JP2013208951A - 鉄道車両用台車及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能な鉄道車両用台車及びその製造方法を提供する。
【解決手段】鉄道車両用台車１は、側梁１０ａ，１０ｂを有する台車枠１０と、車体を支持する枕ばね１２Ａ，１２Ｂと、車輪１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂがそれぞれ固定された車軸１４Ａ，１４Ｂと、車軸１４Ａに取り付けられた歯車箱２４Ａと、車軸１４Ｂに取り付けられた歯車箱２４Ｂとを備える。枕ばね１２Ａは、Ｘ方向において、枕ばね１２Ｂよりも車軸１４Ｂ寄りに位置する。枕ばね１２Ｂは、Ｘ方向において、枕ばね１２Ａよりも車軸１４Ａ寄りに位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用台車及びその製造方法に関する。

従来、車両の床面を低くして、子供や高齢者等が容易に乗降できるようにした低床式の鉄道車両に用いられる鉄道車両用台車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された鉄道車両用台車は、台車枠と、一対の車軸と、二対の車輪と、一対の歯車箱と、一対の電動機とを備える。各車軸は、台車枠に対して回転可能に設けられている。各車軸の両端には、一対の車輪が固定されており、これらは輪軸として機能する。一方の車軸の一端には、電動機と接続された歯車箱が取り付けられている。他方の車軸の他端には、電動機と接続された歯車箱が取り付けられている。つまり、一対の歯車箱は、台車枠を間において対角に位置している。

特開２００５−２１２７１１号公報

このように、従来の鉄道車両用台車においては、ある程度の重量物である歯車箱が車軸端部に取り付けられているので、各車輪（車軸の各端部）にかかる荷重が均等でない。この場合、車両の走行安定性に影響が生じる虞があるため、歯車箱が取り付けられていない側の車軸端部に、歯車箱と同等の重さのカウンターウエイトを取り付けている。そのため、鉄道車両用台車の質量が増大してしまっている。

そこで、本発明は、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能な鉄道車両用台車及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用台車は、鉄道車両の車体を搭載して軌道上を走行する鉄道車両用台車であって、第１の方向に沿って延びる第１及び第２の側梁と、第１及び第２の側梁を接続すると共に第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びる横梁とを有する台車枠と、第２の方向に沿って延びるように第１及び第２の側梁の間に渡されると共に第１及び第２の側梁に対して回転可能に設けられた第１及び第２の車軸と、第１の車軸に固定された、第１の側梁寄りに位置する第１の車輪及び第２の側梁寄りに位置する第２の車輪と、第２の車軸に固定された、第１の側梁寄りに位置する第３の車輪及び第２の側梁寄りに位置する第４の車輪と、第１の車軸における第１の側梁寄りに取り付けられた第１の歯車箱と、第２の車軸における第２の側梁寄りに取り付けられた第２の歯車箱と、第１の歯車箱に動力を伝達する第１の動力源と、第２の歯車箱に動力を伝達する第２の動力源と、台車枠における第１の側梁寄りに取り付けられると共に車体を支持する第１の支持部と、台車枠における第２の側梁寄りに取り付けられると共に車体を支持する第２の支持部とを備え、第１の支持部は、第１の方向において、第２の支持部よりも第２の車軸寄りに位置し、第２の支持部は、第１の方向において、第１の支持部よりも第１の車軸寄りに位置している。

本発明に係る鉄道車両用台車では、第１の支持部が、第１の方向において、第２の支持部よりも第２の車軸寄りに位置している。つまり、第１及び第２の方向の双方に直交する第３の方向から見て、第１の支持部と第２の車軸との直線距離は、第１の支持部と第１の車軸との直線距離よりも小さい。第１の支持部が受ける車両からの荷重は、第１の側梁並びに第１及び第２の車軸を介して第１及び第３の車輪にかかるので、第１の車輪にかかる荷重は第３の車輪にかかる荷重よりも小さくなる。ただし、第１の車軸における第１の側梁側寄りには第１の歯車箱が取り付けられているので、第１の車輪には第１の歯車箱の荷重もかかる。結果として、第１及び第３の車輪にかかる荷重はほぼ等しくなる。一方、本発明に係る鉄道車両用台車では、第２の支持部が、第１の方向において、第１の支持部よりも第１の車軸寄りに位置している。つまり、第３の方向から見て、第２の支持部と第１の車軸との直線距離は、第２の支持部と第２の車軸との直線距離よりも小さい。第２の支持部が受ける車両からの荷重は、第２の側梁並びに第１及び第２の車軸を介して第２及び第４の車輪にかかるので、第４の車輪にかかる荷重は第２の車輪にかかる荷重よりも小さくなる。ただし、第２の車軸における第２の側梁寄りには第２の歯車箱が取り付けられているので、第４の車輪には第２の歯車箱の荷重もかかる。結果として、第２及び第４の車輪にかかる荷重はほぼ等しくなる。以上により、カウンターウエイトを取り付けることなく各車輪にかかる荷重がほぼ等しくなる。従って、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能となる。

