CN103717472A - 铁道车辆用转向架及具备该转向架的铁道车辆 - Google Patents

Abstract

根据本发明的铁道车辆用转向架（100）具备：用于支持铁道车辆的车身（101）的横梁（31）；在车宽方向两侧上，在车辆长度方向上排列配置的车轮（10）；连接车宽方向左右的车轮（10），并且夹着横梁（31）在车辆长度方向的前方及后方沿着车宽方向配置的前后一对车轴（11）；设置于车轴（11）的车宽方向两侧上，旋转自如地支持车轴（11）的轴承（12）；通过弹性构件连接于横梁（31），容纳轴承（12）的轴箱部（20）；和以支持横梁（31）的车宽方向两端部的状态在车辆长度方向上延伸，并且其车辆长度方向两端部支持于轴箱部（20）的板簧部（40）。而且，各轴箱部（20）具有可相对移动地支持板簧部（40），并且向板簧部的长度方向中央部倾斜的支持面（26）。

Description

铁道车辆用转向架及具备该转向架的铁道车辆

技术领域

本发明涉及铁道车辆用的转向架，尤其是具备转向功能，并省去了侧梁的铁道车辆用转向架及具备该转向架的铁道车辆。

背景技术

一般来说，铁道车辆的转向架由车轮、车轴、转向架构架构成，转向架构架具备在车宽方向上延伸的横梁、和通过焊接等接合于横梁的两端的在前后方向上延伸的一对侧梁。而且，而且，容纳支持车轴的轴承的轴箱形成为由轴箱支持装置支持，并且相对于转向架构架在上下方向上可发生位移的结构。在这样的转向架中，存在因焊接处较多从而制造成本高，而且转向架重量也较大的问题。相对于此，专利文献1中提出了省略了侧梁的转向架。

另一方面，提出了在铁道车辆通过弯道时，为了改善行驶稳定性而附加有转向功能的多种转向架。例如，在专利文献2中提出了具备转向梁、水平杠杆以及连杆的铁道车辆的转向架的转向装置。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开昭55-47950号公报；

专利文献2：日本特开平10-203364号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

专利文献1中记载的转向架形成为将一次悬架作为板簧，将该板簧的前后方向中央部固定于横梁的车宽方向两端部上，并且将板簧的前后方向两端部插入于设置在轴箱上的弹簧支座内的结构。

然而，在上述结构的转向架中，没有公开任何改善曲线通过性能的内容。又，专利文献2记载的转向装置使用连杆机构，从而存在转向架结构变得复杂的问题。

本发明是鉴于这样的情况而形成的，其目的是提供使转向架轻量化，且具备转向功能的铁道车辆用转向架及具备该转向架的铁道车辆。

解决问题的手段：

根据本发明的一种形态的铁道车辆用转向架具备：用于支持铁道车辆的车身的横梁；在车宽方向两侧上，在车辆长度方向上排列配置的车轮；连接车宽方向左右的车轮，并且夹着横梁在车辆长度方向的前方及后方沿着车宽方向配置的前后一对车轴；设置于车轴的车宽方向两侧上，旋转自如地支持车轴的轴承；通过弹性构件连接于横梁，容纳轴承的轴箱部；和以支持横梁的车宽方向两端部的状态在车辆长度方向上延伸，并且其车辆长度方向两端部支持于轴箱部的板簧部；各轴箱部具有可相对移动地支持板簧部且向板簧部的长度方向中央部倾斜的支持面。

