JP5118081B2

JP5118081B2 - 鉄道車両用軸箱支持装置

Info

Publication number: JP5118081B2
Application number: JP2009031729A
Authority: JP
Inventors: 武宏西村; 泰史奥村
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2010184684A; US20110253004A1; US8297199B2

Description

本発明は、鉄道車両用軸箱支持装置、詳しくは軸ハリ式軸箱支持装置に関するもので、特に、輪軸を回転自在に支持する軸箱から基端側へ延びるアーム(軸ハリともいう）の基端部に装着される心棒と台車枠との取り付け構造の改良に関するものである。

この種の心棒は、たとえば図５に示すように台車枠２の側はり下方に設けられた受け座３に取り付けられ、軸箱４を先端部に一体に備えた軸ハリ５の基端部が前記心棒の軸回りに回転可能に取り付けられる。軸ハリ基端部の、心棒の軸回りに回転可能に取り付けられる筒状部内周面と心棒の外周面との間には弾性体を介在させ、この弾性体により軸箱を一体に備えた軸ハリと台車枠とが前後、左右および上下の各方向に相互の相対変位を許容するように取り付けられている。

図６は従来の軸箱支持装置における台車枠に対する心棒の締結部を示す斜視図で、同図に示すように、心棒５７の両側面中央部から両側方に突出する嵌合部５８の、一側面が垂直な平面で他側面が上向き内側にわずかに傾斜した（１／１０）テーパ面からなる。そして、図７に示すように、台車枠５２の受け座５３に設けた嵌入溝５４に心棒５７の両側の嵌合部５８をそれぞれ下方から上向きに嵌め込み、受け座５３の下面に押し金５９を取り付けて２本のボルト５５で締め付けることにより締結している。図７中の符号５６はゴムブッシュである。

軸箱支持装置の先行技術文献に、上記図５に示す軸箱支持装置が実施例として記載されている（たとえば、特許文献１参照）。

その他の先行技術文献に、「図１１は軸はり式の構造を示すもので、軸箱３と一体となったはり（ガイドアーム）８の先端にゴムブッシュが取り付けられており、それを介して台車枠１に固定されている。軸ばね２の上下変位により軸箱３はゴムブッシュを中心に回転することになるので、軸箱３には傾きが生じる。軸箱支持剛性は主にゴムブッシュの特性で決まる。このように、鉄道車両用台車における輪軸の両端を支持する軸受を納めた軸箱は、前後方向の動きを押さえ、左右方向には押圧を緩和する余裕をもたせ、上下方向には緩衝作用を働かせるように仕組まれた軸箱支持装置により支持されている。」と記載され、従来の一般的な軸ハリ式軸箱支持装置が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平１−１６０７７７号公報(第３頁左上欄・右下欄および図１・図４）特開平１１−１７１０１４号公報(段落0009および図11）

従来の一般的な軸箱支持装置では、図６に示すように台車枠５２側の受け座５３に設けられた嵌入溝５４に対し、心棒５７の両側方に突出する嵌合部５８を下方から嵌め込み、嵌入溝５４の下端開放部を塞ぐ押し金５９を取り付けて２本のボルト５５で締め付けて固定する構造からなる。心棒５７の嵌合部５８と受け座５３の嵌入溝５４とは、相互に１/１０のテーパー構造であるため、くさびを打ち込むような構造からなっていることから、ボルト５５による締め付けトルクを標準のボルト系に比べて低く設定する必要があった。たとえばＭ１２のボルトは１００Ｎｍ，Ｍ１６のボルトは２４４Ｎｍと規定されているが、上記のボルトによる締付トルクは６０Ｎｍに設定され、それらのボルトだけが標準トルクでなく、低めの設定となっていた。

また、心棒５７側の嵌合部５８と受け座５３側の嵌入溝５４との接触面をしっかりと管理する必要があり、標準ゲージを用いて接触面積を測定し、接触面積が規定の数値（たとえば８０％）に収まっているか否かを管理しなければならず、非常に手間がかかっていた。

さらに、軸ハリ５１（図６）の基端部に配置された心棒５７の取付手順が複雑で、まず、心棒５７の嵌合部５８を受け座５３側の嵌入溝５４に嵌め込んでボルト５５を規定のトルクより高いトルクで締め付ける。これは、接触面積を確定させるための作業として行われる。それから、ボルト５５を緩めて再度、規定のトルクで締め付ける必要があった。針金を用いてボルト５５の緩み止めをする場合はそれで作業が終了するが、回り止め座金を使う場合には、ボルト位置と座金位置とを合わせる必要がある。ボルト位置が合わない場合には、増し締めする方向で調整しなければならなかった。

