JP2007069820A - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた走行安定性と乗り心地を共に得る。
【解決手段】 一端が車体３に、他端が台車１に取付けられる、例えばヨーダンパ６の取付け部にゴムブッシュ７を備えた鉄道車両用台車である。ゴムブッシュ７を構成するゴム７ｂが所定厚さの球殻状に一体形成され、かつ、このゴム７ｂの外周側にゴム７ｂと一体的に接着される外筒７ｃが分割されていないようになす。
【効果】 前記ゴムブッシュの採用により、軸と直角方向のばね定数を大きくした場合も、ねじり剛性や、こじり剛性を小さくできるので、走行安定性の向上と、乗り心地の向上をともに得ることができるようになる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄道車両用台車に関するものであり、特に走行安定性と乗り心地に優れ、しかも省スペース化が可能な鉄道車両用台車に関するものである。

ボルスタレス台車は、図６〜図８に示すように、台車１上面の幅方向両側に取り付けた空気ばね２の上に車体３を載置し、車体３の下部に取り付けた牽引枠４と、台車１を構成する台車枠１ａとを一本リンク５を介して連結することで、車体３と連結している。また、蛇行動（ヨーイング）を防止して高速走行時の走行安定性を維持するために、台車の幅方向両側にヨーダンパ６が設けられている。そして、これら一本リンク５やヨーダンパ６と台車１や車体３との取付け部には、ゴムブッシュ７が設けられている。
特公昭５７−６０１８３号公報 特開平６−１３５３２９号公報

このようなボルスタレス台車において、油漏れなどの理由で２本のヨーダンパのうちの１本の性能が劣化した場合は、残りのヨーダンパと一本リンクとで、台車のヨーイングを抑制することになる。従って、走行安定性の観点からは、ヨーダンパや一本リンクの前後方向の剛性（ゴムブッシュの軸と直角方向のばね定数）は、大きいほうが望ましいことになる。

しかしながら、ヨーダンパや一本リンクの連結部に介在させる、従来のゴムブッシュ７は、例えば図９に示すように、インナー部材を兼ねたピン７ａの外周に円筒状のゴム７ｂを、またこのゴム７ｂの外周にアウター部材である外筒７ｃを一体的に加硫接着した構成である。

このようなゴムブッシュ７は、ゴムを高温加硫するために加硫終了後のゴムの収縮により、図９に白抜き矢印で示すように、ゴム７ｂの内部に引張り応力が発生し、早期の接着剥離や破壊が発生しやすい問題があった。

そこで、加硫終了後に、図１０に示すように、外筒７ｃを絞り加工することで、ゴム７ｂの内部に発生する前記引張り応力をなくし、逆に圧縮応力を負荷するようにしていたが、この方法では外筒７ｃが完全な円筒形状の場合しか製造することができない。

従って、軸と直角方向（図９の矢印イで示す方向）のばね定数を大きくした場合は、ねじり（図９の矢印ロで示す方向）剛性や、こじり（図９の矢印ハで示す方向）剛性も大きくなる。図９に示したゴムブッシュでは、ねじり剛性は軸と直角方向の剛性の２倍弱、こじり剛性は同３倍弱である。これらの剛性が大きくなると、ヨーダンパを介して車体と台車間の左右、上下方向のばね特性が硬くなって、台車から車体への振動の伝達が増え、乗り心地が悪くなる。

また、車両の騒音を低減させるために台車カバーが設けられる場合、台車側面のスペースが小さくなるが、最近の高速車両は、曲線走行時に車体傾斜制御を行う関係で、空気ばねやヨーダンパの上下変位が著しく大きくなっている。

従って、ねじり剛性がこじり剛性よりも小さい従来のゴムブッシュを採用したヨーダンパでは、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ゴムブッシュ７のピン７ａを水平にしないと、前記上下方向の変位を許容することができず、台車の幅方向の寸法が大きくならざるを得なかった。

なお、ゴムブッシュの形状を球面にすることで、ねじり剛性やこじり剛性を小さくできるが、球面形状とした場合は、前記の絞り加工が行えないので、ゴム内部の引っ張り応力を除去できず、早期の接着剥離や破壊が発生しやすくなる。外筒を分割すれば、ゴム内部の引っ張り応力をなくし、逆に圧縮応力を負荷できるが、分割した外筒の外側にさらに外筒が必要となり、また、前記分割部位でゴムの摩耗が激しくなるなどの問題がある。

本発明が解決しようとする問題点は、従来のゴムブッシュでは、軸と直角方向のばね定数を大きくした場合には、ねじり方向とこじり方向のばね定数も大きくなるので、このようなゴムブッシュを有するヨーダンパや一本リンクを備えた鉄道車両用台車では、優れた走行安定性と乗り心地を共に得ることはできなかったという点である。

