JP4137253B2 - 鉄道車両の軌間可変装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪間隔を自動的に調整して軌間が異なるレール間を直通運転することができる鉄道車両の軌間可変装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば新幹線（登録商標）等に使用されている軌間（標準軌）と在来線等に使用されている軌間（狭軌）とでは前者が１４３５ｍｍ、後者が１０６７ｍｍであるように軌間を異にする走行レールが使用されている。そして前記異なった軌間のレールを共通の車両で走行できる台車側装置と軌道側装置が特開平８−３３２９５０号公報、特開平８−３３２９５１号公報により開示されている。
【０００３】
前記公報で開示された台車側装置は本願の図５〜１１で示す台車側装置と原理的に同じものであり、車軸両端部を収容する軸箱を台車枠に弾性体を介して懸架し、前記車軸に車軸外筒を軸方向に摺動自在に外挿し、前記車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能な左右の車輪を前記車軸外筒に回動自在に設け、前記車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能なロック手段を前記軸箱に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠するものであり、また前記公報には軌道側装置として前記軸箱を支承する１対の支承台と、前記１対の支承台の間に設置し、しかも前記左右の車輪を前記軸方向に移動させる１対の軌間変更手段と、前記軌間変更手段に近づくに従って前記支承台との高低差を大きくして前記開閉錠の操作領域を形成した狭い軌間用および広い軌間用の走行レールとをそれぞれ軌道中心に対して左右対称に設置したものが開示されている。なお前記開示例の装置、部材等の表現については本発明の表現に一致させたものである。
【０００４】
前記開示例による軌間変更手段は広い軌間用の走行レールと狭い軌間用の走行レールとを接続する軌間変更用の走行レールと前記軌間変更用の走行レールの全長にわたって敷設したガイドレールとよりなり、さらに前記開示例による支承台は所定の高さでほぼ水平に延在しているものである。しかも前記開示例では台車が前記開閉錠の操作領域つまり、高さを一定にした支承台に対して傾斜する走行レールの傾斜領域の頂点より下方に進入した後に軸箱が支承台に当接するようになっている。
【０００５】
このように前記開示例では軌間変更手段として走行レールとガイドレールをともに用いるため高価格につく。
【０００６】
図８で示すように元来、レールと車輪フランジとには可動余裕Ｌがあり、車両は左右方向にずれながら走行（蛇行動）し、台車の中心と軌道中心ｏとは一致しているとはいえず、車輪は軌道側装置に対し、左右いずれかに片寄って進入してくる。また閉錠中の軸箱はロック手段、車輪外筒を介して車輪と一体のため、車輪と同様左右いずれかに片寄って進入してくる。このため支承台に沿って軸箱の外側面に近接する側方ガイドを形成して軸箱の左右動、ひいては車輪の左右動を防止しようとしても進入開始時に軸箱が側方ガイドの端部に衝突して支承台に導入できないおそれがあり、前記片寄りが小さい場合でも前記側方ガイドに大きい接触摩擦が生じ、接触部分が損耗しやすい。
【０００７】
また車輪は経年使用により摩耗して車輪直径が小さくなり、そのため車軸位置が下がり、これに伴って軸箱の位置も下がり、軸箱下面と車輪踏面との間隔は一定しない。車両によっても例えば新・旧車輪の相違により若干の差が生じる。ここに開示例のように支承台を地上から一定の高さ、つまり水平に延在させていると、車両の軌道側装置への進入開始時に軸箱下方が支承台に衝突して導入できないおそれ若しくは軸箱下面に大きい接触摩擦が起こるおそれがある。なお前記開示例中、後者の軸箱下面には多数の高さ調整用のライナーを積層し、車輪直径の減少に応じてライナーの一部を取除ける旨が示されているが、これでは前記衝突、大きい接触摩擦を回避できるものの軌間可変装置を通過する車両の全ての軸箱に前記ライナーを取付け、かつ各減少車輪の軸箱ごとにライナーを取外さねばならず、高価格につくとともに手間がかかる。
【０００８】
さらに台車側装置の各部材は回転運動、摺動運動若しくは上下動等の動的変化をするため各部材間に許容隙間を有しており、これが原因で車両の進行中に各部材がずれを生じ、確実な開閉錠を阻害する。
【０００９】
また前記開示例にあっては軸箱の底面と支承台とが面接触により当接するため摺動摩擦が大きく、当接する部材が損耗しやすい。なお従来より軸箱の底面にコロを取付けたものが実施されているが、これではこの軌間可変装置を走行する全ての車両の全ての軸箱にコロを取付けねばならず極めて高価格につく。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のうち請求項１の発明は軌間変更手段として軌間変更用の走行レールを用いず、安価に提供し、また軸箱を軌道側装置に衝突させたり、大きい接触摩擦を生ずることなく、車両を軌道側装置に確実に導入し、しかも各軸箱ごとにライナーを取付けなくてもよく、さらに台車側装置の各部材間の許容隙間が原因で車両の進行中に車輪、車軸、軸箱等に僅かなずれを生じてもこれを修正して確実に開閉錠することができるようにすることを課題とする。
【００１１】
請求項２、３の発明は請求項１の発明の課題に加えてより確実に開閉錠できるようにするとともに軌間変更手段を通過した車両の車輪を走行レールに確実に乗せることができるようにすることを課題とする。
【００１２】
請求項４の発明は請求項１、２または３の発明の課題に加えて車輪が傾いて開閉錠に支障をきたさないようにし、より確実にロックの開閉操作をすることができるようにすることを課題とする。
【００１３】
請求項５の発明は請求項１または４の発明の課題に加えて長尺材が経年使用により損耗しても軌間変更領域または操作領域における長尺材全体の取替工事をせず、部分的な交換ですむようにすることを課題とする。
【００１４】
請求項６の発明は請求項１、２または３の発明の課題に加えて軸箱が支承台上を摺動する際に摩擦抵抗を小さくして当接部分の損耗をしにくくし、しかも安価に提供し、また軸箱を進行方向にのみ送って他方向へのブレを防ぐことができるようにすることを課題とする。
【００１５】
請求項７の発明は請求項１の発明の課題に加えて軸箱の外側面が側方ガイドに沿って摺動する際に摩擦抵抗を小さくして損耗しにくくし、しかも安価に提供することを課題とする。
【００１６】
軸箱を進行方向にのみ送って他方向へのブレを防ぐことができるようにすることを課題とする。
【００１７】
請求項８の発明は請求項１の発明の課題に加えて軸箱が支承台の傾斜部分により摩耗しないようにし、軸箱を保護することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１の発明は車軸両端部を収容する左右の軸箱を台車枠に弾性体を介して懸架し、前記車軸に左右１対の車軸外筒を軸方向に摺動自在に外挿し、前記左右の車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能な左右の車輪を前記車軸外筒に回動自在に設け、前記各車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能なロック手段を前記各軸箱に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠する台車側装置並びに前記各軸箱を支承する１対の支承台と、前記１対の支承台の間に設置し、しかも前記左右の車輪を前記軸方向に移動させる１対の軌間変更手段と、前記軌間変更手段に近づくに従って前記支承台との高低差を大きくして前記開、閉錠の操作領域を形成した狭い軌間用および広い軌間用の走行レールとをそれぞれ軌道中心に対して左右対称に設置した軌道側装置とからなる鉄道車両の軌間可変装置において、前記軌間変更手段を車輪案内用の内外の長尺材で平行に形成するとともに前記内外の長尺材間においては前記狭い軌間用および広い軌間用の走行レールを離間し、前記各支承台の長手方向に沿って前記軸箱を案内する側方ガイドを突設し、前記軌道側装置の両端から前記軌間変更手段により形成された軌間変更領域に向けてそれぞれ順に前記軸箱の左右案内領域、前記軸箱の上下案内領域、前記車軸と軸箱の位置を整合する第１の平衡案内領域、前記開閉錠の操作領域および前記車軸と軸箱の位置を整合する第２の平衡案内領域を形成し、しかも前記左右案内領域では前記各側方ガイドの両端を平面から見て傾斜状に拡開し、前記上下案内領域では前記各走行レールの高さを一定にするとともに前記各支承台を外方に向かうに従って下向きに傾斜させ、前記第１の平衡案内領域では前記左右の側方ガイドを前記軌道中心に平行にするとともに前記支承台と前記各走行レールとを上下方向で平行にし、前記第２の平衡案内領域では前記操作領域における開錠設定位置から前記軌間変更領域に至るまでの前記左右の側方ガイドを前記軌道中心に平行にするとともに前記支承台の高さを一定にし、しかも前記走行レールの離間部分を有することを特徴とするものである。
【００１９】
前記のように構成すれば車両が左右案内領域に進入すると、左右の軸箱がそれぞれ側方ガイドの傾斜部分に案内されて所定位置に整い、台車の中心と軌道中心が一致する。続いて車両が上下案内領域に入ると、摩耗等により車輪径が小さくなり、軸箱が支承台の所定高さ位置より下がっていても支承台の傾斜部分に当接して所定高さ位置に案内される。
【００２０】
なお車輪、車軸外筒、車軸、ロック手段、軸箱等、各部材間には許容隙間があり、しかも前記の左右案内領域、上下案内領域では各部材に動的な変化が継続して生じるため、前述のように案内されるとはいえども車軸と左右の軸箱の相対位置つまり上下左右に微差が生じる。ここに車両が第１の平衡案内に入ると、左右の軸箱は左右の平行な側方ガイドに案内されるとともに各軸箱と各車輪は上下方向に平行な支承台と走行レールによりそれぞれ一定の高さで進行し、各部材には相対的な位置変化を生ずることがない状態が継続し、左右の軸箱は車軸に対して直角となり、ひいては軸箱とロック手段の嵌脱部とがずれを生ずることなく、上下左右の所定位置に整う。
【００２１】
次に車両が操作領域内を進行すると、走行レールと支承台との高低差が大きくなっていくためロック手段と軸箱とは上下方向で相対的に離間していき、両者の嵌合が解かれ開錠される。このとき前述の第１の平衡案内領域で左右の軸箱とロック手段との上下左右が整合されているのでスムーズに開錠される。続いて車両が第２の平衡案内領域、軌間変更領域に入ると、走行レールがなくなるとともに軸箱が支承台に支承されているため車輪は宙吊り状態となり、同状態で車輪は軌間変更手段の内外の長尺材に案内されて軸方向に移動し、両車輪の間隔が変化する。
【００２２】
