JP2017109704A - 鉄道車両用操舵台車 - Google Patents

Abstract

【課題】 板ばねの強度を低下させることなく軸箱と台車枠とが相対変位する際に軸箱の動きを抑制できる鉄道車両用操舵台車を提供する。
【解決手段】 鉄道車両用操舵台車は、横梁を有する台車枠と、一対の車軸と、軸受を収容する軸箱と、台車枠と軸箱との車両長手方向の相対変位を許容しつつ軸箱と台車枠とを連結している連結部材を有する軸箱支持装置と、車両長手方向に延びる板ばねであって、その車両長手方向両端部が斜め上方向に向かって車両長手方向に延びて軸箱の上方で支持され、その車両長手方向中央部が横梁に固定されない状態で横梁の下方に配置される板ばねと、その上面が傾斜して板ばねの長手方向両端部を支持する支持座と、軸箱支持装置の上面と支持座の下面との間に設けられ、軸箱支持装置と支持座との車両長手方向の変位を許容する間隙体と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道車両用の台車に関し、特に曲線通過性能を向上させた鉄道車両用操舵台車に関する。

鉄道車両の車体の床下には、車体を支持してレール上を走行する台車が設けられている。台車は、一般的に、横梁及び側梁からなる台車枠と、輪軸を支持する軸受が収容された軸箱と、軸箱を台車枠に対して上下方向に変位可能に支持する軸箱支持装置とから構成されている。このような台車に対して、例えば特許文献１及び２のような板ばねを備えた台車（以下、単に「板ばね台車」という）が開発されつつある。特許文献１の板ばね台車は、車両長手方向に延びる板ばねを有しており、板ばねの車両長手方向中央部が、その上方に配置された横梁を支持している。また、板ばねの車両長手方向両端部は、斜め上方に向かって車両長手方向に延びて軸箱の上方に位置している。軸箱の上部には、上面が傾斜しているバネ座が固定されており、その上面に板ばねの車両長手方向両端部の各々が間隙体を介して支持されている。また、特許文献２の板ばね台車では、軸箱の上部に設けられる支持部材の上面が水平に形成され、それに応じて板ばねの車両長手方向両端部も水平に形成されている。これらの板ばね台車では、乗車率が上昇して車体の下方荷重が増加すると、板ばねの車両長手方向中央部が下方に沈み込む。それと共に板ばねの車両長手方向両端部がその横梁に近づくようになっている。

特開２０１５−５１７６３号公報 特開２０１４−８８１７６号公報

台車には、ヨーイング方向における輪軸の向きを変えることによって車輪とレールとのアタック角を減少させて曲線区間を円滑に曲がれるように構成された操舵台車がある。このような操舵台車は、一例としてリンク機構によって台車枠と軸箱とが相対変位可能に連結されており、軸箱が相対変位することによって輪軸の向きを変えて曲線通過性能を向上させている。このような操舵機能を、特許文献１、２に記載された板ばね台車に付与した場合、以下のような課題がある。

即ち、特許文献１の板ばね台車では、ばね座の上面が傾斜しており、その上面にせん断変形可能な間隙体を介して板ばねの車両長手方向両端部が支持されている。即ち、間隙体は、ばね座の斜面に沿って弾性変形する。そのため、操舵の際に、リンク機構を介して軸箱を車両長手方向に変位させると（例えば、台車の車両長手方向中央側であり、横梁側に向けて軸箱を変位させると）、間隙体が弾性変形して、車体支持荷重の水平分力がばね座を介して軸箱に車両長手方向外側に作用することになり、車両長手方向内側に変位しようとする軸箱の動きを阻害する。その結果、操舵機能が低下する。

他方、特許文献２の板ばね台車では、板ばねの車両長手方向両端部が水平に延びているため、上述のような操舵時における軸箱の動きが阻害されない。しかし、板ばねの車両長手方向両端部を水平にするべく、板ばねを曲げる必要が生じる。そうすると、曲り部分に応力集中が生じ、板ばねの強度が低下する可能性がある。

そこで本発明は、板ばねの強度を低下させることなく、曲線通過時に操舵軸の動きを阻害しない鉄道車両用操舵台車を提供することを目的としている。

本発明の鉄道車両用操舵台車は、車体を支持するための横梁を有する台車枠と、車幅方向に沿って配置された一対の車軸と、前記車軸を回転自在に支持する軸受を収容する軸箱と、前記台車枠と前記軸箱との車両長手方向の相対変位を許容しつつ前記軸箱と前記台車枠とを連結している連結部材を有する軸箱支持装置と、車両長手方向に延びる板ばねであって、その車両長手方向両端部が斜め上方向に向かって車両長手方向に延びて前記軸箱の上方で支持され、その車両長手方向中央部が前記横梁に固定されない状態で前記横梁の下方に配置される板ばねと、その上面が傾斜して前記板ばねの長手方向両端部を支持する支持座と、前記軸箱支持装置の上面と前記支持座の下面との間に設けられ、前記軸箱支持装置と前記支持座との車両長手方向の変位を許容する間隙体と、を備えるものである。

本発明に従えば、軸箱と台車枠とが車両長手方向に相対変位しても間隙体が当該変位を許容するので、板バネ端部を支持している支持座が軸箱に連れられて動くことを抑制することができる。これにより、軸箱と台車枠とが相対変位しても車体支持荷重の水平分力が大きくなることを抑制することができ、支持座が軸箱の車両長手方向の動きを阻害することを抑制することができる。また、支持座の上面を傾斜させることによって、板ばねの長手方向両端部を曲げることなく斜めに延びた状態で支持座に支持させることができる。それ故、板ばねの強度低下を抑えることができる。

