JP4428767B2 - 鉄道車両の台車枠 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の台車枠に係り、特に、素材をプレス成形により製作されるものに好適な鉄道車両の台車枠に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
軸箱支持装置を収納する台車枠の側梁の構造は、収納する軸箱支持装置のコイルばねの形状に合せて、ばね帽部を円筒、あるいは角筒形状に形成して側梁部分に接続させていた(特開平6−329021号公報参照)。
このばね帽部は、鋳造品として製作するか、あるいは、溶接構造として製作した円筒、あるいは角筒形状を構成し、下面は軸ばねを収納するための閉じ部を有していた。一方、側梁本体は、板材をコの字型チャンネルにプレス成形し、コの字型チャンネルの開口位置に平板側バリ素材を突き合わせて接合して構成するか、あるいは、板材をプレス成形して箱形断面を半割にしたコ字型断面の側梁部材を製作し、この各側梁部材のコ字型断面の開口部側を突き合わせて溶接して側梁本体を製作していた。そして、前記側梁本体の両端部に、前記鋳造品或いは溶接構造の円筒、あるいは角筒形状のばね帽を1個ずつ溶接することによって側梁を構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の台車枠においては軸箱支持装置から垂直方向の荷重が負荷された際、上記ばね帽部と側梁本体との溶接部には、曲げ荷重が作用し高い応力が発生する。特に、ばね帽部と側梁本体部との側梁の長手方向に交差する方向の側バリ周囲の溶接部には、側梁の曲げ荷重が作用する。
このようにばね帽と側梁本体のプレス品を溶接結合した台車枠においては、剛性の急変による高応力が溶接結合部分に発生するため、高い溶接品質が要求され、溶接ビートのグラインダによる入念仕上げの必要があり、作業が煩雑であった。
【0004】
また、ばね帽部とプレス品の側梁本体との組合せ精度を向上させる必要があるため、各部材の位置決め及び拘束等に細心の注意が必要であり、多大な時間と労力及び熟練した技能が必要であり作業効率がわるかった。
【0005】
そこで、本発明は、構造が簡単、製作が容易であって、かつ、軽量な鉄道車両の台車枠を提供することにある。
【0006】
【問題を解決するための手段】
本発明は、長手方向の両端部に軸箱支持装置を収納するばね帽部を備える側梁と、平行に配設される前記側梁を接続する横梁と、から構成される鉄道車両の台車枠において、前記側梁は、平板を折り曲げて形成される上面部と下面部とを有す断面コ字型であるとともに、その長手方向の両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部を備える第1の側梁部材と、平板を折り曲げて形成される上面部と下面部とを有す断面コ字型であるとともに、その長手方向の両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部を備える第2の側梁部材とを備え、前記第1の側梁部材の上面部、下面部、ばね帽凸部の各端縁と、前記第2の側梁部材の上面部、下面部、ばね帽凸部の各端縁とを接合して形成されており、前記側梁の中央部の幅寸法は前記側梁の両端部に形成されるばね帽部の幅寸法より小さく構成されるとともに、前記側梁の中央部の高さ寸法は前記側梁の両端部に形成されるばね帽部の高さ寸法より大きく構成されており、円筒形状の前記ばね帽部を形成する前記上面部に、前記軸箱支持装置を構成する軸バネが配設されること、を特徴とする鉄道車両の台車枠によって達成できる。
【0008】
また、本発明は、長手方向の両端部に軸箱支持装置を収納するばね帽部を備える側梁と、平行に配設される前記側梁を接続する横梁と、から構成される鉄道車両の台車枠において、前記側梁を構成する側梁部材は、板材を折り曲げて形成される側壁部と上面部とを備える断面L字型であって、その長手方向両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部が備えられる第1の側梁部材と、板材を折り曲げて形成される側壁部と上面部とを備える断面L字型であって、その長手方向両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部が備えられる第2の側梁部材とから構成されており、前記側梁は、前記第1の側梁部材の上面部、ばね帽凸部の各端縁と、前記第2の側梁部材の上面部、ばね帽凸部の各端縁を接合して、開口する1面と連結された5面を備える断面逆U字型に成形される側梁部材と、前記開口を閉鎖する板体とを備え、前記開口に前記板体を接合して形成されており、前記側梁の中央部の幅寸法は前記側梁の両端部に形成されるばね帽部の幅寸法より小さく構成されるとともに、前記側梁の中央部の高さ寸法は前記側梁の両端部に形成される円筒形状のばね帽部の高さ寸法より大きく構成されており、円筒形状の前記ばね帽部を形成する前記側梁部材の前記上面部に、軸箱支持装置を構成する軸バネが配設されること、を特徴とする鉄道車両の台車枠によって達成できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による鉄道車両等の台車枠の実施例を図面により説明する。
