特許 6593217 鉄道車両用台車、及びその台車を備えた鉄道車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593217

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】鉄道車両用台車、及びその台車を備えた鉄道車両

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/30 20060101AFI20191010BHJP

【ＦＩ】

   B61F5/30 C

   B61F5/30 E

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-28493(P2016-28493)

(22)【出願日】2016年2月18日

(65)【公開番号】特開2017-144901(P2017-144901A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年10月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】水野 将明

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０２０６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−００３１６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−０８８６６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｆ ５／２６

Ｂ６１Ｆ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右に側はりを有する台車枠と、
前記台車枠の前後に配置された輪軸と、
前記各輪軸の左右に配置され、前記各輪軸を回転可能に支持する軸箱と、
前記各軸箱と前記台車枠との間を弾性的に支持する軸箱支持装置と、を備えた鉄道車両用台車であって、
前記軸箱支持装置は、
前記各軸箱から前後方向に沿って突出する取付け部と、
内部に空間を有し、前記取付け部と前記側はりとを結合するゴムと、
前後左右の前記ゴムのうちで互いに斜向いに配置された前記ゴムの組の前記空間同士を連結する配管と、
互いに連結された前記空間及び前記配管に充填された液体と、を含む、鉄道車両用台車。

【請求項2】

請求項１に記載の鉄道車両用台車であって、
前記液体が水又は油である、鉄道車両用台車。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車であって、
前記配管に圧力損失要素を備える、鉄道車両用台車。

【請求項4】

請求項３に記載の鉄道車両用台車であって、
前記圧力損失要素がオリフィス板である、鉄道車両用台車。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車であって、
前記ゴムは、上下方向又は左右方向に沿って内穴を有する円筒状であり、外周を外筒によって覆われ、前記内穴に軸が挿入されており、
前記外筒及び前記軸のうちの一方が前記取付け部に取り付けられ、他方が前記側はりに取り付けられている、鉄道車両用台車。

【請求項6】

請求項５に記載の鉄道車両用台車であって、
前記配管によって連結された前記空間は、それぞれの前記ゴムに挿入された前記軸に対して互いに前後方向で反対側となる位置に形成されている、鉄道車両用台車。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の台車と車体とを備えた、鉄道車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用台車（以下、単に「台車」ともいう）、及びその台車を備えた鉄道車両（以下、単に「車両」ともいう）に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両は、車体と台車とを備え、レール上を走行する。台車は、台車枠と、台車枠の前後に配置された輪軸と、を備える。各輪軸の左右に軸箱が配置され、各輪軸はその軸箱によって回転可能に支持される。各軸箱と台車枠との間は、軸箱支持装置によって弾性的に支持される。軸箱支持装置は、各種の弾性要素（例：バネ、ゴム等）を備え、軸箱（輪軸）と台車枠との間に作用する上下方向（鉛直方向）、左右方向（車両の幅方向）及び前後方向（車両の進行方向）の各荷重を負担する。台車に作用する衝撃荷重、振動等は、軸箱支持装置の弾性要素によって緩和される。

【0003】

鉄道車両には、車両が直線路を高速で走行するときの安定性（以下、「走行安定性」ともいう）と、車両が曲線路を走行するときの安定性（以下、「曲線通過性」ともいう）が求められる。また、高速鉄道車両が、専用路線を走行するだけでなく、曲線路の多い在来線路線に乗り入れて走行する場合がある。この場合の車両には、走行安定性と曲線通過性が高度に求められる。

【0004】

一般に、走行安定性と曲線通過性には、軸箱支持装置による前後方向の支持剛性が影響する。具体的には、支持剛性が高い（固い）ほど、走行安定性が向上する。一方、支持剛性が低い（柔らかい）ほど、曲線通過性が向上する。このように走行安定性と曲線通過性は支持剛性に依存し、相反する関係にある。支持剛性は、主に、軸箱支持装置が備える弾性要素に固有の物理的特性に依存する。そのため、走行安定性と曲線通過性を両立することは難しい。

