JPS6021109B2 - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特定工場内等に於ける重量物の搬送車両におい
て、特に小さな曲線半径をもって走行出来る台車構造に
関するものである。

一般に自動車等のゴムタィャを用いた車両はかなり小さ
な曲線半径を走行する事が可能であるが、製鉄所の如く
周囲にかなり高温の金属材料があり、かつ路面に多くの
スケール状の異物がある場合、又搭載物重量が非常に大
きい時などはとてもゴムタイャを用いた車両を用いるこ
とはできず、鉄レール、鉄車輪を用いた車両を採用せざ
るを得ないことになる。

しかし製鉄所内等の一つのラインの中にこの搬送車両を
あてはめる場合、ラインの配置の関係上鉄レール、鉄車
輪を用いた車両では想像もできない５ｈ、１仇ｈＲと言
う小さな曲線半径で走行出来ないと工場全体のライン構
成に非常に大きな無駄を生じてしまうことがあり、例え
ば５ｍＲの曲線を走れる車両を製作する必要が生じてし
まう場合がある。本発明はこのように小さな曲線半径を
自由に走行出来る鉄道車両用の台車構造を提案するもの
である。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の台車に於ける車輪配置を示す説明図、
第２図は台車の正面図、第３図は心皿、側受の配置図、
第４図は心皿の構成を示す説明図、第５図はこの台車を
搬送車車体に取付けた配置法についての説明図を示して
いる。

先づ第１図から説明すると、１は台車台枠の輪郭線を示
している。この台車台枠１に対して各々軸受９を介して
鉄車輪（以下単に車輪）２，３，４が取付けられている
。これらの車輪のうち２と３はしール１４の上に乗り、
４はしール１５の上に乗っている。この場合、車輪は３
輪しかないのでレール１４，１５の平面度狂いに対して
も十分に三点支持効果により安定した追従が可能である
。レール１４に対しては案内車輪５，６，７，８が左右
からはさみ込んで台車１のレール１４に対する追従を可
能なようにしている。ここで車輪２の軸受９の台車中心
寄の方向には車軸が１０１こ示すように延長され、減速
機１１を介して電動機１２と結合している。電動機１２
の一端にはドラムブレーキ等によるブレーキ装置１３が
取付けられ車両の制動作用を行えるようになっている。
次に第２図により前面（第１図でＡ矢方向）より見た台
車の構造を説明すると、レール１４，１５に対する車輪
２，３，４、軸受９、案内車輪５，６，７，８、減速機
１１、電動機１２、ブレーキ装置１３の関係は第１図に
て説明した通りであるが、案内車輪５，６，７，８の軸
受１６が台車台枠１に対して取付いていることが追加指
示されている。

２２は車体台枠を示しており、旋回ベアリンング部１７
を有する心皿１８が車体台枠２２より台車台枠１部に挿
入され、旋回ベアリン部１７の下側の台車台枠１との間
にばね１９が配れている。

２０は円錐形支持ローラーを示しており、車体台枠２２
の側受として使用されるが、その円錐の頂点は心皿１８
の中心と合致するように工夫されている。

円錐形支持ローラー２０は軸受金具２１により支持され
、この軸受金具２１はばね１９により支持されている。
この為、台車台枠１と車体台枠２２の間では上下方向に
ばね１９による緩衝作用を有すると共に旋回ベアリング
部１７がスフェリカルスラストローフーベアリングによ
り構成されており、かつ心皿１８が台車台枠１中に挿入
されているので、スィベル方向の変位が可能であると同
時にスフェリカルスラストローフーベアリング及びばね
１９の作用で台車台枠１の線路条件に対応する台車変位
を許すようになっている。この場合、台車のスィベル動
に対しては心血１８を頂点とするように考慮された円錐
形支持ローラー２川ま自由にスィベル動を許す機能を有
している。次に第３図は台車台枠１と旋回ベアリング部
１７、円錐形支持ローラー２０の関係を平面図に於いて
説明するものである。１７の旋回ベアリング部は４組の
はね１９を下側に有しており、更に前後にはそれぞれ１
対の突起２４が設けられ、台車台枠１側からの案内金具
２３がそれら突起２４の間に入り、心皿１８と台車台枠
１が相互にスィベル変位した時に旋回ベアリング部１７
が共回りしないように台車台枠１側から拘束するがばね
１９の上下変位は自由に許すようになっている。

