JP3579767B2 - 鉄道車両用台車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるフレームレス台車と称される鉄道車両用台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な鉄道車両用台車は、レール方向の側梁と枕木方向の横梁とで構成した台車枠と輪軸の両端を回転可能に支承する各軸箱との間に軸ばねを、台車枠と車体との間に枕ばねをそれぞれ配設した２自由度系のばねを採用している。特に枕ばねにボルスタレス空気ばねを使用すると、ばね定数が小さく、乗り心地の向上と輪重抜けに対応が容易である。
【０００３】
一方、台車枠を簡素化して質量低減を図る目的から、車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、該軸はり先端の軸箱にて輪軸の両端を回転可能に支承する、いわゆるフレームレス台車では、軸箱と車体下面との間にばね装置を介在させているが、１自由度系のばねとなるため、台車の旋回を許容しながら乗り心地と輪重抜けの両立に最適なばね定数を選定することが難しく、乗り心地評価を高くするのが困難であった。そこで、例えば、特開２０００−３８１３２号公報に示されるように、軸箱と車体下面間にコイルばねと空気ばねとを直列に配置して、乗り心地を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構造でも、空気ばねがパンクした場合に輪重抜けが大きくなることや、コストが高くなることが考えられる。また、ばねの折損といった不測の事態に対する備えも必要である。
【０００５】
そこで本発明は、空車時には小さなばね定数を持たせ、定員〜満車時には荷重の増加に伴った大きいばね定数として乗り心地と輪重抜けを両立させ、乗客にばねの特性が変化した違和感を与えないようにスムースに切り換えが可能な鉄道車両用ばね装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、該軸はり先端の軸箱と車体下面との間にばね装置を介在させた鉄道車両用台車において、前記ばね装置は、前記軸箱上部に配置される下部コイルばねと、該下部コイルばね内に挿入される下部コイルばねより短いゴム製のばね案内と、前記下部コイルばねの上部又は下部の少なくとも一方に配置される弾性材からなる受座と、下部コイルばね上部に配置されて下部コイルばね上部を覆う断面ハット状のばね受と、該ばね受に外嵌されてばね受下部のフランジと前記車体下面との間に配置される前記下部コイルばねよりもばね定数の小さい上部コイルばねと、前記ばね受上面に配置される弾性材からなるクッション座とを備え、該クッション座上面と前記車体下面との間に間隙を形成していることを特徴としている。また、前記ばね装置を前記軸箱の前後に１つずつ配置し、一方のばね装置のクッション座上面の前記間隙と他方のばね装置のクッション座上面の前記間隙とを同一寸法又はいずれか一方の間隙を他方の間隙よりも大きくしてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示される実施形態例に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明の第１実施形態例を示すもので、鉄道車両用台車１は、２つの輪軸２，２を有する２軸台車で、各輪軸２，２の両端をそれぞれ回転可能に支承する各軸箱４と車体５とをばね装置６で直接結合し、前後の軸箱４から台車中央部に向けてレール方向の軸はり７をそれぞれ延出し、台車中央部で対向する軸はり７，７の先端と車体５下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンク８とを結合し、左右の軸はり７，７の中間部をブレーキ装置９及び主電動機（図示せず）を支持する枕木方向の支持はり１０で結合している。また、各軸はり７の外端と車体５との間には、前記ばね装置６に隣接してダンパ１１が配設されている。
【０００８】
前記ばね装置６は、軸箱４上面にゴム製の受座１２を介して配置される下部コイルばね１３と、該下部コイルばね１３内に挿入されるゴム製のばね案内１４と、前記下部コイルばね１３上部にゴム製の受座１５を介して配置されて下部コイルばね１３上部を覆う断面ハット状のばね受１６と、該ばね受１６に外嵌されてばね受１６下部のフランジ１７と前記車体５下面との間に配置される前記下部コイルばね１３よりもばね定数の小さい上部コイルばね１８と、前記ばね受１６上面に配置されるゴム製のクッション座１９とを備えている。
【０００９】
なお、下部コイルばね１３下部の受座１２及び上部の受座１５は、いずれか一方でも良い。また、受座１２、受座１５及びクッション座１９の材質は、ゴムに限らず、例えば合成樹脂でも良い。
【００１０】
