JP3626053B2

JP3626053B2 - 鉄道車両用軌間可変台車

Info

Publication number: JP3626053B2
Application number: JP34386799A
Authority: JP
Inventors: 田憲暁徳; 辺信行渡; 辺晃秀渡
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Subaru Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2001158352A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば新幹線と在来線のように軌間寸法が異なるレール上を連続して走行するために、車輪間隔（軌間）を変化させることができる鉄道車両用軌間可変台車に関し、より詳しくは、軌道の異常等により軌間可変台車の台車枠が跳ね上がる場合でも、車輪を確実に軌間変更不能状態に固定することができる鉄道車両用軌間可変台車に関する。
【０００２】
日本の鉄道においては、例えば新幹線等に使用されている軌間寸法１４３５ｍｍの標準軌と、在来線等に使用されている軌間寸法１０６７ｍｍの狭軌とが併用されているが、これらの軌間の異なる軌道上を連続して走行し得る鉄道車両を開発すれば、乗客の利便性や、到達時間の短縮、鉄道建設費の低減等、そのメリットは極めて大きい。そこで、本願の出願人は種々の鉄道車両用軌間可変台車を開発し、先に出願している。（特開平８−３３２９５０号公報他参照）
【０００３】
このような鉄道車両用軌間可変台車の構造の概略を図６を参照して説明すると、台車枠Ｄに取り付けられた軸箱１に対して上下方向に昇降可能に支持された車軸２には、車軸外筒３が車軸２の軸線方向にスライド自在に嵌装されている。
そしてこの車軸外筒３には、軸受４を介して車輪５が相対回転自在に支持されている。
一方、前記車軸外筒３の端部に固着されたロッキングブロック６の上面には、一対の係合突起７，８が車軸２の軸線方向に所定の間隔をあけて並置されている。他方、前記軸箱１には、前記係合突起７，８とそれぞれ係合可能な係合孔９と逃げ孔１０とがそれぞれ貫設されている。
【０００４】
これにより、図６中に実線で示したように、図示左側の係合突起７と係合孔９とが係合した状態では、ロッキングブロック６すなわち車輪５は狭軌対応状態で軌間変更不能に固定される。これに対して、図６中に想像線で示したように、図示右側の係合突起８と係合孔９とが係合した状態では、車輪５は標準軌対応状態で軌間変更不能に固定される。
【０００５】
このような軌間可変台車において、軌間を狭軌対応状態から標準軌対応状態に変更する際には、まず、水平に延びる車体支持レール１１上に軸箱１を摺動自在に載置することにより、軸箱１すなわち車体を支持する。
次いで、進行方向前方に向かって下り勾配が付けられた軌道１２上を車輪５が転動して前進すると、車軸２が車体支持レール１１に対して徐々に下方に相対変位する。これに伴いロッキングブロック６が軸箱１に対して降下するので、係合突起７と係合孔９との係合が解除される。
したがって、この状態で車軸外筒３を車軸２の端部側（図示左側）にスライドさせることにより、軌間を標準軌対応状態に変更することができる。
その後、進行方向前方に向かって上り勾配が付けられた軌道１２上を車輪５が転動して前進すると、軸箱１に対してロッキングブロック６が徐々に上昇し、今度は係合突起８が係合孔９に係合するので、車輪５は標準軌対応状態で軌間変更不能にロックされる。
【０００６】
ところで、上述した軌間可変台車、軌間変更時に軸箱１の下端部１ａが車体支持レール１１上を直接摺動する構造であり、摩擦抵抗が大きいばかりでなく、車体支持レール１１や軸箱１の下端部１ａに摩耗が生じやすかった。
【０００７】
