(57)【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、
を備える鉄道車両用台車であって、
前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものであり、
前記軸バネのバネ特性を制御することにより、台車の軸重アンバランスを調整することを特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項２】
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、
を備える鉄道車両用台車であって、
前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものであり、
前記台車が、
前後・左右の４個の車輪、
前記台車の左右方向及び前後方向の複数の軸バネ、及び、
前記各車輪の輪重を検知するセンサ、を備え、
各車輪の輪重を均一化するように、前記軸バネのバネ特性を制御することを特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項３】
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、
を備える鉄道車両用台車であって、
前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものであり、
前記台車が、
前後・左右の４個の車輪、
前記台車の左右方向及び前後方向の複数の軸バネ、及び、
前記各車輪の軸バネの撓み量を検知するセンサ、を備え、
各車輪の輪重を均一化するように、前記軸バネのバネ特性を制御することを特徴とする鉄道車両用台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車枠と輪軸組立体との間に介装された軸バネを有する鉄道車両用台車に関する。特には、軸バネのバネ定数を適切に調節することができる等の利点を有する鉄道車両用台車等に関する。なお、本明細書における軸バネの「へたり」とは、寸法変化（荷重方向の収縮）が生じることによりバネ特性が悪化する状態をいう。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、鉄道車両の台車は、台車枠と、輪軸組立体と、輪軸組立体と台車枠との間に介装された軸バネ等を備えている。軸バネは、車体積載荷重を受け持つ、あるいは、輪軸を台車枠に対して適正な寸法に保持しつつガイドする、輪軸の台車枠に対する前後・左右支持に適切な剛性を与える等の機能を備えている必要がある。そして、軸バネのこれらの機能をなるべく簡単に実現するために、ゴムバネを主バネとするもの（例えば円錐積層ゴム式のゴムバネ）が知られている。
【０００３】
ゴムバネを主バネとする軸バネは、車両に積載される累積荷重や最大荷重が繰り返し負荷される等によって、ゴムのへたりが進行する。ゴムにへたりが生じると、バネ定数が硬めになり、走行安全性の低下（軌道の平面狂いへの追従性の低下）や、乗り心地低下を引き起こす要因となる。特に、大量の荷重を支える通勤電車等では、最大積載荷重が大きいので、ゴムのへたりが一層引き起こされ易い。一方、荷重変動等の条件に適合させて、軸バネのバネ定数を維持することも困難である。
【０００４】
コイルバネを用いた軸バネは、荷重差があってもバネ定数がそれほど変化しない。一方、円錐ゴムバネ等の軸バネは、負荷される荷重条件によって異なったバネ定数に変化する。このような円錐ゴムバネにへたりが起こると軸バネが硬くなり、前述の走行安定性の低下等の、車両安全面を含めた様々な悪影響が引き起こされるおそれがある。そのため、円錐ゴムバネ等は、頻繁に交換を行なう必要があり、手間を要するとともにコストがかかっている。
【０００５】
本来、前述のようなゴムバネは、中立点付近で使用されるのが好ましい。この観点から、ゴムバネとコイルバネ等を併用して、低荷重領域ではゴムバネを中立点とするような機構（すなわち、通常荷重はコイルバネで受け、変動荷重はゴムバネで受ける機構）も提案されている。しかしながら、コイルバネも変形するような最大荷重領域では、ゴムバネ自体も変形し始めるため、結局ゴムバネの劣化が引き起こされてしまう。
【０００６】
ところで、車両の静止輪重アンバランスが問題となることがある。この静止輪重アンバランスは、車両の低速走行時の脱線を左右する要因となり得ることが解明されつつある。そこで、鉄道事業者は、この静止輪重アンバランスを基準内に収めて安全運行に心掛けるよう、鉄道事故調査検討会によって答申され、行政的に指導されている。
【０００７】
