JP6026288B2 - 鉄道車両用台車の軸箱支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用台車の軸箱支持装置に関し、特に円筒積層ゴムの取り扱いが容易な軸箱支持装置に関する。

鉄道車両を安定した状態で高速走行させるため、鉄道車両の台車には、台車枠を輪軸に対して弾性支持する軸箱支持装置が設けられている。その軸箱支持装置には、下記特許文献１に記載のウイング式軸箱支持装置や、下記特許文献２に記載のタンデム式軸箱支持装置がある。図７は、そのタンデム式軸箱支持装置を示した断面図であり、図８は、ウイング式軸箱支持装置を示した断面図である。

図７に示すタンデム式軸箱支持装置１１０は、側梁１１１の端部にバネ帽１１２が設けられ、その筒部内にコイルバネ１１３と円筒積層ゴム１１４が配置されている。また、軸箱体１１５の支持腕１１６と側梁１１１との間に円筒積層ゴム１１７が設けられ、側梁１１１の端部側にダンパ１１８が設けられている。バネ帽１１２の筒部１２１内には軸バネ座１２２が配置され、軸箱体１１５上面に固設された支軸１２３との間に円筒積層ゴム１１４が保持されている。一方、円筒積層ゴム１１７は、軸箱体１１５の支持腕１１６と側梁１１１に固定された支軸１２４によって保持されている。

次に、図８に示すウイング式軸箱支持装置１３０は、台車枠（側梁１３１）と軸箱体１３２との間に、軸受１３３を前後に挟んでコイルバネ１３５が配置され、そのコイルバネ１３５内に円筒積層ゴム１３６が設けられている。円筒積層ゴム１３６は、台車枠１３１に垂設された支軸１３７と、軸箱体１３２に固定された軸バネ座１３８によって保持されている。

特開２００３−０６３３９５号公報 特開２００２−３６２３６２号公報

ところで、こうした軸箱支持装置１１０，１３０を構成する円筒積層ゴム１１４，１１７，１３６は、そのゴム部材が経年劣化することにより特性の変化が起こり得るため、定期的な交換が必要である。しかし、図７に示すタンデム式の軸箱支持装置１１０は、円筒積層ゴム１１４がバネ帽１１２内に組み込まれており、図８に示すウイング式軸箱支持装置１３０は、側梁１３１と軸箱体１３２とに挟み込まれたコイルバネ１３５内に配置されているため、共に円筒積層ゴムの確認や交換を行うには輪軸と台車枠を上下方向に切り離す必要があり、大がかりな作業になってしまっていた。このように、従来の鉄道車両用台車の軸箱支持装置は、円筒積層ゴムの取り扱いが非常に不便であった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、円筒積層ゴムの取り扱いが容易な鉄道車両用台車の軸箱支持装置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の軸箱支持装置は、台車枠と軸箱体との間に上下方向および水平方向の荷重を受ける弾性支持部であり、軸箱体側および台車枠側に設けられた各々のバネ受部に挟み込まれたコイルバネと、前記コイルバネの内側に配置され、一方の前記台車枠又は軸箱体に取り付けられた支軸が中心部に挿入されるとともに、他方の前記軸箱体又は台車枠に固定された軸バネ座によって外周部が保持された円筒積層ゴムとを有するものであって、前記軸バネ座は、前記円筒積層ゴムを保持する円筒形状の保持部と、前記保持部の端部に周状に張り出したフランジ部とを備えたものであり、前記軸箱体側又は台車枠側のバネ受部には、上方又は下方に開口した取付孔が形成され、前記軸バネ座は、前記保持部が前記取付孔から挿入され、前記フランジ部が前記バネ受部に対してボルトによって着脱可能に固定されたものであり、前記フランジ部には複数の貫通孔が形成され、その貫通孔を通したボルトを前記バネ受部に形成された複数のネジ穴に締め付けることにより、前記軸バネ座を着脱可能に固定するものであり、前記貫通孔が、前記ネジ穴の数よりも多いことを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両用台車の軸箱支持装置は、前記円筒積層ゴムが、前記支軸に対する上下方向の位置変位が可能であり、前記支軸に嵌め合わされた円筒部材が前記円筒積層ゴムを上下から支える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の軸箱支持装置は、前記軸箱体側に設けられた軸箱体側バネ受部が、その軸箱体からレール方向に沿って張り出した張り出し部であり、前記台車枠側に設けられた台車枠側バネ受部が、その台車枠を構成する側梁に取り付けられた前記支軸のフランジ部であり、前記軸箱体側バネ受部には、取付孔が形成され、下方から挿入された前記軸バネ座のフランジ部がボルトによって着脱可能に固定さ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の軸箱支持装置は、前記台車枠を構成する側梁端部にバネ帽が形成され、前記バネ帽は、上下方向に貫通した筒体と、前記バネ帽の上方開口部を塞ぐバネ受盤とを有し、前記台車枠側に設けられた台車枠側バネ受部は、前記バネ帽の前記上方開口部を塞ぐバネ受盤であり、前記軸箱体側に設けられた軸箱体側バネ受部は、前記バネ帽の下に位置する軸箱体上に取り付けられた前記支軸のフランジ部であり、前記バネ受盤には、取付孔が形成され、上方から挿入された前記軸バネ座のフランジ部がボルトによって着脱可能に固定されたものであることが好ましい。

