JPH0453745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レールの軌間にリニヤインダクシヨ
ンモータ二次板を敷設した鉄道車輌に使用される
リニヤインダクシヨンモータ駆動台車に関する。

〔従来の技術〕

一般に、交通機関における鉄道車輌は、操縦性
能と高速走行時の走行安定性とが互に相反する条
件になることが少なくない。即ち、ここで、操縦
性能とは、台車でいえば、レールの曲線通路性能
のことであり、又、高速走行時の走行安定性と
は、蛇行動の安定性に対応するものである。

一方、鉄道車輌には、高速走行時に蛇行動と呼
ばれる自励振動が発生する。殆ど狂いのない軌道
であつても、走行速度の増加に伴つて車体や台車
が自然に振動を始める。つまり、走行速度の増加
に伴つて車体が大きくゆれる一次蛇行動（車体蛇
行動）が生じる。さらに、速度が増加すると、車
体の振動は収まる代りに、台車や輪軸が激しく振
動する二次蛇行動（台車蛇行動又は輪軸蛇行動）
が発生する。一次蛇行動は、車体の左右動を押え
るダンパにより比較的簡単に防止できるけれど
も、二次蛇行動は、最終的には脱線するおそれが
ある。

上記二次蛇行動の発生する速度（臨界速度）
は、もつとも簡単なモデルを使うと、次の式で表
される。

こゝで、 ｂ：軌間の半分、γ：車輪半径、 λ：車輪の踏面勾配、ｍ：車軸の質量、 KX：一軸当りの軸箱支持剛性（前後方向） KY：一軸当りの軸箱支持剛性（左右方向） である。

上記数式によつて、臨界速度を高くするための
定性的な傾向をつかむことができる。

即ち、臨界速度を高め、高速でも二次蛇行を発
生させることなく安定に走行させるためには、 (1)軸箱支持剛性を高くする。(2)車輪の踏面勾配
を小さくする。(3)車輪の半径を大きくする。(4)輪
軸の質量を小さくする。(5)軌間（レール）広くす
る。

などの条件が必要である。

このような条件を実現させた台車が新幹線の台
車である。この台車では、等価的に軸箱支持剛性
を低下させるガタを極力少なくし、輪軸を充分な
剛性を持つた軸箱支持装置により支えている。
又、踏面勾配も設計上、1/40と小さくしている。
しかし、これでは、曲線通過性能を悪化させるの
で、本線上の曲線半径を極端に大きくしている。

次に、曲線通過性能について最も簡単なモデル
により定性的な様子だけを考慮すると、上記式(1)
に対応して、車体や台車枠の変位を無視して車輪
に生じる定常的は横圧を求めると、次の式で表さ
れる。

KXKYbγa／2KλR ……(2) こゝで、ａ：輪軸間距離の半分、Ｋ：クリープ
係数、Ｒ：軌道の曲率半径、 であり、これ以外の記号は、上記式(1)と同じであ
る。

しかして、上記式(2)から、低い曲線を通過する
ためには、下記の条件が必要である。

即ち、(1)軸箱支持剛性を低くする。(2)車輪の踏
面勾配を大きくする。(3)車輪の半径を小さくす
る。(4)輪軸間距離を狭くする。(5)軌間を狭くす
る。

などの条件を必要とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、上述した臨界速度を高くする条件
と曲線通過性能との条件は、正反対の条件とな
り、その結果、臨界速度を高めることと、曲線通
過性能による曲線通過時の横圧を低くすることと
を、どこかで妥協させるかが、台車の重要な問題
となる。

又一方、リンク機構によつて台車の走行機能を
改善しようとするのがラジアル台車である。

即ち、上記ラジアル台車は、第８図に示される
ように、台車台枠ａの前後に前後各一対の軸箱
b₁，b₂，c₁，c₂を設け、この両軸箱b₁，b₂及びc₁，
c₂に各車輪ｄと一体をなす各車軸ｅを軸装し、上
記両軸箱b₁，b₂及びc₁，c₂と上記台車台枠ａの角
隅部a₁，a₂，a₃，a₄に各軸箱支持ばねf₁，f₂，g₁，
g₂を介装し、さらに、上記両軸箱b₁，b₂とc₁，c₂
とを各クロスアンカーリンクh₁，h₂で連結して構
成したものである。

