JP5502683B2 - 鉄道車両の低床用台車 - Google Patents

Description

本発明は低床の鉄道車両に適用される低床用台車、詳しくは、左右前後の車輪全てにおいて、左右の車輪を連結する車軸を省略して車両の低床化に対応するいわゆる独立車輪とした低床用台車に関するものである。

一般的な鉄道車両の台車は、左右の車輪を車軸で連結することで、外側に向け小径となるテーパー状の踏面によって、２本の軌条の中心に復元する自己操舵機能を発揮するようにされてきた。これに対し、近年バリアフリー化の要求から路面電車などでは左右の車輪を連結する車軸を省略することで低床化に対応する技術が開発された（下記特許文献１、２参照）。

しかし一方で、特許文献１、２が開示するような独立車輪構造は、左右の車輪の機械的な連結による同期回転が確保できず、自己操舵機能が損なわれる。

これに対し、下記特許文献３は、左右車輪の独立した輪軸に対して、低床化を邪魔しないように軸心をずらした回転同期軸を配置し、この回転同期軸と左右の独立した輪軸との間に回転駆動力を滑ることなく伝達する回転駆動力伝達機構を設けることにより、左右の独立車輪を機械的に連結し自己操舵機能を確保する技術を開示している。

特開２００２−３２１６２０号公報 特開２００４−３４５４９１号公報 特開２００４−２７６７３０号公報

しかし、特許文献３が開示する低床台車は、左右の車輪の独立した各輪軸と回転同期軸とを多数の歯車などを介し伝達するもので、伝達効率が低くなる。また、回転同期軸の両端に連結する平歯車の直径は、低床構造を実現するためには小径である必要がある。そのため回転同期軸の回転数が増大してしまい、高速化が難しくなる。更に、床下に回転同期軸を配置するため、低床化の度合いが制限されてしまう。

本発明は、そのような問題点に鑑み、部品点数が少なく簡単な構造で左右前後の全独立車輪を機械的に連結して同期回転が図れる低床台車を提供することを目的とするものである。

本発明の鉄道車両の低床用台車は、左右前後の車輪を独立した輪軸を有して台車枠に装備した鉄道車両の低床用台車において、台車枠外前後の一方に左右同期回転軸を配置し、この左右同期回転軸の左側端部に同期回転するように連結されて、前後の各左側車輪に回転を伝達する左側回転伝達系と、左右同期回転軸の右側端部に同期回転するように連結されて、前後の各右側車輪に回転を伝達する右側回転伝達系と、を設けたことを特徴とするものである。

このような構成では、左右前後の車輪を、左右前後の車輪の配置域外前後の一方に配置した１つの左右同期回転軸と、これらの左右端部に同期回転できるように連結された２つの左側、右側各回転伝達系とによって機械的に連結し、その連結状態に応じて前後の各左右車輪対を同期回転させられる。

上記において、さらに、左右同期回転軸の配置域内に駆動機構を組み込んだ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、左右同期回転軸の配置域内に駆動機構が位置して、左右の各前後車輪対をバランスよく同期回転させられる。

上記において、さらに、左側、右側各回転伝達系の前後の車輪との回転伝達部間の途中を、トルクリミッターで中継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、曲線走行時などに左右の前後車輪間に生じる回転負荷の差をトルクリミッターで吸収することができる。

上記において、さらに、同期回転軸の２か所に駆動機構を組み込み、各駆動機構の間をクラッチで中継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、自己操舵機能は比較的高速で直線を走行する場合にのみ働くのが好適で、低速で曲線を走行する場合は内輪差があるため弊害となるところ、高速での走行時にクラッチを閉じて一方または双方の駆動機構にて左右の車輪を同期回転させ、低速での走行時にクラッチを開いて左右の車輪をそれらに対応する側の駆動機構により個別に回転駆動させられる。

