JP2020050260A - Railway vehicle center pin, railway vehicle truck, and method of manufacturing railway vehicle center pin - Google Patents

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正徳 竹内
Masanori Takeuchi
正徳 竹内
健司 三井
Kenji Mitsui
健司 三井
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Abstract

To provide a railway vehicle center pin, a railway vehicle truck, and a method of manufacturing the railway vehicle center pin that can facilitate manufacturing process and secure sufficient mechanical strength.SOLUTION: A center pin 10 connects a vehicle body A of a railway vehicle and a truck frame 2 arranged below the vehicle body A. The center pin 10 includes a cylindrical main body part 30, a flange part 31 protruding more than an outer surface 30e of the main body part 30 at a lower end part 30c of the main body part 30, a stopper receiving part 32 connected to the outer surface 30e of the main body part 30 and receiving a stopper 18 for regulating the displacement of the main body part 30, and a damper receiving part 33 connected to the outer surface 30e of the main body part 30 and receiving a damper 19 for relaxing the vibration of the main body part 30. The main body part 30 and the flange part 31 form an integrally forged object. The stopper receiving part 32 and the damper receiving part 33 respectively form a forged object and the stopper receiving part 32 is welded to the outer surface 30e of the main body part 30.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、鉄道車両用中心ピン、鉄道車両用台車、及び鉄道車両用中心ピンの製造方法に関する。   The present invention relates to a center pin for a railway vehicle, a bogie for a railway vehicle, and a method for manufacturing a center pin for a railway vehicle.

例えば特許文献1及び特許文献2には、鉄道車両用台車が記載されている。鉄道車両用台車は、車輪が取付けられる台車枠と、鉄道車両の車体と台車枠とを連結して台車枠にかかる前後力を車体に伝える牽引装置とを備えている。牽引装置は、車体の底部から垂下する中心ピンの下端部と台車枠とを連結する牽引リンクとを有している。中心ピンは、例えば車体の底部から下方に延在する筒状の本体部と、本体部の上端部から張り出し、締結部材によって車体の底部に締結されるフランジ部と、本体部とフランジ部とを繋ぐように本体部の外側面に設けられる複数のリブ等を含んで構成されている。   For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a bogie for a railway vehicle. The bogie for a railway vehicle includes a bogie frame on which wheels are mounted, and a traction device that connects a vehicle body of the railway vehicle and the bogie frame and transmits a longitudinal force applied to the bogie frame to the vehicle body. The traction device has a traction link connecting a lower end of a center pin hanging from a bottom of the vehicle body and a bogie frame. The center pin is, for example, a cylindrical main body extending downward from the bottom of the vehicle body, a flange protruding from an upper end of the main body, and being fastened to the bottom of the vehicle body by a fastening member, and a main body and a flange. It is configured to include a plurality of ribs and the like provided on the outer surface of the main body so as to be connected.

特開2010−285071号公報JP 2010-285071 A 特許第6034254号公報Japanese Patent No. 6034254

従来の鉄道車両用台車では、本体部やフランジ部等の中心ピンの各構成部品は、溶接によって互いに結合されている。しかし、各構成部品が溶接により結合される場合、構成部品の点数及び形状に応じて溶接個所の増加や溶接位置の複雑化が生じるため、製造工程が煩雑となるおそれがある。また、溶接歪みが生じた場合には、溶接歪みの影響による各構成部品の位置ずれを補正する作業も必要となる。更に、各構成部品の結合位置では、溶接部位に応力が集中し易いため、中心ピンの機械的強度の担保が課題となる。   In a conventional bogie for railway vehicles, the components of the center pin such as the main body and the flange are connected to each other by welding. However, when the components are joined by welding, the number of welding points increases and the welding position becomes complicated depending on the number and shape of the components, and the manufacturing process may be complicated. In addition, when welding distortion occurs, it is necessary to correct the displacement of each component due to the welding distortion. Furthermore, since stress tends to concentrate on the welded portion at the connecting position of each component, it is necessary to ensure the mechanical strength of the center pin.

中心ピンの各構成部品の形成手法としては、溶接の他に鋳造も挙げられる。しかしながら、鋳造で各構成部品を形成する場合、これらの構成部品の表面に、いわゆる巣穴と呼ばれる気泡痕が生じることがある。気泡痕が生じた場合には除去作業が必要となるが、気泡痕の発生の有無や発生位置を予め特定することは困難である。   As a method of forming each component of the center pin, casting may be used in addition to welding. However, when forming each component by casting, a bubble mark called a so-called burrow may be formed on the surface of these components. When a bubble mark is generated, a removal operation is required. However, it is difficult to specify in advance whether or not the bubble mark is generated and the position where the bubble mark is generated.

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、製造工程の簡単化及び機械的強度の十分な担保を実現できる鉄道車両用中心ピン、鉄道車両用台車、及び鉄道車両用中心ピンの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is a railway vehicle center pin, a railway vehicle bogie, and a railway vehicle center pin capable of simplifying a manufacturing process and achieving sufficient mechanical strength. It is an object of the present invention to provide a method for producing the same.

本発明の一側面に係る鉄道車両用中心ピンは、鉄道車両の車体と車体の下方に配置される台車枠とを連結する鉄道車両用中心ピンであって、筒状の本体部と、本体部の一端部において本体部の外側面よりも張り出すフランジ部と、本体部の外側面に対して結合され、本体部の変位を規制するストッパを受けるストッパ受け部と、本体部の外側面に対して結合され、本体部の振動を緩和するダンパを受けるダンパ受け部と、を備え、本体部及びフランジ部は、一体の鍛造体であり、ストッパ受け部及びダンパ受け部は、いずれも鍛造体であり、ストッパ受け部は、本体部の外側面に対して溶接されている。   The center pin for a railway vehicle according to one aspect of the present invention is a center pin for a railway vehicle that connects a vehicle body of a railway vehicle and a bogie frame disposed below the vehicle body, and includes a cylindrical main body, and a main body. A flange portion that protrudes from the outer surface of the main body at one end thereof, a stopper receiving portion that is coupled to the outer surface of the main body and receives a stopper that restricts displacement of the main body, and an outer surface of the main body. And a damper receiving portion for receiving a damper for alleviating vibration of the main body portion, wherein the main body portion and the flange portion are integrally forged, and both the stopper receiving portion and the damper receiving portion are forged bodies. The stopper receiving portion is welded to the outer surface of the main body.

この鉄道車両用中心ピンでは、本体部及びフランジ部を一体の鍛造体とした上で、同じく鍛造体であるストッパ受け部及びダンパ受け部を本体部に対して溶接している。これにより、本体部及びフランジ部の形状を簡単化することが可能となり、形状が簡単化した本体部に対してストッパ受け部を溶接することで、溶接個所の増加や溶接位置の複雑化を回避できる。したがって、製造工程の簡単化が図られる。また、溶接部位への応力集中も緩和することができ、中心ピンの機械的強度を担保できる。更に、この鉄道車両用中心ピンでは、本体部、フランジ部、ストッパ受け部、及びダンパ受け部をいずれも鍛造体とすることで、これらを鋳造で形成する場合と異なり、気泡痕の問題も生じない。したがって、気泡痕の除去作業なども不要であり、製造工程の簡単化が確保される。   In this railcar center pin, the main body and the flange are formed as an integral forged body, and the stopper receiving part and the damper receiving part, which are also forged, are welded to the main body. This makes it possible to simplify the shapes of the main body and the flange. By welding the stopper receiving portion to the simplified main body, it is possible to avoid an increase in welding locations and a complicated welding position. it can. Therefore, the manufacturing process is simplified. In addition, the concentration of stress on the welding portion can be reduced, and the mechanical strength of the center pin can be secured. Further, in this center pin for a railway vehicle, since the main body, the flange, the stopper receiving portion, and the damper receiving portion are all forged bodies, unlike the case where these are formed by casting, there is also a problem of bubble marks. Absent. Therefore, there is no need to remove the bubble traces, and simplification of the manufacturing process is ensured.

上述した鉄道車両用中心ピンでは、ストッパ受け部及びダンパ受け部は、一体の鍛造体であり、ダンパ受け部は、ストッパ受け部を介して本体部の外側面に対して結合されていてもよい。この場合、一体の鍛造体であるストッパ受け部及びダンパ受け部を本体部に溶接することで、溶接個所の増加や溶接位置の複雑化を一層確実に回避できる。   In the above-described center pin for a railway vehicle, the stopper receiving portion and the damper receiving portion are an integral forged body, and the damper receiving portion may be coupled to the outer surface of the main body via the stopper receiving portion. . In this case, by welding the stopper receiving portion and the damper receiving portion, which are integral forgings, to the main body, it is possible to more reliably avoid an increase in welding locations and a complicated welding position.

