JP5425046B2 - 鉄道車両用台車とそれを用いた鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用台車、詳しくは、前後の左右を４つの車輪によって、左右の側梁が軸箱を介し支持され、側梁間が車軸よりも低い位置に連結部を持ったフレームを有した低床用の鉄道車両用台車とそれを用いた鉄道車両に関するものである。

このような鉄道車両用台車は、例えば、下記の特許文献１で知られている。特許文献１は、前後の左右を４つの車輪によって、左右の側梁が軸箱と１次サスペンションを介し支持され、側梁間が車軸よりも低い位置に連結部を持ったフレームを有しており、側梁上に２次サスペンションを介し車体を支持した低床用の鉄道車両用台車とそれを用いた鉄道車両を開示している。

一方、下記特許文献２は、左右の軸箱を車軸よりも低い連結フレームで連結するのに併せ、左右の軸箱間に連結フレームとは別途、車軸よりも低い回転同期軸を渡して各軸箱内で回転同期軸の各端部を対応する左右の車輪の車軸にギヤ連結することで、低床化に対応し、各軸箱上に一次サスペンションを介し台車枠を支持し、台車枠上に二次サスペンションを介し車体を支持するようにした、鉄道用台車を開示している。

特開２００６−１４２９８７号公報 特開２００４−２７６７３０号公報

しかし、特許文献１が開示する独立車輪を有する台車は、駆動台車、モータのない非駆動台車の別を問わず、左右の車輪が独立で回転し復元力が働かないため片方のレールによって走行し車輪フランジやレール肩部が磨耗する傾向がある。

特許文献２が開示する同期回転軸で左右の車輪を連結する台車では、特許文献１が開示する台車のような問題は回避される。しかし、左右の軸箱間には、左右の車輪を跨ぐ２つのフレームと、１つの同期回転軸とが個別に存在し、形態が複雑な分だけ、走行時の風抵抗が大きくなり、雪やごみ、汚れ等の付着に対するメンテナンスが面倒になる。また、フレームが同期回転軸を挟んで分かれるので左右軸箱間の連結強度を高めにくい。

本発明は、このような問題に鑑み、左右の軸箱間の連結フレーム、同期回転軸を含む車軸よりも低い連結構造の形態を低床化に有利にする鉄道車両用台車とそれを用いた鉄道車両を提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本発明の鉄道車両用台車は、左右の車輪対の各車軸とこれらの車軸よりも低い同期回転軸でギヤ機構を介し連結した門型同期回転系を備え、左右の車輪対の各車軸と同期回転軸の左右端部とを、左右の軸箱の対応する側で軸受して双方をギヤ機構で連結すると共に、左右の軸箱間を左右の車輪の内側かつ車軸より下の位置で連結フレームにより連結した鉄道車両用台車であって、同期回転軸は、車軸軸線のまわりに複数設けられ、ギヤ機構は、それら複数の同期回転軸の左右各端部に設けられた連結ギヤと、これら左側各連結ギヤが前後から噛み合う左側車軸上の連結ギヤと、右側各連結ギヤが前後から噛み合う右側車軸上の連結ギヤとで構成したことを特徴としている。

このような構成では、左右の車輪対の各車軸と、これら各車軸をそれよりも低い同期回転軸の左右の端部とを、左右の軸箱の対応する側で軸受して双方をギヤ機構で連結し、左右の車輪対を同期回転できるようにするのに、連結ギヤおよび同期回転軸が車軸軸線のまわりにあって、必要伝達トルクを複数で分担し合うことができる。

上記において、さらに、軸箱は、車輪の内側に、車軸および同期回転軸の互いの連結のためのギヤ機構と協働した副軸受部と、この副軸受部から車軸との二重構造部を有して車輪をその外面側に貫通し、車軸の二重構造部からの突出部と車輪との連結を伴い二重構造部により軸受した主軸受部を有したものとすることができる。

