JP2024016570A - 台車 - Google Patents

Abstract

【課題】車軸に対するモータの相対変位を吸収することができる台車を提供する。【解決手段】台車は、台車フレームと、車軸と、モータと、動力伝達継手と、台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、台車フレームとともに車体を下方から支持する中間体と、台車フレームとモータとを接続するリンク式接続部と、を備え、リンク式接続部は、台車フレームに固定される支点ジョイントと、支点ジョイントによって台車フレームに回転可能に接続され、軸線方向に交差する方向に延びる第一リンクと、中間体に設けられ、中間体が受けた上下方向の荷重を第一リンクに伝達して第一リンクを支点ジョイント回りに回転させる中間体ジョイントと、モータに固定され、中間体ジョイントから受けた荷重によって生じた第一リンクの回転によって、中間体が受けた荷重とは上下方向で反対側に変位するモータジョイントと、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、台車に関する。

特許文献１には、モータのトルクを直接車軸に伝達する構造の鉄道車両用直接駆動式電動台車が開示されている。この台車は、モータを固定支持する台車フレームを備える。

特開平１１－３０１４７１号公報

ところで、例えば車両に乗員が乗降すると、台車フレームの重量が変化して、台車フレームが上下に変動する。特許文献１に記載の台車では、台車フレームの上下変動に伴ってモータが変位し、車軸に対するモータの相対変位が生じてしまう。車軸に対するモータの相対変位は、動力伝達効率の低下や、走行時の振動の増大等の原因となる。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、車軸に対するモータの相対変位を吸収することができる台車を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る台車は、車体を下方から支持する台車フレームと、前記台車フレームの下方に位置し、水平方向に延びる車軸と、前記台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記車軸を前記車軸の軸線回りに回転させるモータと、前記車軸と前記モータの駆動軸とを同軸に連結する動力伝達継手と、前記台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記台車フレームとともに前記車体を下方から支持する中間体と、前記台車フレームと前記モータとを接続するリンク式接続部と、を備え、前記リンク式接続部は、前記台車フレームに固定される支点ジョイントと、前記支点ジョイントによって前記台車フレームに回転可能に接続され、前記軸線方向に交差する方向に延びる第一リンクと、前記中間体に設けられ、前記中間体が受けた上下方向の荷重を前記第一リンクに伝達して前記第一リンクを前記支点ジョイント回りに回転させる中間体ジョイントと、前記モータに固定され、前記中間体ジョイントから受けた荷重によって生じた前記第一リンクの回転によって、前記中間体が受けた荷重とは上下方向で反対側に変位するモータジョイントと、を有する。

本開示の台車によれば、車軸に対するモータの相対変位を吸収することができる。

本開示の第一実施形態に係る台車の構成を示す図である。 本開示の第一実施形態に係るリンク式接続部の構成を示す図である。 本開示の第一実施形態に係るリンク式接続部の動作を説明する図である。 本開示の第二実施形態に係る台車が空き状態のリンク式接続部を示す図である。 本開示の第二実施形態に係る台車が乗車状態のリンク式接続部を示す図である。 本開示の第二実施形態に係るリンク式接続部の動作を説明する図である。 本開示の第二実施形態の変形例に係る台車が空き状態のリンク式接続部を示す図である。 本開示の第二実施形態の変形例に係る台車が乗車状態のリンク式接続部を示す図である。

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係る台車１０について、図１から図３を参照して説明する。

（車両）
図１、図２に示すように、本実施形態の台車１０が用いられる車両１は、例えば鉄道車両である。車両１は、車体２と、台車１０とを備える。車体２の内部には、乗員が乗降するためのスペースが設けられている。なお、図１では、後述するリンク式接続部３０が省略されている。

以下では、鉛直上下方向を単に「上下方向」と称し、車両１の走行方向を単に「前後方向」と称する場合がある。

（台車）
台車１０は、車体２を下方から支持するともに、地面に沿うレールＬ上を走行する。レールＬは、一方向に延びている。レールＬは、レールＬの長手方向に直交する方向に対向して一対設けられている。台車１０は、台車フレーム２０と、車軸１１と、保持機構１２と、車輪１３と、軸ばね１４と、モータ１５と、動力伝達継手１６と、中間体３と、リンク式接続部３０と、動作抑制機構５とを備える。

（台車フレーム）
台車フレーム２０は、レールＬから上方に離間する位置に設けられている。台車フレーム２０は、車体２を下方から支持する。台車フレーム２０は、台車フレーム本体２１と、傾斜フレーム２２と、水平フレーム２３と、を備える。台車フレーム本体２１は、水平方向に延在する枠体である。傾斜フレーム２２は、前後方向に離間して一対設けられている。各傾斜フレーム２２は、台車フレーム本体２１から前後方向に延びている。一対の傾斜フレーム２２は、前後方向に接近するに従い、漸次下方に位置するように直線状に傾斜している。水平フレーム２３は、一対の傾斜フレーム２２の下端同士を前後方向に接続している。水平フレーム２３は、台車フレーム本体２１と同様に水平方向に延在している。

（車軸）
車軸１１は、台車フレーム２０の下方に位置している。車軸１１は、水平方向に延びる円柱状に形成されている。
以下、車軸１１の軸線Ｏを単に「軸線Ｏ」と称し、軸線Ｏの径方向を単に「径方向」と称する場合がある。軸線Ｏ方向は、レールＬの長手方向と直交している。すなわち、軸線Ｏ方向は、前後方向と直交している。
本実施形態では、車軸１１は、台車フレーム２０の水平フレーム２３を挟んで前後方向に離間して一対設けられている。