上述した鉄道車両用中心ピンでは、フランジ部には、車体との結合に用いる締結部材を挿通させる複数の挿通穴が設けられ、フランジ部の周縁部には、各挿通穴の間となる位置にフランジ部の中心側に向かって窪む凹部が設けられていてもよい。これにより、フランジ部において締結部材の締結に必要な領域を確保しつつ、フランジ部の面積を抑えることができる。したがって、鉄道車両用中心ピンの軽量化が図られる。   In the railcar center pin described above, the flange portion is provided with a plurality of insertion holes through which a fastening member used for coupling to the vehicle body is inserted, and the peripheral portion of the flange portion is located at a position between the respective insertion holes. A concave portion that is depressed toward the center of the flange portion may be provided. Thus, the area of the flange portion can be suppressed while securing a region required for fastening the fastening member in the flange portion. Therefore, the weight of the railcar center pin can be reduced.

本発明の一側面に係る鉄道車両用台車は、鉄道車両用中心ピンと、台車枠と本体部の他端部との間を連結する牽引リンクを有する牽引装置と、ストッパ受け部と対向するように配置されたストッパと、ダンパ受け部と対向するように配置されたダンパと、を備える。   A railway vehicle bogie according to one aspect of the present invention is configured such that a railway vehicle center pin, a traction device having a traction link connecting a bogie frame and the other end of a main body, and a stopper receiving portion are provided. A stopper is provided, and a damper is provided so as to face the damper receiving portion.

この鉄道車両用台車は、上述した鉄道車両用中心ピンにより、製造工程の簡単化及び機械的強度の十分な担保が図られる。したがって、鉄道車両用台車の信頼性を向上できる。   The railcar bogie simplifies the manufacturing process and ensures sufficient mechanical strength by the above-described railcar center pin. Therefore, the reliability of the bogie for railway vehicles can be improved.

本発明の一側面に係る鉄道車両用中心ピンの製造方法は、鉄道車両の車体と車体の下方に配置される台車枠とを連結する鉄道車両用中心ピンの製造方法であって、筒状の本体部と、本体部の一端部において本体部の外側面よりも張り出すフランジ部とを鍛造によって一体に形成し、本体部の変位を規制するストッパを受けるストッパ受け部と、本体部の振動を緩和するダンパを受けるダンパ受け部とを鍛造によってそれぞれ形成し、ストッパ受け部を溶接によって本体部の外側面に対して溶接する。   A method of manufacturing a center pin for a railway vehicle according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing a center pin for a railway vehicle that connects a vehicle body of a railway vehicle and a bogie frame arranged below the vehicle body, and includes a cylindrical shape. A main body and a flange portion that protrudes from the outer surface of the main body at one end of the main body are integrally formed by forging, and a stopper receiving portion that receives a stopper that restricts displacement of the main body, and a vibration of the main body. A damper receiving portion for receiving the damper to be relaxed is formed by forging, and the stopper receiving portion is welded to the outer surface of the main body by welding.

この鉄道車両用中心ピンの製造方法では、この鉄道車両用中心ピンでは、本体部及びフランジ部を鍛造によって一体に形成した上で、同じく鍛造によって形成したストッパ受け部及びダンパ受け部を本体部に対して溶接している。これにより、本体部及びフランジ部の形状を簡単化することが可能となり、形状が簡単化した本体部に対してストッパ受け部を溶接することで、溶接個所の増加や溶接位置の複雑化を回避できる。したがって、製造工程の簡単化が図られる。また、溶接部位への応力集中も緩和することができ、中心ピンの機械的強度を担保できる。更に、この鉄道車両用中心ピンでは、本体部、フランジ部、ストッパ受け部、及びダンパ受け部をいずれも鍛造によって形成することで、これらを鋳造で形成する場合と異なり、気泡痕の問題も生じない。したがって、気泡痕の除去作業なども不要であり、製造工程の簡単化が確保される。   In this method of manufacturing a center pin for a railway vehicle, in the center pin for a railway vehicle, a main body portion and a flange portion are integrally formed by forging, and then a stopper receiving portion and a damper receiving portion also formed by forging are attached to the main body portion. Welded. This makes it possible to simplify the shapes of the main body and the flange, and by welding the stopper receiving portion to the simplified main body, it is possible to avoid an increase in welding locations and a complicated welding position. it can. Therefore, the manufacturing process is simplified. In addition, the concentration of stress on the welding portion can be reduced, and the mechanical strength of the center pin can be secured. Furthermore, in this railcar center pin, since the main body, the flange, the stopper receiving part, and the damper receiving part are all formed by forging, unlike the case where these are formed by casting, there is also a problem of bubble marks. Absent. Therefore, there is no need to remove the bubble traces, and simplification of the manufacturing process is ensured.

上述した鉄道車両用中心ピンの製造方法では、ストッパ受け部及びダンパ受け部を鍛造によって一体に形成し、ダンパ受け部をストッパ受け部を介して本体部の外側面に対して結合する。この場合、鍛造によって一体に形成したストッパ受け部及びダンパ受け部を本体部に溶接することで、溶接個所の増加や溶接位置の複雑化を一層確実に回避できる。   In the above-described method of manufacturing the center pin for a railway vehicle, the stopper receiving portion and the damper receiving portion are integrally formed by forging, and the damper receiving portion is connected to the outer surface of the main body via the stopper receiving portion. In this case, by welding the stopper receiving portion and the damper receiving portion integrally formed by forging to the main body portion, it is possible to more reliably avoid an increase in welding locations and a complicated welding position.

本発明によれば、製造工程の簡単化及び機械的強度の十分な担保を実現できる鉄道車両用中心ピン、鉄道車両用台車、及び鉄道車両用中心ピンの製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the center pin for rail vehicles, the bogie for rail vehicles, and the center pin for rail vehicles which can implement | achieve simplification of a manufacturing process and sufficient guarantee of mechanical strength is provided.

図1は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。FIG. 1 is a side view of a bogie for a railway vehicle according to one embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す鉄道車両用台車の一部を拡大して示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a part of the bogie for a railway vehicle shown in FIG. 1 in an enlarged manner. 図3は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用中心ピンの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a center pin for a railway vehicle according to one embodiment of the present invention. 図4は、鉄道車両用中心ピンの製造方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a method of manufacturing a center pin for a railway vehicle. 図5(a)は、比較例に係る鉄道車両用中心ピンの斜視図である。図5(b)は、図5(a)に示す鉄道車両用中心ピンを別の角度から見た斜視図である。FIG. 5A is a perspective view of a center pin for a railway vehicle according to a comparative example. FIG. 5B is a perspective view of the railcar center pin shown in FIG. 5A viewed from another angle. 図6は、鉄道車両用中心ピンの応力分布を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a stress distribution of the center pin for a railway vehicle. 図7は、鉄道車両用中心ピンの応力分布を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a stress distribution of the center pin for a railway vehicle. 図8は、鉄道車両用中心ピンの応力分布を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a stress distribution of the center pin for a railway vehicle. 図9は、鉄道車両用中心ピンの応力解析結果を示す応力限界図である。FIG. 9 is a stress limit diagram showing a result of stress analysis of a center pin for a railway vehicle. 図10は、比較例に係る鉄道車両用中心ピンの応力解析結果を示す応力限界図である。FIG. 10 is a stress limit diagram showing a stress analysis result of the center pin for a railway vehicle according to the comparative example.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を適宜省略する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements have the same reference characters allotted, and redundant description will not be repeated.

