JP3652577B2 - 鉄道車両用軌間可変台車 - Google Patents

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、より詳しくは車輪を軌間変更不能に固定するロックを確実に解除しかつ確実に再ロックできるように改良された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、本願の出願人ら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。
【０００３】
このような鉄道車両用軌間可変台車の構造の一例を図１６を参照して説明すると、軸箱梁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、図示されない軸受を介して車輪４が相対回転自在に支持されている。また、車軸外筒３の端部に固着されたロッキングブロック５の上面には、一対の係合突起６，７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。さらに、軸箱梁１には、係合突起６，７とそれぞれ係合可能な係合孔８と逃げ孔９とがそれぞれ貫設されている。
【０００４】
これにより、図示左側の係合突起６と係合孔８とが係合する状態では、ロッキングブロック５すなわち車輪４は狭軌対応状態で軌間変更不能にロックされる。
これに対して、図示右側の係合突起７と係合孔８とが係合する状態では、車輪４は標準軌対応状態で軌間変更不能にロックされる。
【０００５】
このように構成された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、軸箱梁１の下端に設けた橇１０を、地上Ｇ側に水平に配設した車体支持レール１１の車体支持ローラ１２上に載置することにより、軸箱梁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レール１３上を車輪４が転動して前進すると、車輪４は水平に配置された車体支持レール１１に対して徐々に下方に相対変位するので、軸箱梁１に対して車軸２が下方に変位し、係合突起７と係合孔８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。
次いで、進行方向前方に向かって上り勾配が付けられた軌道レール１３上を車輪４が転動して前進すると、軸箱梁１に対して車軸２が徐々に上昇し、今度は図示右側の係合突起７が係合孔８に係合する。これにより、車輪４を標準軌対応状態で軌間変更不能にロックすることができる。
【０００６】
ところで、上述した軌間可変台車においては、軌間を変更する際に軸箱梁１に対して車軸２を昇降させる必要があるため、軸箱梁１の鉛直方向寸法が大きくならざるを得ない。このため、軸箱梁１やロッキングブロック５が大きくなり、ばね下重量を減らすことができない。
【０００７】
そこで、図１７に示した軌間可変台車においては、軸箱梁１に対して車軸２を昇降させることなく軌間を変更するようになっている。
すなわち、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外嵌されている。また、この車軸外筒３に外嵌されて一体に変位するロッキングブロック５は、軸箱梁１の円筒内壁面１ａに対して車軸２の軸線方向にスライド自在に内嵌されている。さらに、揺動軸１４によって軸箱梁１に揺動自在に軸支されたロックレバー１５は、コイルばね１６によって図示反時計方向に付勢され、通常時にはロッキングブロック５の下端部に凸設された係合突起５ａと係合する。
これにより、ロッキングブロック５はロックレバー１５を介して軸箱梁１に係止されるため、車軸外筒３は車軸２の軸線方向に変位できず、車輪４は軌間変更不能にロックされる。
【０００８】
これに対して、軌間変更時に橇１０が車体支持レールの車体支持ローラ１２上に載ると、橇１０は図１７に示したように水平状態となる。同時に、連結リンク１７が橇１０を揺動軸１４の周りに図示時計方向に揺動させ、ロックレバー１５と係合突起５ａとの係合を解除する。これにより、この状態で車軸外筒３を車軸２の軸線方向にスライドさせて軌間を変更することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１７に示した軌間可変台車においては、橇１０が車体支持レールの車体支持ローラ１２に接触し水平状態に向かって揺動し始めると同時に、ロックレバー１５もまた同時にロック解錠方向に揺動し始める。
また、橇１０が車体支持レールの車体支持ローラ１２から浮上し始めると同時に、ロックレバー１５もまたロック方向に揺動し始める。
【００１０】
しかるに、車軸２に車体重量が負荷されていてロッキングブロック５が車軸２の軸線方向にスライドできず、かつロッキングブロック５の係合突起５ａとロックレバー１５とが車軸２の軸線方向に強く当たっているときでも、ロックレバー１５はロック解錠方向に揺動しなければならず、ロック解錠動作がスムーズに行われなくなるおそれがある。
