JP5280912B2 - 鉄道車両の台車 - Google Patents

Description

本発明は、レール上を走行する鉄道車両が脱線したときに、台車枠に対する軸箱の過大な傾斜や変位を防止して、車両の転覆を防止する台車ガイド機能を備えた台車に関する。特には、台車の軽量化や高速走行追随性に有効なＳミンデン式の軸箱支持方式が採用されている台車においても、台車ガイド機能を有効に発揮できるように改良を加えた台車に関する。

本発明者らは、脱線後の車両の転覆を防止する機能を備えた台車として、軸箱の下面にストッパ（逸脱防止ガイド）を備えた装置を提案した（特許文献１参照）。このストッパは、車輪がレールから逸脱した際にレールに接触して、レールをガイドと車輪とではさみ、車両が車幅向に所定以上傾斜又は変位しないように拘束するものである。

図２は、ストッパを備えた台車の一例を説明する図である。
この図は、Ｓミンデン式の軸箱支持方式の台車を示す。Ｓミンデン式とは、上下２枚の板バネで、軸箱を台車枠の中心から片持ち式に支持する方式である。
鉄道車両の車輪１は車軸（図示されず）に固定されており、この車軸の軸受（図示されず）は、軸箱３に収められている。軸箱３は、軸バネ５（コイルスプリング）によって、台車枠の側梁７に対して上下方向に支持されている。軸バネ５は、側梁７の先端に設けられたバネケース８に収容されている。また、軸箱３は、前後方向において、側梁７に対して軸箱支持装置１０で片持ち式に支持されている。この例では、軸箱支持装置は上下に平行に配置された２枚の板バネ１１である。

軸箱３の下面には、下方に延びるストッパ２０が取り付けられている。ストッパ２０は、この例では、側面から見てＴ字型の部材であり、軸箱３の下面に固定される固定片２１と、固定片から垂下するストッパ片２２とを有する。ストッパ片２０は、レールＲと平行な方形のプレートである。

このように構成された台車において、車輪１がレールＲから逸脱すると、図２（Ｂ）に示すように、車輪１は軌道の枕木上を走行するようになり、同時に、ストッパ２０は、レールＲの外側に位置する。そして、車輪１がレールＲからさらに内側（図の左側）に離れようとすると、ストッパ２０のストッパ片２２の内側の面がレールＲの外側の面に接して、車輪１の内側への移動を防止するとともに、車両自体が内側に倒れることを防止する。すなわち、車両の転覆や大きな傾斜を防ぐことができる。

このストッパは、脱線時の車両の転覆防止には有効な方法であり、実際その効果も得られている。ただし、この形態は、台車が堅牢な場合に有効であるが、近年の軽量化された台車や、曲線走行に対応させた柔らかい台車に対しても有効であるかどうかが懸念される。具体的に説明すると、従来では、軸箱支持装置として剛な板バネを使用したり、軸箱を台車枠の前後端の両方向から支持する（ミンデン式、ＩＳ式、アルストムリンク式など）など頑丈な構造であったが、近年では、車両の軽量化や高速車両の曲線追随性に対応させるために、前述のように、軸箱を台車枠中心から片持ち支持式（Ｓミンデン式、軸梁式など）に支持する方法が主となっている。

軸箱支持方式が、剛な板バネを使用したり、軸箱を台車枠の前後端の両方向から支持する方式の場合は、軸箱は、前後方向から剛に支持されているので、前後方向からの衝撃に耐えることができる。
しかし、片持ち式の場合、前後両方向から両持ちで支持する場合に比べて、軸箱の支持力が弱くなる。特に、Ｓミンデン式においては、２枚の板バネの間隔を平行に維持できれば、前後方向から圧縮に強い剛性を発揮できるが、引っ張り方向ほど強い剛性は得られない。このため、軸箱が前後方向などから衝撃を受けると、上下の板バネがそれぞれ異なる変形をして、軸箱の転倒や支持装置の座屈変形などが起こりやすいと予想される。例えば、車輪の脱線後に図２（Ｃ）に示すように、前方にレールＲの継ぎ目板Ｊなどが存在した場合、ストッパ２０に前方向から衝撃が加わる。すると、軸箱支持装置１０である２枚の板バネ１１が座屈し、軸箱３が前方向に傾斜してしまい、ストッパ２０がレールＲから外れてしまうような事態が起こりうる。

