JP2670591B2 - 鉄道車両用軸箱支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は鉄道車両用軸箱支持装
置に関し、さらに詳細には、軸箱体の車軸まわりの回転
変位を抑える構造を備えた支持装置の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の軸箱支持装置の一例を図６に示
す。この支持装置は一般に軸バリ式といわれるもので、
軸箱体ａに車輪ｂの車軸が回転可能に軸受されるととも
に、この軸箱体ａの真上に軸バネｃが配置されており、
この軸バネｃが台車枠ｄの端部を下側から受けている。
一方、上記軸箱体ａの支持腕ｅが前後方向の片側（図示
の場合は後方）へ延びて設けられ、この支持腕ｅの先端
部が、支持ゴムｆを介して上記台車枠ｄの支持ゴム受け
ｇに支持されている。しかして、上記支持ゴムｆによ
り、上記軸箱体ａは台車枠ｄに対して、前後、左右およ
び回転方向へ弾性支持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな軸バリ式軸箱支持装置では、以下に列挙するような
問題点があり、その改良が要望されていた。 (1) 軸箱体ａの支持腕ｅの長さは、台車枠ｄが上下方向
へ変位した時の軸バネ座面ｈの傾き角を小さくするた
め、できるだけ長く設定されるのが好ましいが、一方、
この支持腕ｅの長さ増大が軸箱体ａ自体の重量の増大を
招いている。

【０００４】(2) 軸箱体ａの支持腕ｅが長いため、台車
枠ｄに左右方向の荷重が作用した時の軸箱体ａの軸受ｉ
にかかる左右モーメントは大きく、これが軸受ｉの寿命
を縮めている。(3) 軸箱体ａの長い支持腕ｅにより軸バ
ネｃに大きなモーメント力が作用するため、該軸バネｃ
に発生する応力は、軸バネｃが上下方向へ真っ直ぐに圧
縮される場合よりも大きく、これが軸バネｃの寿命を縮
めている。

【０００５】(4) 軸箱体ａの支持腕ｅが長いことによ
り、支持腕ｅの先端が台車枠ｄと接近して、ここに嵌め
込まれる支持ゴムｆの取付スペースが制限される。これ
がため、該支持ゴムｆの形状寸法選択の自由度も非常に
小さく、軸箱支持装置として最適な支持剛性を得難い。 (5) 支持ゴムｆは、上下方向に対しては硬いバネ定数で
台車枠ｄに支持されているため、車両走行時における車
輪ｂの回転により発生する振動が、軸箱体ａを通じて上
記台車枠ｄへ伝わりやすく、これが乗り心地の低下を招
いている。

【０００６】本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、良好な乗り心地を得ることができ、し
かも、軸箱体の軽量化および各種構成部品の寿命延長を
図ることができる鉄道車両用軸箱支持装置の提供を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の軸箱支持装置は、軸箱体の真上に、台車枠
を受支する軸バネが起立状に配置され、前記軸箱体の前
後方向の片側へのみ延びて設けられた支持腕の先端部
が、前記軸箱体を前記台車枠に対して左右及び前後方向
へ弾性支持すると共に前記軸バネの上下動に共動するよ
う上下方向へ柔軟に弾性支持する支持ゴムを介して、前
記台車枠に支持されてなり、これにより、前記軸箱体の
車軸回りの回転変位が抑制されてなることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】支持ゴムが、軸箱体を台車枠に対して上下方向
へ比較的柔軟に弾性支持すると共に、左右および前後方
向へ弾性支持する構造とされていることにより、以下の
要領で軸箱体の車軸回りの回転変位が抑えられる。

【０００９】すなわち、台車枠が上下方向へ変位する
と、軸バネの軸方向（上下方向）の弾発力によって、軸
箱体はその支持腕の先端支持部を中心として下方へ回転
しようとする。一方、このとき軸バネにも曲げモーメン
トが発生し、この曲げモーメントは軸箱体の支持腕先端
側を下方へ回転させるように働くことになり、上記軸バ
ネと逆方向の回転力が軸箱に作用することになる。

【００１０】しかして、上記支持ゴムの弾性作用によ
り、上記支持腕先端側の下方への回転がある程度許容さ
れる結果、上記軸箱体の常態からの回転変位が相殺され
ることになる。これにより、軸箱体の回転変位による乗
り心地の低下が防止されるとともに、軸バネに作用する
モーメント力も低減される。

