JP5562881B2

JP5562881B2 - 鉄道車両

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Publication number: JP5562881B2
Application number: JP2011033499A
Authority: JP
Inventors: 雪秀矢延; 浩幸河野; 耕介片平
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: JP2012171413A

Description

本発明は、車体と、車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両に関する。

鉄道車両用台車としては、例えば、特許文献１に記載されている台車がある。

この台車は、車体の下部に空気バネを介して取り付けられた台車枠と、左右一対の車輪と、一対の車輪を連結する輪軸と、この輪軸を回転可能に支持する左右一対の軸箱と、上下方向における台車枠と軸箱との間に配置されている軸バネと、を有している。

軸バネは、基準となる第一軸を中心とする複数の筒と、複数の筒の相互間に配置されているゴムと、を有している。ゴムは、隣り合っている筒の相互間であって、第一軸と垂直な第二軸を含む領域に配置され、第一軸及び第二軸に垂直な第三軸を含む領域には配置されていない。この軸バネは、第一軸が上下方向を向き、且つ第三軸、つまりゴムが配置されていない部分が台車枠の左右方向を向くように配置され、台車枠の上下方向及び左右方向の剛性が低く、この方向に比較的弾性変形し易くなっている。

特許第２９５１３６８号公報

ところで、上記特許文献１に記載の台車では、曲がっているレール上を鉄道車両が走行する際には、左右一対の車輪の中間を通り、上下方向に延びる仮想の旋回軸回り方向に、軸バネ等が僅かに変形することで、車輪及び輪軸を操舵可能にしていると考えられる。しかしながら、当該台車の軸バネは、前述したように、台車枠の上下方向及び左右方向に比較的弾性変形し易くなっているものの、前述の仮想の旋回軸回り方向の剛性が比較的高く、この方向における大きな変形は望めない。このため、上記特許文献１に記載の台車では、曲線半径の小さなレール上を走行することが困難である、という問題点がある。

そこで、本発明は、曲線半径の小さなレール上を円滑に走行できる鉄道車両を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための発明に係る鉄道車両は、車体と、該車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両において、前記台車は、前記車体の下部に配置されている台車枠と、該台車枠に取り付けられている１以上の輪軸ユニットと、を備え、前記輪軸ユニットは、左右の一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれの回転軸となる輪軸と、該輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱と、第一方向で弾性変形し、前記軸箱を基準にした上下方向の成分を有する方向に該第一方向を向けて、前記台車枠と前記軸箱との間に配置されている軸バネと、を有し、前記輪軸ユニットのうちの少なくとも一の輪軸ユニットの前記軸バネは、前記上下方向に垂直な方向で且つ前記軸箱に支持されている前記輪軸に垂直な前後方向の剛性、及び、該輪軸が延びている左右方向の剛性に対して、該上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向の剛性が低い旋回許容軸バネであり、前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、前記輪軸ユニットとして、前記車体の前後方向での外側に配置されている外側輪軸ユニットと、該車体の前後方向における中央側に配置されている中央側輪軸ユニットとを有し、前記外側輪軸ユニットの前記軸バネは、前記旋回許容軸バネであり、前記中央側輪軸ユニットの前記軸バネは、前記上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向の剛性が、該中央側輪軸ユニットの前記左右方向の剛性以上である、ことを特徴とする。

当該鉄道車両では、軸バネが仮想旋回円に沿った方向の剛性が低いため、この仮想旋回円の旋回軸を中心として、比較的に容易に輪軸を旋回させることができる。このため、輪軸の旋回可能な角度が大きくなり、つまり、車輪の径方向と軌道の延存する方向との間の角度の差が小さくなり、曲線半径の小さなレール上も円滑に走行できる。また、当該鉄道車両では、台車枠に対する輪軸の上下方向の相対移動を吸収するための軸バネで、輪軸の旋回性を確保しているので、部品点数が増加せず、製造コストの増加を抑えることができる。
また、当該鉄道車両では、外側輪軸ユニットの輪軸は比較的容易に旋回できるものの、中央側輪軸ユニットの輪軸はほとんど旋回できない。このため、曲線半径の小さなレール上でも直線状のレール上でも、安定走行することができる。

ここで、前記鉄道車両において、前記旋回許容軸バネは、前記第一方向に垂直な面内方向で、剛性の高い高剛性部と、該高剛性部の剛性よりも低い低剛性部とを有し、該低剛性部が前記仮想旋回円の周上に位置する向きに配置されていてもよい。この場合、前記旋回許容軸バネは、前記第一方向に延びている第一軸を中心軸とする複数の筒と、該複数の筒の相互間であって、該第一軸に垂直な第二軸を含む領域に配置され、該第一軸及び該第二軸に垂直な第三軸を含む領域には配置されていないゴムと、を有し、該第三軸を含む該領域が前記低剛性部を成してもよい。

