特許 7225801 緩衝装置、鉄道車両用台車および鉄道車両

(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】

(24)【登録日】2023-02-13

(45)【発行日】2023-02-21

(54)【発明の名称】緩衝装置、鉄道車両用台車および鉄道車両

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/12 20060101AFI20230214BHJP

   B61F 5/08 20060101ALI20230214BHJP

【ＦＩ】

B61F5/12

B61F5/08

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018247655

(22)【出願日】2018-12-28

(65)【公開番号】P2020104793

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-08-10

(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】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】伊保 日和吏

(72)【発明者】

【氏名】下川 嘉之

【審査官】藤井 浩介

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０８５２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０５５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４２２８７４１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｆ ５／１２

Ｂ６１Ｆ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に延びる横梁および前記第１方向に垂直な第２方向に延びる一対の側梁を有する台車枠と、前記台車枠に支持された車体と、を備えた鉄道車両において、前記車体の底部の中心部と前記台車枠との間の力の伝達経路上に設けられ、前記伝達経路に発生する前記第１方向の力を緩衝する緩衝装置であって、
前記伝達経路において直列に接続される緩衝部および位置調整部を備え、
前記緩衝部および前記位置調整部はそれぞれ、前記第１方向の力に対する反力を発生し、
前記緩衝部は、前記第１方向の力に基づいて前記第１方向に移動する第１移動体と、前記第１移動体を前記第１方向に摺動可能に支持する第１支持体と、を有し、
前記第１移動体および前記第１支持体のいずれか一方は変形部を含み、前記変形部は、前記伝達経路に設けられ、前記第１方向の力に基づいて前記第１移動体が前記第１支持体に対して摺動する前に前記第１方向に弾性変形し、
前記位置調整部は、第２移動体と、前記第１方向の力に基づいて前記第２移動体が前記第１方向に相対的に移動できるように前記第２移動体を支持する第２支持体と、前記第２支持体に充填され、前記第２移動体の前記第２支持体に対する相対的な移動に従って流動する流体と、を有し，
前記第１方向の力が所定の第１閾値以上の場合には、前記位置調整部において発生する反力が前記緩衝部において発生する反力よりも大きくなり、
前記第１方向の力が前記第１閾値以下の所定の第２閾値未満の場合には、前記位置調整部において発生する反力が前記緩衝部において発生する反力よりも小さくなる、緩衝装置。

【請求項2】

前記第２支持体は、前記流体の流動を規制することによって前記反力を発生する、請求項１に記載の緩衝装置。

【請求項3】

前記第１移動体および前記第１支持体のうちの一方は、ロッドおよび前記ロッドに固定されたピストンを含み、
前記第１移動体および前記第１支持体のうちの他方は、前記ピストンを摺動可能に収容したシリンダを含み、
前記ピストンは、ゴムからなる前記変形部を含む、請求項１または２に記載の緩衝装置。

【請求項4】

前記第２支持体は、前記流体としてシリコンが充填されたゴムブッシュである、請求項１から３のいずれかに記載の緩衝装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の緩衝装置を備えた鉄道車両用台車。

【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、緩衝装置、鉄道車両用台車および鉄道車両に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両には、大規模な地震が発生した際に、脱線等の事故を回避できる性能を備えることが求められる場合がある。そこで、従来、地震発生時に脱線等の事故を回避するための種々の技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１に開示された鉄道車両では、車体と台車との間に、車体の位置を維持するための規制機構が設けられている。また、規制機構は、クラッシャブル部材を備えている。この鉄道車両では、地震によって鉄道車両に大きな振動エネルギーが与えられた場合に、クラッシャブル部材が変形することによって、振動エネルギーを吸収することができる。これにより、鉄道車両の脱線を抑制することができる。

【0004】

また、例えば、特許文献２に開示された鉄道車両防振装置は、通常時には、乗り心地優先モードで車体の減衰要素（ダンパーおよび空気ばね）の減衰力を制御し、地震発生時には、地震時モードで減衰要素の減衰力を制御する。これにより、通常時には、良好な乗り心地が得られ、地震発生時には、車体の振動を小さくして、脱線を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－１８２１１１号公報

【文献】特開２００７－２６９２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のように、特許文献１および２の技術を用いることによって、地震発生時の鉄道車両の脱線を抑制することができると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、クラッシャブル部材が一度変形すると、通常時の車体の振動を適切に抑制することが難しくなる。このため、クラッシャブル部材が変形するたびに、新たなクラッシャブル部材に取り替える必要がある。これにより、鉄道車両の整備コストが増加する。

【0007】

一方、特許文献２に開示された技術では、地震が発生した後の通常時においても、車体の振動を適切に制御することができると考えられる。しかしながら、ダンパを制御するための制御装置が必要になるので、鉄道車両の製造コストが増加する。

