JP5248769B2 - リニア誘導モータを備える台車 - Google Patents

Description

本発明はリニア誘導モータによる推進用に設計された台車、および鉄道車両の台車へリニア誘導モータを取り付けるための装置に関する。詳細には、本発明はリアクションレールに対するリニア誘導モータの高さを調節するための調節装置を装備した装置に関する。また、本発明は鉄道車両の台車へリニア誘導モータを取り付けるための方法、およびリニア誘導モータとリアクションレールとの間の距離を調節するための方法に関する。

リニア誘導モータは１つ以上のリアクションレール上に配置されている界磁巻線からなり、車両上の界磁巻線とレールの滑走面との間には、移動磁界を生ずる多相電流が供給されている。リニア誘導モータは、鉄道車両において電磁ブレーキおよびリニア誘導モータ推進装置を提供するために用いられる。いずれの場合にも、正常運転中に電磁ブレーキまたはモータを適正かつ制御可能に動作させるには、界磁巻線とリアクションレールの滑走面との間のエアギャップを一定またはほぼ一定に保持する必要がある。このエアギャップはリニア誘導モータでは電磁ブレーキよりも狭く、典型的には９〜２４ｍｍである。

特許文献１には、鉄道リニアモータ用の弾性支持装置が開示されている。界磁巻線は従来の台車の４つの軸箱を連結する強直なフレームに取り付けられている。この強直なフレームは２つの長手部材および２つのクロスメンバからなり、２つの長手部材の端は車軸の４つの軸箱上に置かれている。台車の前後方向の中央の垂直面の各側には、２つの誘導モータが配置されている。各誘導モータは、長手部材上の一連の側方弾性スタッドによって支持される。追加の前後方向弾性スタッドは、前後方向の牽引力をクロスメンバに伝達するために用いられる。フレームの長手部材は、軸箱に対して長手部材の垂直位置を調節するためのスクリュ・ナット連結を含む手段によって、軸箱に取り付けられている。しかしながら、フレームのロール角およびピッチ角に４つのスクリュ・ナット連結の各々が同時に影響を及ぼすので、フレームおよび誘導モータの位置を正確に調節することは困難であると分かる。

リニア誘導モータを備える操舵可能な鉄道台車は、特許文献２によって知られている。この台車は４つのフランジ付き車輪上に支持されており、その車軸はジャーナルハウジングに回転可能に保持されている。ジャーナルハウジングは、それぞれ前ヨークおよび後ヨークに固定されている。台車は、車体を支持するためのボルスタおよび関連する第２の懸架要素によって、鉄道車両の車体に連結されている。前後の車軸の操舵を可能とするように、前後のヨークはボルスタに連節されている。リニア誘導モータは３つの垂直なリンクからなるシステムによって、ヨークに対し支持されている。このシステムは、台車の前後方向の中央の垂直面の中央に位置し、中央から離れたヨークにリニア誘導モータを連結するための１つのシングルリンクと、台車の前後方向の中央の垂直面の両側に等距離に配置されている１対の懸架リンクとを含む。

リニア誘導モータを備える台車は、特許文献３によって知られている。この台車は２つの車軸を備えており、各車軸は１対の軸箱、軸箱とサドルとの間の相対的な垂直運動を可能とするように各軸箱の上に装備されたサドル鋳造材、４つのサドルに強直に固定された台車フレーム、およびフレームと軸箱との間の第１の懸架装置を備える。各車軸の軸は、車輪近くに位置する１対のベアリング上に端が支持されているＵ字形ビームによって、囲まれている。各ビームは、リニア誘導モータのインダクターの前後端のうちの一方を吊下するための、中心に位置する１つの弾性自在継手を備えている。この構成では、Ｕ字形ビームの弾性懸架装置は提供されないので、ビームとシャフトとの間のベアリングは大きな
加速度を経験する。リニア誘導モータは２つの自在継手によってのみ支持され、自在継手の中心と交差する縦方向の水平軸周りに自由に回転することが可能である。しかしながら、エアギャップが小さいとき、この運動は許容不可能である。さらに、リニア誘導モータは車両の前後方向の中心軸に沿って離間された２点のみから保留されているので、リニア誘導モータの水準誤差、即ち、リニア誘導モータの左右の側の間の高さの差、を調節することは不可能である。
米国特許第３，５１６，３６４号明細書 米国特許第４，４４０，０９２号明細書 欧州特許第０１０２５５１号明細書