前記ばね案内１４は、下部コイルばね１３より短い円柱状に形成され、下部を前記受座１２上面に設けられた案内筒２０に挿入し、上部を前記受座１５下面に設けられた案内筒２１に挿入し、該案内筒２１の天面と上面との間に隙間を形成している。前記クッション座１９は、その上面と車体５下面との間に間隙Ｈを形成しており、前記上部コイルばね１８が車体５からの荷重で圧縮されて縮んだ時点で車体５下面に当接する。
【００１１】
この構成により、空車時には、下部コイルばね１３と上部コイルばね１８とによる２段直列構造のため、ばね定数が小さく輪重抜けに対応できる。車体５の荷重増加により上部コイルばね１８が圧縮されて縮み、車体５下面がクッション座１９に当接して前記間隙Ｈがなくなると、下部コイルばね１３に直接荷重がかかり、ばね定数は、下部コイルばね１３のばね定数に変化して大きいばね定数となる。したがって、ばね装置６のばね定数は、図３に示されるように、空車時における上部コイルばね１８の小さいばね定数から荷重の増加に伴う下部コイルばね１３の大きいばね定数へ非線形に変化するから、変化のタイミングを定員〜満員の間で調整することで、車体床面高さを考慮しながら他の荷重条件時にも乗り心地を良くすることができる。また、車体５下面がクッション座１９に柔らかく当接するように、クッション座１９の形状、弾性を設定することで乗客に違和感を与えないで、ばね定数の非線形化が図れる。さらに、下部コイルばね１３内に、下部コイルばね１３より短いばね案内１４を挿入することで、下部コイルばね１３のばね定数に影響を与えることなく、下部コイルばね１３が折損した場合の安全対策とすることができる。また、ばね案内１４をゴム製とすることで、台車旋回時の変位を自在な形状で対応できる。
【００１２】
図４及び図５は本発明の第２実施形態例を示すもので、前記第１実施形態例と同一要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態例は、軸箱４前後の軸はり７にばね装置６を１つずつ配置し、軸箱４上部と車体５下面との間にダンパ１１を配設した構成で、リンク８側のばね装置６のクッション座１９上面と車体５下面との間隙寸法Ｈ１よりも、軸はり７先端側のばね装置６のクッション座１９上面のと車体５下面との間隙寸法Ｈ２を大きくしたものである。
【００１３】
この構成によれば、車体５の荷重が増加すると、先ず、クッション座１９上部の間隙寸法Ｈ１が小さいリンク８側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接し、リンク８側のばね装置６の下部コイルばね１３が荷重を負担する。続いてクッション座１９上部の間隙寸法Ｈ２が大きい軸はり７先端側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接し、両ばね装置６の下部コイルばね１３が荷重を負担する。
【００１４】
したがって、３段切換のばね定数を有するばね装置とすることができる。また、軸箱４の前後にばね装置６をそれぞれ配置することにより、一方のコイルばね１３が折損しても、他方のばね装置６で持ちこたえることができ、１組のばね装置６の場合よりも飛躍的に安全性を高めることができる。
【００１５】
なお、リンク８側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ１と軸はり７先端側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ２とを同一寸法にした場合は、軸はり７，７が台車中央部でリンク８と結合しているから、車体５の荷重が増加すると、軸はり７，７のリンク８との結合部分が下がって軸はり７先端側が上がるので、先ず、軸はり７先端側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接し、続いてリンク８側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接するので、３段切換のばね定数を有するばね装置とすることができる。また、リンク８側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ１を軸はり７先端側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ２よりも大きくした場合も同様である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉄道車両用台車は、車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、軸はり先端の軸箱と車体下面との間に介在させるばね装置を、軸箱上部に配置される下部コイルばねと、下部コイルばねの上部又は下部の少なくとも一方に配置される弾性材からなる受座と、下部コイルばね上部に配置されて下部コイルばね上部を覆う断面ハット状のばね受と、ばね受に外嵌されてばね受下部のフランジと車体下面との間に配置される下部コイルばねよりもばね定数の小さい上部コイルばねと、ばね受上面に配置される弾性材からなるクッション座とで構成し、クッション座上面と車体下面との間に間隙を形成したので、空車時には、小さいばね定数の上部コイルばねにより輪重抜けに対応できる。