JP2002046603A - 鉄道車両のアンチローリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素化及び十分なアンチローリング機能が確
保でき、かつメンテナンス等の作業性に優れた鉄道車両
のアンチローリング装置を提供する。 【解決手段】台車１上に枕ばね５を介して車体３０が支
持された鉄道車両のアンチローリング装置において、台
車１に回転自在に支持されてトーションバー２２を延在
し、トーションバー２２の各端部と車体３０との間にヨ
ーダンパ２５を架設する。ヨーダンパ２５の伸縮運動に
よってヨーイングを減衰させ、各ヨーダンパ２５によっ
てトーションバー２２にねじれを発生させて車体３０の
アンチローリング機能が得られる。また、ヨーダンパ２
５をアンチローリング機構のリンク機構として機能させ
ることによって全体構成の簡素化及び重量軽減が得ら
れ、かつ作業空間が容易に確保されてメンテナンス作業
等が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両のアンチ
ローリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両において車体を支持する台車
は、左右２組の等間隔に配置された軸ばねによって一般
に支えられている。走行中に身体に伝わってくる上下方
向の振動を抑制して乗心地を向上させるには、防振性能
を向上させるために可能な限り上下方向のばね定数を下
げて軸ばね及び枕ばねを柔らかくする必要がある。しか
し、ばね定数を下げて上下方向の剛性を下げると乗心地
は向上するが、横揺れ、即ちロール方向の剛性も下が
り、曲線通過や分岐通過、或いは横風を受けた場合等に
ローリング振動が増大されて車体姿勢が不安定な状態に
なりローリング時の乗心地の低下が懸念される。

【０００３】この対策としてトーションバー式のアンチ
ローリング装置が付加される。このアンチローリング装
置は、例えば軸ばね部分として特開平６−２４７３００
号公報に開示され、かつ図６に要部側面図を示し、図７
に要部平面図を示すように、一対の車輪１０４を有する
車軸１０３の両端を支える軸受を収めた左右の軸箱１０
５に一端が結合された軸梁１０６の他端を、台車枠１０
１の側枠１０２にゴムブッシュ（図示せず）を介して支
持されて車幅方向に延在するトーションバー１０８の両
端部に各々結合して構成されている。

【０００４】そして、左右の軸梁１０６は、トーション
バー１０８の両端に固定して取り付けられることから、
車体と台車がローリングする場合には、図８（ａ）に示
すように左右の軸梁１０６が逆向きに回転することによ
りトーションバー１０８がねじれ、軸梁１０６に復元モ
ーメントが作用する。この復元モーメントによりローリ
ングが制限されて乗心地が向上する。

【０００５】また、、車体と台車が上下方向に振動する
場合には、図８（ｂ）に示すように左右の軸梁１０６が
同方向に回転し、トーションバー１０８にねじれが発生
することなく軸梁１０６に復元モーメントが発生しな
い。従って、軸梁１０６には上下方向に柔らかな軸ばね
のみの剛性が作用して上下方向の振動の低下がもたらさ
れて、上下方向の振動に対する乗心地の向上が得られ
る。

【０００６】一方、近年台車を大幅に軽量化し、メンテ
ナンスを容易にするために揺れ枕梁、即ちボルスタを取
り去り、直接車体と台車枠との間に空気ばね等の枕ばね
を配設したボルスタレス式台車が開発されている。

【０００７】しかし、上記アンチローリング装置は、左
右の軸梁１０６間を台車枠１０１に支持されたトーショ
ンバー１０８によって連結して構成することから、台車
と車体が一体的にローリングする場合には効果的に作用
するが、車体が枕ばねを介して支持されたボルスタレス
式台車を備えた鉄道車両にあっては、その機能を十分に
達成できないものである。

【０００８】このボルスタレス式台車を備えた鉄道車両
にあっては、枕ばねの左右間隔を車両幅限界まで拡大し
たり、枕ばねの取り付け位置を高くして車体重心位置に
近づける方策が従来から行われている。しかし、２階建
て車両等車体重心位置が高い場合には、ロール剛性が不
足することがあり、このときにはトーションバー式のア
ンチローリング装置が付加される。このアンチローリン
グ装置は、枕ばね上から左右２組のリンクを垂下し、そ
のリンクの下部を台車に支持されたトーションバーによ
って連結して構成される。

