(57)【要約】【課題】急曲線区間の緩和曲線出口や平面性狂いにおける車輪のレールへの乗り上がり脱線の可能性を低減できる旅客列車用台車及びそれ用の軸バネを提供する。【解決手段】軸バネ１００は、外バネ１０１と内バネ１０５とからなる２重圧縮コイルバネである。軸バネ１００のバネ定数は、バネ長が長いときには比較的小さく、バネ長が短いときには比較的大きく設定されている。軸バネ１００の基本長（軸バネが適用される旅客列車の標準積載量時且つ全車輪均一荷重時におけるバネ長）は、バネ定数小とバネ定数大との切り替わり点近傍に設定されている。すなわち、軸バネ１００は、旅客列車の標準積載量時の外バネ１０１のバネ長と、内バネ１０５の基本長（中立時の長さ）とがほぼ等しくなるように設定されている。【選択図】　　　図１
2004074899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車枠と、
鉄道車輪、車軸、軸受け及び軸箱を含む輪軸組立体と、
該輪軸組立体と前記台車枠との間に介装された軸バネと、
を備える旅客列車用台車であって、
前記軸バネのバネ定数が、バネ長が長いときには比較的小さく、バネ長が短いときには比較的大きく設定されており、
前記旅客列車の標準積載量時且つ全車輪均一荷重時における前記軸バネのバネ長（軸バネ基本長）が、前記バネ定数小と前記バネ定数大との切り替わり点近傍に設定されていることを特徴とする旅客列車用台車。
【請求項２】
旅客列車用台車の台車枠と輪軸組立体との間に介装される軸バネであって、
該軸バネのバネ定数が、バネ長が長いときには比較的小さく、バネ長が短いときには比較的大きく設定されており、
前記旅客列車の標準積載量時且つ全車輪均一荷重時における前記軸バネのバネ長（軸バネ基本長）が、前記バネ定数小と前記バネ定数大との切り替わり点近傍に設定されていることを特徴とする旅客列車用台車の軸バネ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旅客列車用台車、並びに、その台車枠と輪軸組立体との間に介装される軸バネとに関する。特には、車輪のレールへの乗り上がり脱線の可能性を低減できる旅客列車用台車及びそれ用の軸バネに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図３を参照して、鉄道車両に広く用いられている台車の例を説明する。
図３は、鉄道車両の台車の例を示す側面図である。
図３に示す鉄道車両は、車体１０を備えている。この車体１０は、枕バネ１２を介して台車１１上に搭載されている。台車１１は、台車枠１３を備えている。台車枠１３の下部の前後には、車輪１５と車軸１６からなる輪軸１７が一組ずつ組み込まれている。車輪１５は、車軸１６の両側に圧入されて固定されている。両車輪１５の外側において、車軸１６の両端部には軸箱１８が外嵌されている。台車枠１３と各軸箱１８のアーム１８ａ間には、軸バネ２０が取り付けられている。
【０００３】
次に、図４を参照して、従来の軸バネを有する台車の課題について説明する。図４（Ａ）は従来の軸バネを用いた台車の急曲線区間走行時の状態を模式的に示す平面図であり、図４（Ｂ）は緩和曲線走行時の内外軌のレールと車輪との関係を模式的に示す側面図である。
図４（Ａ）には、急曲線区間（内軌道ＲＩ・外軌道ＲＯ）を矢印方向に走行する台車１１が模式的に示されている。ここに示す急曲線区間は、入口側緩和曲線部Ｃ１と、急円曲線部Ｃ２と、出口側緩和曲線部Ｃ３である。台車１１は、入口側緩和曲線部Ｃ１から急円曲線部Ｃ２を経て出口側緩和曲線部Ｃ３へと走行する。
【０００４】
ここで、緩和曲線においては、軌道の曲率半径が大きくなるに連れてカント（内軌道ＲＩから外軌道ＲＯに向かう昇り傾斜）が小さくなるように構築されており、軌道の捩れ（等価的な平面性の狂い）が生じる。そのため、台車１１が出口側緩和曲線部Ｃ１を走行する際には、図４（Ｂ）に示すように、外軌道ＲＯ側の先頭車輪１５ＦＬがレール頂面から浮き上がり、他の３つの車輪１５ＦＲ、１５ＲＬ、１５ＲＲのみがレールに接した３車輪支持の状態が起こり易い。このような３車輪支持は、車輪のレールへの乗り上がり脱線を誘発し易い。
【０００５】
そこで、外軌道ＲＯ側の先頭車輪１５ＦＬがレール頂面に適切に追随できるようにするため、軸バネの伸び時のバネ定数（軸箱上下支持剛性）を小さく設定するとともに、車輪がレール上で上昇し始めるときには、車輪を押し下げて乗り上がりを阻止できるよう、軸バネの縮み時のバネ定数を大きく設定することが考えられる。空車時と積載時とで極端な荷重差が生じる鉄道貨車では、積載時の沈み込みを防止するため、従来より２重圧縮コイルバネが使用されてきたが、旅客車においては、積載時の極端な沈み込みがないため、貨車のようにバネ定数が変化する軸バネは使用されていない。