【0005】

走行安定性と曲線通過性の両立を図る従来技術は、例えば、特開２０１５−１５０９４６号公報（特許文献１）及び特開２０１５−２０６１６号公報（特許文献２）に開示される。特許文献１及び２は、各軸箱と台車枠とを結合する軸箱支持装置の弾性要素として軸ゴムを備えた台車を開示する。この台車は、各軸ゴムによる支持剛性を能動的に切替え可能に構成される。支持剛性の切替えは、各軸ゴムに対して配置されたシリンダ等のアクチュエータによって行われる。アクチュエータは、制御装置からの信号によって作動する。制御装置は、直線路走行時と曲線路走行時を判定し、各アクチュエータに信号を発する。

【0006】

特許文献１及び２の台車によれば、直線路走行時と曲線路走行時において、軸箱支持装置による支持剛性を各走行時に適正な固さに切り替えることができる。そのため、走行安定性と曲線通過性を両立できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５−１５０９４６号公報

【特許文献2】特開２０１５−２０６１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１及び２の台車では、軸箱支持装置による支持剛性を能動的に切り替えるために、アクチュエータ及び制御装置といった特殊な機械部品が必要となり、構成が複雑になる。また、制御にフェールが発生した場合は、かえって性能を悪化させる危険性がある。このため、フェールセーフ機構を考慮する必要があり、更にシステムの構成が複雑となる。

【0009】

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、簡素な構成で、直線路を高速で走行するときの安定性と、曲線路を走行するときの安定性と、を両立できる鉄道車両用台車及び鉄道車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の実施形態による鉄道車両用台車は、台車枠と、輪軸と、軸箱と、軸箱支持装置と、を備える。台車枠は、左右に側はりを有する。輪軸は、台車枠の前後に配置される。軸箱は、各輪軸の左右に配置され、各輪軸を回転可能に支持する。軸箱支持装置は、各軸箱と台車枠との間を弾性的に支持する。そして、軸箱支持装置は、取付け部と、ゴムと、配管と、液体と、を含む。取付け部は、各軸箱から前後方向に沿って突出する。ゴムは、内部に空間を有し、取付け部と側はりとを結合する。配管は、前後左右のゴムのうちで互いに斜向いに配置されたゴムの組の空間同士を連結する。液体は、互いに連結された空間及び配管に充填されている。

【0011】

本発明の実施形態による鉄道車両は、上記の台車と車体とを備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明の鉄道車両用台車及び鉄道車両によれば、簡素な構成で、車両が直線路を高速で走行するときの安定性と、車両が曲線路を走行するときの安定性と、を両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態による鉄道車両用台車を模式的に示す上面図である。

【図2】図２は、図１に示す鉄道車両用台車における軸箱支持装置の一例を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、第１実施形態の鉄道車両が直線路を走行する際の状況を模式的に示す上面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の鉄道車両が曲線路を走行する際の状況を模式的に示す上面図である。

【図5】図５は、本発明の第２実施形態による鉄道車両用台車を模式的に示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態による鉄道車両用台車は、台車枠と、輪軸と、軸箱と、軸箱支持装置と、を備える。台車枠は、左右に側はりを有する。輪軸は、台車枠の前後に配置される。軸箱は、各輪軸の左右に配置され、各輪軸を回転可能に支持する。軸箱支持装置は、各軸箱と台車枠との間を弾性的に支持する。そして、軸箱支持装置は、取付け部と、ゴムと、配管と、液体と、を含む。取付け部は、各軸箱から前後方向に沿って突出する。ゴムは、内部に空間を有し、取付け部と側はりとを結合する。配管は、前後左右のゴムのうちで互いに斜向いに配置されたゴムの組の空間同士を連結する。液体は、互いに連結された空間及び配管に充填されている。

【0015】

上記の台車において、液体が水又は油であることが好ましい。

【0016】

上記の台車において、配管に圧力損失要素を備えることが好ましい。圧力損失要素は、例えばオリフィス板である。

【0017】

上記の台車において、下記の構成とすることが好ましい。ゴムは、上下方向又は左右方向に沿って内穴を有する円筒状であり、外周を外筒によって覆われ、内穴に軸が挿入されている。外筒及び軸のうちの一方が取付け部に取り付けられ、他方が側はりに取り付けられている。