本発明に係る鉄道車両用台車では、第１及び第２の車輪が第１の車軸に固定され、第３及び第４の車輪が第２の車軸に固定されており、それぞれ輪軸として機能する。そのため、本発明に係る鉄道車両用台車を用いた鉄道車両が、路面電車として道路上に敷設された軌道を走行している状態から、在来線に乗り入れて高速走行する場合、各車輪が独立して回転する構成の台車と比較して、高速安定性や曲線通過時の安定性を十分に確保できる。

第１及び第２の動力源はそれぞれ、第１の車軸と第２の車軸との間に位置してもよい。この場合、重量物である第１及び第２の動力源が、第１の方向において台車枠の中央近傍に位置するので、各車輪にかかる荷重のバランスが取りやすくなる。

第１の車軸と第２の車軸とは、第１及び第２の方向の双方に直交する第３の方向から見て、第２の方向に沿って延びる対称軸線に関して線対称となるように位置しており、第１の支持部は、第３の方向から見て、対称軸線よりも第２の車軸寄りに位置しており、第２の支持部は、第３の方向から見て、対称軸線よりも第１の車軸寄りに位置しており、第３の方向から見たときの第１の支持部の重心と対称軸線との直線距離である第１のずれ量は、第３の方向から見たときの第２の支持部の重心と対称軸線との直線距離である第２のずれ量と等しくてもよい。この場合、各車輪にかかる荷重をより均等にできる。

第１の側梁と第２の側梁、第１の車軸と第２の車軸、第１及び第２の車輪と第３及び第４の車輪、第１の歯車箱と第２の歯車箱、第１の動力源と第２の動力源、並びに、第１の支持部と第２の支持部とは、第３の方向から見て、対称軸線上に位置し且つ第１及び第２の側梁の第２の方向における中央に位置する点である台車中心に関して点対称となるように位置していてもよい。この場合、各車輪にかかる荷重をさらに均等にできる。

本発明に係る鉄道車両用台車の製造方法は、第１のずれ量を、車体の質量と、第１の歯車箱の質量と、第１及び第２の車軸の直線距離と、第１の歯車箱の荷重が第１の車軸に作用する点と対称軸線との直線距離と、第１の側梁と第２の側梁との直線距離とに基づいて求める第１の工程と、第２のずれ量を、車体の質量と、第２の歯車箱の質量と、第１及び第２の車軸の直線距離と、第２の歯車箱の荷重が第２の車軸に作用する点と対称軸線との直線距離と、第１の側梁と第２の側梁との直線距離とに基づいて求める第２の工程と、第１及び第２の工程により求められた第１及び第２のずれ量に従って第１及び第２の支持部を台車枠に取り付ける第３の工程とを有する。この場合、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能な上記の鉄道車両用台車を製造できる。

本発明によれば、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能な鉄道車両用台車及びその製造方法を提供できる。

図１は、本実施形態に係る鉄道車両用台車の上面図である。 図２は、本実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。 図３（ａ）は、側梁にかかる荷重及び反力の様子を示す概略図であり、図３（ｂ）は、車軸にかかる荷重及び反力の様子を示す概略図である。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る鉄道車両用台車１は、鉄道車両の車体（図示せず）を搭載して軌道上を走行するものであり、特に底床式の鉄道車両に好適に用いられる。鉄道車両用台車１は、図１及び図２に示されるように、台車枠１０と、枕ばね１２Ａ，１２Ｂと、車軸１４Ａ，１４Ｂと、車輪１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂと、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂと、歯車箱２４Ａ，２４Ｂと、主電動機２６Ａ，２６Ｂと、制動装置２８Ａ，２８Ｂ，３０Ａ，３０Ｂとを備える。

台車枠１０は、鉄道車両の進行方向（第１の方向）Ｘに沿って延びる一対の側梁１０ａ，１０ｂと、側梁１０ａ，１０ｂを接続すると共にＸ方向と直交する第２の方向（台車枠１０の幅方向）Ｙに沿って延びる横梁１０ｃとを有する。Ｘ方向における側梁１０ａ，１０ｂの中央近傍には、Ｙ方向に沿って外方に突出する突出部１０ｄ、１０ｅがそれぞれ設けられている。横梁１０ｃは、Ｘ方向における側梁１０ａ，１０ｂの中央近傍に位置する。

台車枠１０は、図１に示されるように、方向Ｘ及び方向Ｙの双方に直交する第３の方向（鉛直方向）Ｚから見たときに、Ｈ形状を呈する。Ｚ方向から見て、Ｘ方向に沿って延びる台車枠１０の中心線Ｌ１（Ｙ方向における側梁１０ａと側梁１０ｂとの中央を通る線）と、Ｙ方向に沿って延びる台車枠１０の中心線Ｌ２（Ｘ方向における側梁１０ａの中央とＸ方向における側梁１０ｂの中央との双方を通る線）とが交差する点が、台車枠１０の中心点Ｏである。台車枠１０は、本実施形態において、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関し幾何学的に点対称形状を呈する。

