JP2012176653A - 鉄道車両用台車枠 - Google Patents

Abstract

【課題】横梁上の空気バネと側梁内の補助空気室とを接続する簡易な構成の流路を有する鉄道車両用台車枠を提供すること。
【解決手段】レール方向に沿って配置された２本の側梁２に対し、枕木方向に沿って配置された１本の横梁３が交差して接合されたものであり、横梁３上に空気バネ設置されるものであり、横梁３には、上面の空気バネの中心に相当する位置と、上面又は下面の側梁と重なる位置とに２つの嵌合孔３５，３６が形成され、内部に２つの嵌合孔を接続する気密配管が設けられた鉄道車両用台車枠１。
【選択図】 図４

Description

本発明は、側梁を貫通して接合された横梁に対し空気バネが設置され、その空気バネの補助空気室を側梁に設けた鉄道車両用台車枠であって、特に、横梁から側梁への流路を横梁内部に設けた鉄道車両用台車枠に関する。

従来の鉄道車両用台車枠には、例えばレール方向に沿って配置された２本の側梁と、枕木方向に沿って配置された前後２本の横梁とが連結された構成のものがある。こうした形状の鉄道車両用台車枠には、従来から様々な構造のものが提案されている。図８は、そのうちの一つであり、下記特許文献１に記載された鉄道車両用台車枠を示した図である。この鉄道車両用台車枠１００は、レール方向に沿って配置され、その両端にバネ帽１１１を備えた側梁１０１に、２本の横梁１０２が枕木方向に貫通している。横梁１０２には丸形鋼管が使用され、平行に並べた２本の横梁１０２の両端部分が天板１１２と底板１１３によって一体に接合されている。横梁１０２が貫通した側梁１０１の台車外側位置には、天板１１２上に空気バネ座１１５が設けられ、そこに設置される左右一対の空気バネは、２本ある横梁１０２のいずれか一方ずつに接続され、それぞれの横梁１０２が補助空気室として利用される。

特開２００６−０１５８２０号公報 欧州特許出願公開第１３４０６６１号明細書 仏国特許出願公開第２３８１６５１号明細書

図８に示した鉄道車両用台車枠１００は、横梁１０２が２本のパイプで構成されているため、それぞれに空気バネの補助空気室を構成している。そのため、比較的簡単に空気バネと補助空気室との接続構造を構成することができる。しかし、例えば前記特許文献２，３の鉄道車両用台車枠のように１本の横梁によって構成されたものであって、その横梁上に空気バネが設置されているとすると、左右の空気バネに対応する補助空気室をつくるためには、横梁内を仕切り板で区切らなければならず、そのための溶接作業が非常に手間を要し、気密性を確保することも容易ではない。

一方、鉄道車両用台車枠には、左右一対の側梁をそれぞれ補助空気室とするものがある。しかし、空気バネが側梁上にない場合、すなわち図８に示した鉄道車両用台車枠１００のように空気バネ座１１５が側梁１０１の外側に位置しているような場合には、横梁１０２に設けた空気バネの給気口から側梁への接続流路が必要になる。しかし、そのための接続配管は、構造が複雑になってしまうと製造が難しくなる他、十分な気密性を確保することも困難になる。また、流路が外部配管によって構成するようなものは、車両走行中に飛び石が衝突して破損する可能性もある。

そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、横梁上の空気バネと側梁内の補助空気室とを接続する簡易な構成の流路を有する鉄道車両用台車枠を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用台車枠は、レール方向に沿って配置された２本の側梁に対し、枕木方向に沿って配置された１本の横梁が交差して接合されたものであり、前記横梁上に空気バネが設置されるものであり、前記横梁には、上面の前記空気バネの中心に相当する位置と、上面又は下面の前記側梁と重なる位置とに２つの嵌合孔が形成され、内部に前記２つの嵌合孔を接続する気密配管が設けられたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両用台車枠は、前記２つの嵌合孔は前記横梁の上面に形成され、前記気密配管は前記横梁の上側に接合されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車枠は、前記気密配管が、複数の管部材を接合して一の流路を形成したものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車枠は、前記横梁が、上下方向に２分割した一対の横梁部材がプレス成形によって鋼板から形成され、その横梁部材同士が溶接によって接合されて一体になったものであることが好ましい。