【0018】

この台車の場合、配管によって連結された空間は、それぞれのゴムに挿入された軸に対して互いに前後方向で反対側となる位置に形成されていることが好ましい。

【0019】

本発明の実施形態による鉄道車両は、上記の台車と車体とを備える。

【0020】

以下に、本発明の鉄道車両用台車及び鉄道車両について、その実施形態を詳述する。

【0021】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による鉄道車両用台車を模式的に示す上面図である。図２は、図１に示す鉄道車両用台車における軸箱支持装置の一例を模式的に示す側面図である。図２には、左後の軸箱支持装置６Ｄを代表的に例示する。なお、図１において、上向きが車両の進行方向である。つまり、図１の上下方向が車両の前後方向である。図２では、構成の理解を容易にするため、一部を断面で示す。

【0022】

図１及び図２に示すように、第１実施形態の台車１は、台車枠２と、輪軸３Ａ及び３Ｂと、軸箱５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄと、軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄと、を備える。台車枠２は、左右にそれぞれ側はり２Ａ及び２Ｂを備える。側はり２Ａ及び２Ｂは、前後方向の中央部を横はり２Ｃによって連結されている。

【0023】

輪軸３Ａ及び３Ｂは、台車枠２の前後にそれぞれ配置されている。各輪軸３Ａ及び３Ｂは、それぞれ車軸を備える。各車軸には、左右にそれぞれ車輪４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄが嵌め込まれている。軸箱５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄは、各輪軸３Ａ及び３Ｂの左右の端部にそれぞれ配置され、各輪軸３Ａ及び３Ｂを回転可能に支持する。

【0024】

各軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄは、各軸箱５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄと台車枠２（側はり２Ａ及び２Ｂ）との間をそれぞれ弾性的に支持する。第１実施形態の軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄは、いわゆるモノリンク式の軸箱支持装置に相当する。

【0025】

図２に示すように、左後の軸箱支持装置６Ｄは、軸箱５Ｄの前方（図２では左側）に配置された１本のリンク７Ｄによって、左後の軸箱５Ｄと左側の側はり２Ｂを前後方向で連結する。具体的には、リンク７Ｄの前後の端には、第１の弾性要素として第１のゴム１０Ｄ及び第２の弾性要素として第２のゴム２０Ｄが配置される。左後の軸箱５Ｄの前面から前後方向に沿って取付け部５Ｄａが突出する。第１のゴム１０Ｄは、軸箱５Ｄの取付け部５Ｄａとリンク７Ｄを結合する。第２のゴム２０Ｄは、例えばゴムブッシュであり、左側の側はり２Ｂとリンク７Ｄを結合する。これらの第１のゴム１０Ｄ及び第２のゴム２０Ｄによって、左後の軸箱５Ｄと左側の側はり２Ｂが弾性的に支持される。

【0026】

更に、その軸箱支持装置６Ｄは、軸箱５Ｄの上面上に配置された第３の弾性要素３０Ｄによって、左側の側はり２Ｂの後端部を弾性的に支持する。第３の弾性要素３０Ｄは、例えば、コイルばね及び円筒状の積層ゴムである。

【0027】

右後の軸箱支持装置６Ｃの構成は、上記した左後の軸箱支持装置６Ｄの構成を左右で対称にしたものである。左前の軸箱支持装置６Ｂの構成は、上記した左後の軸箱支持装置６Ｄの構成を前後で対称にしたものである。右前の軸箱支持装置６Ａの構成は、左前の軸箱支持装置６Ｂの構成を左右で対称にしたものである。

【0028】

このような軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄでは、第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄ（第１の弾性要素）が、主として前後方向の荷重を負担する。第２のゴム２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄ（第２の弾性要素）も前後方向の荷重を負担する。第３の弾性要素３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄは、主として上下方向及び左右方向の荷重を負担する。

