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XII 新型台車の登場
(私鉄高速電車発達史 中川浩一 鉄道ピクトリアル1965/1〜1972/8連載)

1 高速台車振動研究会の設置とその成果
2 住友台車の発展
3 OK台車・MD台車の試作と成果

 

右 当時の一般的な台車の例と各部名称、
 現在は車体を空気ばねで支えて心皿と揺れ枕をなくしたボルスタレス台車が主流となっている。
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 戦争が私鉄車両にもたらした悪影響を、運転面から払拭するのに役立ったのが、前章に述べた高速運転の再開であった。しかし、復活当初の高速運転は、戦前に確立した技術水準にようやくたち戻ったことを意味するにすぎなかった。
 鋼製車体の採用によって車両の保安度を向上させる技術は、大正末期に確立していた。
 鋼材を使用しつつ軽い車体を製造する試みも、一部ではなされていたが、一般には大型化し、それに伴って増大した車体重量に対しては、高出力電動機を使用して強引に引張るというきらいがあった。
 台車の製造技術に至っては、明治末期に紹介された釣合梁とスイングポルスタ方式を基軸とするもの(注1)から脱し得なかった。
 国有鉄道の場合には、昭和4年度以降、軸バネとスイングボルスタ方式を組合せたTR23系台車が電車・客車に採用されていたが、私設鉄道に普及するには至らなかった。
 このように、20年以上にわたって踏襲されてきた電車製造技術にようやく転換の兆しがみえたのが、1950年代の当初の情勢であった。
 この間の事情を「昭和27年版交通年鑑」の記事から求めてみよう(注2)

「電気機関車と郊外電車の新造車が増えているのは電気鉄道の多い私鉄としてその経営の伸長を示すものと思われるが、殊に郊外電車では平行線との競争の激化のために、豪華車を新造してサービス向上を図り旅客を誘致しようとする努力が著しい。例えば
@制御装置、制動装置等に新工夫をこらして性能向上を図ったもの、
A新型台車の使用によって乗心地の改善と速度の向上をねらうもの、
B螢光灯によって車内照明方式に新機軸を出そうとするもの、
C車体構造に軽合金を導入して重量軽減を図ったもの等がある。」

 これらの対策のうちで、最初に手がけられ、大きな成果をあげたのはAの新型台車の採用であった。

(注1)我国の私鉄には、Brill 27MCB 台車を基軸とする鍛鋼台車枠と、Baldwin A 系の棒鋼組立式台車枠にそれぞれ釣合梁付台車を組合せる方式が、ほぼ同時に紹介されたが、Brill 系の国産化が試作程度で終ったのに対して、Baldwin A系は日本車両D形の系統へと発展している。
(注2)「交通年鑑」27年版p331 昭和25年度における3私鉄の電動客車新製数は81両、同付随客車11両に対して、26年度のそれは121両、59両に達している。