図1は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両用台車1(以下、単に「台車1」と呼ぶ)の側面図である。図2は、図1に示す台車1の一部を拡大して示す側面図である。図2では、台車1の一部を断面図として示している。各図には、理解の容易のため、XYZ座標系を示している。以下の説明において、車体A(図2参照)が進行する方向を進行方向(前後方向)Xとし、進行方向Xと交差しており車体Aの左右を示す方向を左右方向Yとし、進行方向X及び左右方向Yと交差しており車体Aの上下(高さ)を示す方向を上下方向Zとする。なお、図2では、車体の底部の一部を車体Aとして示している。   FIG. 1 is a side view of a railway vehicle bogie 1 (hereinafter, simply referred to as “bogie 1”) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view showing a part of the cart 1 shown in FIG. 1 in an enlarged manner. FIG. 2 shows a part of the cart 1 as a cross-sectional view. Each drawing shows an XYZ coordinate system for easy understanding. In the following description, the direction in which the vehicle body A (see FIG. 2) travels is referred to as a traveling direction (front-rear direction) X, the direction intersecting with the traveling direction X and indicating the left and right of the vehicle body A is referred to as a left-right direction Y, and the traveling direction X And a direction intersecting the left-right direction Y and indicating the vertical direction (height) of the vehicle body A is defined as a vertical direction Z. In FIG. 2, a part of the bottom of the vehicle body is shown as a vehicle body A.

台車1は、例えばボルスタレス台車であり、上下方向Zにおいて鉄道車両の車体Aの下方に配置されている。台車1は、台車枠2と、車輪3が車軸4に取り付けられた輪軸5と、輪軸5の車軸4を回転自在に支持する軸受6を内蔵した軸箱7と、軸箱7と台車枠2との間に配置される軸バネ8と、台車枠2の上部に配置される空気バネ9と、車体Aの下部に取り付けられた鉄道車両用中心ピン10(以降、単に「中心ピン10」と呼ぶ)と、中心ピン10と台車枠2とを連結する牽引装置13と、左右方向Yにおいて中心ピン10の両側に設けられる一対のストッパ18と、左右方向Yにおいて中心ピン10の一方側に設けられるダンパ19と、を備えている。   The trolley 1 is, for example, a bolsterless trolley, and is disposed below the vehicle body A of the railway vehicle in the vertical direction Z. The bogie 1 includes a bogie frame 2, a wheel axle 5 having wheels 3 attached to an axle 4, an axle box 7 containing a bearing 6 for rotatably supporting the axle 4 of the axle 5, an axle box 7 and a bogie frame 2 , An air spring 9 disposed above the bogie frame 2, and a railcar center pin 10 mounted below the body A (hereinafter simply referred to as "center pin 10"). ), A pair of stoppers 18 provided on both sides of the center pin 10 in the left-right direction Y, and a pair of stoppers 18 provided on both sides of the center pin 10 in the left-right direction Y. And a damper 19 to be provided.

台車枠2は、車体Aの上下方向Zからみて略H形を呈している。台車枠2は、進行方向Xに延在する一対の側梁11と、左右方向Yに延在し一対の側梁11の進行方向Xの中央部同士を連結する一対の横梁12と、進行方向Xに延在し一対の横梁12の左右方向Yの中央部同士を連結する一対の補助梁(不図示)とにより構成されている。台車枠2の進行方向Xの前後には、台車枠2を支持する輪軸5が一体ずつ軸受6を介して配置されている。   The bogie frame 2 has a substantially H shape when viewed from the vertical direction Z of the vehicle body A. The bogie frame 2 includes a pair of side beams 11 extending in the traveling direction X, a pair of horizontal beams 12 extending in the left-right direction Y and connecting central portions of the pair of side beams 11 in the traveling direction X, and a traveling direction. It comprises a pair of auxiliary beams (not shown) extending in X and connecting central portions of the pair of horizontal beams 12 in the left-right direction Y. Before and after the bogie frame 2 in the traveling direction X, wheel sets 5 supporting the bogie frame 2 are integrally disposed via bearings 6.

空気バネ9は、車体Aの上下方向Zにおける振動を緩和することにより、鉄道車両の乗り心地を向上させる装置である。空気バネ9は、上下方向Zにおいて台車枠2と車体Aとの間に設けられており、車体Aを支持している。中心ピン10は、上下方向Zにおける車体Aの下部に取り付けられており、台車枠2の一対の横梁12の間を通過するように車体Aの下部から垂下している。中心ピン10は、例えば炭素鋼又はアルミニウム合金といった金属材料によって構成される。中心ピン10の詳細な構成については後述する。   The air spring 9 is a device that improves the ride comfort of the railway vehicle by reducing the vibration of the vehicle body A in the vertical direction Z. The air spring 9 is provided between the bogie frame 2 and the vehicle body A in the vertical direction Z, and supports the vehicle body A. The center pin 10 is attached to a lower part of the vehicle body A in the up-down direction Z, and hangs from the lower part of the vehicle body A so as to pass between a pair of cross beams 12 of the bogie frame 2. The center pin 10 is made of a metal material such as carbon steel or an aluminum alloy. The detailed configuration of the center pin 10 will be described later.

牽引装置13は、輪軸5を通じて台車枠2にかかる進行方向Xの前後力を車体Aに伝える装置である。牽引装置13は、台車枠2と中心ピン10の下端部10aとの間を連結する牽引リンク14を有している。牽引リンク14は、進行方向Xに沿って延在する連結部材であり、進行方向Xに沿って延在する本体部15と、本体部15の進行方向Xの一端に位置する先端部16と、進行方向Xの他端に位置する基端部17とを含んで構成される。先端部16は、一方の横梁12に向かって張り出すように設けられている。基端部17は、先端部16が揺動可能となるように他方の横梁12側の台車枠2に軸支されている。なお、このような構成を有する牽引リンク14は、一本リンクとも呼ばれるものである。   The traction device 13 is a device that transmits the longitudinal force applied to the bogie frame 2 in the traveling direction X to the vehicle body A through the wheel set 5. The traction device 13 has a traction link 14 that connects the bogie frame 2 and the lower end 10 a of the center pin 10. The towing link 14 is a connecting member extending along the traveling direction X, and includes a main body 15 extending along the traveling direction X, a tip 16 located at one end of the main body 15 in the traveling direction X, And a base end 17 located at the other end in the traveling direction X. The tip 16 is provided so as to project toward one of the cross beams 12. The base end portion 17 is pivotally supported by the bogie frame 2 on the other cross beam 12 side so that the front end portion 16 can swing. The traction link 14 having such a configuration is also called a single link.

一対のストッパ18は、車体Aの下部に取り付けられた中心ピン10の左右方向Yへの変位が一定量を超えないように規制する部材であり、例えばゴム等の弾性体によって構成されている。一対のストッパ18は、例えば、上述した一対の補助梁において左右方向Yの内側に位置する内側面からそれぞれ突出しており、左右方向Yにおいて所定の間隔を空けて互いに対向している。図2に示されるように、各ストッパ18は、左右方向Yから見て、例えば矩形状を呈している。   The pair of stoppers 18 are members that regulate the displacement of the center pin 10 attached to the lower part of the vehicle body A in the left-right direction Y so as not to exceed a certain amount, and are made of, for example, an elastic body such as rubber. For example, the pair of stoppers 18 protrude from inner side surfaces located inside the left-right direction Y in the above-described pair of auxiliary beams, and face each other at a predetermined interval in the left-right direction Y. As shown in FIG. 2, each stopper 18 has, for example, a rectangular shape when viewed from the left-right direction Y.

ダンパ19は、車体Aに取り付けられた中心ピン10の左右方向Yの振動を緩和することによって、鉄道車両の乗り心地を向上させる装置である。ダンパ19は、台車枠2に対する中心ピン10の左右方向Yの相対振動に応じて減衰力を発生させる。ダンパ19は、例えば、上下方向Zにおいて台車枠2の一方の補助梁と車体Aとの間に設けられている。ダンパ19は、上下方向Zにおいて一方のストッパ18の上方に配置されている。すなわち、ダンパ19は、上下方向Zから見て一方のストッパ18と重なる位置に配置される。ダンパ19は、左右方向Yに延在する円柱状を呈する本体部19aと、本体部19aの先端に設けられると共に進行方向Xに延在する円柱状の心棒19bとを有している。   The damper 19 is a device that improves the riding comfort of a railway vehicle by reducing vibration in the left-right direction Y of the center pin 10 attached to the vehicle body A. The damper 19 generates a damping force in accordance with the relative vibration of the center pin 10 with respect to the bogie frame 2 in the left-right direction Y. The damper 19 is provided between one auxiliary beam of the bogie frame 2 and the vehicle body A in the vertical direction Z, for example. The damper 19 is disposed above one stopper 18 in the vertical direction Z. That is, the damper 19 is arranged at a position overlapping with one of the stoppers 18 when viewed from the vertical direction Z. The damper 19 has a cylindrical main body 19a extending in the left-right direction Y, and a cylindrical mandrel 19b provided at the tip of the main body 19a and extending in the traveling direction X.