なお前述のように車輪と車軸には車軸外筒を介して許容隙間があり、しかも車輪は軌間変更手段に当接しながら軸方向に移動し、かつ前進するため、軌間変更手段を通過した車輪は車軸に対して必ずしも直角に位置しない場合が生じるが、車両が他方の軌間側における第２の平衡案内領域に入ると、軸箱はその左右を平行な側方ガイドにより左右位置を整えられながら支承台により一定の高さで進行していき、しかも車輪はレール離間部分で宙吊り状態となるので、車輪は車軸の所定の左右位置において直角となり、開錠状態の軸箱とロック手段の嵌脱部が正確に対向する。
【００２３】
しかる後、車輪が他方の軌間の走行レールに乗り、操作領域を進行すると走行レールと支承台の高低差が小さくなっていくので、ロック手段と軸箱が嵌合していく。このとき前述の第２の平衡案内領域で左右の軸箱とロック手段の嵌合部が正確に対向しているのでスムーズに閉錠し、やがて他方の第１の平衡案内領域、上下案内領域、左右案内領域を経て本軌道側装置より退出する。
【００２４】
請求項１の発明では開閉錠の操作領域は支承台と走行レールとの相対的位置関係において軌間変更手段に近づくに従ってこれらの高低差が大きくなればよく、しかも走行レールの終端を開錠設定位置にしてもよいが、請求項２または３の発明のように操作領域の支承台の高さが一定であるのに対し、前記操作領域の走行レールが内方に向かうに従って下降する傾斜状であり、しかも前記走行レールの端部を開錠設定位置よりさらに下向きに傾斜延出して第２の平衡案内領域の途中まで導入することまたは操作領域の走行レールの高さが一定であるのに対し、前記操作領域の支承台が内方に向かうに従って上昇する傾斜状であり、しかも前記走行レールの端部を開錠設定位置より下向きに傾斜延出して第２の平衡案内領域の途中まで導入することが好ましい。
【００２５】
このようにすれば軌間変更手段を通過した車両の車輪が走行レールの前記開錠設定位置より下方に位置した場合にも走行レール端に衝突することなく、傾斜延出部分に乗り、確実に閉錠操作をすることができる。
【００２６】
請求項１、２または３の発明では操作領域の走行レールの両側に沿って車輪案内を設けるか否か限定するものではないが、請求項４の発明のように、操作領域に位置する各走行レールの両側に沿って長尺材からなる車輪案内を平行に配設することが好ましい。
【００２７】
このようにすれば開閉錠の際に車輪案内により車輪が車軸に対し、直角に位置し、終局的にはロック手段が傾くことがなく、軸箱との嵌脱をスムーズにすることができ、より確実にロック開閉操作をすることができる。
【００２８】
請求項１または４の発明では長尺材の内向面の構成を具体的に限定するものではないが、請求項５の発明のように長尺材の内向面に当接用長尺材を着脱自在に取付けることが好ましい。
【００２９】
このようにすれば経年使用により前記内向面が摩耗しても該当箇所の当接長尺材のみを交換するだけでよい。
【００３０】
請求項１、２または３の発明において支承台は軸箱を支承し、軸箱が摺動できればよいが、請求項６の発明のように、支承台がその上面かつ長手方向に軸箱送り用の複数のコロを有することが好ましい。
【００３１】
このようにすると軸箱の摺動時における摩擦抵抗が小さく、車体を支承しつつスムーズに進行できるのは勿論、軸箱底面および支承台上面は損耗しにくく、しかも本軌道側装置を通過する全ての車両の全ての軸箱の底面にコロを取付ける必要がなく、本軌道側装置にのみ取付ければ足り、経済的に有利である。
【００３２】
また請求項１の発明において側方ガイドの内向面は軸箱を案内できればよいが、請求項７の発明のように、側方ガイドがその内向面かつ長手方向に軸箱送り用の複数のコロを有することが好ましい。
【００３３】
このようにすると軸箱の摺動時における側方ガイドとの摩擦抵抗が小さく、軸箱外側面および側方ガイド内向面は損耗しにくく、しかも本軌道側装置を通過する全ての車両の全ての軸箱の外側面にコロを取付ける必要がなく、本軌道側装置にのみ取付ければ足り、経済的に有利である。
【００３４】
請求項６または７の発明では、軸箱の進行方向にのみコロを回動させることができ、球体のように全方向に回動するものと異なり、軸箱が左右若しくは上下方向にぶれることがない。
【００３５】
また請求項８の発明のように軸箱がその底方にそり板を回動自在に取付けてなることが好ましい。このようにすると支承台の傾斜部分にそり板の下面が面接触し、軸箱は局部的に集中して損耗することがなく、軸箱を保護することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
鉄道車両の台車側装置８について説明する。図５、８で示すように台車枠３の左右の側梁２６に弾性体４として軸ばね、より具体的にはコイルばねを介して軸箱２を懸架する。好ましくは図４、７、１１の仮想線で示すように軸箱２の底方にそり板８０を回動自在に取付け、具体的には軸箱２に取付けた回動軸８１に回動板８２を介してそり板８０を取付ける。
【００３７】
図６〜９で示すように左右１対の前記軸箱２、２に回転しない車軸１の両端部を収容し、この車軸１の中心位置に位置決め用のストッパー２７を固着し、両端部に位置決め用の板状ストッパー２８をナット２９により固定する。また車軸１には左右１対の車軸外筒５、５を軸方向に摺動自在に外挿し、各車軸外筒５に車軸外筒５とともに軸方向に移動可能な車輪６を回動自在に取付ける。具体的には各車軸外筒５に各車輪６をベアリング３０、より具体的にはテーパーローラーベアリングを介して取付ける。
【００３８】
各車軸外筒５とともに軸方向に移動可能なロック手段７を軸箱２に上下方向へ嵌脱自在に設ける。具体的にはロック手段７として筒形状のロッキングブロック７ａを各車軸外筒５の車軸端部側に固定する。これをさらに詳述すると、図７、９で示すように各車軸外筒５の車軸端部側の外周にスプライン３１を刻設し、ロッキングブロック７ａに係合溝３２を刻設し、スプライン３１に係合溝３２を外嵌し、ロッキングブロック７ａをナット３３により固定して車軸外筒５と一体にする。また各ロッキングブロック７ａの上面３４を軸箱２の上面３５に当接する水平面に、両側面３６、３６を軸箱２の摺動案内面３７、３７に当接する垂直面に、下面３８を軸箱２の摺動底面９に当接可能な凸弧面に形成してロッキンクブロック７ａを軸箱２内で摺動可能かつ回動不能に設ける。図６〜９で示すようにロッキングブロック７ａの上面には同一の円錐状の突起４０、４１を軸方向に所定距離だけ離間して突設する。詳しくは両突起４０、４１の中心間距離を広い軌間と狭い軌間との差の半分に等しくなるように定め、広い軌間が標準軌１４３５ｍｍで、狭い軌間が狭軌１０６７ｍｍである本実施の形態の場合、両突起４０、４１の中心間距離は１４３５ｍｍと１０６７ｍｍとの差３６８ｍｍの半分である１８４ｍｍに定めている。
【００３９】
軸箱２の上面３５に突起４０、４１と嵌合可能な嵌合孔４２、４３とをそれぞれ穿設し、これらの嵌合孔４２、４３を前記突起４０、４１の離間距離と同一距離だけ車軸１の軸方向に離間する。そして図８、９で示すように突起４０が嵌合孔４２に嵌合したときに左右の車輪６、６の間隔が狭軌の軌間に対応し、嵌合孔４２に突起４１が嵌合するとともに嵌合孔４３に突起４０が嵌合したときに車輪６、６の間隔が広い軌間に対応するものであり、また嵌合孔４２と突起４０、４１との嵌脱、嵌合孔４３と突起４０との嵌脱は軸箱２とロッキングブロック７ａとの上下方向における接離によりなされる。なおロック手段７を軸箱２に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠できればよく、軸箱２の嵌合孔４２、４３を突起にし、ロッキングブロック７ａの突起４０、４１を嵌合孔にしてもよいが、図示の実施の形態の方が製造上および経年使用に基づく突起の損耗による部品交換の点から有効である。
【００４０】
図５、６で示すように板状ストッパー２８の両側を車軸１の軸方向に対して直角な方向に延出して被案内部４４、４４を形成し、各被案内部４４の上方を先細りの錐状に形成し、軸箱２の側壁４５、４５にそれぞれスライド溝４６を形成し、スライド溝４６に被案内部４４を昇降自在に嵌挿して車軸１を回転不能かつ軸箱２と軸方向に協動可能にする。
【００４１】
次に軌道側装置について説明するが、以下で説明するそれぞれ１対の支承台９、９、側方ガイド１５、１５、軌間変更手段１０、１０および各走行レール１１、１１、１２、１２は図１および図８で示す軌道中心ｏに対して左右対称に設置するものである。また図１０では軌道側装置の各部材を接続するボルト、ナット等を図示したが、図８、９、１１ではこれらを省略したものである。図１、２、１０で示すように軸箱２、２を支承する１対の支承台９、９を地上から所定の高さ位置に、しかも間隔をおいて軌道中心ｏに平行に配設する。具体的にはレール用ねじくぎ４７によりまくらぎ４８上に床板４９を固定し、床板４９に支承台９、９を間隔をおいて平行かつ水平に固定し、各支承台９、９の両端部１７、１７を終端に向けて下降させて傾斜部１８を形成する。なお図２中、符号４８ａはまくらぎ４８の上面の高さ位置を、符号４９ａは床板４９上面の高さ位置を示す。図４で示すように各支承台９は、水平な台部５０の各端を終端に向けて下降させ、図３、４、１０で示すように前記各端を含む台部５０に薄板５１を介して支持ビーム５２をボルト、ナット締めして固定し、支持ビーム５２に軸箱２を支持かつ送るコロ２３ａを支持ビーム５２の長手方向と直角な方向に向けて回動自在に取付け、しかも長手方向に多数個、並設し、かつコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・の上端を結ぶ仮想線Ｗが図４で示すように水平線および前記水平線端から終端に向けて下降する仮想傾斜直線となるようにコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・を並設する。また図４で示すように仮想線Ｗの水平線に位置するコロ２３ａに軸箱２が当接し、車輪６の摩耗により軸箱２位置が下がっても傾斜部１８に位置するコロ２３ａに軸箱２が当接するように支承台９の高さを設定する。コロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・の取付手段を図３、４、１０により詳述すれば、支持ビーム５２に長手方向に延びる凹溝５３を形成し、図４で示す上向きの半月溝５４、５４・・・を左右壁５５、５５に一定間隔をおいて並設し、各コロ２３ａのコロ軸２３ｂを半月溝５４に落とし込み、また左右の長尺材５６′、５６′に下向きの半月溝５７、５７、５７・・・を半月溝５４、５４、５４・・・と同間隔をおいて並設して支持コロ取付板５６、５６を形成し、各半月溝５７で各コロ軸２３ｂを遊嵌しつつ支持コロ取付板５６、５６を左右壁５５、５５に載置固定する。
【００４２】
なお、支承台９、９の別の実施の形態としてコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・を取付けず、支承台９、９の上面を平面状にしてもよいが、この場合は各支承台９の上面を前記仮想線Ｗの位置に設定する。コロ２３ａを有する方が軸箱摺動時における摩擦抵抗が小さく、各支承台９の上面を平面に形成する方が安価に製造できる。
【００４３】