同様に、車軸２に車体重量が負荷されていてロッキングブロック５が車軸２の軸線方向にスライドできず、かつロッキングブロック５の係合突起５ａとロックレバー１５とが車軸２の軸線方向に位置ずれしているときでも、ロックレバー１５はロック方向に揺動し始めなければならず、ロック動作がスムーズに行われなくなるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、軸箱梁の鉛直方向寸法を小さくして台車のばね下重量の増加を抑えるとともに、車輪を軌間変更不能に固定するロックを確実に解除し、かつ確実に再ロックできるように改良された軌間可変台車を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に記載の鉄道車両用軌間可変台車は、
台車枠に装架された駆動モータと、
この駆動モータが出力する回転駆動力を減速して車軸に伝達する減速機と、
前記車軸の左右両端にスラスト軸受を介してそれぞれ取り付けた左右一対の軸端梁が接続される、前記台車枠に接続された左右一対の軸箱梁と、
これら左右一対の軸箱梁に対して前記車軸の軸線方向にスライド自在にそれぞれ嵌装された左右一対の軸箱体と、
これら左右一対の軸箱体に対して車軸軸受を介してそれぞれ接続されるとともに、前記車軸にスライド自在にそれぞれ外嵌された左右一対の車軸外筒と、
これら左右一対の車軸外筒にそれぞれ固定されて一体に回転する左右一対の車輪と、
前記車軸外筒と前記車軸との間に介装されて両者の間で回転駆動力を伝達する回転駆動力伝達手段と、
前記車輪が標準軌に対応する位置および狭軌に対応する位置において前記軸箱体を前記軸箱梁に対して前記車軸の軸線方向に変位不能にかつ係脱自在に係止するロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、
前記軸箱梁の端部に貫設された上下方向に延びる貫通孔内にスライド自在に嵌挿されるとともに、軌間変更時に前記車輪が変位する寸法と等しい間隔を開けて前記車軸の軸線方向に並ぶように前記軸箱体に削設された上下方向に延びる一対の係合溝に入り込んだときに前記軸箱体を前記軸箱梁に係止するロック部材と、
前記軸箱梁の下端部に回動自在に支持されて前記車軸の軸線方向に延びる支軸と、
その基端が前記支軸に固着されて前記支軸の軸線に対し半径方向外側に延びるとともに、その先端に前記ロック部材の下端が接続された支持アームと、
前記ロック部材が前記軸箱体の係合溝に入り込むように常に付勢するコイルばねと、
その基端が前記支軸に固着されて前記支軸の軸線に対し半径方向外側に延びるロック解錠アームと、
軌間変更時に鉄道車輌の車体重量を支持する車体支持レールに並設されたロック解錠レールと、
を有しており、
前記支持アームおよび前記ロック解錠アームは、軌間変更時に前記ロック解錠アームの先端が前記ロック解錠レールに当接して前記ロック解錠アームが揺動すると、前記支軸が回動して前記支持アームが揺動し、前記ロック部材がスライドして前記軸箱体の係合溝から抜け出ることにより前記軸箱梁に対する前記軸箱体の係止が解除されるように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明の請求項１に記載の鉄道車両用軌間可変台車は、軸箱梁の内部で車軸を昇降させることにより車輪を軌間変更不能にロックしたりロック解除したりするものではないから、軸箱梁の鉛直方向の寸法を小さくすることができる。
また、車輪を軌間変更不能にロックするロック機構は、軸箱梁と車体支持レールとの接触に連動することなく、車体支持レールに並設されたロック解錠レールによってそのロックが解除されるものである。
これにより、軸箱が車体支持レールによって支持されて車軸に車体重量が負荷されなくなった後にロックを解除することができるから、車輪を軌間変更不能に固定するロック機構を確実に解除することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項２に記載の鉄道車両用軌間可変台車は、
前記ロック機構が、
その基端が前記支軸に固着されて前記支軸の軸線に対し半径方向外側に延びるロック施錠アームと、
軌間変更時に鉄道車輌の車体重量を支持する車体支持レールに並設されたロック施錠レールと、をさらに有し、
前記支持アームおよび前記ロック施錠アームは、軌間変更時に前記ロック施錠アームの先端が前記ロック施錠レールに当接して前記ロック施錠アームが揺動すると、前記支軸が回動して前記支持アームが揺動し、前記ロック部材がスライドして前記軸箱体の係合溝に入り込むことにより前記軸箱梁に前記軸箱体を係止するように配置されていることを特徴とする。
これにより、軸箱が車体支持レールによって支持されて車軸に車体重量が負荷されていないときにロック機構を作動させることができるから、スムーズにかつ確実に車輪を軌間変更不能に再ロックすることができる。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載した鉄道車両用軌間可変台車は、
前記軸箱梁が、その前後方向の端部に凹設されて前記車軸の軸線方向に延びるとともに前記貫通孔が貫設されている凹溝を有しており、
前記軸箱体が、前記凹溝内に嵌装されるとともに前記軸箱体に固定されて一体にスライドする、前記一対の係合溝が削設されたロッキングブロックを有しており、
