JP2018144685A - 鉄道車両用台車枠及びそれを備えた鉄道車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】異なる車種間で台車枠の大部分を共通化することを可能とし、台車の設計効率や組立効率を向上させる。【解決手段】鉄道車両用台車枠は、車幅方向に延びる横梁と、前記横梁に接合された機器受ブロックと、を備える。前記機器受ブロックは、前記横梁に接合されるベース部と、主電動機が取り付けられる主電動機上部受座、歯車箱の受座が接合される歯車箱受座基部、一本リンク牽引装置の受座が接合される一本リンク受座基部、及び、ブレーキ装置が取り付けられるブレーキ受座のうち少なくとも2つと、を一体的に有する。【選択図】図3

Description

本発明は、鉄道車両用台車枠及びそれを備えた鉄道車両に関する。
鉄道車両の駆動台車では、主電動機、歯車箱、牽引装置、ブレーキ装置等の各種機器が台車枠に搭載されるため、台車枠には各機器を取り付けるための受座が設けられている。
特開2014−37186号公報
しかし、主電動機、歯車箱、牽引装置等の各機器は車種毎の仕様により異なるため、台車枠における各機器の支持構造部を車種毎に変更する必要がある。そのため、車種が変わる度に台車枠全体を強度やレイアウト等の観点から新たに設計し直したり、組立手順等を見直したりする必要が生じる。
そこで本発明は、異なる車種間で台車枠の大部分を共通化することを可能とし、台車の設計効率や組立効率を向上させることを目的とする。
本発明の一態様に係る鉄道車両用台車枠は、車幅方向に延びる横梁と、前記横梁に接合された機器受ブロックと、を備え、前記機器受ブロックは、前記横梁に接合されるベース部と、主電動機が取り付けられる主電動機上部受座、歯車箱の受座が接合される歯車箱受座基部、一本リンク牽引装置の受座が接合される一本リンク受座基部、及び、ブレーキ装置が取り付けられるブレーキ受座のうち少なくとも2つと、を一体的に有する。
前記構成によれば、主電動機上部受座、歯車箱受座基部、一本リンク受座基部及びブレーキ受座のうち少なくとも2つが一体化された機器受ブロックが横梁に接合されるので、機器受ブロックの受座を変更したり、受座基部に接合される受座を変更したりすることで、横梁を変更することなく台車に搭載される各機器の位置等を変更できる。よって、異なる車種間で台車枠の大部分を共通化することが可能になるため、台車枠の強度設計が容易になり、設計効率や組立効率が向上する。
本発明によれば、異なる車種間で台車枠の大部分を共通化することが可能となり、台車の設計効率や組立効率が向上する。
実施形態に係る鉄道車両の模式図である。 図1に示す鉄道車両の駆動台車の側面図である。 図2に示す駆動台車の台車枠の上面図である。 図3に示す台車枠の上方から見た斜視図である。 図4に示す機器受ブロックの上面図である。 図4に示す機器受ブロックの正面図である。 図4に示す機器受ブロックの下面図である。 図4に示す機器受ブロックの背面図である。 図4に示す機器受ブロックに歯車箱受座及び一本リンク受座が接合された状態の台車枠の斜視図である。 図9に示す台車枠の一本リンク受座及びその近傍を下方から見た斜視図である。 図9に示す台車枠に主電動機下部受座を固定して主電動機を取り付けた状態を車幅方向から見た断面図である。 図9に示す台車枠に歯車箱を取り付けた状態を車幅方向から見た断面図である。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が走行する方向であって車体が延びる方向を車両長手方向とし、それに直交する横方向を車幅方向として定義する。車両長手方向は前後方向とも称し、車幅方向は左右方向とも称しえる。
図1は、実施形態に係る鉄道車両1の模式図である。図1に示すように、鉄道車両1は、少なくとも第1車両2及び第2車両3を備えた編成列車である。第1車両2は、車体4と、主電動機が搭載された駆動台車5とを有し、第2車両3は、車体6と、主電動機が搭載されていない非駆動台車7とを有する。本実施形態では、駆動台車5と非駆動台車7との間で、台車枠10の基本構成が互いに共通しているので、以下では主に駆動台車5について説明する。