本発明によれば、横梁上に設置する空気バネを、その横梁内に設けた気密配管による流路によって側梁の補助空気室に接続するようにしたため、１本の横梁に関する構造の簡素化やコストの低減などの効果を損なうことなく、また、その横梁から側梁への流路の構成も、横梁内に気密配管を設ける簡易な構成であり、しかも走行中に飛び石などによって破損するおそれもない。

鉄道車両用台車枠の実施形態を示した斜視図である。 横梁の製作について示した斜視図である。 側梁を構成する側梁部材を示した斜視図である。 空気バネと補助空気室との接続構造を示した図１のＡ−Ａ断面図である。 気密配管の第１案を示した平面図である。 気密配管の第１案を示した図５のＢ−Ｂ断面図である。 気密配管の第２案を示した図６に対応する断面図である。 従来の鉄道車両用台車枠を示した図である。

次に、本発明に係る鉄道車両用台車枠の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、鉄道車両用台車枠の実施形態を示した斜視図である。この鉄道車両用台車枠（以下、単に「台車枠」とする）１は、レール方向に沿って配置された２本の側梁２を左右に有し、枕木方向に沿って配置された横梁３に貫かれ、その貫通部分において側梁２と横梁３とが溶接によって接合されている。なお、図示するＹ軸方向がレール方向であり、Ｘ軸方向が枕木方向である。

台車枠１は、２本の管材を使用していた従来のものとは異なり、横梁３が一つの部材で構成されている。横梁３は、厚さ寸法に比べて幅方向、つまり台車枠１におけるレール方向の寸法が大きく、その長手方向（図のＸ方向）に見た断面が扁平形状をしている。横梁３は、側梁２を貫通する左右の接合部３１と、長円形状の貫通孔３３を有する中間部３２とから構成されている。接合部３１は、断面が長円形状であって所定の幅を有している。中間部３２は、接合部３１よりも幅広であって、図１に示すように、レール方向に突き出すようにして形成されている。

図２は、横梁３の製作について示した斜視図である。横梁３は、上下方向に分割された構造であって、一対の横梁部材３０Ａ，３０Ｂが鋼板からプレス成形され、それらが上下に重ねられ溶接されたものである。横梁部材３０Ａ，３０Ｂは、横梁３の接合部３１に相当する接合部分３１０と、中間部３２に相当する中間部分３２０によって構成されている。中間部分３２０は、接合部分３１０よりも幅が広く、中央に長円形状の貫通孔に沿って縁部３３１が形成されている。接合部分３１０の縁部３１１はなだらかに折り曲げられた曲面であるのに対し、中間部分３２０の縁部３２１や縁部３３１は、ほぼ直交方向に折り曲げられた平面である。こうした一対の横梁部材３０Ａ，３０Ｂは上下に重ね合わされ、その合わせ部分が溶接される。

次に図３は、側梁２を構成する側梁部材を示した斜視図である。側梁部材２０は、鋼板をプレス成形したものである。側梁部材２０は、両端にバネ帽を構成する幅広のバネ帽部２１が形成され、両端のバネ帽部２１の間に中間部２２が形成されている。中間部２２は、バネ帽部２１よりも位置が低くなるように下方に傾斜する部分が形成されている。そして、中間部２２は、バネ帽部２１より幅方向の寸法が小さい分、横梁３が貫通しても剛性が保てるように高さ方向の寸法が大きく取られている。

側梁部材２０は、断面がコの字形であって、下方の開口端に下プレート２４（図４参照）が溶接される。後述するように側梁２が補助空気室となるため、側梁２を気密な空間にする仕切板２３が内部に溶接される。また、側梁部材２０の長手方向端部には、図１に示すように当板２５１が溶接され、バネ帽部２１には、下プレートも含めてバネ帽を構成するため貫通孔が形成される。台車枠１は、こうして形成された側梁２と横梁３とによって構成され、図１に示すように、側梁２の中間部２２に横梁３の接合部３１が貫通し、溶接によって接合される。

鉄道車両の空気バネは、台車枠１に設けられた補助空気室と接続され、見かけの内部容積がその補助空気室の分だけ大きくなり、そうした補助空気室と空気バネとの間には絞り弁が設けられ、粘性減衰特性を発揮させるようにしている。本実施形態の台車枠１では、側梁２を貫通して突き出した横梁３の接合部３１に空気バネを設置するための空気バネ座４が設けられている。このように、空気バネ座４が横梁３上にある場合、補助空気室を横梁３に構成すれば、空気バネを接続する点では容易である。しかし、台車枠１は、横梁３が一つの部材で構成されているため、内部を２室に分割しなければならず、その点で気密性を保った製作が困難になる。

