JPH08169338A - 鉄道車両の軌間可変台車及び軌間変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】軌間変更ができると共に、狭軌用の車両や駆動
用の電動機を搭載した車両にも適用ができ、かつばね下
質量が小さく高速走行に適した鉄道車両の軌間可変台車
及び軌間変更装置の提供。 【構成】左側の車軸１６Ｂは、軸箱１５Ｂに回転可能に
かつ軸方向に移動可能に支持され、車軸にはローラーベ
アリング１９を介して外筒２０Ｂが外装され、外筒の外
周には係止突起２１、２２が突設され、軸箱の内周に係
止溝２３が刻設され、車輪は、係止突起２１が係止溝２
３に係合している時には狭軌の走行レール３５に位置
し、係止突起２２が係止溝２３に係合している時には標
準軌の走行レール３６に位置する。係止突起と係止溝と
の係合の解除は、車体支持部２４と車体支持レール４
０、４１との当接により軸箱が外筒に対して相対的に上
方に移動されることによる。電動機からの駆動力は、減
速機６によって減速された後に伝動軸を介して車軸に伝
達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の軌間可変台
車及び軌間変更装置に係り、特に、例えば新幹線と在来
線のような軌間が異なるレールを走行するために車輪間
隔を自動的に調整することができる鉄道車両の軌間可変
台車及びその軌間可変台車の軌間変更装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば新幹線等に使用されている
レールゲージ１４３５ｍｍの標準軌と、在来線等に使用
されているレールゲージ１０６７ｍｍの狭軌とを共通の
車両で走行することができる軌間可変台車及び軌間変更
装置が種々提案されている。特開平５−３９０３６号公
報には、車体に走行駆動用の電動機を取付け、車軸に駆
動用の減速機を装架し、駆動用電動機と駆動用減速機と
をプロペラシャフトによって連結すると共に、空気シリ
ンダのような昇降装置を車両に搭載し、軌間変更時には
車両を停車させた後に昇降装置によって車両を持上げて
アクチュエータによって車輪を摺動して軌間変更を行う
技術が開示されている。

【０００３】また、特開平６−４０３３５号公報には、
回転しない車軸にブッシング状のスライド軸を外挿し、
このブッシング状のスライド軸に軸受を介して車輪を取
付けると共に、駆動用電動機の固定子をブッシング状の
スライド軸に固定し、駆動用電動機の回転子を車輪に接
続して、スライド軸の摺動によって車輪と駆動用電動機
との両方を移動させて軌間変更を行う技術が開示されて
いる。特開平５−２４６３２９公報には、独立車輪の車
軸を支持する軸箱を輪軸枠に平行リンクを介して懸架す
ると共に、軌道切換部分の軌道に沿って車両支持台を設
置し、車両が低速度でこの軌道切換部分に進入すると、
この車両支持台で車体重量を受けて車輪に掛かる重量を
フリーにして、平行リンクの回転変位によって軌間変更
を行う技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】ところが、上述の特開平５−３９０３６号
公報に開示された車両の軌間変更装置は、車両の停止中
に車両昇降装置によって列車の全車両を同時に持上げた
状態で軌間変更を行うため、軌間変更に多くの時間を要
すると共に、長編成の列車の場合には多数のまたは長大
な車両昇降装置を必要とするといった問題がある。更
に、高重量の減速機が車軸に装架されているため、ばね
下質量が大きくなるので、走行中の振動によって生ずる
振動加速度が大きくなり乗り心地が悪くなると共に、台
車の各装置や走行レールを損傷する恐れがあるため、高
速走行が制限されるといった問題もある。

【０００６】特開平６−４０３３５号公報も車両の停止
中に軌間変更を行うため、軌間変更に多くの時間を要す
るといった上述の問題を有すると共に、走行駆動用の電
動機が直接に車輪に取付けられているため、ばね下質量
が大きくなり、高速走行が制限されるといった上述の問
題も存在する。

【０００７】特開平５−２４６３２９公報に開示された
車両の軌間変更装置は、軌間変更時に平行リンクの回転
変位によって車輪を移動するため、平行リンクが水平に
近くなるにつれて、車輪や車軸や軸箱などの自重によっ
て大きな力が車軸案内用の長尺部材に作用し、長尺部材
の変形や破損が起こり易く信頼性に欠けるといった問題
がある。更に、この公知の軌間変更装置は走行駆動電動
機を搭載さない従台車用のものであり、日本のレールゲ
ージ１０６７ｍｍの狭軌用の台車には構造上駆動用の電
動機を搭載するスペースを確保することは極めて困難で
ある。また、左右の車輪が別々に独立しているため、曲
線路を走行するときに車輪踏面の傾斜による操舵性を利
用することができず、従って舵取り装置を必要とすると
いった別の問題もある。また、この公知の車両の軌間変
更装置も高重量の輪軸枠がばね下質量として作用するた
め、ばね下質量が大きくなり、高速走行が制限されると
いった上述の問題が存在する。

【０００８】そこで、本発明の目的は、走行しながら軌
間変更を行うことができると共に、狭軌用の車両や駆動
用の電動機を搭載した車両にも適用することができ、か
つばね下質量が小さく高速走行に適した鉄道車両の軌間
可変台車及び軌間変更装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