各支承台９の長手方向に沿って軸箱２を案内する側方ガイド１５を突設し、図１、３で示すように各側方ガイド１５の両端を平面から見て傾斜状に拡開する。具体的には図３、４、１０で示すように支持ビーム５２の外側縁へ長手方向に延出する突壁５８を一体的に突設し、この突壁５８の長手方向に沿って側方ガイド１５をボルト締めして固定し、しかも側方ガイド１５の各端を図３で示すように傾斜状に拡開して直線的な傾斜部１６を形成し、側方ガイド１５の上方に軸箱２の外側面１４に当接して回動する多数の側用のコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を回動自在に取付ける。より具体的には取付側板５９の上方に図３で示すように平面から見て水平で、かつ各端を傾斜状に拡開し、しかも図１０で示すように縦断面がコ字状のコロ取付部６０を一体的に形成し、コロ取付部６０に軸６１を介して多数のコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を長手方向に並設し、しかも図３で示すようにコロ２４ａ、２４ａ、２４ａの内向端を結ぶ仮想線ｘが水平線ｘ′および前記水平線端から終端に向け拡開する傾斜直線ｘ″となるようにコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を並設する。また図１で示すように左右の側方ガイド１５、１５の間隔は左右の軸箱２、２の外側面１４、１４が近接する距離に設定するもので、左右の傾斜部１６、１６間はこれより拡開している。
【００４４】
なお側方ガイド１５の別の実施の形態として側用のコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を取付けず、側方ガイド１５、１５の内側面を平面状にしてもよいが、この場合は前記内側面を前記水平線ｘ′および前記傾斜直線ｘ″の位置に設定する。このコロ２４ａを有する方が軸箱摺動時における摩擦抵抗が小さく、側方ガイド１５の内側面を平面状に形成する方が安価に製造できる。
【００４５】
図１で示すように左右１対の支承台９、９の間に左右の車輪６、６を車軸１の軸方向に移動させる「ハ」の字状の軌間変更手段１０を設置し、軌間変更手段１０の狭軌側出入口１０′の近傍まで狭い軌間用の走行レール１１を、広軌側出入口１０″の近傍まで広い軌間用の走行レール１２を導いて設置する。
【００４６】
具体的には軌間変更手段を内外の長尺材１０ａ、１０ｂで平行に形成するとともに長尺材１０ａ、１０ｂ間においては狭い軌間用の走行レール１１および広い軌間用の走行レール１２を離間する。より具体的には図３、１１で示すようにアングル６２よりなる長尺材１０ａ、１０ｂの上方内側面に沿って当接用長尺材６３を着脱自在に取付け、長尺材１０ａ、１０ｂを車輪６の肉厚よりやや大きい間隔をおいて床板４９に固定し、長尺材１０ａ、１０ｂ間をレール離間部１０ｃとする。
【００４７】
図１、２で示すように左右１対の支承台９、９間に水平に設置した狭い軌間用の走行レール１１および広い軌間用の走行レール１２を各支承台９の両端部１７より内方位置から軌間変更手段１０に近づくに従って下降させる。具体的には走行レールを図１０で示すように床板４９上に一体的に突設したレール載台４９′に載置するとともに図示を省略した犬くぎ等により取付け、しかも図２で示すように走行レール１１、１２を各支承台９の両端部１７の頂点１８ａ位置よりやや内方まで水平に延出し、水平延出端１１ａ、１２ａより軌間変更手段１０に向けて下降傾斜させ、終端１１ｂ、１２ｂを軌間変更手段１０の出入端のやや手前にくるように設定する。
【００４８】
なお前記の実施の形態では支承台９の水平部分に対して走行レール１１、１２を下降させて支承台９と走行レール１１、１２との高低差を大きくしていくようにしたが、これとは逆に図１２で示すように走行レール１１、１２を水平にし、後述する操作領域ｄの支承台９部分を内方向に向けて上昇させていくようにしてもよい。この場合でも走行レール１１、１２の終端１１ｂ、１２ｂは内方に向けて下降傾斜させる。
【００４９】
図１、３、１０で示すように狭い軌間用のレール１１および広い軌間用のレール１２に沿ってそれぞれ車輪案内１９、１９を立設する。具体的には図１０で示すようにアングル６４よりなる長尺材６６ａ、６６ｂの上方内側面に沿って当接用長尺材６５をボルト締めにより着脱自在に取付け、長尺材６６ａ、６６ｂをボルト６９、ナット７０により床板４９に固定する。なお先述の図１１においては長尺材１０ａ、１０ｂへの当接用長尺材６３の取付手段および床板４９への長尺材１０ａ、１０ｂの固定手段は図示を省略したが、前記図１０同様それぞれボルト締めおよびボルト、ナット締めするものである。また図１０中、符号６７は各長尺材６６ａ、６６ｂと走行レール間に介在させる間隔材であり、これらの長尺材６６ａ、６６ｂ、間隔材６７、６７、走行レールにボルト６８を通し、ナット７１締めして一体化する。
【００５０】
また本実施の形態において車輪案内１９、１９は軌間変更手段１０の狭軌側および広軌側の各端部１０′、１０″より走行レール１１、１２の水平部分の途中に至る範囲に延出しているが、少なくとも後述の操作領域ｄの範囲に設置すればよい。
【００５１】
ここに本実施の形態では前記構成の軌道側装置の両端から軌間変更手段１０により形成された軌間変更領域ｆに向けてそれぞれ順に軸箱２、２の左右案内領域ａ、軸箱２、２の上下案内領域ｂ、車軸１と軸箱２、２の位置を整合する第１の平衡案内領域ｃ、各軸箱２と各ロック手段７との開閉を操作する操作領域ｄ、車軸１と軸箱２、２の位置を整合する第２の平衡案内領域ｅを形成するものであり、次にこれを詳述する。
【００５２】
各左右案内領域ａは左右の側方ガイド１５、１５の両端を平面から見て傾斜状に拡開してなる傾斜部１６の範囲であり、この間の走行レール１１、１２は水平である。各上下案内領域ｂは左右の支承台９、９の各傾斜部１８のうち左右案内領域ａ内端から頂点１８ａに至る範囲であり、この範囲における走行レール１１、１２は水平であり、各支承台９は外方に向かうに従って下向きに傾斜している。また各第１の平衡案内領域Ｃは頂点１８ａから各支承台９と走行レール１１、１２との高低差が始まる位置、つまり本実施の形態では前記頂点１８ａから走行レール１１、１２の水平延出端１１ａ、１２ａに至る範囲であり、この範囲における左右の側方ガイド１５、１５は軌道中心ｏに平行であり、この範囲における水平な各支承台９部分と各走行レール１１、１２とは上下方向で平行である。各操作領域ｄは第１の平衡案内領域ｃ内端から走行レール１１、１２の終端１１ｂ、１２ｂの手前における開錠設定位置Ｊまでの範囲であり、この範囲では軌間変更手段１０に近づくに従って各支承台９と走行レール１１、１２との高低差が大きくなっていく。つまり本実施の形態では前記範囲における水平な各支承台９に対し、走行レール１１、１２を内方に向けて下降させていく。なおここに開錠設定位置Ｊは後述のように各車輪６、６が走行レール１１、１２上を、また各軸箱２が支承台９上を進んで車軸１と各軸箱２との高低差が大きくなり、図１０で示す軸箱２とロック手段７との閉錠が解けたときの車輪６が位置する走行レール１１、１２の位置をいう。ちなみに本実施の形態では図１０で示すように前記閉錠が解けた時点ではロッキングブロック７ａの下端と軸箱２の底面上２′とに余裕隙間Ｋを形成するようにしたもので、開錠設定位置Ｊよりさらに傾斜延出した走行レール１１、１２を車輪６、６が下降走行することによりロッキングブロック７ａ下端が底面上２′に当接するように設定してある。この点に関しては図１２で示す他の実施の形態の場合も同じである。
【００５３】
各第２の平衡案内領域ｅは操作領域ｄ内端つまり開錠設定位置Ｊから軌間変更手段１０の端部に至るまでの範囲であり、この範囲における左右の側方ガイド１５、１５は軌道中心ｏに平行であり、同範囲における各支承台９の高さは一定つまり水平であり、同範囲内には走行レール１１、１２の離間部分Ｖがある。なお、この実施の形態では走行レール１１、１２の端部を開錠設定位置Ｊより傾斜延出して第２の平衡案内領域ｅの途中まで導入しているが、走行レール１１、１２の終端を開錠設定位置Ｊにして第２の平衡案内領域ｅ内のすべてを走行レール１１、１２の離間部分としてもよく、後述のように前者の方が好ましい。
【００５４】
次に本実施の形態の作用について説明する。車両が狭い軌間の走行レール１１から広い軌間の走行レール１２に向って走行する場合の作用を説明すれば、車両が狭い軌間の走行レール１１を走行中は台車側装置８の各部材は図６〜９に示した状態にあり、実線で示す突起４０が嵌合孔４２に嵌合し、板状ストッパー２８の被案内部材４４（図５、６で示した）がスライド溝４６に嵌挿し、被案内部材４４の上端がスライド溝４６の上端に接している。なお車両は最前部、中間、最後部の車両における駆動用の電動機（図示略）により前記車両の車輪６が回転され、走行する。このとき図８で示す可動余裕Ｌのために台車は蛇行動し、左右の軸箱２、２はしばしば図１の仮想線で示すように左右いずれかに片寄り、台車の中心と軌道中心ｏとは不一致の状態となる。
【００５５】
ここに車両が左右案内領域ａ内に入ると、前記領域ａ内において当初は一方の軸箱２が一方の傾斜部１６に当接するとともに他方の軸箱２が他方の傾斜部１６より離れているが、進行とともに左右の軸箱２、２はともに傾斜部１６、１６に当接かつ案内され、台車の中心と軌道中心ｏは一致する。続いて車両が上下案内領域ｂ内に入ると、車輪６が経年使用による摩耗等の理由により小径になり、車軸１を介して軸箱２が所定の高さ位置より下がっていても各軸箱２は図２で示すように傾斜部１８に当接し、車両の進行とともに上昇し、支承台９の水平部分に載置される。なお前記進行中に傾斜部１８と走行レール１１との高低差は徐々に大きくなり、軸箱２は図９の１点鎖線で示すように上昇し、嵌合孔４２が突起４０から外れ始め、スライド溝４６の上端が被案内部材４４の上端から離れていく。
【００５６】
ところで車両が前記左右案内領域ａ、上下案内領域ｂを通過して軸箱２、２の上下左右が所定位置に整うといっても車輪６、６、車軸外筒５、５、車軸１、ロッキングブロック７、７、軸箱２、２等、各部材はそれぞれが部材間の許容隙間を有しつつ組立てられており、しかも前述の左右案内領域ａ、上下案内領域ｂにおいて軸箱２の位置に変動があるため各部材の左右、上下位置に僅かとはいえ、ずれを生じ、例えば車軸１に対し、軸箱２が完全に直角になっていない状態で開錠動作に入ると、突起４０が抜脱しにくい等、不都合が発生する。
【００５７】
ここに本実施の形態では第１の平衡案内領域ｃにおいて、左右の軸箱２、２は軌道中心ｏに平行な側方ガイド１５、１５に案内されて進行を継続し、かつ両軸箱２、２と車輪６、６は上下方向で平行、具体的には水平な走行レール１１と水平な両支承台９、９により一定状態での進行を継続し、このため前記ずれは修正され、車軸１と軸箱２、２の均衡がとれ、各部材は所定位置で整合し、左右の軸箱２、２とロック手段７、７は操作領域ｄに入るにあたり、上下左右位置にずれを生じることがない。
【００５８】
