JPH04103462A - 鉄道車両用台車 - Google Patents

鉄道車両用台車

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JPH04103462A
JPH04103462A JP22173390A JP22173390A JPH04103462A JP H04103462 A JPH04103462 A JP H04103462A JP 22173390 A JP22173390 A JP 22173390A JP 22173390 A JP22173390 A JP 22173390A JP H04103462 A JPH04103462 A JP H04103462A
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幸一 山田
Hiromasa Shimizu
浩雅 清水
Kakumi Mori
加久見 森
Genshirou Yoneda
源司朗 米田
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Kinki Sharyo Co Ltd
Central Japan Railway Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軌道の曲線部において、ボルスタレス型台
車に保持された各輪軸が自動的に軌道の曲率中心に向く
ようにした鉄道車両用台車に関する。
〔従来の技術〕
従来の鉄道車両用台車においては、台車わくは前後方向
両端部の下側を軸箱の両側に装着されたコイルばねや空
気ばねなどの弾性伸縮部材によって、上下、左右、およ
び前後方向に若干移動し得るようにかたく弾性支持され
ている。車輪りを保持する一対の輪軸C1Cは、第11
図に示すように、互に独立でいつも平行をなすように、
前記軸箱内に収納されている軸受により両端部を回転可
能に保持され、それぞれ別個のモーフにより回転されて
いた。
しかしながら、この構成の鉄道車両用台車では、鉄道車
両が軌道Bの曲線部にさしかかっても、互に独立な一対
の輪軸C1Cは、第11図に示すように、平行に保たれ
たままで軌道Bの曲率中心Oを通る方向に回転しないた
t、輪軸Cに固定された各車輪りの回転方向は軌道Bの
接線方向と一致しなし)で滑りを起こすから、軌道Bと
車輪りとをそれぞれ多く摩耗させ、騒音を発し、車体A
に余分な振動を与えて乗り心地を悪くするほか、走行速
度の向上に伴い軌道已に及ぼす力を増大して軌道間距離
を拡大し、鉄道車両に脱線事故を発生させるおそれがあ
った。
これらの不都合を解消するたt1出願人は、軌道の曲線
部において、台車に保持された一対の輪軸がそれぞれ軌
道の曲率中心に向くようにした鉄道車両用台車を、先に
出願した(実開昭64−10458号公報参照)。
この台車は、第12図および第13図に示す如き構成を
有するもので、上端が枕はりaに枢着された縦レバーb
の下端部に、一端が台車わく側はりCのリンク受けdに
枢着された水平方向の基準リンクeの他端が回転可能に
結合され、この結合中心から縦レバーbの上下等距離の
位置に、一端がそれぞれ前後方向の軸箱f、  fに枢
着された2つの操作リンクg、hがそれぞれ回転可能に
結合されている。そして、縦レバーbに結合される基準
リンクeと枕はりaとの距離と、基準リンクeと操作リ
ンクg、hとの距離の比が、車体前後の台車中心間の距
離と、台車の輪軸間の距離の比に等しくなるように決め
られている。
この構成の鉄道車両用台車では、一対の輪軸j。
]は互に平行をなすように保持されていなし)たぬ、車
両が軌道の曲線部にさしかかると、進行側の輪軸」に取
り付けられた車輪には、軌道から受ける力により軌道の
接線方向に向き、輪軸」を軌道曲線部の曲率中心の方向
に回転する。二のだ於、曲率中心側の縦レバーbは、進
行側の軸箱fに枢着された操作リンクgにより、基準リ
ンクeとの結合部のまわりに反時計方向に回転され、縦
レバーbに取り付けられた他の操作リンクhを介して後