【0008】

そこで、本発明は、通常時および地震発生時の鉄道車両の揺れを適切に制御できる低コストの緩衝装置、鉄道車両用台車および鉄道車両を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、下記の緩衝装置、鉄道車両用台車および鉄道車両を要旨とする。

【0010】

（１）第１方向に延びる横梁および前記第１方向に垂直な第２方向に延びる一対の側梁を有する台車枠と、前記台車枠に支持された車体と、を備えた鉄道車両において、前記車体の底部の中心部と前記台車枠との間の力の伝達経路上に設けられ、前記伝達経路に発生する前記第１方向の力を緩衝する緩衝装置であって、
前記伝達経路において直列に接続される緩衝部および位置調整部を備え、
前記緩衝部および前記位置調整部はそれぞれ、前記第１方向の力に対する反力を発生し、
前記緩衝部は、前記第１方向の力に基づいて前記第１方向に移動する第１移動体と、前記第１移動体を前記第１方向に摺動可能に支持する第１支持体と、を有し、
前記第１移動体および前記第１支持体のいずれか一方は変形部を含み、前記変形部は、前記伝達経路に設けられ、前記第１方向の力に基づいて前記第１移動体が前記第１支持体に対して摺動する前に前記第１方向に弾性変形し、
前記位置調整部は、第２移動体と、前記第１方向の力に基づいて前記第２移動体が前記第１方向に相対的に移動できるように前記第２移動体を支持する第２支持体と、前記第２支持体に充填され、前記第２移動体の前記第２支持体に対する相対的な移動に従って流動する流体と、を有し、
前記第１方向の力が所定の第１閾値以上の場合には、前記位置調整部において発生する反力が前記緩衝部において発生する反力よりも大きくなり、
前記第１方向の力が前記第１閾値以下の所定の第２閾値未満の場合には、前記位置調整部において発生する反力が前記緩衝部において発生する反力よりも小さくなる、緩衝装置。

【0011】

（２）前記第２支持体は、前記流体の流動を規制することによって前記反力を発生する、上記（１）に記載の緩衝装置。

【0012】

（３）前記第１移動体および前記第１支持体のうちの一方は、ロッドおよび前記ロッドに固定されたピストンを含み、
前記第１移動体および前記第１支持体のうちの他方は、前記ピストンを摺動可能に収容したシリンダを含み、
前記ピストンは、ゴムからなる前記変形部を含む、上記（１）または（２）に記載の緩衝装置。

【0013】

（４）前記第２支持体は、前記流体として例えばシリコンが充填されたゴムブッシュである、上記（１）から（３）のいずれかに記載の緩衝装置。

【0014】

（５）上記（１）から（４）のいずれかに記載の緩衝装置を備えた鉄道車両用台車。

【0015】

（６）上記（５）に記載の鉄道車両用台車を備えた鉄道車両。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、通常時および地震発生時の鉄道車両の揺れを低コストで適切に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両を模式的に示す正面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用台車を模式的に示した平面図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係る緩衝装置を説明するための図である。

【図4】図４は、緩衝装置の動作を説明するための図である。

【図5】図５は、鉄道車両用台車の取付け向き変更例を模式的に示した図である。

【図6】図６は、緩衝装置の取付け向き変更例を模式的に示した図である。

【図7】図７は、緩衝装置の他の構造変更例を模式的に示した図である。

【図8】図８は、図７に示した緩衝装置の動作を説明するための図である。

【図9】図９は、鉄道車両用台車の他の取付向き変更例を模式的に示した図である。

【図10】図１０は、鉄道車両台車のその他の変形例を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態に係る緩衝装置、鉄道車両用台車および鉄道車両について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両を模式的に示す正面図である。

【0019】

図１を参照して、鉄道車両１００は、鉄道車両用台車１０（以下、台車１０と略記する。）および車体９０を備えている。車体９０の底部の中心部には、中心ピン９２が固定されている。なお、車体９０および中心ピン９２の構成としては、公知の鉄道車両の車体および中心ピンの構成を採用できる。したがって、車体９０および中心ピン９２の詳細な説明は省略する。

【0020】

図２は、台車１０を示す平面図である。図１および図２を参照して、台車１０は、台車枠１２、複数の車輪１４、複数の車軸１６、一対の空気ばね１８、牽引装置２０および緩衝装置２２を備えている。

【0021】

台車枠１２は、第１方向Ｘ（鉄道車両１００の幅方向）に延びる横梁２４と、平面視において第１方向Ｘに垂直な第２方向Ｙ（鉄道車両１００の前後方向（進行方向））に延びる一対の側梁２６とを備えている。