本発明によれば、板ばねの強度を低下させることなく、曲線通過時に操舵軸の動きを阻害しない鉄道車両用操舵台車を提供できる。

第１実施形態に係る鉄道車両用操舵台車を示す側面図である。 図１の軸箱付近を拡大して示す拡大側面図である。 図２に示す軸箱付近を上方から見た平面図である。 台車枠が沈み込んだ状態を示す拡大側面図である。 軸箱が台車枠に近づくように相対変位した状態を示す拡大側面図である。 第２実施形態に係る鉄道車両用操舵台車の軸箱付近を拡大して示す拡大斜視図である。 図６に示す鉄道車両用操舵台車の軸箱付近を拡大して示す拡大側面図である。 その他の実施形態に係る鉄道車両用操舵台車を示す平面図である。

以下、本発明に係る第１及び第２実施形態の鉄道車両用操舵台車１，１Ａについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する鉄道車両用操舵台車１，１Ａは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［第１実施形態］
図１に示す鉄道車両２は、地面等に敷設されたレール３を走行するようになっており、車体４と鉄道車両用操舵台車（以下、単に「台車」という）１とを備えている。車体４は、レール方向に長い大略箱状に形成されており、その中に乗客又は荷役等を収容するようになっている。車体４の下方には、台車１が配置されており、台車１は、二次サスペンションとなる空気ばね５を介して車体４を下方から支持している。以下では、台車１の構成について詳しく説明する。

＜台車＞
台車１は、図１に示すように台車枠１１を有し、台車枠１１は、横梁２１を有している。横梁２１は、左右方向である車幅方向に延び、且つ後述する枕梁４６及び空気ばね５を介して車体４を支持している。なお、台車１は、従来の鉄道車両用台車の構成とは異なって側ばりを備えていない。横梁２１は、車幅方向に延びる一対の角パイプ（図示せず）を車幅方向に間隔を空けて配置される接続板（図示せず）によって接続されて構成される。横梁２１の前方及び後方である車両長手方向両側には、車幅方向に沿って延びる前後一対の輪軸１２，１２が配置されている。各輪軸１２は、車軸１３と一対の車輪１４，１４とを有している。また、車軸１３の車幅方向両端部には、車輪１４よりも車幅方向外側に軸受１６，１６が夫々設けられている。軸受１６，１６は、車軸１３を回転自在に支持しており、軸箱１７内に収容されている。

軸箱支持装置１８は、台車枠１１に対して輪軸１２を適切な位置に保持するとともに、上下方向の荷重を支持しており、軸箱１７と一体となった軸梁２２を有している。連結部材である軸梁２２は、車両長手方向に延在する軸梁本体部２２ａを有し、軸梁本体部２２ａの基端部２２ｂが軸箱１７に繋がっている。また、軸梁本体部２２ａは、先端部に内周面が円筒形状で車幅方向両側に開口する筒状部２２ｃが形成されている。筒状部２２ｃには、ゴムブッシュ（図示せず）を介して心棒２３が挿通されており、心棒２３が一対の受け座２４，２４に取付けられている。一対の受け座２４，２４は、横梁２１の車幅方向両端部に車両長手方向に突出させて夫々設けられており、横梁２１と共に台車枠１１を構成している。

各受け座２４の車両長手方向外側（即ち、受け座２４の先端側）には、下方に開口する嵌入溝２４ａが形成されており、嵌入溝２４ａには、心棒２３の車幅方向両端部が嵌入されている。また、嵌入溝２４ａは、心棒２３が嵌入された状態でその開口が蓋体２５によって塞がれており、塞ぐことによって心棒２３が嵌入溝２４ａ内で蓋体２５によって支持されている。このように取り付けられる軸梁２２は、この心棒２３及びゴムブッシュを介して受け座２４に取付けられており、心棒２３を中心に台車枠１１に対して車両上下方向（即ち、鉛直方向）に揺動する。また、軸梁２２は、ゴムブッシュを弾性変形させることによって、車幅方向に揺動すると共に、受け座２４（即ち、台車枠１１）に対して車両長手方向に相対変位させることができる。このように、軸梁２２は、台車枠１１に対して車両上下方向、車幅方向、及び車両長手方向に相対移動できるようになっており、軸梁２２を動かすことによってその基端部２２ｂに繋がる軸箱１７を台車枠１１に対して車両上下方向、車幅方向、及び車両長手方向に相対移動できるようになっている。

次に軸箱１７の上部の構成について図２を用いて説明する。軸箱１７の上面は、略平坦に形成される水平面を有しており、その上に間隙体２７を介して支持座２８が設けられている。支持座２８は、支持台２９と、受け部材３０とを有している。支持台２９は、側面視で三角形状（又は楔形状）に形成される台座であり、その上面が横梁２１に向かうにつれて下方に傾斜している。また、支持台２９の下面は、軸箱１７の上面と平行に形成されており、支持台２９と軸箱１７との間には、間隙体２７が設けられている。間隙体２７は、水平方向に弾性変形可能（即ち、せん断変形が可能）な積層ゴムであり、その上下面に互いに平行な水平面を有している。本実施形態において、間隙体２７は、ゴム板の上下面に金属又は樹脂から成るプレートが接着されてなる３つの弾性板３１を上下方向に積層し、隣接する弾性板３１，３１の間に連結座３２を介装することによって構成されている。