次に車両が操作領域ｄに進入し、車輪６が下降を開始すると、各支承台９に水平に当接して前進する軸箱２に対して車軸外筒５、車軸１は降下していくので、板状ストッパー２８の被案内部材４４がスライド溝４６を降下し、図１０で示す突起４０が嵌合孔４２から降下し、車輪１が走行レール１１の開錠設定位置Ｊに達すると、図１０の実線で示すように突起４０は嵌合孔４２から脱し、ロッキングブロック７ａは軸箱２底面上２′に接近する。なお、前記時点でロッキングブロック７ａが軸箱２底面上２′に当接してしまうと、突起４０と嵌合孔４２とに誤差があった場合には抜けきらないことが起こり得るので、本実施の形態では余裕隙間Ｋを形成するものであり、さらに仮想線で示すように車輪６が下降し、車輪６が第２の平衡案内領域ｅ内のレール終端１１ｂに達するまでの間に突起４０は嵌合孔４２から完全に脱し、ロッキングブロック７ａは底面上２′に当接する。前記の開錠により車軸外筒５の軸方向の摺動が許容される。また本実施の形態では前記操作領域ｄにおいて車輪案内１９を有するので、車輪６は車軸１に対して直角となり、車輪６の傾斜により車軸１を傾斜させて突起４０を抜けにくくすることがなく、より確実に開錠できる。
【００５９】
車両が第２の平衡案内領域ｅおよび軌間変更手段１０に進入すると、車両は軸箱２、２を介して支承台９、９に支承され、図１１で示すように各車輪６は宙吊り状態となり、車両の進行とともに各車輪６は軌間変更領域ｆにおいて長尺材１０ａ、１０ｂに案内されて軸方向に徐々に移動する。この各車輪６の軸方向への移動によりロッキングブロック７ａも各車軸外筒５とともに同方向に移動し、車両が軌間変更手段１０の端部１０″に達すると、車軸外筒５の端部が軸端ストッパー２８に当接して停止する。このときに車輪６、６の間隔は広い軌間に等しくなり、図１１の仮想線で示すように突起４０が嵌合孔４３に、また突起４１が嵌合孔４２に対向する。なお前述のように車軸１と車軸外筒５、車輪６、６には各許容隙間があり、しかも宙吊り状態の各車輪６は長尺材１０ａ、１０ｂ、具体的には当接長尺材６３に当接して横移動するため車軸１に対し、車輪６は必ずしも直角状態を維持できるとは限らず、車輪６が僅かでも傾き、その結果、車軸外筒５、ロッキングブロック７ａが僅かでも傾斜すると、その後、突起４０、４１と嵌合孔４３、嵌合孔４２に大きな摩擦を生じ、スムーズな閉錠ができない。
【００６０】
ここに軌間変更手段１０の端部１０″を出た車両が広い軌間側における第２の平衡案内領域ｅに入ると、左右の軸箱２、２が軌道中心ｏに平行な左右の側方ガイド１５、１５に案内され、しかも一定の高さ、具体的には水平な支承台９、９に支承された軸箱２、２が水平に進むことによりレール離間部分Ｖで宙吊りにされた車輪６、６は車軸１に対して直角に修正され、軸箱２、２は所定の左右位置に置かれる。なお前述のように図１０で示す余裕隙間Ｋを形成した場合に走行レールの端部を開錠設定位置Ｊにしても車輪６はその後宙吊りになって下がるため完全開錠をすることができるが、このようにすると車輪６が走行レール端より下方に位置するため、軌間変更手段１０を通過した車輪６が走行レール端に衝突してレールに乗らないことがある。ここに本実施の形態では開錠設定位置Ｊよりさらに走行レール端を下降傾斜するので、車輪６は走行レールに確実に乗ることができる。続いて車両が広い軌間の操作領域ｄに入り、車輪６が上昇していくと、支承台９に水平に当接して前進する軸箱２に対して車軸１、車軸外筒５は上昇する。この上昇によって被案内部材４４がスライド溝４６に案内されて上昇し、同時に突起４０が嵌合孔４３に、突起４１が嵌合孔４２に嵌入し、さらに車両が第１の平衡案内領域ｃを通過し、上下案内領域ｂにおいて軸箱２が傾斜部１８を当接しつつ下降すると、図９の仮想線状態の軸箱２が実線位置まで下がり、仮想線位置のロッキングブロック７ａと完全閉錠する。この閉錠によって車軸外筒５の軸方向の摺動が停止され、車輪６、６の間隔が広い軌間に固定される。続いて車両は左右案内領域ａを通過して本軌道側装置を離れる。なお本実施の形態では各支承台９にコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・を、各側方ガイド１５にコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・を設けるので前述したように軸箱２の接触摩擦は小さくなり、さらに各軸箱２にそり板８０を回動自在に取付けるので、傾斜部１８を昇降する際に、そり板８０の下面が面接触し、軸箱２は部分的に傾斜部１８へ直接、当接かつ摺動することがなく、局部的に集中して損耗することがなく、軸箱２を保護することができる。また図１２に示す他の実施の形態においても操作領域ｄ、ｄにおける上下方向での軸箱２とロック手段７を含む車軸１との相対的変化並びに他の左右案内領域ａ、ａ、上下案内領域ｂ、ｂ、第１、第２の平衡案内領域ｃ、ｃ、ｅ、ｅ、軌間変更領域ｆでの作用は前記実施の形態の場合と同じである。
【００６１】
車両が広い軌間の走行レール１２から狭い軌間の走行レール１１に走行する場合の作用は前記の逆であるのでその説明を省略する。
【００６２】
なお本発明の一実施例における軌道側装置はその支承台９の長手方向距離が２２０００ｍｍ、各左右案内領域ａが２０００ｍｍ、各上下案内領域ｂが１５００ｍｍ、各第１の平衡案内領域ｃが５００ｍｍ、開閉錠の各操作領域ｄが３５００ｍｍ、各第２の平衡案内領域ｅが１０００ｍｍ、軌間変更領域ｆが５０００ｍｍ、左右の支承台９、９間の距離ｇが１７８０ｍｍ、地上から支承台９の水平上面までの高さが４３０ｍｍ、車輪径が８６０ｍｍであり、ちなみに本図では明確な説明および作図の都合上、前記上下・左右距離および車輪径に対し、レール長手方向距離を極端に短くするなどして描いたものである。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１の発明によれば、軌間変更手段として軌間変更用の走行レールを用いず、安価に提供でき、また軸箱を軌道側装置に衝突させたり、大きい接触摩擦を生ずることなく、車両を軌道側装置に確実に導入でき、しかも各軸箱ごとにライナーを取付けなくても足り、さらに台車側装置の各部材間の許容隙間が原因で車両の進行中に車輪、車軸、軸箱等に僅かなずれを生じてもこれを修正して確実に開閉錠することができる。
【００６４】
請求項２、３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えてより確実に開閉錠できるとともに軌間変更手段を通過した車両の車輪を走行レールに確実に乗せることができる。
【００６５】
請求項４の発明によれば、請求項１、２または３の発明の効果に加えて車輪が傾いて開閉錠に支障をきたさないようにし、より確実にロックの開閉操作をすることができる。
【００６６】
請求項５の発明によれば、請求項１または４の発明の効果に加えて長尺材が経年使用により損耗しても軌間変更領域または操作領域における長尺材全体の取替工事をせず、部分的な交換ですむようにすることができる。
【００６７】
請求項６の発明によれば、請求項１、２または３の発明の効果に加えて軸箱が支承台上を摺動する際に摩擦抵抗を小さくして当接部分の損耗をしにくくし、しかも安価に提供することができる。
【００６８】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて軸箱の外側面が側方ガイドに沿って摺動する際に摩擦抵抗を小さくして損耗しにくくし、しかも安価に提供することができる。また軸箱を進行方向にのみ送って左右若しくは上下方向へのブレを防ぐことができる。
【００６９】
請求項８の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて軸箱が支承台の傾斜部分により摩耗することがなく、そり板が面接触して軸箱を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を構成する軌道側装置を平面から見た概略説明図である。
【図２】Ａ−Ａ拡大断面図である。
【図３】本発明を構成する軌道側装置の部分拡大平面図である。
【図４】Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明を構成する台車側装置の側面図である。
【図６】本実施の形態における軸箱とロッキングブロックとの関係を示す一部切欠き平面図である。
【図７】同上における一部の部材を省略した縦断面図である。
【図８】本発明の主要構成部を示す部分断面図である。
【図９】図１のＣ−Ｃ位置における本発明装置を拡大した部分断面図である。
【図１０】図１のＤ−Ｄ位置における本発明装置を拡大した断面図である。
【図１１】図１のＥ−Ｅ位置における本発明装置を拡大した部分断面図である。
【図１２】本発明を構成する軌道側装置の他の実施の形態の概略説明図である。
【符号の説明】
１ 車軸 ２ 軸箱
３ 台車枠 ４ 弾性体
５ 車軸外筒 ６ 車輪
７ ロック手段 ８ 台車側装置
９ 支承台 １０ 軌間変更手段
１０ａ 長尺材 １０ｂ 長尺材
１１ 走行レール １２ 走行レール
１３ 軌道側装置 １４ 外側面
１５ 側方ガイド １９ 車輪案内
２３ａ コロ ２４ 凸弧状回動体
２４ａ コロ ６３ 当接用長尺材
６５ 当接用長尺材 ８０ そり板
ａ 左右案内領域 ｂ 上下案内領域
ｃ 第１の平衡案内領域 ｄ 操作領域
ｅ 第２の平衡案内領域 ｆ 軌間変更領域
ｏ 軌道中心 Ｖ 離間部分
Ｊ 開錠設定位置
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪間隔を自動的に調整して軌間が異なるレール間を直通運転することができる鉄道車両の軌間可変装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば新幹線（登録商標）等に使用されている軌間（標準軌）と在来線等に使用されている軌間（狭軌）とでは前者が１４３５ｍｍ、後者が１０６７ｍｍであるように軌間を異にする走行レールが使用されている。そして前記異なった軌間のレールを共通の車両で走行できる台車側装置と軌道側装置が特開平８−３３２９５０号公報、特開平８−３３２９５１号公報により開示されている。
【０００３】
前記公報で開示された台車側装置は本願の図５〜１１で示す台車側装置と原理的に同じものであり、車軸両端部を収容する軸箱を台車枠に弾性体を介して懸架し、前記車軸に車軸外筒を軸方向に摺動自在に外挿し、前記車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能な左右の車輪を前記車軸外筒に回動自在に設け、前記車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能なロック手段を前記軸箱に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠するものであり、また前記公報には軌道側装置として前記軸箱を支承する１対の支承台と、前記１対の支承台の間に設置し、しかも前記左右の車輪を前記軸方向に移動させる１対の軌間変更手段と、前記軌間変更手段に近づくに従って前記支承台との高低差を大きくして前記開閉錠の操作領域を形成した狭い軌間用および広い軌間用の走行レールとをそれぞれ軌道中心に対して左右対称に設置したものが開示されている。なお前記開示例の装置、部材等の表現については本発明の表現に一致させたものである。