これに対し、現状は、平面狂いのない地上側の計測設備で車両の輪重値を確認し、台車と輪軸組立体の間にライナー（スペーサー・ワッシャ）等を挿入することで、静止輪重アンバランスを調整している。しかしながら、この挿入作業は手作業で行なわれるので非常に手間がかかり、静止輪重アンバランスをより簡単に調整できる対策が求められている。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、軸バネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整をより簡単に行なうことができる等の利点を有する鉄道車両用台車等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するため、本発明のベースとなる鉄道車両用台車は、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、を備える鉄道車両用台車であって、前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものである。
【００１０】
このような鉄道車両用台車によれば、必要に応じて空気バネの空気圧調整を行なうことで、軸バネ全体としての適切なバネ特性を確保することができる。したがって、ゴムバネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整を車上側で行なうことができる。
なお、このような空気バネは、例えば既存の主バネの内部スペースに装着できるものを用いることができる。さらに、空気バネの圧縮性流体の供給源は既製の空気源等を用いることができる。そのため、追設コストも安く済む。
さらに、空気バネの故障（空気回路やバネパンク等）が発生した場合にも主バネの機能は確保できるので、車両の走行に悪影響はなく、フェールセーフ機能も実現できる。
【００１１】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記弾性部材からなる主バネのへたりを防止するものとすることができる。
弾性部材がゴムである場合は、車両の積載される累積荷重や最大荷重等が繰り返し負荷されること等で、ゴムのへたりが進行する。ゴムにへたりが生じると、バネ定数が硬めになり、走行安全性の低下（軌道の平面狂いへの追従性の低下）や、乗り心地低下を引き起こす要因となる。本発明のこの態様では、主バネのへたりを防止することで、走行安全性や乗り心地の低下を防止でき、車両安全面を含めた様々な悪影響を回避できる。
【００１２】
本発明の鉄道車両用台車においては、静的な荷重は前記空気バネで受け、変動荷重は前記主バネで受けるものとすることができる。
この場合、空気バネの空気圧調整を行なって、車両に積載した荷重にかかわらず、軸バネ全体が常にほぼ中立点になるようにできる。
【００１３】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記軸バネのバネ特性を制御することにより、台車の軸重アンバランスを調整することができる。
主バネのへたりは、一台車内や一車両内で必ずしも均一ではない。そこで、各軸バネ毎に空気バネの空気圧調整を行ない、台車の軸重アンバランスを調整する。
【００１４】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記空気バネ内の流体圧及び／又は流体量を制御することにより、バネ特性の制御を行うことができる。
バネ特性の制御を行うことで防振ゴム性能を維持でき、連続使用においても走行安全性や乗り心地の低下を防止できる。
【００１５】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記車両の走行速度に応じて、前記バネ特性を、例えば、低速走行時には柔らかく、高速走行時には硬くなるように制御することができる。
主バネのバネ定数は、車両の走行条件や軌道条件に応じて最適な設定値とするのが好ましい。本発明のこの態様では、車両速度を検知したり、地上側の線路情報を照査したりして、最適なバネ定数に制御することができる。
【００１６】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車の前後方向に複数の軸バネを備え、  前記車両の加速度又は加速度指令値に応じて、前後方向の複数の軸バネの特性を制御して、前記台車枠の傾斜を修正することができる。
車両が起動するとき又はブレーキ動作を行なうときは、台車の慣性により、車両先頭又は後方の車軸の輪重抜けが起こる。この輪重抜けは、車輪の滑走や空転の原因にもなり、場合によっては加速や減速距離を延ばしてしまう。そこで、例えば起動時には先頭側を重くし、ブレーキ時には後方側を重くするようにして台車の傾斜を修正すると、輪重抜けが起こる可能性を低減できる。
なお、輪重抜けの可能性を低減するため、従来より電気的（モータ電圧を絞る）や機械的な輪重移動補償機構が採り入れられているが、この種の機構に本態様を適用することもできる。
【００１７】
また、前記車両の走行する軌道の勾配に応じて、前後方向の複数の軸バネの特性を制御して、前記台車枠の傾斜を修正することができる。