【００１０】この目的を達成するために請求項１に記載
された本発明は、広い軌間の走行レールと狭い軌間の走
行レールとを接続する軌間変更走行レールを走行中に車
輪間隔を自動的に変更する鉄道車両の軌間可変台車にお
いて、左右一対の側梁と上記一対の側梁の内側において
上記一対の側梁にほぼ平行に延在した左右一対の中梁と
を有する台車枠と、上記左側の側梁と上記左側の中梁と
に夫々弾性体を介して懸架された一対の左側の軸箱と、
上記右側の側梁と上記右側の中梁とに夫々弾性体を介し
て懸架された一対の右側の軸箱と、軸方向に摺動可能か
つ上下方向に移動可能に上記一対の左側の軸箱内に夫々
支持された一対の左側の外筒と、軸方向に摺動可能かつ
上下方向に移動可能に上記一対の右側の軸箱内に夫々支
持された一対の右側の外筒と、上記一対の左側の外筒内
に、軸受を介して回転可能にかつ軸方向には上記左側の
外筒と一体に移動するように支持された左側の車軸と、
上記一対の右側の外筒内に、軸受を介して回転可能にか
つ軸方向には上記右側の外筒と一体に移動するように支
持された右側の車軸と、上記左側の側梁と上記左側の中
梁との間において上記左側の車軸に固着された左側の車
輪と、上記右側の側梁と上記右側の中梁との間において
上記右側の車軸に固着された右側の車輪と、上記左側及
び右側の車輪の各々が上記広い軌間と上記狭い軌間とに
夫々対応する位置にある時に上記左側及び右側の外筒を
夫々係止してその軸方向の摺動を阻止する左側及び右側
の係止手段と、上記左側の中梁と上記右側の中梁との間
に位置するように上記台車枠に取付けられ、駆動用の電
動機の出力軸に連結された入力部と左右一対の出力部と
を有する減速機構と、上記減速機構の左側の出力部と上
記左側の車軸とを上記左側の車軸の軸方向位置に無関係
に常時連結して、上記減速機構を介した上記駆動用の電
動機の駆動力を上記左側の車軸に伝達する左側の伝達機
構と、上記減速機構の右側の出力部と上記右側の車軸と
を上記右側の車軸の軸方向位置に無関係に常時連結し
て、上記減速機構を介した上記駆動用の電動機の駆動力
を上記右側の車軸に伝達する右側の伝達機構と、上記左
側及び右側の軸箱の各々の下面に形成され、上記軌間変
更走行レールの走行時に上記軸箱を上記外筒に対して相
対的に上方向に移動させる車体支持部とを具備すること
を特徴とするものである。

【００１１】この構成にあっては、上記減速機構は中空
の連結軸を有し、上記連結軸の内壁には係合溝が刻設さ
れ、上記左側及び右側の車軸の各々は中空軸であり、そ
の内壁には軸方向に延在した係合溝が刻設され、上記左
側及び右側の伝達機構の各々はボールを有する入力部と
ボールを有する出力部と上記入力部及び出力部を接続す
る伝動軸とから構成され、上記入力部のボールは上記連
結軸の内壁に係合し、上記出力部のボールは上記車軸の
係合溝に係合することが望ましい。

【００１２】また、上記左側及び右側の軸箱の各々は、
上記左側及び右側の車軸の上下方向への移動を夫々許容
する上下方向に長い長穴を有し、上記左側の係止手段
は、上記一対の左側の外筒の少なくとも一方の外周上面
に軸方向に所定量隔てて形成された一対の凸状または凹
状の係止部と、上記一対の左側の軸箱の少なくとも一方
の内周上面に形成され、上記凸状または凹状の係止部に
係合する凹状または凸状の係止部とから構成され、上記
右側の係止手段は、上記一対の右側の外筒の少なくとも
一方の外周上面に軸方向に所定量隔てて形成された一対
の凸状または凹状の係止部と、上記一対の右側の軸箱の
少なくとも一方の内周上面に形成され、上記凸状または
凹状の係止部に係合する凹状または凸状の係止部とから
構成され、上記車体支持部は、軌間変更走行レールに沿
って道床に設置された車体支持レールに当接可能であ
り、この当接によって上記軸箱を上記外筒に対して相対
的に上方向に移動させて上記凸状または凹状の係止部と
上記凹状または凸状の係止部との係合を解除することが
好ましい。

【００１３】更に、上記凸状または凹状の係止部は上記
左側及び右側の外筒の周方向に所定量延在し、その縦断
面が山形状であり、上記凹状または凸状の係止部は上記
左側及び右側の軸箱の周方向に所定量延在し、その縦断
面が山形状であることが望ましい。