【０００９】また、ボルスタレス式台車は、車体と台車
との間が大きく変位することから、ボルスタレス式台車
の多くには、高速走行安定化のために伸縮によってヨー
イングを抑制するヨーダンパが設けられている。このヨ
ーダンパは台車の偏倚に対して有効な減衰を与えるよう
に、台車の最も外側において台車と車体との間に架設さ
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ボルスタ
レス式台車を備えた鉄道車両のアンチローリング装置
は、枕ばねの上下動だけでなく車体に対する台車の偏倚
運動の加わるため、上記リンクは球面軸受けや緩衝ゴム
が介装しなければならず構成が複雑になり重量の増大が
懸念される。

【００１１】また、車幅方向の左右最外側には大型の空
気ばね等からなる枕ばねが配置されることから、トーシ
ョンバーがこれらの左右の枕ばねの内側間に配置され、
トーションバーの全長が規制されてトーションバーのね
じれ剛性の選択が制限されて十分なアンチローリング機
能が達成できない場合があり、更に左右の枕ばね間に位
置する台車の中央部にリンク機構が配置されて構造が繁
雑になり、かつ作業空間が制限されてメンテナンス作業
に影響を及ぼすことが懸念される。

【００１２】かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、
ヨーダンパが設けられることに着目することで、構成の
簡素化及び重量低減が得られると共に、十分なアンチロ
ーリング機能が確保でき、かつメンテナンス等の作業性
に優れた鉄道車両のアンチローリング装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載による鉄道車両のアンチローリング装置の発
明は、台車上に枕ばねを介して車体が支持された鉄道車
両のアンチローリング装置において、上記台車または車
体のいずれか一方に回転自在に支持されて車幅方向に延
在するトーションバーと、該トーションバーの各端部に
各々一端が該トーションバーのねじれ方向の相対回転が
阻止されて連結され、かつ略車両前後方向に延在して各
他端が上記台車または車体の他方に連結された一対のヨ
ーダンパとを備えたことを特徴とする。

【００１４】請求項１の発明によると、車体がヨーイン
グする場合には、トーションバーを介して台車と車体と
間に架設されたヨーダンパの伸縮運動によって有効的に
ヨーイングを減衰させることができると共に、車体がロ
ーリングする場合には、車体のローリングに伴って逆方
向に回転する各ヨーダンパによってトーションバーがね
じれ、復元モーメントが発生して車体のローリングが制
限されてアンチローリング機能が得られる。

【００１５】また、ヨーダンパをアンチローリング装置
のリンク機構として機能させることによって全体構成及
びヨーダンパの支持構造の簡素化が得られると共に取り
付け作業が容易になり、かつ構成部品の削減による重量
軽減が得られると共に、作業空間が容易に確保されてメ
ンテナンス作業等が容易になる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１の鉄道
車両のアンチローリング装置において、上記トーション
バーは、両端が上記台車の側梁より車幅方向外方に突出
して延在すると共に、各ヨーダンパが側梁より外方に配
置されたことを特徴とする。

【００１７】請求項２の発明によると、トーションバー
の両端を台車の側梁より車幅外方に突出させると共に、
ヨーダンパを側梁の外方に配置することによってトーシ
ョンバーの十分な長さが得られ、容易にアンチローリン
グ機能が確保できると共に車両設計の要求によりトーシ
ョンバーのねじれ剛性の選択度が確保され、アンチロー
リング特性を容易に変更調整することができる。また、
ヨーダンパを側梁の外方に配置することから、台車の車
幅方向の中央部、例えばボルスタレス式台車にあっては
左右の枕ばねの間に作業空間が確保されて組立及びメン
テナンスの作業性等が向上する。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２の鉄道車両のアンチローリング装置において、上記ヨ
ーダンパは、一端が連結部材を介して上記トーションバ
ーのねじれ方向の相対回転が阻止され、かつ車幅方向に
揺動自在に連結されたことを特徴とする。