そこで本願の出願人は、車体支持レール側に多数の車体支持ローラを設けるとともに、これらの車体支持ローラ上を滑走するそり（橇）を軸箱の下端に揺動自在に軸支した軌間可変台車を開発し、先に出願している（特開平１１−９１５６０号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような車体支持ローラ上を滑走するそりを単に軸箱の下端に揺動自在に軸支したのでは、走行速度が時速３００キロメートルにも達する新幹線車両の場合、そりが風圧によって揺動振動し、軸箱に不整な力を及ぼしたり異音を発生したりするばかりでなく、そり自体が破損するおそれもある。
しかしながら、ショックアブソーバ等の減衰装置を軸箱とそりとの間に取り付けようとしても、その取付スペースが十分ではなく、かつ減衰装置自体の耐久性も重要である。
さらに、軌道の道床を形成している砂利等が高速走行時の風圧によって飛散してそりや減衰装置に衝突し、これらを破損させるおそれもある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述した先願に係る鉄道車両用軌間可変台車をさらに改良し、軸箱に揺動自在に軸支されて軌間変更時に車体を支持するそりの揺動振動を確実に防止することができ、かつ構造が簡単で耐久性に優れたそり振動防止手段を備えた鉄道車両用軌間可変台車を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の鉄道車両用軌間可変台車は、軸箱内で昇降可能に取り付けられた車軸に回転自在に嵌装され、軸箱に対して車軸が降下したときに固定が解除されて軌間変更が可能になる車輪を有する鉄道車両用軌間可変台車であって、軌間変更時に前記軸箱を支持する支持手段上を移動する、前記軸箱に揺動自在に軸支された揺動部材と、この揺動部材と前記軸箱との間に介装されて、前記揺動部材が揺動したときに前記軸箱と前記揺動部材とによって圧縮される、エラストマーから形成した弾性体とを備える。
【００１１】
前記弾性体は、前記軸箱と前記揺動部材とによって軸線方向に圧縮される筒状に形成し、かつ前記軸箱と前記揺動部材とにそれぞれ突設した一対の係止部材を前記弾性体の両端開口内にそれぞれ挿入することによって、前記軸箱および前記揺動部材に係止することができる。
さらに、前記係止部材は、前記軸箱および前記揺動部材にそれぞれ形成した挿通孔内に着脱自在に装着することが好ましい。
【００１２】
すなわち、本発明の鉄道車両用軌間可変台車においては、軸箱に対して揺動自在に軸支した揺動部材と軸箱との間に弾性体を介装し、揺動部材の揺動軸線回りの揺動振動を緩衝するので、鉄道車両が高速走行する際に生じる風圧によって揺動部材が揺動振動し、揺動部材が破損したり異音を発生させたりすることがない。また、揺動部材から軸箱に不整な外力が作用して軸箱を破損させることがない。
【００１３】
また、緩衝手段をエラストマーから形成した弾性体とすることにより、軸箱と揺動部材との間の小さな取り付けスペース内にも容易に装着することができ、かつ構造が簡単で強度および耐久性に優れた緩衝手段を構成することができる。
【００１４】
また、弾性体を軸線方向に圧縮される筒状に形成するとともに、軸箱および揺動部材にそれぞれ設けた係止部材をこの弾性体の両端開口内にそれぞれ挿入する構造とすることにより、この弾性体を軸箱および揺動部材に容易に取り付けることができる。
さらに、係止部材を軸箱および揺動部材に着脱自在に装着することにより、万が一これらの係止部材が破損した場合でも、軸箱や揺動部材をなんら加工することなく、これらの係止部材を容易に交換することができる。
【００１５】
また、弾性体を所定寸法だけ圧縮した状態で軸箱と揺動部材との間に取り付けることにより、揺動部材の揺動振動を確実に防止することができる。
このとき、揺動部材に貫設したボルト挿通孔に挿通されるとともに軸箱に設けた雌ねじに螺合するボルトを用いることにより、弾性体を圧縮した状態で揺動軸を取り付ける作業をきわめて容易に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鉄道車両用軌間可変台車の一実施形態を、図１乃至図５を参照して詳細に説明する。
ここで、図１は本発明に係る一実施形態の鉄道車両用軌間可変台車を、狭軌対応状態でかつロッキングブロックを軸箱に係止した状態で示す正面断面図、図２は図１に示した鉄道車両用軌間可変台車の要部破断側面図、図３は図２の要部を拡大して示す側面断面図、図４はそりと弾性体とを分解した状態で示す斜視図、図５はそりおよび弾性体を軸箱に取り付ける状態を示す側面断面図である。
