JP2010149808A - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は鉄道車両用台車において、ブレーキ装置取付受と横梁との溶接部の応力を低減すると共に、軽量化を促進し、生産工数を削減できる鉄道車両用台車を提供する。
【解決手段】鉄道車両用台車、平行に隔置された側梁１０，１０と、側梁１０，１０の長手方向中央部を貫通する横梁２０，２０とからなる台車枠５ａと、車軸２３０の両端部に車輪２４０を備える２本の輪軸と、ブレーキ装置５６及び空気バネ２１０を備えている。空気バネ受台５０を、その長手方向中央部で横梁２０，２０の両端部が貫通する形態で備えることにより、ブレーキが作用した時にブレーキ装置取付受５４ａ，５４ａに作用するモーメントに起因する応力を低減することができる。更に、空気バネ受台５０とブレーキ装置取付受５４ａ，５４ａを一体型に構成しているため、部品製作に要する工数と部品を台車枠に取り付ける工数とを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レール方向に沿って配置される側梁の長手方向の中央部を枕木方向に横梁が貫通する構造の台車枠を備える鉄道車両用台車において、ブレーキ装置取付受と横梁との接合部の応力を低減すると共に、台車枠を構成する部品点数を削減することによる軽量化と作業性向上とを促進できる台車枠を備えた鉄道車両用台車に関するものである。

従来、鉄道車両用台車枠は、特許文献１、特許文献２に記載されているように、レール方向に配置された２本の側梁と、前記側梁の長手方向中央部において前記側梁を枕木方向に貫通する２本の横梁によって構成されたＨ型構造が一般的となっている。
上記特許文献には記載されていないが、一般的に、台車枠を構成する横梁は鋼製パイプから成り、横梁の長手方向中央部には主電動機を取り付けるための主電動機受や、車輪が対応する位置の横梁にはブレーキ装置を取り付けるためのブレーキ装置取付受が溶接によって取り付けられている。

図８，図９に示す従来の鉄道車両用台車に供される台車枠において、ブレーキ装置取付受は車輪の位置に対応する横梁に溶接により取り付けられている。そして、空気バネを載置する空気バネ受台は、その長手方向を側梁の長手方向に揃えると共に、側梁を貫通して枕木方向に突出した２本の横梁の両端部に、前記両端部同士を接続する形態で溶接により取り付けられている。

図８，図９に、従来の台車１ｂの上面図および台車枠５ｂを示す。図８に示す従来の鉄道車両用台車１ｂは、車輪２４０，２４０を貫通して突出した車軸２３０，２３０の両端部に、台車枠５ｂを構成する側梁１０の長手方向の両端部を配置した形態である。各側梁１０は軌道中心５００の各側に平行に配置されている。台車枠５ｂは平行に隔置した側梁１０，１０の長手方向中央部を２本の横梁２０，２０が貫通している。そして、横梁２０，２０の中央部において、レール方向に配設された２本のつなぎ梁２５，２５が横梁２０，２０同士を連結している。側梁１０，１０と横梁２０，２０、および横梁２０，２０とつなぎ梁２５，２５は溶接により接合されている。

横梁２０，２０とつなぎ梁２５，２５で囲まれる空間に突出する形態で、前後ストッパ受３０，３０が横梁２０，２０に、同様に、左右ストッパ受４０，４０がつなぎ梁２５，２５に設けられている。横梁２０，２０とつなぎ梁２５，２５とで囲まれる空間において、車体のレール方向（前後方向）には、車体が備える中心ピンに付属する牽引梁（図示せず）と横梁２０，２０に備えられるリンク受（図示せず）とが前後リンク（図示せず）によって連結されている。この前後リンクの耐荷重を超過する前後荷重が作用した時にのみ、前後ストッパ受３０，３０が中心ピンを直に支持する。同様に、枕木方向（左右方向）に、中心ピンと側梁１０，１０に備えられる左右動ダンパ受（図示なし）とが左右動ダンパ（図示なし）によって連結されている。そして、左右動ダンパの仕様を超過するほどの大きな左右変位が生じた時にのみ、中心ピンを左右ストッパ４０，４０が直に支持する。左右動ダンパは車両が高速で走行する際に、軌道不整に起因して生じる車体と台車１ａとの間の左右方向の相対変位を抑制する。

