JP4656739B2 - 鉄道車両用１軸台車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両用１軸台車、特に鉄道車両のうち低床式路面電車に適する１軸台車（台車枠に一つの車軸を備えた）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギー、低公害およびバリアフリーなどの特性を有することから、ＬＲＶ（Light Rail Vehicle）と称される路面電車が再評価され、欧米をはじめ各都市で導入が進んでいる。この種の路面電車は、車両重量が軽く、軌道上を走行する台車部分を１軸台車で構成することができる。１軸台車は、周知のように、台車枠には左右に車輪を備えた車軸を一つしか設けていないことから、台車がピッチングしやすいという欠点がある。
【０００３】
すなわち、図１４に示すように、車輪１００に駆動力Ｆ１（ブレーキ力）が水平方向に作用すると、前記車輪１００の中心位置（軸芯位置）よりも上方に位置している、台車枠１０１の部分と車体１０２とを結合する水平なリンク部材１０３に水平方向の車体牽引力Ｆ２が発生し、この２つの力Ｆ１，Ｆ２の間の距離Ｈ１（リンク部材１０１の台車枠１０１への連結点の高さ）により、台車にピッチングモーメントＭ１（＝Ｆ１×Ｈ１＝Ｆ２×Ｈ１）が作用する。このモーメントＭ１は、４本の枕ばね１０４の反力Ｆ３，Ｆ４によるモーメントＭ２（＝Ｆ３・Ｌ１−Ｆ４・Ｌ１）で打ち消されることになるが、枕ばね１０４間の距離２Ｌ１が短いために、傾き角を小さく抑制するには、枕ばね１０４の剛性を高める必要がある。一方、枕ばね１０４の剛性を高めると、上下方向の振動に対して、良好な乗り心地を確保する上で不利である。なお、前記枕ばね１０４の反力Ｆ３，Ｆ４の和は、レール反力Ｗに等しくなる。１０５は軸箱守方式で支持されている軸箱、１０６は軸ばねである。
【０００４】
そこで、たとえば車両の床面が軌道上からかなり高い位置（８００ｍｍ〜１１００ｍｍ）に位置している高床式の１軸台車では、台車枠の前後に上下一対のラジアスロッドを配置して、これらの上下１対のラジアスロッドの踏ん張りによってピッチングを防止するようにした、ＤＳＢ（DanskeStadsBanen）と称される構造の台車が提案されている。
【０００５】
その他の先行技術として、特開平１０−２５０５７３号公報に記載の１軸台車がある。この台車は、１本の輪軸の両端を台車枠に支持し、この台車枠と車体との間に複数個の枕ばねを介して車体を支持し、前記台車枠と前記車体とを前後方向の相対的な移動を規制する牽引機構により連結した構造からなっている。
【０００６】
また、特許第２７８８０４７号掲載公報に記載の台車がある。この台車は台車枠に対し前後２つの車軸の中央部が軸受手段を介してハの字形リンク部材により支持されるとともに、スリ板を介して台車の旋回時に車軸の前後方向および左右方向の摺動が可能なように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＤＳＢ台車および上記の２件の公報に記載の台車では、次のような点で不都合がある。
【０００８】
すなわち、車両の床面の高さが軌道から３００ｍｍ程度しかない低床式の路面電車に適用しようとすると、台車が配置される位置の床面をかなり高くする必要があり、床面に凹凸が生じる。いいかえれば、１００％低床式の路面電車には適用することができない。
【０００９】
また、２両編成の車両において車両の連結（連接）部間に配置される連接台車として適用することも、構造的に困難である。
【００１０】
さらに、特許第２７８８０４７号掲載公報に記載の台車は二軸台車であり、また各車軸は左右の車輪を直接結合して回転するいわゆる串軸であるから、１軸台車を対象とし、左右の車輪を別々に支持するいわゆる独立車輪を用いる本発明の台車には適用することができない。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、構造が簡単で軽量で、一軸でピッチングを防止することができ、乗り心地が良好で、低床式の路面電車にも適用可能である鉄道車両用１軸台車を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、車輪が車軸又はそれに代わる構成部材に回転可能に支持されており、この車軸又はそれに代わる構成部材を保持する台車枠が４つの枕ばねにて車体に支持されるともに、前記台車枠がリンク機構を介して車体に結合されている鉄道車両用１軸台車であって、前記リンク機構が、前記台車枠側に比べて車体側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置され、かつ平面視における軸線の延長線上の交点が車体の幅方向の中心軸線上に位置する左右のリンク部材を備え、前記左右のリンク部材の軸線の延長線上の交点を仮想旋回中心として旋回可能に構成され、前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結され、前記車体とリンク部材との間又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構が設けられていることを特徴とする。ここで、「前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結されている」とは、前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置している、ということを意味する。
【００１３】
請求項１の発明によれば、前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結されるようにすることで、前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置するようにしているので、従来構造に比べて台車枠への連結点がかなり低い位置となりピッチング防止の点において有利となる。すなわち、図１に示すように、車体牽引のためのリンク部材１０３’の台車枠１０１’への連結点の位置が、図１４に示す従来の台車に比べて低くなり（Ｈ２＜Ｈ１）、ピッチングモーメントＭ３（＝Ｆ１×Ｈ２＝Ｆ２×Ｈ２）を小さくすることができる。例えば、連結点の高さＨ２を、従来の高さＨ１の１／４程度にすれば、ピッチングモーメントも１／４程度となる。
【００１４】
また、平面視略ハの字状に配置された一対のリンク部材は、平面視でリンク部材の軸線の延長線がほぼ車体の幅方向の中心軸線上（ほぼ車両の幅方向の中心）で交差するから、この交点を仮想旋回中心として１軸台車が旋回する。特に、先頭に位置する台車の場合には前記交点が車軸中心より後ろの位置に生じるようにすれば、車軸の車両進行方向後方位置を中心に旋回することになり、曲線通過性能が向上するようにできる。後方に位置する台車の場合には、車体を含むプル・プッシュの影響によって、進行方向とは逆の側が旋回中心となってもほとんど影響を受けない。
【００１５】
この構成により、台車旋回用の中心ピンを設ける必要がなくなり、台車枠の側はり付近にリンク部材の連結箇所を設けることができるので、車体と台車との力の受け渡しを車体の幅方向の中心軸線上ではなく、側はり付近で行なうことができるようになり、台車枠および車体台枠の強度面から有利となる。また、車体についても、台車からの力が左右の側はり付近に伝達されることになるので、車体の台枠を構成する上で有利である。
【００１６】