円錐形支持ローラー部２０にも同様に軸受金具２１に突
起２４、台車台枠側に２３の案内金具が設けられている
。これら等の旋回ベアリング部１７と円錐形支持ローラ
ー部２川ま車輪２，３，４に対して荷重が適正に分配さ
れるように車輪２と３の中心と車輪４とを結ぶ線上に配
置される。次に第４図により旋回ベアリング部１７と心
皿１８の構造の実際について説明すると、旋回ベアリン
グ部１７は１７′の座と１７″のスフェリカルスラスト
ローフーベァリングにより構成され、車体台才２２２に
設けられた心皿固定用穴２７に挿入された心皿１８がス
フエリカルスラストローフーベアリング１７″に乗り、
更に座１７′、ばね１９を介して台車台枠１に乗ってい
る。

心血１８には耐摩耗性を有するブッシュ２８が圧入され
ており、台車台枠１の心皿摺動ブッシュ２６と多少のク
リアランスをもって鉄合している。この為上下、回転、
わずかなピッチング、ローリングの台車車体間相対変位
は許容するが、前後、左右、方向変位と過度のピッチン
グ、ローリングは許さないようになっている。尚、座１
７′が心血１８と一体に回転するのを防ぐ為の突起２４
と案内金具２３の関係がわかるように図示されている。
２５はカバーを示す。

第５図は車体台枠２２に対しこのような台車台枠が前後
に２組配され、レール１４と１５の上を走行する状況を
示したものである。次に上記綾造の曲線走行台車の走行
機能について説明すると、車輪２，３，４はフランジ醸
しの円筒車輪を考えている。

しかし極度に間隙の広いフランジを有する車輪であって
も直線、曲線走行中にレールとフランジが接触しないよ
うにすれば円筒車輪と同じ機能となる。このようにフラ
ンジで案内する機能を全く有しない車輪２，３の前後に
レールを左右からはさんで案内車輪５，６，７，８で台
車を誘導する。この場合車輪２，３は車輪負担荷重に於
いて許容される可能な限り直径の小さな車輪を採用し、
かつ車輪２，３のホイールベースは車輪が接触しない範
囲で小さくなる。車輪４もフランジで案内されない円筒
車輪を用い、前後方向で車輪２，３の中心点と同じ位置
をねらって配置する。この為、台車自体としては左右の
レール上に単独で安定して乗ることができ、かつ直線、
曲線共に１４のレールを基準にして案内車輪５，６，７
，８１こより台車は誘導される。このように案内車輪５
，６，７，８を用いることにより車輪のフランジ部での
摺動が無くなり、せり上り脱線は完全に防止される。次
に車輪２，３は前後にわずかのホイールベースによるふ
んばりを有している為に極めてきびしい曲線路上を走行
する時には多少のスリップアングルを持つこととなり、
走行抵抗が横スリップの影響で増加するが、車輪２の方
は駆動論として使用される為に電動機１２の駆動力は増
加するが被牽引側の車輪３のみが走行抵抗の増加に作用
する。このようにレール１４に対し案内車輪５，６，７
，８で台車台枠１が誘導されるので、車輪４は車輪の置
かれる位置関係から常時車輪が曲線の接線方向に向けら
れるので、車輪が曲線にそって方向転換をする為に必要
なしールと車転の接触点を中心にした垂直軸のまわりの
回転トルクを必要とする以外車輪横滑りによる力は無い
ので走行抵抗は極めて小さい。この為に電動機１２によ
り目走している時は走行抵抗のどうしても多い側のレー
ル１４側の車輪が駆動されるので台車自身としての走行
低抗の小さい車輪４の影響はわずかであるので、案内車
輪５，６，７，８に要求される台車を軌道にそって走行
させる案内力は極めててるかでよいことになる。