【００１９】請求項３の発明によると、ヨーダンパの一
端を連結部材を介してトーションバーのねじれ方向に対
する相対的な回転を阻止し、かつ車幅方向に揺動自在に
連結することから、トーションバーによるアンチローリ
ング機能及びヨーダンパによるアンチヨーイング機能が
有効的に達成できる。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項３の鉄道
車両のアンチローリング装置において、上記トーション
バーの端部と連結部材とがセレーション結合され、連結
部材とヨーダンパの一端が略上下方向に延在するピンに
よって車幅方向に揺動自在にピン結合されたことを特徴
とする。

【００２１】請求項４の発明によると、トーションバー
と連結部材とをセレーション結合することによって強固
にトーションバーと連結部材が結合され、連結部材とヨ
ーダンパとをピン結合することに揺動自在に連結部材と
ヨーダンパが連結でき、トーションバーとヨーダンパが
有効的に連結される。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の鉄道車両のアンチローリング装置にお
いて、上記台車は、ボルスタレス式台車であることを特
徴とする。

【００２３】請求項５の発明は、台車がボルスタレス式
台車であって、台車上に枕ばねを介して車体を支持する
ボルスタレス式台車において請求項１から４の発明がよ
り有効的に達成できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による鉄道車両のア
ンチローリング装置の実施の形態を図１乃至図５によっ
て説明する。

【００２５】図１は本実施の形態のアンチローリング装
置の概要を示すボルスタレス式台車の平面図であり、図
２は図１の側面図、図３は図１におけるＡ部の要部拡大
斜視図である。

【００２６】符号１は台車であって、台車１は両側に沿
って前後方向に延在する左右一対の側梁３と、左右の側
梁３の略中央部を連結する一対の横梁４とを備えた平面
視略Ｈ形の台車枠２を有し、側梁３の前後方向中央部の
外側には車体３０を支持するための大型の空気ばね等か
らなる枕ばね５を支持するばね支持部６が突出して設け
られ、ばね支持部６の上面に円板状のばね座７が設けら
れている。

【００２７】各側梁３の前部及び後部には、一対の車輪
８を有する車軸９の両側端を支えている軸受を収めてい
る軸箱１０が、この軸箱１０の両側に配置された軸ばね
１１によって支持されて設けられている。なお、符号１
２は、制動時に車輪８の踏面に押接されるブレーキ装置
の制輪子である。

【００２８】次に、アンチローリング装置２０について
説明する。アンチローリング装置２０は、各ばね支持部
６の外端部に突設されて車幅方向に貫通する円筒案内面
２１ａが穿設されたトーションバー支持部２１を有して
いる。各トーションバー支持部２１の円筒案内面２１ａ
にトーションバー２２の両端部近傍が各々回転自在に貫
通支持されてトーションバー２２がばね座７の前方或い
は後方の下部、本実施の形態ではばね座７の前方下部と
台車枠２との間で横梁４に沿って台車１の側梁３から外
方に突出して車幅方向に延在している。

【００２９】一方、車体３０の下面から車体側支持部材
２４が下方に垂下して突設され、車体側支持部材２４の
下端とトーションバー２２の端部との間にヨーダンパ２
５が車体前後方向に沿って略水平に延在して架設されて
いる。

【００３０】トーションバー２２とヨーダンパ２５と
は、図３に示すようにトーションバー２２の端部に形成
されたセレーション２２ａに、連結部材２６の基端が嵌
合してトーションバー２２の端部に連結部材２６がトー
ションバー２２のねじれ方向に対する相対回転が阻止さ
れて強固に結合されている。更に、上下に分岐した連結
部材２６の先端間にヨーダンパ２５の一端が嵌入し、連
結部材２６の先端とヨーダンパ２５の一端とを略上下に
延在するピン２７によってヨーダンパ２５が車幅方向に
揺動自在となるように連結されている。即ちトーション
バー２２の端部にヨーダンパ２５の一端がトーションバ
ー２２のねじれ方向に対してセレーション結合によって
相対的な回転が阻止され、かつ台車偏倚方向に対しては
ピン結合によって揺動可能に連結される。