【００１４】請求項５に記載された本発明は、左右一対
の側梁と上記一対の側梁の内側において上記一対の側梁
にほぼ平行に延在した左右一対の中梁とを有する台車枠
と、上記左側の側梁と上記左側の中梁とに夫々弾性体を
介して懸架された一対の左側の軸箱と、上記右側の側梁
と上記右側の中梁とに夫々弾性体を介して懸架された一
対の右側の軸箱と、軸方向に摺動可能かつ上下方向に移
動可能に上記一対の左側の軸箱内に支持された一対の左
側の外筒と、軸方向に摺動可能かつ上下方向に移動可能
に上記一対の右側の軸箱内に支持された一対の右側の外
筒と、上記一対の左側の外筒内に、軸受を介して回転可
能にかつ軸方向には上記一対の左側の外筒と一体に移動
するように支持された左側の車軸と、上記一対の右側の
外筒内に、軸受を介して回転可能にかつ軸方向には上記
一対の右側の外筒と一体に移動するように支持された右
側の車軸と、上記左側の側梁と上記左側の中梁との間に
おいて上記左側の車軸に固着された左側の車輪と、上記
右側の側梁と上記右側の中梁との間において上記右側の
車軸に固着された右側の車輪と、上記左側及び右側の車
輪の各々が広い軌間と狭い軌間とに夫々対応する位置に
ある時に上記左側及び右側の外筒を夫々係止してその軸
方向の摺動を阻止する左側及び右側の係止手段と、上記
左側の中梁及び右側の中梁の間に位置するように上記台
車枠に取付けられ、駆動用の電動機の出力軸に連結され
た入力部及び左右の出力部を有する減速機構と、上記減
速機構の左側の出力部と上記左側の車軸とを上記左側の
車軸の軸方向位置に無関係に常時連結して、上記減速機
構を介した上記駆動用の電動機の駆動力を上記左側の車
軸に伝達する左側の伝達機構と、上記減速機構の右側の
出力部と上記右側の車軸とを上記右側の車軸の軸方向位
置に無関係に常時連結して、上記減速機構を介した上記
駆動用の電動機の駆動力を上記右側の車軸に伝達する右
側の伝達機構と、上記左側及び右側の軸箱の各々の下面
に形成された車体支持部とを備えた軌間可変台車と；上
記広い軌間の走行レールと上記狭い軌間の走行レールと
を接続する軌間変更走行レールと、上記軌間変更走行レ
ールに沿って設置され、上記車体支持部に当接して上記
各軸箱を上記外筒に対して相対的に上方向に持上げる車
体支持レールとを備えた軌道側の装置と；を具備するこ
とを特徴とするものである。この構成にあっては、上記
車体支持レールと上記車体支持部との一方には、上記軌
間可変台車の走行方向に転動する複数のローラが設けら
れていることが望ましい。

【００１５】

【作用】請求項１に記載された本発明の作用は以下の通
りである。軌間可変台車は、駆動用の電動機からの駆動
力が減速機構と左側及び右側の伝達機構とを介して夫々
左側及び右側の車軸に伝達され、左右の車輪が回転す
る。軌間可変台車が広い軌間または狭い軌間の走行レー
ルから軌間変更走行レールに進入する際に、左側及び右
側の係止手段が夫々左側及び右側の外筒の係止を解除す
るので、外筒と車軸とが軸方向に摺動可能となり、車輪
が軌間変更走行レール上を走行中に、車輪と車軸と外筒
が一体的に軸方向に移動し、車輪間隔が変化する。この
時に、車体支持部によって軸箱が外筒に対して相対的に
上方向に移動されているので、台車枠の荷重が外筒に実
質的に加わらないため、上述の外筒と車軸と車輪の軸方
向移動は僅かな力でスムーズに行われる。また、大きな
質量の減速機などは台車枠に取付けられているため、ば
ね下質量が小さくなるので、乗り心地が向上すると共
に、高速走行が可能となる。

【００１６】請求項５に記載された本発明の作用は以下
の通りである。軌間可変台車は広い軌間または狭い軌間
の走行レールから軌間変更走行レールに進入する際に、
軸箱が車体支持レールによって外筒に対して相対的に上
方に持上げられると共に、左側及び右側の係止手段が夫
々左側及び右側の外筒の係止を解除するので、外筒と車
軸とが軸方向に摺動可能となり、車輪が軌間変更走行レ
ール上を走行中に、車輪と車軸と外筒が一体的に軸方向
に移動し、車輪間隔が変化する。この時、上述のように
車体支持レールによって軸箱が外筒に対して相対的に上
方向に移動されているので、台車枠の荷重が外筒に実質
的に加わらないため、上述の外筒と車軸と車輪の軸方向
移動は僅かな力でスムーズに行われる。また、大きな質
量の減速機などは台車枠に取付けられているため、ばね
下質量が小さくなるので、乗り心地が向上すると共に、
高速走行が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。最初に、鉄道車両の軌間可変台車の構
造について説明する。図１において、台車枠１は、左右
一対の側梁２Ａ、２Ｂと、一対の横梁３と、左右の側梁
２Ａ、２Ｂの内側において側梁２Ａ、２Ｂにほぼ平行に
延在した左右一対の中梁４Ａ、４Ｂと、横梁３に平行に
延在した一対の端梁５とを有する。側梁２Ａ、２Ｂの両
端と中梁４Ａ、４Ｂの両端とは端梁５に接続されてい
る。なお、端梁５は中梁４Ａ、４Ｂの両端部を支持し、
これによって中梁４Ａ、４Ｂの軽量化が図られる。

【００１８】左右の中梁４Ａ、４Ｂの間には、歯車箱、
即ち減速機６及びジョイント支え箱７が夫々配置され、
これらの減速機６及びジョイント支え箱７は、左右の中
梁４Ａ、４Ｂに固着された受け梁８に夫々支持されてい
る。減速機６はユニバーサルジョイント９とプロペラシ
ャフト１０とユニバーサルジョイント１１とによって車
両駆動用の電動機１２に連結されている。なお、この車
両駆動用の電動機１２は車体の下面に装架されている。

