CN110650880B - 铁道车辆转向架的枕梁 - Google Patents

Abstract

铁道车辆转向架的枕梁具备：在内部形成与一对空气弹簧分别连通的一对辅助空气室的枕梁主体部；以及从所述枕梁主体部的车宽方向的中央部向上方突出的止动结构部。所述枕梁主体部的上壁具有设置有所述止动结构部的中央上壁部和与所述中央上壁部的车宽方向两侧分别邻接并与所述中央上壁部接合的一对外上壁部。所述一对外上壁部各自具有在其靠近车宽方向中央侧朝着所述止动结构部向上方屈曲的上方屈曲部，在比所述上方屈曲部靠近所述止动结构部侧的端部与所述中央上壁部接合。

Description

铁道车辆转向架的枕梁

技术领域

本发明涉及经由一对空气弹簧支持铁道车辆的车身的转向架的枕梁。

背景技术

铁道车辆的直接安装（direct mount）式转向架中，转向架框架经由侧轴承来滑动支持枕梁，枕梁经由空气弹簧支持车身（例如参照专利文献1）。有些枕梁的内部形成有与空气弹簧连通的辅助空气室。又，有时会在枕梁的上部设置止动结构体，其与从车身向下方突出的干预构件在水平方向上隔开间隙地相向且将与车身的水平方向的相对位移限制在规定范围内。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：日本特开2007-112304号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

在枕梁上从空气弹簧付与车身荷重且从侧轴承付与反力，所以枕梁要求有规定的强度。尤其是在空气弹簧与侧轴承相互在车宽方向上位置偏离的情况下，会在枕梁上作用较大的弯曲应力。由于枕梁上设置有将与车身的相对位移限制在规定范围内的止动结构体，所以在车身的干预构件作用于该止动结构体时，枕梁上会瞬间产生较大的应力。

止动结构体从在车宽方向延伸的枕梁主体的上壁向上方突出，所以以相对于止动结构体与枕梁主体的接合部分屈曲的形式作用荷重，应力在该接合部分集中。如此，为了防范该接合部分上的龟裂产生于未然，需要在枕梁上追加强化结构或使枕梁整体厚壁化等，从而提高枕梁的强度。

因此本发明目的在于，在防止枕梁增加强化或厚壁化的同时提高枕梁的强度。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的铁道车辆转向架的枕梁是经由一对空气弹簧支持铁道车辆的车身的转向架的枕梁；具备：具有上壁及下壁，内部形成与所述一对空气弹簧分别连通的一对辅助空气室，并在车宽方向延伸的枕梁主体部；以及从所述枕梁主体部的车宽方向的中央部向上方突出，具有将与所述车身的水平方向的相对位移限制在规定范围内的止动板的止动结构部；所述枕梁主体部的所述上壁具有：设置有所述止动结构部的中央上壁部；和与所述中央上壁部的车宽方向两侧分别邻接并与所述中央上壁部接合的一对外上壁部；所述一对外上壁部各自具有在其靠近车宽方向中央侧朝着所述止动结构部向上方屈曲的上方屈曲部，在比所述上方屈曲部靠近所述止动结构部侧的内端部与所述中央上壁部接合。

根据所述结构，即便在枕梁上产生弯曲应力且应力在枕梁主体部的上壁的上方屈曲部集中，由于外上壁部与中央上壁部的接合部分位于从上方屈曲部向车宽方向中央侧偏离的位置，所以也能防止该接合部分的应力集中。因而能在使枕梁薄型且轻量的同时提高枕梁的强度。

发明效果：

根据本发明，能在防止枕梁增加强化或厚壁化的同时提高枕梁的强度。

附图说明

图1是装载具有第一实施形态的枕梁的转向架的铁道车辆的主视图；

图2是图1所示的枕梁的立体图；

图3是图1所示的枕梁的从上方观察的俯视图；

图4是图1所示的枕梁的从车辆长度方向观察的纵剖视图；

图5是图4的主要部分放大剖视图；

图6是第二实施形态的枕梁的相当于图5的图；

图7是第三实施形态的枕梁的相当于图5的图；

图8是第四实施形态的枕梁的相当于图5的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施形态。另，以下说明中，将车辆行驶的方向定义为车辆长度方向（前后方向），将与其正交的横向定义为车宽方向（左右方向）。

