JP3188939B2 - 案内軌道式車両用台車 - Google Patents

案内軌道式車両用台車

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はいわゆる新交通システ
ム用のタイヤ車輪付き車両の台車に関するものであり、
左右一対のタイヤ車輪及び車軸の転向操作を当該タイヤ
車輪の前後のガイドアームによって行い、このガイドア
ームの左右両端の案内輪を走行路面の左右側壁の案内軌
条をトレースさせるようにした上記台車の機構構造を簡
略化することができ、合わせて台車の走行安定性を向上
させることができるものである。
【0002】
【従来の技術】新交通システム用のタイヤ車輪付き車両
における従来の台車機構は、センターピボットピンなど
により旋回軸受を介して車体に台車を保持させ、車軸と
ともにタイヤ車輪を転向させて操向操作を行うタイプの
もの(「鉄道車両と技術」、1999年3月号)、台車
を固定構造とし、車軸両端にキングピンによってタイヤ
車輪(以下、これを「車輪」という)を転向可能に支持
させて、自動車と同様のステアリングリンク機構によっ
て車輪を転向操作するタイプのもの(例えば特公平4ー
76823号公報)がある。旋回台によるものは、構造
的な安定性は高いが台車の機構、構造が複雑であり、ま
た台車重量が大きくなり、さらに旋回時に大きい負荷を
受けた状態で旋回する部分や摺動する部分があるために
メンテナンス費用がかさみ、ステアリングリンク機構に
よるものは車軸への車輪の取り付け機構が複雑であり、
またステアリングリンク機構が必要である。ところで、
旋回軸受を介して旋回できるように台車を車体に保持さ
せた上記従来技術は、台車から前後に突設されたアーム
の先端にガイドアーム3a,3bがそれぞれ固着されて
いて、その左右両端に案内輪4a,4bをそれぞれ設け
ているものであり、また、平面視における車軸中心線上
に配置した左右一対の空気バネ5を介して台車が車体フ
レームを支持している。走行面の左右の案内軌条2の内
壁面に設けた案内レール面を車輪Wの前後のガイドアー
ム3a,3b両端の案内輪4a,4bがトレースし、曲
線走行路においては、ガイドアーム3a、3bが案内軌
条2によって押されて左右にシフトし、これによって台
車全体を旋回軸受の旋回中心を中心として旋回して車軸
を転向させながら、自動操向する。台車の旋回回転角度
は小さいので、所要の回転角度での車軸の転向が可能で
あれば旋回軸受による支持は必要ではなく、また、その
ような支持構造を工夫できれば旋回軸受によるものに比
して、台車の支持構造を著しく簡略化でき、かつ軽量化
を図ることができる。
【解決しようとする課題】そこで、本発明は旋回軸受を
用いないで、ピッチング方向への安定性を確保しつつ所
要角度転向可能に台車を車体に保持させる支持構造を工
夫することをその課題とするものである。
【0003】
【課題解決のために講じた手段】上記課題解決のために
講じた手段は、新交通システム用の車輪付きの案内軌道
式車両の旋回可能な台車を前提として、次ぎの要素
(イ)〜(ニ)によって構成されるものである。 (イ)車体中心線上の上下一対の長さがほぼ等しいラジ
アスロッドの先端または後端を車体に取り付けたサブフ
レームに自在継ぎ手を介して連結し、上記ラジアスロッ
ドの後端又は先端を車軸中心線よりも前方または後方に
おいて車軸の長手方向中心部に自在継ぎ手を介して連結
して車軸を上下方向に移動自在に支持させたこと、
(ロ)車軸の左右両側を左右の空気バネを介して上記サ
ブフレームに連結したこと、(ハ)車輪の前後に配置さ
れていて車軸と一体に転向するガイドアームの両端に前
後の案内輪を設けたこと、(ニ)上記サブフレームの車
両幅方向中心から下方に延びる支持部と、車軸から上方
に突設されていて車両長手方向中心線に対して左右対称
に配置した左右の支持ブラケットとの間にストップゴム
を介在させたこと。
【0004】
【作用】上記サブフレームを車体フレーム下面に固定し
て、台車がサブフレームを介して車体に組み付けられ
る。車軸は上下一対のラジアスロッドによってサブフレ
ームに車両前後方向に連結されるが、ラジアスロッドの
