JP2007045275A - 鉄道車両用軸箱支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄道車両が軸はり式軸箱支持装置において、軸はり部の前後変位を許容することにより輪軸のヨーイング方向の操舵を容易にして、曲線通過時の横圧を低減する。
【解決手段】 アダプタ２３とアダプタ受け２５の間にゴム２４を配置し、前後方向に隙間を設け、また、軸ばね座３１と軸箱体１４の間に防振ゴム３２を配置し、前後方向に隙間を設けるように構成し、軸はり１１が台車枠に対して前後方向に変位できる構造とする。これによれば、台車に対して車軸は曲線に応じて変異できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄道車両の軸箱支持装置に関し、特に、曲線通過時の軸はりの前後変位を許容する構成により、曲線通過時の横圧を低減する軸箱支持装置に関する。

従来の鉄道車両の軸箱支持装置として、軸はり方式がある。軸はり方式では、コイルばね等の軸ばねにより上下荷重を支持し、軸はりの一端部に配置される軸はりゴムにより、軸はりを台車枠に対して前後・左右方向を弾性支持する構成としている。軸はり式は、部品点数が少なく、保守が容易である長所を持つ。

上記の従来構成では、軸はりゴムのねじり、こじりを許容しつつ、耐久性を確保するために、軸はりゴムの前後方向のばね定数を大きく下げることはできない。このため、曲線通過時に軸箱は前後方向に変位できないため、急曲線では輪軸は曲線にあわせてヨーイング方向に操舵することができず、外軌横圧が増加してしまう問題がある。

軸はり式軸箱支持装置として、軸はりを水平方向に支持する軸はりゴム部を中心に軸はりがピッチング方向に変位可能に構成して、輪軸を強制操舵することにより曲線通過時の横圧を低減する技術が提案されている（特許文献１参照）。この軸箱支持装置では、輪軸を強制操舵することにより横圧を低減している。この方式では、リンクアーム方式の軸箱支持装置のリンクアームを２分割し、上下方向に駆動するアクチュエータを備えた構成としている。この方式では、アクチュエータの上下変位により、２つのリンクアームを前後方向の変位に変換し、曲線通過時に軸距を変更する構成とすることにより、曲線通過時に輪軸をヨーイング方向に操舵し、横圧を低減可能としている。

しかしながら、曲線位置を間違って検出して、逆向きに強制的に操舵した場合に横圧が大きくなってしまう問題が生じる。また、操舵のためにアクチュエータ、変位変換機構を必要とするため、軸箱支持装置が複雑になり、装置の重量が大きくなる問題がある。
特許第３０１８９４１号公報

本発明の目的は、これらの課題に対して、鉄道車両の軸箱支持装置において、軸はりの前後変位を許容するシンプルで軽量な軸はり式軸箱支持装置を備えることにより、曲線通過時の横圧を低減できる台車を提供することである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために、本発明の鉄道車両用軸箱支持装置は、輪軸の端部に配置された軸箱体と、前記軸箱体とその上部に配置されている台車枠との間に配置され前記台車枠を前記軸箱体に対して支持する軸ばねと、前記軸箱体と前記台車枠との間に前後方向に配置された軸はり腕と、を備える軸箱支持装置において、前記軸はり腕の端に配置された軸はりゴムと、前記軸はりゴムに固定された第１ピンと、ボルトを介して前記ピンが固定されるアダプタと、前記台車枠に備わるアダプタ受けを備え、前記アダプタと前記アダプタ受けの間に第１ゴムを配置し、前記アダプタと前記アダプタ受けの間に前後方向の隙間を設けるように構成し、前記軸箱体の上部に配置された第２ピンと、前記軸ばねと前記軸箱体の間に配置され、内側が筒状の形状である軸ばね座と、前記軸箱体と前記軸ばね座の間に配置される第２ゴムとを備え、前記第２ピンと前記軸ばね座の筒状部の内側の間に前後方向の隙間を設けるように構成した。前記軸はり腕を前記台車枠に対して支持する軸はり腕受けを備え、アダプタ受けは軸はり腕受けに固定するのが好ましい。