（第一实施形态）

图1是装载具有第一实施形态的枕梁8的转向架3的铁道车辆1的主视图。如图1所示，铁道车辆1具备具有客舱P的车身2和支持车身2的转向架3。转向架3为直接安装式的带摇枕的转向架。转向架3具备在轨道R上转动的轮轴4。轮轴4具有在车宽方向延伸的车轴4a和在车轴4a的轴线方向的两侧部分分别设置的一对车轮4b。车轴4a的两端部由容纳轴承（未图示）的轴箱5旋转自如地支持。在轴箱5的上方配置有转向架框架6。转向架框架6经由一次悬架7（例如线圈弹簧）支持于轴箱5。

在转向架框架6的上方配置有在车宽方向延伸的枕梁8（摇枕）。枕梁8经由在车宽方向上分开的一对侧轴承9而滑动支持于转向架框架6。枕梁8具有从其车宽方向的中央部向下方突出的中心销10，中心销10由设置于转向架框架6的心盘11在偏驶（yawing ）方向上旋转自如地支持。在枕梁8的车宽方向两侧部的上表面分别装载有一对空气弹簧12（二次悬架）。即，枕梁8经由一对空气弹簧12支持车身2。一对空气弹簧12位于比一对侧轴承9靠近车宽方向外侧。

枕梁8的车宽方向的两端部在比空气弹簧12靠近车宽方向外侧处经由摇枕拉杆（bolster anchor）13与车身2连接。转向架3的牵引力从枕梁8经由摇枕拉杆13向车身2传递。在枕梁8的车宽方向的中央部设置有向上方突出的止动结构部21。止动结构部21与从车身2向下方突出的干预构件2a在水平方向上隔开间隙地相向，将与车身2的水平方向（主要是左右方向）的相对位移限制在规定范围内。

图2是图1所示的枕梁8的立体图。图3是图1所示的枕梁8的从上方观察的俯视图。图4是图1所示的枕梁8的从车辆长度方向观察的纵剖视图。图5是图4的主要部分放大剖视图。如图2至5所示，枕梁8具备在车宽方向延伸的大致长方体状的枕梁主体部20和从枕梁主体部20的车宽方向的中央部向上方突出的止动结构部21。枕梁8通过将多块金属板相互焊接从而形成。枕梁主体部20在其内部具有一对辅助空气室S1、S2。辅助空气室S1、S2是与一对空气弹簧12（参照图1）分别连通的气密空间。

枕梁主体部20具有上壁31、下壁32、一对长侧壁33及一对短侧壁34。上壁31及下壁32相互在铅垂方向上分开地在车宽方向延伸。一对长侧壁33使上壁31及下壁32的车辆长度方向的一端部之间和上壁31及下壁32的车辆长度方向的另一端部之间分别连结。一对短侧壁34使上壁31及下壁32的车宽方向的一端部之间和上壁31及下壁32的车宽方向的另一端部之间分别连结。

在枕梁主体部20的上壁31的车宽方向两侧部设置有分别载置一对空气弹簧12（参照图1）的一对空气弹簧载置部35。在空气弹簧载置部35的中心设置有贯通上壁31的流路筒36。流路筒36使空气弹簧12的压缩空气空间与枕梁主体部20的辅助空气室S1、S2气密性地连通。在枕梁主体部20的上壁31的车宽方向中央部设置有止动结构部21。止动结构部21具有与从车身2向下方突出的干预构件2a在水平方向上隔开间隙地相向的止动件61。

在枕梁主体部20的下壁32上固定有滑动支持于在转向架框架6的上表面设置的一对侧轴承9（参照图1）的一对摩擦板37。一对摩擦板37在车宽方向上分开地配置，配置于比空气弹簧载置部35靠近车宽方向内侧。即，对枕梁主体部20付与从空气弹簧12向下的车身荷重的位置和对枕梁主体部20付与从转向架框架6的侧轴承9向上的反力的位置相互在车宽方向上偏离。

