JP2016141345A - 鉄道車両用の連結器 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーブした軌道上で安全にかつ容易に車両を連結することができる鉄道車両用の連結器を提供する。
【解決手段】
鉄道車両用の連結器（１）を所定の部分と車両（Ｔ）側の所定の部分とをエアシリンダ（１７）により接続し、これを作動すると左右方向の任意の位置に首振りされるようにする。また、連結器（１）は、車両（Ｔ）側に設けられている球体または円柱体からなる係合部材（２７）を備え、連結器（１）の尾端部（７）には複数本の平行な溝（２８）を形成する。係合部材（２７）はバネ付勢により連結器（１）の尾端部（７）に押し付ける。連結器（１）が左右に首振りされるとき、係合部材（２７）は複数本の溝（２８）を横切って乗り越えるようになっている。また係合部材（２８）がいずれかの溝（２８）に係合する首振り位置で連結器（１）が安定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道車両を連結する連結器に関するもので、さらに詳しくはカーブした軌道上においても安全かつ容易に連結が可能な鉄道車両用の連結器に関するものである。

鉄道車両は、一般に複数台の車両が連結されて運行しているが、隣り合う車両同士は連結器によって連結されている。連結器は、車両に対して上下方向と左右方向とに首振り自在に設けられており、連結された車両がカーブした軌道上あるいは起伏のある軌道上を走行するときに、連結器が首振りされて対応するようになっている。ところで連結装置には、緩衝装置を備えていないものもあるが一般的な連結器は緩衝装置を備え、連結器を介して連結されている他の車両から受ける衝撃が緩衝されるようになっている。狭義において連結器は緩衝装置を含めない場合もあるが、本明細書においては、緩衝装置が設けられている場合にはこれを含んだ全体を連結器と呼ぶこととする。

連結器には色々な種類があるが、いわゆる密着式連結器の場合には、その先端に頭部と窪みとが設けられている。他の車両に設けられている連結器にも、その先端に同様に頭部と窪みとが設けられている。従って、隣り合う車両を近づけてお互いの連結器を先端において対向させ、車両を前進させて、一方の連結器の頭部を他方の連結器の窪みに、そして他方の連結器の頭部を一方の連結器の窪みに挿入させ、所定の結合機構により結合すると連結器が連結される。すなわち車両が連結される。ところで、前記したように連結器は車両に対して上下方向と左右方向とに首振り自在に設けられているが、他の連結器に連結されていないフリーの状態では、上下方向に関しては所定の胴受機構によって水平になるように支持され、そして左右方向に関しては中央に位置するようになっている。つまりフリーの状態の連結器は、車両に対して軸方向に一致するように位置することになる。従って軌道が直線状になっている場合には、隣り合う２台の車両の連結器の先端は、互いに対向することになり容易に連結することができる。しかしながらカーブした軌道上においては、隣り合う２台の車両の連結器は、それぞれの先端が所定の角度でズレて対向していない状態になる。従ってカーブした軌道上で車両を連結するときには、従来、一方と他方の連結器をそれぞれの先端が対向するように手動で首振りさせている。このような作業は車両間に作業員が入る必要があるので危険が大きい。カーブした軌道上でも安全に連結ができる連結器が色々な特許文献によって提案されている。

特昭開５７−１６７８６４号公報 特開２０１１−１１６５３号公報

特許文献１には、連結器を所望の首振り位置に維持することができ、それによってカーブした軌道上であっても連結が容易に実施できる連結器が記載されている。特許文献１に記載の連結器は所定の首振り装置を備えている。この首振り装置は、胴受板と、ワイヤと、ワイヤを巻き取る一対の巻き取りドラムとから概略構成されている。胴受板は連結器の胴部を囲む枠状に形成され、連結器を支持する胴受にスライド可能に載置されている。そして、連結器と胴受板は胴受上を左右方向に一体的にスライドするようになっている。一対の巻き取りドラムは、車両から胴受を吊り下げている一対の支柱にそれぞれ設けられている。そしてワイヤはその一方の端部が胴受板に固定されて、一方の巻き取りドラムに掛け回され、さらに他方の巻き取りドラムに掛け回されて、他方の端部が胴受板に固定されている。これによって、一方の巻き取りドラムを回転するとワイヤを介して胴受板、つまり連結器が引っ張られて所定の方向に首振りすることになる。巻き取りドラムは所定のハンドルあるいはスピンドルによって手動で回転するようになっている。このように構成されているので、カーブした軌道上で２台の車両を連結するときには、それぞれの車両に設けられている連結器において、巻き取りドラムを回転させて、互いの連結器の先端が対向するようにして実施する。

