JP4390588B2

JP4390588B2 - 鉄道車両

Info

Publication number: JP4390588B2
Application number: JP2004046909A
Authority: JP
Inventors: 健高木; 明正平井; 誠一郎熊木
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Tokyu Car Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2005231599A

Description

車体に発生する振動を減衰させる構造を備える鉄道車両に関する。

近年、通勤電車等の鉄道車両は、運行コスト削減及び製造コスト低減のために構体が簡素化され軽量化されてきている。ところが、構体が軽量化されたために、走行中に振動周波数１０Ｈｚ程度のビビリ振動が発生し易く、このことが乗り心地を阻害するため、問題となってきている。

また、鉄道車両に発生する振動を抑えるために、軸箱体と台車枠との相対的な振動を減衰させる構造が提案されている。特許文献１に開示された構造は、減衰装置内に減衰板を設けて高粘性液を封入したものであり、減衰板に作用する流体抵抗によって振動を減衰させている。
特開２００３−２９１８０８号公報

上述した従来の減衰装置は、３００ｋｍ／ｈを越えるような高速走行をした場合に、軸箱支持装置の構成部品が多く、軸バネ下質量が大きいと地盤振動が激しくなるため、重量軽減を図ったものである。しかしながら、この減衰装置では、乗り心地の改善については考慮されていない。

そこで、本発明は、軸箱体と台車枠との相対的な振動を減衰させ、乗り心地を良くすることができる鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明は、車両本体に取り付けられた車軸を回転自在に支持する軸箱体と、その軸箱体上に軸バネを介して支持された台車枠とを有する鉄道車両において、
軸箱体に固定され、車両本体の長手方向に対して直交する方向に延在する摺動部と、
台車枠に取り付けられ、車両本体の長手方向において摺動部に押し当てられる押圧部と、
押圧部を、車両本体の長手方向に付勢する付勢手段と、を備え、
摺動部は、軸箱体の一部を構成する軸はりに固定され、押圧部は、台車枠の一部を構成する側はりに取り付けられ、付勢手段は、側はりに固定された収容器内に収容されていることを特徴とする。

この鉄道車両においては、軸箱体と台車枠との間で相対的な振動が発生した場合において、押圧部と摺動部とが擦れ合い、振動に対抗するように摩擦力が発生するため、振動を減衰させることができ、乗り心地が良好になる。このような鉄道車両は、摺動摩擦力を発生させて振動を減衰させるので、簡易な構造を可能にする。

さらに、上記鉄道車両において、摺動部は、軸箱体の一部を構成する軸はりに固定されており、押圧部は、台車枠の一部を構成する側はりに取り付けられている。この構成を採用することにより、軸はりと側はりとの間の空間を有効活用して、振動を減衰させることができる。

本発明によれば、軸箱体と台車枠との相対的な振動を減衰させ、乗り心地を良くすることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る鉄道車両の好適な実施形態について詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１に示すように、鉄道車両１００は、複数の車両本体１０１が連結されて構成されており、各車両本体１０１には開閉ドア１０２や窓１０３が設けられている。この車両本体１０１は、台車１０４によって保持されている。

図２に示すように、台車１０４において、軸箱体２の一部を構成する軸箱部３には、車輪４の車軸６が回転自在に支持されており、台車枠８は、その軸箱部３上に軸バネ７を介して支持されている。また、軸箱体２の一部を構成している軸はり９は、軸箱部３と台車枠８とを連結させるように水平方向に延在している。この軸はり９の一端は、軸箱部３に固定され、軸はり９の他端は、台車枠８の一部を構成する側はり１０に対して回動自在に軸支されている。

軸箱体２と台車枠８との間には、振動減衰機構１１が設けられている。すなわち、この振動減衰機構１１において、軸箱部３に固定された支持部材１２には、プレート状の摺動部１３が固定されている。この摺動部１３は、車両本体１０１の長手方向に対して直交する方向に延在している。また、台車枠８には、アーム部（支持部材）１４の基端がボルト１６によって交換可能に固定されている。このアーム部１４は、摺動部１３に向けて下方に延在しており、アーム部１４の先端部には、収容器２１が固定されている。この収容器２１には、付勢手段である圧縮バネ２２が収容されている。なお、支持部材１２は、交換可能に軸箱部３にボルト締めされていると好適である。