上記において、さらに、左右同期回転軸の途中をクラッチで中継し、左側、右側各回転伝達系の前後の車輪との回転伝達部間に駆動機構およびトルクリミッターを設け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、高速での走行時にクラッチを閉じて双方の駆動機構にて左右の車輪を同期回転させ、低速での走行時にクラッチを開いて左右の車輪をそれらに対応する側の駆動機構により個別に回転駆動させられる。また、曲線走行時などに左右の前後車輪間に生じる回転負荷の差をトルクリミッターで吸収することができる。

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。また、本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限り種々な組み合わせで複合して採用することができる。

本発明の鉄道車両の低床用台車によれば、左右前後の車輪を、それらの配置域に沿って位置する１つの左右同期回転軸と、２つの左側、右側各回転伝達系とによって簡単かつ安価で嵩張らない構造にて機械的に連結し、その連結状態に応じて前後の各左右車輪対を同期回転させて、左右車輪どうしの自己操舵機能を確保できる。また、左右同期回転軸は左右前後の車輪の配置域外前後の一方に位置して、それ自体は車両の運転台に対応させることで、前後の各左右車輪間に車軸がないことによる車両の低床化を妨げない。

上記に加え、さらに、左右同期回転軸の配置域内に位置する嵩張らない駆動機構により、左右の各前後車輪対をバランスよく同期回転させられ、車両の走行性を高められる。

上記に加え、さらに、曲線走行時などに左右の各前後車輪間に生じる回転負荷の差をトルクリミッターで吸収し、前後車輪間の過剰な同期回転による走行不良を解消することができる。

上記に加え、さらに、高速での走行時にクラッチを閉じて一方または双方の駆動機構にて左右の車輪を同期回転させて、高速で直線を走行する場合に働くのが好適な自己操舵機能は確保し、低速での走行時にクラッチを開いて左右の車輪をそれらに対応する側の駆動機構により個別に回転駆動させて、低速で曲線を走行する場合の内輪差に対応させて機械的な同期回転による弊害を回避することができる。

上記に加え、さらに、高速での走行時にクラッチを閉じてその左右両側の駆動機構にて左右の車輪を同期回転させて、高速で直線を走行する場合に働くのが好適な自己操舵機能を確保し、低速での走行時にクラッチを開いて左右の車輪をそれらに対応する側の駆動機構により個別に回転駆動させて、低速で曲線を走行する場合の内輪差に対応させて機械的な同期回転による弊害を回避することができる。また、曲線走行時などに左右の前後車輪間に生じる回転負荷の差をトルクリミッターで吸収し、前後車輪間の過剰な同期回転による走行不良を解消することができる。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両の低床用台車に関する１つの具体例を模式的に示す平面図である。 同低床用台車を模式的に示す側面図である。 同低床用台車を模式的に示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る鉄道車両の低床用台車に関する別の具体例を模式的に示す平面図である。 同低床用台車を模式的に示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る鉄道車両の低床用台車に関する他の具体例を模式的に示す平面図である。 同低床用台車を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の低床用台車について、図１〜図７を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明および図示は、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。

図１〜図３に示す本実施の形態の低床用台車１００、図４、図５に示す本実施の形態の低床用台車２００、図６、図７に示す本実施の形態の低床用台車３００は、左右前後の車輪１〜４をそれぞれ独立した輪軸５〜８を有して装備している。これら輪軸５〜８は、軸箱１１〜１４、図示しない第１サスペンションを介して台車枠１５をその左右の側枠１６、１７部で支持し、これら側枠１６、１７上に図示しない第２サスペンションを介して車体９を支持するようにしている。これにより、左右の車輪対１、２間および車輪対３、４間を直接連結する車軸がなく、図２、図３、図５、図７に示すような輪軸５〜８よりも低い低床部９ａを持った低床車両が実現する。

本実施の形態の低床用台車１００、２００、３００は、いずれも、図１〜図３、図４、図５、図６、図７にそれぞれ示すように、左右前後の車輪１〜４の配置域外前後の一方に左右同期回転軸２１を配置し、この左右同期回転軸２１の左側端部に同期回転するように連結されて、前後の各左側車輪対１、３に回転を伝達する左側回転伝達系２２と、左右同期回転軸２１の右側端部に同期回転するように連結されて、前後の各右側車輪対２、４に回転を伝達する右側回転伝達系２３と、を設けている。左右同期回転軸２１と左側、右側各回転伝達系２２、２３との回転伝達部２４、２５、左側、右側各回転伝達系２２、２３と左側車輪対１、３および右側車輪対との回転伝達部２６、２７、２８、２９のそれぞれは、単純にはべベルギヤ対によって実現する。しかし、これに限られることはない。

