JP6577834B2 - 鉄道車両用操舵台車 - Google Patents

Description

本発明は、リンク機構を用いた鉄道車両用操舵台車に関する。

鉄道車両の台車において、ヨーイング方向における輪軸の向きを変えることができる操舵台車があり、そのような操舵台車として例えば特許文献１のような操舵台車が知られている。特許文献１の操舵台車はリンク機構（Ｚリンク）を有しており、Ｚリンクは、垂直リンクと、２つの水平リンクとを有している。垂直リンクは、台車枠に回動可能に取り付けられており、平行リンクを介して車体と連結されている。また、垂直リンクには、２つの水平リンクが取り付けられている。２つの水平リンクは、垂直リンクから前後方向一方及び他方に夫々伸びており、各水平リンクは、各輪軸に設けられる軸箱体にも取付けられている。

このように構成される操舵台車１は、曲線を走行する際に車体と台車とが相対旋回し、垂直リンクが回動する。これにより、２つの水平リンクが軸箱体を互いに近接又は離隔する方向に動かして曲線外軌側の軸距を長くし、曲線内軌側の軸距を短くすることにより、輪軸を操舵してヨーイング方向の向きを変えることができる。

特開平６−８７４４６号公報

特許文献１の操舵台車では、車体と台車とが相対旋回するとリンク機構が動作し、相対旋回する角度（ボギー角）に比例して輪軸が操舵される。車体と台車との相対旋回の角度と輪軸の変位との比率は、垂直リンクにおいて平行リンクが連結される連結点と回動中心との距離、及び水平リンクが連結される連結点と回動中心点との距離の比率（即ち、テコ比）によって決まる。

曲線区間を円滑に曲がるためには、車輪とレールとのアタック角を減少させる必要があり、テコ比は、例えば１：６〜１：７の比率で設定される。前述の通り、テコ比は、各リンクの連結点と回動中心との距離の比であり、テコ比を大きくするためには、平行リンクの連結点と回動中心との距離を長くする、又は水平リンクの連結点と回動中心との距離を短くする必要がある。平行リンクの連結点と回動中心との距離を長くする場合、垂直リンクの長さを長くする必要がある。しかし、垂直リンクを長くし、平行リンクの連結点と回動中心との距離が長くなると、床下高さが大きくなるため、低床車両には適用することができない。それ故、水平リンクの連結点と回動中心との距離を短くすることが考えられる。しかし、垂直リンクを台車枠に取付けるピン部材と２つの水平リンクとが同一平面上に配置されているので、水平リンクを垂直リンクの回動中心に近づける、即ちピン部材に近づけると、やがて水平リンクがピン部材に当たることになる。このようにリンク機構を用いた操舵機構では、車体と台車との相対旋回の角度と輪軸の変位との比率はテコ比に依存するため、設計上の制約が大きい。

そこで本発明は、操舵機構の設計の自由度を高くすることができる操舵台車を提供することを目的としている。

本発明の鉄道用操舵台車は、車体又はボルスタを鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、車軸及び一対の車輪を有する２つの輪軸と、前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記２つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構とを備え、前記操舵機構は、前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記輪軸を操舵する少なくとも１つの操舵リンクとを有し、前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、前記回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されているものである。

本発明に従えば、回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されているので、操舵リンクを支点軸線の方に近づけるように設計しても操舵リンクが回動中心部材に当たることがない。それ故、操舵リンクの配置位置に関して、軸線方向に垂直な方向に関して制限を少なくすることができ、回動中心部材の配置位置及び操舵リンクの配置位置に関して設計の自由度を高くすることができる。

本発明によれば、操舵機構の設計の自由度を高くすることができる。

第１実施形態の鉄道車両用操舵台車を側方から見た側面図である。 図１の操舵台車が曲線区間を走行している状態を車両上方から見た平面図である。 図１の操舵台車が備える操舵機構を後方から見た斜視図である。 図１の操舵台車が備える操舵機構を前方から見た斜視図である。 図４の操舵機構の一部を切断して側方から見た側方断面図である。 図４の操舵機構を切断して後方から見た後方断面図である。 図４の操舵機構の操舵テコ及び操舵リンクを分解して示す分解図である。 図１の操舵台車の操舵動作を示す側面図であり、（ａ）は操舵台車の車輪がレールの直線区間を走行している際の状態を示し、（ｂ）は操舵台車の車輪がレールの曲線区間における外軌を走行している際の状態を示し、（ｃ）は操舵台車の車輪がレールの曲線区間における内軌を走行している際の状態を示している。 第２実施形態の操舵台車が曲線区間を走行している状態を車両上方から見た平面図である。 その他の実施形態の操舵台車における操舵機構を切断して後方から見た後方断面図である。

以下、本発明に係る第１乃至第２実施形態の鉄道車両用操舵台車（以下、単に「操舵台車」という）１、１Ａについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する各実施形態の操舵台車１、１Ａ，１Ｂは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［第１実施形態］
図１に示す鉄道車両２は、地面等に敷設されたレール３を走行するようになっており、車体４と操舵台車１とを備えている。車体４は、レール方向に長い大略箱状に形成されており、その中に乗客又は荷役等を収容するようになっている。車体４の下方には、操舵台車１が配置されており、操舵台車１は、空気ばね５を介して車体４を下方から支持している。以下では、操舵台車１の構成について詳しく説明する。

