JP5291655B2 - 軸箱支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車体を支持してレール上を走行する鉄道車両用台車の軸箱支持装置に関する。

鉄道車両が曲線を通過する場合、外軌側車輪においては車輪直径の大きな部分がレール上を接触回転するとともに内軌側車輪においては車輪直径の小さな部分がレール上を接触回転し、この車輪直径差によって外軌と内軌とのレール長短差を補っている。
ところが、このような曲線走行時においては車輪の転走方向が曲線の接触方向と一致していない。このため車輪踏面とレールの車輪踏面接触面との間にはアタックアングルと称する角度が生じ、これに起因する応力と車両の遠心力のため車輪とレール間には横圧が発生する。

上記のような横圧が生じるとレールが押し広げられたりレールや車輪の磨耗の進行が早まることでメンテナンスコストが増大し、さらに車輪とレール間のキシリ音が発生するという問題が生じる。また、この横圧は曲線走行時の速度が大きいほど顕著となる一方、目的地までの到達時間短縮のためには曲線走行速度の向上が望まれている。

これに対応すべく、特許文献１には、軸箱側に連結される軸箱側部材と台車側に連結される台車側部材とを車両進行方向に相対変位可能に接続して連結手段を構成したものが開示されている。この連結手段は、軸箱側部材と台車側部材との距離を短縮する方向に付勢する戻しバネと、伸張する方向に付勢する空気バネと、車両の曲線通過時に空気バネの内圧を増大する制御手段を備えている。

この軸箱支持装置によれば、車両の直線走行時には戻しバネにより軸箱側部材と台車側部材とが接近して引張荷重に対する剛性が増大し、走行安定性の向上が図られる。一方、車両の曲線走行時には外軌側の空気バネの内圧を増大させる操舵指令が制御手段より入力される。これにより、軸箱側部材と台車側部材との距離が離間して輪軸の操舵を行うことができる。さらにこの際、連結手段の剛性が低下することで該連結手段がより伸張し易くなるため、輪軸の操舵を一層円滑に行うことができ、曲線通過性能を向上させることができる。

特開２００８−２４７１７３号公報

上記従来の技術においては、制御装置による右曲がりもしくは左曲がりのいずれかの操舵指令によって、これら操舵指令に対応した曲がり方向への曲線通過性能の向上させられる。しかしながら、万一、逆操舵の指令が入力された場合、即ち、右曲がりにもかかわらず左曲がりの操舵指令がなされ、もしくは左曲がりにもかかわらず右曲がりの操舵指令がなされた場合、アタックアングルが大きくなり横圧が増加してしまうという問題がある。

ここで、例えば空気バネの内圧の増大量を制限することで軸箱側部材及び台車側部材の最大離間距離をある程度小さくすれば、これにともなって逆操舵の際における横圧の増加量も低減させることができるとも考えられる。しかしながら、この場合、操舵指令が正常に入力された際の曲線通過性能が低下してしまうため、好ましくない。

この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、所望の曲がり方向の操舵指令が入力された際の曲線通過性能を高く維持することができるとともに、逆操舵の指令が入力された際であっても横圧の増加を抑制し安定した曲線通過性能を実現することが可能な軸箱支持装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る軸箱支持装置は、鉄道車両用台車の前輪及び後輪の輪軸両端部に設けられる軸箱を、車両の前後方向に延在する連結手段によって該台車の台車枠に対してそれぞれ支持する軸箱支持装置であって、前記連結手段は、前記台車枠に取り付けられ、シリンダ部を有する台車側部材と、前記軸箱に取り付けられ、前記シリンダ部に挿入されて前記軸箱側に向かって変位可能とされたロッドを有する軸箱側部材と、操舵指令によって前記シリンダ部の第一シリンダ室及び前記第二シリンダ室に流体圧を供給する流体圧供給手段と、前記第一シリンダ室に設けられ、前記流体圧の非供給時に前記ロッドを前記台車枠側に押圧するとともに、前記流体圧によって前記ロッドの押圧が相殺される第一ピストンと、前記第二シリンダ室に設けられ、前記流体圧により前記ロッドを前記軸箱側に押圧する第二ピストンと、前記ロッドが外力により前記軸箱側に変位した際にのみ前記第二シリンダ室内への前記流体圧の供給を許容するバルブ手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、曲線走行時には、外軌側の前輪に対して、車両進行方向前方へ向かっての外力Ｆ_ｏｕｔ、即ち、前輪を台車側部材から離間させる方向への外力（引張荷重）Ｆ_ｏｕｔがレールから与えられる。一方、内軌側の前輪に対しては、車両進行方向後方へ向かっての外力（圧縮荷重）Ｆ_in、即ち、前輪を台車側部材に接近させる外力Ｆ_inがレールから与えられる。