枕ばね１２Ａ，１２Ｂは、そのばね上質量（鉄道車両の車体）を受けると共に、鉄道車両の走行などに伴って発生する振動や衝撃を吸収して車両の走行安定性や乗り心地を確保するためのものである。本実施形態において、枕ばね１２Ａ，１２Ｂは空気ばねにより構成されているが、枕ばね１２Ａ，１２Ｂとして、板ばね、コイルばね、ゴムなどの他の公知の緩衝手段を利用してもよい。本実施形態において、枕ばね１２Ａ，１２Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。

枕ばね１２Ａは、突出部１０ｄの上面に取り付けられている。枕ばね１２Ａは、Ｘ方向において、枕ばね１２Ｂよりも車軸１４Ｂ（歯車箱２４Ｂ）寄りに位置している。より具体的には、Ｚ方向から見たときに、枕ばね１２Ａの重心と中心線Ｌ２との直線距離（ずれ量）がδ１となるように、枕ばね１２Ａが位置決めされている。つまり、Ｚ方向から見て、枕ばね１２Ａの重心は、中心線Ｌ２上に存在しておらず、中心線Ｌ２よりも車軸１４Ｂ（歯車箱２４Ｂ）寄りに位置している。

枕ばね１２Ｂは、突出部１０ｅの上面に取り付けられている。枕ばね１２Ｂは、Ｘ方向において、枕ばね１２Ａよりも車軸１４Ａ（歯車箱２４Ａ）寄りに位置している。より具体的には、Ｚ方向から見たときに、枕ばね１２Ｂの重心と中心線Ｌ２との直線距離（ずれ量）がδ２となるように、枕ばね１２Ｂが位置決めされている。つまり、Ｚ方向から見て、枕ばね１２Ｂの重心は、中心線Ｌ２上に存在しておらず、中心線Ｌ２よりも車軸１４Ａ（歯車箱２４Ａ）寄りに位置している。

本実施形態において、枕ばね１２Ａ，１２Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。そのため、ずれ量δ１とずれ量δ２とが等しくなるように、枕ばね１２Ａ，１２Ｂが位置決めされている。

車軸１４Ａは、Ｙ方向に沿って、側梁１０ａ，１０ｂにわたって延びる。車軸１４Ａにおける側梁１０ａ寄りの端部には、車輪１６Ａが固定されている。車軸１４Ａにおける側梁１０ｂ寄りの端部には、車輪１６Ｂが固定されている。これにより、車軸１４Ａ及び車輪１６Ａ，１６Ｂは輪軸として機能する。

車軸１４Ａにおける側梁１０ａ寄りの端部であって車輪１６Ａの外側には、車軸１４Ａを回転可能に保持する軸受３２Ａが取り付けられている。軸受３２Ａは、図２に示されるように、Ｘ方向に沿って延びており、軸箱体３３Ａ及び接続部２０Ａを介して側梁１０ａと接続されている。そのため、車軸１４Ａは、鉄道車両用台車１がＸ方向に沿って走行するように回転可能とされている。

車軸１４Ａにおける側梁１０ｂ寄りの端部であって車輪１６Ｂの外側には、車軸１４Ａを回転可能に保持する軸受３２Ｂが取り付けられている。軸受３２Ｂは、図２に示されるように、Ｘ方向に沿って延びており、軸箱体３３Ｂ及び接続部２０Ｂを介して側梁１０ｂと接続されている。そのため、車軸１４Ａは、鉄道車両用台車１がＸ方向に沿って走行するように回転可能とされている。

車軸１４Ｂは、Ｙ方向に沿って、側梁１０ａ，１０ｂにわたって延びる。車軸１４Ｂにおける側梁１０ａ寄りの端部には、車輪１８Ａが固定されている。車軸１４Ｂにおける側梁１０ｂ寄りの端部には、車輪１８Ｂが固定されている。これにより、車軸１４Ｂ及び車輪１８Ａ，１８Ｂは輪軸として機能する。

車軸１４Ｂにおける側梁１０ａ寄りの端部であって車輪１８Ａの外側には、車軸１４Ｂを回転可能に保持する軸受３４Ａが取り付けられている。軸受３４Ａは、図２に示されるように、Ｘ方向に沿って延びており、軸箱体３５Ａ及び接続部２２Ａを介して側梁１０ａと接続されている。そのため、車軸１４Ｂは、鉄道車両用台車１がＸ方向に沿って走行するように回転可能とされている。

車軸１４Ｂにおける側梁１０ｂ寄りの端部であって車輪１８Ｂの外側には、車軸１４Ｂを回転可能に保持する軸受３４Ｂが取り付けられている。軸受３４Ｂは、図２に示されるように、Ｘ方向に沿って延びており、軸箱体３５Ｂ及び接続部２２Ｂを介して側梁１０ｂと接続されている。そのため、車軸１４Ｂは、鉄道車両用台車１がＸ方向に沿って走行するように回転可能とされている。