根据该转向架，由于轴箱部的支持面倾斜，因此可以通过增大内轨道侧的轴间距离来进行转向。借助于此，可以通过简易的结构改善曲线通过性能，并且可以实现轻量化的转向架。

发明的效果：

如上所述，根据本发明，可以提供使转向架轻量化、且具备转向功能的铁道车辆用转向架及具备该铁道车辆用转向架的铁道车辆。

附图说明

图1是根据第一实施形态的转向架的侧视图；

图2是图1所示的转向架的俯视图；

图3是图1所示的转向架中弹簧座周边的放大图；

图4是图3所示的部分的分解图；

图5是根据第一实施形态的转向架的转向装置的框图；

图6是根据第二实施形态的转向架中弹簧座周边的放大图；

图7是图6所示的部分的分解图。

具体实施方式

以下参照附图说明实施形态。以下，在所有附图中对于相同或相当的要素标以相同符号，并省略重复的说明。

（第一实施形态）

首先，参照图1至图5说明根据第一实施形态的铁道车辆用的转向架100。在这里，图1是转向架100的侧视图，图2是转向架100的俯视图。另外，图2是纸面左下方的部分被剖切后的局部剖切图。以下，为了方便，对于转向架100的方向，将图1的纸面左侧作为“前方”，将纸面右侧作为“后侧”，将纸面面前侧作为“左侧”，将纸面内侧作为“右侧”进行说明。即，前后方向为车辆长度方向，左右方向为车宽方向。如图1及图2所示，转向架100具备车轮10、轴箱部20、横梁部30、板簧部40、间隙体50和转向装置60。以下依次说明它们的构成要素。

车轮10在转向架100的左右两侧的前后排列配置。即，车轮10配置于转向架100的右前方、左前方、右后方及左后方的四个位置上。如图2所示，右前方的车轮10和左前方的车轮10通过车轴11相连接，右后方的车轮10和左后方的车轮10也通过车轴11相连接。即，车轴11夹着横梁31在车辆长度方向的前方及后方沿着车宽方向配置。任意一个车轴11的端部均向车轮10的左右方向外侧延伸，其端部被轴承12旋转自如地支持。另外，根据本实施形态的转向架100是所谓的从动转向架而不具备驱动装置，但是在电动转向架的情况下，在横梁31上安装电动机，电动机的输出轴和车轴11通过齿轮箱连接。

轴箱部20是容纳轴承12的构件。轴箱部20除了具有容纳轴承12的轴箱主体21以外，还具有轴梁22和弹簧座23。轴梁22及弹簧座23的结构如下。

轴梁22是从轴箱主体21向前后方向中央延伸的构件。即，位于右前方及左前方的轴箱部20的轴梁22向后方延伸，位于右后方及左后方的轴箱部20的轴梁22向前方延伸。如图2的纸面左部分（剖切部分）所示，在轴梁22的梢端形成有在左右方向上延伸的筒状的筒状部24，在该筒状部24的内部插入作为弹性构件的筒状的橡胶衬套25。在该橡胶衬套25的内部插入下述的心轴37。

弹簧座23为配置在轴箱主体21的上表面的构件。在这里，图3是位于左后侧的弹簧座23周边的放大图，图4是图3所示的部分的分解图。弹簧座23具有支持板簧部40的支持面26。支持面26向板簧部40的长度方向中央部倾斜。即，位于右前方及左前方的弹簧座23的支持面26面向后方侧上方地倾斜，位于右后方及左后方的弹簧座23的支持面26面向前方侧上方地倾斜。另外，如图4所示，在支持面26上形成有圆柱状的插入片27。又，在弹簧座23的下表面形成有插入孔28，在轴箱主体21的上表面形成有插入突起29。将该插入突起29插入于插入孔28内，以此弹簧座23固定于轴箱主体21的上表面。另外，尽管轴箱主体21和弹簧座23形成为独立体的结构，但是并不限于此，也可以成型为一体。

横梁部30是支持未图示的车身的构件。本实施形态的横梁部30具有横梁31、和支座32。

横梁31是通过转向架100的车宽方向中央并在左右方向上延伸的构件。如图1及图2所示，横梁31主要由一对方管33、和多个连接构件34构成。方管33是在左右方向上延伸的金属制成的构件。连接构件34是连接方管的金属制成的构件，在方管33的左右两端部分各配置两处，总共配置四处。连接构件34在前后方向上延伸，并且具有倒“U”字状的截面。在该连接构件34的上表面，通过空气弹簧台座35安装有作为二次悬架的空气弹簧36。横梁31通过该空气弹簧36支持车身101。