図2は、図1に示す鉄道車両1の駆動台車5の側面図である。なお、図2では主電動機や歯車箱等の図示が省略されている。図2に示すように、駆動台車5は、二次サスペンションとなる空気バネ8を介して車体4を下方から支持する。駆動台車5は、空気バネ8が搭載される台車枠10を備える。台車枠10は、車幅方向に延びる横梁11を備えるが、横梁11の車幅方向両端部から車両長手方向に延びる側梁を備えていない。横梁11の車両長手方向両側には、それぞれ車幅方向に沿って延びる一対の車軸12が配置される。車軸12の車幅方向両側の部分には車輪13が設けられる。車軸12の車幅方向両側の端部には、車輪13よりも車幅方向外側にて車軸12を回転自在に支持する軸受14が設けられ、軸受14は軸箱15に収容される。
横梁11の車幅方向の端部は、軸箱支持装置16によって軸箱15に連結される。軸箱支持装置16は、軸箱15から車両長手方向に横梁11側に向けて延びた軸梁17を備える。台車枠10は、横梁11から軸梁17に向けて突出した受け座18を有し、軸梁17の先端部は、受け座18にゴムブッシュ(図示せず)を介して弾性結合される。車両長手方向に離間した一対の軸箱15は、車両長手方向に延びた板バネ19の長手方向両側の端部19bを夫々支持する。板バネ19の長手方向の中央部19aは、横梁11の車幅方向の端部を下方から支持する。これにより、横梁11は、板バネ19を介して軸箱15に支持される。即ち、板バネ19は、一次サスペンションの機能と従来の側梁の機能とを兼ねる。
板バネ19は、側面視で下方に凸な弓形状を有する。横梁11の車幅方向端部の下部には、下方に凸な円弧状の下面を有する押圧部材20が設けられ、押圧部材20が板バネ19の中央部19aに上方から載せられて離間可能に接触する。即ち、板バネ19を押圧部材20に対して上下方向に固定しない状態で、横梁11からの重力による下方荷重によって押圧部材20が板バネ19の上面に接触する。即ち、押圧部材20は、固定具により板バネ19に固定されることなく、横梁11からの重力による下方荷重とそれに対する板バネ19の反力との圧力によって板バネ19を押圧する状態が保たれる。これにより、板バネ19は、押圧部材20の下面に対して押圧領域を変化させながら揺動可能である。なお、押圧部材20は、板バネ19の中央部19aの上面に直接的に載せられてもよいし、介在物(例えば、緩衝シート)を介して間接的に載せられてもよい。
軸箱15の上端部には支持部材21が取り付けられ、板バネ19の端部19bは支持部材21を介して軸箱15に下方から支持される。支持部材21の上面は、側面視で台車中央側に向けて傾斜している。板バネ19の端部19bも、支持部材21に対して上下方向に固定しない状態で支持部材21に上方から載せられる。支持部材21は、軸箱15の上に設置された防振部材22(例えば、ゴム)と、防振部材22の上に設置されて防振部材22に位置決めされた受部材23とを有する。受部材23は、板バネ19の端部19bが収容される凹部を有し、当該凹部は、上方及び台車中央側に向けて開放されている。受部材23の凹部の底面と板バネ19の端部19bとの間には、板バネ19及び受部材23よりも硬度が低い図示しないシート(例えば、ゴムシート)が挟まれている。
図3は、図2に示す駆動台車5の台車枠10の上面図である。図4は、図3に示す台車枠10の上方から見た斜視図である。図3及び4に示すように、台車枠10は、横梁11と、横梁11に溶接にて接合された4つのブレーキ受座29と、横梁11に溶接にて接合された一対の機器受ブロック30とを備える。4つのブレーキ受座29は、横梁11に対して車両長手方向及び車幅方向に対称に配置されている。一対の機器受ブロック30は、上方から見て横梁11の中心を基準として点対称に配置されている。
