JP5227683B2 - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Description

本発明は、側梁に横梁が接合され、その横梁に対してモータやブレーキなどを取り付けた台車であって、特に、そうしたモータなど所定の台車構成要素の取り付けに際して溶接をなくした鉄道車両用台車に関する。

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が溶接によって接合され台車枠が構成されている。その横梁には鋼製パイプが使用され、モータやブレーキ装置などを取り付けるためのブラケットが溶接によって接合されている。また、台車枠にはその他にも空気バネを支える支持ブラケットが側梁に溶接接合されたりしており、多くの溶接箇所が存在する。こうした各ブラケットの溶接部は、ブラケットが受ける荷重の応力が集中しやすい箇所であるため強度が必要であり、溶接部の宿命である疲労強度が低下するので、溶接の精度やグラインダなどによる仕上げが重要となっている。
特開２００６−１６８５５５号公報

しかし、溶接接合は、接合時の芯出しやグラインダによる切削などによって工数増大を招いてしまい、鉄道車両用台車の製作に多大な時間がかかることになってしまっていた。また、台車枠に溶接部が多いことは、それだけ溶接欠陥の可能性が増えることから、特に重要な溶接部には非破壊検査を念入りに行う必要があった。こうしたことは製造時における製造メーカだけの問題ではなく、鉄道車両を使用している鉄道会社においても定期検査やメンテナンスという点で大きな負担になっていた。また、溶接箇所は熱歪みによって変形しやすく、台車枠の機械加工代を大きく確保する必要があり、溶接接合には様々な問題があった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、溶接箇所を少なくした鉄道車両用台車を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用台車は、レールに沿って配置された左右の側梁に対して枕木方向に配置された横梁が接合され、その横梁に対して装置や配線など所定の台車構成要素が取り付けられたものであって、前記台車構成要素は、ブラケットなどの固定手段を介して前記横梁に取り付けられるものであり、その取り付け部分には、前記横梁と固定手段とに凹部と凸部のいずれか一方がそれぞれ形成され、嵌り合った当該凹部と凸部の嵌合部においてボルトによる締結が行われるようにしたものであり、前記横梁に形成された凹部又は凸部は、中空パイプである当該横梁の外周面に対して軸方向に連続して形成され、且つ、上下の各方向又は上下及び横の各方向のそれぞれに、周方向に見て複数形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記固定手段が、前記横梁の上下の各方向に設けられた凹部又は凸部に嵌合するように、別部材として上下それぞれに設けられたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記固定手段が、前記横梁の上方に設けられた凹部又は凸部に嵌合する凸部又は凹部を有し、前記台車構成要素に対して一体に設けられ又は締結して設けられたブラケットと、前記横梁の下方に設けられた凹部又は凸部に嵌合する凸部又は凹部を有し、前記台車構成要素に対して横方向から締結するようにしたアダプタであることが好ましい。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記アダプタに、前記台車構成要素を支える下顎が突設したものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、レール方向に２本配置された前記横梁同士がツナギ梁によって連結されるものであり、当該ツナギ梁の連結部分には、前記横梁の凹部又は凸部に嵌り合う凸部又は凹部が形成され、その凹部又は凸部の嵌合部分にボルトによる締結が行われるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記ツナギ梁が、上ブロックと下ブロックとが上下方向に重ね合わされボルトによって一体に締結されるものであって、その上ブロックと下ブロックとが当接する部分には凹部と凸部のいずれか一方がそれぞれに形成され、当該凹部と凸部とが上下方向に嵌合して一体になるようにしたものであることが好ましい。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記側梁を枕木方向に突き抜けた２本の前記横梁の当該突き抜け部分に空気バネ受けが連結されたものであり、当該空気バネ受けの連結部分には、前記横梁の凹部又は凸部に嵌り合う凸部又は凹部が形成され、その凹部又は凸部の嵌合部分にボルトによる締結が行われるようにしたものであることが好ましい。

また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記側梁には枕木方向に貫通した固定用パイプが一体に設けられ、その固定用パイプに挿入された前記横梁と当該固定用パイプとの隙間にくさびが差し込まれ状態で、前記横梁の固定用パイプに対する軸方向の移動が止め部材によって拘束されるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記固定用パイプは、その内周面が当該台車の中央側にかけて径を小さくするようにしたテーパ面であり、前記くさびは、前記横梁の表面に形成された凹部又は凸部の形状に合わせて形成された楔部材であり、前記止め部材は、前記固定用パイプに対して台車内側から当接するように前記横梁に固定されたストッパと、前記固定用パイプ内で前記くさびを台車中央側に押圧した状態で前記横梁の端部に固定された押え板であることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用台車は、前記横梁が押出成形によってつくられたものであることが好ましい。

本発明によれば、ユニットブレーキや主電動機などの台車構成要素を、溶接ではなくボルトの締結によって横梁に取り付けるようにするため、グラインダによる切削や非破壊検査などが不要になって製造期間の短縮やコストの削減が可能になる。その他、横梁に形成する凹部又は凸部を軸方向に連続して設けることで、各台車構成要素の取付位置が自由になる。また、横梁に形成された凹部や凸部を、各方向や複数設けることで、台車構成要素の荷重に応じてボルトによる締結位置を任意に設定できる。また、固定手段としてブラケットの他にアダプタを設けるなど、上下の取り付け位置において別部材で固定することにより、凹部と凸部の嵌め合わせがし易く、台車構成要素の取り付け作業がやりやすくなる。この点、アダプタに下顎を設けることで台車構成要素を支えて位置決めすることにより更に作業がし易くなる。

