JPH0687446A

JPH0687446A - 操舵台車

Info

Publication number: JPH0687446A
Application number: JP24182292A
Authority: JP
Inventors: Masami Wada; 昌巳和田; Tomoji Miyashita; 友治宮下; Tsutomu Ichige; 力市毛; Yutaka Fujimoto; 裕藤本
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Hitachi Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JP2724944B2

Abstract

(57)【要約】【目的】平行リンクを介し、小半径の曲線路等を通過
時にＺリンクに加わる過大な荷重を防止可能とする。【構成】台車２内の前後の輪軸３、３´と枢着しそれ
ぞれの輪軸３、３´を操舵するＺリンク７、７´と、Ｚ
リンク７、７´と車体１とに連結し荷重を伝達してＺリ
ンク７、７´を駆動する平行リンク９とを備えた操舵台
車であって、平行リンク９の中間に荷重リリース機構９
ａを設け、荷重リリース機構９ａは、所定値以下の荷重
に対して剛体をなし、所定値以上の荷重に対して荷重を
所定値に保ち伸縮可能に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両に係り、特に
曲線路旋回性能と走行性能とを向上するのに好適な操舵
台車に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の鉄道車両で多く使用されている台
車の一つとして上下力を負担する軸ばねを配置し、輪軸
の前後、左右支持は軸箱体に配置した円筒積層ゴムによ
り行なう軸箱支持装置を用いたものがある。この台車の
輪軸の前後方向の支持剛性は一般に大きいため、曲線通
過時に過大な横圧が車輪フランジ及びレールに作用し、
両者の摩耗が著しい傾向にある。そこで曲線通過性能の
改善を図るため、輪軸の前後方向の支持剛性を低減し、
かつ、前輪軸と後輪軸のヨーインク（Ｙａｗｉｎｇ）運
動が逆位相となるように、Ｚ型リンク機構（Ｚリンクと
称す）を前輪軸と後輪軸のそれぞれの端部に連結した操
舵装置を有する鉄道車両用台車がある（特開平3−19729
号公報参照）。また、さらに効果を増大させるため、車
体とＺリンクとを台車枠側梁と平行に配置された平行リ
ンクで連結し、車体と台車枠の相対ヨーイング運動を平
行リンクを介してＺリンクに伝達し、Ｚリンクを駆動す
ることによって輪軸を操舵させる強制操舵方式の鉄道車
両用台車がある（特開平4−19264号公報参照）。しかし
このように平行リンクによりＺリンクを駆動する強制操
舵方式の従来の操舵台車においては、曲線路で強制操舵
するため平行リンク及びＺリンクに加わる荷重が、操舵
による輪軸支持前後ばね力（輪軸支持部ゴムの前後方向
たわみ量×ゴムの前後方向ばね定数）に比例して増大す
る。したがって、操舵量すなわち輪軸支持部ゴムの前後
方向たわみ量が大きいほど、またゴムの前後方向ばね定
数が大きいほどリンクに加わる荷重が大きくなる。操舵
量は曲線半径に反比例するため、十分大きい曲線半径で
あり、かつゴムの前後方向ばね定数すなわち、輪軸の前
後方向支持剛性を小さくすれば、リンクに加わる荷重は
許容値におさまり、ほぼ完全な操舵が可能である。しか
し、輪軸支持前後剛性を小さくすると高速走行時の蛇行
動に対する走行安定性が低下するため、輪軸支持剛性低
減には限界がある。また、曲線半径は本線上では通常約
６００ｍ以上であるが、工場構内等では１００ｍ程度の
小半径もある。したがって、走行安定上許容し得る輪軸
の支持剛性によって１００ｍの曲線半径まで強制操舵さ
せるためには、リンクに加わる大きな荷重に耐えられる
ようにリンクを設計する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の操舵台車にあっ
ては、小半径の曲線路で強制操舵させるときの荷重に耐
えられるようにリンクを設計すると、重量増大となって
ばね下重量が増大し、高速走行時の軌道に加わる荷重が
増大する等の問題が発生する。

【０００４】また、仮に蛇行動に対する安定性が問題に
ならないような低速車両であって輪軸支持前後剛性を十
分小さくできる場合においても、特に機関車の場合は、
輪軸と電動機等の機器との間のギャップが通常狭いた
め、操舵量を制限するストッパを設ける必要があり、ス
トッパに輪軸が当たると輪軸支持剛性の大きい状態にな
るため前記と同様の問題が発生する。