横梁11は、車幅方向に延びて互いに車両長手方向に離間した一対の横梁本体25と、一対の横梁本体25の両端部に架け渡すように一対の横梁本体25の下面に接合された下板26(図2参照)と、一対の横梁本体25の両端部に架け渡すように一対の横梁本体25の上面に接合された上板27とを有する。横梁本体25は、管状部材である。一対の横梁本体25の少なくとも一方の内部空間は、空気バネ8用の補助空気室とするために密閉されている。ブレーキ受座29は、横梁本体25の上部及び下部に設けられるとともに、機器受ブロック30から車幅方向外側に離間した状態で横梁本体25に上下面にそれぞれ接合されている。ブレーキ受座29には、ブレーキ装置(図示せず)が固定される。ブレーキ受座29は、例えば、T字ブラケットである。
機器受ブロック30は、車幅方向に延びており、横梁本体25の車幅方向中央部であって車両長手方向外側の部分に接合されている。機器受ブロック30の車幅方向寸法は、例えば、横梁本体25の車幅方向寸法の30〜60%である。機器受ブロック30の鉛直方向寸法は、横梁本体25の鉛直方向寸法と略同一である。機器受ブロック30は、例えば、鋳造又は鍛造にて形成された上で細部が機械加工されてなり、正面視で矩形である。
機器受ブロック30は、ベース部31と、主電動機上部受座32と、歯車箱受座基部33と、一対の一本リンク受座基部34と、主電動機下部受座取付部35とを一体的に有する。ベース部31は、機器受ブロック30の接合インターフェースであって、横梁本体25の車両長手方向外側の面に対向して横梁本体25に接合される部分である。主電動機上部受座32は、主電動機50の上部取付部50a(図11参照)が固定される受座である。歯車箱受座基部33は、歯車箱受座40(図9参照)が溶接にて接合される基部である。一本リンク受座基部34は、公知の一本リンク牽引装置(図示せず)が取り付けられる一本リンク受座41(図9参照)が接合される基部である。なお、ベース部31、歯車箱受座基部33及び一本リンク受座基部34の表面は平滑に仕上げられている。
図5は、図4に示す機器受ブロック30の上面図である。図6は、図4に示す機器受ブロック30の正面図である。図7は、図4に示す機器受ブロック30の下面図である。図8は、図4に示す機器受ブロック30の背面図である。図4乃至8に示すように、ベース部31は、横梁本体25に当接する背面31aを有し、当該背面31aには軽量化かつ溶接性向上のための肉抜きとして車幅方向に延びる凹部31bが形成されている。主電動機上部受座32は、ベース部31の車両長手方向外側に隣接している。主電動機上部受座32は、ベース部31の上面よりも低い上面32aとベース部31の下面より高い下面32bとを有する。主電動機上部受座32の上面32aには、主電動機係止用の溝32cと主電動機締結用のボルト穴32dとが機械加工により形成されている。溝32cは、車幅方向に延びる部分と車両長手方向に延びる部分とを有する。
歯車箱受座基部33は、主電動機上部受座32と車幅方向に並んで配置され、ベース部31の車両長手方向外側に隣接している。歯車箱受座基部33は、主電動機上部受座32よりも車幅方向に短く、かつ、主電動機上部受座32よりも車両長手方向外方に突出している。歯車箱受座基部33の上面はベース部31の上面と面一であり、歯車箱受座基部33の下面はベース部31の下面と面一である。歯車箱受座基部33の下面には、図7及び11に示すように主電動機下部受座42の締結用のボルト穴33aが機械加工により形成されている。
一対の一本リンク受座基部34は、主電動機上部受座32の下側に隣接し、主電動機上部受座32から下方に突出している。一本リンク受座基部34は、ベース部31の車両長手方向外側に隣接し、ベース部31から車両長手方向外方に突出している。一対の一本リンク受座基部34は、横梁本体25の車幅方向中心を基準として左右対称となるように配置されている。一本リンク受座基部34は、車両長手方向から見て、主電動機上部受座32に近づくにつれて(即ち、上方にいくにつれて)徐々に幅が拡がるようにスカート状に形成されている。一本リンク受座基部34は、下方から見て、ベース部31に近づくにつれて徐々に幅が拡がるようにスカート状に形成されている。一本リンク受座基部34の下面は、横梁本体25の下面及びベース部31の下面と同一平面上に形成されている。
