JP3018941B2 - 鉄道車両用軸箱支持装置 - Google Patents

鉄道車両用軸箱支持装置

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JP3018941B2
JP3018941B2 JP7155279A JP15527995A JP3018941B2 JP 3018941 B2 JP3018941 B2 JP 3018941B2 JP 7155279 A JP7155279 A JP 7155279A JP 15527995 A JP15527995 A JP 15527995A JP 3018941 B2 JP3018941 B2 JP 3018941B2
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axle box
link arm
spring
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hydraulic cylinder
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和彦 佐川
政一 望月
繁夫 菅原
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両が曲線路を走
行する際、曲線路の曲率に見合って軸距を変化し得るよ
うに構成した鉄道車両用軸箱支持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄道車両用台車における輪軸の両端を支
持する軸受を納めた軸箱は、前後方向の動きを押え、左
右方向には横圧を緩和する余裕を持たせ、上下方向には
緩衝作用を作動させるように仕組まれた軸箱支持装置に
より支持されている。この軸箱支持装置には軸箱守方
式、軸ばり方式、板ばね方式、リンクアーム方式及びゴ
ム方式等種々のものがある。
【0003】その中のリンクアーム方式の軸箱支持装置
の従来の一例を図3に示す。台車枠1の取付け座12と
軸箱5の取付け座13との間に、リンクアーム18をピ
ン継手で結合し、軸箱5と台車枠先端との間に軸ばね9
を配置した形式からなる。
【0004】前記リンクアーム方式の軸箱支持装置のピ
ン継手は、リンクアーム18の両端に設けた円筒支持部
19を取付け座12、13のふたまた先端にはめ、ふた
また先端間に貫設した支軸20と弾性体8を介して支持
するように構成されている。また、通常軸ばね9にはコ
イルばねと共にゴムばねが併用されている。
【0005】前記弾性体8及びゴムばねの前後方向のば
ね剛性を柔らかくすれば、車輪のヨーイング方向の動き
を許容し、曲線路通過時に輪軸のステアリング特性によ
って車輪のフランジ当たりがなく横圧の発生も少なくで
きる。しかし、直線路通過時には蛇行動の発生を招きや
すい。そのため、実際にはどちらかに重点をおいて設計
されており、必ずしも曲線路通過性と直線路通過性の両
者を満足させることはできない。
【0006】鉄道車両の台車枠1が曲線路を通過する際
の様子を図4に示す。輪軸は台車に固定されているた
め、車輪の進行方向とレールの方向の間には角度θが生
じる。その結果、前輪軸の外軌側車輪には横圧が発生す
る。この横圧を低減するには、曲線路通過時に内軌側と
外軌側の軸距を変化させ、車輪の転動方向をレールの方
向に合わせるように軸距差(L−L0)を与える必要が
ある。
【0007】前記のごとく、曲線路を通過するとき、車
輪が転動する方向とレールの方向が常に一致しておれ
ば、踏面勾配による内外輪の直径差による内外レール通
過距離差の補償と合わせて、円滑な曲線路通過ができ
る。そのため、車輪フランジやレールの摩耗が防止さ
れ、高速で安定した走行ができるので、近年自己操舵台
車の研究が進められている。
【0008】前記自己操舵台車は、例えば車両が曲線路
に進入したときに発生する車体と台車間のなす角度を台
車と車輪間の操舵角に伝達する方法(特開平6−874
46号公報)や軸箱を台車枠に対し前後左右に移動させ
る移動制御装置をもった操舵台車(特開平1−1324
63号公報)等が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記自己操舵台車によ
れば、曲線路を通過するとき、車輪が転動する方向とレ
ールの方向を一致させ、横圧の発生を防止して高速で安
定した走行が確保されるが、いずれも軸箱は前後左右に
移動可能に設けられるため、機構的に複雑化することは
避けられない。
【0010】本発明は、従来の自己操舵台車が機構的に
複雑化するという点を避け、従来のリンクアーム式軸箱
支持装置の基本構成を変えることなく、これに操舵性を
与え曲線路通過時の横圧の発生を低減し得る鉄道車両用
軸箱支持装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次の発明よりなる。 (1) 軸箱上に軸ばねを装備し、軸箱と台車枠の中央
寄りとの間をリンクアームで接合した軸箱支持装置にお
いて、リンクアームを軸箱側と台車枠側とに2分割し、
両側リンクアーム部材の先端を弾性体を介して前後方向
には弾性支持したピン継手にて上下方向に屈曲自在に接
続し、ピン継手と台車枠との間に、通常油圧によりばね