前記ロック機構の支軸が、前記軸箱梁のうち前記凹溝が設けられている部分の下方において前記軸箱梁に支持されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載した鉄道車両用軌間可変台車は、
軌間変更時に前記軸箱梁を案内する案内部および前記ロック解錠レールが前記車体支持レールの車軸軸端側の端部に並設されているとともに、前記ロック施錠レールが前記車体支持レールの車輪側の端部に並設されており、
かつ前記ロック施錠アームが前記車輪の側において前記支軸に固着されているとともに、前記ロック解錠アームが前記車輪とは反対側において前記支軸に固着されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項５に記載した鉄道車両用軌間可変台車は、
前記ロック解錠アームの先端には、前記ロック解錠レール上を転動するロック解錠ローラが設けられ、
前記ロック施錠アームの先端には、前記ロック施錠レール上を転動するロック施錠ローラが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項６に記載の鉄道車両用軌間可変台車は、前記回転駆動力伝達手段を、前記車軸外筒の内周面および前記車軸の外周面にそれぞれ凹設されて前記車軸の軸線方向に延びる複数の凹溝と、これらの凹溝内にスライド自在に収納されて前記車軸外筒と前記車軸側との間で回転駆動力を伝達する複数のころとを有したころスプラインとしたものである。
これにより、ころスプラインには回転駆動力のみが負荷され、車軸の軸線に対して半径方向の外力が負荷されることはないから、従来のスプラインのように摩耗が進行してその機能に支障を来すことがない。
【００１９】
また、本発明の請求項７に記載の鉄道車両用軌間可変台車は、車軸を覆って保護する筒状の防塵カバーの車輪側の端部を、軸受を介して車輪に取り付けた環状の支持部材によって支持するものである。
これにより、車軸を車輪の直近部分まで確実に覆って保護できるばかりでなく、防塵カバーの車輪側の端部を確実に支持することができる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項８に記載の鉄道車両用軌間可変台車は、車軸を覆って保護する防塵カバーの駆動モータ側の端部を、車軸がその内部に挿通されるとともに駆動モータに固定される筒状支持部材によって支持するものである。
これにより、防塵カバーによって車軸を駆動モータの直近部分まで確実に覆って保護できるばかりでなく、防塵カバーの駆動モータ側の端部を確実に支持することができる。
【００２１】
【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１５を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、地上に対する鉛直方向を上下方向と、鉄道車両の進行方向を前後方向と、車軸の軸線が延びる方向を車軸軸線方向と呼ぶ。
【００２２】
まず最初に図１乃至図４を参照し、本実施形態の鉄道車両用軌間可変台車の全体構造を概説する。
【００２３】
図示されない台車枠に装架された駆動モータ２１が出力する回転駆動力は、たわみ継手２２および台車枠に懸架された減速機２３を介して車軸２４に伝達され、この車軸２４を回転駆動する。
【００２４】
車軸２４の左右両端部には、ナット２５で固定されたスラスト軸受２６を介して、左右一対の軸端梁２７が車軸２４に対して軸回りには回転可能に、また軸方向には移動しないようにそれぞれ取り付けられている。そして、これら左右一対の軸端梁２７には、ピン２８を介して左右一対の軸箱梁２９の支持腕２９ａ，２９ｂがそれぞれ係止されている。これにより、車軸２４は、左右一対の軸箱梁２９に対してその軸線回りに回転自在に連結されつつ、左右一対の軸箱梁２９の軸線方向間隔を所定の寸法に定めている。
【００２５】
車軸２４には、段付き円筒状の車軸外筒３０が軸線方向にスライド自在に外嵌されている。この車軸外筒３０の内周面には、低摩擦性の材料から製造された薄肉円筒状の滑り軸受３１が内嵌されている。これにより、車軸外筒３０は、この滑り軸受３１によって、車軸２４の大径部２４ａの外周面上を軸線方向に滑らかにスライドすることができる。
【００２６】
また、車軸２４の軸端側に設けた小径部２４ｂには、ころスプライン３２を構成するスプライン内筒３３が外嵌されている。このスプライン内筒３３の外周面３３ａ（図５参照）は、車軸２４の大径部２４ａの外周面と面一となっている。これにより、車軸外筒３０は、滑り軸受３１によって、このスプライン内筒３３の外周面３３ａ上をも軸線方向に滑らかにスライドすることができる。
【００２７】
したがって、車軸外筒３０に負荷される車軸２４の軸線に対して半径方向の外力は、車軸２４の大径部２４ａには直接的に伝達され、かつ車軸２４の小径部２４ｂにはスプライン内筒３３を介して間接的に伝達される。
【００２８】
一方、図５および図６に示したように、スプライン内筒３３の外周面３３ａには複数本の凹溝３３ｂが、円周方向に等間隔に、かつスプライン内筒３３の軸線方向の全長にわたって延びるように凹設されている。また、車軸外筒３０の内壁面の車軸軸端側の端部には、スプライン内筒３３の凹溝３３ａとそれぞれ対向して軸線方向に延びる同数の凹溝３０ａが凹設されている。