先端または後端を上記サブフレームに自在継ぎ手を介し
て連結し、さらにラジアスロッドの後端または前端を自
在継ぎ手を介して車軸に連結しているので、車軸はサブ
フレームに対してピッチングすることなく、上下左右に
移動することができ、かつ縦の仮想中心を回転中心とし
て転向することも可能である。また、車軸の左右両側に
空気バネを設けて、当該空気バネを介して車軸がサブフ
レームに連結されているから、車軸は空気バネの上下方
向弾性変形によって上下動できるとともに、空気バネを
横方向に弾性変形させて横方向に移動することも可能で
ある。この横方向移動時に左右のストップゴムを圧縮す
ることになり、所定以上の横方向移動を規制される。さ
らに、前後方向に配置したラジアスロッドの延長線と、
左右の空気バネ及びストップゴムの剛性の左右方向の作
用線との交点を通る縦の仮想中心を中心とする円弧に沿
って空気バネを弾性変位させながら、台車の転向がなさ
れる。したがって、車体の横方向への移動、車両前後方
向への移動を規制された状態で車軸は上記仮想中心を中
心にして旋回することになるから、この転向操作は安定
的かつ円滑に行われる。また、上記のとおり上下一対の
ラジアスロッドによる前後方向への連結機構と左右一対
のストップゴム等によって車軸の旋回中心を構成するも
のであるから、車軸の旋回を可能にするための支持機構
が旋回軸受による従来のものに比して著しく単純化さ
れ、軽量化される。車軸の前後において車軸に連結さた
ガイドアームの両端に案内輪が設けられているから、曲
線走行路を走行するとき、車体にかかる遠心力の一部は
空気バネ、車軸を介して車輪によって支えられるが、他
の一部はストップゴム、ガイドアームを介して前後の案
内輪によって支えられるので、上記のような旋回支持機
構を採用しても、遠心力に対する抵抗力不足のために車
体が外側に大きく振れることはなく、したがって、スム
ーズかつ安定的に曲線走行路を走行することができる。
【0005】
【実施態様1】上記解決手段における要件(ハ)の案内
輪のうち、車体前後方向外側の案内輪と車軸中心線との
前後方向間隔を、車体前後方向内側の案内輪と車軸中心
線との前後方向間隔よりも長くしたこと。
【作用】前後方向外側の案内輪と車軸軸線との間隔を内
側の案内輪の車軸軸線との間隔よりも大きくしたことに
よって、上記横方向負荷の分担割合が外側の案内輪につ
いて低減される。他方、転向操作のための負荷は車両の
前後方向外側の案内輪に大きくかかるので、転向時の前
後の案内輪にかかる負荷が全体として均一化され、した
がって、前後の案内輪の耐久性をほぼ等しくすることが
できる。
【0006】
【実施態様2】解決手段の要素(イ)における、ラジア
スロッドの先端または後端と上記サブフレームとを連結
する自在継ぎ手を球面継ぎ手としたこと。
【0007】
【実施態様3】解決手段の要素(イ)における、ラジア
スロッドの先端または後端と上記サブフレームとを連結
する自在継ぎ手をゴムブッシュによる可撓継ぎ手とした
こと。
【0008】
【実施態様4】車両の車幅方向にトーションバーを配置
し、その両端をサブフレームに軸受で支持させ、トーシ
ョンバーの左右両端部から前後方向に突設したトーショ
ンバーアームの先端に上下方向連結リンクの上端を連結
し、同連結リンクの下端を車軸の左右両側部にそれぞれ
連結したこと。
【実施態様4の作用】車体が横に揺れると、この揺れに
よって上記左右の連結リンク、トーションバーアームを
介してトーションバーが捩じられて車体のローリングに
抵抗するので、車体のローリング変移が低減されて乗り
心地が改善される。
【0009】
【実施態様5】車両中心線に対して対称に左右一対の左
右動ダンパーを配置し、又は車軸の仮想旋回中心に可及
的に近い位置に一つの左右動ダンパーを配置したこと。
【実施態様4の作用】ラジアスロッドとストップゴムで
構成される上記の仮想回転中心位置を大きく左右するこ
となしに車体と台車とを相対回転させることが可能であ
る。
【0010】
【実施態様6】回転抑制ダンパ又は回転抑制バネを上記
仮想回転中心から離れた位置に設けたこと。
【実施態様6の作用】車体に対する車軸の上記仮想中心
回りの自由な回転を抑制して走行安定性を向上させるこ
