JPH0563346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軌条を走行する鉄道車両が曲線路を
通過する際に軌条に沿つて輪軸を総舵可能な走行
装置の総舵機構に関する。

〔従来の技術〕

従来の車両用台車の操舵機構は、輪軸のみを操
舵するものと、輪軸と共に台車枠全体を操舵する
ものとがある。

前者は車体と台車枠との間に特殊なリンク機構
等設ける必要がなく、走行装置全体の構成が簡単
となる利点があるため、前者が選ばれることが多
い。

又、前者の走行装置の従来技術としては特開昭
61−143256号公報或いは特開昭60−176863号公報
に記載の技術などがある。

かかる従来技術では、輪軸の左右端近くを支承
し輪軸と一体となつて旋回する軸箱が、軸箱の前
後方向に拘束されることなく旋回するものであ
り、軸箱の前後方向に大きな変位量がみられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、軸箱が軸箱前後方向に移動する
従来技術にあつては、軸箱の前後移動の作用力と
して、車輪の踏面勾配による直径差に起因するク
リープ力を利用している。

従つて、クリープ力の変化や軌道の狂いによる
力のアンバランスが発生すると、輪軸の蛇行現象
が避けられない欠点があつた。

又、軸箱の前後方向の支持剛性を適正な値に設
定することが困難で、輪軸を操舵する必要性から
前後方向の支持剛性を大きくすることが出来ず、
従つて前後方向支持剛性が柔らかくなつて輪軸の
蛇行現象を招来する結果となつている。

かかる理由から、車両の高速走行における安定
性が悪くなる弊害を生ずるため、車両の直進走行
時における安定性確保と、曲線路走行時における
操舵性確保とは相互に矛盾する要件となり、両要
件を同時に満足することが出来ない問題があつ
た。

本発明は、かかる問題点を解決するためになさ
れたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、輪軸が操舵可能な走行装置におい
て、輪軸を回転可能に支承し、台車枠に支持され
る軸箱のうち、少なくとも一本の輪軸を支承する
軸箱の支持構造は、前後方向支持剛性を左右方向
支持剛性より大きく、且つ、上記軸箱を上記台車
枠の長手方向中心線上の点を中心とする円弧方向
に水平移動可能な構造とする。

或いは、軸箱を台車枠に装着される弾性体で支
持する場合には、弾性体の前後方向成分の剛性を
前後方向成分に略直角な方向の成分の剛性よりも
大きくし、上記弾性体の中心軸線を上記走行装置
の長手方向中心線上の１点又は複数の点に収束
し、該収束した点を中心とする円弧方向に輪軸が
水平移動可能な構造とする。

この場合には、軸箱の水平方向の支持は軸箱の
前後に配置した上記弾性体で行い、上下方向の支
持は上記軸箱に配置した軸ばねで行う構造とする
ことができる。

又、軸箱を水平支持する弾性体は軸箱の前後に
相対して設けられ、両弾性体の配置間隔は上部側
間隔が下部側間隔よりも小さく設定することがで
きる。

或いは、操舵可能な走行装置の構造を、軸箱の
前後面を台車枠に固設された軸箱守の内面により
摺動可能に接触支持し、上記軸箱の摺動方向を、
上記台車枠の長手方向中心線上の一点又は複数点
を中心とする円弧方向で且つ水平方向となるよう
に構成する。

この場合には、上記軸箱及び上記軸箱守が接触
する面にそれぞれ溝を設け、弾性体の両端部をそ
れぞれ上記両溝に嵌入することができる。

〔作用〕

以上のような構成により、軸箱の支持構造は、
前後方向の支持剛性が大きく、台車枠の長手方向
中心線上の点を中心とする円弧方向に対する支持
剛性は小さい。

従つて、前後方向の支持剛性が小さい車両に発
生する輪軸の蛇行現象が防止され、直進時の安定
性が確保される。

一方、軸箱は台車枠の長手方向中心線上の点を
中心とする円弧方向に旋回可能に設けられている
ため、曲線通過時にレールから受ける横圧力や車
輪の踏面勾配によつて生ずるクリープ力が作用す
ると、軸箱は台車枠の中心線上の点を中心として
円弧方向に容易に移動し、曲線走行時の操舵性は
良好となる。

かくして直進時の安定性を損うことなく曲線走
行時の操舵性を良好とすることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第一実施例を示す走行装置の
平面図で、軌条を走行する車輪１を固着し車輪１
と共に回転する輪軸２は両端を軸箱３に回動自在
に支承される。

