(57)【要約】      （修正有）【課題】輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を備えた鉄道車両用台車システムを提供する。【解決手段】軸体１５と、後方端部の軸穴１４ａの内部に軸体１５を配置して軸穴１４ａを回転軸として鉛直面内で回転自在且つ略水平に前後方向に延びて配置される軸はり体１４と、軸はり体１４の前方端部近傍でこれに係合する軸箱体と、軸体１５に対する軸はり体１４の後方移動及び前方移動を規制するそれぞれ第１及び第２の弾性手段１７ａ、２３と、軸体１５にその後方端部で係合し軸はり１４の長手方向に沿って前方に向けて延びるリンク２０と、を含む。弾性手段１７ａ、２３を動作させて軸はり体１４を介して軸箱体を台車枠に対して剛支持させた剛支持状態と、弾性手段１７ａ、２３の動作を解除して軸箱体を台車枠に対して柔支持した柔支持状態と、をリンク２０を移動せしめて相互に切り替え可能とする。【選択図】図２
2012116379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を備えた鉄道車両用台車システムであって、
台車枠の側部に固定された軸体と、
後方端部の軸穴の内部に前記軸体を配置して前記軸穴を回転軸として鉛直面内で回転自在且つ略水平に前後方向に延びて配置される軸はり体と、
前記軸はり体の前方端部近傍でこれに係合する軸箱体と、
前記軸体に対する前記軸はり体の後方移動及び前方移動を規制するそれぞれ第１及び第２の弾性手段と、
前記軸体にその後方端部で係合し前記軸はりの長手方向に沿って前方に向けて延びるリンクと、を含み、
前記第１及び第２の弾性手段を動作させて前記軸はり体を介して前記軸箱体を前記台車枠に対して剛支持させた剛支持状態と、及び、前記第１及び／又は第２の弾性手段の動作を解除して前記軸箱体を前記台車枠に対して柔支持した柔支持状態と、を前記リンクをその長手方向に沿って移動せしめて相互に切り替え可能とする切替手段を有することを特徴とする鉄道車両用台車システム。
【請求項２】
前記第１の弾性手段は前記軸穴の内部に設けられ、前記第２の弾性手段は前記リンクの前方端部近傍と前記軸はり体の間に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項３】
前記切替手段は前記軸はりの長手方向に沿って、固定位置とその後方の解放位置の間で移動可能なストッパを有し、
前記切替手段は、前記固定位置にある前記ストッパと前記リンクの前方端部との間に前記第２の弾性手段を圧縮して配置させた剛支持状態と、前記ストッパを前記解放位置に移動せしめて前記第２の弾性手段の圧縮を解除させた柔支持状態と、を相互に切り替え可能とすることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項４】
前記ストッパを前記固定位置に配置するように付勢手段を与えられていることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項５】
前記リンクは長手方向に沿って前後に離間して互いに対向する一対の第１及び第２のつば部を有し、前記第１及び第２のつば部の間には前方に前記第２の弾性手段及びその後方に前記第１の弾性手段をそれぞれ圧縮して直列配置し、前記第１の弾性手段及び前記第２の弾性手段の間にはフランジ板が挟持され、
前記切替手段は前後一対のストッパを有し、前記軸はりの長手方向に沿った固定位置で前記フランジ板を前後一対のストッパで挟持した剛支持状態と、前後一対の前記ストッパを前後に所定距離だけ離間させて前記フランジ板の前記軸はりの長手方向に沿った移動を可能とすることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項６】
前後一対の前記ストッパ間には前記固定位置で前記フランジ板を挟持するように付勢手段を与えられていることを特徴とする請求項５記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項７】
前記第２の弾性手段は前記軸穴の内部に設けられ、前記第１の弾性手段は前記リンクの前方端部近傍と前記軸はり体の間に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項８】
前記切替手段は前記リンクを前記軸はりの長手方向に沿って固定位置とその前方の解放位置の間で配置可能とする駆動手段を有し、
前記切替手段は、前記固定位置にある前記リンクの前方端部と前記軸はりとの間に前記第１の弾性手段を圧縮して配置させた剛支持状態と、前記リンクを前記解放位置に移動せしめて前記第１の弾性手段の圧縮を解除させた柔支持状態と、を相互に切り替え可能とすることを特徴とする請求項７記載の鉄道車両用台車システム。
【請求項９】