本発明によれば、軸箱体側又は台車枠側のバネ受部に取付孔が形成され、その取付孔に保持部を挿入した軸バネ座をボルトを使用して着脱可能に固定するようにしたため、その軸バネ座によって保持した円筒積層ゴムの取り扱いが容易になる。従って、従来のように輪軸から台車枠を切り離す必要がなくなり、ボルトによる軸バネ座の着脱を行うだけで円筒積層ゴムのメンテナンスなどを行うことが可能になる。また、こうした構造の軸箱支持装置によれば、保持部に対する円筒積層ゴムの位置を変位させたり、バネ受部に対するフランジ部の周方向の位置を変えたりして軸バネ座を固定することで、円筒積層ゴムによる前後左右方向の剛性について比較試験を容易に行うことができる。

鉄道車両用台車の軸箱支持装置の第１実施形態を示した断面図である。 第１実施形態の軸箱支持装置を下方から示した底面図である。 図１に示す円筒積層ゴムを水平方向に切断した状態を示した断面図である。 第１実施形態の軸箱支持装置で円筒積層ゴムの配置を変更した断面図である。 鉄道車両用台車の軸箱支持装置の第２実施形態を示した断面図である。 第２実施形態の軸箱支持装置を上方から示した平面図である。 従来のタンデム式軸箱支持装置を示した断面図である。 従来のウイング式軸箱支持装置を示した断面図である。

次に、本発明に係る鉄道車両用台車の軸箱支持装置について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、鉄道車両用台車の軸箱支持装置の第１実施形態を示した断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であり、図２は、その軸箱支持装置を下方から示した底面図である。鉄道車両用台車は、レール方向に沿った左右の側梁１が枕木方向に沿った不図示の横梁によって連結された台車枠によって構成され、その前後に輪軸が配置されている。

輪軸は、軸箱体２の軸受部２ａに軸支され、その軸箱体２と台車枠（特に側梁１）との間に、走行時の台車を弾性支持する軸箱支持装置１０が構成されている。本実施形態の軸箱支持装置１０はウイング式軸箱支持装置である。そこで先ず、軸箱体２には、レール方向に沿った前後方向にバネ受部１１が張り出している。各々のバネ受部１１には、側梁１との間にコイルバネ１２と円筒積層ゴム１３とが装着される。コイルバネ１２は、台車枠と軸箱体２との間の上下方向の荷重を受けるものであり、円筒積層ゴム１３は、台車枠と軸箱体２との間の水平方向の荷重を受けるものである。