【０００６】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、急曲線区間の緩和曲線出口や平面性狂いにおける車輪のレールへの乗り上がり脱線の可能性を低減できる旅客列車用台車及びそれ用の軸バネを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の旅客列車用台車は、台車枠と、　鉄道車輪、車軸、軸受け及び軸箱を含む輪軸組立体と、　該輪軸組立体と前記台車枠との間に介装された軸バネと、を備える旅客列車用台車であって、　前記軸バネのバネ定数が、バネ長が長いときには比較的小さく、バネ長が短いときには比較的大きく設定されており、　前記旅客列車の標準積載量時且つ全車輪均一荷重時における前記軸バネのバネ長（軸バネ基本長）が、前記バネ定数小と前記バネ定数大との切り替わり点近傍に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の旅客列車用台車の軸バネは、旅客列車用台車の台車枠と輪軸組立体との間に介装される軸バネであって、　該軸バネのバネ定数が、バネ長が長いときには比較的小さく、バネ長が短いときには比較的大きく設定されており、　前記旅客列車の標準積載量時且つ全車輪均一荷重時における前記軸バネのバネ長（軸バネ基本長）が、前記バネ定数小と前記バネ定数大との切り替わり点近傍に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の軸バネは、軸バネ基本長が旅客列車の空車時・積載時に対応して適切に設定されている。そして、バネ長が長いとき（バネ伸び時）には比較的柔らかいので、急曲線区間の緩和曲線出口や平面性狂いに対して、車輪がレール頂面に適切に追随し易い。一方、バネ長が短いとき（バネ縮み時）には比較的硬くなるので、車輪がレールに乗り上がろうとすると下方への大きな押し付け力が生じ、車輪のレールへの乗り上がり脱線が起きにくい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る軸バネについて説明する。
なお、以下に述べる軸バネが適用される台車としては、前述した図３の台車とほぼ同様ものを使用できる。
図１は、本発明に係る旅客列車用台車の軸バネの拡大図である。
図１に示すように、この軸バネ１００は、外バネ１０１と内バネ１０５とからなる２重圧縮コイルバネである。同軸バネ１００は、外バネ１０１の下端座部（図の左端）１０２が軸箱１８のアーム１８ａ（図３参照）に固定され、上端座部（図の右側）１０３が台車枠１３（図３参照）に固定される。一方、内バネ１０５は、下端座部１０６（図の左側）が外バネ１０１と同様に軸箱１８のアーム１８ａに固定されるが、上端座部（図の右側）１０７は台車枠１３には固定されない自由端である。
【００１１】
この軸バネ１００のバネ定数は、バネ長が長いときには比較的小さく（バネ定数小）、バネ長が短いときには比較的大きく（バネ定数大）設定されている。そして、この軸バネ１００の基本長（軸バネが適用される旅客列車の標準積載量時且つ全車輪均一荷重時におけるバネ長）は、バネ定数小とバネ定数大との切り替わり点近傍に設定されている。すなわち、この軸バネ１００は、旅客列車の標準積載量時の外バネ１０１のバネ長と、内バネ１０５の基本長（中立時の長さ）とがほぼ等しくなるように設定されている。
【００１２】
より具体的には、軸バネ１００のバネ定数は、バネ長が長いとき（バネ伸び時）には従来の値よりも１〜５割程度小さく設定するとともに、バネ長が短いとき（バネ縮み時）には従来の値よりも１〜５割程度大きく設定し、伸び時・縮み時の算術平均値が従来のバネ定数とほぼ一致するような値とする（図１のバネ線図参照）。このような設定により、軸バネ１００の動的な運動性能が悪化せず、適切なバネ性能を確保できる。
【００１３】
軸バネ１００の具体的な寸法例について述べる；
バネ径：外バネ２１５ｍｍ、内バネ１３０ｍｍ
バネ定数：外バネ４４．２ｋｇ／ｍｍ、内バネ４４．２ｋｇ／ｍｍ
軸バネ全体としてのバネ定数：８８．４ｋｇ／ｍｍ
外バネの自然長Ｌ１＝２８２ｍｍ
内バネの自然長（＝空車時の外バネのバネ長）Ｌ２＝２４６ｍｍ