また、本発明では、台車構成要素だけではなく、横梁同士を連結するツナギ梁や空気バネ受けも溶接ではなくボルトの締結によって横梁に取り付けるようにするため、同様に製造期間の短縮やコストの削減が可能になるとともに、溶接によって生じる横梁に対する熱歪みを無くし、その後に取り付けられる台車構成要素の取り付けへの影響をなくすことができる。また、ツナギ梁は上下ブロックによって上下から連結されるが、互いに凹凸を嵌め合わせることで横梁に作用する捩りを受けるようにしている。更に本発明では、固定用パイプを介して横梁を側梁に接合することで、複雑な形状の貫通孔を側梁に形成する必要がなくなり、加工を難しくしたり強度を低下させることを防ぐことができる。

次に、本発明に係る鉄道車両用台車の実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、第１実施形態の鉄道車両用台車を示した平面図と側面図である。本実施形態の鉄道車両用台車（以下、単に「台車」とする）１は、レール方向に配置された側梁２，２を左右に有し、その側梁２，２が枕木方向に配置された２本の横梁３，３に貫かれ、その貫通部分において側梁２と横梁３とが接合されている。そして、２本ある横梁３，３同士は、左右２箇所に設けられたツナギ梁４，４によって連結されている。

台車１は、台車枠１０の前後左右に車輪５が設けられているが、車輪５は、その輪軸７が側梁２に設けられた軸箱６によって回転可能に支持されている。その軸箱６は、軸箱支持装置８を介して側梁２の端部に設けられている。そして、軸箱支持装置８は、側梁２の端部位置に設けられ、その中には例えばコイルバネと積層ゴムの組合せのように、輪軸７に対して台車枠１０を上下及び水平方向に弾性支持する弾性部材９が収納されている。また、その軸箱６には軸梁１１が一体になって突き出し、側梁２に形成されたブラケットに対して軸着されている。

こうした台車１には、回転する車輪５を制動させるユニットブレーキ１２、車輪５に回転を与える主電動機１３、主電動機１３からの回転を輪軸７に伝達する駆動装置１４などの台車構成要素が取り付けられている。ユニットブレーキ１２は、４つの車輪５に対してそれぞれ設けられ、主電動機１３と駆動装置１４は、前後２本の輪軸７に対してそれぞれ設けられている。そして、側梁２から突き出した２本の横梁３に対し、その間を掛け渡すように空気バネ受け１７が固定され、上に空気バネ１８が取り付けられている。また、台車１には、不図示の車体との間に牽引力伝達装置１６が設けられ、両端にゴム等の緩衝ブッシュを備えた一本リンクと呼ばれる牽引ロッド１９（図４参照）で結合されている。

ところで、ユニットブレーキ１２などの各装置は、取り付け用のブラケットなどを介して台車枠１０の横梁３に取り付けられているが、従来はそのブラケットが横梁３に溶接接合されていた。この点、本実施形態の台車１は、溶接を極力省いた溶接レス台車を目指し、ブラケットなどをボルトの締結によって横梁３に取り付けるようにしたものである。以下にその構成を説明する。

ここで図３乃至図６は、台車１における各装置の取り付け構造を示している。図３は、ユニットブレーキの取り付け構造を示した図１のＡ−Ａ矢視図であり、図４は、主電動機１３の取り付け構造を示した図１のＢ−Ｂ矢視図であり、図５は、駆動装置１４を支持するための構造を示した図１のＣ−Ｃ矢視図であり、そして図６は、図２には示していない配管や配線を支持するライン受けの取り付け構造を示した図である。

本実施形態の台車１は、横梁３が中空パイプであって、その断面形状は、内周面側が円形であるが、外周面側は上下に２箇所ずつの固定用凸部２０が形成されている。固定用凸部２０は、上下それぞれの面が平らで、所定の幅をもって側面が形成された矩形の突起である。横梁３は、こうした固定用凸部２０が軸方向に連続して形成されたものであり、例えば押出成形によって製造される。そして、横梁３の固定用凸部２０には、各装置の取付ブラケットなどを固定する位置に対応して複数のボルト穴が形成されている。

次に、こうした横梁３に対する各装置の取付構造について説明する。先ず、図３に示すユニットブレーキ１２について説明する。このユニットブレーキ１２は、ブレーキシリンダ２１の出力を受けて作動する押棒の先端に、車輪５の踏面に対して圧接・離間する制輪子２２が取り付けられたものである。ユニットブレーキ１２は梃子の原理が利用され、ブレーキシリンダ２１の出力がボックス２３内に設けられたリンク部材を介して梃子レバーの回転運動に変換され、それが更に押棒の直線運動となって制輪子２２を車輪５の踏面５ａへ押し当てるように構成されている。

こうしたユニットブレーキ１２は、ボックス２３に固定部２４が形成され、その固定部２４に取り付けられたアダプタ２５を介して横梁３に取り付けられている。アダプタ２５は、横梁３の固定用凸部２０に嵌り合う凹形状の凹溝２５ｆが形成され、図１に示すように２本のボルトを通して固定するよう構成されている。よって、アダプタ２５が横梁３に対して嵌合し、その嵌合部分に上下方向から挿入されたボルトによって両者が締結されている。そして、ユニットブレーキ１２は、アダプタ２５に対して横からのボルトによって締結され、横梁３に対してはアダプタ２５を介して取り付けられている。