また、前記鉄道車両において、前記旋回許容軸バネは、前記第一方向に所定の間隔を開けて互いに平行に配置されている複数の境界板と、複数の境界板の相互間に配置されているゴムと、を有し、該第一方向が上下方向に対して傾斜し、且つ該境界板が前記仮想旋回円に沿った方向を向くように配置されていてもよい。

また、前記鉄道車両において、前記旋回軸は、前記輪軸上であって、該輪軸が伸びている方向の中心に位置していてもよい。

当該鉄道車両では、より小さな曲線半径のレール上を走行することができる。

また、外側輪軸ユニット及び中央側輪軸ユニットを有している前記鉄道車両において、
前記外側輪軸ユニット及び前記中央側輪軸ユニットは、いずれも前記旋回許容軸バネを有してもよい。この場合、前記外側輪軸ユニットの前記旋回軸は、該外側輪軸ユニットの前記輪軸から前記中央側輪軸ユニット側に寄った箇所に位置し、前記中央側輪軸ユニットの前記旋回軸は、該中央側輪軸ユニットの前記輪軸から前記外側輪軸ユニット側に寄った箇所に位置してもよい。

当該鉄道車両でも、各輪軸ユニットが旋回許容軸バネを有しているので、曲率半径の小さなレール上を走行できる。また、当該鉄道車両では、中央側輪軸の軸バネに関し、当該軸バネのゴムが配置されていない領域を当該輪軸方向に配することにより、外側輪軸ユニットの輪軸のみをレール形状に沿って旋回させることができる。この場合、小さい曲線半径のレール上を走行できるとともに、直線状のレール上でも、安定走行することができる。

本発明では、軸バネが仮想旋回円に沿った方向の剛性が低いため、この仮想旋回円の旋回軸を中心として、比較的に容易に輪軸を旋回させることができる。よって、本発明によれば、曲線半径の小さなレール上も円滑に走行できる。また、本発明では、台車枠に対する輪軸の上下方向の相対移動を吸収するための軸バネで、輪軸の旋回性を確保しているので、部品点数が増加せず、製造コストの増加を抑えることができる。

本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の正面図である。本発明に係る第一実施形態における鉄道車両の概略平面図である。本発明に係る第一実施形態における軸バネの平面図である。図５におけるＶI−ＶI線断面図である。本発明に係る第二実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。本発明に係る第二実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。本発明に係る第二実施形態における軸箱リンクの平面図である。本発明に係る第三実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。本発明に係る第三実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。本発明に係る第三実施形態における軸バネの断面図である。本発明に係る第四実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。本発明に係る第四実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。本発明に係る第四実施形態における軸バネの断面図である。本発明に係る第五実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。本発明に係る第五実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。本発明に係る第六実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。本発明に係る第六実施形態における鉄道車両が曲がっているレール上を走行している際の状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る鉄道車両の各種実施形態について、図面を用いて説明する。

「第一実施形態」
まず、図１〜図６を用いて、本発明に係る第一実施形態としての鉄道車両について説明する。

本実施形態の鉄道車両は、図４に示すように、車体１と、この車体１の下部において車体１の前後方向に間隔をあけて配置されている一対の台車１０と、を備えている。この台車１０は、図１〜図３に示すように、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、この空気バネ１５を車体１の前後方向から挟むようにして台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪を含む輪軸ユニット２０と、を備えている。なお、以下において、特に断りなく、単に、「上下方向」「前後方向」「左右方向」としている場合、これらの方向は、当該鉄道車両が水平で且つ直線レール上に位置しているときの車体１を基準にした方向を示しているものとする。すなわち、「上下方向」とは軌道の延在方向に直交する断面において該軌道に対して垂直な方向を意味し、「前後方向」とは軌道の延在方向を意味し、さらに、「左右方向」とは軌道の幅方向を意味している。

台車枠１１は、前後方向に延びる左右一対の台車枠側梁１２と、一対の台車枠側梁１２の前後方向の端部で両者を連結する端横梁１３と、一対の台車枠側梁１２の前後方向の中間部で両者を連結する中間横梁１４と、有している。

空気バネ１５は、一対の台車枠側梁１２のそれぞれの前後方向の中央部と、車体１との間に配置されている。

輪軸ユニット２０は、図４に示すように、前後方向に間隔をあけて配置されている一対の台車１０のうち、前側の台車１０に関しては、前側の台車１０の前側（外側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、前側の台車１０の後側（中央側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがあり、後側の台車１０に関しては、後側の台車１０の後側（外側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、後側の台車１０の前側（中央側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがある。すなわち、１台の台車１０の輪軸ユニット２０としては、図１に示すように、台車枠１１における車体１の前後方向での外側（図１における左側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、台車枠１１における、車体１の前後方向における中央側（図１における右側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがある。