在枕梁主体部20的下壁32的车宽方向两端部，在比空气弹簧载置部35靠近车宽方向外侧分别固定有一对摇枕拉杆支架38。摇枕拉杆支架38上安装有摇枕拉杆13（参照图1）。在枕梁主体部20的下壁32的车宽方向中央部固定有从下壁32向下方突出的中心销10。

枕梁主体部20的上壁31由中央构件（member）40及一对外上壁部41形成。在中央构件40设置有止动结构部21。一对外上壁部41与中央构件40的车宽方向两侧分别邻接并与中央构件40焊接。外上壁部41比中央构件40在车宽方向上长。外上壁部41具有设置有空气弹簧载置部35并具有铅垂方向的法线的平板部41a、在平板部41a的靠近车宽方向中央侧朝着止动结构部21并向斜上方屈曲的上方屈曲部41b和从上方屈曲部41b向斜上方直线状延伸的倾斜部41c（内端部）。倾斜部41c比平板部41a在车宽方向上短，比止动板62在铅垂方向上短。倾斜部41c在比平板部41a高的位置上与中央构件40中的后述的中央上壁部50焊接。

中央构件40具有中央上壁部50及间隔板部51。中央上壁部50与一对外上壁部41的倾斜部41c焊接，将形成于一对外上壁部41之间的空隙封闭。即，枕梁主体部20的上壁31由中央上壁部50及一对外上壁部41构成。在中央上壁部50，从上方焊接止动结构部21。间隔板部51配置于中央上壁部50与下壁32之间，通过使间隔板部51与中央上壁部50及下壁32接合从而一体化。由此，间隔板部51将配置于左右的一对辅助空气室S1、S2气密性地间隔开。即，辅助空气室S1、S2各自是由中央上壁部50、外上壁部41、间隔板部51、下壁32、一对长侧壁33及短侧壁34围成的气密空间。

止动结构部21具有盖板60及止动件61。盖板60的车宽方向两端部与中央上壁部50焊接。若盖板60与中央上壁部50焊接则形成朝向车辆长度方向的开口，而堵塞该开口的板65也与中央上壁部50及盖板60焊接。在盖板60的中央形成有向铅垂方向开放的开口60a。止动件61以在铅垂方向插通开口60a的状态与中央上壁部50及盖板60焊接。止动件61包括在车宽方向上隔开间隙地相向的一对止动板62和在车辆长度方向上隔开间隙地相向的一对止动板63。止动板62、63整体为矩形筒状，在其内侧（中央侧）形成有插入干预构件2a的止动空间Q。在止动板62中的与干预构件2a相向的内侧面固定有缓冲体64（例如橡胶等弹性体）。止动板62上形成有用于固定缓冲体64的螺栓孔（未图示）。即，由中央上壁部50、盖板60、止动件61及后述的堵塞板65包围的空间为非气密空间。另，止动板63在摇枕拉杆13破损时限制相对于车身的车辆长度方向的相对位移，但也可以在止动板63的内侧面还设置缓冲体64。

如图5所示，间隔板部51由具有倒U字状的截面形状的金属板构成，其下端部与下壁32焊接。中央上壁部50具有第一部分50a和在第一部分50a的车宽方向两侧设置的一对第二部分50b。第一部分50a为水平延伸的平板部，具有在与间隔板部51对应的位置上沿车辆长度方向延伸的缝隙（slit）50c。中央上壁部50经由缝隙50c从上方与间隔板部51焊接。第二部分50b从第一部分50a朝着车宽方向外方并向斜上方延伸。即，第一部分50a低于第二部分50b。