1 高速台車振動研究会の設置とその成果  top

 走行抵抗が大きく、かつバネ下重量がかさむ在来形のボギー台車の改良をはかる目的で、高速台車振動研究会が発足しだのは、昭和21年末である(注3)
 運輸通信省鉄道総局工作局、鉄道技術研究所、車両製作会社の関係者を集めて発足したこの研究会は、昭和24年初めまでに合せて6回開催され、多大の成果があがっていた。
 ところで、バネ下重量の軽減に関しては、国有鉄道では昭和4年度からTR23系台車を使用して、すでにある程度の成果をあげつつあった。
 TR23系台車は、球山形鋼を側梁に用い、釣合梁と組合せたTR11系台車が、球山形鋼の入手難に伴って製造できなくなったことと関連して、やむなく採用したものであった。
 球山形鋼の需要が経済圧延量に達しないため、供給を打切るとの製鉄会社の通告に接し、やむを得ずコイルバネを軸箱上におき、さらにバネ箱組み軸箱守を鋳鋼製に変え、これをI型鋼で連結したTR23系台車(昭4制式)の採用は、まさに窮余の一策であった。
 そしてこれで、釣合梁の省略によってバネ下重量が軽減したばかりでなく、コイルバネ間の距離の増大と関連して、台車の前後動揺角は与えられた同一外力モーメントに対して小となり、振動試験でも意外の好成績を示した(注4)
 このような経過を考える限り研究会で話題になる新型台車に、釣合梁式台車が加わることは望みえなかった。
 TR23系台車の登場以後も、私鉄の高速電車用台車としては、鋳鋼台枠と釣合梁を組合せた住友(扶桑)KS31系、Baldwin A系の流れをくみ棒鋼組立の台車枠と釣合梁をもつ日車D形(汽車3H)系が引続いて製造されてきたが、その前途はこの時点で没落を宣告されたことになるわけである。
 走行抵抗軽減のためには、敗戦が意外な結果をもたらしていた。
 莫大な軍需によって支えられてきた玉軸受・コロ軸受製造企業は、敗戦によって壊滅するはずであった。
 しかし現実には、軸受工業の温存策として、国有鉄道車両の軸受にコロ軸受を制式採用する方針が決定し、TR23系台車の場合にはコロ軸受付のTR34(客車用)、TR25A(電動車用)の量産が開始されたのである。
 私鉄高速電車の場合にも、昭和22年度割当の運輸省規格型電車以後、新製車にはコロ軸受を積極的に使用することになり、大手私鉄向けの新製車は、軒並みにコロ軸受を装備して就役することになった。
 コロ軸受の全面採用と並んで、敗戦はさらに思わぬ結果を台車製造法にもたらしていた。
 TR23 系の製造時には、台車枠に一体鋳鋼の方式を採用するのを得策としながらも鋳鋼会社の技術水準から見遅られてきた。
 ところが、敗戦に伴う燃料・電力事情から、I 形鋼の生産が滅少し、国有鉄道に対するその割当も削られたため、TR34・TR25Aの量産は困難になってきた。
 こうして、軍需杜絶による余剰能力を背景として、台車枠の一体鋳鋼化が急速に登場し、TR40(客車用)に代表される両翼軸バネ(ウイングバネ)式台車が量産されることになったである。
 一体鋳鋼の台車枠では、設計以上に肉がつく傾向があり、引張に対し I 形鋼なみの安全係数がとりえないため、台車重量の増大は避けえない状況であった。
 しかし、一体鋳鋼の利点としてウイングバネ構造を容易に採用できるため、軸箱にかかる力を安定させ、軸箱の偏摩耗を防止し、乗心地の向上に資することになった。
 一体鋳鋼台車のクローズアップに伴って、私鉄高速電車用の台車メーカーとしての住友金属工業の地位は確固たるものになっていった。
 また、高速度台車振動研究会の成果を踏まえて、各種の試作台車が登場することになるのである。
 川崎車両設計のOK台車がその代表的存在であるが、詳細は別項に譲ることにする。
 高速度台車振動研究会の成果の中には、レールからの強制振動に対して車体の振動を滅衰させるために、枕バネに使用する重ね板バネの板間摩擦を滅小させることの有効であることが指摘され、そのため枕バネの板を厚くして枚数を減らす措置がとられたほか、板バネ使用の限界性を考慮して、枕バネにもコイルバネを使用し、さらにオイルダンパを併用する措置が後に採られるという結果をみることにもなる。

