鉄道車両
【課題】曲線半径の小さなレール上を円滑に走行できるようにする。
【解決手段】台車枠１１に取り付けられている軸輪ユニット２０は、一対の車輪２１と、輪軸２２と、輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱２５と、台車枠と軸箱との間に配置されている軸バネ３０と、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０とを有している。旋回器４０は、軸バネ３０に取り付けられている第一受け座４１と、台車枠１１に取り付けられている第二受け座４２と、両受け座間に配置されている球形コロ４３とを有している。各受け座４１，４２には、旋回円Ｃに沿った方向に延びるガイド溝４４が形成されている。球形コロ４３はこのガイド溝内に転動可能に配置されている。
【解決手段】台車枠１１に取り付けられている軸輪ユニット２０は、一対の車輪２１と、輪軸２２と、輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱２５と、台車枠と軸箱との間に配置されている軸バネ３０と、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０とを有している。旋回器４０は、軸バネ３０に取り付けられている第一受け座４１と、台車枠１１に取り付けられている第二受け座４２と、両受け座間に配置されている球形コロ４３とを有している。各受け座４１，４２には、旋回円Ｃに沿った方向に延びるガイド溝４４が形成されている。球形コロ４３はこのガイド溝内に転動可能に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体と、車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用台車としては、例えば、特許文献１に記載されている台車がある。
【０００３】
この台車は、車体の下部に取り付けられた台車枠と、左右一対の車輪と、一対の車輪を連結する輪軸と、この輪軸を回転可能に支持する左右一対の軸箱と、上下方向における台車枠と軸箱との間に配置されている軸バネと、を有している。
【０００４】
軸バネは、基準となる第一軸を中心とする複数の筒と、複数の筒の相互間に配置されているゴムと、を有している。ゴムは、隣り合っている筒の相互間であって、第一軸と垂直な第二軸を含む領域に配置され、第一軸及び第二軸に垂直な第三軸を含む領域には配置されていない。この軸バネは、第一軸が上下方向を向き、且つ第三軸、つまりゴムが配置されていない部分が台車枠の左右方向を向くように配置され、台車枠の上下方向及び左右方向の剛性が低く、この方向に比較的弾性変形し易くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９５１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載の台車では、鉄道車両が曲線軌条上を走行する際には、左右一対の車輪の中間を通り、上下方向に延びる仮想の旋回軸回り方向に、軸バネ等が僅かに変形することで、車輪及び輪軸を操舵可能にしていると考えられる。しかしながら、当該台車の軸バネは、前述したように、台車枠の上下方向及び左右方向に比較的弾性変形し易くなっているものの、前述の仮想の旋回軸回り方向の剛性が比較的高く、この方向における大きな変形は望めない。このため、上記特許文献１に記載の台車では、曲線半径の小さなレール上を走行することが困難である、という問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、曲線半径の小さなレール上を容易に走行できる鉄道車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための発明に係る鉄道車両は、
車体と、該車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両において、前記台車は、前記車体の下部に配置されている台車枠と、該台車枠に取り付けられている１以上の輪軸ユニットと、を備え、前記輪軸ユニットは、左右の一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれの回転軸となる輪軸と、該輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱と、前記台車枠と前記軸箱との間に配置され、該台車枠の上下方向に弾性変形する軸バネと、を有し、
前記輪軸ユニットのうちの少なくとも一の輪軸ユニットは、前記台車枠と前記軸バネとの間に配置された旋回器を有し、前記旋回器は、前記上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向に延びるガイドを有する第一部材と、該ガイドに沿って該第一部材に対して相対移動可能な第二部材とを有し、該第一部材と該第二部材とのうちの一方の部材が前記軸バネに固定され、他方の部材が前記台車枠に固定されている、ことを特徴とする。
【０００９】
当該鉄道車両では、輪軸を回転可能に支持する軸箱に取り付けられている軸バネと、台車枠との間に旋回器を設けたので、台車枠に対して輪軸を極めて容易に旋回させることができる。よって、当該鉄道車両は、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。
【００１０】
ここで、前記鉄道車両において、
前記旋回器を有する前記輪軸ユニットは、前記台車枠に対して前記輪軸の旋回を抑制する旋回抑制器を有してもよい。
【００１１】
当該当該車両では、台車枠に対する輪軸の旋回が抑制されるので、小曲線半径のレール上でも、直線状のレール上でも安定走行することができる。
【００１２】
また、前記鉄道車両において、
前記旋回軸は、前記輪軸上であって、該輪軸が伸びている方向の中心に位置してもよい。
【００１３】
当該鉄道車両では、より小曲線半径のレール上でも、走行することができる。
【００１４】
また、前記鉄道車両において、前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、一対の前記輪軸ユニットのいずれもが前記旋回器を有してもよい。
【００１５】
当該鉄道車両では、より小曲線半径のレール上でも、走行することができる。
【００１６】
また、前記鉄道車両において、前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、一対の前記輪軸ユニットのうち、前記車体の前後方向での外側に位置する外側輪軸ユニットのみが前記旋回器を有しており、該車体の前後方向での内側に位置する内側輪軸ユニットは前記旋回器を有していなくてもよい。
【００１７】
当該鉄道車両では、外側輪軸ユニットの輪軸は比較的容易に旋回できるものの、中央側輪軸ユニットの輪軸はほとんど旋回できない。このため、曲線半径の小さなレール上でも直線状のレール上でも、安定走行することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、輪軸を回転可能に支持する軸箱に取り付けられている軸バネと、台車枠との間に旋回器を設けたので、台車枠に対して輪軸を極めて容易に旋回させることができる。よって、本発明によれば、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の正面図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両の概略平面図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における輪軸ユニットの要部斜視図である。
【図６】本発明に係る第一実施形態における軸バネの平面図である。
【図７】本発明に係る第一実施形態における輪軸ユニットの要部切欠側面である。
【図８】本発明に係る第二実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。
【図９】本発明に係る第二実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。
【図１０】本発明に係る第二実施形態における軸箱リンクの平面図である。
