JP2019177740A - 鉄道車両の軸箱支持装置及び弾性ブッシュ軸体 - Google Patents

Abstract

【課題】軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加が抑制され且つ点検を簡単に行える軸梁式の軸箱支持装置を提供する。【解決手段】弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部を有する。軸梁の筒状部は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、前記凹部の底面との間に隙間をあけた状態で前記凹部に挿入された凸状のストッパ部を有する。前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である。【選択図】図４

Description

本発明は、車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた鉄道車両の台車において軸箱を台車枠に連結する軸箱支持装置及び弾性ブッシュ軸体に関する。

鉄道車両台車の軸箱支持装置として軸梁式のものが知られている。軸梁式の軸箱支持装置では、軸箱から突出した軸梁の筒状部に、心棒が挿通されたゴムブッシュを挿入し、当該心棒のうちゴムブッシュから食み出した両端部が台車枠に連結される。走行性能の観点から、ゴムブッシュのバネ定数が小さい方が好ましい場合がある。しかし、踏面ブレーキの作動時には、車輪が車両長手方向外側に向けて強く押されることで軸梁が心棒に対して車両長手方向外側に大きく変位するので、ゴムブッシュのバネ定数が小さいとゴムが大きく歪むことになる。そのため、ゴムの耐久性を確保する観点から、ゴムブッシュに変位抑制機構を内蔵したものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−４３１４２号公報

しかし、特許文献１の構成では、変位抑制機構がゴムブッシュの内部に設けられており、ゴムブッシュの構造が複雑になるため、部品コストが増加することになる。

そこで本発明は、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止すると共に、コストの増加が抑制される軸梁式の軸箱支持装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る鉄道車両の軸箱支持装置は、車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両の軸箱支持装置であって、前記軸箱から車両長手方向に延びた梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、前記弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部を有し、前記筒状部は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、前記凹部の底面との間に隙間をあけた状態で前記凹部に挿入された凸状のストッパ部を有し、前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である。

前記構成によれば、踏面ブレーキの作動により車輪が車両長手方向外側に押されることで軸梁が心棒に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁の筒状部のストッパ部の先端面が弾性ブッシュの凹部の底面を押圧し、心棒から車両長手方向内側に向けた抗力を受ける。これにより、踏面ブレーキの作動時に軸梁が心棒に対して過度に車両長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュの過度な歪みが防止される。そして、ストッパ部は軸梁の筒状部に設けられて弾性ブッシュより強度が高いため、互いに接触してもコストの低い弾性ブッシュを被ダメージ部とすることができる。また、弾性ブッシュの構造を複雑にせずに済むため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制できる。

本発明の他態様に係る鉄道車両の軸箱支持装置は、車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両の軸箱支持装置であって、前記軸箱から車両長手方向に延びた梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、前記軸梁は、前記心棒又は前記台車枠の一部に対して隙間をあけた状態で車両長手方向内側から車両長手方向に対向するストッパ部を有し、前記隙間の車両長手方向寸法は、前記弾性ブッシュの肉厚よりも小さい。

前記構成によれば、踏面ブレーキの作動により車輪が車両長手方向外側に押されることで軸梁が心棒に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁のストッパ部が心棒又は台車枠に干渉する。これにより、踏面ブレーキの作動時に軸梁が心棒に対して過度に車体長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュの過度な歪みが防止される。そして、ストッパ部は軸梁に設けられており、台車を分解せずとも外部から視認可能であるため、点検が容易になる。また、弾性ブッシュを特別な構造にする必要がないため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制でき且つ点検を簡単に行うことができる。

本発明によれば、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制でき且つ点検を簡単に行うことができる。

第１実施形態に係る鉄道車両の台車の車幅方向から見た側面図である。 図１に示す台車の軸箱支持装置の側面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図４に示す第２半筒部の内周面側から見た斜視図である。 変形例の図５相当の図面である。 第２実施形態に係る軸梁の筒状部及びその近傍の水平断面図である。 図７に示す筒状部及びその近傍の斜視図である。

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、車両が走行する方向を車両長手方向（前後方向）とし、それに直交する横方向を車幅方向（左右方向）として定義する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る鉄道車両の台車１の車幅方向から見た側面図である。図１に示すように、台車１は、二次サスペンション３（例えば、空気バネ）を介して車体２を支持する台車枠４を備える。台車枠４の車両長手方向の両側には、一対の輪軸５が配置されている。輪軸５は、車幅方向に延びた車軸５ａと、車軸５ａの両側の部分に設けられた車輪５ｂとを有する。