図３に示すように、収容器２１には、摺動部１３側において開口部２１ａが形成され、この開口部２１ａには、プッシュ部２３が挿入されている。そして、圧縮バネ２２の一端は、収容器２１の底面２１ｂに当接され、他端はプッシュ部２３に当接している。さらに、プッシュ部２３の端面には、プレート状の押圧部２４が固定されている。この押圧部２４は、車両本体１０１の長手方向に対して直交する方向に延在している。そして、押圧部２４は、圧縮バネ２２によって車両本体１０１の長手方向に付勢されており、摺動部１３は、この押圧部２４によって同じ方向に押圧されている。

振動減衰機構１１はこのような構造を有しているため、圧縮バネ２２の付勢力によって、プッシュ部２３は押圧部２４を確実に摺動部１３に押し当て、摺動部１３は押圧部２４によって押圧されている。ここで、圧縮バネ２２の付勢力、摺動部１３及び押圧部２４の材料は、摺動部１３と押圧部２４との間で発生する振動時の摩擦力が５００〜５０００Ｎとなるように選択するとよい。

次に、このような振動減衰機構１１の作用について説明する。

走行中は軸箱体２と台車枠８との間で相対的な振動が発生しており、押圧部２４と摺動部１３とは接触面で擦れ合っている。そのため、接触面では、振動に対抗するように摺動摩擦力が発生し、振動が減衰される。また、圧縮バネ２２によって押圧部２４は摺動部１３に常に付勢されているため、摺動部１３に対する押圧部２４の追従性が良い。したがって、この振動減衰機構１１は、特に振動周波数１０Ｈｚ程度のビビリ振動等の上下方向の振動や左右方向の振動を効果的に減衰させることができる。また、軸箱体２が台車枠８に対して前後方向に振動した場合であっても、圧縮バネ２２によって、その振動を減衰させることができる。このような振動減衰機構１１は、摺動摩擦力を発生させて振動を減衰させるので、簡易な構造を可能にすると共に、乗り心地を良くする。

[第２の実施形態]
次に、図４及び図５を参照して第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る台車１３０が第１の実施形態に係る台車１０４と異なるのは、振動減衰機構３１である。したがって、振動減衰機構３１を主に説明する。なお、第１の実施形態における同一又は同等の要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

図４に示すように、台車枠８には支持部材３２が固定されており、この支持部材３２に付勢手段３３の一部を構成する圧縮バネ３４が取り付けられている。この圧縮バネ３４は、バネ受け部３７によって保持されており、バネ受け部３７に形成された棒状部材３７ａが圧縮バネ３４を貫通している。そして、鉛直方向に延在する圧縮バネ３４の上端３４ａは支持部材３２に当接されて、さらに、鉛直方向に延在する棒状部材３７ａは支持部材３２に形成された貫通孔３２ａに貫通している。また、圧縮バネ３４の下端３４ｂは、バネ受け部３７の台座３７ｂに当接されている。

また、付勢手段３３の一部を構成するＬ字状のベルクランク３６の一端３６ａは、バネ受け部３７に回動自在に軸支されている。これにより、ベルクランク３６の一端３６ａは、圧縮バネ３４の下端３４ｂに回動自在に連結されている。また、ベルクランク３６の他端３６ｂは、押圧部２４に固定されたブラケット３８に回転自在に軸支されている。さらに、ベルクランク３６の一端３６ａと他端３６ｂとの間にある中央部３６ｃにおいて、ベルクランク３６は、支持部材３２により揺動自在に軸支されている。このように、圧縮バネ３４及びベルクランク３６によって構成される付勢手段３３によって、押圧部２４は車両本体１０１の長手方向に付勢されており、摺動部１３は押圧部２４によってその同じ方向に押圧されている。

なお、圧縮バネ３４の付勢力、摺動部１３及び押圧部２４の材料は、摺動部１３と押圧部２４との間で発生する振動時の摩擦力が５００〜５０００Ｎとなるように選択するとよい。