【図１１】本発明に係る第三実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。
【図１２】本発明に係る第三実施形態における鉄道車両が曲がっているレール上を走行している際の状態を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る第一変形例における軸輪ユニットの要部切欠側面図である。
【図１４】本発明に係る第二変形例における鉄道車両用台車の平面図である。
【図１５】本発明に係る第二変形例における鉄道車両用台車の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る鉄道車両の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
「第一実施形態」
まず、図１〜図７を用いて、本発明に係る第一実施形態としての鉄道車両について説明する。
【００２２】
本実施形態の鉄道車両は、図４に示すように、車体１と、この車体１の下部において車体１の前後方向に間隔をあけて配置されている一対の台車１０と、を備えている。この台車１０は、図１〜図３に示すように、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、該空気バネ１５を車体１の前後方向から挟むようにして台車枠１１に取り付けられている一対の車輪を含む輪軸ユニット２０と、を備えている。なお、以下において、特に断りなく、単に、「上下方向」「前後方向」「左右方向」としている場合、これらの方向は、当該鉄道車両が水平で且つ直線レール上に位置しているときの車体１を基準にした方向を示しているものとする。すなわち、「上下方向」とは軌道の延在方向に直交する断面において該軌道に対して垂直な方向を意味し、「前後方向」とは軌道の延在方向を意味し、さらに、「左右方向」とは軌道の幅方向を意味している。
【００２３】
台車枠１１は、前後方向に延びる左右一対の台車枠側梁１２と、一対の台車枠側梁１２の前後方向の端部で両者を連結する端横梁１３と、一対の台車枠側梁１２の前後方向の中間部で両者を連結する中間横梁１４と、有している。
【００２４】
空気バネ１５は、一対の台車枠側梁１２のそれぞれの前後方向の中央部と、車体１との間に配置されている。
【００２５】
輪軸ユニット２０は、図４に示すように、前後方向に間隔をあけて配置されている一対の台車１０のうち、前側の台車１０に関しては、前側の台車１０の前側（外側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、前側の台車１０の後側（中央側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがあり、後側の台車１０に関しては、後側の台車１０の後側（外側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、後側の台車１０の前側（中央側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがある。すなわち、１台の台車１０の輪軸ユニット２０としては、図１に示すように、台車枠１１における車体１の前後方向での外側（図１における左側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、台車枠１１における車体１の前後方向における中央側（図１における右側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがある。
【００２６】
各輪軸ユニット２０は、いずれも、前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０と、軸輪２２の旋回を抑制する復元バネ（旋回抑制器）５１及び減衰ダンパ（旋回抑制器）５５と、を有している。
【００２７】
左右一対の軸箱２５は、それぞれ、輪軸２２を基準にして、この輪軸２２に対して垂直な前側及び後側に延びる張出し部２６を有している。各張出し部２６は、台車枠側梁１２の下方に位置している。軸バネ３０は、軸箱２５の前側の張出し部２６と台車枠側梁１２との間、この軸箱２５の後側の張出し部２６と台車枠側梁１２との間に設けられている。すなわち、軸バネ３０は、一つの軸箱２５に対して２個設けられ、一つの台車１０には合計８個設けられている。
【００２８】
各輪軸ユニット２０の各軸バネ３０は、いずれも、図５〜図７に示すように、基準となる第一軸Ａ１を中心軸とする複数の筒３１と、複数の筒３１の相互間に配置されている弾性体としてのゴム３２と、を有している。複数の筒３１は、いずれも、円錐の底面に平行な面で、この円錐の頭部を切断した立体形状の周面の形状を成している。
【００２９】
ゴム３２は、第一軸Ａ１に対して垂直な面内の方向で、第一軸Ａ１に垂直な第二軸Ａ２を含む領域に配置され、第一軸Ａ１及び第二軸Ａ２に垂直な第三軸Ａ３を含む領域には、配置されていない。
【００３０】
この軸バネ３０は、第一軸Ａ１が上下方向を向き、第三軸Ａ３が左右方向を向くように配置されている。よって、軸バネ３０は、第一軸Ａ１を基準にして、台車枠１１の前後方向にゴム３２が存在し、第一軸Ａ１を基準にして、台車枠１１の左右方向にゴム３２が存在しない。
【００３１】
軸箱２５の張出し部２６の上面には、上方に突出した円筒状の凸部２６ａ（図５）が形成されている。この凸部２６ａが、軸バネ３０の最も内側の筒３１内に嵌まり込んでいる。
【００３２】
各輪軸ユニット２０の各旋回器４０は、軸バネ３０毎に設けられている。各旋回器４０は、いずれも、軸バネ３０に取り付けられている第一受け座（第一部材）４１と、台車枠側梁１２に取り付けられている第二受け座（第二部材）４２と、これら第一受け座４１と第二受け座４２との間に配置されている複数の球形コロ４３と、を有している。
【００３３】
軸バネ３０の上部は、軸バネ受け３５で覆われている。第一受け座４１は、ボルト３９により、軸バネ受け３５に取り付けられている。また、第二受け座４２は、台車枠側梁１２の下面から下方に突出した受け座堰１２ａに囲まれて、台車枠側梁１２に対して水平方向に相対移動できないよう取り付けられている。なお、ここでは、台車枠側梁１２の下面から下方に突出した受け座堰１２ａを設けているが、この代りに、台車枠側梁１２の下面に、上方へ凹む受け座溝を形成し、ここに第二受け座４２を嵌め込んでもよい。
【００３４】
第一受け座４１及び第二受け座４２には、それぞれ、複数の球形コロ４３が転がるガイド溝４４が形成されている。このガイド溝４４は、旋回円Ｃ（図５）に沿った方向に延びている。ガイド溝４４の溝幅寸法は、球形コロ４３の径寸法よりも僅かに大きい。ここで、旋回円Ｃは、図１に示すように、輪軸２２が延びている左右方向におけるこの輪軸２２の中心を通り、上下方向に延びる旋回軸Ａｃを中心とし、平面視で、軸バネ３０の第一軸Ａ１を通る円のことである。よって、第二受け座４２は、第一受け座４１に対して、ガイド溝４４が延びている方向、つまり旋回円Ｃに沿った方向に相対移動することができる。
【００３５】
このように、第二受け座４２は、第一受け座４１に対して、旋回円Ｃに沿った方向に相対移動可能であるため、この相対移動過程で、旋回円Ｃに沿った方向のガイド溝４４の端部から球形コロ４３が転がり出るおそれがある。そこで、ここでは、旋回円Ｃに沿った方向における、第一受け座４１の一方の端部は、第一受け座４１及び第二受け座４２のガイド溝４４の開口を塞ぐ蓋が形成され、第二受け座４２の他方の端部には、第一受け座４１及び第二受け座４２のガイド溝４４の開口を塞ぐ蓋が形成されている。
【００３６】
図１〜図３に示す復元バネ５１は、筒状の第一ケーシングと、第一ケーシングの内周面に外周面が接する筒状の第二ケーシングと、一方の端部が第一ケーシングの底に取り付けられ、他方の端部が第二ケーシングの底に取り付けられているコイルバネと、を有している。この復元バネ５１は、ケーシング内のコイルバネの弾性方向が旋回円Ｃに沿う向きに配置され、第一ケーシングの底が軸箱２５にピン結合され、第二ケーシングの底が台車枠側梁１２から延びるブラケット１２ｂ（図２）にピン結合されている。
【００３７】
