪軸に旋回が生じ、レールとの間の大きなすべりを発生させることなく曲線部を走行する。そうした曲線走行の際、本実施形態によれば、各々の軸箱支持装置１０を構成する前後の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂについて、バネ部３０ｐ，３０ｑが存在しないスグリ部分３０Ｄを、輪軸の旋回中心である点Ｏを中心として引いた円弧Ｃが通るように構成されているので、旋回剛性が低い分、輪軸が操舵し易くなり、曲線走行時の安定性を高めることができた。そして、本実施形態では、こうした効果を奏する台車を、軸箱支持装置１０におけるバネ部３０ｐ，３０ｑの配置、より具体的には、バネ部３０ｐ，３０ｑが存在しないスグリ部分３０Ｄの配置を如何にするかといった、極めて簡単な構成により、しかも安価に提供することが可能になった。

また、積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、同一形状のものであって、それ自体は区別がないため、部品点数を増やすことなく、この点でも製造コストなどを抑えることができる。そして、積層ゴム３０Ａ，３０Ｂは、軸箱支持装置１０を構成する同一部材であるが、固定ピン１４のキー溝１４ａにホルダ３３のキー溝３３ａを合わせることにより、バネ部３０ｐ，３０ｑの配置を間違うことなく確実に組み付けることができる。固定ピン１４のキー溝１４ａとホルダ３３のキー溝３３ａとが合っていない場合には、取付板１５のキー突起１５ａが嵌合しないため、組み付けできないからである。

鉄道車両では、走行速度が３０〜４０ｋｍ／ｈ程度で輪軸蛇行動が発生する場合が希にあるが、走行には影響が少なく問題とはなっていない。なお、輪軸蛇行動による旋回中心は輪軸中心である。一方、鉄道車両の走行速度が１８０ｋｍ／ｈ以上で台車蛇行動が発生する場合がある。このとき輪軸の動きは、ヨーイングが僅かであり、旋回中心が台車中心付近となるため、前後左右方向の動きが支配的になる。本実施形態の鉄道車両用台車は、こうした特徴を踏まえ、各走行状態毎に前後に配置された積層ゴム３０Ａ，３０Ｂの剛性を振り分けることに初めて成功した。

これまで説明した鉄道車両用台車の軸箱支持装置１０は、前後の積層ゴム３０Ａ，３０Ｂによって前後左右方向の剛性が等しくなるように構成されている。鉄道車両では前後方向の剛性（前後剛性）が左右方向の剛性（左右剛性）よりも大きくなるように設計するのが一般的である。しかし、本発明の効果を達成するには、旋回剛性への影響が小さくなるように、前後剛性と左右剛性を等しくするか、逆に左右剛性を大きくすることが好ましい。そこで図５は、左右剛性を大きくした軸箱支持装置の積層ゴムを示した平面図である。

この軸箱支持装置は、図１及び図２に示したものと同じ構成であり、積層ゴム５０（５０Ａ，５０Ｂ）が入れ替えられたものである。積層ゴム５０は、そのバネ部５０ｐ，５０ｑの円弧が、積層ゴム３０のバネ部３０ｐ，３０ｑよりも大きい扇形であり、大きくなった拡張部５１が円弧Ｃから遠い側に位置している。図の波線で示した位置が積層ゴム３０を構成するバネ部３０ｐ，３０ｑの端部であって、それよりも積層ゴム５０Ａ側では時計回りの方向に、積層ゴム５０Ｂでは反時計回りの方向に、それぞれバネ部５０ｐ，５０ｑの円弧を大きくした拡張部５１が配置されている。

すなわち、バネ部３０ｐ，３０ｑと比較して大きくなったバネ部５０ｐ，５０ｑの拡張部５１はＹ軸側に設けられ、バネ部端部のＸ軸（台車前後方向）やＹ軸（台車左右方向）からの距離がＸ軸側よりもＹ軸側の方が大きくなっている。こうして、バネ部５０ｐ，５０ｑは、Ｘ軸方向の積層部分よりもＹ軸方向に直交する積層部分が多くなり、前後剛性よりも左右剛性が大きくなる。

ところで、本実施形態では、積層ゴム３０の旋回剛性を低くして自己操舵の性能向上を可能にしたが、その一方で輪軸が必要以上に旋回してしまうことは好ましくない。そこで、バネ部３０ｐ，３０ｑの過剰な変形が生じるものについては、その変形を規制するストッパ機構を設けるようにする。図６は、水平方向支持部１８に形成したストッパを示した図である。ここでは、積層ゴム３０に対し、バネ部３０ｐ，３０ｑの変形を抑えるため、スグリ部分３０Ｄにゴム製のストッパ３８が軸箱体１２のバネ受け１３に固定されている。

輪軸の旋回に伴って積層ゴム３０が過剰に変形した場合にでも、ストッパ３８に対しバネ部３０ｐ，３０ｑの金属プレート３２端部が突き当たるようになっている。これにより、輪軸が適正な範囲で旋回する自己操舵を可能とする。なお、スグリ部分３０Ｄ内のストッパ３８は、旋回方向の変形だけではなく、前後方向の変形にも変形を規制することになるため、車体前後方向に２〜５ｍｍ程度の隙間ができるように形成されている。