軸箱３は台車枠４に設けられた軸箱守５によつ
て弾性体６を介して支持される。

弾性体６は軸箱３の前後に配設され一方の側面
が軸箱３に固着され、他方の側面が軸箱守５に固
着される。

第１図の弾性体６は積層ゴムの例を示してお
り、金属板６Ｍとゴム６Ｒを交互に積層し両端を
金属板６Ｍとしたものである。

このような積層状の弾性体６は、積層方向、す
なわちＸ−Ｘ方向の作用力に対して高い剛性を示
すが、これと直角な方向、すなわちＹ−Ｙ方向に
作用する剪断力に対しては、低い剛性をもつよう
に設定されている。

かかる弾性体６の積層方向（Ｘ−Ｘ方向）を、
台車枠４の長手方向中心線上の一点８に収束する
と、輪軸２に作用する駆動力や制動力は前後方向
に作用するので、Ｘ方向に高い剛性をもつ弾性体
は、軸箱３の前後方向に対して剛に作用する。

一方、レールから受ける横圧力Ｑやクリープ力
Ｓ等の総合外力Ｐに対しては柔らかく作用して、
収束点８を中心とし点８から軸箱３までの距離Ｒ
を半径とした円弧を描くように移動する。

この弾性体６のＹ−Ｙ方向の剛性を適当に設定
すれば、走行装置の車輪１が曲線軌条上を通過す
る際に、レールから受けるクリープ力Ｓ等の外力
Ｐに応じて輪軸２を自己操舵させることができ
る。

この自己操舵状態は、第１図の右半分の一点鎖
線に示してあり、台車枠４に対して、輪軸２が収
束点８を中心として角度αだけ回動し、寸法δだ
け第１図の下向きに偏位している。

このとき、弾性体６は寸法δに基づく剪談力を
受けているが、直線軌条を走るときなど外力が無
くなれば輪軸２は操舵をやめ、もとどおり実線の
位置に復帰する。

一本の輪軸２の両端を支承する一対の軸箱３の
前後を支持する弾性体６は、定常位置で初期偏位
のない場合と、一対の軸箱３が輪軸３が輪軸２を
両側から中心方向に圧縮するように弾性体６に初
期剪弾力を設定する場合とが考えられる。

前者の場合には、僅かな横圧力でも操舵するの
で操舵性を良くする場合には都合が良く、後者の
場合には操舵性が悪くなるが、直進性が良くなる
利点がある。

この兼合いは設計条件で決めればよい。

第２図は第１図の軸箱３の支持部を示す要部正
面図で、弾性体６は内部の各層が上下方向を向く
状態で軸箱３及び軸箱守５の間に装着され、専ら
前後方向成分と左右方向成分の外力のみを受け
る。

上下方向の作用力は軸箱３の上面に装着される
コイル状の軸ばね７で受けるが、ゴム材による弾
性体の場合には変形時に減衰作用があるので、弾
性体６を軸箱３及び軸箱守５のいずれにも取付け
れば上下方向の荷重も負担するとともに減衰装置
を兼ねることができる。

第３図及び第４図は本発明の第二実施例を示す
平面図及び要部正面図であり、台車枠４の下端面
より各輪軸２の前後にそれぞれ突出する円柱状の
軸箱守５Ａを設け、一方、輪軸２を支承する軸箱
３には、輪軸２の前後に中空円筒部３ａを設け、
中空円筒部３ａ内に挿入した軸箱守５Ａの前後に
弾性体６Ａを装着するものである。

かかる構造自体は既に公知となつているが、本
発明は弾性体６Ａの配置において従来技術と大き
く相違する。

すなわち、軸箱守５Ａの前後に装着された弾性
体６Ａは積層方向であるＸ−Ｘ方向に対して剛性
が大であり、外力に対して硬い抵抗力が作用する
が、Ｘ−Ｘ方向に対して直角方向のＹ−Ｙ方向は
軟らかい抵抗作用をなす。

これは第一実施例におけるＹ−Ｙ方向の剪断方
向に相当する。

上記の弾性体６ＡのＸ−Ｘ方向を台車枠４の長
手方向中心線４ａ上の一点８に収束させるように
弾性体６Ａを配設すると、輪軸に横圧力が作用し
た場合に、収束点８を中心とし、収束点８から各
軸箱守の中心点８迄の距離R₁、R₁を半径とした
円弧で軸箱３が移動し、軸箱３に支承された輪軸
２が自己操舵する（第３図右半分参照）。

そして、自己操舵した輪軸２には操舵角αが発
生する。

以上の説明では、収束点８を一点としたが、第
３図左半分に示すように、収束点を一点とせず、
輪軸２の前後の軸箱守５Ａ，５Ａの間隔だけ位置
の隔つた２つの収束点８₁，８₂とすることもでき
る。