間隙体２７には、その下面中央に挿入孔２７ａが形成され、軸箱１７の上面には、それに対応する位置に挿入ピン１７ａが形成されている。間隙体２７は、挿入孔２７ａに挿入ピン１７ａが挿入されて軸箱１７の上面に配置されており、挿入ピン１７ａによって軸箱１７に対して位置決めされている。また、間隙体２７の上面中央には、挿入孔２７ｂが形成されており、支持台２９の下面には、それに対応する位置に挿入ピン２９ａが形成されている。支持台２９は、挿入ピン２９ａを挿入孔２７ｂに挿入して間隙体２７の上面に配置されており、挿入ピン２９ａによって間隙体２７に対して位置決めされている。このように支持台２９は、間隙体２７を介して軸箱１７上に配置されており、間隙体２７を弾性変形（具体的には、せん断変形）させることで軸箱１７に対して水平方向に相対変位するようになっている。支持台２９の上面には、板ばね３４の端部が載置される受け部材３０が設けられている。

受け部材３０は、金属又は樹脂から成り、図３に示すように平面視で矩形状に形成されている。また図２に示すように、受け部材３０の下面には、挿入ピン３０ａが形成されており、支持台２９の上面には、それに対応する位置に挿入孔２９ｂが形成されている。受け部材３０は、挿入ピン３０ａを挿入孔２９ｂに挿入して支持台２９の上面に配置されており、挿入ピン３０ａによって支持台２９の上面に対して位置決めされている。また、受け部材３０の上面には、その外周縁部を車幅方向両側及び車両長手方向外側から囲む平面視Ｕ字状の外枠３０ｂが形成されており、平面視で外枠３０ｂの内側にある面が支持座２８の座面２８ａを形成している。支持座２８は、前後に夫々配置される一対の軸箱１７の上方に配置され、２つの支持座の２８の各座面２８ａが互いの方を向くように配置され、板ばね３４が架け渡されている。

板ばね３４は、図１に示すように車両長手方向に延在し且つ下に凸の弓形である。また、板ばね３４は、一次サスペンションの機能と従来の側ばりの機能とを兼ね備えており、その車両長手方向中央部３４ａが横梁２１の車幅方向端部２１ａの下方に配置されている。横梁２１の車幅方向端部２１ａの下面には、大略円弧状の当接部材３５が形成されており、当接部材３５は、固定されていない状態で板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａの上に載せられている。

また、板ばね３４は、その車両長手方向中央部３４ａから車両長手方向両端まで斜め上方向に向かって延びており、板ばね３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂが軸箱１７の上方まで達している。板ばね３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂは、各支持座２８の上面、即ち座面２８ａの傾斜に合うように斜め上方向に向かって延在しており、固定されていない状態で座面２８ａに載せられている。このように、板ばね３４は、その車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂが前後一対の軸箱１７の各々の上方で支持座２８に支持され、その車両長手方向中央部３４ａが固定されない状態で横梁２１の下方に配置されている。

このように構成される台車１では、乗車率が上昇して車体４の下方荷重が増加すると、その下方荷重が横梁２１及び当接部材３５を介して板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａに作用し、板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａが下方に沈み込む。これに伴って板ばね３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂと受け部材３０との接触位置が車両長手方向中央部３４ａ側（横梁２１側）に近づいていく。すなわち、板ばね３４の車両長手方向両端部３４ｂ及び中央部３４ａで固定されていないので、線路不整等により前後車輪に高低差が生じた場合に、板ばね３４が当接部材３５を中心にシーソーのように回転して高低差を吸収し、輪重抜けを防止する。

このように構成されている台車１は、ボルスタ付きの操舵台車であって、枕梁４６を有している。枕梁４６は、支持軸４７を介して横梁２１に設けられ、横梁２１に対して鉛直軸線Ｌ０回りに相対回動するようになっている。また、枕梁４６は、空気ばね５を介して車体４を支持し、且つボルスタアンカー４８によって車体４と連結されている。それ故、枕梁４６は、車体４と一体的に旋回するようになっている。また、台車１は、枕梁４６の旋回動作に応じて一対の輪軸１２を操舵する（即ち、一対の輪軸１２をヨーイング方向に回動させる）ために一対の操舵機構５０を備えている。

＜操舵機構＞
一対の操舵機構５０（一方は図示せず）は、台車枠１１の車幅方向両側面部に１つずつ設けられており、互いに車体４の中心線に対して鏡面対称に配置されている。各操舵機構５０は、同様の構成を有しており、連結リンク５１、操舵テコ５２、第１操舵リンク５３、及び第２操舵リンク５４を有している。連結リンク５１は、略車両長手方向に延在する部材である。連結リンク５１の車両長手方向一端部は、枕梁側リンク受部材５５を介して枕梁４６に連結されており、連結リンク５１は、枕梁４６と横梁２１との相対旋回動作に連動して車両長手方向に動くようになっている。また、連結リンク５１の車両長手方向一端部は、車両上下方向に相対回動可能に枕梁側リンク受部材５５に取付けられており、連結リンク５１の車両長手方向他端部は、操舵テコ５２に連結されている。