このような構成を備えたラジアル台車は、輪軸
ｅが線路ｉに沿つて動くことを妨げずに、これ以
外の輪軸のよけいな動きを拘束するようになつて
いる。

さらに、上述したラジアル台車の各クロスアン
カーリンクh₁，h₂を使用すると、曲線通過性能が
向上する。特に、フランジが接触するような小さ
い半径の曲線軌道では著しい効果はあるけれど
も、実際の台車に適用するとき、リンク機構に生
じ易いガタをどのように防止し、電動台車でどの
ようにリンク機構を組込むか、又、リンク機構の
分だけ重くなるばね下質量の増加をどのように補
うかなど問題になる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
であつて、クロスアンカーリンクを使用したラジ
アル台車の構成によることなく、レールの小曲線
路をも高速安定走行し得るようにしたことを目的
とするリニヤインダクシヨンモータ駆動台車を提
供するものである。

〔課題を解決するとめの手段〕

本発明は、レールの軌間に敷設したリニヤイン
ダクシヨンモータの二次側に所定の間隔を介して
リニヤインダクシヨンモータの一次側を搭載して
前記レール上を車輪により走行する車両のリニヤ
インダクシヨンモータ駆動台車において、前記台
車の台枠の前後に軸箱を前記車輪と一体の車軸を
軸装して設け、前記台車の台枠の中央部両側に一
対の槓杆を枢着し、この槓杆の各自由端と前記各
軸箱とを連杆で連結し、前記台車の前後に第１及
び第２のリニヤインダクシヨンモータの一次側を
車軸のそれぞれに搭載して設け、この第１及び第
２のリニヤインダクシヨンモータの一次側相互間
に柔構造を有する連結装置を水平方向に設けて小
曲線路をも高速安定走行し得るように構成したも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明す
る。

第１図乃至第５図において、符号１は、レール
であつて、このレール１の軌間には、リニヤイン
ダクシヨンモータ二次板２がレール１の長さに沿
つて敷設されており、このレール１上には、鉄道
車輌が走行するようになつている。又、上記レー
ル１の上位には、平面が略Ｈ形をなす台車台枠３
が設けられており、この台車台枠３の中程の上面
には、各空気ばね４が付設されており、この両空
気ばね４は、車体５をバランスを保つて支承して
いる。さらに、この両空気ばね４の近傍に位置す
る上記台車台枠３には、第１図及び第２図に示さ
れるように、アンカーリンク６が付設されてお
り、このアンカーリンク６の一端は、上記車体５
の底部に付設された脚杆５ａに連結されている。
さらに又、上記台車台枠３の前後には、各軸ばね
７を備えた前・後各一対の軸箱８ａ，８ｂが設け
られており、この前・後一対の軸箱８ａ，８ｂに
は、各車輪９ａ，９ｂと一体をなす各車軸１０
ａ，１０ｂが軸装されている。

一方、第１図及び第３図に示されるように、上
記台車台枠３の中程に位置するその両側には、一
対の槓杆１１が支軸１２によつて回動自在に枢着
されており、この両槓杆１１の各自由端には、上
記前後一対をなす軸箱８ａ，８ｂが各連杆１３
ａ，１３ｂを介して連結されている。又、上記リ
ニヤインダクシヨンモータ二次板２の真上に位置
する上記両車輪９ａ，９ｂと一体の車軸１０ａ，
１０ｂには、各一対をなす軸受１４ａ，１４ｂが
設けられており、この両軸受１４ａ，１４ｂに
は、２分割された両リニヤインダクシヨンモータ
一次側１５ａ，１５ｂが前後方向に亘つて、しか
も、間隙１６を存して設けられている。さらに、
上記両リニヤインダクシヨンモータ一次側１５
ａ，１５ｂの内がわの各端部は、連結装置１７で
連結されている。