急勾配区間においては、従来より車両の勾配上方や台車の勾配上方にアンバランス荷重を搭載して相殺していた事例がある。しかし、これは片勾配の専用車両にのみ有効であって、逆勾配や平坦線を走行する車両には適用できない。これに対し、本発明のこの態様では、運用する線区にかかわらず、車両の走行する軌道の勾配に応じて台車枠の傾斜を修正でき、勾配線の安定走行が実現できる。
【００１８】
さらに、前記台車のピッチングに応じて、前後方向の複数の軸バネの特性を制御して、前記台車枠の傾斜を修正することができる。
ピッチングは、高速走行時に台車が前後に動揺する現象である。ピッチングが発生した際に、軸距離や荷重条件、バネ定数によって特定の固有振動数となった場合は、危険な状況に至るおそれがあるため、従来は軸ダンパ等によって振動を減衰させている。これに対し、本発明のこの態様では、走行時やピッチング発生を検知した場合に、台車前後の軸バネのバネ定数を変える（固有振動数を可変とする）制御を行なうことで、軸ダンパ等を用いずに固有振動数を適切に変化させることができる。
【００１９】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車が、  前後・左右の４個の車輪、  前記台車の左右方向及び前後方向の複数の軸バネ、及び、  前記各車輪の輪重を検知するセンサ、を備え、  各車輪の輪重を均一化するように、前記軸バネのバネ特性を制御することができる。
また、本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車が、  前後・左右の４個の車輪、  前記台車の左右方向及び前後方向の複数の軸バネ、及び、  前記各車輪の軸バネの撓み量を検知するセンサ、を備え、  各車輪の輪重を均一化するように、前記軸バネのバネ特性を制御することができる。
本発明のこれらの態様によれば、センサの検知に連携して軸バネのバネ特性を制御し、輪重のアンバランスを是正するよう制御することができる。
【００２０】
本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、円錐積層ゴム式のゴムバネからなり、  前記空気バネが、袋状のダイヤフラムからなる本体、及び、前記ゴムバネの上部に接続される接続部を有するものとすることができる。
【００２１】
また、前記接続部が、前記ゴムバネの中心に嵌合可能な楕円形の突起であるものとすることができる。
この場合、車両の前後方向・左右方向でバネ定数を変えることができる。
【００２２】
さらに、本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、前記車軸の両側に配置されており、  前記空気バネが、前記車軸の上方に配置されているものとすることができる。
【００２３】
また、本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、軸はり式のコイルバネからなり、  前記空気バネが、前記コイルバネとは別体で前記輪軸組立体と前記台車枠との間に介装されているものとすることができる。
【００２４】
さらに、本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、ロールゴム式のゴムバネからなり、  前記空気バネが、袋状のダイヤフラムからなる本体、及び、前記ゴムバネの上部に接続される接続部を有するものとすることができる。
【００２５】
本発明に関連する鉄道車両用台車の軸バネのへたり防止方法は、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、を備える鉄道車両用台車の前記軸バネのへたり防止方法であって、 前記軸バネとして、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用し、 車両を車庫内等に係留中に荷重を前記空気バネで受け、前記主バネのへたりを回復することを特徴とする。
【００２６】
主バネのへたりは、累積積載荷重によっても進行するため、走行終了後に車庫等で車両を係留（留置）している間にも進行する。そこで、係留中に空気バネの空気圧調整を行なって、軸バネが中立位置付近でほぼ無荷重とする（地上側からの空気導入等）、あるいは、予め空気バネに空気を封じ込めておく等によって、係留中の主バネのへたりを回復する。
【００２７】
本発明のベースとなる第２の鉄道車両用台車は、前後２台の車体間に配置された、該２台の車体を水平面内相対回動可能に支える台車であって、 台車枠と、 鉄道車輪、車軸、軸受け及び軸箱を含む、前後１組ずつの輪軸組立体と、 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、 前記台車枠の前後と前記前後２台の車体間に介装された枕バネと、を備える鉄道車両用台車であって、 前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものであることを特徴とする。
【００２８】
この鉄道車両用台車によれば、いわゆる連接式車両に対しても、必要に応じて空気バネの空気圧調整を行なうことで、軸バネ全体としての適切なバネ特性を確保することができる。したがって、ゴムバネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整を車上側で行なうことができる。