(注3)日本国有鉄道「鉄道技術発達史」第4篇(車両と機械)(1958年)p633
(注4)同上p629以後の記述は主としてp629〜633を参考とした。


2 住友台車の発展  top

 高速度台車振動研究会の成果を踏まえて最初の成果をあげたのは、住友金属工業である。
 明治34(1901)年に住友鋳鋼揚として発足し、主に鉄道車両用鋳鋼品の製作を行なってきたこのメーカーは、大正13(1924)年に、30両の鋳鋼台車を大阪市交通局に納入して以来、鋳鋼製の台枠をもつボギー台車の製造を得意としてきた。
 また昭和5年には、一体鋳鋼台枠をもつ軸バネ式台車を参宮急行電鉄に納入した実績を有している(注5)
 こうした経歴に加えて、終戦後の鉄鋼業界における延鋼材の不足が、住友鋳鋼台車の存在をクローズアップさせたのである。
 昭和23年4月、当時は扶桑金属と称していたこのメーカーは、一体鋳鋼台枠構造の電動車用台車を完成した。
 メーカー側の形式をFS1形と呼称するこの台車は、
『外力に応じて最適の寸法に設計製作することが出来るから、贅肉は無く軽量、継目がないから弛みが生じない。かつ剛性が大であるから、高速運転や急制動に対して台枠を常に正確に保ち、信頼性が大』
と自負する存在であった(注6)
 一体鋳鋼台枠に両翼軸バネ(ウイングバネ)を組合せたこの台車は、運輸省当局の認めるところとなり、10台(5両分)を購入のうえ、TR37形として、モハ63形に使用されたのである。
 TR37形はその後、住友台車としてではなく、国有鉄道の制式台車となり、モハ63形のうち802〜840(偶数車)で使用されることになった。
 新型台車の第1作であるFS1形は、南海電気鉄道でも採用され、4両分(8台)を昭和25年3月に購入して、新製制御車クハ2812〜2815に装備することになった。
 同時に製造されたクハ2810・2811 には、川崎車両製の新型台車であるOK5が採用されて入る(注7)

 FS1形の枕バネには板厚を増し、かつ枚数を減らした板バネが採用された結果、ボルスタ周辺の重量感が薄れ、ウイングボックス型の軸箱守の存在がひときわ目についた。
 FS1形に続く住友製新型台車は、昭和24年10月、京阪神急行電鉄に納入した5両分(10台)のFS3形であった。
 FS1形の電動車用に対して付随車用として設計されたこの台車は、制動機構の簡素化と制動の確実化・迅速化をねらって、ブレーキシリンダを台車枠に直接取付けている。
 FS3形は新京阪線用として新製された550形551〜555に装備され、デイ100形で前後をかためて急行運転用に使用されてきた。
 ナニワ工機製の車体をもつこの付随車(サハ)は、1段下降窓の阪急スタイルでレデイ100形とは全く不似合な外観を呈していたが、車両としての使用実績は優秀であった。
 ウイングバネのバネ座に硬質ゴムを挿入したうえ、付随車に専用するため軟いバネを用いたことから、乗心地は快適と評されている(注8)
 翌25年12月、FS3形は10台が再び京阪神急行電鉄に納入され、京都線用制御車の760形761〜765に使用された。
 また761形とペアになる711形711〜715には、FS5形が使用されている。
 FS5形は、側面の形状がFS3形とはかなり異なり、また軸距も100mm延長した2,400 mm である。
 この場合にも、ブレーキシリンダは台車枠に装備されている。このほか、FS3形がコロ軸受であるのに対して、FS5形では平軸受が使用されるという相違がある。
 京阪神急行電鉄における新型台車の系譜は、この後はゲルリッツ型の一体鋳鋼台車へと移行するが、その前に、両翼軸バネ式台車の系列を追ってみよう。
 FS5形に続くFS6形は、昭和26年4月に京阪電気鉄道に8台納入され、それぞれMc2両、Tc2両に装備されている。FS6形の特色は、FS1・3・5の各形式が、電動車・付随車用と区分されていたのを改め、電動車・付随車のいずれに使用しても所定の成績を収めるように配慮されたことである。
 さらにボルスタと台車枠との接合に、ボルスタアンカを採用した点が主な改良点であった。