この発明は上記のような従来の不都合な面を解消するためになされたもので、台車枠側の受け座に軸ハリの心棒を取り付ける際に、押し金を介してボルトを標準トルクで締め付けて取付作業が行え、取り扱いが容易で、特に組立時の作業性に優れた鉄道車両用軸箱支持装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために請求項１に係る鉄道車両用軸箱支持装置は、輪軸を回転可能に支持する軸箱から一体的に基端側に延びるアームとしての軸ハリの基端筒状部を、台車枠の側はり下面の両側部から下方へ突出させた一対の受け座間に心棒を介して着脱可能に取り付け、前記心棒を中心に前記軸ハリの軸箱側が上下方向、前後方向および左右方向に変位可能に支持される鉄道車両用(軸ハリ式）軸箱支持装置において、
前記軸ハリの基端筒状部を前後方向に二分割し、この分割した基端筒状部分で前記心棒を前後方向から挟持し弾性部材を介在させて複数本のボルトにより前記基端筒状部分を一体に固定するとともに、前記心棒の両側面中央部から上側が半円形の半円柱体状嵌合部を両側方へ突出させる一方、この半円柱体状嵌合部を嵌入可能な下端開放の逆Ｕ字形嵌入溝を前記各受け座にそれぞれ設け、前記半円柱体状嵌合部を前記嵌入溝に嵌入させた状態で前記嵌入溝の下端開放部に嵌合可能な凸状部を備えた押し金により、前記各受け座の下面にボルトで締め付けて前記心棒を固定するようにしたことを特徴とする。

上記の構成を有する請求項１の軸箱支持装置によれば、心棒の両側方に突出する嵌合部としての半円柱体部の上面が半円形で、受け座側の逆Ｕ字形嵌入溝内の上端にスムーズに係合し、嵌合状態が安定している。また、この状態で押し金を受け座下面に押し当て、ボルト望ましくは複数本のボルトで締め付けて固定するが、従来のテーパ面の嵌合部を備えた心棒と違ってボルトを標準トルクで締め付けても、嵌合部がくさびのように嵌入溝内の奥に入り込むことがないので、作業性が良好で、特に組立時の作業性に優れている。このため、締め付けるボルトの本数が多くても、全てのボルトを標準トルクで締め付ければよいので、作業効率が向上し取り扱いが容易である。

また、従来は、上記したように手間のかかるボルト（図６の符号５５参照）の座付き座金方式タイプでボルトの弛め止めしているが、本発明に係る半円状の押さえ方式では、ボルト（図１の符号１２）は、鉄道車両で一般的に用いられているボルトの緩め止めである方法である、前後にあるボルト（図１の符号１２）の頭部を相互に針金で固定するボルトの弛み止め方法や、ロックタイト（登録商標）やネジロック剤によるボルト弛み止め用固着材をネジ部に使用する方法を使用できるので、作業性が良い。

さらに、請求項１に係る軸箱支持装置の場合、心棒の周囲に被装される弾性部材を圧入する必要がないので、請求項２に記載のように、前記弾性部材を、拡径するフランジ部を両側に備えたゴムブッシュにすることができる。

このようにすれば、従来と違ってゴムブッシュを心棒の側方から圧入することはできないが、軸ハリの基端側筒状部を前後に二分割して複数のボルトで締め付けて一体に固定する構造にしているので、両側にフランジ部を有するゴムブッシュを使用でき、軸ハリを心棒とともに台車枠の受け座に取り付けた状態で、軸ハリの左右方向への相対変位が許容され、左右方向における支持剛性が柔軟になる。したがって、心棒を中心に軸ハリの先端部軸箱側が上下方向、前後方向および左右方向にそれぞれ変位できるように支持される。

請求項３に記載のように、前記心棒を受け座に取り付けた状態で、心棒の両側面と前記受け座の内面とに隙間を設けることができる。

このようにすれば、軸ハリの基端部側に配置される心棒の左右方向における支持は、台車枠の受け座下面にボルトで取り付けられ、押し金の凸状部で半円柱体状嵌合部を押し付ける際の、前記ボルトの軸力による摩擦で保持される。

請求項４に記載のように、前記心棒の両側面を前記受け座の内面に当接させることができる。

このようにすれば、軸ハリの特に基端筒状部に作用する左右方向の負荷（荷重）を、心棒を介して台車枠（の受け座）で受ける（支持する）ことができる。

請求項５に記載のように、前記押し金の両側の前記嵌合部上面に突起部を突設するとともに、それらの突起部が嵌り込む凹部を前記心棒の両側の前記半円柱部下面に設けることができる。