図１０を合わせて参照すると、側梁１０，１０の軌道中心５００側の横梁２０，２０には、車輪２４０に対応する位置において、ブレーキ装置取付受５４ｂが溶接部１６０ｂによって片持ちの形態で取り付けられている。ブレーキ装置取付受５４ｂには、車輪２４０に摩擦係合して車輪２４０に制動力を生じさせるブレーキ装置５６が取り付けられている。ブレーキ装置取付受５４ｂは、上板１２０、下板１３０及び側板１１０から構成されている。溶接部１６０ｂは、例えば図示のように、側板１１０側を向いた側で横梁２０の回りにおいて、１８０度程度の角度範囲で施されている。そして、側梁１０，１０の長手方向中央部を貫通した横梁２０，２０の両端部同士は、空気バネ２１０を取り付けるための空気バネ受台５１，５１によって連結されている。各空気バネ受台５１の中央部には、軽量化のための穴を環状に配置した空気バネ取付座５２が備えられている。２００は台車のヨーイング（台車中心ピン（図示なし）を回転中心とする水平面内の振動）を抑制するためにヨーダンパである。

図１０に示すように、ブレーキ装置取付受５４ｂは、一般に、横梁２０の側面に片持ち構造で溶接によって接合されている。このため、ブレーキが作動した時、回転する車輪２４０の接線方向のブレーキ力（図１０紙面上下方向の力）とブレーキ装置５６の長さ（ブレーキ装置取付受５４ｂのレール方向（図９紙面横方向）の長さ）に基づくモーメント荷重がブレーキ装置取付受５４ｂと横梁２０との溶接部１６０ｂに作用するため、溶接部１６０ｂ及びその近傍の各部材に高い応力が生じる場合があった。このモーメント荷重は、溶接部１６０ｂを剥がす方向、即ち、ブレーキ装置取付受５４ｂを横梁２０から剥がす方向に作用する。溶接部１６０ｂに作用する高い応力を低減するために、ブレーキ装置取付受５４ｂを構成する部材の板厚を大きくしたり、ブレーキ装置取付受５４ｂと横梁２０との接合部（溶接部１６０ｂ）を滑らかに仕上げたりするなどの対策を講じなければならない問題があった。そして、ブレーキ装置取付受５４ｂの板厚を大きくした場合には、台車枠５ｂの質量が増加する問題があった。

一般に、ブレーキ装置取付受５４ｂと空気バネ受台５１とは別々の部品であるため、部品点数が多くなる傾向があった。更に、これら別々の部品を溶接によって台車枠５ｂを構成する横梁２０に固定する際に、溶接量が多いことに起因して接合部の開先の加工及び溶接作業などの作業工数が大きくなる問題があった。
特開２００６−１５８２０号公報 特開平４−１９７８７２号公報

このように、従来の鉄道車両用台車枠においては、ブレーキ装置取付受と空気バネ受台が別々の部品であるため部品点数を低減することに加えて、溶接量の多さに起因する作業工数増大、及び片持ちの形態で台車枠を構成する横梁に溶接によって固定されたブレーキ装置取付受の溶接部に生じる高い応力、そして、高い応力を低減するためにブレーキ装置受の板厚を大きくした場合の質量増加などに関して改善すべき点があった。