減衰ダンパ５５は、筒状のケーシングと、一方の端部にピストンが固定されているピストンロッドと、を有している。ケーシング内には、ピストンが摺動可能に挿入され、さらに、ピストンの摺動に対する抵抗となるオイル等が入れられている。この減衰ダンパ５５は、ケーシング内のピストンの摺動方向が旋回円Ｃに沿う向きに配置され、ケーシングの底が軸箱２５にピン結合され、ピストンロッドの端部が台車枠側梁１２から延びるブラケットにピン結合されている。
【００３８】
以上、本実施形態では、輪軸２２を回転可能に支持する軸箱２５に取り付けられている軸バネ３０と台車枠１１との間に、旋回器４０を設けたので、台車枠１１に対して輪軸２２を相対的に旋回させることができる。よって、本実施形態の鉄道車両は、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ以下）のレール上でも、円滑に走行することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、復元バネ５１により、台車枠１１に対する輪軸２２の相対的な旋回を抑制し、しかも、減衰ダンパ５５により、復元バネ５１のバネ振動を素早く収束させることができる。よって、本実施形態の車両は、小曲線半径のレール上でも、直線状のレール上でも安定走行することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、一つの軸箱２５に対して、二個の軸バネ３０を設けると共に、二個の旋回器４０を設けているが、これら二個の旋回器４０を一体化して、一つの軸箱２５に対して一個の旋回器を設けるようにしてもよい。
【００４１】
「第二実施形態」
次に、図８〜図１０を用いて、本発明に係る第二実施形態としての鉄道車両について説明する。
【００４２】
本実施形態の鉄道車両の台車１０ｂも、図８及び図９に示すように、第一実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｂと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｂも、第一実施形態と同様、外側輪軸ユニット２０ｂｏと、中央側輪軸ユニット２０ｂｉとがある。
【００４３】
各輪軸ユニット２０ｂは、いずれも、前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、左右一対の軸箱２５を上下方向に移動可能に支持する軸箱リンク２７と、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０ｂと、軸輪２２の旋回を抑制する復元バネ５１及び減衰ダンパ５５と、を有している。
【００４４】
軸箱リンク２７の一方の端部は、一つの軸箱２５とピン結合し、他方の端部は、台車枠１１の中間横梁１４とピン結合している。各軸箱２５の上方には、台車枠側梁１２が位置している。すなわち、軸箱リンク２７の一方の端部がピン結合する各軸箱２５は、左右方向において、台車枠側梁１２の位置に設けられている。一方、軸箱リンク２７の他方の端部がピン結合する中間横梁１４は、一対の台車枠側梁１２に対して、左右方向の内側に設けられている。このため、軸箱リンク２７は、軸箱２５から中間横梁１４に向かうに連れて、台車枠１１の左右方向の内側に傾斜する傾斜部２８を有している。
【００４５】
各軸箱リンク２７の各ピン結合部分には、図１０に示すように、球面ブッシュ２９が設けられており、各ピン結合部分を中心として、他方のピン結合部分が相対的に揺動できるようになっている。
【００４６】
ここで、本実施形態の旋回軸Ａｃ１は、左右一対の軸箱リンク２７のうち、一方の軸箱リンク２７の軸箱２５とのピン結合位置とこの軸箱リンク２７の中間横梁１４とのピン結合位置とを結ぶ線分の延長線と、他方の軸箱リンク２７の軸箱２５とのピン結合位置とこの軸箱リンク２７の中間横梁１４とのピン結合位置とを結ぶ線分の延長線との交点を通り、上下方向に延びる軸である。また、旋回円Ｃ１は、この旋回軸Ａｃ１を中心とし、平面視で軸バネ３０の第一軸Ａ１を通る円である。
【００４７】
各軸箱２５と台車枠側梁１２との間であって、台車枠１１の前後方向において、軸箱２５が支持している輪軸２２と同じ位置には、一つの軸バネ３０が設けられている。すなわち、本実施形態において、軸バネ３０は、一つの軸箱２５に対して１個設けられ、一つの台車１０ｂには合計４個設けられている。
【００４８】
各輪軸ユニット２０ｂの各旋回器４０ｂは、軸バネ３０毎に設けられている。よって、旋回器４０ｂは、一つの台車１０ｂに対して、４個設けられている。この旋回器４０ｂは、基本的に第一実施形態の旋回器４０と同じで、各受け座に形成されているガイド溝も旋回円Ｃ１に沿った方向に延びている。但し、前述したように、本実施形態の旋回円Ｃ１は、第一実施形態と異なっているため、旋回器４０ｂの各受け座に形成されているガイド溝の向きも第一実施形態と異なっている。
【００４９】
復元バネ５１及び減衰ダンパ５５は、いずれも、第一実施形態のものと同一である。但し、前述したように、本実施形態の旋回円Ｃ１が第一実施形態と異なっているため、復元バネ５１は、そのケーシング内のコイルバネの弾性方向が旋回円Ｃ１に沿う向きに配置されている関係で、その位置及び向きが第一実施形態と異なっている。さらに、減衰ダンパ５５も、そのケーシング内のピストンの摺動方向が旋回円Ｃ１に沿う向きに配置されている関係で、その位置及び向きが第一実施形態と異なっている。
【００５０】
以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、軸輪２２を回転可能に支持する軸箱２５に取り付けられている軸バネ３０と、台車枠１１との間に、旋回器４０ｂを設けたので、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ以下）のレール上でも、円滑に走行することができる。但し、本実施形態では、旋回円Ｃ１の半径が第一実施形態の旋回円Ｃの半径よりも大きいため、円滑に走行できるレールの曲線半径は、第一実施形態よりも大きくなる。
【００５１】
「第三実施形態」
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明に係る第三実施形態としての鉄道車両について説明する。
【００５２】
本実施形態の鉄道車両の台車１０ｃは、第一実施形態の変形例であり、図１１に示すように、以上の各実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｃと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｃも、以上の各実施形態と同様、外側輪軸ユニット２０ｃｏと、中央側輪軸ユニット２０ｃｉとがある。
【００５３】
各輪軸ユニット２０ｃは、基本的に、第一実施形態の輪軸ユニット２０と同一で、一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、を有している。
【００５４】
さらに、外側輪軸ユニット２０ｃｏは、第一実施形態と同様、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０と、軸輪２２の旋回を抑制する復元バネ５１及び減衰ダンパ５５と、を有している。
【００５５】
一方、中央側輪軸ユニット２０ｃｉは、第一実施形態と異なり、旋回器４０、復元バネ５１及び減衰ダンパ５５を有していない。
【００５６】
よって、本実施形態では、外側輪軸ユニット２０ｃｏの輪軸２２は、旋回軸Ａｃを中心として比較的容易に旋回する一方で、中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２はほとんど旋回しない。
【００５７】