【0022】

本実施形態では、横梁２４は、一対のパイプ部材２８および一対の連結部材３０を備える。一対のパイプ部材２８はそれぞれ、一対の側梁２６を貫通するように第１方向Ｘに延びている。一対の連結部材３０は、一対の側梁２６よりも外側（第１方向Ｘにおける外側）において、一対のパイプ部材２８を連結している。なお、図１および図２に示した台車枠１２の構成は一例であり、台車枠の構成としては、公知の種々の台車枠の構成を採用できる。

【0023】

一対の側梁２６には、一対の車軸１６が回転可能に支持されている。各車軸１６に、一対の車輪１４が取り付けられている。

【0024】

図１を参照して、台車枠１２は、複数の弾性部材３２を介して車軸１６に支持されている。図１および図２を参照して、一対の空気ばね１８は、台車枠１２において車幅方向の両端部に設けられている。図１を参照して、本実施形態では、各空気ばね１８は、空気ばね座３４を介して側梁２６および連結部材３０に支持されている。本実施形態では、一対の空気ばね１８によって、車体９０が支持される。すなわち、車体９０は、一対の空気ばね１８を介して台車枠１２に支持される。

【0025】

図２を参照して、本実施形態では、牽引装置２０は、Ｚリンク式の牽引装置である。具体的には、牽引装置２０は、上方に向かって開口する孔３６ａを有する牽引梁３６と、一対のリンク部３８とを備える。牽引梁３６の孔３６ａには、中心ピン９２（図１参照）が挿入される。これにより、台車１０と車体９０とが中心ピン９２を介して連結される。本実施形態では、一方のリンク部３８は、一方のパイプ部材２８と牽引梁３６とを連結し、他方のリンク部３８は、他方のパイプ部材２８と牽引梁３６とを連結する。これにより、牽引梁３６が横梁２４に、前後方向（第２方向Ｙ）にかたく、左右方向（第１方向Ｘ）に柔軟に支持される。

【0026】

本実施形態では、牽引梁３６は、横梁２４（台車枠１２）に対して第１方向Ｘに移動できるように一対のリンク部３８によって支持されている。したがって、鉄道車両１００の走行時に車体９０が第１方向Ｘ（車幅方向）に揺れた場合、牽引梁３６は、中心ピン９２とともに、横梁２４に対して第１方向Ｘに移動する。一方で、本実施形態では、空気ばね１８は、台車枠１２と車体９０との間において、第１方向Ｘにばね要素として作用する。また、牽引梁３６は、車体９０の中心ピン９２によって第１方向Ｘに支持されている。したがって、台車枠１２の一部である横梁２４に対して牽引梁３６が所定の位置から第１方向Ｘに移動した場合、空気ばね１８（ばね要素）は、中心ピン９２を介して、牽引梁３６に対して、所定の位置に戻るように第１方向Ｘの力を付与する。

【0027】

なお、図２に示した牽引装置２０の構成は一例であり、牽引装置の構成としては、公知の種々の牽引装置の構成を採用できる。

【0028】

緩衝装置２２は、車体９０の底部の中心部（本実施形態では、中心ピン９２）と台車枠１２（本実施形態では、一方の側梁２６）との間の力の伝達経路上に設けられ、上記伝達経路に発生する第１方向Ｘの力を緩衝する。本実施形態では、緩衝装置２２は、牽引装置２０の牽引梁３６と一方の側梁２６とを連結している。なお、車体９０の底部の中心部と台車枠１２との間で第１方向Ｘの力を伝達する伝達経路は複数存在するが、緩衝装置２２は、その複数の伝達経路のうちの一の伝達経路に設けられる。以下の説明において伝達経路とは、上記複数の伝達経路のうち、緩衝装置が設けられる一の伝達経路を意味する。本実施形態では、牽引装置２０の牽引梁３６および緩衝装置２２によって一の伝達経路が構成されている。

【0029】

図３は、緩衝装置２２を説明するための図であり、（ａ）は、緩衝装置２２の構成を模式的に示した図であり、（ｂ）は、後述する位置調整部４４を示した断面図である。なお、図３（ａ）においては、緩衝部４０の一部を断面で示している。

【0030】

図２および図３を参照して、緩衝装置２２は、緩衝部４０、ロッド４２、位置調整部４４、および支持部材４６を備えている。緩衝部４０、ロッド４２、位置調整部４４、および支持部材４６は、緩衝装置２２と側梁２６との間の力の伝達経路において直列に接続されている。

【0031】

図３（ａ）を参照して、緩衝部４０は、ロッド４０ａ、ピストン４０ｂ、およびシリンダ４０ｃを有している。図２を参照して、本実施形態では、ロッド４０ａは、第１方向Ｘに延びるように、牽引装置２０の牽引梁３６に固定されている。また、本実施形態では、ロッド４０ａは、台車枠１２（横梁２４）に対して、牽引梁３６と一体的に第１方向Ｘに移動する。ロッド４０ａは、例えば、鋼等の金属材料からなる。