次に若し２つの台車の内一方の台車の電動機に不具合を
生じた時のことを考えてみると、電動機１２と直結して
いる車輪２は電動機１２を駆動する為に大きな力を要し
、かつ車輪２，３は共にわずかなスリップアングルを有
する為に、どうしても車輪４に比して走行抵抗が大きく
なる。しかしこの場合心皿１８が車輪２，３に極めて近
接して配置されているので、車体台枠２２より心皿１８
を介して電動機１２が停止した台車を牽引してもあまり
大きな走行抵抗差による台車回転モーメントは生ぜず、
電動機１２が止つて台車が引っぱられる為に生じる案内
車輪５．６，７，８にかかる台車誘導の為の案内力はわ
ずかですむ。次に他方の台車の電動機が止つた為に全車
体を牽引せねばならない台車側について牽引力を発生す
る車輪２と車体に牽引力を伝える心皿１８のずれ量はわ
ずかであるから、車体に牽引力を伝えたことによる台車
に生じる台車回転セーメントはわずかであるので案内車
輪５，６，７，８に付加される案内力もわずかですむ。
次にレール１４に対し案内車輪５，６，７，８がはさん
で配置され、これら案内車輪はしール側面を転勤するだ
けであるので、レール１４の頭部の摩耗はほとんど無視
できる程度となると考えられ、案内車輪５，６，７，８
としール１４の間隙は極めてわずかに保持可能であるの
で、車輪２，３，４の案内精度の悪さから来る車輪にあ
たえるスリップアングル等は極めてわずかであり、台車
はしール１４を精度良く滑らかに設置すればレール１５
は多少の誤差かあっても問題無く台車は通過できること
になり、レールの設置と保守も極めて容易である。

更に各車輪２，３，４は全く独立している為にきつい曲
線上でも車軸が左右結合していて車輪回転数が曲線外内
にレール共同じでなければならない一般鉄道車両と異り
、自由に車輪が曲線内外レールにそって転勤走行可能で
あり、それだけ走行抵抗の減少に役立っている。その他
に台車、車体間は旋回ベアリング部１７、円錐形支持ロ
ーラー部２０共に完全なべアリング支持であるから台車
のスィベル動に対する抵抗は極めて小さく、案内車輪５
，６，７，８に対する負担は極めてわずかであり、いか
にきつい曲線に入っても過大な案内力が案内車輪に要求
されることは無い。

それと同時に、心皿１８が台車の‐一方に片寄っている
ことから側受に相当する円錐形支持ローラー２０は台車
１台当り１個で良いことも一般の鉄道車両と大幅に異り
、構造の簡易化に役立っている。このように第１図乃至
第５図に示した台車構造を採用すれば、一般の鉄道車輪
では想像も出来ぬ５〜１仇ｈＲと言う曲線上にそって搬
送車両を走行せしめることができ、工場全体のシスステ
ムフロー等の設定等にはかり知れぬ効果をもたらすこと
ができる。次に第６図、第７図及び第８図は、第１図乃
至第５図に示した極めて小さな曲線半径上を走行する台
車基本構造を生かして曲線上での走行抵抗の減少をかか
るようにした他実施例を示している。

