CN110062726A - 铁道车辆用转向架 - Google Patents

Abstract

铁道车辆用转向架具备对悬架的动作所带来的车载设备安装部的位移进行抑制的连杆机构；所述连杆机构具有：第一连杆，所述第一连杆包括所述车载设备安装部、和转动自由地连结在轴箱或与所述轴箱一体位移的构件上的第一枢轴部；以及第二连杆，所述第二连杆包括转动自由地连结在转向架框或与所述转向架框一体位移的构件上的第二枢轴部、和转动自由地与所述第一连杆连结的第三枢轴部；所述车载设备安装部在车辆长度方向上配置于比车轴的中心靠近转向架外侧处，第二枢轴部在车辆长度方向上配置于比所述车轴的中心靠近转向架中央侧处。

Description

铁道车辆用转向架

技术领域

本发明涉及铁道车辆的安装有车载设备的转向架。

背景技术

铁道车辆中，有时会装载有ATS（Automatic Train Stop；自动列车停止）装置的车载天线等车载设备（例如参照专利文献1）。ATS装置为，车载天线接收来自设置于地面的地面天线的控制信号，由此对驾驶员进行注意提醒或自动对制动器进行制动从而使车辆停止。为了在地面天线-车载天线间进行信息传递，需要使车载天线与地面天线保持合适的距离。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：日本特开2014-60841号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

但在将车载设备安装在固定于转向架框的托架上的情况下，由于从车身向转向架框传递的铅垂方向荷重在空车荷重与满车荷重之间变动，所以车载设备也随着该变动而在铅垂方向上位移。又，就转向架设计上的情况来看，若托架与转向架框的连结点设定为远离车载设备，则车载设备易振动。另一方面，若为了车载设备的振动抑制而加强托架使之高刚性化，则转向架重量会增加。

又，在将车载设备安装在固定于轴箱的托架上的情况下，由于轴箱能随着转向架框的铅垂方向位移而绕车轴进行角位移，所以车载设备在铅垂方向和车辆长度方向两方位移。

像这样，车载设备与地面设备之间的距离随着空车时与满车时之间的车身荷重变化、行驶带来的振动而变化，所以理想的是无论车辆的状态如何车载设备的位移都落在允许范围内。

因此本发明的目的在于，在安装有车载设备的转向架上抑制车载设备相对于地面设备的位移，并在防止重量增加的同时抑制车载设备安装部的振动。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的铁道车辆用转向架具备：转向架框；旋转自由地支持车轴，能相对于所述转向架框进行位移且能绕所述车轴进行角位移地与所述转向架框连结的轴箱；介设于所述转向架框与所述轴箱之间的悬架；以及对所述悬架的动作带来的车载设备安装部的位移进行抑制的连杆机构；所述连杆机构具有：第一连杆，所述第一连杆包括所述车载设备安装部、和转动自由地连结在所述轴箱或与所述轴箱一体位移的构件上的第一枢轴部；以及第二连杆，所述第二连杆包括转动自由地连结在所述转向架框或与所述转向架框一体位移的构件上的第二枢轴部、和转动自由地与所述第一连杆连结的第三枢轴部；所述车载设备安装部在车辆长度方向上配置于比所述车轴的中心靠近转向架外侧处，所述第二枢轴部在车辆长度方向上配置于比所述车轴的中心靠近转向架中央侧处。

根据前述结构，车载设备通过与转向架框和轴箱分别转动自由地连结的连杆机构而安装于转向架，所以悬架动作时，连杆机构根据转向架框与轴箱之间的相对位移、和轴箱的角位移两方进行动作。因此，与仅在转向架框或轴箱任一方连结车载设备安装部的情况相比，能简便地提供能利用转向架框与轴箱之间的相对位移、和轴箱的角位移的相互干扰来抑制车载设备安装部相对于地面设备的位移的结构。而且，连杆机构的车载设备安装部位于转向架外侧，且连杆机构与转向架框（或与转向架框一体位移的构件）的连结点位于转向架中央侧，由此即便连杆机构上的从与转向架框的连结点到车载设备安装部为止的距离变长，第一枢轴部也与靠近车载设备安装部的轴箱连结，所以不使连杆机构高刚性化从而令重量增加即能抑制车载设备安装部的振动。