（保持機構）
保持機構１２は、車軸１１を保持する部材である。保持機構１２は、モータ１５を挟んで軸線Ｏ方向両側に一対設けられている。各保持機構１２は、軸線Ｏ方向でモータ１５と車輪１３との間に設けられている。保持機構１２は、軸受箱１２ａと、軸受１２ｂと、を備える。軸受箱１２ａは、車軸１１を上下方向から挟み込むように設けられている。軸受１２ｂは、車軸１１と軸受箱１２ａとの間に設けられている。軸受１２ｂは、車軸１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持している。

（車輪）
車輪１３は、車軸１１の軸線Ｏ方向両端に１つずつ設けられている。車輪１３は、円板状に形成されている。車輪１３の板厚方向は、軸線Ｏ方向と一致する。車輪１３は、中央部で車軸１１の端部と連結されている。車輪１３は、車軸１１に固定され、車軸１１と一体に回転する。車輪１３は、レールＬ上を回転移動する。

（軸ばね）
軸ばね１４は、台車フレーム２０と保持機構１２との間に設けられている。軸ばね１４は、台車フレーム本体２１と軸受箱１２ａとを上下方向に接続している。軸ばね１４は、上下方向に延びるコイルばねであり、上下方向の振動を吸収する。軸ばね１４は、台車フレーム２０を下方から支持している。このため、乗員の乗降によって重量が変化すると、台車フレーム２０は上下に変動する。

（モータ）
モータ１５は、台車フレーム２０の下方であって、軸線Ｏ方向で一対の車輪１３の中間位置に設けられている。モータ１５は、台車フレーム２０に対して上下方向に相対変位可能に設けられている。本実施形態では、モータ１５は、車軸１１毎に１つずつ設けられている。すなわち、モータ１５は、台車フレーム２０の水平フレーム２３を挟んで前後方向に離間して一対設けられている。モータ１５は、車軸１１を軸線Ｏ回りに回転させる。モータ１５は、ダイレクトドライブ方式のモータである。モータ１５は、ステータ１５ａと、ロータ１５ｂと、駆動軸１５ｃと、を有する。ステータ１５ａは、中心軸線が車軸１１の軸線Ｏに沿う円筒状に形成されている。ロータ１５ｂは、ステータ１５ａの径方向内側に設けられている。ロータ１５ｂは、ステータ１５ａと同様に、中心軸線が車軸１１の軸線Ｏに沿う円筒状に形成されている。ロータ１５ｂは、ステータ１５ａに挿通され、軸線Ｏ回りに回転する。駆動軸１５ｃは、ステータ１５ａと同様に、中心軸線が車軸１１の軸線Ｏに沿う円筒状に形成された中空軸である。駆動軸１５ｃは、ロータ１５ｂに挿通され、ロータ１５ｂの内周面に固定されている。駆動軸１５ｃは、ロータ１５ｂと一体に軸線Ｏ回りに回転可能に設けられている。駆動軸１５ｃの軸線Ｏ方向両端部のうち一方の端部には、動力伝達継手１６が設けられている。

（動力伝達継手）
動力伝達継手１６は、軸線Ｏ方向でモータ１５と保持機構１２との間に設けられている。動力伝達継手１６は、車軸１１とモータ１５の駆動軸１５ｃとを同軸に連結し、モータ１５の動力を車軸１１に伝達する。動力伝達継手１６は、モータ側継手部材１６ａと、車軸側継手部材１６ｂと、カップリング１６ｃと、を備える。モータ側継手部材１６ａは、駆動軸１５ｃの外周面から径方向から張り出すフランジ状に形成されている。モータ側継手部材１６ａは、駆動軸１５ｃに固定され、駆動軸１５ｃと一体に軸線Ｏ回りに回転する。車軸側継手部材１６ｂは、車軸１１の外周面に固定されている。車軸側継手部材１６ｂは、筒部１７と、フランジ部１８と、を有する。筒部１７には、車軸１１が圧入されている。フランジ部１８は、筒部１７の外周面から径方向に張り出している。フランジ部１８は、筒部１７と一体に形成されている。カップリング１６ｃは、モータ側継手部材１６ａと、車軸側継手部材１６ｂとの間に設けられている。カップリング１６ｃは、モータ側継手部材１６ａと、車軸側継手部材１６ｂとを接続している。カップリング１６ｃは、弾性変形可能に形成されている。動力伝達継手１６は、カップリング１６ｃを変形させることにより、車軸１１に対するモータ１５の相対変位を吸収する。

（中間体）
中間体３は、台車フレーム本体２１の水平フレーム２３よりも上方に設けられている。中間体３は、台車フレーム２０に対して上下方向に相対変位可能に設けられている。中間体３は、台車フレーム２０とともに車体２を下方から支持する。

（枕ばね）
枕ばね４は、中間体３に載置され、中間体３と車体２とを上下方向に接続している。枕ばね４は、車両１の走行中に生じる振動を、抑制・減衰するために用いられる。また、枕ばね４は、乗員の乗降による台車１０重量の変動が生じた際、台車１０の高さを維持するためにも用いられる。枕ばね４は、例えば空気ばねである。

（リンク式接続部）
リンク式接続部３０は、台車フレーム２０とモータ１５とを相対変位可能に接続する。すなわち、リンク式接続部３０は、台車フレーム２０にモータ１５を懸架している。リンク式接続部３０は、モータ１５ごとに設けられている。本実施形態では、リンク式接続部３０は、中間体３を挟んで前後方向に離間して一対設けられ、リンク式接続部３０のそれぞれが台車フレーム２０にモータ１５を懸架している。リンク式接続部３０は、支点ジョイント３１と、第一リンク３２と、中間体ジョイント３３と、モータジョイント３４と、を有する。