これにより、軸はり腕受け部とアダプタ、軸ばね座と軸箱体の２箇所のゴム、ゴム部において前後方向に変位できるため、軸はりを前後方向に変位することにより輪軸をヨーイング方向に操舵させることが容易になる。

また、前記軸ばねと前記軸箱体の間に配置される軸ばね座と、前記軸箱体と前記軸ばね座の間に配置される第２ゴムとを備え、前記軸箱体の上部に筒状部を形成して、前記軸ばね座の外周と前記軸箱体上部の筒状部内側との間に前後方向の隙間を設けるように構成しても良い。これにより、軸はり腕受け部とアダプタ、軸ばね座と軸箱体の２箇所のゴム、ゴム部において前後方向に変位できるため、軸はりを前後方向に変位することにより輪軸をヨーイング方向に操舵させることが容易になる。

本発明によれば、軸はりが台車枠に対して、前後変位できるため、曲線通過時に輪軸を曲線に沿って容易にヨーイング方向に操舵することができ、その結果、曲線通過時の横圧を低減することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図４を用いて、また第２の実施の形態を図５を用いて説明する。

図１は、本実施の第１の実施の形態による軸箱支持装置を有する鉄道車両用台車１の側面図である。本発明の鉄道車両用台車１は、台車枠２、軸箱支持装置３、輪軸４、空気ばね５により主に構成される。輪軸４は、回転可能な状態で軸箱支持装置３を介して、台車枠２に支持されており、車体６と台車枠２との間は空気ばね５が配設されており、車体６は空気ばね５によって台車枠２に弾性支持されている。

図２において、軸箱支持装置３の詳細構造を示す。軸箱支持装置３は、軸はり１１、軸ばね１２、軸はりゴム１３により主に構成される。軸はり１１は、軸受けを介して輪軸４を回転支持する軸箱体１４と前後方向に配置される軸はり腕１５により構成される。

軸はり１１の一端部となる軸箱体１４の上部には、コイルばねにより構成される軸ばね１２を支持する軸ばね座３１が形成されている。ここで、軸ばね１２は、円錐ゴム、ロールゴム等のゴムで構成して、上下荷重を支える構成としても良い。

軸はり１１の他端部となる軸はり腕１５の端は、台車枠の側梁１６に固定された軸はり腕受け１７に軸はりゴム１３を介して、回転可能な状態で支持されている。

このような構成において、軸はり１１は、軸はりゴム１３を中心に回転し、軸はり１１がピッチング運動をすることにより、軸箱体１４の部分は上下変位する。これにより、台車枠２と軸はり１１の上下方向は軸ばね１２により弾性支持される。また、台車枠２と軸はり１１の間の前後方向、左右方向は、軸はりゴム１３に前後方向、左右方向に弾性支持されることで、前後方向、左右方向に微小変位することができる。

軸はり１１の端部には、ダンパ１８が上下方向に配置され、台車枠２と軸はり１１間の上下運動に関して、減衰効果を確保している。

図３に、軸はりゴム１３周辺部の詳細構造を示す。軸はりゴム１３の中心には、くさびの形状を有する第１ピンとしてのピン２１が圧入または加硫により固定されている。ピン２１は、アダプタ２３にボルト２２により固定されており、ピン２１のくさびの形状の効果により硬く締結されている。アダプタ受け２５は、軸はり腕受け１７に対して、ボルト２６で固定されている。アダプタ２３は断面が４角形で、アダプタ受け２５内に入っている。アダプタ２３とアダプタ受け２５の前後方向に隙間ｄがあり、アダプタ２３は前後方向にせん断変形をする第１ゴムとしてのゴム２４を介してアダプタ受け２５に固定されている。