发明效果：

根据本发明，能在安装有车载设备的转向架上抑制车载设备相对于地面设备的位移，并在防止重量增加的同时抑制车载设备安装部的振动。

附图说明

图1是从根据第一实施形态的铁道车辆的转向架的车宽方向观察的侧视图；

图2是图1所示的转向架的连杆机构的第一连杆的立体图；

图3的（A）～（C）是说明图1所示的连杆机构的设计步骤的图；

图4是从根据第二实施形态的铁道车辆的转向架的车宽方向观察的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施形态。另，以下的说明中，将铁道车辆行驶的方向且车身延伸的方向定义为车辆长度方向，将与其正交的横方向定义为车宽方向。车辆长度方向也可称为前后方向，车宽方向也可称为左右方向。

（第一实施形态）

图1是从根据第一实施形态的铁道车辆1的转向架2的车宽方向观察的侧视图。如图1所示，铁道车辆1具备转向架2、和由转向架2从下方支持的车身3。转向架2具备通过作为二次悬架的空气弹簧4来支持车身3的转向架框5。转向架框5具备在车宽方向延伸的横梁5a，但不具备从横梁5a的车宽方向两端部向车辆长度方向延伸的侧梁。横梁5a的车辆长度方向两侧分别配置有一对轮轴6。轮轴6具有沿车宽方向延伸的车轴6a、和设置在车轴6a的车宽方向两侧的部分上的一对车轮6b。车轴6a的车宽方向两侧的端部设置有在比车轮6b靠近车宽方向外侧处旋转自由地支持车轴6a的轴承7，轴承7容纳于轴箱8，由此轴箱8旋转自由地支持车轴6a。

横梁5a的车宽方向的端部通过轴梁式的轴箱支持装置9与轴箱8连结。轴箱支持装置9具备在车辆长度方向上从轴箱8朝横梁5a侧延伸的轴梁10。转向架框5上设置有从横梁5a朝轴梁10突出且在车宽方向上互相隔开间隔的一对支承座11。轴梁10与支承座11弹性结合。具体而言，轴梁10在其梢端具有于车宽方向上具有轴线的筒状部，在该筒状部中介由弹性衬套13（例如橡胶衬套）插入有芯轴12，该芯轴12的两端部固定于支承座11。即，轴箱8能通过弹性衬套13的弹性变形来相对于转向架框5进行位移地、且能绕车轴6a进行角位移地与转向架框5连结。

轴箱8与转向架框5之间介设有作为一次悬架而在车辆长度方向上延伸的板簧14。板簧14通过一对支承座11之间的空间。板簧14的长度方向的中央部14a配置为低于板簧14的长度方向两侧的端部14b。板簧14从转向架侧面观察具有向下方突出的弓形状。在车辆长度方向上远离的一对轴箱8分别支持板簧14的端部14b。板簧14的中央部14a从下方支持横梁5a的车宽方向的端部。由此，横梁5a 通过板簧14被轴箱8支持。即，板簧14兼具一次悬架的功能和以往的侧梁的功能。

板簧14例如由纤维增强树脂形成。在横梁5a的车宽方向端部的下部设置有具有向下方突出的圆弧状的下表面的按压构件15，按压构件15从上方载于板簧14的中央部14a上且可分离地与其接触。即，在不使板簧14相对于按压构件15在上下方向上进行固定的状态下，按压构件15因来自横梁5a的重力所带来的下方荷重而与板簧14的上表面接触。即，按压构件15处于如下状态：不通过固定件固定于板簧14，而是通过来自横梁5a的重力所带来的下方荷重和与之相对的板簧14的反力的接触压力来保持与板簧14的上表面的接触。

在轴箱8的上端部安装有弹簧座16，板簧14的端部14b通过弹簧座16被轴箱8从下方支持。弹簧座16的上表面从转向架侧面观察朝转向架中央侧倾斜。板簧14的端部14b也以相对于弹簧座16在上下方向上不固定的状态从上方载于弹簧座16。弹簧座16具有设置在轴箱8上的基座构件17（例如防振橡胶）、和设置在基座构件17上并被基座构件17定位的支承构件18。支承构件18具有朝上方及转向架中央侧开放的凹部，在该凹部容纳有板簧14的端部14b。

在转向架2上设置有具有车载设备安装部Q的连杆机构20，该车载设备安装部Q上安装有车载设备50。车载设备50是在预先规定的位置上接受来自地面设备的作用的设备。本实施形态中，车载设备50例如是作为ATS（Automatic Train Stop；自动列车停止）装置或ATC（Automatic Train Control；自动列车控制）装置的设备、能在预先规定的位置上接收来自地面天线的无线信号的车载天线。连杆机构20形成为具备第一连杆21及第二连杆22，并对板簧14的弹性变形动作带来的车载设备安装部Q的位移进行抑制的结构。