【０００５】本発明の目的は、小半径の曲線路で強制操
舵させるときの荷重に耐えられ、かつ走行性を向上した
操舵台車を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る操舵台車は、台車内の前後の輪軸と枢
着しそれぞれの輪軸を操舵するＺリンクと、Ｚリンクと
車体とに連結し荷重を伝達してＺリンクを駆動する平行
リンクとを備えた操舵台車において、平行リンクの中間
に荷重リリース機構を設け、荷重リリース機構は、荷重
を一定の所定値以下に保ち、所定値以下で剛体をなしか
つ所定値以上で伸縮可能に形成されている構成とする。

【０００７】そして荷重リリース機構は、平行リンクを
介して車体と連結するシャフトに挿通されかつシャフト
により移動可能に設けられた二つのピストンと、それぞ
れのピストンの間に一定圧力の圧縮空気を封入させるシ
リンダとを具備している構成でもよい。

【０００８】また台車に、それぞれの輪軸と台車内の機
器との接触を防止するストッパを設けた構成でもよい。

【０００９】

【作用】本発明によれば、平行リンクに荷重リリース機
構を設けたため、平行リンクに加わる荷重が所定値を越
すまでは剛体として作用し、平行リンクの荷重をそのま
まＺリンクに伝達して輪軸を強制操舵し、小半径の曲線
路で平行リンクの荷重が所定値を越すと、荷重を所定値
に一定に保って平行リンクが伸縮し、台車が車体に対し
てヨーイング運動可能となり、平行リンクのないＺリン
ク方式の台車と同様の挙動をする。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２を参照しな
がら説明する。図１に示すように、台車２内の前後の輪
軸３、３´と枢着しそれぞれの輪軸３、３´を操舵する
Ｚリンク７、７´と、Ｚリンク７、７´と車体１とに連
結し荷重を伝達してＺリンク７、７´を駆動する平行リ
ンク９とを備えた操舵台車であって、平行リンク９の中
間にそれぞれの端部を連結される荷重リリース機構９ａ
を設け、荷重リリース機構９ａは、所定値以下の荷重に
対して剛体をなし、所定値以上の荷重に対して荷重を所
定値に保ち伸縮可能に形成されている構成とする。台車
２は、輪軸３、３´と、台車枠４と、枕ばね装置５及び
軸箱体６ａ、６ａ´及び６ｂ、６ｂ´とを備え、軸箱体
６ａ、６ａ´及び６ｂ、６ｂ´の内部に配置された図示
しない円筒積層ゴムにより、輪軸３、３´の台車枠４に
対する前後方向及び左右方向に適当な支持剛性を与えて
いる。Ｚリンク７、７´は、輪軸３、３´を互いに逆位
相に向けるためのものであり、水平リンク７ａ、７ａ´
及び７ｂ、７ｂ´と、垂直リンク７ｃ、７ｃ´とよりな
り、図２に示すように配置されている。水平リンク７ａ
の一端は図示しないゴムブッシュを介して軸箱体６ａに
取付けられ、水平リンク７ａの他端は、垂直リンク７ｃ
の回転中心ｏから距離ｘの位置に図示しない球面軸受を
介してピンにより取付けられる。水平リンク７ｂは軸箱
体６ｂと垂直リンク７ｃとに前記と同様に取付けられ
る。垂直リンク７ｃへの水平リンク７ｂの取付位置は、
垂直リンク７ｃの回転中心ｏに対して水平リンク７ａと
は反対方向で回転中心ｏから距離ｘの位置に取付けられ
る。また水平リンク７ａ´は軸箱体６ａ´と垂直リンク
７ｃ´とに前記と同様に取付けられ、垂直リンク７ｃ´
への水平リンク７ａ´の取付位置は、直線ｏ−ｏ´に対
して水平リンク７ａとは上下逆方向で垂直リンク７ｃ´
の回転中心ｏ´から距離ｘの位置に取付けられる。さら
に水平リンク７ｂ´は軸箱体６ｂ´と垂直リンク７ｃ´
とに前記と同様に取付けられ、垂直リンク７ｃ´への水
平リンク７ｂ´の取付位置は、垂直リンク７ｃ´の回転
中心ｏ´に対して水平リンク７ａ´とは反対方向で距離
ｘの位置に取付けられる。捩じり軸８は左右のＺリンク
７、７´の回転角を伝達するためのものであり、左右の
垂直リンク７ｃ、７ｃ´の回転中心ｏ、ｏ´と連結さ
れ、回転可能となるように軸受を介して台車枠４に取付
られる。平行リンク９の中間に荷重リリース機構９ａを
設けてあり、Ｚリンク７の垂直リンク７ｃの上部と車体
１との間に取付けられる。