このような場合には、軸箱守５Ａの中心と収束
点８₁，８₂を結ぶ線C₁，C₂は平行となるので、輪
軸２はあたかも、収束点８₁と８₂の中間点の８₃
を中心として移動するかのように自己操舵する。

このように、収束点８はいかなるようにも設定
することができるが、その一例として、収束半径
Ｒの最大値を前後の輪軸２，２間距離の2/3〜3/4
に設定する方法がある。

第一実施例の構造では、弾性体６に初期圧縮を
与えた場合、弾性体６に挟まれた軸箱３には、圧
縮力によつて水平面内の回転モーメントが生じる
が、第二実施例の構造では軸箱３に回転モーメン
トが発生しない利点がある。

第５図は本発明の第三実施例を示す要部正面図
で、台車枠４に弾性体６の収納値を兼ねた軸箱守
５Ｂを設け、軸箱３の方に受軸３ｂを設け、受軸
３ｂの前後に弾性体６を装着したものである。

このように構成された第３実施例の操舵効果
は、上記の第２実施例の場合と同じである。

本発明の走行装置により輪軸２に発生する操舵
力を第６図に基づいて説明する。

第６図の左半分は操舵しない場合を、右半分は
操舵した場合を示す。

なお進行方向は右方向とする。

走行装置の車輪１が軌条上を進むと、推進力Ｔ
は、輪軸２から軸箱を介して台車枠に伝えられ
る。

操舵しない場合には、推進力Ｔは軸箱を支持す
る弾性体を通り収束点８に向かう線Ｃ方向の分力
T_Fと、T_Fに直角な分力T_Lとに分けることができ
る。

この場合には外力Ｐは作用しないため、左右方
向の成分はそれぞれ相等しく、互いに打ち消し合
い、推進方向の成分は台車枠の長手中心線と平行
となり、輪軸１は軌条に沿つて直進する。

又、軌条より横圧力Ｑ又は車輪１の踏面勾配の
作用に起因するクリープ力Ｓなどの総合外力Ｐを
受けると、外力Ｐを収束点方向の分力P_FとP_Fに
直角な方向の分力P_Lとに分けることができる。

これに推進力Ｔの分力T_F及びT_Lとを合成する
と、それぞれT_PF及びT_PLとなり、その合力T_Pは
ＱとＳの合成力Ｐの作用方向を向く。

つまり、この合力が車軸を導いていていく方向
を示している。

この作用力の方向を操舵角度αと一致するよう
に設定すれば安定した操舵性が得られる。

Ｔがブレーキをかけたときのブレーキ力であれ
ば、推進力の向きが反対方向の左向きとなるだけ
で、外力Ｐと合成した全体の力の向きは外力Ｐの
作用方向である曲線軌条の内側に向いて作用する
ことに変わりはない。

第７図は第四実施例を示す平面図であり、軸箱
３の前後を支持する２つの弾性体６，６の中心線
を収束点８に向かう線Ｃ上に一致させたものであ
り、且つ、収束点８を前後の輪軸２，２間距離よ
りも長く設定したものである。

かかる配置においては、軸箱３の前後の弾性体
６，６の圧力を軸箱３が受けても、軸箱３に水平
面内での回転モーメントが生じない。

又、操舵特性は収束点８と輪軸２との距離と、
弾性体６の前後弾性特性及び左右弾性特性によつ
て種々変化するから、最適な条件を選定すること
ができる範囲が広がる利点がある。

第８図は本発明の第五実施例を示す平面図であ
り、軸箱３を支持する弾性体の断面形状を山形と
した弾性体６Ｂ或いは扇形とした弾性体６Ｃなど
種々の形状にしたものである。

かかる場合の弾性体６Ｂ，６Ｃ或いはその他各
種形状の弾性体の内部の各層が、収束点８からの
距離R₁、R₂を半径とした円弧方向に沿うように
配置することが、左右方向成分の外力に対して柔
らかく作用するために望ましいことは言うまでも
ない。

又、弾性体６Ｂ，６Ｃ等の上下方向の形状は、
第９図に示すように、上下方向に平行な形状とし
ないで、軸箱３の前後の弾性体６Ｂ，６Ｃが上方
に向かつて相互に接近する方向に傾斜している。

かかる場合には、軸箱３が楔状となり、輪軸２
に加わる荷重が弾性体６Ｂ，６Ｃに圧縮力並びに
剪断力として作用する。

又、輪軸２の前後の弾性体の中心線は、台車枠
４の長手方向中心線４ａ上で上下に分かれて点８
_Ｕ，８_Lにそれぞれ収束する。

第１０図および第１１図は本発明の第六実施例
を示す平面図及び要部正面図であり、軸箱３と軸
箱守５とはそれぞれ収束点８を中心とする半径
R₁の円弧をもつ面３ｃ，５ａと半径R₂の円弧を
もつ面３ｄ，5bとを有し、面３ｃは面５ａに対
し、面３ｄ面５ｂに対してそれぞれ摺動可能に接
触している。