＜操舵台車＞
操舵台車１は、図１及び図２に示すように台車枠１１、及び前後一対の輪軸１２を備えている。台車枠１１は、一対の側梁２１，２１と、横梁２２とを有している。一対の側梁２１，２１は、車体４の長手方向（即ち、車両長手方向であり、以下、「長手方向」という）に延在する部材であり、平行且つ車体４の車幅方向（以下、「車幅方向」ともいう）に離して配置されている。横梁２２は、一対の側梁２１，２１の中央部分に架け渡すように一体的に設けられており、台車枠１１は、平面視でＨ字状に形成されている（図２参照）。このように構成されている台車枠１１には、一対の輪軸１２，１２が長手方向に離間し且つ平行に配置されている。

各輪軸１２は、図２に示すように車軸１６と、一対の車輪１７，１７とを有している。車軸１６は、車幅方向に延在する棒状の部材である。車軸１６には、一対の車輪１７，１７が軸線方向に互いに離した状態で一体的に設けられている。各輪軸１２を台車枠１１に取付けるために、操舵台車１は、輪軸１２毎に一対の軸箱１３，１３と、一対の軸箱支持装置１４，１４とを備えている。

一対の軸箱１３，１３の各々は、輪軸１２の車軸１６の軸線方向両側の部分に夫々設けられている。各軸箱１３には、軸受１８、例えばジャーナル軸受が収容されており、軸受１８によって車軸１６の軸線方向両側の部分を回転可能に支持している。また、一対の軸箱１３，１３には、一対の軸箱支持装置１４，１４が夫々設けられており、各軸箱１３は、軸箱支持装置１４によって台車枠１１に連結されている（図１も参照）。

軸箱支持装置１４は、例えば軸梁式の軸箱支持装置であり、軸梁２３と、軸ばね２４とを有している（図１も参照）。軸梁２３は、長手方向に延在する軸梁本体部２３ａを有し、軸梁本体部２３ａの基端部２３ｂが軸箱１３に繋がっている。軸箱１３には、その上端部に軸ばね２４が設けられており、軸ばね２４は、台車枠１１の側梁２１における軸箱１３の直上部分と軸箱１３との間に介在している。これにより、軸梁２３によって支持された軸箱１３が軸ばね２４を介して側梁２１を支持するようになっている。また、軸梁本体部２３ａの先端には、軸梁先端部２３ｃが設けられており、軸梁先端部２３ｃは、軸梁本体部２３ａから長手方向に延びて台車枠１１に車両上下方向及び車幅方向に揺動可能に連結されている。

このように構成される操舵台車１は、ボルスタ付き台車であって、枕梁２５を有している。枕梁２５は、支持軸（図示せず）を介して横梁２２に設けられ、横梁２２に対して鉛直軸線回りに相対回動するようになっている。また、枕梁２５は、空気ばね５を介して車体４を支持し、且つボルスタアンカー２６によって車体４と連結されている。それ故、枕梁２５は、車体４と一体的に旋回するようになっている。また、操舵台車１は、枕梁２５の旋回動作に応じて一対の輪軸１２を操舵する（即ち、一対の輪軸１２をヨーイング方向に回動させる）ために一対の操舵機構１５を備えている。

＜操舵機構＞
図２に示すように、一対の操舵機構１５は、台車枠１１の一対の側梁２１，２１の各々に１つずつ設けられており、各々は車体中心線に対して鏡面対称に配置されている。なお、図２では、一対の側梁２１，２１の長手方向両端部を切断して操舵台車１を示している。一対の各操舵機構１５は、同様の構成を有しており、図３及び図４に示すように連結リンク３１と、操舵テコ３２と、第１操舵リンク３３と、第２操舵リンク３４とを有している。連結リンク３１は、略長手方向に延在する部材である。図１に示すように連結リンク３１の長手方向一端部は、枕梁側リンク受部材３５を介して枕梁２５に連結されている。また、連結リンク３１の長手方向一端部は、車両上下方向に対して相対回動可能に枕梁側リンク受部材３５に取付けられており、枕梁２５と台車枠１１の横梁２２との相対旋回動作に連動して長手方向に動くようになっている。また、連結リンク３１の長手方向他端部は、操舵テコ３２に連結されている。

操舵テコ３２は、図５に示すように側面視で勾玉形状（即ち、逆コンマ形状）の板状部材であり、支点軸線Ｌ１を中心に回動する。なお、図５は、操舵テコ３２が見えるように後述するハウジング４９を切断して示している。操舵テコ３２は、テコ本体４１と、蓋体４２とを有しており、テコ本体４１は、側面視で勾玉形状に形成されている。テコ本体４１の上側部分を構成する湾曲部４１ａは、車両上下方向に延在し且つ長手方向一方側に凹むように湾曲しており、更に湾曲部４１ａの上側部分は、図６に示すように二股に分かれている。また、湾曲部４１ａの二股に分かれている部分４１ｃ，４１ｄの間には、軸部材３６が架け渡されている。軸部材３６は、中間部分に球面ブッシュ３６ａを有しており、球面ブッシュ３６ａは、連結リンク３１に挿通されている。これにより、連結リンク３１と操舵テコ３２とが連結され、連結リンク３１は、操舵テコ３２に対して車両上下方向及び車幅方向に回動するようになっている。