第６図は第１図に相当する図面で、台車台枠１を輪郭に
より示し、車輪と駆動装置の関係を示したものである。
車輪２，３′，４と３個配置されている点は変りないが
、案内車輪が５，６，７′，７″，８′，８″と６個あ
り、車輪３′は軸受９が鞄箱枠２９に固定されており、
鞠箱枠２９は中心ピン３０を中心に台車台枠１に対し首
振可能となっている。車輪３′への荷重は中心ピン３０
と円錐形支持ローラー３１が鞠箱枠２９の他端に取付け
られており、この両方から軸受９を介して伝えられる。
軸箱枠２９には案内車輪７′，７″，８′，８″が取付
けられ、レール１４に対し追従案内するようになってい
る。車輪２と４は車輪中心軸が同一線上に並んでおり、
車輪２は案内車輪５，６，７″，８″の中央に配され、
かつ軸箱枠２９で車輪３′は案内車輪７′，７″，８′
，８″の中央に配されている。このようにすれば、第７
図に示すように曲線に入りレールが１４′，１５′の如
くなっても案内車輪５，６，７″，８″の作用で車輪２
はしール１４′の接線方向に向くことになり、車輪２が
レール１４′の接線に向くことから同一中心を有するレ
ール１５′に対し車輪４が接線方向を向く。更に車由箱
枠２９は中心ピン３０を中心に案内車輪７′，７″，８
′，８″の作用で曲線レール１４′に追従して車輪３′
をレール１４′に対し接線方向に向ける。次に第８図に
より心皿１８の位置と円錐形支持ローラー２０の配置関
係を説明すると、車体荷重が車輪２，３′には等しく、
そして車輪４にも適正な荷重をかけるためこの図例では
、車輪２，３′の中心点と車輪４を結ぶ線上に心皿１８
、円錐形支持ローラー２０を配し、円錐形支持ローフ−
２０の円錐の頂点を心皿１８のセンターに合致するよう
に構成している。

このように第６図乃至第８図に示したように台車を用い
れば、全車輪は必ずレールに対し接線方向を向くことに
なり、車輪のスリップアングルから来る走向抵抗の増加
を防止することができる。次に第９図に第２図のばね１
９を省略した場合を示している。

この場合、車体台枠２２から心血１８が台車台枠１の中
に挿入されるが、実際問題としては異常変位の防止にだ
け心皿１８は使用され、台車台枠１と心血１８の間隙は
かなり設けられ、スフェリカルスラストローフ−ベアリ
ング１７″が台車台枠１に直接取付けられた座１７′上
に乗り、牽引力の伝達にも使用される。円錐形支持。ー
ラー２川ま台車台枠に軸受金具２１が取付けられ、直接
車体荷重を受けるようになっている。この場合、車体台
枠２２上に運搬対象品が乗った時に受ける衝撃を緩衝す
る機能が台車に無いので車体台枠２２の運搬対象品を乗
せる部分に或る程度の衝撃緩衝をはかる弾性機構を設け
るようにする。 ・次に第１０図は第９図の台
車構造による場合、レール１４，１５の平面狂いを生じ
た時一方の車輪が浮くのを防止する為に台車台枠１に受
け３４を設け、台車長手方向に配されたピン３３を揺動
梁３２を配し、この揺動梁３２上に第９図と同じように
スフェリカルスラストベアリング、円錐形支持ローラー
を直接支持すれば、２組の台車の３点支持化が可能とな
り、安定走行が可能となる。

次に第１１図乃至第１３図はこの変形を示すもで、車輪
２′，４′の２輪で台車を構成する場合を示しており、
更に車輪２′，４′共に減速機１１、電動機１２、ブレ
ーキ装置１３を有している。尚必要に応じてこの電動機
１２、減速機１１、ブレーキ装置１３を無くして車輪２
′，４′共に無駆動とし、第１１図の電動機他を有する
台車と組合わせて車体と組合せ使用することが出来る。
しかし１輪による台車は台車それ自体では直立する事が
できないし、ましてや駆動力、制動力が作用した時はむ
つかしい。これに対し、第１２図に示すものは車体２２
から心皿１８′が出てスラストベアリング３５及び座３
５′を介して台車台枠１と結合している。この為にスラ
ストベアリング３５は調心作用が無い為台車の首振りは
許容するが他の自由度が全く無いので、台車台枠１は車
体台枠２２に対し直立して走行することができる。しか
しこのような第１２図の台車だけだとし−ル１４，１５
の平面狂いにより車輪２′，４′が浮くので、これを防
ぐ為に一方の台車には第１３図に示すように座３５′を
台車台枠１から出た受３７及びレール１４，１５の長手
方向ピン３６により保持することにより、ローリング方
向変位を車体台車間に追加することができ、車体台枠２
２の三点支持化が可能となる。