さらに、台車旋回用の中心ピンを設け、その中心ピンでもって中央の１カ所で荷重を負担する場合に比べて、平面視略ハの字状に配置した一対のリンク部材を用いる場合には、荷重の負担を２カ所に分散することができ、負担の軽減が図れる。
それに加えて、台車枠と車体との間に生ずる車体幅方向の相対変位が、平行リンク機構によって、吸収緩和され、スムーズな走行が実現されるようになる。
【００１７】
上記の台車構造を採用することにより、請求項２に記載のように、前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置するようにすることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、左右のリンク部材の台車枠への連結点を、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置させ、低床化が図れるだけでなく、ピッチング防止の点においても有利となる。
【００１９】
また、請求項３の発明は、車輪が車軸又はそれに代わる構成部材に回転可能に支持されており、この車軸又はそれに代わる構成部材を保持する台車枠が４つの枕ばねにて車体に支持されるともに、前記台車枠がリンク機構を介して車体に結合されている鉄道車両用１軸台車であって、前記リンク機構が、前記台車枠側に比べて車体側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置され、かつ平面視における軸線の延長線上の交点が車体の幅方向の中心軸線上に位置する左右のリンク部材を備え、前記左右のリンク部材の軸線の延長線上の交点を仮想旋回中心として旋回可能に構成され、前記リンク部材は、側面視において、その軸線の延長線が、左右の車輪とレールとの接触点を通過するように構成され、前記車体とリンク部材との間又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によれば、側面視においてリンク部材の軸線（車体に対する結合位置と台車枠に対する結合位置とを結ぶ作用線の方向に一致）の延長線が、車輪の踏面付近で台車の中心線と交差するように傾斜させているから、レール上の車輪の踏面に前後方向の接線力（具体的には駆動力や制動力）が作用しても、リンク部材の台車枠への取付高さに関わらず、台車をピッチングさせる力は作用せず、ピッチングが確実に防止される。
【００２１】
請求項４に記載のように、前記リンク部材は、一端部が球面軸受け、ユニバーサルジョイントあるいは弾性体を介して台車枠に結合され、他端部が前記車体に垂直軸回り又は垂直方向の上端側が下端側に比べて車体端部側へ傾斜した傾斜軸回りに回転可能に軸支されていることが望ましい。
【００２２】
請求項４の発明によれば、リンク部材と台車枠あるいは車体との結合部において無理な力が作用するのが回避される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２６】
図２は本発明の実施例に係る１軸台車を適用した１００％低床式単一車両を示す側面図、図３は本発明の実施例に係る１軸台車を適用した１００％低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【００２７】
図２および図３に示すように、本発明に係る各路面電車である単一車両１および連接車両１’は、床面２が軌道としてのレール９から３００ｍｍ若しくは３３０ｍｍの高さに位置する１００％低床式に構成され、台車は全て１軸台車１０からなり、床面２は１軸台車１０の位置で幅がやや狭くなっているが、車体３の全長にわたり平坦な床面とされている。
【００２８】
図４〜図６（ａ）（ｂ）に示すように、連接車両１の右端および単一車両１の左端および連接車両１’の左端の１軸台車１０は、同一の構成で、平面視矩形状の台車枠１１、車軸又はそれに代わる構成部材としてのＵ字形状の非回転式の車軸部材１２、車輪１３およびリンク機構１４を備え、左右の車輪１３は車軸１３ａに取り付けられ、この車軸部材１２を、軸箱１６および軸ばね１７を介して、台車枠１１が保持するようになっている。
【００２９】
前記台車枠１１は、平面視で幅方向に長い矩形状の基部１１ａと、その基部１１ａの左右両側部に設けられ中央位置にほぼロの字形状の軸箱守り部材１５を両側から支持する、ほぼＬ字形状の支持部１１ｂとにより形成されている。前記軸箱守り部材１５内には、車輪１３の車軸１３ａに支持される軸箱１６が上下方向に移動可能に設けられ、軸箱守り部材１５の上辺部１５ａと軸箱１６との間に、１次系サスペンションを構成する積層ゴムや圧縮スプリングなどの弾性体からなる軸ばね１７が介設されている。
【００３０】
前記台車枠１１の支持部１１ｂの前後端部付近には、空気ばね、ゴムばね、コイルばねなどの弾性体からなる４つの枕ばね１８が設置され、この４つの枕ばね１８にて車体３を台車枠に支持させるようにして、２次系サスペンションを構成している。
【００３１】
左右の一対の車輪１３が後方より見て上向きに凹状の非回転式の車軸部材１２の両側に、軸受（図示せず）を介して左右独立して回転可能に支持されており（図６（ｂ）参照）、このように構成される車輪１３の車軸１３ａは、左右の軸箱１６に支持されている。
【００３２】
前記台車枠１１は、リンク機構１４を介して車体３に結合されているが、このリンク機構１４は、前記台車枠１１側に比べて車体３側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置された一対のリンク部材１４Ａ，１４Ｂを備えている。このリンク部材１４Ａ，１４Ｂは、一端部１４Ａａ，１４Ｂａ（先端側）が台車枠１１に球面軸受（図示せず）により全方向に揺動自在に結合されている。
【００３３】
また、前記台車枠１１全体が、前記左右の車輪１３の中心位置（軸芯位置）よりも下方に位置している。そして、前記台車枠１１の後側部分に前記左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの一端部１４Ａａ，１４Ｂａを連結し、前記左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの台車枠１１への連結点が、前記左右の車輪１３の回転中心位置よりも下方に位置するようにしている。このような構成により、ピッチングモーメントが小さくなり（図１参照）、ピッチングの防止の点で有利な構造となっている。具体的には、左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの台車枠１１への連結点が、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置するようにされる。なお、本発明においては、前記台車枠１１の基部１１ａが前記左右の車輪１３の中心位置（軸芯位置）よりも下方に位置するようにしているが、そのように台車枠１１の基部１１ａを必ずしも位置させる構成とする必要はなく、台車枠全体が前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置するようにしてもよいし、台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する他の部分を有し、その他の部分に前記左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの一端部１４Ａａ，１４Ｂａが連結されるようにしてもよい。
【００３４】
