(57)【要約】【課題】  複雑な制御装置等を必要とせず、またばね下質量を増大させることなく、高速走行安定性と小曲線通過性能を両立した鉄道車両用台車を提供する。【解決手段】  小曲線通過性能を確保するための輪軸操舵装置において、小曲線通過時のみに操舵機能が動作するような構成とし、高速走行安定性を確保する。具体的には、操舵装置２７−ａ，２７−ｂと軸箱２４−ａ，２４−ｂの間に、ある一定曲線半径以上の軌道上においては接触しないだけのすきまＡを設け、高速直線走行時の軌道不整から来る車体、台車間のヨー方向変位に対しては操舵機能が動作しないようにする。高速走行時には輪軸操舵力が作用しないため走行安定性を確保でき、小曲線通過時には輪軸操舵力が作用するため小曲線通過性能が向上する。操舵装置がばね間配置となるため、ばね下質量低減に効果があり、また操舵機能の有無をパッシブで切替えるため安全性に優れる。【選択図】        図２
2006282060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車枠の前後方向に軸箱を介して前後方向に移動可能に支持された二対の輪軸と、曲線軌道上において前記輪軸を操舵する操舵リンクと、前記操舵リンクを曲線軌道上における車体と台車間の偏倚角に基づいて駆動する操舵駆動装置を備えた鉄道車両用台車の輪軸操舵装置において、前記操舵リンクの先端と軸箱との間に間隙を備え、曲線半径の大きい区間を走行する場合には前記操舵リンクが軸箱に接触していないことにより操舵機能を有さず、曲線半径の小さい区間を走行する場合にのみ、前記操舵リンクが軸箱に接触して操舵機能を発揮することを特徴とする鉄道車両用輪軸操舵装置。
【請求項２】
台車枠と、台車枠の前後方向に軸箱を介して前後方向に移動可能に支持された二対の輪軸と、台車枠上に支持される車体と、台車枠に回転自在に取り付けられた操舵リンクと、一端が車体に他端が操舵リンクに取り付けられたロッドと、一端が操舵リンクに他端が軸箱に設置された操舵装置に対して離接自在に配置される操舵装置と、操舵装置を軸方向にスライド可能に支持する操舵装置支持装置を備え、
操舵装置と軸箱は、車体と台車枠の回転角度が所定の値以上となるときに当接することを特徴とする鉄道車両用輪軸操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両用台車に係り、特に小曲線通過性能を向上させる目的で台車に設置する輪軸操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用台車には、高速走行安定性、すわなち高速走行時においても台車蛇行動を発生しないようにする機能と、小曲線通過性能、すなわち小曲線をスムーズに通過する機能が要求されるが、この２つの機能はしばしばトレードオフの関係を持つ。
【０００３】
小曲線通過性能を向上するためには、車輪を曲線軌道の接線方向に操舵させることが有効であり、このような目的のために輪軸操舵装置が考案されている。
上記輪軸操舵装置は、曲線通過時に車体と台車間に発生する相対変位に連動して操舵リンクを回転させ、輪軸を曲線内向きに転向させる装置である。
しかし上記輪軸操舵装置を取り付けた場合、直線軌道を高速走行中に軌道からの加振力等により車体と台車が相対的に変位した際にも輪軸が操舵してしまい、高速走行安定性が低下するという問題点があった。
【０００４】
これを解決するために、下記の特許文献に示されているように、曲線軌道を検出する手段を有する操舵制御装置と、直線軌道では操舵駆動力を伝達せず、曲線軌道でのみ操舵駆動力を伝達する操舵駆動装置を備えた例がある。
しかしこの場合においても、操舵制御装置等の構成部品が増大するという問題点があり、さらに制御装置がフェールした場合には操舵機能または直線走行時に操舵しない機能のどちらかが失われるため、当初の目的を達成し得ないという問題がある。
【０００５】