【００１１】また、軸箱体の回転変位が減少される結
果、軸箱体の支持腕の長さを従来の軸バリ式に比較して
短くすることが可能となり、軸箱体の軸受に対するモー
メントが軽減されるとともに、支持ゴムの設置スペース
も大きく確保される。さらに、支持ゴムがあらゆる方向
への弾性を担保し、軸箱体からの振動を絶縁する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。本発明に係る軸箱支持装置を備えた鉄道車両
の台車部分を図１および図２に示し、台車１は、車体２
を支持する台車枠３と車輪４，４…等とを備えてなる。

【００１３】台車枠３は、左右一対の側はり５，５と、
これらを連結する前後一対の横はり６，６とが略Ｈ形に
枠組みされてなる。上記側はり５，５の前後方向中央部
に空気バネ７，７が装着され、これらにより上記車体２
の幅方向両端部が弾性支持されている。

【００１４】前後に配置された左右一対の車輪４，４
は、車軸８を介して左右の軸箱９，９に回転可能に支持
され、該軸箱９が軸箱支持装置２０により上記台車枠３
の下側に配置されている。軸箱９は軸箱体１０に軸受１
１が内装されてなり、この軸受１１により上記車軸８の
両端部が軸支されている。また、各車軸８は、歯車箱１
２内に収納されたギヤ伝動系列（図示省略）を介して、
台車枠３に装置された主電動機１３に連係されている。
１４は車輪停止用のユニットブレーキである。

【００１５】軸箱支持装置２０の具体的構造は、図３お
よび図４に示すように、上記軸箱９の軸箱体１０の真上
に軸バネ２１が配置されるとともに、軸箱体１０の支持
腕２２の先端部２２ａが、支持ゴム２３を介して上記台
車枠３に支持されてなる。

【００１６】上記軸バネ２１は台車枠３の前後方向端部
を受支するもので、大小二つのコイルバネ２４，２５か
らなる二重コイルバネであって、上記軸箱体１０の上部
に起立状に配置されている。すなわち、軸箱体１０の上
面１０ａには、バネ座２６が防振ゴム２７を介して取り
付けられ、このバネ座２６上に、上記軸バネ２１の下端
が支持固定されている。一方、上記台車枠３の側はり５
の前後端にはバネ帽２８が固設され、該バネ帽２８内に
上記軸バネ２１の上端が支持固定されている。

【００１７】また、上記バネ帽２８および軸箱体１０間
には、軸ダンパ２９が設けられており（図１参照）、こ
れにより、上記軸バネ２１の上下方向変位に対して減衰
力が与えられる。３０は上記バネ帽２８に取り付けられ
た上昇止めである。該上昇止め３０の係止部３０ａ内に
は、上記軸箱体１０の係止突起３１が遊嵌状に突入され
ており、台車１を吊り上げる時に軸箱体１０が落ちない
ようにされている。

【００１８】軸箱体１０の支持腕２２は前後方向の片側
へ、つまり、前側の軸箱体１０にあっては後方へ、後側
の軸箱体１０にあっては前方へ、それぞれ水平に延びて
設けられている。該支持腕２２の先端部２２ａには、円
筒状の装着穴３２が上下方向へ貫通して設けられてお
り、該装着穴３２に上記支持ゴム２３が同心状に圧入さ
れている。

【００１９】該支持ゴム２３は、上記軸箱体１０を台車
枠３に対して上下、左右および前後方向へ弾性支持する
環状のもので、図４に示すように、径寸法の異なる複数
枚の積層板３３，３３…が同心状に空隙をもって積層さ
れるとともに、これらの空隙部分にゴム材３４が一体に
充填されてなる。また、支持ゴム２３の一部には、空間
２３ａ，２３ａが径方向に延びて設けられており、これ
により支持ゴム２３のゴム弾性力が所定値に調整されて
いる。該支持ゴム２３は、その中心部分に中央支持孔２
３ｂを備え、これが上記台車枠３に取り付けられた内筒
３５に支持されている。

【００２０】上記内筒３５は、上記台車枠３の下側部位
に上下方向へ延びて垂下状に固設され、この内筒３５の
外径に上記支持ゴム２３の中央支持孔２３ｂが挿通支持
されている。すなわち、上記中央支持孔２３ｂの内径面
と上記内筒３５の外径面は、下方へ向けて縮径するテー
パ面とされており、上記支持ゴム２３の中央支持孔２３
ｂを下側から上記内筒３５の外径面に嵌め込まれるとと
もに、内筒３５の先端３５ａに締め付けられた押え金３
６により固定されている。

【００２１】しかして、このように固定された支持ゴム
２３により、上記軸箱体１０は上記台車枠３に対して上
下、左右および前後方向へ弾性支持されており、軸バネ
２１の伸縮動作時における車軸８回りの回転変位も最小
限に抑えられる。