そこで、本発明の鉄道車両用台車は、
優れた走行安定性と乗り心地を共に得ることができるようにするために、
一端が車体に、他端が台車に取付けられる部品、例えばヨーダンパ、一本リンク、或いはヨーダンパ及び一本リンクの取付け部にゴムブッシュを備えた鉄道車両用台車において、
前記部品の一方にのみゴムブッシュが取付けられている場合は、当該ゴムブッシュを構成するゴムが、また、前記部品の両方にゴムブッシュが取付けられている場合は、少なくともどちらか一方のゴムブッシュを構成するゴムが、所定厚さの球殻状に一体形成され、
かつ、このゴムの外周側にゴムと一体的に接着されるアウター部材が分割されていないことを最も主要な特徴としている。

本発明の鉄道車両用台車において、「球殻状」とは、球殻から一部分を切り出した形状をも含む概念である。

本発明の鉄道車両用台車において、前記ゴムブッシュを構成する球殻状に一体形成されたゴムを、ゴムの半径方向に積層構造とした場合には、ゴムの半径方向の剛性の調整幅が広がって、ゴムの半径方向、ねじり方向、こじり方向の剛性の調整が自由に行えるようになる。

前記球殻状に一体形成されたゴムブッシュは、ゴムに圧縮応力を発生させた状態で加硫させ、インナー部材、アウター部材と一体的に製造することによって作製できる。
本発明の鉄道車両用台車において、「インナー部材」とは、ピンと別個に製作され、組立時にピンと一体化されるものと、ピンがインナー部材を兼ねたものの両者を含む概念である。

また、前記本発明の鉄道車両用台車において、前記ゴムブッシュが、車体または台車との取付け部の少なくとも一方において、台車の上下方向にピンを介して取付けた場合には、台車幅方向の寸法を小さくでき、省スペース化が図れる。

本発明は、ゴムブッシュを構成するゴムを、球殻状に一体形成したので、軸と直角方向のばね定数を大きくした場合も、ねじり剛性や、こじり剛性を小さくでき、走行安定性の向上と、乗り心地の向上をともに得ることができるようになる。

また、こじり剛性が小さくなるので、ゴムブッシュのピンを垂直に配置しても大きな上下方向の変位を許容でき、ヨーダンパに適用することで、台車の幅方向の寸法を小さくできる。また、ゴム自体を小さくできるので、ヨーダンパや一本リンクを小型化できる。

さらに、前記ゴムの外周側にゴムと一体的に接着されるアウター部材が分割されていないので、分割部位でゴムの摩耗が激しくなることがなく、また、外筒も余分に必要としない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図４を用いて説明する。
図１は本発明の鉄道車両用台車に備えられる一本リンクやヨーダンパの取付け部に設置するゴムブッシュの一例を一部断面して示した図である。

本発明の鉄道車両用台車に適用するゴムブッシュは７、図１に示したように、ゴムブッシュ７を構成するゴム７ｂが、その中心から同一寸法だけ隔てた両端部を切断した、所定厚さの球殻の中心部分を切り出した形に一体形成されている。

従って、前記ゴム７ｂの内面７ｂａと一体的に接着されるピン７ａの軸中央部も、内面７ｂａと一致する球面に、また、外筒７ｃの内面も、ゴム７ｂの外面７ｂｂと一致する球面に形成されている。

このようなゴム７ｂにピン７ａと外筒７ｃを加硫接着して一体化した場合には、異方性の強い、すなわち軸と直角方向には剛で、ねじり方向やこじり方向には柔（ねじり方向とこじり方向の許容変位が大きい）のゴムブッシュ７を作ることができる。

本発明の鉄道車両用台車に適用するゴムブッシュ７のゴム７ｂは、図１に示したような一層のものに限らず、図２に示したように、半径方向に多層構造としたものでも良い。図２のように多層構造としたものでは、ゴム７ｂの半径方向の剛性の調整幅が広がるので、ゴムの半径方向、ねじり方向、こじり方向の剛性の調整がより自由に行えるようになる。

ちなみに、図２に示した３層構造のゴム７ｂを有するゴムブッシュ７では、軸と直角方向の剛性を、図９に示す従来のゴムブッシュの２倍弱とした場合のねじり剛性は、軸と直角方向の剛性の約１／２、こじり剛性は同じく約１／３であった。また、ゴム７ｂ自体も従来のゴムに比べて小さくできる。

図１や図２に示したような構成のゴム７ｂを有するゴムブッシュ７を取付け部に備えた一本リンクやヨーダンパを設けた本発明の鉄道車両用台車では、前後方向の剛性を大きくできるので、仮に一方のヨーダンパの性能が劣化した場合でも、蛇行動の発生速度が大きくなり、走行安定性が向上する。