このような走行装置を用いれば、非常にきつい曲線上を
自由に通過可能な台車構成が可能なことがわかる。次に
第１４図は車輪２′と案内車輪５，６，７，８の関係位
置及びレール１４に対しどの様な関係位置にあれば最適
となるかを説明する図を示している。

この場合説明を簡略にする為にレール１４の幅を０とし
て線で示してある。案内車輪はしール１４に対し片側ａ
、合計２ａの間隙をもって配置されている時、車輪を軌
条の接線方向に保持しながら曲線にそって方向を変えて
ゆく為にはしール１４に対し車輪２′右方向に進行する
とすれば、案内車輪６と７がレール１４と接しながら走
行する。この場合、曲線の影響により車輪２′に対し案
内車輪をｂ，ｃ寸法のようにずらして配置すれば、曲線
上では車輪２′が理想的にレール１４の接線方向に向け
ることが可能となる。ここで近似的にこのｂ，ｃ寸法を
算出してみると、ｄ＝がとしてを＝ｂ＋ｃとすると脚に
長＝Ｓｉｎ８ ｄｅ ねｎ８×ｄ＝ａ＝百 ‐・‐ｄ＝響 ｂ＝ｅ＋ｄ＝ｅ＋盤＝１十ａＲ ｅ ｅ ａＲ Ｉ−ａＲ ｃ＝ｅ‐ｄ＝ｅ−す す として決定すれば、曲線上で車輪がレールの接線方向を
向かせることが可能となる。