前記駆動手段は油圧手段であり、油圧を解除した状態において前記リンクを前記軸はりの長手方向に沿った固定位置に配置することを特徴とする請求項８記載の鉄道車両用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を備えた鉄道車両用台車システムに関し、特に、輪軸を回転支持する軸箱を台車枠に対して軸はり支持する軸はり式の鉄道車両用台車における同制御機構を備えた鉄道車両用台車システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流となっている前後一対の輪軸を有する二軸式の鉄道車両用台車では、輪軸の両端部を軸箱で回転支持し、この軸箱を台車枠に対して各種の支持機構で支持した構造を有している。ここで鉄道車両の蛇行動を防止するためには、台車枠に対して軸箱を剛支持して、前後一対の輪軸の平行を維持することが好ましい。一方、曲線路を通過する時には、輪軸のそれぞれが曲線路の中心を向こうとし、前後一対の輪軸を互いに平行位置からずれさせようとする力が曲線半径に対応して軌道から働く。この力を吸収するよう台車枠に対して軸箱を柔支持すると曲線路をよりスムーズに通過できる。そこで、軸箱の台車枠に対する支持剛性を直線路を通過するときの剛支持から、曲線路を通過するときの柔支持に切り替えることのできる機構を設けた鉄道用台車システムが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、曲線路の通過時に各車両の先頭及び後尾の輪軸の前後方向の支持剛性を他の輪軸の前後方向の支持剛性と比べて柔となるように可変制御する制御機構を台車枠に設けることを開示している。このような機構は、円錐ゴムと、空気シリンダの吸排気によって上下に移動するピストンと、操舵装置と、から構成される。空気シリンダから排気してピストンを上昇させると、ピストンとピストン受とが嵌合状態となって、操舵装置と円錐ゴムとが剛に結合し、台車枠に対して軸箱を剛支持し、前後一対の輪軸の平行を維持できる。一方、空気シリンダを吸気してピストンを下降させると、ピストンとピストン受とが非結合状態となって、操舵装置と円錐ゴムとは、その間に軸バネゴムを介して柔に結合された状態となる。すなわち、台車枠に対して軸箱を柔支持して上記したような曲線半径に対応した力を吸収できるのである。
【０００４】
また、特許文献２でも、輪軸の前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を台車枠に設けることを開示している。軸箱上部と台車枠のバネ帽との間にコイルバネを配置し、軸箱から延びる支持腕と台車枠との間に、前後方向支持剛性を可変とする制御機構としての円筒積層ゴム装置を介在させて互いを連結している。この円筒積層ゴム装置は、径寸法の異なる複数枚の円筒積層板の間に円筒ゴム板を積層して、支持腕の先端から垂下する支軸を前後方向から挟み込むとともに、円筒積層板及び円筒ゴム板を積層した部分に一対の対向する粘性流体の液室を支軸を前後方向から挟み込むようにして設けている。両液室は絞り弁と電磁弁とを並列に備えた流路で連通されている。ここで電磁弁を閉じた状態では、各液室に粘性流体が閉じこめられており、円筒積層ゴムの動的な剛性が高く、台車枠に対して軸箱を剛支持して前後一対の輪軸の平行を維持できる。一方、電磁弁を開いた状態では、両液室の粘性流体が電磁弁を介して互いに連通し、円筒積層ゴムの剛性が低くなる。すなわち、台車枠に対して軸箱を柔支持してここでも上記したような曲線半径に対応した力を吸収できるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０９８６６号公報
【特許文献２】特開平２００３−６３３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、台車周りの重量を軽減すべく、軸箱を台車枠に対して軸はり支持する軸はり式台車が鉄道車両用台車に多く採用されている。かかる台車では、鉛直面内で回転自在になるように一端部を台車枠に軸支させた軸はりを略水平に前後方向に延びるように配置させ、その端部に軸箱が取り付けられる。つまり、軸はりが台車枠に対する輪軸の前後方向の動きを規制しており、軸はりと台車枠の間に何らかの制御機構を挿入することで、上記したような輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を可変制御できる。しかしながら、軸はり端部周辺のスペースは狭く、特許文献１又は２に開示されたような制御機構を組み込むことは容易ではない。
【０００７】
また、特許文献１及び２に開示された制御機構では、これを設けるための専用の台車枠を製造する必要があって、コスト面などでも不利である。
