(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の前後に配置され、回転半径が３０ｍ以下の小さな曲線路を走行可能で、左右の各車輪がそれぞれ個々に独立して水平旋回可能な独立車輪部を備えた鉄道車両用一軸台車であって、
側はり部分を備えた台車枠の端部を車体の底部に、台車枠はりピンなどの支軸を介して他端側が上下方向に揺動可能に連結し、車体と台車枠間に空気ばね等の弾性体を介設し、
左右の各前記側はり部分の下方に、駆動部又は軸受け部のケーシングの一端に回転自在な車輪を備えた前記独立車輪部を、前記ケーシングに突設したキングピンを介して水平旋回可能に設け、
左右の各前記独立車輪部のケーシング又は前記台車枠から複数の支持部を放射状に張り出させ、各支持部の先端に転動ローラを回転自在に取り付けるとともに、前記台車枠又は前記ケーシングから前記各支持部先端の転動ローラに向けて支持板をそれぞれ突設し、各支持板の転動面上で対応する転動ローラを旋回自在に支持することにより前記各独立車輪部を水平旋回自在にかつ転倒しないように構成したこと
を特徴とする鉄道車両用一軸台車。
【請求項２】
前記側はり部分の下面にキングピン受け部を下向きに設けるとともに、前記各独立車輪部のケーシング上面からキングピンを上向きに突設して前記キングピン受け部にブッシュおよびスラスト軸受けを介して前記各独立車輪部を水平旋回自在に支持したことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項３】
前記側はり部分の下面に開口を下向きに設け、該開口内に前記キングピン受け部をウレタンゴムなどの弾性体を介して嵌め込んだことを特徴とする請求項２又は３記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項４】
左右の前記各独立車輪部のケーシングからナックルアームをそれぞれ前方へ延設し、両側のナックルアーム同士を内軌側車輪が外軌側車輪に比べて大きく操向されるようにタイロッドにより枢支連結したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項５】
前記台車枠の基端側垂直部の両側と前記車体側の垂直部との間を、それぞれ上下一対の支持リンクにて縦向きの平行リンクを構成するように枢支連結するとともに、前記各支持リンクの取付部にて車体と台車枠間で相対横移動を許容させ、その許容範囲の横移動を所定範囲内に規制する横動ストッパーを前記車体と前記台車枠間に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項６】
前記台車枠を、間隔をあけ平行に配した前後一対の横はりと、同横はり間の両側に跨って一体に設けられ開口を下向きにした側方より見て「コ」の字形の側はり部分とから構成し、前記横はりの両端部と前記車体との間に空気ばね等の弾性体を介設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項７】
前記独立車輪部のケーシングから前方へ延設したナックルアームの少なくとも一方の一端にロッドの一端を枢支連結し、このロッドに一体に設けた略Ｖ状又は略Ｕ状のカム部に対しカム従動子を添接するとともに、前記カム部の範囲を一定に制限したうえで復元ばねを介してカム従動子を直交する方向に付勢することにより前記独立車輪部の直進性を保つようにしたことを特徴とする請求項４記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項８】
前記各独立車輪部のケーシングの上位又は前記台車枠の各側はり部分の上位から前後一対の支持部を張り出させるとともに、前記各側はり部分の上位又は前記ケーシングの上位から前記各支持部先端の下方に向けて支持板をそれぞれ突設し、各支持部の先端に装着した転動ローラによって前記各支持板の転動面を下から支持することにより前記各独立車輪部が転倒しないようにしたことを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項９】
前記各ケーシングの上面に、浮き上がり防止用突起部を前記側はり部分の下面に臨ませて突設したことを特徴とする請求項８記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項１０】
前記独立車輪部を、前記ケーシング内に組み込んだダイレクトドライブモータとこの駆動軸に直結された車輪とから構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載の鉄道車両用一軸台車。
【請求項１１】
前記台車枠を、横はり端部と側はり部分端部とを直角に結合して平面視略「Ｌ」形の台車枠はりの一対を構成し、これらの台車枠はりを対向するように端部を突き合わせて平面視長方形状に組み合わせ、各突き合わせ端部同士を連結ピンを介して枢支連結するか、球面軸受け又はゴムブッシュを介して弾性結合するかしたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載の鉄道車両用一軸台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用一軸台車（一つの台車枠に一対の車輪を備えた）に関するもので、鉄道車両のうちでも、とくに低床式路面電車に好適であり、詳しくは回転半径の小さな（たとえば３０ｍ未満）曲線路を走行可能で、左右の各車輪がそれぞれ個々に独立して操向（水平旋回）する独立車輪部を備えた一軸台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギー、低公害およびバリアフリーなどの特性を有することから、ＬＲＴ（Ｌｉｇｈｔ  Ｒａｉｌ  Ｔｒａｎｓｉｔ）と称される路面電車が再評価され、欧米をはじめ各都市で導入が進んでいる。この種の路面電車は、車両重量が軽く、軌道上を走行する台車部分を一軸台車で構成することができる。一軸台車は周知のように、台車枠には左右に車輪を一つずつしか備えていないことから、台車がピッチングしやすいという欠点がある。