特許文献２には、いわゆる新交通システム車両用の連結器が記載されている。新交通システムは軌道が舗装路面等からなり左右にガイドレールが設けられている。車両にはゴムタイヤからなる４個の走行輪が設けられ、これらによって走行するようになっている。それぞれの走行輪には所定のガイドアームとガイドホイールとからなるステアリング機構が設けられている。ガイドアームは走行輪の車軸に設けられ、走行輪とガイドアームは一体的に方向が変化するようになっている。このようなガイドホイールはこのようなガイドアームの両端に設けられ、ガイドレールによってガイドされるようになっている。軌道の曲率、つまりガイドレールの曲率に合わせてガイドホイールがガイドされると、ガイドアームの角度が変化し、それによって自動的に走行輪の方向が変化する。つまり操舵されることになる。特許文献２に記載の連結器は、このようなステアリング機構に連動して首振りするように構成されている。具体的には、車両の前部に設けられている連結器は次のようになっている。まず、前輪の左右の走行輪に設けられている左右のガイドアームに１本のリンクアームが接続されている。従って左右の走行輪の方向が変化すると、左右のガイドアームの角度が変化してリンクアームは車両に対して左右に所定量だけスライドする。連結器はその後端部が車両に軸支されて後端部を中心に上下左右に首振り自在になっているが、後端部より前方の所定の部分がリンクアームに軸支されている。従ってリンクアームが左右にスライドすると、連結器も左右に首振りすることになる。このように連結器が首振りするようになっているので、連結器の先端は、左右のガイドレールの中心を通る軌道中心線上に常に位置することになる。車両の後部においても同様の構成からなる連結器が設けられていて、この連結器の先端も軌道中心線上に常に位置している。従ってカーブした軌道上であっても、隣り合う２台の車両の連結器は、それぞれの先端が対向することが保証され、容易に連結することができる。

特許文献１に記載の連結器、あるいは特許文献２に記載の連結器はカーブした軌道上においても容易に連結できるので優れてはいるが、解決すべき問題も見受けられる。まず特許文献１に記載の連結器については、スピンドルを手動で操作して連結器を首振りさせる必要があり自動では連結することができない。またスピンドルの操作は巻き取りドラムにおいて実施しなければならないので、作業員が連結器に近づかなければならない。従来の、手動で連結器を首振りさせる方法に比して作業員の危険は少ないとは言えるが完全に安全であるとは言えない。さらには首振り装置はワイヤを備えていてワイヤは露出しているので、ゴミ等の障害物が付着して故障する虞もある。特許文献２に記載の連結器については、走行輪が自動で操舵される新交通システムの車両にしか採用できず、鉄道車両用の連結器としては利用できないという問題がある。さらには構造が複雑になっているので、故障し易いという問題も見受けられる。

本発明は、上記したような問題点を解決した、鉄道車両用の連結器を提供することを目的としており、具体的には、シンプルな構造で故障し難く、カーブした軌道上で安全にかつ容易に車両を連結することができる鉄道車両用の連結器を提供することを目的としている。

