JP4813846B2 - 懸架用ロッド及び懸架用ロッドを用いた軌道系車両用台車 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1(特開昭59−11955号公報)には、前記平行リンク方式を採用し、懸架ばねの伸縮に伴う案内輪装置の上下方向の変位をなくすとともに、案内輪装置の振動の車体への伝達を防止するようにした構成が開示されている。
車軸04は車軸フレーム05によって支持され、車軸フレーム05と懸架枠02との間には懸架用空気ばね06が介設されている。
かかる構成において、左右の案内輪09が図示しない左右の案内軌条に沿って転動しガイドされる。そして案内輪09の変位は、左右2本の回転アーム08で案内輪装置010に伝えられ、図示しないステアリングロッド及びタイロッドを介して走行輪03を水平方向に揺動させる構成となっている。それによって左右の案内軌条でのガイドに従い左右の走行輪03が同期して操向される。
一方車軸は、車体の床下に装架された主電動機に対して車軸が直角に配置された直角カルダン方式で駆動されているが、車軸04の中央に配置された減速装置017で減速されて両側の走行輪03に伝達される。
1.前記上部ロッド又は下部ロッドに使用する緩衝ゴムの硬度を下げて柔らかくし、車軸からの振動伝達率を下げて振動を遮断する。
2.車体の剛性を上げて車体のもつ固有振動数を高くして、車軸からの振動との共鳴を避け、共鳴による騒音を防止する。
3.車体側に防振・防音材料を取り付け又は貼り付け、振動を低く抑え、共鳴による騒音を防止する。
前記方法2では、車体の剛性を上げることは車体の構成材料の寸法が大きくなり、軽量化に反して車両重量が重くなることであり、車内の居住空間が狭くなったり、あるいはタイヤの負担制限から、輸送力の減少につながり、また各構成部品への負荷が大きくなって部品寿命が短くなるという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、案内走行式車両用台車等の軌道系車両において、車体重量の増大や車体と車軸フレーム間の過大な相対変位を招くことなく、車軸から車体への振動の伝播を抑制して、車内の騒音を低減することができる懸架用ロッド及び軌道系車両用台車を提案することを目的とする。
前記ロッド本体の長軸方向に負荷される荷重が小さい小荷重負荷領域では負荷荷重に対して変位量が大きい柔特性を有する柔特性部と、前記小荷重負荷領域を越えた大荷重負荷領域においては前記ロッド本体の長軸方向に負荷される荷重に対して前記小荷重負荷領域よりも変位量が小さい硬特性を有する硬特性部とが設けられ、
前記ロッド本体をシリンダと該シリンダの中に抜き差し可能に挿入されるロッドとからなる2重管構造とし、前記シリンダの内面と前記ロッドの外面とを接続するせん断型弾性体によって前記柔特性部を構成し、前記ロッド本体の車体側または車軸側との結合部に設けられる筒型弾性体によって前記硬特性部を構成し、
前記ロッドの先端側のシリンダ内面にシリンダの内部を仕切るとともに前記ロッドが内側を貫通する円環状の仕切り部材を設け、前記仕切り部材とシリンダ端面との間のシリンダ内面にカラー部材を設け、さらに該カラー部材の内側で且つ前記ロッドの先端部にストッパ部材を設け、該ストッパ部材が前記仕切り部材または前記シリンダ端面に当接するまでは前記せん断型弾性体による柔特性を有し、前記当接後は前記筒型弾性体による硬特性を有するように構成されたことを特徴とする。
高速領域では走行輪駆動電動機の回転数は高いが、牽引力は小さくて済むため、前記小荷重負荷領域に入って前記2相弾性機構が柔特性を呈し、車軸フレームの振動は車体に伝達されないため、車体の共振による騒音は低く抑えられる。