側の輪軸」を、前側の輪軸j側に近寄る方向に回転させ
る。
これに対し、曲率中心から遠い側の縦レバーbは、進行
側の操作リンクgによって基準リンクeとの結合部のま
わりに時計方向に回転され、後側の輪軸Jは他の操作リ
ンクhにより前側の輪軸jから遠ざかる方向に回転され
る。
しかも、後側の輪軸]の回転角度は、縦レバーbと基準
レバーeとの結合中心から操作リンクg。
またはhまでの取り付け中心までの距離と、枕はりaへ
の取り付け中心までの距離との比が曲率中心の方向に向
くように決められているた杓、軌道曲線部における前記
従来の不都合は解消されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
出願人が先に出願した鉄道車両用台車は、ボルスタ付台
車に関するもので、台車に対する鉄道車両の上下方向と
左右幅方向への移動が少ない場合には、リンク機構の作
動は円滑に行なわれるが、普通のボルスタレス型台車や
、振子機構を備えたボルスタレス型台車のように、鉄道
車両の上下方向と左右幅方向とに大きな移動を許容する
台車には、そのまま適用することはできなかった。
しかしながら、軌道曲線部において輪軸が曲率中心に向
くようにした台車は、ボルスタ付台車についてきわめて
好評であったため、普通のボルスタレス型台車や振子機
構を備えたボルスタレス型台車についても、輪軸が軌道
の曲線部において曲率中心の方向に向くようにした構成
のものが強く要望されていた。
この発明はこれらの事情に鑑みてなされたもので、軌道
曲線部において、台車の各輪軸が曲率中心の方向に向く
ようにしたボルスタレス型の鉄道車両用台車の提供を目
的とするものである。
:課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、この発明では、枕はりが省
略されたボルスタレス型の鉄道車両用台車において、車
体下面の幅方向両側の下方に、下端部を台車わく側はり
に枢着された縦レバーは、上端部に車体の幅方向に配設
される水平リンクの一端と回転自在に結合され、水平リ
ンクの他端は車体の下面に枢支される垂直リンクの下端
部と枢着され、縦レバーは台車わく側はりとの結合中心
から上下反対方向に等しし)距離だけ隔てた各位置に、
一端がそれぞれ前後方向の軸箱に枢着された2つの操作
リンクの他端がそれぞれ回転自在に結合され、縦レバー
と台車わく側はりとの結合中心から操作リンク取り付け
中心までの距離と、水平リンク取り付け中心までの距離
との比が、台車の輪軸間の距離と、車体前後方向の台車
中心間の距離との比に等しくなるように決杓て、鉄道車
両用台車を構成したものである。
〔作 用〕
上記構成の台車を備えた鉄道車両が軌道の曲線部にさし
かかると、各台車は車体に対して回転′し、前後方向に
大きく移動される他に、遠心力によって曲線外方へ動か
される。また、振子機構を備えた台車の場合は、遠心力
によって車体を曲線内側に傾けられるので、車体は台車
に対し、上下方向と車体幅方向に大きく移動される。
このうち、後者の上下方向と幅方向への大きな移動は、
縦レバーの上端部と車体の下面との間に設けられた車体
幅方向の水平リンクと垂直リンクとの結合体からなるリ
ンク機構が、それら両端部のまわりに回動することによ
り吸収される(第4図参照)。二のだ約、縦レバーは車
体幅方向への力を受けることはなく、車体と台車との間
の相対的な移動に対して、その他のリンク機構を次のよ
うに円滑に作動する。
即ち、軌道の曲線部において、台車の進行方向側の輪軸
が軌道の接線方向に転動する車輪によって曲率中心の方
向を向くように回転されると、曲率中心側の縦レバーは
、進行方向側の操作リンクにより、台車わくとの結合部
のまわりに反時計方向に回転され、曲率中心から遠し)
方の縦レバーは、進行方向側の操作リンクによって曲率
中心に近い方の縦レバーと反対方向に回転される。これ
らの回転のだ於、後側の輪軸(ま、台車わくとの結合中
心かろ反対方向に同じ距離の位置に取り付けられた他の
操作リンクにより、前側の輪軸と同じ角度だけ反対方向