操舵テコ５２は、車両上下方向に延在しており、その上下方向一端部に連結リンク５１が回動可能に取り付けられている。また、操舵テコ５２は、ピン部材５６を介して台車枠１１の側面部に取付けられている。ピン部材５６は、車幅方向に延在しており、操舵テコ５２は、ピン部材５６の軸線である支点軸線Ｌ３回りに回動可能である。更に、操舵テコ５２には、第１ピン部材５６を挟んで上下方向に等間隔で離間させられている２つのピン部材５７，５８が設けられており、これらのピン部材５７，５８を介して第１操舵リンク５３、及び第２操舵リンク５４が設けられている。

第１操舵リンク５３及び第２操舵リンク５４は、車両長手方向に延在する部材であり、各々の車両長手方向一端部がピン部材５７、５８を介して操舵テコ５２に取付けられている。これにより、第１操舵リンク５３及び第２操舵リンク５４の各々は、ピン部材５７，５８回りに回動可能に操舵テコ５２に取付けられている。また、第１操舵リンク５３の車両長手方向他端部は、第１軸梁側リンク受部材５９を介して車両長手方向一方側の軸梁２２Ｆに連結され、第２操舵リンク５４の車両長手方向他端部が第２軸梁側リンク受部材６０を介して車両長手方向他方側の軸梁２２Ｂに連結されている。

このような操舵機構５０は、台車１が曲線区間を走行している際に枕梁４６と横梁２１とが相対旋回すると、その旋回動作に連動して作動する。即ち、枕梁４６と横梁２１とが相対旋回すると、旋回動作に連動して連結リンク５１が車両長手方向一方（又は他方）に移動する。これにより、操舵テコ５２が支点軸線Ｌ３を中心に時計回り方向（又は、反時計周り方向）に回動する。そうすると、２つのピン部材５７，５８もまた操舵テコ５２と一体となって支点軸線Ｌ３を中心に時計回り方向（又は、反時計周り方向）に回動する。この回動動作により、第１操舵リンク５３及び第２操舵リンク５４の各々が長手方向に互いに異なる方向に移動する。これにより、前後一対の軸梁２２Ｆ，２２Ｂを旋回動作に応じて互いに近づけたり離したりすることができる。

台車１では、一対の操舵機構５０が鏡面対称で配置されているので、旋回動作時に各々の連結リンク５１が互いに逆方向に移動する。そのため、曲線区間の内軌側にある前後一対の軸梁２２Ｆ，２２Ｂ、即ち前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂが互いに近づくように移動し、外軌側にある前後一対の軸梁２２Ｆ，２２Ｂ、即ち前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂが互いに離れるように移動する。これにより、前後の一対の輪軸１２，１２のアタック角を減少させることができる。このように、操舵機構５０は、一対の輪軸１２，１２をレール３の曲線形状に合わせて操舵し、曲線区間において台車１を円滑に走行させることができる。

このように台車１では、曲線区間において台車枠１１に対して前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂを相対変位させることによって一対の輪軸１２，１２を操舵しており、内軌側にある前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂが図５に示すように台車枠１１の受け座２４の方へと近づく（図５の二点鎖線の変位前の軸箱１７Ｆ参照）。他方、各軸箱１７Ｆ，１７Ｂ上に配置されている支持座２８は、板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂとの相対変位量とを抑えるべく、台車枠１１との間で一定の間隔を維持する。それ故、操舵時において軸箱１７Ｆ，１７Ｂとその上にある支持座２８とが相対変位するが、それらの間にせん断弾性変形可能な間隙体２７を介在させて軸箱１７Ｆ，１７Ｂと支持座２８との相対変位を許容している。これにより、前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂを受け座２４の方へと近づけても、板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂを支持している支持座２８が軸箱１７Ｆ，１７Ｂに連れられて動くことを抑制することができるので、軸箱１７Ｆ，１７Ｂが台車枠１１に向かって近づいても軸箱１７Ｆ，１７Ｂに作用する車体支持荷重の水平分力が増加することを抑制できる。従って、操舵時において車体支持荷重によって軸箱１７Ｆ，１７Ｂが近づくことが阻害されることを抑制することができ、台車１における操舵性能の低下を抑制することができる。

外軌側にある前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂは、台車枠１１の受け座２４から離れる。他方、各軸箱１７Ｆ，１７Ｂ上に配置されている支持座２８は、板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂとの相対変位量とを抑えるべく、台車枠１１との間で一定の間隔を維持する。それ故、操舵時において軸箱１７Ｆ，１７Ｂとその上にある支持座２８とが相対変位するが、それらの間にせん断弾性変形可能な間隙体２７を介在させて軸箱１７Ｆ，１７Ｂと支持座２８との相対変位を許容している。これにより、前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂを受け座２４から離れても、板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂを支持している支持座２８が軸箱１７Ｆ，１７Ｂに連れられて動くことを抑制することができるので、軸箱１７Ｆ，１７Ｂが台車枠１１から離れても軸箱１７Ｆ，１７Ｂに作用する車体支持荷重の水平分力が増加することを抑制できる。

このように台車１では、内軌側及び外軌側において間隙体２７によって操舵時でも支持座２８と台車枠１１との間で一定の間隔を保つようにし、軸箱１７Ｆ，１７Ｂに作用する車体支持荷重の水平分力の増加を抑制して、曲線通過時に操舵軸の動きを阻害しないようになっている。また、支持座２８が軸箱１７Ｆ，１７Ｂに連れられて動くことを抑制することができるので、支持座２８の座面２８ａと板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂとの相対変位量を抑えることができる。それ故、支持座２８の座面２８ａと板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂとが摺動して座面２８ａ及び板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂが摩耗することを抑制することができる。更に、台車１は、支持座２８と板ばね３４との摩耗を抑えるべく連動機構４０を更に備えており、連動機構４０は、支持座２８と台車枠１１との間に架け渡されている。