また、テコ本体４１の下側部分を構成する収容部４１ｂは、図５に示すように側面視で円形状になっており、図６に示すようにその中心軸線（支点軸線Ｌ１）周りには、長手方向両側に開口する凹部４１ｅが形成されている。また、収容部４１ｂには、凹部４１ｅに被せるように蓋体４２が設けられており、蓋体４２を被せることによって操舵テコ３２内に収容空間４３が形成されている。また、収容部４１ｂの背面及び蓋体４２の表面には、操舵テコ３２の回動軸となる一対の軸部４５，４６の各々が形成されている。一対の軸部４５，４６は、大略円柱状に形成されており、収容部４１ｂの中心軸線、即ち支点軸線Ｌ１に沿って延在している。このように形成されている一対の軸部４５，４６は、互いに支点軸線Ｌ１が延びる軸線方向に互いに離間するように配置されている。また、各軸部４５，４６には、円筒状のスラストブッシュ４７，４８が外装されており、各軸部４５，４６は、このスラストブッシュ４７，４８を介してハウジング４９に取付けられている。

ハウジング４９は、操舵テコ３２の少なくとも一部、具体的には収容部４１ｂ及び蓋体４２を収容するようになっている。また、ハウジング４９は、ハウジング座５０と、後箱５１と、前箱５２と、箱蓋５３とを有している。ハウジング座５０は、側面視で長手方向に延びる大略角丸円形状の板状部材であり、その背面が台車枠１１の側梁２１の外側面に固定されている。また、ハウジング座５０の表面には、後箱５１がボルト等の締結部材によって固定されている。後箱５１は、側面視で大略円形状に形成されており、その中心周りに軸受孔５１ａが形成されている。軸受孔５１ａには、収容部４１ｂの軸部４５がスラストブッシュ４７を介して嵌まり込んでおり、軸部４５は、後箱５１に対して相対回動するようになっている。また、後箱５１には、前箱５２が設けられている。

前箱５２は、側面視で大略円環状の箱状体であり、収容部４１ｂ及び蓋体４２に被せるようにして後箱５１に設けられ、ボルト等の締結部材によって後箱５１に固定されている。また、前箱５２の長手方向両側の面の各々には、下側部分の一部及び上側全体に開口５２ａ，５２ｂが夫々形成されている。長手方向他方側の開口５２ａからは後述する第２操舵リンク３４が突出しており、長手方向一方側の開口５２ｂからは湾曲部４１ａが上方に突出し、且つ後述する第１操舵リンク３３が長手方向一方に突出している。更に、前箱５２の中心軸線（即ち、支点軸線Ｌ１）周りには、蓋体４２の軸部４６及びスラストブッシュ４８の外径より大きい孔径の内孔５２ｃが形成されており、内孔５２ｃから軸部４６及びスラストブッシュ４８が突出している。この内孔５２ｃを塞ぐべく、前箱５２には、箱蓋５３が設けられており、箱蓋５３は、前箱５２にボルト等の締結部材によって固定されている。箱蓋５３は、図１に示すように側面視で大略円形状に形成されており、その中心軸線（即ち、支点軸線Ｌ１）周りに軸受孔５３ａが形成されている。軸受孔５３ａには、蓋体４２の軸部４６がスラストブッシュ４８を介して嵌まり込んでいる。これにより、軸部４６は、箱蓋５３に対して相対回動するようになっている。

このように操舵テコ３２では、一対の軸部４５，４６の各々がスラストブッシュ４７，４８を介して、側梁２１に固定されたハウジング４９（詳細には、後箱５１及び箱蓋５３）に回動可能に嵌まり込んでいる。これにより、操舵テコ３２は、台車枠１１に対して一対の軸部４５，４６回り、即ち支点軸線Ｌ１を中心に回動できるようになっている。このように、操舵テコ３２を一対の軸部４５，４６の二点で軸支することによって、一点で軸支される場合に比べて操舵テコ３２のガタツキを抑えることができる。このような機能を有する操舵テコ３２では、蓋体４２及び収容部４１ｂの一部分が収容空間４３を挟んで対向する一対のプレート部５４，５５を構成しており、一対のプレート部５４，５５には、それらの間を架け渡すように２つのピン部材５６，５７が設けられている。

第１及び第２操舵リンク３３、３４の回動軸となる第１ピン部材５６及び第２ピン部材５７の各々は、車幅方向（軸線方向）に延在する大略円柱状の軸部材である。また、一方のプレート部５４には、２つの嵌合孔５４ａ，５４ｂが支点軸線Ｌ１を挟むように離間させて形成され、また他方のプレート部５５には、２つの嵌合孔５５ａ，５５ｂが支点軸線Ｌ１を挟むように離間させて形成されている。一方のプレート部５４の嵌合孔５４ａ，５４ｂの各々は、他方のプレート部５５の嵌合孔５５ａ，５５ｂの各々と対向しており、対向する２つの嵌合孔５４ａ，５５ａに第１ピン部材５６の各端部が回動不能に嵌まり込み、また対向する２つの嵌合孔５４ｂ，５５ｂに第２ピン部材５７の各端部が回動不能に嵌まり込んでいる。以下、第１ピン部材５６及び第２ピン部材５７等の形状についてさらに詳細に説明する。