前記シリンダの内面と前記ロッドの外面とを接続するせん断型弾性体によって前記柔特性部を構成し、前記ロッド本体の車体側または車軸側の結合部に設けられる筒型弾性体によって前記硬特性部を構成し、
前記ロッドの先端側のシリンダ内面にシリンダの内部を仕切るとともに前記ロッドが内側を貫通する円環状の仕切り部材を設け、前記仕切り部材とシリンダ端面との間のシリンダ内面にカラー部材を設け、さらに該カラー部材の内側で且つ前記ロッドの先端部にストッパ部材を設け、該ストッパ部材が前記仕切り部材または前記シリンダ端面に当接するまでは前記せん断型弾性体による柔特性を有し、前記当接後は前記筒型弾性体による硬特性を有するように構成されている。
前記シリンダと前記ロッドとの間に装着されたコイルバネによって前記柔特性部を構成し、前記ロッド本体の車体側または車軸側との結合部に設けられる筒型弾性体によって前記硬特性部を構成し、前記ロッドの先端側のシリンダ内面にシリンダの内部を仕切るとともに前記ロッドが内部を貫通する円環状の仕切り部材を設け、前記仕切り部材とシリンダ端面との間のシリンダ内面にカラー部材を設け、さらに該カラー部材の内側で且つ前記ロッドの先端部にストッパ部材を設け、該ストッパ部材が前記仕切り部材または前記シリンダ端面に当接するまでは前記コイルバネによる柔特性を有し、前記当接後は前記筒型弾性体による硬特性を有するように構成されている。
軌道上を走行し、車軸フレームを車両の走行方向に左右に間隔を開けて上下2段に配置された2本の上部ロッドと2本の下部ロッドにより車体に結合するとともに、車体の横方向に配置されたラテラルロッドで結合してなる軌道系車両用台車において、前記下部ロッドを前記構成の懸架用ロッドで構成したことを特徴とする。
さらに、前記上部ロッド及びラテラルロッドを前記構成の懸架用ロッドで構成したことを特徴とする。
下部ロッドは、上部ロッドに比べて大きな荷重が加わるので、本発明の懸架用ロッドで構成すると、車体と車軸フレーム間の相対変位を効果的に抑えることができ、かつ車体の防振効果が著しい。
またせん断型弾性体は、単純な形状をしているため、管理しやすく、取替えも容易であり、軸方向の寸法を長くすることにより、耐久性を容易に向上させることができる。
下部ロッドは、上部ロッドに比べて大きな荷重が加わるので、本発明の懸架用ロッドで構成すると、車体と車軸フレーム間の相対変位を効果的に抑えることができ、かつ車体の防振効果が著しい。
図1は本発明を軌動系の案内走行式車両用台車に適用した第1参考例を示す側面図、図2の(a)は前記第1参考例の弾性結合部15、16の立面図、(b)は同じく側面図、(c)は同じく軸22端部の斜視図、図3は前記第1参考例の前記弾性結合部15、16の荷重―たわみ線図、図4は、前記第1参考例の下部ロッド12の取付構造を示す斜視図である。
本発明の第1参考例を示す図1は、軌道系の案内走行式車両用台車の1軸ステアリング台車18の台車構造を示し、図1において、1は車体であり、2は、車体1にボルトで固定された懸架枠、3は、車体1の左右両側に配置されたゴムタイヤからなる走行輪であり、その駆動軸である車軸4とは図示しないキングピンを介して水平揺動自在に結合されている。
車軸4は車軸フレーム5によって支持され、車軸フレーム5と懸架枠2との間には懸架用空気ばね6が介設されている。
かかる構成において、左右の案内輪9が図示しない左右の案内軌条に沿って転動しガイドされる。そして案内輪9の変位は、左右2本の回転アーム8で案内輪装置10に伝えられ、図示しないステアリングロッド及びタイロッドを介して走行輪3を水平方向に揺動させる構成となっている。それによって左右の走行輪3が同期して操向される。
弾性ゴム23には、懸架ロッド11又は12の長手方向(X軸方向)に負荷される荷重が横切る位置であってかつ軸22の両側にスリット状空隙部23a及び23bが設けられている。前記空隙部23a、23bのスリット長tは例えば2mmに設定されている。
