(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車枠、前記台車枠に支持される軸箱及び前記軸箱に支持される輪軸を含む鉄道車両用台車において、
前記台車枠の内側で台車の車両進行方向の前端側の端部及び前記前端側の前記輪軸の両端のみを覆うカバーを前記台車枠の前記前端側に取付け、前記前端側の前記カバーを車両進行方向の前側から見た場合、前記前端側の前記カバーの上下方向の長さは少なくとも前記前端側の前記軸箱及び前記輪軸を構成する車輪が前記前端側の前記カバーによって隠れて見えないような上端位置とし、前記前端側の前記カバーの左右方向の長さは少なくとも前記前端側の前記軸箱及び前記車輪が前記前端側の前記カバーによって隠れて見えないような幅とすること、
或いは、前記前端側に取付けたカバーに加えて、台車枠の内側で台車の車両進行方向の後端側の端部及び前記後端側の前記輪軸の両端のみを覆うカバーを前記後端側に取付け、前記後端側の前記カバーを車両進行方向の後側から見た場合、前記後端側の前記カバーの上下方向の長さは少なくとも前記後端側の前記軸箱及び前記車輪が前記後端側の前記カバーによって隠れて見えないような上端位置とし、前記後端側の前記カバーの左右方向の長さは少なくとも前記後端側の前記軸箱及び前記車輪が前記後端側の前記カバーによって隠れて見えないような幅とすること、
を特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項２】
前記カバーの前記輪軸の両端を覆う部分が前記カバーの台車への取付け部を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用台車。
【請求項３】
前記カバーは、
車両限界より上部を覆い、かつ、前記軸箱に取付けるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車。
【請求項４】
前記カバーは、前記軸箱の後蓋に取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両用台車。
【請求項５】
前記カバーは、台車の幅方向に分割した構成であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の鉄道車両用台車。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の鉄道車両用台車を備えたことを特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項６に記載の鉄道車両を編成した列車において、先頭車両の先頭台車及び後尾車両の後尾台車のみを前記鉄道車両用台車としたことを特徴とする列車。
【請求項８】
請求項６に記載の鉄道車両を編成した列車において、全ての車両の全ての台車を前記鉄道車両用台車としたことを特徴とする列車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中に、車輪、ブレーキディスク、及び台車から発生する騒音の低減、及び、冬季に、軌道上の積雪の台車への付着の低減が可能な鉄道車両用台車、及びこの鉄道車両用台車を備えた鉄道車両、及び当該鉄道車両を編成した列車に関するものである。以下、本明細書における「鉄道車両」の言葉は、鉄道車両単体のみならず編成した鉄道車両をも含むものである。
【背景技術】
【０００２】
走行中に鉄道車両から発生する環境騒音は、以下の３つに分類される。
(1)パンタグラフから発生する空力音、スパーク音、摺動音。
(2)車体の上部から発生する空力音。
(3)車体の下部から発生する騒音。【０００３】
前記環境騒音は鉄道車両の高速化に伴って増大する。しかしながら、(1)のパンタグラフから発生する空力音等は低騒音パンタグラフの開発等によって現状では低減されている。また、(2)の車体の上部から発生する空力音も車体形状の開発によって改善されている。【０００４】
そのため、前記環境騒音は、相対的に(3)の車体の下部から発生する騒音の占める割合が大きくなり、近年、その対策が求められている。【０００５】