連動機構４０は、図２及び図３に示すように一対の支持座側ブラケット４１，４１と、リンク部材４２と、一対の台車枠側ブラケット４３，４３とを有している。一対の支持座側ブラケット４１，４１は、車両上下方向に延在する板状の部材であり、支持台２９の車幅方向両側に夫々配置されている。支持座側ブラケット４１の下端部は、支持台２９に向かって折れ曲がって支持台２９の側面部に固定され、その上端部には、支持座側軸部材４４が架け渡されている。支持座側軸部材４４は、その軸線方向中央部に球面ブッシュ４４ａを有しており、この球面ブッシュ４４ａにリンク部材４２が取り付けられている。リンク部材４２は、支持座２８と台車枠１１とを接続し、車両長手方向に延在する板状の部材であり、その一端部が球面ブッシュ４４ａにその中心回りに転動可能に取り付けられている。即ち、リンク部材４２は、支持座側軸部材４４の軸線Ｌ１回りに車両上下方向に揺動できると共に、球面ブッシュ４４ａにより車幅方向にも揺動できるようになっている。このように構成されるリンク部材４２の他端部は、台車枠側軸部材４５を介して一対の台車枠側ブラケット４３，４３に取付けられている。

一対の台車枠側ブラケット４３，４３は、車両上下方向に延在する板状の部材であり、各々を車幅方向に離して台車枠１１に設けられている。具体的には、台車枠側ブラケット４３は、一対の受け座２４，２４の各々の上面に立設されている。また、一対の台車枠側ブラケット４３，４３の上端部には、台車枠側軸部材４５が架け渡されており、台車枠側軸部材４５は、その軸線方向中央部に球面ブッシュ４５ａを有している。リンク部材４２の他端部は、台車枠側軸部材４５の球面ブッシュ４５ａにその中心回りに転動可能に取り付けられている。即ち、リンク部材４２は、台車枠側軸部材４５に対してもその軸線Ｌ２回りに車両上下方向に揺動できると共に、球面ブッシュ４５ａにより車幅方向にも揺動できるようになっている。

このように構成される連動機構４０は、車体４の下方荷重が増加することによって横梁２１が下方に沈み込み、それに伴って一対の受け座２４，２４が下方に沈み込む（図４の沈み込む前の二点鎖線の受け座２４も参照）と、一対の台車枠側ブラケット４３，４３が下がる。そうすると、リンク部材４２は、台車枠側軸部材４５の軸線Ｌ２回りに上方に揺動させて支持座側ブラケット４１，４１を車両長手方向内側に変位させようとする。支持座側ブラケット４１，４１が繋がる支持座２８は、間隙体２７によって軸箱１７に対する車両長手方向の相対変位が許容されているので、リンク部材４２は、支持座側ブラケット４１，４１を介して支持座２８を車両長手方向内側に変位させる、即ち、横梁２１側に寄せることができる（図４の沈み込む前の二点鎖線の支持座２８も参照）。これにより、下方荷重によって横梁２１及び板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａが下方に沈み込む際、板ばね３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂの動きに合わせて支持座２８を車両長手方向内側に相対変位させることができ、横梁２１が沈み込んだ場合における板バネ３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂと支持座２８との相対スベリ変位量を抑えることができる。

このように、連動機構４０は、板バネ３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂと支持座２８とを連動させることによって、板ばね３４の車両長手方向両端部３４ｂ，３４ｂと支持座２８との相対スベリ変位量を抑えることができる。また、相対スベリ変位量を小さくして支持座２８と板ばね３４との摩耗を防ぐためには、連動機構４０が以下のように構成されていることが好ましい。即ち、連動機構４０では、支持座の車両長手方向の変位量ｘが軸線Ｌ１と軸線Ｌ２との車両長手方向距離Ｄ、軸線Ｌ１と軸線Ｌ２との車両上下方向距離Ｈ、板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａの下方への撓み量δ（即ち、台車枠１１の沈み込み量δ）、及びリンク部材４２の長さＬに対して式（１）及び（２）の関係を有している。
ｘ＝Ｄ−Ｌｃｏｓθ …（１）
θ＝ｓｉｎ^―１（（Ｈ＋δ）／Ｌ） …（２）
そして、前述する連動機構４０における車両長手方向距離Ｄ、車両上下方向距離Ｈ、及びリンク部材の長さＬは、板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａの撓み量δに対する車両長手方向端部３４ｂの車両長手方向の変位量ｘ_０と支持座の車両長手方向の変位量ｘとの差の絶対値｜ｘ−ｘ_０｜が５ｍｍ以下になるように設定される。

なお、撓み量δに対する板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂの車両長手方向の変位量ｘ_０は、シミュレーション又は実験によって取得される値である。例えば、シミュレーション又は実験によって板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａの撓み量δを最小値（例えば、空車時の撓み量）から最大値（例えば、満車時の撓み量）の範囲において撓み量δを変化させ、変化させた撓み量δに対する板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂの車両長手方向の変位量ｘ_０の各種値を取得する。そして、同じ撓み量δに対して得られる変位量ｘ_０と変位量ｘとの差の絶対値｜ｘ−ｘ_０｜が全ての撓み量δに対して５ｍｍを越えないように、車両長手方向距離Ｄ、車両上下方向距離Ｈ、及びリンク部材の長さＬが決められる。