車軸５ａの車幅方向の両端部は、軸受６を介して軸箱７に収容されている。軸箱７は、軸梁式の軸箱支持装置８を介して台車枠４に連結されている。台車枠４と軸箱７との間には、一次サスペンション９（例えば、コイルバネ）が介設されている。車輪５ｂの踏面に対向する位置には、車輪５ｂの踏面を車両長手方向の内側から外側に向けて押圧する踏面ブレーキ１０が配置されている。

図２は、図１に示す台車１の軸箱支持装置８の側面図である。図２に示すように、軸箱支持装置８は、軸箱７を台車枠４に連結する軸梁１１を備える。軸梁１１は、軸箱７から一体的に車両長手方向において台車中央側に向けて延びた梁部１２と、梁部１２の先端に設けられた筒状部１３とを有する。筒状部１３は、軸線が車幅方向に向いた円筒形状の内周面を有し、車幅方向両側に向けて開口している。

筒状部１３は、車両長手方向に二分割されている。具体的には、筒状部１３は、梁部１２の先端に一体に設けられた第１半筒部１４と、第１半筒部１４とは別体であり第１半筒部１４に車両長手方向内側から重ねられる第２半筒部１５とに分割されており、第２半筒部１５は、第１半筒部１４に締結部材Ｂ１（例えば、ボルト及びナット）により固定されている。

図３は、図２のIII−III線断面図である。図２及び３に示すように、筒状部１３の内部空間には、心棒１６が挿通されている。心棒１６は、円柱部１６ａと、円柱部１６ａの車幅方向の両側に設けられた一対の円錐状のフランジ部１６ｂと、一対のフランジ部１６ｂの両側面から車幅方向外側に向けて突出した突起部１６ｃとを有する。突起部１６ｃは、筒状部１３から車幅方向両側に突出する。

筒状部１３と心棒１６との間には、弾性ブッシュ１７が介装されている。弾性ブッシュ１７は、例えば、ゴムブッシュである。弾性ブッシュ１７は、円筒部１７ａと、円筒部１７ａの車幅方向の両側に設けられた一対の円錐状のフランジ部１７ｂとを有し、心棒１６に外嵌されて加硫接着されている。即ち、互いに一体化された心棒１６と弾性ブッシュ１７とが、弾性ブッシュ軸体２２を構成している。弾性ブッシュ１７の円筒部１７ａは、心棒１６の円柱部１６ａに接着されている。弾性ブッシュ１７のフランジ部１７ｂは、心棒１６のフランジ部１６ｂに接着されている。第１半筒部１４及び第２半筒部１５は、締結部材Ｂ１により互いに固定された状態で弾性ブッシュ１７を介して心棒１６を挟持する。筒状部１３は、弾性ブッシュ１７の弾性により、心棒１６に対して前後、左右、上下及び車幅方向を軸線とする回転方向への相対的な変位が許容される。

台車枠４には、一対の受け座１８が下方に突出して設けられている。一対の受け座１８の各々には、下方及び車幅方向両側に開放された溝部１８ａが形成されている。溝部１８ａには、心棒１６の突起部１６ｃが下方から嵌入される。その状態で、心棒１６の突起部１６ｃの下面を蓋部材１９が支持した状態で、蓋部材１９が締結部材Ｂ２（例えば、ボルト）により下方から受け座１８に固定される。

図４は、図３のIV−IV線断面図である。図５は、図４に示す第２半筒部１５の内周面側から見た斜視図である。図４及び５に示すように、弾性ブッシュ１７は、例えば、筒状のゴム筒本体２０と、ゴム筒本体２０の外周面を覆う筒状の外殻２１とを有する。弾性ブッシュ１７は、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部１７ｃを有する。弾性ブッシュ１７の凹部１７ｃにおける径方向の肉厚Ｔ１は、弾性ブッシュ１７のうち凹部１７ｃに隣接する他の部分における径方向の肉厚Ｔ２の半分以下、好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下である。

第２半筒部１５は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出した凸状のストッパ部１５ａを有する。ストッパ部１５ａは、車両長手方向外側に向いた先端面１５ｂを有する。先端面１５ｂの形状は特に限定されず、本実施形態ではストッパ部１５ａの先端面１５ｂは、心棒１６の長手方向（車幅方向）に沿った向きに長い形状である。先端面１５ｂは、例えば、長円形、楕円形、四角形等の形状とし得る。例えば、ストッパ部１５ａの先端面１５ｂは、心棒１６の外周面に対応する曲面形状にすることで心棒１６に対向する先端面１５ｂの受圧面積を増やしてもよい。また、ストッパ部１５ａは、半筒部１５に嵌合又は締結で固定された別体構造であってもよい。ストッパ部１５ａは、心棒１６の軸心と同一高さに配置され、心棒１６の鉛直方向中心に対して車両長手方向内側（台車中央側）から水平対向している。