(実施例1)
図1ないし図4は、本発明の台車枠の実施例を示しており、図1はばね帽部と側梁本体部の一部を示した斜視図、図2及び図3は台車枠の側梁全体を示す平面図及び側面図、図4はばね帽部及び側梁本体部とからなる台車枠に軸ばね,軸箱,軸梁を設置した状態を示す断面図である。
【0010】
横梁(図示せず)とから構成されている。側梁100は、側梁本体10とばね帽部20を有し、側梁本体10は中空柱形状をなしその幅方向の垂直断面が箱形に形成されている。ばね帽部20は側梁本体10の長手方向両端部に形成され、コイルばね31を垂直に収納する収納空間が形成されている。
【0011】
側梁本体部10の幅寸法R1はばね帽部20の幅寸法R2より狭く、側梁本体部10の縦(高さ)寸法はばね帽部20の縦(高さ)寸法H2より高く構成されている。そして、側梁本体部10の中央部分には横梁が接合されるのであるが、この中央部付近の高さ寸法H1が最も高くなるように構成されていおり、ばね帽部20に近づくに従って側梁本体部10の高さ寸法が徐々に小さくなるように、側梁本体部10の下面をテーパ状に構成している。すなわち、側梁本体部10及びばね帽部20の上面は平坦に構成され、側梁本体部10の下面は上面に対して長手方向両端が傾斜して構成されている。
【0012】
側梁の台車走行方向端部には、軸箱支持装置を構成する軸ばね31、軸梁30が設置されている。軸梁30は、側梁本体部10の下面にその一端を回動可能に取付けられている。軸梁30の他端には車軸を回転可能に支持する軸受を収納する軸箱が形成されており、この軸箱部分の上部に軸ばね31が設置されている。軸ばね31は側梁100のばね帽部20の収納空間に下方から挿入されて設置されている。軸ばね31とばね帽部20の上面間には軸ばね座32が配設されている。この軸ばね31によって側梁及び横梁からなる台車枠は車軸に対して弾性支持される構造となっている。また、この図面に示す実施例は側梁本体部10及びばね帽部20の上面が平坦に構成された例を示しているが、ばね帽部20に対して段差をもって側梁本体部10を配設する構成としても良い。また、側梁本体部10の縦(高さ)寸法をばね帽部20の縦(高さ)寸法H2と同等に構成することもできる。
【0013】
側梁本体部10は断面コ字型の第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bとよりなる。第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bは面対称となる形状をなしている。
第1の側梁部材10aは長尺平板をプレス加工によって幅方向両側端縁を折り曲げ、側面13aの両側に上面部11aと下面部12aを形成する。さらに、長手方向の両端縁を絞り、張り出しの塑性加工により深くプレス成形して、部材内部に中心を有する中心O1とする半円形状のばね帽凸部20aを形成する。このとき、第1の側梁部材10aとの境界部分は部材の内部の中心O1とは反対であって、部材外部に中心を有する中心O2の円弧、逆円弧部17を設けている。
同様に平板をプレス加工により折り曲げ、絞り、張り出し塑性加工により側面13bの両側に上面部11bと下面部12bを有し、長手方向の両端縁に半円形状のばね帽凸部20bを逆円弧部17を介して形成して、第2の側梁部材10bを形成する。
【0014】
このようにして形成する断面コの字型の第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bを連結して側梁本体部10を構成する。このとき、第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bは、上面部11a,11bの端縁、下面部12a,12b、ばね帽凸部20a,20bの端縁を突き合わせて、各突き合わせ部を溶接等の手段により接合して、矩形状の閉断面を形成する。なお、前記ばね帽凸部20a,20bはその開口端縁を突き合わせて溶接等の手段により接合することにより、円筒形状の閉断面を形成する。
このように、ばね帽凸部20a,20bを両端に一体成形した各側梁部材10a及び10bを突き合わせで接合した側梁100は、直線状の接合部15を中心線とした矩形状の側梁本体10と、逆円弧部17を介して半円形状のばね帽凸部20a,20bを突き合わせて接合する円筒形状のばね帽部20が形成される。