（支点ジョイント）
支点ジョイント３１は、台車フレーム２０の傾斜フレーム２２に固定されている。支点ジョイント３１は、台車フレーム２０に第一リンク３２をピン結合により接続する。これにより、第一リンク３２は、支点ジョイント３１回りに回転可能となる。

（第一リンク）
第一リンク３２は、支点ジョイント３１によって台車フレーム２０に回転可能に接続されている。第一リンク３２は、前後方向に延びている。第一リンク３２は、延在方向中間部で台車フレーム２０に接続されている。

（中間体ジョイント）
中間体ジョイント３３は、中間体３に設けられている。中間体ジョイント３３は、中間体３が受けた上下方向の荷重を第一リンク３２に伝達して第一リンク３２を支点ジョイント３１回りに回転させる。中間体ジョイント３３は、中間体３に固定されている。中間体ジョイント３３は、第一リンク３２の延在方向の一端を中間体３に回転可能に接続している。すなわち、第一リンク３２は、中間体ジョイント３３回りに回転可能となっている。

（モータジョイント）
モータジョイント３４は、モータ１５に設けられている。モータジョイント３４は、中間体ジョイント３３から受けた荷重によって生じた第一リンク３２の回転によって、中間体３が受けた荷重とは上下方向で反対側に変位する。モータジョイント３４は、モータ１５に固定されている。モータジョイント３４は、第一リンク３２の延在方向の他端をモータ１５に回転可能に接続している。すなわち、第一リンク３２は、モータジョイント３４回りに回転可能となっている。

（動作抑制機構）
動作抑制機構５は、リンク式接続部３０の動作を抑制する。本実施形態では、動作抑制機構５は、台車フレーム２０と中間体ジョイント３３との間に設けられている。動作抑制機構５は、中間体ジョイント３３を下方から支持するとともに上下方向に弾性変形可能な中間ばね５ａである。中間ばね５ａは、台車フレーム２０の水平フレーム２３と第一リンク３２の他端（第一リンク３２のモータジョイント３４側の端部）とを上下方向に接続している。

（作用効果）
以下、本実施形態の台車１０の作用について、図２、図３を参照して説明する。
例えば、乗員の乗車によって台車１０の重量が増加すると、台車フレーム２０に下向きの荷重がかかり、台車フレーム２０が下降する。また、枕ばね４を介して中間体３にも下向きの荷重がかかり、中間体３が下降する。これに伴って、支点ジョイント３１を中心にして第一リンク３２が回転して傾く。このとき、第一リンク３２の一端（第一リンク３２の中間体ジョイント３３側の端部）が支点ジョイント３１に対して下降し、第一リンク３２の他端（第一リンク３２のモータジョイント３４側の端部）が支点ジョイント３１に対して上昇する。第一リンク３２が傾くことで、モータ１５に加わる下向きの荷重が逃がされ、モータ１５の高さが維持される。

また、台車１０は、動作抑制機構５として、中間ばね５ａを備えている。これにより、例えば大勢の乗員が一度に乗車して台車１０の重量が急激に増加したとしても、支点ジョイント３１を中心にした第一リンク３２の急激な回転が抑制される。
乗員の乗車が完了すると、リンク式接続部３０の動作が停止して、車両１が走行を開始する。車両１の走行中は、リンク式接続部３０によってモータ１５の高さが維持されることとなる。

その後車両１が停車すると、乗員が降車する。乗員の降車によって台車１０の重量が減少すると、台車フレーム２０とともに中間体３が上昇する。これに伴って、支点ジョイント３１を中心にして第一リンク３２が回転して傾く。このとき、第一リンク３２の一端（第一リンク３２の中間体ジョイント３３側の端部）が支点ジョイント３１に対して上昇し、第一リンク３２の他端（第一リンク３２のモータジョイント３４側の端部）が支点ジョイント３１に対して下降する。第一リンク３２が傾くことで、モータ１５に加わる上向きの荷重が逃がされ、モータ１５の高さが維持される。

その後さらに、乗員の乗車によって台車１０の重量が増加すると、上述したように、第一リンク３２が、モータジョイント３４側の端部が上昇するように回転して、モータ１５の高さが維持される。
このようにして、乗員の乗降によって台車１０の重量が変動したとしても、モータ１５の高さが維持されることとなる。

以下、本実施形態の台車１０の利点について説明する。
本実施形態では、台車１０は、台車フレーム２０に対して上下方向に相対変位可能に設けられ、台車フレーム２０とともに車体２を下方から支持する中間体３と、台車フレーム２０とモータ１５とを接続するリンク式接続部３０と、を備える。リンク式接続部３０は、台車フレーム２０に固定される支点ジョイント３１と、支点ジョイント３１によって台車フレーム２０に回転可能に接続され、軸線Ｏ方向に交差する方向に延びる第一リンク３２と、中間体３に設けられ、中間体３が受けた上下方向の荷重を第一リンク３２に伝達して第一リンク３２を支点ジョイント３１回りに回転させる中間体ジョイント３３と、モータ１５に固定され、中間体ジョイント３３から受けた荷重によって生じた第一リンク３２の回転によって、中間体３が受けた荷重とは上下方向で反対側に変位するモータジョイント３４と、を有する。