とができる。なお、この回転抑制ダンパ又は回転抑制バ
ネは、仮想回転中心に対してその作用力がほぼ対称にな
るように、仮想回転中心に対して点対称、あるいは車体
の中心線に対してほぼ線対称に設けて、これらの作用力
によって仮想旋回中心点の位置が大幅にずらされること
のないようにするのが肝要である。
【0011】
【実施の形態】次いで図面を参照しつつ実施の形態を説
明する。図1は前後の台車が組み付けられている車体の
車体フレーム1に対する配置を示す平面図であり、前後
の台車の平面構造は図2に示すものであるが、前後の台
車は平面視において180度反転させた状態で、サブフ
レーム10を介して車体フレーム1の下面に組み付けら
れている。サブフレーム10の上部、下部に設けた支持
ブラケット10a,10bに軸10cの両端を枢支さ
せ、この軸10cに球面継ぎ手12(自在継ぎての一
種)を介してラジアスロッド11(車両長手方向に延び
るリンク)の一端(前輪については走行方向前端、後輪
については後端)を連結している。球面継ぎ手12は従
来周知のものであり、例えば図4(b)に示す構造を有
すものである。これは球体12aを球面リング12bに
摺動可能に嵌合させてあり、球体12aの中心孔に軸1
0cを嵌合させ、球面リング12bをラジアスロッド1
1のボスの中心孔に嵌合させて、ラジアスロッド11の
一端を、上下左右に回動自在に支持ブラケット10a,
10bに連結しているものである。自在継ぎ手の他の形
態としてゴムリングによる可撓継ぎ手があるが、その構
造の一例は図4(c)示す如くである。これは上記軸1
0cと円筒体13bとの間にゴムリング13aを介在さ
せ、円筒体13bをラジアスロッド11のボスの中心孔
に嵌合させたものである。
【0012】上下のラジアスロッド11の他端(前輪に
ついては走行方向後端、後輪については前端)を車軸1
5のブラケット15aに枢着軸、同様の球面継ぎ手を介
して連結されている。これによって車軸15はその軸線
方向中心部を、上下左右に移動可能に上下部一対のラジ
アスロッド11に支持されることになる。車軸の左右両
側部が空気バネ5を介してサブフレーム10に連結され
ている。この空気バネ5による支持構造はこの種の車両
において従来周知であるから、その詳細な説明は省略す
る。この台車はトーションバーによるアンチローリング
機構を備えており、このアンチローリング機構は、サブ
フレーム10の下面に突設した左右の支持ブラケット1
0d,10dにトーションバー16の両端を回転自在に
軸支させ、トーションバー16の左右両端部から車軸側
に突設した左右のトーションバーアーム17,17の先
端を連結リンク18を介して車軸15の左右のブラケッ
ト15b,15bにそれぞれ連結したものである。ま
た、サブフレーム10の車軸方向中央においてその下面
に支持部10eを突設してあり、他方車軸から上方に左
右一対の支持ブラケット15cを突設している。この支
持ブラケット15cにストップゴム20を設けてあり、
当該ストップゴムの先端をサブフレームの上記支持部1
0eに当接させている。このストップゴムの先端を上記
支持部10eに当接させる必要は必ずしもなく、若干の
間隙を介在させてもよい。そしてストップゴムの中心線
が車軸の上方に、平面視において車軸の中心線にほぼ合
致するように当該ストップゴムを配置している。車軸の
下面に前後方向に延びた左右の連結部19を設け、当該
連結部19の前後にガイドアーム3a,3bを一体に設
け、このガイドアーム3a,3bの先端に案内輪4a,
4bをそれぞれ設けている。
【0013】車体の前後方向外側の案内輪4aと車軸軸
線との間の前後方向間隔Lは、車両前後方向内側の
案内輪4bと車軸軸線との間の間隔Lよりも大き
い。車体にかかる横方向力の一部は車輪Wで分担し、他
の一部は案内輪4a及び4bが分担する。案内輪4a及
び4bが分担する横方向力をFとするとき、案内輪4a
が分担する横方向力FaはF×(L/L+L
)であり、案内輪4bが分担する横方向力Fbは、
F×(L/L+L)である。他方、転向操
作のために案内輪4a、4bにかかる負荷は異なるか
ら、この差が上記のFaとFbとの差分にほぼ等しいよ
うにLとLの比を定めればよい。Fa=1.