【００３１】一方、ヨーダンパ２５の他端と車体側支持
部２４の下端とは弾性部材２８を介在して揺動自在に連
結されている。

【００３２】このようなアンチローリング装置２０を備
えた鉄道車両において、車体３０がヨーイングする場合
には、台車１にトーションバー支持部２１を介して台車
１の略全幅に亘って延在して支持されたトーションバー
２２の端部と車体３０に突設された車体側支持部材２４
の間に揺動自在に架設されたヨーダンパ２５、換言する
と実質的に台車１の最外側方にいて台車１と車体３０と
の間に架設されたヨーダンパ２５の伸縮運動によって有
効的にヨーイングを減衰させることができ、ヨーイング
に対する乗心地が向上する。

【００３３】車体３０がローリングする場合には、車体
３０のローリングに伴って左右の車体側支持部材２４が
逆方向に上下移動する。この各車体側支持部材２４の上
下移動によって、左右の各ヨーダンパ２５は、図４
（ａ）に二点鎖線で示すように逆方向に回動し、トーシ
ョンバー２２がねじれ、トーションバー２２にばね力が
生じて左右のヨーダンパ２５に復元モーメントが作用す
る。この復元モーメントにより車体側支持部材２４を介
して車体３０のローリングが制限され、ローリングに対
する乗心地が向上する。

【００３４】ここで、アンチローリング装置２０による
車体３０のローリング剛性について図５に模試的に示す
作動説明図によって説明する。

【００３５】トーションバー２２の長さ、即ち左右のヨ
ーダンパ２５の離間距離を２Ｌ、トーションバー２２の
直径をＤ、トーションバー２２の剪断弾性係数をＧ、ヨ
ーダンパ２５の長さをｒとすると、トーションバー２２
のねじり剛性Ｋは、次式で表される。 また、車体３０のローリング剛性Ｋ´は、次式で算出さ
れる。

【００３６】従って、左右のヨーダンパ２５の離間距離
２Ｌ及びヨーダンパ２５の長さｒを適宜調整することに
よって車体３０のローリング剛性を制御することができ
る。本実施の形態においては、台車１の両側梁３より外
方にヨーダンパ２５を配置することによってヨーダンパ
２５間の離間距離２Ｌが十分確保でき、車体３０のロー
リングを十分に減衰することができる。

【００３７】また、車体３０が上下方向に振動する場合
には、車体３０の上下振動に伴って左右の車体側支持部
材２４も上下方向に振動し、図４（ｂ）に示すように、
左右の各ヨーダンパ２５が同じ方向に回動し、トーショ
ンバー２２はねじれることなく、ヨーダンパ２５には復
元モーメントが発生しない。従って上下方向には枕ばね
５のばね力のみが作用して上下方向の振動が十分に低下
せしめられて振動に対する乗心地の向上が得られる。

【００３８】従って、本実施の形態によると、台車１の
最外側方において、台車１に支持されたトーションバー
２２の端部と車体３０に設けられた車体側支持部材２４
との間にヨーダンパ２５を架設することからヨーダンパ
２５が車体外側端近傍に配設され、ヨーダンパ２５によ
りヨーイングを有効的に減衰せしめることができる。

【００３９】一方、トーションバー２２の長さが十分確
保できて容易にアンチローリング機能が確保できる。か
つ車両設計の要求によりトーションバー２２のねじれ剛
性の選択が確保され、アンチローリング特性を容易に変
更調整することができる。

【００４０】また、ヨーダンパ２５をアンチローリング
機構のリンク機構として機能させることによって全体構
成の及びヨーダンパ２５の支持構造の簡素化が得られる
と共に取り付け作業が容易になり、かつ構成部品の削減
による重量軽減が得られると共に、左右の枕ばね５の間
に作業空間が確保されてメンテナンス作業等が容易にな
る。

【００４１】更に、台車１の中央部の簡素化が得られる
ことから、二軸駆動台車に適用した場には、各車軸９に
配設された第一減速機と第２減速機との間に掛け渡され
て前後方向に延在する第２推進軸とアンチローリング装
置２０等との干渉が容易に回避でき、第２推進軸の配置
が容易になり、台車１の設計の自由度が確保できる。