一方、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの他端部１４Ａｂ，１４Ｂｂ（基端側）は車体３に対し、ブラケット２０を介して、垂直方向の上端側が下端側に比べて車軸部材中心側へ傾斜した傾斜軸回りに（または垂直軸回りに）回転可能に軸支（連結）されている。また、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの他端部１４Ａｂ，１４Ｂｂは車体３に軸支されているが、一端部１４Ａａ，１４Ｂａよりも上方に位置し、かつ一端部１４Ａａ，１４Ｂａよりも車両外方側に位置するように傾斜するように配設されている。そして、各リンク部材１４Ａ，１４Ｂは、側面視において、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の延長線ＰＡ，ＰＢが車輪１３の踏面とレール９との接触点を通過するように構成されている（図４参照）。
【００３５】
また、各リンク部材１４Ａ，１４Ｂは、平面視において前後の両端部１４Ａａ，１４Ａｂ，１４Ｂａ，１４Ｂｂを結ぶ直線である軸線を延ばした延長線ＰＡ，ＰＢが、車軸部材１２の近傍で、車体幅方向の中心位置を前後方向に通過する中心軸線ＣＬと交差して、交点Ｏになる（図５参照）。
【００３６】
なお、前記リンク部材１４Ａ，１４Ｂの一端部１４Ａａ，１４Ｂａと台車枠１１との結合部分における球面軸受に代えて、ゴムなどの弾性体、又はユニバーサルジョイントを用いて全方向の揺動を許容するように連結することもできるのはいうまでもない。
【００３７】
このようにして１軸台車１０が構成されるが、単一車両１の右端および連接車両１’の右端の１軸台車１０’は、前記１軸台車１０の各構成部材と前後方向が対称に配置されるだけで、基本的に構成は共通している。また、連接車両１’の連接箇所に配置される１軸台車１０”は、１軸台車１０と共通のものを使用することができる。図７〜図９に示すように、一方の車体３’から他方の台車側に、先端に半球面状の受け部２１ａを有するアーム部２１が延ばされる一方、他方の台車の車体３”から前記一方の台車側に、前記受け部２１ａに揺動可能に係合する係合凸部２２ａを有する別のアーム部２２が延ばされ、前記受け部２１ａに係合凸部２２ａが上側から係合することで、連接部分が１つの１軸台車１０”によって支持されるようになっている。なお、前記受け部２１ａと係合凸部２２ａとは、両アーム部２１，２２が分離しないように連接ピンにて結合されている。
【００３８】
このように構成すれば、１軸台車１０は車軸部材１２に一対の車輪１３がそれぞれ回転自在に支持され、また軸箱守り部材１５に対し軸箱１６が上下方向に摺動可能に支持され、軸箱１６と軸箱守り部材１５との間に設けられた軸ばね１７により１次系のサスペンションが構成される。また、台車枠１１は、前述したリンク機構１４を介して車体３に結合され、この状態で台車枠１１は球面軸受（図示せず）を支点として上下方向に揺動可能に支持され、台車枠１１と車体３との枕ばね１８により２次系のサスペンションが構成される。
【００３９】
このように軸ばね１７による１次系のサスペンションと、枕ばね１８による２次系のサスペンションとの２つ系統のサスペンションで、車体３は、上下に揺動自在に支持されるために、乗り心地が良好である。
【００４０】
また、１軸台車１０が、例えば左旋回した場合には、車軸部材１２の近傍に位置する交点Ｏを仮想旋回中心として車軸１３ａおよび台車枠１１等が一体的に旋回する。このとき、リンク部材１４Ａ，１４Ｂは、図１０に示す状態から図１１に示す状態に変位するとともに、枕ばね１８が変形する。このようにして、曲線状のレール９に沿って１軸台車１０が旋回し、レール９の直線部に進入すると、元の状態に旋回して戻る。
【００４１】
しかも、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの車体３に対する結合位置と台車枠１１に対する結合位置とを結ぶ作用線に一致する軸線の延長線ＰＡ，ＰＢが、側面視において、車輪１３とレール９との接触点を通過するように傾斜しているから、レール９上の車輪１３の踏面に前後方向の接線力Ｆ１（具体的には駆動力や制動力）が作用しても、台車１０をピッチングさせるピッチングモーメントは発生しない。すなわち、接線力Ｆ１は、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の延長線ＰＡ，ＰＢの方向の力Ｆ５と鉛直方向の力Ｆ６に分けることができる。このうち、力Ｆ５の作用方向は、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の方向と一致しているので、台車１０をピッチングさせるピッチングモーメントは生じない。また、力Ｆ６は車軸部材１２の中心を通過する鉛直方向の力であり、枕ばね１８に均等に分担されるので、やはり台車１０をピッチングさせるピッチングモーメントは生じない。
【００４２】
一方、平面視略ハの字状に配置された一対のリンク部材１４Ａ，１４Ｂは、平面視でリンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の延長線ＰＡ，ＰＢがほぼ車体３の幅方向の中心軸線ＣＬ上（ほぼ車両の幅方向の中央位置）で交差するから、この交点Ｏを１軸台車１０の仮想旋回中心として旋回する。この構成により、台車１０には旋回用の中心ピンを設ける必要がなく、台車枠１１の側部付近にリンク部材１４Ａ，１４Ｂとの連結箇所を設けることができる。
【００４３】
このような構成とすることは、上記した低床式路面電車１，１’の場合には特に有利である。これは、車体３と台車１０との力の受け渡しを車体３の幅方向の中心軸線ＣＬ上で行なうよりも、台車枠１１の側部付近で行なう方が台車枠１１の強度面から有利である。車体３の構成においても、低床式路面電車では車体３の側部（側はり）に強度を持たす構造でないと低床化に不利であり、台車からの力の伝達が車体中央ではなく、車体３の両側部の側はり付近に伝達されることが有利であるからである。また、平面視略ハの字状に配置した左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂを用いたことにより荷重を２カ所に分散することができるので、旋回用の中心ピンを設けて中央の１カ所で荷重を負担する場合に比べて、台車枠１１および車体台枠の荷重負担を軽減することができる。
【００４４】
さらに、側面視において、リンク部材１４Ａ，１４Ｂを、その軸線が傾斜せずほぼ水平方向に延びるように配置してもよく、その場合には、車輪１３の踏面に前後方向の接線力（具体的には駆動力や制動力）が作用しても、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの台車枠３への取付位置のレール９からの高さＨ２が小さければ、ピッチングにより発生するピッチングモーメントも小さくなるため（図１参照）、わずかに枕ばね荷重などが変化するだけとなり、車軸部材１２および車輪１３が、車体３に対して相対的に大きなピッチング変位を起こすことがない。
【００４５】
図１２に示すように、平面視略ハの形状に配置された左右のリンク部材１４Ａｂ，１４Ｂｂの基端部を、平行リンク機構４０を介して車体３に連結し、左右の並進運動能力を増加させるようにすることもできる。
【００４６】
具体的には、平面視略ハの字形状に配置された左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの基端部１４Ａｂ，１４Ｂｂが、左右方向に延びるリンク部材４１によって鉛直軸回りに回転可能に連結されるとともに、別のリンク部材４２Ａ，４２Ｂの先端部に鉛直軸回りに回転可能に連結されている。リンク部材４２Ａ，４２Ｂの基端部は、ブラケット４３を介して、車体３に鉛直軸回りに回転可能に連結されている。この場合、平行リンク機構４０（リンク部材４１，４２Ａ，４２Ｂ）は、車体３側に設けているが、台車枠１１側に設けるようにしてもよい。