支座32是配置在方管33的左右两端附近的板状的构件。如图2所示，支座32在方管33的左右两端的每端上成对地面对面地各配置两个。成对的支座32相互连接，并且牢固地固定于方管33上。如图2的纸面左下方部分所示，在成对的支座32的前端部分及后端部分上，横跨两个支座32地固定有圆柱状的心轴37。而且，如上所述，心轴37插入于筒状部24内的橡胶衬套25内。即，轴箱部20通过作为弹性构件的橡胶衬套25与横梁部30（横梁31）连接。借助于此，可以使轴箱部20相对于横梁部30移动。

板簧部40具有板簧41和板簧支架42。

板簧41是同时具备现有的螺旋弹簧（一次悬架）和侧梁的功能的构件。板簧41在前后方向上延伸，并且配置在横梁部30的左右两侧上。更具体而言，左侧的板簧41以架设于左前方的轴箱部20和左后方的轴箱部20的方式配置，右侧的板簧41以架设于右前方的轴箱部20和右后方的轴箱部20的方式配置。两个板簧41形成为在侧视下向下方凸出的弓状。又，板簧41通过下表面形成为圆弧状的抵接构件43支持横梁部30。板簧41的材料并不作特别限定，例如可以使用由通过纤维强化树脂形成的下层部、和通过薄的金属形成的上层部构成的复合材料。又，板簧41的前后方向中央部分形成为厚度比前后方向两端部分厚的结构。

板簧支架42是在板簧41的前后方向两端部分上支持板簧41的构件。如图2所示，板簧支架42在俯视下具有大致矩形的形状，并且在左侧的边、右侧的边及前后方向外侧的边的三个边上形成有保护壁44。板簧支架42尽管由金属形成，但是如图4所示，在被保护壁44包围的部分内垫有橡胶薄板45，板簧41通过该橡胶薄板45支持于板簧支架42。又，在板簧支架42的下表面形成有圆柱状的插入片46。

间隙体50是配置在板簧部40和轴箱部20之间的构件。如图4所示，间隙体50主要由弹性板51和橡胶座52构成。

弹性板51是分别配置在间隙体50的上表面侧和下表面侧的构件。弹性板51由任意一个都是圆环状的第一金属板53、橡胶层54及第二金属板55层叠而构成。其中橡胶层54会弹性变形，因此第一金属板53和第二金属板55可以相对地平行移动。在配置于上表面侧的弹性板51中，第一金属板53在上侧而第二金属板55在下侧地层叠。又，在配置于下表面侧的弹性板51中，第一金属板53在下侧而第二金属板55在上侧地层叠。第一金属板53的内径与形成在弹簧座23上的插入片27的直径及形成在板簧支架42的下表面的插入片46的直径一致。因此，通过将各插入片27、46插入于第一金属板53的内侧，以此可以将弹性板51固定于弹簧座23及板簧支架42上。

弹簧座52是配置在两个弹性板51之间的构件。橡胶座52具有圆盘状的形状，在两个表面上形成有环状槽56。该环状槽56的内径及外径分别与第二金属板55的内径及外径一致。通过将两个弹性板51的第二金属板55嵌入于形成在橡胶座52的两个表面上的环状槽56内，以此可以将两个弹性板51固定于橡胶座52上。间隙体50如上述那样嵌入各结构构件以此被固定，因此在板簧部40和轴箱部20之间不会出现垮塌的情况。而且，间隙体50会弹性变形，因此可以实现板簧部40和轴箱部20的相对移动。另外，在本实施形态中，间隙体50由多个构件（弹性板51、橡胶座52）构成，但是也可以一体地构成。

转向装置60是根据转向架100所通过的曲线路径改变车轴11的轴间距离从而改变转向角度的装置。在这里，图5是转向装置60的框图。如图5所示，转向装置60具有驱动部61、和控制部62。另外，在图1及图2中，仅图示转向装置60中的驱动部61。

驱动部61如图5所示主要由气缸63、活塞64、两个连接轴65、活塞位置检测部66构成。根据来自于控制部62的指令，油压从油压泵67被供给至气缸63内，并且通过改变该油压以此使活塞64移动。另外，如下所述，活塞64的位移量是基于由运算部72算出的结果决定的。每个连接轴65均是一端安装于设置在轴箱主体21上的连接片68上，一侧的另一端固定于气缸63上，另一侧的一端固定于活塞64上。又，活塞位置检测部66将活塞64的位置的信息反馈给控制部62。而且，如图2所示，驱动部61配置在转向架100的左右两侧上。