【００２２】次に、この軸バネ２１の回転変位抑制のメ
カニズムについて、図５(a) 〜(c)の概略構造図を参照
しつつ説明する。図５(a) に示すように、支持腕２２が
水平状態にある場合を常態とし、このときの軸バネ高さ
をｈ、軸箱体１０の中心点をＰ、支持ゴム２３の支持中
心点をＯ、ＰとＯの距離をｌ、支持ゴム２３のバネ定数
をｋとする。軸バネ高さｈが上下方向へδだけ変位し
（図示においては伸び）、ｈ＋δなる高さになった場合
を考える。

【００２３】 いま、支持ゴム２３が上下方向への弾
性変形を固定されて、軸箱体１０の支持中心点Ｏまわり
の回転変位のみが許容されると仮定すると、図５(b) に
示すように、軸箱体１０（より厳密にはバネ座面）は、
台車枠３に対して、上記支持中心点Ｏを中心として水平
に対しθなる傾き角をもつことになる。

【００２４】この時、軸バネ２１も同様に、その上下端
面がθなる傾き角となるため、軸バネ２１には曲げモー
メントＭが発生する。これにより、軸箱体１０にも、そ
の変位中心点Ｐ´を軸として矢符Ａ方向へ回転させよう
とする力が作用することになり、また、支持ゴム２３の
支持中心点ＯにおいてもＦ＝Ｍ／ｌなる上下方向力が作
用することになる。

【００２５】しかし、支持ゴム２３が上下方向への弾性
変形を固定されているため、軸箱体１０は矢符Ａ方向へ
は回転できず、結局、軸箱体１０は上記傾き角θのまま
である。

【００２６】 これに対して、本発明においては、支
持ゴム２３が上下方向にｋなるバネ定数を有し、上下方
向への弾性変形が可能である。

【００２７】このため、該支持ゴム２３の支持中心点Ｏ
が、図５(c) に示すように、上記上下方向Ｆの作用によ
り上下方向へｘだけ変位して点Ｏ´となり、軸箱体１０
の矢符Ａ方向への回転が止まる。この変位点Ｏ´は、支
持ゴム２３のバネ力ｋ・ｘと、このとき支持腕２２の先
端部２２ａに作用する上下方向力Ｆ´＝Ｍ´／ｌとが同
じ力で釣り合った状態を示す。ただし、Ｍ´は支持ゴム
２３の支持中心点が点Ｏ´にあるときの軸バネ２１の曲
げモーメントである。

【００２８】以上より、軸バネ２１がδだけ上下方向へ
変位した場合、支持ゴム２３が上下方向に固定されてい
ると、軸箱体１０の傾き角は、θ＝δ／１となるが（図
５（ｂ））、一方、支持ゴム２３が上下方向にｋなるバ
ネ定数を有する場合、ｘだけ変位が少なくなり、軸箱体
１０の傾き角もθ’＝（δ−ｘ）／１＝δ’／１となっ
て、θ’＜θとなる。

【００２９】つまり、軸バネ２１に同じたわみδが発生
しても、支持ゴム２３を上下方向へ弾性変形できる構造
とすることにより、軸バネ２１に生ずる曲げモーメント
を利用して、軸箱体の傾きを小さくすることが可能とな
るのである。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば以
下に列挙するようなすぐれた効果が得られる。

【００３１】（１）軸箱体の支持腕の先端部が支持ゴム
を介して台車枠に支持されるとともに、該支持ゴムは、
上記軸箱体を台車枠に対して上下方向へ比較的柔軟に弾
性支持すると共に、左右および前後方向へ弾性支持する
構造とされて、台車枠の上下変位によって軸箱体に支持
腕先端部を中心とする回転作用が付加された場合に、軸
バネに発生する曲げモーメントにより、支持ゴムが支持
腕の上下変位を十分許容して、軸箱体の車軸回りの回転
変位が減少するように構成されているから、良好な乗り
心地が確保される。

【００３２】すなわち、台車枠が上下方向へ変位する
と、軸バネの軸方向の弾発力により、軸箱体はその支持
腕の先端支持部を中心として下方へ回転しようとする
が、同時に軸バネに発生する曲げモーメントが、軸箱体
の支持腕先端側を下方へ回転させるように働いて、上記
軸バネと逆方向の回転力が軸箱に作用する。

【００３３】本発明は、この作用力を、上記支持ゴムを
上下方向へも弾性変形可能なものとすることにより利用
して、上記支持腕先端側の下方への回転を許容し、上記
軸箱体の常態からの回転変位を相殺する。これにより、
軸箱体の回転変位による乗り心地の低下防止が可能とな
る。