さらに操舵リンクが軸箱と直結しているため、ばね下質量が増大し、軌道へ与える影響も大きくなるため、高速走行車両には適さないという問題も残されている。
【特許文献１】特開平８−１０４２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年車両の高速化に対する要求が高まっており、鉄道車両用台車には高速走行安定性を確保する必要がある。
一方、高速車両といえども、駅構内や車庫線内においては小曲線を走行する場合が数多くあり、小曲線通過性能の向上に対する要求も高まっている。
上記２つの台車性能は互いにトレードオフの関係にある。
【０００７】
高速走行安定性確保のためには、台車の車体に対するヨー方向の運動を抑制する必要があり、ヨーダンパを装備してヨー方向の運動に対する減衰を付与することが一般的に実施されているが、この減衰力は小曲線通過時の台車の曲線内軌側への操舵に対する抵抗力となる。
【０００８】
小曲線通過性能向上を達成するために輪軸操舵装置を装備した場合には、直線軌道を高速走行する場合においても、軌道からの加振力により輪軸が操舵してしまうため、安定性を低下させてしまう。
また、ばね下質量が大幅に増加するために高速走行には適しないという問題もある。
【０００９】
このため高速走行台車の設計に当たっては、実走行速度を勘案して安定性を向上しつつ、かつ小曲線での横圧発生をできるだけ小さくするようなばね、減衰系諸元の決定を実施してきた。
【００１０】
本発明は、高速走行安定性を確保しつつ、かつ複雑な制御装置や大幅なばね下質量の増加を伴わないで小曲線通過性能に優れた鉄道車両用台車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、高速走行安定性が要求される直線あるいは在来線区間では例えば曲線半径４００〜６００ｍ以上の曲線、新幹線区間では曲線半径８００ｍ以上の曲線においては操舵リンクが軸箱に接触せず、上記以下の曲線半径となる小曲線においては操舵リンクが軸箱に接触する構成とすることで実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、直線高速走行時には操舵機能が動作しないため走行安定性を確保することができ、駅構内や車庫内等に存在する小曲線通過時には操舵機能が動作するため、著大横圧発生を防止して小曲線通過性能を向上させた鉄道車両用台車を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の構成によれば、従来技術における操舵台車の操舵装置質量の約１／２が台車ばね下質量となっていたのに対し、操舵装置がばね間質量となるため、軌道への影響を考慮した場合においても高速走行に適した台車を提供することができる。
さらに、本発明の構成によれば、操舵機能の有無の切替えが完全なパッシブ機構であるため、安全性の点でも優れた台車を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図１〜図２により説明する。
図１は、操舵装置の基本構成を示す説明図である。
車体１１は、空気ばね１３により台車枠１２に支持されている。
台車枠１２に回転自在に支持された操舵リンク１６と車体１１間には曲線軌道走行時の車体と台車間の相対変位に対応して操舵リンク１６を回転させるための操舵駆動用のロッド１５が取り付けられている。
【００１５】
曲線走行時に台車枠１２が車体１１に対して回転すると、その回転角に応じて操舵リンク１６が回転し、操舵装置１７−ａ、１７−ｂを介して軸箱１４−ａ、１４−ｂを曲線軌道の接線方向に転向させることになり、台車はスムーズに曲線軌道を走行することが可能となる。
しかし上記操舵装置においては、直線走行時に軌道不整に起因した加振によって車体１１と台車枠１２が相対的に回転した場合にも輪軸を操舵してしまい、高速走行安定性を阻害するという問題がある。
【００１６】
また、操舵装置１７−ａ、１７−ｂの質量の１／２は台車ばね下質量となる。