本実施形態によれば、モータ１５はリンク式接続部３０を介して台車フレーム２０に懸架される。乗員の乗車によって台車１０の重量が増加すると、台車フレーム２０及び中間体３に下向きの荷重がかかる。このため、台車フレーム２０及び中間体３が下降する。中間体３が下降すると、中間体ジョイント３３が下向きの荷重を第一リンク３２に伝達する。これにより、第一リンク３２は、支点ジョイント３１回りに回転して傾く。第一リンク３２の回転によって、モータジョイント３４が上方に変位する。これにより、モータ１５にかかる下向きの荷重が逃がされる。したがって、台車フレーム２０の下降に対して、モータ１５の高さが維持される。また、反対に、乗員の降車によって台車１０の重量が減少すると、台車フレーム２０及び中間体３が上昇する。これに伴って、第一リンク３２が支点ジョイント３１回りに回転し、第一リンク３２の回転によってモータジョイント３４が下方に変位する。これにより、台車フレーム２０の上昇に対して、モータ１５の高さが維持される。したがって、乗員の乗降によって台車１０が上下に変動したとしても、本実施形態の台車１０によれば、台車フレーム２０に対するモータ１５の相対位置を調整し、車軸１１に対するモータ１５の相対変位を吸収することができる。よって、動力伝達継手１６が吸収すべき変位量が少なくなり、動力伝達継手１６の設計の自由度が増大する。さらに、動力伝達継手１６の応力振幅が小さくなるので、動力伝達継手１６の長寿命化を達成することができる。

また、モータ１５には、ダイレクトドライブ方式が採用されており、モータ１５と車軸１１とが動力伝達継手１６を介して直結されている。このため、モータ１５と車軸１１とが例えばギヤボックスを介して接続される場合と比較して、台車１０の重量と体積が低減される。さらに、モータ１５はリンク式接続部３０を介して台車フレーム２０に吊り下げられる。これにより、モータ１５の重量の少なくとも一部が台車フレーム２０によって負担されるため、車輪１３及び車軸１１の重量が低減される。よって、レールダメージの低減が可能となる。

本実施形態では、第一リンク３２は、延在方向中間部で支点ジョイント３１によって台車フレーム２０に接続されている。中間体ジョイント３３は、第一リンク３２の延在方向の一端を中間体３に回転可能に接続している。モータジョイント３４は、第一リンク３２の延在方向の他端をモータ１５に回転可能に接続している。

本実施形態によれば、乗員の乗車によって台車１０の重量が増加すると、台車フレーム２０及び中間体３に下向きの荷重がかかる。このため、台車フレーム２０及び中間体３が下降する。中間体３が下降すると、中間体３が受けた荷重が、第一リンク３２に直接伝達される。これにより、第一リンク３２が支点ジョイント３１を中心にして回転して傾く。第一リンク３２が傾くことで、モータ１５にかかる下向きの荷重が逃がされ、台車フレーム２０の下降に対して、モータ１５の高さが維持される。また、反対に、乗員の降車によって台車１０の重量が減少すると、台車フレーム２０及び中間体３が上昇する。これに伴って、第一リンク３２が支点ジョイント３１回りに回転し、第一リンク３２の回転によってモータジョイント３４が下方に変位する。これにより、台車フレーム２０の上昇に対して、モータ１５の高さが維持される。このように、本実施形態のリンク式接続部３０は、１本の第一リンク３２の回転によって、台車フレーム２０の上下方向の変動に対するモータ１５の相対位置の変位を吸収することができる。したがって、本実施形態によれば、台車１０の製造コストを低減するとともに、生産性やメンテナンス性を向上させることができる。

本実施形態では、台車１０は、リンク式接続部３０の動作を抑制する動作抑制機構５をさらに備える。

本実施形態によれば、中間体３に過大な荷重がかかったとしても、リンク式接続部３０の急激な動作が抑制される。これにより、台車１０は、リンク式接続部３０にかかる負荷を低減し、リンク式接続部３０の長寿命化を達成することができる。

本実施形態では、動作抑制機構５は、台車フレーム２０と中間体ジョイント３３との間に設けられた中間ばね５ａである。中間ばね５ａは、中間体ジョイント３３を下方から支持するとともに上下方向に弾性変形可能とされている。

本実施形態によれば、中間ばね５ａが上下方向に弾性変形することで、中間体３にかかる上下方向の荷重を吸収することができる。これにより、台車フレーム２０に対するモータ１５の相対変位が良好に吸収される。

本実施形態では、台車１０は、中間体３に載置される枕ばね４をさらに備える。

本実施形態によれば、枕ばね４が台車１０の走行にともなって発生する振動を抑制・減衰することができる。これにより、台車１０の走行中に、振動によってリンク式接続部３０が動作することが抑制される。したがって、本実施形態の台車１０によれば、モータ１５の高さを良好に維持することができる。

なお、第一実施形態では、第一リンク３２は、前後方向に延びているとしたが、これに限るものではない。第一リンク３２は、軸線Ｏ方向に交差する方向に延びていれば、例えば前後方向と交差する方向に延びていてもよい。

＜第二実施形態＞
以下、本開示の第二実施形態に係る台車２１０について、図４から図６を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

（リンク式接続部）
図４に示すように、リンク式接続部２３０は、パンタグラフ機構２３０ａと、中間体側リンク２３９と、中間体ジョイント２４０、モータ側リンク２４１と、モータジョイント２４２と、ガイド部２４３とを有する。

（パンタグラフ機構）
パンタグラフ機構２３０ａは、台車フレーム２０に接続され、水平方向から見て菱形枠状に形成されている。本実施形態では、パンタグラフ機構２３０ａは、前後方向に延びて中間体３側に向かうにしたがい上方に傾斜するように、水平面に対して傾けて配置されている。パンタグラフ機構２３０ａは、支点ジョイント２３１と、第一リンク２３２と、第一ジョイント２３３と、第二リンク２３４と、第二ジョイント２３５と、第三リンク２３６と、第三ジョイント２３７と、第四リンク２３８と、を有する。第一リンク２３２、第二リンク２３４、第三リンク２３６、及び第四リンク２３８は、全て前後方向に延びるリンクである。第一リンク２３２、第二リンク２３４、第三リンク２３６、及び第四リンク２３８は、軸線Ｏ方向から見て、この順で環状に並べられている。