バネ受部１１には鉛直方向に貫通した取付孔１１ａが形成され、その取付孔１１ａに挿入された軸バネ座１６がバネ受部１１に対してネジ止めされている。軸バネ座１６は、円筒積層ゴム１３を保持する円筒形状の保持部１６ａを有し、その下端には周状に張り出したフランジ部１６ｂが形成されていている。フランジ部１６ｂには複数の貫通孔１６１が形成され、下から通す４本のボルト１７によって軸バネ座１６がバネ受部１１に固定される。バネ受部１１の下面には、フランジ部１６ｂが重なる環状の受座面が形成され、そこにはボルト１７のネジ穴が等間隔に４カ所形成されている。

コイルバネ１２は、上下にあるバネ受部１１と側梁１に挟み込まれた状態で組み付けられている。一方、軸バネ座１６は、保持部１６ａがバネ受部１１を貫通して上方に突き出しており、コイルバネ１２の内側に下方から挿入されている。そして、台車枠（側梁１）側には支軸２１が固定され、コイルバネ１２の中心に位置するように垂設されている。支軸２１は、その下端側が円筒積層ゴム１３の内周管１３５（図３参照）に挿入され、台車枠（側梁１）と軸箱体２とが円筒積層ゴム１３を介して連結されている。

支軸２１は、その上端部にフランジ部２１ａと位置決突起２１ｂが形成され、そのフランジ部２１ａには下方からコイルバネ１２が当てられている。一方、側梁１には下面に嵌合孔が形成され、そこにはバネ受盤２３の凸部２３ａがはめ込まれている。バネ受盤２３は、円盤形状の中心部に円筒状に突設された凸部２３ａが形成されたものであり、そうしたバネ受盤の凸部２３ａには支軸２１の位置決突起２１ｂがはめ込まれて一体になっている。

ここで、図３は、円筒積層ゴム１３を水平方向に切断した状態を示した断面図である。円筒積層ゴム１３は、円弧状に湾曲した大きさの異なる複数のゴムプレート１３１と、同じく円弧状に湾曲した大きさの異なる複数の金属プレート１３２とが重ね合わされ、扇形に形成された一対の積層バネ部１３０によって構成されている。一対の積層バネ部１３０は、対称的に配置され、内側の内周管１３５と外側の外周管１３６によってそれぞれ挟み込まれるようにして一体になっている。この円筒積層ゴム１３は、その外周管１３６が保持部１６ａ内に圧入され、軸バネ座１６と一体の部品として取り扱われる。

軸箱支持装置１０として組み付けられた円筒積層ゴム１３は、図１に示すように、下方に延びた支軸２１が内周管１３５に挿入され、外周管１３６が軸バネ座１６の保持部１６ａに圧入されている。そして、支軸２１の下端には、円筒積層ゴム１３を位置決めする係止ブロック２５が取り付けられ、上下方向に位置決めされている。係止ブロック２５は、端面が内周管１３５とほぼ同じかそれ以上の径で形成された円筒部材であり、中心部に貫通孔が形成されている。支軸２１の下端にはネジ穴が形成され、係止ブロック２５を貫通したボルト２６によって締め付けられる。

こうした軸箱支持装置１０は、側梁１に対してバネ受盤２３や支軸２１を装着した状態で、軸箱体２のバネ受部１１と台車枠の側梁１との間に挟み込むようにしてコイルバネ１２が組み付けられる。コイルバネ１２の中心部には支軸２１が延び、そこに円筒積層ゴム１３が組み込まれる。円筒積層ゴム１３は、一体となった軸バネ座１６がバネ受部１１の下側から取付孔１１ａ内に挿入され、内周管１３５が支軸２１に嵌め合わされる。軸バネ座１６は、バネ受部１１の受座面にフランジ部１６ｂが当てられ、ボルト１７の締め付けによって軸箱体２に固定される。また、支軸２１には下端面に係止ブロック２５が当てられ、ボルト２６によって締結される。