住友金属製台車FS3を取付た阪急電車810  三宮 1963/8

住友金属製台車FS3の外形  
ブレーキシリンダを台車枠に直接取付  

住友金属製台車FS6の外形 
両翼軸バネ式のボルスタアンカ付

 さて、ボルスタ(揺れ枕)とトランサムの間には、従来はチェフィングプレートが用いられてきた。
 だがFS6形の場合には、ボルスタを伸ばしてその両端を台車枠の側梁に接合棒でゴムを介して支持したのである。
 この場合、その支持点は台車のピッチング中心付近におかれているため、ゴムの弾性とあいまって、前後面を有効に防止することができた。
 また左右面に対しても復元力を与えることができるので、左右面とローリングの改良にもみるべき効果をあげる。
 さらに、チェフィグプレートが省略されたため、消耗品を減少させ、車両保守のうえでも成果をあげた。
 ただFS6形の場合には、コロ軸受は採用されなかった。
 両翼軸バネ式(ウイングボックス形)台車は、この後はFS7形、FS8形へと展開していくが、その明細は右の第40表をごらん頂きたい。なおFS7・8形には、ボルスタアンカは装備されなかった。


「住友台車」カタログNo52・102から作成

 昭和26年4月、名古屋鉄道は40台のFS107形を購入し、Mc10両、Tc10両に振分けて使用した。
 該当車は名古屋鉄道が戦後初の特急用クロスシート車として新製したモ3850−ク2850形である。
 広窓・張上げ屋根で発電制動常用車として新製されたこの車両に、高性能のFS107形台車を配したのも効果があった。
 FS106形は、私鉄電車の製造史では、最初に登場したゲルリッツ式台車(FS100番台)である。
 軸箱上に板バネをおき、かつこれと直列にウイングバネとしてのコイルバネを配するゲルリッツ式は、高速度運転用に適するものとして、戦時中からその研究が行なわれ、国有鉄道の試作台車の場合にはオハ35形で現車試験も行なわれていた。
 だが、その方式を量産体制にのせたのは住友金属である。
 車両の高速運転のためには、軸バネにコイルバネを用いるよりも、両翼軸バネ(ウイングバネ)とするほう共振速度の低下、軸箱の偏摩耗防止の点で効果が大きいとされてきたが、ウイングバネでは、共振点付近で揺れが多くなるという欠点があった。これを解消するために、ウイングバネで軸箱を受けず、板バネを介して車輪の上下動をうけるのが、ゲルリッツ式の特色なのである。
 ゲルリッツ式の採用によって、台車枠のピッチング・ローリングは大幅に減少した。
 また軸箱がウイングボックス型台車のように、特殊な構造とはならないので、タイヤ削正の場合、輪軸の取付が簡単になるという保守上の便利さもあった。
 ゲルリッツ型台車は、FS107形に続いてFS106形が、昭和26年8月に東武鉄道に12台(Mc、Tc3)が納入された。
 専用特急車として東武鉄道車両史にその名をはせたモハ5700系がその供用車であるが、特急車としての特色は別の章で記述することにする。
 ゲルリッツ台車の第3陣はFS103形であり、京阪神急行電鉄に納入された。昭和26年12月に第1次分として16台(Mc4、Tc4)が購入され、翌27年6月と7月にもそれぞれ8台ずつが入っている。
 FS103形を最初に使用したのは、宝塚線の線路規格向上に伴う初の大型新製車としての814-864、817-867のMcTe編成であった。
 車体は、ロングシート形の平凡なものにすぎなかったが、台車のFS103形は、ボルスタにオイルダンパを初めて使用し、コイルバネによるボルスタ支持とあいまって、乗心地の改善に著しい効果をあげたのである。
 FS103・106 ・107形は、ともにボルスタアンカを装備した。
 またいずれも、電動車・付随車共用であったが、オイルダンパを使用したのはFS103形のみである。
 オイルダンパは、ピストンに装備された緩衝調整弁を、油の満たされたシリンダ内で上下に作動させ、ピピトンに設けてあるオリフィスにおける油の流体摩擦を利用して振動の減衰作用をはかるものであり、この装置がボルスタの両端のブラケットを延長して、コイルバネと平行に、ゴムクッションを介して取付けられている結果、上下動に対する振動減衰作用が果たされることになる。