に回転されて軌道の曲率中心を通る。
〔実施例〕
第1図ないし第10図はこの発明の一実施例を示したも
のである。
図において、台車わくFは、一対の台車わく側はり1,
1とその中央部を直角方向に連結する横はり2,2とに
より横H形に形成されている。台車わくFの下側の前後
方向両端部には、一対の輪軸3.3が平行に配設されて
おり、これらの輪軸3.3は、それぞれ軌道の間隔に合
わせて固定された車輪4.4の外側を、軸箱5,5に収
納された図示しない軸受によって回転可能に保持されて
いる。台車わくFは、各軸箱5の両側に装着されたコイ
ルばね、空気ばね、ゴムばねなどの弾性伸縮部材6.6
により、上下、左右、および前後方向に移動し得るよう
柔らかく弾性支持されている。
一方の横はり2には受は部材7を介してモータ8が保持
され、他方の横はり2には、台車わくFの中心に対して
点対称をなすように別の受は部材7とモータ8とが保持
されている。9は一端が横はり2に若干回動じ得るよう
に取り付けられたギヤケースで、このギヤケース9内に
は、可撓継手10を介してモータ8に連結される図示し
ないギヤと、輪軸3に固定されるギヤ(図示せず)とを
連結するギヤ伝動系列が収納されており、各輪軸3は、
同期して駆動されるモータ8,8により同じ方向に回転
される。
台車と車体11の結合は、一対の台車わく側はり1,1
の中央部に装着された空気ばね12,12によって、車
体11の幅方向両端部を弾性支持するとともに、車体1
1の下面から横はり2.2の間の中心位置く台車の中心
位置と一致する)に突出させた中心ピン13の下端部を
、漢はり22と平行に配設したけん剛体14と結合し、
このけん剛体14の両端部をけん引ゴム15.15によ
ってそれぞれ一対の横はり2,2の対向する側面に固定
して行なわれ、台車に対して車体11が前後、左右、お
よび上下方向に大変位し得る構成となっている。
車体下面の幅方向両側の対応する位置に、垂直方向に配
設される縦レバー16.16が下端部を台車わ(側はり
1.1に固定された保持アーム17.17に枢着されて
いる。各縦レバー16の上端部には、車体11の幅方向
外側に配設される水平リンク18の一端が回転自在に結
合されており、この水平リンク18の他端は、車体11
の下面に上端を枢支された垂直リンク19の下端部と回
転可能に結合されている(第3図参照)。
縦レバー16と保持アーム17とが枢着された結合中心
をNとすると、この結合中心Nから縦レバー16の下側
と上側の反対方向にそれぞれ同じ距離すだけ離れた位置
に、一端がそれぞれ前後方向の軸箱5,5に弾性部材(
図示省略)を介して回転可能に結合された2つの操作リ
ンク20.21の各他端が、回転自在に結合されている
。一方の操作リンク20は、他方の操作リンク21に比
べてかなり長くなっているが、これは空気ばね12が台
車わく側はり1の上面中央部に装着されていて、縦レバ
ー16を空気ばね12に接触しないように台車わく側は
り1の中央部外側に配設することができないた杓、縦レ
バー16の配設位置を台車わく側はり1の中央部からず
らしたことによる。
この場合、縦レバー16と保持アーム17との結合中心
Nから縦レバー16と水平リンク18との結合中心Tま
ての距離をa、縦レバー16と操作リンク20.21の
各結合中心Q、  Sと前記結合中心Nまでの距離をそ
れぞれbとしたとき、aとbの比(a/b)は、車体1
1の前後に設けられる台車中心間の距離りと、台車の前
後の輪軸3゜3間の距離pとの比(L/β)に等しくな
るように決められる(第5図、第7図、第8図参照)。
さて、鉄道車両が軌道曲線部にさしかかり台車わくFの
各輪軸3が軌道曲線部の曲率中心Oの方向に向く場合に
は、車体11に対する台車わくFの回転角度、および台
車わくFに対する輪軸3の回転角度は、それぞれ次のよ
うになる。
第7図において、軌道中心線上にある前後の各台車の中
心をA、Bとすれば、車両中心線A Bが軌道曲線部の
曲率中心Oに対してなす1/2中心角αラジアンは、軌
道中心線の曲率半径をR1前後2つの台車の中心間距離