【０００４】
前記開示例による軌間変更手段は広い軌間用の走行レールと狭い軌間用の走行レールとを接続する軌間変更用の走行レールと前記軌間変更用の走行レールの全長にわたって敷設したガイドレールとよりなり、さらに前記開示例による支承台は所定の高さでほぼ水平に延在しているものである。しかも前記開示例では台車が前記開閉錠の操作領域つまり、高さを一定にした支承台に対して傾斜する走行レールの傾斜領域の頂点より下方に進入した後に軸箱が支承台に当接するようになっている。
【０００５】
このように前記開示例では軌間変更手段として走行レールとガイドレールをともに用いるため高価格につく。
【０００６】
図８で示すように元来、レールと車輪フランジとには可動余裕Ｌがあり、車両は左右方向にずれながら走行（蛇行動）し、台車の中心と軌道中心ｏとは一致しているとはいえず、車輪は軌道側装置に対し、左右いずれかに片寄って進入してくる。また閉錠中の軸箱はロック手段、車輪外筒を介して車輪と一体のため、車輪と同様左右いずれかに片寄って進入してくる。このため支承台に沿って軸箱の外側面に近接する側方ガイドを形成して軸箱の左右動、ひいては車輪の左右動を防止しようとしても進入開始時に軸箱が側方ガイドの端部に衝突して支承台に導入できないおそれがあり、前記片寄りが小さい場合でも前記側方ガイドに大きい接触摩擦が生じ、接触部分が損耗しやすい。
【０００７】
また車輪は経年使用により摩耗して車輪直径が小さくなり、そのため車軸位置が下がり、これに伴って軸箱の位置も下がり、軸箱下面と車輪踏面との間隔は一定しない。車両によっても例えば新・旧車輪の相違により若干の差が生じる。ここに開示例のように支承台を地上から一定の高さ、つまり水平に延在させていると、車両の軌道側装置への進入開始時に軸箱下方が支承台に衝突して導入できないおそれ若しくは軸箱下面に大きい接触摩擦が起こるおそれがある。なお前記開示例中、後者の軸箱下面には多数の高さ調整用のライナーを積層し、車輪直径の減少に応じてライナーの一部を取除ける旨が示されているが、これでは前記衝突、大きい接触摩擦を回避できるものの軌間可変装置を通過する車両の全ての軸箱に前記ライナーを取付け、かつ各減少車輪の軸箱ごとにライナーを取外さねばならず、高価格につくとともに手間がかかる。
【０００８】
さらに台車側装置の各部材は回転運動、摺動運動若しくは上下動等の動的変化をするため各部材間に許容隙間を有しており、これが原因で車両の進行中に各部材がずれを生じ、確実な開閉錠を阻害する。
【０００９】
また前記開示例にあっては軸箱の底面と支承台とが面接触により当接するため摺動摩擦が大きく、当接する部材が損耗しやすい。なお従来より軸箱の底面にコロを取付けたものが実施されているが、これではこの軌間可変装置を走行する全ての車両の全ての軸箱にコロを取付けねばならず極めて高価格につく。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のうち請求項１の発明は軌間変更手段として軌間変更用の走行レールを用いず、安価に提供し、また軸箱を軌道側装置に衝突させたり、大きい接触摩擦を生ずることなく、車両を軌道側装置に確実に導入し、しかも各軸箱ごとにライナーを取付けなくてもよく、さらに台車側装置の各部材間の許容隙間が原因で車両の進行中に車輪、車軸、軸箱等に僅かなずれを生じてもこれを修正して確実に開閉錠することができるようにすることを課題とする。
【００１１】
請求項２、３の発明は請求項１の発明の課題に加えてより確実に開閉錠できるようにするとともに軌間変更手段を通過した車両の車輪を走行レールに確実に乗せることができるようにすることを課題とする。
【００１２】
請求項４の発明は請求項１、２または３の発明の課題に加えて車輪が傾いて開閉錠に支障をきたさないようにし、より確実にロックの開閉操作をすることができるようにすることを課題とする。
【００１３】
請求項５の発明は請求項１または４の発明の課題に加えて長尺材が経年使用により損耗しても軌間変更領域または操作領域における長尺材全体の取替工事をせず、部分的な交換ですむようにすることを課題とする。
【００１４】
請求項６の発明は請求項１、２または３の発明の課題に加えて軸箱が支承台上を摺動する際に摩擦抵抗を小さくして当接部分の損耗をしにくくし、しかも安価に提供し、また軸箱を進行方向にのみ送って他方向へのブレを防ぐことができるようにすることを課題とする。
【００１５】
請求項７の発明は請求項１の発明の課題に加えて軸箱の外側面が側方ガイドに沿って摺動する際に摩擦抵抗を小さくして損耗しにくくし、しかも安価に提供することを課題とする。
【００１６】
軸箱を進行方向にのみ送って他方向へのブレを防ぐことができるようにすることを課題とする。
【００１７】
請求項８の発明は請求項１の発明の課題に加えて軸箱が支承台の傾斜部分により摩耗しないようにし、軸箱を保護することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１の発明は車軸両端部を収容する左右の軸箱を台車枠に弾性体を介して懸架し、前記車軸に左右１対の車軸外筒を軸方向に摺動自在に外挿し、前記左右の車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能な左右の車輪を前記車軸外筒に回動自在に設け、前記各車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能なロック手段を前記各軸箱に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠する台車側装置並びに前記各軸箱を支承する１対の支承台と、前記１対の支承台の間に設置し、しかも前記左右の車輪を前記軸方向に移動させる１対の軌間変更手段と、前記軌間変更手段に近づくに従って前記支承台との高低差を大きくして前記開、閉錠の操作領域を形成した狭い軌間用および広い軌間用の走行レールとをそれぞれ軌道中心に対して左右対称に設置した軌道側装置とからなる鉄道車両の軌間可変装置において、前記軌間変更手段を車輪案内用の内外の長尺材で平行に形成するとともに前記内外の長尺材間においては前記狭い軌間用および広い軌間用の走行レールを離間し、前記各支承台の長手方向に沿って前記軸箱を案内する側方ガイドを突設し、前記軌道側装置の両端から前記軌間変更手段により形成された軌間変更領域に向けてそれぞれ順に前記軸箱の左右案内領域、前記軸箱の上下案内領域、前記車軸と軸箱の位置を整合する第１の平衡案内領域、前記開閉錠の操作領域および前記車軸と軸箱の位置を整合する第２の平衡案内領域を形成し、しかも前記左右案内領域では前記各側方ガイドの両端を平面から見て傾斜状に拡開し、前記上下案内領域では前記各走行レールの高さを一定にするとともに前記各支承台を外方に向かうに従って下向きに傾斜させ、前記第１の平衡案内領域では前記左右の側方ガイドを前記軌道中心に平行にするとともに前記支承台と前記各走行レールとを上下方向で平行にし、前記第２の平衡案内領域では前記操作領域における開錠設定位置から前記軌間変更領域に至るまでの前記左右の側方ガイドを前記軌道中心に平行にするとともに前記支承台の高さを一定にし、しかも前記走行レールの離間部分を有することを特徴とするものである。
【００１９】
前記のように構成すれば車両が左右案内領域に進入すると、左右の軸箱がそれぞれ側方ガイドの傾斜部分に案内されて所定位置に整い、台車の中心と軌道中心が一致する。続いて車両が上下案内領域に入ると、摩耗等により車輪径が小さくなり、軸箱が支承台の所定高さ位置より下がっていても支承台の傾斜部分に当接して所定高さ位置に案内される。
【００２０】
なお車輪、車軸外筒、車軸、ロック手段、軸箱等、各部材間には許容隙間があり、しかも前記の左右案内領域、上下案内領域では各部材に動的な変化が継続して生じるため、前述のように案内されるとはいえども車軸と左右の軸箱の相対位置つまり上下左右に微差が生じる。ここに車両が第１の平衡案内に入ると、左右の軸箱は左右の平行な側方ガイドに案内されるとともに各軸箱と各車輪は上下方向に平行な支承台と走行レールによりそれぞれ一定の高さで進行し、各部材には相対的な位置変化を生ずることがない状態が継続し、左右の軸箱は車軸に対して直角となり、ひいては軸箱とロック手段の嵌脱部とがずれを生ずることなく、上下左右の所定位置に整う。
【００２１】
次に車両が操作領域内を進行すると、走行レールと支承台との高低差が大きくなっていくためロック手段と軸箱とは上下方向で相対的に離間していき、両者の嵌合が解かれ開錠される。このとき前述の第１の平衡案内領域で左右の軸箱とロック手段との上下左右が整合されているのでスムーズに開錠される。続いて車両が第２の平衡案内領域、軌間変更領域に入ると、走行レールがなくなるとともに軸箱が支承台に支承されているため車輪は宙吊り状態となり、同状態で車輪は軌間変更手段の内外の長尺材に案内されて軸方向に移動し、両車輪の間隔が変化する。
【００２２】
なお前述のように車輪と車軸には車軸外筒を介して許容隙間があり、しかも車輪は軌間変更手段に当接しながら軸方向に移動し、かつ前進するため、軌間変更手段を通過した車輪は車軸に対して必ずしも直角に位置しない場合が生じるが、車両が他方の軌間側における第２の平衡案内領域に入ると、軸箱はその左右を平行な側方ガイドにより左右位置を整えられながら支承台により一定の高さで進行していき、しかも車輪はレール離間部分で宙吊り状態となるので、車輪は車軸の所定の左右位置において直角となり、開錠状態の軸箱とロック手段の嵌脱部が正確に対向する。
【００２３】
しかる後、車輪が他方の軌間の走行レールに乗り、操作領域を進行すると走行レールと支承台の高低差が小さくなっていくので、ロック手段と軸箱が嵌合していく。このとき前述の第２の平衡案内領域で左右の軸箱とロック手段の嵌合部が正確に対向しているのでスムーズに閉錠し、やがて他方の第１の平衡案内領域、上下案内領域、左右案内領域を経て本軌道側装置より退出する。
【００２４】
請求項１の発明では開閉錠の操作領域は支承台と走行レールとの相対的位置関係において軌間変更手段に近づくに従ってこれらの高低差が大きくなればよく、しかも走行レールの終端を開錠設定位置にしてもよいが、請求項２または３の発明のように操作領域の支承台の高さが一定であるのに対し、前記操作領域の走行レールが内方に向かうに従って下降する傾斜状であり、しかも前記走行レールの端部を開錠設定位置よりさらに下向きに傾斜延出して第２の平衡案内領域の途中まで導入することまたは操作領域の走行レールの高さが一定であるのに対し、前記操作領域の支承台が内方に向かうに従って上昇する傾斜状であり、しかも前記走行レールの端部を開錠設定位置より下向きに傾斜延出して第２の平衡案内領域の途中まで導入することが好ましい。
【００２５】