各輪軸ユニット２０は、いずれも前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、を有している。

左右一対の軸箱２５は、それぞれ軸箱２５が支持している輪軸２２を基準にして、この輪軸２２に対して垂直な前側及び後側に伸びる張出し部２６を有している。各張出し部２６は、台車枠側梁１２の下方に位置している。軸バネ３０は、軸箱２５の前側の張出し部２６と台車枠側梁１２との間、この軸箱２５の後側の張出し部２６と台車枠側梁１２との間に設けられている。すなわち、軸バネ３０は、一つの軸箱２５に対して２個設けられ、一つの台車１０には合計８個設けられている。

各輪軸ユニット２０の各軸バネ３０は、いずれも図５及び図６に示すように、基準となる第一軸Ａ１を中心軸とする複数の筒３１と、複数の筒３１の相互間に配置されている弾性体としてのゴム３２と、を有している。複数の筒３１は、いずれも円錐の底面に平行な面で、この円錐の頭部を切断した立体形状の周面の形状を成している。

ゴム３２は、第一軸Ａ１に対して垂直な面内の方向で、第一軸Ａ１に垂直な第二軸Ａ２を含む領域に配置され、第一軸Ａ１及び第二軸Ａ２に垂直な第三軸Ａ３を含む領域には、配置されていない。この軸バネ３０で、ゴム３２が配置されている領域が高剛性部３３を成し、ゴム３２が配置されていない領域が低剛性部３４を成している。

この軸バネ３０は、第一軸Ａ１が上下方向を向き、第三軸Ａ３が旋回円Ｃの接線方向を向くよう配置され、旋回許容軸バネ３０ａを成している。ここで、旋回円Ｃとは、図１に示すように、左右方向における輪軸２２の中心を通り、上下方向に延びる旋回軸Ａｃを中心として、軸バネ３０の第一軸Ａ１を通る円のことである。

以上、本実施形態の旋回許容軸バネ３０ａは、第一軸Ａ１が上下方向を向いているため、台車枠１１に対する軸箱２５及びこの軸箱２５に支持されている輪軸２２の相対的上下動を吸収することができる。

また、この旋回許容軸バネ３０ａにおける旋回円Ｃの接線方向の剛性は、第三軸Ａ３が旋回円Ｃの接線方向を向き、この第三軸Ａ３を含む領域である低剛性部３４を旋回円Ｃが横切っているため、この旋回許容軸バネ３０ａの前後方向の剛性や左右方向の剛性よりも小さくなっている。

ここで、旋回許容軸バネ３０ａの前後方向は、軸箱２５を基準として上下方向に垂直な方向で、且つこの軸箱２５に支持されている輪軸２２に垂直な方向である。また、旋回許容軸バネ３０ａの左右方向は、この輪軸２２が延びている方向である。なお、以上での定義した旋回許容軸バネ３０ａの前後方向及び前後方向と、当該鉄道車両が水平で且つ直線レール上に位置しているときの車体１を基準にしたこれらの方向とは、同じ方向になる。また、以下で説明する他の実施形態においても、旋回許容軸バネの前後方向及び左右方向は、以上で定義した意味である。

このように、旋回許容軸バネ３０ａにおける旋回円Ｃの接線方向の剛性が、この旋回許容軸バネ３０ａの前後方向の剛性や左右方向の剛性よりも小さくなっているため、この旋回許容軸バネ３０ａ及び軸箱２５を介して、台車枠１１に取り付けられている輪軸２２は、前述の旋回軸Ａｃを中心として、比較的容易に旋回することができる。さらに、本実施形態では、輪軸２２が旋回軸Ａｃを中心として旋回した場合、この輪軸２２は、旋回許容軸バネ３０ａのゴム３２から、この旋回を戻そうとする弾性力を常に受けることになる。

よって、本実施形態では、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ）のレール上でも、円滑に走行することができる。

また、本実施形態では、軸箱２５及びこの軸箱２５に支持されている輪軸２２の上下動を吸収するための軸バネ３０で、輪軸２２及び車輪２１の旋回性を確保しているので、部品点数が増加せず、製造コストの増加を抑えることができる。

なお、本実施形態では、軸バネ３０の第三軸Ａ３を旋回円Ｃの接線方向に向けているが、この第三軸Ａ３を旋回円Ｃの接線方向に正確に向けなくても、この第三軸Ａ３を含む領域である低剛性部３４を旋回円Ｃが横切る向きに向ければ、以上と同様に、小曲線半径のレール上でも円滑に走行することができる。