このような構成では、上記に加え、さらに、軸箱が、車輪を貫通した主軸受部により、車輪の内側に張り出さずに車軸および車輪に支持強度に見合う必要嵩を確保して副軸受部と共に支持され、この支持の基、車輪内側の副軸受部により、ギヤ機構およびそれによる連結のためだけの車輪内側での小さな嵩張りに１次サスペンションを介し台車枠を支持することができる。

上記において、さらに、連結フレームは、中空で同期回転軸を収容したものとすることができる。

このような構成では、上記に加え、さらに、同期回転軸と連結フレームとが２重構造として形態をシンプルにできるし、連結フレームは同期回転軸によって分断されないことと、中空のボックス構造であることとにより連結強度を高められる。

上記いずれか１つの鉄道車両用台車は、その軸箱により、車輪の内側で１次サスペンションを介して台車枠を支持し、この台車枠上に２次サスペンションを介して車体を支持したことを特徴とする鉄道車両をも提供する。

本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。それ単独で、あるいは可能な限り複合して種々な組み合わせで採用することができる。

本発明の鉄道車両用台車によれば、左右の車輪対の各車軸とこれらの車軸よりも低い同期回転軸でギヤ機構を介し連結した門型同期回転系により、鉄道車両の車軸よりも低い低床化に対応して、しかも、左右の車輪対を同期回転させて踏面の勾配による直線路走行時の左右の車輪が中心に定位する働き、曲線路での遠心力にて曲線路外側に押されることによる内外輪の直径差を得て曲線路をスムーズに通過できる働き、を確保して、左右の車輪対をその車軸軸線まわりに複数配した同期回転系により、必要伝達トルクを分担し合うので、嵩低い同期回転系をデッドスペースに合わせた配列として低床化に対応しやすい。

上記に加え、さらに、軸箱が、車輪を貫通した主軸受部にて、車輪内側に張らずに支持強度に見合う必要嵩を確保して副軸受部と共に車輪、車軸に支持されて、ギヤ機構およびそれによる連結のためだけの車輪内側での小さな嵩張りの車輪内側の副軸受部にて、１次サスペンションを介し台車枠を支持し、低床幅の拡大が図れる。

上記に加え、さらに、同期回転軸が連結フレームに収容された２重構造にて同期回転系の形態がシンプルになるので、雪やごみ、汚れなどの付着に対するメンテナンスが簡略化する上、連結フレームは同期回転軸によって分断されないことと、中空のボックス構造であることとにより左右の軸箱間の連結強度を高められる。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両用台車の１つの具体例を左右の車輪対単位で鉄道車両に用いた状態で示す縦断正面図、同車輪対単位での下面図である。 同車輪対単位での台車の側面図である。 同台車の全体およびそれを用いた鉄道車両の低床部を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る別の例の台車の一部を鉄道車両の低床部を示す断面図、同台車の駆動機構部の２つの変形例を個別に示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用台車とそれを用いた鉄道車両の幾つかの具体例について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は本発明の具体例であって特許請求の範囲の記載事項を限定するものではない。

本実施の形態の鉄道車両用台車は、図１〜図３に示す例、図４に示す例のように、左右の車輪１、２対の各車軸３、４とこれらの車軸３、４よりも低い同期回転軸５でギヤ機構６を介し連結した門型同期回転系７を備えている。左右の車輪１、２対の各車軸３、４と同期回転軸５の左右端部とを、左右の軸箱８、９の対応する側で軸受して双方を前記ギヤ機構６で連結している。同時に、左右の軸箱８、９間を左右の車輪１、２対の内側かつ車軸３、４より下の位置で連結フレーム１１により連結している。

このような基本構造を有した本実施の形態に係る鉄道車両用台車１００は、特に、同期回転軸５は、車軸軸線のまわりに図１（ｂ）、図２に代表して示すように複数設けられ、ギヤ機構６は、それら複数の同期回転軸５の左右各端部に設けられた連結ギヤ１２、１３と、これら左側各連結ギヤ１２、１２が前後から噛み合う左側車軸３上の連結ギヤ１４と、右側各連結ギヤ１３、１３が前後から噛み合う右側車軸４上の連結ギヤ１５とで構成している。