そして、上面形状が直線矩形状に形成される側梁本体10に対して上面形状が円形状のばね帽部20との境界部分には、ばね帽部20の台車枠体内部に中心を有する円弧とは逆の円弧、台車枠の外部に中心をなす円弧、逆円弧部17を介してばね帽部20と側梁本体部10とが一体に構成されている。
【0015】
このようにして構成される側梁100のばね帽部20は、第1、第2側梁部材10a及び10bを突合わせ接合した状態で、上面に軸ばね座32の円筒部が挿入される穴21を形成する。また、下面にはコイルばねからなる軸ばね31が挿入される穴22が形成される。
また、各溶接部分には補強手段が配設されている。すなわち、第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bとの突合わせ部15の溶接部分には、上面部11a,11bの突合わせ部の裏側に上裏当金4を当接し、さらに、下面部12a,12bの突き合わせ部には下裏当金5が当接され、側梁の表面から溶接が行われる。また、ばね帽部20の上面部の内側には、当板7を設置して、当板7を切削して軸ばね座31を受ける面を構成している。
【0016】
側梁本体10の補強としては、側梁100のばね帽部20と側梁本体部10との境界部分の逆円弧部17の側梁本体側に、補強材2を設置する。補強材2は、側梁部材10a及び10bの内面に溶接接合されている。さらに、側梁本体部10の内部には複数の補強材3が設置されており、側梁部材10a及び10bの上面部11a,11b、側面部13a,13b,下面部12a,12bに接合されている。これらの補強材3は上裏当金4及び下裏当金5で左右に分割された形状となっている。
側梁本体部10の穴6は横梁接合部に相当し、管状に形成された横梁を挿入する。この穴6の周囲には横梁部補強材61が設置されている。
【0017】
このように平板部材をプレス成形することによって製作された第1の側梁部材10a及び第2の側梁部材10bにおいて、上裏当金4、下裏当金5、当板7及び補強材2、補強材3は、側梁部材10a及び10bをプレス成形後に予め溶接配設されている。そして、各部材を所定位置に取付けた第1の側梁部材10a及び第2の側梁部材10bを組み合わせて突き合わせた後、溶接を行うことにより側梁100を構成する。側梁部材10a及び10bの突き合わせ溶接が終わった後に、各穴6,21,22の加工を行う。そして、横梁接合穴6に横梁を挿入した後、両者を溶接して台車枠が完成する。
【0018】
このような構成を有する台車枠において、側梁100の部分に垂直方向の曲げ荷重が作用した場合、ばね帽部20及び側梁本体部10は側梁の長手方向に連続して一体成形された側梁部材によって構成されているので、側梁100の長手方向について剛性が急変する部分がなく、応力集中が生じることがない。特に、第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bとは、側梁100の長手方向に溶接線15が連続していることから、側梁に作用する曲げ荷重に対して応力集中が生じにくい構造となり、従来の側梁に必要とされていた溶接ビードの仕上げ工程を簡略化することができる。さらに、第1の側梁部材10aと第2の側梁部材10bの側面においては、ばね帽部20と側梁本体部10の形状が変化する部分をばね帽部20の円弧に対して逆の円弧形状を有する逆円弧部17を形成して、ばね帽部20と側梁本体部10との形状が変化する部分の応力集中を防止している。
【0019】
また、側梁部材10a及び側梁部材10bは、ばね帽部20及び側梁本体部10を一体のプレス成形で構成しているので、部品点数が少なく、側梁部材内面に上裏当金4、下裏当金5、及び補強材2、補強材3等を取付けた後、第1、第2側梁部材10a,10bを突き合わせ溶接することにより、側梁100を完成することができ、作業性が向上する。
さらに、第1の側梁部材10a及び第2の側梁部材10bを組み合わせて構成した側梁100は、ばね帽部20の幅寸法R2よりも側梁本体部10の幅寸法R1を狭く(R2>R1)構成することにより、側梁100自体の軽量化を図ることができる。
【0020】
(実施例2)
次に図5、図6、図7により実施例2の説明をする。
この実施例の側梁200はコ形断面のプレス成形作業を容易化するため、側梁先端部を開口とし、コの字型断面のプレス成形品を突き合わせ接合した後、別にプレス成形、あるいは溶接構造で成形した塞板を溶接して開口を閉塞する構成となっている。