を圧縮してピストンが下死点に位置する油圧シリンダを
設置し、減圧によりばねが伸長してピストンが上死点に
位置するとき軸距が最小で、下死点に下降したとき軸距
が最大となるように構成する。
【0012】(2) プログラム制御による車体傾斜制
御装置を有する鉄道車両における、軸箱上に軸ばねを装
備し、軸箱と台車枠の中央寄りとの間をリンクアームで
接合した軸箱支持装置において、リンクアームを軸箱側
と台車枠側とに2分割し、両側リンクアーム部材の先端
を弾性体を介して前後方向には弾性支持したピン継手に
て上下方向に屈曲自在に接続し、ピン継手と台車枠との
間に、通常油圧によりばねを圧縮してピストンが下死点
に位置し、かつ制御器からの制御信号により操作される
油圧シリンダを設置し、減圧によりばねが伸長してピス
トンが上死点に位置するとき軸距が最小で、下死点に下
降したとき軸距が最大となるように構成し、曲線路通過
時に曲線路の曲率に見合って油圧シリンダを駆動し、輪
軸をラジアル方向に操舵できる。
【0013】
【作用】リンクアームを軸箱側と台車枠側とに2分割
し、その先端を弾性体を介して前後方向には弾性支持し
たピン継手にて上下方向に屈曲自在に接続し、ピン継手
と台車枠との間に、通常油圧によりばねが圧縮してピス
トンが下死点に位置する油圧シリンダを設置し、減圧に
よりばねが伸長してピストンが上死点に位置するとき軸
距が最小で、下死点に下降したとき軸距が最大となるよ
うに構成されているから、油圧シリンダの作動によりピ
ン継手を上下動させることにより、内軌側と外軌側の軸
距差(L−L0)を発生させることができる。
【0014】したがって、曲線路の曲率に応じて油圧シ
リンダの駆動を加減することにより、軸距差(L−
0)を変化することができ、車輪の転動方向をレール
に一致させ横圧の発生を低減できる。その結果、曲線路
通過時の高速化と安全走行が向上する。
【0015】なお、油圧シリンダの操作は、例えば車体
に左右方向加速度センサ(図面省略)を設けるか、ある
いは車体と台車の間にボギー角検出センサ(図面省略)
を設け、これらの検出信号により行うことができる。
【0016】また、プログラム制御による車体傾斜装置
を有する鉄道車両においては、予め制御器に入力されて
いる曲線路情報を利用し、曲線路に進入する前に予見信
号により電気的に操作することにより、操作遅れを引き
起こすことなく、より正確な軸距変更を迅速に行うこと
ができる。
【0017】
【実施例】
実施例1 請求項1記載の発明に対応する実施例を図1(A)、
(B)に基づいて説明する。輪軸3の車軸の両端を支承
する軸受4を収めた軸箱5と台車枠1の先端との間にコ
イルばねと筒状弾性体の組合せからなる軸ばね9を設け
る。そして、リンクアームは、台車枠1の中央寄りに突
設した取付け座12と軸箱5に形成した取付け座13に
それぞれリンクアーム部材6、7を上下左右方向の動き
を許容して取着し、両者の先端の間を支軸17と弾性体
8で構成したピン継手により上下方向に屈曲自在に接合
してなる。前記ピン継手は、リンクアーム部材6の先端
に形成した円筒支持部6aをリンクアーム部材7に形成
したふたまた先端の間にはめ、支軸17を貫設し、その
回りに弾性体8を詰め、支軸17の両端はボルト16に
より締結してなる。
【0018】そして、ピン継手を形成した円筒支持部6
aの上面と台車枠1の下面との間に、油圧シリンダ10
を設ける。この油圧シリンダ10のピストントと円筒支
持部6aの上面との間にはばね11があり、ばね11が
伸長してピストントが上死点にあるときリンクアームは
上方に屈曲して軸距が最小となり、ばね11が圧縮して
ピストントが下死点にあるときリンクアームは真っ直ぐ
に伸び軸距が最大となるように構成される。なお、油圧
シリンダ10の上部に形成される油室10aと油溜14
とを結ぶ油管の途中に電磁切替え弁15を設ける。そし
て、この電磁切替え弁15は車体に設けた左右方向加速
度センサ(図面省略)、あるいは車体と台車の間に設け
たボギー角検出センサ(図面省略)等からの検知信号に
より曲線路の曲率に応じて切り替えられ、油圧シリンダ
10を作動するように設けられる。なお、電磁切替え弁
15の切替えにより、油室10a内の圧油を油溜14に
流出させたときピストンが上行しリンクアームは上方に
屈曲する。
【0019】実施例2 請求項2記載の発明に対応する実施例を図1(A)、
(B)及び図2に基づいて説明する。本発明のリンクア
ーム式軸箱支持装置の構成は、前記実施例1で説明した
図1(A)、(B)に示すものと同じであり、その油圧
シリンダ10の電磁切替え弁15の操作を車体傾斜制御
装置の制御器からの曲線路情報により予見信号により行
う点が異なる。
【0020】前記電磁切替え弁15の操作を行う車体傾
斜制御装置は、機構的に限定されることはない。今その
一例を図2に示す。図2の車体傾斜制御装置は、台車枠
1と車体2との間に設けた左右の空気ばね21に設置さ
れた圧力センサ22からの検出信号と、左右の空気ばね
高さセンサ26からの検出信号を制御器27にに入力す
るように接続し、左右の空気ばね21と空気溜23とを
接続する配管の途中に給気弁24と排気弁25を設け、
制御器27からの制御信号により空気ばね21へ給排気
して車体傾斜制御を行うのである。
【0021】前記車体傾斜制御装置の制御器27には、