【0032】

図３（ａ）を参照して、ピストン４０ｂは、中空円板形状を有し、ロッド４０ａに固定されている。本実施形態では、ピストン４０ｂは、ゴム等の弾性部材からなる。本実施形態では、ピストン４０ｂとして、中空円板状のゴムが用いられる。本実施形態では、ロッド４０ａおよびピストン４０ｂが第１移動体に対応し、ピストン４０ｂが変形部に対応する。また、シリンダ４０ｃが、第１支持体に対応する。

【0033】

本実施形態では、ピストン４０ｂは、断面円形の外周面を有し、シリンダ４０ｃは、断面円形の内周面を有している。ピストン４０ｂの外周面とシリンダ４０ｃの内周面とが密着するように、ピストン４０ｂがシリンダ４０ｃ内に収容されている。詳細は後述するが、シリンダ４０ｃは、ピストン４０ｂを第１方向Ｘに摺動可能に支持している。シリンダ４０ｃは、例えば、鋼等の金属材料からなる。本実施形態では、ロッド４０ａまたはシリンダ４０ｃに対して第１方向Ｘの力が付与された場合に、ピストン４０ｂが弾性変形し、ピストン４０ｂにおいて第１方向Ｘの力に対する反力が発生する。また、ピストン４０ｂまたはシリンダ４０ｃに付与される第１方向Ｘの力が所定の大きさ以上になることによって、ピストン４０ｂは、変形しつつシリンダ４０ｃに対して摺動する。このようにして、緩衝部４０において減衰力が発生する。

【0034】

ロッド４２は、シリンダ４０ｃの底部から一方の側梁２６に向かって第１方向Ｘに延びるように設けられている。本実施形態では、ロッド４２は、シリンダ４０ｃに固定されている。したがって、ロッド４２は、台車枠１２に対して、シリンダ４０ｃと一体的に第１方向Ｘに移動する。ロッド４２は、例えば、鋼等の金属材料からなる。

【0035】

第１方向Ｘにおけるロッド４２の一端部（シリンダ４０ｃとは反対側の端部）に、位置調整部４４が取り付けられている。本実施形態では、位置調整部４４は、第２方向Ｙに延びる軸部材４４ａと、軸部材４４ａを支持するリング状のゴムブッシュ４４ｂとを含む。本実施形態では、軸部材４４ａは、ゴムブッシュ４４ｂの中心部の孔に挿入されている。軸部材４４ａの両端部は、ロッド４２に固定されている。したがって、軸部材４４ａは、台車枠１２に対して、シリンダ４０ｃと一体的に第１方向Ｘに移動する。本実施形態では、ゴムブッシュ４４ｂは、軸部材４４ａがゴムブッシュ４４ｂに対して第１方向Ｘに移動できるように、軸部材４４ａを支持している。軸部材４４ａは、例えば、鋼等の金属材料からなる。本実施形態では、軸部材４４ａが第２移動体に対応し、ゴムブッシュ４４ｂが第２支持体に対応する。

【0036】

図３（ｂ）を参照して、ゴムブッシュ４４ｂ内の空間４８は、隔壁５０，５２によって、一対の空間４８ａ,４８ｂに区画されている。隔壁５０には貫通孔５０ａが形成され、隔壁５２には貫通孔５２ａが形成されている。空間４８ａと空間４８ｂとは、貫通孔５０ａ，５２ａによって繋がっている。本実施形態では、空間４８には、粘性を有する流体が充填されている。空間４８に充填される流体としては、例えば、シリコンまたは公知のダイラタンシー流体を用いることができる。

【0037】

図２を参照して、第１方向Ｘにおける支持部材４６の一端部は側梁２６に固定されている。図２および図３（ａ）を参照して、第１方向Ｘにおける支持部材４６の他端部（ロッド４２側の端部）に、ゴムブッシュ４４ｂが固定されている。図３（ａ）を参照して、本実施形態では、支持部材４６の他端部には、第２方向Ｙに貫通する断面円形の貫通孔４６ａが形成されており、貫通孔４６ａにゴムブッシュ４４ｂがはめ込まれている。これにより、ゴムブッシュ４４ｂの外周部の第１方向Ｘへの移動が規制されている。支持部材４６は、例えば、鋼等の金属材料からなる。