(3)の車体の下部から発生する騒音には、以下の４つがある。
a)車輪から発生する転動音。
b)ブレーキディスクから発生する風切り音。
c)台車から発生する空力音。
d)駆動装置から発生する歯車の噛み合い騒音。
このうち、d)の歯車の噛み合い騒音については順次対策が検討されている。【０００６】
従って、発明者らは、(3)の車体の下部から発生する騒音のうち、特に、a)の車輪から発生する転動音、b)のブレーキディスクから発生する風切り音、及び、c)の台車から発生する空力音を対象として、その対策を考えた。【０００７】
前記(3)a)〜c)の環境騒音を改善する技術として、車体に網状部材や側板部材を設置して空力騒音を抑制する方法、車体に設置したパネルやカバーの吸音特性を向上させる、或いは吸音面積を拡大する方法が一般的に採用されている（例えば特許文献１〜４）。【０００８】
特許文献１には、車体に取付けた網状部材で台車の前方及び後方を覆い、車体に取付けた側板部材で台車の側方を覆うことにより、台車付近から発生する風切音等の空力騒音を抑制する技術が記載されている。【０００９】
また、特許文献２には、鉄道車両の車体両側面の外板下部に設置する防音カバーの上下移動を制御することにより、車輪とレールとの接触点を中心に発生する転動音の外部への漏洩を抑制してその拡散を防止する技術が記載されている。【００１０】
また、特許文献３には、車体の床下とレールの間に吸音材を設置することにより、吸音特性を向上させてレールの周囲に放射される転動音を低減する技術が記載されている。特許文献３には、車体に取付けた床下側板で車輪部分を除く車体の床下側面を覆っている図が示されている（特許文献３の図２，５，６参照）。【００１１】
また、特許文献４には、車体の下部に閉鎖された床下空間を形成する、側スカート部、前後塞ぎ部、底塞ぎ部にそれぞれ吸音材を設置することにより、低温領域においても吸音特性の優れた車体構造を得る技術が記載されている。特許文献４には、台車の側面を台車カバーで覆うことが記載されている（段落００３３、図１（Ａ）（Ｂ）参照）。【００１２】
また、特許文献５には、車体に配置したケースで車輪を外側から覆うことにより、台車で発生した騒音を軌道の両側に配置した障壁に集中させ、前記騒音を減少させる技術が記載されている。【００１３】
鉄道車両は、直線区間走行時の安定性と曲線区間走行時の通過性能を両立させるため、台車と車体をヨーダンパで繋ぐことが一般的である。その際、ヨーダンパが故障した場合にも健全な動作を保証してさらなる安全性を確保するため、車両の両側にそれぞれ複数のヨーダンパを設置する場合がある。【００１４】
また、車軸は、軸受と、軸受を収納した軸箱、及び軸箱を支持する軸箱支持装置を介して台車に取付けられるので、これらの安全性を確保することが最重要課題である。さらに、高速走行時の走行安定性を確保するために、軸受、軸箱、軸箱支持装置の寸法が従来と比較して大きくなる場合がある。【００１５】
従って、特許文献１〜５に記載された技術を、車輪から発生する転動音、及びブレーキディスクから発生する風切り音、台車から発生する空力音を低減するために適用した場合、以下の課題が存在する。【００１６】
すなわち、特許文献１に記載された網状部材及び側板部材、特許文献２に記載された防音カバー、特許文献３に記載された床下側板、特許文献４に記載された台車カバー、特許文献５に記載されたケースは何れも車体に設置されている。【００１７】
そのため、網状部材、側板部材、防音カバー、床下側板、台車カバー、ケースの内側に位置する台車の主要構成部品（軸受、軸箱、軸箱支持装置）や、台車と車体を繋ぐヨーダンパの寸法や配置に大きな制約を受ける。従って、車両の高速安定性、曲線区間走行時の通過性能、さらには安全性が犠牲になる。特に、在来線区間を走行する車両は車両の横断面が小さいため、より顕著な制約になる。【００１８】
加えて、特許文献１〜３には、台車部に進入する空気が台車の構成部品に衝突して発生する空力音を抑制することについての記載や示唆はない。また、特許文献５に記載された技術は、軌道の両側に配置した障壁と協力して前記騒音を減少させるものである。従って、車体に配置したケースで車輪を外側から覆うだけでは、前記騒音を減少させる効果を期待することはできない。【００１９】