「第二実施形態」
次に、図７〜図９を用いて、本発明に係る第二実施形態としての鉄道車両について説明する。

本実施形態の鉄道車両の台車１０ｂも、図７及び図８に示すように、第一実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｂと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｂも、第一実施形態と同様、外側輪軸ユニットと、中央側輪軸ユニットとがある。

各輪軸ユニット２０ｂは、いずれも前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、左右一対の軸箱２５を上下方向に移動可能に支持する軸箱リンク２７と、を有している。

軸箱リンク２７の一方の端部は、一つの軸箱２５とピン結合し、他方の端部は、台車枠１１の中間横梁１４とピン結合している。各軸箱２５の上方には、台車枠側梁１２が位置している。すなわち、軸箱リンク２７の一方の端部がピン結合する各軸箱２５は、左右方向において、台車枠側梁１２の位置に設けられている。一方、軸箱リンク２７の他方の端部がピン結合する中間横梁１４は、一対の台車枠側梁１２に対して、左右方向の内側に設けられている。このため、軸箱リンク２７は、軸箱２５から中間横梁１４に向かうに連れて、台車枠１１の左右方向の内側に傾斜する傾斜部２８を有している。

各軸箱リンク２７の各ピン結合部分には、図９に示すように、球面ブッシュ２９が設けられており、各ピン結合部分を中心として他方のピン結合部分が相対的に揺動できるようになっている。

図７及び図８に示すように、軸箱２５と台車枠側梁１２との間であって、前後方向において軸箱２５が支持している輪軸２２と同じ位置には、一つの軸バネ３０が設けられている。すなわち、本実施形態において、軸バネ３０は、一つの軸箱２５に対して１個設けられ、一つの台車１０ｂには合計４個設けられている。

各軸バネ３０は、第一実施形態と同様の軸バネ３０であり、この軸バネ３０は、第一実施形態と同様、第一軸Ａ１が上下方向を向き、第三軸Ａ３が旋回円Ｃ１の接線方向を向くよう配置され、旋回許容軸バネ３０ｂを成している。但し、本実施形態における旋回円Ｃ１は、左右一対の軸箱リンク２７のうち、一方の軸箱リンク２７の軸箱２５とのピン結合位置とこの軸箱リンク２７の中間横梁１４とのピン結合位置とを結ぶ線分の延長線と、他方の軸箱リンク２７の軸箱２５とのピン結合位置とこの軸箱リンク２７の中間横梁１４とのピン結合位置とを結ぶ線分の延長線との交点を通り、上下方向に延びる旋回軸Ａｃ１を中心として、軸バネ３０の第一軸Ａ１を通る円のことである。

以上、本実施形態でも、旋回許容軸バネ３０ｂにおける旋回円Ｃ１の接線方向の剛性は、第三軸Ａ３が旋回円Ｃ１の接線方向を向き、この第三軸Ａ３を含む領域である低剛性部３４を旋回円Ｃ１が横切っているため、この旋回許容軸バネ３０ｂの前後方向の剛性や左右方向の剛性よりも小さくなっている。このため、この旋回許容軸バネ３０ｂ及び軸箱２５を介して、台車枠１１に取り付けられている輪軸２２は、旋回軸Ａｃ１を中心として比較的容易に旋回することができる。よって、本実施形態でも、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ）のレール上でも、円滑に走行することができる。

なお、本実施形態では、旋回円Ｃ１の半径が第一実施形態の旋回円Ｃの半径よりも大きいため、円滑に走行できるレールの曲線半径は、第一実施形態よりも大きくなる。

「第三実施形態」
次に、図１０〜図１２を用いて、本発明に係る第三実施形態としての鉄道車両について説明する。

本実施形態の鉄道車両の台車１０ｃも、図１０及び図１１に示すように、以上の各実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｃと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｃも、以上の各実施形態と同様、外側輪軸ユニットと、中央側輪軸ユニットとがある。

各輪軸ユニット２０ｃは、いずれも前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３５と、を有している。

左右一対の軸箱２５は、いずれも側面視（図１１）で下辺、つまり軌道に対向する面における車幅方向の端部側の辺２５ｈを底辺とする等脚台形状を成し、また、平面視（図１０）でも左右方向の端側の辺、つまり上面における車幅方向の端部の辺２５ｇを底辺とする等脚台形状を成している。この軸箱２５で、側面視における等脚辺を含み且つ平面視における等脚辺を含む面は、軸バネ受け面２６ｃを成している。すなわち、一つの軸箱２５には、傾斜した二つの軸バネ受け面２６ｃが形成されている。これらの軸バネ受け面２６ｃは、台車１０ｃの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜していると共に、台車１０ｃの側面視で、前後方向のいずれか一方に向かうに連れて、上下方向のいずれか一方に向かうよう傾斜している。