各ピン部材５６，５７の両端部は、図７に示すように側面視で大略角丸長方形状になっている。また、嵌合孔５４ａ，５４ｂは、各ピン部材５６，５７の一端部が夫々嵌まり込むようになっており、各ピン部材５６，５７の一端部と側面視で同一形状に形成されている。また嵌合孔５５ａ，５５ｂは、各ピン部材５６，５７の他端部が嵌まり込むようになっており、各ピン部材５６，５７の他端部と側面視で同一形状に形成されている。これにより、各ピン部材５６，５７の両端部を嵌合孔５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに嵌め込むことによって各ピン部材５６，５７が操舵テコ３２に対して相対回動不能に設けられる。

なお、各ピン部材５６，５７の両端部及び嵌合孔５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの形状は、側面視で大略角丸長方形状に限定されず、大略楕円形状、及び卵形状であってもよく、またキー又はキー溝を有する大略円形状であってもよい。即ち、ピン部材の５６，５７の両端部の形状は、両端部の各々の長径が嵌合孔５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの短径より長くなるように形成されていればよい。これにより、ピン部材の５６，５７が一対のプレート部５４，５５に対して相対回動不能に構成される。また、各ピン部材５６，５７の車幅方向中間部分には、球面ブッシュ５６ａ，５７ａが設けられている。球面ブッシュ５６ａ、５７ａの外表面には、ゴム材自体が潤滑性を有する自己潤滑ゴム部材５８，５９が外装又はコーティングされている。

このように構成されている２つのピン部材５６，５７は、側面視で支点軸線Ｌ１を挟んで車両上下方向に離間して配置されている。また、ピン部材５６，５７の各々の球面ブッシュ５６ａ、５７ａには、自己潤滑ゴム部材５８，５９を介して操舵リンク３３，３４が設けられており、操舵リンク３３，３４は、ピン部材５６，５７を介して操舵テコ３２に連結されている。

第１操舵リンク３３は、長手方向に延在する部材であり、その長手方向一端部には、自己潤滑ゴム部材５８が外装されている第１ピン部材５６の球面ブッシュ５６ａが挿通され、操舵テコ３２に連結されている。第１操舵リンク３３は、球面ブッシュ５６ａが部分球面状になっているので、球面ブッシュ５６ａの中心点を中心に転動するようになっている。このようにして、第１操舵リンク３３は、操舵テコ３２の一対のプレート部５４，５５の間に配置され、更に第１ピン部材５６の中心軸線である作用軸線Ｌ２を中心に回動し、且つ車幅方向にも揺動できるようになっている。

同様に、第２操舵リンク３４もまた、長手方向に延在する部材であり、その長手方向一端部には、自己潤滑ゴム部材５９が外装されている第２ピン部材５７の球面ブッシュ５７ａが挿通されている。第２操舵リンク３４は、球面ブッシュ５７ａが部分球面状になっているので、球面ブッシュ５７ａの中心点を中心に転動するようになっている。このようにして、第２操舵リンク３４は、一対のプレート部５４，５５の間に配置され、更に第２ピン部材５７の中心軸線である作用軸線Ｌ３を中心に回動し、且つ車幅方向にも揺動できるようになっている。

このように第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４の各々の一端部は、２つのピン部材５６，５７を介して操舵テコ３２に連結され、車両上下方向に離間させて配置されている。また、２つのピン部材５６，５７を収容空間４３に配置することによって、第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４の各々の一端部が収容空間４３に収容されている。収容空間４３は、収容部４１ｂの長手方向両側の面に形成されている開口３２ａ，３２ｂを介して外側に連通している。一方の開口３２ａは、長手方向一方の面において斜め上側部分に形成されており、そこから第１操舵リンク３３が突出している。突出する第１操舵リンク３３は、更に開口５２ａを通って長手方向一方側に延びている。また、他方の開口３２ｂは、長手方向他方の面において斜め下側部分に形成されており、そこから第２操舵リンク３４が突出している。突出する第２操舵リンク３４は、更に開口５２ａを通って長手方向他方に延びている。このように２つの操舵リンク３３，３４の各々は、長手方向一方及び他方に延びており、図２に示すように、第１操舵リンク３３の他端部が第１軸梁側リンク受部材３７を介して長手方向一方側の軸梁２３Ｂに連結され、第２操舵リンク３４の他端部が第２軸梁側リンク受部材３８を介して長手方向他方側の軸梁２３Ｆに連結されている。

図２に示すように、第１軸梁側リンク受部材３７は、平面視で大略Ｌ字状に形成されており、その基端部が長手方向一方側の軸梁２３Ｂの軸梁本体部２３ａから延び、その一端部が第１操舵リンク３３に連結されている。それ故、第１操舵リンク３３は、第１軸梁側リンク受部材３７によって軸梁先端部２３ｃに対して車幅方向外側にオフセットされて配置される。このように配置されている第１操舵リンク３３は、第１軸梁側リンク受部材３７に対して車両幅方向に延びる回動軸線Ｌ４を中心に車幅方向に回動できるようになっている（図１も参照）。