【００２９】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記前後の輪軸組立体にかかる荷重（軸重）のアンバランスを、前記軸バネのバネ特性を制御することにより調整することができる。
１台車に４個の枕バネを有する方式の台車においては、台車の前後に異なる車体が積載されるため、それぞれの軸バネにかかる荷重条件が異なり、台車の輪軸組立体にかかる荷重（軸重）のアンバランスが生じる。あるいは、車両設計時に前後の車両で荷重が同一となるように設定しておくことも考えられるが、実際の運行時には前後の車体で乗車率が変わる等、積載条件は同一ではないため、台車の輪軸組立体にかかる荷重（軸重）のアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じると、軸バネの負担荷重も異なるため、荷重の重い側の軸バネのたわみが大きくなって台車が傾き、車両の走行特性に悪影響を及ぼす場合がある。本発明では、軸バネのバネ特性を制御することにより前述のアンバランスを調整することができるので、車両の安定した走行特性を実現できる。
【００３０】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車の前後の軸バネ変位又は前後の枕バネ荷重を検知して前記軸重のアンバランスを調整することができる。
本発明の鉄道車両用台車においては、台車の前後軸で前記軸バネの変位の中立点が均等になるように前記軸バネ特性を制御することができる。
例えば、前側の車体が重い場合には、前側の車体を支える枕バネの荷重に応じて前側の軸バネの空気バネの空気圧を上げ、台車の前後軸で軸バネの変位の中立点が均等になるようにする。
【００３１】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記軸バネ特性の制御を車両の停止中にのみ行うことができる。
車両の走行中には、動揺による荷重変動があるため、軸バネ特性の制御は行わないようにする。つまり、車両の速度が０ｋｍ／ｈでなければ、制御は無効とする。
【００３２】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両用台車を示す側面図である。
図２は、同鉄道車両用台車の軸バネ付近の拡大図である。
図３は、同鉄道車両用台車の軸バネの拡大断面図である。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、レールの長手方向（車両の進行方向）を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方向を左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。
【００３３】
図１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１９が取り付けられている。
【００３４】
図２及び図３に示すように、この軸バネ１９は、積層ゴムを主体とする主バネ２０と、圧縮性流体を封入した空気バネ３０を併用したものである。
主バネ２０は、軸箱１８側に接続される内筒部２１を備えている。内筒部２１は、上端部２１ａが先細り開口となっている有底筒状体である。内筒部２１の下端寄り外周面には、鍔状に張り出したフランジ部２１ｂが形成されている。このフランジ部２１ｂより下側の下端部２１ｃは、軸箱１８のアーム１８ａに嵌め込まれて接続される接続部となる（図２参照）。この下端部２１ｃに形成された孔２１ｄは、嵌合後にピンやボルトが挿通される孔である。
【００３５】
内筒部２１のフランジ部２１ｂより上部外側には、３層の積層ゴム２６ａ、２６ｂ及び２６ｃを有する積層ゴム部２５が設けられている。積層ゴム２６ａ−２６ｂ間、及び、積層ゴム２６ｂ−２６ｃ間には、円錐台枠状（円錐の先端を水平に切って内部をくり貫き、両端面を開放してなる枠状体）をした介装スリーブ２７が一体に設けられている。積層ゴム部２５は、せん断・圧縮変形可能であって、ダンピング機能も有する。この積層ゴム部２５の外側には、外筒部２３が設けられている。外筒部２３の上端は、台車枠１３側に接続される。
なお、この主バネ２０は、図２の左側に分かり易く示すようなケーシング２９内に収納されている。
【００３６】
空気バネ３０は、主バネ２０の上部内側に配置されている。空気バネ３０は、瓢箪状のダイヤフラムからなる本体３１を備えている。この本体３１の下部には、突起３３が設けられている。この突起３３は、主バネ２０の内筒部２１の上端に嵌め込まれている。空気バネ３０の本体３１は、配管３５を介して空気溜３７に接続されている。空気溜３７は、コンプレッサー３９に接続されている。本体３１と空気溜３７間において、配管３５には調圧バルブ３６及び圧力センサ３８が組み込まれている。調圧バルブ３６は、後に詳述するコントローラ６０の指令に応じて開閉する。