また、ねじり方向やこじり方向の剛性を柔らかくできるので、台車から車体への振動の伝達が減少し、乗り心地も良くなる。さらに、車体傾斜機能を有するような、車体と台車間の変位の大きい車両でも、図３や図４に示すように、ゴムブッシュ７のピン７ａを垂直方向にして設置できるので、設置時の幅寸法Ｗが、図１１に示したピン７ａを水平方向に設置した時の幅寸法Ｗに比べて小さくなり、台車の幅寸法を小さくできる。なお、図３、図４では、一方のピン７ａのみ垂直方向に設置した例を示しているが、両方のピンを垂直方向に設置しても良いことはいうまでもない。

本発明の鉄道車両用台車が、走行安定性の向上が図れるかどうかの検証を、特公平３−７１６５５号の台車試験機を用いて実施した。検証に用いた台車試験機は、実体台車を用いて、走行状態を模擬できる試験装置であり、２本あるヨーダンパのうちの１本を取り外した状態で走行速度を徐々に上げ、自励振動（蛇行動）が発生する速度を測定した。

図５に示すように、図９のゴムブッシュをヨーダンパと一本リンクの取付け部に備えた従来の台車では、２８０ｋｍ／ｈｒで蛇行動が発生したのに対して、図２に示したゴムブッシュをヨーダンパと一本リンクの取付け部に備えた本発明の台車では、３２０ｋｍ／ｈｒまで蛇行動は発生しなかった。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において適宜変更可能なことは言うまでもない。

例えば図１や図２に示したゴムブッシュを設置するのは、ヨーダンパ或いは一本リンクのどちらか一方でも良い、または、ヨーダンパや一本リンクのどちらか一方の取付け部のみ図１や図２に示したゴムブッシュを設置する等である。

以上の本発明の鉄道車両用台車に採用するゴムブッシュは、台車のヨーダンパや一本リンクだけでなく、他の取付け部のゴムブッシュとしても適用できる。

本発明の鉄道車両用台車に備えられる一本リンクやヨーダンパの取付け部に設置するゴムブッシュの一例を一部断面して示した図である。 本発明の鉄道車両用台車に備えられる一本リンクやヨーダンパの取付け部に設置するゴムブッシュの他の例を一部断面して示した図である。 一方のゴムブッシュのピンを垂直方向に設置した状態を示すヨーダンパの図で、（ａ）は一方のゴムブッシュ側から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。 一方のゴムブッシュのピンを垂直方向に設置した状態を示す一本リンクを側面から見た図である。 本発明例と従来例の実験結果を示した図である。 ボルスタレス台車の要部を説明した図で、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ図である。 牽引部（一本リンク）を側面から見た図である。 ヨーダンパ部を側面から見た図である。 従来のゴムブッシュのゴム部を断面して示した図である。 従来のゴムブッシュの製造方法を説明する図で、（ａ）は外筒の絞り加工の説明図、（ｂ）は製造されたゴムブッシュの図である。 ゴムブッシュのピンを水平方向に設置した状態を示すヨーダンパを側面から見た図である。

符号の説明

１ 台車
２ 空気ばね
３ 車体
４ 牽引枠
５ 一本リンク
６ ヨーダンパ
７ ゴムブッシュ
７ａ ピン
７ｂ ゴム
７ｂａ 内面
７ｂｂ 外面
７ｃ 外筒

Claims (7)

1. 一端が車体に、他端が台車に取付けられる部品の取付け部にゴムブッシュを備えた鉄道車両用台車において、
   前記部品の一方にのみゴムブッシュが取付けられている場合は、当該ゴムブッシュを構成するゴムが、また、前記部品の両方にゴムブッシュが取付けられている場合は、少なくともどちらか一方のゴムブッシュを構成するゴムが、所定厚さの球殻状に一体形成され、
   かつ、このゴムの外周側にゴムと一体的に接着されるアウター部材が分割されていないことを特徴とする鉄道車両用台車。
2. 前記ゴムブッシュを構成する球殻状に一体形成されたゴムが積層構造であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用台車。
3. 前記ゴムブッシュが、ゴムに圧縮応力を発生させた状態で加硫させ、インナー部材、アウター部材と一体的に製造されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車。
4. 前記部品がヨーダンパであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鉄道車両用台車。
5. 前記部品が一本リンクであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鉄道車両用台車。
6. 前記部品がヨーダンパ及び一本リンクであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鉄道車両用台車。
7. 前記ゴムブッシュが、
   車体または台車との取付け部の少なくとも一方において、
   台車の上下方向にピンを介して取付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鉄道車両用台車。
   

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