【００２９】
両凹溝３０ａ，３３ａによって囲まれる空間内には、複数個の円柱状のころ３４がそれぞれ挿入されている。これらのころ３４は、車軸外筒３０側に設けられたリテーナ３５によって軸線方向に保持され、車軸外筒３０と一体にスプライン内筒３３側の凹溝３３ａ内をスライドする。しかしながら、車軸外筒３０が軸線方向にスライドするのは軌間変更時のみであり、かつその時に車軸２４に負荷される回転駆動力は極めて小さいから、そのスライド抵抗が軌間変更作業に影響を及ぼすことはない。
【００３０】
また、これらのころ３４の外径は、両凹溝３０ａ，３３ａの内径よりもわずかに小さい。これにより、これらのころ３４は、車軸２４若しくは車軸外筒３０に回転駆動力が負荷されると、それぞれ接点３０ｂ，３３ｂのみにおいて両凹溝３０ａ，３３ａの内壁面と接触し、車軸外筒３０のスライド位置にかかわらず車軸２４と車軸外筒３０との間で回転駆動力を伝達することができる。しかしながら、車軸外筒３０に負荷された半径方向の外力をこれらのころ３４が車軸２４に伝達することはない。
【００３１】
また、車軸外筒３０の車軸中央側の端部には車輪３６が嵌着されている。これにより、車輪３６は車軸外筒３０および車軸２４と一体となって回転するとともに、軌間変更時には車軸外筒３０と一体となって車軸２４上を車軸軸線方向に変位する。
【００３２】
また、図１および図２に示したように、車軸２４の左右一対の大径部２４ａは、それぞれ左右一対の蛇腹円筒状の防塵カバー４０Ｌおよび４０Ｒによって覆われている。これらの防塵カバー４０Ｌ，４０Ｒの車輪３６側の端部は、それぞれ左右一対の車輪３６によって支持されている。すなわち、車輪３６の側面に凸設された防塵カバー支持部３６ａには玉軸受４３が外嵌されている。そして、この玉軸受４３の外輪に嵌装された環状ブラケット４４に防塵カバー４０Ｌ，４０Ｒの端部がそれぞれ固着されている。これにより、車輪３６を用いて防塵カバー４０Ｌ，４０Ｒを確実に支持することができる。
【００３３】
また、図７に示したように、図示左側の防塵カバー４０Ｌの駆動モータ２１側の端部は、駆動モータ２１に螺着された円筒状の板金カバー４１によって支持されている。この板金カバー４１は、その円筒状の本体部分４１ａに設けたブラケット４１ｂをボルト４２を用いて駆動モータ２１に螺着することにより、駆動モータ２１によって支持されている。また、この板金カバー４１の内径は、駆動モータ２１と車軸２４との相対変位を吸収できる寸法に設定され、車軸２４が駆動モータ２１に対して相対変位しても、板金カバー４１と接触することはない。
なお、本実施形態の鉄道車両用軌間可変台車は、車軸２４を軸箱梁２９に対して大きく昇降させることなく軌間変更をおこなう形式であるから、駆動モータ２１に対する車軸２４の相対変位量が小さく、板金カバー４１の円筒状本体部分４１ａの外径を小さく抑えることができる。
【００３４】
板金カバー４１の図示左端側のフランジ４１ｃには、防塵カバー４０Ｌの駆動モータ２１側の端部が固着されている。これに対して図示右側の防塵カバー４０Ｒの減速機２３側の端部は、減速機２３のケースに直接固着されている。これにより、これらの防塵カバー４０Ｌ，４０Ｒは、図１に示したように車輪３６が標準軌対応位置に変位するとその全長が伸張し、図２に示したように車輪３６が狭軌対応位置に変位するとその全長が短縮する。
【００３５】
また、図７に示したように、車軸２４の駆動モータ２１と減速機２３との間の隙間に対向する部分は、蛇腹円筒状の第２の防塵カバー４５によって覆われている。この防塵カバー４５は、その一端が前記板金カバー４１の図示右端側のフランジ４１ｄに固着されるともに、その他端は減速機２３に設けた環状ブラケット４６に固着されている。これにより、この防塵カバー４５は、その変形によって駆動モータ２１に対する減速機２３の変位に追従しつつ、車軸２４を覆って保護する。
【００３６】
図３および図４に示したように、軸箱梁２９内には軸箱体５０が、少なくとも標準軌対応位置と狭軌対応位置との間で車軸軸線方向にスライド自在に内嵌されている。そして、この軸箱体５０と車軸外筒３０との間には車軸軸受５１が介装され、車軸外筒３０が軸箱体５０に対して相対回転できるように支持されている。さらに、車軸軸受５１は、スペーサ５２，５３，５４によって軸箱体５０および車軸外筒３０に対して車軸軸線方向に位置決めされている。これにより、軸箱体５０は車軸外筒３０と一体となって車軸軸線方向に変位する。加えて、軸箱体５０の端部開口を閉鎖するカバー部材５５と軸端梁２７との間には蛇腹円筒状の防塵カバー５６が設けられ、車軸２４の軸端部分を覆っている。
【００３７】
図８および図９に示したように、軸箱梁２９の下端部２９ｃには橇１０が設けられている。この橇１０は、後述する車体支持レール７０に設けた多数の車体支持ローラ１２上を滑走し、軌間変更時に軸箱梁２９、したがって図示されない鉄道車両の車体を支持して車軸２４に車体重量が負荷されないようにする。
【００３８】
図４に示したように、軸箱体５０の端部には、直方体状のロッキングブロック５７がボルト５７ａによって螺着されている。そして、このロッキングブロック５７は、図１０に示したように軸箱梁２９の端部２９ｄ内に凹設されて車軸軸線方向に延びる凹溝２９ｅ内に嵌装され、軸箱体５０と一体に軸箱梁２９内を車軸軸線方向にスライドする。さらに、このロッキングブロック５７には、上下方向に延びる一対の係合溝５７ｂ，５７ｃが削設されている。なお、これらの係合溝５７ｂ，５７ｃ間の車軸軸線方向の間隔は、軌間変更時に車輪３６が変位する寸法に等しい。