これにより、左右前後の車輪１〜４を、左右前後の車輪１〜４の配置域外前後の一方に配置した１つの左右同期回転軸２１と、これらの左右端部に同期回転できるように連結された２つの左側、右側各回転伝達系２２、２３とによって機械的に連結し、その連結状態に応じて前後の各左右車輪対１、２および車輪対３、４を同期回転させられる。

結果、左右前後の車輪１〜４を、それらの配置域に沿って位置する１つの左右同期回転軸２１と、２つの左側、右側各回転伝達系２２、２３とによって簡単かつ安価で嵩張らない構造にて機械的に連結し、その連結状態に応じて前後の各左右車輪対１、２および車輪対３、４を同期回転させて、左右車輪対１、２どうし、車輪対３、４どうし自己操舵機能を確保できる。また、左右同期回転軸２１は左右前後の車輪１〜４の配置域外前後の一方に位置して、それ自体は車体９の運転台９ｂに対応させることで、前後の各左右車輪対１、２間、および車輪対３、４間に車軸がないことによる車両の低床化を妨げない利点がある。

図１〜図３に示す低床用台車１００は、図１に示すように左右同期回転軸２１に駆動機構３１を組み込んだものとしている。駆動機構３１は中軸電動モータでよく、例えば、２００ｋｗレベルのものを１つ、あるいは１００ｋｗレベルのものを２つ採用するなど、１つ、または必要数組み合わせて必要トルクを確保できるようにすればよい。また、同軸減速器付きのものとするのが必用な回転範囲を確保するのに好適である。

このように、左右同期回転軸２１の配置域内に駆動機構３１が位置すると、左右の各前後車輪対１、３、および車輪対２、４をバランスよく同期回転させられる。従って、左右同期回転軸２１の配置域内に位置する嵩張らない駆動機構３１により、左右の各前後車輪対１、３および車輪対２、４をバランスよく同期回転させられ、車両の走行性を高められる。

また、本実施の形態の低床用台車１００、２００、３００は、図１、図２、図４、図５、図６、図７にそれぞれ示すように、左側、右側各回転伝達系２２、２３の前後の車輪対１、３および車輪対２、４との回転伝達部２６、２７間、および回転伝達部２８、２９間の途中を、トルクリミッター３２で中継したものとしている。これにより、曲線走行時などに左右の前後車輪対１、３間および車輪対２、４間に生じる回転負荷の差をトルクリミッター３２で吸収することができる。従って、曲線走行時などに左右の各前後車輪対１、３間および車輪対２、４間に生じる回転負荷の差をトルクリミッター３２で吸収し、前後車輪対１、３間および車輪対２、４間の過剰な同期回転による走行不良を解消することができる。

本実施の形態の低床用台車２００では、図４に示すように、左右同期回転軸２１の２か所に駆動機構３１、３１を組み込み、各駆動機構３１の間をクラッチ３３で中継するようにしている。これにより、自己操舵機能は比較的高速で直線を走行する場合にのみ働くのが好適で、低速で曲線を走行する場合は内輪差があるため弊害となるところ、高速での走行時にクラッチ３３を閉じて一方または双方の駆動機構３１にて左右の車輪対１、２および車輪対３、４をそれぞれ同期回転させ、低速での走行時にクラッチ３３を開いて左右の車輪対１、２および車輪対３、４をそれらに対応する側の駆動機構３１により個別に回転駆動させられる。

したがって、高速での走行時にクラッチ３３を閉じて一方または双方の駆動機構３１で左右の車輪対１、２および車輪対３、４を同期回転させて、高速で直線を走行する場合に働くのが好適な自己操舵機能を確保し、低速での走行時にクラッチ３３を開いて左右の車輪対１、２および車輪対３、４をそれらに対応する側の駆動機構３１により個別に回転駆動させて、低速で曲線を走行する場合の内輪差に対応させて機械的な同期回転による弊害を回避することができる。