外上壁部41的倾斜部41c的靠近车宽方向中央侧的端面41d的法线在车宽方向中央侧朝向斜上方。即，该法线具有铅垂方向向上的成分。中央上壁部50的第二部分50b的车宽方向的端部在从上方载于外上壁部41的端面41d的状态下比外上壁部41的端面41d向车宽方向外侧突出。在该状态下，中央上壁部50的第二部分50b的车宽方向的端部从外侧与外上壁部41的倾斜部41c焊接。中央上壁部50的车辆长度方向的端部也在载于长侧壁33的上端面的状态下从外侧与长侧壁33焊接（参照图2）。

盖板60具有：形成有开口60a并在水平方向延伸的水平板部60b、从水平板部60b朝着车宽方向两侧的一对外上壁部41向斜下方分别延伸的一对倾斜部60c（外端部）以及在水平板部60b与倾斜部60c之间形成的向下方屈曲的下方屈曲部60d。止动板62、63在铅垂方向插通水平板部60b的开口60a。止动板62的上端部比盖板60的水平板部60b向上方突出。止动板62、63的上端部在开口60a的周缘与盖板60的水平板部60b焊接。

盖板60的倾斜部60c的下端面与中央上壁部50的第二部分50b的上表面抵接，止动板62、63的下端面与中央上壁部50的第一部分50a的上表面抵接。中央上壁部50的第二部分50b比盖板60向车宽方向外方突出。盖板60的倾斜部60c的下端部从外侧与中央上壁部50的第二部分50b焊接。即，盖板60在比下方屈曲部60d靠近外上壁部41侧处与中央上壁部50接合。

止动板62、63的下端部从止动空间Q侧与中央上壁部50的第一部分50a焊接。盖板60的倾斜部60c与外上壁部41的倾斜部41c配置在同一直线上。即，中央上壁部50由盖板60的倾斜部60c和外上壁部41的倾斜部41c夹着。

枕梁8的制作顺序如以下般进行。首先，制作未焊接盖板60及止动板62、63的状态的枕梁主体部20。枕梁主体部20中，在中央上壁部50与间隔板部51及外上壁部41焊接的状态下，完成辅助空气室S1、S2的气密结构，所以在该阶段（即，盖板60及止动板62、63与枕梁主体部20焊接之前）进行辅助空气室S1、S2的气密试验。气密试验是从空气弹簧载置部35的流路筒36气密性地将压缩空气向辅助空气室S1、S2供给，检查是否在枕梁主体部20产生空气的泄漏。

在枕梁主体部20的气密试验不合格的情况下，进行空气泄漏部位的修补，并再度进行气密试验。在确认枕梁主体部20的气密试验合格后，使相互已预装的盖板60、止动板62、63及堵塞板65与枕梁主体部20焊接。即，盖板60、止动板62、63及堵塞板65在与枕梁主体部20焊接前已预先相互焊接。如此，通过对未焊接止动结构部21的状态的枕梁主体部20进行气密试验，不合格时的补修作业变容易。又，由于能并行地进行气密结构部和非气密结构部的制作，所以能谋求作业效率化。

根据以上说明的结构，即便一对空气弹簧载置部35所负荷的车身荷重以支持于侧轴承9的摩擦板37为支点作用于枕梁8从而在枕梁8产生弯曲应力，且应力在枕梁主体部20的上壁31的上方屈曲部41b集中，由于外上壁部41与中央构件40的中央上壁部50的接合部分位于从上方屈曲部41b向车宽方向中央侧偏离的位置，所以能使应力集中部位不是疲劳强度低的该接合部分，而是疲劳强度高的平板部41a（母材部），所以能在防止枕梁增加强化或厚壁化的同时提高枕梁的强度。

又，构成枕梁主体部20的上壁31且设置有止动结构部21的中央上壁部50通过将一对辅助空气室S1、S2相互间隔开的间隔板部51而与枕梁主体部20的下壁32焊接，所以刚性因间隔板部51的肋效果而提高，进而设置于中央上壁部50的止动结构部21的稳定性提高。

又，由于中央上壁部50具有如下形状：与间隔板部51焊接且与止动板62、63焊接的第一部分50a低于与一对外上壁部41分别焊接的一对第二部分50b，所以止动板62、63与中央上壁部50的焊接位置较低。因而能使止动结构部21低矮化，空间自由度提高。而且由于中央上壁部50的第一部分50a在水平方向延伸，中央上壁部50的第二部分50b从第一部分50a朝着车宽方向两侧向斜上方延伸，所以能使中央上壁部50成为制作容易的简单形状并提高空间自由度。