また、第２軸梁側リンク受部材３８は、平面視で大略Ｌ字状に形成されており、その基端部が長手方向他方側の軸梁２３Ｆの軸梁本体部２３ａに固定され、またその一端部が第２操舵リンク３４に連結されている。それ故、第２操舵リンク３４は、第２軸梁側リンク受部材３８によって軸梁２３Ｆに対して車幅方向外側にオフセットされて配置される。このように配置されている第２操舵リンク３４は、第２軸梁側リンク受部材３８に対して車両幅方向に延びる回動軸線Ｌ５を中心に車幅方向に回動できるようになっている（図１も参照）。

このように構成されている操舵機構１５は、図８（ａ）に示すような姿勢で台車枠１１の一対の側梁２１，２１の各々の外側に１つずつ配置されている。これにより、操舵テコ３２は、その支点軸線Ｌ１が車幅方向に延在するように台車枠１１に取付けられ、且つ連結リンク３１の回動中心である連結点Ｐ１と、操舵テコ３２の回動中心である支点Ｐ０と、２つの操舵リンク３３，３４の回動中心である作用点Ｐ２，Ｐ３が車両上下方向に一直線に並ぶような姿勢で配置されている。

＜操舵機構の動き＞
曲線区間において枕梁２５と台車枠１１とが相対旋回すると、操舵機構１５は、その旋回動作に連動して作動する。即ち、枕梁２５と台車枠１１の横梁２２とが相対旋回すると、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように旋回動作に連動して連結リンク３１が長手方向一方（又は他方）に移動する。これにより、操舵テコ３２の湾曲部４１ａが長手方向一方に押され（又は他方に引かれ）て、操舵テコ３２が支点Ｐ０（即ち、支点軸線Ｌ１）を中心に時計回り方向（又は、反時計周り方向）に回動する。２つのピン部材５６，５７もまた操舵テコ３２と一体となって支点Ｐ０を中心に時計回り方向（又は、反時計周り方向）に回動する。この回動動作により、２つのピン部材５６，５７の各々が平面視で長手方向の互いに異なる方向に移動し、それに伴って第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４の各々が長手方向に互いに異なる方向に移動する。

例えば、図８（ｂ）のように枕梁２５が横梁２２に対して旋回方向一方に旋回して連結リンク３１が長手方向一方に移動すると、第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４が互いに離れる方向に移動する。そうすると、長手方向一方側の軸梁２３Ｂ（図２参照）が第１操舵リンク３３によって長手方向一方に押され、また長手方向他方側の軸梁２３Ｆが第２軸梁側リンク受部材３８を介して第２操舵リンク３４によって長手方向他方に押される。これにより、各軸箱支持装置１４Ｂ，１４Ｆが支持する軸箱１３，１３が互いに離れるように移動する。

他方、図８（ｃ）のように枕梁２５が横梁２２に対して旋回方向他方に旋回して連結リンク３１が長手方向他方に移動すると、第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４が互いに近づく方向に移動する。そうすると、長手方向一方側の軸梁２３Ｂが第１操舵リンク３３によって長手方向他方に引かれ、また長手方向他方側の軸梁２３Ｆが第２操舵リンク３４によって長手方向一方に引かれる。これにより、各軸箱支持装置１４Ｂ，１４Ｆが支持する軸箱１３，１３が互いに近づくように移動する。

このように構成されている操舵機構１５は、一対の側梁２１，２１の各々の車幅方向外側に鏡面対称で配置されており、それら一対の操舵機構１５は、枕梁２５と台車枠１１とが相対旋回すると各々が有する２つの操舵リンク３３，３４を互いに逆方向に動かす。即ち、操舵台車１が曲線区間を走行して枕梁２５と台車枠１１とが旋回方向一方に相対旋回している場合、図２に示すように外軌３ａ側にある操舵機構１５は、操舵テコ３２を回動させて第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４を互いに離すように移動させる。これにより、外軌３ａ側にある２つの軸箱１３，１３が互いに離されるように移動する。他方、内軌３ｂ側にある操舵機構１５は、操舵テコ３２を回動させて第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４を互いに近づくように移動させる。これにより、内軌３ｂ側にある２つの軸箱１３，１３が互いに近づくように移動する。このように外軌３ａ側にある２つの軸箱１３，１３を離し、内軌３ｂ側にある２つの軸箱１３，１３を近づけることによって前後の一対の輪軸１２のアタック角を減少させ、操舵台車１が曲線区間を円滑に走行する。このように、操舵機構１５は、一対の輪軸１２，１２をレール３の曲線形状に合わせて操舵することができる。

また、操舵台車１が曲線区間から直線区間を走行する際には、枕梁２５と横梁２２とが平行になるように元の姿勢に戻され、それに伴って一対の操舵機構１５が前述の動きと逆の動きをする。即ち、外軌３ａ側にある操舵機構１５は第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４を互いに近づくように移動させてそれらを元の位置に戻し、また内軌３ｂ側にある操舵機構１５は第１操舵リンク３３及び第２操舵リンク３４を互いに離すように移動させてそれらを元の位置に戻す。これにより、連結点Ｐ１、支点Ｐ０、作用点Ｐ２，Ｐ３が車両上下方向に一直線に並ぶようになり、前後一対の輪軸１２，１２が真直ぐ向くようになる。従って、レール３の直線区間における操舵台車１の直進性を損なうことを防ぐことができる。