本発明の目的は、ブレーキ装置取付受と空気バネ受台の構成及び台車枠へ取り付け構造を見直すと共に、台車枠が備える部品点数の削減とこれら部品の台車枠への取付ける際溶接量を削減することによって作業工数を低減できる鉄道車両用台車を提供することにある。さらに、ブレーキ装置取付受の横梁への固定構造を改善することにより、ブレーキ装置取付受の質量を増加させることなく、ブレーキ作動時にブレーキ取付受と横梁との接合部（溶接部）に生じる応力を低減できる鉄道車両用台車を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明による鉄道車両用台車は、平行に隔置された２本の側梁と前記側梁の長手方向中央部を貫通する横梁とを有する台車枠に、車軸の両端部に車輪を備える輪軸、前記車輪にブレーキ力を生じさせるブレーキ装置、車体の重量を支える空気バネ、及び前記横梁に配置されており前記空気バネが長手方向中央部に取り付けられる空気バネ受台を備えた鉄道車両用台車において、前記空気バネ受台は、その両端部に前記ブレーキ装置を取り付けるためのブレーキ装置取付受を一体型に備えていること、を特徴としている。

また、上記の鉄道車両台車において、前記空気バネ受台は、その長手方向を前記側梁の長手方向に揃えると共に、前記側梁を貫通して前記側梁の軌道中心側とは反対側に突出した前記横梁の両端部に配置されるものとすることができる。また、上記の鉄道車両用台車において、前記側梁を前記車輪よりも前記側梁の軌道中心側に配置することができる。また、上記の鉄道車両用台車において、前記側梁の長手方向中央部の軌道中心側に、前記車体から垂下する中心ピンの近傍に左右ストッパ受を備えることができる。更に、この鉄道車両用台車において、前記横梁を前記空気バネの補助空気溜めとすることができる。

本発明による鉄道車両用台車は、ブレーキ装置取付受を一体型に有する空気バネ受台を備えることにより、ブレーキ装置取付受を横梁に取り付ける取付部に生じていた応力を低減すると共に、軽量化と部品点数の削減に伴う作業量低減を促進できる。

以下に図面を参照して、本発明による鉄道車両用台車枠及び台車の実施例を説明する。

本発明による鉄道車両用台車枠及び台車の実施例を、図１〜図３を参照して説明する。図１に示す鉄道車両用台車１ａは、２本の車軸２３０の両端部に合計４輪の車輪２４０を備えた輪軸を車輪２３０の軌道中心５００側（内側）に、台車枠５ａを構成する側梁１０を配置した形態のインナーフレーム式台車である。

台車枠５ａは、平行に隔置した側梁１０，１０と、側梁１０，１０の外側（軌道中心５００から離れる方向）において長手方向を側梁１０，１０に平行に配置された空気バネ受台５０，５０と、側梁１０，１０及び空気バネ受台５０，５０に対してその長手方向中央部において貫通した横梁２０，２０とを備えている。側梁１０，１０及び空気バネ受台５０，５０と横梁２０，２０とは各々溶接によって接合されている。台車枠５ａの俯瞰した際の形状は、Ｈ型を成している。

空気バネ受台５０の長手方向中央部の上面には、空気バネ取付座５２を介して空気バネ２１０が取り付けられており、空気バネ２１０が車体（図示なし）の重量を支持する。高速走行時に台車１ａのヨーイング（台車中心ピン（図示なし）を回転中心とする水平面内の振動）を抑制するために、空気バネ受台５０の中央部の側面に備えられたヨーダンパ受５８と車体（図示なし）とを連結する態様でヨーダンパ２００が設けられている。

各空気バネ受台５０には、その長手方向の両端部において、ブレーキ装置５６，５６を固定するためのブレーキ装置取付受５４ａ，５４ａが一体型に備えられている。各ブレーキ装置５６は、制動時、ブレーキシュー（図示なし）が車輪２４０の両側面に備えられているブレーキディスク（図示なし）を挟圧する。制動時にブレーキシューとブレーキディスクとの間に生じる摩擦力によって、ブレーキ力が発生する。この実施例では、ブレーキ装置５６は、車輪２４０の側面に備えたディスクにブレーキシューを挟み込むディスクブレーキ式としたが、ブレーキ装置５６は制輪子を車輪２４０の踏面（レールの頭頂部を転動する部位）に当接する踏面式ブレーキであってもよい。