そこで、本実施形態では左右一対の側梁２をそれぞれ補助空気室２５として構成することとした。そのためには横梁３から側梁２への流路が必要になるが、図４は、そうした空気バネと補助空気室との接続構造を示した図１のＡ−Ａ断面図である。側梁２を貫通した横梁３内には、空気バネ座４に設置する空気ばねと側梁２内の補助空気室２５とを接続する気密配管５が設けられている。ここで図５は、気密配管５の第１案を示した平面図であり、図６は、気密配管５の第１案を示した図５のＢ−Ｂ断面図である。

この第１案の気密配管５Ａは、大きさの異なる３つの鋼管を接続し構成されたものである。上下方向に配置された最も径の大きい本管４１に対し、横方向に開けられた横孔に横管４２が差し込まれ、更にその横管４２の先端部に開けられた縦孔に縦管４３が上方を向いて差し込まれている。そして、本管４１の下側と横管４２の先端が塞ぎ板４５，４６によって閉じられ、本管４１の開口部４１ａから縦管４３の開口部４３ａまでが一本の流路になっている。それぞれの接合部は溶接によって一体に接合されている。なお、本管４１、横管４２および縦管４３は、圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ）が使用され、塞ぎ板４５，４６には溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ）が使用されている。

横梁３は、一対の横梁部材３０Ａ，３０Ｂを上下に合わせて溶接した後、その接合部３１の端部に図１に示す長円形状の塞ぎ板３４２が溶接される。気密配管５（５Ａ）は、その塞ぎ板３４２が溶接される前に横梁３内に入れられ、上側の横梁部材３０Ａに対して溶接される。横梁３の上面に嵌合孔３５，３６（図４参照）が形成され、そこには図５及び図６に示す本管４１と縦管４３の先端が嵌め込まれる。そして、嵌合した本管４１と縦管４３のそれぞれの周縁部に沿って横梁３の外側から溶接が行われ、気密配管５（５Ａ）が横梁２内に固定される。その後に、前述した両端の開口部が塞ぎ板３４２によって塞がれ、横梁３内が気密になる。

このようにして図１に示す１本の横梁３が製作された後、側梁２の側部に形成された貫通孔を接合部３１が貫通し、接合部の溶接によって略Ｈ形の台車枠１がつくられる。このとき、気密配管５（５Ａ）は、本管４１の開口部４１ａが側梁２の外側に位置し、縦管４３の開口部４３ａが側梁２内に位置する。外側の開口部４１ａには、本管４１内に図４に示すように案内管４７が差し込まれ、本管４１と案内管４７とが気密配管５（５Ａ）内の気密な状態を保つように溶接される。案内管４７は、横梁３の上面から突き出し、その先端部には空気バネ座４が嵌め込まれ、溶接によって接合される。空気バネ座４の一部は側梁２に支持され、その反対側が受板４８に支持される。

鉄道車両は、この空気バネ座４に空気バネが設置され、その空気バネの内部が気密配管５（５Ａ）を介して側梁２内の補助空気室２５と接続される。こうして主空気室となる空気バネに容積の大きな補助空気室２５をつないだ状態で空気を封入することにより、空気バネの柔らかいバネ特性を得ることができ、走行中に車体に作用する振動を吸収して乗り心地を良くしている。空気バネと補助空気室２５とを接続する流路の途中、具体的には案内管４７内には不図示の固定絞りが設置され、それによって粘性減衰特性を発揮させた振動低減を実現している。

以上、本実施形態の台車枠１によれば、プレス成形した一対の横梁部材３０Ａ，３０Ｂによって横梁３を一つの部材としたため、構造の簡素化によってコストを低減させ、また、側梁２に対する接合部は、２本の横梁に比べて狭いスペースでの溶接作業がなくなり、側梁２内の気密性を保った溶接を容易かつ確実に行うことができる。そして、こうした横梁３上に空気バネを設置した場合、本実施形態では横梁３内に設けた気密配管５（５Ａ）によって空気バネと側梁２内の補助空気室２５とを接続するので、横梁３に補助空気室を構成して構造を複雑にする必要がなくなり、前記横梁３本来の効果を得ることができる。