次に、図７は、積層ゴム３０の過剰変形を防止する別構成のストッパ機構を示した図である。これは、リンク４１を利用したものであり、両端にゴムブッシュを備えた緩衝部４１ａを備えている。リンク４１は、軸箱体１２の下に位置する下金部１６に形成されたブラケット４２と、台車枠（側梁１）に固定され下方に延びたブラケット４３にピンによって連結されている。従って、軸箱体１２の前後方向に生じる変位をリンク４１が規制して、積層ゴム３０の過剰変形を防止する。なお、このリンク４１は、緩衝部４１ａには不感帯が形成され、軸箱体１２の変位に直ちにゴムブッシュが押圧されるわけではなく、車体前後方向に２〜５ｍｍ程度の隙間が形成されている。

以上、本発明の鉄道車両用台車について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、図４に示すように仮想の円Ｃがスグリ部分３０Ｄの一方に偏っているが、円Ｃがスグリ部分３０Ｄの中央付近を通るようにしてもよい。また、バネ部３０ｐ，３０ｑの扇形状などによっては、円Ｃが僅かでもゴムプレート３１上を通ってはいけないというわけではない。
また、バネ部３０ｐ，３０ｑのバネプレート３１は、外周側の剛性が低くなるように、径方向の厚みを薄くしたり、ゴムの硬度を変化させるようにしたものであってもよい。

１ 側梁
１０ 軸箱支持装置
１２ 軸箱体
１４ 固定ピン
１５ 取付板
１７ 上下方向支持部
１８ 水平方向支持部
２１，２２ コイルバネ
３０（３０Ａ，３０Ｂ） 積層ゴム
３０ｐ，３０ｑ バネ部
３１ ゴムプレート
３２ 金属プレート

Claims (9)

1. 輪軸を弾性支持する軸箱支持装置が、輪軸の軸受部を挟んだ前後２箇所の取付部に、水平方向の荷重を弾性支持する前後一組の積層ゴムを備えた鉄道車両用台車において、
   前記一組の積層ゴムは、それぞれゴムプレートと金属プレートとが交互に積層され、平面形状が略扇形の一対のバネ部を点対称に備え、その一対のバネ部が前記取付部にて所定の位置に配置されるように取り付けられたものであり、
   当該バネ部の配置位置は、
   前記一組の積層ゴムを平面視した場合に、一方の取付部にて、その一方の積層ゴムを円周方向に見てバネ部が存在しないスグリ部分に、他方の取付部では、同じく円周方向に見て前記一方の積層ゴムのスグリ部分に該当する位置に、当該他方の積層ゴムのバネ部が配置され、
   且つ、
   前記輪軸の旋回中心を中心点として描いた仮想の円が、前記２箇所に取り付けられた一組の積層ゴムに対して、いずれもバネ部が存在しない前記スグリ部分を通るようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
2. 請求項１に記載する鉄道車両用台車において、
   前記積層ゴムの中心を通る台車前後方向の直線をＸ軸とし、そのＸ軸に直交する台車左右方向の直線をＹ軸とした場合、バネ部端部の前記Ｘ軸やＹ軸からの距離が、Ｘ軸側よりもＹ軸側の方が大きいものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
3. 請求項１に記載する鉄道車両用台車において、
   前記軸箱支持装置に設けられた一組の積層ゴムは同じ形状のものであり、前記２箇所の取付部に対し、各積層ゴムのバネ部が、所定の位置にそれぞれ配置されるように位置決め手段を解して取り付けられるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
4. 請求項３に記載する鉄道車両用台車において、
   前記積層ゴムは、円筒部材に一対の前記バネ部が一体に形成されたものであり、台車枠に下向きに固定された固定ピンに前記円筒部材を嵌め合わせ、固定ピンの下端に固定された支持部材によって取り付けられるものであって、
   前記位置決め手段は、前記固定ピンと円筒部材に形成されたキー溝と、そのキー溝に嵌合する前記支持部材に形成されたキー突起であることを特徴とする鉄道車両用台車。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
   前記バネ部は、積層されたゴムプレートによる扇形の中心点が、前記積層ゴムの中心点より前記ゴムプレートから遠くなる方へずれていることを特徴とする鉄道車両用台車。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
   前記バネ部は、積層されたゴムプレートが内周側から外周側へと、高さ方向の寸法を小さくしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
   前記バネ部の所定以上の変形を規制するストッパを有するものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
8. 請求項７に記載する鉄道車両用台車において、
   前記ストッパは、前記積層ゴムのスグリ部分に配置され、そのスグリ部分の形状に合わせ、ゴム材によって形成されたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
9. 請求項７に記載する鉄道車両用台車において、
   前記ストッパは、台車枠と前記軸箱支持装置との間にピンによって連結されたリンクであって、両端の連結部にはピンとの間に不感帯を備えたゴム材による緩衝部が形成されたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。

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