JP2007326524A - 鉄道車両の牽引装置及びそれ用の緩衝ゴム - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムを改良し、重い車両の牽引や後押しの負荷に耐え得る十分な強度特性と、振動やショックを十分に吸収可能なできる特性とがかね備わった優れたものとして提供する。
【解決手段】鉄道車両に支持される牽引枠９と台車枠６とに亘って架設連結される牽引リンク１０の端部に内嵌装備されるボス部と、ボス部に内嵌支持される筒状ゴム部１２と、筒状ゴム部１２の中心孔に貫通支承されるとともにその両端部１３ａ，１３ａが牽引枠９及び台車枠６に取付けられる支軸部１３と、を有して構成される鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムにおいて、筒状ゴム部１２における車体進行方向に対して直交する方向の引張り及び圧縮荷重の作用する箇所に肉ぬすみ部１４を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、主にボルスタレス台車に適用される鉄道車両の牽引装置及びそれ用の緩衝ゴムに関するものである。

鉄道車両用牽引装置は、鉄道車両に支持される牽引枠と台車枠とに亘って架設連結される牽引リンクを設けて、台車と鉄道車両間に作用する進行方向の力を伝達させるように構成されている装置であって、例えば特許文献１において開示されたものが知られている。即ち、鉄道車両の台車構造としてボルスタレス台車構造を採る場合には、鉄道車両と台車とは、基本的には左右一対のダイヤフラムを介して繋がっているだけなので、加速力や減速力等の車両進行方向の力を伝える手段が別途に必要であり、そのために前述の牽引装置が装備されている。

特許文献１の牽引装置は、牽引リンクの一端に装備された緩衝ゴムを介して牽引枠に連結され、牽引リンクの他端に装備された緩衝ゴムを介して台車枠に連結されており、それら緩衝ゴムの存在により、発進時の牽引ショックや減速ショック、或いは走行振動等を減衰して構成部材や部品類の保護を図るとともに、乗り心地を向上させることも可能なものとなっている。また、緩衝ゴムの捻り変形により、曲線走行時における車両と台車との相対角度姿勢の変化を吸収する機能も有している。

上記の緩衝ゴムは、図９に示すように、円環状で金属製のボス３１と、ボス３１に内嵌される筒状ゴム部３２と、筒状ゴム部３２の中心孔に貫通支承される支軸部３３とから成っており、筒状ゴム部３２はボス３１及び支軸部３３に加硫接着によって一体化されている。支軸部３３は、筒状ゴム部３２に内嵌される中央円柱部３３ａと、その両側に続く二面幅部３３ｂ，３３ｂとから成る金属製の棒状体であり、各二面幅部３３ｂ，３３ｂには、牽引枠や台車枠にボルト止めするための挿通孔３４が形成されている。

このような緩衝ゴムには、鉄道車両を牽引するための強度を持たすには高いゴム硬度が必要であり、かつ、ショックや振動吸収のためには柔軟なゴム硬度が必要であるという相反する特性が要求されるので、それらの特性をある程度満たすべく中間のゴム硬度に設定するようにされていた。従って、現実の緩衝ゴムとしては、強度的にはやや弱く、かといってショックや振動吸収が満足いくレベルでもないので、改善の余地が残されているものであった。
特開２０００−２４９０４２号公報

本発明の目的は、鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムを改良し、重い車両の牽引や後押しの負荷に耐え得る十分な強度特性と、振動やショックを十分に吸収可能なできる特性とが兼ね備わった優れたものとして提供する点にある。また、そのような改良された緩衝ゴムを有する鉄道車両用牽引装置を得ることも目的とする。

請求項１に係る発明は、鉄道車両に支持される牽引枠９と台車枠６とに亘って架設連結される牽引リンク１０を設けて構成される鉄道車両用牽引装置において、
前記牽引枠９及び／又は前記台車枠６と前記牽引リンク１０との何れか一方１０に筒状ゴム部１２が内嵌装備され、かつ、前記筒状ゴム部１２の中心孔１２ａに貫通支承される支軸部１３の両端部１３ａ，１３ａが、前記牽引枠９及び／又は前記台車枠６と前記牽引リンク１０との何れか他方９，６に取付けられるとともに、前記筒状ゴム部１２における車体進行方向に対して直交又はほぼ直交する方向の引張り及び／又は圧縮荷重の作用する箇所に肉ぬすみ部１４が設けられていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、鉄道車両に支持される牽引枠９と台車枠６とに亘って架設連結される牽引リンク１０の端部に内嵌装備されるボス部１１と、前記ボス部１１に内嵌支持される筒状ゴム部１２と、前記筒状ゴム部１２の中心孔１２ａに貫通支承されるとともにその両端部１３ａ，１３ａが前記牽引枠９及び／又は前記台車枠６に取付けられる支軸部１３と、を有して構成される鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムにおいて、
前記筒状ゴム部１２における車体進行方向に対して直交又はほぼ直交する方向の引張り及び／又は圧縮荷重の作用する箇所に肉ぬすみ部１４を設けてあることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムにおいて、前記筒状ゴム部１２は、内外複数の筒ゴム１２ａ，１２ｂの積層によって構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムにおいて、前記肉ぬすみ部１４は、筒状ゴム部１２の径方向及び／又は軸方向に貫かれる状態に形成されていることを特徴とするものである。