ストッパ部１５ａは、第２半筒部１５が第１半筒部１４に固定された状態において、弾性ブッシュ１７の凹部１７ｃの底面１７ｄと先端面１５ｂとの間に隙間Ｃをあけた状態で凹部１７ｃに挿入される。弾性ブッシュ１７の肉厚の先端面１５ｂの面方向の最大長さは、心棒１６の円柱部１６ａの外径の２５％以上、好ましくは３０％以上、更に好ましくは４０％以上である。本実施形態では、先端面１５ｂは長円形であるため、先端面１５ｂの面方向の幅Ｗ（即ち、車幅方向の幅）が、円柱部１６ａの外径の２５％以上、好ましくは３０％以上、更に好ましくは４０％以上である。本実施形態のように、ストッパ部１５ａの先端面１５ｂの形状を心棒１６の長手方向（車幅方向）に延びた形状とすれば、ストッパ部１５ａが心棒１６から圧力を受ける受圧面積を好適に増やすことができる。

以上に説明した構成によれば、踏面ブレーキ１０の作動により車輪５ｂが車両長手方向外側に押されることで軸梁１１が心棒１６に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁１１の筒状部１３のストッパ部１５ａの先端面１５ｂが、弾性ブッシュ１７の凹部１７ｃの底面１７ｄを押圧し、心棒１６から車両長手方向内側に向けた抗力を受ける。これにより、踏面ブレーキ１０の作動時に軸梁１１が心棒１６に対して過度に車体長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュ１７のゴム筒本体２０の過度な歪みが防止される。よって、弾性ブッシュ１７のバネ定数を小さくすることもでき、走行性能を高めることができる。また、ストッパ部１５ａと凹部１７ｃの底面１７ｄとの間に隙間Ｃがあるため、踏面ブレーキ１０の作動時以外のときにはストッパ部１５ａが弾性ブッシュ１７の車両長手方向の弾性変形を阻害することもない。

そして、先端面１５ｂを有するストッパ部１５ａは軸梁１１の筒状部１３に設けられており、弾性ブッシュ１７より強度が高いため、互いに接触してもコストの低い弾性ブッシュ１７を被ダメージ部とすることができる。また、弾性ブッシュ１７の構造を複雑にせずに済むため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁１１と心棒１６との間に介装された弾性ブッシュ１７の車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制できる。

また、先端面１５ｂの面方向の最大長さは、心棒１６の円柱部１６ａの外径の２５％以上であるので、踏面ブレーキ１０が作動してストッパ部１５ａの先端面１５ｂが心棒１６から抗力を受けたときに、先端面１５ｂが受ける単位面積当たりの力が過大になることが防止され、ストッパ部１５ａ及び弾性ブッシュ１７の耐久性を高めることができる。また、ストッパ部１５ａ及び凹部１７ｃは、弾性ブッシュ１７が筒状部１３に対して回動することを防ぐ位置決めピンの役目も果たすことができ、別途位置決めピンを設ける必要性を無くすことができる。

図６は、変形例の図４相当の図面である。図６に示すように、変形例として、軸梁１１１の筒状部１１３は、上下に分割されたものとしてもよい。筒状部１１３は、梁部１１２の先端に一体に設けられた第１半筒部１１４と、第１半筒部１１４とは別体であり第１半筒部１１４に下方から重ねられる第２半筒部１１５とに分割されている。第２半筒部１１５は、第１半筒部１１４に締結部材（図示せず）により固定されている。なお、第１半筒部１１４と第２半筒部１１５とは互いに上下逆転した配置としてもよい。

第１半筒部１１４は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、車両長手方向外側に向いた先端面１１４ｂを有するストッパ部１１４ａを備える。ストッパ部１１４ａは、心棒１６の軸心Ｏと同一高さに配置されているため、第１半筒部１１４のうちストッパ部１１４ａが設けられた部分は、心棒１６の軸心Ｏよりも下方に突出している。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、第１半筒部と第２半筒部とを心棒の軸心を通る水平線上で上下分割し、ストッパ部を第１半筒部に設ける第１半ストッパ部と第２半筒部に設ける第２半ストッパ部とに分割して設けてもよい。その場合、ストッパ部は、弾性ブッシュと干渉せずに第１半筒部及び第２半筒部が互いに上下方向に着脱できる形状にするとよい。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る軸梁２１１の筒状部２１３及びその近傍の水平断面図である。図８は、図７に示す筒状部２１３及びその近傍の斜視図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図７及び８に示すように、第２実施形態では、軸梁２１１は、梁部２１２及び筒状部２１３を有し、筒状部２１３は、踏面ブレーキ１０（図１参照）の作動時における心棒１６に対する軸梁２１１の過変位を防止するストッパ部２１３ａを有する。ストッパ部２１３ａは、心棒１６のうち弾性ブッシュ１７よりも車幅方向外側に食み出した部分であるフランジ部１６ｂに対して車両長手方向に隙間Ｃをあけた状態で車両長手方向内側から対向している。具体的には、ストッパ部２１３ａは、筒状部２１３のうち車両長手方向内側（台車中央側）の先端部から車幅方向両側に突出している。本実施形態では、ストッパ部２１３ａは、筒状部２１３のうちストッパ部２１３ａに隣接する他の部分よりも厚肉に形成されている。ストッパ部２１３ａと心棒１６のフランジ部１６ｂとの間の隙間Ｃの車両長手方向寸法は、弾性ブッシュ１７の肉厚よりも小さい。