よって、本実施形態の軸箱支持装置１０によれば、軸バネ座１６に円筒積層ゴム１３を一体に設け、その軸バネ座１６を軸箱体２に対してバネ受部１１の下側から出し入れ可能にし、ボルト１７によって着脱を行うようにしたため、円筒積層ゴム１３の取り扱いが極めて容易になった。経年劣化した円筒積層ゴム１３の交換を行う場合には、ボルト１７，２６を外して軸箱体２から軸バネ座１６を抜き取り、新しい円筒積層ゴム１３に入れ替えた軸バネ座１６を再び装着してボルト１７，２６を締め付けるだけでよい。こうして従来のように輪軸から台車枠を切り離す必要がなくなり、メンテナンスなどを行うのに極めて有効である。

ところで、こうした軸箱支持装置１０によれば、コイルバネ１２によって台車枠が弾性的に支持され、水平方向にはコイルバネ１２の水平剛性と円筒積層ゴム１３の圧縮剛性によって輪軸が支持される。そのため、曲線走行時に遠心力によって曲線外側に輪軸が移動し、踏面形状にしたがって内外輪の半径差が生じても、外側輪が前方へ進むことによりレールとの間の大きなすべりを発生させることなく曲線部を円滑に走行できる。

軸箱支持装置１０では、こうしてコイルバネ１２と円筒積層ゴム１３によって上下方向や水平方向の変位に対して荷重を受けているが、そのうち水平方向の剛性が走行安定性や曲線通過性能に対して寄与している。例えば、円筒積層ゴムによる前後方向の剛性が高い場合には、曲線部の通過に際してアタック角が大きくなってしまい走行の安定性によくない結果となる。その一方で、剛性を下げれば輪軸の持つ自己操舵性によってアタック角が減少して横圧が下がり走行安定性が高まるが、輪軸蛇行動などが発生し易くなる。そのため、円筒積層ゴム１３による剛性を適切なものにすることが望まれる。

この点について本実施形態の軸箱支持装置１０によれば、円筒積層ゴムの配置を容易に変更することができ、適切な前後左右方向の剛性を探るための試験を容易に行うことが可能になる。図４は、前記第１実施形態の軸箱支持装置１０において円筒積層ゴム１３の配置を変更した場合の断面図であるが、ここでは図１の軸バネ座１６のみを変更している。すなわち、図４に示す軸バネ座２８は、円筒積層ゴム１３を保持する円筒形状の保持部２８ａの寸法が長く形成され、その先端部に円筒積層ゴム１３を圧入することで、組み付けた時の位置が側梁１に近づいている。

このとき、係止ブロック２５との間に距離できるため、その間には円筒形状の隔テ金１８が支軸２１に複数個取り付けられ、円筒積層ゴム１３が下方から支持される。なお、図１の場合には、係止ブロック２５が円筒積層ゴム１３を直接支持するため、隔テ金１８は円筒積層ゴム１３の上に配置されている。円筒積層ゴム１３は、係止ブロック２５によって下方が支持され、隔テ金１８を支軸２１に嵌めることにより上下方向のガタをなくしている。

よって、図４に示すように軸バネ座２８に変更するだけで、円筒積層ゴム１３の位置を側梁１側に近づけることができ、前後左右方向の剛性について図１とは異なる形態の比較試験を容易に行うことができる。また、図１や図４に示すいずれの場合にでも、例えば図２に示すフランジ部１６ｂの貫通孔１６１の間隔で軸バネ座１６，２８を周方向にずらすことにより、図２に示す円筒積層ゴム１３の向きを変え、この場合も前後左右方向の剛性について比較試験を容易に行うことができる。本実施形態の軸箱支持装置１０によれば、こうした円筒積層ゴム１３による剛性試験などを行う場合にでも取り扱いが非常に容易である。