【０００３】
そこで、たとえば車両の床面が軌道上からかなり高い位置（８００〜１１００ｍｍ）に位置している高床式の一軸台車では、台車枠の前後に上下一対のラジアスロッドを配置して、これらのロッドの踏ん張りによってピッチングを防止することを基本にした、ＤＳＢ（Ｄａｎｓｋｅ  Ｓｔａｄｓ  Ｂａｎｅｎ：デンマーク国鉄）の一軸台車が運用されている。
【０００４】
その他の先行技術として、特開平１０−２５０５７３号公報に記載の一軸台車がある。この台車は、１本の輪軸の両端を高弾性率の軸ばねを介して台車枠に支持し、この台車枠と車体との間に複数個の枕ばねを介して車体を支持し、前記台車枠と前記車体とを前後方向の相対的な移動を規制する牽引機構により連結した構造からなっている。また、特開昭６０−６４０６５号公報に記載の台車もある。
【０００５】
ところで、上記した先行技術に係る各台車は、いずれも左右の車輪を軸支した台車ごと旋回させて曲線路を走行する構造からなることから、曲線路の回転半径がたとえば３０ｍ以下のような急なカーブになると、カーブした軌道に沿って車輪が追随して操向（水平旋回）できなくおそれがある。つまり、そのような急カーブでは、車輪の持つ踏面勾配のみでは左右の車輪の半径差を補足しきれず、車輪がレールに対して逆アタックアングルを持つような挙動が見られる。これを回避するために、左右の車輪を個々に独立して操向させる必要がでてくるが、こうした構造の台車については、たとえば欧州特許公開第３０８７２０号に提案されている。この台車においては、台車枠の内側に垂直なピン（一種のキングピン）を介して相対向する一対の車輪をそれぞれ水平旋回自在に支持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＤＳＢ台車および上記公報に記載の台車では、次のような点で不都合がある。
【０００７】
すなわち、車両の床面の高さが軌道から３００ｍｍ程度しかない低床式の路面電車に適用しようとする場合に、台車が配置される位置の床面をかなり高くする必要があり、床面に凹凸が生じる。いいかえれば、１００％低床式の路面電車には適用できない。また、特開昭６０−６４０６５号公報に記載の台車などの従来の技術にかかる台車は、鉄道の一般の台車と曲線通過性を向上した操舵台車に関する二軸台車であり、また各車軸は回転式で左右の車輪を一体回転可能に連結した構成であるから、一軸台車を対象とし、左右の車輪を連結する車軸部分を省こうとする本発明の対象とする台車には不向きである。
【０００８】
さらに、上記した従来の台車は、台車枠又は連結はりに駆動用モータが搭載され、台車枠又は連結はりに装着された減速機を介して車輪に駆動力が伝達されるが、たわみ継手などを用いて減速機を介し車輪を駆動するために非常に構造が複雑になり、またこの台車のばね下重量は車輪車軸と車軸に装架される減速機の重量のほか、連結はりから減速機および駆動用モータの一部までが含まれることから、ばね下重量がきわめて大きくなるために、レール等の軌道に対する負荷が膨大で損傷しやすく、乗り心地にも悪い影響を与える。
【０００９】
また、上記欧州特許公開公報に記載の、操舵式車輪を備えた台車では、車軸部材が拡大されて台車枠部材となり、この台車枠部材に駆動用モータや減速機が直接搭載されているため、ばね下重量は車輪車軸のほかモータや減速機ならびに台車枠部材など全ての重量が含まれ大きくなる。このために、モータへの振動や軌道に対する振動荷重が大きく、耐久性ならびに乗り心地に悪い影響を与える。しかも、車輪を操舵する方式であるため、台車枠と車体間の結合用を含めてリンク機構が多くて構造が複雑である。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、低床式の路面電車に好適であり、軌道上に走行可能に載置される車輪を備えた独立車輪部を操向可能に台車枠に取り付け、駆動部を備える場合にも全体構造が簡単で小形軽量化でき、最小回転半径が小さく（たとえば３０ｍ以下）急な曲線路においても車輪が線路に沿って円滑に操向する鉄道車両用一軸台車を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明にかかる鉄道車両用一軸台車（非駆動台車および駆動台車）は、a)車体の前後に配置され、回転半径が３０ｍ以下の小さな曲線路を走行可能で、左右の各車輪がそれぞれ個々に独立して水平旋回可能な独立車輪部を備えた鉄道車両用一軸台車であって、b)側はり部分を備えた台車枠の端部を車体の底部に、台車枠はりピンなどの支軸を介して他端側が上下方向に揺動可能に連結し、車体と台車枠間に空気ばね等の弾性体を介設し、c)左右の各前記側はり部分の下方に、駆動部又は軸受け部のケーシングの一端に回転自在な車輪を備えた前記独立車輪部を、前記ケーシングに突設したキングピンを介して水平旋回可能に設け、d)左右の各前記独立車輪部のケーシング又は前記台車枠から複数の支持部を放射状に張り出させ、各支持部の先端に転動ローラを回転自在に取り付けるとともに、e)前記台車枠又は前記ケーシングから前記各支持部先端の転動ローラに向けて支持板をそれぞれ突設し、各支持板の転動面上で対応する転動ローラを旋回自在に支持することにより前記各独立車輪部を水平旋回自在にかつ転倒しないように構成したことを特徴とする。なお、駆動台車にあっては、請求項１０のように独立車輪部のケーシング内に駆動装置が組み込まれる。