【００３７】
このような軸バネ１９を備える台車１１は、コントローラ６０からの指令に基づき調圧バルブ３６を開閉度を変え、状況に応じて空気バネ３０に供給する空気量を調整する。そのため、主バネ２０と空気バネ３０とを併用した軸バネ全体として、適切なバネ特性を確保することができる。これによって、前述のような主バネのへたりを防止でき、走行安全性の低下や乗り心地の低下を低減できる。
【００３８】
次に、軸バネの空気バネの変形例について述べる。なお、次の図４及び図５の変形例において、軸バネの主バネ２０は図２及び図３と同様であるものとする。
図４は、本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は空気バネの斜視図である。
図４の空気バネ４０は、本体４１の下部の突起４３が、中立時（荷重無負荷時）の主バネ２０の上端形状に合わせた段付き形状となっているものである。空気バネ４０の上部には、前述の空気溜３７及びコンプレッサ３９（図３参照）に繋がる配管３５が接続されている。このような段付きの突起４３を有する空気バネ４０は、荷重がかかって変形したとき（図４（Ａ）の状態）にのみ空気圧が主バネ２０にかかり、中立位置以上の変形はしない。
【００３９】
図５は、本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は空気バネの斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の空気バネを下側から見た平面図である。
図５の空気バネ４５は、本体４６の下部の突起４８が、楕円形状に形成されている。前後方向（長軸方向）は固く、左右方向（短軸方向）は柔らかい。このような空気バネ４５は、軸前後・左右方向でバネ定数を変えることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る鉄道車両用台車の他の実施の形態について述べる。
図６は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
図６に示す台車５１は、台車枠の側はり５３と軸箱５８両側のアーム５８ａ間に、それぞれ主バネ５５が配置されており、側はり５３と軸箱５８中央間に、空気バネ５６が配置されている。主バネ５５は、前述のような積層ゴムを主体とするものでもよいし、コイルバネでもよい。さらに、台車枠の側はり５３下面と軸箱５８のアーム５８ａ上面間には、これらの間の変位を検知する変位センサ５２が設けられている。
【００４１】
ここで、図７を参照して、変位センサ等の各種センサが接続される制御ブロックについ説明する。
図７は、本発明に関連する鉄道車両用台車の軸バネの制御ブロック図である。
図７のコントローラ６０には、以下の各センサ等が接続されている。
（ａ）勾配センサ６１
このセンサ６１は、車両の走行する軌道の勾配を検出する。このセンサ６１で急勾配区間等を検出し、勾配に応じて前後方向の複数の軸バネの特性を制御することで、台車枠の傾斜を修正することができる。
【００４２】
（ｂ）台車ピッチングセンサ６２
このセンサ６２は、台車のピッチング（高速走行時に台車が前後に動揺する現象）を検出する。このセンサ６２でピッチングを検知した場合は、台車前後の軸バネのバネ定数を変える（固有振動数を可変とする）制御を行なうことで、軸バネの固有振動数を変えることができる。
【００４３】
（ｃ）速度センサ６３
（ｄ）加速度センサ６４
これらのセンサ６３、６４は、車両の速度又は速度又は加速度を検知する。車両が起動するとき又はブレーキ動作を行なうときは、台車の慣性により、車両先頭又は後方の車軸の輪重抜けが起こる可能性があるが、例えば起動時には先頭側を重くし、ブレーキ時には後方側を重くするように制御して台車の傾斜を修正すると、輪重抜けが起こる可能性を低減できる。
【００４４】
（ｅ）加速度指令値（ノッチ）６５
これは、他のセンサとは異なり、車両の運転士の加減速ハンドルに連携した加速度指令値である。この指令値に基づく制御は、前述した（ｄ）の加速度センサ６４の場合と同様である。
【００４５】
（ｆ）輪重センサ６６
このセンサ６６は、台車の輪重を検知する。このセンサ６６で輪重を検知し、各車輪の輪重を均一化するように軸バネのバネ特性を制御することで、輪重のアンバランスを是正することができる。
【００４６】
（ｇ）軸バネたわみ量センサ６７
このセンサ６７は、前述の変位センサ５２と同種のものであって、軸バネのたわみ量を検知する。このセンサ６７で軸バネのたわみ量を検知し、前述の（ｆ）と同様に、各車輪の輪重を均一化するように軸バネのバネ特性を制御することで、輪重のアンバランスを是正することができる。このセンサ６７は、軸バネがどのような状況にあるかを映すモニタに接続することもできる。
【００４７】
以下、さらに本発明に係る鉄道車両用台車の他の実施の形態について述べる。
図８は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