主電動機下部受座取付部35は、一本リンク受座基部34から離間した状態で一本リンク受座基部34と車幅方向に並んで配置されている。主電動機下部受座取付部35は、ベース部31から車両長手方向外方に突出し、かつ、主電動機上部受座32から下方に突出している。主電動機下部受座取付部35の下面35aには、図7及び11に示すように主電動機下部受座42の締結用のボルト穴35bが機械加工により形成されている。
図9は、図4に示す機器受ブロック30に歯車箱受座40及び一本リンク受座41が接合された状態の台車枠10の斜視図である。図10は、図9に示す台車枠10の一本リンク受座41及びその近傍を下方から見た斜視図である。図9に示すように、機器受ブロック30の歯車箱受座基部33の車両長手方向外側の面には、歯車箱受座40が溶接にて接合されている。歯車箱受座40は、歯車箱受座基部33から車両長手方向外方に突出する水平壁部40aと、水平壁部40aの周縁から下方に突出して且つ歯車箱受座基部33に接合される周壁部40bとを有する。水平壁部40aには、ロッド挿通孔40cが形成されている。周壁部40bの車両長手方向外側の部分には、切欠40dが形成されている。ロッド挿通孔40の中心は、歯車箱受座基部33の中心から車幅方向外方にずれているが、歯車箱受座40のうち歯車箱受座基部33との接合部40eの側面は、歯車箱受座基部33の側面と面一に形成されている。
図9及び10に示すように、機器受ブロック30の一本リンク受座基部34の下面には、一本リンク受座41が接合されている。具体的には、一本リンク受座41は、横梁本体25及び機器受ブロック30の両方に接合されている。即ち、一本リンク受座41の上面の周縁は、横梁本体25、ベース部31及び一本リンク受座基部34に連続して溶接されている。これにより、一本リンク受座41は、横梁本体25及び機器受ブロック30から下方に突出している。一本リンク受座41には、一本リンク牽引装置(図示せず)が取り付けられるボルト穴41aが形成されている。
図11は、図9に示す台車枠10に主電動機下部受座42を固定して主電動機50を取り付けた状態を車幅方向から見た断面図である。図9及び11に示すように、横梁本体25には機器受ブロック30が接合され、機器受ブロック30には、主電動機50の下部取付部50bが取り付けられる主電動機下部受座42が固定されている。主電動機下部受座42は、受座部42aと、第1固定部42bと、第2固定部42cと、第1アーム部42d(連結部)と、第2アーム部42e(連結部)とを有する。受座部42aは、機器受ブロック30の主電動機上部受座32の下方に位置する。受座部42aには、主電動機50が固定されるボルト穴42fが形成されている。
第1固定部42bは、受座部42aに近い方の機器受ブロック30の主電動機下部受座取付部35のボルト穴35b(図7参照)にボルトB1を締結することで、当該機器受ブロック30に固定される。第2固定部42cは、受座部42aから遠い方の機器受ブロック30の歯車箱受座基部33のボルト穴33aにボルトB2を締結することで、当該機器受ブロック30に固定される。第1アーム部42dは、受座部42aを第1固定部42bに連結している。第2アーム部42eは、受座部42aを第2固定部42cに連結している。第1アーム部42dは、受座部42aから近い方の横梁本体25に上方に向けて延び、第2アーム部42eは、受座部42aから遠い方の横梁本体25に向けて車両長手方向に延びている。即ち、第1アーム部42dと第2アーム部42eとは、互いに異なる角度に延びている。