をLとすると、直角三角形OACについて S 1ncx= (L/2)/R=L/2RLはRに比
べて十分に小さく、このときSinαはαと近似できる
から α=L/2Rとなる。
しかるに、この角度αは、台車の中心Aにおける軌道中
心線の接線と車両中心線ABとのなす角度とも等しいか
ら、軌道曲線部における車両に対する台車わくFの回転
角度はαとなる。
次に輪軸3の回転角度について考える。
第8図において、軌道中心線上の各輪軸3の中心をり、
 E、前後方向の輪軸3.3の中心間距離をl、その中
心角を2βラジアンとすると、軌道中心線の曲率半径は
Rであるから、直角三角形○DGについて Sinβ−(β/2)/R=l/2R βはRに比べて十分に小さいから 前記の場合と同様にして β=β/2Rとなる。
この角度βは、輪軸3の中心りにおける軌道中心線の接
線と輪軸3.3の中心り、  Eを結ぶ線分DEとのな
す角度とも等しいから、輪軸3の中心りにおける線分D
Eと直角な二点鎖線で示す回転前の輪軸3に対し、輪軸
3は角度βだけ回転することになる。
それ故、軌道曲線部における台車わくFの回転角度αと
、回転した台車わくFに対する輪軸3の回転角度βの比
は、 α/β= (L/2R)/ (A/2R)=L/β となる。
さらに、前記構成の台車わくFに取り付けられたリンク
機構の動作について説明すれば、次の如くである。
■、直線軌道上を走行する場合 第9図は、この場合における台車のリンク機構のスケル
トン図を示したもので、直線軌道上を走行する台車の前
側輪軸3は軌道に対して直角になっていて、輪軸3の両
端に取り付けられた第1の操作リンク20.20は各縦
レバー16の下端に対して力を作用しないから、車両は
台車わ<F1=よって回転されることなく台車わくFと
平行に移動される。
■1曲線軌道上を走行する場合 (1)車両幅方向の移動について 軌道曲線部において、車体11が台車わくFに対して高
さ方向の変化を伴って幅方向に移動する場合に、その移
動方向が第4図の一点鎖線で示すように台車わくFに対
し左方向であるときには、この移動は、水平リンク18
が縦レバー16に対して時計方向に回転するとともに、
垂直リンク19が水平リンク18に対して反時計方向に
回転するだけで吸収できるため、車体11の幅方向への
一方の移動は、縦レバー16の回転を伴うことなく行な
われる。
これに対し、車体11の移動方向が第4図の点線で示す
ように台車わくFに対し右方向であるときには、この移
動は、水平リンク18が縦レバー16に対して反時計方
向に回転するとともに、垂直リンク19が水平リンク1
8に対して時計方向に回転するだけで吸収できるたt、
車体11の幅方向の他方への移動は、縦レバー16の回
転を伴う二となく行なわれる。
車体11についてのこれらの幅方向への移動は、台車わ
くFに対して高さ方向への変化を伴わない場合にも全く
同じように行なわれる。
(2)輪軸の回転について 第1O図において、二点鎖線は直線軌道上を走行してい
る場合の台車リンク機構のスケルトン図で、実線は曲線
軌道上を走行している場合のリンク機構のスケルトン図
である。矢印P方向に進行している台車の前側輪軸3が
曲率半径Rの軌道曲線部において、二点鎖線で示す位置
から実線で示す位置まで角度βラジアンだけ回転した場
合、輪軸3の中心りから第1の操作リンク20の取り付
け中心までの距離をrとすると、11の操作リンク20
の取り付け中心は、 rβ たけ回転移動する。しかしながら、一般に軌道の曲率半
径Rは、前後輪軸間の距離βに比べて十分に大きくβの
値は小さいから、rβの値も小さくなる。
前側輪軸3が角度βだけ回転して曲率中心Oの方向に向
(と、これに伴って輪軸3との結合中心にのまわりに回
転移動される第1の操作リンク20は、台車のリンク機
構全体を台車わく側はり1と縦レバー16との結合部を
回転中心Nとして、第10図の二点鎖線で示す位置から
実線で示す位置まで回転移動する。
この移動においては、第1の操作リンク20と縦レバー
16との結合中心Qは若干上方に移動するが、結合中心
にのまわりの回転角度が小さくその移動量は無視できる
