JP2013230786A - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて車両製造コストの低減が可能な鉄道車両用台車を提供する。
【解決手段】鉄道車両の車体１８０との間に枕ばね１３０を介在させる鉄道車両用台車１０１において、枕ばねを収納する凹部１１１を有する一対の側梁１１０を備え、各側梁は側梁外壁１１２と、側梁内壁１１３と、側梁下壁１１４と、収納した枕ばねを突出させる開口１１５ａを形成した側梁上壁１１５とを有し、凹部は、側梁外壁、側梁内壁及び側梁下壁で形成され、開口を通して枕ばねを収納する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用台車に関する。

鉄道車両におけるいわゆるローリングを抑制するとともに、走行時における車体への衝撃を緩和するために、鉄道車両の台車には、車体との間に枕ばねが設けられている。例えば電気機関車では、図７及び図８に示すように、台車１０と、当該電気機関車の車体２０のアンダーフレーム２１との間に、枕ばね３０が設置されている。この場合、枕ばね３０は、台車１０の側梁１１の上面１１ａに枕ばね３０の下端面３０ａを載置した形態で設置されている。

中国実用新案ＣＮ２０１６１９５８０号明細書

しかしながら、図７及び図８に示すような、台車１０の側梁１１の上面１１ａに枕ばね３０を載置した形態では、枕ばね３０の上端面３０ｂは、枕ばね３０の高さに相当した位置となる。その結果、車体２０の床面高さを高く設定せざるを得ない、あるいは、車体２０の床面高さの上昇を抑えるために、図７に示すように車体アンダーフレーム２１の枕ばね３０に対応する部分のみを凹状に加工して、枕ばね３０の設置スペース２２を確保する等の工夫を行っていた。設置スペース２２を設けた場合には、車体２０内における搭載機器用のスペースが縮小されてしまい、その分、車体長を長くする必要が生じ、機関車の製造コストが上昇する原因となっていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、車体内において搭載機器用設置スペースを確保可能とし、従来に比べて車両製造コストの低減が可能な鉄道車両用台車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における鉄道車両用台車は、車体を枕ばねを介して支持する鉄道車両用台車であって、上記枕ばねを収納する凹部を有する一対の側梁を備え、各側梁は、車幅方向において外側に位置し車長方向に延在する側梁外壁と、上記側梁外壁よりも車幅方向内側に位置し車長方向に延在する側梁内壁と、車長方向に延在し、上記枕ばねを載置する側梁下壁と、収納した上記枕ばねの上部を突出させる開口を含み、車長方向に延在する側梁上壁と、を有し、上記凹部は、側梁外壁、側梁内壁及び側梁下壁で形成され上記開口を通して枕ばねが収納され、それぞれの上記側梁において、上記開口が設けられた開口有部分の断面積が、上記開口が設けられていない開口無部分の断面積よりも大きいことを特徴とする。

このように構成することで、台車の側梁内の凹部に枕ばねを収納し側梁上壁の開口から枕ばねの上部を突出させるように構成したことから、台車からの枕ばねの高さは従来に比べて低くすることができる。よって、従来のように車体側に凹状の枕ばね用設置スペースを設ける必要はなく、従来に比べて車両製造コストの低減が可能である。

本発明により、車体内において搭載機器用設置スペースを確保可能とし、従来に比べて車両製造コストの低減が可能な鉄道車両用台車を提供することができる。

本発明の実施形態における鉄道車両用台車の一例を示す側面図である。 図１に示す鉄道車両用台車の平面図である。 図２に示すＡ−Ａ部における断面図である。 図３に示す凹部の一変形例を示す断面図である。 図４Ａに示す変形例の平面図である。 図３に示す凹部の他の変形例における平面図である。 図３に示す凹部の別の変形例における平面図である。 図２に示すＡ−Ａ部及びＢ−Ｂ部における各断面積を示す図である。 従来の鉄道車両用台車の一例を示す側面図である。 図７に示す従来の鉄道車両用台車の平面図である。

実施形態である鉄道車両用台車について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明及び図示では、電気機関車用の３軸の台車を例に採るが、本実施形態の鉄道車両用台車は、これに限定するものではなく、電車等の２軸用の台車にも適用可能であることは言うまでもない。