このようにすれば軌間変更手段を通過した車両の車輪が走行レールの前記開錠設定位置より下方に位置した場合にも走行レール端に衝突することなく、傾斜延出部分に乗り、確実に閉錠操作をすることができる。
【００２６】
請求項１、２または３の発明では操作領域の走行レールの両側に沿って車輪案内を設けるか否か限定するものではないが、請求項４の発明のように、操作領域に位置する各走行レールの両側に沿って長尺材からなる車輪案内を平行に配設することが好ましい。
【００２７】
このようにすれば開閉錠の際に車輪案内により車輪が車軸に対し、直角に位置し、終局的にはロック手段が傾くことがなく、軸箱との嵌脱をスムーズにすることができ、より確実にロック開閉操作をすることができる。
【００２８】
請求項１または４の発明では長尺材の内向面の構成を具体的に限定するものではないが、請求項５の発明のように長尺材の内向面に当接用長尺材を着脱自在に取付けることが好ましい。
【００２９】
このようにすれば経年使用により前記内向面が摩耗しても該当箇所の当接長尺材のみを交換するだけでよい。
【００３０】
請求項１、２または３の発明において支承台は軸箱を支承し、軸箱が摺動できればよいが、請求項６の発明のように、支承台がその上面かつ長手方向に軸箱送り用の複数のコロを有することが好ましい。
【００３１】
このようにすると軸箱の摺動時における摩擦抵抗が小さく、車体を支承しつつスムーズに進行できるのは勿論、軸箱底面および支承台上面は損耗しにくく、しかも本軌道側装置を通過する全ての車両の全ての軸箱の底面にコロを取付ける必要がなく、本軌道側装置にのみ取付ければ足り、経済的に有利である。
【００３２】
また請求項１の発明において側方ガイドの内向面は軸箱を案内できればよいが、請求項７の発明のように、側方ガイドがその内向面かつ長手方向に軸箱送り用の複数のコロを有することが好ましい。
【００３３】
このようにすると軸箱の摺動時における側方ガイドとの摩擦抵抗が小さく、軸箱外側面および側方ガイド内向面は損耗しにくく、しかも本軌道側装置を通過する全ての車両の全ての軸箱の外側面にコロを取付ける必要がなく、本軌道側装置にのみ取付ければ足り、経済的に有利である。
【００３４】
請求項６または７の発明では、軸箱の進行方向にのみコロを回動させることができ、球体のように全方向に回動するものと異なり、軸箱が左右若しくは上下方向にぶれることがない。
【００３５】
また請求項８の発明のように軸箱がその底方にそり板を回動自在に取付けてなることが好ましい。このようにすると支承台の傾斜部分にそり板の下面が面接触し、軸箱は局部的に集中して損耗することがなく、軸箱を保護することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
鉄道車両の台車側装置８について説明する。図５、８で示すように台車枠３の左右の側梁２６に弾性体４として軸ばね、より具体的にはコイルばねを介して軸箱２を懸架する。好ましくは図４、７、１１の仮想線で示すように軸箱２の底方にそり板８０を回動自在に取付け、具体的には軸箱２に取付けた回動軸８１に回動板８２を介してそり板８０を取付ける。
【００３７】
図６〜９で示すように左右１対の前記軸箱２、２に回転しない車軸１の両端部を収容し、この車軸１の中心位置に位置決め用のストッパー２７を固着し、両端部に位置決め用の板状ストッパー２８をナット２９により固定する。また車軸１には左右１対の車軸外筒５、５を軸方向に摺動自在に外挿し、各車軸外筒５に車軸外筒５とともに軸方向に移動可能な車輪６を回動自在に取付ける。具体的には各車軸外筒５に各車輪６をベアリング３０、より具体的にはテーパーローラーベアリングを介して取付ける。
【００３８】
各車軸外筒５とともに軸方向に移動可能なロック手段７を軸箱２に上下方向へ嵌脱自在に設ける。具体的にはロック手段７として筒形状のロッキングブロック７ａを各車軸外筒５の車軸端部側に固定する。これをさらに詳述すると、図７、９で示すように各車軸外筒５の車軸端部側の外周にスプライン３１を刻設し、ロッキングブロック７ａに係合溝３２を刻設し、スプライン３１に係合溝３２を外嵌し、ロッキングブロック７ａをナット３３により固定して車軸外筒５と一体にする。また各ロッキングブロック７ａの上面３４を軸箱２の上面３５に当接する水平面に、両側面３６、３６を軸箱２の摺動案内面３７、３７に当接する垂直面に、下面３８を軸箱２の摺動底面９に当接可能な凸弧面に形成してロッキンクブロック７ａを軸箱２内で摺動可能かつ回動不能に設ける。図６〜９で示すようにロッキングブロック７ａの上面には同一の円錐状の突起４０、４１を軸方向に所定距離だけ離間して突設する。詳しくは両突起４０、４１の中心間距離を広い軌間と狭い軌間との差の半分に等しくなるように定め、広い軌間が標準軌１４３５ｍｍで、狭い軌間が狭軌１０６７ｍｍである本実施の形態の場合、両突起４０、４１の中心間距離は１４３５ｍｍと１０６７ｍｍとの差３６８ｍｍの半分である１８４ｍｍに定めている。
【００３９】
軸箱２の上面３５に突起４０、４１と嵌合可能な嵌合孔４２、４３とをそれぞれ穿設し、これらの嵌合孔４２、４３を前記突起４０、４１の離間距離と同一距離だけ車軸１の軸方向に離間する。そして図８、９で示すように突起４０が嵌合孔４２に嵌合したときに左右の車輪６、６の間隔が狭軌の軌間に対応し、嵌合孔４２に突起４１が嵌合するとともに嵌合孔４３に突起４０が嵌合したときに車輪６、６の間隔が広い軌間に対応するものであり、また嵌合孔４２と突起４０、４１との嵌脱、嵌合孔４３と突起４０との嵌脱は軸箱２とロッキングブロック７ａとの上下方向における接離によりなされる。なおロック手段７を軸箱２に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠できればよく、軸箱２の嵌合孔４２、４３を突起にし、ロッキングブロック７ａの突起４０、４１を嵌合孔にしてもよいが、図示の実施の形態の方が製造上および経年使用に基づく突起の損耗による部品交換の点から有効である。
【００４０】
図５、６で示すように板状ストッパー２８の両側を車軸１の軸方向に対して直角な方向に延出して被案内部４４、４４を形成し、各被案内部４４の上方を先細りの錐状に形成し、軸箱２の側壁４５、４５にそれぞれスライド溝４６を形成し、スライド溝４６に被案内部４４を昇降自在に嵌挿して車軸１を回転不能かつ軸箱２と軸方向に協動可能にする。
【００４１】
次に軌道側装置について説明するが、以下で説明するそれぞれ１対の支承台９、９、側方ガイド１５、１５、軌間変更手段１０、１０および各走行レール１１、１１、１２、１２は図１および図８で示す軌道中心ｏに対して左右対称に設置するものである。また図１０では軌道側装置の各部材を接続するボルト、ナット等を図示したが、図８、９、１１ではこれらを省略したものである。図１、２、１０で示すように軸箱２、２を支承する１対の支承台９、９を地上から所定の高さ位置に、しかも間隔をおいて軌道中心ｏに平行に配設する。具体的にはレール用ねじくぎ４７によりまくらぎ４８上に床板４９を固定し、床板４９に支承台９、９を間隔をおいて平行かつ水平に固定し、各支承台９、９の両端部１７、１７を終端に向けて下降させて傾斜部１８を形成する。なお図２中、符号４８ａはまくらぎ４８の上面の高さ位置を、符号４９ａは床板４９上面の高さ位置を示す。図４で示すように各支承台９は、水平な台部５０の各端を終端に向けて下降させ、図３、４、１０で示すように前記各端を含む台部５０に薄板５１を介して支持ビーム５２をボルト、ナット締めして固定し、支持ビーム５２に軸箱２を支持かつ送るコロ２３ａを支持ビーム５２の長手方向と直角な方向に向けて回動自在に取付け、しかも長手方向に多数個、並設し、かつコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・の上端を結ぶ仮想線Ｗが図４で示すように水平線および前記水平線端から終端に向けて下降する仮想傾斜直線となるようにコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・を並設する。また図４で示すように仮想線Ｗの水平線に位置するコロ２３ａに軸箱２が当接し、車輪６の摩耗により軸箱２位置が下がっても傾斜部１８に位置するコロ２３ａに軸箱２が当接するように支承台９の高さを設定する。コロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・の取付手段を図３、４、１０により詳述すれば、支持ビーム５２に長手方向に延びる凹溝５３を形成し、図４で示す上向きの半月溝５４、５４・・・を左右壁５５、５５に一定間隔をおいて並設し、各コロ２３ａのコロ軸２３ｂを半月溝５４に落とし込み、また左右の長尺材５６′、５６′に下向きの半月溝５７、５７、５７・・・を半月溝５４、５４、５４・・・と同間隔をおいて並設して支持コロ取付板５６、５６を形成し、各半月溝５７で各コロ軸２３ｂを遊嵌しつつ支持コロ取付板５６、５６を左右壁５５、５５に載置固定する。
【００４２】
なお、支承台９、９の別の実施の形態としてコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・・・を取付けず、支承台９、９の上面を平面状にしてもよいが、この場合は各支承台９の上面を前記仮想線Ｗの位置に設定する。コロ２３ａを有する方が軸箱摺動時における摩擦抵抗が小さく、各支承台９の上面を平面に形成する方が安価に製造できる。
【００４３】
各支承台９の長手方向に沿って軸箱２を案内する側方ガイド１５を突設し、図１、３で示すように各側方ガイド１５の両端を平面から見て傾斜状に拡開する。具体的には図３、４、１０で示すように支持ビーム５２の外側縁へ長手方向に延出する突壁５８を一体的に突設し、この突壁５８の長手方向に沿って側方ガイド１５をボルト締めして固定し、しかも側方ガイド１５の各端を図３で示すように傾斜状に拡開して直線的な傾斜部１６を形成し、側方ガイド１５の上方に軸箱２の外側面１４に当接して回動する多数の側用のコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を回動自在に取付ける。より具体的には取付側板５９の上方に図３で示すように平面から見て水平で、かつ各端を傾斜状に拡開し、しかも図１０で示すように縦断面がコ字状のコロ取付部６０を一体的に形成し、コロ取付部６０に軸６１を介して多数のコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を長手方向に並設し、しかも図３で示すようにコロ２４ａ、２４ａ、２４ａの内向端を結ぶ仮想線ｘが水平線ｘ′および前記水平線端から終端に向け拡開する傾斜直線ｘ″となるようにコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を並設する。また図１で示すように左右の側方ガイド１５、１５の間隔は左右の軸箱２、２の外側面１４、１４が近接する距離に設定するもので、左右の傾斜部１６、１６間はこれより拡開している。
【００４４】