本発明の軸箱支持装置においては、操舵指令が入力されることのない直線走行時には第一シリンダ室内における第一ピストンがロッドを台車枠側に押圧することにより、引張荷重に対する剛性が確保されて高い走行安定性を実現することができる。

そして、曲線通過時に正常な操舵指令が入力されると、外軌側の軸箱支持装置において流体圧供給手段による流体圧の供給が開始される。この際、シリンダ部における第一シリンダ室に対して流体圧が供給されるが、第二シリンダ室に対してはバルブ手段によって当該流体圧の供給が禁止される。その結果、第一シリンダ室内においては第一ピストンのロッドに対する押圧が相殺され、第一ピストンによるロッドの拘束が解除される。これにより、ロッドが軸箱側に変位可能な状態となる。この際、当該外軌側の軸箱支持装置に曲線走行時の外軌側の外力Ｆ_ｏｕｔが与えられると、第一ピストンによる拘束が解除されたロッドは軸箱側に変位する。すると、これに連動してバルブ手段による第二シリンダ室内への流体圧の供給が許容され、第二シリンダ室内の第二ピストンが当該流体圧によりロッドを軸箱側に押圧する。これにより、ロッドを軸箱側に向かってより変位させることができる。即ち、供給される流体圧の大きさに応じてロッドを変位させることで連結手段を任意に伸張させることができるため、曲線通過性能を向上させることが可能となる。

一方、何らかの不具合によって曲線通過時に逆操舵の指令が入力されてしまった場合、内軌側の軸箱支持装置において流体圧供給手段による流体圧の供給が開始されてしまう。この際、シリンダ部の第一シリンダ室内にのみ流体圧が供給されることで、第一ピストンによるロッドの拘束が解除され、該ロッドが軸箱側に変位可能な状態になる。この際、内軌側の軸箱支持装置には、曲線走行時の内軌側の外力Ｆ_inが与えられるため、ロッドが軸箱側に変位することはない。さらに、バルブ手段による第二シリンダ室内への流体圧の供給が許容されることもないため、第二ピストンが軸箱側部材を押圧することはない。したがって、ロッドが軸箱側に変位することはないため、連結手段の収縮状態を維持することができ、内軌側にもかかわらず連結手段が伸張してしまうことによる横圧の増加を防止することができる。

また、本発明に係る軸箱支持装置においては、前記バルブ手段は、前記ロッドの前記台車枠側の端部に設けられ、前記第二シリンダ室内への前記流体圧の供給口を閉塞するとともに、前記ロッドが外力により変位した際にのみ前記供給口を開放する止栓部であることが好ましい。

これによって、曲線走行時に外軌側の前輪に与えられる外力Ｆ_ｏｕｔによってロッドが軸箱側に変位した際にのみ、当該ロッドに対して第二ピストンによる押圧力が与えられることになる。よって、逆操舵の際にロッドが変位することを防止することができるとともに、正常な操舵指令が入力されたには外軌側の連結手段を確実に伸張させて曲線通過性能を向上させることが可能となる。

さらに、本発明に係る軸箱支持装置においては、前記供給口を閉塞する前記止栓部が前記軸箱側に向かって受ける前記流体圧の大きさが、前記第一シリンダ室内においてロッドが前記台車枠側に向かって受ける前記流体圧の大きさよりも小さくなるように構成されていることが好ましい。

これによって、第一シリンダ室と第二シリンダ室とに供給される流体圧の大きさが同一である場合において、外軌側の外力Ｆ_ｏｕｔが作用していない状態における流体圧によるロッドの変位を禁止することができる。これにより、直線走行時に誤って操舵指令が入力された場合や曲線走行時に逆操舵の指令が入力された場合であっても連結手段の収縮状態を維持することができ、意図しない連結手段の伸張による走行安定性の低下及び押圧の増加を確実に防止することができる。

また、本発明に係る軸箱支持装置においては、前記バルブ手段は、前記ロッドが外力により前記軸箱側に変位したことに連動して、前記第二シリンダ室内への前記流体圧の供給を許容する電磁弁であってもよい。