次に、振動減衰機構３１の作用について説明する。

振動減衰機構３１において、圧縮バネ３４はバネ受け部３７の台座３７ｂを鉛直下向きに付勢している。そのため、ベルクランク３６の一端３６ａは、圧縮バネ３４によって鉛直下向きに付勢されている。また、ベルクランク３６は、中央部３６ｃにおいて支持部材３２により軸支されている。したがって、ベルクランク３６の他端３６ｂは、車両本体１０１の長手方向へ付勢されている。このため、ベルクランク３６の他端３６ｂに連結されている押圧部２４は、車両本体１０１の長手方向に付勢されており、摺動部１３は押圧部２４によってその方向に押圧されている。ここで、中央部３６ｃから端部３６ｂまでの距離よりも、中央部３６ｃから端部３６ａまでの距離を十分長くすると、てこの原理により、圧縮バネ３４による付勢力が増加されて端部３６ｂに強い付勢力を発生させることができる。

図５に示すように、走行中には軸箱体２と台車枠８との間で相対的な振動が発生しており、押圧部２４と摺動部１３とは接触面で擦れ合っている。そのため、接触面では、振動に対抗するように摺動摩擦力が発生し、振動が減衰される。また、圧縮バネ３４及びベルクランク３６によって押圧部２４は摺動部１３に常に付勢されているため、摺動部１３に対する押圧部２４の追従性が良い。よって、この振動減衰機構３１は、特に振動周波数１０Ｈｚ程度のビビリ振動等の上下方向の振動や左右方向の振動を効果的に減衰させることができる。また、軸箱体２が台車枠８に対して前後方向に振動した場合であっても、圧縮バネ３４の付勢力によって、その振動を減衰させることができる。このように振動減衰機構３１では、摺動摩擦力を発生させて振動を減衰させるので、簡易な構造を可能にすると共に、乗り心地を良くする。

[第３の実施形態]
次に、図６及び図７を参照して第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る台車１５０が第１の実施形態に係る台車１０４と異なるのは、振動減衰機構５１である。したがって、振動減衰機構５１を主に説明する。なお、第１の実施形態における同一又は同等の要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

軸箱体２の一部を構成する軸はり９には、支持部材５２が固定されており、さらに、その支持部材５２には摺動部１３が固定されている。この摺動部１３は、車両本体１０１の長手方向に対して直交する方向に延在している。また、側はり１０には、収容器５３が固定されており、収容器５３には、摺動部１３側において開口部５３ａが形成されている。さらに、収容器５３には、付勢手段である圧縮バネ５４が収容されており、開口部５３ａにはプッシュ部５６が挿入されている。そして、圧縮バネ５４の一端は収容器５３の底面５３ｂに当接され、他端はプッシュ部５６に当接されている。このようなプッシュ部５６の端面に、押圧部２４が固定されている。なお、支持部材５２及び収容器５３は、交換可能にボルト締めされていると好適である。

振動減衰機構５１はこのような構造を有しているため、圧縮バネ５４の付勢力によって、プッシュ部５６は押圧部２４を摺動部１３に押し当てている。圧縮バネ５４の付勢力、摺動部１３及び押圧部２４の材料は、摺動部１３と押圧部２４との間で発生する振動時の摩擦力が５００〜５０００Ｎとなるように選択するとよい。

次に、振動減衰機構５１の作用について説明する。

第１の実施形態と同様に、走行中には軸箱体２と台車枠８との間で相対的な振動が発生しており、押圧部２４と摺動部１３とは接触面で擦れ合っている。そのため、接触面では、振動に対抗するように摺動摩擦力が発生し、振動が減衰される。また、圧縮バネ５４によって押圧部２４は摺動部１３に常に付勢されているため、摺動部１３に対する押圧部２４の追従性が良い。このような構成によって、この振動減衰機構５１は、特に振動周波数１０Ｈｚ程度のビビリ振動等の上下方向の振動や左右方向の振動を効果的に減衰させることができる。また、軸箱体２が台車枠８に対して前後方向に振動した場合であっても、圧縮バネ５４によって、その振動を減衰させることができる。このように、振動減衰機構５１は、摺動摩擦力を発生させて振動を減衰させるので、簡易な構造を可能にすると共に、乗り心地を良くする。

[第４の実施形態]
次に、図８及び図９を参照して第４の実施形態について説明する。第４の実施形態に係る台車１６０が第３の実施形態に係る台車１５０と異なるのは、振動減衰機構６１である。したがって、振動減衰機構６１を主に説明する。なお、第３の実施形態における同一又は同等の要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