【００１４】
このような軸バネ１００は、旅客車内の乗客が少ないときには、ほぼ外バネ１０１のみで荷重を負担する。車体内に乗員が増えると、その荷重に伴い車体及び台車枠が下がって外バネ１０１が沈み、内バネ１０５とともに軸バネ１００全体として荷重を負担する。
【００１５】
このように、本発明に係る軸バネ１００は、バネ定数・バネ長が前述の通りに設定されており、バネ長が長いとき（バネ伸び時）には比較的柔らかく、バネ長が短いとき（バネ縮み時）には比較的硬くなっている。そのため、旅客列車の走行時における急曲線区間の緩和曲線出口や平面性狂いに対して車輪がレール頂面に適切に追随し易く、また、車輪がレールに乗り上がろうとするときには車輪を下方へ押し戻す力が大きく、車輪のレールへの乗り上がり脱線が起きにくくなる。
【００１６】
次に、本発明に係る軸バネの他の例について説明する。
図２は、本発明の他の実施例に係る旅客列車用台車の軸バネの図である。（Ａ）は基本長時（自然長時）の状態を示す図であり、（Ｂ）は荷重負荷時の状態を示す図である。
図２（Ａ）に示す軸バネ１１０は、ゴム等から形成されている。この軸バネ１１０は円柱状をしており、上端面中心に孔１１１が穿たれている。同軸バネ１１０は、孔１１１周囲のリング状の上端部１１３が台車枠１３（図３参照）に固定され、下端面（上端部１１３と逆側の端面）が軸箱１８のアーム１８ａ（図３参照）に固定される。
【００１７】
このような軸バネ１１０は、旅客車内の乗客が少ないときには、ほぼ上端部１１３のみで荷重を負担する。車体内に乗員が増えると、その荷重に伴い車体及び台車枠が下がって上端部１１３が潰れる。すると、図２（Ｂ）に示すように、潰れた上端部１１３が外側に張り出し（張出部１１３´）、軸バネ１１０上端の面積が広くなり、軸バネ１１０の上端面全体と台車枠とが接触する。
【００１８】
このような軸バネ１１０も、旅客列車の走行時における急曲線区間の緩和曲線出口や平面性狂いに対して、３車輪支持状態になり易い。このとき、軸バネ１１０は、上端部１１３が潰れずに全荷重を負担して比較的柔らかくなるため、車輪がレール頂面に適切に追随し易い。また、車輪がレールに乗り上がろうとするときのように、軸バネ１１０が短くなるときには上端部１１３が潰れて硬くなるため、車輪を下方へ押し戻す力が大きくなり、車輪のレールへの乗り上がり脱線が起きにくくなる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車輪のレールへの乗り上がり脱線の可能性を低減できる旅客列車用台車及びそれ用の軸バネを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る旅客列車用台車の軸バネ（コイルバネの場合）の拡大図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る旅客列車用台車の軸バネの図である。（Ａ）は基本長時（自然長時）の状態を示す図であり、（Ｂ）は荷重負荷時の状態を示す図である。
【図３】鉄道車両の台車の例を示す側面図である。
【図４】図４（Ａ）は従来の軸バネを用いた台車の急曲線区間走行時の状態を模式的に示す平面図であり、図４（Ｂ）は緩和曲線走行時の内外軌のレールと車輪との関係を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１０　車体
１１　台車　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２　枕バネ
１３　台車枠　　　　　　　　　　　　　　　　　１５　車輪
１６　車軸　　　　　　　　　　　　　　　　　　１７　輪軸
１８　軸箱　　　　　　　　　　　　　　　　　　１８ａ　アーム
１００　軸バネ（コイルバネ）　　　　　　　　　１０１　外バネ
１０２　外バネの下端座部　　　　　　　　　　　１０３　外バネの上端座部
１０４　外バネのコイル部　　　　　　　　　　　１０５　内バネ
１０６　内バネの下端座部　　　　　　　　　　　１０７　内バネの上端座部
１０８　内バネのコイル部
１１０　軸バネ　　　　　　　　　　　　　　　　１１１　孔
１１３　上端部　　　　　　　　　　　　　　　　１１３´　張出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004074899.tif 000005
【図４】
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