続いて、図2及び図3を参照しながら、中心ピン10の構成について更に詳細に説明する。中心ピン10は、上下方向Zに延在する円筒状の本体部30と、上下方向Zにおいて本体部30の車体A側の上端部30d(一端部)に設けられるフランジ部31と、本体部30の左右方向Yの両側にそれぞれ設けられる一対のストッパ受け部32と、本体部30の左右方向Yの一方側に設けられるダンパ受け部33とを有している。   Subsequently, the configuration of the center pin 10 will be described in more detail with reference to FIGS. The center pin 10 includes a cylindrical main body 30 extending in the vertical direction Z, a flange 31 provided at an upper end 30 d (one end) of the main body 30 on the vehicle body A side in the vertical direction Z, and a main body 30. A pair of stopper receiving portions 32 provided on both sides in the left-right direction Y of the main body 30 and a damper receiving portion 33 provided on one side in the left-right direction Y of the main body 30.

本体部30は、フランジ部31と一体の鍛造体となっている。本体部30は、略一定の径である定径部30aと、定径部30aからフランジ部31側に向かって徐々に拡径する拡径部30bとを含んでいる。定径部30aは、上下方向Zにおける本体部30の下端部30c(他端部)側に位置しており、拡径部30bは、本体部30の上端部30d側に位置している。定径部30a及び拡径部30bのいずれにもリブ等の補強部材は設けられておらず、定径部30a及び拡径部30bの周面は、滑らかに連続した形状となっている。   The main body 30 is a forged body integral with the flange 31. The main body 30 includes a constant diameter portion 30a having a substantially constant diameter, and a diameter increasing portion 30b gradually increasing in diameter from the constant diameter portion 30a toward the flange portion 31 side. The constant diameter portion 30a is located on the lower end 30c (the other end) side of the main body 30 in the vertical direction Z, and the enlarged diameter portion 30b is located on the upper end 30d side of the main body 30. Neither the constant diameter portion 30a nor the enlarged diameter portion 30b is provided with a reinforcing member such as a rib, and the peripheral surfaces of the constant diameter portion 30a and the enlarged diameter portion 30b have a smoothly continuous shape.

フランジ部31は、進行方向X及び左右方向Yに延びる矩形板状を呈している。フランジ部31は、上端部30dにおいて本体部30の外側面30eから進行方向X及び左右方向Yに張り出すように形成され、外側面30eの周方向に沿って連続的に設けられている。フランジ部31の4つの角部は、他の部位に比べて肉厚となっており、これらの角部のそれぞれには、車体Aとの結合に用いる締結ボルト40(締結部材)を挿通させる挿通穴31aが設けられている。挿通穴31aは、フランジ部31の各角部を上下方向Zに貫通しており、これらの挿通穴31aを通した各締結ボルト40によって、中心ピン10が車体Aに締結されている。   The flange portion 31 has a rectangular plate shape extending in the traveling direction X and the left-right direction Y. The flange portion 31 is formed to protrude from the outer surface 30e of the main body 30 in the traveling direction X and the left-right direction Y at the upper end portion 30d, and is provided continuously along the circumferential direction of the outer surface 30e. The four corner portions of the flange portion 31 are thicker than the other portions, and each of these corner portions is inserted with a fastening bolt 40 (fastening member) used for coupling with the vehicle body A. A hole 31a is provided. The insertion hole 31a penetrates each corner of the flange portion 31 in the up-down direction Z, and the center pin 10 is fastened to the vehicle body A by each fastening bolt 40 passing through the insertion hole 31a.

フランジ部31の周縁部31bには、フランジ部31の中心側に向かって窪む複数(本実施形態では4つ)の凹部31cが形成されている。凹部31cは、フランジ部31の4つの角部にそれぞれ設けられた挿通穴31aの間となる位置に設けられている。具体的には、凹部31cは、フランジ部31の周縁部31bにおいて、4つの角部を構成する4辺のそれぞれの中央部に設けられている。凹部31cの形状に特に制限はないが、本実施形態の凹部31cは、フランジ部31の平面視においてフランジ部31の中心側に向かう緩やかな湾曲形状をなしている。   A plurality of (four in the present embodiment) concave portions 31c that are recessed toward the center of the flange portion 31 are formed in the peripheral portion 31b of the flange portion 31. The concave portion 31c is provided at a position between the insertion holes 31a provided at the four corners of the flange portion 31, respectively. Specifically, the concave portion 31c is provided at the center of each of four sides forming four corners in the peripheral portion 31b of the flange portion 31. The shape of the concave portion 31c is not particularly limited, but the concave portion 31c of the present embodiment has a gentle curved shape toward the center side of the flange portion 31 in a plan view of the flange portion 31.

一対のストッパ受け部32は、左右方向Yにおいて一対のストッパ18とそれぞれ対向しており、一対のストッパ18をそれぞれ左右方向Yに受けるようになっている。各ストッパ受け部32は、進行方向X及び上下方向Zに延びる矩形板状の鍛造体であり、本体部30の定径部30aにおける外側面30eに対して溶接によって結合されている。本実施形態において、各ストッパ受け部32と外側面30eとの間の結合部分である溶接部分Wには、グラインダ等による仕上げ加工(研磨)を施してもよい。この場合、溶接部分Wを他の部分に対して目立たなくすることが可能となる。     The pair of stopper receiving portions 32 face the pair of stoppers 18 in the left-right direction Y, respectively, and receive the pair of stoppers 18 in the left-right direction Y, respectively. Each stopper receiving portion 32 is a rectangular plate-shaped forging extending in the traveling direction X and the vertical direction Z, and is joined to the outer surface 30 e of the constant diameter portion 30 a of the main body 30 by welding. In the present embodiment, a finish (polishing) using a grinder or the like may be applied to the welded portion W, which is a connection portion between each stopper receiving portion 32 and the outer surface 30e. In this case, it is possible to make the welded portion W inconspicuous with respect to other portions.

ダンパ受け部33は、左右方向Yにおいてダンパ19と対向しており、ダンパ19を左右方向Yに受けるようになっている。ダンパ受け部33は、一対のストッパ受け部32のうち一方のストッパ受け部32と一体の鍛造体となっている。すなわち、ダンパ受け部33は、一方のストッパ受け部32を介して、本体部30の定径部30aにおける外側面30eに対して溶接によって結合されている。したがって、ダンパ受け部33は、本体部30に結合された状態で、上下方向Zにおいて車体Aと一方の補助梁との間に設けられている。ダンパ受け部33は、一方のストッパ受け部32の上下方向Zの上端部32aに設けられている。ダンパ受け部33は、一方のストッパ受け部32の上端部32aにおいて進行方向Xに沿った両端からそれぞれ突出する一対の凸部33aを有している。各凸部33aは、進行方向Xにおいて所定の間隔を空けて並んでいる。各凸部33aの上端部には、ダンパ19の心棒19bを受ける受け面33bが設けられている。受け面33bは、進行方向X及び上下方向Zに沿って延在する面であり、左右方向Yにおいて心棒19bの側面と対向する。   The damper receiving portion 33 is opposed to the damper 19 in the left-right direction Y, and receives the damper 19 in the left-right direction Y. The damper receiving portion 33 is a forged body integrated with one of the pair of stopper receiving portions 32. That is, the damper receiving portion 33 is connected to the outer surface 30e of the constant diameter portion 30a of the main body 30 by welding via the one stopper receiving portion 32. Therefore, the damper receiving portion 33 is provided between the vehicle body A and one of the auxiliary beams in the vertical direction Z in a state where the damper receiving portion 33 is coupled to the main body portion 30. The damper receiving portion 33 is provided at an upper end portion 32 a of the one stopper receiving portion 32 in the vertical direction Z. The damper receiving portion 33 has a pair of convex portions 33a projecting from both ends along the traveling direction X at the upper end portion 32a of the one stopper receiving portion 32. The convex portions 33a are arranged at predetermined intervals in the traveling direction X. A receiving surface 33b for receiving the mandrel 19b of the damper 19 is provided at the upper end of each projection 33a. The receiving surface 33b is a surface extending along the traveling direction X and the vertical direction Z, and faces the side surface of the mandrel 19b in the left-right direction Y.