から、結合中心Qの水平方向の移動量は、輪軸3によっ
て回転移動される結合中心にの移動量rβに等しいと近
似することができる。
このため、縦レバー16と第2の操作リンク21との結
合中心Sは、NSとNQの距離が共にbで等しいから、
結合中心Nに対し○の移動方向と反対側に水平方向にr
βだけ移動される。この移動により、第2の操作リンク
21の他端と結合される後側輪軸3の結合中心Uは、第
2の操作リンク21の回転角度が小さいため、水平方向
にrβだけ移動される。しかるに、後側輪軸3の中心E
と結合中心Uとの距離はrであるから、輪軸3の輪軸中
心Eのまわりの回転角度は rβX (1/r)−β となる。それ故、台車の後側輪軸3は、前側の輪軸3と
反対方向に同じ角度βラジアンだけ回転するから、後側
の輪軸3は、軌道曲線部の曲率中心Oを通ることになる
(第8図参照)。この場合の軌道曲線部の曲率半径Rは R=A/2β となる。
また、縦レバー16と水平リンク18との結合中心Tの
Nに対する水平方向の移動量は、NTの距離がaである
から、第1の操作リンク20の結合中心Qの水平移動量
rβのa / b倍となり、0と反対方向に移動する。
前側輪軸3が角度βだけ回転移動したとき、曲率中心O
から遠し)方の各操作リンク20.21および縦レバー
16は、それぞれ曲率中心Oに近い方の対応する各操作
リンク20.21および縦レバー16の動きと同じ量だ
け逆方向に回転移動される。第10図において、台車中
心Aと縦レバー16の上端結合中心Tまでの水平距離は
、輪軸3について述べたのと同じくrであるため、各縦
レバー16の上端と水平リンク18との結合中心T、 
Tを結ぶ一点鎖線で示す線分は、台車中心Aのまわりに (rβa/b)xi/r=βa / bだけ回転される
ことになる。この回転角度は、車両と台車との回転角度
を表わす。
しかるに、この実施例の台車では、aとbとの比は、車
両の前後に設けられる台車中心間の距離りと、台車の前
後輪軸間の距離!との比に等しくなるように決められて
いて a / b = L /β であるから、前記車両と台車の回転角度はβa / b
−βL/β となる。二の回転角度は、第8図から明らかなように、
車体前後の台車中心間距離りが軌道の曲率中心○に対し
てなす中心角の1/2に等しいから、車両と台車の回転
角度から決まる軌道の曲率半径は L/(2βL/β)  −1,/2β−Rとなって、台
車についての前後の輪軸3,3の回転角度から求めた曲
率半径と等しくなる。即ち、台車中心Aを通って台車の
長さ方向に直角な線分は、台車前後の輪軸3.3の交点
を通ることになる。
車体後側の台車についても前側の台車についてと全く同
じことが云えるから、後側の台車前後の輪軸3.3は、
前側の台車についての前後の輪軸3.3の場合と同じく
軌道の曲率中心○を通る。
さて、前後の台車についての各輪軸3,3が軌道の曲率
中心0を通ると、各輪軸3,3に直角に取り付けられた
それぞれの車輪4.4は、軌道の接線方向を向いて転勤
し軌道との間にほとんど滑りを起二さないから、車輪4
と軌道との間の相互摩耗は著しく少なくなり、車輪4の
滑りに起因する騒音の発生は著しく低くなる。また、車
輪4が軌道との間にほとんど滑りを起こさなくなると、
鉄道車両が受ける余分な振動は少なくなり、車両の乗り
心地が良くなるほか、走行速度が向上した場合にも軌道
に及ぼす力を増大して軌道間距離が拡大される作用を少
なくし、鉄道車両が脱線される懸念を解消することがで
きる。
ご発明の効果〕 この発明は、上述の通り構成されているので、次に記載
する効果を奏する。
(1)鉄道車両用台車に取り付けられた進行方向側の輪
軸が、軌道曲線部において曲率中心を通る方向に回転さ
れると、進行方向側の輪軸の両端部に結合された第1の
操作リンクが、台車わく側はりに枢支された縦レバーを
その結合中心のまわりに回転し、この結合中心に対して
第1の操作リンクと同じ距離だけ反対の位置に取り付け
られた第2の操作リンクを介して、後側の輪軸を前側の
輪軸と同じ角度だけ反対方向に回転する。