【００３９】
図９および図１０に示したように、軸箱梁２９の端部２９ｄには、ロッキングブロック５７を軸箱梁２９に対して係脱自在に車軸軸線方向に係止するロック機構６０が設けられている。このロック機構６０は、図９乃至図１２に示したように、軸箱梁２９の端部２９ｄに貫設されて上下方向に延びる断面形状長円形の貫通孔２９ｆ内にスライド自在に嵌挿されたロック錠（ロック部材）６１を有している。このロック錠６１は、その上端部に設けられた断面形状長円形の錠部分６１ａと、この錠部分６１ａに連設されて下方に延びる円柱部分６１ｂとから構成されている。
【００４０】
図９および図１０に示したように、ロック錠６１の円柱部分６１ｂの下端部と軸箱梁２９の図示右側の端部２９ｄの下面との間にはコイルばね６２が装着され、ロック錠６１を常に下方に向かって付勢している。
【００４１】
軸箱梁２９の下端部２９ｃには、車軸軸線方向に延びる支軸６３が回動自在に支持されている。そして、この支軸６３の長手方向中間部に固着された支持アーム６４の先端は、ロック錠６１の円柱部分６１ｂの下端に接続されている。これにより、支軸６３を往復回動させることによってロック錠６１を昇降させることができる。
【００４２】
図１３（ａ）に示したように、支持アーム６４の基端には、軸箱梁２９の下端部側面２９ｇに当接する当接部６４ａが設けられている。これにより、ロック錠６１がコイルばね６２の付勢力によって下方に変位すると、当接部６４ａが軸箱梁２９の下端部側面２９ｇに当接するので、ロック錠６１は所定位置（ロック位置）より下方に変位することはない。
【００４３】
図１０および図１１に示したように、支軸６３の車軸軸端側の端部には、ロック解錠アーム６５が支持アーム６４と平行に、かつ前後方向に同じ側に延びるように固着されている。そして、このロック解錠アーム６５の先端にはロック解錠ローラ６６が設けられている。これにより、このロック解錠ローラ６６を上昇させると、ロック解錠アーム６５が揺動して支軸６３を回動させるので、支持アーム６４を介してロック錠６１を上昇させることができる。
【００４４】
これに対して図１０および図１２に示したように、支軸６３の車輪３６側の端部には、ロック施錠アーム６７が、支持アーム６４に対して前後方向に反対側に延びるように固着されている。そして、このロック施錠アーム６７の先端にはロック施錠ローラ６８が設けられている。これにより、このロック施錠ローラ６８を上昇させると、ロック施錠アーム６７が揺動して支軸６３を回動させるので、支持アーム６４を介してロック錠６１を降下させることができる。
【００４５】
また、図８および図９に示したように、車体支持レール７０には多数の車体支持ローラ１２が回転自在に設けられている。これらの車体支持ローラ１２上には、軌間変更時に軸箱梁２９の下端に設けた橇１０が載置され、軌間変更時に鉄道車両の車体重量を支持する。
【００４６】
また、図８に示したように、車体支持レール７０の車軸軸端側の端部には、軌間変更時に軸箱梁２９を案内する案内部７１が設けられている。この案内部７１には、軸箱梁２９の側面に接触して軸箱梁２９を案内する、上下方向に延びる支軸回りに回転する多数の案内ローラ７２が設けられている。
【００４７】
さらに、案内部７１の上部にはロック解錠レール７３が並設され、そのカム面７３ａ，７３ｂ上をロック解錠ローラ６６が転動するようになっている。同様に、車体支持レール７０の車輪３６側の端部には、ロック施錠レール７４が並設され、そのカム面７４ａ上をロック施錠ローラ６８が転動できるようになっている。
【００４８】
次に図１０乃至図１５を参照し、標準軌から狭軌に軌間変更する場合を例に取って、上述したロック機構６０の作動について説明する。なお、図１３乃至図１５に示した矢印は、鉄道車両が前進する方向を示している。
【００４９】
図９乃至図１２に示したように、通常時には、ロック錠６１はコイルばね６２によって付勢されて所定位置（ロック位置）まで下方に一杯に変位している。この状態では、図１３（ａ）に示したように、ロック錠６１の錠部分６１ａが軸箱梁２９の貫通孔２９ｆおよびロッキングブロック５７の車輪３６側の係合溝５７ｂの両方に入り込み、ロッキングブロック５７，したがって軸箱体５０を軸箱梁２９に対して車軸軸線方向に変位不能に係止している。
【００５０】
このとき、左右一対の軸箱梁２９は、前述したように車軸２４によってその車軸軸線方向の間隔が所定の値に保たれている。これにより、ロック機構６０を用いて軸箱体５０を軸箱梁２９に対して車軸軸線方向に変位不能に係止すると、車軸軸受５１および車軸外筒３０を介して軸箱体５０に接続された左右一対の車輪３６を、そのバック面同士の間隔が所定の値を保つように軌間変更不能に固定することができる。
【００５１】