このように構成されている操舵台車１では、操舵テコ３２が回動する際の回動中心となる一対の軸部４５，４６の間に各操舵リンク３３，３４が配置されている。つまり、一対の軸部４５，４６は、操舵リンク３３，３４に対して車幅方向にオフセットされた位置に配されている。これにより、操舵リンク３３，３４の配置位置に関して、車両上下方向に関する制限を少なくすることができる。即ち、操舵リンク３３，３４の配置位置に関する設計の自由度を高くすることができる。従って、側面視で一対の軸部４５，４６と操舵リンク３３，３４とを重ねて配置することができる。

また、側面視で一対の軸部４５，４６と操舵リンク３３，３４とを重ねて配置することによって、支点Ｐ０と各リンク３３，３４の作用点Ｐ２，Ｐ３の各々のとの間の距離Ｘ２，Ｘ３を短くすることができる。操舵台車１では、相対旋回角度に対して予め定められた比率の回動角で一対の輪軸１２，１２を操舵するためには、テコ比（支点Ｐ０と連結点Ｐ１との間の距離Ｘ１と距離Ｘ２，Ｘ３との比率（Ｘ２：Ｘ１及びＸ３：Ｘ１））が予め定められた比、例えば１：６〜１：７に設定されている。それ故、距離Ｘ２，Ｘ３に応じて一義的に距離Ｘ１の長さ、及び操舵テコ３２の外形寸法が決まる。操舵機構１５では、距離Ｘ２，Ｘ３を短くすることができるので、操舵テコ３２の外形寸法を小さくする（特に、高さを抑える）ことができる。これにより、操舵機構１５の高さを低く抑えることができ、操舵台車１の高さ寸法を抑えることができる。従って、操舵台車１の低床台車を実現することができる。また、操舵機構１５は、板状の部材を支点軸線Ｌ１が延びる方向に重ねて形成されているが、操舵機構１５の車幅方向の厚みがその高さに比べて小さくなっている。それ故、支点軸線Ｌ１が幅方向に延在するように操舵機構１５を台車枠１１に取付けることによって、操舵機構１５が台車枠１１から車幅方向に突出する量を抑えることができ、操舵台車１の車幅方向の長さ、即ち幅が大きくなることを抑制することができる。

なお、操舵台車１では、図２に示すように軸箱支持装置１４Ｂ，１４Ｆが台車枠１１に対して車幅方向に傾くことを許容するように構成されている。各操舵リンク３３，３４もまた、挿通されているピン部材５６，５７の球面ブッシュ５６ａ，５７ａ上を転動することによって各軸梁側リンク受部材３７，３８の各々に対して車幅方向の傾きが許容されている。即ち、軸箱支持装置１４Ｂ，１４Ｆ及び操舵リンク３３，３４は、共に台車枠１１に対する車幅方向の傾きが許容されている。それ故、一対の軸箱１３が車幅方向に動くことができるようになっており、一対の輪軸１２，１２のヨーイング方向の動きが許容されている。また、球面ブッシュ５６ａ，５７ａと操舵リンク３３，３４との間に自己潤滑ゴム部材５８，５９を介在させているので、ピン部材５６，５７に対して操舵リンク３３，３４を円滑に動かすことができる。

また、操舵台車１では、各ピン部材５６，５７が操舵テコ３２に相対回動不能に固定されているので、操舵台車１の走行中に操舵テコ３２に対して各ピン部材５６，５７が相対回動して各ピン部材５６，５７が摩耗することを防ぐことができる。これにより、操舵テコ３２と各ピン部材５６，５７との間でガタが生じて操舵の応答性が低下したり操舵性能が低下したりすることを防ぐことができる。また、操舵台車１では、操舵テコ３２の各ピン部材５６，５７の両端部及び嵌合孔５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂを側面視で大略角丸長方形状にし、各ピン部材５６，５７の両端部を嵌合孔５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの各々に嵌め込むことによって各ピン部材５６，５７を操舵テコ３２に相対回動不能に固定することができる。それ故、キー等の別部材を用いて相対回動不能に固定する場合に比べて組立作業性を容易にすることができ、また部品点数を低減することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態の操舵台車１Ａは、第１実施形態の操舵台車１と構成が類似している。以下では、第２実施形態の操舵台車１Ａの構成について、第１実施形態の操舵台車１の構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態の操舵台車１Ａは、図９に示すように一対の操舵機構１５Ａを備えている。一対の操舵機構１５Ａは、支点軸線Ｌ１が車両上下方向に延在するように一対の側梁２１，２１の各々の上面に１つずつ設けられており、各々は車体中心線に対して鏡面対称に配置されている。なお、一対の操舵機構１５Ａは、第１実施形態の操舵機構１５と同様の構成を有しており、連結リンク３１が枕梁２５の枕梁側リンク受３５Ａに連結されている。各操舵機構１５Ａは、図９に示すように連結点Ｐ１、支点Ｐ０、作用点Ｐ２，Ｐ３が車幅方向に一直線に並ぶような姿勢で台車枠１１に取付けられている。