図4は、下部ロッド12の一端を懸架枠2に弾性結合部16を介して取り付け、下部ロッド12の他端を球面軸受14を介して車軸フレーム5に取り付ける取付構造を示す斜視図である。
図4において、31は、懸架枠2の下端に設けられた下部ロッド12の取付座であり、取付ボルト用孔32が設けられている。下部ロッド12の弾性結合部16は、ボルト孔32及び軸22に設けられたボルト孔33に取付ボルト34を螺合することによって懸架枠2に接続される。
図14において、従来の防振ゴム構造は、上部又は下部の懸架ロッド011、012に接続された外筒21と、車軸フレーム05に接続され外筒21内に挿入された軸022と、外筒021と軸022との間に介装された弾性ゴム23とからなり、(b)に示すように弾性ゴム023の本来の弾性特性のみを示す荷重―たわみ曲線を呈する。
減速時には走行輪3の駆動モータにブレーキ力が付加され、懸架ロッドには逆方向の力が付与される。本発明の弾性結合部によれば、定速時等懸架ロッドに加わる牽引力が小さい時は弾性特性が領域Aとなり、これによって車軸フレーム5の振動が上下ロッド11又は12を通して車体1に伝播しなくなるため、従来構造の台車に比べて車内の騒音レベルを低減することができる。
〔数1〕Pt=Tm/R (1)
また上部ロッド11に作用する荷重Fuは、次の式で表される。
〔数2〕Fu=Pt×(H1/H2) (2)
ここで、H1≒H2であるので、Fu≒Ptとなる。また下部ロッド12に作用する荷重は、次の式で表される。
〔数3〕Fd=Pt×(H0/H2) (3)
前記と同様に、H1≒H2からH0≒2H2であるので、Fd≒2Ptとなり、従って上部ロッド11及び下部ロッド12に作用する荷重の関係は、Fd≒2Fuとなる。
このため車軸フレーム5に前後及び上下方向で剛接された案内横梁(案内輪装置10の一部)及び案内輪9の上下変位量が大きくなり、走行路面との隙間が狭くなり、限界値を超える可能性が出てくる。
このため上部ロッド11及び下部ロッド12に本発明の弾性結合部を用いることにより、車軸の車体前後方向の傾きをなくし、前記問題を解消することができる。
また前述のように車軸フレーム側からの振動伝達の寄与度は、下部ロッド12のほうが大きいため、下部ロッド12の車軸フレーム側又は車体側結合部に本発明の弾性結合部を用いることにより、車軸フレーム側から車体側への振動伝達を効果的に防止することができるとともに、車体と車軸フレーム間の過大な相対変位を抑えることができる。
次に本発明の第2参考例を図7に基づいて説明する。図7は、本第2参考例にかかる台車の立面図である。図7において、図1と同一符号を付した部材又は機器は、図1と同一の部材又は機器であり、それら同一部材又は機器の説明は省略する。なお第2参考例においては、図示していないが、上下ロッド11及び12の懸架枠2側結合部は、第1参考例と同様に弾性結合部15及び16を採用している。41は、車体1の横方向の変位を抑制するラテラルロッドで、ラテラルロッド41の一端は、車体1に取り付けられたブラケット43に図14に示す従来の防振ゴム構造020と同一構造の防振ゴム構造45を介して接続され、ラテラルロッド41の他端は、図2に示す本発明の弾性結合部15、16と同一構成の弾性結合部44を介して車軸フレーム5に取り付けられたブラケット42に接続されている。
即ちラテラルロッド41の車体1側結合部は、ラテラルロッド41の端部が図14中の外筒021に接続され、車体側ブラケット43が軸022に接続されている。またラテラルロッド41の車軸フレーム側結合部は、ラテラルロッド41の端部が図2の外筒21に接続され、車軸フレーム側ブラケット42が図2の軸22に接続されている。