【００３４】(2) 軸箱体の回転変位が減少される結果、
軸箱体の支持腕の長さは、従来の軸バリ式のものに比較
して大幅に短くすることができるとともに、これに伴っ
て支持腕の断面形状も小さく設定することができ、この
結果、軸箱体自体の軽量化が図れる。

【００３５】(3) 軸箱体の支持腕を短くできるため、台
車枠に左右方向の荷重が作用した時の軸箱体の軸受にか
かる左右モーメントも小さく、軸受寿命の延長が図れ
る。 (4) また、軸箱体の支持腕を短くできると、支持腕の先
端と台車枠との間に余裕ができ、ここに嵌め込まれる支
持ゴムの取付スペースを十分確保できる。この結果、支
持ゴムの形状寸法選択の自由度が大きく、軸箱支持装置
として最適な支持剛性を得ることができる。

【００３６】(5) さらに、軸箱体の支持腕を短くできる
と、軸バネに作用するモーメント力が低減でき、これに
より、該軸バネに発生する応力を小さく抑えて、軸バネ
の寿命を延長できる。

【００３７】(6) 支持ゴムが上下方向を含めてあらゆる
方向へ弾性を有するため、車両走行時における車輪の回
転により発生する振動が、軸箱体を通じて台車枠へ伝わ
るのを絶縁でき、この点でも良好な乗り心地を確保でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例である軸箱支持装置を備
えた鉄道車両の台車部分を示す側面図である。

【図２】同鉄道車両の台車部分を示す平面図である。

【図３】同台車部分における軸箱支持装置を一部切開し
て示す側面拡大図である。

【図４】図３におけるIV-IV 線に沿った同軸箱支持装置
の断面図である。

【図５】同軸箱装置における軸バネの回転変位抑制のメ
カニズムを説明するための概略構造図で、(a) は支持腕
が水平状態にある常態を示し、(b) は支持ゴムが上下方
向への弾性変形を固定された場合において軸バネ高さが
上下方向へ変位した状態を示し、(c) は支持ゴムが上下
方向へ弾性変形が可能な場合において軸バネ高さが上下
方向へ変位した状態を示す。

【図６】従来の軸バリ式の軸箱支持装置を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 台車 ３ 台車枠 ４ 車輪 ８ 車軸 ９ 軸箱 １０ 軸箱体 ２０ 軸箱支持装置 ２１ 軸バネ ２２ 軸箱体の支持腕 ２２ａ 支持腕の先端部 ２３ 支持ゴム ２３ａ 支持ゴムの空間 ２３ｂ 支持ゴムの中央支持孔 ３２ 支持腕の装着穴 ３３ 積層板 ３４ ゴム材 ３５ 内筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 利博 大阪府東大阪市稲田新町３丁目９番60号 近畿車輌株式会社本社工場内 (56)参考文献 特開 昭63−269772（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−160777（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−126972（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−49232（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸箱体の真上に、台車枠を受支する軸バ
   ネが起立状に配置され、 前記軸箱体の前後方向の片側へのみ延びて設けられた支
   持腕の先端部が、前記軸箱体を前記台車枠に対して左右
   及び前後方向へ弾性支持すると共に前記軸バネの上下動
   に共動するよう上下方向へ柔軟に弾性支持する支持ゴム
   を介して、前記台車枠に支持されてなり、 これにより、前記軸箱体の車軸回りの回転変位が抑制さ
   れてなる ことを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置。
2. 【請求項２】 前記軸箱体の支持腕の先端部に、装着穴
   が上下方向へ延びて設けられ、該装着穴に環状の前記支
   持ゴムが装着穴と同心状に嵌着され、一方、前記台車枠
   に内筒が上下方向へ延びて固設され、該内筒に前記支持
   ゴムの中央支持孔が挿通支持されている請求項１に記載
   の鉄道車両用軸箱支持装置。
3. 【請求項３】 前記支持ゴムは、複数枚の積層板が同心
   状に空隙をもって積層されるとともに、これらの空隙部
   分にゴム材が一体に充填されてなる請求項２に記載の鉄
   道車両用軸箱支持装置。
4. 【請求項４】 前記支持ゴムの一部に、所定のゴム弾性
   を担保する空間が設けられている請求項３に記載の鉄道
   車両用軸箱支持装置。
5. 【請求項５】 前記支持ゴムの中央支持孔内径面と前記
   内筒の外径面が、下方へ向けて縮径するテーパ面とされ
   ている請求項２に記載の鉄道車両用軸箱支持装置。