以上の構成を備える中心ピン10の製造方法について図4を参照しながら説明する。図4は、中心ピン10の製造方法の一例を示すフローチャートである。図4に示されるように、本実施形態に係る中心ピン10の製造方法は、第1の形成工程S1と第2の形成工程S2と溶接工程S3とを含んでいる。第1の形成工程S1では、本体部30及びフランジ部31を鍛造によって一体に形成する。また、第2の形成工程S2では、一方のストッパ受け部32及びダンパ受け部33を鍛造によって一体に形成すると共に、他方のストッパ受け部32を鍛造によって形成する。第1の形成工程S1及び第2の形成工程S2は、工程の順序は問わない。   A method of manufacturing the center pin 10 having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing the center pin 10. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing the center pin 10 according to the present embodiment includes a first forming step S1, a second forming step S2, and a welding step S3. In the first forming step S1, the main body 30 and the flange 31 are integrally formed by forging. In the second forming step S2, one stopper receiving portion 32 and the damper receiving portion 33 are integrally formed by forging, and the other stopper receiving portion 32 is formed by forging. The order of the first forming step S1 and the second forming step S2 does not matter.

これらの形成工程S1及びS2に続く溶接工程S3では、鍛造によって形成した他方のストッパ受け部32と、鍛造によって一体に形成した一方のストッパ受け部32及びダンパ受け部33とを、同じく鍛造によって一体に形成した本体部30及びフランジ部31に対して溶接によって結合する。溶接工程S3では、一体に形成した一方のストッパ受け部32及びダンパ受け部33を、本体部30の定径部30aにおける外側面30eに対して左右方向Yの一方側から溶接し、他方のストッパ受け部32を本体部30の定径部30aにおける外側面30eに対して左右方向Yの他方側から溶接する。溶接手法には、特に制限はないが、例えばアーク溶接、或いはレーザ溶接を用いることができる。   In the welding step S3 following these forming steps S1 and S2, the other stopper receiving part 32 formed by forging, the one stopper receiving part 32 and the damper receiving part 33 formed integrally by forging are also integrated by forging. The main body 30 and the flange 31 are formed by welding. In the welding step S3, one stopper receiving portion 32 and the damper receiving portion 33 formed integrally are welded to the outer surface 30e of the constant diameter portion 30a of the main body 30 from one side in the left-right direction Y, and the other stopper is formed. The receiving portion 32 is welded to the outer surface 30e of the constant diameter portion 30a of the main body 30 from the other side in the left-right direction Y. Although there is no particular limitation on the welding method, for example, arc welding or laser welding can be used.

以上に説明した、本実施形態に係る中心ピン10、台車1、及び中心ピン10の製造方法によって得られる効果を説明する。本実施形態では、本体部30及びフランジ部31を一体の鍛造体とした上で、同じく鍛造体である一対のストッパ受け部32及びダンパ受け部33を本体部30に対して溶接している。これにより、本体部30及びフランジ部31の形状を簡単化することが可能となり、形状が簡単化した本体部30に対してストッパ受け部32を溶接することで、溶接個所の増加や溶接位置の複雑化を回避できる。したがって、製造工程の簡単化が図られる。また、溶接部位への応力集中も緩和することができ、中心ピン10の機械的強度を担保できる。更に、中心ピン10では、本体部30、フランジ部31、ストッパ受け部32、及びダンパ受け部33をいずれも鍛造体とすることで、これらを鋳造で形成する場合と異なり、気泡痕の問題も生じない。したがって、気泡痕の除去作業なども不要であり、製造工程の簡単化が確保される。   The effects obtained by the method of manufacturing the center pin 10, the trolley 1, and the center pin 10 according to the present embodiment described above will be described. In the present embodiment, the main body 30 and the flange 31 are formed as an integral forged body, and the pair of stopper receiving portions 32 and the damper receiving portions 33, which are also forged bodies, are welded to the main body 30. Accordingly, the shapes of the main body 30 and the flange 31 can be simplified, and the stopper receiving portion 32 is welded to the simplified main body 30 to increase the number of welding locations and the welding position. Complexity can be avoided. Therefore, the manufacturing process is simplified. In addition, the concentration of stress on the welded portion can be reduced, and the mechanical strength of the center pin 10 can be secured. Further, in the center pin 10, the main body portion 30, the flange portion 31, the stopper receiving portion 32, and the damper receiving portion 33 are all forged, so that unlike the case where these are formed by casting, there is also a problem of bubble marks. Does not occur. Therefore, there is no need to remove the bubble traces, and simplification of the manufacturing process is ensured.

本実施形態では、一方のストッパ受け部32及びダンパ受け部33は、一体の鍛造体であり、ダンパ受け部33は、一方のストッパ受け部32を介して本体部30の定径部30aにおける外側面30eに対して結合されている。この場合、一体の鍛造体である一方のストッパ受け部32及びダンパ受け部33を本体部30に溶接することで、溶接個所の増加や溶接位置の複雑化を一層確実に回避できる。   In the present embodiment, the one stopper receiving portion 32 and the damper receiving portion 33 are an integral forged body, and the damper receiving portion 33 is connected to the outside of the fixed diameter portion 30a of the main body 30 via the one stopper receiving portion 32. It is connected to the side surface 30e. In this case, by welding one of the stopper receiving portion 32 and the damper receiving portion 33, which are integral forgings, to the main body 30, an increase in the number of welding locations and a complicated welding position can be more reliably avoided.

本実施形態では、フランジ部31には、車体Aとの結合に用いる締結ボルト40を挿通させる複数の挿通穴31aが設けられ、フランジ部31の周縁部31bには、各挿通穴31aの間となる位置にフランジ部31の中心側に向かって窪む凹部31cが設けられている。これにより、フランジ部31において締結ボルト40の締結に必要な領域を確保しつつ、フランジ部31の面積を抑えることができる。したがって、中心ピン10の軽量化が図られる。   In the present embodiment, the flange portion 31 is provided with a plurality of insertion holes 31a through which the fastening bolts 40 used for coupling with the vehicle body A are inserted, and the peripheral portion 31b of the flange portion 31 is provided between the respective insertion holes 31a. A concave portion 31c that is depressed toward the center of the flange portion 31 is provided at a predetermined position. Thereby, the area of the flange portion 31 can be suppressed while securing a region required for fastening the fastening bolt 40 in the flange portion 31. Therefore, the weight of the center pin 10 can be reduced.

本実施形態に係る台車1は、上述したように、中心ピン10と、台車枠2と本体部30の下端部30cとの間を連結する牽引リンク14を有する牽引装置13と、ストッパ受け部32と対向するように配置されたストッパ18と、ダンパ受け部33と対向するように配置されたダンパ19と、を備える。台車1は、中心ピン10により、製造工程の簡単化及び機械的強度の十分な担保が図られる。したがって、台車1の信頼性を向上できる。   As described above, the truck 1 according to the present embodiment includes the center pin 10, the towing device 13 having the towing link 14 connecting the bogie frame 2 and the lower end 30 c of the main body 30, and the stopper receiving portion 32. And a damper 19 arranged so as to face the damper receiving portion 33. The bogie 1 has the center pins 10 to simplify the manufacturing process and ensure sufficient mechanical strength. Therefore, the reliability of the cart 1 can be improved.

続いて、本発明の効果確認試験について説明する。   Subsequently, the effect confirmation test of the present invention will be described.

当該効果確認試験は、実施例及び比較例について、一定の荷重を中心ピンに付加した場合の中心ピンの応力分布を解析したものである。実施例に係る中心ピン10は、本体部30とフランジ部31とが鍛造によって一体に形成されたモデルであり(図2及び図3参照)、比較例に係る中心ピン100は、本体部130とフランジ部131とが溶接によって結合されたモデルである(図5(a)及び図5(b)参照)。   The effect confirmation test is an analysis of the stress distribution of the center pin when a constant load is applied to the center pin for the example and the comparative example. The center pin 10 according to the embodiment is a model in which the main body 30 and the flange 31 are integrally formed by forging (see FIGS. 2 and 3). This is a model in which the flange portion 131 is joined by welding (see FIGS. 5A and 5B).