本発明は、本発明の目的を達成するために、車両に対して上下方向と左右方向とに首振り自在に設けられ胴受機構により胴受けされている鉄道車両用の連結器を対象としている。そして本発明は、連結器を所定の部分と車両側の所定の部分とをアクチュエータにより接続し、アクチュエータを作動すると左右方向の任意の位置に首振りされるように構成する。また、連結器は、車両側に設けられている球体または円柱体からなる係合部材を備え、連結器の尾端部には複数本の平行な溝を形成する。係合部材はバネ付勢により連結器の尾端部に押し付ける。連結器が左右に首振りされるとき、係合部材は複数本の溝を横切って乗り越えるようにし、係合部材がいずれかの溝に係合する首振り位置で連結器が安定するように構成する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、車両に対して上下方向と左右方向とに首振り自在に設けられ胴受機構により支えられている鉄道車両用の連結器であって、該連結器は所定の部分と前記車両側の所定の部分とがアクチュエータにより接続され、該アクチュエータを作動すると左右方向の任意の位置に首振りされるようになっていることを特徴とする鉄道車両用の連結器として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鉄道車両用の連結器であって、前記アクチュエータは流体で作動するようになっていることを特徴とする鉄道車両用の連結器として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の鉄道車両用の連結器であって、前記連結器は、前記車両側に設けられている球体または円柱体からなる係合部材を備えると共に、前記連結器の尾端部には複数本の平行な溝が形成されており、前記係合部材はバネ付勢により前記尾端部に押し付けられ、前記連結器が左右に首振りされるとき、前記係合部材が複数本の前記溝を横切って乗り越えるようになっており、前記連結器は、前記係合部材がいずれかの前記溝に係合する首振り位置で安定するようになっていることを特徴とする鉄道車両用の連結器として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の鉄道車両用の連結器であって、複数本の前記溝は、前記連結器が、左右の首振り角度が略８度毎に安定するように形成されていることを特徴とする鉄道車両用の連結器として構成される。

以上のように本発明は、車両に対して上下方向と左右方向とに首振り自在に設けられ胴受機構により支えられている鉄道車両用の連結器であって、該連結器は所定の部分と前記車両側の所定の部分とがアクチュエータにより接続され、該アクチュエータを作動すると左右方向の任意の位置に首振りされるように構成されている。従ってカーブした軌道上で車両を連結するときには、アクチュエータを作動するだけで連結器を所望の位置に首振りさせて、隣り合う車両の連結器の先端を対向させることができ、容易に連結させることができる。そして作業員は連結器を直接手動で首振りさせる必要もないし、連結器の近くで作業する必要も無く安全である。さらには、本発明の連結器は従来の連結器に対してアクチュエータだけが必要であるのでシンプルであり、従って故障し難い。また他の発明によると、連結器は、車両側に設けられている球体または円柱体からなる係合部材を備えると共に、連結器の尾端部には複数本の平行な溝が形成されており、係合部材はバネ付勢により尾端部に押し付けられ、前記連結器が左右に首振りされるとき、前記係合部材が複数本の前記溝を横切って乗り越えるようになっており、連結器は、係合部材がいずれかの溝に係合する首振り位置で安定するようになっている。従って、連結器を連結作業において必要な精度で所望の首振り位置にすることができる。詳しく説明すると、連結器は多少の角度のずれがあっても連結されるようになっているので、ずれを吸収できる程度の精度で連結器を所定の首振り位置にする必要がある。この発明によると係合部材と尾端部に形成された複数本の溝のいずれかが係合するときに首振り位置が安定するようになっているので、安定的な首振り位置は非連続になっていると言えるが、連結に必要な精度で首振り位置を決定できる。このようになっているので、アクチュエータの駆動力が比較的小さくても所望の首振り位置にすることができる。つまりアクチュエータの駆動力が小さい場合には、連結器の重量と首振り機構における摩擦とによって連結器の首振り位置を正確に制御することが難しいが、この発明により必要な精度で連結器を容易に所望の首振り位置に首振りさせることができる。さらに他の発明によると、複数本の溝は、連結器が、左右の首振り角度が略８度毎に安定するように形成されている。対向している一対の連結器は、略８度以内の角度のズレであれば、角度のズレが吸収されて連結されるようになっているので、この発明によって必要な精度で連結器を首振りさせることが保証される。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両用の連結器を示す図で、その（ア）は連結器の上面図、その（イ）、（ウ）はそれぞれ連結器の一部を示す側面図と上面図である。 本発明の実施の形態に係る鉄道車両用の連結器を駆動するエアシリンダーの正面断面図である。 本発明の実施の形態に係る鉄道車両用の連結器の一部を示す上面図である。