車輪１６Ａ，１６Ｂは、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ１に関して幾何学的に線対称となるように位置している。車輪１８Ａ，１８Ｂは、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ１に関して幾何学的に線対称となるように位置している。車輪１６Ａ，１８Ａは、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ２に関して幾何学的に線対称となるように位置している。車輪１６Ｂ，１８Ｂは、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ２に関して幾何学的に線対称となるように位置している。

車軸１４Ａ，１４Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。車輪１６Ａ，１８Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。車輪１６Ｂ，１８Ａは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。

接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、軸受３２Ａ，３２Ｂ，３４Ａ，３４Ｂを支持する軸箱体３３Ａ，３３Ｂ，３５Ａ，３５Ｂと側梁１０ａ，１０ｂとを接続して、これらのばね上質量を受けると共に、鉄道車両の走行などに伴って発生する振動や衝撃を吸収して車両の走行安定性や乗り心地を確保するものである。本実施形態において、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂはいずれも、一対のコイルばねによって構成されているが、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂとして、他の公知の軸ばねを利用してもよい。

接続部２０Ａは、本実施形態において、歯車箱２４Ａと車輪１６Ａとの間であって、車輪１６Ａ寄り（歯車箱２４Ａから離れる側）に位置している。接続部２０Ｂは、本実施形態において、車輪１６Ｂの外側（車輪１６Ｂよりも歯車箱２４Ａから離れる側）に位置している。

本実施形態において、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ１（車輪１６Ａ，１６Ｂの中心）と接続部２０Ｂ（車体の荷重が接続部２０Ｂを介して車軸１４Ａに作用する作用点Ｑ２）との直線距離ｄ２は、中心線Ｌ１と接続部２０Ａ（車体の荷重が接続部２０Ａを介して車軸１４Ａに作用する作用点Ｑ１）との直線距離ｄ１とのよりも大きくなるように設定されている。つまり、Ｚ方向から見て、作用点Ｑ１，Ｑ２の中心点Ｐ１は、中心線Ｌ１よりも側梁１０ｂ（車輪１６Ｂ）寄りに位置している。

接続部２０Ａ，２０Ｂは、このように設定された直線距離ｄ１，ｄ２に従って、それぞれ側梁１０ａ，１０ｂと軸受３２Ａ，３２Ｂとの間に取り付けられる。これにより、このように設定された直線距離ｄ１，ｄ２に従って、車軸１４Ａが側梁１０ａ，１０ｂに対して回転可能に設けられる。

接続部２２Ａは、本実施形態において、車輪１８Ａの外側（車輪１８Ａよりも歯車箱２４Ｂから離れる側）に位置している。接続部２２Ｂは、本実施形態において、歯車箱２４Ｂと車輪１８Ｂとの間であって、車輪１８Ｂ寄り（歯車箱２４Ｂから離れる側）に位置している。

本実施形態において、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ１（車輪１８Ａ，１８Ｂの中心）と接続部２２Ａ（車体の荷重が接続部２２Ｂを介して車軸１４Ｂに作用する作用点Ｑ３）との直線距離ｄ３は、中心線Ｌ１と接続部２２Ｂ（車体の荷重が接続部２２Ｂを介して車軸１４Ｂに作用する作用点Ｑ４）との直線距離ｄ４とのよりも大きくなるように設定されている。つまり、Ｚ方向から見て、作用点Ｑ３，Ｑ４の中心点Ｐ２は、中心線Ｌ１よりも側梁１０ａ（車輪１８Ａ）寄りに位置している。

接続部２２Ａ，２２Ｂは、このように設定された直線距離ｄ３，ｄ４に従って、それぞれ側梁１０ａ，１０ｂと軸受３４Ａ，３４Ｂとの間に取り付けられる。これにより、このように設定された直線距離ｄ３，ｄ４に従って、車軸１４Ｂが側梁１０ａ，１０ｂに対して回転可能に設けられる。

本実施形態においては、直線距離ｄ１と直線距離ｄ４とが等しくなるように設定されていると共に、直線距離ｄ２と直線距離ｄ３とが等しくなるように設定されている。Ｚ方向から見て、接続部２０Ａと接続部２２Ｂとは中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置しており、接続部２０Ｂと接続部２２Ａとは中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。

歯車箱２４Ａは、内部に複数の歯車を有している。歯車箱２４Ａは、車軸１４Ａ及び主電動機２６Ａのそれぞれに接続されており、主電動機２６Ａの回転数を減速したうえで車軸１４Ａに主電動機２６Ａの動力を伝達する。歯車箱２４Ａは、車軸１４Ａにおける側梁１０ａ寄り（車輪１６Ａ寄り）の端部に位置している。