なお、脱線した後、車輪は枕木上を走行するが、その際に、車輪によって枕木とレールとを締結する部材が破壊される事態も予想される。そこで、前述のストッパと同様に、脱線時にレールに接触して軸箱の変位や傾斜を防止するとともに、車輪のレールに対する高さ方向の変位も最小にできる装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置は、下方に開いた凹部を有する案内部材であり、軸箱の下面に取り付けられる。脱線すると、この案内部材の凹部にレールの頭部が嵌り込み、車両の傾斜や転覆を防ぐとともに、車輪が枕木上を走行することを防ぐ。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、軽量化された台車や高速車両の曲線追随性を向上させた柔らかい台車、具体的には、Ｓミンデン式の軸箱支持方法を有する台車においても、ストッパがレールから外れて台車ガイド機能を喪失することを防止しうる台車を提供することを目的とする。

本発明のベースとなる鉄道車両の台車は、 車軸軸受を収めた軸箱と、 該軸箱上に配置された軸バネと、 該軸バネ上に搭載された台車枠と、 該台車枠に対して前記軸箱を主に前後方向に支持する軸箱支持装置と、 を備える鉄道車両の台車であって、 前記軸受支持装置は、前記軸箱と前記台車枠中央部との間を結んでほぼ水平方向に延びる上下２枚の板バネを有するとともに、前記軸箱を片持ち式に支持するものであり、 前記軸箱の外面下部には、車両の脱線時にレールの外側面に接する台車ガイド用ストッパが突設されており、 車両脱線時に前記ストッパに衝撃力が加わった際に、前記上下２枚の板バネの座屈を抑制するバネ座屈抑制手段が設けられており、脱線時に前記台車枠に対して前記軸箱が大傾斜・大変異するのを防止することにより、前記ストッパが前記レールから外れて台車ガイド機能を喪失することを防止することを特徴とする。

本発明によれば、台車枠と軸箱との支持構造が上下２枚の板バネによる片持ち支持式の場合においても、車両脱線時にストッパに車両走行方向などから衝撃が加わった際におけるバネの座屈変形を抑制できる。このため、台車枠に対して軸箱が大傾斜等しないように支持され、軸箱のストッパと車輪がレールをはさんでガイドされる脱線時台車ガイド機能を保つことができ、車両の転倒等を防ぐことができる。

本発明においては、 前記バネ座屈抑制手段として、 前記上下２枚の板バネの間に弾性部材が介装されていることとできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軸箱支持構造が、上下２枚の板バネからなる片持ち式（Ｓミンデン式）の場合において、上下２枚の板バネの座屈を抑制するバネ座屈抑制手段を設けたので、車両脱線時にストッパに車両走行方向などから衝撃が加わった際における板バネの座屈変形を抑制できる。このため、台車枠に対して軸箱が大傾斜等しないように支持され、脱線時台車ガイド機能を保つことができ、車両の転倒等を防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る鉄道車両台車の軸箱付近の構造を模式的に説明する図であって、図１（Ａ）は通常走行時の側面図、図１（Ｂ）はバネ座屈抑制手段（ゴムブロック）の一例を示す正面断面図、図１（Ｃ）はバネ座屈抑制手段の他の例を示す側面断面図である。 ストッパを備えた台車の一例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る鉄道車両の台車について説明する。
図１（Ａ）に示すように、鉄道車両の車輪１の車軸軸受（図示されず）は、軸箱３に収められている。軸箱３は、軸バネ５（コイルスプリング）によって、側梁７に対して上下方向に支持されている。この軸バネ５は、台車枠の側梁７の先端に設けられた、下面が開口したバネケース８に収容されている。また、軸箱３は、前後方向において、側梁７に対して、平行な上下２枚の板バネ１１からなる軸箱支持装置１０で支持されている。