【００４２】本発明は上記実施の形態に限定されること
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。例えば上記実施の形態ではトーションバー２２を台
車１にトーションバー支持部２１を介して支持したが、
トーションバー２２を車体３０の下面に沿って左右に延
在せしめて車体３０側に支持し、トーションバー２２の
端部と台車１との間にヨーダンパ２５を架設することも
可能であり、また、上記実施の形態では車体側支持部材
２４とヨーダンパ２５に間に弾性部材２８を介して揺動
自在に連結したが、ラバーブッシュ等を介して揺動自在
に連結することも可能である。更に、実施の形態ではボ
ルスタレス台車を有する鉄道車両を例に説明したが、台
車上に枕ばねを介して車体を支持する車体直結式空気ば
ね式台車を備えた鉄道車両に適用することも可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した本発明による鉄道車両のア
ンチローリング装置によると、トーションバーを介して
台車と車体とに連結されて架設されたヨーダンパの伸縮
運動によって有効的に車体のヨーイングを減衰させるこ
とができ、かつ車体のローリングに伴って逆方向に回転
する各ヨーダンパによってトーションバーねじれが付与
されて、復元モーメントが発生して車体のローリングが
制限されてアンチローリング機構が得られる。

【００４４】また、ヨーダンパをアンチローリング機構
のリンク機構として機能せしめることによって全体構成
及びヨーダンパの支持構造の簡素化が得られ、かつ構成
部品の削減による重量軽減が得られると共に、作業空間
が容易に確保されてメンテナンス作業等が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄道車両のアンチローリング装置
の実施の形態の概要を示す平面図である。

【図２】同じく、図１の側面図である。

【図３】同じく、図１におけるＡ部の要部拡大斜視図で
ある。

【図４】同じく、アンチローリング装置の作用説明図で
あり、（ａ）はローリングする場合の作用説明図、
（ｂ）は上下方向に振動する場合の作用説明図である。

【図５】同じく、模式的に示す作用説明図である。

【図６】従来のアンチローリング装置の概要を示す要部
側面図である。

【図７】同じく、アンチローリング装置の作用説明図で
あり、（ａ）はローリングする場合の作用説明図、
（ｂ）は上下方向に振動する場合の作用説明図である。

【符号の説明】

１ 台車 ２ 台車枠 ３ 側梁 ４ 横梁 ５ 枕ばね ６ ばね支持部 ７ ばね座 ８ 車輪 ９ 車軸 １１ 軸ばね ２０ アンチローリング装置 ２１ トーションバー支持部 ２１ａ 円筒案内面 ２２ トーションバー ２２ａ セレーション ２４ 車体側支持部材 ２５ ヨーダンパ ２６ 連結部材 ２７ ピン ２８ 弾性部材 ３０ 車体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車上に枕ばねを介して車体が支持され
   た鉄道車両のアンチローリング装置において、 上記台車または車体のいずれか一方に回転自在に支持さ
   れて車幅方向に延在するトーションバーと、 該トーションバーの各端部に各々一端が該トーションバ
   ーのねじれ方向の相対回転が阻止されて連結され、かつ
   略車両前後方向に延在して各他端が上記台車または車体
   の他方に連結された一対のヨーダンパと、 を備えたことを特徴とする鉄道車両のアンチローリング
   装置。
2. 【請求項２】 上記トーションバーは、両端が上記台車
   の側梁より車幅方向外方に突出して延在すると共に、各
   ヨーダンパが側梁より外方に配置されたことを特徴とす
   る請求項１に記載の鉄道車両のアンチローリング装置。
3. 【請求項３】 上記ヨーダンパは、一端が連結部材を介
   して上記トーションバーのねじれ方向の相対回転が阻止
   され、かつ車幅方向に揺動自在に連結されたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の鉄道車両のアンチロー
   リング装置。
4. 【請求項４】 上記トーションバーの端部と連結部材と
   がセレーション結合され、連結部材とヨーダンパの一端
   が略上下方向に延在するピンによって車幅方向に揺動自
   在にピン結合されたことを特徴とする請求項３に記載の
   鉄道車両のアンチローリング装置。
5. 【請求項５】 上記台車は、ボルスタレス式台車である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鉄道
   車両のアンチローリング装置。