【０００８】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、輪軸を回転支持する軸箱を台車枠に対して軸はり支持する軸はり式の鉄道車両用台車において、専用の台車枠を製造する必要なく、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を備えた鉄道車両用台車システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による鉄道車両用台車システムは、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を備えた鉄道車両用台車システムであって、台車枠の側部に固定された軸体と、後方端部の軸穴の内部に前記軸体を配置して前記軸穴を回転軸として鉛直面内で回転自在且つ略水平に前後方向に延びて配置される軸はり体と、前記軸はり体の前方端部近傍でこれに係合する軸箱体と、前記軸体に対する前記軸はり体の後方移動及び前方移動を規制するそれぞれ第１及び第２の弾性手段と、前記軸体にその後方端部で係合し前記軸はりの長手方向に沿って前方に向けて延びるリンクと、を含み、前記第１及び第２の弾性手段を動作させて前記軸はり体を介して前記軸箱体を前記台車枠に対して剛支持させた剛支持状態と、及び、前記第１及び／又は第２の弾性手段の動作を解除して前記軸箱体を前記台車枠に対して柔支持した柔支持状態と、を前記リンクをその長手方向に沿って移動せしめて相互に切り替え可能とする切替手段を有することを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、台車枠に設けられた軸体に係合し且つ軸はりの長手方向に沿って延びるリンクを、軸はりの上に設けた上で、その長手方向に沿って移動せしめて、軸箱体（輪軸）の台車枠に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段を設けている。故に、軸体の周囲にスペースの少ない軸はり式の鉄道車両用台車であっても、前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を専用の台車枠を製造することなく設けることが出来る。
【００１１】
上記した発明の第一の形態として、前記第１の弾性手段は前記軸穴の内部に設けられ、前記第２の弾性手段は前記リンクの前方端部近傍と前記軸はり体の間に挿入されていることを特徴としてもよい。
【００１２】
かかる発明によれば、第１の弾性手段のみを軸穴の内部に残し、第２の弾性手段のみをリンクの前方端部近傍に移動させて、軸体の周囲にスペースの少ない軸はり式の鉄道車両用台車であっても、前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を専用の台車枠を製造することなくしかも簡便に設けることが出来る。
【００１３】
上記した発明において、前記切替手段は前記軸はりの長手方向に沿って、固定位置とその後方の解放位置の間で移動可能なストッパを有し、前記切替手段は、前記固定位置にある前記ストッパと前記リンクの前方端部との間に前記第２の弾性手段を圧縮して配置させた剛支持状態と、前記ストッパを前記解放位置に移動せしめて前記第２の弾性手段の圧縮を解除させた柔支持状態と、を相互に切り替え可能とすることを特徴としてもよい。
【００１４】
かかる発明によれば、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段のストッパは、軸はりの長手方向に沿った固定位置とその後方の解放位置の２つの位置間で移動するので、軸はりの長手方向と直角方向のスペース、すなわち幅の狭い軸はり式の鉄道車両用台車であっても、専用の台車枠や軸はりを製造することなく同制御機構を設けることが出来得る。
【００１５】
上記した発明において、前記ストッパを前記固定位置に配置するように付勢手段を与えられていることを特徴としてもよい。
【００１６】
かかる発明によれば、切替手段が電気的及び機械的にフェールした場合にあっても、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性は剛支持状態となるので走行に対する安全性が保たれる。
【００１７】
上記した発明において、前記リンクは長手方向に沿って前後に離間して互いに対向する一対の第１及び第２のつば部を有し、前記第１及び第２のつば部の間には前方に前記第２の弾性手段及びその後方に前記第１の弾性手段をそれぞれ圧縮して直列配置し、前記第１の弾性手段及び前記第２の弾性手段の間にはフランジ板が挟持され、前記切替手段は前後一対のストッパを有し、前記軸はりの長手方向に沿った固定位置で前記フランジ板を前後一対のストッパで挟持した剛支持状態と、前後一対の前記ストッパを前後に所定距離だけ離間させて前記フランジ板の前記軸はりの長手方向に沿った移動を可能とすることを特徴としてもよい。
【００１８】
かかる発明によれば、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段の一対のストッパは、互いに軸はりの長手方向に沿って前後に離間し、また近接するように移動するので、軸はりの長手方向と直角方向のスペース、すなわち幅の狭い軸はり式の鉄道車両用台車であっても、専用の台車枠や軸はりを製造することなく同制御機構を設けることが出来得る。
【００１９】
上記した発明において、前後一対の前記ストッパ間には前記固定位置で前記フランジ板を挟持するように付勢手段を与えられていることを特徴としてもよい。
【００２０】