【００１９】側梁２Ａ、２Ｂの前方部及び後方部と中梁
４Ａ、４Ｂの前方部及び後方部とには軸ばね部１３が形
成され、これらの軸ばね部１３は図２に示したように、
側梁２Ａ、２Ｂ及び中梁４Ａ、４Ｂの内部に形成され、
弾性体として働く軸ばね１４を収容している。このよう
に、軸ばね１４が側梁２Ａ、２Ｂ及び中梁４Ａ、４Ｂの
内部に収容されるので、台車枠１の高さを低く押えるこ
とができる。軸ばね部１３には軸ばね１４を介して左右
の軸箱１５Ａ、１５Ｂが懸架されている。なお、軸ばね
１４としては、コイルばねの他に空気ばねやゴムなどを
使用することができる。

【００２０】こうして、左側の側梁２Ａと左側の中梁４
Ａとに夫々懸架された左側の軸箱１５Ａには、左側の車
軸１６Ａが回転可能に支持され、同様に、右側の側梁２
Ｂと右側の中梁４Ｂとに夫々懸架された右側の軸箱１５
Ｂには、右側の車軸１６Ｂが回転可能に支持されてい
る。左側の車軸１６Ａは中空形状であり、その中央部に
は左側の車輪１７Ａが固着され、同様に右側の車軸１６
Ｂも中空形状であり、その中央部には右側の車輪１７Ｂ
が固着されている。これらの車輪１７Ａ、１７Ｂは、図
１に明示したように側梁２Ａ、２Ｂと中梁４Ａ、４Ｂと
の間に位置している。

【００２１】図２及び図３において、左側の一対の軸箱
１５Ａの各々には上下方向に伸びた長穴１８が貫通し、
この長穴１８には車軸１６Ａが挿入されている。車軸１
６Ａには、ローラーベアリング１９を介して一対の左側
の係止用外筒２０Ａが外挿されている。こうして、車軸
１６Ａは係止用外筒２０Ａに対して回転可能であり、軸
方向には係止用外筒１９Ａと一体的に移動可能である。
また、上下方向に伸びた長穴１８は、軸箱１５Ａが車軸
１６Ａ及び外筒２０Ａに対して相対的に上下方向に移動
することを許容する。

【００２２】外筒２０Ａの外周の上面には、軸方向に離
間した一対の係止突起２１、２２が突設されている。係
止突起２１、２２の各々は、円周方向に円弧状に所定距
離だけ延在し、縦断面は図３に示したように山形形状で
ある。なお、一対の係止突起２１、２２の軸方向間隔、
即ち両係止突起２１、２２の中心間の距離は、標準軌１
４３５ｍｍと狭軌１０６７ｍｍと差の半分、即ち（１４
３５−１０６７）÷２＝１８４ｍｍとなるように選定さ
れている。また、軸箱１５Ａの内周の上面には、係止突
起２１、２２の各々にぴったり係合する山形断面形状の
係止溝２３が刻設され、この係止溝２３も円周方向に円
弧状に延在している。軸箱１５Ａの係止溝２３は、外筒
２０Ａの係止突起２１、２２に係合している時には、外
筒２０Ａ及び車軸１６Ａの軸方向の移動を阻止する。通
常、軸箱１５Ａは台車枠重量を含む車体重量によって外
筒２０Ａに押付けられているので、係止溝２３と係止突
起２１、２２との係合は振動等によって外れることなく
確実に行われる。この係合の解除は、軸箱１５Ａが外筒
２０Ａに対して相対的に上方向に移動することによって
達成され、これによって、車軸１６Ａ及び外筒２０Ａは
一体的に軸方向に摺動可能となる。なお、係止突起２
１、２２及び係止溝２３の位置関係は次のように定めら
れている。即ち、係止溝２３が図３に示したように係止
突起２１と係合した時には、車輪１７Ａが狭軌の軌間に
対応し、即ち狭軌の走行レール３５上を走行し、係止溝
２３が図５のように係止突起２２と係合した時には、車
輪１７Ａが標準軌の軌間に対応する、即ち標準軌の走行
レール３６上を走行するように定められている。

【００２３】このように、係止突起２１、２２及び係止
溝２３は、車軸及び外軸の軸方向移動を係止する係止部
材として機能するものであり、係合時に、外筒２０Ａの
軸方向の移動を阻止することができる形状であれば、山
形形状に限らず、任意の形状に定めることができる。更
に、この実施例では、２個の係止突起２１、２２と１個
の係止溝２３を使用したが、この逆、即ち係止突起を１
個、係止溝を２個とすることもでき、更に、軸箱１６Ａ
の内面に係止突起を突設し、外筒２０Ａの外周面に係止
溝を刻設してもよい。

【００２４】右側の軸箱１５Ｂと右側の車軸１６Ｂと右
側の車輪１７Ａと右側の外筒２０Ｂの構成も、上述の左
側の軸箱１５Ａと左側の車軸Ｉ６Ａと左側の車輪１７Ａ
と左側の外筒２０Ａの構成と夫々同一である。