2、Fb〜1.7、Fbが概略の目あすであり、Fa=
Fbでもよい。右カーブの曲線走行路を走行するとき、
前方の案内輪4aが横方向力Faで左側の案内軌条2に
押し付けられながら案内軌条2の曲面によって右方向に
推され、台車を右回り方向に回転させる。このとき台車
は上下のラジアスロッド11,11及びその両端の球面
継ぎ手12,12を介して、上下、左右に移動可能にサ
ブフレーム10に連結されているが、進行方向前方に向
かって左側のストップゴム20がサブフレーム10の中
央下面から下方に突設して支持部10eに押し付けられ
る。このとき、上記の仮想中心を中心にして車軸が旋回
することになる。車体にローリング方向のモーメントが
作用すると左右のトーションバーアーム17,17に上
下逆方向の力がかかるのでトーションバー16が捩じら
れ、強力な捩じりバネとして機能して車体のローリング
を抑制する。
【0014】電動機Mは駆動用のモータで減速機を介し
て車軸に取り付けられており、減速機内の差動装置を介
して左右の車輪を駆動するものである。なお、この実施
例では左右の案内輪間の間隔は走行路の左右の案内軌条
2,2間の間隔よりも狭くして、直線走行状態において
案内輪が案内軌条2,2から離間するようにし、これに
よって案内輪の発熱、摩耗を低減している。このために
直線走行状態においてガイドアーム及び案内輪がガタつ
くことが避けられない。そこで、案内輪4a,4bを案
内軌条2に対して予圧をもって当接させることによっ
て、直線走行時のガタつき防止や案内輪のフラットの生
成防止を図ることもできる。
【0015】
【効果】本発明は以上述べたとおりの作用を奏し、極め
て簡単な機構によって台車を車体フレームに、旋回可能
にかつ安定的に保持させることができる。そして、上下
一対のラジアスロッドの一端を自在継ぎ手によってサブ
フレームに連結し、当該ラジアスロッドの他端に車軸の
長手方向中心部を連結し、車軸の長手方向中心部におい
てサブフレームと車軸との間に左右一対のゴムブッシュ
を介在させて、仮想旋回中心を形成するものであるか
ら、旋回軸受を備えていないにも拘らず、旋回中心が移
動することなしに車軸の軸線のほぼ中心部を中心にして
極めてスムーズに車軸を旋回させることができ、したが
って車軸の転向動作を安定的に行うことができる。ま
た、車軸の前後に配置したガイドアームの両端に設けた
案内輪によって車軸に係る横方向負荷を分担させるか
ら、車輪にかかる横方向負荷を低減できる。また、車両
の前後方向外側の案内輪と車軸軸線との間隔を内側の案
内輪の車軸軸線との間隔よりも大きくすれば、上記横方
向負荷の分担割合が外側の案内輪について低減されるか
ら、転向操作時に大きな負荷がかかる外側案内輪の耐久
性を向上させることができ、したがって、前後の案内輪
の耐久性をほぼ等しくし、案内輪の交換頻度を少なくす
ることもできる。なお、案内輪4a、4bの下に配置さ
れている車輪は分岐輪4sであって、切り換えポイント
において分岐レールをトレースして台車を分岐路の方へ
誘導するものであり、案内軌道式車両用台車の転向操作
機構において従来周知のものであるが、分岐点において
分岐輪4sが作用するときも上記案内輪が作用している
場合と同様に、上記の効果を生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は実施例の台車の走行状態を示す平面図であ
る。
【図2】は実施例の台車の平面図である。
【図3】は実施例の台車の正面図である。
【図4】(a)は実施例の台車の側面図,(b)は自在
継ぎ手の一例の断面図、(c)は自在継ぎ手の他の例の
断面図である。
【図5】は従来例の台車の走行状態を示す平面図であ