中心ピン100では、本体部130は、実施例に係る本体部30と異なり、拡径部30bを有しておらず、略一定の径となっている。フランジ部131は、実施例に係るフランジ部31と異なり、凹部31cを有していない。また、中心ピン100では、本体部130とフランジ部131とを補強する複数のリブ140が溶接によって本体部130及びフランジ部131に結合されている。各リブ140は、本体部130の周方向に沿って並んで配置されている。   In the center pin 100, the main body 130 does not have the enlarged diameter portion 30b, unlike the main body 30 according to the embodiment, and has a substantially constant diameter. Unlike the flange portion 31 according to the embodiment, the flange portion 131 does not have the concave portion 31c. In the center pin 100, a plurality of ribs 140 for reinforcing the main body 130 and the flange 131 are connected to the main body 130 and the flange 131 by welding. Each rib 140 is arranged along the circumferential direction of the main body 130.

中心ピン100では、実施例に係る中心ピン10と異なり、ダンパ受け部133が一方のストッパ受け部132から分離している。ダンパ受け部133は、一方のストッパ受け部132の上方において、溶接によって本体部130に直接結合されている。図5(a)及び図5(b)において、中心ピン100を構成する各部品の溶接部分Wを示している。   In the center pin 100, unlike the center pin 10 according to the embodiment, the damper receiving portion 133 is separated from one stopper receiving portion 132. The damper receiving portion 133 is directly connected to the main body portion 130 by welding above the one stopper receiving portion 132. 5A and 5B show a welded portion W of each component constituting the center pin 100. FIG.

当該試験では、実施例に係る中心ピン10、及び比較例に係る中心ピン100のそれぞれについて、FEM(有限要素法)による応力解析を行った。試験方法は、「JIS E4207」に規定された荷重試験方法に準じた。具体的には、フランジ部31,131を上下方向Zに拘束した状態で、中心ピン10,100に対して牽引力、左右動ダンパ力、及び左右動ストッパ力をそれぞれ付与した。牽引力とは、台車枠2及び牽引装置13によって中心ピン10,100の下端部10aに付与される荷重である。牽引力の荷重方向について、進行方向Xに沿った牽引方向を引き方向と呼び、引き方向とは反対方向を押し方向と呼ぶ。   In this test, stress analysis was performed by FEM (finite element method) for each of the center pin 10 according to the example and the center pin 100 according to the comparative example. The test method conformed to the load test method specified in “JIS E4207”. Specifically, a traction force, a left-right movement damper force, and a left-right movement stopper force are applied to the center pins 10 and 100 in a state where the flange portions 31 and 131 are constrained in the vertical direction Z. The traction force is a load applied to the lower end 10 a of the center pins 10 and 100 by the bogie frame 2 and the traction device 13. Regarding the load direction of the traction force, a traction direction along the traveling direction X is called a pulling direction, and a direction opposite to the pulling direction is called a pushing direction.

左右動ダンパ力とは、ダンパ19によってダンパ受け部33,133の受け面33bに付与される荷重である。左右動ダンパ力について、左右方向Yの一方側から他方側への荷重方向を押し方向と呼び、押し方向の反対方向を引き方向と呼ぶ。左右動ストッパ力とは、一対のストッパ18によって一対のストッパ受け部32,132のそれぞれに付与される荷重である。一方のストッパ受け部32,132に付与される左右動ストッパ力について左右方向Yの一方側から他方側への荷重方向を左押し方向と呼び、他方のストッパ受け部32,132に付与されるストッパ力について左右方向Yの他方側から一方側への荷重方向を右押し方向と呼ぶ。   The left and right dynamic damper force is a load applied by the damper 19 to the receiving surfaces 33b of the damper receiving portions 33 and 133. Regarding the left and right dynamic damper force, a load direction from one side in the left and right direction Y to the other side is called a pushing direction, and a direction opposite to the pushing direction is called a pulling direction. The lateral movement stopper force is a load applied to each of the pair of stopper receiving portions 32 and 132 by the pair of stoppers 18. Regarding the lateral movement stopper force applied to one of the stopper receiving portions 32, 132, the load direction from one side in the left-right direction Y to the other side is referred to as a left pushing direction, and the stopper is applied to the other stopper receiving portions 32, 132. Regarding the force, the load direction from the other side in the left-right direction Y to the one side is referred to as a right pushing direction.

本試験では、引き方向及又は押し方向の牽引力の絶対値、引き方向又は押し方向のダンパ力の絶対値、並びに、左押し方向又は右押し方向のストッパ力の絶対値をそれぞれ所定の値に設定した。図6〜図8は、以上の条件の下で、実施例に係る中心ピン10に生じるフォン・ミーゼス(Von-Mises)応力分布を解析した結果を示す図である。   In this test, the absolute value of the pulling force in the pulling direction or the pushing direction, the absolute value of the damper force in the pulling direction or the pushing direction, and the absolute value of the stopper force in the left pushing direction or the right pushing direction are set to predetermined values, respectively. did. 6 to 8 are diagrams showing the results of analyzing the distribution of Von-Mises stress generated in the center pin 10 according to the embodiment under the above conditions.

図6は、引き方向の牽引力F1を中心ピン10の下端部10aに付与した場合における中心ピン10の応力分布を示している。図7は、押し方向の左右動ダンパ力F2をダンパ受け部33に付与した場合における中心ピン10の応力分布を示している。図8は、右押し方向の左右動ストッパ力F3を他方のストッパ受け部32に付与した場合における中心ピン10の応力分布を示している。各図において、中心ピン10の各位置に生じる応力の絶対値がグレースケールで表されており、グレースケールの色が濃い部分ほど応力の絶対値が大きく、グレースケールの色が濃い部分ほど応力の絶対値が小さいことを示している。図6〜図8において、中心ピン10の各部分P1〜P8は、応力の絶対値が比較的大きく算出された部分である。図6〜図8に示されるように、中心ピン10の各部分P1〜P8にかかる応力は、他の部分にかかる応力と比べて極端に高くなっていないことが確認できる。   FIG. 6 shows the stress distribution of the center pin 10 when the pulling force F1 in the pulling direction is applied to the lower end 10a of the center pin 10. FIG. 7 shows the stress distribution of the center pin 10 when the left-right motion damper force F2 in the pushing direction is applied to the damper receiving portion 33. FIG. 8 shows the stress distribution of the center pin 10 when the right and left movement stopper force F3 is applied to the other stopper receiving portion 32. In each figure, the absolute value of the stress generated at each position of the center pin 10 is represented by a gray scale. The darker the gray scale color, the larger the absolute value of the stress, and the darker the gray scale color, the greater the stress. This indicates that the absolute value is small. 6 to 8, each of the portions P1 to P8 of the center pin 10 is a portion where the absolute value of the stress is calculated to be relatively large. As shown in FIGS. 6 to 8, it can be confirmed that the stress applied to each of the portions P1 to P8 of the center pin 10 is not extremely higher than the stress applied to the other portions.

図9は、本試験の解析結果を示す応力限界図である。図9は、中心ピン10の各部分P1〜P8にかかる平均応力及び変動応力と、各部分P1〜P8における疲労限度との関係を示している。図9において、横軸は平均応力(MPa)を示しており、縦軸は変動応力(MPa)を示している。平均応力及び変動応力のそれぞれは、牽引力、左右動ダンパ力、及び左右動ストッパ力の各荷重による応力を合成したものとなっている。また、図9において、各プロットD1〜D8は、各部分P1〜部分P8に対応しており、グラフG11は、中心ピン10の材料の降伏限界(許容応力)を示している。図9において、縦軸とグラフG11との交点、及び横軸とグラフG11との2つの交点の3つの交点を結んだ三角形のエリア内に各プロットD1〜D8が位置している。これは、中心ピン10の各部分P1〜P8において材料が降伏しないことを表している。   FIG. 9 is a stress limit diagram showing the analysis results of this test. FIG. 9 shows a relationship between the average stress and the fluctuating stress applied to each of the portions P1 to P8 of the center pin 10 and the fatigue limit in each of the portions P1 to P8. In FIG. 9, the horizontal axis represents the average stress (MPa), and the vertical axis represents the fluctuating stress (MPa). Each of the average stress and the fluctuating stress is obtained by synthesizing the stress due to each load of the traction force, the left / right motion damper force, and the left / right motion stopper force. In FIG. 9, each plot D1 to D8 corresponds to each of the portions P1 to P8, and the graph G11 indicates the yield limit (allowable stress) of the material of the center pin 10. In FIG. 9, each plot D1 to D8 is located in a triangular area connecting three intersections of the intersection between the vertical axis and the graph G11 and the two intersections of the horizontal axis and the graph G11. This indicates that the material does not yield in each of the portions P1 to P8 of the center pin 10.