なお、上記連結装置１７は、第２図及び第３図
に示されるように、構成されている。

即ち、上記両リニヤインダクシヨンモータ一次
側１５ａ，１５ｂの内がわ各端部には、両ブラケ
ト１８ａ，１８ｂが立設されており、この両ブラ
ケツト１８ａ，１８ｂの間は、並行した一対をな
す板ばね１９で連結されている。又、上記両リニ
ヤインダクシヨンモータ一次側１５ａ，１５ｂの
上記各ブラケツト１８ａ，１８ｂの近傍には、各
支え杆２０ａ，２０ｂが上記間隙１６を囲むよう
にして延設されており、この両支え杆２０ａ，２
０ｂには、連結杆２１が上記両板ばね１９に直交
するようにして接続されている。

このように、上記リニヤインダクシヨンモータ
一次側１５ａ，１５ｂは、上記各一対をなす軸受
１４ａ，１４ｂと上記連結装置１７とによつて保
持されている関係上、上下、左右前後及びローリ
ングスイベル方向の自由度を有しないように構成
されている。

従つて、本発明は、レール１の直線路を走行す
るとき、第４図に示されるように、地上側に設置
されたリニヤインダクシヨンモータ二次板２と台
車台枠３に設けられたリニヤインダクシヨンモー
タ一次側１５ａ，１５ｂとの間に生じた推力によ
つて上記各一対をなす軸受１４ａ，１４ｂを介し
て両車輪１０ａ，１０ｂを押動し、これによつて
レール１の直線路を走行する。

この場合、上記リニヤインダクシヨンモータ一
次側１５ａ，１５ｂとリニヤインダクシヨンモー
タ二次板２との間では、車輌速度とリニヤインダ
クシヨンモータ一次側１５ａ，１５ｂの同期速度
に対する滑り速度及びリニヤインダクシヨンモー
タ二次板２自体の構造などの関係により、相互に
吸引力又は反発力を発生するが、上記リニヤイン
ダクシヨンモータ一次側１５ａ，１５ｂとの連結
装置１７の両板ばね１９は、一方で圧縮作用と他
方で引張作用を受けても、剛性が高いので、上記
リニヤモータ一次側１５ａ，１５ｂは、吸引力又
は反発力により、上・下方向に折れることはな
い。又、この場合、上記両車軸１０ａ，１０ｂで
は、車輪踏面が円弧状又はテーパー状に形成され
ているので、２本のレール１の上を走行すると
き、蛇行動を生じるが、上記軸箱８ａ，８ｂと上
記台車台枠３との間に設けられた各軸ばね７の前
後、左右方向の適正なばね常数により、蛇行動共
振速度以外では、安定して進行方向を保持するよ
うになる。さらに、前述したように上記リニヤイ
ンダクシヨンモータ一次側１５ａ，１５ｂにより
推進力は、車軸１０ａ，１０ｂから上記各軸箱８
ａ，８ｂへ伝えられ、各連杆１３ａから槓杆１１
を介して各連杆１３ｂへ伝達される。

なお、直線路の走行中では、上記車軸１０ａ，
１０ｂから、同一方向に同じ大きさの推力が上記
各連杆１３ａ，１３ｂに作用するので、上記両槓
杆１１は各支軸１２の周りに回動することなく、
静止したままで上記台車台枠３へ伝達され、さら
に、この台車台枠３へ伝達され、さらに、この台
車台枠３から上記アンカーリンク６及び脚杆５ａ
を介して車体５へ推進力を伝達するようになつて
いる。このため、上記各軸箱８ａ，８ｂは、前
後、左右方向に支承する各軸ばね７のばね常数を
適正な値にとつても、上記推進力は、上記各連杆
１３ａ，１３ｂを介して、上記台車台枠３へ伝達
されるので、上記各軸箱８ａ，８ｂの位置が各軸
ばね７のばね常数の影響によりずれるようなこと
はない。

