(57)【要約】  特に出口緩和曲線区間を低速で走行する際における先頭軸の外軌側の輪重抜けを低減する。  輪軸７を回転が自在なように支持する軸箱９上に配置した軸ばね１０によって支持される台車枠２２の、車両の幅方向の両側に空気ばね４を配置すると共に、これら空気ばね４によって支持された車体５の高さを一定に保つ自動高さ調整装置６を各空気ばね４に備えた鉄道車両用台車である。軸箱９を、輪軸７を構成する車軸７ａの両側に取付けた車輪７ｂよりも車両の幅方向の中心側寄りの位置にそれぞれ配置する。自動高さ調整装置６の高さ検出位置が、空気ばね４の軸中心から軸ばね１０の軸中心の間に位置するようにする。  出口曲線区間の通過性能を改善することができる。
2014203971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輪軸を回転が自在なように支持する軸箱上に配置した軸ばねによって支持される台車枠の、車両の幅方向の両側に空気ばねを配置すると共に、これら空気ばねによって支持された車体の高さを一定に保つ自動高さ調整装置を各空気ばねに備えた鉄道車両用台車において、
前記軸箱を、輪軸を構成する車軸の両側に取付けた車輪よりも車両の幅方向の中心側寄りの位置にそれぞれ配置すると共に、
前記自動高さ調整装置の高さ検出位置が、前記空気ばねの軸中心から前記軸ばねの軸中心の間に位置するようにしたことを特徴とする鉄道車両用台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用の台車に関するものである。特に出口緩和曲線区間を低速で走行する際に発生する輪重抜けの低減を目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な鉄道車両１は、図４に示すように、車両の進行方向の前後に２台の台車２を配置し、これら台車２を構成する台車枠３の、車両の幅方向の両側に２つずつ設置した４つの空気ばね４で車体５を支持している。【０００３】
上記構成の鉄道車両において、乗り心地を良くするために空気ばね４のばね剛性を柔らかくした場合、乗客数の増減によって車体５の高さが変化する。従って、車体５の高さを一定に保ってプラットフォームとの段差を解消し、乗降時における乗客の安全性を確保するため、各空気ばねの高さを検知して、給気、排気を行う自動高さ調整装置（以下、ＬＶという。）６を車体５に設置している。なお、図４中の７は車軸７ａの両側に車輪７ｂを設置した輪軸、８は軌道である。【０００４】
前記ＬＶ６は、図５に示すように、車体５の幅方向両側に設置され、その作動軸６ａにレバー１１の一端を取付けている。そして、このレバー１１の他端を、一端を台車枠３に回転が自在なように取付けた連結棒１２の他端に、回転が自在なように連結した構成である（特許文献１の段落０００２、図１０参照。）。なお、図５中の９は輪軸７を回転が自在なように支持する軸箱、１０はこの軸箱９上に配置した軸ばねである。【０００５】
ところで、直線区間と曲線区間は、曲率とカントが徐々に変化して軌道面が捩れた緩和曲線区間を介して接続されている。【０００６】
曲線区間を走行中は、台車の進行方向前側の輪軸（以下、先頭軸という。）の外軌側の車輪に高い横圧が発生する。【０００７】
また、軌道面が捩れた緩和曲線区間を台車が走行している間は、車輪が軌道に追従するために、軸ばね及び空気ばねの高さが変化し、このばね高さの変化によって発生するばね力が輪重を変化させる。特に先頭軸の外軌側は空気ばねが伸びて輪重が減少し、輪重抜けが発生することになる。そのため、出口緩和曲線区間では、横圧Ｑを輪重Ｐで除した脱線係数が高くなる（図６参照）。【０００８】
さらに、出口緩和曲線区間を低速で走行する場合、軌道面の捩れにより、先頭軸の外軌側の空気ばねは伸びる一方、内軌側の空気ばねは縮むため、ＬＶが作動し、外軌側の空気ばねは排気されて内圧が低下する一方、内軌側の空気ばねは給気されて内圧が上昇する。外軌側の空気ばねの内圧の低下により当該空気ばねのばね力も低下するため、先頭軸の外軌側の輪重抜けが顕著になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２６９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の鉄道車両用台車は、出口緩和曲線区間を低速で走行する場合には、外軌側の先頭車輪に輪重抜けが発生し、ＬＶが前記輪重抜けを助長するという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