台車枠８の一部を構成する側はり１０には、支持部材６３が固定されており、この支持部材６３には、押圧部２４が固定されている。この押圧部２４は、車両本体１０１の長手方向に対して直交する方向に延在している。また、軸はり９には、収容器６４が固定されており、この収容器６４には、摺動部１３側において開口部６４ａが形成されている。収容器６４には、付勢手段である圧縮バネ６６が収容されており、さらに、開口部６４ａにはプッシュ部６７が挿入されている。そして、圧縮バネ６６の一端は収容器６４の底面６４ｂに当接され、他端はプッシュ部６７に当接されている。このようなプッシュ部６７の端面に、摺動部１３が固定されている。なお、支持部材６３及び収容器６４は、交換可能にボルト締めされていると好適である。

振動減衰機構６１はこのような構造を有しているため、圧縮バネ６６の付勢力によって、プッシュ部６７は摺動部１３を押圧部２４に押し当てている。圧縮バネ６６の付勢力、摺動部１３及び押圧部２４の材料は、摺動部１３と押圧部２４との間で発生する振動時の摩擦力が５００〜５０００Ｎとなるように選択するとよい。

次に、振動減衰機構６１の作用について説明する。

第３の実施形態と同様に、走行中には軸箱体２と台車枠８との間で相対的な振動が発生しており、押圧部２４と摺動部１３とは接触面で擦れ合っている。そのため、接触面では、振動に対抗するように摺動摩擦力が発生し、振動が減衰される。また、圧縮バネ６６によって摺動部１３は押圧部２４に常に付勢されているため、押圧部２４に対する摺動部１３の追従性が良い。このような構成によって、この振動減衰機構６１は、特に振動周波数１０Ｈｚ程度のビビリ振動等の上下方向の振動や左右方向の振動を効果的に減衰させることができる。また、軸箱体２が台車枠８に対して前後方向に振動した場合であっても、圧縮バネ６６によって、その振動を減衰させることができる。このように、振動減衰機構６１は、摺動摩擦力を発生させて振動を減衰させるので、簡易な構造を可能にすると共に、乗り心地を良くする。

以上、本発明を各実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記の各実施形態では、圧縮バネ２２，３４，５４，６６の付勢力によって押圧部２４を摺動部１３に押し当てているが、空気圧、油圧によって押圧部２４を付勢してもよく、電気や電磁力を利用してプッシュ部２３，５６，６７を動作させ、押圧部２４を付勢してもよい。また、摺動部１３及び押圧部２４を形成する材料は、同じ材料を用いてもよいが、押圧部２４は摺動部１３に比して取り外しが容易であるため、押圧部２４を摺動部１３よりも軟質な材料で形成してもよい。これにより、押圧部２４は摺動部１３よりも摩耗しやすくなるため、押圧部２４を取り替えることでメンテナンスが容易になる。

本発明に係る鉄道車両の第１の実施形態を示す斜視図である。図１に示す鉄道車両の振動減衰機構を示す側面図である。図２に示す振動減衰機構の拡大断面図である。第２の実施形態に係る振動減衰機構を示す側面図である。図４に示す振動減衰機構の拡大断面図である。第３の実施形態に係る振動減衰機構を示す側面図である。図６に示す振動減衰機構の拡大断面図である。第４の実施形態に係る振動減衰機構を示す側面図である。図８に示す振動減衰機構の拡大断面図である。

符号の説明

２…軸箱体、６…車軸、７…軸バネ、８…台車枠、９…軸はり、１０…側はり、１３…摺動部、１４…アーム部（支持部材）、２４…押圧部、３３…付勢手段、３２…支持部材、３６…ベルクランク、２２，３４，５４，６６…圧縮バネ、１００…鉄道車両、１０１…車両本体。

Claims

車両本体に取り付けられた車軸を回転自在に支持する軸箱体と、その軸箱体上に軸バネを介して支持された台車枠とを有する鉄道車両において、
前記軸箱体に固定され、車両本体の長手方向に対して直交する方向に延在する摺動部と、
前記台車枠に取り付けられ、前記車両本体の長手方向において前記摺動部に押し当てられる押圧部と、
前記押圧部を、前記車両本体の長手方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記摺動部は、前記軸箱体の一部を構成する軸はりに固定され、前記押圧部は、前記台車枠の一部を構成する側はりに取り付けられ、前記付勢手段は、前記側はりに固定された収容器内に収容されていることを特徴とする鉄道車両。