本実施の形態の低床用台車３００は、図６、図７に示すように、左右同期回転軸２１の途中をクラッチ３３で中継し、左側、右側各回転伝達系２２、２３の前後の車輪対１、３および車輪対２、４との回転伝達部２６、２７間、および回転伝達部２８、２９間に駆動機構３１およびトルクリミッター３２を設けたものとしている。

これにより、高速での走行時にクラッチ３３を閉じて双方の駆動機構３１にて左右の車輪対１、２および車輪対３、４を同期回転させ、低速での走行時にクラッチ３３を開いて左右の車輪対１、２および車輪対３、４をそれらに対応する側の駆動機構３１により個別に回転駆動させられる。また、曲線走行時などに左右の前後車輪対１、３間および車輪対２、４間に生じる回転負荷の差をトルクリミッター３２で吸収することができる。

結果、高速での走行時にクラッチ３３を閉じてその左右両側の駆動機構３１にて左右の車輪対１、２および車輪対３、４を同期回転させて、高速で直線を走行する場合に働くのが好適な自己操舵機能を確保し、低速での走行時にクラッチ３３を開いて左右の車輪対１、２および車輪対３、４をそれらに対応する側の駆動機構３１により個別に回転駆動させて、低速で曲線を走行する場合の内輪差に対応させて機械的な同期回転による弊害を回避することができる。また、曲線走行時などに左右の前後車輪対１、３間および車輪対２、４間に生じる回転負荷の差をトルクリミッター３２で吸収し、前後車輪対１、３間および車輪対２、４間の過剰な同期回転による走行不良を解消することができる。

なお、トルクリミッター３２は、左側、右側回転伝達系２２、２３における前後の車輪対１、３および車輪対２、４との回転伝達部２６、２７間、および回転伝達部２８、２９間での、駆動負荷の差を吸収し、また解消するいわば緩衝機構をなしている。このような意味から、同様の緩衝機能を発揮するディファレンシャル機構や流体継手、トルクコンバータを採用しても有効である。

本発明は、鉄道車両の低床化に対応する台車において、左右前後の車輪を簡単かつ安価で嵩張らない回転伝達系にて機械的に連結し、その連結状態に応じて前後の各左右車輪対を同期回転させられる技術に実用できる。

１〜４ 車輪
５〜８ 輪軸
９ 車体
９ａ 低床部
９ｂ 運転台
１１〜１４ 軸箱
１５ 台車枠
２１ 左右同期回転軸
２２ 左側回転伝達系
２３ 右側回転伝達系
２４〜２９ 回転伝達部
３１ 駆動機構
３２ トルクリミッター
３３ クラッチ

Claims (5)

1. 左右前後の車輪を独立した輪軸を有して台車枠に装備した鉄道車両の低床用台車において、
   台車枠外前後の一方に左右同期回転軸を配置し、この左右同期回転軸の左側端部に同期回転するように連結されて、前後の各左側車輪に回転を伝達する左側回転伝達系と、
   左右同期回転軸の右側端部に同期回転するように連結されて、前後の各右側車輪に回転を伝達する右側回転伝達系と、を設けたことを特徴とする鉄道車両の低床用台車。
2. 左右同期回転軸の配置域内に駆動機構を組み込んだ請求項１に記載の鉄道車両の低床用台車。
3. 左側、右側各回転伝達系の前後の車輪との回転伝達部間の途中を、トルクリミッターで中継した請求項１、２のいずれか１項に記載の鉄道車両の低床用台車。
4. 同期回転軸の２か所に駆動機構を組み込み、各駆動機構の間をクラッチで中継した請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両の低床用台車。
5. 左右同期回転軸の途中をクラッチで中継し、左側、右側各回転伝達系の前後の車輪との回転伝達部間に駆動機構およびトルクリミッターを設けた請求項１に記載の鉄道車両の低床用台車。