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2017年4月23日 (日)

鉄コレ箱写真の謎⑥(終)戦後日本の技術力と高性能車の夜明け

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*わが国で最初の量産直角カルダン車としてデビューした5720形。東芝TT-3形台車は、不調のためクハに振り替えられて、高崎線吹上駅近くのレストラン「マスタード・シード」に現存しています。

 長いこと引っ張ってきたこのシリーズも、いよいよ最終回です。
 一連のエントリの本来のテーマである、「直角カルダンで活躍した東武5720型が、なぜイコライザ台車を履いているのか」、その謎を解くカギが、この「第三の理由」に関係してくるのです。

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*わが国初の直角カルダン車として1953(昭和28)年にデビューしたはずの5720形が、なぜつりかけ台車を履いている写真が残っているのか?というのがテーマでした。

 『鉄道ピクトリアル』2008年1月号増刊「東武鉄道特集」では、西新井工場に長く勤務された諏訪部直方さんの「西新井工場と私の昔語り」が掲載されています。諏訪部さんは駆動系の保守の仕事を担当され、入社直後の戦後の混乱期、戦中・戦後の物資不足のため絶縁不良でフラシオーバーが続出したモーター巻線の巻き替えの苦労など、興味深い話が満載なのですが、5720型の直角カルダンの保守に手を焼いたエピソードも述べられています。

「これがなかなかの難物で、プロペラ軸ニードル軸受破損による脱落、まがり歯かさ歯車の浸炭層剥離、MMのフラッシュオーバなどで手を焼きました。特急車でありダイヤに穴を開けられないので修繕に出していた部品の一部を転用するために、休日夜、府中工場までタクシーを飛ばして持ち帰り、徹夜で作業したこともありました。その後、汽車会社の直角カルダンKS105を58形で使用しましたがこれもうまくいかず、結局ものにならなかったのは残念なことでした」

 わが国の工業技術は戦争の停滞もあって欧米諸国から大きく立ち遅れていました。鋼の生産技術においても、鉄の精錬・焼き入れ技術が十分でなく、大きな負荷がかかると割れるなどの不具合が多発していました。スパイラルギア(ねじり傘歯車)の歯を切り出す国産の歯切り盤の精度も低く、5720型の直角カルダンは、この両方の理由が相まって故障が続発したものと思われます。この頃はモーターの絶縁不良も根絶できず、1951(昭和26)年に登場したつりかけの5700型に装備されていた電気ブレーキは、試運転でフラシオーバーを続出させ、結局使われないことになりました。1954年に製造された日光軌道線用連接車200型にも、急勾配を下ることから電気ブレーキが装備されていましたが、こちらも不具合で実用にはなりませんでした。

 名鉄の技術者として7000型「パノラマカー」の開発を統括し、大井川鉄道に転じて蒸気機関車の動態保存を実現した白井昭さんは、当時の生産技術について、こう証言します。「直角カルダンやクレーン用の傘歯車など大きな負荷のかかる歯車は、まだ日本では作れる段階になかった。国産化が可能になったのは昭和30年代に入ってからのこと」。

 お守りをする立場の諏訪部さんが苦労を重ねられた直角カルダンの故障は、まさに推進軸や歯車に使われた鋼の強度が、必要とされたトルクに不足であったことがもたらしたものだったのです。

 国産技術による直角カルダンは。5720形の翌年、1954年に登場した東急5000型で実用化に成功したと評価できるでしょう。阪神は、1958年に登場したジェットカー5000型で、シカゴ高架鉄道「L」用のPCCカー6000系の要素を取り入れますが、1956年から始まった在来車を使った試験には、ウエスチングハウス製のねじり傘歯車を使っています。

 それでは、「箱写真」種明かしを始めましょう。
 故障が続発した5720型ですが、諏訪部さんが指摘したとおり、花形の特急車両が故障のたびに運用離脱というわけにいかず、分解整備が必要な故障が起こるたび、につりかけ式のイコライザ台車に履き替えが行われました。その出どころは、1951年に登場したクハ550型を電装したモハ5324と5325です。この2両は、5720型登場と同じく1953年に、東洋電機製の直角カルダン機構を装備した汽車会社製のKS-105台車と換装しており、その際に捻出されたKS33L台車です(花上嘉成「5700系電車」東武電車研究会会誌『と〜ぶ』7号)。モーターも5700型と同じTDK-528、歯車比も3.44であり、つりかけの5700系と性能を揃えることができたのです。

 ちなみに、5800形に導入された汽車会社の直角カルダンも不調で、改良を繰り返したものの結局調子が出ず、1961年(モハ5721)と1966年(モハ5720→モハ5704)にクハ700型が装備していたFS106台車と振り替え、つりかけに戻されました。

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*1965(昭和40)年にクハ702と台車交換して、つりかけ式FS-106に履き替えたモハ5704(旧5720)。クハはそのままTT-3台車を履く。

 東武5720形は、わが国の電車の高性能化の「失敗例」に挙げられます。大正初期において、アメリカの電鉄技術のデッドコピーはかろうじてできたものの、高回転電動機を使った分離駆動を実現させるために基幹部品をきちんと作る技術がなければ、欧米のキャッチアップはできない、ということを思い知らされた出来事であったのだろうと思います。

 一枚の写真から、いろいろと読めることがあるものですね。


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東武鉄道」カテゴリの記事

コメント

東武が8000までカルダン化しなかったのは、この時懲りたせい?