る。 符号の説明 1:車体フレーム 2:案内軌条 3a,3b:ガイドアーム 4a,4b:案内輪 5:空気ばね 10:サブフレーム 10c:軸 10e:サブフレーム10の中央下面に突設した支持部 11:ラジアスロッド 12:球面継ぎ手 15:車軸 15c:車軸から上方に突設した左右の支持ブラケット 16:トーションバー 17:トーションバーアーム 18:連結リンク 20:ストップゴム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松木 信哉 神戸市兵庫区和田山通2丁目1番18号川 崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 小林 昇 神戸市兵庫区和田山通2丁目12番14号川 重車両エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 実開 昭60−72361(JP,U) 特公 昭63−27230(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61B 13/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】新交通システム用のタイヤ車輪付きの案内
    軌道式車両の旋回可能な台車において、 車体中心線上の上下一対のラジアスロッドの先端または
    後端を車体に取り付けたサブフレームに自在継ぎ手を介
    して連結し、上記ラジアスロッドの後端又は先端を車軸
    中心線よりも前方又は後方において車軸の長手方向中心
    部に自在継ぎ手を介して連結して車軸を上下方向に移動
    自在に支持させ、 車軸の左右両側を左右の空気バネを介して上記サブフレ
    ームに連結し、 車輪の前後に配置されていて車軸と一体に転向するガイ
    ドアームの両端に前後の案内輪を設け、 上記サブフレームの車両幅方向中心から下方に延びる支
    持部と、車軸から上方に突設されていて車両長手方向中
    心線に対して左右対称に配置した左右の支持ブラケット
    との間にストップゴムを介在させた案内軌道式車両用台
    車。
  2. 【請求項2】新交通システム用のタイヤ車輪付きの案内
    軌道式車両の旋回可能な台車において、 車体中心線上の上下一対のラジアスロッドの先端または
    後端を車体に取り付けたサブフレームに自在継ぎ手を介
    して連結し、上記ラジアスロッドの後端又は先端を車軸
    中心線よりも前方又は後方において車軸の長手方向中心
    部に自在継ぎ手を介して連結して車軸を上下方向に移動
    自在に支持させ、 車軸の左右両側を左右の空気バネを介して上記サブフレ
    ームに連結し、 車輪の前後に配置されていて車軸と一体に転向するガイ
    ドアームの両端に設けた前後の案内輪のうち、車体前後
    方向外側の案内輪と車軸中心線との前後方向間隔を、車
    体前後方向内側の案内輪と車軸中心線との前後方向間隔
    よりも長くし、 上記サブフレームの車両幅方向中心から下方に延びる支
    持部と、車軸から上方に突設されていて車両長手方向中
    心線に対して左右対称に配置した左右の支持ブラケット
    との間にストップゴムを介在させた案内軌道式車両用台
    車。
  3. 【請求項3】上記ラジアスロッドの先端または後端と上
    記サブフレームとを連結する自在継ぎ手を球面継ぎ手と
    した請求項1の案内軌道式車両用台車。
  4. 【請求項4】上記ラジアスロッドの先端または後端と上
    記サブフレームとを連結する自在継ぎ手をゴムブッシュ
    による可撓継ぎ手とした請求項1の案内軌道式車両用台
    車。
  5. 【請求項5】車両の車幅方向にトーションバーを配置
    し、その両端をサブフレームに軸受で支持させ、トーシ
    ョンバーの左右両端部から前後方向に突設したアームの
    先端に連結リンクの上端を連結し、同連結リンクの下端
    を車軸の左右両側部にそれぞれ連結した請求項1の案内
    軌道式車両用台車。
  6. 【請求項6】車両中心線に対して対称に左右一対の左右
    動ダンパーを配置し、または車軸の仮想旋回中心に可及
    的に近い位置に一つの左右動ダンパーを配置した請求項
    1の案内軌道式車両用台車。
  7. 【請求項7】回転抑制ダンパ又は回転抑制バネを上記仮
    想回転中心から離れた位置に設けた請求項1の案内軌道
    式車両用台車。
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