图2是图1所示的转向架2的连杆机构20的第一连杆21的立体图。如图1及2所示，第一连杆21为棒状，包括车载设备安装部Q和第一枢轴部P1。车载设备安装部Q是通过固定件等固定有车载设备50的部分。第一枢轴部P1转动自由地连结在与轴箱8一体位移的构件、即与轴箱8绕车轴6a旋转时一起同向旋转的构件上。本实施形态中，第一枢轴部P1与固定于弹簧座16（具体而言，支承构件18）上的托架23旋转自由地连结。即，第一连杆21在第一枢轴部P1处绕着在车宽方向上延伸的旋转轴线相对于轴箱8自由地进行相对角位移。

本实施形态中，第一连杆21具有一对侧连杆部31、连结连杆部32、和一对弹性结合部33。一对侧连杆部31相互在车宽方向上分隔配置，在第一枢轴部P1处分别与安装在对车轴6a的车宽方向两端部进行支持的一对轴箱8上的一对弹簧座16连结。连结连杆部32在车宽方向上延伸，介设于一对侧连杆部31之间。连结连杆部32的车宽方向两端部经由弹性结合部33而与一对侧连杆部31柔性结合。弹性结合部33具有结合功能及弹性功能，例如为橡胶衬套。在连结连杆部32的车宽方向中央部设置有车载设备安装部Q。即，车载设备安装部Q的车宽方向位置与配置在一对轨道之间的地面天线（未图示）对应。

如图1所示，第二连杆22为棒状，包括第二枢轴部P2和第三枢轴部P3。第二枢轴部P2转动自由地连结在与转向架框5一体位移的构件、即与转向架框5向上方向或下方向移动时一起同向移动的构件上。本实施形态中，第二枢轴部P2与固定在转向架框5的支承座11上的托架24旋转自由地连结。即，第二连杆22在第二枢轴部P2处绕着在车宽方向上延伸的旋转轴线相对于转向架框5自由地进行相对角位移。第三枢轴部P3与第一连杆21转动自由地连结。即，第一连杆21在第三枢轴部P3处绕着在车宽方向上延伸的旋转轴线相对角位移自由地与第二连杆22连结。

车载设备安装部Q、第一枢轴部P1、第三枢轴部P3及第二枢轴部P2以该顺序在车辆长度方向上从转向架外侧朝转向架中央侧排列配置。车载设备安装部Q在车辆长度方向上配置于比车轴6a的中心靠近转向架外侧处，更具体而言，配置于比轮轴6靠近车辆长度方向外方处。第一枢轴部P1在车辆长度方向上配置于车载设备安装部Q与车轴6a的中心之间。第一枢轴部P1配置于比车轴6a的中心靠近上方处。第二枢轴部P2在车辆长度方向上配置于比车轴6a的中心靠近转向架中央侧（横梁5a侧）处。更具体而言，第二枢轴部P2配置于比轴箱8靠近转向架中央侧处。第二枢轴部P2配置于比板簧14靠近上侧处。

第三枢轴部P3配置于比第一枢轴部P1及轴箱8靠近上方处。更具体而言，第三枢轴部P3配置于比板簧14的端部14b靠近上方处。第三枢轴部P3配置于比轴箱8的车宽方向的外端靠近车宽方向内侧处。更具体而言，第三枢轴部P3配置为从上方观察时与板簧14的端部14b及轴箱8重叠。第三枢轴部P3配置于比车轮6b的上端靠近下方处。即，连杆机构20整体配置于比车轮6b的上端靠近下方处。另，也可以是在与车身3之间的空间有富余的情况下，使连杆机构20向比车轮6b的上端靠近上方处突出。

接着，对连杆机构20的设计步骤的一例进行说明。

首先，如图3的（A）所示，对空车状态、即从车身3（参照图1）向转向架框5传递的铅垂方向荷重为空车荷重时的转向架2进行作图。在空车状态的转向架2上，以第一枢轴部P1为点A，以第二枢轴部P2为点B，以安装在车载设备安装部Q上的车载设备50的特定位置（例如天线梢端位置）为点C。点A设定在比车轴6a的中心靠近转向架外侧处任意的位置，点B设定在比车轴6a的中心靠近转向架中央侧处任意的位置。点C设定于安装在车载设备安装部Q上的车载设备50的规定的目的位置。本例中，以点C与车轴6a的中心之间的车辆长度方向的距离L、和从轨道R开始的点C的高度H成为预先规定的值的形式设定点C。另，通过点C的铅垂线作为V。

接着，如图3的（B）所示，对满车状态，即从车身3（参照图1）向转向架框5传递的铅垂方向荷重为满车荷重时的转向架2进行作图。在满车状态的转向架2上，相比于空车状态，板簧14挠曲而转向架框5下降，且轴箱8随之绕车轴6a旋转。因此，第一枢轴部P1及第二枢轴部P2的各位置在满车状态与空车状态之间变化。在满车状态的转向架2上，以第一枢轴部P1为点A’，以第二枢轴部P2为点B’，以安装在车载设备安装部Q上的车载设备50的特定位置为点C’。