図１及び図２は、本実施形態の鉄道車両用台車の一例に相当する、電気機関車用の３軸の台車１０１を示している。台車１０１は、電気機関車の車体１８０の床部との間に枕ばね１３０を介在させて車体１８０を支持する台車であり、基本構成として側梁１１０を備える。
側梁１１０は、車幅方向１９１における台車１０１の左右両側に一対設けられ、車長方向１９２に延在し、車軸を支持するとともに、枕ばね１３０を収納する凹部１１１を有する。それぞれの側梁１１０は、本実施形態では、大略、角パイプ状の鋼材であり、図３に示すように、側梁外壁１１２と、側梁内壁１１３と、側梁下壁１１４と、側梁上壁１１５との４つの板材を溶接にて接合して形成される。よって、側梁外壁１１２と、側梁内壁１１３と、側梁下壁１１４とで囲まれた部分が凹部１１１となり、ここに枕ばね１３０が収納される。

ここで、側梁外壁１１２は、車幅方向１９１において外側に位置し車長方向１９２に延在する板材である。側梁内壁１１３は、車幅方向１９１において側梁外壁１１２に対向し、側梁外壁１１２よりも内側に位置し、車長方向１９２に延在する板材である。側梁下壁１１４は、車長方向１９２に延在し、収納する枕ばねを載置する板材である。側梁上壁１１５は、収納した枕ばね１３０の上部１３１を突出させる開口１１５ａを形成し、車長方向１９２に延在する板材である。本実施形態では、各側梁１１０において、車長方向１９２に沿って２つの開口１１５ａが設けられる。よって、各側梁１１０において、枕ばね１３０を収納する凹部１１１が車長方向１９２において２箇所に存在する。また、各凹部１１１において、本実施形態では、２つの枕ばね１３０が収納されている。

尚、各側梁１１０において、枕ばね１３０を収納する凹部１１１の数、換言すると開口１１５ａの数、及び、それぞれの凹部１１１に収納される枕ばね１３０の本数は、本実施形態のものに限定されない。
また本実施形態では、側梁外壁１１２、側梁内壁１１３、側梁下壁１１４、及び側梁上壁１１５の４つの板材にて側梁１１０及び凹部１１１を形成したが、形成方法はこれに限定されない。要するに側梁１１０において、枕ばね１３０を収納する凹部１１１が備わればよい。

台車１０１の側梁１１０には、枕ばね１３０による力、及びねじり力が作用することから、側梁１１０にはそれに相応する強度が要求される。強度確保のために、例えば側梁１１０の鋼材全体の板厚を増した場合には、台車１０１の重量が増加してしまう。一方で、枕ばね１３０から側梁１１０へ最も力が作用する箇所にもかかわらず、上述のように、側梁上壁１１５に開口１１５ａを形成している。

そこでこれらの点を考慮して、本実施形態では図２に示すように、枕ばね１３０を収納する凹部１１１部分では、側梁外壁１１２、側梁下壁１１４、及び側梁上壁１１５は、車幅方向１９１の外側へ突き出た凸部１１７を有する。この凸部１１７を形成することにより、側梁１１０において開口１１５ａが設けられた開口有部分１１８ａ（図２のＡ−Ａ部）の断面積は、側梁１１０において開口１１５ａが設けられていない開口無部分１１８ｂ（図２のＢ−Ｂ部）の断面積よりも大きくなる。ここで、断面積とは、図６に示すように、側梁外壁１１２、側梁内壁１１３、側梁下壁１１４、及び側梁上壁１１５を含みこれらで囲まれた方形状部分の面積である。即ち、図６の（ａ）に示すＡ−Ａ部における断面積Ａが、図６の（ｂ）に示すＢ−Ｂ部における断面積Ｂよりも大きくなる。
このように構成することで、開口有部分１１８ａのねじり強度を、開口無部分１１８ｂと同等にすることができる。
尚、本実施の形態では、断面積Ａを断面積Ｂよりも大きくして、ねじり強度を向上させるために、車幅方向１９１の外側に突出させた凸部１１７としたが、搭載機器用設置スペースの支障とならない範囲であれば、上方または下方に突出させた凸部としてもよい。

また本実施形態では、側梁１１０と枕ばね１３０とのサイズ上の関係で、上述したように凸部１１７を設けているが、後述するような補強部材１４０（図４Ａ等）を開口有部分１１８ａに設けることで強度を確保する場合もあり、凸部１１７は、必須の構成ではない。

以上説明したように、側梁１１０が、枕ばね１３０を収納する凹部１１１を有することで、図１及び図３に示すように、鉛直方向１９３において、枕ばね１３０の半分以上を側梁１１０内に収納することができる。よって、本実施形態の台車１０１によれば、側梁上壁１１５からの、枕ばね１３０の上面１３１ａの突出高さは、従来に比べて格段に低く設定することができる。したがって、車体の床面高さを高く設定する、あるいは、車体のアンダーフレームにおいて枕ばね部分のみを凹状に加工して、枕ばねの設置スペースを確保する等の工夫は不要となる。よって、車体内における搭載機器用の設置スペースは、十分に確保できることから、車体長を長くする必要もなく、鉄道車両の製造コストの上昇を抑えることができる。