（支点ジョイント）
支点ジョイント２３１は、台車フレーム２０の傾斜フレーム２２に固定されている。支点ジョイント２３１は、モータ１５の上方に位置している。

（第一リンク）
第一リンク２３２は、支点ジョイント２３１から中間体３に接近するように一方向に延びている。第一リンク２３２の延在方向の一端は、支点ジョイント２３１によって台車フレーム２０にピン結合されている。すなわち、第一リンク２３２は、支点ジョイント２３１によって、台車フレーム２０と支点ジョイント２３１回りに回転可能に接続されている。

（第一ジョイント）
第一ジョイント２３３は、第一リンク２３２の延在方向の他端に設けられている。

（第二リンク）
第二リンク２３４は、第一ジョイント２３３からモータ１５に接近するように一方向に延びている。第二リンク２３４の延在方向の一端と第一リンク２３２の延在方向の他端とは、第一ジョイント２３３によってピン結合されている。すなわち、第二リンク２３４の延在方向の一端は、第一ジョイント２３３によって、第一リンク２３２の延在方向の他端と第一ジョイント２３３回りに回転可能に接続されている。

（第二ジョイント）
第二ジョイント２３５は、第二リンク２３４の延在方向の他端に設けられている。本実施形態では、第二ジョイント２３５は、支点ジョイント２３１の下方に位置している。

（第三リンク）
第三リンク２３６は、第二ジョイント２３５から離間するように一方向に延びている。
第三リンク２３６の延在方向の一端と第二リンク２３４の延在方向の他端とは、第二ジョイント２３５によってピン結合されている。すなわち、第三リンク２３６の延在方向の一端は、第二ジョイント２３５によって、第二リンク２３４の延在方向の他端と第二ジョイント２３５回りに回転可能に接続される。

（第三ジョイント）
第三ジョイント２３７は、第三リンク２３６の延在方向の他端に設けられている。

（第四リンク）
第四リンク２３８は、第三ジョイント２３７から支点ジョイント２３１に向かって一方向に延びている。第四リンク２３８の延在方向の一端と第三リンク２３６の延在方向の他端とは、第三ジョイント２３７によってピン結合されている。すなわち、第四リンク２３８の延在方向の一端は、第三ジョイント２３７によって、第三リンク２３６の延在方向の他端と第三ジョイント２３７回りに回転可能に接続されている。第四リンク２３８の延在方向の他端と第一リンク２３２の延在方向の一端とは、支点ジョイント２３１によってピン結合されている。すなわち、第四リンク２３８の延在方向の他端は、支点ジョイント２３１によって、第一リンク２３２と支点ジョイント２３１回りに回転可能に接続されている。

（中間体側リンク）
中間体側リンク２３９は、パンタグラフ機構２３０ａと中間体ジョイント２４０とを接続している。中間体側リンク２３９は、第二リンク２３４の第一ジョイント２３３側の端部から第二リンク２３４の延在方向に延びている。中間体側リンク２３９の第一ジョイント２３３とは反対側の端部は、中間体ジョイント２４０によって中間体３に回転可能に接続されている。

中間体側リンク２３９は、第二リンク２３４と一体に形成されている。別の観点では、第一ジョイント２３３によって第一リンク２３２の端部と延在方向中間部が接続された１本のリンクが設けられ、この１本のリンクのうち第一ジョイント２３３を挟んで中間体３側が中間体側リンク２３９として扱われ、第一ジョイント２３３を挟んでモータ１５側が第二リンク２３４として扱われている。

（中間体ジョイント）
中間体ジョイント２４０は、中間体３に固定されている。

（モータ側リンク）
モータ側リンク２４１は、パンタグラフ機構２３０ａとモータジョイント２４２とを接続している。モータ側リンク２４１は、第三リンク２３６の第三ジョイント２３７側の端部から第三リンク２３６の延在方向に延びている。モータ側リンク２４１の第三ジョイント２３７とは反対側の端部は、モータジョイント２４２によってモータ１５に回転可能に接続されている。

モータ側リンク２４１は、第三リンク２３６と一体に形成されている。別の観点では、第三ジョイント２３７によって第四リンク２３８の端部と延在方向中間部が接続された１本のリンクが設けられ、この１本のリンクのうち第三ジョイント２３７を挟んでモータ１５側がモータ側リンク２４１として扱われ、第三ジョイント２３７を挟んで中間体３側が第三リンク２３６として扱われている。

なお、本実施形態では、上述した第一リンク２３２、第二リンク２３４、第三リンク２３６、第四リンク２３８、中間体側リンク２３９、及びモータ側リンク２４１の長さは全て等しい。

（モータジョイント）
モータジョイント２４２は、モータ１５に固定されている。

（ガイド部）
ガイド部２４３は、中間体ジョイント２４０を上下方向に移動させて上下方向に交差する方向への移動を規制する。本実施形態では、ガイド部２４３は、台車フレーム２０の水平フレーム２３から上方に延びている。中間体ジョイント２４０は、例えばガイド部２４３によって前後方向から挟み込まれ、ガイド部２４３に沿って上下方向に移動可能となっている。

（作用効果）
以下、本実施形態の台車２１０の作用について、図４から図６を参照して説明する。
例えば、図４に示す空き状態の台車２１０に乗員が乗車して台車２１０の重量が増加すると、台車フレーム２０に下向きの荷重がかかり、図５に示すように台車フレーム２０が下降する。また、枕ばね４を介して中間体３にも下向きの荷重がかかり、中間体３が下降する。これに伴って、リンク式接続部２３０を構成する各リンクが回転する。