又，一对外上壁部41的车宽方向中央侧的端面41d的法线具有铅垂方向向上的成分，所以能在中央构件40的中央上壁部50与一对外上壁部41的焊接作业时，处于中央上壁部50从上方载于一对外上壁部41的向上的端面41d的状态，焊接作业性提高。又，止动板62、63以在铅垂方向插通与枕梁主体部20焊接的盖板60的开口60a的状态与枕梁主体部20连接且与盖板60焊接，所以止动板62、63被强固地支持，止动结构部21的稳定性提高。

又，盖板60的倾斜部60c与外上壁部41中的比上方屈曲部41b靠近车宽方向中央侧的倾斜部41c配置在同一直线上，作用于枕梁主体部20及止动结构部21的应力经由倾斜部41c、60c而相互圆滑地传递，所以枕梁8整体强度提高。

（第二实施形态）

图6是第二实施形态的枕梁108的相当于图5的图。如图6所示，第二实施形态的枕梁108中，枕梁主体部120的上壁131的中央上壁部150为水平板。枕梁主体部120的上壁131的外上壁部141具有：设置有空气弹簧载置部35（参照图2）的平板部141a、在平板部141a的靠近车宽方向中央侧向铅垂方向上方屈曲的上方屈曲部141b以及从上方屈曲部141b向铅垂方向上方直线状延伸的垂直部141c（端部）。

间隔板部151的上端位于比平板部141a靠近上方。盖板160具有形成有被止动板162、163插通的开口160a的水平部160b和从水平部160b的车宽方向两侧向下方分别延伸的一对垂直部160c。中央上壁部150的车宽方向两侧的端部由盖板160的垂直部160c和外上壁部141的垂直部141c在铅垂方向上夹着。另，其它结构因与前述的第一实施形态相同而省略说明。

（第三实施形态）

图7是第三实施形态的枕梁208的相当于图5的图。如图7所示，第三实施形态的枕梁208中，构成中央构件240的中央上壁部250及间隔板部250d由弯曲加工后的一块金属板形成。中央上壁部250具有第一部分250a和设置于第一部分250a的车宽方向两侧的一对第二部分250b。第一部分250a具有从一对第二部分250b向车宽方向中央侧延伸的一对水平部250c和从一对水平部250c的车宽方向中央侧的端部向下方突出的截面凹形状的间隔板部250d。

在间隔板部250d的底壁部形成有在车辆长度方向延伸的缝隙250e。缝隙250e向止动空间Q露出。间隔板部250d经由缝隙250e而从上方与下壁32焊接。第二部分250b从第一部分250a朝着车宽方向外方向斜上方延伸，与外上壁部41的倾斜部41c焊接。另，其它结构因与前述的第一实施形态相同而省略说明。

（第四实施形态）

图8是第四实施形态的枕梁308的相当于图5的图。如图8所示，第四实施形态的枕梁308中，中央上壁部350的第二部分350b和止动板362由弯曲加工后的第一金属板370形成。又，中央上壁部350的第一部分350a和间隔板部351由弯曲加工后的截面倒凹形状的第二金属板371形成。第一金属板370在止动板362的下端部与第二金属板371焊接。即，中央构件340由相互焊接的第一及第二金属板370、371构成，中央上壁部350由第二金属板371的第一部分350a和第一金属板370的第二部分350b构成。另，其它结构因与前述的第一实施形态相同而省略说明。

本发明不限于前述的各实施形态，可对其结构进行变更、追加或删除。所述各实施形态可以相互任意组合，例如可以将一实施形态中的一部分结构或方法应用于其它实施形态，实施形态中的一部分结构可从该实施形态中的其它结构分离并任意抽取。转向架可以是使用还发挥转向架框架的侧梁的作用的板簧作为一次悬架的结构。即，也可以为如下结构：前后一对轴箱分别从下方支持板簧的长度方向两侧的端部，该板簧的长度方向的中央部从下方支持转向架框架的横梁。