これによっても上記同様、曲線走行時に外軌側の前輪に与えられる外力Ｆ_ｏｕｔによってロッドが軸箱側に変位した際にのみ、当該ロッドに対して第二ピストンによる押圧力を付与することができる。よって、逆操舵の際にロッドが変位することを防止することができるとともに、正常な操舵指令が入力された際には外軌側の連結手段を確実に伸張させて曲線通過性能を向上させることが可能となる。

本発明に係る軸箱支持装置によれば、操舵指令により流体圧を供給することでロッドを軸箱側に変位可能な状態とし、さらに、外力Ｆ_ｏｕｔによってロッドが軸箱側に変位した際にのみ流体圧による軸箱側に向かっての押圧力がロッドに加わる構成とすることによって、所望の曲がり方向の操舵指令が入力された際の曲線通過性能を高く維持しながら、逆操舵の指令が入力された際であっても横圧の増加を抑制して安定した曲線通過性能を実現することができる。

第１実施形態に係る軸箱支持装置を備えた鉄道車両用台車の側面図である。 第１実施形態に係る軸箱支持装置における連結手段の縦断面図である。 曲線走行時の際にレールより各車輪に与えられる外力を説明する平面図である。 第１実施形態の軸箱支持装置の連結手段の概要を説明する模式図である。 第１実施形態の軸箱支持装置の連結手段の動作を説明する模式図である。 第１実施形態の軸箱支持装置の連結手段の動作を説明する模式図である。 第１実施形態の軸箱支持装置の連結手段の動作を説明する模式図である。 第１実施形態の軸箱支持装置の連結手段の動作を説明する模式図である。 第２実施形態に係る軸箱支持装置における連結手段の縦断面図である。 第２実施形態軸箱支持装置の連結手段の概要を説明する模式図である。

以下、本発明に係る軸箱支持装置の第一の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る軸箱支持装置を備えた鉄道車両用台車の側面図、図２は実施形態に係る軸箱支持装置の側断面図である。
なお、以下の説明では、通常の鉄道車両技術と同様に、レールの長手方向（車両の進行方向）を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直交する方向を左右方向（車幅方向）、軌道面に垂直な鉛直方向を上下方向と称する。

図１に示すように、台車１は、台車枠１０と、台車空気バネ２０と、輪軸３０と、軸箱４０と、軸箱支持装置５０とから概略構成されている。

台車枠１０は、台車１のベースとなる構造部材であって、左右一対の側ばり、これら側ばりを中央に接続する横ばり等から構成されている。該台車枠１０上には、台車空気バネ２０及び牽引装置等の車体支持装置を介して車体（図示省略）が取り付けられる。

台車空気バネ２０は、上記台車枠１０と車体との間に設けられて該車体を弾性支持するものである。この台車空気バネ２０は、台車１の左右に例えば一対が設けられ、台車枠１０の左右の側ばりの上部にそれぞれ固定支持されている。

輪軸３０は、略円盤状をなす２枚の車輪３１を車軸３２に圧入して組み立てたものであって、台車１の前部及び後部に互いに車軸３２が平行となるように一対が設けられている。
また、軸箱４０は、輪軸３０の車軸３２の両端部に設けられて該輪軸３０を回動可能に支持するものであって、車軸３２をその軸線回りに回転可能に支持する軸受、該軸受を収容する軸箱体、及び潤滑装置等を備えて構成されている。

軸箱支持装置５０は、軸箱４０を台車枠１０に対して位置決めして弾性支持する装置であって、各車輪３１に対応して計４つが設けられている。この軸箱支持装置５０は、軸バネ５１、ダンパ５２及び連結手段６０を備えており、本実施形態においては連結手段６０としてモノリンク式のものが採用されている。

軸バネ５１は、軸箱４０の上部と台車枠１０の下部とにわたって設けられており、上下方向の荷重を支持している。
また、ダンパ５２は、軸箱４０の側部と台車枠１０との間に設けられており、軸箱４０が台車枠１０に対して上下方向に変位した際に減衰力を発生させて振動を低減させるものである。

そして、連結手段６０は、台車枠１０と軸箱４０との間において前後方向にわたって設けられており、これら台車枠１０及び軸箱４０に対して両端部がそれぞれピン継手によって揺動可能に接続されている。上記台車枠１０における連結手段６０との接続部１１は、軸箱４０に対して台車枠１０の前後方向における略中央部よりの位置に配置されている。この連結手段６０は、その一端部がこの接続部１１に連結されるとともに、他端部が軸箱４０の接続部４１に連結されている。

この連結手段６０は、詳しくは図２に示すように、台車枠１０側に接続された台車側部材７０と、軸箱４０側に接続されて台車側部材７０に対して前後方向に相対移動する軸箱側部材９０と、流体圧供給手段１００とを備えている。