【００１２】
上記の構成を有する本発明にかかる一軸台車によれば、左右の各独立車輪部は台車枠の左右の側はり部分に水平旋回自在（操向自在）に取り付けられているので、左右の車輪は水平に旋回するから、たとえば最小回転半径が３０ｍ以下の曲線路においても各車輪がレール（軌道）のカーブに沿って円滑に操向する。とくに各独立車輪部は、そのケーシング又は台車枠から放射状に張り出させた複数の支持部の先端に設けた転動ローラを台車枠又はそのケーシングから突設した支持板の転動面により旋回自在に支持することによって転倒防止を図っているので、スムーズに水平旋回する。
【００１３】
また、台車枠は少なくとも一端が車体の底部に台車枠はりピン（支軸）を介して上下方向に揺動可能に連結されており、台車枠（の少なくとも他端）と車体との間にはそれぞれ空気ばねなどの弾性体が介設されているので、走行時の振動等は弾性体で吸収される。さらに、駆動台車・非駆動台車を問わず独立車輪部は台車枠の側はり部分の下方に取り付けられており、全体構造が簡単で小形軽量化でき、いわゆるばね下重量が軽減されるために、レール等の軌道から受ける振動がばね下で吸収され、車体に伝わる振動が低減されるとともに、軌道に対する負担が軽減される。そのうえ、主に台車枠と、左右一対の独立車輪部と、転動ローラを介在させた複数組の支持部および支持板と、台車枠はりピンおよび弾性体とから構成されているから、部品点数が少なくて全体構造が簡単で、小形軽量化が図れる。
【００１４】
請求項２に記載のように、前記側はり部分の下面にキングピン受け部を下向きに設けるとともに、前記各独立車輪部のケーシング上面からキングピンを上向きに突設して前記キングピン受け部にブッシュおよびスラスト軸受けを介して前記各独立車輪部を水平旋回自在に支持することが好ましい。
【００１５】
請求項２記載の鉄道車両用一軸台車によれば、左右の各独立車輪部の回転中心がケーシング側のキングピンと側はり部分のキングピン受け部との嵌め合い関係によって物理的に決定される。また、スラスト軸受けによって独立車輪部の垂直荷重が支持され、同時に独立車輪部の転倒防止も図られる。
【００１６】
請求項３に記載のように、前記側はり部分の下面に開口を下向きに設け、該開口内に前記キングピン受け部をウレタンゴムなどの弾性体を介して嵌め込むことができる。
【００１７】
請求項３記載の鉄道車両用一軸台車によれば、台車枠や車輪等にあらゆる方向の外力が作用した場合でも、キングピン受け部と側はり部分の開口との間に介在させた弾性体によってキングピンおよびスラスト軸受けがこじれるのが防止される。
【００１８】
請求項４に記載のように、左右の前記各独立車輪部のケーシングからナックルアームをそれぞれ前方へ延設し、両側のナックルアーム同士を内軌側車輪が外軌側車輪に比べて大きく操向されるようにタイロッドにより枢支連結することが望ましい。
【００１９】
請求項４記載の鉄道車両用一軸台車によれば、内外の車輪（独立車輪部）の操舵角（旋回角度）が曲線部における軌道の曲率にほぼ一致するようになって外軌道側に大きな押圧力が作用するのが防止されるから、軌道の曲線部に沿ってスムーズに旋回する。
【００２０】
請求項５に記載のように、前記台車枠の基端側垂直部の両側と前記車体側の垂直部との間を、それぞれ上下一対の支持リンクにて縦向きの平行リンクを構成するように枢支連結するとともに、前記各支持リンクの取付部にて車体と台車枠間で相対横移動を許容させ、その許容範囲の横移動を所定範囲内に規制する横動ストッパーを前記車体と前記台車枠間に設けるとよい。
【００２１】
請求項５記載の鉄道車両用一軸台車によれば、車体に対する一軸台車の幅（左右）方向の相対移動が可能になり、また車体と一軸台車間に弾性体を介在させたことにより車体の横振動等が低減される。さらに、たとえば左右の車輪のローリングも可能になる。
【００２２】
請求項６に記載のように、前記台車枠を、間隔をあけ平行に配した前後一対の横はりと、同横はり間の両側に跨って一体に設けられ開口を下向きにした側方より見て「コ」の字形の側はり部分とから構成し、前記横はりの両端部と前記車体との間に空気ばね等の弾性体を介設することができる。
【００２３】
請求項６記載の鉄道車両用一軸台車によれば、台車枠の幅方向の両側に側はり部分が形成され、その下方に独立車輪部がそれぞれ旋回自在に配置されるから、台車枠の幅方向の中間部分には比較的大きな空間が形成されることになるので、たとえば路面電車の前後に適用した場合には、一軸台車が配置される車体前後の床面の中央部分を下げられるために１００％低床の路面電車を構成し得る。
【００２４】
請求項７に記載のように、前記独立車輪部のケーシングから前方へ延設したナックルアームの少なくとも一方の一端にロッドの一端を枢支連結し、このロッドに一体に設けた略Ｖ状又は略Ｕ状のカム部に対しカム従動子を添接するとともに、前記カム部の範囲を一定に制限したうえで復元ばねを介してカム従動子を直交する方向に付勢することにより前記独立車輪部の直進性を保つようにすることが望ましい。