これにより、左右の車輪１、２対の各車軸３、４と、これら各車軸をそれよりも低い同期回転軸５の左右の端部とを、左右の軸箱８、９の対応する側で軸受して双方をギヤ機構６で連結し、左右の車輪１、２対を同期回転できるようにするのに、連結ギヤ１２、１３、および同期回転軸５が車軸軸線のまわりにあって、必要伝達トルクを複数で分担し合うことができる。

したがって、左右の車輪１、２対の各車軸３、４とこれらの車軸３、４よりも低い同期回転軸５でギヤ機構６を介し連結した門型同期回転系７により、図２、図４に代表して示すように鉄道車両２００の床２１が車軸３、４よりも低くなる低床化に対応して、しかも、左右の車輪１、２対を同期回転させて踏面の勾配による直線路走行時の左右の車輪１、２が中心に定位する働き、曲線路での遠心力にて曲線路外側に押されることによる内外輪の直径差を得て曲線路をスムーズに通過できる働き、を確保して、左右の車輪１、２対をその車軸軸線まわりに複数配した門型同期回転系７により、必要伝達トルクを分担し合うので、嵩低い門型同期回転系７をデッドスペースに合わせた配列として低床化に対応しやすい。

図１〜図３に示す例について、さらに詳述すると、左右の軸箱８、９は、図１、図３に示すように左右の車輪１、２対の内側に位置して、車軸３、４を軸受２２により軸受する形で支持されて、車体２３の前後に位置して、左右の軸箱８、９が車体２３の前後において１次サスペンション２５を介し台車枠２４の左右の側梁２４ａ、２４ｂの前後を支持している。このような台車枠２４の側梁２４ａ、２４ｂ上に、２次サスペンション２６を介して図１、図２に示すように車体２３を支持することにより、図示しない牽引連結部を必須として鉄道車両２００を構成することができる。

このような鉄道車両用台車１００は、非駆動台車とすることもできるが、図１〜図３に示す例では駆動台車としてある。駆動方式も各種方式を採用すればよいが、図３に示す例では、前部の左右車輪１、２対と、後部の左右車輪１、２対とを、個別の電動機３１、３２により駆動するようにしてある。具体的には、前部の車輪１、２対は左側側梁２４ａの外側に設置した電動機３１をベベルギヤ機構３３により左側車輪１の車軸３に連結し、後部の車輪１、２対は右側側梁２４ｂの外側に設置した電動機３２をベベルギヤ機構３４により右側車輪２の車軸４に連結し、各車軸３、４の外端にはキャリパブレーキ機構３５が働かされている。

図４に示す例の鉄道車両用台車１００について、さらに詳述すると、軸箱８、９は、図４（ａ）に左側で代表して示すように、左右の車輪１、２対の内側に、車軸３、４および同期回転軸５の互いの連結のためのギヤ機構６と協働した副軸受部８ａ、９ａと、この副軸受部８ａ、９ａから車軸３、４との二重構造部４１を有して左右の車輪１、２をその外面側に貫通し、連結ギヤ１４（１５）のフランジを持つ軸５３と左右の車輪１、２を連結する。

これにより、軸箱８、９が、左右の車輪１、２を貫通した主軸受部８ｂ、９ｂにより、左右の車輪１、２の内側に張り出さずに車軸３、４および車輪１、２に支持強度に見合う必要嵩を確保して副軸受部８ａ、９ａと共に支持され、この支持の基、車輪１、２内側の副軸受部８ａ、９ａにより、ギヤ機構６およびそれによる連結のためだけの車輪１、２内側での小さな嵩張りに１次サスペンション２５を介し台車枠２４を支持することができる。

したがって、軸箱８、９が、車輪１、２を貫通した主軸受部８ｂ、９ｂにて、車輪１、２内側に張らずに支持強度に見合う必要嵩を確保して副軸受部８ａ、９ａと共に車輪１、２、車軸３、４に支持されて、ギヤ機構６およびそれによる連結のためだけの車輪１、２内側での小さな嵩張りの車輪１、２内側の副軸受部８ａ、９ａにて、１次サスペンション２５を介し台車枠２４を支持し、低床幅の拡大が図れる。本例の鉄道車両用台車１００も、台車枠２４上に２次サスペンション２６を介して車体２３を支持することにより、図示しない牽引連結部を必須として鉄道車両２００を構成することができる。