また防振ゴム構造020の弾性特性が硬すぎる場合には、過大な相対変位の問題は発生しないが、車軸フレーム5の振動がラテラルロッド41及び防振ゴム構造020を介して車体1に伝達され、その振動が車体1の固有振動数に近い振動であれば、車体1が共振を起こし、共鳴により車内は大きな騒音を発生する。
第2参考例では、第1参考例と同様に、上下部ロッド11及び12と懸架枠2との結合部は、弾性結合部15及び16を装着しているため、ラテラルロッド41の前記構造と相まって車軸フレーム5からの振動伝播を大幅に抑えることができるとともに、車体1と車軸フレーム5間の過大な相対変位を有効に抑えることができる。
次に本発明の第3参考例を図8に基づいて説明する。図8の(a)は第3参考例の弾性結合部の立面図、(b)は前記弾性結合部の荷重―たわみ特性を示す線図である。
本第3参考例の弾性結合部は、図2に示す第1参考例の弾性結合部と比べて、弾性ゴム53の設けられたスリット状空隙部53a、53bの空隙の形状を図示のように変更している。
即ち空隙部のスリット長tの寸法を小さくして早めにスリット長tがつぶれるようにし、かつ突起部54を山型にして、突起部54の弾性ゴムが徐々につぶれるようにして、領域Aと領域Bとの境界の荷重−たわみ曲線を緩やかにしてなるものである。
次に本発明の第1実施例を図9に基づいて説明する。図9は本第1実施例の懸架用ロッド又はラテラルロッド60を示し、図10は、その荷重―たわみ特性を示す線図である。
図9及び10において、61は図14に示す従来の筒形防振ゴム構造020で構成された車体側結合部であり、車軸フレーム側結合部62も同様に従来の筒形防振ゴム構造020で構成されている。なお車軸フレーム側結合部62は、球面軸受で構成してもよい。結合部61及び62を接続するロッドは、シリンダ63とシリンダ63の内部に遊嵌されシリンダ63に対し抜き差し可能なロッド64で構成されている。
なおせん断型防振ゴム70を構成する弾性ゴムは防振ゴム61又は62の弾性特性より柔らかい特性を有し、またストッパ76に対する仕切り部材69の間隔とストッパ76に対する蓋体66内面の間隔とは同一寸法tに設定されている。
かかる構成のロッド60を図1の上部ロッド11、下部ロッド12又は図7のラテラルロッド41に適用する。
またせん断型防振ゴム70の軸方向長さを長くすることにより、耐久性を容易に向上させることができる。
次に本発明の第2実施例を図11及び図12に基づいて説明する。図11は、本第2実施例の懸架用ロッド又はラテラルロッド80を示し、図10は、その荷重―たわみ特性を示す線図である。
図9及び10において、第1実施例を示す図9及び10と同一符号を付した部材又は機器は第1実施例と同一の部材又は機器であるので、それらの説明を省略する。第2実施例は、第1実施例のせん断型防振ゴム70の代わりに、コイルバネ81をシリンダ63とロッド64の間に配置するものである。シリンダ63の内側に係止部82aを有する円筒形のガイド82を装着し、円筒ガイド82の内側にコイルバネ81を配置する。
かかる構成のロッド80を図1の上部ロッド11、下部ロッド12又は図7のラテラルロッド41に適用する。
また第2実施例においては、柔弾性特性を得るためにコイルバネ81を用いているので、第1実施例よりもさらに構造が簡素になり、メンテナンスもしやすいという利点がある。
2 懸架枠
3 走行輪
4 車軸
5 車軸フレーム及び台車枠
6 空気ばね
7 垂直ピン
8 回転アーム
9 案内輪
10 案内輪装置
11 上部ロッド
12 下部ロッド
13、14、44 球面軸受
15、16 弾性結合部
17 減速装置
18 台車
21、51、61a、62a 外筒
22、52 軸
23、53 弾性ゴム
23a、23b、53a、53b スリット状空隙部
31 取付座
32、33 ボルト孔
34 取付ボルト
35、36 ピン孔
37 ピン
41 ラテラルロッド