【0029】

ここで、第１実施形態の軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄは、第１の弾性要素（第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄ）に関し、以下の構成を備える。図２に示すように、左後の第１のゴム１０Ｄは円筒状である。第１のゴム１０Ｄは、その中心に上下方向に沿って内穴１０Ｄａを有する。第１のゴム１０Ｄは外筒８Ｄに収容され、第１のゴム１０Ｄの外周をその外筒８Ｄによって覆われている。また、第１のゴム１０Ｄの内穴１０Ｄａには、軸９Ｄが挿入されている。外筒８Ｄ及び軸９Ｄの材質は、いずれも変形し難い材質（例：鋼等の金属）である。外筒８Ｄは、リンク７Ｄの端に固定されている。一方、軸９Ｄは、軸箱５Ｄの取付け部５Ｄａに固定されている。これにより、軸箱５Ｄ（輪軸）と側はり２Ｂ（台車枠）との間に前後方向の荷重が作用し、外筒８Ｄと軸９Ｄが相対的に前後方向に移動したとき、第１のゴム１０Ｄの弾性変形は外筒８Ｄ内で制限される。

【0030】

更に、その第１のゴム１０Ｄは、密封された空間１０Ｄｂを内部に有する。空間１０Ｄｂは、軸９Ｄに対して前後方向で軸箱５Ｄ側とは反対側に形成されている。つまり、空間１０Ｄｂは、側はり２Ｂの前後方向の中央寄りに形成されている。

【0031】

第１実施形態では、図１に示すように、右後の第１のゴム１０Ｃに関する構成は、上記した左後の第１のゴム１０Ｄに関する構成を左右で対称にしたものである。つまり、右後の第１のゴム１０Ｃの空間１０Ｃｂは、軸９Ｃに対して前後方向で軸箱５Ｃ側とは反対側に形成されている。左前の第１のゴム１０Ｂに関する構成は、上記した左後の第１のゴム１０Ｄに関する構成を前後で対称にしたものである。つまり、左前の第１のゴム１０Ｂの空間１０Ｂｂは、軸９Ｂに対して前後方向で軸箱５Ｂ側とは反対側に形成されている。右前の第１のゴム１０Ａに関する構成は、左前の第１のゴム１０Ｂに関する構成を左右で対称にしたものである。つまり、右前の第１のゴム１０Ａの空間１０Ａｂは、軸９Ａに対して前後方向で軸箱５Ａ側とは反対側に形成されている。要するに、いずれの空間１０Ａｂ、１０Ｂｂ、１０Ｃｂ及び１０Ｄｂも、台車枠２（側はり２Ａ及び２Ｂ）の前後方向の中央寄りに形成されている。

【0032】

更に、前後左右の第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄのうち、互いに斜向いに配置された右前及び左後の第１のゴム１０Ａ及び１０Ｄの組において、その空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂ同士は、第１の配管４０Ａで連結されている。その空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂ、並びに第１の配管４０Ａの内部には、液体が充填されている。同様に、互いに斜向いに配置された左前及び右後の第１のゴム１０Ｂ及び１０Ｃの組において、その空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂ同士は、第２の配管４０Ｂで連結されている。その空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂ、並びに第２の配管４０Ｂの内部には、液体が充填されている。配管４０Ａ及び４０Ｂの材質は、変形し難い材質（例：鋼等の金属）である。液体は、非圧縮性流体であれば特に限定はなく、実用的には水又は油（例：エチレングリコール）であるのが好ましい。なお、寒冷地仕様の台車の場合、好ましくは、液体は不凍液のエチレングリコールである。

【0033】

上記のとおり、いずれの空間１０Ａｂ、１０Ｂｂ、１０Ｃｂ及び１０Ｄｂも、台車枠２（側はり２Ａ及び２Ｂ）の前後方向の中央寄りに形成されている。つまり、第１の配管４０Ａによって連結された右前及び左後の第１のゴム１０Ａ及び１０Ｄの空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂは、それぞれの軸９Ａ及び９Ｄに対して互いに前後方向で反対側となる位置に形成されている。同様に、第２の配管４０Ｂによって連結された左前及び右後の第１のゴム１０Ｂ及び１０Ｃの空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂは、それぞれの軸９Ｂ及び９Ｃに対して互いに前後方向で反対側となる位置に形成されている。

【0034】

このような構成の台車１に空気バネ等を介して車体が結合され、鉄道車両となる。以下に、このような構成の鉄道車両による直線路走行時と曲線路走行時の状況を説明する。

【0035】

図３は、第１実施形態の鉄道車両が直線路を走行する際の状況を模式的に示す上面図である。図３には、台車１が左方向に移動した場合（図３中の白抜き矢印参照）の状況を例示し、レールを点線で示す。なお、図３には、車体の図示は省略する。