【0038】

図３（ｂ）を参照して、本実施形態では、例えば、軸部材４４ａに対して矢印Ｘ１で示す方向の力が付与されると、軸部材４４ａがゴムブッシュ４４ｂに対して、矢印Ｘ１で示す方向に移動する。これにより、ゴムブッシュ４４ｂの中央部が、ゴムブッシュ４４ｂの外周部に対して矢印Ｘ１で示す方向に移動（変形）する。その結果、空間４８ａの体積が小さくなり、空間４８ａ内の流体が貫通孔５０ａ，５２ａを通って空間４８ｂへ移動する。詳細な説明は省略するが、軸部材４４ａに対して矢印Ｘ２で示す方向の力が付与されると、空間４８ｂ内の流体が貫通孔５０ａ，５２ａを通って空間４８ａへ移動する。本実施形態では、ゴムブッシュ４４ｂ内において流体が貫通孔５０ａ，５２ａを通過する際に、流体に対して抵抗力が付与される。言い換えると、ゴムブッシュ４４ｂでは、貫通孔５０ａ，５２ａにおいて流体の流動が規制される。これにより、軸部材４４ａの中心部の変形が抑制され、軸部材４４ａに対して反力が付与される。このように、ゴムブッシュ４４ｂは、流体の流動を規制することによって発生した反力を、軸部材４４ａに付与する。これにより、軸部材４４ａの第１方向Ｘへの移動が規制される。なお、位置調整部４４において発生する反力は、軸部材４４ａの移動速度（初速）が大きいほど大きくなる。

【0039】

なお、本実施形態では、車体９０の底部の中心部（本実施形態では、中心ピン９２）と台車枠１２（本実施形態では、一方の側梁２６）との間の力の伝達経路に発生する第１方向Ｘの力が所定の第１閾値以上の場合には、位置調整部４４において発生する反力が、緩衝部４０において発生する反力よりも大きくなる。一方、上記伝達経路に発生する第１方向Ｘの力が所定の第２閾値（第１閾値以下の値）未満の場合には、位置調整部４４において発生する反力が緩衝部４０において発生する反力よりも小さくなる。

【0040】

図４は、緩衝装置２２の動作を説明するための図である。なお、図４においては、ロッド４０ａに力が付与されていない場合（通常時）のロッド４０ａの位置が、破線で示されている。また、緩衝装置２２が図４（ａ）に示す状態における軸部材４４ａの中心位置が一点鎖線で示され、緩衝装置２２が図４（ｄ）に示す状態における軸部材４４ａの中心位置が二点鎖線で示されている。また、以下においては、第１方向Ｘに平行な方向において、牽引梁３６（図２参照）から緩衝部４０に向かう方向をＸ１方向と記載し、緩衝部４０から牽引梁３６に向かう方向をＸ２方向と記載する。

【0041】

図１を参照して、例えば、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際に、台車枠１２に対して車体９０がＸ１方向に揺れたとする。この場合、図４（ａ）に示すように、牽引梁３６（図１参照）からロッド４０ａにＸ１方向の力Ｆ１が付与される。なお、力Ｆ１の大きさは、上述の第１閾値以上であるとする。したがって、図４（ａ）に示す状態では、位置調整部４４において発生する反力が、緩衝部４０において発生する反力よりも大きい。このため、シリンダ４０ｃ、ロッド４２、軸部材４４ａおよびゴムブッシュ４４ｂは、台車枠１２に対して第１方向Ｘに移動しない。

【0042】

なお、本実施形態では、例えば、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際に牽引装置２０と側梁２６との間に発生する力（車体９０と台車枠１２との間の上記伝達経路に発生する力）では、軸部材４４ａが第１方向Ｘに移動しない程度に、第１閾値が設定される。

【0043】

また、本実施形態では、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際に上記伝達経路に発生する力では、ピストン４０ｂがシリンダ４０ｃに対して摺動しない程度に、緩衝部４０が構成されている。このため、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際にロッド４０ａに力Ｆ１が付与されると、ピストン４０ｂは、シリンダ４０ｃに対して摺動することなく変形する。具体的には、ピストン４０ｂは、中央部がＸ１方向に膨らむように変形する。本実施形態では、上記のようにピストン４０ｂが変形することによって、台車枠１２に対する車体９０の揺れを適切に制御することができる。

【0044】

鉄道車両１００が曲線区間から直線区間に移動することによって、ロッド４０ａに付与されている力Ｆ１が除荷される。これにより、ピストン４０ｂが元の形状に戻り、ロッド４０ａがＸ２方向に移動して元の位置に戻る。図１および図２を参照して、ロッド４０ａが元の位置に戻ることによって、牽引装置２０の牽引梁３６および車体９０の位置も元の位置に戻る。

【0045】

一方、例えば、地震の発生により、台車１０が大きく揺れた場合、図４（ｂ）に示すように、牽引梁３６からロッド４０ａに、力Ｆ１よりも大きいＸ１方向の力Ｆ２が付与される。なお、力Ｆ２の大きさは上述の第１閾値以上であるので、図４（ｂ）に示す状態においても、シリンダ４０ｃ、ロッド４２、軸部材４４ａおよびゴムブッシュ４４ｂは、台車枠１２に対して第１方向Ｘに移動しない。