コメントありがとうございます。
東武5720の直角カルダンは、技術発展の過程を見るとわずかに早すぎたところがあり、翌年の東急5000(青ガエル)は成功例ですし、間もなくモーターが小型化され、狭軌で平行カルダンが利用できるようになり、東武の次の特急車1700は平行カルダンになります。

通勤車では1961年の2000系からカルダンが導入されます。カルダンに対する不信があったのではないかと言われますが、その理由として2つあると思います。①年10%の割合で急増する乗客対応で、昭和初期の16m小型車である32系が主力だった車体の大型化が急務となり、それに20m4扉車の7800系がぴったりだったから。②初期の高性能車はモーターの定格でオールM車であり、制御器も1C4Mで1両にひとつ必要でコストがかさんだこと。大量増備を考えなければならない東武にとってはそこがネックだったと思われます。

1963年に登場した8000系の徹底したケチぶりを見ると、東武のコストに対する意識がよくわかりますが、そのお話はまた項を改めてしたいと思います。

こんにちは。はじめまして。興味深く、読ませていただきました。

1.モハ5324、5325の台車が余っていた理由
・運輸省が旗を振って、各社に割り当てたものの、
 他の鉄道会社で、「東洋+汽車」製の直角カルダン車を登場
 させることができなくなって、東武で引き取ったため?

 日立:相鉄、東芝:東武5720、三菱:小田急2200、
 東洋+汽車:東急or帝都?-> 東武5800(改造)

・なお、汽車会社は、営団1400形の製造でWN方式を見て、
 直角カルダンに見切りをつけていたかもしれない、と思いました。
 あと、東急の設計意欲が大きかった、とか。
 本当のところは?です。

 
2.昭和36年の直角カルダン
・東急5000、阪神3601の製造が終わって、後継車の
 登場をみたのが、昭和36年。東武では、つりかけに
 変えられ始めました。
・思うに、「特急こだま」や「準急東海」の実績により、直角カルダンの
 研究開発を、運輸省はこの頃には、やめていたように思います。
・都営地下鉄浅草線に備えて、標準仕様も既に定めていますし。

 以上です。

はじめまして。すぎたまと申します。

直角カルダン駆動についてですが、記事を興味深く読ませていただきました。
小田急2200系列の動向については、どのように読み解かれますか。
現車は1954年に登場、順調に増備され、特急形の2300形すら出来ています。
東武でうまく行かなかったものが、試験をした小田急ではそこそこ成功していた。これは全電動車方式の採用で、比較的低いトルクですんだからということなんでしょうか。

KS-105は、国鉄モハ40030に装着して、小田急線で高速試験もしています(1953年)。他にもFS-201(名鉄に試験導入)、TT-1(東芝が持ち込み)、日立クイルKH-1と、吊り掛け駆動のものとしてはDT-17も参加した試験でした。
この結果名鉄は平行カルダン(FS-307のモ5000系)を選ぶわけですが、そのあたりと関係があるのでしょうか。

ef813030様、すぎたま様

死んだようなブログにコメントありがとうございます。特に ef813030様はお待たせしてすみません。

小型電動機とスパイラル・ベベルギアによる直角カルダン自体の技術は、1920年代アメリカのPPCカーで確立されており、1953年の東武5720形の直角カルダン電動機は、機構的にPCCカーの流れを汲むトロリーバス用のものが使われています。

なぜうまく行かなかったかというと、ピクトリアル誌2008年東武特集に掲載された、諏訪部直方「西新井工場と私の昔語り」によると「プロペラ軸ニードル軸受破損、まがり歯かさ歯車の浸炭層剥離など」に手を焼いたとあります。浸炭層剥離って、要するに焼き入れが悪くて歯が欠けちゃったということですよね。

終戦後昭和20年代までは日本の機械工業の質は低く、輸入物ではまったく問題のないトルクのかかる歯車がよく欠け、また、国産のスパイラル・ベベルギアの歯切りにも問題があり、それらが克服されたのは昭和30年代に入ってからのことだったと、当時名鉄車両部におられた白井昭さんに伺ったこともあります。

東武では東芝TT-3、汽車KS-103と異なったメーカーの組み合わせでもうまくいかなかったわけで、設計上の問題というよりも材質の問題が大きかったようなのです。小田急とはごくわずかなタイミングの差だったのではないかと思われます。

結局、当時の車両技術界では「伏兵」だった平行カルダンが急速に普及したのは、電動機の小型化で狭軌の枕木方向に装架できるようになったからで、歯車もピニオンと平歯車の組み合わせでシンプルであることも好まれたからだと思われます。しかし、相鉄が後年まで採用し続けたように、直角カルダンも機構的には劣るものではなかったと考えます。

また、ef813030さんご指摘の「台車余りの件」についてですが、当時の技術誌等を読むと、これは運輸省の指導ではなく、終戦後間もなく島秀夫の指揮のもと、国鉄・車両メーカー・台車メーカーで組織された「高速台車振動研究会」の技術開発の流れによるメーカー提案だと考えられます。1937年の日中戦争開始以来、欧米の新しい技術動向の情報は絶たれ、終戦後その遅れを取り戻そうという気運が業界にはみなぎっていたのです。

一方、終戦直後から戦災や物資不足で稼働できる車両が不足し、車体と台車の調達は各社頭の痛いところで、とにかく確保できるだけの台車を確保して、車体と組み合わせて稼働可能な車両を増やすというのは、西武をはじめ各社で取り組まれたことと思われます。

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