かかる発明によれば、切替手段が電気的及び機械的にフェールした場合にあっても、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性は剛支持状態となるので走行に対する安全性が保たれる。
【００２１】
上記した発明の第二の形態として、前記第２の弾性手段は前記軸穴の内部に設けられ、前記第１の弾性手段は前記リンクの前方端部近傍と前記軸はり体の間に挿入されていることを特徴としてもよい。
【００２２】
かかる発明によれば、第２の弾性手段のみを軸穴の内部に残し、第１の弾性手段のみをリンクの前方端部近傍に移動させて、軸体の周囲にスペースの少ない軸はり式の鉄道車両用台車であっても、前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を専用の台車枠を製造することなくしかも簡便に設けることが出来る。
【００２３】
上記した発明において、前記切替手段は前記リンクを前記軸はりの長手方向に沿って固定位置とその前方の解放位置の間で配置可能とする駆動手段を有し、前記切替手段は、前記固定位置にある前記リンクの前方端部と前記軸はりとの間に前記第１の弾性手段を圧縮して配置させた剛支持状態と、前記リンクを前記解放位置に移動せしめて前記第１の弾性手段の圧縮を解除させた柔支持状態と、を相互に切り替え可能とすることを特徴としてもよい。
【００２４】
かかる発明によれば、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段の駆動手段は、軸はりの長手方向に沿った固定位置とその前方の解放位置の２つの位置間でリンクを移動させるので、軸はりの長手方向と直角方向のスペース、すなわち幅の狭い軸はり式の鉄道車両用台車であっても、専用の台車枠や軸はりを製造することなく同制御機構を設けることが出来得る。
【００２５】
上記した発明において、前記駆動手段は油圧手段であり、油圧を解除した状態において前記リンクを前記軸はりの長手方向に沿った固定位置に配置することを特徴としてもよい。
【００２６】
かかる発明によれば、切替手段が電気的及び機械的にフェールした場合にあっても、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性は剛支持状態となるので走行に対する安全性が保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による鉄道車両用台車システムの側面図である。
【図２】本発明による鉄道車両用台車システムの要部の側面図である。
【図３】本発明による鉄道車両用台車システムの要部の動作を示す断面図である。
【図４】本発明による鉄道車両用台車システムの動作を示す図である。
【図５】本発明による鉄道車両用台車システムの要部の側面図である。
【図６】本発明による鉄道車両用台車システムの要部の側面図である。
【図７】本発明による鉄道車両用台車システムの要部の動作を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の１つの実施例による鉄道車両用台車システムについて図１及び図２を用いてその詳細について説明する。
【００２９】
図１に示すように、台車枠１１は前後に２つの輪軸２を有する二軸式台車用であり、輪軸２を回転軸支する軸箱１２を台車枠１１に対して軸はり１４にて支持する軸はり式台車用である。その鉄道車両用台車システム１００は、台車枠１１に対する輪軸２の前後方向支持剛性を可変制御するシステムを含む。後述するように、制御部５０からの信号によって台車枠１１に対する軸はり１４のその長手方向に沿った方向への支持剛性を剛支持と柔支持との間で切り替えることで、軌道１０２に対してその上の車体１０１を含む車両をスムーズに走行させ得る。支持剛性を下げることで、輪軸２の自己操舵性を高めて舵を切るため、動力を用いたアクティブな操舵機構のように、操舵機構がフェールして逆操舵を発生しないのである。
【００３０】
図１のＡ部付近を拡大した図２を併せて参照すると、軸はり１４は、その後方端部の軸穴１４ａ内に台車枠１１の側部に設けられた軸体１５を配置することで鉛直面内（図１の紙面内）で回転自在に軸支される。軸はり１４は略水平になるようにして、その前方端部に輪軸２の両端部を軸支する軸箱１２を固定される。また、台車枠１１と軸箱１２の間には軸ばね１６が与えられ、台車枠１１と車体１０１の受け部１０１ａとの間には枕ばね１０６が与えられている。
【００３１】
軸穴１４ａは、軸はり１４を貫通する丸孔であって、この半径よりも少なくとも小さい半径を有する柱状の軸体１５が軸はり１４の裏面から表面に向けて貫通している。軸穴１４ａと軸体１５との間には、上下方向に軸体１５をバネ支持するよう、また前後方向には後方（図２参照）へ向けて軸体１５を付勢するよう、圧縮された弾性体が与えられている。つまり、軸体１５の後方部を除いて、軸穴１４ａ内の前方部に板ゴム１７ａ、上下に板ゴム１７ｂが与えられている。
【００３２】
軸体１５の突出端部には図示しないジョイントでリンクシャフト２０が係合されており、軸はり１４の長手方向に沿って前方に向けて伸びている。リンクシャフト２０の前方端部近傍には、フランジ状の係止部２２が固定されている。なお、後述するように、リンクシャフト２０には引っ張り応力のみが主に負荷され、圧縮応力は負荷されないから、比較的細いシャフト２０を使用できてスペースの効率化に寄与する。