【0036】

直線路走行時、台車１が左右方向に移動した場合、前後左右の各車輪４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄには、レールから前後方向のクリープ力が必然的に作用する。例えば、図３に示すように、台車１が左方向に移動すると、前側の輪軸３Ａは次のような挙動をとる。右前の車輪４Ａがレールに対して左方向に移動する。これにより、車輪４Ａとレールとの接触点が車輪４Ａの反フランジ側に移動する。そのため、レールとの接触点における右前の車輪４Ａの半径が減少する。これに対し、左前の車輪４Ｂとレールとの接触点が車輪４Ｂのフランジ側に移動する。そのため、レールとの接触点における左前の車輪４Ｂの半径が増加する。

【0037】

そうすると、右前の車輪４Ａには後向きにクリープ力が作用し、左前の車輪４Ｂには前向きのクリープ力が作用する（図３中の実線矢印参照）。後側の輪軸３Ｂに関しては、前側の輪軸３Ａと同様に、右後の車輪４Ｃには後向きのクリープ力が作用し、左後の車輪４Ｄには前向きのクリープ力が作用する（図３中の実線矢印参照）。

【0038】

これにより、右前の軸箱５Ａには、右前の車輪４Ａから後向きの荷重が作用する。左前の軸箱５Ｂには、左前の車輪４Ｂから前向きの荷重が作用する。右後の軸箱５Ｃには、右後の車輪４Ｃから後向きの荷重が作用する。左後の軸箱５Ｄには、左後の車輪４Ｄから前向きの荷重が作用する。

【0039】

右前の軸箱５Ａに後向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ａの取付け部５Ａａに固定された軸９Ａにも後向きの荷重が作用する。左前の軸箱５Ｂに前向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ｂの取付け部５Ｂａに固定された軸９Ｂにも前向きの荷重が作用する。右後の軸箱５Ｃに後向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ｃの取付け部５Ｃａに固定された軸９Ｃにも後向きの荷重が作用する。左後の軸箱５Ｄに前向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ｄの取付け部５Ｄａに固定された軸９Ｄにも前向きの荷重が作用する。

【0040】

すると、右前の第１のゴム１０Ａが有する空間１０Ａｂには、軸９Ａに作用する後向きの荷重により、圧縮力が作用する。同様に、第１の配管４０Ａによって空間１０Ａｂと連結された左後の第１のゴム１０Ｄが有する空間１０Ｄｂには、軸９Ｄに作用する前向きの荷重により、圧縮力が作用する。このように、両者の空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂには同じ圧縮力が作用するため、空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂ、並びに第１の配管４０Ａに充填された液体は流動しない。

【0041】

一方、左前の第１のゴム１０Ｂが有する空間１０Ｂｂには、軸９Ｂに作用する前向きの荷重により、引張力が作用する。同様に、第２の配管４０Ｂによって空間１０Ｂｂと連結された右後の第１のゴム１０Ｃが有する空間１０Ｃｂには、軸９Ｃに作用する後向きの荷重により、引張力が作用する。このように、両者の空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂには同じ引張力が作用するため、空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂ、並びに第２の配管４０Ｂに充填された液体は流動しない。

【0042】

台車１が右方向に移動した場合の状況は、上記した台車１が左方向に移動した場合とは左右で逆になるだけである。つまり、右前の第１のゴム１０Ａが有する空間１０Ａｂ、及び第１の配管４０Ａによって空間１０Ａｂと連結された左後の第１のゴム１０Ｄが有する空間１０Ｄｂには、同じ引張力が作用する。一方、左前の第１のゴム１０Ｂが有する空間１０Ｂｂ、及び第２の配管４０Ｂによって空間１０Ｂｂと連結された右後の第１のゴム１０Ｃが有する空間１０Ｃｂには、同じ圧縮力が作用する。そのため、空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂの液体は流動しないし、空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂの液体も流動しない。

【0043】

したがって、直線路走行時、台車１が左右方向に移動した場合、液体の流動が生じないため、前後左右の第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの剛性は、変化せずに高いままである。つまり、第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄによる前後方向の支持剛性が高く（固く）なる。これにより、走行安定性を確保することができる。