枕ばね１３０を収納する凹部１１１には、図３に示すように側梁下壁１１４を貫通して、排水用穴１１６を形成してもよい。勿論、排水用穴１１６は、枕ばね１３０によって塞がれない場所に設けられる。
このように排水用穴１１６を設けることで、凹部１１１内に雨水等が溜まるのを防止することができる。

さらにまた、図４（図４Ａから図４Ｃ）に示すように、枕ばね１３０を収納する凹部１１１には、補強部材１４０を設けることもできる。補強部材１４０は、側梁上壁１１５における開口１１５ａに対応して凹部１１１に設置される板材であり、例えば、図４Ｂに示すような第１補強部材１４１及び第２補強部材１４２、その変形例として図４Ｃに示す第４補強部材１４３、さらに図５に示すような第３補強部材１４５が含まれる。

第１補強部材１４１は、側梁外壁１１２と開口１１５ａとの間に位置して、車長方向１９２に延在する板材であり、その下端が側梁下壁１１４に溶接にて接合され、その上端が側梁上壁１１５に溶接にて接合される。第２補強部材１４２は、側梁内壁１１３と開口１１５ａとの間に位置して、車長方向１９２に延在する板材であり、その下端が側梁下壁１１４に溶接にて接合され、その上端が側梁上壁１１５に溶接にて接合される。
尚、本実施形態では、図４Ａに示すように、第１補強部材１４１及び第２補強部材１４２は、共に、開口１１５ａの周面に接する形態で配置されているが、この形態に限定されず、開口１１５ａの周面よりも側梁外壁１１２寄り、あるいは側梁内壁１１３寄りに配置されてもよい。

また、図４Ｃに示すように、第１補強部材１４１及び第２補強部材１４２を開口１１５ａの全周に沿って連結して一体的に形成して、第４補強部材１４３として構成することもできる。

上述のように、開口有部分１１８ａに、第１補強部材１４１、第２補強部材１４２、あるいは第４補強部材１４３を設けることで、図４Ａに示すように、側梁外壁１１２と、側梁下壁１１４と、側梁上壁１１５と、第１補強部材１４１とによって矩形状の第１閉断面１５１が形成され、側梁内壁１１３と、側梁下壁１１４と、側梁上壁１１５と、第２補強部材１４２とによって矩形状の第２閉断面１５２が形成される。
前述したように、側梁１１０には、枕ばね１３０による力、及びねじり力が作用し、特に、開口１１５ａを設けた開口有部分１１８ａでは強度低下が懸念される。しかしながら、上述の第１閉断面１５１及び第２閉断面１５２を有することで、台車１０１の重量増加を抑えながら、側梁１１０の開口有部分１１８ａにおけるねじり強度を、開口無部分１１８ｂと同等に設計することができる。

さらにまた、台車１０１には、車幅方向１９１に延在して左右一対の側梁１１０を連結する横梁１２０が設けられている。この横梁１２０が、図５に示すように、枕ばね１３０を収納した凹部１１１に近接して位置し、かつ一つの凹部１１１には車長方向１９２に複数個の枕ばね１３０が収納される場合がある。このような形態では、側梁上壁１１５に開口１１５ａを形成した凹部１１１に対して横梁１２０からの力が作用することになる。
そこで、枕ばね１３０を収納する凹部１１１には、第３補強部材１４５を設けることもできる。

第３補強部材１４５は、凹部１１１内に配置される各枕ばね１３０間に、車幅方向１９１に沿って延在する板材であり、少なくとも側梁外壁１１２及び側梁内壁１１３に溶接されて固定され、さらに側梁下壁１１４、側梁上壁１１５とも溶接されるのが好ましい。

第３補強部材１４５を設けることで、枕ばね１３０を収納した凹部１１１に近接して横梁１２０が配置される形態であっても、台車１０１の重量増加を抑えながら、枕ばね１３０から側梁１１０へ力が作用する部分の強度を増加することができる。

また、第３補強部材１４５を設けた場合、排水用穴１１６は、第３補強部材１４５によって分割される各凹部１１１に対して、例えば図５に示すような位置に配置することができる。

また、上述の第１補強部材１４１及び第２補強部材１４２、あるいは第４補強部材１４３と共に、第３補強部材１４５を設けても良い。

以上のように、実施の形態に係る鉄道車両用台車によれば、台車の側梁内の凹部に枕ばねを収納し側梁上壁の開口から枕ばねの上部を突出させるように構成したことから、台車からの枕ばねの高さは従来に比べて低くすることができる。よって、従来のように車体側に凹状の枕ばね用設置スペースを設ける必要はない。したがって、車体側では、搭載機器用設置スペースが確保でき、従来に比べて車両製造コストの低減が可能である。