緩和曲線区間の走行時、軌道面の捩れに車輪が追従するため、軸ばねの高さが変化することによって輪重が変動する。車両の停止時における車輪の輪重（静止輪重）からの輪重の変動量ΔＰbogie は、台車枠における車両の幅方向両側に設置した軸ばねのばね定数をｋ、前記両軸ばねの軸中心間距離をｂ1 、車輪・レールの接触点間隔をｂc とした場合（図１参照）、下記式で求めることができる。【００１２】
ΔＰbogie ＝Ｃ×θ×ｋ×ｂ12÷ｂc 
但し、θは軌道面の捩れ角度、Ｃは静止輪重によって決まる係数である。【００１３】
そこで、発明者らは、出口緩和曲線区間を低速で走行した場合の輪重抜けを抑制するために、車両の幅方向の両側に設置する軸ばねを、できる限り車両の幅方向の中心側に配置することを考えた。【００１４】
また、発明者らは、前記輪重抜けを助長するＬＶの高さ検出位置（図１のｂ2で示す間隔の位置。）について検討するため、標準的な通勤車両が、曲線半径：２００m 、カント：１０５mm、カント逓減倍率：３００倍の緩和曲線区間を、５km／h の速度で走行した際の、輪重抜けの割合をシミュレーションした。【００１５】
その結果、ＬＶの高さ検出位置を、車両の幅方向外側から車両の幅方向中心まで変化させた際の輪重抜けの割合は、図３に示すように、空気ばねの軸中心より車両の幅方向の中心側に設置したほうが減少することが分かった。また、前記輪重抜けの割合は、軸ばねの軸中心より車両の幅方向の中心側に設置すると上昇することも分かった。なお、図３に示す輪重抜けの割合は、台車枠における車両の幅方向の両側に配置した空気ばねよりも車両の幅方向の外側に設置した現状のＬＶの高さ検出位置での値を１とした場合の値である。【００１６】
本発明は、発明者らの上記考え及び検討結果に基づいてなされたものであり、特に出口緩和曲線区間を低速で走行する際における先頭軸の外軌側の輪重抜けを低減するために、以下のような構成を採用している。【００１７】
すなわち、本発明は、
輪軸を回転が自在なように支持する軸箱上に配置した軸ばねによって支持される台車枠の、車両の幅方向の両側に空気ばねを配置すると共に、これら空気ばねによって支持された車体の高さを一定に保つＬＶを各空気ばねに備えた鉄道車両用台車において、
前記軸箱を、輪軸を構成する車軸の両側に取付けた車輪よりも車両の幅方向の中心側寄りの位置にそれぞれ配置すると共に、
前記ＬＶの高さ検出位置が、前記空気ばねの軸中心から前記軸ばねの軸中心の間に位置するようにしたことを最も主要な特徴としている。【００１８】
本発明では、軸ばねを配置する軸箱を、輪軸を構成する車軸の両側に取付けた車輪よりも車両の幅方向の中心側寄りの位置にそれぞれ配置する。従って、車両の幅方向の両側に設置する両軸ばね間の間隔が狭くなって空気ばねの高さの変化量が減少し、出口緩和曲線区間を走行する際の輪重変動が小さくなる。【００１９】
また、本発明では、ＬＶの高さ検出位置を、空気ばねの軸中心から前記軸ばねの軸中心の間に位置するようにした。従って、ＬＶの高さ検出位置を車両の幅方向における空気ばねの外側にした場合に比べて、輪重抜けが減少する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、車両の幅方向の両側に配置する両軸ばね間の間隔を小さくするように台車を構成するのと共にＬＶの高さ検出位置を従来よりも車両の幅方向中心側に位置させている。従って、出口緩和曲線区間を低速で走行する際における先頭軸の外軌側の輪重抜けを大幅に低減でき、出口緩和曲線区間の通過性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の鉄道車両用台車の概略構成を示す図で、（ａ）は車両の進行方向の正面から見た図、（ｂ）は車両の上方から見た図である。