本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る鉄道車両用の連結器１も、図１の（ア）に連結器１を上部から見た様子が示されているが、従来の連結器と同様に、連結器本体部２と、車両Ｔに固定される取付部３とから概略構成されている。連結器本体部２は、他の連結器に連結される先端の連結部５と、この連結部５に接続されている緩衝装置６と、取付部３に対して接続されている尾端部７とからなる。本実施の形態に係る連結器１はいわゆる密着式連結器からなり、連結部５の先端には頭部９と窪み１０とが形成され、図には示されていないが所定の結合機構が設けられている。従って、この頭部９が他の連結器の連結部の窪みに、他の連結器の連結部の頭部がこの窪み１０に収納されて結合機構により結合すると連結器１と他の連結器が連結されることになる。緩衝装置６は従来周知の緩衝装置から構成することができるので詳しく説明はしないが、例えば金属が塑性変形することにより衝撃を吸収する塑性緩衝装置から構成することもできるし、ゴム体の弾性変形により衝撃を吸収するゴム緩衝装置から、あるいは粘性流体の流動抵抗により衝撃を吸収する粘性緩衝装置から構成することもできる。

本実施の形態に係る連結器１の尾端部７は、本発明に特有の構造を備えておりその構造については後で詳しく説明するが、取付部３に対する接続は従来周知の連結器と同様に接続されている。すなわち、図１の（イ）に連結器１の尾端部７と取付部３とを側方から見た図が示されているように、取付部３には上下に所定の間隔を空けて設けられている二股部１２、１２が設けられ、この二股部１２、１２の間に尾端部７が挿入され、二股部１２、１２と尾端部７は縦ピン１３によって結合されている。尾端部７と縦ピン１３の間には、いわゆる球面軸受け１５が設けられている。従って連結器本体部２は、縦ピン１３によって左右方向に、そして球面軸受け１５によって上下方向に揺動自在に結合されていることになる。図には示されていないが、本実施の形態に係る連結器１も、連結器本体部２の所定の部分が車両Ｔ側の胴受装置に支えられ、連結器本体部２が非連結のフリーの状態になっているときに下方に落下しないようになっている。

本実施の形態に係る連結器１には２点の特徴がある。第１の特徴は連結器１を左右方向の所望の位置に首振りさせることができるアクチュエータを備えている点である。アクチュエータは色々な種類のものがあり、いずれであっても採用できるが、シリンダを備えシリンダ内への流体の給排によって作動させることができる流体作動式のアクチュエータが好ましく、本実施の形態においては流体として空気を使用するエアシリンダ１７が採用されている。エアシリンダ１７は、図２に示されているようにシリンダ１８とシリンダ１８内に入れられているピストン１９と、ピストンロッド２１とから構成されており、給排口２０、２０から空気を給排すると任意の位置にピストン１９を駆動できるようになっている。また図に示されていない所定の弁を開いて給排口２０、２０を大気に開放するとピストン１９は実質的に抵抗なくシリンダ１８内をスライドされることになる。このようなエアシリンダ１７が、図１の（ア）に示されているように、シリンダ１８が連結器本体部２に回動可能に軸支され、ピストンロッド２１の端部が車両Ｔに軸支されている。従ってエアシリンダ１７を駆動すると、連結器１すなわち連結器本体部２が左右方向の所定の位置に首振りされることになる。なお、連結器１が他の車両の連結器に連結されている状態においては、エアシリンダ１７は給排口２０、２０を大気に開放して、連結器１が左右に首振りされるときにエアシリンダ１７が首振りの妨げにならないようになっている。

本実施の形態に係る連結器１の第２の特徴は、連結器１が左右に首振りされるとき、複数の安定位置において安定するようになっている点である。このような作用を奏するように、連結器１は次のように構成されている。まず、図１の（イ）、（ウ）に示されているように、取付部３にはコイルケース２２が設けられ、コイルケース２２内にはコイルスプリング２３が収納されている。そしてコイルスプリング２３にはバネ押さえ２５が設けられ、バネ押さえ２５には球体からなる係合部材２７が回転可能に支持されている。このような係合部材２７はバネ押さえ２５を介してバネ付勢されて、連結器本体部２の尾端部７に所定の当接力で当接している。係合部材２７が当接している尾端部７の端面には、図３において詳しく示されているように、複数本の溝２８、２８、…が平行かつ垂直に形成されている。溝２８、２８、…は、例えば係合部材２７と曲率が等しい小径の円柱面からなり、隣り合う溝２８、２８は滑らかな曲線で接続されている。そして本実施の形態においては任意の隣り合う２本の溝２８、２８、…は、縦ピン１３の中心から略８度の角度２９を形成するように配置されている。連結器１はこのように構成されているので、連結器本体部２が左右方向に首振りするとき、係合部材２７は滑らかに複数本の溝２８、２８、…を横切ってこれらを乗り越えることになる。また係合部材２７が任意の溝２８、２８、…に係合するときに、連結器本体部２はその首振り位置で安定することになる。そして本実施の形態においては、このような左右方向の首振りは８度の回転角度毎に安定するようになっている。すなわち連結器本体部２が、左右方向の中央と、±８度、±１６度、±２４度の回転角度において安定するようになっている。