符号说明：

1　 铁道车辆；

2　 车身；

2a　 干预构件；

3　 转向架；

6　 转向架框架；

8、108、208、308　 枕梁；

9　 侧轴承；

12　 空气弹簧；

20、120　 枕梁主体部；

21　 止动结构部；

31、131　 上壁；

32　 下壁；

35　 空气弹簧载置部；

37　 摩擦板；

41、141　 外上壁部；

41a、141a　 平板部；

41b、141b　 上方屈曲部；

41c　 倾斜部（内端部）；

41d　 端面；

50、150、250、350 　中央上壁部；

50a、250a　 第一部分；

50b、250b、350b 　 第二部分；

51、151、250d　 间隔板部；

60、160　 盖板；

60a　 开口；

60b、160b　 水平板部 ；

60c、160c　 倾斜部（外端部）；

60d　 下方屈曲部；

62、63、162、362 　止动板；

141c　 垂直部（内端部）；

S1、S2　 辅助空气室。

Claims (7)

1.一种铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

是经由一对空气弹簧支持铁道车辆的车身的转向架的枕梁；具备：

具有上壁及下壁，在内部形成与所述一对空气弹簧分别连通的一对辅助空气室，并在车宽方向延伸的枕梁主体部；以及

从所述枕梁主体部的车宽方向的中央部向上方突出，具有将与所述车身的水平方向的相对位移限制在规定范围内的止动板的止动结构部；

所述枕梁主体部的所述上壁具有设置有所述止动结构部的中央上壁部和与所述中央上壁部的车宽方向两侧分别邻接并与所述中央上壁部接合的一对外上壁部；

所述一对外上壁部各自具有在其靠近车宽方向中央侧朝着所述止动结构部向上方屈曲的上方屈曲部，在比所述上方屈曲部靠近所述止动结构部侧的内端部与所述中央上壁部接合。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

所述止动结构部具有盖板，所述盖板形成有向铅垂方向开放的开口，并包括在所述开口的车宽方向两侧向下方屈曲的下方屈曲部；

所述一对外上壁部在比所述上方屈曲部靠近所述止动结构部侧的内端部与所述中央上壁部接合；

所述盖板在比所述下方屈曲部靠近所述外上壁部侧处与所述中央上壁部接合。

3.根据权利要求2所述的铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

所述盖板具有：在水平方向延伸并形成有所述开口的水平板部、在所述水平板部的车宽方向两端部设置的所述下方屈曲部和从所述下方屈曲部向所述一对外上壁部延伸并与所述中央上壁部接合的外端部；

所述盖板的外端部与所述外上壁部的所述内端部配置在同一直线上。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

还具备使所述中央上壁部与所述下壁接合，并使所述一对辅助空气室相互间隔的间隔板部；

所述中央上壁部具有与所述间隔板部接合的第一部分和设置于所述第一部分的车宽方向两侧并与所述一对外上壁部分别接合的一对第二部分；

所述止动板以从所述第一部分向上方突出的形式与所述第一部分接合；

所述中央上壁部具有所述第一部分配置为低于所述第二部分的形状。

5.根据权利要求4所述的铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

所述中央上壁部的所述第一部分在水平方向延伸；

所述中央上壁部的所述第二部分从所述第一部分朝着车宽方向两侧向斜上方延伸。

6.根据权利要求4所述的铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

所述一对外上壁部中的所述中央上壁部侧的端面的法线具有铅垂方向向上的成分；

所述中央上壁部以从上方载于所述一对外上壁部的所述端面的状态与所述一对外上壁部接合。

7.根据权利要求1、2、3和5中任一项所述的铁道车辆转向架的枕梁，其特征在于，

所述一对外上壁部中的所述中央上壁部侧的端面的法线具有铅垂方向向上的成分；

所述中央上壁部以从上方载于所述一对外上壁部的所述端面的状态与所述一对外上壁部接合。

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