図２及び図３に示すように、側梁１０，１０と横梁２０，２０とには、これらの梁で囲まれる空間に突出する態様で前後ストッパ受３０，３０と左右ストッパ受４０，４０とが設けられている。台車１ａの上部に位置する車体の枕木方向中央部の下面には鉛直下向きに中心ピン（図示なし）が備えられている。車体を台車１ａの上に載置した際に、側梁１０，１０と横梁２０，２０とが形成する空間に、中心ピンが位置する。そして、車体のレール方向（前後方向）には、この中心ピンに備えられた牽引梁と横梁に備えられた前後リンク受とが前後リンクによって連結されている。前後リンクの耐荷重を超過する荷重が作用した時にのみ、前後ストッパ３０，３０が中心ピンを直に支持する。
同様に、枕木方向（左右方向）には、中心ピンと側梁１０，１０に備えられる左右動ストッパ受とが左右動ダンパによって連結されている。そして、左右動ダンパの仕様を超過する左右変位が生じた時にのみ、左右ストッパ４０，４０が中心ピンを直に支持する。左右動ダンパは、車両が高速で走行する際に、軌道不整に起因して生じる車体と台車１ａとの間の相対変位を抑制する。横梁２０，２０はパイプで構成された例を示したが、横梁２０，２０は板材を四面合わせ構造にした箱型でもよい。

図４〜図７に、空気バネ受台５０の構造を示す。空気バネ受台５０は、上板１２０と下板１３０とを側板１１０介して溶接によって組み立てられた四面合わせ構造（箱型構造）である。空気バネ受台５０の長手方向の両端部には、ブレーキ装置取付受５４ａ，５４ａが一体型に構成されている。そして、各ブレーキ装置５６はボルトによってブレーキ装置受５４ａに固定される。なお、ブレーキ装置５６をブレーキ装置受５４ａに固定する方法は前述したボルトによる締結に限らず、ブレーキ装置受５４ａとブレーキ装置５６との取り付け面の双方に備えられたキー構造を嵌合することによって、ブレーキ装置５６をブレーキ装置受５４ａに固定してもよい。

空気バネ受台５０の中央部には、空気バネ２１０を固定するための空気バネ取付座５２が備えられている。空気バネ取付座５２は軽量化のための穴を有している。車体の重量は空気バネ２１０によって支持されるため、空気バネ受台５０の中央部には空気バネ取付座５２を介して大きな垂直方向の荷重が作用する。このため、空気バネ受台５０の中央部には、前述した荷重に対応する強度を確保するに複数の補強１４０が組み込まれている。

図８〜図１０に示す従来の台車１ｂでは、ブレーキ装置５６と空気バネ２１０を台車１ｂに備えるために、ブレーキ装置取付座５４ｂと空気バネ受台５１とを含む複数の部品を、台車枠５ｂを構成する横梁２０，２０に溶接によって固定する必要があった。これに対して、本発明の台車１ａでは、従来のブレーキ装置取付受５４ｂと空気バネ受台５１の両方の機能を併せ持つ空気バネ受台５０のみを、台車枠５ａを構成する横梁２０，２０の両端部に溶接により取付けている。このため、従来の台車１ｂに比較して、部品点数が半減するので、各々の部品製作工数と各部品を横梁２０，２０に固定する作業工数の両方を削減することができる。

更に、図１０に示す従来のブレーキ装置取付受５４ｂは、横梁２０に対して片持ちの形態で溶接（溶接部１６０ｂ）によって取付けられていた。これに対して、本実施例による空気バネ受台５０は、図５に示すように、上方から横梁２０，２０の両端部を跨ぐ形態で当該両端部に溶接（溶接部１６０ａ）によって取り付けられている。そして、空気バネ受台５０の長手方向両端部に、ブレーキ装置取付受５４ａ，５４ａを一体型に備えている。

