JPS63269772A - 操舵可能な走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
際に軌条に沿って輪軸を操舵可能な走行装置の操舵機構
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６１−１
４３２５６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
一体となって旋回する軸箱が、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
にあっては、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。

従って、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
欠点があった。

又、軸箱の前後支持力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支持力を大きくする
ことが出来ず、従って前後支持力が柔らか（なって輪軸
の蛇行現象を招来する結果となっている。

かかる理由から、車両の拘束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
来ない問題があった。

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の前後方
向支持剛性を左右方向支持剛性以上とした。

すなわち、軸箱の前後に弾性体を入れたものでは、弾性
体の方向特性を変えて前後方向の剛性を大とし左右方向
を柔らかくした。

又、弾性体を入れない場合には軸箱の前後方向の動きを
拘束する構造とした。

そして、軸箱を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ものである。

〔作　用〕

以上のような構成により、軸箱に支承された輪軸は前後
方向の動きが拘束されるため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路面勾配によって
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に設けられた軸箱室５によって弾性体
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、他方の側面が軸箱室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は高い剛性を示すが、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１点８から軸箱３までの距離Ｒを半径とした円弧を描
（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に基づく剪断力を受けてい
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、定常位置で初期変位のない場合と、
一対の軸箱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に初期剪断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
び軸箱室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
箱室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室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内に挿入した軸箱室
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っているが、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、軸箱室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から各軸箱室の中心点８迄の距離Ｒ
＋　、Ｒ２を半径とした円弧で軸箱３移動し、軸箱３に
支承された輪軸２が自己操舵する（第３図右手分参照）
。

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
軸箱室５Ａ、５Ａの間隔だけ位置の隔った２つの収束点
８．．８２とすることもできる。

このような場合には、軸箱室５Ａの中心と収束点８．．
８２を結ぶ線Ｃ，，Ｃ２は平行となるので、輪軸２はあ
たかも、収束点８１と８□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はいかようにも設定することがで
きるが、その−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、圧縮力によって水
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の収納装置を兼ねた軸箱室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ＴＦ　と、ＴＰ
　に直角な分力Ｔｔ、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
に沿って直進する。

又、軌条より横圧力Ｑ又は車輪１の踏面匂配の作用に起
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Ｐｐ　とＰ。

に直角な方向の分力Ｐ、とに分けることができる。

これに推進力Ｔの分力Ｔｐ及びＴ、とを合成すると、そ
れぞれＴＰＦ及びＴＰＬとなり、その合力Ｔ、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
０前後弾性特性及び左右弾性特性によって種、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６０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或いはその地番種形状の
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）が上方に向かって相互に接
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８０，８Ｌ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は面５ｂに対してそれぞ
れ摺動可能に接触している。

従って、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３ｄ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った輪軸を前後方向
の動きを拘束或いは動き難＜シて、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）　直進時の拘束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ったが、本
発明により両立して備えることが可能となった。

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
現できるようになった。

【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平面図、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図は第六実施例を示す平面図、 第１１図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、８一点、９，１０・・・溝。 特許出願人　　　川崎重工業株式会社 第　５　図 第９図 第１１図 手続補正書（自発） 昭和６２年　７月１３日 特許庁長官　ノＪ１　月■　多す夫　殿１、１１牛の耘 咄旺２年特許願第１０３２０８号 ２、発明の名称 操舵可能な走行装置 ３、補正をする者 羽生との関係　　　　特許出願人 住所　兵庫県神戸市中央区東用崎町３丁目１番１号名称
（０９７）　Ｊ　Ｉ　Ｉ崎重工業株式会社４、代理人 ５、補正命令の日付　　　　　昭和　　年　　月　　日
６、補正により増加する発明の数 ８、補正の内容　　別紙のとおり　　　　　　　　　　
　７７″補正の内容（特願昭６２−１０３２０８号）■
、　明細書第７頁第１６行の「中心と１」を「中心とし
」と補正する。 ２、同第１６頁８行の「拘束」を「高速」と補正する。 ３、　図面の第１図を別紙のとおり補正する。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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で前後方
   向支持剛性を左右方向支持剛性以上とし、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. （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以上とし、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. （３）上記軸箱の水平方向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. （４）上記軸箱を水平支持する弾性体は上記軸箱の前後
   に相対して配置され、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. （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、上記軸箱が
   上記軸箱守の内面に摺動して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
   。
6. （６）上記軸箱と上記軸箱守との間に弾性体を配置した
   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。