このため、本実施形態の鉄道車両が曲率半径Ｒのレール上を走行する場合、図１２を示すように、車体１の前側の下部に配置されている前側台車１０ｃの前側の輪軸ユニット、つまり外側輪軸ユニット２０ｃｏの輪軸２２は、レールの形状に沿って旋回するものの、後側の輪軸ユニット、つまり中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２は、ほとんど旋回しない。また、車体１の後側の下部に配置されている後側台車１０ｃの前側の輪軸ユニット、つまり中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２は、ほとんど旋回しないものの、後側の輪軸ユニット、つまり外側輪軸ユニット２０ｃｏの輪軸２２は、レールの形状に沿って旋回する。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、前側台車１０ｃ及び後側台車１０ｃの中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２がほとんど旋回しないものの、前側台車１０ｃ及び後側台車１０ｃの外側輪軸ユニット２０ｃｏ、つまり、この車両の最前部の輪軸ユニット２０ｃｏ及び最後部の輪軸ユニット２０ｃｏの軸輪２２がレール形状に沿って旋回する。このため、本実施形態でも、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ以下）のレール上を円滑に走行することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、各台車１０ｃの中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２がほとんど旋回しないため、直線のレール上を安定走行することができる。
【００６０】
なお、本実施形態は、第一実施形態の変形例であるが、第二実施形態においても同様に、変形してもよい。
【００６１】
「変形例１」
次に、以上の実施形態の第一変形例について、図１３を用いて説明する。
【００６２】
以上の各実施形態の軸バネ３０は、複数の筒３１と、複数の筒３１の相互間に配置されたゴム３２とを有するものであるが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように、軸バネ３０ｄをコイルバネで形成してもよい。
【００６３】
この場合、軸箱２５の上面に上方に突出する円柱状の凸部２６ａを形成し、この凸部２６ａを、軸バネ３０ｄであるコイルバネの一方の端部側から内周側に入れて、この軸バネ３０ｄを軸箱２５に取り付ける。また、軸バネ３０であるコイルバネの他方の端部には、バネ受け座３６ｄを取り付ける。このバネ受け座３６ｄは、軸バネ３０であるコイルバネの外径よりも大きな面積を持つバネ受け板３７と、バネ受け板３７のほぼ中央から下方に突出する円柱状の凸部３８とを有している。この凸部３８をコイルバネの他方の端部側から内周側に入れて、このコイルバネで形成されている軸バネ３０ｄをバネ受け座３６に取り付ける。
【００６４】
旋回器４０の第一受け座４１は、バネ受け板３７にボルト３９で固定されている。一方、この旋回器４０の第二受け座４２は、第一実施形態と同様、台車枠側梁１２の下面から下方に突出した受け座堰１２ａに囲まれて、台車枠側梁１２に対して水平方向に相対移動できないよう取り付けられている。
【００６５】
なお、本変形例では、バネ受け板３７に円柱状の凸部３８を形成し、この凸部３８を軸バネ３０ｄの内周側に入れているが、バネ受け板３７に、円筒状の堰を形成し、この堰の内周側に軸バネ３０ｄを入れるようにしてもよい。また、以上の各実施形態及び本変形例では、軸箱２５に円柱状の凸部２６ａを形成し、この凸部２６ａを軸バネ３０，３０ｄの内周側に入れているが、軸箱２５に、円筒状の堰を形成し、この堰の内周側に軸バネ３０，３０ｄを入れるようにしてもよい。
【００６６】
「変形例２」
次に、以上の実施形態の第二変形例について、図１４及び図１５を用いて説明する。
【００６７】
以上の各実施形態の鉄道車両は、台車枠１１と車体１との間に、空気バネ１５を設け、この空気バネ１５により、車体１に対する台車枠１１の上下方向の変位を吸収すると共に、車体１に対する台車枠１１の旋回性をある程度確保しているが、図１４及び図１５に示すように、車体１と台車枠１１とのうち、一方に旋回ピン２を設け、他方に、この旋回ピン２が回転可能にはまり込むピン受け座３を設けて、車体１に対する台車枠１１の旋回性を確保するようにしてもよい。
【００６８】
「その他の変形例」
以上の各実施形態の旋回器４０，４０ｂは、いずれも、球形コロ４３を有する転がり軸受けであるが、球形コロ４３の代わりに、円柱形コロを用いてもよい。
【００６９】
また、以上の各実施形態の旋回器は、転がり軸受けではなく、すべり軸受けであってもよい。この場合、第一受け座と第二受け座とのうち、一方に旋回円に沿った方向に延びるガイドを形成し、他方にこのガイドに摺接するガイド受けを形成することになる。
【００７０】
また、以上の各実施形態の台車は、いずれも、復元バネ５１及び減衰ダンパ５５を有しているが、復元バネ５１のみであってもよい。また、以上の実施形態では、いずれも、復元バネ５１と減衰ダンパ５５とが互いに独立しているものであるが、これらの代りに、ケーシング内に、バネ、ピストン、オイル等が入れられ、復元バネと減衰ダンパとの機能を併せ持つダンパを用いてもよい。
【００７１】
また、以上の各実施形態の鉄道車両は、いずれも、１台の車体１に対して２台の台車１０が設けられているものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１台の車体１に対して台車１０が１台のみ設けられているものにも適用することができる。この場合、１台の台車１０に対して、４つの空気バネ１５を設け、これら４つの空気バネ１５で車体１を支持するようにすることが好ましい。これら４つの空気バネ１５は、例えば、１台の台車１０中の前後の輪軸２２のそれぞれの上方に配置する方法が考えられる。このように、１台の車体１に対して台車１０を１台のみ設ける場合、空気バネ１５の数や位置に応じて、台車枠側梁１２等の形状が変わる。
【００７２】
但し、第三実施形態のように、台車枠１１における車体１の前後方向での外側に配置されている外側輪軸ユニット２０ｃｏと、台車枠１１における車体１の前後方向での中央側に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｃｉとの構成を変える場合には、１台の車体１に対して複数の台車１０が設けられていることを前提としているので、１台の車体１に対して複数の台車１０が設けられている必要がある。
【符号の説明】
【００７３】
１：車体、１０，１０ｂ，１０ｃ：台車、１１：台車枠、１５：空気バネ、２０，２０ｂ，２０ｃ：輪軸ユニット、２０ｏ，２０ｂｏ，２０ｃｏ：外側輪軸ユニット、２０ｉ，２０ｂｉ，２０ｃｉ：中央側輪軸ユニット、２１：車輪、２２：輪軸、２５：軸箱、３０，３０ｄ：軸バネ、４０，４０ｂ：旋回器、４１：第一受け座、４２：第二受け座、４３：球形コロ、５１：復元バネ、５５：減衰ダンパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体と、車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用台車としては、例えば、特許文献１に記載されている台車がある。
【０００３】
この台車は、車体の下部に取り付けられた台車枠と、左右一対の車輪と、一対の車輪を連結する輪軸と、この輪軸を回転可能に支持する左右一対の軸箱と、上下方向における台車枠と軸箱との間に配置されている軸バネと、を有している。
【０００４】
軸バネは、基準となる第一軸を中心とする複数の筒と、複数の筒の相互間に配置されているゴムと、を有している。ゴムは、隣り合っている筒の相互間であって、第一軸と垂直な第二軸を含む領域に配置され、第一軸及び第二軸に垂直な第三軸を含む領域には配置されていない。この軸バネは、第一軸が上下方向を向き、且つ第三軸、つまりゴムが配置されていない部分が台車枠の左右方向を向くように配置され、台車枠の上下方向及び左右方向の剛性が低く、この方向に比較的弾性変形し易くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９５１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載の台車では、鉄道車両が曲線軌条上を走行する際には、左右一対の車輪の中間を通り、上下方向に延びる仮想の旋回軸回り方向に、軸バネ等が僅かに変形することで、車輪及び輪軸を操舵可能にしていると考えられる。しかしながら、当該台車の軸バネは、前述したように、台車枠の上下方向及び左右方向に比較的弾性変形し易くなっているものの、前述の仮想の旋回軸回り方向の剛性が比較的高く、この方向における大きな変形は望めない。このため、上記特許文献１に記載の台車では、曲線半径の小さなレール上を走行することが困難である、という問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、曲線半径の小さなレール上を容易に走行できる鉄道車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための発明に係る鉄道車両は、