台車枠側梁１２は、軸箱２５の上方側に存在するものの、左右方向における位置が軸箱２５と異なっている。この台車枠側梁１２には、軸箱２５の各軸バネ受け面２６ｃに平行な軸バネ受け面１２ｃが形成されている。

軸箱２５の各軸バネ受け面２６ｃと台車枠側梁１２の各軸バネ受け面１２ｃとの間には、軸バネ３５が配置されている。すなわち、本実施形態において、軸バネ３５は、一つの軸箱２５に対して２個設けられ、一つの台車１０ｃには合計８個設けられている。

各輪軸ユニット２０ｃの各軸バネ３５は、いずれも図１２に示すように、基準となる第一軸Ａ１が延びている第一方向に、所定の間隔を開けて互いに平行に配置されている複数の境界板３６と、複数の境界板３６の相互間に配置されている弾性体としてのゴム３７と、を有している。この軸バネ３５は、第一方向の剛性が最も高く、第一方向に垂直な面の各方向の剛性は、互いにほぼ同じで、第一方向の剛性よりも低い。

この軸バネ３５の複数の境界板３６のうち、第一方向の一方の端側の境界板３６は、軸箱２５の軸バネ受け面２６ｃに取り付けられ、第一方向の他方の端側の境界板３６は、台車枠側梁１２の軸バネ受け面１２ｃに取り付けられている。よって、軸バネ３５の第一軸Ａ１は、台車１０ｃの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜していると共に、台車１０ｃの側面視で、前後方向のいずれか一方に向かうに連れて、上下方向のいずれか一方に向かうよう傾斜している。

このため、軸バネ３５が取り付けられている状態で、この軸バネ３５中の全ての境界板３６は、台車１０ｃの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜し、旋回円Ｃに沿った方向を向いている。より正確には、この軸バネ３５のいずれかの境界板３６面中のいずれかの点と旋回円Ｃとの交点が、実質的に、この旋回円Ｃの接点になっている。ここで、旋回円Ｃとは、左右方向における輪軸２２の中心を通り、上下方向に延びる旋回軸Ａｃを中心として、軸バネ３５を横切る円のことである。

軸バネ３５は、以上にように傾斜配置されることで、旋回許容軸バネ３５ｃを成し、この旋回許容軸バネ３５ｃの上下方向、前後方向及び左右方向の剛性は、ほぼ同じで、旋回円Ｃに沿った方向の剛性は、上下方向、前後方向及び左右方向の剛性よりも低くなっている。このため、この旋回許容軸バネ３５ｃ及び軸箱２５を介して、台車枠１１に取り付けられている輪軸２２は、旋回軸Ａｃを中心として比較的容易に旋回することができる。よって、本実施形態でも、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。

「第四実施形態」
次に、図１３〜図１５を用いて、本発明に係る第四実施形態としての鉄道車両について説明する。

本実施形態の鉄道車両の台車１０ｄも、図１３及び図１４に示すように、以上の各実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｄと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｄも、以上の各実施形態と同様、外側輪軸ユニットと、中央側輪軸ユニットとがある。

各輪軸ユニット２０ｄは、いずれも前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３５と、を有している。

左右一対の軸箱２５は、いずれも第三実施形態と同様、側面視（図１４）で下辺、つまり軌道に対向する面における車幅方向の端部側の辺２５ｈを底辺とする等脚台形状を成し、また、平面視（図１３）でも左右方向の端側の辺、つまり上面における車幅方向の端部の辺２５ｇを底辺とする等脚台形状を成している。この軸箱２５で、側面視における等脚辺を含み且つ平面視における等脚辺を含む面は、軸バネ受け面２６ｄを成している。すなわち、本実施形態も、一つの軸箱２５には、傾斜した二つの軸バネ受け面２６ｄが形成されている。これらの軸バネ受け面２６ｄは、台車１０ｄの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜していると共に、台車１０ｄの側面視で、前後方向のいずれか一方に向かうに連れて、上下方向のいずれか一方に向かうよう傾斜している。

台車枠側梁１２は、第三実施形態と異なり、軸箱２５の上方に存在し、左右方向における位置が軸箱２５と同じである。この台車枠側梁１２には、軸箱２５の各軸バネ受け面２６ｄに平行な軸バネ受け面１２ｄが形成されている。

軸箱２５の各軸バネ受け面２６ｄと台車枠側梁１２の各軸バネ受け面１２ｄとの間には、軸バネ３５が配置されている。すなわち、本実施形態において、軸バネ３５は、一つの軸箱２５に対して２個設けられ、一つの台車１０ｄには合計８個設けられている。