次に、図４に示す主電動機１３の取り付け構造について説明する。主電動機１３は、その本体から張り出すようにブラケット２７が一体に形成され、先端部分には横梁３の固定用凸部２０に嵌り合う凹溝２７ｆが形成されている。よって、主電動機１３は、ブラケット２７によって横梁３に対し直接固定できるようになっている。一方で、横梁３の下側にはアダプタ２８が設けられ、横梁３に対して間接的に固定されるようになっている。このアダプタ２８は、横梁３の軸線に直交する略三角形状の縦板に横板が溶接によって一体に形成された立体部材である。そして、ブラケット２７が横梁３に対してボルトによって締結されるが、アダプタ２８もブラケット２７と同様に凹溝２８ｆが形成され、ボルトによって締結される。

主電動機１３はその荷重が大きいため、締結部分にはモーメントによって大きな剪断力が作用する。従って、アダプタ２８の嵌合部２８ａには２つの凹溝２８ｆが形成され、その２箇所でボルトによる強固な締結が行われている。更に、アダプタ２８は、縦板の固定部２８ｂに受板２８ｃが重ねて接合され、下側の受板２８ｃには下顎２８ｍが突設されている。よって、横梁３の下方にはアダプタ２８が固定され、横梁３の上方はブラケット２７が固定されるが、その際、主電動機１３は固定用凸部１３ａが下顎２８ｍに載せられるようにしてセットされ、その後、アダプタ２８の固定部２８ｂを貫いた横からのボルトによって締結され、主電動機１３が横梁３に取り付けられる。

次に、図５に示す駆動装置１４を支持する吊受けブラケットの取り付け構造について説明する。吊受けブラケット３１は、主電動機１３の回転出力を駆動装置１４に伝達するギヤなどを収めたギヤケースを支持するものであり、特に回転力によってモーメントが作用するため、それを支えるようにしたものである。吊受けブラケット３１は、水平方向に張り出し、固定側端部には上部に凹溝３１ｆが形成された嵌合部３１ａを有している。一方、横梁３の下側にはアダプタ３２が設けられている。アダプタ３２は、下顎３２ｍが突設された縦板と、凹溝３２ｆが形成された横板とが一体になって形成されている。

よって、横梁３下方には、固定用凸部２０に凹溝３２ｆを嵌合させたアダプタ３２がボルトによって締結され、横梁３上方には、吊受けブラケット３１の嵌合部３１ａが同じように固定用凸部２０に凹溝３１ｆを嵌合させボルトによって締結される。その際、吊受けブラケット３１は、その角部が下顎３２ｍに載せられるようにしてセットして位置決めが行われる。そして、こうした吊受けブラケット３１には、その先端部分に不図示のギヤケースが吊設される。

更に、図６に示す配管や配線を支持するライン受けブラケットの取り付け構造について説明する。台車１には、ユニットブレーキ１２への作動エアを送るエア配管や、主電動機１３へ電力を供給する配線などが通っており、ライン受けブラケット３５は、そうした配管や配線を支持するものである。ライン受けブラケット３５は、横梁３の固定用凸部２０に嵌り合う凹溝３６ｆが形成された嵌合部３６と、配管３８などを保持する保持プレート３７によって構成されている。よって、横梁３には、固定用凸部２０に凹溝３６ｆを嵌合させた嵌合部３６がボルトによって締結され、保持プレート３７に対して配管３８などが取り付けられる。

次に、図７は、ツナギ梁４の取り付け構造を示した図１のＤ−Ｄ矢視図である。ツナギ梁４は、上ブロック４１と下ブロック４２とが上下に重ねられ、上ブロック４１側から挿入されたボルトによって一体に締結されている。上ブロック４１と下ブロック４２には、横梁３の固定用凸部２０に嵌り合う凹溝４１ｆ，４２ｆが両端部に形成され、上下方向からそれぞれ挿入されたボルトによって締結される。横梁３には、主電動機１３からの駆動反力やユニットブレーキ１２に制動抵抗によって捩りが生じる。そこで、横梁３同士を連結するツナギ梁４は、その剛性を高めるため、上ブロック４１と下ブロック４２とが凹部と凸部とによって嵌合する嵌合部４３を有している。

更に、側梁２から突き出した横梁３に対して固定される空気バネ受け１７について説明する。横梁３は、これまで説明したように上下それぞれに２列の固定用凸部２０が形成されているが、これでは横梁３を通す側梁２の孔形状が複雑になってしまう。そこで、横梁３の端部は図２に示すように一カ所の固定用凸部２０のみを残して他を切削加工し、表面が円形に仕上げられている。そして、空気バネ受け１７には、その固定用凸部２０に嵌合する凹溝１７ｆが形成され、その嵌合部は上から挿入されたボルトによって締結されている。なお、側梁２と横梁３との接合部は溶接によって接合される。

よって、本実施形態の台車１によれば、ユニットブレーキ１２や主電動機１３などの取り付けに際して、溶接を使用することなく横梁３に固定することができるようになった。そのため、接合時の芯出しやグラインダによる切削などに要していた作業が不要になり、加工時間を大幅に短縮できるようになった。そして、溶接箇所を大幅に減らしたことで、溶接によって起こる熱歪みなどの問題が解消され、また、非破壊検査に要する作業を削減することができるようになった。更に、こうした台車１は、製造メーカにおける製造コストの削減などだけではなく、この台車１を備えた鉄道車両を使用している鉄道会社においても、メンテナンスや定期検査に対する時間やコストを大幅に削減できるようになった。