歯車箱２４Ｂは、内部に複数の歯車を有している。歯車箱２４Ｂは、車軸１４Ｂ及び主電動機２６Ｂのそれぞれに接続されており、主電動機２６Ｂの回転数を減速したうえで車軸１４Ｂに主電動機２６Ｂの動力を伝達する。歯車箱２４Ｂは、車軸１４Ｂにおける側梁１０ｂ寄り（車輪１８Ｂ寄り）の端部に位置している。

主電動機２６Ａは、突出部１０ｄの下面に取り付けられている。そのため、主電動機２６Ａは、車軸１４Ａ，１４Ｂの間（本実施形態ではＺ方向から見て中心線Ｌ２上）に位置している。主電動機２６Ｂは、突出部１０ｅの下面に取り付けられている。そのため、主電動機２６Ｂは、車軸１４Ａ，１４Ｂの間（本実施形態ではＺ方向から見て中心線Ｌ２上）に位置している。

制動装置２８Ａ，２８Ｂ，３０Ａ，３０Ｂはそれぞれ、ブレーキパッドと、当該ブレーキパッドを各車輪１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂに当接又は離間させるアクチュエータとを有する。制動装置２８Ａ，２８Ｂ，３０Ａ，３０Ｂはいずれも、側梁１０ａ，１０ｂの間に位置している。

制動装置２８Ａは、車輪１６Ａの近傍であって、側梁１０ａに取り付けられている。制動装置２８Ｂは、車輪１６Ｂの近傍であって、側梁１０ｂに取り付けられている。制動装置３０Ａは、車輪１８Ａの近傍であって、側梁１０ａに取り付けられている。制動装置３０Ｂは、車輪１８Ｂの近傍であって、側梁１０ｂに取り付けられている。

歯車箱２４Ａ，２４Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。主電動機２６Ａ，２６Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。制動装置２８Ａ，３０Ｂは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。制動装置２８Ｂ，３０Ａは、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。

続いて、ずれ量δ１の求め方について、図３を参照して説明する。まず、図３（ｂ）に示されるように、車軸１４Ａ及び車輪１６Ａ，１６Ｂ（輪軸）に加わる力の関係を考える。車軸１４Ａ及び車輪１６Ａ，１６Ｂ（輪軸）に関する力の釣り合い及びＲ１点まわりのモーメントの釣り合いは、式（１）及び式（２）によってそれぞれ表される。

ただし、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、Ｚ、ｄ１、ｄ２、ｌ０、ｌ２はそれぞれ、
Ｒ１：接続部２０Ａを介して車軸１４Ａに作用する荷重、
Ｒ３：接続部２０Ｂを介して車軸１４Ａに作用する荷重、
Ｚ：車軸１４Ａに作用する歯車箱２４Ａの質量、
Ｒａ：車輪１６Ａに作用する反力、
Ｒｂ：車輪１６Ｂに作用する反力、
ｄ１：中心線Ｌ１と接続部２０Ａとの直線距離、
ｄ２：中心線Ｌ１と接続部２０Ｂとの直線距離、
ｌ０：車輪１６Ａ，１６Ｂと中心線Ｌ１との直線距離、
ｌ２：歯車箱２４Ａの荷重が車軸１４Ａに作用する点と中心線Ｌ１との直線距離、
を示す。

式（１）及び式（２）よりＲ１及びＲ３をそれぞれ求めると、式（３）及び式（４）のように表される。

次に、図３（ａ）に示されるように、側梁１０ａに加わる力の関係を考える。側梁１０ａに関する力の釣り合い及びＲ２点まわりのモーメントの釣り合いは、式（５）及び式（６）によってそれぞれ表される。

ただし、Ｗ、Ｒ１、Ｒ２、ｌ１、δはそれぞれ、
Ｗ：側梁１０ａに作用する車体の質量（枕ばね１２Ａのばね上質量）、
Ｒ１：接続部２０Ａを介して側梁１０ａに作用する反力、
Ｒ２：接続部２２Ａを介して側梁１０ａに作用する反力、
ｌ１：歯車箱２４Ａの荷重が車軸１４Ａに作用する点と中心線Ｌ２との直線距離、
δ１：枕ばね１２Ａの重心と中心線Ｌ２との直線距離（ずれ量）、
を示す。

式（６）に式（３）のＲ１を代入してδ１について解くと、式（７）となる。

ここで、本実施形態では、各車輪１６Ａ，１６Ｂにかかる荷重を等しくしたいため、Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒとして、式（１）を変形すると、式（８）となる。

また、本実施形態では、鉄道車両用台車１の各部材が、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称であるので、Ｒ３＝Ｒ２となり、式（５）を用いて式（８）を変形すると、式（９）となる。

Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒ及び式（９）を用いて式（７）を変形すると、式（１０）に示されるように、ずれ量δ１が求められる。枕ばね１２Ａは、このようにして求められたずれ量δ１に従って、突出部１０ｄの上面に取り付けられる。