車体と、該車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両において、前記台車は、前記車体の下部に配置されている台車枠と、該台車枠に取り付けられている１以上の輪軸ユニットと、を備え、前記輪軸ユニットは、左右の一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれの回転軸となる輪軸と、該輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱と、前記台車枠と前記軸箱との間に配置され、該台車枠の上下方向に弾性変形する軸バネと、を有し、
前記輪軸ユニットのうちの少なくとも一の輪軸ユニットは、前記台車枠と前記軸バネとの間に配置された旋回器を有し、前記旋回器は、前記上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向に延びるガイドを有する第一部材と、該ガイドに沿って該第一部材に対して相対移動可能な第二部材とを有し、該第一部材と該第二部材とのうちの一方の部材が前記軸バネに固定され、他方の部材が前記台車枠に固定されている、ことを特徴とする。
【０００９】
当該鉄道車両では、輪軸を回転可能に支持する軸箱に取り付けられている軸バネと、台車枠との間に旋回器を設けたので、台車枠に対して輪軸を極めて容易に旋回させることができる。よって、当該鉄道車両は、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。
【００１０】
ここで、前記鉄道車両において、
前記旋回器を有する前記輪軸ユニットは、前記台車枠に対して前記輪軸の旋回を抑制する旋回抑制器を有してもよい。
【００１１】
当該当該車両では、台車枠に対する輪軸の旋回が抑制されるので、小曲線半径のレール上でも、直線状のレール上でも安定走行することができる。
【００１２】
また、前記鉄道車両において、
前記旋回軸は、前記輪軸上であって、該輪軸が伸びている方向の中心に位置してもよい。
【００１３】
当該鉄道車両では、より小曲線半径のレール上でも、走行することができる。
【００１４】
また、前記鉄道車両において、前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、一対の前記輪軸ユニットのいずれもが前記旋回器を有してもよい。
【００１５】
当該鉄道車両では、より小曲線半径のレール上でも、走行することができる。
【００１６】
また、前記鉄道車両において、前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、一対の前記輪軸ユニットのうち、前記車体の前後方向での外側に位置する外側輪軸ユニットのみが前記旋回器を有しており、該車体の前後方向での内側に位置する内側輪軸ユニットは前記旋回器を有していなくてもよい。
【００１７】
当該鉄道車両では、外側輪軸ユニットの輪軸は比較的容易に旋回できるものの、中央側輪軸ユニットの輪軸はほとんど旋回できない。このため、曲線半径の小さなレール上でも直線状のレール上でも、安定走行することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、輪軸を回転可能に支持する軸箱に取り付けられている軸バネと、台車枠との間に旋回器を設けたので、台車枠に対して輪軸を極めて容易に旋回させることができる。よって、本発明によれば、小曲線半径のレール上でも、円滑に走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両用台車の正面図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における鉄道車両の概略平面図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における輪軸ユニットの要部斜視図である。
【図６】本発明に係る第一実施形態における軸バネの平面図である。
【図７】本発明に係る第一実施形態における輪軸ユニットの要部切欠側面である。
【図８】本発明に係る第二実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。
【図９】本発明に係る第二実施形態における鉄道車両用台車の側面図である。
【図１０】本発明に係る第二実施形態における軸箱リンクの平面図である。
【図１１】本発明に係る第三実施形態における鉄道車両用台車の平面図である。
【図１２】本発明に係る第三実施形態における鉄道車両が曲がっているレール上を走行している際の状態を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る第一変形例における軸輪ユニットの要部切欠側面図である。
【図１４】本発明に係る第二変形例における鉄道車両用台車の平面図である。
【図１５】本発明に係る第二変形例における鉄道車両用台車の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る鉄道車両の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
「第一実施形態」
まず、図１〜図７を用いて、本発明に係る第一実施形態としての鉄道車両について説明する。
【００２２】
本実施形態の鉄道車両は、図４に示すように、車体１と、この車体１の下部において車体１の前後方向に間隔をあけて配置されている一対の台車１０と、を備えている。この台車１０は、図１〜図３に示すように、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、該空気バネ１５を車体１の前後方向から挟むようにして台車枠１１に取り付けられている一対の車輪を含む輪軸ユニット２０と、を備えている。なお、以下において、特に断りなく、単に、「上下方向」「前後方向」「左右方向」としている場合、これらの方向は、当該鉄道車両が水平で且つ直線レール上に位置しているときの車体１を基準にした方向を示しているものとする。すなわち、「上下方向」とは軌道の延在方向に直交する断面において該軌道に対して垂直な方向を意味し、「前後方向」とは軌道の延在方向を意味し、さらに、「左右方向」とは軌道の幅方向を意味している。
【００２３】
台車枠１１は、前後方向に延びる左右一対の台車枠側梁１２と、一対の台車枠側梁１２の前後方向の端部で両者を連結する端横梁１３と、一対の台車枠側梁１２の前後方向の中間部で両者を連結する中間横梁１４と、有している。
【００２４】
空気バネ１５は、一対の台車枠側梁１２のそれぞれの前後方向の中央部と、車体１との間に配置されている。
【００２５】
輪軸ユニット２０は、図４に示すように、前後方向に間隔をあけて配置されている一対の台車１０のうち、前側の台車１０に関しては、前側の台車１０の前側（外側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、前側の台車１０の後側（中央側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがあり、後側の台車１０に関しては、後側の台車１０の後側（外側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、後側の台車１０の前側（中央側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがある。すなわち、１台の台車１０の輪軸ユニット２０としては、図１に示すように、台車枠１１における車体１の前後方向での外側（図１における左側）に配置されている外側輪軸ユニット２０ｏと、台車枠１１における車体１の前後方向における中央側（図１における右側）に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｉとがある。
【００２６】