車体の荷重増加により上部コイルばねが圧縮されて縮み、車体下面がクッション座に当接すると、下部コイルばねに直接荷重がかかって、下部コイルばねのばね定数に変化して大きいばね定数となるから、ばね定数が非線形に変化し、乗り心地を良くすることができる。また、ばね装置を軸箱の前後に１つずつ配置し、一方のばね装置のクッション座上面の間隙と他方のばね装置のクッション座上面の間隙とを同一寸法又はいずれか一方の間隙を他方の間隙よりも大きくすることにより、３段切換の非線形ばね定数を有するばね装置とすることができるとともに、一方のコイルばねが折損しても、他方のばね装置で持ちこたえることができ、１組のばね装置の場合よりも飛躍的に安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例のばね装置の一部断面図
【図２】同じく台車の側面図
【図３】第１実施形態例のばね装置のばね定数のグラフ図
【図４】第２実施形態例のばね装置の一部断面図
【図５】第２実施形態例のばね装置のばね定数のグラフ図
【符号の説明】
１…鉄道車両用台車、２…輪軸、４…軸箱、５…車体、６…ばね装置、７…軸はり、８…リンク、１２，１５…受座、１３…下部コイルばね、１４…ばね案内、１６…ばね受、１７…フランジ、１８…上部コイルばね、１９…クッション座、２０，２１…案内筒
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるフレームレス台車と称される鉄道車両用台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な鉄道車両用台車は、レール方向の側梁と枕木方向の横梁とで構成した台車枠と輪軸の両端を回転可能に支承する各軸箱との間に軸ばねを、台車枠と車体との間に枕ばねをそれぞれ配設した２自由度系のばねを採用している。特に枕ばねにボルスタレス空気ばねを使用すると、ばね定数が小さく、乗り心地の向上と輪重抜けに対応が容易である。
【０００３】
一方、台車枠を簡素化して質量低減を図る目的から、車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、該軸はり先端の軸箱にて輪軸の両端を回転可能に支承する、いわゆるフレームレス台車では、軸箱と車体下面との間にばね装置を介在させているが、１自由度系のばねとなるため、台車の旋回を許容しながら乗り心地と輪重抜けの両立に最適なばね定数を選定することが難しく、乗り心地評価を高くするのが困難であった。そこで、例えば、特開２０００−３８１３２号公報に示されるように、軸箱と車体下面間にコイルばねと空気ばねとを直列に配置して、乗り心地を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構造でも、空気ばねがパンクした場合に輪重抜けが大きくなることや、コストが高くなることが考えられる。また、ばねの折損といった不測の事態に対する備えも必要である。
【０００５】
そこで本発明は、空車時には小さなばね定数を持たせ、定員〜満車時には荷重の増加に伴った大きいばね定数として乗り心地と輪重抜けを両立させ、乗客にばねの特性が変化した違和感を与えないようにスムースに切り換えが可能な鉄道車両用ばね装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、該軸はり先端の軸箱と車体下面との間にばね装置を介在させた鉄道車両用台車において、前記ばね装置は、前記軸箱上部に配置される下部コイルばねと、該下部コイルばね内に挿入される下部コイルばねより短いゴム製のばね案内と、前記下部コイルばねの上部又は下部の少なくとも一方に配置される弾性材からなる受座と、下部コイルばね上部に配置されて下部コイルばね上部を覆う断面ハット状のばね受と、該ばね受に外嵌されてばね受下部のフランジと前記車体下面との間に配置される前記下部コイルばねよりもばね定数の小さい上部コイルばねと、前記ばね受上面に配置される弾性材からなるクッション座とを備え、該クッション座上面と前記車体下面との間に間隙を形成していることを特徴としている。また、前記ばね装置を前記軸箱の前後に１つずつ配置し、一方のばね装置のクッション座上面の前記間隙と他方のばね装置のクッション座上面の前記間隙とを同一寸法又はいずれか一方の間隙を他方の間隙よりも大きくしてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示される実施形態例に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明の第１実施形態例を示すもので、鉄道車両用台車１は、２つの輪軸２，２を有する２軸台車で、各輪軸２，２の両端をそれぞれ回転可能に支承する各軸箱４と車体５とをばね装置６で直接結合し、前後の軸箱４から台車中央部に向けてレール方向の軸はり７をそれぞれ延出し、台車中央部で対向する軸はり７，７の先端と車体５下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンク８とを結合し、左右の軸はり７，７の中間部をブレーキ装置９及び主電動機（図示せず）を支持する枕木方向の支持はり１０で結合している。また、各軸はり７の外端と車体５との間には、前記ばね装置６に隣接してダンパ１１が配設されている。