なお、ｄ１とｄ２とが等しい場合には、ｄ１＝ｄ２＝ｄとして式（１０）を変形すると、式（１１）となる。すなわち、ずれ量δ１は、車体の質量（Ｗ）と、歯車箱２４Ａの質量（Ｚ）と、車軸１４Ａ，１４Ｂの直線距離（ｌ１の２倍）と、歯車箱２４Ａの荷重が車軸１４Ａに作用する点と中心線Ｌ１との直線距離（ｌ２）と、側梁１０ａ，１０ｂの直線距離（ｄの２倍）とに基づいて求められる。

ずれ量δ２は、ずれ量δ１の求め方に準じて求められる。枕ばね１２Ｂは、このようにして求められたずれ量δ２に従って、突出部１０ｅの上面に取り付けられる。なお、ｄ１とｄ２とが等しい場合には、すれ量δ２は、車体の質量と、歯車箱２４Ｂの質量と、車軸１４Ａ，１４Ｂの直線距離と、歯車箱２４Ｂの荷重が車軸１４Ｂに作用する点と中心線Ｌ１との直線距離と、側梁１０ａ，１０ｂの直線距離とに基づいて求められる。

以上のような本実施形態においては、枕ばね１２Ａが、Ｘ方向において、枕ばね１２Ｂよりも車軸１４Ｂ（歯車箱２４Ｂ）寄りに位置している。つまり、Ｚ方向から見て、枕ばね１２Ａと車軸１４Ｂとの直線距離は、枕ばね１２Ａと車軸１４Ａとの直線距離よりも小さい。枕ばね１２Ａが受ける車両からの荷重は、側梁１０ａ及び車軸１４Ａ，１４Ｂを介して車輪１６Ａ，１８Ａにかかるので、車輪１６Ａにかかる荷重は車輪１８Ａにかかる荷重よりも小さくなる。ただし、車軸１４Ａにおける側梁１０ａ寄りの端部には歯車箱２４Ａが取り付けられているので、車輪１６Ａには歯車箱２４Ａの荷重もかかる。結果として、車輪１６Ａ，１８Ａにかかる荷重はほぼ等しくなる。一方、本実施形態においては、枕ばね１２Ｂが、Ｘ方向において、枕ばね１２Ａよりも車軸１４Ａ（歯車箱２４Ａ）寄りに位置している。つまり、Ｚ方向から見て、枕ばね１２Ｂと車軸１４Ａとの直線距離は、枕ばね１２Ｂとの車軸１４Ｂとの直線距離よりも小さい。枕ばね１２Ｂが受ける車両からの荷重は、側梁１０ｂ及び車軸１４Ａ，１４Ｂを介して車輪１６Ｂ，１８Ｂにかかるので、車輪１８Ｂにかかる荷重は車輪１６Ｂにかかる荷重よりも小さくなる。ただし、車軸１４Ｂにおける側梁１０ｂ寄りの端部には歯車箱２４Ｂが取り付けられているので、車輪１８Ｂには歯車箱２４Ｂの荷重もかかる。結果として、車輪１６Ｂ，１８Ｂにかかる荷重はほぼ等しくなる。以上により、カウンターウエイトを取り付けることなく各車輪にかかる荷重がほぼ等しくなる。従って、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能となる。

本実施形態においては、車輪１６Ａ，１６Ｂが車軸１４Ａに固定され、車輪１８Ａ，１８Ｂが車軸１４Ｂに固定されており、それぞれ輪軸として機能する。そのため、本実施形態に係る鉄道車両用台車１を用いた鉄道車両が、路面電車として道路上に敷設された軌道を走行している状態から、在来線に乗り入れて高速走行する場合、各車輪が独立して回転する構成の台車と比較して、高速安定性や曲線通過時の安定性を十分に確保できる。

本実施形態においては、主電動機２６Ａ，２６Ｂがそれぞれ、車軸１４Ａ，１４Ｂの間に位置している。そのため、重量物である主電動機２６Ａ，２６Ｂが、Ｘ方向において台車枠１０の中央近傍に位置するので、各車輪にかかる荷重のバランスが取りやすくなる。

本実施形態においては、ずれ量δ１とずれ量δ２とが等しい。そのため、各車輪にかかる荷重をより均等にできる。

本実施形態においては、Ｚ方向から見て、台車枠１０が中心点Ｏに関し幾何学的に点対称形状を呈していると共に、枕ばね１２Ａ，１２Ｂ、車軸１４Ａ，１４Ｂ、車輪１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ、歯車箱２４Ａ，２４Ｂ、主電動機２６Ａ，２６Ｂ及び制動装置２８Ａ，２８Ｂ，３０Ａ，３０Ｂが、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置している。そのため、各車輪にかかる荷重をさらに均等にできる。