２枚の板バネ１１間の長さ方向中央付近には、バネ座屈抑制手段として、弾性を有するゴムブロック（弾性部材）３０が介されている。ゴムブロック３０は円筒形であり、軸芯に軸孔が開けられている。ゴムブロック３０は、図１（Ｂ）に示すように、両板バネ１１に挟まれて、軸孔を貫通するボルト３１とナット３２により、両板バネ１１に固定されている。

図１（Ａ）に示すように、軸箱３の下面には、下方に延びるストッパ２０が取り付けられている。ストッパ２０は、正面から見てＴ字型の部材であり（図２参照）、軸箱３の下面に固定される固定片２１と、固定片から垂下する、レールＲと平行なストッパ片２２とを有する。

前述したように、車輪１がレールＲから逸脱すると、車輪１は軌道の枕木上を走行し、ストッパ２０は、レールＲの外側に位置する。そして、車輪１がレールＲからさらに内側（図の左側）に離れようとすると、ストッパ２０のストッパ片２２の内側の面がレールＲの外側の面に接して、車輪１の内側への移動を防止するとともに、車両自体が内側に倒れることを防止する。

このようにストッパ２０が機能している間、ストッパ２０に前方向から衝撃が加わると、両板バネ１１が座屈変形して軸箱３が前方に傾斜しようとする。しかし、板バネ１１間にゴムブロック３０が存在するため、両バネ１１間の間隔が保持されて、板バネ１１の座屈変形が抑制される。これにより、軸箱３の傾斜がある程度防止され、ストッパ２０をレールＲから外れないように保持することができる。
なお、ゴムブロック３０の弾性により、通常走行時の軸箱３の支持特性は妨げられず、Ｓミンデン式の走行特性は維持される。

ゴムブロック３０を板バネ１１間に固定する手段としては、図１（Ｃ）に示すように、ゴムブロック３０を板バネ１１間に挟み、その周囲を板バネ１１ごと帯状の部材３３で巻き付けて固定する方法がある。また、図１（Ｂ）のようにゴムブロック３０をボルト３１とナット３２で固定し、さらに、その周囲を帯状部材３３で巻き付けて固定してもよい。

１ 車輪 ３ 軸箱
５ 軸バネ ７ 側梁
８ バネケース １０ 軸箱支持装置
１１ 板バネ ２０ ストッパ
２１ 固定片 ２２ ストッパ片
３０ ゴムブロック ３１ ボルト
３２ ナット ３３ 帯状部材

特開平１０−２５０６７８ 特開２００６−１８２２６１

Claims (2)

1. 車軸軸受を収めた軸箱と、
   該軸箱上に配置された軸バネと、
   該軸バネ上に搭載された台車枠と、
   該台車枠に対して前記軸箱を主に前後方向に支持する軸箱支持装置と、
   を備える鉄道車両の台車であって、
   前記軸受支持装置は、前記軸箱と前記台車枠中央部との間を結んでほぼ水平方向に延びる上下２枚の板バネを有するとともに、前記軸箱を片持ち式に支持するものであり、
   前記軸箱の外面下部には、車両の脱線時にレールの外側面に接する台車ガイド用ストッパが突設されており、
   車両脱線時に前記ストッパに衝撃力が加わった際に、前記上下２枚の板バネの座屈を抑制するバネ座屈抑制手段が設けられており、脱線時に前記台車枠に対して前記軸箱が大傾斜・大変異するのを防止することにより、前記ストッパが前記レールから外れて台車ガイド機能を喪失することを防止し、
   前記バネ座屈抑制手段として、前記２枚の板バネ間の長さ方向中央付近にゴムブロックが介されていることを特徴とする鉄道車両の台車。
2. 前記ゴムブロックは円筒形であって、軸芯に軸孔が開けられているとともに、前記２枚のバネに挟まれて、前記軸孔を貫通するボルトにより固定されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の台車。

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