本実施の形態に係る連結器１が設けられた２台の車両を、カーブした軌道上において連結する方法を説明する。それぞれの車両において、連結器１のエアシリンダ１７を駆動して連結器本体部２を左右方向に首振りさせる。ところでエアシリンダ１７は空気を作動流体としており空気は圧縮性を備えている。また連結器本体部２は重量が大きく、縦ピン１３や球面軸受け１５における摩擦がある。そうするとエアシリンダ１７を駆動して、精度良く連結器本体部２を所望の首振り位置に止めることは難しい。しかしながら本実施の形態においては、連結器本体部２は左右方向に首振りされるときに、８度の回転角度毎に安定する。これらの安定位置のうち所望の安定位置に連結器本体部２を首振りさせることは容易に実施できる。そこで、それぞれの車両の連結器１、１同士が、その連結部５が概ね対向するような安定位置に首振りさせる。この状態で一方の車両をわずかに前進させると連結部５が連結される。なお連結器１は、８度以内の角度のズレであれば連結時に自動的にズレが補正されて問題なく連結できる。これが本実施の形態において、連結器本体部２の左右方向の首振り位置が８度の回転角度毎に安定するように構成されている理由である。

本実施の形態に係る連結器１は色々な変形が可能である。例えば、本実施の形態において係合部材２７は、球体から構成されているように説明したが、円柱体から構成することもできる。円柱体から構成する場合には円柱体が溝２８、２８、と平行になるように設けるようにし、軸方向に回転自在にバネ押さえ２５に設ける必要がある。溝２８、２８についても変形が可能である。例えばその間隔について変形が可能であり、溝２８、２８、…の間隔を狭めて、例えば５度等の回転角度毎に連結器本体部２の左右方向の首振り位置が安定するようにしてもよい。つまり首振り位置は８度以下の回転角度毎に安定するようになっていればよい。溝２８、２８の形状についても変形が可能であり、円柱面からではなく円錐面から構成したり、他の曲面から構成することもできる。

１ 連結器 ２ 連結器本体部
３ 取付け部 ５ 連結部
６ 緩衝装置 ７ 尾端部
９ 頭部 １０ 窪み
１２ 二股部 １３ 縦ピン
１５ 球面軸受け １７ エアシリンダ
１８ シリンダ １９ ピストン
２０ 給排口 ２２ コイルケース
２３ コイルスプリング ２５ バネ押さえ
２７ 係合部材 ２８ 溝
Ｔ 車両

Claims (4)

1. 車両に対して上下方向と左右方向とに首振り自在に設けられ胴受機構により支えられている鉄道車両用の連結器であって、該連結器は所定の部分と前記車両側の所定の部分とがアクチュエータにより接続され、該アクチュエータを作動すると左右方向の任意の位置に首振りされるようになっていることを特徴とする鉄道車両用の連結器。
2. 請求項１に記載の鉄道車両用の連結器であって、前記アクチュエータは流体で作動するようになっていることを特徴とする鉄道車両用の連結器。
3. 請求項１または２に記載の鉄道車両用の連結器であって、前記連結器は、前記車両側に設けられている球体または円柱体からなる係合部材を備えると共に、前記連結器の尾端部には複数本の平行な溝が形成されており、
   前記係合部材はバネ付勢により前記尾端部に押し付けられ、前記連結器が左右に首振りされるとき、前記係合部材が複数本の前記溝を横切って乗り越えるようになっており、
   前記連結器は、前記係合部材がいずれかの前記溝に係合する首振り位置で安定するようになっていることを特徴とする鉄道車両用の連結器。
4. 請求項３に記載の鉄道車両用の連結器であって、複数本の前記溝は、前記連結器が、左右の首振り角度が略８度毎に安定するように形成されていることを特徴とする鉄道車両用の連結器。

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