また、従来は、例えば溶接部に亀裂が入るとメンテナンスのため別の台車に交換しなければならなかったため予備の台車が必要になる他、台車自体を交換する作業負担も大きかった。しかし、本実施形態では、一部の修理のために台車１ごと交換する必要はなく、必要なブラケットなどを交換するのみで台車１はそのまま使用することが可能になる。従って、予備の台車をこれまでのように用意する必要がなくなるとともに、メンテナンスに要する作業が軽減され、営業への負担が大幅に改善される。

また、これまで横梁にはブラケットなどを溶接して台車枠を構成していたが、本実施形態の台車１では、台車枠１０を構成した後からでも簡単に取り付けられるようになった。その取り付けに際しては、例えば図４に示すように、固定用凸部２０と凹溝２７ｆを嵌合させてブラケット２７をボルトで締結するが、その嵌め合わせによってボルト穴の位置決めを容易に行うことができる。しかも、主電動機１３を下顎２８ｍに当てて作業するため、その支えによって位置決めや作業が行いやすくなっている。

また、従来は溶接付けしていた配管や配線に関しても、図６に示すように、ライン受けブラケット３５の簡単な取り付けによって溶接なしで配管などの保持が可能になった。更に、横梁３の固定用凸部２０は軸方向に連続して形成されているため、不連続とした場合の強度不足をなくしている。また、固定用凸部２０が連続していることによってブラケットなどの取り付け位置を自由に設定できる。そして、固定用凸部２０は上下に２列で形成されているため、取り付け対象に応じて２箇所のボルト締めによって強固にしたり、１箇所にしたりと、取り付け方を変化させることができる。

また、ボルトによる締結部分は、横梁３の固定用凸部２０とアダプタ２５やブラケット２７の凹溝２５ｆ，２７ｆなどを嵌合させ、その嵌合部分によって主電動機１３などの取り付けによってかかる剪断力を受けるようにしている。従って、主電動機１３のように荷重の大きいものの場合にでも、高強度のボルトによる強固な締め付けが必要なくなり、軽量素材の選択が可能になる。例えばブラケット２７やアダプタ２８などに軽量素材を選択した場合、高強度のボルトによる強固な締め付けを行うと、ボルトの座面陥没や応力腐食割れなどが発生する可能性があるが、そうした問題を解消できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る鉄道車両用台車の第２実施形態について説明する。図８及び図９は、第２実施形態の鉄道車両用台車を示した平面図と側面図である。
本実施形態の鉄道車両用台車（以下、単に「台車」とする）５０は、レール方向に配置された側梁５１，５１を左右に有し、その側梁５１，５１が枕木方向に配置された２本の横梁５２，５２に貫かれ、その貫通部分において側梁５１と横梁５２とが接合されている。そして、２本ある横梁５２，５２同士は、左右２箇所に設けられたツナギ梁５３，５３によって連結されている。

台車５０は、台車枠６０の前後左右に車輪５５が設けられているが、車輪５５は、その輪軸５７が側梁５１に設けられた軸箱５６によって回転可能に支持されている。その軸箱５６からは支持腕５８が張り出し、側梁５１との間にコイルバネ５９が配置されている。こうした台車５０には、回転する車輪５５を制動させるユニットブレーキ６１、車輪５５に回転を与える主電動機６２、主電動機６２からの回転を輪軸５７に伝達する駆動装置６３などの台車構成要素が取り付けられている。

ユニットブレーキ６１は、４つの車輪５５に対してそれぞれ設けられ、主電動機６２と駆動装置６３は、前後２本の輪軸５７に対してそれぞれ設けられている。そして、側梁５１から突き出した横梁５２には、その端部同士に掛け渡すように空気バネ受け６４が固定され、その上に空気バネ６５が載せられるようにして取り付けられている。また、台車５０は、不図示の車体と台車５０との間には牽引力伝達装置６６が設けられ、両端にゴム等の緩衝ブッシュを備えた一本リンクと呼ばれる牽引ロッドで結合されている。

本実施形態の台車５０も各装置の取り付けにおいて溶接を極力省いた溶接レス台車を目指したものであり、次にそうしたブラケットなどのボルト締結構造について説明する。図１０乃至図１３は、そうした台車５０における各装置の取り付け構造を示している。図１０は、ユニットブレーキ６１の取り付け構造を示した図８のＥ−Ｅ矢視図であり、図１１は、主電動機６２の取り付け構造を示した図８のＦ−Ｆ矢視図であり、図１２は、駆動装置６３を支持するための構造を示した図８のＧ−Ｇ矢視図であり、そして図１３は、図８には示していない配管や配線を支持するライン受けの取り付け構造を示した図である。なお、取り付け対象となるユニットブレーキ６１などは簡略して、その外形形状のみを示している。

本実施形態の台車５０は、その横梁５２が角形の中空パイプであって、外周面側には上下方向及び横方向（レール方向）の各４面に２本ずつの固定用凹溝７０が形成されている。固定用凹溝７０は、所定の幅をもって軸方向に連続して形成された断面矩形の溝であり、こうした横梁５２は、例えば押出成形によって製造される。そして、連続して形成された固定用凹溝７０には、取付ブラケットなどを固定する装置の取付位置に対応して複数のボルト穴が形成されている。