なお側方ガイド１５の別の実施の形態として側用のコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・・・を取付けず、側方ガイド１５、１５の内側面を平面状にしてもよいが、この場合は前記内側面を前記水平線ｘ′および前記傾斜直線ｘ″の位置に設定する。このコロ２４ａを有する方が軸箱摺動時における摩擦抵抗が小さく、側方ガイド１５の内側面を平面状に形成する方が安価に製造できる。
【００４５】
図１で示すように左右１対の支承台９、９の間に左右の車輪６、６を車軸１の軸方向に移動させる「ハ」の字状の軌間変更手段１０を設置し、軌間変更手段１０の狭軌側出入口１０′の近傍まで狭い軌間用の走行レール１１を、広軌側出入口１０″の近傍まで広い軌間用の走行レール１２を導いて設置する。
【００４６】
具体的には軌間変更手段を内外の長尺材１０ａ、１０ｂで平行に形成するとともに長尺材１０ａ、１０ｂ間においては狭い軌間用の走行レール１１および広い軌間用の走行レール１２を離間する。より具体的には図３、１１で示すようにアングル６２よりなる長尺材１０ａ、１０ｂの上方内側面に沿って当接用長尺材６３を着脱自在に取付け、長尺材１０ａ、１０ｂを車輪６の肉厚よりやや大きい間隔をおいて床板４９に固定し、長尺材１０ａ、１０ｂ間をレール離間部１０ｃとする。
【００４７】
図１、２で示すように左右１対の支承台９、９間に水平に設置した狭い軌間用の走行レール１１および広い軌間用の走行レール１２を各支承台９の両端部１７より内方位置から軌間変更手段１０に近づくに従って下降させる。具体的には走行レールを図１０で示すように床板４９上に一体的に突設したレール載台４９′に載置するとともに図示を省略した犬くぎ等により取付け、しかも図２で示すように走行レール１１、１２を各支承台９の両端部１７の頂点１８ａ位置よりやや内方まで水平に延出し、水平延出端１１ａ、１２ａより軌間変更手段１０に向けて下降傾斜させ、終端１１ｂ、１２ｂを軌間変更手段１０の出入端のやや手前にくるように設定する。
【００４８】
なお前記の実施の形態では支承台９の水平部分に対して走行レール１１、１２を下降させて支承台９と走行レール１１、１２との高低差を大きくしていくようにしたが、これとは逆に図１２で示すように走行レール１１、１２を水平にし、後述する操作領域ｄの支承台９部分を内方向に向けて上昇させていくようにしてもよい。この場合でも走行レール１１、１２の終端１１ｂ、１２ｂは内方に向けて下降傾斜させる。
【００４９】
図１、３、１０で示すように狭い軌間用のレール１１および広い軌間用のレール１２に沿ってそれぞれ車輪案内１９、１９を立設する。具体的には図１０で示すようにアングル６４よりなる長尺材６６ａ、６６ｂの上方内側面に沿って当接用長尺材６５をボルト締めにより着脱自在に取付け、長尺材６６ａ、６６ｂをボルト６９、ナット７０により床板４９に固定する。なお先述の図１１においては長尺材１０ａ、１０ｂへの当接用長尺材６３の取付手段および床板４９への長尺材１０ａ、１０ｂの固定手段は図示を省略したが、前記図１０同様それぞれボルト締めおよびボルト、ナット締めするものである。また図１０中、符号６７は各長尺材６６ａ、６６ｂと走行レール間に介在させる間隔材であり、これらの長尺材６６ａ、６６ｂ、間隔材６７、６７、走行レールにボルト６８を通し、ナット７１締めして一体化する。
【００５０】
また本実施の形態において車輪案内１９、１９は軌間変更手段１０の狭軌側および広軌側の各端部１０′、１０″より走行レール１１、１２の水平部分の途中に至る範囲に延出しているが、少なくとも後述の操作領域ｄの範囲に設置すればよい。
【００５１】
ここに本実施の形態では前記構成の軌道側装置の両端から軌間変更手段１０により形成された軌間変更領域ｆに向けてそれぞれ順に軸箱２、２の左右案内領域ａ、軸箱２、２の上下案内領域ｂ、車軸１と軸箱２、２の位置を整合する第１の平衡案内領域ｃ、各軸箱２と各ロック手段７との開閉を操作する操作領域ｄ、車軸１と軸箱２、２の位置を整合する第２の平衡案内領域ｅを形成するものであり、次にこれを詳述する。
【００５２】
各左右案内領域ａは左右の側方ガイド１５、１５の両端を平面から見て傾斜状に拡開してなる傾斜部１６の範囲であり、この間の走行レール１１、１２は水平である。各上下案内領域ｂは左右の支承台９、９の各傾斜部１８のうち左右案内領域ａ内端から頂点１８ａに至る範囲であり、この範囲における走行レール１１、１２は水平であり、各支承台９は外方に向かうに従って下向きに傾斜している。また各第１の平衡案内領域Ｃは頂点１８ａから各支承台９と走行レール１１、１２との高低差が始まる位置、つまり本実施の形態では前記頂点１８ａから走行レール１１、１２の水平延出端１１ａ、１２ａに至る範囲であり、この範囲における左右の側方ガイド１５、１５は軌道中心ｏに平行であり、この範囲における水平な各支承台９部分と各走行レール１１、１２とは上下方向で平行である。各操作領域ｄは第１の平衡案内領域ｃ内端から走行レール１１、１２の終端１１ｂ、１２ｂの手前における開錠設定位置Ｊまでの範囲であり、この範囲では軌間変更手段１０に近づくに従って各支承台９と走行レール１１、１２との高低差が大きくなっていく。つまり本実施の形態では前記範囲における水平な各支承台９に対し、走行レール１１、１２を内方に向けて下降させていく。なおここに開錠設定位置Ｊは後述のように各車輪６、６が走行レール１１、１２上を、また各軸箱２が支承台９上を進んで車軸１と各軸箱２との高低差が大きくなり、図１０で示す軸箱２とロック手段７との閉錠が解けたときの車輪６が位置する走行レール１１、１２の位置をいう。ちなみに本実施の形態では図１０で示すように前記閉錠が解けた時点ではロッキングブロック７ａの下端と軸箱２の底面上２′とに余裕隙間Ｋを形成するようにしたもので、開錠設定位置Ｊよりさらに傾斜延出した走行レール１１、１２を車輪６、６が下降走行することによりロッキングブロック７ａ下端が底面上２′に当接するように設定してある。この点に関しては図１２で示す他の実施の形態の場合も同じである。
【００５３】
各第２の平衡案内領域ｅは操作領域ｄ内端つまり開錠設定位置Ｊから軌間変更手段１０の端部に至るまでの範囲であり、この範囲における左右の側方ガイド１５、１５は軌道中心ｏに平行であり、同範囲における各支承台９の高さは一定つまり水平であり、同範囲内には走行レール１１、１２の離間部分Ｖがある。なお、この実施の形態では走行レール１１、１２の端部を開錠設定位置Ｊより傾斜延出して第２の平衡案内領域ｅの途中まで導入しているが、走行レール１１、１２の終端を開錠設定位置Ｊにして第２の平衡案内領域ｅ内のすべてを走行レール１１、１２の離間部分としてもよく、後述のように前者の方が好ましい。
【００５４】
次に本実施の形態の作用について説明する。車両が狭い軌間の走行レール１１から広い軌間の走行レール１２に向って走行する場合の作用を説明すれば、車両が狭い軌間の走行レール１１を走行中は台車側装置８の各部材は図６〜９に示した状態にあり、実線で示す突起４０が嵌合孔４２に嵌合し、板状ストッパー２８の被案内部材４４（図５、６で示した）がスライド溝４６に嵌挿し、被案内部材４４の上端がスライド溝４６の上端に接している。なお車両は最前部、中間、最後部の車両における駆動用の電動機（図示略）により前記車両の車輪６が回転され、走行する。このとき図８で示す可動余裕Ｌのために台車は蛇行動し、左右の軸箱２、２はしばしば図１の仮想線で示すように左右いずれかに片寄り、台車の中心と軌道中心ｏとは不一致の状態となる。
【００５５】
ここに車両が左右案内領域ａ内に入ると、前記領域ａ内において当初は一方の軸箱２が一方の傾斜部１６に当接するとともに他方の軸箱２が他方の傾斜部１６より離れているが、進行とともに左右の軸箱２、２はともに傾斜部１６、１６に当接かつ案内され、台車の中心と軌道中心ｏは一致する。続いて車両が上下案内領域ｂ内に入ると、車輪６が経年使用による摩耗等の理由により小径になり、車軸１を介して軸箱２が所定の高さ位置より下がっていても各軸箱２は図２で示すように傾斜部１８に当接し、車両の進行とともに上昇し、支承台９の水平部分に載置される。なお前記進行中に傾斜部１８と走行レール１１との高低差は徐々に大きくなり、軸箱２は図９の１点鎖線で示すように上昇し、嵌合孔４２が突起４０から外れ始め、スライド溝４６の上端が被案内部材４４の上端から離れていく。
【００５６】
ところで車両が前記左右案内領域ａ、上下案内領域ｂを通過して軸箱２、２の上下左右が所定位置に整うといっても車輪６、６、車軸外筒５、５、車軸１、ロッキングブロック７、７、軸箱２、２等、各部材はそれぞれが部材間の許容隙間を有しつつ組立てられており、しかも前述の左右案内領域ａ、上下案内領域ｂにおいて軸箱２の位置に変動があるため各部材の左右、上下位置に僅かとはいえ、ずれを生じ、例えば車軸１に対し、軸箱２が完全に直角になっていない状態で開錠動作に入ると、突起４０が抜脱しにくい等、不都合が発生する。
【００５７】
ここに本実施の形態では第１の平衡案内領域ｃにおいて、左右の軸箱２、２は軌道中心ｏに平行な側方ガイド１５、１５に案内されて進行を継続し、かつ両軸箱２、２と車輪６、６は上下方向で平行、具体的には水平な走行レール１１と水平な両支承台９、９により一定状態での進行を継続し、このため前記ずれは修正され、車軸１と軸箱２、２の均衡がとれ、各部材は所定位置で整合し、左右の軸箱２、２とロック手段７、７は操作領域ｄに入るにあたり、上下左右位置にずれを生じることがない。
【００５８】
次に車両が操作領域ｄに進入し、車輪６が下降を開始すると、各支承台９に水平に当接して前進する軸箱２に対して車軸外筒５、車軸１は降下していくので、板状ストッパー２８の被案内部材４４がスライド溝４６を降下し、図１０で示す突起４０が嵌合孔４２から降下し、車輪１が走行レール１１の開錠設定位置Ｊに達すると、図１０の実線で示すように突起４０は嵌合孔４２から脱し、ロッキングブロック７ａは軸箱２底面上２′に接近する。なお、前記時点でロッキングブロック７ａが軸箱２底面上２′に当接してしまうと、突起４０と嵌合孔４２とに誤差があった場合には抜けきらないことが起こり得るので、本実施の形態では余裕隙間Ｋを形成するものであり、さらに仮想線で示すように車輪６が下降し、車輪６が第２の平衡案内領域ｅ内のレール終端１１ｂに達するまでの間に突起４０は嵌合孔４２から完全に脱し、ロッキングブロック７ａは底面上２′に当接する。前記の開錠により車軸外筒５の軸方向の摺動が許容される。また本実施の形態では前記操作領域ｄにおいて車輪案内１９を有するので、車輪６は車軸１に対して直角となり、車輪６の傾斜により車軸１を傾斜させて突起４０を抜けにくくすることがなく、より確実に開錠できる。
【００５９】