そこで、出願人は、台車の構成部品の寸法及び配置に制約が課されず、通常走行時や高速走行時の安定性、曲線区間走行時の通過性能、安全性を確保できる騒音低減対策を施した鉄道車両用台車を特許文献６で開示した。【００２０】
しかしながら、出願人が特許文献６で開示した技術は、前記(3)c)の台車から発生する空力音について、考慮をしていない。【００２１】
特許文献７には、台車の前端部の前方及び側方を、前板部及び側板部を有するガードプレートで覆い、台車の構成機器を保護する技術が記載されている。このガードプレートは、台車から発生する騒音の抑制にも効果を有すると考えられる。【００２２】
しかしながら、この特許文献７は路面電車を対象とした技術であるため、台車枠に取付けられたガードプレートの側板部は、枕梁の両側端面と略同じ位置に設けられている（図１０参照）。従って、車体に側板部を取付ける場合と同様の課題が存在することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００５−２６２９６２号公報
【特許文献２】特開平１−１３２４６２号公報
【特許文献３】特開２００１−２６２６７号公報
【特許文献４】特開２００６−２９００５４号公報
【特許文献５】特開平８−２６８２７４号公報
【特許文献６】特開２０１５−１６６２３８号公報
【特許文献７】特許第５２５６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明が解決しようとする課題は、特許文献１〜５に記載された技術は、台車の主要構成部品（軸受、軸箱、軸箱支持装置）やヨーダンパの寸法や配置に大きな制約を受けるという点である。また、特許文献６で開示した技術は、台車から発生する空力音について考慮をしていなかったという点である。また、特許文献７に記載された技術も、車体に側板部を取付ける場合と同様の課題が存在するという点である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、特許文献６で開示した技術が奏する効果に加えて、台車から発生する空力音や冬季に軌道上に積もった雪が台車に付着するのを効果的に低減することを目的としている。【００２６】
本発明は、
台車枠、前記台車枠に支持される軸箱及び前記軸箱に支持される輪軸を含む鉄道車両用台車において、
前記台車枠の内側で台車の車両進行方向の前端側の端部及び前記前端側の前記輪軸の両端のみを覆うカバーを前記台車枠の前記前端側に取付け、前記前端側の前記カバーを車両進行方向の前側から見た場合、前記前端側の前記カバーの上下方向の長さは少なくとも前記前端側の前記軸箱及び前記輪軸を構成する車輪が前記前端側の前記カバーによって隠れて見えないような上端位置とし、前記前端側の前記カバーの左右方向の長さは少なくとも前記前端側の前記軸箱及び前記車輪が前記前端側の前記カバーによって隠れて見えないような幅とすること、
或いは、前記前端側に取付けたカバーに加えて、台車枠の内側で台車の車両進行方向の後端側の端部及び前記後端側の前記輪軸の両端のみを覆うカバーを前記後端側に取付け、前記後端側の前記カバーを車両進行方向の後側から見た場合、前記後端側の前記カバーの上下方向の長さは少なくとも前記後端側の前記軸箱及び前記車輪が前記後端側の前記カバーによって隠れて見えないような上端位置とし、前記後端側の前記カバーの左右方向の長さは少なくとも前記後端側の前記軸箱及び前記車輪が前記後端側の前記カバーによって隠れて見えないような幅とすることを最も主要な特徴としている。
【００２７】
上記本発明では、台車にカバーを取付けるので、台車の主要構成部品（軸受、軸箱、軸箱支持装置）や、台車と車体を繋ぐヨーダンパの寸法や配置に大きな制約を受けることがない。【００２８】
また、カバーによって台車枠の内側で輪軸の両端を覆うので、車輪の転動音やブレーキディスクから放射される風切り音を効果的に遮蔽して環境騒音を低減することができる。【００２９】
加えて、台車の車両進行方向の前端部又は前後端部をカバーで覆うので、台車の構成部品に衝突する空気を抑制して台車から発生する空力音を低減することができる。また、前記カバーによって、冬季に軌道上に積もった雪が台車に付着することを低減することもできる。【００３０】