各輪軸ユニット２０は、いずれも、前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０と、軸輪２２の旋回を抑制する復元バネ（旋回抑制器）５１及び減衰ダンパ（旋回抑制器）５５と、を有している。
【００２７】
左右一対の軸箱２５は、それぞれ、輪軸２２を基準にして、この輪軸２２に対して垂直な前側及び後側に延びる張出し部２６を有している。各張出し部２６は、台車枠側梁１２の下方に位置している。軸バネ３０は、軸箱２５の前側の張出し部２６と台車枠側梁１２との間、この軸箱２５の後側の張出し部２６と台車枠側梁１２との間に設けられている。すなわち、軸バネ３０は、一つの軸箱２５に対して２個設けられ、一つの台車１０には合計８個設けられている。
【００２８】
各輪軸ユニット２０の各軸バネ３０は、いずれも、図５〜図７に示すように、基準となる第一軸Ａ１を中心軸とする複数の筒３１と、複数の筒３１の相互間に配置されている弾性体としてのゴム３２と、を有している。複数の筒３１は、いずれも、円錐の底面に平行な面で、この円錐の頭部を切断した立体形状の周面の形状を成している。
【００２９】
ゴム３２は、第一軸Ａ１に対して垂直な面内の方向で、第一軸Ａ１に垂直な第二軸Ａ２を含む領域に配置され、第一軸Ａ１及び第二軸Ａ２に垂直な第三軸Ａ３を含む領域には、配置されていない。
【００３０】
この軸バネ３０は、第一軸Ａ１が上下方向を向き、第三軸Ａ３が左右方向を向くように配置されている。よって、軸バネ３０は、第一軸Ａ１を基準にして、台車枠１１の前後方向にゴム３２が存在し、第一軸Ａ１を基準にして、台車枠１１の左右方向にゴム３２が存在しない。
【００３１】
軸箱２５の張出し部２６の上面には、上方に突出した円筒状の凸部２６ａ（図５）が形成されている。この凸部２６ａが、軸バネ３０の最も内側の筒３１内に嵌まり込んでいる。
【００３２】
各輪軸ユニット２０の各旋回器４０は、軸バネ３０毎に設けられている。各旋回器４０は、いずれも、軸バネ３０に取り付けられている第一受け座（第一部材）４１と、台車枠側梁１２に取り付けられている第二受け座（第二部材）４２と、これら第一受け座４１と第二受け座４２との間に配置されている複数の球形コロ４３と、を有している。
【００３３】
軸バネ３０の上部は、軸バネ受け３５で覆われている。第一受け座４１は、ボルト３９により、軸バネ受け３５に取り付けられている。また、第二受け座４２は、台車枠側梁１２の下面から下方に突出した受け座堰１２ａに囲まれて、台車枠側梁１２に対して水平方向に相対移動できないよう取り付けられている。なお、ここでは、台車枠側梁１２の下面から下方に突出した受け座堰１２ａを設けているが、この代りに、台車枠側梁１２の下面に、上方へ凹む受け座溝を形成し、ここに第二受け座４２を嵌め込んでもよい。
【００３４】
第一受け座４１及び第二受け座４２には、それぞれ、複数の球形コロ４３が転がるガイド溝４４が形成されている。このガイド溝４４は、旋回円Ｃ（図５）に沿った方向に延びている。ガイド溝４４の溝幅寸法は、球形コロ４３の径寸法よりも僅かに大きい。ここで、旋回円Ｃは、図１に示すように、輪軸２２が延びている左右方向におけるこの輪軸２２の中心を通り、上下方向に延びる旋回軸Ａｃを中心とし、平面視で、軸バネ３０の第一軸Ａ１を通る円のことである。よって、第二受け座４２は、第一受け座４１に対して、ガイド溝４４が延びている方向、つまり旋回円Ｃに沿った方向に相対移動することができる。
【００３５】
このように、第二受け座４２は、第一受け座４１に対して、旋回円Ｃに沿った方向に相対移動可能であるため、この相対移動過程で、旋回円Ｃに沿った方向のガイド溝４４の端部から球形コロ４３が転がり出るおそれがある。そこで、ここでは、旋回円Ｃに沿った方向における、第一受け座４１の一方の端部は、第一受け座４１及び第二受け座４２のガイド溝４４の開口を塞ぐ蓋が形成され、第二受け座４２の他方の端部には、第一受け座４１及び第二受け座４２のガイド溝４４の開口を塞ぐ蓋が形成されている。
【００３６】
図１〜図３に示す復元バネ５１は、筒状の第一ケーシングと、第一ケーシングの内周面に外周面が接する筒状の第二ケーシングと、一方の端部が第一ケーシングの底に取り付けられ、他方の端部が第二ケーシングの底に取り付けられているコイルバネと、を有している。この復元バネ５１は、ケーシング内のコイルバネの弾性方向が旋回円Ｃに沿う向きに配置され、第一ケーシングの底が軸箱２５にピン結合され、第二ケーシングの底が台車枠側梁１２から延びるブラケット１２ｂ（図２）にピン結合されている。
【００３７】
減衰ダンパ５５は、筒状のケーシングと、一方の端部にピストンが固定されているピストンロッドと、を有している。ケーシング内には、ピストンが摺動可能に挿入され、さらに、ピストンの摺動に対する抵抗となるオイル等が入れられている。この減衰ダンパ５５は、ケーシング内のピストンの摺動方向が旋回円Ｃに沿う向きに配置され、ケーシングの底が軸箱２５にピン結合され、ピストンロッドの端部が台車枠側梁１２から延びるブラケットにピン結合されている。
【００３８】
以上、本実施形態では、輪軸２２を回転可能に支持する軸箱２５に取り付けられている軸バネ３０と台車枠１１との間に、旋回器４０を設けたので、台車枠１１に対して輪軸２２を相対的に旋回させることができる。よって、本実施形態の鉄道車両は、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ以下）のレール上でも、円滑に走行することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、復元バネ５１により、台車枠１１に対する輪軸２２の相対的な旋回を抑制し、しかも、減衰ダンパ５５により、復元バネ５１のバネ振動を素早く収束させることができる。よって、本実施形態の車両は、小曲線半径のレール上でも、直線状のレール上でも安定走行することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、一つの軸箱２５に対して、二個の軸バネ３０を設けると共に、二個の旋回器４０を設けているが、これら二個の旋回器４０を一体化して、一つの軸箱２５に対して一個の旋回器を設けるようにしてもよい。
【００４１】
「第二実施形態」
次に、図８〜図１０を用いて、本発明に係る第二実施形態としての鉄道車両について説明する。
【００４２】
本実施形態の鉄道車両の台車１０ｂも、図８及び図９に示すように、第一実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｂと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｂも、第一実施形態と同様、外側輪軸ユニット２０ｂｏと、中央側輪軸ユニット２０ｂｉとがある。
【００４３】
各輪軸ユニット２０ｂは、いずれも、前述の一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、左右一対の軸箱２５を上下方向に移動可能に支持する軸箱リンク２７と、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０ｂと、軸輪２２の旋回を抑制する復元バネ５１及び減衰ダンパ５５と、を有している。
【００４４】
軸箱リンク２７の一方の端部は、一つの軸箱２５とピン結合し、他方の端部は、台車枠１１の中間横梁１４とピン結合している。各軸箱２５の上方には、台車枠側梁１２が位置している。すなわち、軸箱リンク２７の一方の端部がピン結合する各軸箱２５は、左右方向において、台車枠側梁１２の位置に設けられている。一方、軸箱リンク２７の他方の端部がピン結合する中間横梁１４は、一対の台車枠側梁１２に対して、左右方向の内側に設けられている。このため、軸箱リンク２７は、軸箱２５から中間横梁１４に向かうに連れて、台車枠１１の左右方向の内側に傾斜する傾斜部２８を有している。
【００４５】
各軸箱リンク２７の各ピン結合部分には、図１０に示すように、球面ブッシュ２９が設けられており、各ピン結合部分を中心として、他方のピン結合部分が相対的に揺動できるようになっている。
【００４６】
ここで、本実施形態の旋回軸Ａｃ１は、左右一対の軸箱リンク２７のうち、一方の軸箱リンク２７の軸箱２５とのピン結合位置とこの軸箱リンク２７の中間横梁１４とのピン結合位置とを結ぶ線分の延長線と、他方の軸箱リンク２７の軸箱２５とのピン結合位置とこの軸箱リンク２７の中間横梁１４とのピン結合位置とを結ぶ線分の延長線との交点を通り、上下方向に延びる軸である。また、旋回円Ｃ１は、この旋回軸Ａｃ１を中心とし、平面視で軸バネ３０の第一軸Ａ１を通る円である。