台車側部材７０は、内部に第一シリンダ室７１Ａ及び第二シリンダ室７１Ｂを有するシリンダ部７１を備えている。このシリンダ部７１は、軸箱４０側（図２の左側）に開口するとともに底部７２ａを台車枠１０側（図２の右側）に向けた有底箱状をなす箱体７２と、箱体７２の開口を軸箱４０側にて閉塞する蓋体７３と、これら箱体７２と蓋体７３とによって形成される内部空間を前後方向に二分するように設けられた中間プレート７４とから構成されている。そして、上記内部空間のうち、中間プレート７４によって区画形成された軸箱４０側の空間が第一シリンダ室７１Ａとされ、台車枠１０側の空間が第二シリンダ室７１Ｂとされている。

また、蓋体７３及び中間プレート７４には、前後方向に沿って延びる中心軸線Ｏに沿って形成された略円形の貫通孔７３ａ，７４ａがそれぞれ形成されている。蓋体７３の貫通孔７３ａの内径寸法は後述するロッド９１における軸箱側小径部９１ａの外径寸法と略同一の径とされている。また、中間プレート７４の貫通孔７４ａの内径寸法は、蓋体７３の貫通孔７３ａの内径寸法より一回り大きく形成され、後述するロッド９１における大径部９１ｂの外径寸法と略同一の径とされている。

このシリンダ部７１における台車枠１０側を向く面、即ち、箱体７２における底部７２ａの台車枠１０側を向く面には、この面から突き出すようにしてブッシュ保持部７５が形成されており、該ブッシュ保持部７５の側面には軌道面において上記中心軸線Ｏと直交する方向、即ち車軸３２の延在方向と平行な方向に向けて貫通孔７５ａが形成されている。そして、この貫通孔７５ａには、ブッシュ保持部７５に対して台車枠１０を弾性支持する台車枠側ブッシュ（図示省略）が圧入されており、これによって、台車側部材７０が台車枠１０の接続部１１に連結されている。

第一シリンダ室７１Ａ内には第一ピストン７６が設けられている。この第一ピストン７６は、第一シリンダ室７１Ａを前後方向に２つに区画するようにして該前後方向に摺動可能に配置されており、中心軸線Ｏに沿って形成された貫通孔７６ａを備えている。この貫通孔７６ａの内径寸法は上述した蓋体７３の貫通孔７３ａの内径寸法と略同一の径に設定されており、即ち、ロッド９１における軸箱側小径部９１ａの外径寸法と略同一の径に設定されている。また、第一ピストン７６における台車枠１０側を向く面は、中心軸線Ｏに直交する平坦面状をなして、中間プレート７４及びロッド９１の軸箱側段部９１ｄに当接可能な当接面７６ｂとされている。

第一シリンダ室７１Ａにおいて第一ピストン７６により区画された空間のうち、軸箱４０側の空間は付勢部材収容室７７とされ、台車枠１０側の空間は流体圧導入室７８とされている。

付勢部材収容室７７には、第一ピストン７６を台車枠１０側に向かって付勢する付勢部材７９が設けられている。本実施形態においては、この付勢部材７９として、軸箱４０側にスラストワッシャ７９ｂを備えるとともに台車枠１０側にスプリングガイド７９ｃを備えた皿バネ７９ａを採用している。このような構成の付勢部材７９には、中心軸線Ｏに沿った挿通孔７９ｄが形成されており、この挿通孔７９ｄの内径寸法は、上記蓋体７３及び中間プレート７４の貫通孔７３ａ，７４ａの内径寸法、即ち、ロッド９１における軸箱側小径部９１ａの外径寸法と略同一か僅かに大きい径に設定されている。

さらに、シリンダ部７１には、箱体７２の外部に開口する第一供給ポート７２ｂが形成されており、この第一供給ポート７２ｂには、中間プレート７４の内部に穿設された連通路７４ｂの一端が接続されている。この連通路７４ｂの他端は第一シリンダ室７１Ａの流体圧導入室７８に開口しており、当該開口が第一シリンダ室７１Ａの流体圧導入室８１内に流体圧を供給するための供給口７１ａとされている。

第二シリンダ室７１Ｂ内には第二ピストン８０が設けられている。この第二ピストン８０は、第二シリンダ室７１Ｂを前後方向に２つに区画するようにして該前後方向に摺動可能に配置されており、中心軸線Ｏに沿って形成された貫通孔８０ａを備えている。この貫通孔８０ａの内径寸法は、ロッド９１における台車側小径部９１ｃの外径寸法と略同一の径に設定されている。また、第二ピストン８０における軸箱４０側を向く面は、中心軸線Ｏに直交する平坦面状をなして、ロッド９１の台車側段部９１ｅに当接する当接面８０ｂとされている。