グラフG12〜G14は、中心ピン10の材料の疲労限度を示している。各プロットD1〜D8が疲労限度以下の位置にあれば、中心ピン10に疲労破壊が生じないと判断することができる。この疲労限度は、中心ピン10に対する仕上げ区分の違いに応じて変動する。グラフG12は、中心ピン10において仕上げ区分が「母材」である部分の疲労限度を示している。仕上げ区分が「母材」である部分とは、中心ピン10において溶接部分W以外の部分であって仕上げ加工がされていない部分を示しており、本実施例に係る中心ピン10の部分P1,P2,P7,P8に相当する。グラフG14は、中心ピン10において仕上げ区分が「溶接非仕上げ」である部分の疲労限度を示している。仕上げ区分が「溶接非仕上げ」である部分とは、中心ピン10の溶接部分Wであって仕上げ加工がされていない部分を示しており、本実施例に係る中心ピン10の部分P3,P4,P5,P6に相当する。   Graphs G12 to G14 show the fatigue limit of the material of the center pin 10. If each of the plots D1 to D8 is at a position equal to or less than the fatigue limit, it can be determined that the center pin 10 does not cause fatigue failure. This fatigue limit varies depending on the difference in the finishing section for the center pin 10. The graph G12 shows the fatigue limit of the portion of the center pin 10 where the finishing section is “base metal”. The part whose finishing section is the “base material” indicates a part other than the welded part W in the center pin 10 and has not been subjected to finish processing, and the part P1 of the center pin 10 according to the present embodiment. P2, P7, and P8. The graph G14 shows the fatigue limit of the portion of the center pin 10 where the finishing section is “non-welding”. The part whose finishing section is “non-finished” indicates a part which is the welded part W of the center pin 10 and is not finished, and the parts P3, P4 and P4 of the center pin 10 according to the present embodiment. It corresponds to P5 and P6.

したがって、図9において、グラフG12は、丸で示される各プロットD1,D2,D7,D8に対応し、グラフG14は、四角で示される各プロットD3、D4,D5,D6に対応する。なお、グラフG13は、中心ピン10において仕上げ区分が「溶接G仕上げ」である部分の疲労限度を示している。仕上げ区分が「溶接G仕上げ」である部分とは、中心ピン10の溶接部分Wであってグラインダによる仕上げ加工がされた部分を示している。しかし、本実施例に係る中心ピン10の各部分P1〜P8において「溶接G仕上げ」に相当する部分は無いため、「溶接非仕上げ」に対応するプロットは示していない。   Therefore, in FIG. 9, the graph G12 corresponds to each plot D1, D2, D7, D8 indicated by a circle, and the graph G14 corresponds to each plot D3, D4, D5, D6 indicated by a square. In addition, the graph G13 shows the fatigue limit of the portion of the center pin 10 where the finishing category is “welding G finishing”. The part whose finish section is “weld G finish” is a part which is the welded part W of the center pin 10 and has been finished by the grinder. However, since there is no portion corresponding to “welding G finish” in each of the portions P1 to P8 of the center pin 10 according to the present embodiment, a plot corresponding to “welding non-finishing” is not shown.

図9では、原点及びいずれかのプロットを結ぶ直線と当該プロットに対応する疲労限度線(グラフG12〜G14のいずれか)との交点から原点までの距離に対する、当該プロットから原点までの距離の割合を、疲労限度に対する平均応力及び変動応力の割合として示している。つまり、プロットが、当該プロットに対応する疲労限度線から離れるほど、疲労限度に対する平均応力及び変動応力の割合が小さくなる。この割合が小さいことは、疲労限度線に対して平均応力及び変動応力に余裕があることを意味している。   In FIG. 9, the ratio of the distance from the plot to the origin with respect to the distance from the intersection of the straight line connecting the origin and any plot to the fatigue limit line corresponding to the plot (any of graphs G12 to G14). Is shown as a ratio of the average stress and the fluctuating stress to the fatigue limit. That is, the farther the plot is from the fatigue limit line corresponding to the plot, the smaller the ratio of the average stress and the fluctuating stress to the fatigue limit. A small ratio means that the average stress and the fluctuating stress have a margin with respect to the fatigue limit line.

図9に示されるように、各プロットD1,D2,D7,D8は、グラフG12よりも低く且つグラフG12から大きく離れた位置にあることが分かる。同様に、各プロットD3、D4,D5,D6は、グラフG14よりも低く且つグラフG14から大きく離れた位置にあることが分かる。各プロットD1,D2,D7,D8は、原点からグラフG12までの距離の中央付近に位置しており、疲労限度に対する平均応力及び変動応力の割合が半分程度となっている。このように、実施例に係る中心ピン10によれば、疲労限度に対して平均応力及び変動応力に十分な余裕があることが確認できる。   As shown in FIG. 9, it can be seen that the plots D1, D2, D7, and D8 are lower than the graph G12 and are far away from the graph G12. Similarly, it can be seen that each of the plots D3, D4, D5, and D6 is lower than the graph G14 and is far away from the graph G14. Each plot D1, D2, D7, D8 is located near the center of the distance from the origin to the graph G12, and the ratio of the average stress and the fluctuating stress to the fatigue limit is about half. Thus, according to the center pin 10 according to the example, it can be confirmed that the average stress and the fluctuating stress have a sufficient margin with respect to the fatigue limit.

一方、図10は、比較例に係る中心ピン100の解析結果を示す応力限界図であり、図9に示す応力限界図に対応している。中心ピン100の各部分PP1〜PP8は、先に示した図5(a)及び図5(b)において、中心ピン100における応力の絶対値が比較的大きく算出された部分である。図10において、各プロットDD1〜DD8は、各部分PP1〜PP8に対応している。中心ピン100の各部分PP1〜PP4は、仕上げ区分が「溶接G仕上げ」である部分に相当し、各部分PP5〜PP8は、仕上げ区分が「溶接非仕上げ」である部分に相当する。また、図10において、四角で示された各プロットDD1〜DD4はグラフG13に対応し、三角で示された各プロットDD5〜DD8はグラフG14に対応する。   On the other hand, FIG. 10 is a stress limit diagram showing an analysis result of the center pin 100 according to the comparative example, and corresponds to the stress limit diagram shown in FIG. Each of the portions PP1 to PP8 of the center pin 100 is a portion where the absolute value of the stress at the center pin 100 is calculated to be relatively large in FIGS. 5A and 5B described above. In FIG. 10, each plot DD1 to DD8 corresponds to each part PP1 to PP8. Each part PP1 to PP4 of the center pin 100 corresponds to a part whose finishing section is “welding G finish”, and each part PP5 to PP8 corresponds to a part whose finishing section is “non-welding”. In FIG. 10, plots DD1 to DD4 indicated by squares correspond to graph G13, and plots DD5 to DD8 indicated by triangles correspond to graph G14.

図10に示されるように、各プロットDD1〜DD4はいずれも、グラフG13に極めて近い位置にあり、疲労限度に対する平均応力及び変動応力の割合が極めて大きいことが分かる。これは、各プロットDD1〜DD4について、疲労限度に対する平均応力及び変動応力の割合が100%に近く、疲労限度まで余裕がほとんどないことを意味している。各プロットDD5〜DD8は、図9に示す各プロットD3、D4,D5,D6と比べて、グラフG14に更に近い位置にあり、疲労限度に対する平均応力及び変動応力の割合が大きくなっていることが分かる。比較例に係る中心ピン100では、部分PP3(プロットDD3)における当該割合が最大値をとり、この最大値は100%に近い値となった。これに対し、実施例に係る中心ピン10では、部分P4(プロットD4)における当該割合が最大値をとり、この最大値は、比較例に係る中心ピン100の部分PP3における当該割合の最大値と比べて、15%程度低い値となった。   As shown in FIG. 10, all plots DD1 to DD4 are located very close to the graph G13, and it can be seen that the ratio of the average stress and the fluctuating stress to the fatigue limit is extremely large. This means that, for each of the plots DD1 to DD4, the ratio of the average stress and the fluctuating stress to the fatigue limit is close to 100%, and there is almost no margin up to the fatigue limit. The plots DD5 to DD8 are located closer to the graph G14 than the plots D3, D4, D5, and D6 shown in FIG. 9, and the ratios of the average stress and the fluctuating stress to the fatigue limit are large. I understand. In the center pin 100 according to the comparative example, the ratio in the portion PP3 (plot DD3) takes the maximum value, and this maximum value is close to 100%. On the other hand, in the center pin 10 according to the example, the ratio in the portion P4 (plot D4) has the maximum value, and this maximum value is equal to the maximum value of the ratio in the portion PP3 of the center pin 100 in the comparative example. In comparison, the value was about 15% lower.