本実施形態においては、歯車箱２４Ａ（重量物）が車軸１４Ａにおける車輪１６Ａ（側梁１０ａ）寄りに取り付けられているので、車輪１６Ａにかかる荷重が車輪１６Ｂにかかる荷重よりも大きくなる傾向にある。しかしながら、本実施形態に係る鉄道車両用台車１では、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ１と作用点Ｑ２との直線距離ｄ２は、中心線Ｌ１と作用点Ｑ１との直線距離ｄ１よりも大きい。そのため、車輪１６Ｂにかかる車体の荷重が、車輪１６Ａにかかる車体の荷重よりも大きくなる。その結果、カウンターウエイトを取り付けることなく、車輪１６Ａ，１６Ｂにかかる荷重がほぼ等しくなる。従って、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能となる。

本実施形態においては、歯車箱２４Ｂ（重量物）が車軸１４Ｂにおける車輪１８Ｂ（側梁１０ｂ）寄りに取り付けられているので、車輪１８Ｂにかかる荷重が車輪１８Ａにかかる荷重よりも大きくなる傾向にある。しかしながら、本実施形態に係る鉄道車両用台車１では、Ｚ方向から見て、中心線Ｌ１と作用点Ｑ３との直線距離ｄ３は、中心線Ｌ１と作用点Ｑ４との直線距離ｄ４よりも大きい。そのため、車輪１８Ａにかかる車体の荷重が、車輪１８Ｂにかかる車体の荷重よりも大きくなる。その結果、カウンターウエイトを取り付けることなく、車輪１８Ａ，１８Ｂにかかる荷重がほぼ等しくなる。従って、質量の増加を防ぎつつ各車輪にかかる荷重のバランスをとることが可能となる。

本実施形態においては、側梁１０ａと車軸１４Ａとが軸箱体３３Ａ及び接続部２０Ａを介して接続されており、側梁１０ｂと車軸１４Ａとが軸箱体３３Ｂ及び接続部２０Ｂを介して接続されており、側梁１０ａと車軸１４Ｂとが軸箱体３５Ａ及び接続部２２Ａを介して接続されており、側梁１０ｂと車軸１４Ｂとが軸箱体３５Ｂ及び接続部２２Ｂを介して接続されている。そして、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂはいずれも軸ばねによって構成されている。そのため、側梁１０ａ，１０ｂと車軸１４Ａ，１４Ｂとの間で生じる衝撃を、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂによって緩衝できる。

本実施形態においては、直線距離ｄ１と直線距離ｄ４とが等しくなるように設定されていると共に、直線距離ｄ２と直線距離ｄ３とが等しくなるように設定されている。そのため、各車輪に生じる反力のバランスをより小さくすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、枕ばね１２Ａ，１２Ｂが複数のばねで構成されているような場合には、ずれ量δ１，δ２は枕ばね全体の重心からの直線距離による。

本実施形態では、枕ばね１２Ａ，１２Ｂによりそのばね上質量（鉄道車両の車体）を受けていたが、このような緩衝作用を有しない支持部材により車体を支持してもよい。

本実施形態では、主電動機２６Ａが車軸１４Ａ，１４Ｂの間に位置していたが、車軸１４Ａ，１４Ｂの間に位置していなくてもよい。

本実施形態では、ずれ量δ１，δ２が等しくなるように設定されていたが、これらのずれ量δ１，δ２は完全に一致していなくてもよく、若干の大きさの違いは許容される。

本実施形態では、Ｚ方向から見て、台車枠１０が中心点Ｏに関し幾何学的に点対称形状を呈していたが、完全に点対称形状でなくてもよい。本実施形態では、枕ばね１２Ａ，１２Ｂ、車軸１４Ａ，１４Ｂ、車輪１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ、接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ、歯車箱２４Ａ，２４Ｂ、主電動機２６Ａ，２６Ｂ、制動装置２８Ａ，２８Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ及び軸箱体３３Ａ，３３Ｂ，３５Ａ，３５Ｂが、中心点Ｏに関して幾何学的に点対称となるように位置していたが、完全に点対称となるように位置していなくてもよく、若干の位置ずれは許容される。

本実施形態では、軸箱体３３Ａ，３３Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ及び接続部２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂを介して、軸受３２Ａ，３２Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと側梁１０ａ，１０ｂとを接続していたが、このような緩衝作用を有しない接続部材によりこれらを接続してもよいし、軸受３２Ａ，３２Ｂ，３４Ａ，３４Ｂが側梁１０ａ，１０ｂに直接取り付けられていてもよい。

歯車箱２４Ａは、車輪１６Ａ，１６Ｂの間に位置していてもよい。歯車箱２４Ｂは、車輪１８Ａ，１８Ｂの間に位置していてもよい。

本実施形態では、Ｚ方向から見て、中心点Ｏに関して点対称となるように（すなわち台車枠１０の対角に）重量物である歯車箱２４Ａ，２４Ｂが位置しているので、直線距離ｄ２，ｄ３が直線距離ｄ１，ｄ４よりも大きくなるように設定していた。しかしながら、Ｙ方向において、歯車箱２４Ａなどの重量物が取り付けられている側とは反対側に位置する接続部２０Ｂと重心位置Ｇ１との直線距離が、重量物が取り付けられている側に位置する接続部２０Ａと重心位置Ｇ１との直線距離よりも大きくなるように設定されていればよい。Ｙ方向において、歯車箱２４Ｂなどの重量物が取り付けられている側とは反対側に位置する接続部２２Ａと重心位置Ｇ２との直線距離が、重量物が取り付けられている側に位置する接続部２２Ｂと重心位置Ｇ２との直線距離よりも大きくなるように設定されていればよい。直線距離ｄ１，ｄ２が等しくてもよいし、直線距離ｄ３，ｄ４が等しくてもよい。