控制部62主要由调节向活塞64供给的油压的控制阀69、将曲线路径的曲率、弯曲方向、曲线起始位置及终端位置、外轨超高量（cant）等的线路信息进行存储的存储部70、检测车辆的当前位置的当前位置检测部71、和运算部72构成。运算部72能够从当前位置检测部71取得车辆的当前位置的信息，并且从存储部70可以取得当前位置上的曲线路径的曲率的信息，并且从上述活塞位置检测部66可以取得活塞64的位置的信息。此外，运算部72向控制阀69发送控制信号，可以调节控制阀69的开度。稍后叙述通过控制部62进行的具体的控制方法。

接着，说明根据本实施形态的转向架100的动作。根据本实施形态的转向架100通过两种方法进行转向。一个是利用离心力进行转向，另一个是通过转向装置60进行转向。以下，依次说明通过两种转向方法进行的转向架100的动作。

利用离心力进行的转向是由于轴箱部20的支持面26倾斜而进行的。在通过弯道时，由于离心力而在外轨道侧的板簧部40的上表面上作用有力，施加于位于车辆前后方向上的轴箱部20的支持面26的力增加。如上所述，支持面26向板簧部40的长度方向中央部倾斜，因此在轴箱部20中，远离板簧部40的中央的方向、即朝着水平方向外侧方向的成分的力也增加。于是，由于轴箱部20和横梁31通过橡胶衬套25连接，因此外轨道侧的轴间距离大于内轨道侧的轴间距离。具体而言，一端的的轴箱部20和横梁31之间的距离增大约6mm左右，因此其结果是，轴间距离增大约12mm左右。

另一方面，作用于内轨道侧的板簧部40的上表面的力减少，内轨道侧的轴间距离基本上不变化，或者稍微变小。借助于此，前后的两车轴11的转向角度以其延长线靠近曲线路径的曲率中心的方式发生变化。其结果是，车辆能够以较小的阻力高效地通过曲线路径。像这样，通过使轴箱部20的支持面26倾斜，以此当下方的力作用于板簧部40时，也作用着车辆前后方向的力，可以增大外轨道侧的轴间距离，因此可以用简单的结构改善曲线通过性能。

通过转向装置60进行的转向是基于车辆的当前位置的信息进行的。首先，运算部72得到由当前位置检测部71检测到的车辆的当前位置的信息，并且从存储部70得到车辆即将进入的曲线路径的线路信息。接着，运算部72算出与该曲率相对应的最佳的各车轴的转向角度（以下称为“最佳角度”）。接着，运算部72基于路线信息从活塞位置检测部66得到活塞64的位置，并且基于该活塞64的位置算出当前状态下的各车轴11的角度（以下称为“当前状态角度”）。之后，运算部72为了使当前状态角度与最佳角度一致，而对控制阀69进行控制，使驱动部61工作，使活塞64发生位移，从而改变前后排列配置的车轮10的轴间距离。在车辆通过弯道时，增大位于外轨道侧的气缸63内的压力，并且减小位于内轨道侧的气缸63内的压力。借助于此，各车轴11的转向角度变得合适，车辆可以高效地通过曲线路径。

在本实施形态中，同时进行利用上述离心力的转向、和通过转向装置进行的转向。任意一个的转向也都能够单独进行。利用离心力的转向可以通过简易的结构改善曲线通过性能，利用转向装置的转向可以改善响应性。

（第二实施形态）

接着，参照图6及图7说明根据第二实施形态的转向架200。在这里，图6是位于左后侧的弹簧座23周边的放大图，图7是图6所示的部分的分解图。如图6及图7所示，根据本实施形态的转向架200不具备间隙体50（参照图4），又，轴箱部20及板簧部40的结构与第一实施形态不同。除此以外的部分基本上与第一实施形态相同。以下，依次说明本实施形态的轴箱部20和板簧部40的结构。

本实施形态的轴箱部20具有轴箱主体21、轴梁22、弹簧座23、位置调节部80和定位构件81。其中，轴箱主体21和轴梁22与第一实施形态基本上相同。弹簧座23、位置调节部80及定位构件81的结构如下所述。