第二シリンダ室７１Ｂにおいて第二ピストン８０により区画された空間のうち、台車枠１０側の空間は流体圧導入室８１とされている。また、シリンダ部７１には、その箱体７２の外部に開口する第二供給ポート７２ｃが形成されており、この第二供給ポート７２ｃには、箱体７２の底部７２ａ内に穿設された連通路７２ｄの一端が接続されている。この連通路７２ｄの他端は第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１に開口しており、当該開口が第二シリンダ室７１Ｂに流体圧を供給するための供給口７１ｂとされている。なお、本実施形態においてこの供給口７１ｂの開口方向は中心軸線Ｏに一致している。

軸箱側部材９０は、中心軸線Ｏに沿って延びて、上記シリンダ部７１に挿入されるロッド９１を備えている。このロッド９１の軸箱４０側の端部はシリンダ部７１の外部に突出しており、該端部にはブッシュ保持部９２が連結されていおる。このブッシュ保持部９２の側面には軌道面において上記中心軸線Ｏと直交する方向、即ち車軸３２の延在方向と平行な方向に向けて貫通孔９２ａが形成されている。そして、この貫通孔９２ａには、ブッシュ保持部９２に対して軸箱４０を弾性支持する軸箱枠側ブッシュ（図示省略）が圧入されており、これによって、軸箱側部材９０が軸箱４０の接続部４１に連結されている。

上記ロッド９１におけるシリンダ部７１に挿入される部分は、軸箱４０側から台車枠１０側に向かって順に、軸箱側小径部９１ａ、大径部９１ｂ及び台車側小径部９１ｃとされている。大径部９１ｂは、軸箱側小径部９１ａ及び台車側小径部９１ｃよりも一回り大径に形成されている。この大径部９１ｂと軸箱側小径部９１ａとの間の段部は、軸箱４０側を向く平坦リング状をなす軸箱側段部９１ｄとされている。さらに、大径部９１ｂと台車側小径部９１ｃとの間の段部は、台車枠１０側を向く平坦リング状をなす台車側段部９１ｅとされている。

このようなロッド９１がシリンダ部７１に挿入された状態においては、台車側小径部９１ｃが第二ピストン８０の貫通孔８０ａを挿通し、大径部９１ｂが中間プレート７４の貫通孔７４ａを挿通し、軸箱側小径部９１ａが蓋体７３の貫通孔７３ａ、付勢部材７９の挿通孔７９ｄ及び第一ピストン７６の貫通孔７６ａを挿通する。
そして、ロッド９１は、ロッドパッキン、ウェアリング、スクレーパ等が介装されることにより、貫通孔７３ａ，７４ａ，８０ａとの間で気密性を確保しながら中心軸線Ｏ方向に相対移動可能とされている。

なお、ロッド９１における軸箱側小径部９１ａに対しては第一ピストン７６が当接可能とされ、台車側小径部９１ｃに対しては第二ピストン８０が当接可能とされている。

また、このようなロッド９１の台車枠１０側の端部には、中心軸線Ｏ方向に突出して、第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１に開口する流体圧の供給口７１ｂを閉塞可能な止栓部９３が設けられている。この止栓部９３は、ロッド９１が最も台車枠１０側に位置している際に供給口７１ｂに嵌合することにより該供給口７１ａを閉塞し、この状態からロッド９１が軸箱４０側に変位した際に供給口７１ｂから外れるように構成されている。本実施形態においてはこの止栓部９３が、第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１に流体圧の供給を禁止又は許容するバルブ手段としての役割を担っている。

なお、本実施形態においては、この止栓部９３の先端部の面積、即ち、止栓部９３が供給口７１ｂを閉塞している状態において流体圧を受ける受圧面の面積は、ロッド９１の軸箱側段部９１ｄの面積よりも小さいものとされている。

流体圧供給手段１００は、上記第一供給ポート７２ｂ及び第二供給ポート７２ｃにそれぞれ流体圧を送り込むことにより、第一シリンダ室７１Ａの流体圧導入室７８、第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１にそれぞれ流体圧を供給する役割を担っている。この流体圧供給手段１００は、例えば図示しない制御装置に接続されており、車両の曲線通過時に操舵指令が入力された際に、外軌側の前輪３１ａ（図３参照）における軸箱支持装置５０に流体圧が供給されるように動作する。
なお、流体圧供給手段１００から供給される流体圧としては、空圧、油圧等を適宜採用することができる。