1枚の板体の幅方向両端縁を折り曲げて断面コの字型をなす側梁部材10c,10dを形成する。さらに、長手方向両端縁を深くプレスしてばね帽凸部20c,20dを形成する。このばね帽凸部20c,20dの形状は、第1の側梁部材10cと第2の側梁部材10dを突き合わせ接合したとき、先端開口25が形成する構成としている。そして、開口25をカバーすることによりばねを収納する円筒形状を形成する塞板10eをプレス成形により用意し、開口25に溶接接合して、ばね帽部を有する側梁200を構成する。
この実施例に示す側梁200は、円形状のばね帽部の形成を3つの部材で構成するので、プレス成形加工が容易となる。
この実施例に示す側梁200も、側梁部材とばね帽部が一体となって形成されているので、台車の側梁に作用する荷重に対する応力集中が生じにくい構成となっている。
【0021】
(実施例3)
図8、図9、図10によりこの実施例を説明する。
側梁400は断面逆U字型の側梁本体40と、開口部を閉塞する下板45とにより構成されている。
側梁本体400は1枚の板材をプレス加工により、1面を開口し5面が連結した、断面U字型を有する箱形状の側梁部材40を形成し、開口面に下板45を接合して、閉断面をなす側梁400を構成している。
側梁部材40の長手方向両端は、プレス深さを大きくして円筒形状のばね帽部43を形成している。側梁部材40の内面には複数の補強部材3が配設され、側梁部材40とばね帽部43との境界部分には補強部材2を配設している。
【0022】
この実施例の構成による側梁400の全体図を図9、図10に示す。ここで、図9は上面図であるが、その半分は上板を透視した状態を示している。
側梁400はばね帽部43の側梁上板430に軸ばね座との間に配設される当板71を配設する。この当板71はその幅(枕木)方向の寸法は軸ばね座と十分に接触できる分だけの幅を持ち、長手方向の長さを側梁の端部から軸ばね座との接触部を経由し補強材2と接続する長さとしている。このように構成することにより、当板71は補強材2を介して側梁下板45に接続する。そして、軸ばねから台車に荷重が負荷された際、側梁400はばね帽部43内に収納する軸ばねを受ける軸ばね座及び当板71を経由して側梁上板430でその荷重を受けるが、補強材2を当板71と側梁上板430とを接続するよう構成しているので、側梁上板430の負担する荷重の一部が補強材2を経由して、下板45に伝わるり、荷重の分散が図られる。
このとき、補強材2の取付け位置は、ばね帽部430からの荷重伝達を考慮した適切な場所に設けている。
【0023】
前記側梁部材40は、ばね帽部を一体に形成しており、側梁の長手方向に剛性が急変する部分がなく、応力集中が生じない。また、この側梁400の側梁部材40には長手方向に延びる接合線がないが、当板71を補強材2に接続させて、荷重を分散させ、応力の集中を回避させている。
この形式での構成において、図11に示すように、側梁部材40Aのばね帽部43Aの先端部分に開口43Bを形成し、側梁部材40Aと下板45を溶接した後、この開口43Bを塞板43Cで塞ぎ、側梁400Aとすることもできる。
この側梁400Aの製造方法は逆U字型成形の作業性を容易化することができる。
【0024】
(実施例4)
図12を参照して、この実施例を説明する。
一枚の板材をプレス成形により、側壁部51aと上板部53aを有する,断面L字型の第1の側梁部材50aと、一枚の板材をプレス成形により、側壁部51bと上板部53bを有する断面L字型の第2の側梁部材50bとを形成する。そして、長手方向両端部をプレス深さを深くして、ばね帽部55a、ばね帽部55bを形成する。そして、第1の側梁部材50aと第2の側梁部材50bの上板部53a,上板部53bの端縁を突き合わせて断面U字型を形成する。そして、開口部分に底板57を接合して閉断面を形成する側梁500を構成する。
【0025】
この側梁500は実施例1に比べて部品点数が1個多くなるが、プレス成形を容易とし、垂直方向の曲げ荷重が作用した場合、側梁500の長手方向に連続して一体成形された側梁部材は、側梁500の長手方向において応力集中が生じることがなく、また、第1の側梁部材50aと第2の側梁部材50bとは、側梁500の長手方向に溶接線が連続して形成されるので、側梁500に作用する曲げ荷重に対しても応力集中が生じにくい。
【0026】
このように、ばね帽部と側梁部材を一体成形プレスで連続構成とすることにより、従来では高い応力が発生していたばね帽と側梁本体との溶接部がなくなり、台車枠の品質向上が図れる。また、溶接作業前のばね帽部と側梁本体との位置合わせを行なう作業がなくなり、軸距対角の精度に直接影響を及ぼす部位の溶接による狂いの発生が低減でき、信頼性の向上が図れる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る台車は、軸ばね座付近の高い応力を発生する部分の溶接量、及び側梁を構成する部品の部品点数を減少させ、軽量化が図れる。従来、ばね帽部と側梁の溶接は手溶接によるものであったが、一体成形品の単純形状とすることにより、製品品質の均一化、及びロボットによる自動溶接が可能となり溶接信頼性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の側梁の斜視図。