本实施形态的弹簧座23主要由弹簧座主体23a和滑动板23b构成。弹簧座主体23a的上表面倾斜，在其上表面固定有滑动板23b。滑动板23b为金属制成的板状的构件，具有支持板簧部40的支持面26。该支持面26面向板簧部的中央上方地倾斜。将滑动板23b固定于弹簧座主体23a的方法并不作特别限定，但是可以将滑动板23b嵌入并固定于弹簧座主体23a上，或者可以利用螺栓进行固定。但是，在利用螺栓时，需要例如使滑动板91形成为切除一部分的形状以防止螺栓与下述的板簧支架保持构件90的滑动板91之间发生干扰。又，弹簧座23与第一实施形态的情况不同，并没有直接固定在轴箱主体21的上表面，而是通过取下下述的定位构件81，以此可以在轴箱主体21的上表面移动。

位置调节部80是调节弹簧座23的前后位置，而且调节施加于各车轮10上的载荷的部分。位置调节部80主要由固定部81和塞入构件83构成。固定部82形成为从轴箱主体21的前后方向外侧部分向上方延伸的结构。在固定部82上形成有在前后方向上延伸的螺丝孔84，在该螺丝孔84内拧入塞入构件83。塞入构件83是螺栓状的螺丝构件，当拧入到固定部82的螺丝孔84内时，其梢端与弹簧座23接触。在该状态下进一步拧入塞入构件83，则可以使弹簧座23向前后方向内侧移动。如上所述，弹簧座23形成为由于支持面26倾斜，所以在弹簧座23向前后方向内侧移动时，板簧部40中接触到支持面26的部分向上方移动的结构。

例如，在使左后方的弹簧座23向前方移动时，配置在左侧的板簧部40的后侧的部分向上方移动。即，配置在左侧的板簧部40的后侧的部分在比目前更高的位置上支持横梁部30（即，车身101）。于是，在与配置在左侧的板簧部40的后侧的部分相对应的左后方的车轮10上，施加比目前更大的载荷。在使用转向架200时，需要进行调节以使在各车轮10上施加有均等的载荷，但是在本实施形态中，通过设置简易结构的位置调节部80以此能够容易地进行施加于各车轮10的载荷的调节。

定位构件81是防止弹簧座23在前后方向上移动的构件。本实施形态的定位构件81是圆柱状的金属制成的销，配置在弹簧座23的前端附近及后端附近。在轴箱主体21的上表面，前后方向上排列形成有多个能够插入定位构件81的定位孔85。定位孔85的深度为定位构件81的长度的一半程度。因此，在定位构件81插入于定位孔85内的状态下，定位构件81的上半部分从轴箱主体21的上表面突出。如上所述，尽管弹簧座23形成为能够移动至前后方向的合适的位置的结构，但是在使弹簧座23移动后，在弹簧座23的外侧上最近的定位孔85内插入定位构件81。借助于此，可以在适当的位置上保持弹簧座23。

本实施形态的板簧部40具有板簧41、板簧支架42和板簧支架保持构件90。其中，板簧41与第一实施形态相同。

本实施形态的板簧支架42在前后方向外侧的边上未形成有保护壁44，仅在左侧的边及右侧的边的中央部分形成有保护壁44。任意一个的保护壁44都由向上方延伸的垂直部44a、和从垂直部44a的梢端向板簧支架42的左右方向内侧水平地延伸的水平部44b构成，整体上具有倒L字状的形状。如图6所示，板簧41被该保护壁44包围地配置。板簧支架42可以是本身由橡胶形成，或者也可以是形成为整体由金属形成而仅在与板簧41接触的部分贴上橡胶板的结构。

板簧支架保持构件90是保持板簧支架42的构件。在板簧支架保持构件90的上表面形成有与板簧支架42的下表面形状对应的形状的凹处92，在该凹处92内嵌入板簧支架42。借助于此，在板簧支架保持构件90内保持板簧支架42。又，在板簧支架保持构件90的下表面安装有滑动板91。滑动板91是金属制成的板状的构件，具有与弹簧座23的滑动板23b接触的接触面93。