【００２５】各軸箱１５Ａ、１５Ｂの下面は車体支持部
２４として構成され、この車体支持部２４には複数本の
ローラー２４ａが回動可能に取付けられている。また、
図２に示したように各軸箱１５Ａ、１５Ｂにはアーム部
２５が突設されており、側梁２Ａ、２Ｂと中梁４Ａ、４
Ｂには夫々ブラケット２６が突設されている。アーム部
２５はブラケット２６に連結ピン２７によって回動可能
に連結されている。こうして、車軸１６Ａ、１６Ｂは軸
箱１５Ｂ、１５Ｂ及び軸ばね１４を介して台車枠１とそ
の上の車両とを支持すると共に、車両の駆動時やブレー
キ作動時の前後方向力は車軸１６Ａ、１６Ｂから軸箱１
５Ａ、１５Ｂのアーム部２５、連結ピン２７及びブラケ
ット２６を介して台車枠１に伝達される。なお、アーム
部２５はブラケット２６に連結ピン２７によって回動可
能に連結されているので、軸ばね１４の伸縮によって台
車枠１が上下動した場合にも、軸箱１５Ａ、１５Ｂはば
ね作用を台車枠１に伝達することができる。図３におい
て、減速機６は図１に示した電動機１２の出力を受ける
大歯車２８と中空のジョイント連結軸２９とを有し、こ
の大歯車２８はジョイント連結軸２９に圧入によって固
定され、図１のプロペラシャフト１０からの回転力が直
角カルダン方式によって方向転換されて入力される。ジ
ョイント連結軸２９に連結された左右の伝動軸３０Ａ、
３０Ｂは、減速機６によって減速された電動機１２の出
力を左右の車軸１６Ａ、１６Ｂに伝達する。各伝動軸３
０Ａ、３０Ｂは、両端に鋼球保持部３１を有し、各鋼球
保持部３１はその周囲に１個以上の鋼球３２を保持して
いる。

【００２６】ジョイント連結軸２９の内周には、鋼球３
２が嵌合する１個以上の軸方向延在の溝３３が刻設さ
れ、同様に、車軸１６Ａ、１６Ｂの内周には鋼球３２が
嵌合する１個以上の軸方向延在の長溝３４が刻設され、
この長溝３４の長さは係止突起２０、２１の中心間の距
離、即ち１８４ｍｍ以上に選定されている。こうして、
伝動軸３０Ａ、３０Ｂは、フレキシブルジョイントを構
成し、車軸１６Ａ、１６Ｂが伝動軸３０Ａ、３０Ｂに対
して相対的に軸方向及び上下方向に移動しても、ジョイ
ント連結軸２９の回転を車軸１６Ａ、１６Ｂに伝達す
る。

【００２７】次に、軌道側の装置について説明する。図
６に示したように、一部のみ示された狭軌の走行レール
３５と一部のみ示された標準軌の走行レール３６とは、
一部のみ示された軌間変更走行レール３７によって接続
され、この軌間変更走行レール３７は狭軌の走行レール
３５に接続された一端部から、標準軌の走行レール３６
に接続された他端部まで軌間が徐々に広がっている。こ
れらの狭軌及び標準軌の走行レール３５、３６は、軌間
変更走行レール３７との接続部よりも所定距離だけ手前
の傾斜領域Ｌにおいて、軌間変更走行レール３７に近付
くにつれて降下し、この傾斜領域Ｌの終了点では所定量
Ｈだけ低くなる。

【００２８】軌間変更走行レール３７の両側には、軌間
変更走行レール３７の全長にわたってガイドレール３８
が敷設され、更に、このガイドレール３８は、軌間変更
走行レール３７の近傍の狭軌及び標準軌の走行レール３
５、３６にも同様に敷設されている。ガイドレール３８
は、ばね３９によって車輪１７Ａ、１７Ｂの両側面に当
接するように付勢され、車輪１７Ａ、１７Ｂが軌間変更
走行レールレール３７上を走行するように案内する。な
お、ガイドレール３８は上述の構成の代りに図４に示し
たように車輪４の一側面に当接する構成とすることもで
きる。更に、図４と図５と図６とに示したように、一対
の走行レール３５、３６、３７の両側には車体支持レー
ル４０、４１が夫々敷設されている。これらの車体支持
レール４０、４１は地上から所定の高さでほぼ水平に延
在している。一方の車体支持レール４０は、側梁２Ａ、
２Ｂの下の軸箱１５Ａ、１５Ｂの車体支持部２４の真下
に位置し、その高さは車体支持部２４に当接するように
定められている。他方の車体支持レール４１は、中梁４
Ａ、４Ｂの下の軸箱１５Ａ、１５Ｂの車体支持部２４の
真下に位置し、その高さは車体支持部２４に当接するよ
うに定められている。

【００２９】次に、本実施例の作用を説明する。車両が
狭軌の走行レール３５から標準軌の走行レール３６に向
って走行する場合の作用を説明する。車両が狭軌の走行
レール３５を走行中は、軌間可変台車の各部材は図３に
示した状態にあり、係止突起２１が係止溝２３に係合し
ている。駆動用の電動機１２の回転力がプロぺラシャフ
ト１０を介して減速機６に伝わり、そこで減速されて伝
動軸３０Ａ、３０Ｂを介して車軸１６Ａ、１６Ｂを回転
駆動する。このように、左右の車軸１６Ａ、１６Ｂは互
いに独立しているにも拘らず、減速機６の両出力によっ
て同一回転数で回転駆動されるので、曲線走行時でも車
輪踏面での台車操舵性を持つことができる。