まず、中間体側リンク２３９の中間体ジョイント２４０側の端部には、中間体３からの下向きの荷重がかかる。一方、モータ側リンク２４１のモータジョイント２４２側の端部には、車軸１１からの上向きの反力がかかる。これにより、パンタグラフ機構２３０ａが支点ジョイント２３１回りに回転する。さらに、パンタグラフ機構２３０ａが、支点ジョイント２３１と第二ジョイント２３５とが接近若しくは離間するように伸縮する。これにより、モータ１５にかかる下向きの荷重が逃がされ、モータ１５の高さが維持される。

乗員の乗車が完了すると、リンク式接続部２３０の動作が停止して、車両１が走行を開始する。車両１の走行中は、リンク式接続部２３０によってモータ１５の高さが維持されることとなる。

その後車両１が停車すると、乗員が降車する。乗員の降車によって台車２１０の重量が減少すると、台車フレーム２０とともに中間体２０３が上昇する。これに伴って、パンタグラフ機構２３０ａが、支点ジョイント２３１回りに乗車時とは反対方向に回転する。さらに、パンタグラフ機構２３０ａが、乗車時の状態に戻るように伸縮する。これにより、モータ１５に加わる上向きの荷重が逃がされ、モータ１５の高さが維持される。

その後さらに乗員の乗降によって台車２１０の重量が変動しても、パンタグラフ機構２３０ａが上記のように動作して、モータ１５の高さが維持される。

このように、台車２１０の重量が変動すると、パンタグラフ機構２３０ａは、支点ジョイント２３１を中心として回転するとともに、支点ジョイント２３１と第二ジョイント２３５とが接近若しくは離間するように伸縮する。

図６を参照してより詳細に説明する。なお、図６は、リンク式接続部２３０の動作を模式的に示したものである。図６の上側は台車２１０の重量が増加する前のリンク式接続部２３０の姿勢の一例を示し、図６の下側は台車２１０の重量が増加した後のリンク式接続部２３０の姿勢の一例を示している。なお、図６の下側に示すように、台車２１０の台車２１０の設計によっては、中間体ジョイント２４０がモータジョイント２４２よりも下方に沈み込む場合がある。

図６で示すように、中間体ジョイント２４０がモータジョイント２４２よりも上方に位置する間は、支点ジョイント２３１と第二ジョイント２３５とが離間するようにパンタグラフ機構２３０ａが上下方向に伸長し、中間体ジョイント２４０がモータジョイント２４２よりも下方に位置する間は、支点ジョイント２３１と第二ジョイント２３５とが接近するようにパンタグラフ機構２３０ａが上下方向に収縮する。

さらに、中間体ジョイント２４０は、ガイド部２４３によって上下方向に交差する方向の変位を規制されている。これにより、図６で示すように、リンク式接続部２３０は、モータジョイント２４２の水平方向位置を変位させることなく、モータジョイント２４２の上下方向に変位させることができる。したがって、本実施形態によれば、車軸１１に対するモータ１５の水平方向の相対変位を抑制することができる。

なお、第二実施形態では、第二ジョイント２３５は、支点ジョイント２３１の下方に位置しているとしたが、これに限るものではない。例えば図７、図８に示すように、第二ジョイント２３５は、支点ジョイント２３１の上方に位置していてもよい。この場合、第一リンク２３２、第二リンク２３４、第三リンク２３６、及び第四リンク２３８は、軸線Ｏ方向から見て、図４、図５に示す第二実施形態とは逆の順序で環状に並べられる。この場合であっても、乗員の乗降による台車フレーム２０の変動に対して、図７、図８に示すように、図７に示す台車２１０の重量が比較的軽い場合のリンク式接続部２３０の姿勢と、図８に示す台車２１０の重量が比較的重い場合のリンク式接続部２３０の姿勢とを繰り返すことにより、上述した第二実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、第二実施形態では、第一リンク２３２、第二リンク２３４、第三リンク２３６、及び第四リンク２３８は、全て前後方向に延びているとしたが、これに限るものではない。第一リンク２３２、第二リンク２３４、第三リンク２３６、及び第四リンク２３８は、軸線Ｏ方向に交差する方向に延びていれば、例えば前後方向に交差する方向に延びていてもよい。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、上記実施形態では、動作抑制機構５が台車フレーム２０と中間体ジョイント３３，２４０との間に設けられた中間ばね５ａである場合について説明したが、これに限るものではない。動作抑制機構５は、例えばダンパであってもよい。また、動作抑制機構５は、例えばリンク式接続部３０，２３０を構成するリンクを固定する固定機構と、固定機構によるリンクの固定を解除する解除機構とを備えるものであってもよい。

なお、上記実施形態では、台車１０，２１０が鉄道車両用台車である場合について説明したが、これに限られない。台車１０，２１０は、例えば、フォークリフトや人が重量物を運搬する際に手押しで用いる電動アシスト台車に用いられてもよい。

＜付記＞
各実施形態に記載の台車１０，２１０は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る台車１０，２１０は、車体２を下方から支持する台車フレーム２０と、前記台車フレーム２０の下方に位置し、水平方向に延びる車軸１１と、前記台車フレーム２０に対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記車軸１１を前記車軸１１の軸線Ｏ回りに回転させるモータ１５と、前記車軸１１と前記モータ１５の駆動軸１５ｃとを同軸に連結する動力伝達継手１６と、前記台車フレーム２０に対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記台車フレーム２０とともに前記車体２を下方から支持する中間体３，２０３と、前記台車フレーム２０と前記モータ１５とを接続するリンク式接続部３０，２３０と、を備え、前記リンク式接続部３０，２３０は、前記台車フレーム２０に固定される支点ジョイント３１，２３１と、前記支点ジョイント３１，２３１によって前記台車フレーム２０に回転可能に接続され、前記軸線Ｏ方向に交差する方向に延びる第一リンク３２，２３２と、前記中間体３に設けられ、前記中間体３が受けた上下方向の荷重を前記第一リンク３２，２３２に伝達して前記第一リンク３２，２３２を前記支点ジョイント３１，２３１回りに回転させる中間体ジョイント３３，２４０と、前記モータ１５に固定され、前記中間体ジョイント３３，２４０から受けた荷重によって生じた前記第一リンク３２，２３２の回転によって、前記中間体３が受けた荷重とは上下方向で反対側に変位するモータジョイント３４，２４２と、を有する。