このようにすれば、心棒の両側方に突出する半円柱部が台車枠の受け座に嵌り込んで支持された状態で、心棒に対し下側から押し金でボルトにより固定されるが、この状態で押し金と心棒とは凹部と突起部とを介して一体に固定され、請求項４と同様に軸ハリの特に基端筒状部に作用する左右方向の負荷（荷重）を、心棒を介して台車枠（の受け座）で受ける（支持する）ことができる。

本発明に係る鉄道車両用軸箱支持装置は上記のような構成からなるので、つぎのような優れた効果がある。

・従来は多数のボルトの内一部のボルトだけを、標準トルクに比べて弱いトルクで締め付ける必要があり、作業に熟練を要する上に、特に組立時の作業性が悪かったが、全てのボルトを標準トルクで締め付けることができるので、作業が容易になり、作業効率が向上するとともに作業性が良好になる。また、押し金の前後に配置される２本のボルト（図１の符号１２）の頭部を相互に針金で固定してボルトの弛み止め方法や、ネジロック剤のようなボルト弛み止め用固着材をネジ部に使用する方法を使用できるので、作業性が向上する。

・従来は一部のボルトについて標準トルクまで締め付けた後に緩めて、標準トルクよりも弱いトルクで締め直すなど、作業手順が複雑であったが、作業が単純になり、取り扱いが容易で、作業に熟練を要しなくなった。

・軸ハリの基端側筒状部を二分割してボルトで一体に連結する構造にしたので、心棒の周囲に装着するゴムブッシュを側方から圧入する必要がなくなり、このためにゴムブッシュに両側にフランジ部を一体に備えたものが使用できるようになった。したがって、軸ハリの左右方向の負荷をゴムブッシュのフランジ部で柔軟に、相対変位を許容できるように支持できるようになった。

本発明の軸ハリ式軸箱支持装置の第１実施例を示すもので，（ａ）は先端側の軸箱部分を省略した側面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表しており、（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表している。本発明の軸ハリ式軸箱支持装置の第２実施例を示すもので，（ａ）は先端側の軸箱部分を省略した側面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表しており、（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表している。本発明の軸ハリ式軸箱支持装置の第３実施例を示すもので，（ａ）は先端側の軸箱部分を省略した側面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表しており、（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表している。本発明の軸ハリ式軸受支持装置に用いられる心棒の一例を概略的に示す斜視図である。本発明の実施例に係る軸ハリ式軸箱支持装置の全体構成を概略的に示す側面図である。従来の一般的な軸ハリ式軸箱支持装置における台車枠に対する心棒の締結部を示す斜視図である。図６に示す従来の一般的な軸ハリ式軸箱支持装置の側面図である。

以下、本発明の鉄道車両用軸箱支持装置について実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。

図５に示すように、台車枠２の側はり２ａの下部屈曲部付近に、側はり２ａ下面の両側部から一対の受け座３が下向きに延設されている。図示は省略するが、台車枠２の前後左右の位置に受け座３がそれぞれ設けられ、合計４箇所に本発明の鉄道車両用軸箱支持装置の実施例１に係る軸ハリ式軸箱支持装置１がそれぞれ配置され、前後一対の輪軸１１を前後方向、左右方向および上下方向への相対的な変位を許容しつつ支持する。各輪軸１１は車軸１１ａとその両端の車輪１１ｂからなり、車輪１１ｂの外方へ一部突出する車軸１１ａを回転可能に支持する軸箱４から一体的にアームとしての軸ハリ５が基端部に向けて前後方向に延びている。軸箱４には、軸受（図示せず）が内蔵されている。各軸ハリ５は台車枠２に対し、図５のように先端側の軸箱４上に軸ばね１５を介して弾性的に支持されている。

図１に示すように軸ハリ５の基端部は、後述する心棒７を挟持して支持できるように筒状部６に形成されている。この基端側の筒状部６は前後方向に二分割され、分割部分６ｂは軸ハリ本体５ａの筒状分割部６ａと突き合わされ、上下左右の４本のボルト（本実施例ではネジ杆１３とナット１４）により一体に結合される。

心棒７は、図４に示すように中央の軸部７ａを中心にして両側に半径方向外方に拡径する円錐状フランジ部７ｂを一体に備え、両側面の中央部に半円柱体状嵌合部７ｃを半円形部を上向きにして側方にそれぞれ突出して一体に設けている。また、心棒７の中央軸部７ａの外周面上からその両側の円錐状フランジ部７ｂの周面上にかけて、全体を覆うように一定の厚みを有する弾性体としてのゴムブッシュ（緩衝ゴム）８が装着されている。このため、ゴムブッシュ８は中央軸部７ａに対応する円筒状部８ａ、およびこの円筒状部８ａの両側に一体に接続され、円錐状フランジ部７ｂに対応するフランジ部８ｂからなる。