【００４７】
図１３に示す部分低床式の２両編成路面電車である連接車両１”にも適用することができる。この場合、連接車両１”は、車両１”の前部又は後部（端部）の床面２が他の部分に比べて高くされているため、連接部の台車１０”を除いて上記路面電車１，１’に限らず、左右の車輪間を回転式の車軸（部材）で連結した従来の一般的な台車（図示せず）を使用することができる。
【００４８】
以上に本発明の１軸台車の実施例を示したが、本発明は低床式路面電車に限らず、床面の位置が高い一般的な路面電車や軽量化を図った鉄道車両に適用できることはいうまでもない。
【００４９】
前記実施の形態においては、低床式の非回転の車軸部材（車軸又はそれに代わる構成部材）を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、一般車両用の串軸などを用いることができるのはもちろんである。
【００５０】
また、前記実施の形態においては、軸箱守方式を採用しているが、本発明はそれに限定されるものではなく、いずれの軸箱の支持方式（ペデスタル・ウイングばね式、ＩＳ式、板ばね式、リンク式、円錐積層ゴム式、軸はり式、円筒案内式、緩衝ゴム式など）のものにも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００５２】
請求項１の発明は、台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結されているようにしているので、ピッチングモーメントが小さくなり、ピッチング防止の点において有利である。
【００５３】
平面視略ハの字状に配置した一対のリンク部材を介して台車枠を車体に連結するようにしているので、それらの軸線の延長線の交点を１軸台車の仮想旋回中心として旋回することができ、特に、その交点が車軸の幅方向のほぼ中心位置にあるから、車軸（車軸部材を含む）の幅方向の中間位置を中心に旋回することになり、曲線路での台車の旋回が安定する。
【００５４】
また、台車旋回用の中心ピンを設ける必要がなく、台車枠の側はり付近にリンク部材の連結箇所を設けることができるので、車体と台車との力の受け渡しを台車枠の側はり付近で行なうことができ、特に低床式路面電車の場合には、台車枠の強度面から有利である。また、車体についても、台車からの力が左右の側はり付近に伝達されることになるので、車体の台枠を構成する上で有利である。
【００５５】
さらに、台車旋回用の中心ピンを設ける場合は台車の中央の１カ所で荷重を負担する必要があるのに対して、請求項１の発明は、平面視略ハの字状に配置した一対のリンク部材を用いているので、荷重を２カ所に分散して負担することができ、荷重負担の軽減の上で有利である。また、低床式の路面電車等の車両にも適用することができ、しかも構造が簡単で軽量であり、一軸であってもピッチングを防止することができ、乗り心地が良好になる。
それに加えて、前記車体とリンク部材との間、又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構を設けているので、平行リンク機構によって、台車枠の車体幅方向の動きを吸収緩和でき、スムーズな走行を実現することができる。
【００５６】
請求項２に記載のように、リンク部材の台車枠への連結点を、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置させれば、台車をピッチングさせるピッチングモーメントが小さくなり、ピッチング防止の効果を得て、低床化を図ることができる。
【００５７】
請求項３の発明は、リンク部材の軸線の延長線が、側面視において、車輪とレールとの接触点を通過するようにしているので、レール上の車輪の踏面に前後方向の接線力（具体的には力行や制動力）が作用しても、リンク部材の台車枠への取付高さに関わらず、台車をピッチングさせるピッチングモーメントは発生せず、したがって１軸台車を備えているにもかかわらず、ピッチングを確実に防止することができる。
【００５８】
請求項４に記載のように、前記リンク部材は、一端部を球面軸受け等を介して台車枠に結合し、他端部を前記車体に垂直軸回り又は傾斜軸回りに回転可能に軸支するようにすれば、リンク部材と台車枠あるいは車体との結合部において無理な力が作用するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄道車両用１軸台車に作用するピッチングモーメントの説明図である。
【図２】本発明に係る鉄道車両用１軸台車を適用した１００％低床式単一車両を示す側面図である。
【図３】本発明に係る鉄道車両用１軸台車を適用した１００％低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【図４】本発明に係る鉄道車両用１軸台車の概略構成を示す側面図である。
【図５】同平面図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る鉄道車両用１軸台車の背面図、（ｂ）はリンク部材を省略して示す背面図である。
【図７】本発明に係る鉄道車両用１軸台車を車両の連接部分に適用した例の平面図である。
【図８】同側面図である。
【図９】同背面図である。
【図１０】本発明に係るリンク部材の動きの説明図である。
【図１１】本発明に係るリンク部材の動きの説明図である。
【図１２】本発明に係る鉄道車両用１軸台車において平行リンク機構を適用した実施の形態の平面図である。
【図１３】本発明の実施例に係る１軸台車を連接個所に適用した部分低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【図１４】従来の鉄道車両用１軸台車に作用するピッチングモーメントの説明図である。
【符号の説明】
１ 単一車両
１’ 連接車両
１” 連接車両
２ 床面
３ 車体
９ レール
１０ １軸台車
１１ 台車枠
１１ａ 台車枠の基部
１１ｂ 台車枠の支持部
１２ 非回転式車軸部材
１３ 車輪
１３ａ 車軸
１４ リンク機構
１４Ａ リンク部材
１４Ａａ 一端部
１４Ａｂ 他端部
１４Ｂ リンク部材
１４Ｂａ 一端部
１４Ｂｂ 他端部
１５ 軸箱守り部材
１６ 軸箱
１７ 軸ばね
１８ 枕ばね
２０ ブラケット
４０ 平行リンク機構
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両用１軸台車、特に鉄道車両のうち低床式路面電車に適する１軸台車（台車枠に一つの車軸を備えた）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギー、低公害およびバリアフリーなどの特性を有することから、ＬＲＶ（Light Rail Vehicle）と称される路面電車が再評価され、欧米をはじめ各都市で導入が進んでいる。この種の路面電車は、車両重量が軽く、軌道上を走行する台車部分を１軸台車で構成することができる。１軸台車は、周知のように、台車枠には左右に車輪を備えた車軸を一つしか設けていないことから、台車がピッチングしやすいという欠点がある。
【０００３】