図８に示す台車７１は、台車枠の側はり７３端部と軸箱７８間に、軸はり式のコイルバネ（主バネ）７５が設けられている。そして、軸箱７８のアーム７８ａと側はり７３間に、コイルバネ７５とは別体で、空気バネ７６が配置されている。コイルバネ７５の隣り（図の左側）において、側はり７３と軸箱７８とは、ダンパ７９で繋がれている。なお、コイルバネ７５と空気バネ７６の配置を入れ換えてもよい。
【００４８】
図９は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
図９に示す台車８１は、軸箱８８の両アーム８８ａと台車枠８３間に、軸バネ８９が配置されている。この軸バネ８９は、ロールゴム式の主バネ８５と、この主バネ８５の上部に接続された空気バネ８６からなる。ロールゴム式の主バネ８５は、円錐積層ゴム式の円錐ゴム部をドーナッツ状のロールゴムとしたゴムバネである。空気バネ８６は、前述の空気バネ３０とほぼ同じものである。
【００４９】
次に、図１０を参照して、静止輪重測定装置を用いた輪重補正の例について説明する。
図１０は、本発明に係る鉄道車両用台車と静止輪重測定装置とを用いた輪重補正方法説明するための模式図である。
車上側において、車両Ｓの台車には、本発明に係る軸バネ９１が配置されている。軸バネ９１は、コントローラ９０に接続されている。台車上の枕はりには、応荷重センサ９２が取り付けられている。
車庫等の地上側において、各車輪の下には重量計９３が設けられている。この重量計９３は、車両Ｓの各車輪の重量を測定する。各重量計９３は、静止輪重測定装置９５に接続されている。
【００５０】
コントローラ９０は、静止重量測定装置９５の測定データ（各車輪の重量）を受けて、各車軸（左右別）に応じて軸バネ９１の空気バネの空気圧を調整する。コントローラ９０−静止重量測定装置９５間の情報伝達は、無線等を用いることができる。コントローラ９０は、バランスのとれた（基準内の）静止輪重比となるような空気圧を設定した後、この値をメモリする。そして、以後再リセットするまで、各車軸のメモリ値（空気圧）を保持するように制御する。
【００５１】
車両Ｓの走行時において、コントローラ９０は軸バネ９１の空気バネの空気圧調整は行わず、平面狂いのない、駅等のレール（地点）に停車したときのみ、この空気バネの空気圧を再調整し、輪重の補正を行う。なお、コントローラ９０は、停車時の乗客増減分については応荷重センサ９２の検知データを圧力加算し、空気圧の再調整時はメモリの更新はしないものとする。
【００５２】
次に、本発明を連接式の鉄道車両用台車（枕バネ４個のボルスタレス台車）に適用する例について説明する。
図１１は、本発明に係る連接式鉄道車両用台車（ボルスタレス台車）の一例を示す斜視図である。
図１２及び図１３は、本発明に係る連接式鉄道車両用台車及び前後２台の車体を示す側面図である。
【００５３】
図１２や図１３に示すように、台車１１０は、前側の車両１０１と後側の車両１０２との間に配置される。後車両１０２の前端には、舌片状の連結突片１０３が設けられている。この連結突片１０３の下面には、垂直下方に延び出た中心ピン１０４が設けられている。一方、前車両１０１の後端には、舌片状の連結突片１０５が設けられている。前後の連結突片１０３、１０５は、ジョイント１０６で水平方向回動可能に連結されている。なお、図中においてＴはトロリ線、Ｐはパンタグラフ、Ｒはレールを表す。
【００５４】
図１１に示すように、台車１１０は、この例では中はり１１０Ａと左右の側はり１１０Ｂを有する台車枠１１１を備えている。台車枠１１１の下部には、車輪１１３と車軸１１４からなる輪軸１１５が前後一組ずつ組み込まれている。車輪１１３は、車軸１１４の両側に圧入されて固定されている。両車輪１１３の外側において、車軸１１４の両端部には軸箱１１７が外嵌されている。台車枠１１１と各軸箱１１７上面間には、軸バネ１１９が取り付けられている。この軸バネ１１９は、前述の軸バネと同様に、積層ゴムを主体とする主バネと、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものである（図３及び図４参照）。
【００５５】
中はり１１０Ａの幅方向中央部には、挿通孔１１０ａが形成されている。この挿通孔１１０ａには、前述の中心ピン１０４が回動可能に挿通される。側はり１１０Ｂの上面には、前後左右に計４個の枕バネ１１２が搭載されている。各枕バネ１１２は、この例では低剛性空気バネである。図１２や図１３に示すように、前側の２個の枕バネ１１２Ａは、前車両１０１の床板後端が載せられている。後側の２個の枕バネ１１２Ｂは、後車両１０２の床板前端が載せられている。
【００５６】
このような台車１１０は、前後の連結突片１０３、１０５を連結するジョイント１０６、中心ピン１０４と台車枠１１１との間の牽引装置（図示されず）で前後力を受け止める。そして、前側の２個の枕バネ１１２Ａで前車両１０１の荷重を負担するとともに、後側の２個の枕バネ１１２Ｂで後車両１０２の荷重を負担する。このような台車を備える連接式車両は、例えばＴＧＶや小田急電鉄の旧型ロマンスカー等に採用されている。連接式車両は、通常のボギー式車両と比較して、台車前方のオーバーハングがなく、慣性によるヨーイングやピッチングが少ない等の利点を有している。