予め走行路線の曲線情報が入力されており、例えば曲線
路の入り側と出側に設置された地上子により位置を検知
することにより、時間的な遅れがなく正確な曲線情報が
出力できるように構成されている。本発明においては、
前記プログラム制御による車体傾斜を行う際の曲線情報
に基づいて、予め制御器27に入力されている曲線路の
曲率と軸距との関係により比較演算して得た制御信号を
電磁切替え弁15へ出力して油圧シリンダ10を操作す
る。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、リンクアーム式軸箱
支持装置のリンクアームを2分割しピン継手で屈曲自在
に接続し、かつ油圧シリンダにより屈曲操作させるとい
う簡単な変更を加えるだけで、輪軸に操舵性を与えるこ
とができ、曲線通過時の高速化と安全性を高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す説明図で、(A)は正面
図、(B)は(A)図のC−C線上の平面図である。
【図2】鉄道車両における車体傾斜制御装置の一例を示
す説明図である。
【図3】通常のリンクアーム式軸箱支持装置の一例を示
す正面図である。
【図4】鉄道車両が曲線路を通過する際の軌道に対する
輪軸の向きを示す説明図である。
【符号の説明】
1 台車枠 2 車体 3 輪軸 4 軸受 5 軸箱 6、7 リンクアーム部材 6a 円筒支持部 8 弾性体 9 軸ばね 10 油圧シリンダ 10a 油室 11 ばね 12、13 取付け座 14 油溜 15 電磁切替え弁 16 ボルト 17 支軸 18 リンクアーム 19 円筒支持部 20 支軸 21 空気ばね 22 圧力センサ 23 空気溜 24 給気弁 25 排気弁 26 高さセンサ 27 制御器
フロントページの続き (72)発明者 菅原 繁夫 大阪府大阪市此花区島屋5丁目1番109 号 住友金属工業株式会社関西製造所製 鋼品事業所内 (56)参考文献 特開 平6−87446(JP,A) 特開 平1−132463(JP,A) 特開 平4−243663(JP,A) 特開 昭59−230859(JP,A) 特開 平3−82665(JP,A) 実開 平2−114577(JP,U) 実開 平4−51860(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61F 5/30 - 5/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸箱上に軸ばねを装備し、軸箱と台車枠
    の中央寄りとの間をリンクアームで接合した軸箱支持装
    置において、リンクアームを軸箱側と台車枠側とに2分
    割し、両側リンクアーム部材の先端を弾性体を介して前
    後方向には弾性支持したピン継手にて上下方向に屈曲自
    在に接続し、ピン継手と台車枠との間に、通常油圧によ
    りばねを圧縮しピストンが下死点に位置する油圧シリン
    ダを設置し、減圧によりばねが伸長しピストンが上死点
    に位置するとき軸距が最小で、下死点に下降したとき軸
    距が最大となるように構成し、曲線路上で台車を操舵し
    得ることを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置。
  2. 【請求項2】 プログラム制御による車体傾斜制御装置
    を有する鉄道車両における、軸箱上に軸ばねを装備し、
    軸箱と台車枠の中央寄りとの間をリンクアームで接合し
    た軸箱支持装置において、リンクアームを軸箱側と台車
    枠側とに2分割し、両側リンクアーム部材の先端を弾性
    体を介して前後方向には弾性支持したピン継手にて上下
    方向に屈曲自在に接続し、ピン継手と台車枠との間に、
    通常油圧によりばねを圧縮しピストンが下死点に位置
    し、かつ制御器からの制御信号により操作される油圧シ
    リンダを設置し、減圧によりばねが伸長しピストンが上
    死点に位置するとき軸距が最小で、下死点に下降したと
    き軸距が最大となるように構成し、曲線路通過時に曲線
    路の曲率に見合って油圧シリンダを駆動し、輪軸をラジ
    アル方向に操舵し得ることを特徴とする鉄道車両用軸箱
    支持装置。
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JP4967358B2 (ja) * 2006-02-03 2012-07-04 住友金属工業株式会社 鉄道車両用軸箱支持装置および鉄道車両用台車
JP2008247173A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Railway Technical Res Inst 軸箱支持装置
JP5259999B2 (ja) * 2007-08-03 2013-08-07 新日鐵住金株式会社 高速鉄道車両用台車の軸箱支持装置
CN105946889A (zh) * 2016-05-10 2016-09-21 同济大学 一种用于径向转向架的一体式轮对定位装置

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