すなわち、図１４に示すように、車輪１００に駆動力Ｆ１（ブレーキ力）が水平方向に作用すると、前記車輪１００の中心位置（軸芯位置）よりも上方に位置している、台車枠１０１の部分と車体１０２とを結合する水平なリンク部材１０３に水平方向の車体牽引力Ｆ２が発生し、この２つの力Ｆ１，Ｆ２の間の距離Ｈ１（リンク部材１０１の台車枠１０１への連結点の高さ）により、台車にピッチングモーメントＭ１（＝Ｆ１×Ｈ１＝Ｆ２×Ｈ１）が作用する。このモーメントＭ１は、４本の枕ばね１０４の反力Ｆ３，Ｆ４によるモーメントＭ２（＝Ｆ３・Ｌ１−Ｆ４・Ｌ１）で打ち消されることになるが、枕ばね１０４間の距離２Ｌ１が短いために、傾き角を小さく抑制するには、枕ばね１０４の剛性を高める必要がある。一方、枕ばね１０４の剛性を高めると、上下方向の振動に対して、良好な乗り心地を確保する上で不利である。なお、前記枕ばね１０４の反力Ｆ３，Ｆ４の和は、レール反力Ｗに等しくなる。１０５は軸箱守方式で支持されている軸箱、１０６は軸ばねである。
【０００４】
そこで、たとえば車両の床面が軌道上からかなり高い位置（８００ｍｍ〜１１００ｍｍ）に位置している高床式の１軸台車では、台車枠の前後に上下一対のラジアスロッドを配置して、これらの上下１対のラジアスロッドの踏ん張りによってピッチングを防止するようにした、ＤＳＢ（DanskeStadsBanen）と称される構造の台車が提案されている。
【０００５】
その他の先行技術として、特開平１０−２５０５７３号公報に記載の１軸台車がある。この台車は、１本の輪軸の両端を台車枠に支持し、この台車枠と車体との間に複数個の枕ばねを介して車体を支持し、前記台車枠と前記車体とを前後方向の相対的な移動を規制する牽引機構により連結した構造からなっている。
【０００６】
また、特許第２７８８０４７号掲載公報に記載の台車がある。この台車は台車枠に対し前後２つの車軸の中央部が軸受手段を介してハの字形リンク部材により支持されるとともに、スリ板を介して台車の旋回時に車軸の前後方向および左右方向の摺動が可能なように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＤＳＢ台車および上記の２件の公報に記載の台車では、次のような点で不都合がある。
【０００８】
すなわち、車両の床面の高さが軌道から３００ｍｍ程度しかない低床式の路面電車に適用しようとすると、台車が配置される位置の床面をかなり高くする必要があり、床面に凹凸が生じる。いいかえれば、１００％低床式の路面電車には適用することができない。
【０００９】
また、２両編成の車両において車両の連結（連接）部間に配置される連接台車として適用することも、構造的に困難である。
【００１０】
さらに、特許第２７８８０４７号掲載公報に記載の台車は二軸台車であり、また各車軸は左右の車輪を直接結合して回転するいわゆる串軸であるから、１軸台車を対象とし、左右の車輪を別々に支持するいわゆる独立車輪を用いる本発明の台車には適用することができない。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、構造が簡単で軽量で、一軸でピッチングを防止することができ、乗り心地が良好で、低床式の路面電車にも適用可能である鉄道車両用１軸台車を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、車輪が車軸又はそれに代わる構成部材に回転可能に支持されており、この車軸又はそれに代わる構成部材を保持する台車枠が４つの枕ばねにて車体に支持されるともに、前記台車枠がリンク機構を介して車体に結合されている鉄道車両用１軸台車であって、前記リンク機構が、前記台車枠側に比べて車体側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置され、かつ平面視における軸線の延長線上の交点が車体の幅方向の中心軸線上に位置する左右のリンク部材を備え、前記左右のリンク部材の軸線の延長線上の交点を仮想旋回中心として旋回可能に構成され、前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結され、前記車体とリンク部材との間又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構が設けられていることを特徴とする。ここで、「前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結されている」とは、前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置している、ということを意味する。
【００１３】
請求項１の発明によれば、前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結されるようにすることで、前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置するようにしているので、従来構造に比べて台車枠への連結点がかなり低い位置となりピッチング防止の点において有利となる。すなわち、図１に示すように、車体牽引のためのリンク部材１０３’の台車枠１０１’への連結点の位置が、図１４に示す従来の台車に比べて低くなり（Ｈ２＜Ｈ１）、ピッチングモーメントＭ３（＝Ｆ１×Ｈ２＝Ｆ２×Ｈ２）を小さくすることができる。例えば、連結点の高さＨ２を、従来の高さＨ１の１／４程度にすれば、ピッチングモーメントも１／４程度となる。
【００１４】
また、平面視略ハの字状に配置された一対のリンク部材は、平面視でリンク部材の軸線の延長線がほぼ車体の幅方向の中心軸線上（ほぼ車両の幅方向の中心）で交差するから、この交点を仮想旋回中心として１軸台車が旋回する。特に、先頭に位置する台車の場合には前記交点が車軸中心より後ろの位置に生じるようにすれば、車軸の車両進行方向後方位置を中心に旋回することになり、曲線通過性能が向上するようにできる。後方に位置する台車の場合には、車体を含むプル・プッシュの影響によって、進行方向とは逆の側が旋回中心となってもほとんど影響を受けない。
【００１５】
この構成により、台車旋回用の中心ピンを設ける必要がなくなり、台車枠の側はり付近にリンク部材の連結箇所を設けることができるので、車体と台車との力の受け渡しを車体の幅方向の中心軸線上ではなく、側はり付近で行なうことができるようになり、台車枠および車体台枠の強度面から有利となる。また、車体についても、台車からの力が左右の側はり付近に伝達されることになるので、車体の台枠を構成する上で有利である。
【００１６】
さらに、台車旋回用の中心ピンを設け、その中心ピンでもって中央の１カ所で荷重を負担する場合に比べて、平面視略ハの字状に配置した一対のリンク部材を用いる場合には、荷重の負担を２カ所に分散することができ、負担の軽減が図れる。
それに加えて、台車枠と車体との間に生ずる車体幅方向の相対変位が、平行リンク機構によって、吸収緩和され、スムーズな走行が実現されるようになる。
【００１７】
上記の台車構造を採用することにより、請求項２に記載のように、前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置するようにすることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、左右のリンク部材の台車枠への連結点を、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置させ、低床化が図れるだけでなく、ピッチング防止の点においても有利となる。
【００１９】