このような構成によれば、軸はり１１は、アダプタ受け２５が固定された台車枠２に対して、隙間ｄの範囲内で前後方向に自由に変位することができる。前後方向の変位が大きい場合は、アダプタ２３の端面とアダプタ受け２５の端面が接触して、前後方向の相対変位を規制することにより前後方向のストッパとして作用させることが可能になる。

ここで、前後方向の隙間ｄは車両が通過する曲線半径に応じて決めることが望ましい。例えば、軸距２１００ｍｍ、軸ばね左右間隔８７０ｍｍの台車が、曲線半径３００ｍの曲線を通過する場合は、輪軸が曲線の接線方向に操舵されるためには、軸はり腕受け部において２．９ｍｍのストロークが必要となる。この場合、３ｍｍから５ｍｍの隙間ｄは確保することが望ましい。

図４に、軸ばね座３１周辺の詳細構造を示す。軸箱体１４と軸ばね１２を支持する軸ばね座３１の間には、高周波の上下振動を遮断し、水平方向の変位を許容するために第２ゴムとしての防振ゴム３２が配置される。軸箱体１４の上部には第２ピンとしての棒状のピン３３が配置されており、防振ゴム３２はピン３３に嵌め合いして、水平方向に固定支持される。軸ばね座３１は、軸中心が中空の内筒構造をしており、内筒とピン３３の前後方向の隙間ｅを有する構成としている。ここで、軸ばね座３１の位置決めつば３１ａにより、軸ばね座３１と防振ゴム３２の前後位置を規制することにより、隙間ｅを確保することが可能となる。

このような構成において、軸ばね座３１は、軸箱体１４に対して隙間ｅの範囲内で前後方向に自由に変位することができる。また、前後方向の変位が大きい場合は、軸ばね座３１の内筒の端面とピン３３の端面が接触して、前後方向の相対変位を規制することに前後方向のストッパとして作用させることが可能になる。

ここで、前後方向の隙間ｅは、前述のアダプタ２４部の前後隙間ｄと同程度の値にすることが望ましい。例えば、軸距２１００ｍｍ、軸ばね左右間隔８７０ｍｍの台車が、曲線半径３００ｍの曲線を通過する場合は、必要ストロークから、３ｍｍから５ｍｍの隙間ｅを確保することが望ましい。

以上のように軸ばね座３１が固定された台車枠２に対して、軸はり１１は隙間ｅの範囲内で自由に前後方向に自由に変位することが可能となる。

以上説明した本実施の形態による鉄道車両の軸箱支持装置では、軸はり１１は、軸ばね１２の下部において、前後方向に防振ゴム３２に弾性支持され、さらに、アダプタ２４部において、前後方向にゴム２４に弾性支持される構成としている。これにより、防振ゴム３２およびゴム２４の前後方向のばね定数を低減した場合に、軸はり１１は台車枠２に対して、前後方向への変位が容易となる。このため、曲線通過時に輪軸の自己操舵機能を高め、輪軸４を容易にヨーイング方向に操舵させ、横圧を大幅に低減することができる。

本実施例では、軸箱体１４に軸はり腕１５が固定された軸はりの前後変位を許容する構成としたが、軸はり腕１５の変わりに、リンクもしくは板ばねを用いて、軸箱体１４と軸はり腕受け１７を結合するように構成した構造において、軸ばね座部と軸はり腕受け（リンク受け、板ばね受け）１７部の２箇所において前後方向に弾性支持する構成としても、本実施例と同様の効果が得られる。

次に、図５を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。図５において、図４の実施例と同一の機能をする部材に関しては同一符号を付している。図５の実施例は、図４の実施例と軸ばね座周辺部の構造が異なる実施例である。