二のため、鉄道車両が軌道曲線部を通過している間、後
側の輪軸は前側の輪軸と同じように曲線部の曲率中心を
通る方向に回転される。
(2)軌道曲線部における鉄道車両の幅方向の移動は、
車体下面の幅方向両側の下方に配設される各縦レバーの
上端部と、車体下面との間に設けられた水平リンクと垂
直リンクとが、それぞれ枢着部のまわりに回転すること
により、縦レバーの作動に少しも影響を与えずに許容さ
れる。
このため、鉄道車両に対し上下、左右、および前後方向
の大きな移動を許容するボルスタレス型の台車について
も、軌道曲線部において、台車の輪軸が自動的に曲率中
心を通る方向に回転することができる。
(3〕  台車の各輪軸は軌道の曲率中心を通るから、
各輪軸に取り付けられた車輪の転動方向は、軌道曲線部
の接線方向に一致する。それ故、車輪は軌道曲線部を通
過するとき、軌道との間に滑りをほとんど起こさないか
ら、台車による車両の曲線部通過は円滑に行なわれる。
(4〕  車輪は軌道に対してほとんど滑りを起こさな
いから、車輪と軌道は、滑りによって受ける摩耗が著し
く少なくなり、また、滑りに起因する騒音の発生は、著
しく低くなる。
(5)軌道曲線部においても、鉄道車両は車輪の滑りに
起因する余分な振動を受けることが少なくなるから、車
両の乗り心地は良くなる。
(6)車両の走行速度が向上しても、車輪による軌道間
距離の拡大作用を少なくし、鉄道車両が脱線を起こさな
いようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の正面図、第2図は同平面
図、第3図は車体幅方向から見たリンク機構の側面図、
第4図は車体幅方向の移動に伴う水平リンクと垂直リン
クの動作説明図、第5図は直線軌道上を走行する場合の
リンク機構要部の正面図、第6図は曲線軌道を走行する
場合のリンク機構要部の正面図、第7図は軌道曲線部に
おける車両と台車の回転角度の関係を示す線図、第8図
は軌道曲線部において輪軸が曲率中心を通るときの台車
と輪軸との回転角度の関係を示す線図、第9図は直線軌
道上を走行する台車のリンク機構のスケルトン斜視図、
第10図;ま曲線軌道上を走行する台車のリンク機構の
スケルトン斜視図、第11図は軌道曲線部における従来
例の動作説明図、第12図は他の従来例の正面図、第1
3図は第12図のリンク機構のスケルトン斜視図である
。 1・・・台車わく側はり  3・・・輪軸5・・・軸箱
      11・・・車体16・・・縦レバー   
 18・・・水平リンク19・・・垂直リンク   2
0.21・・・操作リンクa・・・縦レバーと台車わく
側はりとの結合中心から水平リンク取り付け中心までの
距離 b・・・縦レバーと台車わく側はりとの結合中心から操
作リンク取り付け中心までの距離 L・・・車両前後の台車中心間の距離 l・・・台車の輪軸間の距離 出願人  東海旅客鉄道株式会社 同  近畿車輌株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)枕はりが省略されたボルスタレス型の鉄道車両用
    台車において、 車体下面の幅方向両側の下方に、下端部を台車わく側は
    りに枢着された縦レバーは、上端部に車体の幅方向に配
    設される水平リンクの一端と回転自在に結合され、 水平リンクの他端は車体の下面に枢支される垂直リンク
    の下端部と枢着され、 縦レバーは台車わく側はりとの結合中心から上下反対方
    向に等しい距離だけ隔てた各位置に、一端がそれぞれ前
    後方向の軸箱に枢着された2つの操作リンクの他端がそ
    れぞれ回転自在に結合され、縦レバーと台車わく側はり
    との結合中心から操作リンク取り付け中心までの距離と
    、水平リンク取り付け中心までの距離との比が、台車の
    輪軸間の距離と、車体前後方向の台車中心間の距離との
    比に等しくなるように決めたことを特徴とする鉄道車両
    用台車。
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