本例中，对设计满车状态下的点C’的车辆长度方向位置与空车状态下的点C的车辆长度方向位置一致这样的连杆机构20进行说明。绘出以点A’为中心且半径与线段AC的长度相同的圆E，将该圆E与铅垂线V（通过点C的垂线）的交点设定为点C’。（另，在设计满车状态下的点C’的高度与空车状态下的点C的高度一致这样的连杆机构20时，将通过空车状态下的点C的水平线与圆E的交点设定为点C’即可） ；

接着，如图3的（C）所示，在空车状态的转向架2上，以线段A’C’与线段AC重叠的形式移动三角形A’B’C’，并在该状态下的线段BB’的垂直二等分线M上的任意位置上设定点D作为第三枢轴部P3。如此决定点A～D全部的位置。而且，以点A为第一枢轴部P1的位置，点B为第二枢轴部P2的位置，点C为车载设备50的特定位置，点D为第三枢轴部P3的位置的形式决定第一连杆21及第二连杆22的形状。

根据以上说明的结构，车载设备50经由与转向架框5和轴箱8分别转动自由地连结的连杆机构20而安装于转向架2，所以从车身3向转向架框5传递的铅垂方向荷重在空车荷重与满车荷重之间变动从而使板簧14弹性变形时，连杆机构20根据转向架框5与轴箱8之间的相对位移、和轴箱8的角位移两方进行动作。因此，与仅在转向架框5或轴箱8的一方连结车载设备安装部的情况相比，能简便地提供能利用转向架框5与轴箱8之间的相对位移和轴箱8的角位移的相互干扰来抑制车载设备安装部Q相对于地面设备的位移的结构。

而且，连杆机构20与转向架框5的托架24的连结点（第二枢轴部P2）位于转向架中央侧，由此即便连杆机构20上的从第二枢轴部P2到车载设备安装部Q为止的距离变长，第一枢轴部P1也与靠近车载设备安装部Q的轴箱8连结，所以无需加强连杆机构20，不引起连杆机构20的重量增加即能抑制车载设备安装部Q的振动。

又，车载设备安装部Q不仅与转向架框5，还与轴箱8连结，所以即便是对省略所谓的侧梁而设置有板簧14的转向架2，也能稳定地保持车载设备安装部Q。

又，车载设备安装部Q、第一枢轴部P1、第三枢轴部P3及第二枢轴部P2以该顺序在车辆长度方向上从转向架外侧朝转向架中央侧排列配置，所以构成连杆机构20的第一连杆21及第二连杆22不会变长，能理想地防止连杆机构20的重量增加和变形。

又，第三枢轴部P3配置于比轴箱8靠近上方且比轴箱8的车宽方向的外端靠近车宽方向内侧处，所以能在不超过车辆界限的范围内紧凑配置连杆机构20。此外，第一枢轴部P1配置于比车轴6a的中心靠近上方且比第三枢轴部P3靠近下方处，所以能在不超过车辆界限的范围内适当地保持连杆机构20的强度。

又，第一连杆21的第一枢轴部P1不与直接承受来自轮轴6的振动的轴箱8连结，而是和在与轴箱8之间介设有弹性构件（基座构件17）的构件（支承构件18）连结，所以能提高第一连杆21的振动的抑制效果。又，第一连杆21具有弹性结合部33，所以即便是在左右的侧连杆部31独立位移且位移互不相同时，也能降低作用于侧连杆部31及连结连杆部32上的挠曲力、扭力。

（第二实施形态）

图4是根据第二实施形态的铁道车辆的转向架102的侧视图。如图4所示，第二实施形态的转向架102中，连杆机构120上的第二连杆122的形态不同于第一实施形态。第二连杆122具有能调节第二枢轴部P2与第三枢轴部P3之间的距离的可变机构122a。例如，可变机构122a为套筒螺母（turnbuckle），在其一端部设置第二枢轴部P2，在其另一端部设置第三枢轴部P3。作业者对作为第二连杆122的套筒螺母进行旋转操作，由此第三枢轴部P3相对于第二枢轴部P2接近或远离，第一连杆21以第一枢轴部P1为支点进行揺动，第一连杆21的车载设备安装部Q的位置发生变化。