次に、第５図に示されるように、レール１の曲
線路を走行する場合について説明する。

今、仮に、レールの曲線路を走行する進行方向
が車軸１０ｂの方向へ進行すると、この曲線路に
進入した車軸１０ｂは、直進して曲線路の外軌側
に片寄つて行く。このとき、円弧又は円推踏面の
影響で外軌側の車輪９ａ，９ｂの径が増加し、内
軌側の車輪９ａ，９ｂの径が減少することから、
曲線に沿つて旋回を開始する。このとき、続いて
曲線路に進入してくる後方の車軸９ａも同様に車
輪踏面の形状の影響により、前車軸９ｂと逆方向
に旋回して曲線路に倣つて走行する。この場合、
最終的に、外軌側のレール１の曲線の関係で決る
長さと内軌側のレール１の同じ曲線の関係で決る
長さが異なるけれども、同時に、車軸中心と曲線
軌道中心のずれにより生じる車輪径の相違が等し
くなれば、車軸１０ａ，１０ｂは安定して曲線路
上を滑りなしで走行することができる。このと
き、リニヤインダクシヨンモータ一次側１５ａ，
１５ｂは、車軸１０ａ，１０ｂと直角方向を保持
しながら、上記両支え杆２０ａ，２０ｂを連結す
る連結杆２１で拘束されているため、車軸１０ｂ
が時計針方向に旋回したとき、車軸１０ａは反時
計針方向に旋回する。このとき、上記前・後の各
リニヤインダクシヨンモータ一次側１５ａ，１５
ｂを連結する板ばね１９は、弯曲して、第５図に
示されるように、上記両リニヤインダクシヨンモ
ータ一次側１５ａ，１５ｂが平面内で曲るのを許
容するようになつている。又、上記連結杆２１と
上記両板ばね１９は、上記両リニヤインダクシヨ
ンモータ一次側１５ａ，１５ｂを連結する連結機
能を備えている。

次に、上記各連杆１３ａ，１３ｂは、軌条内が
わの軸箱８ａ，８ｂが互に接近し、他方、軌条外
がわの軸箱８ａ，８ｂは互に離間するのを、互に
等しい距離づゝ離間したり、接近するのを許容し
ている。

このようにすれば、上記両車軸１０ａ，１０ｂ
は互に等しい角度づゝ相反する方向に旋回する蛇
行動する。つまり、２軸蛇行動を行えるようにな
り、単独で一軸だけが蛇行動する一軸蛇行動によ
り、長い波長の蛇行動波長をとることになり、よ
り高速な範囲まで安定走行することができる。

次に、第４図及び第５図において、レール１が
捩れた状態になつたと仮定する。このとき、車軸
１０ａと１０ｂが平行を保持されなくなる。又、
上記リニヤインダクシヨンモータ一次側１５ａと
１５ｂとは、それぞれ車軸１０ａ，１０ｂと同じ
傾斜で追随する。その結果、上記リニヤインダク
シヨンモータ一次側１５ａ，１５ｂは、軌道長手
方向を軸にして捩れる。しかし、上記リニヤイン
ダクシヨンモータ一次側１５ａ，１５ｂは連結杆
２１により左右方向に連結されているので、上記
リニヤインダクシヨンモータ一次側１５ａ，１５
ｂが長手方向を軸に互に捩れると、上記両板ばね
１９は互に上記連結杆２１からの距離に応じて左
右方向変位を要求される。このため、上記連結杆
２１は、第３図に示されるように、両板ばね１９
の間を貫通しているとき、この両板ばね１９は、
逆方向に変位することにより、この捩れを許容す
ることになり、上記両板ばね１９は、上記変位を
許容することが可能である。

このように本発明は、リニヤインダクシヨンモ
ータ一次側１５ａ，１５ｂを前・後に２分割し、
これを連結装置１７でピツチング方向と左右方向
に拘束すると共に、上記リニヤインダクシヨンモ
ータ一次側１５ａ，１５ｂを車軸１０ａ，１０ｂ
で拘束支持されているから、第８図に示されるよ
うな、各クロスアンカーリンクh₁，h₂を使用する
ことなく、上記各クロスアンカーリンクh₁，h₂と
同じ機能を有することができる。

即ち、本発明は、台車台枠３として、非常に配
設しずらい上記各クロスアンカーリンクh₁，h₂を
省略して、２分割されたリニヤインダクシヨンモ
ータ一次側１５ａ，１５ｂで有効適切に機能する
ことができるようになつている。