また、本発明において、カバーの、前記輪軸の両端を覆う部分に前記カバーの台車への取付け部を兼ねさせれば、カバーの構成を簡略化することができる。【００３１】
その際、軸ばねの下方に配置する軸箱にカバーを取付けると、軸ばねによって上下移動が自在な台車枠にカバーを取付ける場合のような大きな上下変位が発生しない。従って、車両限界領域を広く使うことができて、車両の下部で覆うことができる。また、軸箱の後蓋にカバーを取付ける場合、既存の軸箱を使用することができる。【００３２】
また、本発明において、カバーを、台車の幅方向に分割した構成とすれば、カバーを取付けるときの作業性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、台車の構成部品の寸法や配置に制約を課すことなく、通常走行時や高速走行時の安定性、曲線区間走行時の通過性能、安全性を確保しつつ、車輪から発生する転動音やブレーキディスクから放射される風切り音を低減することができる。【００３４】
また、本発明によれば、上記効果に加えて、台車から発生する空力音を低減することができる。さらに、冬季に軌道上に積もった雪が台車に付着することを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の本発明の鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両を上方から見た図である。
【図２】第１の本発明の鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両を側方から見た図である。
【図３】第１の本発明の鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両を前方から見た図である。
【図４】第１の本発明の鉄道車両用台車に取付けるカバーの台車への取付け部を斜め上方から示した詳細図である。
【図５】第１の本発明の鉄道車両用台車に取付けるカバーの台車への取付け部を上方から示した詳細図である。
【図６】第１の本発明の鉄道車両用台車に取付けるカバーの台車への取付け部分の拡大斜視図である。
【図７】第２の本発明の鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両を上方から見た図である。
【図８】第２の本発明の鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両を側方から見た図である。
【図９】本発明の鉄道車両を編成した本発明の列車の説明図で、（ａ）は全ての車両の全ての台車を本発明の鉄道車両用台車としたもの、（ｂ）は先頭車両の先頭台車及び後尾車両の後尾台車のみを本発明の鉄道車両用台車としたものである。
【図１０】第３の本発明の鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両を上方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の目的は、通常走行時や高速走行時の安定性、曲線区間走行時の通過性能、安全性を確保しつつ、車輪から発生する転動音、ブレーキディスクから発生する風切り音に加えて、台車から発生する空力音、軌道上の積雪の台車への付着を低減することである。
【００３７】
そして、前記目的を、前記台車枠の内側で前記輪軸の両端を覆い、かつ、台車の車両進行方向の前端部又は前後端部を覆うカバーを取付けることで実現した。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を、添付図面を用いて説明する。
図１〜図６は第１の本発明を説明する図で、図１〜図３は鉄道車両用台車及びこの台車を備えた鉄道車両の図、図４及び図５はカバーの台車への取付け部を示した詳細図、図６はカバーの台車への取付け部分の拡大斜視図である。【００３９】