請求項１及び２の発明によれば、前後いずれの進行方向でも、緩衝ゴムは筒状ゴム部における肉ぬすみ部の存在しない部分で牽引荷重や圧縮荷重を受けるようになるので、それら引張り荷重や圧縮荷重に十分耐えるだけのゴム強度を持たせることが可能になる。そして、走行振動や牽引ショック、減速ショック等の台車と車両とが相対的に上下移動して牽引リンクがいずれかの端部を支点としての揺動移動するような場合には、緩衝ゴムに捩り力（トーション）が作用するので、この場合には、肉ぬすみ部の存在によって、筒状ゴム部としてのバネ定数が柔らかい目となって、振動や各ショックが効果的に減衰されて車体に伝わるようになり、乗員に対してはソフトな乗り心地を提供できるようになる。また、筒状ゴム部をボス部に圧入させる場合においては、肉ぬすみ部がゴムの圧縮変形時の逃げスペースとして機能し得るので、肉ぬすみ部を持たない場合に比べて圧入に伴うゴムの圧縮量（圧縮率）を大きくすることができる効果（絞り効果）もある。

その結果、請求項２の発明では、鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムを改良し、重い車両の牽引や後押しの負荷に耐え得る十分な強度特性と、振動やショックを十分に吸収可能なできる特性とが兼ね備わった優れたものとして提供することができ、請求項１の発明では、そのような改良された緩衝ゴムを有する鉄道車両用牽引装置を得ることができるようになる。

請求項３の発明によれば、例えば、内外複数の筒ゴムを互いにゴム硬度（バネ定数）の異なるものとしたり、部分的に同じものとしたりの設定が自在に行えるので、許容耐荷重を向上させたり、捩り剛性を適宜に設定できるといった設計の自由度が増す利点がある。この場合、外径側の筒ゴムほどゴム硬度を硬くして支軸部の偏心移動に対するプログレッシブ特性を大きくするとか、外径側の筒ゴムほどゴム硬度を柔らかくして、支軸部の偏心移動に対して線形に荷重変動させる、といったことが可能である。

請求項４の発明によれば、肉ぬすみ部が径方向や軸方向に貫通されているので、部分的に筒状ゴム部を欠如させるような手段に比べて、車体進行方向に対して直交又はほぼ直交する方向のゴム硬度（バネ定数）を効率良く落とすことができる利点がある。

以下に、本発明による鉄道車両の牽引装置、及びそれ用の緩衝ゴムの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。ここで、図１は鉄道台車の一例を示す概略の平面図、図２〜図４は牽引装置を示す平面図、側面図、正面図、図５は牽引リンクの一部切欠きの平面図、図６，７は実施例１による緩衝ゴムの側面図と斜視図、図８は実施例２による緩衝ゴムの側面図である。

〔実施例１〕
図１に鉄道車両用台車の一例を示す概略の平面図が示されている。この台車Ｄは、左右一対の車輪１，１を有する車軸２の一対と、各車軸２，２を駆動回転させる電動機３，３と、歯車装置４，４と、左右一対の空気ばね５，５と、牽引装置Ａ、ブレーキ装置７等を台車枠６に装備してなるボルスタレス台車に構成されている。台車枠６は、左右の支持枠部６Ｂ，６Ｂと、これら支持枠部６Ｂ，６Ｂを連結する前後一対の主支持枠６Ａ，６Ａと、主支持枠６Ａ，６Ａに跨って架設される左右一対の連結枠部６Ｃ，６Ｃ等を有して構成されている。なお、図１はＺリンク式の牽引装置Ａを示している。