しかしこのように案内車輪の前後のふんばり距離ｂ，ｃ
寸法を異うせれば、曲線上では良い結果を得られるが曲
線外では２ａの隙間は車輪２′に対しスリップアングル
をあたえることになり、可能な限り、この値の２ａ寸法
は小さくとることが好ましい。この他、本発明はその要
旨を変更しない範囲で種々変形実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面的各部配置図、第２図
は第１図をＡ矢方向から見た図、第３図は第１図の台車
の心血、円錐形支持ローラー装置の配置を示す平面的説
明図、第４図は心皿及び旋回ベアＩＪングまわりの断面
による説明図、第５図は本発明台車を車体に組込んだ場
合の平面的説明図、第６図は他実施例の平面的各部配置
図、第７図は第６図の実施例の台車が曲線レール部に入
った時の伏況を示す説明図、第８図は第６図実施例の台
車に於ける心皿、旋回ベアリング、円錐形支持ローラー
装置の配置を説明図、第９図は第２図に対応する異なる
他実施例を説明する図、第１０図は第９図実施例の台車
と組合せて使用する台車で車体の３点支持化を行う場合
の構造説明図、第１１図は第６図実施例を更に変形させ
２輪台車として使用する場合の構造説明図、第１２図は
第１１図に示す台車に対し安定して走行できるようにす
る為の心血まわりの構造説明図、第１３図は第１２図の
台車と細合せて使用する台車で車体の３点支持化を行う
場合の構造説明図、第１４図は案内車輪としールの間に
隙間がある場合曲線上で車輪を理想的方向に向けさせる
為の車輪配置に対する説明図である。 １・・・台車台枠、２，３，４，２′，３′，４′…車
輪、５，６，７，８，７′，８′７″，８″・・・案内
車輪、９・・・軸受、１０・・・貫通軸、１ １・・・
減速機、１２・・・電動機、１３・・・ブレーキ装置、
１４，１５，１４′，１５′…レール、１６・・・軸受
、１７…旋回ベアリング、１８，１８′・〜○皿、１９
…はね、２０，３１・・・円錐形支持ローフー、２１・
・・軸受金具、２２・・・車体台枠、２３・・・案内金
具、２４・・・突起、２５・・・カバー、２６・・・フ
ッシュ、２７・・・心皿固定用孔、１７′，３５′・・
・座、１７″・・・スフエリカルスラストローフーベア
リング、２８…フッシュ、２９・・・藤箱枠、３０・・
・中０ピン、３２・・・揺動梁、３３・・・ピン、３４
・・・受け、３５・・・スラストベアリング、３６…ピ
ン、３７…受。 第１図 第２図 第３図 第ム図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第’０図 第’１図 第１２図 第１３図 第１ム図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２本のレール上を鉄車輪により走行する車両の台車
   において、左右のレールに乗る独立に回転可能な鉄車輪
   及び一方のレールに対し左右からレールを挾んで配置さ
   れた案内車輪を有し、且つその案内車輪を配した側のレ
   ールに乗ぬ鉄車輪を駆動する駆動装置を有し、更に少な
   くとも左右どちらか一方のレールに乗る鉄車輪は１輪だ
   けで構成され、１車体に対しスイベル可能に２台取付け
   られる鉄道車両用台車。 ２ 車両走行方向が１方向に限定された場合、案内車輪
   を有する側の鉄車輪で、鉄車輪から進行方向前方の案内
   車輪迄の距離を後方の案内車輪までの距離より若干大き
   くした特許請求の範囲第１項記載の鉄道車両用台車。 ３ 左及び右のレールに対する鉄車輪を共に１車両とし
   、車体と台車間にスイベル動を許しピツチング及びロー
   リングを阻止し台車を正しく直立させる機構で台車と車
   体とを結合するようにした特許請求の範囲第１項記載の
   鉄道車両用台車。 ４ 案内車輪を有する側では前後間隙をできるだけ小さ
   くして２個の鉄車輪を配し、この２個の鉄車輪の前後に
   案内車輪を配し、案内車輪の前後間隙の略中点から直角
   位置に他方のレールに乗る１車輪側の鉄車輪を設けた特
   許請求の範囲第１項記載の鉄道車両用台車。 ５ 案内車輪を有する２個の鉄車輪のうち１個の鉄車輪
   は台車に固定、他方の鉄車輪は２個の鉄車輪の略中点を
   中心に首振り可能な軸箱枠に取付け且つ２個の鉄車輪の
   略中点にも案内車輪を配し、他方のレールに乗る１輪側
   の鉄車輪を台車の固定された前記鉄車輪の車軸延長線上
   に配した特許請求の範囲第４項記載の鉄道車両用台車。 ６ 台車中心より案内車輪を有する側の鉄車輪に近い片
   寄つた位置に車体、台車相互の回転中心である心皿を配
   し、他方のレールに近い位置に側受けを配し、心皿及び
   側受けの位置を、案内車輪を有する側の前後に配された
   鉄車輪の略中点と他のレール側の車輪を結ぶ略線上に配
   し、３個の車輪に適正な車輪荷重をかけるようにした特
   許請求の範囲第４項または第５項記載の鉄道車両用台車
   。７ 側受けを心皿中心を頂点とした円錐形支持ローラ
   により構成した特許請求の範囲第６項記載の鉄道車両用
   台車。 ８ 心皿部にスフエリカルスラストローラーベアリング
   を用い各鉄車輪に作用する荷重の適正化と回転抵抗の低
   減をはかつた特許請求の範囲第６項記載の鉄道車両用台
   車。 ９ スフエリカルスラストローラーベアリングを台車台
   枠に直接固定し、中央を貫通した心皿が台車台枠に若干
   の間隙をもつて挿入されることにより台車、車体間の正
   常な荷重の伝達はスフエリカルスラストローラーベアリ
   ングにより行なうが台車、車体間での過度の変位がある
   ときは心皿と台車台枠が当り過度の変位を阻止するよう
   にした特許請求の範囲第８項記載の鉄道車両用台車。 １０ スフエリカルスラストローラーベアリングを座に
   乗せ、座と台車台枠の間に緩衝装置を置き、中央を貫通
   した心皿を台車台枠に挿入した牽引力と左右方向力を心
   皿により伝えることを特徴とした特許請求の範囲第８項
   記載の鉄道車両用台車。 １１ １つの車体に取付けられる２個の台車のうち１個
   の台車を台車と車体間のローリング変位が容易に行なえ
   るように車体長手方向に配されたピンで揺動できるよう
   にした特許請求の範囲第１０項記載の鉄道車両用台車。