したがって、標準軌から狭軌に軌間変更する際には、図１３（ｂ）に示したようにロック錠６１をコイルばね６２の付勢力に抗して上昇させ、その錠部分６１ａをロッキングブロック５７の係合溝５７ｂから上方に抜け出させる必要がある。そこで、ロック錠６１を上昇させるために、車体支持レール７０に並設したロック解錠レール７３を用いる。このロック解錠レール７３は、図９および図１５に示したように、その前後方向の両端部で対称に傾斜して延びる一対の傾斜カム面７３ａと、これらのカム面７３ａの間で水平に延びる水平カム面７３ｂとを有している。
【００５２】
鉄道車両が軌道レール１３上を走行して軌間変更区間にさしかかると、水平に延びる車体支持レール７０に対し、軌道レール１３が進行方向前方に向かって徐々に降下する。すると、図８および図９に示したように、軸箱梁２９の下端に設けた橇１０が車体支持ローラ１２上を滑走するので、車体重量は車体支持レール７０によって支持される。したがって、この状態においては、車軸２４には車体重量が負荷されないため、軸箱体５０を軸箱梁２９内において車軸軸線方向に容易にスライドさせることができる。
【００５３】
このとき、ロック機構６０のロック解錠ローラ６６は、図１５（ａ）に示した状態からさらに前進すると、進行方向前方に向かって斜め上方に傾斜して延びる傾斜カム面７３ａに当接する。そして、鉄道車両が図１５中に矢印で示したように図示左方向にさらに前進すると、図１５（ｂ）に示したようにロック解錠ローラ６６が傾斜カム面７３ａによって徐々に押し上げられるので、ロック解錠アーム６５が揺動して支軸６３を図示反時計方向に回動させる。これに伴い、支持アーム６４もまた揺動し、ロック錠６１はコイルばね６２の付勢力に抗して上昇させられる。
【００５４】
その後、鉄道車両がさらに前進すると、ロック解錠ローラ６６は図１５（ｃ）に示したようにロック解錠レール７３の水平カム面７３ｂ上を転動する状態となる。すると、図１３（ｂ）に示したように、ロック錠６１はその錠部分６１ａがロッキングブロック５７の係合溝５７ｂから上方に抜け出した状態に維持される。これにより、ロッキングブロック５７、したがって軸箱体５０の軸箱梁２９に対する係止が解除された軌間変更可能状態となる。
【００５５】
軌間変更可能状態になると、軌道レール１３と車体支持レール７０との間隔が変化する。すなわち、標準軌から狭軌に軌間変更するときには、軌道レール１３は車体支持レール７０から車軸軸線方向に徐々に離間する。同時に、軌道レール１３に並設された車輪案内レール１８が車輪３６に当接し、車輪３６を狭軌側に押動する。
【００５６】
これにより伴い車輪３６、車軸外筒３０、車軸軸受５１および軸箱体５０が一体となって車軸軸線方向に狭軌側に変位するので、ロッキングブロック５７もまた軸箱梁２９の凹溝２９ｅ内をスライドする。そして、車輪３６が狭軌対応位置に達すると、ロッキングブロック５７の車軸軸端側の係合溝５７ｃと軸箱梁２９の貫通孔２９ｆとが車軸軸線方向に一致する。
【００５７】
その後、鉄道車両がさらに前進すると、ロック解錠ローラ６６は解錠レール７３の傾斜カム面７３ａ上を進行方向前方に向かって下降しつつ転動する状態となる。すると、ロック錠６１はコイルばね６２の付勢力によって徐々に降下し、その錠部分６１ａがロッキングブロック５７の係合溝５７ｃ内に入り込む。これにより、ロッキングブロック５７、したがって軸箱体５０が軸箱梁２９に対して係止されるので、車輪３６は狭軌対応位置で軌間変更不能に固定される。
【００５８】
ところで、ロック錠６１と軸箱梁２９若しくはロッキングブロック５７との間に固渋が生じていると、図１４（ａ）に示したようにロック錠６１がコイルばね６２の付勢力によっては降下せず、車輪３６を軌間変更不能に再ロックできなくなるおそれがある。そこで、ロック錠６１を強制的に降下させるために、車体支持レール７０に並設したロック施錠レール７４を用いる。
【００５９】
このロック施錠レール７４は、図１５に示したようにロック解錠レール７３の傾斜カム面７３ａの近傍に設けられるとともに、図１５中に矢印で示した鉄道車両の進行方向前方に向かって、徐々に高くなる傾斜カム面７４ａを有している。
【００６０】
軌間変更完了後にロック錠６１がコイルばね６２の付勢力によって降下しないときには、図１４（ａ）および図１５（ｄ）に示したように、ロック機構６０のロック施錠ローラ６８が降下した状態となっている。これにより、この状態で鉄道車両がさらに前進すると、ロック施錠ローラ６８はロック施錠レール７４の傾斜カム面７４ａに当接し、強制的に上昇させられる。これに伴い、ロック施錠アーム６７が揺動し、支軸６３を図１４（ｂ）において図示反時計方向に回動させるので、支持アーム６４もまた揺動してロック錠６１を強制的に降下させることができる。
【００６１】
そして、図１４（ｂ）に示したように、ロック錠６１の錠部分６１ａがロッキングブロック５７の係合溝５７ｃ内に入り込むと、ロッキングブロック５７、したがって軸箱体５０を軸箱梁２９に係止して、車輪３６を軌間変更不能に固定することができる。
【００６２】
以上、本発明に係る鉄道車両用軌間可変台車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、ロック装置の支軸６３に支持アーム６４、ロック解錠アーム６５およびロック施錠アーム６７が直接固着されている。
これに対して、支軸６３とこれらの支持アーム６４、ロック解錠アーム６５およびロック施錠アーム６７との間に、例えばねじりバネ等からなる緩衝機構を介装すれば、支軸６３に無理な力が作用して破損することを防止できる。