【図2】本発明の側梁の上面図。
【図3】本発明の側梁の側面図。
【図4】本発明の台車枠の説明断面図。
【図5】本発明の側梁の他の実施例を示す斜視図。
【図6】図5の上面図。
【図7】図5の側面図。
【図8】本発明の側梁の他の実施例を示す斜視図。
【図9】図8の一部を透視した上面図。
【図10】図8の側面図。
【図11】本発明の側梁の他の実施例を示す斜視図。
【図12】本発明の側梁の他の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
2,3 補強部材
4 上裏当金
5 下裏当金
6 横梁接合穴
7 当板
10,40,50 側梁本体
10a,10b,10c,10d 側梁部材
11a,11b 上面部
12a,12b 下面部
13a,13b 側面
15 溶接線
17 逆円弧部
20a,20b ばね帽凸部
21,22 穴
25 開口
30 軸梁
31,32 座
35 側梁下板
43 帽部
43B 開口
43C 塞板
45 板
51a,50b 側壁部
53a,53b 上板部
57 底板
61 横梁部補強材
71 当板
100,200,400,500 側梁
Claims (3)
- 長手方向の両端部に軸箱支持装置を収納するばね帽部を備える側梁と、平行に配設される前記側梁を接続する横梁と、から構成される鉄道車両の台車枠において、
前記側梁は、
平板を折り曲げて形成される上面部と下面部とを有す断面コ字型であるとともに、その長手方向の両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部を備える第1の側梁部材と、
平板を折り曲げて形成される上面部と下面部とを有す断面コ字型であるとともに、その長手方向の両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部を備える第2の側梁部材とを備え、
前記第1の側梁部材の上面部、下面部、ばね帽凸部の各端縁と、前記第2の側梁部材の上面部、下面部、ばね帽凸部の各端縁とを接合して形成されており、
前記側梁の中央部の幅寸法は前記側梁の両端部に形成されるばね帽部の幅寸法より小さく構成されるとともに、前記側梁の中央部の高さ寸法は前記側梁の両端部に形成されるばね帽部の高さ寸法より大きく構成されており、
円筒形状の前記ばね帽部を形成する前記上面部に、前記軸箱支持装置を構成する軸バネが配設されること、
を特徴とする鉄道車両の台車枠。 - 請求項1に記載された鉄道車両の台車枠において、
前記側梁は、前記第1の側梁部材の上面部、下面部、ばね帽凸部の各端縁と、前記第2の側梁部材の上面部、下面部、ばね帽凸部の各端縁とを接合して形成されるとともに、その長手方向の両端部は開口しており、
前記開口を板体で接合することによって、前記側梁の長手方向両端部に円筒形状のばね帽部が形成されること、
を特徴とする鉄道車両の台車枠。 - 長手方向の両端部に軸箱支持装置を収納するばね帽部を備える側梁と、平行に配設される前記側梁を接続する横梁と、から構成される鉄道車両の台車枠において、
前記側梁を構成する側梁部材は、
板材を折り曲げて形成される側壁部と上面部とを備える断面L字型であって、その長手方向両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部が備えられる第1の側梁部材と、
板材を折り曲げて形成される側壁部と上面部とを備える断面L字型であって、その長手方向両端部に一体成形される半円筒形状のばね帽凸部が備えられる第2の側梁部材とから構成されており、
前記側梁は、
前記第1の側梁部材の上面部、ばね帽凸部の各端縁と、前記第2の側梁部材の上面部、ばね帽凸部の各端縁を接合して、開口する1面と連結された5面を備える断面逆U字型に成形される側梁部材と、前記開口を閉鎖する板体とを備え、前記開口に前記板体を接合して形成されており、
前記側梁の中央部の幅寸法は前記側梁の両端部に形成されるばね帽部の幅寸法より小さく構成されるとともに、前記側梁の中央部の高さ寸法は前記側梁の両端部に形成される円筒形状のばね帽部の高さ寸法より大きく構成されており、
円筒形状の前記ばね帽部を形成する前記側梁部材の前記上面部に、軸箱支持装置を構成する軸バネが配設されること、
を特徴とする鉄道車両の台車枠。
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