【図２】出口緩和曲線区間を走行する際の輪重を示した図で、（ａ）は本発明の鉄道車両用台車、（ｂ）は従来の鉄道車両用台車を示す。
【図３】ＬＶの高さ検出位置と輪重抜けの割合の関係を示した図である。
【図４】従来の鉄道車両用台車の図１（ｂ）と同様の図である。
【図５】従来の鉄道車両用台車の図１（ａ）と同様の図である。
【図６】出口緩和曲線区間の走行中における、先頭軸の車輪に作用する横圧Ｑと輪重Ｐを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、特に出口緩和曲線区間を低速で走行する際における先頭軸の外軌側の輪重抜けを低減することを目的としている。そして、その目的を、車両の幅方向の両側に配置する両軸ばね間の間隔を小さくするように台車を構成するのと共に、ＬＶの高さ検出位置を従来よりも車両の幅方向の中心側に位置させることで実現した。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施するための実施例を、図１を用いて説明する。
図１は本発明の鉄道車両用台車の概略構成を示す図である。【００２４】
２１は台車であり、本発明では、台車枠２２を支持する軸ばね１０を配置する軸箱９を、輪軸７を構成する車軸７ａの両側に取付けた両車輪７ｂよりも車両の幅方向の中心側寄りの位置に配置したインボード型としている。【００２５】
従って、軸箱９を車輪７ｂよりも車両の幅方向の外側に配置した、図４、図５に示したアウトボード型の台車２と異なり、台車枠２２を構成する側バリ２２ａは、両車輪７ｂの内側に位置することになる。【００２６】
つまり、インボード型の台車２１の場合、ＬＶ６の高さ検出位置を、台車枠２２における車両の幅方向の両側に設置した空気ばね４よりも内側に位置させることが可能となる。【００２７】
そして、本発明では、車体５の高さを一定に保つために各空気ばね４に設置するＬＶ６の高さ検出位置を、空気ばね４の軸中心から前記軸ばね１０の軸中心の間に位置させることとしている。【００２８】
上記構成の本発明では、車両の幅方向の両側に設置する両軸ばね１０間の間隔ｂ1 が狭くなって空気ばね４の高さの変化量が減少し、出口緩和曲線区間を低速で走行する時に４つの車輪１ｂに作用する輪重Ｐが、図２（ａ）に示すように、図２（ｂ）に示すアウトボード型の台車２よりも小さくなる。【００２９】
また、ＬＶ６の高さ検出位置を、空気ばね４の軸中心から軸ばね１０の軸中心の間に位置させるので、４つの車輪７ｂの静止輪重がアンバランスになることがない。従って、空気ばね４の外側にＬＶ６の高さ検出位置を位置させた場合に比べて、輪重抜けの割合が減少する。【００３０】
上記本発明では、出口緩和曲線区間を低速で走行する際における先頭軸の外軌側の輪重抜けを大幅に低減することができ、曲線区間の通過性能を改善することができる。【００３１】
本発明は上記した実施例に限らないことは勿論であり、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。【００３２】
例えば、図１ではボルスタレス台車を示しているが、本発明はボルスタ台車にも適用可能である。また、本発明は操舵台車に適用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１    鉄道車両
４    空気ばね
５    車体
６    ＬＶ
７    輪軸
９    軸箱
１０    軸ばね
２１    台車
２２    台車枠
【図１】
2014203971.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014203971.tif 000007
【図６】
2014203971.tif 000008
【国際調査報告】
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2014203971.tif 000010
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