また、ロック錠６１の錠部分６１ａの下面の角部やロッキングブロック５７の係合溝５７ｂ，５７ｃの角部にそれぞれ面取りを施すことにより、ロック錠６１をロッキングブロック５７に対してより一層滑らかに係脱させることができる。
さらには、車輪案内レール１８と車輪３６との間にわずかな隙間を設けることにより、ロッキングブロック５７が車軸軸線方向にある程度自由に動けるようにすれば、ロック錠６１をロッキングブロック５７に対してより一層滑らかに係脱させることができる。
【００６３】
【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は、軸箱梁の内部で車軸を昇降させることにより車輪を軌間変更不能にロックしたりロック解除したりするものではないから、軸箱梁の鉛直方向の寸法を小さくすることができる。
また、車輪を軌間変更不能にロックするロック機構は、軸箱梁と車体支持レールとの接触に連動することなく、車体支持レールに並設したロック解錠レールによってそのロックが解除されるものである。
これにより、軸箱が車体支持レールによって支持されて車軸に車体重量が負荷されなくなった後にロックを解除することができるから、車輪を軌間変更不能に固定するロック機構を確実に解除することができる。
さらに、軌間変更完了後にロック部材がロック位置に復帰しないときには、車体支持レールに並設したロック施錠レールによって操作してロック部材を係止位置に変位させるものである。
これにより、軸箱が車体支持レールによって支持されて車軸に車体重量が負荷されていないときにロック機構を作動させることができるから、スムーズにかつ確実に車輪を軌間変更不能に再ロックすることができる。
したがって、本発明によれば、軸箱梁の鉛直方向寸法を小さくして台車のばね下重量を抑えるとともに、車輪を軌間変更不能に固定するロックを確実に解除し、かつ確実に再ロックできるように改良された軌間可変台車を提供することができる。
【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標準軌対応状態で示す要部破断水平断面図。
【図２】 図１に示した軌間可変台車を狭軌対応状態で示す要部破断水平断面図。
【図３】 図１中に示した軸箱梁の部分を拡大して示す水平断面図。
【図４】 図２中に示した軸箱梁の部分を拡大して示す水平断面図。
【図５】 ころスプライン部分の断面図。
【図６】 図５の要部を拡大して示す断面図。
【図７】 図１中に示した防塵カバーを拡大して示す水平断面図。
【図８】 図１中に示した軸箱梁の部分を拡大して示す縦断面図。
【図９】 図８中に示した軸箱梁の側面図。
【図１０】 図９中に示した軸箱梁の要部破断後方正面図。
【図１１】 ロック機構を示す斜視図。
【図１２】 ロック機構を示す斜視図。
【図１３】 ロック機構の作動を説明する要部破断側面図。
【図１４】 ロック機構の作動を説明する要部破断側面図。
【図１５】 ロック解錠レールとロック施錠レールの作用を模式的に示す側面図。
【図１６】 従来の鉄道車両用軌間可変台車を示す正面断面図。
【図１７】 従来の鉄道車両用軌間可変台車を示す側面断面図。
【符号の説明】
Ｇ 地上
１ 軸箱梁
２ 車軸
３ 車軸外筒
４ 車輪
５ ロッキングブロック
６，７ 係合突起
８ 係合孔
９ 逃げ孔
１０ 橇
１１ 車体支持レール
１２ 車体支持ローラ
１３ 軌道レール
１４ 揺動軸
１５ ロックレバー
１６ コイルばね
１７ 連結リンク
１８ 車輪案内レール
２１ 駆動モータ
２２ たわみ継手
２３ 減速機
２４ 車軸
２５ ナット
２６ スラスト軸受
２７ 軸端梁
２８ ピン
２９ 軸箱梁
３０ 車軸外筒
３１ 滑り軸受
３２ ころスプライン
３３ スプライン内筒
３４ ころ
３５ リテーナ
３６ 車輪
４０Ｌ，４０Ｒ 防塵カバー
４１ 板金カバー
４２ ボルト
４３ 玉軸受
４４ 環状ブラケット
４５ 防塵カバー
４６ 環状ブラケット
５０ 軸箱体
５１ 車軸軸受
５２，５３，５４ スペーサ
５５ カバー部材
５６ 防塵カバー
５７ ロッキングブロック
６０ ロック機構
６１ ロック錠
６２ コイルばね
６３ 支軸
６４ 支持アーム
６５ ロック解錠アーム
６６ ロック解錠ローラ
６７ ロック施錠アーム
６８ ロック施錠ローラ
７０ 車体支持レール
７１ 案内部
７２ 案内ローラ
７３ ロック解錠レール
７３ａ 傾斜カム面
７３ｂ 水平カム面
７４ ロック施錠レール
７４ａ カム面

Claims (8)

1. 台車枠に装架された駆動モータと、
   この駆動モータが出力する回転駆動力を減速して車軸に伝達する減速機と、
   前記車軸の左右両端にスラスト軸受を介してそれぞれ取り付けた左右一対の軸端梁が接続される、前記台車枠に接続された左右一対の軸箱梁と、
   これら左右一対の軸箱梁に対して前記車軸の軸線方向にスライド自在にそれぞれ嵌装された左右一対の軸箱体と、
   これら左右一対の軸箱体に対して車軸軸受を介してそれぞれ接続されるとともに、前記車軸にスライド自在にそれぞれ外嵌された左右一対の車軸外筒と、
   これら左右一対の車軸外筒にそれぞれ固定されて一体に回転する左右一対の車輪と、