次に、鉄道車両用台車の軸箱支持装置について第２実施形態を説明する。前記実施形態がウイング式の軸箱支持装置であったのに対し、本実施形態はタンデム式の軸箱支持装置である。図５は、鉄道車両用台車の軸箱支持装置の第２実施形態を示した断面図（図６のＢ−Ｂ断面図）であり、図６は、その軸箱支持装置を上方から示した平面図である。

本実施形態の軸箱支持装置３０は、第１実施形態と同じく、鉄道車両の台車枠（側梁３１）と輪軸を軸支した軸箱体３２との間に設けられているが、その位置は輪軸を軸支する軸受部３２ａの上部である。つまり、軸受部３２ａの上部には側梁３１の端部に形成されたバネ帽３３が位置し、その中にコイルバネ３５と第１円筒積層ゴム３６が設けられている。バネ帽３３は、上下方向に貫通した筒体３３ａが側梁３１の端部に溶接され、上方開口部がバネ受盤３３ｂによって塞がれている。

一方、軸箱体３２には第１支軸３７が起立した状態で固定され、筒体３３ａ内に挿入されている。コイルバネ３５は、バネ帽３３のバネ受盤３３ｂと軸箱体３２に固定された第１支軸３７のフランジ部３７ａとの間に挟み込まれている。バネ受盤３３ｂは、ドーナッツ形状をした板材であり、中心にあけられた取付孔３３１を通して軸バネ座３８が取り付けられる。軸バネ座３８には第１実施形態と同様に第１円筒積層ゴム３６が保持されているが、本実施形態では、その軸バネ座３８が上下逆向きに配置され、着脱が上方に開いたバネ受盤３３ｂの取付孔３３１に対して行われる。

軸バネ座３８は、第１円筒積層ゴム３６を保持する円筒形状の保持部３８ａが形成され、その上端には周状に張り出したフランジ部３８ｂが形成されている。軸バネ座３８のフランジ部３８ｂには複数の貫通孔３８１が形成され、上から通す４本のボルト３９によってバネ帽３３のバネ受盤３３ｂに軸バネ座３８が固定される。なお、バネ帽３３のバネ受盤３３ｂは、取付孔３３１の周りが肉厚に形成され、フランジ部３８ｂが重なる環状の受座面にボルト３９のネジ穴が等間隔に４カ所形成されている。

第１円筒積層ゴム３６は、第１実施形態の円筒積層ゴム１３と同じように、円弧状に湾曲した大きさの異なる複数のゴムプレートと金属プレートが重ね合わされたものであり、軸バネ座３８の保持部３８ａ内に圧入されている。従って、この第１円筒積層ゴム３６も軸バネ座３８と一体の部品として取り扱われる。そこで、軸バネ座３８は、第１円筒積層ゴム３６をもった保持部３８ａがバネ受盤３３ｂを貫通し、バネ帽３３内にあるコイルバネ３５の内側に挿入される。第１円筒積層ゴム３６は、上方に突き出した第１支軸３７に嵌め合わされる。第１支軸３７の先端には止めナット４１が螺合し、その止めナット４１と支軸３７に嵌められた筒状の隔テ金４２とによって、第１円筒積層ゴム３６が上下から挟み込まれて位置決めされている。

更に、この軸箱支持装置３０には、軸箱体３２に対し側梁３１に沿って支持腕４３が延び、軸箱体３２の支持腕４３と側梁３１との間に第２円筒積層ゴム４５が設けられている。支持腕４３は筒状に形成され、そこに第２円筒積層ゴム４５が圧入されている。この第２円筒積層ゴム４５も第１実施形態の円筒積層ゴム１３と同じように構成されたものである。