なお、以下の説明においては、上述した従来技術と同一の部分には同じ参照符号を用いるとともに、地上に対する鉛直方向を上下方向と、また鉄道車両の車体幅方向すなわち車軸の軸線方向を左右方向と、鉄道車両の進行方向を前後方向と呼ぶことがある。
【００１７】
まず最初に図１および図２を参照し、本発明に係る一実施形態の鉄道車両用軌間可変台車の構造を概説すると、軸箱２０に対して上下方向に変位可能に支持された車軸２には、車軸外筒３が車軸２の軸線方向にスライド自在に嵌装されている。そして、この車軸外筒３には、図示されない軸受を介して車輪５が相対回転自在に支持されている。
【００１８】
また、前記車軸外筒３の端部に固着されたロッキングブロック３０の上面には、一対の係合突起７，８が車軸２の軸線方向に所定の間隔をあけて並置されている。他方、前記軸箱２０には、前記係合突起７，８と係合可能な係合孔９および逃げ孔１０がそれぞれ貫設されている。
【００１９】
これにより、図１中に実線で示したように図示左側の係合突起７と係合孔９とが係合した状態では、ロッキングブロック３０すなわち車輪５は狭軌対応状態で軌間変更不能に固定される。これに対して図示右側の係合突起８と係合孔９とが係合する状態では、図１中に想像線で示したように、車輪５は標準軌対応状態で軌間変更不能にロックされる。
【００２０】
一方、鉄道車両用軌間可変台車の軌間を標準軌と狭軌との間で変更する軌間変更区間においては、図１に示したように、車体支持レール４０および車体案内レール５０が軌道１２と平行に延びるように地上Ｇに配置されている。
【００２１】
前記車体支持レール４０は、その断面形状が上方に開口したコ字形で、その内部には水平軸４１によって回転自在に支持された多数の車体支持ローラ４２が、図２に示したように車体支持レール４０の長手方向に所定の間隔を開けて配置されている。
そして、軌間変更時には、軸箱２０の下端に取り付けられたそり（橇）６０が前記車体支持ローラ４２上を滑走することにより、軸箱２０すなわち鉄道車両の車体が支持される。
【００２２】
前記車体案内レール５０は、そり６０が車体支持ローラ４２上を滑走して進行する際に、軌道１２に対して車体をその幅方向の所定位置に保つことができるように、軸箱２０の進行を案内するために設けたもので、その地上Ｇから上方に延びる本体部分５１の上端部には、軌道１２側に開口する凹溝が凹設されている。
そして、この凹溝の内部には鉛直軸の回りに回転する多数のローラ５２が、この車体案内レール５０の長手方向に所定の間隔を開けて配置されている。
また、軸箱２０の下端部側面に設けた摺板５３が前記ローラ５２と接触することにより軸箱２０が案内されるので、軌道１２に対して車体をその幅方向の所定位置に保つことができる。
【００２３】
前記そり６０は、図３および図４に示したように、軸箱２０の下端部に水平に取り付けられた基板６１と、この基板６１から互いに平行に下方に延びる左右一対の支持板６２，６２と、これらの支持板６２，６２に貫設した左右一対の挿通孔６２ａ，６２ａ内に挿通される揺動軸６３と、この揺動軸６３によって軸箱２０に対して揺動自在に軸支されるそり本体６４とから構成されている。
前記基板６１は、軸箱２０の下端部に形成した中空部２１内に収納される複数枚の板状スペーサ６５を介して軸箱２０に取り付けられている。これにより、車輪５の踏面の削正に伴って車輪５の外径寸法が小さくなったときには、積層する板状スペーサ６５の枚数を減らすことにより、軌間変更時にそり本体６４が車体支持ローラ４２上に確実に乗るように調整することができる。
なお、板状スペーサ６５を軸箱２０に螺着するボルト６６の頭部を受け入れるために、基板６１には長円形状の貫通孔６１ａが貫設されている。
また、基板６１に貫設された合計４個の貫通孔６１ｂは、基板６１を軸箱２０に螺着するボルト６７の挿通孔である。また、揺動軸６３とそり本体６４との間にニードルローラベアリングやプレーンベアリングを介装することにより、鉄道車両の車体重量を支持しつつ、そり本体６４をスムーズに揺動させることができる。