住友製FS107形ゲルリッツ台車で走る名古屋鉄道3850形
平井(信)−伊奈間 1957/9 白井良知

FS107形ゲルリッツ台車の外観
軸箱上に板ばね、軸箱の両側にコイルばねを設け高速性能を上げた。

「住友台車」カタログNo52・102から作成

 さらにFS103形の場合には、オイルダンパの取付方が台車の両側に広く踏張っているために、ローリングの防止に対しても、有効に作用することになった。
 こうして、わずか数年の間に著しい発展をなしとげた住友台車は、次の段階においては、主電動機の台車枠ヘの取付法に関連して、新しい分野を開くことになった。
 それは、従来の台車では、主電動機は軸箱に吊かけられてバネ下重量を増大させて乗心地を悪くするほか、車軸の衝撃力が直接に主電動機に作用し、主電動機の故障の有力な原因ともなっていたからである。
 そのため、主電動機を台車枠の横梁に取付け、車軸に吊りかけない構造とする方式が種々工夫されることになった。
 住友台車の場合には、この問題はカルダン式駆動装置の採用となってあらわれるのであるが、詳細は別に述べることにしよう。
 さて、住友台車は、上に述べたような結果をたどりつつ、高速度台車振動研究会の成果を着実に商品化していった。 
 しかし、研究会の成果を商品化するために努力したのは、住友(扶桑)金属工業だけではない

(注5)サ3000形・ク3100形に使用され44台(Tc5、T17)が納入された。
(注6)住友金属工業「住友台車」(1952年)p9 実際には本文中にすでに記した理由から台車台枠の重量増加を招き、国鉄客車の場合には、TR34形軸バネ式台車を一体鋳鋼両翼軸バネ式構造に変更したTR40形に換装すると車両総重量が増加し、オハ35形をスハ42形と改めるに至った。
(注7)クハ2810・2811は近畿車両、2812〜2815は日立製作所・ナニワ工機・帝国車両・富士車両に各1両ずつ発注した。それ故細部にはそれぞれ相違がある。この6両は南海電気鉄道が戦後初めて製造した転換クロスシート車である。形式はクハ2801形、急行用として使用された。制御車であるにもかかわらず台車は電動車用であった。
(注8)横掘進「鉄道車両工学」(1955年)p228


3 OK台車・MD台車の試作と成果  top

 川崎東両は、住友のFS1形にわずかに遅れて、独自の新型台車であるOK形を完成させた。
 設計を担当した岡村技師の名にちなんで名付けられたこの台車は、斬新な設計と奇異な外観によって、一躍有名になったが、摩擦部分を極限する目的で、軸箱守を廃止した点が外観上でとくに目立っていた。
 昭和23年に完成したOK1形は、国有鉄道においてサハ78形を供試車として性能試験が実施され、続いてOK2形がサロ41形で試験されている(注8)
 OK形台車を私鉄で最初に採用したのは山陽電気鉄道である。
 OK形台車は、住友製の新型台車のように、終始一貫して鋳鋼製台枠を使用するという方式はとらなかった。
 OK1形は一体鋳鋼の台枠を使用したが、OK2形は鋼板金溶接構造を採用している(注8)
 山陽電気鉄道が採用したのはOK3形である。形鋼組立式台枠をもつこの台車軸距2300mm は、山陽電気鉄道が運輸省規俗形の820形の増備として川崎車両で新製した830・831に使用され、昭和24年8月に登場している。
 形鋼組立式を採用したのは、台車重量の軽減をねらったことと関係が深く、OK1形の7.31tに対して、OK3形は6.5tにとどまった。