【００２５】
請求項７記載の鉄道車両用一軸台車によれば、復元ばねの付勢力によりカム従動子を介して独立車輪部に接続されたロッドと一体のカム部を付勢し、その勾配による分力をロッドの軸方向力として取り出して独立車輪部が中立位置、つまり直進方向を向くように保持されているから、高速での直進走行時や力行、制動時などに外乱が作用した場合の安定性が確保される。一方、急曲線路通過時など車輪を大きく操舵する必要がある場合には、カム部の領域を越えて独立車輪部が操舵されることにより、復元ばねによる付勢力を受けて車輪の旋回に支障を来すことがない。またカム部の形状を略Ｖ状又は略Ｕ状にし、中立位置では少々の遊びができるようにしたことから、直線路から曲線路への移行時などにロッドの軸方向力が急変するのが防げるとともに、カム従動子の局部接触面圧を下げる作用も生じる。
【００２６】
請求項８に記載のように、前記各独立車輪部のケーシングの上位又は前記台車枠の各側はり部分の上位から前後一対の支持部を張り出させるとともに、前記各側はり部分の上位又は前記ケーシングの上位から前記各支持部先端の下方に向けて支持板をそれぞれ突設し、各支持部の先端に装着した転動ローラによって前記各支持板の転動面を下から支持することにより前記各独立車輪部が転倒しないようにすることができる。
【００２７】
請求項８記載の鉄道車両用一軸台車によれば、積雪時などに線路（軌道）上に雪が積もった状態でも、転動ローラと支持板の転動面間が凍結したりするおそれがなく、独立車輪部の円滑な操向が維持される。
【００２８】
請求項９に記載のように、前記各ケーシングの上面に、浮き上がり防止用突起部を前記側はり部分の下面に臨ませて突設することが望ましい。
【００２９】
請求項９記載の鉄道車両用一軸台車によれば、請求項８記載の独立車輪部に背面横圧が一瞬作用して転動ローラ部が浮き上がろうとした場合でも、その浮き上がりは突起部が側はり部分の下面に当接することによって制限される。
【００３０】
請求項１０に記載のように、前記独立車輪部を、前記ケーシング内に組み込んだダイレクトドライブモータ（ＤＤＭ）とこの駆動軸に直結された車輪とから構成することができる。
【００３１】
請求項１０記載の鉄道車両用一軸台車によれば、左右のモータ直結の車輪により車両を駆動することで、構造が簡略化され、かつ軽量化が図られる。
【００３２】
請求項１１に記載のように、前記台車枠を、横はり端部と側はり部分端部とを直角に結合して平面視略「Ｌ」形の台車枠はりの一対を構成し、これらの台車枠はりを対向するように端部を突き合わせて平面視長方形状に組み合わせ、各突き合わせ端部同士を連結ピンを介して枢支連結するか、球面軸受け又はゴムブッシュを介して弾性結合することが望ましい。
【００３３】
請求項１１記載の鉄道車両用一軸台車によれば、左右のレールの不整などいわゆる軌道のねじれなどに対して、台車枠を「Ｌ」形の台車枠はりに二分割し、枢支連結するか弾性的に結合することにより台車枠のねじり剛性を低くしているので、軌道上からの車輪が浮き上がりなど、いわゆる輪重抜けや輪重変動を最小限に抑制することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鉄道車両用一軸台車を低床式路面電車に適用した実施例について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１３は本発明の実施例にかかる一軸台車を適用した１００％低床式単一車両を示す側面図である。図１〜図３は本発明の実施例にかかる、図１３の車両に配置した一軸台車を示すもので、図１（ａ）は左半分を省略した平面図、図１（ｂ）は左側面図、図２は図１（ａ）の正面図で、図３は図１の一軸台車の車輪を右方向に操向させた状態を示す平面図である。
【００３６】
図１３に示すように、各路面電車３１は床面３３が軌道としてのレール３５から３００ｍｍ前後の高さに位置する１００％低床式で、車体３２の前後の台車は全て一軸台車１からなり、床面３３は一軸台車１の中央位置で幅がやや狭くなっているが、車体３２の全長にわたり連続して平坦な床面から構成されている。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、上記車体３２の前後に配置される各一軸台車１は台車枠２および駆動モータ（ＤＤＭ：ダイレクトドライブモータ）６と一体の車輪５ａをもつ独立車輪部５などを備えている。台車枠２は前後一対の横はり３・３を前後方向に間隔をあけて平行に備え、横はり３の両端部３ａをあけて一対の横はり３・３に跨って、図１（ｂ）のように断面「コ」の字形の側はり部分４・４を幅（左右）方向に間隔をあけて平行にかつ一体に備えている。このように台車枠２は横はり３・３と側はり部分４・４とにより平面視が略長方形の剛体に形成され、各側はり部分４の上部４ａにおける前後（長さ）方向の中間部４ｂが内側に略三角形状に張り出して幅広に形成されている。
【００３８】