【０００８】
前記ばね装置６は、軸箱４上面にゴム製の受座１２を介して配置される下部コイルばね１３と、該下部コイルばね１３内に挿入されるゴム製のばね案内１４と、前記下部コイルばね１３上部にゴム製の受座１５を介して配置されて下部コイルばね１３上部を覆う断面ハット状のばね受１６と、該ばね受１６に外嵌されてばね受１６下部のフランジ１７と前記車体５下面との間に配置される前記下部コイルばね１３よりもばね定数の小さい上部コイルばね１８と、前記ばね受１６上面に配置されるゴム製のクッション座１９とを備えている。
【０００９】
なお、下部コイルばね１３下部の受座１２及び上部の受座１５は、いずれか一方でも良い。また、受座１２、受座１５及びクッション座１９の材質は、ゴムに限らず、例えば合成樹脂でも良い。
【００１０】
前記ばね案内１４は、下部コイルばね１３より短い円柱状に形成され、下部を前記受座１２上面に設けられた案内筒２０に挿入し、上部を前記受座１５下面に設けられた案内筒２１に挿入し、該案内筒２１の天面と上面との間に隙間を形成している。前記クッション座１９は、その上面と車体５下面との間に間隙Ｈを形成しており、前記上部コイルばね１８が車体５からの荷重で圧縮されて縮んだ時点で車体５下面に当接する。
【００１１】
この構成により、空車時には、下部コイルばね１３と上部コイルばね１８とによる２段直列構造のため、ばね定数が小さく輪重抜けに対応できる。車体５の荷重増加により上部コイルばね１８が圧縮されて縮み、車体５下面がクッション座１９に当接して前記間隙Ｈがなくなると、下部コイルばね１３に直接荷重がかかり、ばね定数は、下部コイルばね１３のばね定数に変化して大きいばね定数となる。したがって、ばね装置６のばね定数は、図３に示されるように、空車時における上部コイルばね１８の小さいばね定数から荷重の増加に伴う下部コイルばね１３の大きいばね定数へ非線形に変化するから、変化のタイミングを定員〜満員の間で調整することで、車体床面高さを考慮しながら他の荷重条件時にも乗り心地を良くすることができる。また、車体５下面がクッション座１９に柔らかく当接するように、クッション座１９の形状、弾性を設定することで乗客に違和感を与えないで、ばね定数の非線形化が図れる。さらに、下部コイルばね１３内に、下部コイルばね１３より短いばね案内１４を挿入することで、下部コイルばね１３のばね定数に影響を与えることなく、下部コイルばね１３が折損した場合の安全対策とすることができる。また、ばね案内１４をゴム製とすることで、台車旋回時の変位を自在な形状で対応できる。
【００１２】
図４及び図５は本発明の第２実施形態例を示すもので、前記第１実施形態例と同一要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態例は、軸箱４前後の軸はり７にばね装置６を１つずつ配置し、軸箱４上部と車体５下面との間にダンパ１１を配設した構成で、リンク８側のばね装置６のクッション座１９上面と車体５下面との間隙寸法Ｈ１よりも、軸はり７先端側のばね装置６のクッション座１９上面のと車体５下面との間隙寸法Ｈ２を大きくしたものである。
【００１３】
この構成によれば、車体５の荷重が増加すると、先ず、クッション座１９上部の間隙寸法Ｈ１が小さいリンク８側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接し、リンク８側のばね装置６の下部コイルばね１３が荷重を負担する。続いてクッション座１９上部の間隙寸法Ｈ２が大きい軸はり７先端側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接し、両ばね装置６の下部コイルばね１３が荷重を負担する。
【００１４】
したがって、３段切換のばね定数を有するばね装置とすることができる。また、軸箱４の前後にばね装置６をそれぞれ配置することにより、一方のコイルばね１３が折損しても、他方のばね装置６で持ちこたえることができ、１組のばね装置６の場合よりも飛躍的に安全性を高めることができる。
【００１５】