【００３０】軌間可変台車が図６の狭軌走行レール３５
の下降傾斜領域Ｌに進入し降下を開始すると直ちに、図
４に示したように軸箱１５Ａ、１５Ｂの車体支持部２４
に取り付けたローラー２４ａが車体支持レール４０、４
１に当接する。その後、軸箱１５Ａ、１５Ｂは車体支持
レール４０、４１との当接によってほぼ水平状態に保持
されるが、車軸１６Ａ、１６Ｂ及び外筒２０Ａ、２０Ｂ
は、下降傾斜領域Ｌでの降下に応じて軸箱１５Ａ、１５
Ｂに対して相対的に降下するので、係止突起２１が係止
溝２３から降下して、これによって係止突起２１と係止
溝２３との係合が解除されて、車軸１６Ａ、１６Ｂ及び
外筒２０Ａ、２０Ｂの軸方向の摺動が許容される。この
摺動許容は、遅くとも下降傾斜領域Ｌの終端までに行わ
れる。

【００３１】その後に、軌間可変台車が軌間変更走行レ
ール３７に進入し、軌間が徐々に広がると、車輪１７
Ａ、１７Ｂは、ガイドレール３８に案内されて軌間変更
走行レール３７上を走行し、徐々に車軸１６Ａ、１６Ｂ
及び外筒２０Ａ、２０Ｂを軸方向外方に移動させる。な
お、車軸１６Ａ、１６Ｂの内周の長溝３４は、十分長く
刻設されているので、車軸１６Ａ、１６Ｂが軸方向に移
動されても、常に伝動軸３０Ａ、３０Ｂの鋼球３２に係
合し、従って、軌間変更走行レール３７の走行中も電動
機１２の駆動力は車軸１６Ａ、１６Ｂに伝達される。

【００３２】軌間可変台車が軌間変更走行レール３７の
終端に達すると、車輪１７Ａ、１７Ｂの間隔は標準軌の
軌間に等しくなり、外筒２０Ａ、２０Ｂの係止突起２２
が係止溝２３に対向する。なお、車体支持レール４０、
４１は、軌間可変台車が軌間変更走行レール３７とその
近傍上を走行している間、軸箱１５Ａ、１５Ｂを介して
台車を支持するので、車軸１６Ａ、１６Ｂ及び外筒２０
Ａ、２０Ｂ等は負荷が小さく、軌間変更走行レール３７
の軌間変化に応じて容易に摺動することができる。

【００３３】この状態で、軌間可変台車が軌間変更走行
レール３７から標準軌の走行レール３６に進入し、その
上昇傾斜領域Ｌに入ると、車軸１６Ａ、１６Ｂ及び外筒
２０Ａ、２０Ｂは軸箱１５Ａ、１５Ｂに対して相対的に
上昇するので、図５に示したように外筒２０Ａ、２０Ｂ
の係止突起２２が係止溝２３に接近し、それに係合す
る。この係合によって、車軸１６Ａ、１６Ｂ及び外筒２
０Ａ、２０Ｂの軸方向の摺動が係止され、車輪１７Ａ、
１７Ｂの間隔が標準軌の軌間に固定される。なお、係止
突起２１、２２及び係止溝２３は周方向に円弧状に伸び
ているため、係止突起２１、２２と係止溝２３との係合
面積を十分に大きくすることができ、車軸１６Ａ、１６
Ｂのスラスト荷重を十分に支えることができる。また、
係止突起２１、２２及び係止溝２３は縦断面形状が山形
であるため、係止突起２１、２２と係止溝２３は常に一
定の位置で係合することができる。なお、車輪１７Ａ、
１７Ｂは、狭軌の走行レール３５と標準軌の走行レール
３６と軌間変更走行レール３７とのいずれを走行してい
る時にもレールから離れることはない。

【００３４】車両が標準軌の走行レール３６から狭軌の
走行レール３５に走行する場合の作用は上述の作用の逆
であるので、省略する。本実施例では、ジョイント連結
軸２９及び車軸１６Ａ、１６Ｂを中空形状とし、その内
部に伝動軸３０Ａ、３０Ｂを挿入して電動機の駆動力を
ジョイント連結軸２９から車軸１６Ａ、１６Ｂに伝達す
る構成であるので、駆動伝達機構の見掛上の長さが短く
なり、狭軌用の車両にも使用することが可能となる。車
体支持部２４と車体支持レール４０、４１との間の摩擦
を低減するために、上述の実施例では車体支持部２４に
ローラ２４ａを取付けた。しかしながら、この代りに、
図５に示したように、車体支持レール４０、４１にロー
ラ４０ａ、４１ａを取付けることもできる。

【００３５】上述の実施例では、車体支持レール４０、
４１を全長にわたって同一高さ、即ち水平に設定して、
軌間変更走行レール３７の近傍の狭軌及び標準軌の走行
レール３５、３６に傾斜領域Ｌを設けた。しかしなが
ら、狭軌、標準軌及び軌間変更走行レール３５、３６、
３７を同一高さとし、車体支持レール４０、４１の一部
に上昇傾斜領域を設けてもよい。また、上述の実施例に
あっては、外筒２０Ａ、２０Ｂに係止突起２１、２２を
突設しかつ軸箱１５Ａ、１５Ｂに係止溝２３を刻設し、
車体支持レール４０、４１によって軸箱１５Ａ、１５Ｂ
を持上げることで、係止突起２１、２２と係止溝２３と
の係合を解除すると同時に台車枠重量を含む車体重量が
外筒２０Ａ、２０Ｂに作用しなくする構成であった。し
かしながら、本発明は、このような構成に限定されず
に、車軸１６Ａ、１６Ｂと外筒２０Ａ、２０Ｂの軸方向
移動を係止する係止部材を軸箱１５Ａ、１５Ｂや外筒２
０Ａ、２０Ｂ以外の部材に設置して、軸箱１５Ａ、１５
Ｂの持上げ以外の方法によって、係止部材の係止解除を
達成することもできる。