１は鉄道車両用台車で、台車枠２における車両進行方向の前後に輪軸３を配置している。これら輪軸３は、軸箱４の内部に設けた軸受によって前記輪軸３を構成する車軸３ａの両端部を回転自在に支持され、それぞれ、主電動機５及び歯車減速装置６を介して正逆回転するように構成されている。前記軸箱４は軸ばね７と軸箱支持装置８を介して前記台車枠２に取付けられている。【００４０】
前記台車枠２には、前記輪軸３を構成する車輪３ｂに制動力を付与するブレーキ装置９、蛇行動を防止するヨーダンパ１０、車体１１を支持すべく車両進行方向中央部分の幅方向両側に配置された空気ばね１２等も配置されている。前記ヨーダンパ１０の一方は車体１１に取付けられている。【００４１】
本発明は、走行中、台車枠２、輪軸３、軸箱４、主電動機５、歯車減速装置６、軸ばね７、軸箱支持装置８、ブレーキ装置９、ヨーダンパ１０、空気ばね１２にできるだけ空気が当たらないようにすることが第１の特徴である。そのため、第１の例では、台車１の車両進行方向の前後両端部をカバー１３で覆っている。【００４２】
走行中に、台車１の前記構成部品２〜１０，１２にできるだけ空気が当たらないようにするためには、台車１に取付けた際の前記カバー１３の上下方向の長さ（高さ）、及び左右方向の長さ（幅）を以下のように決定することが望ましい。【００４３】
A)カバー１３の高さ（上端の位置）
台車１に取付けたカバー１３を車両進行方向の前側から見た場合に、台車１の前記構成部品２〜１０，１２がカバー１３によって隠れて見えないような高さとする。或いは、走行中、カバー１３に当たった空気の流れ方向が変化し、前記空気が台車１の前記構成部品２〜１０，１２に当たらないような高さとする。【００４４】
B)カバー１３の高さ（下端の位置）
カバー１３の高さの下端は車両限界とする。車両限界とは、一般的には、水平な直線軌道に設置した鉄道車両１４の横断面形状の外郭線が越えてはならない上下、左右の限界を意味する。しかしながら、本願の発明では上下方向の下側の限界から軌道１５までの距離を意味する。その具体的な数値は適用する鉄道車両１４に応じて相違する。【００４５】
従って、軸ばね７の下方に位置する軸箱４にカバー１３を取付けると、軸ばね７によって上下移動が自在な台車枠２にカバー１３を取付ける場合のような大きな上下変位が発生しないので、車両限界領域を広く使うことができる。【００４６】
その際、前記カバー１３を、図２，４に示すように、軸箱４の後蓋（台車１の幅方向内側の蓋）４ａにボルトで取付ければ、既存の軸箱４を使用することができる。【００４７】
台車１の側方から見たカバー１３の形状は特に限定されないが、走行中の空気抵抗が大きくならない形状、例えば流線型とすることが望ましい。走行中、台車１の構成部品２〜１０，１２に空気が当たらないように、空気の流れ方向を変化させる形状として、図１〜６では、斜め上下方向に空気が流れるような湾曲面で形成した例を示している。しかしながら、台車１の構成部品２〜１０，１２に空気が当たらないように、空気の流れ方向を変化させることができる形状であれば、図１〜６に示した形状に限らない。【００４８】
C)カバー１３の幅
台車１に取付けたカバー１３を車両進行方向の前側から見た場合に、台車１の前記構成部品２〜１０，１２がカバー１３によって隠れて見えないような幅にする。或いは、走行中、空気がカバー１３に当たって流れ方向が変化し、台車１の前記構成部品２〜１０，１２に当たらないような幅とする。【００４９】
台車１の上方から見たカバー１３の形状は特に限定されないが、走行中の空気抵抗が大きくならない形状、例えば流線型とすることが望ましい。走行中、台車１の構成部品２〜１０，１２に空気が当たらないように、空気の流れ方向を変化させる形状として、第１の例では、幅方向の中央部分を両側よりも台車１から車両進行方向の前後に突出させ、幅方向の左右に空気が流れるものを示している。しかしながら、台車１の構成部品２〜１０，１２に空気が当たらないように、空気の流れ方向を変化できる形状であれば、第１の例に示した形状に限らない。【００５０】
また、本発明は、前記カバー１３で、さらに、台車枠２の内側で輪軸３の両端を覆うことが第２の特徴である。例えば第１の例では、左右両側の車輪３ｂの板部と、車輪３ｂに設置したブレーキディスク９ａの近傍を台車１の幅方向外側から覆っている。なお、車輪にブレーキディスクが設置されていない場合は、前記カバー１３で覆うのは、車輪の板部のみであることは言うまでもない。【００５１】