【００１１】図３は本発明の一実施例である操舵台車の
曲線路における操舵状態を示した図である。図３に、前
後方向の輪軸支持ばね１０、左右方向の輪軸支持ばね１
１、電動機１２及びストッパ１３が図示されており、図
のように車両が曲線軌道を通過すると、車体１と台車２
との間には相対ヨーイング運動が発生する。この運動に
よる荷重は平行リンク９によってＺリンク７の垂直リン
ク７ｃに伝達され、垂直リンク７ｃが回転中心ｏを中心
に回転（回動）する。この回転量は捩じり軸８によって
垂直リンク７ｃ´に伝達され、垂直リンク７ｃ´が回転
中心ｏ´を中心に回転する。垂直リンク７ｃ、７ｃ´が
回転すると垂直リンク７ｃ、７ｃ´に取付けられた水平
リンク７ａ、７ａ´及び７ｂ、７ｂ´は移動し、それに
伴い輪軸３、３´を曲線のラジアル方向に向けようとす
る。この時、平行リンク９とＺリンク７、７´には、輪
軸支持ばね１０のばね力（ばね１０のたわみ量×ばね１
０のばね定数）に比例した操舵力が作用する。したがっ
て、操舵力は輪軸支持ばね１０のたわみ量が大きいほ
ど、また、ばね定数（剛性）が大きいほど大きくなる。
さらに操舵力は曲線半径に反比例するため、曲線半径が
大きいほど操舵力は小さい。一方、平行リンク９は荷重
リリース機構９ａを有しており、操舵力が所定値以下で
は平行リンク９は剛体として作用し、操舵力が所定値を
越すと操舵力を所定値に一定に保ったまま平行リンク９
は荷重リリース機構９ａにより伸縮する。この荷重リリ
ース機構９ａの設定荷重を例えば、本線走行時の最大操
舵力とすることにより、本線走行時には平行リンク９は
剛体となし得るため、曲線では台車の車体に対する相対
ヨーイングに連動して平行リンク９はＺリンク７、７´
を駆動し、図３に示すように輪軸３、３´が曲線のラジ
アル方向を向くように操舵され、曲線路を円滑に走行す
る。

【００１２】一方、構内の小半径の曲線走行時には、操
舵力が荷重リリース機構の設定荷重を越すと平行リンク
はそれ以上の荷重をＺリンクに伝達することなく伸縮
し、従来の平行リンクを持たないＺリンク付き操舵台車
と同様の動作をする。したがって、本線走行時にはほぼ
完全な操舵を行い、走行頻度が比較的少ない構内等の小
半径の曲線路では曲線操舵性能は若干低下するが、操舵
機構のＺリンクに過大な荷重が加わることを防止でき
る。

【００１３】さらに本発明の他の実施例として、ストッ
パ１３は輪軸３、３´が電動機１２に接触しないように
軸箱体６ａ、６ａ´及び６ｂ、６ｂ´と台車枠４との間
に設けられ、ギャップδは輪軸３、３´がヨーイングし
たとき電動機１２と輪軸３、３´とが接触しないように
定められている。輪軸３、３´がストッパ１３に当接す
ると、前後方向の輪軸支持剛性が非常に大きくなること
と同様の状態になり、平行リンク９に作用する荷重は所
定値を越える。その結果、前記同様荷重リリース機構９
ａが作動し、平行リンク９は伸縮し、台車２が車体１に
対しヨーイング可能となり、従来の平行リンクのないＺ
リンク方式の台車と同様の挙動を示す。

【００１４】本発明の他の実施例を示す荷重リリース機
構を有する平行リンクを図４を参照しながら説明する。
図４に示すように、平行リンクを介して車体と連結する
取付ピン穴２３を有するシャフト１４に挿通され、かつ
シャフト１４により移動可能に設けられた二つのピスト
ン１５、１５´と、それぞれのピストン１５、１５´の
間に一定圧力の圧縮空気１９を封入させるシリンダ１６
とを具備している構成とする。シリンダ１６の両端にシ
リンダ底板１７と、Ｚリンクと連結する取付ピン穴２３
´を有するシリンダ底板１８とが固定されている。ピス
トン１５、１５´の間に封入された圧縮空気１９は、圧
縮空気溜め２０に接続する圧縮空気取り入れ口２１より
取り入れられ、圧縮空気溜め２０の内部圧力は図示しな
い圧力一定制御装置により一定に保たれている。ブッシ
ュ２２、２２´はピストン１５、１５´に圧縮力を与え
るためシャフト１４上に固定されており、シリンダ底板
１７、１８の挿通穴内を滑らかに移動することが可能で
ある。