【0046】

本実施形態では、地震等によって牽引装置２０と側梁２６との間（車体９０と台車枠１２との間の上記伝達経路）に大きな力が発生した場合に、ピストン４０ｂがシリンダ４０ｃに対して摺動するように、緩衝部４０が構成されている。図４（ｂ）に示す例では、ロッド４０ａに力Ｆ２が付与されることによって、ピストン４０ｂは、変形しつつシリンダ４０ｃに対してＸ１方向に移動している。より具体的には、ピストン４０ｂの外周面が、シリンダ４０ｃに対してＸ１方向に移動している。その後、地震による揺れが収まり、ロッド４０ａに付与されている力Ｆ２が除荷されると、図４（ｃ）に示すように、ピストン４０ｂが元の形状に戻り、ロッド４０ａがＸ２方向に移動する。しかし、上述のように、ピストン４０ｂの外周面がシリンダ４０ｃに対してＸ１方向に移動しているので、ピストン４０ｂが元の形状に戻るだけでは、ロッド４０ａは元の位置に戻れない。この点に関して、本実施形態では、上述したように、台車枠１２（図２参照）に対して牽引梁３６（図２参照）が所定の位置からＸ１方向に移動した場合、空気ばね１８のＸ１方向の反力によって、中心ピン９２は、牽引梁３６に対して、元の位置に戻るようにＸ２方向の力を付与する。これにより、図４（ｃ）に示すように、ロッド４０ａにＸ２方向の力Ｆ３が付与される。その後、位置調整部４４が動作し、牽引梁３６および車体９０が元の位置に戻る。

【0047】

なお、本実施形態では、上述の第２閾値は、牽引梁３６からロッド４０ａに付与される力Ｆ３よりも大きくなるように設定されている。上述したように、牽引装置２０と側梁２６との間（車体９０と台車枠１２との間の上記伝達経路）に発生する第１方向Ｘの力が第２閾値未満の場合には、位置調整部４４において発生する反力は緩衝部４０において発生する反力よりも小さくなる。したがって、図４（ｃ）に示す状態では、位置調整部４４において発生する反力は、緩衝部４０において発生する反力よりも小さい。これにより、図４（ｄ）に示すように、軸部材４４ａがゴムブッシュ４４ｂに対してＸ２方向に移動する。その結果、ロッド４２、シリンダ４０ｃ、ピストン４０ｂおよびロッド４０ａが台車枠１２に対してＸ２方向に移動し、ロッド４０ａが元の位置に戻る。

【0048】

以上のように、本実施形態では、通常時には、ピストン４０ｂが変形することによって、緩衝部４０において適切な減衰力を発生することができる。また、地震等によって鉄道車両１００に大きな振動が発生した場合には、ピストン４０ｂが変形しつつシリンダ４０ｃに対して摺動することによって、適切な減衰力を発生することができる。したがって、本実施形態によれば、通常時および地震発生時に鉄道車両の揺れを適切に制御することができる。

【0049】

また、本実施形態では、大きな振動が繰り返し鉄道車両１００に生じた場合でも、位置調整部４４において軸部材４４ａの移動が許容される限り、緩衝装置２２を取り替える必要がない。これにより、鉄道車両１００の整備コストを抑制できる。さらに、本実施形態では、制御装置を用いた電気的な制御を行う必要がない。これにより、鉄道車両１００の製造コストを抑制できる。

【0050】

以上により、本実施形態によれば、通常時および地震発生時の鉄道車両１００の揺れを、低コストで適切に制御することができる。

【0051】

なお、上記においては、牽引装置２０の牽引梁３６が台車枠１２に対してＸ１方向に移動する場合（牽引梁３６からロッド４０ａにＸ１方向の力が付与される場合）について説明したが、牽引梁３６が台車枠１２に対してＸ２方向に移動する場合についても、同様の作用効果が得られる。また、上記においては、牽引梁３６からロッド４０ａに付与される第１方向Ｘの力を基準に緩衝装置２２の動作を説明したが、側梁２６から支持部材４６に第１方向Ｘの力が付与されるとした場合も、緩衝装置２２の動作は同様である。

【0052】

（他の実施形態）
上述の実施形態では、緩衝装置２２のロッド４０ａを牽引装置２０の牽引梁３６に固定し、緩衝装置２２の支持部材４６を台車枠１２の側梁２６に固定した場合について説明したが、図５に示す鉄道車両用台車１０ａのように、緩衝装置２２のロッド４０ａを台車枠１２の側梁２６に固定し、緩衝装置２２の支持部材４６を牽引装置２０の牽引梁３６に固定してもよい。この場合も、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0053】