軸箱体４１の上部は筒状の形状で構成されており、その内筒部に高周波の上下振動を遮断し、水平方向の変位を許容するために防振ゴム３２が配置される。防振ゴム３２の下部は、軸箱体４１の内筒の壁面により、水平方向に固定されている。軸ばね座４２は、防振ゴム３２の上に配置され、軸ばね１２を支持する。軸ばね座４２は、防振ゴム３２の上部に対して、嵌め合いして、水平方向に固定支持される。軸ばね座４２の下部と軸箱体４１の内筒部４１ｂとの間には、隙間ｆが形成されている。ここで、軸ばね座４２の位置決めつば４２ａにより、軸ばね座４２と防振ゴム３２の前後位置を規制することにより、隙間ｆを確保することが可能となる。

このような構成において、軸ばね座４２は、軸箱体４１に対して隙間ｆの範囲内で前後方向に自由に変位することができる。また、前後方向の変位が大きい場合は、軸ばね座下部と軸箱体４１の内筒の端面が接触して、前後方向の相対変位を規制することに前後方向のストッパとして作用させることが可能になる。

ここで、前後方向の隙間ｆは、前述の前後隙間ｅと同様に、軸はり腕受け１７部と同程度の値にすることが望ましく、車両が通過する曲線半径に対応して隙間ｆの値を決めることが望ましい。

以上説明した本実施の形態による鉄道車両の軸箱支持装置では、軸はり１１は、軸ばね１２の下部において、前後方向に防振ゴム３２に弾性支持され、さらに、アダプタ２４部において、前後方向にゴム２４に弾性支持される構成としている。これにより、防振ゴム３２およびゴム２４の前後方向のばね定数を低減した場合に、軸はり１１は台車枠２に対して、前後方向への変位が容易となる。このため、曲線通過時に輪軸の自己操舵機能を高め、輪軸を容易にヨーイング方向に操舵させ、横圧を大幅に低減することができる。

本発明の実施の形態に用いられる台車の側面図。 本発明の実施の形態に用いられる軸箱支持装置の詳細図。 本発明の実施の形態に用いられる軸はり腕の台車枠への取付け部の詳細図。 本発明の第１の実施の形態に用いられる軸ばね座周辺の詳細図。 本発明の第２の実施の形態に用いられる軸ばね座周辺の詳細図。

符号の説明

１…台車
２…台車枠
３…軸箱支持装置
４…輪軸
５…空気ばね
６…車体
１１…軸はり
１２…軸ばね
１３…軸はりゴム
１４、４１…軸箱体
１５…軸はり腕
１６…側梁
１７…軸はり腕受け
１８…軸ダンパ
２１…ピン
２２…ボルト
２３…アダプタ
２４…ゴム
２５…アダプタ受け
３１、４２…軸ばね座
３２…防振ゴム
３３…ピン
４１ｂ…筒状部

Claims (1)

1. 輪軸の端部に配置された軸箱体と、前記軸箱体とその上部の台車枠との間に配置した軸ばねと、前記軸箱体と前記台車枠との間に前後方向に配置された軸はり腕からなる軸箱支持装置において、
   前記軸はり腕の端に配置された軸はりゴムと、
   前記軸はりゴムに固定された第１ピンと、
   前記第１ピンをボルトで固定したアダプタと、
   前記アダプタを収納するものであり、前記台車枠に備えたアダプタ受けと、
   前記アダプタの上面と前記アダプタ受け下面との間に配置した第１ゴムと、
   前記軸箱体の上部に配置された第２ピンと、
   前記軸ばねと前記軸箱体の間に配置され、内側が筒状の形状である軸ばね座と、
   前記軸箱体の上面と前記軸ばね座の下面との間に配置された第２ゴムと、
   前記アダプタと前記アダプタ受けの間の前後方向の隙間があり、
   前記第２ピンと前記軸ばね座の筒状部の内側との間、または前記軸ばね座の外周面と前記軸箱体の筒状部の内側との間に隙間を設けたこと、
   を特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置。

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