在本实施形态中也与第一实施形态相同地，通过改变前后排列配置的车轮10的距离，以此进行车辆的转向。根据本实施形态的转向架200并不像第一实施形态那样形成为板簧部40和轴箱部20通过间隙体50连接的结构，但是取而代之形成为板簧部40和轴箱部20通过各自的滑动板23b、91的部分能够滑动的结构，因此可以应对车轮10的距离的变化。

以上说明的转向架具备：用于任意一个都支持铁道车辆的车身的横梁；在车宽方向两侧上，在车辆长度方向上排列配置的车轮；连接车宽方向左右的车轮，并且夹着横梁在车辆长度方向的前方及后方沿着车宽方向配置的一对车轴；设置于车轴的车宽方向两侧上，旋转自如地支持车轴的轴承；通过弹性构件连接于横梁，容纳轴承的轴箱部；和以支持横梁的车宽方向两端部的状态在车辆长度方向上延伸，并且其车辆长度方向两端部支持于轴箱部的板簧部；各轴箱部具有可相对移动地支持板簧部且向板簧部的长度方向中央部倾斜的支持面。

根据上述结构，在车辆通过曲线路径时，在外轨道侧的板簧部上施加有较大的力，从而可以扩大外轨道侧的车间距离。其结果是，车轴倾斜，从而可以进行转向。根据利用这样的离心力的转向，可以通过简易的结构改善曲线通过性能。又，也可以应对前后排列配置的车轮的距离的变化。

又，根据第一实施形态的转向架还具备连接支持面和板簧部的可弹性变形的间隙体。因此，在车辆通过曲线路径后，通过间隙体的复原力，可以使板簧部顺利地复位至原来的位置。

又，根据第二实施形态的转向架形成为支持面和板簧部可滑动的结构。因此，可以更加顺利地改变车间距离。

又，上述转向架还具备使所述支持面在车辆长度方向上移动的位置调节部。因此，可以容易地进行施加于各车轮的载荷的调节。

以上，参照附图说明了实施形态，但是具体的结构并不限于这些实施形态，不脱离本发明的主旨的范围内的设计的变更等也包含在本发明中。例如，以上说明了轴箱部的支持面为平面状的情况，但是支持面也可以形成为曲线状。

又，在本实施形态中，驱动部61的驱动是通过油压进行的，但是也可以依靠电力的通过电动马达的滚珠螺杆驱动来进行，还可以通过利用空气的空气压缩机驱动来进行。

工业应用性：

根据本发明，可以提供使转向架轻量化、且具备转向功能的铁道车辆用转向架及具备该铁道车辆用转向架的铁道车辆。因此，本发明在铁道车辆的技术领域有益处。

符号说明：

10      车轮；

11      车轴；

12      轴承；

20      轴箱部；

25      橡胶衬套（弹性构件）；

26      支持面；

30      横梁部；

31      横梁；

40      板簧部；

41      板簧；

50      间隙体；

80      位置调节部；

100     转向架；

101     车身。

Claims (5)

1.一种铁道车辆用转向架，具备：

用于支持铁道车辆的车身的横梁；

在车宽方向两侧上，在车辆长度方向上排列配置的车轮；

连接车宽方向左右的车轮，并且夹着所述横梁在车辆长度方向的前方及后方沿着车宽方向配置的前后一对车轴；

设置于所述车轴的车宽方向两侧上，旋转自如地支持所述车轴的轴承；

通过弹性构件连接于所述横梁，容纳所述轴承的轴箱部；和

以支持所述横梁的车宽方向两端部的状态在车辆长度方向上延伸，并且其车辆长度方向两端部支持于所述轴箱部的板簧部；

所述各轴箱部具有可相对移动地支持所述板簧部且向所述板簧部的长度方向中央部倾斜的支持面。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，还具备连接所述支持面和所述板簧部的可弹性变形的间隙体。

3.根据权利要求1所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，形成为所述支持面和所述板簧部可滑动的结构。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，还具备使所述支持面在车辆长度方向上移动的位置调节部。

5.一种具备权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆用转向架的铁道车辆。

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