各輪軸ユニット２０ｄの各軸バネ３５は、いずれも第三実施形態の軸バネ３５と同じものである。但し、本実施形態では、図１５に示すように、複数の境界板３６は互いに平行であるものの、第一方向の一方の端に位置している境界板３６に対して、この境界板３６と平行な方向に、隣接している境界板３６を所定距離だけ平行移動し、この境界板３６に対して、さらに隣接している境界板３６を同方向に所定距離だけ平行移動し、以下、同様に、隣接している境界板３６を同方向に所定距離だけ平行移動したものである。このため、第三実施形態の軸バネ３５において、境界板３６に対して垂直な第一軸Ａ１は、境界板３６に対して傾斜した軸となっている。

この軸バネ３５の複数の境界板３６のうち、第一方向の一方の端側の境界板３６は、軸箱２５の軸バネ受け面２６ｄに取り付けられ、第一方向の他方の端側の境界板３６は、台車枠側梁１２の軸バネ受け面１２ｄに取り付けられている。このため、軸バネ３５の第一軸Ａ１は、台車１０ｄの平面視で、前後方向を向いていると共に、台車１０ｄの側面視で、前後方向のいずれか一方に向かうに連れて、上下方向のいずれか一方に向かうよう傾斜している。よって、第一軸Ａ１に傾斜している各境界板３６は、台車１０ｄの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜し、第三実施形態と同様の旋回円Ｃに沿う方向を向いている。

軸バネ３５は、以上にように傾斜配置されることで、旋回許容軸バネ３５ｄを成し、台車枠１１の上下方向及び前後方向の剛性は、ほぼ同じで、旋回円Ｃに沿った方向の剛性は、台車枠１１の上下方向及び前後方向の剛性よりも低くなっている。このため、この旋回許容軸バネ３５ｄ及び軸箱２５を介して、台車枠１１に取り付けられている輪軸２２は、旋回軸Ａｃを中心として比較的容易に旋回することができる。よって、本実施形態でも、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。

「第五実施形態」
次に、図１６及び図１７を用いて、本発明に係る第五実施形態としての鉄道車両について説明する。

本実施形態の鉄道車両の台車１０ｅも、図１６及び図１７に示すように、以上の各実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｅと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｅも、以上の各実施形態と同様、外側輪軸ユニットと、中央側輪軸ユニットとがある。

各輪軸ユニット２０ｅは、いずれも前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３５と、を有している。

左右一対の軸箱２５は、第四実施形態と同様、側面視（図１７）で下辺、つまり軌道に対向する面における車幅方向の端部側の辺２５ｉを底辺とする等脚台形状をなしている。一方、左右一対の軸箱２５は、平面視（図１６）が、第四実施形態と異なり、平行四辺形状を成している。側面視における等脚辺を含み且つ平面視における互いに平行な辺を含む面は、軸バネ受け面２６ｅを成している。すなわち、本実施形態では、一つの軸箱２５には、互いに平行で且つ傾斜した二つの軸バネ受け面２６ｅが形成されている。これらの軸バネ受け面２６ｅは、台車１０ｄの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜していると共に、台車１０ｄの側面視で、前後方向のいずれか一方に向かうに連れて、上下方向のいずれか一方に向かうよう傾斜している。

台車枠側梁１２は、軸箱２５の上方に存在し、左右方向における位置が軸箱２５と同じである。この台車枠側梁１２には、軸箱２５の各軸バネ受け面２６ｅに平行な軸バネ受け面１２ｅが形成されている。なお、台車枠側梁１２の各軸バネ受け面１２ｅも互いに平行である。

軸箱２５の各軸バネ受け面２６ｅと台車枠側梁１２の各軸バネ受け面１２ｅとの間には、軸バネ３５が配置されている。すなわち、本実施形態においても、軸バネ３５は、一つの軸箱２５に対して２個設けられ、一つの台車１０ｅには合計８個設けられている。

各輪軸ユニット２０ｅの各軸バネ３５は、いずれも第四実施形態の軸バネ３５と同じものである。

この軸バネ３５の複数の境界板３６のうち、第一方向の一方の端側の境界板３６は、軸箱２５の軸バネ受け面２６ｅに取り付けられ、第一方向の他方の端側の境界板３６は台車枠側梁１２の軸バネ受け面２６ｅに取り付けられている。このため、軸バネ３５の第一軸Ａ１は、台車１０ｅの平面視で、前後方向を向いていると共に、台車１０ｅの側面視で、前後方向のいずれか一方に向かうに連れて、上下方向のいずれか一方に向かうよう傾斜している。さらに、本実施形態では、軸箱２５の二つの軸バネ受け面２６ｅと台車枠側梁１２の軸バネ受け面１２ｅとの間に配置されている二つの軸バネ３５の境界板３６は、第四実施形態と異なり、互いに平行である。