このように構成される操舵台車１Ａでは、操舵機構１５Ａの距離Ｘ２（Ｐ０−Ｐ２間距離），Ｘ３（Ｐ０−Ｐ３間距離）を短くすることができるので、操舵テコ３２の外形寸法を小さくする（特に、高さを抑える）ことができる。これにより、操舵機構１５Ａの幅を短く抑えることができ、操舵台車１Ａの幅寸法を抑えることができる。また、操舵機構１５Ａは、板状の部材を支点軸線Ｌ１が延びる方向に積層するように構成されているが、操舵機構１５Ａの高さがその幅に比べて小さくなっている。それ故、支点軸線Ｌ１が車両上下方向に延在するように操舵機構１５Ａを台車枠１１に取付けることによって、操舵機構１５Ａが台車枠１１から車両上下方向に突出する量を抑えることができる。これにより、操舵台車１Ａの高さを低くすることができる。

その他、操舵台車１Ａは、第１実施形態の操舵台車１と同様の作用効果を有している。

［その他の実施形態］
第１及び第２実施形態の操舵台車１，１Ａは、枕梁２５を有するボルスタ付き台車であったが、必ずしも枕梁２５を有している必要はない。即ち、操舵台車１，１Ａは、ボルスタレス台車であってもよい。その場合、操舵機構１５、１５Ａの連結リンク３１は、車体４の下面から下方に突出するリンク受部材に回動可能に連結される。これにより、台車枠１１に対する車体４の旋回動作に連動して連結リンク３１が長手方向一方及び他方に移動し、操舵機構１５，１５Ａが作動する。また、第１及び第２実施形態の操舵台車１，１Ａでは、操舵機構１５によって前後両方の輪軸１２，１２を操舵しているが、必ずしも両方の輪軸１２，１２を操舵する必要はなく、操舵機構１５、１５Ａによって前後何れかの輪軸１２を操舵するような構成であってもよい。

更に、第１及び第２実施形態の操舵台車１，１Ａでは、回動中心部材として操舵機構１５、１５Ａの操舵テコ３２に一対の軸部４５，４６が形成されているが、必ずしも回動中心部材は一対の軸部４５，４６である必要はない。例えば、図１０に示す操舵機構１５Ｂのように、後箱５１Ｂ及び箱蓋５３Ｂに一対の軸部５１ｂ，５３ｂの各々を形成し、操舵テコ３２の蓋体４２の表面及び収容部４１ｂの背面に回動中心部材として挿通溝４５Ｂ，４６Ｂを形成してもよい。挿通溝４５Ｂ，４６Ｂの各々にスラストブッシュ４７，４８を介して軸部５１ｂ，５３ｂの各々を挿入することによって、操舵台車１、１Ａの操舵機構１５，１５Ａと同様の作用効果を奏する。

また、第１及び第２実施形態の操舵台車１，１Ａでは、操舵テコ３２の軸線方向両側の面に軸部４５，４６が形成されているが、操舵テコ３２の軸線方向一方側の面にしか回動中心部材（軸部４５又は挿通溝４５Ｂ）が形成されていなくてもよい。また、第１及び第２実施形態の操舵台車１，１Ａでは、側面視で軸部４５，４６と操舵リンク３３，３４とが互いに重なるように配置されているが、少なくとも一方の操舵リンク３３，３４だけを軸部４５，４６に重ねて配置するようにしてもよい。また、両方の操舵リンク３３，３４を軸部４５，４６に重ねなくとも、操舵リンク３３，３４に対して軸部４５，４６をオフセットして配置することによって、操舵リンク３３，３４の設計の自由度を向上させる効果を奏することができる。なお、台車１は、側梁２１及び軸ばね２４の代わりに、板バネを用いた構成としてもよい。即ち、前後一対の軸箱１３，１３のバネ受部が板バネの長手方向両側の端部を下方から夫々支持し、板バネの長手方向の中央部が横梁２２を下方から支持する構成としてもよい。

１，１Ａ 操舵台車（鉄道車両用操舵台車）
２ 鉄道車両
４ 車体
１１ 台車枠
１２ 輪軸
１３ 軸箱
１４ 軸箱支持装置
１５ 操舵機構
１６ 車軸
１７ 車輪
２３ 軸梁
２３ａ 軸梁本体部
２３ｂ 基端部
２３ｃ 軸梁先端部
２４ 軸ばね
２５ 枕梁（ボルスタ）
３１ 連結リンク
３２ 操舵テコ
３２ａ，３２ｂ 開口
３３ 第１操舵リンク
３４ 第２操舵リンク
３７ 第１軸梁側リンク受
３８ 第２軸梁側リンク受
４５ 軸部（回転中心部材）
４５Ｂ 挿通溝部（回転中心部材）
４６ 軸部（回転中心部材）
４６Ｂ 挿通溝部（回転中心部材）
４９ ハウジング
５２ａ 開口
５２ｂ 開口
５４ プレート部
５５ プレート部
５６ 第１ピン部材
５６ａ 球面ブッシュ
５７ 第２ピン部材
５７ａ 球面ブッシュ
Ｌ１ 支点軸線

Claims (9)