一軸台車１は、図１３のように車体３２の床面３３の前後に設けられた凹所３４内に配置されている。凹所３４内の車体３２の両側で基端側垂直壁３４ａに、上下に間隔をあけて一対の支持リンク７の一方が二股状ブラケット８ａと支軸８にて軸着され、支持リンク７の他方が一軸台車１の側はり部分４の基端側垂直部分４ｃに二股状ブラケット８ｂと支軸８にて軸着されている。また両側上下の支持リンク７は、前後の支軸８・８に対し台車枠２の左右（幅）方向への横変位あるいは支持リンク７の傾斜によって横移動を許容するように支持されている。そして、この台車枠２の横移動を制限するための一対のストッパー９・９（・９）が、基端側垂直壁３４ａと基端側の横はり３とに相対向するように突設されている。さらに凹所３４内の車体３２の底面３４ｂと横はり３の両端部３ａとの間に、積層ゴムなどの弾性体や圧縮スプリング、空気ばねなどからなる枕ばね１０が上下両端にばね受け座１０ａを介して合計で４本ほど介設されている。
【００３９】
駆動モータとしてのＤＤＭ６は円筒形ケーシング６ａ内に組み込まれており、ケーシング６ａの一端から駆動軸５ｂ（図１）を突出させて、この駆動軸５ｂに車輪５ａが一体回転可能に直結され、独立車輪部５が構成されている。なお、図示は省略するが、この独立車輪部５内にはＤＤＭ６のほか、軸受け装置やブレーキ装置などが組み込まれている。ケーシング６ａの上面には、図４（ａ）のようにキングピン１１が上向きに突設され、側はり部分４の上部中間部４ｂに下向きに取り付けたキングピン受け１２に嵌め込まれている。キングピン受け１２は側はり部分４の上部中間部４ｂに下向きに設けた開口１３内に円筒状のブッシュ１４を圧入することで構成されており、またキングピン受け１２の開口部周囲にはスラスト軸受け１５が配設され、垂直荷重を保持し、キングピン１１を回転自在に支持している。
【００４０】
本例では、ＤＤＭ６のケーシング６ａの下端部から４本の支持アーム（支持部）１６を、キングピン１１を中心にして周方向に間隔をあけて半径方向外方へ張り出させている。また、ケーシング６ａの下端部からナックルアーム１７を、先端側中央寄りに張り出させている。そして、両側のナックルアーム１７同士は、タイロッド１８によりそれぞれ支軸１８ａを介して転回自在に枢支・接続されている。なお、タイロッド１８と左右の各ナックルアーム１７との接続関係は、レール３５の曲線部で左右の車輪５ａが一方へ操向される際に、内軌側の車輪５ａが外軌側車輪５ａに比べてやや大きく操向（旋回）するようにナックルアーム１７の傾斜角や寸法などが設定されている。
【００４１】
各支持アーム１６の先端部には、転動ローラ１９が回転自在に装着されている。一方、横はり３の下端部から転動ローラ１９に向けて支持板２０が突設され、支持板２０の下面の転動面２０ａに転動ローラ１９が添接されている。この構成により、図３に示すように車輪５ａを含め独立車輪部５がキングピン１１を中心に旋回可能になるとともに、４組の支持板２０の転動面２０ａと支持アーム１６の転動ローラ１９間で独立車輪部５の転倒が防止され、さらにスラスト軸受け１５により独立車輪部５の垂直荷重が支持される。また、スラスト軸受け１５を省略して転動ローラ１９に垂直荷重を負担させることも可能である。
【００４２】
一方の独立車輪部５のナックルアーム１７においてタイロッド１８との接続点（支軸１８ａ）より先端側に、図３のように復元装置２１のロッド２１ａの一端が枢支ピン２１ｃを介して軸着されている。ロッド２１ａの他端には第２ロッド２１ｂの一端が枢支ピン２１ｄを介して枢着されており、この第２ロッド２１ｂの長さ方向の中間部にはカム部２２が一体に形成されている。カム部２２は、図５（ａ）に示すように略Ｖの字状で、カム部２２の移動方向に直交してカム従動子２２ａが添接され復元ばね２２ｂによりカム部２２に向けて付勢されている。復元ばね２２ｂの強さは調整ねじ２２ｃで調整可能であり、カム従動子２２ａに対向する一対のローラ２２ｄでカム部２２が移動可能に支持されている。カム部２２のカム形状は、図５（ｂ）にロッドのストロークとロッド反力との関係を表すカム曲線ｓに示すように中立点を保持するようにロッド２１ａ・２１ｂに軸方向力が作用するが、車輪５ａの操舵角が大きくなると、つまり旋回角度が大きくなって所定の角度を越える時には中立点への復元力が作用しないように設定されている。なお、カム部２２はカムケース２３内に収納され、カムケース２３の両端の挿通孔２３ａから第２ロッド２１ｂが摺動自在に出入りする。
【００４３】
以上のようにして、本発明の第１実施例にかかる一軸台車１が構成されるが、この一軸台車１あるいは同一軸台車１を備えた路面電車３１は次のように作動する。すなわち、図１〜図３および図１３において、路面電車３１は前後の一軸台車１における左右の車輪５ａがＤＤＭ６により駆動され、レール３５上を走行する。レール３５が直線部では、各一軸台車１における左右の車輪５ａはタイロッド１８を介して連動され、それぞれ直進状態に維持されるとともに、復元装置２１により各車輪５ａが直進性つまり中立を保つように維持される。したがって、高速での直進走行時や力行、制動時などに外乱が作用した場合でも、各車輪５ａは安定した直進性を確保する。こうした状態は、たとえばレール３５の緩やかな曲線部を走行する場合にも確保されており、レール３５の曲線部から直線部に乗り入れる際などにも復元装置２１により左右の車輪５ａがスムーズに中立状態に戻る。
【００４４】
また、レール３５の直線部から曲線部に乗り入れる際には、左右の車輪５ａはタイロッド１８を介して連動して同一方向へ操舵されるが、正確には、内軌側車輪５ａが外軌側車輪５ａよりやや大きく操舵される。レール３５の比較的緩やかな曲線部上では、左右の車輪５ａはそれぞれ復元装置２１の復元ばね２２ｂの付勢力に抗して操向する。そして、レール３５の曲線状態が急になってくると、カム従動子２２ａがカム部２２の一方の勾配（カム曲線ｓ）部を乗り越えるので、復元ばね２２ｂの付勢力が左右の車輪５ａには作用せず、したがって車輪５ａはレール３５の曲線に沿ってスムーズに操舵される。