前記カバー１３の、輪軸３の両端を覆う部分が台車１への取付け部１３ａを兼ねる場合、台車１への取付け部１３ａを別途必要としないので、カバー１３の構成を簡略化することができる。第１の例では、前記カバー１３の、台車１への取付け部１３ａを兼ねる部分は、左右両側の車輪３ｂの板部とブレーキディスク９ａの近傍を台車１の幅方向外側から覆う部分である。【００５２】
第１の例のように、車輪３ｂの板部とブレーキディスク９ａの近傍を覆う部分が台車１への取付け部１３ａを兼ねる場合、例えば軸箱４の後蓋４ａにカバー１３を取付ければよい（図２，４，６参照）。【００５３】
前記カバー１３が輪軸３の両端を覆う範囲、例えば第１の例では車輪３ｂの板部とブレーキディスク９ａの近傍を覆う範囲は、車両限界より上部のうち、車輪３ｂの直径から車両限界を除いた範囲の７０％以上とすることが望ましい。この範囲であれば、車輪３ｂの板部とブレーキディスク９ａの全てを覆う場合と同等の防音効果を得ることができる（特許文献６参照）。【００５４】
上記本発明の台車１を備えた鉄道車両１４やこの鉄道車両１４を編成した列車（図９（ａ）参照）は、車両の高速化に伴って増大する、車輪から発生する転動音、ブレーキディスクから発生する風切り音、台車から発生する空力音を効果的に低減することができる。【００５５】
また、冬季に積雪する地域を走行する鉄道車両１４の場合は、カバー１３によって、軌道１５に積もった雪が台車１に付着することを低減することもできる。【００５６】
本発明は上記した実施例に限らないことは勿論であり、各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。【００５７】
上記第１の例は、車両進行方向の前端部と後端部の両方にカバー１３を取付けているが、図７及び図８に示した第２の例のように、台車１の車両進行方向の前端部にのみカバー１３を取付けても相応の効果を奏する。この際、例えば、２つの台車を有する鉄道車両１４では、鉄道車両が一方向にしか走行しない場合は、両台車１は共に車両進行方向の前端部にカバー１３を取付ける。一方、前後両方向に走行する場合は、鉄道車両１４の前後端側の端部にのみカバー１３を設け、鉄道車両１４の中央部側にはカバー１３を設けない。【００５８】
また、図９（ａ）に示した列車は、全ての台車１を本発明の台車１としているが、図９（ｂ）に示すように、先頭車両１４ａの先頭台車１ａ及び後尾車両１４ｂの後尾台車１ｂのみを本発明の台車１としてもよい。【００５９】
また、上記の例では、一体に形成したカバー１３を示しているが、図１０に示すように、台車１の幅方向に分割した構成とすれば、カバー１３を台車１に取付ける際の作業性が向上する。【００６０】
また、カバー１３の吸音特性を向上させるために、吸音効果を有する素材でカバー１３を形成してもよい。また、カバー１３の内面に吸音材を設けてもよい。また、カバー１３の内面を凹凸形状に形成し、騒音を散乱・乱反射させて減衰させるようにしてもよい。このようにすれば、より一層の騒音低減効果を期待できる。【００６１】
上記の例は、台車１の幅方向外側から車輪３ｂの板部とブレーキディスク９ａの近傍、或いは車輪３ｂの板部の近傍をカバー１３で覆っている。しかしながら、台車１の幅方向外側に加えて幅方向内側からも車輪３ｂの板部とブレーキディスク９ａの近傍、或いは車輪３ｂの板部の近傍を覆ってもよい。このようにすれば、騒音の更なる低減効果を期待できる。
【符号の説明】
【００６２】
１    台車
２    台車枠
１ａ    先頭台車
１ｂ    後尾台車
３    輪軸
３ｂ    車輪
４    軸箱
４ａ    後蓋
９ａ    ブレーキディスク
１３    カバー
１３ａ    取付け部
１４    鉄道車両
１４ａ    先頭車両
１４ｂ    後尾車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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