本態様によれば、モータ１５はリンク式接続部３０，２３０を介して台車フレーム２０に懸架される。台車１０，２１０の重量が増加すると、台車フレーム２０及び中間体３に下向きの荷重がかかる。このため、台車フレーム２０及び中間体３が下降する。中間体３が下降すると、中間体ジョイント３３，２４０が下向きの荷重を第一リンク３２，２３２に伝達する。これにより、第一リンク３２，２３２は、支点ジョイント３１，２３１回りに回転して傾く。第一リンク３２，２３２の回転によって、モータジョイント３４，２４２が上方に変位する。これにより、モータ１５にかかる下向きの荷重が逃がされる。したがって、台車フレーム２０の下降に対して、モータ１５の高さが維持される。

（２）第２の態様の台車１０は、（１）の台車１０であって、前記第一リンク３２は、延在方向中間部で前記支点ジョイント３１によって前記台車フレーム２０に接続され、前記中間体ジョイント３３は、前記第一リンク３２の延在方向の一端を前記中間体３に回転可能に接続し、前記モータジョイント３４は、前記第一リンク３２の延在方向の他端を前記モータ１５に回転可能に接続してもよい。

本態様によれば、台車１０の重量が増加すると、台車フレーム２０及び中間体３に下向きの荷重がかかる。このため、台車フレーム２０及び中間体３が下降する。中間体３が下降すると、中間体３が受けた荷重が、第一リンク３２に直接伝達される。これにより、第一リンク３２が支点ジョイント３１を中心にして回転して傾く。第一リンク３２が傾くことで、モータ１５にかかる下向きの荷重が逃がされ、台車フレーム２０の下降に対して、モータ１５の高さが維持される。

（３）第３の態様の台車２１０は、（１）の台車２１０であって、前記リンク式接続部２３０は、前記台車フレーム２０に接続され、水平方向から見て菱形枠状に形成されたパンタグラフ機構２３０ａと、前記パンタグラフ機構２３０ａと前記中間体ジョイント２４０とを接続する中間体側リンク２３９と、前記パンタグラフ機構２３０ａと前記モータジョイント２４２とを接続するモータ側リンク２４１と、前記中間体ジョイント２４０を上下方向に移動させて上下方向に交差する方向への移動を規制するガイド部２４３と、を有し、前記パンタグラフ機構２３０ａは、前記支点ジョイント２３１と、前記支点ジョイント２３１によって延在方向の一端が前記台車フレーム２０に接続された前記第一リンク２３２と、前記第一リンク２３２の延在方向の他端に設けられた第一ジョイント２３３と、一方向に延びて、延在方向の一端が前記第一リンク２３２の延在方向の他端と前記第一ジョイント２３３回りに回転可能に接続される第二リンク２３４と、前記第二リンク２３４の延在方向の他端に設けられた第二ジョイント２３５と、一方向に延びて、延在方向の一端が前記第二リンク２３４の延在方向の他端と前記第二ジョイント２３５回りに回転可能に接続される第三リンク２３６と、前記第三リンク２３６の延在方向の他端に設けられた第三ジョイント２３７と、一方向に延びて、延在方向の一端が前記第三リンク２３６の延在方向の他端と前記第三ジョイント２３７回りに回転可能に接続されるとともに、延在方向の他端が前記第一リンク２３２の延在方向の一端と前記支点ジョイント２３１回りに回転可能に接続される第四リンク２３８と、を有し、前記中間体側リンク２３９は、前記第二リンク２３４の前記第一ジョイント２３３側の端部から前記第二リンク２３４の延在方向に延び、前記第一ジョイント２３３側の端部とは反対側の端部が前記中間体ジョイント２４０によって前記中間体３に回転可能に接続されるとともに、前記第二リンク２３４と一体に形成され、前記モータ側リンク２４１は、前記第三リンク２３６の前記第三ジョイント２３７側の端部から前記第三リンク２３６の延在方向に延び、前記第三ジョイント２３７側の端部とは反対側の端部が前記モータジョイント２４２によって前記モータ１５に回転可能に接続されるとともに、前記第三リンク２３６と一体に形成されていてもよい。

本態様によれば、台車１０の重量が変動すると、パンタグラフ機構２３０ａは、支点ジョイント２３１を中心として回転するとともに、支点ジョイント２３１と第二ジョイントと２３５が接近若しくは離間するように伸縮する。さらに、中間体ジョイント２４０は、ガイド部２４３によって上下方向に交差する方向の変位を規制されている。これにより、リンク式接続部２３０は、モータジョイント２４２の水平方向位置を変位させることなく、モータジョイント２４２の上下方向に変位させることができる。

（４）第４の態様の台車１０，２１０は、（１）から（３）のいずれかの台車１０，２１０であって、前記リンク式接続部３０，２３０の動作を抑制する動作抑制機構５をさらに備えてもよい。

本態様によれば、中間体３に過大な荷重がかかったとしても、リンク式接続部３０，２３０の急激な動作が抑制される。

（５）第５の態様の台車１０，２１０は、（４）の台車１０，２１０であって、前記動作抑制機構５は、前記台車フレーム２０と前記中間体ジョイント３３，２４０との間に設けられ、前記中間体ジョイント３３，２４０を下方から支持するとともに上下方向に弾性変形可能な中間ばね５ａであってもよい。