根据这样的结构，利用可变机构122a来调节第二枢轴部P2与第三枢轴部P3之间的距离，以此能进行车载设备安装部Q的最终位置调节。又，由于可不将用于进行车载设备安装部Q的最终位置调节的机构设置在车载设备50的附近，所以能防止第一连杆21的重量增加还能抑制第一连杆21的振动。另，其它结构与前述的第一实施形态相同故省略说明。又，可变机构只要能调节第二枢轴部P2与第三枢轴部P3之间的距离，则也可以是套筒螺母以外的机构。

本发明不限于前述各实施形态，可对其结构进行变更、追加或删除。第一连杆21在第一枢轴部P1上也可以代替与弹簧座16连结地与轴箱8自身连结，还可以是连结在与轴箱8一体位移的其它构件上。第二连杆22、122在第二枢轴部P2上也可以是代替与托架24连结地与转向架框5自身连结，还可以是连结在与转向架框5一体位移的其它构件上。点D设定时，也可以是代替以线段A’C’与线段AC重叠的形式移动三角形A’B’C’地，在以线段A’C’在距离和/或角度上接近线段AC的形式移动三角形A’B’C’的状态下的线段BB’的垂直二等分线上设定点D。也可以是第一连杆不设置弹性结合部33，而是使侧连杆部31与连结连杆部32互相刚性结合。车载设备50不限于ATS/ATC装置的车载天线，例如也可以为自动停车装置（tripcock）等。转向架不限于一次悬架为板簧的转向架，也可以为使用了螺旋弹簧的一般转向架。轴箱支持装置不限于轴梁式，可以使用各种方式。

符号说明：

1　 铁道车辆 ；

2、102　 转向架 ；

5　 转向架框 ；

5a　 横梁 ；

6a　 车轴 ；

8　 轴箱 ；

14　 板簧（悬架） ；

16　 弹簧座 ；

20、120　 连杆机构 ；

21　 第一连杆 ；

22、122　 第二连杆 ；

23、24　 托架 ；

50　 车载设备 ；

122a　 可变机构 ；

P1　 第一枢轴部 ；

P2 　 第二枢轴部 ；

P3　 第三枢轴部 ；

Q　 车载设备安装部。

Claims (7)

1.一种铁道车辆用转向架，其特征在于，

具备：转向架框；

旋转自由地支持车轴，能相对于所述转向架框进行位移且能绕所述车轴进行角位移地与所述转向架框连结的轴箱；

介设于所述转向架框与所述轴箱之间的悬架；以及

对所述悬架的动作带来的车载设备安装部的位移进行抑制的连杆机构；

所述连杆机构具有：第一连杆，所述第一连杆包括所述车载设备安装部、和转动自由地连结在所述轴箱或与所述轴箱一体位移的构件上的第一枢轴部；以及

第二连杆，所述第二连杆包括转动自由地连结在所述转向架框或与所述转向架框一体位移的构件上的第二枢轴部、和转动自由地与所述第一连杆连结的第三枢轴部；

所述车载设备安装部在车辆长度方向上配置于比所述车轴的中心靠近转向架外侧处，所述第二枢轴部在车辆长度方向上配置于比所述车轴的中心靠近转向架中央侧处。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，

所述车载设备安装部、所述第一枢轴部、所述第三枢轴部及所述第二枢轴部以该顺序在车辆长度方向上从转向架外侧朝转向架中央侧排列配置。

3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，

所述第三枢轴部配置于比所述轴箱靠近上方且比所述轴箱的车宽方向的外端靠近车宽方向内侧处。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，

所述第一枢轴部配置于比所述车轴的中心靠近上方且比所述第三枢轴部靠近下方处。

5.根据权利要求1至4的任一项所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，

以从车身向所述转向架框传递的铅垂方向荷重为空车荷重时的所述第一枢轴部为点A，以所述第二枢轴部为点B，以安装在所述车载设备安装部上的车载设备的规定的目的位置为点C；

以从所述车身向所述转向架框传递的铅垂方向荷重为满车荷重时的所述第一枢轴部为点A’，以所述第二枢轴部为点B’；

从车宽方向观察时，以点A’为中心且半径与线段AC同长的圆和通过点C的铅垂线或水平线交叉的点，作为点C’；

在以线段A’C’与线段AC重叠或接近的形式移动三角形A’B’C’的状态下的线段BB’的垂直二等分线上设定所述第三枢轴部。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，

所述第二连杆具有能调节所述第二枢轴部与所述第三枢轴部之间的距离的可变机构。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的铁道车辆用转向架，其特征在于，

所述转向架框具有在车宽方向上延伸的横梁；

所述悬架是以支持所述横梁的车宽方向的端部的状态在车辆长度方向上延伸，并支持在所述轴箱上的板簧。