また、上述の実施形態では、第１移動体としてロッド４０ａおよびピストン４０ｂを用い、第１支持体としてシリンダ４０ｃを用いた構成を有する緩衝装置２２について説明したが、緩衝装置の構成は上述の例に限定されない。例えば、図６に示す緩衝装置２２ａのように、ロッド４０ａおよびシリンダ４０ｃを第１移動体として用い、ロッド４２に固定されたピストン４０ｂを第１支持体として用いてもよい。なお、緩衝装置２２ａにおいては、ロッド４０ａおよびシリンダ４０ｃは、台車枠１２（横梁２４）に対して、牽引梁３６と一体的に第１方向Ｘに移動する。詳細な説明は省略するが、本実施形態に係る緩衝装置２２ａにおいても、上述の緩衝装置２２と同様の作用効果が得られる。また、本実施形態に係る緩衝装置２２ａも、上述の緩衝装置２２と同様に、ロッド４０ａを牽引装置２０の牽引梁３６に固定し、支持部材４６を側梁２６に固定してもよく、ロッド４０ａを側梁２６に固定し、支持部材４６を牽引梁３６に固定してもよい。

【0054】

また、上述の緩衝装置２２では、中空円板状のゴムからなるピストン４０ｂを変形部として用いる場合について説明したが、図７に示す緩衝装置２２ｂのように、ピストン４０ｂの代わりに、トーラス状（ドーナツ状）のロールゴムからなるピストン４１を変形部として用いてもよい。

【0055】

図８は、緩衝装置２２ｂの動作を説明するための図である。なお、図８においては、ロッド４０ａに力が付与されていない場合（通常時）のロッド４０ａの位置が、破線で示されている。また、緩衝装置２２ｂが図８（ａ）に示す状態における軸部材４４ａの中心位置が一点鎖線で示され、緩衝装置２２が図８（ｄ）に示す状態における軸部材４４ａの中心位置が二点鎖線で示されている。

【0056】

図１を参照して、例えば、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際に、台車枠１２に対して車体９０がＸ１方向に揺れたとする。この場合、図８（ａ）に示すように、ロッド４０ａにＸ１方向の力Ｆ１が付与される。なお、力Ｆ１の大きさは、上述の第１閾値以上であるとする。したがって、図８（ａ）に示す状態では、位置調整部４４において発生する反力が、緩衝部４０において発生する反力よりも大きい。このため、シリンダ４０ｃ、ロッド４２、軸部材４４ａおよびゴムブッシュ４４ｂは、台車枠１２に対して第１方向Ｘに移動しない。

【0057】

なお、上述したように、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際に牽引装置２０と側梁２６との間に発生する力（車体９０と台車枠１２との間の上記伝達経路に発生する力）では、軸部材４４ａが第１方向Ｘに移動しない程度に、第１閾値が設定される。

【0058】

また、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際に上記伝達経路に発生する力では、ピストン４１がシリンダ４０ｃに対して摺動しない程度に、緩衝部４０が構成されている。このため、鉄道車両１００が曲線区間を通過する際にロッド４０ａに力Ｆ１が付与されると、図８（ａ）に示すように、ピストン４１は、シリンダ４０ｃに対して摺動することなく変形する。具体的には、ピストン４１は、中央部がＸ１方向に膨らむように変形する。

【0059】

鉄道車両１００が曲線区間から直線区間に移動することによって、ロッド４０ａに付与されている力Ｆ１が除荷される。これにより、ピストン４１が元の形状に戻り、ロッド４０ａがＸ２方向に移動して元の位置に戻る。

【0060】

一方、台車１０が大きく揺れた場合、図８（ｂ）に示すように、ロッド４０ａに、力Ｆ１よりも大きいＸ１方向の力Ｆ２が付与される。なお、力Ｆ２の大きさは上述の第１閾値以上であるので、図８（ｂ）に示す状態においても、シリンダ４０ｃ、ロッド４２、軸部材４４ａおよびゴムブッシュ４４ｂは、台車枠１２に対して第１方向Ｘに移動しない。

【0061】

本実施形態では、地震等によって牽引装置２０と側梁２６との間（車体９０と台車枠１２との間の上記伝達経路）に大きな力が発生した場合に、ピストン４１がシリンダ４０ｃに対して摺動（より具体的には、転動）するように、緩衝部４０が構成されている。図８（ｂ）に示す例では、ロッド４０ａに力Ｆ２が付与されることによって、ピストン４１は、変形および転動しつつシリンダ４０ｃに対してＸ１方向に移動している。その後、ロッド４０ａに付与されている力Ｆ２が除荷されると、図８（ｃ）に示すように、ピストン４１が元の形状に戻り、ロッド４０ａがＸ２方向に移動する。しかし、上述のように、ピストン４１がシリンダ４０ｃに対してＸ１方向に移動しているので、ピストン４１が元の形状に戻るだけでは、ロッド４０ａは元の位置に戻れない。この点に関して、上述したように、中心ピン９２が牽引梁３６に対して、空気ばね１８のＸ１方向の反力により，元の位置に戻るようにＸ２方向の力を付与する。これにより、図８（ｃ）に示すように、ロッド４０ａにＸ２方向の力Ｆ３が付与される。その後、上述したように、位置調整部４４が動作し、牽引梁３６および車体９０が元の位置に戻る。