【0044】

図４は、第１実施形態の鉄道車両が曲線路を走行する際の状況を模式的に示す上面図である。図４には、車両が右旋回の曲線路を走行する場合（図４中の白抜き矢印参照）の状況を例示し、レールを点線で示す。なお、図４には、車体の図示は省略する。

【0045】

曲線路走行時、台車１にはヨーイング変位が発生し、前後左右の各車輪４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄには、レールから前後方向のクリープ力が必然的に作用する。このクリープ力の発生状況は、直線路走行時の場合と若干異なる。

【0046】

一般的に、曲線路の軌道においては、内軌側のレールの長さよりも、外軌側のレールの長さが長い。外軌側のレールの曲線半径が内軌側のレールの曲線半径よりも軌間分だけ大きいからである。一方、１本の車軸に取り付けられた１対の車輪は、車輪と車軸が剛に結合されているため、左右の車輪の回転数は同一である。したがって、外軌側の長いレールを走行する外軌側の車輪と、内軌側の短いレールを走行する内軌側の車輪が、すべり無く走行するためには、外軌側のレールとの接触点における外軌側の車輪の半径は、内軌側のレールとの接触点における内軌側の車輪の半径より大きくなる必要がある。以下、すべり無しで走行する場合を想定し、左右の車輪の接触点位置での半径の差を、純転がり径差と称する。

【0047】

例えば、図４に示すように、車両が右旋回の曲線路を走行する場合、前側の輪軸３Ａは次のような挙動をとる。一般に、曲線路通過時には、外軌側に向くアタック角が発生する。これにより、横クリープ力が発生するため、前側の輪軸３Ａは外軌側に移動する。この場合、内軌側（右前）の車輪４Ａと内軌側（右側）のレールとの接触点は車輪４Ａの反フランジ側に移動する。そのため、レールとの接触点における右前の車輪４Ａの半径は減少する。これに対し、外軌側（左前）の車輪４Ｂと外軌側（左側）のレールとの接触点は車輪４Ｂのフランジ側に移動する。そのため、レールとの接触点における左前の車輪４Ｂの半径は増加する。

【0048】

一般に、外軌側（左前）の車輪４Ｂはフランジ近傍でレールに接触するため、接触点における車輪４Ｂの半径が課題となる。つまり、左右の車輪４Ａ及び４Ｂのレールとの接触部における半径の差は、実際には、純転がり径差よりも大きくなる。そうすると、右前の車輪４Ａには後向きにクリープ力が作用し、左前の車輪４Ｂには前向きのクリープ力が作用する。

【0049】

一方、後側の輪軸３Ｂに関しては、一般に、アタック角がほぼ発生しない。これにより、輪軸３Ｂは軌道の中立位置近傍を走行する。そのため、レールとの接触点における左右の車輪４Ｃ及び４Ｄの半径はほぼ同一となる。そうすると、純転がり径差が確保できないため、前側の輪軸３Ａとは異なり、右後の車輪４Ｃには前向きのクリープ力が作用し、左後の車輪４Ｄには後向きのクリープ力が作用する。

【0050】

これにより、右前の軸箱５Ａには、右前の車輪４Ａから後向きの荷重が作用する。左前の軸箱５Ｂには、左前の車輪４Ｂから前向きの荷重が作用する。右後の軸箱５Ｃには、右後の車輪４Ｃから前向きの荷重が作用する。左後の軸箱５Ｄには、左後の車輪４Ｄから後向きの荷重が作用する。

【0051】

右前の軸箱５Ａに後向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ａの取付け部５Ａａに固定された軸９Ａにも後向きの荷重が作用する。左前の軸箱５Ｂに前向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ｂの取付け部５Ｂａに固定された軸９Ｂにも前向きの荷重が作用する。右後の軸箱５Ｃに前向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ｃの取付け部５Ｃａに固定された軸９Ｃにも前向きの荷重が作用する。左後の軸箱５Ｄに後向きの荷重が作用すると、その軸箱５Ｄの取付け部５Ｄａに固定された軸９Ｄにも後向きの荷重が作用する。