【００２４】
一方、基板６１とそり本体６４との間には、そり本体６４が揺動軸６３回りに揺動振動することを防止するための一対の弾性体７０が、揺動軸６３を前後方向に挟むように介装されている。
これらの弾性体７０は、例えば合成ゴム等のエラストマから厚肉円筒状に形成された部材で、その軸線が上下方向に延びるように基板６１とそり本体６４との間に配置されている。
【００２５】
図３および図５に示したように、前記弾性体７０の軸線方向の自由長Ｌは、基板６１の下面とそり本体の上面６４ｂとが互いに平行なときの両者間の隙間寸法Ｓよりも長い。
これにより、この弾性体７０を基板６１とそり本体６４との間に取り付けると弾性体７０はその軸線方向に常に圧縮されるので、そり本体６４の揺動軸６３回りの揺動振動を確実に防止することができる。
なお、軌間変更時における鉄道車両の車体の姿勢変化に伴ってそり本体６４が揺動するときには、弾性体７０はスムーズに圧縮され若しくは伸張できるので、そり本体６４の揺動を妨げることはない。
【００２６】
図３および図４に示したように、弾性体７０を固定するために、基板６１およびそり本体６４にはそれぞれ係止ピン７１，７２が設けられている。
基板６１側の係止ピン７１は、基板６１の貫通孔６１ｃ内にその上端部が嵌挿されて溶接され、基板６１から脱落しないように固定されている。
これに対してそり本体６４側の係止ピン７２は、その長手方向の中間部に大径の鍔部７２ａが形成されるとともに、その下端部がそり本体６４の貫通孔６４ｃ内に挿通される。これにより、この係止ピン７２をそり本体６４に対して容易に着脱することができる。
【００２７】
弾性体７０を基板６１とそり本体６４との間に取り付けた状態で、そり本体６４を揺動軸６３によって左右一対の支持板６２，６２に軸支する際には、弾性体７０を所定の寸法だけ軸線方向に圧縮し、左右一対の支持板６２の揺動軸挿通孔６２ａとそり本体６４の揺動軸挿通孔６４ａとを芯合わせしなければならない。
このため、図５に示したように、まず最初に、そり本体６４に貫設した左右一対のボルト挿通孔６４ｄ，６４ｄ内に取付ボルト７５，７５をそれぞれ挿通するとともに、その先端雄ねじ部を基板６１に設けた左右一対の雌ねじ６１ｄ，６１ｄにそれぞれ螺合させる。
次いで、これらの取付ボルト７５，７５を締め付けて、支持板６１の揺動軸挿通孔６２ａとそり本体６４の揺動軸挿通孔６４ａとを芯合わせできるまで、弾性体７０，７０をその軸線方向に圧縮する。
そして、両揺動軸挿通孔６２ａ，６４ａを芯合わせした状態で揺動軸６３を挿通することにより、そり本体６４を左右一対の支持板６２，６２に軸支することができる。そして、取付ボルト７５，７５を取り除けば、図３に示したように組立完了状態となる。
【００２８】
すなわち、本実施形態の鉄道車両用軌間可変台車においては、軸箱２０に対して揺動自在に軸支したそり本体６４と基板６１との間に円筒状の弾性体７０を介装したので、鉄道車両が高速走行する際に生じる風圧によってそり本体６４が揺動振動し、そり本体６４が破損したり異音を発生させたりすることがない。また、そり本体６４から軸箱２０に不整な外力が作用し、軸箱２０を破損させることもない。
【００２９】
また、弾性体７０をエラストマーから形成するので、軸箱２０とそり本体６４との間の小さな取り付けスペース内にも容易に装着することができ、かつ構造が簡単で耐久性に優れた緩衝手段とすることができる。
【００３０】
また、弾性体７０を軸線方向に圧縮される円筒状に形成するとともに、軸箱２０側およびそり本体６４にそれぞれ係止ピン７１，７２を設け、かつこれらの係止ピン７１，７２を弾性体７０の両端開口内にそれぞれ挿入する構造であるから、弾性体７０を軸箱２０側およびそり本体６４側に容易に取り付けることができる。
さらに、係止ピン７２をそり本体６４に対して着脱自在に装着するので、万が一この係止ピン７２が破損した場合でも、そり本体６４を何ら加工することなく、係止ピン７２を容易に交換することができる。
【００３１】