1. 車体又はボルスタを鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、
   車軸及び一対の車輪を有する２つの輪軸と、
   前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、
   前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記２つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構と、を備え、
   前記操舵機構は、
   前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、
   前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、
   前記２つの輪軸に夫々対応し且つ前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記対応する輪軸を操舵する２つの操舵リンクとを有し、
   前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、
   前記回動中心部材は、前記２つの操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されている、鉄道車両用操舵台車。
2. 車体又はボルスタを鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、
   車軸及び一対の車輪を有する２つの輪軸と、
   前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、
   前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記２つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構と、を備え、
   前記操舵機構は、
   前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、
   前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、
   前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記輪軸を操舵する少なくとも１つの操舵リンクとを有し、
   前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、
   前記回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されており、
   前記操舵リンクと前記操舵テコの回動中心部材は、前記軸線方向に見て部分的に重なり合うよう配置されている、鉄道車両用操舵台車。
3. 車体又はボルスタを鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、
   車軸及び一対の車輪を有する２つの輪軸と、
   前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、
   前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記２つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構と、を備え、
   前記操舵機構は、
   前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、
   前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、
   前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記輪軸を操舵する少なくとも１つの操舵リンクとを有し、
   前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、
   前記回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されており、
   前記操舵機構は、前記台車枠に固定され且つ前記操舵テコの少なくとも一部分を覆うハウジングを有し、
   前記操舵テコは、前記回動中心部材に対して前記軸線方向に離間し、前記操舵リンクを挟んだ位置に配置されているもう１つの回動中心部材を有し、
   前記一対の回動中心部材の各々は、前記ハウジングに回動可能に設けられている、鉄道車両用操舵台車。
4. 前記操舵テコは、
   前記一対の回動中心部材の各々が形成された一対のプレートと、
   前記一対のプレートの間に前記軸線方向に架け渡すように前記一対のプレートに設けられ、球面ブッシュを含むピン部材とを有し、
   前記操舵リンクは、前記ピン部材の球面ブッシュに転動可能に設けられている、請求項３に記載の鉄道車両用操舵台車。
5. 前記２つの操舵リンクのうち一方である第１操舵リンクは、車両長手方向一方側に延びて前記車両長手方向一方側にある前記軸箱支持装置に連結され、
   前記２つの操舵リンクのうち他方である第２操舵リンクは、他方側に延びて前記車両長手方向他方側にある前記軸箱支持装置に連結され、
   前記第１及び第２操舵リンクの一端部は、前記操舵テコの前記支点軸線に垂直な方向に離間させて配置され、且つ前記ピン部材を介して前記操舵テコに連結されている、請求項４に記載の鉄道車両用操舵台車。
6. 前記操舵テコは、前記軸線方向に見て円形状の収容部を有しており、
   前記収容部は、その中に形成される収容空間と、前記車両長手方向一方及び他方に開口する２つの開口とを有し、
   前記第１及び第２操舵リンクは、その一端部が前記収容空間に収容され、且つ前記２つの開口の各々から車両長手方向一方及び他方に向かって突き出ている、請求項５に記載の鉄道車両用操舵台車。
7. 前記操舵テコは、その前記支点軸線が車幅方向に延在するように配置され、
   前記連結リンク及び前記２つの操舵リンクは、前記車幅方向から見て車両上下方向に並べて配置されている、請求項１乃至６の何れか１つに記載の鉄道車両用操舵台車。
8. 前記操舵機構は、前記操舵テコの前記支点軸線が車両上下方向に延在するように配置され、
   前記連結リンク及び前記２つの操舵リンクは、前記車両上下方向から見て車幅方向に並べて配置されている、請求項１乃至６の何れか１つに記載の鉄道車両用操舵台車。
9. 車体又はボルスタを鉛直軸線回りに相対旋回可能に支持する台車枠と、
   車軸及び一対の車輪を有する２つの輪軸と、
   前記車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する軸梁を有する軸箱支持装置と、
   前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて前記２つの輪軸のうち少なくとも一方を操舵する操舵機構と、を備え、
   前記操舵機構は、
   前記台車枠に対して支点軸線を中心に回動する操舵テコと、
   前記車体又はボルスタと前記操舵テコとを連結し、前記台車枠と前記車体又はボルスタとの相対旋回に連動する連結リンクと、
   前記操舵テコと前記軸梁とを連結し、前記操舵テコの回動動作に連動して前記軸梁を介して前記軸箱を変位させることにより前記輪軸を操舵する少なくとも１つの操舵リンクとを有し、
   前記操舵テコは、支点軸線まわりに回動する軸部又は溝部である回動中心部材を有し、
   前記回動中心部材は、前記操舵リンクに対して軸線方向にオフセットした位置に配置されており、
   前記軸梁は、
   車両長手方向に延びる軸梁本体部と、
   前記軸梁本体部の先端から前記車両長手方向に延びて前記台車枠に連結される軸梁先端部と、
   前記軸梁本体部から延び、前記軸梁先端部に対して車幅方向にオフセットした位置において前記操舵リンクが連結されるリンク受部と、を有し、
   前記車体又はボルスタの相対旋回に応じて、前記操舵リンクが動くことによって前記軸梁を前記車両長手方向に変位させて、前記輪軸を操舵する、鉄道車両用操舵台車。