【００３３】
一方、軸はり１４の側面には、突出部１８ａを有する固定治具１８が固定されている。突出部１８ａの端部には、これに当接するように切替移動片２４が付勢ばね２６で付勢されている。また、係止部２２と切替移動片２４との間には圧縮された弾性体であるゴム体２３が配置されている。
【００３４】
切替移動片２４は、制御部５０からの信号を受けて、図示しない駆動手段により後方に向けて移動可能である。なお、切替移動片２４の後方への移動量の最大値を規制するように軸はり１４の側面に規制凸部２８が設けられている。
【００３５】
次に、上記した本発明の１つの実施例による鉄道車両用台車システムの動作について、図３及び図４を用いてその詳細について説明する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、直線の軌道１０２を走行する時には、本実施例による鉄道車両用台車システムは、蛇行動を防ぐように前後一対の輪軸２の互いの平行を維持する。つまり、制御部５０は、台車枠１１に対して輪軸２を回転軸支する軸箱１２を剛支持するよう、軸箱１２を支持する軸はり１４を台車枠１１に対して剛支持したデフォルト状態にせしめる。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、デフォルト状態では、切替移動片２４は、固定治具１８の突出部１８ａの後面に当接しており、軸はり１４に対して相対的に移動しない。すなわち、切替移動片２４は、軸はり１４の上に固定されている。かかる状態において、リンクシャフト２０は、ゴム体２３により係止部２２を介して後方へ向けて与えられる力（矢印β参照）に対しては反作用の力を付与する。一方、前方へ向けて与えられる力（矢印α参照）に対しては板ゴム１７ａによる反作用の力を付与する。
【００３８】
つまり、再度、図２を更に参照すると、つまり、付勢ばね２６は軸体１５に対する軸はり１４の前方移動を規制し、板ゴム１７ａは軸体１５に対する軸はり１４の後方移動を規制し、軸はり１４は軸体１５と固定される。すなわち、台車枠１１に対する軸はり１４の前後方向の支持剛性が高い「剛支持」の状態となるのである。
【００３９】
なお、軸穴１４ａ内では、軸体１５は板ゴム１７ｂによって常に上下方向には弾性支持されている。
【００４０】
一方、図４（ｂ）に示すように、曲線の軌道１０２を走行する時には、前後一対の輪軸２は、曲線の半径方向を向こうとして互いに平行からずれるようとする力を軌道１０２から受けるのである。これに対して、鉄道車両用台車システムでは、制御部５０を作動させ、台車枠１１に対して軸はり１４を前後方向に「柔支持」した状態に切り替えて、曲線の軌道１０２をスムーズに通過させるのである。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、制御部５０は、切替移動片２４を規制凸部２８に当接させるように後方に向けて図示しない駆動手段で移動させる。これによりゴム体２３は復元するとともに、係止部２２は前後方向に自由に移動できるようになる。
【００４２】
このとき、図２を更に参照すると、リンクシャフト２０を介して、軸はり１４は、軸体１５との固定を解除され、台車枠１１に対する軸はり１４の前後方向の支持剛性が低い「柔支持」の状態となるのである。
【００４３】
ここで、軸体１５は少なくとも軸穴１４ａを越えて前後方向には移動できないから、仮に軌道１０２から過度な荷重が与えられたとしても、軸体１５に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内にあり、台車枠１１に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内にある。更に、軌道１０２から受ける力に応じて、軸体１５に対する軸はり１４の位置が変化しようとするが、リンクシャフト２０の後方への移動により、係止部２２と規制凸部２８に当接した切替移動片２４との間で再びゴム体２３が圧縮せしめられ、所定量以上にはリンクシャフト２０は後方へ移動できない。かかる二重の安全構造により、軸体１５に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内に抑えられるため、安全性が保たれるのである。
【００４４】
以上のように、本実施例によれば、軸はり１４の長手方向に沿って延びるリンクシャフト２０をその長手方向に沿って移動せしめて、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段を設けているので、軸体１５の周囲にスペースの少ない軸はり式の鉄道車両用台車であっても、前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を専用の台車枠を製造することなく設けることが出来る。
【００４５】