また、請求項３の発明は、車輪が車軸又はそれに代わる構成部材に回転可能に支持されており、この車軸又はそれに代わる構成部材を保持する台車枠が４つの枕ばねにて車体に支持されるともに、前記台車枠がリンク機構を介して車体に結合されている鉄道車両用１軸台車であって、前記リンク機構が、前記台車枠側に比べて車体側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置され、かつ平面視における軸線の延長線上の交点が車体の幅方向の中心軸線上に位置する左右のリンク部材を備え、前記左右のリンク部材の軸線の延長線上の交点を仮想旋回中心として旋回可能に構成され、前記リンク部材は、側面視において、その軸線の延長線が、左右の車輪とレールとの接触点を通過するように構成され、前記車体とリンク部材との間又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によれば、側面視においてリンク部材の軸線（車体に対する結合位置と台車枠に対する結合位置とを結ぶ作用線の方向に一致）の延長線が、車輪の踏面付近で台車の中心線と交差するように傾斜させているから、レール上の車輪の踏面に前後方向の接線力（具体的には駆動力や制動力）が作用しても、リンク部材の台車枠への取付高さに関わらず、台車をピッチングさせる力は作用せず、ピッチングが確実に防止される。
【００２１】
請求項４に記載のように、前記リンク部材は、一端部が球面軸受け、ユニバーサルジョイントあるいは弾性体を介して台車枠に結合され、他端部が前記車体に垂直軸回り又は垂直方向の上端側が下端側に比べて車体端部側へ傾斜した傾斜軸回りに回転可能に軸支されていることが望ましい。
【００２２】
請求項４の発明によれば、リンク部材と台車枠あるいは車体との結合部において無理な力が作用するのが回避される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２６】
図２は本発明の実施例に係る１軸台車を適用した１００％低床式単一車両を示す側面図、図３は本発明の実施例に係る１軸台車を適用した１００％低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【００２７】
図２および図３に示すように、本発明に係る各路面電車である単一車両１および連接車両１’は、床面２が軌道としてのレール９から３００ｍｍ若しくは３３０ｍｍの高さに位置する１００％低床式に構成され、台車は全て１軸台車１０からなり、床面２は１軸台車１０の位置で幅がやや狭くなっているが、車体３の全長にわたり平坦な床面とされている。
【００２８】
図４〜図６（ａ）（ｂ）に示すように、連接車両１の右端および単一車両１の左端および連接車両１’の左端の１軸台車１０は、同一の構成で、平面視矩形状の台車枠１１、車軸又はそれに代わる構成部材としてのＵ字形状の非回転式の車軸部材１２、車輪１３およびリンク機構１４を備え、左右の車輪１３は車軸１３ａに取り付けられ、この車軸部材１２を、軸箱１６および軸ばね１７を介して、台車枠１１が保持するようになっている。
【００２９】
前記台車枠１１は、平面視で幅方向に長い矩形状の基部１１ａと、その基部１１ａの左右両側部に設けられ中央位置にほぼロの字形状の軸箱守り部材１５を両側から支持する、ほぼＬ字形状の支持部１１ｂとにより形成されている。前記軸箱守り部材１５内には、車輪１３の車軸１３ａに支持される軸箱１６が上下方向に移動可能に設けられ、軸箱守り部材１５の上辺部１５ａと軸箱１６との間に、１次系サスペンションを構成する積層ゴムや圧縮スプリングなどの弾性体からなる軸ばね１７が介設されている。
【００３０】
前記台車枠１１の支持部１１ｂの前後端部付近には、空気ばね、ゴムばね、コイルばねなどの弾性体からなる４つの枕ばね１８が設置され、この４つの枕ばね１８にて車体３を台車枠に支持させるようにして、２次系サスペンションを構成している。
【００３１】
左右の一対の車輪１３が後方より見て上向きに凹状の非回転式の車軸部材１２の両側に、軸受（図示せず）を介して左右独立して回転可能に支持されており（図６（ｂ）参照）、このように構成される車輪１３の車軸１３ａは、左右の軸箱１６に支持されている。
【００３２】
前記台車枠１１は、リンク機構１４を介して車体３に結合されているが、このリンク機構１４は、前記台車枠１１側に比べて車体３側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置された一対のリンク部材１４Ａ，１４Ｂを備えている。このリンク部材１４Ａ，１４Ｂは、一端部１４Ａａ，１４Ｂａ（先端側）が台車枠１１に球面軸受（図示せず）により全方向に揺動自在に結合されている。
【００３３】
また、前記台車枠１１全体が、前記左右の車輪１３の中心位置（軸芯位置）よりも下方に位置している。そして、前記台車枠１１の後側部分に前記左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの一端部１４Ａａ，１４Ｂａを連結し、前記左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの台車枠１１への連結点が、前記左右の車輪１３の回転中心位置よりも下方に位置するようにしている。このような構成により、ピッチングモーメントが小さくなり（図１参照）、ピッチングの防止の点で有利な構造となっている。具体的には、左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの台車枠１１への連結点が、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置するようにされる。なお、本発明においては、前記台車枠１１の基部１１ａが前記左右の車輪１３の中心位置（軸芯位置）よりも下方に位置するようにしているが、そのように台車枠１１の基部１１ａを必ずしも位置させる構成とする必要はなく、台車枠全体が前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置するようにしてもよいし、台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する他の部分を有し、その他の部分に前記左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの一端部１４Ａａ，１４Ｂａが連結されるようにしてもよい。
【００３４】
一方、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの他端部１４Ａｂ，１４Ｂｂ（基端側）は車体３に対し、ブラケット２０を介して、垂直方向の上端側が下端側に比べて車軸部材中心側へ傾斜した傾斜軸回りに（または垂直軸回りに）回転可能に軸支（連結）されている。また、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの他端部１４Ａｂ，１４Ｂｂは車体３に軸支されているが、一端部１４Ａａ，１４Ｂａよりも上方に位置し、かつ一端部１４Ａａ，１４Ｂａよりも車両外方側に位置するように傾斜するように配設されている。そして、各リンク部材１４Ａ，１４Ｂは、側面視において、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の延長線ＰＡ，ＰＢが車輪１３の踏面とレール９との接触点を通過するように構成されている（図４参照）。
【００３５】
また、各リンク部材１４Ａ，１４Ｂは、平面視において前後の両端部１４Ａａ，１４Ａｂ，１４Ｂａ，１４Ｂｂを結ぶ直線である軸線を延ばした延長線ＰＡ，ＰＢが、車軸部材１２の近傍で、車体幅方向の中心位置を前後方向に通過する中心軸線ＣＬと交差して、交点Ｏになる（図５参照）。
【００３６】