【0062】

以上のように、ピストン４１を用いた緩衝装置２２ｂも緩衝装置２２と同様に動作するので、緩衝装置２２ｂを用いた場合も、緩衝装置２２を用いた場合と同様の作用効果が得られる。さらに、緩衝装置２２ｂにおいては、ピストン４１が転動することによって第１方向Ｘの力を緩衝することができる。

【0063】

なお、詳細な説明は省略するが、図６の緩衝装置２２ａにおいて、ピストン４０ｂの代わりにピストン４１を用いてもよい。この場合も、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0064】

図２に示した台車１０では、支持部材４６が側梁２６に固定されるように緩衝装置２２が設けられ、図５に示した台車１０ａでは、ロッド４０ａが側梁２６に固定されるように緩衝装置２２が設けられているが、緩衝装置２２の配置は上述の例に限定されない。具体的には、緩衝装置は、車体９０と台車枠１２との間の上記伝達経路に設けられていればよい。したがって、例えば、図９に示す台車１０ｂのように、支持部材４６が、連結部材６０を介して横梁２４に固定されていてもよく、図１０に示す台車１０ｃのように、ロッド４０ａが、連結部材６２を介して横梁２４に固定されていてもよい。

【0065】

また、上述の実施形態では、Ｚリンク式の牽引装置２０を用いる場合について説明したが、一本リンク式の牽引装置を用いてもよい。この場合、一対のパイプ部材２８のうちのいずれかと中心ピン９２とが、一つのリンク部によって連結される。例えば、図２の台車１０において牽引装置２０の代わりに一本リンク式の牽引装置を用いる場合には、ロッド４０ａが中心ピン９２に取り付けられる。具体的には、ロッド４０ａと中心ピン９２とが相対的に回転できるように、例えば、ゴムブッシュまたは球面ブッシュ等の緩衝部材を介してロッド４０ａが中心ピン９２に取り付けられる。また、例えば、図５の台車１０ａにおいて牽引装置２０の代わりに一本リンク式の牽引装置を用いる場合には、支持部材４６が中心ピン９２に取り付けられる。具体的には、支持部材４６と中心ピン９２とが相対的に回転できるように、例えば、ゴムブッシュまたは球面ブッシュ等の緩衝部材を介して支持部材４６が中心ピン９２に取り付けられる。

【0066】

上述の実施形態では、位置調整部として、軸部材４４ａおよびゴムブッシュ４４ｂを用いた場合について説明したが、位置調整部として、ピストンおよびシリンダを備えた公知の種々のオイルダンパを用いてもよい。この場合、例えば、軸部材４４ａの代わりにピストン（第２移動体）がロッド４２に固定され、そのピストンを収容するシリンダ（第２支持体）が、ゴムブッシュ４４ｂおよび支持部材４６の代わりに、側梁２６または牽引梁３６に固定される。なお、詳細な説明は省略するが、上記のように位置調整部を構成する場合にも、上述の位置調整部４４と同様に反力を発生させる。

【0067】

上述の実施形態では、変形部として弾性部材からなるピストン４０ｂ，４１を用いた場合について説明したが、変形部の構成は上述の例に限定されない。変形部は、第１方向Ｘの力に基づいて第１移動体が第１支持体に対して摺動する前に第１方向Ｘに弾性変形するように構成されていればよい。したがって、変形部が、弾性部材以外の部材を含んでいてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明によれば、通常時および地震発生時の鉄道車両の揺れを低コストで適切に制御できる。

【符号の説明】

【0069】

１０ 鉄道車両用台車
１２ 台車枠
１４ 車輪
１６ 車軸
１８ 空気ばね
２０ 牽引装置
２２，２２ａ，２２ｂ 緩衝装置
２４ 横梁
２６ 側梁
２８ パイプ部材
３０ 連結部材
３２ 軸ばね
３４ 空気ばね座
３６ 牽引梁
３８ リンク部
４０ 緩衝部
４０ａ ロッド
４０ｂ ピストン
４０ｃ シリンダ
４２ ロッド
４４ 位置調整部
４４ａ 軸部材
４４ｂ ゴムブッシュ
４６ 支持部材
４６ａ 貫通孔
４８，４８ａ，４８ｂ 空間
５０，５２ 隔壁
５０ａ，５２ａ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】