【００４５】
こうした車輪５ａの操向は、独立車輪部５がキングピン１１を中心に旋回するとともに、４組の支持板２０の転動面２０ａと支持アーム１６の転動ローラ１９間で独立車輪部５の転倒が防止され、本例ではさらにスラスト軸受け１５により独立車輪部５の垂直荷重が支持される。なお、スラスト軸受け１５は省略することも可能である。
【００４６】
つぎに、図４（ｂ）は独立車輪部５の旋回中心支持構造の他の実施例を示すもので、この例のキングピン受け１２’は、上部中間部４ｂに下向きに設けた開口１３内に、下端部周囲に外向きの鍔部２４ａを一体に備え上下両端を開口した円筒状弾性体（ウレタンゴムなど）２４を嵌め込んでいる。そして、下端部周囲に外向きに鍔部１２ａを一体に備え上下両端を開口した円筒状のキングピン受け１２’を圧入したうえで、キングピン１１がブッシュ１４を介してキングピン受け１２’内に圧入されており、キングピン受け１２’の開口部周囲にスラスト軸受け１５が配設されているところは、前記実施例と共通している。本例のキングピン受け１２’では、台車枠２と独立車輪部５との間に相対的な外力が作用した際に、キングピン１１とスラスト軸受け１５とがこじられるのが防止される。
【００４７】
図６（ａ）は復元装置の他の実施例を示すもので、この例の復元装置２１’では、カム部２２’が略Ｕの字状で、中立点近傍を緩やかな湾曲部２２ｅに形成して遊びを設けている。またカム従動子２２ａに対向する一対のローラ２２ｄを省いて構造を簡素化している。これら以外の構成については、前記例の復元装置２１と共通しているので、共通する部材には同一の符号を用いて示し、説明を省略する。カム部２２’のカム形状は、同図（ｂ）のロッドストロークとロッド反力の関係を表すカム曲線ｓ’に示すように、中立点付近を広範囲に保持するようにロッド２１ａ・２１ｂに軸方向力が作用するが、車輪５ａの操舵角が大きくなると、つまり旋回角度が大きくなって所定の角度を越える時には中立点への復元力が作用しないようにしているところは、前記復元装置２１と共通している。
【００４８】
図７〜図９は他の実施例にかかる一軸台車を示すもので、図７（ａ）は左半分を省略した平面図、図７（ｂ）は左側面図、図８は図７（ａ）の正面図で、図９は図７（ａ）の一軸台車の車輪を右方向に操向させた状態を示す、左半分を省略した平面図である。
【００４９】
図７（ａ）に示すように本例の一軸台車１−２は、ＤＤＭ６のケーシング６ａの上面より前後方向に支持板２６・２６が中心線Ｌに対称的に張り出し、一体に形成されている。前後の支持板２６の外周縁はキングピン１１を中心にした円弧形に形成され、各支持板２６の下面外周縁部に一定幅の転動板２６ａが接着されて転動ローラ１９の転動面に形成されている。一方、台車枠２は、図７（ｂ）のように側方より見て下向きに「コ」の字形の側はり部分４が前後の横はり３の両端部間に跨って一体に配設され、側はり部分４の基端側垂直部４ｃにブラケット８ｅを突設し、凹所３４内の車体３２の両側で基端側垂直壁３４ａに突設した二股状ブラケット８ｄ内にブラケット８ｅを挿入して台車枠ピン（支軸）８ｃにより軸着され、合計２本の枕ばね１０がばね受け座１０ａを介して先端側の横はり３と凹所３４内の底面３４ｂとの間に介装されている。
【００５０】
各側はり部分４の前後の垂直部４ｃの上部から、台形状の支持アーム（支持部）２７が前記支持板２６の外周縁に向けて延設され、この支持アーム２７の先端部に転動ローラ１９が回転自在に装着されている。各転動ローラ１９は転動板２６ａの下側に添接され、独立車輪部５の前後両側を下から転動ローラ１９でそれぞれ水平旋回自在に支持するとともに、キングピン１１が嵌め込まれたキングピン受け１２によって上から水平旋回自在に支持することにより、独立車輪部５は合計３点で支持されている。本例の場合、ナックルアーム１７は、図７（ａ）のようにケーシング６ａの下部中央寄りから先端側中央寄りに傾斜させて延設されている。
【００５１】
さらに、本例では下側から転動ローラ１９で下から支持した関係で、独立車輪部５の浮き上がりを防止するための一対の突起部２８を、前後の支持板２６の上面に上向きに突設し、独立車輪部５に背面横圧などが作用し、転動ローラ１９が浮き上がろうとした際に側はり部分４の上部下面に突起部２８が当接し、浮き上がりを防止するようにしている。なお、その他の構成については、上記した実施例１の一軸台車１に共通するので、共通する構成部材については同一の符号を付して説明を省略する。また、突起部２８に代えて擦り板を突設することもできる。
【００５２】
以上のようにして構成される本実施例にかかる一軸台車１−２は、つぎのようなメリットがある。▲１▼独立車輪部５の転倒を防止するための転動ローラ１９や転動板２６ａなどが車輪５ａの上位に配置されているから、積雪時などに凍結するなどして独立車輪部５の旋回が妨げられることがほとんどない。▲２▼独立車輪部５の転倒防止が旋回中心をなすキングピン１１と前後一対の転動ローラ１９などの３点で支持することで達成されるので、構造が簡略化される。▲３▼基端側の左右のピン８ｃによる枢支構造を簡素化し、また先端側の枕ばね１０を２本に削減することにより、台車枠２を車体３２に対し揺動自在に支持する緩衝構造が簡素化される。なお、図示は省略するが、レール３５にねじれなどの不整があったときに、台車枠２のねじれを許容し、輪重変動を少なくするため、横はり３や側はり部分４をＩ形やコの字形などの開断面形状にして剛性を低下させることが望ましい。