 私鉄が採用した第2のOK台車は、南海電気鉄道クハ2810・2811が装備したOK5形であったが、鋳鋼組立方式を採用したこの台車軸距2,600mm の重量は7.2tに達している。
 このように、OK台車には住友台車に比して、同じOK形の中でもその形態に著しい相違が認められるが、設計の方針を検討してみると、そのいずれの形式にも通ずる方式が認められる。
 第1は軸梁式構造を用いた点であり、第2にはバネ入り軸箱が使用されている。
 また、コロ式揺れ枕梁を使用した点も、特色の中にあげられる。


川崎車両製OK5形台車 性能は良かったが普及しなかった。

 台車枠を構成する側梁の下部に支点をおき、これに関節を介して軸梁を取付け、軸梁の一部に軸箱を取付けるという方式は、これまでだれも実用化を考えていなかった点である。
 この方式は、軸箱守を不要にした。それによって消耗部品の補給を円滑にしたばかりでなく、軸バネ式台車では避けがたい偏摩耗の防止にも役立ったのである。
 OK台車は、理論的にはよく配慮されたものである。
 しかし、いかなる理由か明らかでないが、その量産は容易になされなかった。
 昭和27年8月に、東京急行電鉄クハ2850形2851〜55に使用された10台OKの6形台車が、初の大量注文だったのである(注9)

 ところで、住友台車・OK台車に平行して、新型台車の試作期に意欲的な取組みの記録を残しだのは、中日本重工業(三菱重工業)であった。
 昭和23年6月に、中日本重工業はMD1形を試作した。
 三菱MD台車の特色は、コイルバネをなるべく多く使用し、これに緩衝器を併用するとともに、吊リンクの相当有効長を長くとったほか、横方向に弾性をもたせる軸梁構造を採用したことである。
 輪梁構造の採用に関連して、MD台車の場合にもOK台車と同様に、軸箱守が省略されており、摩擦部分の減少に役立てられている。
 三菱MD台車は、国有鉄道で現車試験が実施されたほか、MD5形が小田急電鉄の特急専用車であるサハ1961(サハ2051)で試験的使用された。


三菱重工製MD 5形台車 性能は良かったが普及しなかった。

 またこの台車は、後に同じ特急専用車であるサハ1751に転用されている。
 MD台車もOK台車と同様、理論的には秀れた内容を多くもちながらも、普及するに至らなかった。
 中日本重工業自体としては、台車製造は事業のごく一部にすぎぬことに加えて、台車製造業界に抜きがたい地位を築き上げてきた住友台車の干城に喰いこむのは、容易な業ではなかったからであろう。
 新型台車の競作には、このほか汽車製造会社が加わり、KS形台車を製作している。
 しかしその構造は、両翼軸バネ(ウイングバネ)・ボルスタアンカの採用、オイルダンパとボルスタスプリングヘのコイルバネヘの応用など、住友台車の亜流ともいうべき存在であった。
 左右動用にもオイルダンパを使用するのが特色であるが、そのことのために多くの注文を受けるには至らなかった。
 KS形台車を正式に採用した最初は、京阪電気鉄道の特急用車両として新製された1700・1750形である。
 昭和26年4月以降、転換クロスシートを装備し、客扱扉付近には折りたたみ式の補助椅子を持ちこみ、必ず座れることを売物にしたこの京阪間直通車には、MD7形(1701-1751、1703-1753)、KS3形(1704-1754、1705-1755)が使用され、増備に伴ってFS6・KS5形も使用され、さながら新型台車の展覧会の観を呈したのである。

(注8)横掘進「鉄道車両工学」(1955年)p228
(注9)使用車両はクハ3805形、受注会社が川崎車両であったことがOK形台車の採用と関係している。
 翌年製造したものは東急車両に発注されたため東急製のYS1形台車。

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