なお、リンク８側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ１と軸はり７先端側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ２とを同一寸法にした場合は、軸はり７，７が台車中央部でリンク８と結合しているから、車体５の荷重が増加すると、軸はり７，７のリンク８との結合部分が下がって軸はり７先端側が上がるので、先ず、軸はり７先端側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接し、続いてリンク８側のばね装置６のクッション座１９に車体５下面が当接するので、３段切換のばね定数を有するばね装置とすることができる。また、リンク８側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ１を軸はり７先端側のばね装置６の前記間隙寸法Ｈ２よりも大きくした場合も同様である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉄道車両用台車は、車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、軸はり先端の軸箱と車体下面との間に介在させるばね装置を、軸箱上部に配置される下部コイルばねと、下部コイルばねの上部又は下部の少なくとも一方に配置される弾性材からなる受座と、下部コイルばね上部に配置されて下部コイルばね上部を覆う断面ハット状のばね受と、ばね受に外嵌されてばね受下部のフランジと車体下面との間に配置される下部コイルばねよりもばね定数の小さい上部コイルばねと、ばね受上面に配置される弾性材からなるクッション座とで構成し、クッション座上面と車体下面との間に間隙を形成したので、空車時には、小さいばね定数の上部コイルばねにより輪重抜けに対応できる。車体の荷重増加により上部コイルばねが圧縮されて縮み、車体下面がクッション座に当接すると、下部コイルばねに直接荷重がかかって、下部コイルばねのばね定数に変化して大きいばね定数となるから、ばね定数が非線形に変化し、乗り心地を良くすることができる。また、ばね装置を軸箱の前後に１つずつ配置し、一方のばね装置のクッション座上面の間隙と他方のばね装置のクッション座上面の間隙とを同一寸法又はいずれか一方の間隙を他方の間隙よりも大きくすることにより、３段切換の非線形ばね定数を有するばね装置とすることができるとともに、一方のコイルばねが折損しても、他方のばね装置で持ちこたえることができ、１組のばね装置の場合よりも飛躍的に安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例のばね装置の一部断面図
【図２】同じく台車の側面図
【図３】第１実施形態例のばね装置のばね定数のグラフ図
【図４】第２実施形態例のばね装置の一部断面図
【図５】第２実施形態例のばね装置のばね定数のグラフ図
【符号の説明】
１…鉄道車両用台車、２…輪軸、４…軸箱、５…車体、６…ばね装置、７…軸はり、８…リンク、１２，１５…受座、１３…下部コイルばね、１４…ばね案内、１６…ばね受、１７…フランジ、１８…上部コイルばね、１９…クッション座、２０，２１…案内筒
Claims (2)
- 車体下面の左右からそれぞれ吊り下げた垂直方向のリンクに、レール方向の軸はりを上下方向に回動可能に結合し、該軸はり先端の軸箱と車体下面との間にばね装置を介在させた鉄道車両用台車において、前記ばね装置は、前記軸箱上部に配置される下部コイルばねと、該下部コイルばね内に挿入される下部コイルばねより短いゴム製のばね案内と、前記下部コイルばねの上部又は下部の少なくとも一方に配置される弾性材からなる受座と、下部コイルばね上部に配置されて下部コイルばね上部を覆う断面ハット状のばね受と、該ばね受に外嵌されてばね受下部のフランジと前記車体下面との間に配置される前記下部コイルばねよりもばね定数の小さい上部コイルばねと、前記ばね受上面に配置される弾性材からなるクッション座とを備え、該クッション座上面と前記車体下面との間に間隙を形成していることを特徴とする鉄道車両用台車。
- 前記ばね装置を前記軸箱の前後に１つずつ配置し、一方のばね装置のクッション座上面の前記間隙と他方のばね装置のクッション座上面の前記間隙とを同一寸法又はいずれか一方の間隙を他方の間隙よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用台車。
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| CN111959549A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-11-20 | 辽宁铁道职业技术学院 | 一种内置动力吸振器的轨道车辆轴箱橡胶减振垫 |
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2001
- 2001-01-12 JP JP2001004841A patent/JP3579767B2/ja not_active Expired - Fee Related
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