１…鉄道車両用台車、１０…台車枠、１０ａ，１０ｂ…側梁、１０ｃ…横梁、１２Ａ，１２Ｂ…枕ばね、１４Ａ，１４Ｂ…車軸、１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ…車輪、２０Ａ，２０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ…接続部、２４Ａ，２４Ｂ…歯車箱、２６Ａ，２６Ｂ…主電動機。

Claims (5)

1. 鉄道車両の車体を搭載して軌道上を走行する鉄道車両用台車であって、
   第１の方向に沿って延びる第１及び第２の側梁と、前記第１及び第２の側梁を接続すると共に前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びる横梁とを有する台車枠と、
   前記第２の方向に沿って延びるように前記第１及び第２の側梁の間に渡されると共に前記第１及び第２の側梁に対して回転可能に設けられた第１及び第２の車軸と、
   前記第１の車軸に固定された、前記第１の側梁寄りに位置する第１の車輪及び前記第２の側梁寄りに位置する第２の車輪と、
   前記第２の車軸に固定された、前記第１の側梁寄りに位置する第３の車輪及び前記第２の側梁寄りに位置する第４の車輪と、
   前記第１の車軸における前記第１の側梁寄りに取り付けられた第１の歯車箱と、
   前記第２の車軸における前記第２の側梁寄りに取り付けられた第２の歯車箱と、
   前記第１の歯車箱に動力を伝達する第１の動力源と、
   前記第２の歯車箱に動力を伝達する第２の動力源と、
   前記台車枠における前記第１の側梁寄りに取り付けられると共に前記車体を支持する第１の支持部と、
   前記台車枠における前記第２の側梁寄りに取り付けられると共に前記車体を支持する第２の支持部とを備え、
   前記第１の支持部は、前記第１の方向において、前記第２の支持部よりも前記第２の車軸寄りに位置し、
   前記第２の支持部は、前記第１の方向において、前記第１の支持部よりも前記第１の車軸寄りに位置している、鉄道車両用台車。
2. 前記第１及び第２の動力源はそれぞれ、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間に位置する、請求項１に記載の鉄道車両用台車。
3. 前記第１の車軸と前記第２の車軸とは、前記第１及び第２の方向の双方に直交する第３の方向から見て、前記第２の方向に沿って延びる対称軸線に関して線対称となるように位置しており、
   前記第１の支持部は、前記第３の方向から見て、前記対称軸線よりも前記第２の車軸寄りに位置しており、
   前記第２の支持部は、前記第３の方向から見て、前記対称軸線よりも前記第１の車軸寄りに位置しており、
   前記第３の方向から見たときの前記第１の支持部の重心と前記対称軸線との直線距離である第１のずれ量は、前記第３の方向から見たときの前記第２の支持部の重心と前記対称軸線との直線距離である第２のずれ量と等しい、請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車。
4. 前記第１の側梁と前記第２の側梁、前記第１の車軸と前記第２の車軸、前記第１及び第２の車輪と前記第３及び前記第４の車輪、前記第１の歯車箱と前記第２の歯車箱、前記第１の動力源と前記第２の動力源、並びに、前記第１の支持部と前記第２の支持部とは、前記第３の方向から見て、前記対称軸線上に位置し且つ前記第１及び第２の側梁の前記第２の方向における中央に位置する点である台車中心に関して点対称となるように位置している、請求項３に記載の鉄道車両用台車。
5. 請求項３又は４に記載の鉄道車両用台車の製造方法であって、
   前記第１のずれ量を、前記車体の質量と、前記第１の歯車箱の質量と、前記第１及び第２の車軸の直線距離と、前記第１の歯車箱の荷重が前記第１の車軸に作用する点と前記対称軸線との直線距離と、前記第１の側梁と前記第２の側梁との直線距離とに基づいて求める第１の工程と、
   前記第２のずれ量を、前記車体の質量と、前記第２の歯車箱の質量と、前記第１及び第２の車軸の直線距離と、前記第２の歯車箱の荷重が前記第２の車軸に作用する点と前記対称軸線との直線距離と、前記第１の側梁と前記第２の側梁との直線距離とに基づいて求める第２の工程と、
   前記第１及び第２の工程により求められた前記第１及び第２のずれ量に従って前記第１及び第２の支持部を前記台車枠に取り付ける第３の工程とを有する、鉄道車両用台車の製造方法。

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