なお、前記リンク部材１４Ａ，１４Ｂの一端部１４Ａａ，１４Ｂａと台車枠１１との結合部分における球面軸受に代えて、ゴムなどの弾性体、又はユニバーサルジョイントを用いて全方向の揺動を許容するように連結することもできるのはいうまでもない。
【００３７】
このようにして１軸台車１０が構成されるが、単一車両１の右端および連接車両１’の右端の１軸台車１０’は、前記１軸台車１０の各構成部材と前後方向が対称に配置されるだけで、基本的に構成は共通している。また、連接車両１’の連接箇所に配置される１軸台車１０”は、１軸台車１０と共通のものを使用することができる。図７〜図９に示すように、一方の車体３’から他方の台車側に、先端に半球面状の受け部２１ａを有するアーム部２１が延ばされる一方、他方の台車の車体３”から前記一方の台車側に、前記受け部２１ａに揺動可能に係合する係合凸部２２ａを有する別のアーム部２２が延ばされ、前記受け部２１ａに係合凸部２２ａが上側から係合することで、連接部分が１つの１軸台車１０”によって支持されるようになっている。なお、前記受け部２１ａと係合凸部２２ａとは、両アーム部２１，２２が分離しないように連接ピンにて結合されている。
【００３８】
このように構成すれば、１軸台車１０は車軸部材１２に一対の車輪１３がそれぞれ回転自在に支持され、また軸箱守り部材１５に対し軸箱１６が上下方向に摺動可能に支持され、軸箱１６と軸箱守り部材１５との間に設けられた軸ばね１７により１次系のサスペンションが構成される。また、台車枠１１は、前述したリンク機構１４を介して車体３に結合され、この状態で台車枠１１は球面軸受（図示せず）を支点として上下方向に揺動可能に支持され、台車枠１１と車体３との枕ばね１８により２次系のサスペンションが構成される。
【００３９】
このように軸ばね１７による１次系のサスペンションと、枕ばね１８による２次系のサスペンションとの２つ系統のサスペンションで、車体３は、上下に揺動自在に支持されるために、乗り心地が良好である。
【００４０】
また、１軸台車１０が、例えば左旋回した場合には、車軸部材１２の近傍に位置する交点Ｏを仮想旋回中心として車軸１３ａおよび台車枠１１等が一体的に旋回する。このとき、リンク部材１４Ａ，１４Ｂは、図１０に示す状態から図１１に示す状態に変位するとともに、枕ばね１８が変形する。このようにして、曲線状のレール９に沿って１軸台車１０が旋回し、レール９の直線部に進入すると、元の状態に旋回して戻る。
【００４１】
しかも、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの車体３に対する結合位置と台車枠１１に対する結合位置とを結ぶ作用線に一致する軸線の延長線ＰＡ，ＰＢが、側面視において、車輪１３とレール９との接触点を通過するように傾斜しているから、レール９上の車輪１３の踏面に前後方向の接線力Ｆ１（具体的には駆動力や制動力）が作用しても、台車１０をピッチングさせるピッチングモーメントは発生しない。すなわち、接線力Ｆ１は、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の延長線ＰＡ，ＰＢの方向の力Ｆ５と鉛直方向の力Ｆ６に分けることができる。このうち、力Ｆ５の作用方向は、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の方向と一致しているので、台車１０をピッチングさせるピッチングモーメントは生じない。また、力Ｆ６は車軸部材１２の中心を通過する鉛直方向の力であり、枕ばね１８に均等に分担されるので、やはり台車１０をピッチングさせるピッチングモーメントは生じない。
【００４２】
一方、平面視略ハの字状に配置された一対のリンク部材１４Ａ，１４Ｂは、平面視でリンク部材１４Ａ，１４Ｂの軸線の延長線ＰＡ，ＰＢがほぼ車体３の幅方向の中心軸線ＣＬ上（ほぼ車両の幅方向の中央位置）で交差するから、この交点Ｏを１軸台車１０の仮想旋回中心として旋回する。この構成により、台車１０には旋回用の中心ピンを設ける必要がなく、台車枠１１の側部付近にリンク部材１４Ａ，１４Ｂとの連結箇所を設けることができる。
【００４３】
このような構成とすることは、上記した低床式路面電車１，１’の場合には特に有利である。これは、車体３と台車１０との力の受け渡しを車体３の幅方向の中心軸線ＣＬ上で行なうよりも、台車枠１１の側部付近で行なう方が台車枠１１の強度面から有利である。車体３の構成においても、低床式路面電車では車体３の側部（側はり）に強度を持たす構造でないと低床化に不利であり、台車からの力の伝達が車体中央ではなく、車体３の両側部の側はり付近に伝達されることが有利であるからである。また、平面視略ハの字状に配置した左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂを用いたことにより荷重を２カ所に分散することができるので、旋回用の中心ピンを設けて中央の１カ所で荷重を負担する場合に比べて、台車枠１１および車体台枠の荷重負担を軽減することができる。
【００４４】
さらに、側面視において、リンク部材１４Ａ，１４Ｂを、その軸線が傾斜せずほぼ水平方向に延びるように配置してもよく、その場合には、車輪１３の踏面に前後方向の接線力（具体的には駆動力や制動力）が作用しても、リンク部材１４Ａ，１４Ｂの台車枠３への取付位置のレール９からの高さＨ２が小さければ、ピッチングにより発生するピッチングモーメントも小さくなるため（図１参照）、わずかに枕ばね荷重などが変化するだけとなり、車軸部材１２および車輪１３が、車体３に対して相対的に大きなピッチング変位を起こすことがない。
【００４５】
図１２に示すように、平面視略ハの形状に配置された左右のリンク部材１４Ａｂ，１４Ｂｂの基端部を、平行リンク機構４０を介して車体３に連結し、左右の並進運動能力を増加させるようにすることもできる。
【００４６】
具体的には、平面視略ハの字形状に配置された左右のリンク部材１４Ａ，１４Ｂの基端部１４Ａｂ，１４Ｂｂが、左右方向に延びるリンク部材４１によって鉛直軸回りに回転可能に連結されるとともに、別のリンク部材４２Ａ，４２Ｂの先端部に鉛直軸回りに回転可能に連結されている。リンク部材４２Ａ，４２Ｂの基端部は、ブラケット４３を介して、車体３に鉛直軸回りに回転可能に連結されている。この場合、平行リンク機構４０（リンク部材４１，４２Ａ，４２Ｂ）は、車体３側に設けているが、台車枠１１側に設けるようにしてもよい。
【００４７】
図１３に示す部分低床式の２両編成路面電車である連接車両１”にも適用することができる。この場合、連接車両１”は、車両１”の前部又は後部（端部）の床面２が他の部分に比べて高くされているため、連接部の台車１０”を除いて上記路面電車１，１’に限らず、左右の車輪間を回転式の車軸（部材）で連結した従来の一般的な台車（図示せず）を使用することができる。
【００４８】
以上に本発明の１軸台車の実施例を示したが、本発明は低床式路面電車に限らず、床面の位置が高い一般的な路面電車や軽量化を図った鉄道車両に適用できることはいうまでもない。
【００４９】
前記実施の形態においては、低床式の非回転の車軸部材（車軸又はそれに代わる構成部材）を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、一般車両用の串軸などを用いることができるのはもちろんである。
【００５０】
また、前記実施の形態においては、軸箱守方式を採用しているが、本発明はそれに限定されるものではなく、いずれの軸箱の支持方式（ペデスタル・ウイングばね式、ＩＳ式、板ばね式、リンク式、円錐積層ゴム式、軸はり式、円筒案内式、緩衝ゴム式など）のものにも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００５２】