また、本実施形態においては、第一供給ポート７２ｂ及び第二供給ポート７２ｃは同一の配管に接続されており、これにより、第一供給ポート７２ｂ及び第二供給ポート７２ｃには常に同一圧の流体圧が送り込まれることになる。

ここで、曲線走行時に各車輪３１にレールより与えられる外力について、図３について説明する。
曲線走行時において、４つの車輪３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのうち外軌側の前輪３１ａには、車両進行方向前方へ向かっての外力Ｆ_ｏｕｔ、即ち、前輪３１ａを台車側部材７０から離間させる方向への外力Ｆ_ｏｕｔがレールから与えられる。この際、外軌側の前輪３１ａの軸箱支持装置５０の連結手段６０の軸箱側部材９０に対しても、外力Ｆ_ｏｕｔが同様の大きさの引張荷重として作用する。
一方、内軌側の前輪３１ｂには、車両進行方向後方へ向かっての外力Ｆ_in、即ち、前輪３１ｂを台車側部材７０に接近させる方向への外力Ｆ_ｉｎがレールから与えられる。この際、内軌側の前輪３１ｂの軸箱支持装置５０の連結手段６０の軸箱側部材９０に対しても、外力Ｆ_ｉｎが同様の大きさの圧縮荷重として作用する。

これを踏まえて、本実施形態の軸箱支持装置５０の作用について図４〜図７を参照して説明する。これら図４〜図７は、図２における軸箱支持装置５０の連結手段６０を模式化したものであり、各符号が示す構成要素は上述の通りである。

まず、直線走行時における軸箱支持装置５０の作用について説明する。操舵指令が入力されることのない直線走行時には、軸箱支持装置５０の連結手段６０は、図４に示す基本長の状態とされる。この状態においては、第一シリンダ室７１Ａ内における第一ピストン７６が付勢部材７９の付勢力によってロッド９１の軸箱側段部９１ｄを押圧している。これにより、ロッド９１は最も台車枠１０側の位置しており、ロッド９１の止栓部９３は第二シリンダ室７１Ｂへの供給口７１ｂを閉塞した状態にある。

このように直線走行時においては、ロッド９１が第一ピストン７６の押圧によって基本長の状態に拘束されているため、ロッド９１に作用する引張荷重に対する剛性が確保されて、高い拘束安定性を実現することができる。

次に、操舵指令が入力された場合の軸箱支持装置５０の作用について説明する。
曲線通過時に正常に操舵指令が入力されると、外軌側の軸箱支持装置５０において流体圧供給手段１００による第一供給ポート７２ｂ及び第二供給ポート７２ｃに流体圧の導入が開始される。この際、第一シリンダ室７１Ａの流体圧導入室７８に対しては連通路７２ｄを介して流体圧の供給が行なわれる。一方、第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１に対しては、ロッド９１の止栓部９３が流体圧導入室８１への供給口７１ｂを閉塞しているため、流体圧の供給が禁止される。

その結果、第一シリンダ室７１Ａ内においては、流体圧が第一ピストン７６の当接面７６ｂに作用することにより、第一ピストン７６が付勢部材７９の付勢力に抗しながら軸箱４０側に変位する（図５参照）。即ち、流体圧が供給されることにより付勢部材７９の付勢力が相殺され、第一ピストン７６によるロッド９１の軸箱側段部９１ｄの拘束が解除される。これによって、ロッド９１は軸箱４０側に変位可能な状態となる。

この際、この外軌側の軸箱支持装置５０に曲線走行時に外軌側において与えられる外力Ｆ_ｏｕｔが作用すると、第一ピストン７６による拘束が解除されたロッド９１に対しても当該外力Ｆ_ｏｕｔが及び、ロッド９１は軸箱４０側に変位する（図６参照）。すると、これに連動して、止栓部９３が第二シリンダ室７１Ｂへの供給口７１ｂを開放し、第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１に流体圧の供給が開始される。

そして、第二ピストン８０に流体圧が作用すると、この流体圧による押圧力が当該第二ピストン８０と台車側段部９１ｅを介して当接するロッド９１にも作用する。これによって、第二ピストンによる押圧力Ｆ_Ｐがロッド９１に加わり、ロッド９１を軸箱４０側に向かってさらに変位させることができる（図７参照）。
このように、外力Ｆ_ｏｕｔに加えて、第二シリンダ室７１Ｂ内に供給される流体圧による第二ピストン８０の押圧力Ｆ_Ｐによってロッド９１を軸箱４０側に変位させることができる。これにより、外軌側の前輪３１ａにおける連結手段の前後方向長さを伸張させることができるため、曲線通過性能を向上させることが可能となる。