車両が第２の平衡案内領域ｅおよび軌間変更手段１０に進入すると、車両は軸箱２、２を介して支承台９、９に支承され、図１１で示すように各車輪６は宙吊り状態となり、車両の進行とともに各車輪６は軌間変更領域ｆにおいて長尺材１０ａ、１０ｂに案内されて軸方向に徐々に移動する。この各車輪６の軸方向への移動によりロッキングブロック７ａも各車軸外筒５とともに同方向に移動し、車両が軌間変更手段１０の端部１０″に達すると、車軸外筒５の端部が軸端ストッパー２８に当接して停止する。このときに車輪６、６の間隔は広い軌間に等しくなり、図１１の仮想線で示すように突起４０が嵌合孔４３に、また突起４１が嵌合孔４２に対向する。なお前述のように車軸１と車軸外筒５、車輪６、６には各許容隙間があり、しかも宙吊り状態の各車輪６は長尺材１０ａ、１０ｂ、具体的には当接長尺材６３に当接して横移動するため車軸１に対し、車輪６は必ずしも直角状態を維持できるとは限らず、車輪６が僅かでも傾き、その結果、車軸外筒５、ロッキングブロック７ａが僅かでも傾斜すると、その後、突起４０、４１と嵌合孔４３、嵌合孔４２に大きな摩擦を生じ、スムーズな閉錠ができない。
【００６０】
ここに軌間変更手段１０の端部１０″を出た車両が広い軌間側における第２の平衡案内領域ｅに入ると、左右の軸箱２、２が軌道中心ｏに平行な左右の側方ガイド１５、１５に案内され、しかも一定の高さ、具体的には水平な支承台９、９に支承された軸箱２、２が水平に進むことによりレール離間部分Ｖで宙吊りにされた車輪６、６は車軸１に対して直角に修正され、軸箱２、２は所定の左右位置に置かれる。なお前述のように図１０で示す余裕隙間Ｋを形成した場合に走行レールの端部を開錠設定位置Ｊにしても車輪６はその後宙吊りになって下がるため完全開錠をすることができるが、このようにすると車輪６が走行レール端より下方に位置するため、軌間変更手段１０を通過した車輪６が走行レール端に衝突してレールに乗らないことがある。ここに本実施の形態では開錠設定位置Ｊよりさらに走行レール端を下降傾斜するので、車輪６は走行レールに確実に乗ることができる。続いて車両が広い軌間の操作領域ｄに入り、車輪６が上昇していくと、支承台９に水平に当接して前進する軸箱２に対して車軸１、車軸外筒５は上昇する。この上昇によって被案内部材４４がスライド溝４６に案内されて上昇し、同時に突起４０が嵌合孔４３に、突起４１が嵌合孔４２に嵌入し、さらに車両が第１の平衡案内領域ｃを通過し、上下案内領域ｂにおいて軸箱２が傾斜部１８を当接しつつ下降すると、図９の仮想線状態の軸箱２が実線位置まで下がり、仮想線位置のロッキングブロック７ａと完全閉錠する。この閉錠によって車軸外筒５の軸方向の摺動が停止され、車輪６、６の間隔が広い軌間に固定される。続いて車両は左右案内領域ａを通過して本軌道側装置を離れる。なお本実施の形態では各支承台９にコロ２３ａ、２３ａ、２３ａ・・・を、各側方ガイド１５にコロ２４ａ、２４ａ、２４ａ・・・を設けるので前述したように軸箱２の接触摩擦は小さくなり、さらに各軸箱２にそり板８０を回動自在に取付けるので、傾斜部１８を昇降する際に、そり板８０の下面が面接触し、軸箱２は部分的に傾斜部１８へ直接、当接かつ摺動することがなく、局部的に集中して損耗することがなく、軸箱２を保護することができる。また図１２に示す他の実施の形態においても操作領域ｄ、ｄにおける上下方向での軸箱２とロック手段７を含む車軸１との相対的変化並びに他の左右案内領域ａ、ａ、上下案内領域ｂ、ｂ、第１、第２の平衡案内領域ｃ、ｃ、ｅ、ｅ、軌間変更領域ｆでの作用は前記実施の形態の場合と同じである。
【００６１】
車両が広い軌間の走行レール１２から狭い軌間の走行レール１１に走行する場合の作用は前記の逆であるのでその説明を省略する。
【００６２】
なお本発明の一実施例における軌道側装置はその支承台９の長手方向距離が２２０００ｍｍ、各左右案内領域ａが２０００ｍｍ、各上下案内領域ｂが１５００ｍｍ、各第１の平衡案内領域ｃが５００ｍｍ、開閉錠の各操作領域ｄが３５００ｍｍ、各第２の平衡案内領域ｅが１０００ｍｍ、軌間変更領域ｆが５０００ｍｍ、左右の支承台９、９間の距離ｇが１７８０ｍｍ、地上から支承台９の水平上面までの高さが４３０ｍｍ、車輪径が８６０ｍｍであり、ちなみに本図では明確な説明および作図の都合上、前記上下・左右距離および車輪径に対し、レール長手方向距離を極端に短くするなどして描いたものである。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１の発明によれば、軌間変更手段として軌間変更用の走行レールを用いず、安価に提供でき、また軸箱を軌道側装置に衝突させたり、大きい接触摩擦を生ずることなく、車両を軌道側装置に確実に導入でき、しかも各軸箱ごとにライナーを取付けなくても足り、さらに台車側装置の各部材間の許容隙間が原因で車両の進行中に車輪、車軸、軸箱等に僅かなずれを生じてもこれを修正して確実に開閉錠することができる。
【００６４】
請求項２、３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えてより確実に開閉錠できるとともに軌間変更手段を通過した車両の車輪を走行レールに確実に乗せることができる。
【００６５】
請求項４の発明によれば、請求項１、２または３の発明の効果に加えて車輪が傾いて開閉錠に支障をきたさないようにし、より確実にロックの開閉操作をすることができる。
【００６６】
請求項５の発明によれば、請求項１または４の発明の効果に加えて長尺材が経年使用により損耗しても軌間変更領域または操作領域における長尺材全体の取替工事をせず、部分的な交換ですむようにすることができる。
【００６７】
請求項６の発明によれば、請求項１、２または３の発明の効果に加えて軸箱が支承台上を摺動する際に摩擦抵抗を小さくして当接部分の損耗をしにくくし、しかも安価に提供することができる。
【００６８】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて軸箱の外側面が側方ガイドに沿って摺動する際に摩擦抵抗を小さくして損耗しにくくし、しかも安価に提供することができる。また軸箱を進行方向にのみ送って左右若しくは上下方向へのブレを防ぐことができる。
【００６９】
請求項８の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて軸箱が支承台の傾斜部分により摩耗することがなく、そり板が面接触して軸箱を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を構成する軌道側装置を平面から見た概略説明図である。
【図２】Ａ−Ａ拡大断面図である。
【図３】本発明を構成する軌道側装置の部分拡大平面図である。
【図４】Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明を構成する台車側装置の側面図である。
【図６】本実施の形態における軸箱とロッキングブロックとの関係を示す一部切欠き平面図である。
【図７】同上における一部の部材を省略した縦断面図である。
【図８】本発明の主要構成部を示す部分断面図である。
【図９】図１のＣ−Ｃ位置における本発明装置を拡大した部分断面図である。
【図１０】図１のＤ−Ｄ位置における本発明装置を拡大した断面図である。
【図１１】図１のＥ−Ｅ位置における本発明装置を拡大した部分断面図である。
【図１２】本発明を構成する軌道側装置の他の実施の形態の概略説明図である。
【符号の説明】
１ 車軸 ２ 軸箱
３ 台車枠 ４ 弾性体
５ 車軸外筒 ６ 車輪
７ ロック手段 ８ 台車側装置
９ 支承台 １０ 軌間変更手段
１０ａ 長尺材 １０ｂ 長尺材
１１ 走行レール １２ 走行レール
１３ 軌道側装置 １４ 外側面
１５ 側方ガイド １９ 車輪案内
２３ａ コロ ２４ 凸弧状回動体
２４ａ コロ ６３ 当接用長尺材
６５ 当接用長尺材 ８０ そり板
ａ 左右案内領域 ｂ 上下案内領域
ｃ 第１の平衡案内領域 ｄ 操作領域
ｅ 第２の平衡案内領域 ｆ 軌間変更領域
ｏ 軌道中心 Ｖ 離間部分
Ｊ 開錠設定位置
Claims (8)
- 車軸両端部を収容する左右の軸箱を台車枠に弾性体を介して懸架し、前記車軸に左右１対の車軸外筒を軸方向に摺動自在に外挿し、前記左右の車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能な左右の車輪を前記車軸外筒に回動自在に設け、前記各車軸外筒とともに前記軸方向に移動可能なロック手段を前記各軸箱に上下方向へ嵌脱自在に設けて閉錠および開錠する台車側装置並びに前記各軸箱を支承する１対の支承台と、前記１対の支承台の間に設置し、しかも前記左右の車輪を前記軸方向に移動させる１対の軌間変更手段と、前記軌間変更手段に近づくに従って前記支承台との高低差を大きくして前記開、閉錠の操作領域を形成した狭い軌間用および広い軌間用の走行レールとをそれぞれ軌道中心に対して左右対称に設置した軌道側装置とからなる鉄道車両の軌間可変装置において、前記軌間変更手段を車輪案内用の内外の長尺材で平行に形成するとともに前記内外の長尺材間においては前記狭い軌間用および広い軌間用の走行レールを離間し、前記各支承台の長手方向に沿って前記軸箱を案内する側方ガイドを突設し、前記軌道側装置の両端から前記軌間変更手段により形成された軌間変更領域に向けてそれぞれ順に前記軸箱の左右案内領域、前記軸箱の上下案内領域、前記車軸と軸箱の位置を整合する第１の平衡案内領域、前記開閉錠の操作領域および前記車軸と軸箱の位置を整合する第２の平衡案内領域を形成し、しかも前記左右案内領域では前記各側方ガイドの両端を平面から見て傾斜状に拡開し、前記上下案内領域では前記各走行レールの高さを一定にするとともに前記各支承台を外方に向かうに従って下向きに傾斜させ、前記第１の平衡案内領域では前記左右の側方ガイドを前記軌道中心に平行にするとともに前記支承台と前記各走行レールとを上下方向で平行にし、前記第２の平衡案内領域では前記操作領域における開錠設定位置から前記軌間変更領域に至るまでの前記左右の側方ガイドを前記軌道中心に平行にするとともに前記支承台の高さを一定にし、しかも前記走行レールの離間部分を有することを特徴とする鉄道車両の軌間可変装置。
- 操作領域の支承台の高さが一定であるのに対し、前記操作領域の走行レールが内方に向かうに従って下降する傾斜状であり、しかも前記走行レールの端部を開錠設定位置よりさらに下向きに傾斜延出して第２の平衡案内領域の途中まで導入することを特徴とする請求項１の鉄道車両の軌間可変装置。
- 操作領域の走行レールの高さが一定であるのに対し、前記操作領域の支承台が内方に向かうに従って上昇する傾斜状であり、しかも前記走行レールの端部を開錠設定位置より下向きに傾斜延出して第２の平衡案内領域の途中まで導入することを特徴とする請求項１の鉄道車両の軌間可変装置。
- 操作領域に位置する各走行レールの両側に沿って長尺材からなる車輪案内を平行に配設することを特徴とする請求項１、２または３の鉄道車両の軌間可変装置。
- 長尺材の内向面に当接用長尺材を着脱自在に取付けることを特徴とする請求項１または４の鉄道車両の軌間可変装置。
- 支承台がその上面かつ長手方向に軸箱送り用の複数のコロを有することを特徴とする請求項１、２または３の鉄道車両の軌間可変装置。
- 側方ガイドがその内向面かつ長手方向に軸箱送り用の複数のコロを有することを特徴とする請求項１の鉄道車両の軌間可変装置。
- 軸箱がその底方にそり板を回動自在に取付けてなることを特徴とする請求項１の鉄道車両の軌間可変装置。
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