このような構成によれば、踏面ブレーキ１０（図１参照）の作動により車輪５ｂ（図１参照）が車両長手方向外側に押されることで軸梁２１１が心棒１６に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁２１１の筒状部２１３のストッパ部２１３ａが心棒１６のフランジ部１６ｂに干渉する。これにより、踏面ブレーキ１０の作動時に軸梁２１１が心棒１６に対して過度に車体長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュ１７の過度な歪みが防止される。よって、弾性ブッシュ１７のバネ定数を小さくすることもでき、走行性能を高めることができる。

そして、ストッパ部２１３ａは軸梁２１１に設けられており、台車を分解せずとも外部から視認可能であるため、点検が容易になる。また、弾性ブッシュ１７を特別な構造にする必要がないため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁２１１と心棒１６との間に介装された弾性ブッシュ１７の車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制でき且つ点検を簡単に行うことができる。

なお、筒状部２１３は、左右分割又は上下分割された構成でもよいし、分割されていない構成でもよい。また、ストッパ部２１３ａは、必ずしも筒状部２１３に設けなくてもよい。例えば、軸梁２１１の梁部２１２にストッパ部を設け、心棒１６（及び台車枠４）に対して軸梁２１１が車両長手方向外方に過変位しようとしたときに、当該ストッパ部が台車枠４（例えば、受け座１８）に干渉する構成としてもよい。また、台車１は、一次サスペンション９にコイルバネを用いる代わりに板バネを用いて台車枠から側梁を省き、前後一対の軸箱７が当該板バネの長手方向両側の端部を下方から夫々支持し、当該板バネの長手方向の中央部が台車枠の横梁を下方から支持する構成としてもよい。

１ 台車
４ 台車枠
５ｂ 車輪
７ 軸箱
８ 軸箱支持装置
１０ 踏面ブレーキ
１１，１１１，２１１ 軸梁
１２，１１２，２１２ 梁部
１３，１１３，２１３ 筒状部
１５ａ，１１４ａ，２１３ａ ストッパ部
１５ｂ，１１４ｂ 先端面
１６ 心棒
１６ａ 円柱部
１６ｂ フランジ部
１６ｃ 突起部
１７ 弾性ブッシュ
１７ｃ 凹部
１７ｄ 底面
２２ 弾性ブッシュ軸体
Ｃ 隙間

Claims (5)

1. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両の軸箱支持装置であって、
   前記軸箱から車両長手方向に延びた梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、
   前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
   前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
   前記弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部を有し、
   前記筒状部は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、前記凹部の底面との間に隙間をあけた状態で前記凹部に挿入された凸状のストッパ部を有し、
   前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である、鉄道車両の軸箱支持装置。
2. 前記ストッパ部の先端面の面方向の最大長さは、前記心棒のうち前記凹部と車幅方向位置が同じ位置にある部分における外径の２５％以上である、請求項１に記載の鉄道車両の軸箱支持装置。
3. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において、台車枠と軸箱を連結し、前記軸箱から車両長手方向に延びた梁部を有する軸梁の前記梁部の先端に設けられた車幅方向両側に開口された筒状部に挿通される弾性ブッシュ軸体であって、
   車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
   前記心棒に外嵌された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
   前記弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部であって、前記筒状部の内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出する凸状のストッパ部が当該凹部の底面に対して隙間をあけた状態で挿入される凹部を有し、
   前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である、弾性ブッシュ軸体。
4. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両の軸箱支持装置であって、
   前記軸箱から車両長手方向に延びた梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、
   前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
   前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
   前記軸梁は、前記心棒又は前記台車枠の一部に対して隙間をあけた状態で車両長手方向内側から車両長手方向に対向するストッパ部を有し、
   前記隙間の車両長手方向寸法は、前記弾性ブッシュの肉厚よりも小さい、鉄道車両の軸箱支持装置。
5. 前記ストッパ部は、前記筒状部の車両長手方向内側の部分から車幅方向に突出し、前記心棒のうち前記弾性ブッシュよりも車幅方向外側に食み出した部分に対して前記隙間をあけて車両長手方向に対向している、請求項４に記載の鉄道車両の軸箱支持装置。

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