次に、台車枠６０の横梁５２に対する各装置の取付構造について説明する。先ず、図１０に示すユニットブレーキ６１について説明する。本実施形態のユニットブレーキ６１は、キャリパブレーキ装置によって構成されたものであり、車輪５５の両側面に設けられたディスクロータ５５ａに対して一対の制輪子６１ａを有し、エアシリンダによる押圧によって車輪５５を左右両側から挟持して制動させるものである。

そうしたユニットブレーキ６１は、ブレーキ受けブラケット７１を介して横梁５２に取り付けられる。ブレーキ受けブラケット７１は、横梁５２の軸線に直交する略三角形状の縦板７２に対して横梁５２側の固定部７３と、ユニットブレーキ６１側の固定部７４とが一体になって形成されている。固定部７４は平板であり、固定部７３は横梁５２の形状に合わせたＬ字形であって、固定用凹溝７０に嵌り合う凸部７３ａが各面に形成されている。そして、ユニットブレーキ６１の取り付けに際しては、ブレーキ受けブラケット７１を介してユニットブレーキ６１が横梁５２に固定される。すなわち、横梁５２の固定用凹溝７０に固定部７３の凸部７３ａが嵌め合わされ、ボルトによって締結され、ブレーキ受けブラケット７１に対してユニットブレーキ６１がボルトによって締結される。

次に、図１１に示す主電動機６２の取り付け構造について説明する。主電動機６２は、その本体から上下の位置にブラケット６２ａ，６２ｂが張り出したものであり、モータ受けブラケット７５を介して横梁５２へ取り付けられる。そのモータ受けブラケット７５は、横梁５２の軸線に直交する縦板７６に対して横梁５２側の固定部７７と、主電動機６１側の固定部７７とが一体になって形成されている。固定部７７は横梁５２の形状に合わせたＬ字形であって、固定用凹溝７０に嵌り合う凸部７７ａが複数形成され、その反対側には補助板７９で剛性が高められている。また、このモータ受けブラケット７５は、横梁５２から下に突き出し、この固定部７７と横梁５２とがアダプタ８１によって連結されるようになっている。そして、そのアダプタ８１にも横梁５２の固定用凹溝７０に嵌り合う凸部８１ａが形成されている。

よって、主電動機６２は、横梁５２に対してモータ受けブラケット７５が凹凸を嵌め合わせた状態でボルトによって締結され、更に下側にはアダプタ８１が、やはり凹凸を嵌め合わせた状態で横梁５２にボルトで締結されている。そして、そのアダプタ８１とモータ受けブラケット７５が横からのボルトとナットによって締結される。なお、モータ受けブラケット７５の固定部７８には下端に下顎７８ｍが形成されており、そこに主電動機６２のブラケット６２ｂを当てた位置決めが行われ、各ブラケット６２ａ，６２ｂがモータ受けブラケット７５にボルトで締結される。ブラケット６２ａと固定部７８との間にも凹凸が形成されており、その嵌合部がボルトによって締結される。

次に、図１２に示す駆動装置６３を支持する吊受けブラケットの取り付け構造について説明する。吊受けブラケット８３は、水平方向に張り出し、横梁５２の軸線に直交する縦板８４に対して上面板である吊設部８５と、横梁５２に沿うようにＬ字形に形成された固定部８６が一体になって形成されている。そして、横梁５２から下に突き出した固定部８６と横梁５２とがアダプタ８７によって連結されるようになっている。吊受けブラケット８３の固定部８６やアダプタ８７の横梁５２との当接面には、その横梁５２の固定用凹溝７０に嵌り合う凸部８６ａ，８７ａがそれぞれ形成されている。よって、横梁５２に対して吊受けブラケット８３とアダプタ８７が凹凸を嵌め合わせた状態でボルトによって締結され、更に吊受けブラケット８３とアダプタ８７とが横からのボルトとナットによって締結される。

更に、図１３に示す配管や配線を支持するライン受けブラケットの取り付け構造について説明する。ライン受けブラケット９１は、コの字の枠体９２に対して内側に横梁５２の固定用凹溝７０に嵌り合うブロック９３が固定され、その枠体９２から配管８９を保持する保持プレート９３が突設されている。よって、固定用凹溝７０にブロック９３が嵌るように枠体９２が取り付けられ、そのブロック９３を貫くボルトによってライン受けブラケット９１が締結される。そして、保持プレート９４に対して配管８９などが取り付けられる。

次に図１４は、ツナギ梁９５の取り付け構造を示した図８のＨ−Ｈ断面図である。ツナギ梁９５は、上ブロック９６と下ブロック９７とが上下に重ねられ、ボルトの締結によって一体になるものである。上ブロック９６と下ブロック９７は、２本の横梁５２，５２に掛け渡される外板９８と、その外板９８に直交する両端部の縦板９９，９９と、その縦板９９，９９間で外板９８とも連結した中板１００によって構成されている。また、特に上ブロック９６と下ブロック９７の中板１００，１００には、互いに嵌り合う凹部と凸部との嵌合部１０１が形成されている。そして、外板９８には、横梁５２の固定用凹溝７０に嵌り合う凸部９９ａが形成されている。

よって、ツナギ梁９５は、上ブロック９６と下ブロック９７が、２本の横梁５２，５２間に上下それぞれの方向から嵌め込まれて図示するように重ねられる。このとき、中板１００，１００の嵌合部１０１で凹凸が嵌り合い、更に横梁５２の固定用凹溝７０に外板９８の凸部９９ａが嵌り合う。その後、上ブロック９６と下ブロック９７の中板１００同士が上から挿入されたボルトによって締結され、更に横梁５２と外板９８とは、上下方向から嵌合部分においてボルトによって締結され、縦板９９と横梁５２も横からのボルトによって締結される。