【００３６】上記の実施例では、減速機６に接続された
車軸１６Ａ、１６Ｂは駆動軸であり、ジョイント支え箱
７に接続された車軸１６Ａ、１６Ｂは従動軸である。し
かしながら、図１のジョイント支え箱７の代りに減速機
を設置して、この減速機に駆動用の電動機に連結するこ
とによって、台車枠１の前後４本の車軸を駆動軸とする
こともできる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、車輪の軌間変更を車両の走行中に行うことがで
きると共に、大きな質量の減速機などは台車枠に取付け
られているため、ばね下質量が小さくなり、乗り心地が
向上し、高速走行が可能となる。また、狭軌用の車両や
駆動用の電動機を搭載した車両にも適用することができ
る。更に、軌間の変更時には車体支持部によって軸箱が
外筒に対して相対的に上方向に移動されるので、台車枠
の荷重が外筒に実質的に加わらず、外筒及び車軸の軸方
向移動は僅かな力でスムーズに行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄道車両の軌間可変台車の一実施
例の台車枠を概略的に示した平面図。

【図２】実施例の軌間可変台車の一部を示した側面図。

【図３】実施例の軌間可変台車が狭軌の走行レールを走
行している時の状態を詳細に示した断面図。

【図４】実施例の軌間可変台車が軌間変更走行レールを
走行している時の状態を詳細に示した断面図。

【図５】実施例の軌間可変台車が標準軌の走行レールを
走行している時の状態を詳細に示した断面図。

【図６】実施例の軌道側の装置を示した平面図と側面
図。

【符号の説明】

１ 台車枠 ２Ａ、２Ｂ 台車枠の側梁 ４Ａ、４Ｂ 台車枠の中梁 ６ 減速機（減速機構） １２ 電動機 １４ 軸ばね（弾性体） １５Ａ、１５Ｂ 軸箱 １６Ａ、１６Ｂ 車軸 １７Ａ、１７Ｂ 車輪 ２０Ａ、２０Ｂ 外筒 ２１、２２ 係止突起（係止手段） ２３ 係止溝（係止手段） ２４ 車体支持部 ３０Ａ、３０Ｂ 伝動軸（伝達機構） ３５ 狭軌の走行レール ３６ 標準軌の走行レール ３７ 軌間変更走行レール ４０、４１ 車体支持レール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】広い軌間の走行レールと狭い軌間の走行レ
   ールとを接続する軌間変更走行レールを走行中に車輪間
   隔を自動的に変更する鉄道車両の軌間可変台車におい
   て、左右一対の側梁と上記一対の側梁の内側において上
   記一対の側梁にほぼ平行に延在した左右一対の中梁とを
   有する台車枠と、上記左側の側梁と上記左側の中梁とに
   夫々弾性体を介して懸架された一対の左側の軸箱と、上
   記右側の側梁と上記右側の中梁とに夫々弾性体を介して
   懸架された一対の右側の軸箱と、軸方向に摺動可能かつ
   上下方向に移動可能に上記一対の左側の軸箱内に夫々支
   持された一対の左側の外筒と、軸方向に摺動可能かつ上
   下方向に移動可能に上記一対の右側の軸箱内に夫々支持
   された一対の右側の外筒と、上記一対の左側の外筒内
   に、軸受を介して回転可能にかつ軸方向には上記左側の
   外筒と一体に移動するように支持された左側の車軸と、
   上記一対の右側の外筒内に、軸受を介して回転可能にか
   つ軸方向には上記右側の外筒と一体に移動するように支
   持された右側の車軸と、上記左側の側梁と上記左側の中
   梁との間において上記左側の車軸に固着された左側の車
   輪と、上記右側の側梁と上記右側の中梁との間において
   上記右側の車軸に固着された右側の車輪と、上記左側及
   び右側の車輪の各々が上記広い軌間と上記狭い軌間とに
   夫々対応する位置にある時に上記左側及び右側の外筒を
   夫々係止してその軸方向の摺動を阻止する左側及び右側
   の係止手段と、上記左側の中梁と上記右側の中梁との間
   に位置するように上記台車枠に取付けられ、駆動用の電
   動機の出力軸に連結された入力部と左右一対の出力部と
   を有する減速機構と、上記減速機構の左側の出力部と上
   記左側の車軸とを上記左側の車軸の軸方向位置に無関係
   に常時連結して、上記減速機構を介した上記駆動用の電
   動機の駆動力を上記左側の車軸に伝達する左側の伝達機
   構と、上記減速機構の右側の出力部と上記右側の車軸と
   を上記右側の車軸の軸方向位置に無関係に常時連結し
   て、上記減速機構を介した上記駆動用の電動機の駆動力
   を上記右側の車軸に伝達する右側の伝達機構と、上記左
   側及び右側の軸箱の各々の下面に形成され、上記軌間変
   更走行レールの走行時に上記軸箱を上記外筒に対して相
   対的に上方向に移動させる車体支持部とを具備すること
   を特徴とする鉄道車両の軌間可変台車。
2. 【請求項２】上記減速機構は中空の連結軸を有し、上記
   連結軸の内壁には係合溝が刻設され、上記左側及び右側
   の車軸の各々は中空軸であり、その内壁には軸方向に延