以上のような軸受構造を実現するのに図示例では、副軸受部８ａ、９ａ内に車軸３、４の連結ギヤ１４、１５両側部分を軸受５１により軸受し、同期回転軸５の連結ギヤ１２、１３両側部分を軸受５２によりラジアル、スラスト両方向に軸受している。また、車軸３、４の外端は連結ギヤ１４（１５）のフランジを持った軸５３で一体に連結する。車輪１（２）の内周と二重構造部４１の外周との間を軸受５４によりラジアル、スラスト両方向に軸受している。さらに、車輪１、２の外面に撓み継ぎ手５５にて連結した駆動軸５６に、電動機５７からの回転を平歯車列５８を介して伝達し、車輪１、２を駆動するようにしている。なお、図４（ｂ）に示すように電動機５７の回転をベベルギヤ機構５９を介して伝達してもよいし、図４（ｃ）に示すように遊星歯車機構６１を介して伝達することもできる。

なお、図１〜図３に示す例、図４に示す例に共通して、連結フレーム１１は、中空で同期回転軸５を収容したものとしている。これにより、同期回転軸５と連結フレーム１１とが２重構造として形態をシンプルにできるし、連結フレーム１１は同期回転軸５によって分断されないことと、中空のボックス構造であることとにより連結強度を高められる。

したがって、同期回転軸５が連結フレーム１１に収容された２重構造にて門型同期回転系７の形態がシンプルになるので、雪やごみ、汚れなどの付着に対するメンテナンスが簡略化する上、連結フレーム１１は同期回転軸５によって分断されないことと、中空のボックス構造であることとにより左右の軸箱間の連結強度を高められ、十分な耐久性と安定した走行性を保証できる。

本発明は、鉄道車両用台車において、左右の軸箱間の連結フレーム、同期回転軸を含む車軸よりも低い連結構造が嵩低く低床化に有利に構成するのに実用できる。

１００ 鉄道車両用台車
２００ 鉄道車両
２１ 床
２３ 車体
２ 車輪
４ 車軸
５ 同期回転軸
６ ギヤ機構
７ 門型同期回転系
８、９ 軸箱
８ａ、９ａ 副軸受部
８ｂ、９ｂ 主軸受部
１１ 連結フレーム
１２、１３、１４、１５ 連結ギヤ
２２、５１、５２、５４ 軸受
５３ フランジを持った軸
４１ 二重構造部

Claims (4)

1. 左右の車輪対の各車軸とこれらの車軸よりも低い同期回転軸でギヤ機構を介し連結した門型同期回転系を備え、左右の車輪対の各車軸と同期回転軸の左右端部とを、左右の軸箱の対応する側で軸受して双方をギヤ機構で連結すると共に、左右の軸箱間を左右の車輪の内側かつ車軸より下の位置で連結フレームにより連結した鉄道車両用台車であって、
   同期回転軸は、車軸軸線のまわりに複数設けられ、ギヤ機構は、それら複数の同期回転軸の左右各端部に設けられた連結ギヤと、これら左側各連結ギヤが前後から噛み合う左側車軸上の連結ギヤと、右側各連結ギヤが前後から噛み合う右側車軸上の連結ギヤとで構成したことを特徴とする鉄道車両用台車。
2. 軸箱は、車輪の内側に、車軸および同期回転軸の互いの連結のためのギヤ機構と協働した副軸受部と、この副軸受部から車軸との二重構造部を有して車輪をその外面側に貫通し、同期回転軸と車輪との連結を伴い二重構造部により軸受した主軸受部を有した請求項１に記載の鉄道車両用台車。
3. 連結フレームは、中空で同期回転軸を収容した請求項１、２のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車を備え、その軸箱により、車輪の内側で第１サスペンションを介して台車枠を支持し、この台車枠上に第２のサスペンションを介して車体を支持したことを特徴とする鉄道車両。