【0052】

すると、右前の第１のゴム１０Ａが有する空間１０Ａｂには、軸９Ａに作用する後向きの荷重により、圧縮力が作用する。これに対し、第１の配管４０Ａによって空間１０Ａｂと連結された左後の第１のゴム１０Ｄが有する空間１０Ｄｂには、軸９Ｄに作用する後向きの荷重により、引張力が作用する。このように、両者の空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂには相反する力が作用する。このため、圧縮力が作用する空間１０Ａｂから、引張力が作用する空間１０Ｄｂに、第１の配管４０Ａを通じて、液体が流動する（図４中の破線矢印参照）。

【0053】

一方、左前の第１のゴム１０Ｂが有する空間１０Ｂｂには、軸９Ｂに作用する前向きの荷重により、引張力が作用する。これに対し、第２の配管４０Ｂによって空間１０Ｂｂと連結された右後の第１のゴム１０Ｃが有する空間１０Ｃｂには、軸９Ｃに作用する前向きの荷重により、圧縮力が作用する。このように、両者の空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂには相反する力が作用する。このため、圧縮力が作用する空間１０Ｃｂから、引張力が作用する空間１０Ｂｂに、第２の配管４０Ｂを通じて、液体が流動する（図４中の破線矢印参照）。

【0054】

車両が左旋回の曲線路を走行する場合の状況は、上記した車両が右旋回の曲線路を走行する場合と左右で逆になるだけである。つまり、右前の第１のゴム１０Ａが有する空間１０Ａｂには引張力が作用し、第１の配管４０Ａによって空間１０Ａｂと連結された左後の第１のゴム１０Ｄが有する空間１０Ｄｂには圧縮力が作用する。一方、左前の第１のゴム１０Ｂが有する空間１０Ｂｂには圧縮力が作用し、第２の配管４０Ｂによって空間１０Ｂｂと連結された右後の第１のゴム１０Ｃが有する空間１０Ｃｂには引張力が作用する。そのため、空間１０Ａｂ及び１０Ｄｂの液体は流動し、空間１０Ｂｂ及び１０Ｃｂの液体も流動する。

【0055】

したがって、曲線路走行時、液体の流動により、前後左右の第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの剛性が低下する。つまり、第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄによる前後方向の支持剛性が低く（柔らかく）なる。これにより、曲線通過性を確保することができる。

【0056】

以上のとおり、第１実施形態によれば、軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄの第１の弾性要素（第１のゴム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄ）による支持剛性を、直線路走行時には高くし、曲線路走行時には低くすることができる。つまり、軸箱支持装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄによる支持剛性を各走行時に適正な固さに切り替えることができる。そのため、走行安定性と曲線通過性を両立できる。しかも、そのような支持剛性の切替えは、アクチュエータ及び制御装置といった特殊な機械部品を用いることなく、車両の動きに応じて受動的に行える。したがって、台車の構成は簡素である。

【0057】

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態による鉄道車両用台車を模式的に示す上面図である。第２実施形態は、上記の第１実施形態の構成を基本としたものであり、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。

【0058】

曲線路走行時、レールの軌道不整や局所的な継ぎ目等により、輪軸に変動的な前後方向の荷重が付与される場合がある。この場合、車両（台車）に変動的な高い横圧が発生する。また、レールの継目等では、車両（台車）に衝撃的に高い荷重が与えられる。これらの衝撃荷重の付与により、台車の部品の寿命低下が懸念される。このような事態は、前後方向の衝撃荷重を減衰する減衰要素を軸箱支持装置に付加することによって改善できる。しかし、軸箱支持装置の周囲のスペースは限られているため、オイルダンパ等の減衰要素の設置は困難である。

【0059】

このような事態に対処するため、第２実施形態では、図５に示すように、第１の配管４０Ａ及び第２の配管４０Ｂに、それぞれオリフィス板４１Ａ及び４１Ｂが設けられている。オリフィス板４１Ａ及び４１Ｂは、液体の流動に対する圧力損失要素である。つまり、曲線路走行時、液体が第１の配管４０Ａを通じて空間１０Ａｂと空間１０Ｄｂとの間を流動する際、オリフィス板４１Ａが液体の流動抵抗となる。同様に、液体が第２の配管４０Ｂを通じて空間１０Ｂｂと空間１０Ｃｂとの間を流動する際、オリフィス板４１Ｂが液体の流動抵抗となる。したがって、オリフィス板４１Ａ及び４１Ｂにより、曲線路走行時の衝撃荷重を減衰できる。