【００５３】
図１０および図１１は本発明のさらに別の実施例にかかる一軸台車を示すもので、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は左側面図、図１１は図１０（ａ）の正面図である。
【００５４】
図１０・図１１に示すように、本例に係る一軸台車１−３は、一対の平面視「Ｌ」形の台車枠はり２ａの突き合わせ端部をそれぞれ連結ピン２９により枢支連結して台車枠２’を構成している。詳しくは、側はり部分４の垂直部４ｃに二股状ブラケット２９ａを突設し、横はり３の端部３ｃの幅を狭くしてブラケット２９ａ（の二股部）内に挿入し、連結ピン２９で枢支連結している。そして、各台車枠はり２ａの対角線上に対向する端部を、車体３２の基端側垂直壁３４ａおよび車体３２の底面３４ｂから垂設した先端側の支持部３６にそれぞれ二股状ブラケット８ｄ、ブラケット８ｅおよび台車枠はりピン（支軸）８ｆにより枢着し、各台車枠はりピン８ｆと対向する側で台車枠はり２ａの直角部近傍と車体３２の底面３４ｂとの間に枕ばね１０を介設している。その他の構成については、上記実施例２の一軸台車１−２と共通するので、共通する部材を同一の符号を用いて示し、説明を省略する。
【００５５】
以上のようにして構成される本実施例にかかる一軸台車１−３は、つぎのようなメリットがある。本実施例の一軸台車１−３は台車枠２’を二分割し、左右のレール３３の不整、つまり、ねじれなどに対して台車枠２’のねじり剛性を低くしているので、レール３５上からの車輪５ａの浮き上がりなどを含む、いわゆる輪重変動などを最小限に制限することができる。
【００５６】
なお、本実施例の連結ピン２９による枢支・連結構造に代えて、たとえば球面軸受けやゴムブッシュを介在させて弾性的に結合してねじりに対応して変形できるようにすることができる。
【００５７】
図１２は本発明のさらに別の実施例にかかる一軸台車を示すもので、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は左側面図である。
【００５８】
本実施例にかかる一軸台車１−４が上記の一軸台車１−３と相違するのは、台車枠２’の基端側を車体３２の基端側垂直壁３４ａの両側に台車枠はりピン８ｆにより枢着し、台車枠はり２’の先端側の両側と車体３２の底面３４ｂ間に枕ばね１０を介設したことであり、その他の構成については全く共通するものである。本例の一軸台車１−４は、レール３５の不整に対して、いわゆる輪重変動などを最小限に制限することができるなどのメリットを有する点は、上記実施例３の一軸台車１−３と同様である。
【００５９】
ところで、上記実施例では独立車輪部５がＤＤＭ６を備える、いわゆる駆動台車について説明したが、独立車輪部５がＤＤＭ６を備えない、いわゆる遊動車輪の場合にも適用できることは言うまでもない。また駆動台車の場合に、ＤＤＭ６に代えてモータとともに減速機構をケーシング６ａ内に一体に組み込んだ独立車輪部５を使用することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明にかかる鉄道車両用一軸台車には、次のような優れた効果がある。
【００６１】
（１）台車枠の幅方向の両側に側はり部分が形成され、その下方に独立車輪部がそれぞれ旋回自在に配置されるから、台車枠の幅方向の中間部分には比較的大きな空間が形成されることになるので、たとえば路面電車の前後に適用した場合には、一軸台車が配置される車体前後の床面の中央部分を下げられるために１００％低床式の路面電車に好適で、駆動台車・非駆動台車を問わずに適用可能であり、しかも部品点数が少なくて全体構造が簡単で、小形軽量化が図れ、軌道上を操向する車輪をそなえた独立車輪部を操向可能に台車枠に取り付け、いわゆるばね下重量を軽減しているために、レール等の軌道から受ける振動がばね下で吸収され、車体に伝わる振動が低減されるとともに、軌道に対する負担が軽減される。ばね下重量を低減しているので、軌道にかかる負荷を軽減できる。また、最小回転半径が３０ｍ以下の急な曲線路においても、車輪が線路に沿って円滑に旋回して走行する。
【００６２】
（２）左右の各独立車輪部の回転中心がケーシング側のキングピンと側はり部分のキングピン受け部との嵌め合い関係によって物理的に決定され、またスラスト軸受け又は転動ローラによって独立車輪部の垂直荷重が支持され、同時に独立車輪部の転倒防止も図られているから、軌道の曲線に沿ってスムーズに操向される。
【００６３】
（３）復元ばねの付勢力によりカム従動子を介して独立車輪部に接続されたロッドと一体のカム部を付勢し、その勾配による分力をロッドの軸方向力として取り出して独立車輪部が中立位置、つまり直進方向を向くように保持されているから、高速での直進走行時や力行、制動時などに外乱が作用した場合の安定性が確保される。一方、急曲線路通過時など車輪を大きく操舵する必要がある場合には、カム部の領域を越えて独立車輪部が操舵されることにより、復元ばねによる付勢力を受けて車輪の旋回に支障を来すことがない。またカム部の形状を略Ｖ状又は略Ｕ状にし、中立位置では少々の遊びができるようにしたことから、直線路から曲線路への移行時などにロッドの軸方向力が急変するのが防げるとともに、カム従動子の局部接触面圧を下げる作用も生じる。
【００６４】
