カップリングロッド

連結棒またはサイドロッドは、機関車の駆動輪を接続します。特に蒸気機関車には通常ありますが、一部のディーゼル機関車や電気機関車、特に古い機関車や入換機関車にも連結棒があります。連結棒は駆動力をすべての車輪に伝えます。

ロコモーション1号はチェーンではなく連結棒を採用した最初の機関車であった。1930年代には信頼性の高いローラーベアリング連結棒が開発された。^[1]

一般に、すべての鉄道車両にはスプリングサスペンションが装備されています。スプリングがないと、線路の凹凸によって車輪がレールから浮き上がり、レールと車両の両方に衝撃による損傷を与える可能性があります。駆動輪は通常、約1インチ（2.5cm）の垂直方向の可動範囲で取り付けられています。連結された車軸が2つしかない場合、この可動範囲ではクランクピンにわずかなストレスしかかかりません。ただし、車軸の数が多い場合は、ロッドが曲がることなく、各車軸が他の車軸とは独立して垂直方向に移動できるようにする必要があります。これは、各中間クランクピンでサイドロッドをヒンジで接続するか、ピン自体をヒンジピンとして使用するか、 [ ^{2] [3]}、図に示すようにピンの隣にヒンジジョイントを追加することで実行できます。

代替案としては、複数の車軸にまたがるサイドロッドを使用し、各中間車軸にスコッチヨークを使用する方法があります。この方法は、サイドロッドを使用してジャックシャフトを2つ以上の駆動輪にリンクし、電気機関車や初期の内燃機関車の一部で使用されていたときには非常に一般的でした。スイスのCe 6/8 ^IIクロコダイル機関車が顕著な例ですが、他にもありました。^{[4] [5] [6]}

連結棒は駆動輪のクランクピンに中心からずれて取り付けられているため、走行時に偏心運動と振動が必然的に生じます。これを補正するために、内枠式機関車の駆動輪には、上の図に示すように、連結棒の角運動量を相殺するカウンターウェイトが常に組み込まれていました。外枠式機関車の場合、カウンターウェイトは駆動輪自体に取り付けられることもあれば、隣の図に示すように、フレームの外側のクランクに取り付けられることもあります。

ジャックシャフトやギア式トランスミッションで 1 人の運転手に駆動される機関車のように、サイドロッドの動きが純粋に円運動である場合、カウンターウェイトは基本的にサイドロッドの動きのすべてをバランスさせることができます。動きの一部が非円運動である場合、たとえばピストンロッドの水平運動の場合、車輪または駆動車軸のカウンターウェイトではアセンブリ全体のバランスを完全に取ることはできません。サイドロッドとピストンへのコネクティングロッドの両方を支持する駆動輪では、ピストンとコネクティングロッドの水平運動のバランスを取るために必要なカウンターウェイトは、ロッドの垂直重量のバランスを取るために必要なカウンターウェイトよりも重くなります。その結果、全体の振動を最小限に抑えるために選択されたカウンターウェイトは、振動の垂直成分を最小限に抑えることはありません。

ピストンのバランスをとるために必要な重量のために排除できなかった振動の垂直成分は、ハンマリングと呼ばれます。これは、機関車と路盤の両方に破壊的な影響を与えます。一部の機関車では、このハンマリングが非常に激しいため、速度が速いときに運転手がレールの頭から交互に飛び降り、車輪が回転を終えるときにレールに激しく叩きつけられることがあります。残念ながら、ハンマリングは従来の 2 気筒ピストン駆動蒸気機関車に固有のものであり、それがこれらの機関車が運用から退役したいくつかの理由の 1 つです。

当初、連結ロッドは鋼鉄で作られていました。^[要出典]技術が進歩し、より良い材料が利用可能になると、連結ロッドはより軽量で強度の高い合金で製造されるようになり^[要出典]、その結果、カウンターウェイトが小型化され、ハンマーによる打撃も減少しました。

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