次に、第６図に示される実施例は、本発明の他
の実施例であつて、この実施例は連結装置１７を
一対をなす連結金具２２と２３を連結ピン２４で
回動自在に枢着したものであり、これによつて、
上記リニヤインダクシヨンモータ一次側１５ａ，
１５ｂは、水平面内の折曲げと、レール１の長手
方向を軸とした相互旋回の自由度を有するが、前
後、左右、上下及びピツチング方向への自由度
は、拘束され、上述した実施例と同じ機能を有す
るものである。

又一方、第７図に示される本発明の他の実施例
は、両軸受１４ａ，１４ｂのいずれか一方に車軸
１０ｂを軸装する浮動軸受２５を上記軸受１４ｂ
に直交して回動自在に設けたものであつて、これ
によつてローリング方向に自由度を有するように
支持したものであり、さらに、車軸が軌道の捩れ
に追随して変位することができるようにしたもの
である。

〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、レールの軌
間に敷設したリニヤインダクシヨンモータの二次
側に所定の間隔を介してリニヤインダクシヨンモ
ータの一次側を搭載して前記レール上を車輪によ
り走行する車両のリニヤインダクシヨンモータ駆
動台車において、前記台車の台枠の前後に軸箱を
前記車輪と一体の車軸を軸装して設け、前記台車
の台枠の中央部両側に一対の槓杆を枢着し、この
槓杆の各自由端と前記各軸箱とを連杆で連結し、
前記台車の前後に第１及び第２のリニヤインダク
シヨンモータの一次側を車軸のそれぞれに搭載し
て設け、この第１及び第２のリニヤインダクシヨ
ンモータの一次側相互間に水平方向に柔構造を有
する連結装置を設けて小曲線路をも高速安定走行
し得るように構成してあるので、各クロスアンカ
ーリンクが無用になるばかりでまく、前述したラ
ジアル台車と同じ機能を有する操舵台車を構成で
きると共に、台車台枠３全体を低く構成して高速
安定走行することができる等の優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のリニヤインダクシヨンモー
タ駆動台車の側面図、第２図は、同上平面図、第
３図は、同上斜面図、第４図及び第５図は、本発
明の作用を説明するための各図、第６図及び第７
図は、本発明の他の実施例を示す各図、第８図
は、既に提案されいるラジアル台車を示す線図で
ある。 １……レール、２……リニヤインダクシヨンモ
ータ二次板、３……台車台枠、８ａ，８ｂ……軸
箱、９ａ，９ｂ……車輪、１０ａ，１０ｂ……車
軸、１１……槓杆、１３ａ，１３ｂ……連杆、１
４ａ，１４ｂ……軸受、１５ａ，１５ｂ……リニ
ヤインダクシヨンモータ一次側、１７……連結装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レールの軌間に敷設したリニヤインダクシヨ
   ンモータの二次板に所定の間隔を介してリニヤイ
   ンダクシヨンモータの一次側を搭載して前記レー
   ル上を車輪により走行する車両のリニヤインダク
   シヨンモータ駆動台車において、 前記台車の台枠の前後に設けられ、前記車輪と
   一体の車軸を軸装してなる軸箱と、 前記台車の台枠の中央部両側に枢着された一対
   の槓杆と、 この槓杆の各自由端と前記各軸箱とを連結する
   連杆と、 前記台車の前後に設けられた車軸のそれぞれに
   搭載される第１及び第２のリニヤインダクシヨン
   モータの一次側と、 この第１及び第２のリニヤインダクシヨンモー
   タ一次側相互間を水平方向に柔構造を有する連結
   装置と、 を具備してなることを特徴とするリニヤインダク
   シヨンモータ駆動台車。 ２ 前記連結装置を、前記第１及び第２のリニヤ
   インダクシヨンモータの一次側相互間を水平方向
   に柔らかく連結する板ばねと、この板ばねに直交
   する連結杆とを具備して構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のリニヤインダクシ
   ヨンモータ駆動台車。 ３ 前記軸受の少なくとも一方に、さらに浮動軸
   受を直交して設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のリニヤインダクシヨンモータ駆
   動台車。