一方、心棒７が取り付けられる受け座は、左右方向（車幅方向）に間隔をあけて配置される左右一対の受け座３・３からなる。各受け座３が上記したように、側はり２ａの下面両側部からそれぞれ下方へ延設されている。各受け座３には、図１（ａ）に示すように下端を開放した逆Ｕ字形嵌入溝３ａが形成されている。そして、図１（ｂ）に示すように心棒７の両側面中央部から突出する半円柱体状嵌合部７ｃが、嵌入溝３ａ内の上部にその下方から嵌め込まれる。この状態で、両側の各受け座３の下面に押し金（蓋板）９を配置し、２本のボルト１２を押し金９のボルト孔９ｃをそれぞれ貫通させ、各受け座３の下面のネジ孔３ｃに螺合して締め付ける。押し金９の上面中央部には、嵌入溝３ａの下端開放部分に対応する形状の凸状部９ａが一体に形成され、押し金９を受け座３の下面に取り付けてボルト１２で締結した状態で、心棒７の両側の半円柱体状嵌合部７ｃの下面に凸状部９ａの上面が当接し、心棒７をしっかりと固定する。なお、本例では左右２本ずつ、合計４本のボルト１２をそれぞれ標準トルクで締め付けて、心棒７を固定することは言うまでもない。また、押し金９のボルト孔９ｃは、受け座３のネジ孔３ｃに対応する位置に穿設されている。

ところで、上記の心棒７は、通常、受け座３に取り付ける前に、軸ハリ５の基端側筒状部６から分割部分６ｂを分離した状態で、心棒７に対し、前後方向から筒状分割部６ａと分割部分６ｂとによって心棒７を挟持するように、両者を突き合わせ、４本のネジ杆１３にナット１４を螺合して締め付けることにより一体に固定する。本例では、分離される分割部分６ｂから４本のネジ杆１３が間隔をあけてそれぞれ前方へ相互に平行に突き出ており、軸ハリ５と一体の筒状分割部６ａ側に穿設された貫通孔にネジ杆１３を通して各ネジ杆１３の一部を前方へ突出させ、それらの突出部にナット１４を螺合して締め付けることで基端側筒状部６が一体に固定される。このように、あらかじめ心棒７を軸ハリ５に取り付けた状態で軸ハリ５とともに心棒７を受け座３に取り付けられる。

ところで、実施例１に係る心棒７では、図１（ｂ）のように側はり２ａの受け座３・３間に跨って取り付けた状態で、心棒７の両側面７ｆと左右の受け座３の内面とに隙間Ｓが生じるように構成されている。このため、心棒７は受け座３間に取り付けられた状態で、左右方向（車幅方向）が半円柱体状嵌合部７ｃの平坦な下面７ｄと押し金９の凸状部９ａの平坦な上面９ｄとの摩擦力で保持される。つまり、両側の各押し金９は２本のボルト１２で締め付けられるので、左右２本ずつ合計４本のボルト１２の軸力による摩擦で心棒７が左右方向において保持されていることになる。

一方、軸ハリ５の基端側筒状部６は心棒７との間にゴムブッシュ８を介在させており、ゴムブッシュ８は円周方向に一定の厚みを有するから、軸ハリ５は鉄道車両の一側面から見て心棒７に対して上下方向、前後方向を含む全周囲方向に相対変位が許容される。また鉄道車両の正面から見て、ゴムブッシュ８の両側のフランジ部８ｂにより車幅方向へも相対変位が許容される。この結果、軸ハリ５の先端部の軸箱４は、台車枠２に対し少なくとも上下方向、前後方向および左右方向への変位を許容して支持される。

図２は本発明の軸ハリ式軸箱支持装置の第２実施例を示すもので，（ａ）は先端側の軸箱部分を省略した側面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表しており、（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表している。

本実施例の軸箱支持装置１−２では、図２（ｂ）に示すように心棒７’の両側面７ｆが左右の受け座３の内面に当接（接触）するようにしている。この構造は心棒７’の左右方向の荷重（負荷）を台車枠２の受け座３で受ける点で、上記実施例１の心棒７と相違している。また、ゴムブッシュ８の両側フランジ部８ｂが一部切除され、実施例１のフランジ部８ｂに比べて短くなっている。その他の構成については上記実施例１の軸箱支持装置１と共通するので、詳しい説明は省略し、共通する部材については同一の符号を用いて図３に示す。