また、図５及び図６に示した第１案の気密配管５Ａは、３つの鋼管を接続した簡易な構成であるため、その製作が容易であり、コストも安価なものとすることができる。そして、この気密配管５（５Ａ）を使用した流路の構造は、一対の横梁部材３０Ａ，３０Ｂを溶接した後の横梁３に対してその内部に容易に取り付けることができ、簡易な構成であるため気密性を確保することもできる。また、気密配管５（５Ａ）が横梁３内にあるため、側梁２に対する横梁３の位置を変更してもその影響を受けない。そして、気密配管５（５Ａ）を使用した内部流路のため、鉄道車両の走行中に飛び石などによって破損するおそれもなく、メンテナンスの手間も省ける。

次に、図７は、気密配管５の第２案を示した図６に対応した断面図である。第２案の気密配管５Ｂは、第１案では３つの鋼管を使用したのに対し、２つの鋼管によって構成されている。気密配管５Ｂは、上下方向に配置された本管５１に対し、横方向に開けられた横孔に曲げ管５２が差し込まれ、本管５１の下側が塞ぎ板５３によって閉じられている。それぞれの接合部は溶接によって一体に接合され、本管５１の開口部５１ａから曲げ管５２の開口部５２ａまでが流路として構成されている。

気密配管５Ｂは、前述した第１案と同様に、横梁３内において上側の横梁部材３０Ａに溶接される。すなわち、横梁３の上面に形成された嵌合孔３５，３６に本管５１と曲げ管５２の先端が嵌め込まれ、本管５１と曲げ管５２のそれぞれの周縁部に沿って溶接が行われる。気密配管５（５Ｂ）を備えた横梁３は、側梁２の側部に形成された貫通孔に通され、接合部の溶接接合によって図１に示すような略Ｈ形の台車枠１が構成される。空気バネ座４に設置された空気バネは、その内部が気密配管５（５Ｂ）を介して側梁２内の補助空気室２５と連結され、容積を大きくすることにより柔らかいバネ特性を得ることができる。

こうした気密配管５Ｂを備えた台車枠１は、気密配管５Ｂが第１案よりも部品点数を少なくすることができる。また、前記第１案の場合と同様の効果を奏する。すなわち、横梁３上に設置した空気バネを、その横梁３内に設けた気密配管５Ｂによって側梁２の補助空気室２５と連通させることで、構造を複雑にすることなく横梁３本来の効果を得ることができる。また、簡易な構成で溶接箇所も少ないため気密性を高めることもできるなどの効果を奏する。

以上、本発明に係る鉄道車両用台車枠について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、気密配管５の第１案及び第２案として鋼管によって構成したものを説明したが、その他にも鍛造によって製作したものや、削り出しによって加工したものであってもよい。
また、前記実施形態では気密配管５を上側の横梁部材３０Ａに接合したものを示して説明したが、例えば、第１案の気密配管５Ａにおいて、その縦管４３を上下逆転させて下側の横梁部材３０Ｂに開けた嵌合孔に差し込んで溶接するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、横梁３が側梁２を貫通する構造の台車枠１を示したが、例えば横梁３が側梁２の上に重ねた台車枠であってもよい。その際には、前述したように縦管４３下側に設けた気密配管が使用される。

１ 鉄道車両用台車枠
２ 側梁
３ 横梁
５（５Ａ） 気密配管
３０Ａ，３０Ｂ 横梁部材
３５，３６ 嵌合孔
４１ 本管
４２ 横管
４３ 縦管
４５，４６ 塞ぎ板

Claims (4)

1. レール方向に沿って配置された２本の側梁に対し、枕木方向に沿って配置された１本の横梁が交差して接合されたものであり、前記横梁上に空気バネが設置される鉄道車両用台車枠であり、
   前記横梁には、上面の前記空気バネの中心に相当する位置と、上面又は下面の前記側梁と重なる位置とに２つの嵌合孔が形成され、内部に前記２つの嵌合孔を接続する気密配管が設けられたものであることを特徴とする鉄道車両用台車枠。
2. 請求項１に記載する鉄道車両用台車枠において、
   前記２つの嵌合孔は前記横梁の上面に形成され、前記気密配管は前記横梁の上側に接合されたものであることを特徴とする鉄道車両用台車枠。
3. 請求項１又は請求項２に記載する鉄道車両用台車枠において、
   前記気密配管は、複数の管部材を接合して一の流路を形成したものであることを特徴とする鉄道車両用台車枠。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する鉄道車両用台車枠において、
   前記横梁は、上下方向に２分割した一対の横梁部材がプレス成形によって鋼板から形成され、その横梁部材同士が溶接によって接合されて一体になったものであることを特徴とする鉄道車両用台車枠。

Images