このようにして構成される連動機構４０は、下方荷重によって横梁２１及び板ばね３４の車両長手方向中央部３４ａが下方に沈み込む際に、車両長手方向両端部３４ｂと支持座２８とを一緒に変位させて相対スベリ変位量を５ｍｍ以下に抑えることができる。これにより、車両長手方向両端部３４ｂ、及び支持座２８の座面２８ａが摩耗することを抑制することができ、板ばね３４の耐久年数を向上させることができる。

また、上述のとおり、前後車輪の高さに高低差が生じた場合に、板ばね３４が当接部材３５を支点にしてシーソーのように動いて輪重変動を吸収することができる。このような動きをした際でも、連動機構４０は、支持座２８の座面２８ａと板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂとの相対変位量を抑えることができ、支持座２８の座面２８ａと板ばね３４の車両長手方向端部３４ｂとが摺動して座面２８ａ及び車両長手方向端部３４ｂの摩耗を抑制することができる。

また、台車１では、連動機構４０においてリンク部材４２の車両長手方向両端部が球面ブッシュ４４ａ，４５ａに転動可能に取付けられており、座面２８ａと台車枠１１との車幅方向の相対変位が許容されている。これにより、操舵時において、軸箱１７Ｆ，１７Ｂと台車枠１１とが車幅方向に相対変位しても、リンク部材４２に対して車幅方向の過度な荷重が作用することを抑制することができる。更に、台車１では、支持座２８の座面２８ａを傾斜させることによって板ばね３４の長手方向両端部３４ｂを曲げることなく真直ぐ延びた状態で支持座２８に支持させることができる。それ故、板ばね３４の強度低下を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の操舵台車１Ａは、第１実施形態の操舵台車１と構成が類似しているが、リンクの長さ及び傾きの微調整が可能である点で異なる。以下では、第２実施形態の操舵台車１Ａの構成について、第１実施形態の操舵台車１の構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

連動機構４０Ａは、図６及び図７に示すように一対の支持座側ブラケット４１Ａ，４１Ａと、リンク部材４２Ａと、一対の台車枠側ブラケット４３Ａ，４３Ａとを有している。一対の支持座側ブラケット４１Ａ，４１Ａは、支持台２９の車幅方向両側に夫々配置されており、それらの下端部が支持台２９の側面部に固定されている。支持座側ブラケット４１Ａは、上端部に軸部材取付面４１ａを有しており、軸部材取付面４１ａは、車両上下方向に延び且つ車両外側に向いている平坦な面である。軸部材取付面４１ａには、調整板７１を介して支持座側軸部材４４Ａが取り付けられている。調整板７１は、リング状の部材であり、且つその厚み方向両側（即ち、車両長手方向両側）の表面が平坦に形成されている。調整板７１は、その厚み方向一表面を軸部材取付面４１ａに当接させて軸部材取付面４１ａ上に配置され、更に厚み方向他表面が支持座側軸部材４４Ａの端部４４ｂと当接している。支持座側軸部材４４Ａの両端部４４ｂ，４４ｂの各々は、平板状に形成されており、その一表面（即ち、車両長手方向の一表面）を調整板７１の厚み方向他表面に当接させて配置されている。また、支持座側軸部材４４Ａの両端部４４ｂ，４４ｂの各々には、厚み方向他表面（即ち、車両長手方向の他表面）からボルト７２が挿通されている。ボルト７２は、調整板７１及び支持座側ブラケット４１Ａの上端部を貫通し、その先端部にナット７３が螺合されている。これにより、支持座側軸部材４４Ａの端部４４ｂが調整板７１を介して支持座側ブラケット４１Ａに取付けられ、支持座側軸部材４４Ａの軸線方向中央部にはリンク部材４２Ａが取り付けられている。

リンク部材４２Ａは、円柱状の部材であり、その軸線方向両端部に円筒状の挿通部４２ａ，４２ｂを有している。挿通部４２ａ，４２ｂは、共に車幅方向に挿通する内孔を有している。一方の挿通部４２ａには、支持座側軸部材４４Ａが挿通されており、他方の挿通部４２ｂには、台車枠側軸部材４５Ａが挿通されている。このように構成されるリンク部材４２Ａでは、一端部が支持座側軸部材４４Ａを介して一対の支持座側ブラケット４１Ａ，４１Ａに取付けられ、他端部が台車枠側軸部材４５Ａを介して一対の台車枠側ブラケット４３Ａ，４３Ａに取付けられている。