このため、従来の台車１ｂではブレーキ作動時にブレーキ装置５６を介してブレーキ装置取付座５４ｂに生じるモーメントに起因してブレーキ装置取付座５４ｂと横梁２０との溶接部１６０ｂに、当該溶接部１６０ｂを引き剥がす方向の過大な応力が生じる場合があった。これに対して、本発明の台車１ａでは、溶接部１６０ａが横梁２０の回りを、例えば１８０度を超える広い範囲で取り囲む状態に形成されているので、ブレーキ装置取付受５４ａにモーメント荷重が作用しても溶接部１６０ａに過大な応力が生じることはない。したがって、この応力低減効果によって、本発明の台車１ａでは、ブレーキ装置取付受を有す空気バネ受台５０と横梁２０，２０とを接合する溶接部１６０ａを滑らかに仕上げる作業工数を削減することができる。
さらに、図７に示すように、空気バネ受台５０を横梁２０，２０の両端部が貫通する形態で取付けても良い。この取り付け方法であれば、横梁２０，２０と空気バネ受台５０との接合部の全周に渡って溶接が施工できるので、取り付け部の強度をより高めることができる。

また、台車１ａの側梁１０，１０に、左右ストッパ受４０，４０を備えることにより、従来の台車１ｂが必要としたつなぎ梁２５，２５を省略することができる。これにより、台車枠５ａの軽量化を実現できる。さらに、横梁２０，２０を空気バネへ供給する空気の補助空気溜めとすることにより、車体に補助空気溜めを備える必要がないので、部品点数の削減と軽量化を促進できる。

本発明の台車の上面図である。 図１に示す台車が備える台車枠の斜視図である。 図１に示す台車が備える台車枠の上面図である。 図１に示す台車枠が備える空気バネ受台の上面図である。 図１に示す台車枠が備える空気バネ受台の側面図である。 図４のＡ−Ａ断面図（空気バネ受台の断面図）である。 空気バネ受台の他の実施例（空気バネ受台の側面図）である。 従来型台車の上面図である。 従来型台車が備える台車枠の上面図である。 図９のＢ−Ｂ断面図（ブレーキ装置取付受の側面図）である。

符号の説明

１ａ…台車 ５ａ…台車枠
１０…側梁 ２０…横梁
２５…つなぎ梁
３０…前後ストッパ受 ４０…左右ストッパ受
５０、５１…空気バネ受台 ５２…空気バネ取付座
５４ａ、５４ｂ…ブレーキ装置取付受
５６…ブレーキ装置 ５８…ヨーダンパ受
１１０…側板 １２０…上板
１３０…下板 １４０…補強
１６０ａ、１６０ｂ…溶接部
２００…ヨーダンパ ２１０…空気バネ
２３０…車軸 ２４０…車輪
５００…軌道中心

Claims (5)

1. 平行に隔置された２本の側梁と前記側梁の長手方向中央部を貫通する横梁とを有する台車枠に、車軸の両端部に車輪を備える輪軸、前記車輪にブレーキ力を生じさせるブレーキ装置、車体の重量を支える空気バネ、及び前記横梁に配置されており前記空気バネが長手方向中央部に取り付けられる空気バネ受台を備えた鉄道車両用台車において、
   前記空気バネ受台は、その両端部に前記ブレーキ装置を取り付けるためのブレーキ装置取付受を一体型に備えていること、
   を特徴とする鉄道車両用台車。
2. 請求項１記載の鉄道車両用台車において、
   前記空気バネ受台は、その長手方向を前記側梁の長手方向に揃えると共に、前記側梁を貫通して前記側梁の軌道中心側とは反対側に突出した前記横梁の両端部に配置されていること、
   を特徴とする鉄道車両用台車。
3. 請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車において、
   前記側梁は前記車輪よりも前記側梁の軌道中心側に配置されていること、
   を特徴とする鉄道車両用台車。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車において、
   前記側梁の長手方向中央部の軌道中心側に、前記車体から垂下する中心ピンの近傍に左右ストッパ受を備えたこと、
   を特徴とする鉄道車両用台車。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車において、
   前記横梁を前記空気バネの補助空気溜めとしたこと、
   を特徴とする鉄道車両用台車。

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