主電動機50の上部取付部50aは、機器受ブロック30の主電動機上部受座32の上面32aに載せられる横突出部50cと、横突出部50cから下方に突出した係止部50dとを有する。主電動機50の係止部50dは、機器受ブロック30の主電動機上部受座32の溝32cに挿入係止される。主電動機50の横突出部50cは、主電動機上部受座32のボルト穴32dにボルトB3を締結することで主電動機上部受座32に固定される。主電動機50の下部取付部50bは、主電動機下部受座42の受座部42aに当接する縦突出部50eを有する。主電動機50の縦突出部50eは、主電動機下部受座42の受座部42aのボルト穴42fにボルトB4を締結することで受座部42aに固定される。
図12は、図9に示す台車枠に歯車箱54を取り付けた状態を車幅方向から見た断面図である。図12に示すように、機器受ブロック30に接合された歯車箱受座40には、ロッド挿通孔40cを下方に挿通するロッド52が取付具53により取り付けられ、当該ロッド52の下部には歯車箱54(減速機)が取付具55により取り付けられている。歯車箱54は、主電動機50と車幅方向に並んで配置されており、歯車箱54の入力軸は主電動機50の出力軸に自在継手(図示せず)を介して接続されている。歯車箱54は、主電動機50から伝達される回転動力を減速する歯車群を有し、その減速された回転動力を車軸12に伝達する。
なお、上記では駆動台車5の台車枠10について説明したが、非駆動台車7にも台車枠10が共用される。即ち、非駆動台車7の台車枠10には、歯車箱受座40及び主電動機下部受座42が設けられないものの、非駆動台車7の台車枠10は、横梁11、機器受ブロック30及び一本リンク受座41を有する。
以上に説明した構成によれば、主電動機上部受座32、歯車箱受座基部33及び一本リンク受座基部34が一体化された機器受ブロック30が横梁11に接合されるので、ベース部31を変更しないように主電動機上部受座32を変更する或いは歯車箱受座基部33に接合される歯車箱受座40を変更することで、横梁11を変更することなく駆動台車5に搭載される主電動機50や歯車箱54の位置等を変更できる。よって、異なる車種間で台車枠10の大部分を共通化することが可能になるため、台車枠10の強度設計が容易になり、設計効率が向上するとともに、組立作業の標準化を図ることができる。また、機器受ブロック30には、主電動機上部受座32、歯車箱受座基部33及び一本リンク受座基部34が一体化されているため、部品点数と溶接線とを大幅に削減することもできる。
また、横梁本体25の長手方向に沿って長尺の機器受ブロック30が、横梁本体25に接合されているため、機器受ブロック30が横梁11の剛性向上にも寄与できる。また、主電動機上部受座32と車幅方向に並んだ歯車箱受座基部33は、主電動機上部受座32よりも車幅方向に短く、かつ、主電動機上部受座32よりも車両長手方向に突出しているため、機器受ブロック30の大型化を防ぎながら、歯車箱受座40の接合作業も行い易くできる。
また、一本リンク受座基部34は、主電動機上部受座32から下方に突出し、かつ、ベース部31から車両長手方向外方に突出しているため、一本リンク受座基部34が主電動機上部受座32及びベース部31の夫々に互いに異なる角度で接続され、補強構造を減らしながら一本リンク受座基部34の強度を高めることができる。
また、主電動機下部受座42のうち主電動機50が固定される受座部42aが、互いに延在角度の異なる第1アーム部42dと第2アーム部42eとで支持され、かつ、第1アーム部42dと第2アーム部42eとが一対の横梁本体25の夫々に機器受ブロック30を介して接続されているため、受座部42aが主電動機50を強固に支持できるとともに横梁11への伝達荷重の偏りも抑制できる。
また、車両長手方向から見た正面視で車幅方向に延びた矩形状を有する機器受ブロック30は、その高さ寸法が横梁11の高さ寸法と略同一であるため、正面視で機器受ブロック30が横梁11と重なり、機器受ブロック30が他部材の邪魔になることも防止できる。