【００４７】
各軸箱２５と台車枠側梁１２との間であって、台車枠１１の前後方向において、軸箱２５が支持している輪軸２２と同じ位置には、一つの軸バネ３０が設けられている。すなわち、本実施形態において、軸バネ３０は、一つの軸箱２５に対して１個設けられ、一つの台車１０ｂには合計４個設けられている。
【００４８】
各輪軸ユニット２０ｂの各旋回器４０ｂは、軸バネ３０毎に設けられている。よって、旋回器４０ｂは、一つの台車１０ｂに対して、４個設けられている。この旋回器４０ｂは、基本的に第一実施形態の旋回器４０と同じで、各受け座に形成されているガイド溝も旋回円Ｃ１に沿った方向に延びている。但し、前述したように、本実施形態の旋回円Ｃ１は、第一実施形態と異なっているため、旋回器４０ｂの各受け座に形成されているガイド溝の向きも第一実施形態と異なっている。
【００４９】
復元バネ５１及び減衰ダンパ５５は、いずれも、第一実施形態のものと同一である。但し、前述したように、本実施形態の旋回円Ｃ１が第一実施形態と異なっているため、復元バネ５１は、そのケーシング内のコイルバネの弾性方向が旋回円Ｃ１に沿う向きに配置されている関係で、その位置及び向きが第一実施形態と異なっている。さらに、減衰ダンパ５５も、そのケーシング内のピストンの摺動方向が旋回円Ｃ１に沿う向きに配置されている関係で、その位置及び向きが第一実施形態と異なっている。
【００５０】
以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、軸輪２２を回転可能に支持する軸箱２５に取り付けられている軸バネ３０と、台車枠１１との間に、旋回器４０ｂを設けたので、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ以下）のレール上でも、円滑に走行することができる。但し、本実施形態では、旋回円Ｃ１の半径が第一実施形態の旋回円Ｃの半径よりも大きいため、円滑に走行できるレールの曲線半径は、第一実施形態よりも大きくなる。
【００５１】
「第三実施形態」
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明に係る第三実施形態としての鉄道車両について説明する。
【００５２】
本実施形態の鉄道車両の台車１０ｃは、第一実施形態の変形例であり、図１１に示すように、以上の各実施形態と同様、車体１の下部に配置されている台車枠１１と、台車枠１１と車体１との間に配置されている空気バネ１５と、台車枠１１に取り付けられている左右一対の車輪２１を含む輪軸ユニット２０ｃと、を備えている。また、輪軸ユニット２０ｃも、以上の各実施形態と同様、外側輪軸ユニット２０ｃｏと、中央側輪軸ユニット２０ｃｉとがある。
【００５３】
各輪軸ユニット２０ｃは、基本的に、第一実施形態の輪軸ユニット２０と同一で、一対の車輪２１と、一対の車輪２１を連結する輪軸２２と、輪軸２２を回転可能に支持する左右一対の軸箱２５と、台車枠１１と軸箱２５との間に配置されている軸バネ３０と、を有している。
【００５４】
さらに、外側輪軸ユニット２０ｃｏは、第一実施形態と同様、軸バネ３０と台車枠１１との間に配置されている旋回器４０と、軸輪２２の旋回を抑制する復元バネ５１及び減衰ダンパ５５と、を有している。
【００５５】
一方、中央側輪軸ユニット２０ｃｉは、第一実施形態と異なり、旋回器４０、復元バネ５１及び減衰ダンパ５５を有していない。
【００５６】
よって、本実施形態では、外側輪軸ユニット２０ｃｏの輪軸２２は、旋回軸Ａｃを中心として比較的容易に旋回する一方で、中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２はほとんど旋回しない。
【００５７】
このため、本実施形態の鉄道車両が曲率半径Ｒのレール上を走行する場合、図１２を示すように、車体１の前側の下部に配置されている前側台車１０ｃの前側の輪軸ユニット、つまり外側輪軸ユニット２０ｃｏの輪軸２２は、レールの形状に沿って旋回するものの、後側の輪軸ユニット、つまり中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２は、ほとんど旋回しない。また、車体１の後側の下部に配置されている後側台車１０ｃの前側の輪軸ユニット、つまり中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２は、ほとんど旋回しないものの、後側の輪軸ユニット、つまり外側輪軸ユニット２０ｃｏの輪軸２２は、レールの形状に沿って旋回する。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、前側台車１０ｃ及び後側台車１０ｃの中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２がほとんど旋回しないものの、前側台車１０ｃ及び後側台車１０ｃの外側輪軸ユニット２０ｃｏ、つまり、この車両の最前部の輪軸ユニット２０ｃｏ及び最後部の輪軸ユニット２０ｃｏの軸輪２２がレール形状に沿って旋回する。このため、本実施形態でも、小曲線半径（例えば、曲線半径が５０ｍ以下）のレール上を円滑に走行することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、各台車１０ｃの中央側輪軸ユニット２０ｃｉの輪軸２２がほとんど旋回しないため、直線のレール上を安定走行することができる。
【００６０】
なお、本実施形態は、第一実施形態の変形例であるが、第二実施形態においても同様に、変形してもよい。
【００６１】
「変形例１」
次に、以上の実施形態の第一変形例について、図１３を用いて説明する。
【００６２】
以上の各実施形態の軸バネ３０は、複数の筒３１と、複数の筒３１の相互間に配置されたゴム３２とを有するものであるが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように、軸バネ３０ｄをコイルバネで形成してもよい。
【００６３】
この場合、軸箱２５の上面に上方に突出する円柱状の凸部２６ａを形成し、この凸部２６ａを、軸バネ３０ｄであるコイルバネの一方の端部側から内周側に入れて、この軸バネ３０ｄを軸箱２５に取り付ける。また、軸バネ３０であるコイルバネの他方の端部には、バネ受け座３６ｄを取り付ける。このバネ受け座３６ｄは、軸バネ３０であるコイルバネの外径よりも大きな面積を持つバネ受け板３７と、バネ受け板３７のほぼ中央から下方に突出する円柱状の凸部３８とを有している。この凸部３８をコイルバネの他方の端部側から内周側に入れて、このコイルバネで形成されている軸バネ３０ｄをバネ受け座３６に取り付ける。
【００６４】
旋回器４０の第一受け座４１は、バネ受け板３７にボルト３９で固定されている。一方、この旋回器４０の第二受け座４２は、第一実施形態と同様、台車枠側梁１２の下面から下方に突出した受け座堰１２ａに囲まれて、台車枠側梁１２に対して水平方向に相対移動できないよう取り付けられている。
【００６５】
なお、本変形例では、バネ受け板３７に円柱状の凸部３８を形成し、この凸部３８を軸バネ３０ｄの内周側に入れているが、バネ受け板３７に、円筒状の堰を形成し、この堰の内周側に軸バネ３０ｄを入れるようにしてもよい。また、以上の各実施形態及び本変形例では、軸箱２５に円柱状の凸部２６ａを形成し、この凸部２６ａを軸バネ３０，３０ｄの内周側に入れているが、軸箱２５に、円筒状の堰を形成し、この堰の内周側に軸バネ３０，３０ｄを入れるようにしてもよい。
【００６６】
「変形例２」
次に、以上の実施形態の第二変形例について、図１４及び図１５を用いて説明する。
【００６７】
以上の各実施形態の鉄道車両は、台車枠１１と車体１との間に、空気バネ１５を設け、この空気バネ１５により、車体１に対する台車枠１１の上下方向の変位を吸収すると共に、車体１に対する台車枠１１の旋回性をある程度確保しているが、図１４及び図１５に示すように、車体１と台車枠１１とのうち、一方に旋回ピン２を設け、他方に、この旋回ピン２が回転可能にはまり込むピン受け座３を設けて、車体１に対する台車枠１１の旋回性を確保するようにしてもよい。
【００６８】