従つて、輪軸２が操舵するとき、軸箱３は軸箱
守５に対して摺動しながら点８を中心として移動
する。

そして、軸箱３と軸箱守５の面に設けられた溝
９，１０の間に装着された弾性体６Ｄは、収束点
８方向には圧縮力を受けることなくその直角方向
に弾性変形し、操舵に伴う復元力を生ずる。

操舵復元力が不要の場合には、弾性体６Ｄを用
いることなく、面３ｃと面５ａとの摺動及び面３
ｄと面５ｂとの摺動により移動案内される軸箱３
と共に輪軸２を操舵すればよい。

〔効果〕

本発明は、従来前後方向に可動であつた輪軸を
前後方向の動きを拘束或いは動き難くして、台車
枠の長手方向中心線上の１点或いは複数の点を中
心とした円弧方向に可能としたため、次のような
効果が生ずる。

(1) 直進時の高速安定性と曲線通過時の操舵性の
確保は、従来においては相互に矛盾する特性で
あつたが、本発明により両立して備えることが
可能となつた。

(2) 軸箱の前後方向成分の支持力とこれと直角な
左右方向成分の支持力とをそれぞれ適正に設定
することが可能となり、走行に適した安定性と
操舵性をもつ台車が実現できるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１１図は本発明の実施例を示し、第
１図は本発明の第一実施例を示す平面図、第２図
は同上の要部正面図、第３図は第二実施例を示す
平面図、第４図は同上の要部正面図、第５図は第
三実施例を示す要部正面図、第６図は輪軸に加わ
る作用力説明用の正面図、第７図は第四実施例を
示す平面図、第８図は第五実施例を示す平面図、
第９図は同上の要部正面図、第１０は第六実施例
を示す平面図、第１１は同上の要部正面図であ
る。 １……車輪、２……輪軸、３……軸箱、３ａ…
…中空円筒部、３ｂ……受軸、３ｃ，３ｄ……摺
動面、４……台車枠、４ａ……中心線、５，５
Ａ，５Ｂ……軸箱守、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６
Ｄ……弾性体、６Ｍ……金属板、６Ｒ……ゴム、
７……軸ばね、８……点、９，１０……溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 輪軸が操舵可能な走行装置において、上記輪
   軸を回転可能に支承し、台車枠に支持される軸箱
   のうち、少なくとも一本の輪軸を支承する軸箱の
   支持構造は、前後方向支持剛性を左右方向支持剛
   性より大きく、且つ、上記軸箱を上記台車枠の長
   手方向中心線上の点を中心とする円弧方向に水平
   移動可能な構造としたことを特徴とする操舵可能
   な走行装置。 ２ 輪軸が操舵可能な走行装置において、上記輪
   軸を回転可能に支承する軸箱を台車枠に装着され
   る弾性体で支持し、該弾性体の前後方向成分の剛
   性を前後方向成分に略直角な方向の成分の剛性よ
   りも大きくし、上記弾性体の中心軸線を上記走行
   装置の長手方向中心線上の１点又は複数の点に収
   束し、該収束した点を中心とする円弧方向に輪軸
   が水平移動可能な構造としたことを特徴とする操
   舵可能な走行装置。 ３ 上記軸箱の水平方向の支持は上記軸箱の前後
   に配置した上記弾性体で行い、上下方向の支持は
   上記軸箱に配置した軸ばねで行う構造としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の操舵可
   能な走行装置。 ４ 上記軸箱を水平支持する弾性体は上記軸箱の
   前後に相対して設けられ、両弾性体の配置間隔は
   上部側間隔が下部側間隔よりも小さく設定された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の操
   舵可能な走行装置。 ５ 輪軸が操舵可能な走行装置において、上記輪
   軸を回転可能に支承する軸箱の前後面を台車枠に
   固設された軸箱守の内面により摺動可能に接触支
   持し、上記軸箱の摺動方向を、上記台車枠の長手
   方向中心線上の一点又は複数点を中心とする円弧
   方向で且つ水平方向としたことを特徴とする操舵
   可能な走行装置。 ６ 上記軸箱と上記軸箱守とが接触する面にそれ
   ぞれ溝を設け、弾性体の両端部をそれぞれ上記両
   溝に嵌入したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の操舵可能な走行装置。