請求項１の発明は、台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結されているようにしているので、ピッチングモーメントが小さくなり、ピッチング防止の点において有利である。
【００５３】
平面視略ハの字状に配置した一対のリンク部材を介して台車枠を車体に連結するようにしているので、それらの軸線の延長線の交点を１軸台車の仮想旋回中心として旋回することができ、特に、その交点が車軸の幅方向のほぼ中心位置にあるから、車軸（車軸部材を含む）の幅方向の中間位置を中心に旋回することになり、曲線路での台車の旋回が安定する。
【００５４】
また、台車旋回用の中心ピンを設ける必要がなく、台車枠の側はり付近にリンク部材の連結箇所を設けることができるので、車体と台車との力の受け渡しを台車枠の側はり付近で行なうことができ、特に低床式路面電車の場合には、台車枠の強度面から有利である。また、車体についても、台車からの力が左右の側はり付近に伝達されることになるので、車体の台枠を構成する上で有利である。
【００５５】
さらに、台車旋回用の中心ピンを設ける場合は台車の中央の１カ所で荷重を負担する必要があるのに対して、請求項１の発明は、平面視略ハの字状に配置した一対のリンク部材を用いているので、荷重を２カ所に分散して負担することができ、荷重負担の軽減の上で有利である。また、低床式の路面電車等の車両にも適用することができ、しかも構造が簡単で軽量であり、一軸であってもピッチングを防止することができ、乗り心地が良好になる。
それに加えて、前記車体とリンク部材との間、又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構を設けているので、平行リンク機構によって、台車枠の車体幅方向の動きを吸収緩和でき、スムーズな走行を実現することができる。
【００５６】
請求項２に記載のように、リンク部材の台車枠への連結点を、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置させれば、台車をピッチングさせるピッチングモーメントが小さくなり、ピッチング防止の効果を得て、低床化を図ることができる。
【００５７】
請求項３の発明は、リンク部材の軸線の延長線が、側面視において、車輪とレールとの接触点を通過するようにしているので、レール上の車輪の踏面に前後方向の接線力（具体的には力行や制動力）が作用しても、リンク部材の台車枠への取付高さに関わらず、台車をピッチングさせるピッチングモーメントは発生せず、したがって１軸台車を備えているにもかかわらず、ピッチングを確実に防止することができる。
【００５８】
請求項４に記載のように、前記リンク部材は、一端部を球面軸受け等を介して台車枠に結合し、他端部を前記車体に垂直軸回り又は傾斜軸回りに回転可能に軸支するようにすれば、リンク部材と台車枠あるいは車体との結合部において無理な力が作用するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄道車両用１軸台車に作用するピッチングモーメントの説明図である。
【図２】本発明に係る鉄道車両用１軸台車を適用した１００％低床式単一車両を示す側面図である。
【図３】本発明に係る鉄道車両用１軸台車を適用した１００％低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【図４】本発明に係る鉄道車両用１軸台車の概略構成を示す側面図である。
【図５】同平面図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る鉄道車両用１軸台車の背面図、（ｂ）はリンク部材を省略して示す背面図である。
【図７】本発明に係る鉄道車両用１軸台車を車両の連接部分に適用した例の平面図である。
【図８】同側面図である。
【図９】同背面図である。
【図１０】本発明に係るリンク部材の動きの説明図である。
【図１１】本発明に係るリンク部材の動きの説明図である。
【図１２】本発明に係る鉄道車両用１軸台車において平行リンク機構を適用した実施の形態の平面図である。
【図１３】本発明の実施例に係る１軸台車を連接個所に適用した部分低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【図１４】従来の鉄道車両用１軸台車に作用するピッチングモーメントの説明図である。
【符号の説明】
１ 単一車両
１’ 連接車両
１” 連接車両
２ 床面
３ 車体
９ レール
１０ １軸台車
１１ 台車枠
１１ａ 台車枠の基部
１１ｂ 台車枠の支持部
１２ 非回転式車軸部材
１３ 車輪
１３ａ 車軸
１４ リンク機構
１４Ａ リンク部材
１４Ａａ 一端部
１４Ａｂ 他端部
１４Ｂ リンク部材
１４Ｂａ 一端部
１４Ｂｂ 他端部
１５ 軸箱守り部材
１６ 軸箱
１７ 軸ばね
１８ 枕ばね
２０ ブラケット
４０ 平行リンク機構
Claims (4)
- 車輪が車軸又はそれに代わる構成部材に回転可能に支持されており、この車軸又はそれに代わる構成部材を保持する台車枠が４つの枕ばねにて車体を支持するとともに、前記台車枠がリンク機構を介して車体に結合されている鉄道車両用１軸台車であって、
前記リンク機構が、前記台車枠側に比べて車体側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置され、かつ平面視における軸線の延長線上の交点が車体の幅方向の中心軸線上に位置する左右のリンク部材を備え、前記左右のリンク部材の軸線の延長線上の交点を仮想旋回中心として旋回可能に構成され、
前記台車枠が、前記左右の車輪の中心位置よりも下方に位置する部分を有し、その部分に前記左右のリンク部材が連結され、
前記車体とリンク部材との間又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構が設けられていることを特徴とする鉄道車両用１軸台車。 - 前記左右のリンク部材の台車枠への連結点が、レール踏面から１００ｍｍ〜３００ｍｍの高さに位置している請求項１に記載の鉄道車両用１軸台車。
- 車輪が車軸又はそれに代わる構成部材に回転可能に支持されており、この車軸又はそれに代わる構成部材を保持する台車枠が４つの枕ばねにて車体を支持するとともに、前記台車枠がリンク機構を介して車体に結合されている鉄道車両用１軸台車であって、
前記リンク機構が、前記台車枠側に比べて車体側の幅方向の間隔が広くなるように平面視略ハの字状に配置され、かつ平面視における軸線の延長線上の交点が車体の幅方向の中心軸線上に位置する左右のリンク部材を備え、前記左右のリンク部材の軸線の延長線上の交点を仮想旋回中心として旋回可能に構成され、
前記リンク部材は、側面視において、その軸線の延長線が、左右の車輪とレールとの接触点を通過するように構成され、
前記車体とリンク部材との間又はリンク部材と台車枠との間に、平行リンク機構が設けられていることを特徴とする鉄道車両用１軸台車。 - 前記リンク部材は、一端部が球面軸受け、ユニバーサルジョイントあるいは弾性体を介して台車枠に結合され、他端部が前記車体に垂直軸回り又は垂直方向の上端側が下端側に比べて車軸部材中心側へ傾斜した傾斜軸回りに回転可能に軸支されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の鉄道車両用１軸台車。
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