次に、逆操舵の場合の軸箱支持装置５０の作用について説明する。
何らかの不具合によって曲線通過時に逆操舵の指令が入力されてしまった場合、内軌側の軸箱支持装置５０において流体圧供給手段１００による流体圧の供給が開始されてしまう。これにより、シリンダ部７１の第一シリンダ室７１Ａ内のみに流体圧が供給され、第一ピストン７６によるロッド９１の拘束が解除され、該ロッド９１が軸箱４０側に変位可能な状態になる（図６参照）。

そして、内軌側の軸箱支持装置５０に、曲線走行時の内軌側の外力Ｆ_inが作用すると（図８参照）、第一ピストン７６による拘束が解除されたロッド９１に対しても当該外力外力Ｆ_inが作用する。この際、ロッド９１が軸箱４０側に変位することはないため止栓部９３は供給口７１ｂを閉塞した状態に維持される。したがって、第二シリンダ室７１Ｂ内への流体圧の供給が許容されることもなく、第二ピストン８０がロッド９１を軸箱４０側に向かって押圧することはない。これによって、連結手段６０を基本長の状態に維持することができ、内軌側にもかかわらず連結手段が伸張してしまうことによる横圧の増加を防止することができる。

このように、本実施形態の軸箱支持装置５０によれば、操舵指令により流体圧を供給することでロッド９１を軸箱４０側に変位可能な状態とし、さらに、外力Ｆ_ｏｕｔによってロッド９１が軸箱４０側に変位した際にのみ第二ピストン８０による押圧力がロッド９１に加わる構成とすることによって、所望の曲がり方向の操舵指令が入力された際の曲線通過性能を高く維持しながら、逆操舵の指令が入力された際であっても横圧の増加を抑制して安定した曲線通過性能を実現することができる。

なお、図８に示すように、第一ピストン７６が軸箱４０側に変位した状態では、止栓部９３に流体圧が作用することで該止栓部９３が軸箱４０側に向かって圧力を受けるとともに、軸箱側段部９１ｄに流体圧が作用することでロッド９１は台車枠１０側に向かって圧力を受ける。
ここで、本実施形態においては、止栓部９３が流体圧を受ける受圧面の面積がロッド９１の軸箱側段部９１ｄの面積よりも小さいものとされている。したがって、上記のように止栓部９３及び軸箱側段部９１ｄのそれぞれに互いに逆向きの流体圧が作用した際には、ロッド９１全体として台車枠１０側に向かっての力が作用する。したがって、流体圧によってロッド９１が不用意に移動してしまうことはない。

これにより、本実施形態のように第一シリンダ室７１Ａと第二シリンダ室７１Ｂとに供給される流体圧の大きさが同一である場合において、外軌側の外力Ｆ_ｏｕｔが作用していない状態における流体圧によるロッド９１の変位を禁止することができる。よって、直線走行時に誤って操舵指令が入力された場合や曲線走行時に逆操舵の指令が入力された場合であっても連結手段６０を基本長の状態に維持することができ、意図しない連結手段の伸張による走行安定性の低下及び押圧の増加を確実に防止することができる。

次に、本発明に係る軸箱支持装置の第二の実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図９は第２実施形態に係る軸箱支持装置における連結手段の縦断面図、図１０は第２実施形態軸箱支持装置の連結手段の概要を説明する模式図である。
なお、この図９及び図１０において第２及び図５と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図９に示すように第二実施形態の軸箱支持装置５０においては、ロッド９１に止栓部９３は設けられておらず、これに代えてロッド９１が当初の位置から、即ち連結手段６０が基本長となる位置から変位したことを検知する検知手段１１０が設けられている。また、第二シリンダ室７１Ｂの流体圧導入室８１への流体圧の供給口７１ｂは、中心軸線Ｏから離間した位置に開口している。

さらに、図１０に示すように、流体圧供給手段１００における第二供給ポート７２ｃへの接続管には、電磁弁１１１が設けられている。この電磁弁１１１は検知手段１１０がロッド９１の軸箱４０側への変位を検知した際にのみ開放状態となり、流体圧の第二供給ポート７２ｃへの供給を許容する一方、ロッド９１が初期位置、即ち連結手段６０が基本長となる位置にある場合には閉塞状態とされている。即ち、本実施形態においてはこの電磁弁１１１によってバルブ手段が構成されており、ロッド９１が外力Ｆ_ｏｕｔにより軸箱４０側に変位したことに連動して、第二シリンダ室７１Ｂ内に流体圧が供給されるように構成されている。