次に、側梁５１を枕木方向に貫く横梁５２の側横接合の構造について説明する。本実施形態では、横梁５２を側梁５１に対して直接溶接することなくボルトによって接合させる構造を説明する。図１５は、側梁５１と横梁５２との接合部について示した図９のＩ−Ｉ断面図であり、図１６は、同じ接合部を示した図１５のＪ−Ｊ断面図で、図１７は、同じ接合部を示した図１５のＫ−Ｋ断面図である。

側梁５１には枕木方向に貫通した円形の孔に円筒形状の固定用パイプ１１１が予め溶接接合されている。固定用パイプ１１１は、外径一定であるが内径は台車中央側にかけて小さくなるように形成され内周面がテーパになっており、その固定用パイプ１１１には、内径の小さい台車中央側から横梁５２の端部が挿入される。横梁５２には、図１７に示すように環状のストッパ１１２がボルトによって一体に固定されている。ストッパ１１２には、その内周側に横梁５２の固定用凹溝７０に嵌り合う凸部１１２ａが形成され、図示するように嵌め合わされた状態でボルトによって締結されている。横梁５２は、このストッパ１１２が固定用パイプ１１１に突き当てられる位置まで端部が挿入される。

このとき、円筒の固定用パイプ１１１と角形筒の横梁５２とは、形状の違いによって大きな隙間ができてしまうため、その隙間を埋めるようなくさび１１３が挿入される。くさび１１３は、横梁５２の固定用凹溝７０や固定用パイプ１１１のテーパ面の各形状に合わせて形成されている。そして、そのくさび１１３が挿入された後には固定用パイプ１１１内に円形の押え板１１５が入れられ、横梁５２の端面にボルトによって締結されるが、くさび１１３は、この押え板１１５によって横梁５２と固定用パイプ１１１の隙間に楔のように押し込まれる。これによって横梁５２が締め上げられ、固定用パイプ１１１と一体化する。また、横梁５２は、このくさび１１３や押え板１１５によって抜けが防止された状態となる。なお、こうして側梁５１から突き出した固定パイプ１１１には、空気バネ受け６４が溶接接合され、その上に空気バネ６５が取り付けられる。

よって、本実施形態の台車５０によれば、ユニットブレーキ６１や主電動機６２などを溶接を使用することなく横梁５２に取り付けることができるようになった。そのため、接合時の芯出しやグラインダによる切削などに要していた作業が不要になり加工時間を大幅に短縮できるようになった。そして、溶接箇所を大幅に減らしたことで、溶接によって起こる熱歪みなどの問題が解消され、また、非破壊検査に要する作業を削減することができるようになった。更に、こうした台車５０は、製造メーカにおける製造コストの削減などだけではなく、鉄道車両を使用している鉄道会社においてもメンテナンスや定期検査に対する時間やコストを大幅に削減できるようになった。

また、従来は、例えば溶接部に亀裂が入るとメンテナンスのため別の台車に交換しなければならなかったため、予備の台車が必要になり、台車自体を交換する作業負担も大きかった。しかし、本実施形態では、一部の修理のために台車５０ごと交換する必要はなく、必要なブラケットなどを交換するのみで台車５０はそのまま使用することが可能になった。従って、予備の台車をこれまでのように用意する必要がなくなるとともに、メンテナンスに要する作業が軽減され、営業への負担が大幅に改善される。

また、これまで横梁にはブラケットなどを溶接して台車枠を構成していたが、本実施形態の台車５０では、台車枠６０を構成した後からでも簡単に取り付けられるようになった。その取り付けに際しては、例えば図１１に示すように、固定用凹溝７０と凸部７７ａを嵌合させてブラケット７５をボルトで締結するが、その嵌め合わせによってボルト穴の位置決めを容易に行うことができる。しかも、主電動機６２を下顎７８ｍに当てて作業するため、その支えによって位置決めや作業が行いやすくなっている。

従来は溶接付けしていた配管や配線に関しても、図１３に示すように、ライン受けブラケット９１の簡単な取り付けによって、溶接なしで配管などの保持が可能になった。更に、横梁５２の固定用凹溝７０は軸方向に連続して形成されているため、不連続とした場合の強度不足をなくしている。また、固定用凹溝７０が連続していることによってブラケットなどの取り付け位置を自由に設定できる。そして、横梁５２は角形パイプであって、固定用凹溝７０は４面に各２列で形成されているため、上下方向からだけではなく横方向からもボルト締めができるようになり、取り付け方のバリエーションが増え、対象によってより強固に締結することが可能になった。

また、ボルトによる締結部分は、例えば図１１に示すように、横梁５２の固定用凹部７０とブラケット７５やアダプタ８１の凸部７７ａ，８１ａを嵌合させ、その嵌合部分によって主電動機６２の取り付けによってかかる剪断力を受けるようにしている。従って、主電動機６２のように荷重の大きいものの場合にでも、高強度のボルトによる強固な締め付けが必要なくなり、軽量素材の選択が可能になる。例えばブラケット７５やアダプタ８１などに軽量素材を選択した場合、高強度のボルトによる強固な締め付けを行うと、ボルトの座面陥没や応力腐食割れなどが発生する可能性があるが、そうした問題を解消できる。