次に牽引装置Ａについて、上述のＺリンク式とは別の１本リンク式のものとして説明する。１本リンク型の牽引装置Ａは、図２〜図４に示すように、鉄道車両Ｂである車体フレーム８に支持される牽引枠９と台車枠６の連結枠部６Ｃとに亘って架設連結される単一の牽引リンク１０を設けて成るものであり、構成されている。牽引枠９は、車体フレーム８にボルト止めされるフランジ９Ａを有して垂設される状態で牽引リンク１０を跨ぐ二股下端部９ａ，９ａを有する金属製の部材に形成されている。

牽引リンク１０は、図３，図５に示すように、鋼管材で形成される牽引部材１０Ａと、牽引部材１０Ａの両端それぞれに溶着一体化される金属製の筒ボス１０Ｂ，１０Ｂとから構成されており、各筒ボス１０Ｂ，１０Ｂのそれぞれには緩衝ゴムＧが内嵌装着されている。緩衝ゴムＧは、筒ボス１０Ｂに内嵌装着されるボス部１１と、筒状ゴム部１２と、支軸部１３とを有して構成されている（図２〜図４参照）。支軸部１３の両端部１３ａ，１３ａは、牽引枠９に対しては二股下端部９ａ，９ａにボルト止めされるとともに、台車枠６に対しては、一方の主支持枠６Ａのみから突設されるステー６ａ，６ａにボルト止めされる構成となっている。

緩衝ゴムＧについて詳述する。緩衝ゴムＧは、図３及び図５〜図７に示すように、鉄道車両Ｂに支持される牽引枠９と台車枠６とに亘って架設連結される牽引リンク１０の両端部に内嵌装備されるボス部１１と、ボス部１１に内嵌支持される筒状ゴム部１２と、筒状ゴム部１２の中心孔１２ａに貫通支承されるとともにその両端部１３ａ，１３ａが牽引枠９及び台車枠６に取付けられる支軸部１３と、を有して構成されている。支軸部１３の各端部１３ａは、ボルト止め用の挿通孔１３ｂが形成された断面形状が二面幅形（小判形）に形成されており、それらの間の部分は中心孔１２ａに嵌合される中央円柱部１３ｃに形成されている。各端部１３ａの径寸法は、中央円柱部１３ｃの径寸法よりも若干小さい値に設定されている。

そして、筒状ゴム部１２における車体進行方向（矢印イ方向）に対して直交（又はほぼ直交でも良い）する方向（矢印ホ方向）の引張り荷重及び圧縮荷重の作用する箇所のそれぞれ、即ち筒状ゴム部１２の上端部及び下端部のそれぞれには、筒状ゴム部１２の径方向に貫かれ、かつ、車体左右方向（矢印ロ方向）にも貫かれる状態の肉ぬすみ部１４が設けられている。各肉ぬすみ部１４の幅寸法（前後方向であって車体進行方向である矢印イ方向の平均幅）ｄは、例として、中央円柱部１３ｃの径Ｒの約３０％程度、又は、端部１３ａの二面幅寸法Ｄの約５０％程度に設定されているが、当然ながらそれ以外の値であっても良い。

また、筒状ゴム部１２は、互いにゴム硬度（バネ定数）の異なる内ゴム層１２Ａと外ゴム層１２Ｂとの二層から成っている。この場合、図示は省略するが、内外ゴム層１２Ａ，１２Ｂの間に鋼板等の硬質板製の円筒仕切り部材を設けても良い。なお、この実施例１における緩衝ゴムＧにおいては、車体進行方向（矢印イ方向）と、支軸部１３におけるボルト挿通方向とは一致しており、各ボルト１５にはせん断力は作用せず、軸力（引張り又は圧縮荷重）が作用するように設定される。

車両がＢ矢印ハ方向に進行する場合は、電動機３を駆動させて台車Ｄが車体を引張ることとなるので、牽引リンク１０には文字通り牽引力（引張力）が作用し、車両Ｂが矢印ニ方向に進行する場合は、牽引リンク１０に圧縮力（押圧力）が作用する。従って、いずれの進行方向でも、緩衝ゴムＧは筒状ゴム部１２における肉ぬすみ部１４の存在しない部分でそれらの牽引荷重や圧縮荷重を受けるので、十分なゴム強度を持たせることが可能である。そして、走行振動や牽引ショック、減速ショック等の台車と車両とが相対的に上下移動して牽引リンク１０がいずれかの端部を支点とした揺動移動するような場合には、緩衝ゴムＧに捩り力（トーション）が作用する。この場合には、二箇所の肉ぬすみ部１４，１４の影響が出て筒状ゴム部１２のバネ定数が柔らかい目となって、振動や各ショックが効果的に減衰されて車体に伝わるようになり、乗員に対してはソフトな乗り心地を提供できる利点がある。