また、上記開口有部分において、側梁外壁と開口との間に位置し側梁下壁から鉛直方向に延びる第１補強部材と、側梁内壁と上記開口との間に位置し上記側梁下壁から鉛直方向に延びる第２補強部材と、をさらに備えてもよい。ここで、上記側梁外壁、上記側梁上壁、上記第１補強部材、及び上記側梁下壁によって形成される矩形状の第１閉断面と、上記側梁内壁、上記側梁上壁、上記第２補強部材、上記側梁下壁によって形成される矩形状の第２閉断面と、をさらに備えてもよい。

このように、開口部分の凹部に第１補強部材及び第２補強部材を備えることで、台車を構成する部材全体の強度を向上させる場合に比べて台車の軽量化を図りながら、枕ばねを収納する台車部分の強度を向上させることができる。また、台車の側梁に開口を設けることで、側梁における特にねじり強度の低下が懸念される。これに対し、第１補強部材及び第２補強部材を設け、開口部の左右両側に矩形の第１及び第２の閉断面を形成することで、側梁の開口無部分と同等のねじり強度を確保することが可能となる。

また、枕ばねを収納した凹部の近傍に台車横梁を配置する構成にあっては、第３補強部材を上記凹部に備えることで、横梁からの力に対して枕ばねを収納する台車部分の強度を向上させることができる。

さらにまた、枕ばねを収納した凹部の側梁下壁に排水用穴を有することで、凹部内に雨水等が溜まるのを防止することができる。

本発明は、鉄道車両用の台車に適用でき、特には、電気機関車用台車や、その他、搭載機器用設置スペースの確保が要求される種々の鉄道車両用台車に好適である。

１０１…台車、１１０…側梁、１１１…凹部、
１１２…側梁外壁、１１３…側梁内壁、１１４…側梁下壁、１１５…側梁上壁、
１１５ａ…開口、１１６…排水用穴、１１８ａ…開口有部分、１１８ｂ…開口無部分、
１３０…枕ばね、１４１…第１補強部材、１４２…第２補強部材、
１４３…第４補強部材、１４５…第３補強部材、
１５１…第１閉断面、１５２…第２閉断面、
１９１…車幅方向、１９２…車長方向、１９３…鉛直方向。

Claims (6)

1. 車体を枕ばねを介して支持する鉄道車両用台車であって、
   上記枕ばねを収納する凹部を有する一対の側梁を備え、
   各側梁は、
   車幅方向において外側に位置し車長方向に延在する側梁外壁と、
   上記側梁外壁よりも車幅方向内側に位置し車長方向に延在する側梁内壁と、
   車長方向に延在し、上記枕ばねを載置する側梁下壁と、
   収納した上記枕ばねの上部を突出させる開口を含み、車長方向に延在する側梁上壁と、を有し、
   上記凹部は、側梁外壁、側梁内壁及び側梁下壁で形成され上記開口を通して枕ばねが収納され、
   それぞれの上記側梁において、上記開口が設けられた開口有部分の断面積が、上記開口が設けられていない開口無部分の断面積よりも大きいことを特徴とする鉄道車両用台車。
2. 上記開口有部分において、
   上記側梁外壁と上記開口との間に位置し上記側梁下壁から鉛直方向に延びる第１補強部材と、
   上記側梁内壁と上記開口との間に位置し上記側梁下壁から鉛直方向に延びる第２補強部材と、をさらに備える、請求項１記載の鉄道車両用台車。
3. 上記側梁外壁、上記側梁上壁、上記第１補強部材、及び上記側梁下壁によって形成される矩形状の第１閉断面と、
   上記側梁内壁、上記側梁上壁、上記第２補強部材、上記側梁下壁によって形成される矩形状の第２閉断面と、をさらに備える、請求項２に記載の鉄道車両用台車。
4. 上記開口には、少なくとも２つの枕ばねが隣接して配置され、
   各上記枕ばねの間に、車幅方向に沿って延在し上記側梁外壁及び上記側梁内壁に固定される第３補強部材をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両用台車。
5. 車幅方向に延在し上記一対の側梁を連結する横梁をさらに備え、
   上記開口は、車長方向に沿って複数設けられ、
   上記複数の開口のうち、少なくとも１つの開口における側梁の凹部に上記第３補強部材を有し、
   上記横梁は、上記第３補強部材を有する当該開口に近接した位置に設けられる、請求項４に記載の鉄道車両用台車。
6. 上記枕ばねが載置された上記側梁下壁は、排水用穴をさらに有する、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両用台車。

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