更に、本実施形態の台車５０では、側梁５１と横梁５２との接合について直接溶接することなく、ボルトによって締結した接合を行うようにしたため、横梁５２自身の交換も容易になった。また、本実施形態の横梁５２は表面が複雑な形状をしているため、直接溶接しようとすれば側梁５１への孔加工や、溶接接合後の応力集中などによる強度問題が生じるが、側梁５１に対しては固定用パイプ１１１を接合することで、そうした問題を解消している。

続いて、図１８及び図１９は、図１５乃至図１７で示した側梁と横梁の接合構造の変形例を示した図である。前記接合構造とは、横梁５２を側梁５１に対して直接溶接することなくボルトによって接合させる構造で有る点で同様であるが、本実施形態では、凹凸をなくした円筒形状の横梁１２２を側梁１２１に対しボルトで接合させる構造である。図１８は、図９に示す鉄道車両用台車の側面において空気バネ受け６４に相当する箇所を示した拡大図である。また、図１９は、その空気ばね受け１２５に構成された側梁１２１と横梁１２２との接合部について示した図１８Ｍ−Ｍ断面図である。

側梁１２１には枕木方向に貫通した円形の孔に円筒形状の固定用パイプ１２３が予め溶接接合されている。前後に配置された２つの固定用パイプ１２３に対して掛け渡すように空気ばね受け１２５が構成されている。固定用パイプ１２３内には、台車中央側から横梁１２２の端部が挿入される。径の異なる横梁１２２と固定用パイプ１２３との間には隙間が形成され、そこに挿入された締結部材１３０によって横梁１２２が側梁１２１に締結されている。

締結部材１３０は、横梁１２２の外周面と固定用パイプ１２３の内周面に当てられる、内周管１３１と外周管１３２が配置され、その間に環状の楔部材１３３，１３４が設けられている。内周管１３１および外周管１３２は、円の一部が切れたＣ形をしており、軸方向断面は、図１９に示すように中央側に向けて肉厚になるようにテーパ面になっている。そして、内周管１３１および外周管１３２には、肉厚の中央部分に凹部１３１ａ，１３２ａが形成されている。楔部材１３３，１３４は、内周管１３１および外周管１３２に合わせてテーパ面が形成され、その先端には凹部１３１ａ，１３２ａに入り込む凸部１３３ａ，１３４ａが形成されている。そして、楔部材１３３，１３４には、ボルト１３５を通す複数の貫通穴が形成され、楔部材１３４の貫通穴には雌ネジが形成されている。

そこで、本実施形態では、図１９に示すように横梁１２２と固定用パイプ１２３の間に締結部材１３０が挿入され、図１８に示しているように、複数のボルト１３５が締め付けられる。それにより、楔部材１３３がボルト１３５のヘッドに押され、また楔部材１３４はボルト１３５の螺合によって、それぞれ締結部材１３０の中央側に引き寄せられる。こうした一対の楔部材１３３，１３４の変位は、そのテーパ面によって内周管１３１と外周管１３２とをそれぞれ径方向に押し広げるように作用する。そして、その内周管１３１と外周管１３２とが、横梁１２２と固定用パイプ１２３にそれぞれ押し付けられ、その摩擦力によって側梁１２１と横梁１２２が一体に組み立てられる。

次に、図２０は、更に１８及び図１９に示した側梁と横梁の接合構造の変形例を示した図であり、図１９に対応した図面図である。同じ構成部材については同じ符号を付している。本実施形態では、図１９に示すものと同様に、横梁１２２と固定用パイプ１２３の間に締結部材１３０が挿入され、ボルト１３５が締め付けられる。それにより、楔部材１３３，１３４がそれぞれ締結部材１３０の中央側に引き寄せられ、そのテーパ面によって内周管１３１と外周管１３２が径方向に押し広げられる。そのため、内周管１３１と外周管１３２が、横梁１２２と固定用パイプ１２３にそれぞれ押し付けられ、摩擦力によって側梁１２１と横梁１２２が一体に締結される。

更に、本実施形態では、固定用パイプ１２３の台車内側端部に、環状に形成された断面Ｌ字形のチリ除け１２６が横梁１２２との隙間を塞ぐように固着されている。そのチリ除け１２６は、ゴム材で形成されている。一方、固定用パイプ１２３は、台車外側端部に蓋部材１２７を当てて塞がれている。横梁１２２には、その管内に剛性を高めるための内蓋１２４が接合されており、その内蓋１２４と蓋部材１２７とは、その間に緩衝ゴム１２８を挟んで一又は二以上のボルト１２９によって締結されている。従って、本実施形態では、接合部への異物の混入を防止するとともに、側梁１２１と横梁１２２とがボルト１２９を介してより強固に締結される。更に、蓋部材１２７は、締結部材１３０が仮に弛んだ場合にでも横梁１２２が側梁１２１から抜け出ることを防止する。

以上、本発明に係る鉄道車両用台車について実施形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、横梁に取り付ける台車構成要素としてユニットブレーキ、主電動機、駆動装置及び配管・配線を示して説明したが、この他の踏面清掃装置など様々なものが該当する。
また、第２実施形態では、側梁５１側の固定用パイプ１１１に横梁５２を挿入し、金属材料からなるくさび１１３によって強固に締め上げるよう構成したが、ここに弾性部材を介在させて側梁５１と横梁５２との結合部を変形可能な柔構造としてもよい。