これによっても、第一実施形態と同様、曲線走行時に外軌側の前輪３１ａに与えられる外力Ｆ_ｏｕｔによってロッド９１が軸箱４０側に変位した際にのみ、当該ロッド９１に対して第二ピストン８０による押圧力を付与することができる。これにより、逆操舵の際にロッド９１が変位することを防止することができるとともに、正常な操舵指令が入力された際には外軌側の連結手段６０を確実に伸張させて曲線通過性能を向上させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、付勢部材７９としては皿バネ７９ａを採用した構成のみならず、コイルスプリング、ゴム等の弾性体等、他のものを採用して構成してもよい。

また、実施形態においては、第一シリンダ室７１Ａが軸箱４０側に配置され、第二シリンダ室７１Ｂが台車枠１０側に配置された例について説明したが、これに限定されず、この逆の構成、即ち、第一シリンダ室７１Ａが台車枠１０側に配置され、第二シリンダ室７１Ｂが軸箱側に配置された構成であってもよい。この場合、台車枠１０側の第一シリンダ室７１Ａ内における第一ピストン７６によってロッド９１を拘束し、軸箱４０側の第二シリンダ室７１Ｂにおける第二ピストン８０によってロッド９１を軸箱４０側へと向かって押圧することになる。

１ 台車
１０ 台車枠
３０ 輪軸
３１ 車輪
４０ 軸箱
５０ 軸箱支持装置
６０ 連結手段
７０ 台車側部材
７１ シリンダ部
７１ａ 供給口
７１ｂ 供給口
７１Ａ 第一シリンダ室
７１Ｂ 第二シリンダ室
７４ 中間プレート
７６ 第一ピストン
７７ 付勢部材収容室
７８ 流体圧導入室
７９ 付勢部材
７９ａ 皿バネ
８０ 第二ピストン
８１ 流体圧導入室
９０ 軸箱側部材
９１ ロッド
９１ａ 軸箱側小径部
９１ｂ 大径部
９１ｃ 台車側小径部
９１ｄ 軸箱側段部
９１ｅ 台車側段部
９３ 止栓部（バルブ手段）
１００ 流体圧供給手段
１１０ 検知手段
１１１ 電磁弁（バルブ手段）

Claims (4)

1. 鉄道車両用台車の前輪及び後輪の輪軸両端部に設けられる軸箱を、車両の前後方向に延在する連結手段によって該台車の台車枠に対してそれぞれ支持する軸箱支持装置であって、
   前記連結手段は、
   前記台車枠に取り付けられ、シリンダ部を有する台車側部材と、
   前記軸箱に取り付けられ、前記シリンダ部に挿入されて前記軸箱側に向かって変位可能とされたロッドを有する軸箱側部材と、
   操舵指令によって前記シリンダ部の第一シリンダ室及び第二シリンダ室に流体圧を供給する流体圧供給手段と、
   前記第一シリンダ室に設けられ、前記流体圧の非供給時に前記ロッドを前記台車枠側に押圧するとともに、前記流体圧によって前記ロッドの押圧が相殺される第一ピストンと、
   前記第二シリンダ室に設けられ、前記流体圧により前記ロッドを前記軸箱側に押圧する第二ピストンと、
   前記ロッドが外力により前記軸箱側に変位した際にのみ前記第二シリンダ室内への前記流体圧の供給を許容するバルブ手段と、を備えることを特徴とする軸箱支持装置。
2. 前記バルブ手段は、
   前記ロッドの前記台車枠側の端部に設けられ、前記第二シリンダ室内への前記流体圧の供給口を閉塞するとともに、前記ロッドが外力により変位した際にのみ前記供給口を開放する止栓部であることを特徴とする請求項１に記載の軸箱支持装置。
3. 前記供給口を閉塞する前記止栓部が前記軸箱側に向かって受ける前記流体圧の大きさが、前記第一シリンダ室内において前記ロッドが前記台車枠側に向かって受ける前記流体圧の大きさよりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸箱支持装置。
4. 前記バルブ手段は、
   前記ロッドが外力により前記軸箱側に変位したことに連動して、前記第二シリンダ室内への前記流体圧の供給を許容する電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の軸箱支持装置。

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