（４）各独立車輪部の上位およびこれに対応する台車枠の高い位置に転動ローラやその支持板などを配置して支持することにより各独立車輪部が転倒しないようにすることで、積雪時などに線路（軌道）上に雪が積もった状態でも、転動ローラと支持板の転動面間が凍結したりするおそれがなく、独立車輪部の円滑な操向が維持される。
【００６５】
（５）独立車輪部の上面に、浮き上がり防止用突起部を前記側はり部分の下面に臨ませて突設することにより、仮に車輪の背面横圧が作用して転倒防止用の転動ローラが浮き上がろうとしても、その浮き上がりが突起部が側はり部分の下面に当接することによって制限される。
【００６６】
（６）独立車輪部を、前記ケーシング内に組み込んだダイレクトドライブモータ（ＤＤＭ）とこの駆動軸に直結された車輪とから構成し、左右のモータ直結の車輪により車両を駆動することで、構造が簡略化され、かつ軽量化が図られる。
【００６７】
（７）台車枠を、一対の台車枠はりに二分割し、これらの台車枠はりの端部を突き合わせて長方形状に組み合わせ、各突き合わせ端部同士を連結ピンを介して枢支連結するか、球面軸受け又はゴムブッシュを介して弾性結合することにより台車枠のねじり剛性を低くしているので、軌道のねじれなどのいわゆる不整に対して輪重変動を最小限に抑制することができる。
【００６８】
（８）左右の操舵用ナックルアームを、内軌側車輪が外軌側車輪に比べて大きく操向されるように傾斜角度をつけるなどしてタイロッドにより枢支連結することにより、内外の車輪の回転角（操舵角）が曲線部における軌道の曲率にほぼ一致するようになって外軌道側に大きな押圧力が作用するのが防止されるから、軌道の曲線部に沿ってスムーズに旋回する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１〜図３は本発明の実施例にかかる、図１３の車両に配置した一軸台車を示すもので、図１（ａ）は左半分を省略した平面図、図１（ｂ）は左側面図である。
【図２】図１（ａ）の一軸台車を示す正面図である。
【図３】図１の一軸台車の車輪を右方向に操向させた状態を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は独立車輪部５の旋回中心支持構造の実施例を示す一部断面図図、４（ｂ）は独立車輪部５の旋回中心支持構造の他の実施例を示す一部断面図である。
【図５】図５（ａ）は復元装置の実施例を示す、一部を切り欠いて示す拡大正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のカム部によるカム曲線を示す線図である。
【図６】図６（ａ）は復元装置の他の実施例を示す、一部を切り欠いて示す拡大正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のロッドストロークとロッド反力との関係を表すカム曲線を示す線図である。
【図７】図７〜図９は他の実施例にかかる一軸台車を示すもので、図７（ａ）は左半分を省略した平面図、図７（ｂ）は左側面図である。
【図８】図８は図７（ａ）の一軸台車を示す正面図である。
【図９】図９は図７（ａ）の一軸台車の車輪を右方向に操向させた状態を示す、左半分を省略した平面図である。
【図１０】図１０および図１１は本発明のさらに別の実施例にかかる一軸台車を示すもので、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は左側面図である。
【図１１】図１１は図１０（ａ）の一軸台車を示す正面図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施例にかかる一軸台車を示すもので、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は左側面図である。
【図１３】本発明の実施例に係る一軸台車を適用した１００％低床式２両編成の連接車両を示す側面図である。
【符号の説明】
１〜１−３  一軸台車
２・２’台車枠
２ａ  台車枠はり
３  横はり
４  側はり部分
５  独立車輪部
５ａ  車輪
５ｂ  駆動軸
６  ＤＤＭ（ダイレクトドライブモータ）
６ａ  ケーシング
７  支持リンク
８  支軸
８ｃ  台車枠ピン（支軸）
８ｆ  台車枠はりピン（支軸）
９  ストッパー
１０  枕ばね（ばね）
１１  キングピン
１２  キングピン受け
１３  開口
１４  ブッシュ
１５  スラスト軸受け
１６・２７  支持アーム（支持部）
１７  ナックルアーム
１８  タイロッド
１９  転動ローラ
２０・２６  支持板
２０ａ  転動面
２１  復元装置
２２  カム部
２２ａカム従動子
２２ｂ復元ばね
２６ａ転動板
２８  突起部（擦り板）
２９  連結ピン
３１  路面電車
３２  車体
３３  床面
３４  凹所
３４ａ  基端側垂直壁
３５  レール
３６  支持部
【図１】
0003667696.tif 000002
【図２】
0003667696.tif 000003
【図３】
0003667696.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003667696.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003667696.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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