よって、本実施形態では、第一軸Ａ１に傾斜している各境界板３６が、台車１０ｅの平面視で、左右方向のいずれか一方に向かうに連れて、前後方向のいずれか一方に向かうよう傾斜し、旋回円Ｃ２に沿った方向を向いている。ここで、旋回円Ｃ２とは、左右方向における輪軸２２の中心を通り、前後方向の伸びる線上であって、外側輪軸ユニット２０ｅの輪軸２２と中央側輪軸ユニット２０ｅの輪軸２２との中間点で上下方向に延びる旋回軸Ａｃ２を中心として、これら軸バネ３５を横切る円のことである。

軸バネ３５は、以上にように傾斜配置されることで、旋回許容軸バネ３５ｅを成し、台車枠１１の上下方向及び前後方向の剛性は、ほぼ同じで、旋回円Ｃ２に沿った方向の剛性は、台車枠１１の上下方向及び前後方向の剛性よりも低くなっている。このため、この旋回許容軸バネ３５ｅ及び軸箱２５を介して、台車枠１１に取り付けられている輪軸２２は、旋回軸Ａｃ２を中心として比較的容易に旋回することができる。よって、本実施形態でも、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。

なお、本実施形態では、旋回円の半径が第四実施形態よりも大きいため、円滑に走行できるレールの曲線半径は、第四実施形態よりも大きくなる。

また、以上の第三〜第五実施形態では、軸バネ３５の境界板３６を旋回円に沿った方向を向くよう、配置しているが、この場合、境界板３６が旋回円に沿った方向を向くとは、この境界板３６面中のいずれか点と旋回軸とを通る線と、旋回円Ｃ２との交点での接線方向に対して、境界板３６が０〜±４５°の角度を成していることである。

また、以上の各実施形態の鉄道車両は、いずれも、１台の車体１に対して２台の台車１０が設けられているものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１台の車体１に対して台車１０が１台のみ設けられているものにも適用することができる。この場合、１台の台車１０に対して、４つの空気バネ１５を設け、これら４つの空気バネ１５で車体１を支持するようにすることが好ましい。これら４つの空気バネ１５は、例えば、１台の台車１０中の前後の輪軸２２のそれぞれの上方に配置する方法が考えられる。このように、１台の車体１に対して台車１０を１台のみ設ける場合、空気バネ１５の数や位置に応じて、台車枠側梁１２等の形状が変わる。

「第六実施形態」
次に、図１８及び図１９を用いて、本発明に係る第六実施形態としての鉄道車両について説明する。

本実施形態の鉄道車両の台車１０ｆは、第一実施形態の変形例であり、図１８に示すように、以上の各実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｆと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｆも、以上の各実施形態と同様、外側輪軸ユニット２０ｆｏと、中央側輪軸ユニット２０ｆｉとがある。

各輪軸ユニット２０ｆは、基本的に、第一実施形態の輪軸ユニット２０と同一で、一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、を有している。各輪軸ユニット２０ｆの軸箱２５は、輪軸２２を基準にして、この輪軸２２に対して垂直な前側及び後側に伸びる張出し部２６を有しており、各張出し部２６と台車枠側梁１２との間に、第一実施形態における軸バネ３０が設けられている。

外側輪軸ユニット２０ｆｏの軸バネ３０は、第一実施形態と同様、第一軸Ａ１が上下方向を向き、第三軸Ａ３が旋回円Ｃの接線方向を向くよう、配置され、旋回許容軸バネ３０ａを成している。

一方、中央側輪軸ユニット２０ｆｉの軸バネ３０は、第一軸Ａ１が上下方向を向いているものの、第一実施形態と異なり、第三軸Ａ３が左右方向を向くよう配置され、この中央側輪軸ユニット２０ｆｉの旋回円に沿った方向の剛性が、左右方向の剛性より高く、旋回許容軸バネ３０ａを成していない。

よって、本実施形態では、外側輪軸ユニット２０ｆｏの輪軸２２は、旋回軸Ａｃを中心として比較的容易に旋回する一方で、中央側輪軸ユニット２０ｆｉの輪軸２２はほとんど旋回しない。

このため、本実施形態の鉄道車両が曲率半径Ｒのレール上を走行する場合、図１９を示すように、車体１の前側の下部に配置されている前側台車１０ｆの前側の輪軸ユニット、つまり外側輪軸ユニット２０ｆｏの輪軸２２は、レールの形状に沿って旋回するものの、後側の輪軸ユニット、つまり中央側輪軸ユニット２０ｆｉの輪軸２２は、ほとんど旋回しない。また、車体１の後側の下部に配置されている後側台車１０ｆの前側の輪軸ユニット、つまり中央側輪軸ユニット２０ｆｉの輪軸２２は、ほとんど旋回しないものの、後側の輪軸ユニット、つまり外側輪軸ユニット２０ｆｏの輪軸２２は、レールの形状に沿って旋回する。