また、駆動台車5では、機器受ブロック30に歯車箱受座40を接合して且つ主電動機下部受座42を固定する一方、非駆動台車7では、機器受ブロック30に歯車箱受座40を接合せず且つ主電動機下部受座42を固定しないことが可能になる。よって、駆動台車5と非駆動台車7との間で台車枠10の共通化を図りながら、非駆動台車7に無駄な部品が設けられることを防止できる。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、ブレーキ受座も機器受ブロックに一体化してもよい。その場合、機器受ブロックを車幅方向両側に延長し、その延長部分にブレーキ装置を取り付け可能なボルト穴を形成してブレーキ受座にするとよい。台車枠10は、側梁を省略したものとしたが、側梁を有するものでもよい。横梁11は、一対の横梁本体25を有する形態に限られず、他の形態でもよい。主電動機下部受座42は、横梁本体25が補助空気室として用いられない場合等には、横梁本体25に固定されてもよい。
1 鉄道車両
5 駆動台車
7 非駆動台車
10 台車枠
11 横梁
25 横梁本体
29 ブレーキ受座
30 機器受ブロック
31 ベース部
32 主電動機上部受座
33 歯車箱受座基部
34 一本リンク受座基部
35 主電動機下部受座取付部
40 歯車箱受座
41 一本リンク受座
42 主電動機下部受座
42a 受座部
42b 第1固定部
42c 第2固定部
42d 第1アーム部(連結部)
42e 第2アーム部(連結部)
50 主電動機
54 歯車箱

Claims (7)

  1. 車幅方向に延びる横梁と、
    前記横梁に接合された機器受ブロックと、を備え、
    前記機器受ブロックは、
    前記横梁に接合されるベース部と、
    主電動機が取り付けられる主電動機上部受座、歯車箱の受座が接合される歯車箱受座基部、一本リンク牽引装置の受座が接合される一本リンク受座基部、及び、ブレーキ装置が取り付けられるブレーキ受座のうち少なくとも2つと、を一体的に有する、鉄道車両用台車枠。
  2. 前記機器受ブロックは、前記主電動機上部受座、前記歯車箱受座基部及び前記一本リンク受座基部を一体的に有し、
    前記ブレーキ受座は、前記機器受ブロックから離間した状態で前記横梁に接合されている、請求項1に記載の鉄道車両用台車枠。
  3. 前記歯車箱受座基部は、前記主電動機上部受座と車幅方向に並んで配置されており、
    前記歯車箱受座基部は、前記主電動機上部受座よりも車幅方向に短く、かつ、前記主電動機上部受座よりも車両長手方向に突出している、請求項2に記載の鉄道車両用台車枠。
  4. 前記一本リンク受座基部は、前記主電動機上部受座の下側に隣接し、かつ、前記ベース部の車両長手方向外側に隣接しており、
    前記一本リンク受座基部は、前記主電動機上部受座から下方に突出し、かつ、前記ベース部から車両長手方向外方に突出している、請求項2又は3に記載の鉄道車両用台車枠。
  5. 前記機器受ブロックは、正面視で矩形であり、その高さ寸法が前記横梁の高さ寸法と略同一である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車枠。
  6. 前記横梁又は前記機器受ブロックに固定され、前記主電動機が固定される主電動機下部受座を更に備え、
    前記横梁は、車幅方向に延びて車両長手方向に間隔をあけた一対の横梁本体を有し、
    前記主電動機下部受座は、前記主電動機が固定される受座部と、前記一対の横梁本体又は前記機器受ブロックの一方に固定される第1固定部と、前記一対の横梁本体又は前記機器受ブロックの他方に固定される第2固定部と、前記受座部を前記第1固定部及び前記第2固定部に連結する連結部とを有する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車枠。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の台車枠を有する駆動台車と、
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載の台車枠を有する非駆動台車と、を備える、鉄道車両。
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