また、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段の切替移動片２４は、軸はり１４の長手方向に沿った固定位置とその後方の解放位置の２つの位置間で移動するので、軸はり１４の長手方向と直角方向のスペース、すなわち幅の狭い軸はり式の鉄道車両用台車であっても、専用の台車枠１１や軸はり１４を製造することなく同制御機構を設けることが出来得る。
【００４６】
また、切替移動片２４を含む切替手段が電気的及び機械的にフェールした場合にあっても、付勢ばね２６があるため、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性は剛支持状態となり、安全性が保たれるのである。
【００４７】
次に、本発明の他の実施例による鉄道車両用台車システムについて図５を用いてその詳細について説明する。なお、本実施例による鉄道車両用台車システムも、上記した実施例と同様に、台車枠１１に対する軸はり１４のその長手方向に沿った方向への支持剛性を剛支持と柔支持との間で切り替えることで、軌道１０２に対してその上の車体１０１を含む車両をスムーズに走行させ得るシステムである。台車枠１１、軸箱１２及び軸はり１４などは、上記した実施例と同様であるため説明を省略する。
【００４８】
図５（ａ）に示すように、軸穴１４ａと軸体１５との間には、軸体１５を上下方向からバネ支持するよう、圧縮された２つの板ゴム１７ｂが与えられている。また、軸穴１４ａと軸体１５との間、軸体１５の後方部には軸体１５に対する軸はり１４の前方への移動を規制するよう、圧縮された板ゴム１７ｃが与えられている。
【００４９】
軸穴１４ａには、軸はり１４の長手方向に沿って形成された溝１４ｂが通じている。溝１４ｂと隔壁３１を隔てた反対（前方）側には油圧室３２が形成されている。棒状のリンクシャフト２０は溝１４ｂ内にあって、隔壁３１に設けられた貫通穴３１ａを貫通して油圧室３２に伸びている。なお、貫通穴３１ａに挿入されたリンクシャフト２０の周囲にはシール３１ｂが与えられ油圧室３２の油が漏出しないようになっている。油圧室３２においてリンクシャフト２０にはピストン体３３が固定されており、油圧室３２の内面とピストン体３３との間には、油の漏出防止のためのシール３３ａが与えられている。油圧室３２とピストン体３３を隔て反対（前方）側には小室３４が設けられ、ゴム弾性体３５がピストン体３３を後方に向けて押圧するように収容されている。このデフォルトの状態において、棒状のリンクシャフト２０の一端部がゴム弾性体３５によりピストン体３３を介して後方に押圧され、軸穴１４ａ内において、他端部である押圧部２０ａは軸体１５に当接し係合しこれらを接続している。
【００５０】
次に、上記した本発明の他の実施例による鉄道車両用台車システムの動作について、図４及び図５を用いてその詳細について説明する。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、直線の軌道１０２を走行する時には、上記した最初の実施例と同様に、本実施例による鉄道車両用台車システムは、蛇行動を防ぐように前後一対の輪軸２の互いの平行を維持する。つまり、制御部５０は、台車枠１１に対して輪軸２を回転軸支する軸箱１２を剛支持するよう、軸箱１２を支持する軸はり１４を台車枠１１に対して剛支持のデフォルト状態にせしめる。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、制御部５０は、油圧室３２の油圧を解除し、ゴム弾性体３５により、ピストン体３３を後方に押し出したデフォルトの状態にある。デフォルト状態では、ピストン体３３と固定されているリンクシャフト２０の押圧部２０ａが軸体１５に当接し、リンクシャフト２０を介してゴム弾性体３５により前方から、板ゴム１７ｃにより後方から軸体１５を支持する。つまり、ゴム弾性体３５は軸体１５に対する軸はり１４の後方移動を規制し、板ゴム１７ｃは軸体１５に対する軸はり１４の前方移動を規制する。
【００５３】
なお、軸穴１４ａ内では、軸体１５ａは板ゴム１７ｂによって常に上下方向に弾性支持されていることは最初の実施例と同様である。
【００５４】
一方、図４（ｂ）に示すように、曲線の軌道１０２を走行する時には、上記した最初の実施例と同様に、前後一対の輪軸２は、曲線の半径方向を向こうとして互いに平行からずれようとする力を軌道１０２から受ける。これに対して、本実施例による鉄道車両用台車システムは、制御部５０を作動させ、台車枠１１に対して輪軸２を回転軸支する軸箱１２を前後方向に柔支持した作動状態に切り替えて、曲線の軌道１０２をスムーズに通過させるのである。
【００５５】
図５（ｂ）に示すように、制御部５０は、油圧室３２に油圧を負荷し、ゴム弾性体３５を押圧して収縮させるとともに、ピストン体３３を前方に移動させた状態となる。かかる状態では、ピストン体３３と固定されているリンクシャフト２０の押圧部２０ａが軸体１５から離間し、軸体１５に対する軸はり１４の後方移動の規制が解除される。つまり、軸箱１２を支持する軸はり１４を台車枠１１に対して支持剛性が低い柔支持の状態となるのである。
【００５６】