   在した係合溝が刻設され、上記左側及び右側の伝達機構
   の各々はボールを有する入力部とボールを有する出力部
   と上記入力部及び出力部を接続する伝動軸とから構成さ
   れ、上記入力部のボールは上記連結軸の内壁に係合し、
   上記出力部のボールは上記車軸の係合溝に係合すること
   を特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の軌間可変台
   車。
3. 【請求項３】上記左側及び右側の軸箱の各々は、上記左
   側及び右側の車軸の上下方向への移動を夫々許容する上
   下方向に長い長穴を有し、上記左側の係止手段は、上記
   一対の左側の外筒の少なくとも一方の外周上面に軸方向
   に所定量隔てて形成された一対の凸状または凹状の係止
   部と、上記一対の左側の軸箱の少なくとも一方の内周上
   面に形成され、上記凸状または凹状の係止部に係合する
   凹状または凸状の係止部とから構成され、上記右側の係
   止手段は、上記一対の右側の外筒の少なくとも一方の外
   周上面に軸方向に所定量隔てて形成された一対の凸状ま
   たは凹状の係止部と、上記一対の右側の軸箱の少なくと
   も一方の内周上面に形成され、上記凸状または凹状の係
   止部に係合する凹状または凸状の係止部とから構成さ
   れ、上記車体支持部は、軌間変更走行レールに沿って道
   床に設置された車体支持レールに当接可能であり、この
   当接によって上記軸箱を上記外筒に対して相対的に上方
   向に移動させて上記凸状または凹状の係止部と上記凹状
   または凸状の係止部との係合を解除することを特徴とす
   る請求項１に記載の鉄道車両の軌間可変台車。
4. 【請求項４】上記凸状または凹状の係止部は上記左側及
   び右側の外筒の周方向に所定量延在し、その縦断面が山
   形状であり、上記凹状または凸状の係止部は上記左側及
   び右側の軸箱の周方向に所定量延在し、その縦断面が山
   形状であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両
   の軌間可変台車。
5. 【請求項５】左右一対の側梁と上記一対の側梁の内側に
   おいて上記一対の側梁にほぼ平行に延在した左右一対の
   中梁とを有する台車枠と、上記左側の側梁と上記左側の
   中梁とに夫々弾性体を介して懸架された一対の左側の軸
   箱と、上記右側の側梁と上記右側の中梁とに夫々弾性体
   を介して懸架された一対の右側の軸箱と、軸方向に摺動
   可能かつ上下方向に移動可能に上記一対の左側の軸箱内
   に支持された一対の左側の外筒と、軸方向に摺動可能か
   つ上下方向に移動可能に上記一対の右側の軸箱内に支持
   された一対の右側の外筒と、上記一対の左側の外筒内
   に、軸受を介して回転可能にかつ軸方向には上記一対の
   左側の外筒と一体に移動するように支持された左側の車
   軸と、上記一対の右側の外筒内に、軸受を介して回転可
   能にかつ軸方向には上記一対の右側の外筒と一体に移動
   するように支持された右側の車軸と、上記左側の側梁と
   上記左側の中梁との間において上記左側の車軸に固着さ
   れた左側の車輪と、上記右側の側梁と上記右側の中梁と
   の間において上記右側の車軸に固着された右側の車輪
   と、上記左側及び右側の車輪の各々が広い軌間と狭い軌
   間とに夫々対応する位置にある時に上記左側及び右側の
   外筒を夫々係止してその軸方向の摺動を阻止する左側及
   び右側の係止手段と、上記左側の中梁及び右側の中梁の
   間に位置するように上記台車枠に取付けられ、駆動用の
   電動機の出力軸に連結された入力部及び左右の出力部を
   有する減速機構と、上記減速機構の左側の出力部と上記
   左側の車軸とを上記左側の車軸の軸方向位置に無関係に
   常時連結して、上記減速機構を介した上記駆動用の電動
   機の駆動力を上記左側の車軸に伝達する左側の伝達機構
   と、上記減速機構の右側の出力部と上記右側の車軸とを
   上記右側の車軸の軸方向位置に無関係に常時連結して、
   上記減速機構を介した上記駆動用の電動機の駆動力を上
   記右側の車軸に伝達する右側の伝達機構と、上記左側及
   び右側の軸箱の各々の下面に形成された車体支持部とを
   備えた軌間可変台車と；上記広い軌間の走行レールと上
   記狭い軌間の走行レールとを接続する軌間変更走行レー
   ルと、上記軌間変更走行レールに沿って設置され、上記
   車体支持部に当接して上記各軸箱を上記外筒に対して相
   対的に上方向に持上げる車体支持レールとを備えた軌道
   側の装置と；を具備することを特徴とする軌間変更装
   置。
6. 【請求項６】上記車体支持レールと上記車体支持部との
   一方には、上記軌間可変台車の走行方向に転動する複数
   のローラが設けられていることを特徴とする請求項５に
   記載の軌間変更装置。