一対の台車枠側ブラケット４３Ａ，４３Ａは、各々を車幅方向に離して台車枠１１に設けられており、それらの下端部が一対の受け座２４，２４の各々の上面に立設されている。また、台車枠側ブラケット４３Ａは、上端部に軸部材取付面４３ａを有しており、軸部材取付面４３ａは、車両上下方向に延び且つ車両外側に向いている平坦な面である。軸部材取付面４３ａには、調整板７４を介して台車枠側軸部材４５Ａが取り付けられている。なお、図６では、図面の都合上、以下で説明する調整版７４等を省略しているので、図７を参照する。調整板７４は、調整板７１と同じくリング状の部材であり、且つその厚み方向両側（即ち、車両長手方向両側）の表面が平坦に形成されている。調整板７４は、その厚み方向一表面を軸部材取付面４３ａに当接させて軸部材取付面４３ａ上に配置され、更に厚み方向他表面が台車枠側軸部材４５Ａの端部４５ｂと当接している。台車枠側軸部材４５Ａの両端部４５ｂ，４５ｂの各々は、支持座側軸部材４４Ａの両端部４４ｂ，４４ｂと同じく平板状に形成されており、その一表面（即ち、車両長手方向の一表面）を調整板７４の厚み方向他表面に当接させて配置されている。また、台車枠側軸部材４５Ａの両端部４５ｂ，４５ｂの各々には、厚み方向他表面（即ち、車両長手方向の他表面）からボルト７５が挿通されている。ボルト７５は、調整板７４及び台車枠側ブラケット４３Ａの上端部を貫通し、その先端部にナット７６が螺合されている。これにより、台車枠側軸部材４５Ａの端部４５ｂが調整板７４を介して台車枠側ブラケット４３Ａに取付けられ、支持座２８と台車枠１１との間に連動機構４０Ａが架け渡される。

ここで、調整板７１，７４は、厚さの異なる複数のものが用意されており、リンク部材４２の長さＬの調整が可能である。すなわち、異なる厚みの調整板７１を支持座側軸部材４４Ａと支持座側ブラケット４１Ａとの間に配置し、また異なる厚みの調整板７４を台車枠側軸部材４５Ａと台車枠側ブラケット４３Ａとの間に介在させることができる。このように、介在させる調整板７１，７４の厚みを変えることによって軸部材４４Ａ，４５Ａの車両長手方向の位置を変更することができる（図６の二点鎖線参照）。例えば、台車１Ａでは、連動機構４０Ａの変位量ｘの微調整を行うべくリンク部材４２Ａの長さＬを変更するとリンク部材４２Ａの端部の位置も変わるので、支持座側軸部材４４Ａ及び台車枠側軸部材４５Ａの少なくとも一方の車両長手方向の位置を変更する必要がある。そこで、調整板７１，７４の厚みを変えることで、支持座側軸部材４４Ａ及び台車枠側軸部材４５Ａの少なくとも一方の車両長手方向の位置を変更することができる。それ故、連動機構４０Ａの変位量ｘの微調整を行うべく、長さの異なるリンク部材４２Ａを入れ替える際の入れ替え作業が容易である。それ故、板ばね３４と支持座２８との相対スベリ変位量の微調整の作業を容易にすることができる。

その他、第２実施形態の台車１Ａは、第１実施形態の台車１と同様の作用効果を奏する。

＜その他の実施形態＞
第１及び第２実施形態の台車１、１Ａでは、連動機構４０Ａのリンク部材４２の車両長手方向両端部が軸部材４４，４５を介してブラケット４１，４３に回動可能に夫々取り付けられているが、必ずしもブラケット４１，４３の両方に対して回動可能に構成されている必要はなく、少なくとも一方のブラケット４１，４３に対して回動可能に構成されていればよい。また、リンク部材４２は、板ばね３４の中心線に沿って配置されているが、必ずしもこのような配置である必要はない。例えば、リンク部材４２を板ばね３４の中心線から外して配置してもよく、また一対のリンク部材４２を用い且つ各々のリンク部材４２をブラケット４１，４３の車幅方向外表面に回動可能に配置するようにしてもよい。

また、リンク部材４２は、板ばね３４上に配置され、車幅方向の長さ（即ち、リンク部材４２の厚み）が板ばね３４の幅に比べて小さくなっているが、必ずしもこのような形状である必要はない。例えば、図８に示すように、連動機構４０Ｂのリンク部材４２Ｂは、車幅方向の長さ（即ち、リンク部材４２Ｂの幅）が車両上下方向の長さ（即ち、リンク部材４２Ｂの厚み）より広い平板であって、平面視で板ばね３４に部分的に重なるように配置されてもよい。この場合、リンク部材４２Ｂの幅は、板ばね３４の幅と同じ又はそれ以上であることが好ましく、このような形状のリンク部材４２Ｂを板ばね３４上に配置することによって、走行中に車輪等によって跳ね上げられた小石等の飛来物から板ばね３４を保護することができる。

また、第１及び第２実施形態の台車１、１Ａでは、軸箱１７と台車枠１１とを連結する連結部材として軸梁２２が採用されている場合について説明しているが、連結部材は、必ずしも軸梁２２である必要はない。例えば、モノリンク式の台車のようにリンクであってもよい。

更に、第１及び第２実施形態の台車１、１Ａでは、間隙体２７として積層ゴムが採用されているが、積層ゴムに限定されず弾性変形可能な部材であればよい。また、間隙体２７は、必ずしも弾性変形可能な部材である必要はなく、支持座２８と軸箱１７との相対変位を許容するような構成であればよい。例えば、間隙体を自己潤滑ゴム部材で構成してもよい。この場合、自己潤滑ゴムからなる間隙体は、支持座２８及び軸箱１７の何れか一方に固定し、支持座２８が軸箱１７の上面を摺動するように構成する。これにより、支持座２８と軸箱１７との相対変位を許容することができ、第１及び第２実施形態の台車１，１Ａと同様に操舵時における車体支持荷重の水平分力の増加を抑制することができる。