【００５７】
このような連接式車両においては、台車１１０の前後の輪軸１１５にかかる荷重（軸重）のアンバランスを、軸バネ１１９のバネ特性を制御することにより調整することができる。すなわち、例えば図１２に示すように後車両１０２に制御機器１２０が吊り下げられている場合は、台車１１０の前側の枕バネ１１２Ａよりも後側の枕バネ１１２Ｂにより多くの重量がかかる。そのため、台車１１０の前後の輪軸１１５にかかる荷重条件も異なり、軸重のアンバランスが生じる。あるいは、車両設計時に前後の車両で荷重が同一となるように設定しておくことも考えられるが、実際の運行時には図１３に示すように前後車両１０１、１０２で乗員Ｈの乗車率が変わるため、この場合も軸重のアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じると、軸バネ１１９の負担荷重も異なるため、荷重の重い側の軸バネ１１９の主バネのたわみが大きくなって台車１１０が傾き、車両の走行特性に悪影響を及ぼす場合がある。
【００５８】
そこで、前述のように後車両１０２の重量が前車両１０１の重量よりも大きい場合には、後側の軸バネ１１９にかかる荷重に応じて、前側の軸バネ１１９の空気バネの空気圧を上げ、台車１１０の前後軸で軸バネ１１９の変位の中立点が均等になるように制御する。この際、軸バネ１１９の空気バネの空気圧制御は、前述と同様に調圧バルブ３６（図３、図７参照）の開閉制御によって行う。このようにして、軸バネ１１９の適切なバネ特性を確保することができるので、連接式車両の軸重のアンバランスを適切に調整することができる。
【００５９】
さらに、図１２や図１３に示すように、台車１１０に補助空気バネ１３０及び変位計１３１を追設することもできる。変位計１３１は、前述の変位センサ５２（図６参照）や軸バネたわみ量センサ６７（図７参照）と同様のものであって、軸バネ１１９の変位を検知する。これらを設置した場合は、各枕バネ１１２の内圧値と変位計１３１の検出値とから、補助空気バネ１３０の最適空気バネ圧を算出し、その算出値に基づいて補助空気バネ１３０の空気圧を制御する。そして、この補助空気バネ１３０により、軸重のアンバランスを一層適切に調整することができる。
【００６０】
なお、このような軸バネ１１９のバネ特性の制御は、車両の停止中（駅停車時の乗客乗車後（発車直前のドア閉め時）等）に行うものとする。車両の走行中には、動揺による荷重変動があるため、軸バネ特性の制御は行わないようにする。つまり、車両の速度が０ｋｍ／ｈでなければ、バネ特性の制御は無効とする。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉄道車両用台車によれば、軸バネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整をより簡単に行なうことができるので、走行安全性や乗り心地を積極的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係る鉄道車両用台車を示す側面図である。
【図２】  同鉄道車両用台車の軸バネ付近の拡大図である。
【図３】  同鉄道車両用台車の軸バネの拡大断面図である。
【図４】  本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は空気バネの斜視図である。
【図５】  本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は空気バネの斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の空気バネを下側から見た平面図である。
【図６】  本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
【図７】  本発明に関連する鉄道車両用台車の軸バネの制御ブロック図である。
【図８】  本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
【図９】  本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
【図１０】  本発明に係る鉄道車両用台車と静止輪重測定装置とを用いた輪重補正方法説明するための模式図である。
【図１１】  本発明に係る連接式鉄道車両用台車（ボルスタレス台車）の一例を示す斜視図である。
【図１２】  本発明に係る連接式鉄道車両用台車及び前後２台の車体を示す側面図である。
【図１３】  本発明に係る連接式鉄道車両用台車及び前後２台の車体を示す側面図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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