このように、比較例に係る中心ピン100では、各部分PP1〜PP8の平均応力及び変動応力は、疲労限度まで余裕がほとんどないのに対し、本実施例に係る中心ピン10では、各部分P1〜P8の平均応力及び変動応力は、疲労限度まで十分に余裕があることが分かった。したがって、本試験の解析結果から、本実施例に係る中心ピン10によれば、中心ピン10にかかる平均応力及び変動応力を低く抑えることができ、より丈夫な構造にできることが確認された。   As described above, in the center pin 100 according to the comparative example, the average stress and the fluctuating stress in each of the portions PP1 to PP8 hardly have a margin up to the fatigue limit, whereas in the center pin 10 according to the present embodiment, each portion P1 It has been found that the average stress and the fluctuating stress of P8 have sufficient margin to the fatigue limit. Therefore, from the analysis results of this test, it was confirmed that according to the center pin 10 according to the present embodiment, the average stress and the fluctuating stress applied to the center pin 10 can be reduced, and a more robust structure can be obtained.

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態では、本体部30の左右方向Yの両側にそれぞれストッパ受け部32が設けられている。しかし、ストッパ受け部32は、本体部30の左右方向Yの片側のみに設けられていてもよい。上述した実施形態では、ダンパ受け部33は、一方のストッパ受け部32と一体に構成されている。しかし、ダンパ受け部33は、一方のストッパ受け部32と別体で構成されていてもよい。また、上述した実施形態において、本体部30は拡径部30bを有していなくてもよく、フランジ部31に凹部31cが設けられていなくてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the stopper receiving portions 32 are provided on both sides of the main body portion 30 in the left-right direction Y. However, the stopper receiving portion 32 may be provided on only one side of the main body 30 in the left-right direction Y. In the embodiment described above, the damper receiving portion 33 is formed integrally with one stopper receiving portion 32. However, the damper receiving portion 33 may be configured separately from the one stopper receiving portion 32. Further, in the above-described embodiment, the main body 30 may not have the enlarged diameter portion 30b, and the flange 31 may not be provided with the concave portion 31c.

1…鉄道車両用台車、2…台車枠、3…車輪、4…車軸、5…輪軸、6…軸受、7…軸箱、8…軸バネ、9…空気バネ、10…中心ピン、10a…下端部、11…側梁、12…横梁、13…牽引装置、14…牽引リンク、18…ストッパ、19…ダンパ、30…本体部、30a…定径部、30b…拡径部、30c…下端部、30d…上端部、30e…外側面、31…フランジ部、31a…挿通穴、31b…周縁部、31c…凹部、32…ストッパ受け部、32a…上端部、33…ダンパ受け部、40…締結ボルト。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bogie for railway vehicles, 2 ... Bogie frame, 3 ... Wheel, 4 ... Axle, 5 ... Wheel axle, 6 ... Bearing, 7 ... Shaft box, 8 ... Shaft spring, 9 ... Air spring, 10 ... Center pin, 10a ... Lower end, 11 side beams, 12 cross beams, 13 traction device, 14 traction link, 18 stopper, 19 damper, 30 body portion, 30a constant diameter portion, 30b enlarged diameter portion, 30c lower end , 30d: upper end, 30e: outer surface, 31: flange, 31a: insertion hole, 31b: peripheral, 31c: concave, 32: stopper receiving part, 32a: upper end, 33: damper receiving part, 40: Fastening bolt.

Claims (6)

鉄道車両の車体と前記車体の下方に配置される台車枠とを連結する鉄道車両用中心ピンであって、
筒状の本体部と、
前記本体部の一端部において前記本体部の外側面よりも張り出すフランジ部と、
前記本体部の前記外側面に対して結合され、前記本体部の変位を規制するストッパを受けるストッパ受け部と、
前記本体部の前記外側面に対して結合され、前記本体部の振動を緩和するダンパを受けるダンパ受け部と、を備え、
前記本体部及び前記フランジ部は、一体の鍛造体であり、
前記ストッパ受け部及び前記ダンパ受け部は、いずれも鍛造体であり、
前記ストッパ受け部は、前記本体部の前記外側面に対して溶接されている、鉄道車両用中心ピン。
A railway vehicle center pin that connects a vehicle body of a railway vehicle and a bogie frame disposed below the vehicle body,
A cylindrical main body,
A flange portion protruding from an outer surface of the main body at one end of the main body,
A stopper receiving portion coupled to the outer side surface of the main body portion and receiving a stopper for restricting displacement of the main body portion;
A damper receiving portion coupled to the outer side surface of the main body portion and receiving a damper for reducing vibration of the main body portion,
The main body and the flange are an integral forged body,
Both the stopper receiving portion and the damper receiving portion are forged bodies,
The center pin for a railway vehicle, wherein the stopper receiving portion is welded to the outer surface of the main body.
前記ストッパ受け部及び前記ダンパ受け部は、一体の鍛造体であり、
前記ダンパ受け部は、前記ストッパ受け部を介して前記本体部の前記外側面に対して結合されている、請求項1に記載の鉄道車両用中心ピン。
The stopper receiving portion and the damper receiving portion are an integral forged body,
The center pin for a railway vehicle according to claim 1, wherein the damper receiving portion is coupled to the outer side surface of the main body portion via the stopper receiving portion.
前記フランジ部には、前記車体との結合に用いる締結部材を挿通させる複数の挿通穴が設けられ、
前記フランジ部の周縁部には、各前記挿通穴の間となる位置に前記フランジ部の中心側に向かって窪む凹部が設けられている、請求項1又は2に記載の鉄道車両用中心ピン。
The flange portion is provided with a plurality of insertion holes for inserting a fastening member used for coupling with the vehicle body,
The center pin for a railway vehicle according to claim 1, wherein a concave portion that is depressed toward a center side of the flange portion is provided at a position between the insertion holes at a peripheral portion of the flange portion. .
請求項1〜3のいずれか一項に記載の鉄道車両用中心ピンと、
前記台車枠と前記本体部の他端部との間を連結する牽引リンクを有する牽引装置と、
前記ストッパ受け部と対向するように配置された前記ストッパと、
前記ダンパ受け部と対向するように配置された前記ダンパと、
を備える、鉄道車両用台車。
A center pin for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 3,
A traction device having a traction link connecting the bogie frame and the other end of the main body,
The stopper arranged so as to face the stopper receiving portion,
The damper arranged to face the damper receiving portion;
A bogie for a railway vehicle, comprising:
鉄道車両の車体と前記車体の下方に配置される台車枠とを連結する鉄道車両用中心ピンの製造方法であって、
筒状の本体部と、前記本体部の一端部において前記本体部の外側面よりも張り出すフランジ部とを鍛造によって一体に形成し、
前記本体部の変位を規制するストッパを受けるストッパ受け部と、前記本体部の振動を緩和するダンパを受けるダンパ受け部とを鍛造によってそれぞれ形成し、
前記ストッパ受け部を溶接によって前記本体部の前記外側面に対して溶接する、鉄道車両用中心ピンの製造方法。
A method of manufacturing a center pin for a railway vehicle that connects a vehicle body of a railway vehicle and a bogie frame disposed below the vehicle body,
A cylindrical main body, and a flange portion protruding from an outer surface of the main body at one end of the main body are integrally formed by forging,
A stopper receiving portion that receives a stopper that regulates the displacement of the main body portion and a damper receiving portion that receives a damper that reduces vibration of the main body portion are formed by forging, respectively.
A method for manufacturing a center pin for a railway vehicle, wherein the stopper receiving portion is welded to the outer surface of the main body by welding.
前記ストッパ受け部及び前記ダンパ受け部を鍛造によって一体に形成し、
前記ダンパ受け部を前記ストッパ受け部を介して前記本体部の前記外側面に対して結合する、請求項5に記載の鉄道車両用中心ピンの製造方法。
The stopper receiving portion and the damper receiving portion are integrally formed by forging,
The method according to claim 5, wherein the damper receiving portion is coupled to the outer surface of the main body via the stopper receiving portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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