本発明の１つの目的は、リニア誘導モータとリアクションレールとの間の非常に小さなエアギャップを可能とする台車を提供することである。
本発明の別の目的は、車両本体を支持し、かつ、リニア誘導モータの特定の必要を満たすように最適化された懸架装置を有する台車を提供することである。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、鉄道車両の車体を支持するための台車であって、各々１対の左右の軸箱においてジャーナルに連結されている２つの車軸と、第１の懸架装置によって軸箱上に支持されており、かつ、車体を支持するための第２の懸架装置を備える台車フレームと、各々左右の弾性取付手段によって１対の左右の軸箱のうちの１つに取り付けられている２つのクロスメンバと、弾性取付手段はクロスメンバがクロスメンバの回転横断軸周りに限定的に旋回運動することを可能とすることと、各クロスメンバにリニア誘導モータを連結するためのリンク手段と、各クロスメンバ上のリンク手段によって付勢される合力の作用点は左右の弾性取付手段から等距離にあり、クロスメンバの回転軸の中心に位置することと、からなることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の台車において、リンク手段はリニア誘導モータとクロスメンバとの間の推力方向への相対移動を可能とすることと、台車はリニア誘導モータと台車または鉄道車両の車体との間に推力を直接伝達するための推力伝達手段を含むことと、を含むことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の台車において、リンク手段はリニア誘導モータとクロスメンバとの間の台車の横断方向への相対移動を可能とすることと、台車はリニア誘導モータと台車または鉄道車両の車体との間に横力を直接伝達するための側方リンク手段を含むことと、を含むことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の台車において、リンク手段は、２つのクロスメンバのうちの第１のクロスメンバにリニア誘導モータを連結するための２つ以上のリンク部材と、２つのクロスメンバのうちの第２のクロスメンバにリニア誘導モータを連結するための１つ以上のリンク部材とを含むことと、同２つ以上のリンク部材は第１のクロスメンバの中央点の両側に側方に離間された２つの位置にて第１のクロスメンバに連結されていることと、を含むことを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の台車において、リンク手段は２つのクロスメンバのうちの第１のクロスメンバにリニア誘導モータを連結するための３つの垂直リンク部材からなるセットを含むことと、同セットは第１のクロスメンバを長手方向に見て一方の側にて第１のクロスメンバに枢着されている中央リンクと、第１のクロスメンバの他方の側にて第１のクロスメンバの中央点の両側に側方に離間され、
かつ、第１のクロスメンバの中央点から等距離にある２つの位置にて第１のクロスメンバに枢着されている１対の左右のリンク部材とからなることと、３つの垂直リンク部材はリニア誘導モータに枢着されていることと、を含むことを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の台車において、リンク手段は第２のクロスメンバの回転軸の両側に前後方向に離間された２つの位置にてリニア誘導モータと、第２のクロスメンバとに枢着されている２つの垂直リンク部材からなるセットを含むことを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の台車において、左右の弾性取付手段はクロスメンバと軸箱との間の距離を調節するための左右の高さ調節機構を含むことを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の台車において、各高さ調節機構は雌ねじを備える第１の調節装置要素および雄ねじを備える第２の調節装置要素を含むことと、第１の調節装置要素および第２の調節装置要素のうちの一方は対応する軸箱に固定されていることと、第１の調節装置要素および第２の調節装置要素のうちの他方はゴムばねを通じてクロスメンバに固定されていることと、を含むことを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の台車にリニア誘導モータを取り付けるための方法であって、リンク手段によって第１のクロスメンバおよび第２のクロスメンバにリニア誘導モータを取り付ける工程を含むことを要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の方法において、３箇所以上、好適には４箇所以上において、リニア誘導モータまたはクロスメンバと地面またはリアクションレールとの間の距離を測定する工程を含むことを要旨とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の方法において、左右の弾性取付手段はクロスメンバと軸箱との間の距離を調節するための左右の高さ調節機構を含むことと、測定した距離に基づき水準誤差を評価する工程と、第２の高さ偏差および水準誤差に基づきクロスメンバのうちの１つの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する工程と、を含むことを要旨とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の方法において、左右の弾性取付手段はクロスメンバと軸箱との間の距離を調節するための左右の高さ調節機構を含むことと、測定した距離に基づき、リニア誘導モータの前後方向の第１の端における所定の所要高さからの第１の高さ偏差と、リニア誘導モータの前後方向の第２の端における所定の所要高さからの第２の高さ偏差とを評価する工程と、第１の高さ偏差に基づきリニア誘導モータの前後方向の第１の端近くの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する工程と、第２の高さ偏差に基づきリニア誘導モータの前後方向の第２の端近くの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する工程と、を含むことを要旨とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項９に記載の方法において、左右の弾性取付手段はクロスメンバと軸箱との間の距離を調節するための左右の高さ調節機構を含むことと、測定した距離に基づき、リニア誘導モータの前後方向の第１の端における所定の所要高さからの第１の高さ偏差と、リニア誘導モータの前後方向の第２の端における所定の所要高さからの第２の高さ偏差とを評価する工程と、測定した距離に基づき水準誤差を評価する工程と、第１の高さ偏差に基づきリニア誘導モータの前後方向の第１の端近くの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する工程と、第２の高さ偏差および水準誤差に基づき、リニア誘導モータの前後方向の第２の端近くの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する
工程と、を含むことを要旨とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項７または８に記載の台車に取り付けられたリニア誘導モータの位置を調節するための方法であって、３箇所以上、好適には４箇所以上において、リニア誘導モータまたはクロスメンバと、地面またはリアクションレールとの間の距離を測定する工程と、測定した距離に基づき、リニア誘導モータの前後方向の第１の端における所定の所要高さからの第１の高さ偏差と、リニア誘導モータの前後方向の第２の端における所定の所要高さからの第２の高さ偏差とを評価する工程と、測定した距離に基づき水準誤差を評価する工程と、第１の高さ偏差に基づきリニア誘導モータの前後方向の第１の端近くの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する工程と、第２の高さ偏差および水準誤差に基づき、リニア誘導モータの前後方向の第２の端近くの左右の弾性取付手段の高さ調節機構を操作する工程と、を含むことを要旨とする。