【００１５】次に、この荷重リリース機構の動作を説明
する。今、取付ピン穴２３、２３´間に圧縮力が作用し
たとすると、シャフト１４に固定されたブッシュ２２が
ピストン１５に実線矢印方向の圧縮力（荷重）Ｆを及ぼ
す。このピストン１５に作用する圧縮力Ｆが圧縮空気１
９による膨張力（圧力×シリンダ内断面積）よりも小さ
ければ、両ピン穴間距離Ｌは変わらず圧縮力の作用方向
に対して剛体として作用する。一方、ピストン１５に作
用する圧縮力Ｆが圧縮空気１９による膨張力より大きく
なると、シリンダ内圧力が圧力一定制御装置により一定
に保たれているため、ピストン１５がシャフト１４とと
もにシリンダ１６内を移動し、両ピン穴間距離Ｌが短く
なる。反対に、取付ピン穴２３、２３´間に引張力が作
用するとシャフト１４に固定されたブッシュ２２´がピ
ストン１５´に破線矢印方向の圧縮力（荷重）Ｆ´を及
ぼす。ピストン１５´は圧縮空気１９に圧縮力を及ぼ
す。ピストン１５´に作用する圧縮力が圧縮空気１９に
よる膨張力（圧力×シリンダ内断面積）よりも小さけれ
ば、前記同様両ピン穴間距離Ｌは変化せず引張力の作用
方向に対して剛体として作用する。逆に、ピストン１５
´に作用する圧縮力Ｆ´が圧縮空気１９による膨張力よ
り大きくなると、シリンダ内圧力が圧力一定制御装置に
より一定に保たれているため、ピストン１５´がシャフ
ト１４とともにシリンダ内を移動し、両ピン穴間距離Ｌ
は長くなる。従って、膨張力を許容最大操舵力相当の設
定圧力と等しくなるように設計することにより、平行リ
ンクに加わる圧縮、引張力が設定圧力以下の場合は平行
リンクは剛体として作用し、圧縮、引張力が設定圧力以
上になると、設定荷重以上の荷重は伝達することなく伸
縮する。

【００１６】本発明によれば、小半径の曲線路等を走行
時にＺリンクに加わる荷重の過大となることを防止でき
るため、Ｚリンク機構を軽量化することができる。

【００１７】以上の説明ではＺリンクを輪軸の両側に設
け、かつ左右のＺリンクを捩じり軸で連結した実施例を
示したが、捩じり軸は不可欠のものではなく、また、Ｚ
リンクが片側のみでも若干の性能低下はあっても、かな
りの操舵性能を有し、そのような方式でも本発明を適用
できる。しかしこの場合、Ｚリンクの回転中心を台車枠
に固定する必要がある。なお、荷重リリース機構の作動
流体は圧縮空気に限定されず、圧縮油も使用可能であ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、平行リンクに荷重リリ
ース機構を設けたため、小半径の曲線路等を走行時にＺ
リンクに加わる過大な荷重が防止されるとともにばね下
重量が小さくなり、曲線走行性能及び高速走行性能を向
上した操舵台車を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側面図である。

【図２】図１のリンク機構を説明する図である。

【図３】図１の曲線路における操舵状態を示す図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例を示す荷重リリース機構の
横断面図である。

【符号の説明】

１車体２台車３輪軸３´ 輪軸４台車枠７Ｚリンク７´ Ｚリンク９平行リンク９ａ荷重リリース機構１３ストッパ１４シャフト１５ピストン１５´ ピストン１６シリンダ１９圧縮空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市毛力茨城県勝田市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内 (72)発明者藤本裕東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台車内の前後の輪軸と枢着しそれぞれの
輪軸を操舵するＺリンクと、該Ｚリンクと車体とに連結
し荷重を伝達して前記Ｚリンクを駆動する平行リンクと
を備えた操舵台車において、該平行リンクの中間に荷重
リリース機構を設け、該荷重リリース機構は、前記荷重
を一定の所定値に保ち、該所定値以下で剛体をなしかつ
該所定値以上で伸縮可能に形成されていることを特徴と
する操舵台車。
【請求項２】荷重リリース機構は、平行リンクを介し
て車体と連結するシャフトに挿通されかつ該シャフトに
より移動可能に設けられた二つのピストンと、それぞれ
のピストンの間に一定圧力の圧縮空気を封入させるシリ
ンダとを具備していることを特徴とする請求項１記載の
操舵台車。
【請求項３】台車に、それぞれの輪軸と台車内の機器
との接触を防止するストッパを設けたことを特徴とする
請求項１又は２記載の操舵台車。