本態様によれば、中間ばね５ａが上下方向に弾性変形することで、中間体３にかかる上下方向の荷重を吸収することができる。

（６）第５の態様の台車１０，２１０は、（１）から（５）のいずれかの台車１０，２１０であって、前記中間体３に載置される枕ばね４をさらに備えてもよい。

本態様によれば、枕ばね４が台車１０，２１０の走行にともなって発生する振動を抑制・減衰することができる。

１…車両 ２…車体 ３…中間体 ４…枕ばね ５…動作抑制機構 ５ａ…中間ばね １０…台車 １１…車軸 １２…保持機構 １２ａ…軸受箱 １２ｂ…軸受 １３…車輪 １４…軸ばね １５…モータ １５ａ…ステータ １５ｂ…ロータ １６…動力伝達継手 １６ａ…モータ側継手部材 １６ｂ…車軸側継手部材 １６ｃ…カップリング １７…筒部 １８…フランジ部 ２０…台車フレーム ２１…台車フレーム本体 ２２…傾斜フレーム ２３…水平フレーム ３０…リンク式接続部 ３１…支点ジョイント ３２…第一リンク ３３…中間体ジョイント ３４…モータジョイント ２１０…台車 ２３０…リンク式接続部 ２３０ａ…パンタグラフ機構 ２３１…支点ジョイント ２３２…第一リンク ２３３…第一ジョイント ２３４…第二リンク ２３５…第二ジョイント ２３６…第三リンク ２３７…第三ジョイント ２３８…第四リンク ２３９…中間体側リンク ２４０…中間体ジョイント ２４１…モータ側リンク ２４２…モータジョイント ２４３…ガイド部 Ｌ…レール Ｏ…軸線

Claims (6)

1. 車体を下方から支持する台車フレームと、
   前記台車フレームの下方に位置し、水平方向に延びる車軸と、
   前記台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記車軸を前記車軸の軸線回りに回転させるモータと、
   前記車軸と前記モータの駆動軸とを同軸に連結する動力伝達継手と、
   前記台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記台車フレームとともに前記車体を下方から支持する中間体と、
   前記台車フレームと前記モータとを接続するリンク式接続部と、
   を備え、
   前記リンク式接続部は、
   前記台車フレームに固定される支点ジョイントと、
   前記支点ジョイントによって前記台車フレームに回転可能に接続され、前記軸線方向に交差する方向に延びる第一リンクと、
   前記中間体に設けられ、前記中間体が受けた上下方向の荷重を前記第一リンクに伝達して前記第一リンクを前記支点ジョイント回りに回転させる中間体ジョイントと、
   前記モータに固定され、前記中間体ジョイントから受けた荷重によって生じた前記第一リンクの回転によって、前記中間体が受けた荷重とは上下方向で反対側に変位するモータジョイントと、
   を有する台車。
2. 前記第一リンクは、延在方向中間部で前記支点ジョイントによって前記台車フレームに接続され、
   前記中間体ジョイントは、前記第一リンクの延在方向の一端を前記中間体に回転可能に接続し、
   前記モータジョイントは、前記第一リンクの延在方向の他端を前記モータに回転可能に接続する、
   請求項１に記載の台車。
3. 前記リンク式接続部は、
   前記台車フレームに接続され、水平方向から見て菱形枠状に形成されたパンタグラフ機構と、
   前記パンタグラフ機構と前記中間体ジョイントとを接続する中間体側リンクと、
   前記パンタグラフ機構と前記モータジョイントとを接続するモータ側リンクと、
   前記中間体ジョイントを上下方向に移動させて上下方向に交差する方向への移動を規制するガイド部と、
   を有し、
   前記パンタグラフ機構は、
   前記支点ジョイントと、
   前記支点ジョイントによって延在方向の一端が前記台車フレームに接続された前記第一リンクと、
   前記第一リンクの延在方向の他端に設けられた第一ジョイントと、
   一方向に延びて、延在方向の一端が前記第一リンクの延在方向の他端と前記第一ジョイント回りに回転可能に接続される第二リンクと、
   前記第二リンクの延在方向の他端に設けられた第二ジョイントと、
   一方向に延びて、延在方向の一端が前記第二リンクの延在方向の他端と前記第二ジョイント回りに回転可能に接続される第三リンクと、
   前記第三リンクの延在方向の他端に設けられた第三ジョイントと、
   一方向に延びて、延在方向の一端が前記第三リンクの延在方向の他端と前記第三ジョイント回りに回転可能に接続されるとともに、延在方向の他端が前記第一リンクの延在方向の一端と前記支点ジョイント回りに回転可能に接続される第四リンクと、
   を有し、
   前記中間体側リンクは、前記第二リンクの前記第一ジョイント側の端部から前記第二リンクの延在方向に延び、前記第一ジョイント側の端部とは反対側の端部が前記中間体ジョイントによって前記中間体に回転可能に接続されるとともに、前記第二リンクと一体に形成され、
   前記モータ側リンクは、前記第三リンクの前記第三ジョイント側の端部から前記第三リンクの延在方向に延び、前記第三ジョイント側の端部とは反対側の端部が前記モータジョイントによって前記モータに回転可能に接続されるとともに、前記第三リンクと一体に形成されている、請求項１に記載の台車。
4. 前記リンク式接続部の動作を抑制する動作抑制機構をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の台車。
5. 前記動作抑制機構は、前記台車フレームと前記中間体ジョイントとの間に設けられ、前記中間体ジョイントを下方から支持するとともに上下方向に弾性変形可能な中間ばねである、請求項４に記載の台車。
6. 前記中間体に載置される枕ばねをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の台車。

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