図１を参照する。台車１０の非懸架部分は、２つの車軸１２，１４を備える。各車軸１２，１４は通常の左右の軌道車輪１６を有し、左右の軌道車輪１６の間に位置する１対の左右の軸箱１８において、ジャーナルに各々連結されている。各軸箱１８は前後の受け皿２０を備えており、第１の懸架装置のゴムばね２２の下端は前後の受け皿２０上に当接している。

図２に示すように、第１の懸架装置のゴムばね２２は各々その上端にてスピンドル２４に螺合されており、スピンドル２４は側部台車フレーム２６を通じて突出し、側部台車フレーム２６に固定されている。台車フレーム２７は１対の管状の横ばり２８と、側部台車フレーム２６に溶接された前後のクロスメンバ３０とを備える。車両本体は空気ばね組立品によって台車の側部の部材上に支持される。

図２に示すように、台車１０はリニア誘導モータ４４を支持するための１対のクロスメンバ４０，４２を備える。クロスメンバ４０，４２は各々、車軸１２，１４のうちの一方の上を伸びており、その端部に２つの取付座４６を備える。図３に示すように、軸箱１８への連結を可能とするように、各取付座４６は貫通孔を有し、弾性連結部５２の上下のゴムばね４８，５０の間に挟まれている。ゴムばねは上下の硬質板に接合したゴム体からなり、ロッキングリング５８によって調節スリーブ５６上に保持される。調節スリーブ５６は雌ねじを備えており、この雌ねじは調節チューブ６０の雄ねじに螺合されている。調節チューブ６０は、半径方向に遊びを有さず取り付けスタッド６２の軸周りを自由に回転するように、その内側の軸の端部にて、軸箱ハウジング６４に螺合されている取り付けスタッド６２と共同して動作する。調節チューブ６０の軸方向の移動を防ぐために、スタッド６２の上部端に六角形のロックナット６６を螺合する。六角形のロッキングナット６８を調節チューブ６０に螺合して、調節スリーブ５６の位置を固定することが可能である。