操舵装置１７−ａ、１７−ｂは、車両の全荷重を負担している輪軸を転向させる装置であり、十分な強度を確保する必要があるため、これを台車に装架することは大幅な台車ばね下質量の増加につながり、高速走行時の軌道に与える影響の観点から許容できないものとなっている。
【００１７】
図２は、上記の問題を解決するために、曲線半径の大きい区間を走行する場合には操舵機能を有さず、曲線半径の小さい区間を走行する場合にのみ、操舵機能を有するような構成とし、高速走行安定性と小曲線通過性能という相反する２つの問題を両立するようにした操舵装置の構成図である。
【００１８】
車体２１は、空気ばね２３により台車枠２２に支持されている。
操舵リンク２６、操舵駆動装置２５、操舵装置２７−ａ、２７−ｂにより曲線半径に対応した車体、台車間の変位に応じて、軸箱２４−ａ、２４−ｂを曲線内軌側に転向させる点は従来技術における操舵装置の構成と同一である。
【００１９】
操舵装置２７−ａ、２７−ｂは、台車枠に固定された操舵装置支持装置２８−ａ、２８−ｂによって、軸方向にスライド可能に、また緩衝ゴム等を介して操舵リンク２６の回転による変位を吸収可能に支持されており、操舵装置２７−ａ、２７−ｂの質量は当該部で負担している。
【００２０】
操舵装置２７−ａ、２７−ｂの一端は、操舵リンク２６に回転可能に固定されており、もう一端は軸箱２４−ａ、２４−ｂに設置された操舵装置受２９−ａ、２９−ｂに対して、直線走行時すなわち車体と台車の回転角がゼロのときに一定のすきまＡを確保するように配置される。
【００２１】
上記すきまＡは、在来線区間においては例えば曲線半径４００〜６００ｍ以下の小曲線、新幹線区間においては曲線半径８００ｍ以下の小曲線において、操舵装置２７−ａ、２７−ｂが操舵装置受２９−ａ、２９−ｂに接触するように決定する。
【００２２】
１車両内の台車間距離をＬ１、台車の軸間距離をＬ２、操舵装置の枕木方向取付間隔をＬ３とする。
例えば曲線半径Ｒ１を６００ｍとし、この曲線半径から操舵をさせる場合には、上記すきまＡの設定値の一例は以下の式で与えられる。
【数１】
2006282060.tif 000003
【００２３】
また、操舵を開始する曲線半径以下であっても、操舵を開始する曲線半径に近い半径をもつ曲線においては、輪軸操舵量は小さくなる。
この場合、操舵リンクのテコ比およびすきまＡを大きく設定することで、輪軸操舵量を大きくしても良く、操舵リンクのテコ比は、実際に走行する路線の最小半径の曲線走行時に輪軸のアタック角がマイナスにならない範囲で決定すれば良い。
【００２４】
上記接触の際の衝撃力を発生させない目的で、操舵装置受２９−ａ、２９−ｂの内部には非線形の緩衝ゴムを設置し、微小な接触に対しては大きな操舵力が発生しないように、また大きな変位に対しては輪軸を操舵するのに十分な操舵力が発生するようにすることが好ましい。
上記構成とすることで、緩和曲線上で徐々に操舵角が大きくなり、曲線進入時には、曲線半径に応じた所定の操舵角を得ることができる。
また、すきまＡは、操舵させる必要がある曲線半径に応じて、すきま調整板等により調整できるようにしておくと有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】鉄道車両用操舵装置の基本構造の説明図。
【図２】本発明の鉄道車両用操舵装置の説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１１…車体、１２…台車枠、１３…空気ばね、１４−ａ、１４−ｂ…軸箱、１５…操舵駆動装置、１６…操舵リンク、１７−ａ、１７−ｂ…操舵装置、
２１…車体、２２…台車枠、２３…空気ばね、２４−ａ、２４−ｂ…軸箱、２５…操舵駆動装置、２６…操舵リンク、２７−ａ、２７−ｂ…操舵装置、２８−ａ、２８−ｂ…操舵装置支持装置、２９−ａ、２９−ｂ…操舵装置受
【図１】
2006282060.tif 000004
【図２】
2006282060.tif 000005