ここで、軸体１５は少なくとも軸穴１４ａを越えて前後方向には移動できないから、仮に軌道１０２から過度な荷重が与えられたとしても、軸体１５に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内にあり、台車枠１１に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内にある。更に、軌道１０２から受ける力に応じて、軸体１５に対する軸はり１４の位置が変化しようとするが、これによりリンクシャフト２０の押圧部２０ａに軸体１５が再び当接する。すると、ゴム弾性体３５が圧縮せしめられ、所定量以上にはリンクシャフト２０は前方へ移動できない。かかる二重の安全構造により、軸体１５に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内に抑えられるため、安全性が保たれるのである。
【００５７】
以上のように、本実施例によれば、軸はり１４の長手方向に沿って延びるリンクシャフト２０をその長手方向に沿って移動せしめて、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段を設けているので、軸体１５の周囲にスペースの少ない軸はり式の鉄道車両用台車であっても、前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を専用の台車枠を製造することなく設けることが出来る。
【００５８】
また、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段の駆動手段である油圧手段は、軸はり１４の長手方向に沿った固定位置とその前方の解放位置の２つの位置間でリンクシャフト２０を移動させるので、軸はり１４の長手方向と直角方向のスペース、すなわち幅の狭い軸はり式の鉄道車両用台車であっても、専用の台車枠や軸はりを製造することなく同制御機構を設けることが出来得る。
【００５９】
また、切替手段が電気的及び機械的にフェールした場合にあっても、輪軸の台車枠に対する前後方向支持剛性は剛支持状態となるので安全性が保たれる。
【００６０】
次に、本発明の更に他の実施例による鉄道車両用台車システムについて図６を用いてその詳細について説明する。なお、本実施例による鉄道車両用台車システムも、上記した実施例と同様に、台車枠１１に対する軸はり１４のその長手方向に沿った方向への支持剛性を剛支持と柔支持との間で切り替えることで、軌道１０２に対してその上の車体１０１を含む車両をスムーズに走行させ得るシステムである。台車枠１１、軸箱１２及び軸はり１４などは、上記した実施例と同様であるため説明を省略する。
【００６１】
図６に示すように、軸穴１４ａと軸体１５との間には、軸体１５を上下方向からバネ支持するよう、圧縮された２つの弾性体が与えられている。つまり、軸体１５ａの上下には、圧縮された板ゴム１７ｂが軸穴１４ａ内の２箇所に与えられる。
【００６２】
軸体１５の突出端部には図示しないジョイントでリンクシャフト２０が係合し接続されており、軸はり１４の長手方向に沿って前方に向けて伸びている。リンクシャフト２０の前方端部近傍には、長手方向に沿って前後に離間して固設された互いに対向する一対の第１のつば部１２２ａ及び第２のつば部１２２ｂを有する。この第１のつば部１２２ａ及び第２のつば部１２２ｂの間には、後方に第１のゴム体２３ａ及びその前方に第２のゴム体２３ｂをそれぞれ圧縮して直列配置する。更に、第１のゴム体２３ａ及び第２のゴム体２３ｂの間にはフランジ板２９が挟持されている。
【００６３】
一方、軸はり１４の側面には、一対の開閉自在な開閉治具２７が設けられ、付勢ばね２６によってフランジ板２９を前後から挟持するように付勢して、フランジ板２９を軸はり１４の長手方向に沿った固定位置に固定している。なお、開閉治具２７は、制御部５０からの信号を受けて、図示しない駆動手段により軸はり１４の長手方向に沿って前後に互いに離間するように開動する。
【００６４】
次に、上記した本発明の更に他の実施例による鉄道車両用台車システムの動作について、図４、図６及び図７を用いてその詳細について説明する。
【００６５】
図４（ａ）に示すように、直線の軌道１０２を走行する時には、本実施例による鉄道車両用台車システムは、蛇行動を防ぐように前後一対の輪軸２の互いの平行を維持する。つまり、制御部５０は、台車枠１１に対して輪軸２を回転軸支する軸箱１２を剛支持するよう、軸箱１２を支持する軸はり１４を台車枠１１に対して剛支持したデフォルト状態にせしめる。
【００６６】
図６及び図７（ａ）に示すように、デフォルト状態では、フランジ板２９は、開閉治具２７に挟持されて、軸はり１４の長手方向に沿った固定位置に固定されている。このとき、第１のゴム体２３ａはリンクシャフト２０の前方移動を規制し、第２のゴム体２３ｂはリンクシャフト２０の後方移動を規制する。すなわち、リンクシャフト２０が固定位置に剛支持され、結果として、軸はり１４に対して軸箱１２の前後方向の支持剛性が高い剛支持の状態となる。
【００６７】
なお、軸穴１４ａ内では、軸体１５は板ゴム１７ｂによって常に上下方向に弾性支持されていることは最初の実施例と同様である。