ゴムばね４８，５０は軸箱１８に対する各クロスメンバ４０，４２の剛直な垂直懸架装置を提供するが、その回転剛性は低く、弾性連結部５２の回転の中心にてクロスメンバが車軸１２，１４に平行に、左右の取り付けスタッド６２と交差して、水平横断軸７６に対して回転することを可能とする。

５つの垂直リンク８０，８２，８４，８６，８８からなるシステムは、クロスメンバに対してリニア誘導モータ４４を支持する。このシステムは、一方のクロスメンバ４０の両側の左右の取り付けスタッド６２から等距離にあり、中央に位置する１対の垂直リンク８０，８２を含む。また、この垂直リンクのシステムは、リニア誘導モータ４４を他方のクロスメンバ４２に連結するための３つの垂直リンク８４，８６，８８を含む。垂直リンク８４はクロスメンバを長手方向に見て一方の側に、取り付けスタッド６２から等距離に位
置する。他の２つの垂直リンク８６，８８はクロスメンバを長手方向に見て他方の側に、垂直リンク８４から等距離に、互いから側方に離間して位置する。５つのリンクは金属ボールベアリングを通じてクロスメンバ４０，４２およびリニア誘導モータ４４に枢着されている。これらの連結全体のため、リンクによってクロスメンバへ伝達される力が均衡されて、各クロスメンバ上のリンクによって付勢される合力の作用点は、取り付けスタッドから等距離にあるクロスメンバの回転軸に位置する。したがって、この５つのリンクからなるシステムは、３点の水準方式と等価である。

長尺状の連接棒９０は台車フレーム２７の管状の横ばり２８のうちの一方にリニア誘導モータ４４から推力を直接伝達する。２つの側方リンク９２，９４は、好適には台車の同じ側に位置し、側部台車フレーム２６のうちの一方にリニア誘導モータ４４から横力を伝達する。

調節スリーブ５６と調節チューブ６０とからなる対は各々、弾性連結部５２と一体の高さ調節装置を構成する。この高さ調節装置には、車体床面の開口部を通じて上方から達することが可能であり、次のように操作される。ロッキングナット６８を解放し、１，２回転だけ緩める。次いで、ロックナット６６を解放すると、ねじ山付きチューブの自由回転が可能となる。次いで、ねじ山付きチューブの六角形の頭部にレンチを係合させ、必要に応じて調節スリーブを上下させることが可能である。所要位置に達すれば、ロックナットを締め、ロッキングナットを締める。

４つの高さ調節装置は軸箱および地上のリアクションレールに対してクロスメンバの位置を調節するために用いられる。高さ調整手順は次のとおりである。最初に台車を直線的かつ水平な軌道部分に配置する。４箇所程度にて、リニア誘導モータとリアクションレールとの間の距離を正確に測定する。好適には、測定位置はリニア誘導モータの外縁部の方にあり、クロスメンバに沿っている。この測定位置は軌道の中心線周りに対称である。

水準誤差は、リニア誘導モータの前後端の各々に対して、各端における２箇所の測定位置の高さの差として決定される。次いで、前後の水準誤差の平均として、平均水準誤差が決定される。

クロスメンバ４２に対しては、平均水準誤差の半分をリニア誘導モータの低い側に加え、平均水準誤差の半分を高い側から減じることによって、水準誤差の調節を実施することが可能である。クロスメンバ４０に対しては、リニア誘導モータの端がクロスメンバの中央に取り付けられているので、調節を行う必要はない。

同様に、リニア誘導モータの前後端の各々にて平均の高さが決定され、所定の公称高さからの偏差が算出される。この誤差が、対応するクロスメンバの高さ調節装置に対して必要な調節である。

水準誤差および高さ誤差を同時に算出可能であることや、これらの調節を１工程で実行可能であることは明らかである。
４箇所ではなく、クロスメンバ４０近くの１箇所の中央位置と、クロスメンバ４２の端の方の２箇所の位置との３箇所にて、高さ測定を行うことが可能である。