第１実施形態の鉄道車両用台車を示した平面図である。 第１実施形態の鉄道車両用台車を示した側面図である。 ユニットブレーキの取り付け構造を示した図１のＡ−Ａ矢視図である。 主電動機の取り付け構造を示した図１のＢ−Ｂ矢視図である。 駆動装置を支持するための構造を示した図１のＣ−Ｃ矢視図である。 配管や配線を支持するライン受けの取り付け構造を示した図である。 ツナギ梁４の取り付け構造を示した図１のＤ−Ｄ断面図である。 第２実施形態の鉄道車両用台車を示した平面図である。 第２実施形態の鉄道車両用台車を示した側面図である。 ユニットブレーキの取り付け構造を示した図８のＥ−Ｅ矢視図である。 主電動機の取り付け構造を示した図８のＦ−Ｆ矢視図である。 駆動装置を支持するための構造を示した図８のＧ−Ｇ矢視図である。 配管や配線を支持するライン受けの取り付け構造を示した図である。 ツナギ梁の取り付け構造を示した図８のＨ−Ｈ矢視図である。 側梁と横梁との接合部について示した図９のＩ−Ｉ断面図である。 側梁と横梁との接合部を示した図１５のＪ−Ｊ断面図である。 側梁と横梁との接合部を示した図１５のＫ−Ｋ断面図である。 側梁と横梁とのボルトによる接合構造について空気バネ受け部を示した図である。 側梁と横梁とのボルトによる接合構造を示した図１８Ｍ−Ｍ断面図である。 図１９の接合構造について変形例を示した図である。

符号の説明

１ 鉄道車両用台車
２ 側梁
３ 横梁
４ ツナギ梁
５ 車輪
７ 輪軸
１２ ユニットブレーキ
１３ 主電動機
１４ 駆動装置
２０ 固定用凸部
２７ ブラケット
２８ アダプタ
３１ 吊受けブラケット
３２ アダプタ
３１ｆ 凹溝

Claims (10)

1. レールに沿って配置された左右の側梁に対して枕木方向に配置された横梁が接合され、その横梁に対して装置や配線など所定の台車構成要素が取り付けられた鉄道車両用台車において、
   前記台車構成要素は、ブラケットなどの固定手段を介して前記横梁に取り付けられるものであり、その取り付け部分には、前記横梁と固定手段とに凹部と凸部のいずれか一方がそれぞれ形成され、嵌り合った当該凹部と凸部の嵌合部においてボルトによる締結が行われるようにしたものであり、
   前記横梁に形成された凹部又は凸部は、中空パイプである当該横梁の外周面に対して軸方向に連続して形成され、且つ、上下の各方向又は上下及び横の各方向のそれぞれに、周方向に見て複数形成されていることを特徴とする鉄道車両用台車。
2. 請求項１に記載する鉄道車両用台車において、
   前記固定手段は、前記横梁の上下の各方向に設けられた凹部又は凸部に嵌合する別部材であることを特徴とする鉄道車両用台車。
3. 請求項１に記載する鉄道車両用台車において、
   前記固定手段は、前記横梁の上方に設けられた凹部又は凸部に嵌合する凸部又は凹部を有し、前記台車構成要素に対して一体に設けられ又は締結して設けられたブラケットと、前記横梁の下方に設けられた凹部又は凸部に嵌合する凸部又は凹部を有し、前記台車構成要素に対して横方向から締結するようにしたアダプタであることを特徴とする鉄道車両用台車。
4. 請求項３に記載する鉄道車両用台車において、
   前記アダプタは、前記台車構成要素を支える下顎が突設されたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
   レール方向に２本配置された前記横梁同士がツナギ梁によって連結されるものであり、当該ツナギ梁の連結部分には、前記横梁の凹部又は凸部に嵌り合う凸部又は凹部が形成され、その凹部又は凸部の嵌合部分にボルトによる締結が行われるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
6. 請求項５に記載する鉄道車両用台車において、
   前記ツナギ梁は、上ブロックと下ブロックとが上下方向に重ね合わされボルトによって一体に締結されるものであって、その上ブロックと下ブロックとが当接する部分には凹部と凸部のいずれか一方がそれぞれに形成され、当該凹部と凸部とが上下方向に嵌合して一体になるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
   前記側梁を枕木方向に突き抜けた２本の前記横梁の当該突き抜け部分に空気バネ受けが連結されたものであり、当該空気バネ受けの連結部分には、前記横梁の凹部又は凸部に嵌り合う凸部又は凹部が形成され、その凹部又は凸部の嵌合部分にボルトによる締結が行われるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
   前記側梁には枕木方向に貫通した固定用パイプが一体に設けられ、その固定用パイプに挿入された前記横梁と当該固定用パイプとの隙間にくさびが差し込まれ状態で、前記横梁の固定用パイプに対する軸方向の移動が止め部材によって拘束されるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。
9. 請求項８に記載する鉄道車両用台車において、
   前記固定用パイプは、その内周面が当該台車の中央側にかけて径を小さくするようにしたテーパ面であり、
   前記くさびは、前記横梁の表面に形成された凹部又は凸部の形状に合わせて形成された楔部材であり、
   前記止め部材は、前記固定用パイプに対して台車内側から当接するように前記横梁に固定されたストッパと、前記固定用パイプ内で前記くさびを台車中央側に押圧した状態で前記横梁の端部に固定された押え板であることを特徴とする鉄道車両用台車。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載する鉄道車両用台車において、
    前記横梁は、押出成形によってつくられたものであることを特徴とする鉄道車両用台車。

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