以上のように、本実施形態では、前側台車１０ｆ及び後側台車１０ｆの中央側輪軸ユニット２０ｆｉの輪軸２２がほとんど旋回しないものの、前側台車１０ｆ及び後側台車１０ｆの外側輪軸ユニット２０ｆｏ、つまり、この車両の最前部の輪軸ユニット２０ｆｏ及び最後部の輪軸ユニット２０ｆｏの輪軸２２がレール形状に沿って旋回する。このため、本実施形態でも、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ）のレール上を円滑に走行することができる。

また、本実施形態では、各台車１０ｆの中央側輪軸ユニット２０ｆｉの輪軸２２がほとんど旋回しないため、直線のレール上を安定走行することができる。

なお、本実施形態は、第一実施形態の変形例であるが、他の各実施形態においても同様に、変形してもよい。

１：車体、１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｆ：台車、１１：台車枠、１５：空気バネ、２０，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ：輪軸ユニット、２０ｏ，２０ｆｏ：外側輪軸ユニット、２０ｉ，２０ｆｉ：中央側輪軸ユニット、２１：車輪、２２：輪軸、２５：軸箱、３０，３５：軸バネ、３０ａ，３０ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ：旋回許容軸バネ、３１：筒、３２：ゴム、３３：高剛性部、３４：低剛性部

Claims

車体と、該車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両において、
前記台車は、前記車体の下部に配置されている台車枠と、該台車枠に取り付けられている１以上の輪軸ユニットと、を備え、
前記輪軸ユニットは、左右の一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれの回転軸となる輪軸と、該輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱と、第一方向で弾性変形し、前記軸箱を基準にした上下方向の成分を有する方向に該第一方向を向けて、前記台車枠と前記軸箱との間に配置されている軸バネと、を有し、
前記輪軸ユニットのうちの少なくとも一の輪軸ユニットの前記軸バネは、前記上下方向に垂直な方向で且つ前記軸箱に支持されている前記輪軸に垂直な前後方向の剛性、及び、該輪軸が延びている左右方向の剛性に対して、該上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向の剛性が低い旋回許容軸バネであり、
前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、前記輪軸ユニットとして、前記車体の前後方向での外側に配置されている外側輪軸ユニットと、該車体の前後方向における中央側に配置されている中央側輪軸ユニットとを有し、
前記外側輪軸ユニットの前記軸バネは、前記旋回許容軸バネであり、
前記中央側輪軸ユニットの前記軸バネは、前記上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向の剛性が、該中央側輪軸ユニットの前記左右方向の剛性以上である、
ことを特徴とする鉄道車両。
請求項１に記載の鉄道車両において、
前記旋回許容軸バネは、前記第一方向に垂直な面内方向で、剛性の高い高剛性部と、該高剛性部の剛性よりも低い低剛性部とを有し、該低剛性部が前記仮想旋回円の周上に位置する向きに配置されている、
ことを特徴とする鉄道車両。
請求項２に記載の鉄道車両において、
前記旋回許容軸バネは、前記第一方向に延びている第一軸を中心軸とする複数の筒と、該複数の筒の相互間であって、該第一軸に垂直な第二軸を含む領域に配置され、該第一軸及び該第二軸に垂直な第三軸を含む領域には配置されていないゴムと、を有し、該第三軸を含む該領域が前記低剛性部を成す、
ことを特徴とする鉄道車両。
請求項１に記載の鉄道車両において、
前記旋回許容軸バネは、前記第一方向に所定の間隔を開けて互いに平行に配置されている複数の境界板と、複数の境界板の相互間に配置されているゴムと、を有し、該第一方向が上下方向に対して傾斜し、且つ該境界板が前記仮想旋回円に沿った方向を向くよう、配置されている、
ことを特徴とする鉄道車両。
請求項１から４のいずれか一項に記載の鉄道車両において、
前記旋回軸は、前記輪軸上であって、該輪軸が伸びている方向の中心に位置している、
ことを特徴とする鉄道車両。
請求項１から５のいずれか一項に記載の鉄道車両において、
前記外側輪軸ユニット及び前記中央側輪軸ユニットは、いずれも前記旋回許容軸バネを有する、
ことを特徴とする鉄道車両。
請求項６に記載の鉄道車両において、
前記外側輪軸ユニットの前記旋回軸は、該外側輪軸ユニットの前記輪軸から前記中央側輪軸ユニット側に寄った箇所に位置し、
前記中央側輪軸ユニットの前記旋回軸は、該中央側輪軸ユニットの前記輪軸から前記外側輪軸ユニット側に寄った箇所に位置する、
ことを特徴とする鉄道車両。