上述の台車は、単独のまたは任意の所望の構成の車体を運ぶ、任意の種類の鉄道車両と共に用いることが可能である。
容易に認められるように、上述の懸架装置構成を用いて、車両用のガイドレールに取り付けられているリニア誘導モータのリアクションプレートを支持することが可能である。

リンクの連結は剛直な弾性手段を備えることが可能である。

本発明による台車の下部の斜視図。 図１の台車の斜視図。 図１の台車の調節装置および弾性連結部の部分図。

符号の説明

１０…台車、１２，１４…車軸、１８…軸箱、２２，４８，５０…ゴムばね、４０，４２…クロスメンバ、４４…リニア誘導モータ。

Claims (7)

1. 鉄道車両の車体を支持するための台車において、
   各々１対の左右の軸箱においてジャーナルに連結されている２つの車軸と、
   第１の懸架装置によって左右の軸箱上に支持されている台車フレームであって、該台車フレームは、車体を支持するための第２の懸架装置を備えている、前記台車フレームと、
   台車フレームから独立している２つのクロスメンバであって、各々のクロスメンバは、第１の懸架装置から独立している左右の弾性取付手段によって１対の左右の軸箱のうちの１つに取り付けられている、前記２つのクロスメンバと、
   各クロスメンバにリニア誘導モータを連結するためのリンク手段と、からなり、
   前記弾性取付手段は、クロスメンバがクロスメンバの回転横断軸周りに限定的に旋回運動することを可能とし、
   各クロスメンバ上のリンク手段によって付勢される合力の作用点は、左右の弾性取付手段から等距離にあり、クロスメンバの回転軸の中心に位置し、
   前記リンク手段は、２つのクロスメンバのうちの第１のクロスメンバに前記リニア誘導モータを連結するための少なくとも２つのリンク部材と、２つのクロスメンバのうちの第２のクロスメンバに同リニア誘導モータを連結するための少なくとも１つのリンク部材とを備え、前記２つのリンク部材が、第１のクロスメンバの中央点の両側に側方に離間された２つの位置にて第１のクロスメンバに連結されている、台車。
2. リンク手段は、リニア誘導モータとクロスメンバとの間の推力方向への相対移動を可能とし、
   台車は、リニア誘導モータと、台車または鉄道車両の車体との間に推力を直接伝達するための推力伝達手段を含む請求項１に記載の台車。
3. リンク手段は、リニア誘導モータとクロスメンバとの間の台車の横断方向への相対移動を可能とし、
   台車は、リニア誘導モータと、台車または鉄道車両の車体との間に横力を直接伝達するための側方リンク手段を含む請求項１または２に記載の台車。
4. リンク手段は、２つのクロスメンバのうちの第１のクロスメンバにリニア誘導モータを
   連結するための３つの垂直リンク部材からなるセットを含み、
   同セットは、第１のクロスメンバを長手方向に見て一方の側にて第１のクロスメンバに枢着されている中央リンクと、第１のクロスメンバの他方の側にて第１のクロスメンバの中央点の両側に側方に離間され、かつ、第１のクロスメンバの中央点から等距離にある２つの位置にて第１のクロスメンバに枢着されている１対の左右のリンク部材とからなり、
   ３つの垂直リンク部材は、リニア誘導モータに枢着されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の台車。
5. リンク手段は、第２のクロスメンバの回転軸の両側に前後方向に離間された２つの位置にて、リニア誘導モータと第２のクロスメンバとに枢着されている２つの垂直リンク部材からなるセットを含む請求項４に記載の台車。
6. 左右の弾性取付手段は、クロスメンバと左右の軸箱との間の距離を調節するための左右の高さ調節機構を含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の台車。
7. 各高さ調節機構は、雌ねじを備える第１の調節装置要素および雄ねじを備える第２の調節装置要素を含み、第１の調節装置要素および第２の調節装置要素のうちの一方は対応する軸箱に固定されており、第１の調節装置要素および第２の調節装置要素のうちの他方はゴムばねを通じてクロスメンバに固定されている請求項６に記載の台車。

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