牽引枠９と台車枠６とは、車体左右方向に関しては、図４に示すように、振動等を減衰するためのダンパ１６が牽引枠９の付け根部分と連結枠部６Ｃとに亘って架設されるとともに、連結枠６Ｃから突設されたアーム部材１７の頂部に係止されるストッパゴム１８と、牽引枠９に形成された板金製の受け台１９とが車体左右方向に近接配備されることにより、横揺れ抑制装置Ｙが装備されている。この横揺れ抑制装置Ｙにより、横揺れは左右のダンパ１６，１６によって減衰されるとともに、大きな横揺れ（横移動）に対しては、ストッパゴム１８と受け台１９との当接によって対処されるようになる。

〔実施例２〕
緩衝ゴムＧは、図８に示すように、筒状ゴム部１２が、互いにゴム硬度（バネ定数）の異なる内外四層１２Ａ〜１２Ｄから成るものとしても良い。つまり、図６に示す実施例１によるものの筒状ゴム部１２が二層から四層に変更された以外は同じである。なお、筒状ゴム部１２は単層のものや、三層、或いは５層以上の多層のものとする構造でも良い。筒状ゴム部１２におけるその軸心を通って矢印ホ方向に沿う部分には、車体左右方向（矢印ロ方向）に貫通する肉ぬすみ部１４が形成されている。

〔別実施例〕
本発明による緩衝ゴムや牽引装置は、前述したＺリンク式に適用自在であり、牽引リンク１０の一方の端部の緩衝ゴムＧにのみ肉ぬすみ部１４を形成する手段でも良い。そして、肉ぬすみ部１４の位置や大きさは、車体進行方向に対して直交する箇所からやや前後にずれた位置等、上述の位置に限られないものであり、適用する鉄道車両、台車等の特性等に応じて適宜に設定することができる。また、筒状ゴム部１２の層数と肉ぬすみ部１４の大きさとの調整により、軸直角方向（矢印ホ方向）と軸心方向（矢印ロ方向）とのバネ剛性比を広く設定することも可能となる。さらに、肉ぬすみ部１４は、緩衝ゴムＧの径方向や軸方向に貫通されない形状のものでも良い。

鉄道車両の台車の一例を示す平面図 図１の牽引装置部分の平面図 図２の牽引装置の側面図 図３の牽引装置の正面図 牽引リンクの構造を示す一部切欠きの平面図 実施例１による緩衝ゴムの側面図 図６の平面図 実施例２による緩衝ゴムの側面図 従来の緩衝ゴムを示す斜視図

符号の説明

６ 台車枠
９ 牽引枠
１０ 牽引リンク
１１ ボス部
１２ 筒状ゴム部
１２ａ 中心孔
１２Ａ 内筒ゴム
１２Ｂ 内筒ゴム
１３ 支軸部
１３ａ 端部
１４ 肉ぬすみ部
Ａ 牽引装置
Ｇ 緩衝ゴム

Claims (4)

1. 鉄道車両に支持される牽引枠と台車枠とに亘って架設連結される牽引リンクを設けて構成される鉄道車両用牽引装置であって、
   前記牽引枠及び／又は前記台車枠と前記牽引リンクとの何れか一方に筒状ゴム部が内嵌装備され、かつ、前記筒状ゴム部の中心孔に貫通支承される支軸部の両端部が、前記牽引枠及び／又は前記台車枠と前記牽引リンクとの何れか他方に取付けられるとともに、前記筒状ゴム部における車体進行方向に対して直交又はほぼ直交する方向の引張り及び／又は圧縮荷重の作用する箇所に肉ぬすみ部が設けられている鉄道車両の牽引装置。
2. 鉄道車両に支持される牽引枠と台車枠とに亘って架設連結される牽引リンクの端部に内嵌装備されるボス部と、前記ボス部に内嵌支持される筒状ゴム部と、前記筒状ゴム部の中心孔に貫通支承されるとともにその両端部が前記牽引枠及び／又は前記台車枠に取付けられる支軸部と、を有して構成される鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴムであって、
   前記筒状ゴム部における車体進行方向に対して直交又はほぼ直交する方向の引張り及び／又は圧縮荷重の作用する箇所に肉ぬすみ部を設けてある鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴム。
3. 前記筒状ゴム部は、内外複数の筒ゴムの積層によって構成されている請求項２に記載の鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴム。
4. 前記肉ぬすみ部は、筒状ゴム部の径方向及び／又は軸方向に貫かれる状態に形成されている請求項２又は３に記載の鉄道車両の牽引装置用緩衝ゴム。
   

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