更に、第１及び第２実施形態の台車１、１Ａでは、操舵機構５０を備えているが、必ずしも操舵機構５０を備えている必要はない。また、操舵機構５０は、前後一対の軸箱１７Ｆ，１７Ｂを動かすようになっているが、少なくとも一方だけを動かすような構成であってもよい。また、第１及び第２実施形態の台車１，１Ａは、ボルスタ付き台車であるが、必ずしも枕梁４６を有する必要はない。即ち、台車１，１Ａは、ボルスタレス台車であってもよく、その場合、連結リンク５１が車体４の下面から下方に突出するリンク受部材に回動可能に連結される。これにより、車体４の旋回動作に連動させて輪軸１２を操舵することができる。

１、１Ａ、１Ｂ 台車
２ 鉄道車両
４ 車体
１１ 台車枠
１３ 車軸
１６ 軸受
１７ 軸箱
１８ 軸箱支持装置
２１ 横梁
２２ 軸梁
２７ 間隙体
２８ 支持座
２８ａ 座面
３４ 板ばね
３４ａ 板ばねの車両長手方向中央部
３４ｂ，３４ｂ 板ばねの車両長手方向両端部
４０，４０Ａ，４０Ｂ 連動機構
４１，４１Ａ 支持座側ブラケット
４２，４２Ａ，４２Ｂ リンク部材
４３，４３Ａ 台車枠側ブラケット
４４，４４Ａ 支持座側軸部材（ピン部材）
４４ａ 球面ブッシュ
４５，４５Ａ 台車枠側軸部材（ピン部材）
４５ａ 球面ブッシュ
４６ 枕梁
５０ 操舵機構

Claims (9)

1. 車体を支持するための横梁を有する台車枠と、
   車幅方向に沿って配置された一対の車軸と、
   前記車軸を回転自在に支持する軸受を収容する軸箱と、
   前記台車枠と前記軸箱との車両長手方向の相対変位を許容しつつ前記軸箱と前記台車枠とを連結している連結部材を有する軸箱支持装置と、
   車両長手方向に延びる板ばねであって、その車両長手方向両端部が斜め上方向に向かって車両長手方向に延びて前記軸箱の上方で支持され、その車両長手方向中央部が前記横梁に固定されない状態で前記横梁の下方に配置される板ばねと、
   その上面が傾斜して前記板ばねの長手方向両端部を支持する支持座と、
   前記軸箱の上面と前記支持座の下面との間に設けられ、前記軸箱と前記支持座との車両長手方向の変位を許容する間隙体と、を備える、鉄道車両用操舵台車。
2. 前記間隙体は、その上面及び下面が水平面を有し、水平方向に弾性変形可能な弾性部材である、請求項１に記載の鉄道車両用操舵台車。
3. 前記一対の車軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構を更に備え、
   前記台車枠は、前記車体又はボルスタを鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持し、
   前記操舵機構は、前記車体又は前記ボルスタの相対旋回に応じて前記軸箱を車両長手方向に変位させて前記輪軸を操舵する、請求項１又は２に記載の鉄道車両用操舵台車。
4. 前記台車枠と前記支持座とを連結し、前記板ばねの車両長手方向端部の前記車両長手方向の動きに合わせて前記支持座を前記車両長手方向に動かす連動機構を更に備える、請求項１乃至３の何れか１つに記載の鉄道車両用操舵台車。
5. 前記連動機構は、前記支持座に設けられている支持座側ブラケット及び前記台車枠に設けられている台車枠側ブラケットの少なくとも一方側のブラケットに回動可能に取り付けられているリンク部材を有するリンク機構であり、
   前記リンク機構は、前記台車枠が下がって前記台車枠側ブラケットが下がると前記リンク部材が前記支持座側ブラケットを介して前記支持座を前記車両長手方向であって前記横梁に向かって変位させる、請求項４に記載の鉄道車両用操舵台車。
6. 前記リンク機構は、前記支持座側ブラケットにおける前記リンク部材の回動中心と前記台車枠側ブラケットにおける前記リンク部材の回転中心との車両長手方向距離Ｄ、２つの前記回転中心の鉛直方向距離Ｈ、前記板ばねの上下方向の撓み量δ、及び前記リンク部材の長さＬに対して前記支持座の変位量ｘが式（１）及び（２）の関係を有するように構成され、
   ｘ＝Ｄ−Ｌｃｏｓθ …（１）
   θ＝ｓｉｎ^―１（（Ｈ＋δ）／Ｌ） …（２）
   前記リンク部材の長さＬ、前記車両長手方向距離Ｄ、及び前記鉛直方向距離Ｈは、前記撓み量δに対する前記支持座の変位量ｘ及び前記板ばねの長手方向端部の変位量ｘ_０の差｜ｘ−ｘ_０｜が５ｍｍ以下である、請求項５に記載の鉄道車両用操舵台車。
7. 前記リンク部材は、前記支持座側ブラケット及び前記台車枠側ブラケットのうち少なくとも一方のブラケットにピン部材を介して回動可能に連結されており、
   前記ピン部材は、前記少なくとも一方のブラケットに調整板を介在させて取付けられる、請求項５又は６に記載の鉄道車両用操舵台車。
8. 前記ピン部材は、前記リンク部材を転動可能に支持する球面ブッシュを有している、請求項５乃至７の何れか１つに記載の鉄道車両用操舵台車。
9. 前記リンク部材は、前記車両長手方向に延在して且つ鉛直方向の厚みより車幅方向の幅が広い平板状の部材であり、前記板ばねに平面視で重なるように前記板ばねの上方に配置されている、請求項５又は６に記載の鉄道車両用操舵台車。