【0060】

その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、第１のゴム１０Ａ〜１０Ｄ（第１の弾性要素）の内穴１０Ａａ〜１０Ｄａは、左右方向に沿って形成された構成であっても構わない。つまり、軸９Ａ〜９Ｄが左右方向に沿って延びる構成であっても構わない。

【0061】

第１のゴム１０Ａ〜１０Ｄの空間１０Ａｂ〜１０Ｄｂは、軸９Ａ〜９Ｄに対して前後方向で軸箱５Ａ〜５Ｄ側に形成された構成であっても構わない。要するに、第１の配管４０Ａによって連結された空間１０Ａｂと空間１０Ｄｂが、軸９Ａ及び９Ｄに対して互いに前後方向で反対側となる位置に形成され、第２の配管４０Ｂによって連結された空間１０Ｂｂと空間１０Ｃｂが、軸９Ｂ及び９Ｃに対して互いに前後方向で反対側となる位置に形成された構成であればよい。

【0062】

第１のゴム１０Ａ〜１０Ｄが軸箱５Ａ〜５Ｄの取付け部５Ａａ〜５Ｄａとリンク７Ａ〜７Ｄを結合する限り、外筒８Ａ〜８Ｄが取付け部５Ａａ〜５Ｄａに固定され、軸９Ａ〜９Ｄがリンク７Ａ〜７Ｄの端に固定された構成であっても構わない。

【0063】

オリフィス板４１Ａ及び４１Ｂは、第１の配管４０Ａ及び第２の配管４０Ｂのうちの一方に設けられても構わない。また、オリフィス板４１Ａ及び４１Ｂは、他の圧力損失要素（例：フィルタ、曲がり管路等）に置き換えることもできる。

【0064】

上記した第１のゴム１０Ａ〜１０Ｄに関する構成は、第２のゴム２０Ａ〜２０Ｄに適用することも可能である。第２のゴム２０Ａ〜２０Ｄも前後方向の荷重を負担するからである。ただし、第２のゴム２０Ａ〜２０Ｄを無くし、台車枠２とリンク７Ａ〜７Ｄを直接結合しても構わない。

【0065】

また、上記の実施形態では、軸箱支持装置としてモノリンク式の軸箱支持装置を採用しているが、いわゆる軸はり式の軸箱支持装置、又は支持板（片板ばね）式の軸箱支持装置を採用することもできる。軸はり式とは、軸箱から前後方向に延びる腕の先端部にゴムブッシュを挿入し、このゴムブッシュと台車枠とを結合する形式である。軸はり式を採用する場合、軸箱から延びる腕が上記の実施形態でいう取付け部に相当する。片板ばね式とは、台車枠から前後方向に延びる平行な２枚の板ばねの先端部にゴムブッシュを挿入し、このゴムブッシュと軸箱から突出する取付け部とを結合する形式である。軸はり式の軸箱支持装置、及び片板ばね式の軸箱支持装置のいずれも、ゴムブッシュが上記の実施形態でいう第１のゴムに相当する。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明は、あらゆる鉄道車両に有効に利用できる。

【符号の説明】

【0067】

１：台車
２：台車枠
２Ａ、２Ｂ：側はり
２Ｃ：横はり
３Ａ、３Ｂ：輪軸
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ：車輪
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ：軸箱
５Ａａ、５Ｂａ、５Ｃａ、５Ｄａ：取付け部
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ：軸箱支持装置
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ：リンク
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ：外筒
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ：軸
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：第１のゴム
１０Ａａ、１０Ｂａ、１０Ｃａ、１０Ｄａ：内穴
１０Ａｂ、１０Ｂｂ、１０Ｃｂ、１０Ｄｂ：空間
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ：第２のゴム
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ：第３の弾性要素
４０Ａ、４０Ｂ：配管
４１Ａ、４１Ｂ：オリフィス板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】