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鉄道車両用台車の操舵装置

国内特許コード P07A012248
整理番号 /NO30382
掲載日 2007年12月21日
出願番号 特願平09-017728
公開番号 特開平10-203364
登録番号 特許第3448445号
出願日 平成9年1月17日(1997.1.17)
公開日 平成10年8月4日(1998.8.4)
登録日 平成15年7月4日(2003.7.4)
発明者
  • 岡本 勲
  • 佐藤 栄作
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
発明の名称 鉄道車両用台車の操舵装置
従来技術、競合技術の概要 現在、実用化されている大部分の鉄道車両用台車では、台車枠に対して前後に配置された車輪軸が、それぞれ単独に、前後方向(車両の進行方向)及び左右方向に比較的強固に弾性結合されている。このような台車は、非かじ取り台車と呼ばれている。この種の台車では、車輪軸の前後方向支持剛性が大きいため、曲線通過時に過大な横圧が車輪フランジ及びレールに作用し、両者の摩耗を促進させたり、横圧増加によるきしみ音の発生、さらには乗上げ脱線の恐れがあり、曲線路における走行安全性及び速度向上を阻害する欠点があった。鉄道車両が曲線を走行する際、輪軸が遠心力で軌道中心より外軌側に寄ると、車輪踏面の勾配により1軸の左右の車輪に直径差が生じ、輪軸が自然に曲率中心に向かい、車輪が曲線の接線方向に転走するようになるが、実際は、車輪踏面の勾配が十分でなかったり、種々の抵抗で輪軸が理想的に曲率中心に向かうことはない。そのため、曲線外軌側の車輪がレールに外向き横方向に与える力(以下、「横圧」と言う)が大きくなり、車輪フランジやレール側面の摩耗が増え、極端な場合は、走行安全性が問題となることもあり、車輪やレール保守費が増大し、速度向上を阻害することが問題となっていた。そこで、曲線通過性能の改善を図るため、車輪軸の前後方向支持剛性を低減し、かつ、二対の車輪軸のヨーイング(Yawing)運動が逆位相となるように、リンク機構により二対の車輪軸を連結したかじ取り装置を有する鉄道車両用台車が提案された(特開平3-19729号公報等)。ここで、特開平8-104233号に開示されている操舵式の台車を例にとって、鉄道車両の操舵メカニズムの基本について説明する。図4は、特開平8-104233号に開示されている操舵式の台車の基本的な操舵メカニズムを説明するための模式的平面図である。図4に示すように、車両が曲線軌道Rを通過する際には、車体201と台車枠202との間には台車回転中心Qまわりに相対ヨーイング運動が発生し、相対変位角αが発生する。相対変位角αが、かじ取り駆動装置210を介してかじ取り装置206の垂直リンク208に伝達され、垂直リンク208を回転中心Oを中心に回動させる。この回動量は捩り軸209によってかじ取り装置206′にも伝達される。それと同時に、垂直リンク208が回動すると垂直リンク208に回動可能に取り付けられた水平リンク207a、207bが回動し、車輪軸203a、203bを曲線のラジアル方向に変位角βだけ回動させ、車輪軸203a、203bは曲線軌道に自動整合される。
産業上の利用分野 本発明は、鉄道車両用の台車枠に対して輪軸組立体を意図的に回動させる操舵装置に関する。特には、車輪軸が迅速かつ十分に軌道曲線の曲率中心を向くように改良を加えた鉄道車両用台車の操舵装置に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 台車枠に対して鉛直軸回りにある角度回動可能に設けられた前後2組の輪軸組立体と、 前後2本の車輪軸を台車の前後方向中心線に対して対称に回動させる操舵機構と、 を備えた鉄道車両用台車の操舵装置であって;上記操舵機構は、曲線軌道走行時における車体に対する台車枠の相対回動角度αをとらえ、この角度αに対応する、台車枠に対する車輪軸の相対回動角度βをもたらすべく車輪軸に回動を与えるように構成されており、ここで該相対回動角度βは、理論的には、β理論値=sin-1(xsinα/L)、x:台車における前後車輪軸中心間距離の半分L:車体における前後台車中心間距離の半分であり、上記操舵機構が、上記相対回動角度β理論値の20~35%増しの回動を車輪軸に与えるべく動作し、車体と台車間や操舵装置、軸箱支持装置等の各部の抵抗に起因する操舵角不足を補うように構成されていることを特徴とする鉄道車両用台車の操舵装置。」
【請求項2】 上記操舵機構が、台車枠の回転中心と同心の回転軸を有し、曲線軌道における回転運動は車体と同じ動きをする操舵はりと、台車枠の左右の側はり前後方向中央付近に各々回転中心を持つ台車枠左右の一対の水平テコと、上記の操舵はりと水平テコを連結するリンクと、該水平テコの回転中心から左右に等距離の点と、当該台車の左右同じ側の前後の軸箱体とを、軸箱体に取り付けた緩衝ゴムを介して連結する連結棒と、を含み;該水平テコのテコ比を、曲線軌道における台車の理論的な回動角αと輪軸の理論的な操舵角βから決まるテコ比の20~35%増しとし、曲線軌道で輪軸の自己操舵性の効果として台車が車体に対して転向して相対回動角を生じ、該台車の相対回動角を上記の操舵はり~リンク~水平テコ~連結棒~緩衝ゴム~軸箱体を介して1台車内の前後2本の輪軸に伝え、曲線走行時に1台車内の前後2本の輪軸を曲線の曲率中心から見て逆ハの字に同量、対称に変位させて各輪軸の軸心を曲線の曲率中心に強制的に向かせるようにしたことを特徴とする請求項1記載の鉄道車両用台車の操舵装置。
産業区分
  • 鉄道
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
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