また、弾性体７０を所定寸法だけ圧縮した状態で軸箱２０とそり本体６４との間に取り付けるので、そり本体６４の揺動振動を確実に防止できる。さらに、揺動軸取付手段としてのボルト７５，７５を用いるので、弾性体７０を圧縮した状態で揺動軸２３を取り付ける作業をきわめて容易に行うことができる。
【００３２】
以上、本発明に係る鉄道車両用軌間可変台車の各実施形態について詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態においては弾性体７０を円筒状に形成しているが、４角筒状に形成することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の鉄道車両用軌間可変台車においては、軸箱に揺動自在に軸支した揺動部材と軸箱との間に弾性体を介装して揺動部材の揺動軸線回りの揺動振動を緩衝するので、鉄道車両が高速走行する際に生じる風圧によって揺動部材が揺動振動し、揺動部材が破損したり異音を発生させたりすることがない。また、揺動部材から軸箱に不整な外力が作用し、軸箱を破損させることがない。
また、弾性体をエラストマーから形成することにより、軸箱と揺動部材との間の小さな取り付けスペース内にも容易に装着することができ、かつ構造が簡単で耐久性に優れた緩衝手段を構成することができる。
また、弾性体を軸線方向に圧縮される筒状に形成するとともに、軸箱および揺動部材にそれぞれ設けた係止部材をこの弾性体の両端開口内にそれぞれ挿入する構造であるから、弾性体を軸箱および揺動部材に容易に取り付けることができる。
さらに、係止部材を軸箱および揺動部材に着脱自在に装着することにより、万が一これらの係止部材が破損した場合でも、軸箱や揺動部材をなんら加工することなく、これらの係止部材を容易に交換することができる。
また、弾性体を所定寸法だけ圧縮した状態で軸箱と揺動部材との間に取り付けることにより、揺動部材の揺動振動を確実に防止することができる。このとき、揺動部材に貫設したボルト挿通孔に挿通されるとともに軸箱に設けた雌ねじに螺合するボルトを用いることにより、弾性体を圧縮した状態で揺動軸を取り付ける作業をきわめて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の鉄道車両用軌間可変台車を、狭軌対応状態でかつロッキングブロックを軸箱に係止した状態で示す正面断面図。
【図２】図１に示した鉄道車両用軌間可変台車の要部破断側面図。
【図３】図２の要部を拡大して示す側面断面図。
【図４】そりと弾性体とを分解した状態で示す斜視図。
【図５】そりおよび弾性体を軸箱に取り付ける状態を示す側面断面図。
【図６】特開平８−３３２９５０号に係る鉄道車両用軌間可変台車の正面断面図。
【符号の説明】
１軸箱
２車軸
３車軸外筒
４軸受
５車輪
６ロッキングブロック
７，８係合突起
９係合孔
１０逃げ孔
１１車体支持レール
１２軌道
２０軸箱
２１中空部
３０ロッキングブロック
４０車体支持レール
４１水平軸
４２車体支持ローラ
５０車体案内レール
６０そり
６１基板
６２支持板
６２ａ支軸嵌合孔
６３揺動軸
６４そり本体
６５板状スペーサ
６６，６７ボルト
７０弾性体
７１，７２係止ピン
７５ボルト

Claims

軸箱内で昇降可能に取り付けられた車軸に回転自在に嵌装され、軸箱に対して車軸が降下したときに固定が解除されて軌間変更が可能になる車輪を有する鉄道車両用軌間可変台車であって、
軌間変更時に前記軸箱を支持する支持手段上を移動する、前記軸箱に揺動自在に軸支された揺動部材と、
前記揺動部材を軸支する揺動軸を前後方向に挟みつつその軸線が上下方向に延びるように配置され、前記揺動部材が揺動したときに前記軸箱と前記揺動部材とによってその軸線方向に圧縮される、筒状に形成されたエラストマー製の弾性体と、
前記弾性体の両端開口内にそれぞれ挿入される、前記軸箱および前記揺動部材に着脱自在に装着された係止部材と、を備え、
前記揺動部材を前記軸箱に軸支する際に前記弾性体をその軸線方向に圧縮するために用いるボルトを挿通するボルト挿通孔が前記揺動部材に貫設され、
かつ前記揺動部材のボルト挿通孔に挿通された前記ボルトが螺合する雌ねじが前記軸箱に設けられている、
ことを特徴とする鉄道車両用軌間可変台車。