42、43 ブラケット
45、61、62 筒形防振ゴム構造
60、80 懸架ロッド又はラテラルロッド
63 シリンダ
63a、64a 段差
64 ロッド
65 接続部
66 蓋体
67 第1のカラー
68 第2のカラー
69、74 仕切り部材
70 せん断型防振ゴム
71 ゴム本体
72 内筒ゴム
73 外筒ゴム
75 環状キー
76 ストッパ
81 コイルバネ
82 円筒ガイド
82a 係止部
Claims (4)
- ロッド本体の一端が車軸フレームに結合され他端が車体側に結合されて前記車軸フレームを車体側に懸架する懸架用ロッドにおいて、
前記ロッド本体の長軸方向に負荷される荷重が小さい小荷重負荷領域では負荷荷重に対して変位量が大きい柔特性を有する柔特性部と、前記小荷重負荷領域を越えた大荷重負荷領域においては前記ロッド本体の長軸方向に負荷される荷重に対して前記小荷重負荷領域よりも変位量が小さい硬特性を有する硬特性部とが設けられ、
前記ロッド本体をシリンダと該シリンダの中に抜き差し可能に挿入されるロッドとからなる2重管構造とし、前記シリンダの内面と前記ロッドの外面とを接続するせん断型弾性体によって前記柔特性部を構成し、前記ロッド本体の車体側または車軸側との結合部に設けられる筒型弾性体によって前記硬特性部を構成し、
前記ロッドの先端側のシリンダ内面にシリンダの内部を仕切るとともに前記ロッドが内側を貫通する円環状の仕切り部材を設け、前記仕切り部材とシリンダ端面との間のシリンダ内面にカラー部材を設け、さらに該カラー部材の内側で且つ前記ロッドの先端部にストッパ部材を設け、該ストッパ部材が前記仕切り部材または前記シリンダ端面に当接するまでは前記せん断型弾性体による柔特性を有し、前記当接後は前記筒型弾性体による硬特性を有するように構成されたことを特徴とする懸架用ロッド。 - ロッド本体の一端が車軸フレームに結合され他端が車体側に結合されて前記車軸フレームを車体側に懸架する懸架用ロッドにおいて、
前記ロッド本体の長軸方向に負荷される荷重が小さい小荷重負荷領域では負荷荷重に対して変位量が大きい柔特性を有する柔特性部と、前記小荷重負荷領域を越えた大荷重負荷領域においては前記ロッド本体の長軸方向に負荷される荷重に対して前記小荷重負荷領域よりも変位量が小さい硬特性を有する硬特性部とが設けられ、
前記ロッド本体をシリンダと該シリンダの中に抜き差し可能に挿入されるロッドとからなる2重管構造とし、前記シリンダと前記ロッドとの間に装着されたコイルバネによって前記柔特性部を構成し、前記ロッド本体の車体側または車軸側との結合部に設けられる筒型弾性体によって前記硬特性部を構成し、
前記ロッドの先端側のシリンダ内面にシリンダの内部を仕切るとともに前記ロッドが内部を貫通する円環状の仕切り部材を設け、前記仕切り部材とシリンダ端面との間のシリンダ内面にカラー部材を設け、さらに該カラー部材の内側で且つ前記ロッドの先端部にストッパ部材を設け、該ストッパ部材が前記仕切り部材または前記シリンダ端面に当接するまでは前記コイルバネによる柔特性を有し、前記当接後は前記筒型弾性体による硬特性を有するように構成されたことを特徴とする懸架用ロッド。 - 軌道上を走行し、車軸フレームを車両の走行方向に左右に間隔を開けて上下2段に配置された2本の上部ロッドと2本の下部ロッドにより車体に結合するとともに、車体の横方向に配置されたラテラルロッドで結合してなる軌道系車両用台車において、
前記下部ロッドを請求項1または2記載の懸架用ロッドで構成したことを特徴とする軌道系車両用台車。 - さらに、前記上部ロッド及びラテラルロッドを請求項1または2記載の懸架用ロッドで構成したことを特徴とする請求項3記載の軌道系車両用台車。
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