図３は本発明の軸ハリ式軸箱支持装置の第３実施例を示すもので，（ａ）は先端側の軸箱部分を省略した側面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表しており、（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図で台車枠の側はりと受け座を一点鎖線で表している。

本実施例の軸箱支持装置１−３では、図３（ａ）（ｂ）に示すように心棒７”の半円柱体状嵌合部７ｃの下面に凹所７ｅが設けられている。一方、押し金９の凸状部９ａの上面に、凹所７ｅに対応する突起部９ｅが設けられており、受け座３の下面に押し金９を取り付け、２本のボルト１２で締め付けた状態で突起部９ｅが凹所７ｅ内に嵌入する。心棒７”の両側面７ｆは、実施例１と同様に受け座３の内面とに隙間Ｓが設けられているが、受け座３と２本のボルト１２で一体に固定された押し金９に突起部９ｅを介して心棒７”は支持され、左右方向においても移動（変位）が規制される。その他の構成については上記実施例１の軸箱支持装置１と共通するので、詳しい説明は省略し、共通する部材については同一の符号を用いて図３に示す。

上記に本発明の軸ハリ式軸箱支持装置について複数の実施例を説明したが、つぎのように実施することができる。

・受け座３の下面に押し金９を取り付けるボルト１２は、押し金９の一端を受け座３の下面に係止し、１本で取り付けるようにすることができる。

・軸ハリ５の基端の筒状部６を一体に固定するネジ杆１３とナット１４に代えて、ボルトを筒状分割部６ａの貫通孔から挿通し、分割部分６ｂのネジ孔に螺合して締め付けるようにしてもよい。

本発明は、鉄道車両用軸箱支持装置において軸箱を一体に備えた軸ハリの基端部を心棒とともに台車枠に取り付けるための構造として利用できる。

１・１−２・１−３鉄道車両用軸箱支持装置（軸ハリ式軸箱支持装置）
２台車枠
２ａ側はり
３受け座
３ａ逆Ｕ字形嵌入溝
３ｃネジ孔
４軸箱
５軸ハリ
６基端筒状部
６ａ筒状分割部
６ｂ分割部分
７・７’・７”心棒
７ａ中央軸部
７ｂ円錐状フランジ部
７ｃ半円柱体状嵌合部
７ｄ半円柱体状嵌合部の下面
７ｅ凹所
７ｆ心棒の側面
８ゴムブッシュ（弾性体）
８ａ円筒状部
８ｂフランジ部
９押し金（蓋板）
９ａ凸状部
９ｃボルト孔
９ｅ突起部
１１輪軸
１１ａ車軸
１１ｂ車輪
１２ボルト
１３ネジ杆（ボルト）
１４ナット
１５軸ばね

Claims

輪軸を回転可能に支持する軸箱から一体的に基端側に延びるアームとしての軸ハリの基端筒状部を、台車枠の側はり下面の両側部から下方へ突出させた一対の受け座間に心棒を介して着脱可能に取り付け、前記心棒を中心に前記軸ハリの軸箱側が上下方向、前後方向および左右方向に変位可能に支持される鉄道車両用(軸ハリ式）軸箱支持装置において、
前記軸ハリの基端筒状部を前後方向に二分割し、この分割した基端筒状部分で前記心棒を前後方向から挟持し弾性部材を介在させて複数本のボルトにより前記基端筒状部分を一体に固定するとともに、
前記心棒の両側面中央部から上側が半円形の半円柱体状嵌合部を両側方へ突出させる一方、この半円柱体状嵌合部を嵌入可能な下端開放の逆Ｕ字形嵌入溝を前記各受け座にそれぞれ設け、前記半円柱体状嵌合部を前記嵌入溝に嵌入させた状態で前記嵌入溝の下端開放部に嵌合可能な凸状部を備えた押し金により、前記各受け座の下面にボルトで締め付けて前記心棒を固定するようにしたことを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置。
前記弾性部材が両側に拡径するフランジ部を備えたゴムブッシュからなることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用軸箱支持装置。
前記心棒の両側面と両側の前記受け座の内面とに隙間を有することを特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両用軸箱支持装置。
前記心棒の両側面が両側の前記受け座の内面に当接していることを特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両用軸箱支持装置。
前記押し金の両側の前記凸状部上面に突起部を突設するとともに、それらの突起部が嵌り込む凹部を前記心棒の両側の前記半円柱体状嵌合部下面に設けたことを特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両用軸箱支持装置。