「その他の変形例」
以上の各実施形態の旋回器４０，４０ｂは、いずれも、球形コロ４３を有する転がり軸受けであるが、球形コロ４３の代わりに、円柱形コロを用いてもよい。
【００６９】
また、以上の各実施形態の旋回器は、転がり軸受けではなく、すべり軸受けであってもよい。この場合、第一受け座と第二受け座とのうち、一方に旋回円に沿った方向に延びるガイドを形成し、他方にこのガイドに摺接するガイド受けを形成することになる。
【００７０】
また、以上の各実施形態の台車は、いずれも、復元バネ５１及び減衰ダンパ５５を有しているが、復元バネ５１のみであってもよい。また、以上の実施形態では、いずれも、復元バネ５１と減衰ダンパ５５とが互いに独立しているものであるが、これらの代りに、ケーシング内に、バネ、ピストン、オイル等が入れられ、復元バネと減衰ダンパとの機能を併せ持つダンパを用いてもよい。
【００７１】
また、以上の各実施形態の鉄道車両は、いずれも、１台の車体１に対して２台の台車１０が設けられているものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１台の車体１に対して台車１０が１台のみ設けられているものにも適用することができる。この場合、１台の台車１０に対して、４つの空気バネ１５を設け、これら４つの空気バネ１５で車体１を支持するようにすることが好ましい。これら４つの空気バネ１５は、例えば、１台の台車１０中の前後の輪軸２２のそれぞれの上方に配置する方法が考えられる。このように、１台の車体１に対して台車１０を１台のみ設ける場合、空気バネ１５の数や位置に応じて、台車枠側梁１２等の形状が変わる。
【００７２】
但し、第三実施形態のように、台車枠１１における車体１の前後方向での外側に配置されている外側輪軸ユニット２０ｃｏと、台車枠１１における車体１の前後方向での中央側に配置されている中央側輪軸ユニット２０ｃｉとの構成を変える場合には、１台の車体１に対して複数の台車１０が設けられていることを前提としているので、１台の車体１に対して複数の台車１０が設けられている必要がある。
【符号の説明】
【００７３】
１：車体、１０，１０ｂ，１０ｃ：台車、１１：台車枠、１５：空気バネ、２０，２０ｂ，２０ｃ：輪軸ユニット、２０ｏ，２０ｂｏ，２０ｃｏ：外側輪軸ユニット、２０ｉ，２０ｂｉ，２０ｃｉ：中央側輪軸ユニット、２１：車輪、２２：輪軸、２５：軸箱、３０，３０ｄ：軸バネ、４０，４０ｂ：旋回器、４１：第一受け座、４２：第二受け座、４３：球形コロ、５１：復元バネ、５５：減衰ダンパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、該車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両において、
前記台車は、前記車体の下部に配置されている台車枠と、該台車枠に取り付けられている１以上の輪軸ユニットと、を備え、
前記輪軸ユニットは、左右の一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれの回転軸となる輪軸と、該輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱と、前記台車枠と前記軸箱との間に配置され、該台車枠の上下方向に弾性変形する軸バネと、を有し、
前記輪軸ユニットのうちの少なくとも一の輪軸ユニットは、前記台車枠と前記軸バネとの間に配置された旋回器を有し、
前記旋回器は、前記上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向に延びるガイドを有する第一部材と、該ガイドに沿って該第一部材に対して相対移動可能な第二部材とを有し、該第一部材と該第二部材とのうちの一方の部材が前記軸バネに固定され、他方の部材が前記台車枠に固定されている、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両において、
前記旋回器を有する前記輪軸ユニットは、前記台車枠に対して前記輪軸の旋回を抑制する旋回抑制器を有する、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鉄道車両において、
前記旋回軸は、前記輪軸上であって、該輪軸が伸びている左右方向の中心に位置している、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄道車両において、
前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
一対の前記輪軸ユニットのいずれもが前記旋回器を有する、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄道車両において、
前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
一対の前記輪軸ユニットのうち、前記車体の前後方向での外側に位置する外側輪軸ユニットのみが前記旋回器を有しており、該車体の前後方向での内側に位置する内側輪軸ユニットは前記旋回器を有していない、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項１】
車体と、該車体の下部に配置されている台車とを備えている鉄道車両において、
前記台車は、前記車体の下部に配置されている台車枠と、該台車枠に取り付けられている１以上の輪軸ユニットと、を備え、
前記輪軸ユニットは、左右の一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれの回転軸となる輪軸と、該輪軸を回転可能に支持する一対の軸箱と、前記台車枠と前記軸箱との間に配置され、該台車枠の上下方向に弾性変形する軸バネと、を有し、
前記輪軸ユニットのうちの少なくとも一の輪軸ユニットは、前記台車枠と前記軸バネとの間に配置された旋回器を有し、
前記旋回器は、前記上下方向に平行な旋回軸を中心として該軸バネを横切る仮想旋回円に沿った方向に延びるガイドを有する第一部材と、該ガイドに沿って該第一部材に対して相対移動可能な第二部材とを有し、該第一部材と該第二部材とのうちの一方の部材が前記軸バネに固定され、他方の部材が前記台車枠に固定されている、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両において、
前記旋回器を有する前記輪軸ユニットは、前記台車枠に対して前記輪軸の旋回を抑制する旋回抑制器を有する、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鉄道車両において、
前記旋回軸は、前記輪軸上であって、該輪軸が伸びている左右方向の中心に位置している、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄道車両において、
前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
一対の前記輪軸ユニットのいずれもが前記旋回器を有する、
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄道車両において、
前記台車は、前記車体に対して該車体の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
前記輪軸ユニットは、一対の前記台車それぞれの前記台車枠に対して、該台車枠の前後方向に間隔をあけて一対配置されており、
一対の前記輪軸ユニットのうち、前記車体の前後方向での外側に位置する外側輪軸ユニットのみが前記旋回器を有しており、該車体の前後方向での内側に位置する内側輪軸ユニットは前記旋回器を有していない、
ことを特徴とする鉄道車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１７１４１４（Ｐ２０１２−１７１４１４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３３５００（Ｐ２０１１−３３５００）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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