【００６８】
一方、図４（ｂ）に示すように、曲線の軌道１０２を走行する時には、上記した最初の実施例と同様に、前後一対の輪軸２は、曲線の半径方向を向こうとして互いに平行からずれようとする力を軌道１０２から受ける。これに対して、本実施例による鉄道車両用台車システムは、制御部５０を作動させ、台車枠１１に対して輪軸２を回転軸支する軸箱１２を前後方向に柔支持した作動状態に切り替えて、曲線の軌道１０２をスムーズに通過させる。
【００６９】
更に、図７（ｂ）に示すように、制御部５０は、図示しない駆動手段により一対の開閉治具２７を前後に離間させるように移動させ、互いを所定間隔だけ離間したところで固定する。これにより、フランジ板２９は、軸はり１４の長手方向に沿った移動を可能とされる。つまり、リンクシャフト２０を介して、軸箱１２の軸体１５も前後に移動可能となって、軸はり１４に対して軸箱１２の前後方向の支持剛性が低い柔支持の状態となるのである。
【００７０】
ここでも、軸体１５は少なくとも軸穴１４ａを越えて前後方向には移動できないから、仮に軌道１０２から過度な荷重が与えられたとしても、軸体１５に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内にあり、台車枠１１に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内にある。更に、軌道１０２から受ける力に応じて、軸体１５に対する軸はり１４の位置が変化しようとするが、フランジ板２９は、開動した開閉治具２７に接触し、第１のゴム体２３ａ又は第２のゴム体２３ｂが圧縮せしめられ、所定量以上にはリンクシャフト２０は移動できない。かかる二重の安全構造により、軸体１５に対する軸はり１４の位置は一定の範囲内に抑えられるため、安全性が保たれるのである。
【００７１】
以上のように、本実施例によれば、軸はり１４の長手方向に沿って延びるリンクシャフト２０をその長手方向に沿って移動せしめて、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段を設けているので、軸体１５の周囲にスペースの少ない軸はり式の鉄道車両用台車であっても、前後方向支持剛性を可変制御する制御機構を専用の台車枠を製造することなく設けることが出来る。
【００７２】
また、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性を切り替える切替手段の一対の開閉治具２７は、互いに軸はり１４の長手方向に沿って前後に離間し、また近接するように移動するので、軸はり１４の長手方向と直角方向のスペース、すなわち幅の狭い軸はり式の鉄道車両用台車であっても、専用の台車枠や軸はりを製造することなく同制御機構を設けることが出来得る。
【００７３】
また、本実施例でも、開閉治具２７を含む切替手段が電気的及び機械的にフェールした場合にあっても、付勢ばね２６があるため、輪軸２の台車枠１１に対する前後方向支持剛性は剛支持状態となり、安全性が保たれるのである。
【００７４】
上記した鉄道車両用台車システムの実施例において、輪軸２を台車枠１１に対して柔支持したとき、軌道１０２から受ける力に応じて輪軸２の軸はり１４に対する位置を変化させるだけでなく、アクチュエータなどの駆動源を追加することにより強制操舵するようにしてもよい。強制操舵については公知のシステムを用い得る。かかる強制操舵に限らず、システムは、従来知られている各種システムと組み合わせ得る。
【００７５】
ここまで本発明による代表的実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した請求項の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるだろう。
【符号の説明】
【００７６】
２            輪軸
１１          台車枠
１２          軸箱
１４          軸はり
１４ａ        軸穴
１５          軸体
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ        板ゴム
１８          固定治具
２０          リンクシャフト
２２          係止部
２３ａ        第１のゴム体
２３ｂ        第２のゴム体
２４          切替移動片
２６          付勢ばね
２７          開閉治具
２８          規制凸部
２９          フランジ板
５０          制御部
１００        鉄道車両用台車システム
１０１        車体
１０２        軌道
１２２ａ      第１のつば部
１２２ｂ      第２のつば部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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