   前記車軸外筒と前記車軸との間に介装されて両者の間で回転駆動力を伝達する回転駆動力伝達手段と、
   前記車輪が標準軌に対応する位置および狭軌に対応する位置において前記軸箱体を前記軸箱梁に対して前記車軸の軸線方向に変位不能にかつ係脱自在に係止するロック機構と、
   を備え、
   前記ロック機構は、
   前記軸箱梁の端部に貫設された上下方向に延びる貫通孔内にスライド自在に嵌挿されるとともに、軌間変更時に前記車輪が変位する寸法と等しい間隔を開けて前記車軸の軸線方向に並ぶように前記軸箱体に削設された上下方向に延びる一対の係合溝に入り込んだときに前記軸箱体を前記軸箱梁に係止するロック部材と、
   前記軸箱梁の下端部に回動自在に支持されて前記車軸の軸線方向に延びる支軸と、
   その基端が前記支軸に固着されて前記支軸の軸線に対し半径方向外側に延びるとともに、その先端に前記ロック部材の下端が接続された支持アームと、
   前記ロック部材が前記軸箱体の係合溝に入り込むように常に付勢するコイルばねと、
   その基端が前記支軸に固着されて前記支軸の軸線に対し半径方向外側に延びるロック解錠アームと、
   軌間変更時に鉄道車輌の車体重量を支持する車体支持レールに並設されたロック解錠レールと、
   を有しており、
   前記支持アームおよび前記ロック解錠アームは、軌間変更時に前記ロック解錠アームの先端が前記ロック解錠レールに当接して前記ロック解錠アームが揺動すると、前記支軸が回動して前記支持アームが揺動し、前記ロック部材がスライドして前記軸箱体の係合溝から抜け出ることにより前記軸箱梁に対する前記軸箱体の係止が解除されるように配置されていることを特徴とする鉄道車両用軌間可変台車。
2. 前記ロック機構は、
   その基端が前記支軸に固着されて前記支軸の軸線に対し半径方向外側に延びるロック施錠アームと、
   軌間変更時に鉄道車輌の車体重量を支持する車体支持レールに並設されたロック施錠レールと、をさらに有し、
   前記支持アームおよび前記ロック施錠アームは、軌間変更時に前記ロック施錠アームの先端が前記ロック施錠レールに当接して前記ロック施錠アームが揺動すると、前記支軸が回動して前記支持アームが揺動し、前記ロック部材がスライドして前記軸箱体の係合溝に入り込むことにより前記軸箱梁に前記軸箱体を係止するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載した鉄道車両用軌間可変台車。
3. 前記軸箱梁は、その前後方向の端部に凹設されて前記車軸の軸線方向に延びるとともに前記貫通孔が貫設されている凹溝を有しており、
   前記軸箱体は、前記凹溝内に嵌装されるとともに前記軸箱体に固定されて一体にスライドする、前記一対の係合溝が削設されたロッキングブロックを有しており、
   前記ロック機構の支軸は、前記軸箱梁のうち前記凹溝が設けられている部分の下方において前記軸箱梁に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載した鉄道車両用軌間可変台車。
4. 軌間変更時に前記軸箱梁を案内する案内部および前記ロック解錠レールが前記車体支持レールの車軸軸端側の端部に並設されているとともに、前記ロック施錠レールが前記車体支持レールの車輪側の端部に並設されており、
   かつ前記ロック施錠アームが前記車輪の側において前記支軸に固着されているとともに、前記ロック解錠アームが前記車輪とは反対側において前記支軸に固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載した鉄道車両用軌間可変台車。
5. 前記ロック解錠アームの先端には、前記ロック解錠レール上を転動するロック解錠ローラが設けられ、
   前記ロック施錠アームの先端には、前記ロック施錠レール上を転動するロック施錠ローラが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した鉄道車両用軌間可変台車。
6. 前記回転駆動力伝達手段は、
   前記車軸外筒の内周面および前記車軸の外周面にそれぞれ凹設された、前記車軸の軸線方向に互いに対向して延びる複数の凹溝と、
   これらの凹溝内にスライド自在に収納されて前記車軸外筒と前記車軸側との間で回転駆動力を伝達する複数のころと、を有するころスプラインであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の鉄道車両用軌間可変台車。
7. 前記車軸を覆って保護する筒状の防塵カバーをさらに備えるとともに、
   前記防塵カバーは、その前記車輪側の端部が軸受を介して前記車輪に取り付けられた環状支持部材によって支持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鉄道車両用軌間可変台車。
8. 前記防塵カバーは、その駆動モータ側の端部が、前記車軸がその内部に挿通されるとともに前記駆動モータに固定された筒状支持部材によって支持される、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の鉄道車両用軌間可変台車。

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