側梁３１には第２支軸４６が垂設され、支持腕４３内の第２円筒積層ゴム４５を貫通している。第２支軸４６には押え金４７が螺合し、第２円筒積層ゴム４５に下方から当てられて位置決めしている。そして、軸受部３２ａを挟んだ反対側には、側梁３１の端部と軸箱体３２との間にダンパ４８が設けられている。なお、第１円筒積層ゴム３６は、図６に示すように、円筒積層ゴ３６を構成している一対の積層バネ部（図６上下方向）が側梁３１に直交する枕木方向になるように配置され、第２円筒積層ゴム４５は、図２に示すものと同様にレール方向に配置されており、両者は９０度ずれている。

こうした本実施形態の軸箱支持装置３０によれば、軸バネ座３８に第１円筒積層ゴム３６を一体に設け、その軸バネ座３８をバネ帽３３に対して上側から出し入れ可能にし、ボルト３９によって着脱を行うようにしたため、第１円筒積層ゴム３６の取り扱いが極めて容易になった。経年劣化した第１円筒積層ゴム３６の交換を行う場合には、ボルト３９を外してバネ帽３３から軸バネ座３８を抜き取り、新しい第１円筒積層ゴム３６に入れ替えた軸バネ座３８を再び装着してボルト３９を締め付けるだけでよい。こうして従来のように輪軸から台車枠を切り離す必要がなく、メンテナンスなどを行うのに極めて有効である。

また、具体的に図示していないが、本実施形態の軸箱支持装置３０でも、図４に示すように第１円筒積層ゴム３６の配置を変更することができ、適切な剛性を探るための試験を容易に行うことが可能になる。例えば、図５に示す軸バネ座３８よりも保持部の寸法が長い軸バネ座を使用し、第１円筒積層ゴム３６の位置を低くすることができる。このとき、図５に示す隔テ金４２は第１円筒積層ゴム３６と止めナット４１との間に、その位置が変えられる。また、軸バネ座３８を、そのフランジ部３８ｂに形成した貫通孔３８１の間隔で周方向にずらすことにより、第１円筒積層ゴム３６の向きを変え、前後左右方向の剛性について比較試験を容易に行うことができる。このように、本実施形態の軸箱支持装置３０でも、第１円筒積層ゴム３６による剛性試験などを行う場合に取り扱いが非常に容易である。

以上、本発明に係る鉄道車両用台車の軸箱支持装置について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１ 側梁
２ 軸箱体
１０ 軸箱支持装置
１１ バネ受部
１２ コイルバネ
１３ 円筒積層ゴム
１６ 軸バネ座
１６ａ 保持部
１６ｂ フランジ部
１７ ボルト
２１ 支軸

Claims (4)

1. 台車枠と軸箱体との間に上下方向および水平方向の荷重を受ける弾性支持部であり、軸箱体側および台車枠側に設けられた各々のバネ受部に挟み込まれたコイルバネと、前記コイルバネの内側に配置され、一方の前記台車枠又は軸箱体に取り付けられた支軸が中心部に挿入されるとともに、他方の前記軸箱体又は台車枠に固定された軸バネ座によって外周部が保持された円筒積層ゴムとを有する鉄道車両用台車の軸箱支持装置において、
   前記軸バネ座は、前記円筒積層ゴムを保持する円筒形状の保持部と、前記保持部の端部に周状に張り出したフランジ部とを備えたものであり、
   前記軸箱体側又は台車枠側のバネ受部には、上方又は下方に開口した取付孔が形成され、
   前記軸バネ座は、前記保持部が前記取付孔から挿入され、前記フランジ部が前記バネ受部に対してボルトによって着脱可能に固定されたものであり、
   前記フランジ部には複数の貫通孔が形成され、その貫通孔を通したボルトを前記バネ受部に形成された複数のネジ穴に締め付けることにより、前記軸バネ座を着脱可能に固定するものであり、前記貫通孔が、前記ネジ穴の数よりも多いことを特徴とする鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
2. 請求項１に記載する鉄道車両用台車の軸箱支持装置において、
   前記円筒積層ゴムは、前記支軸に対する上下方向の位置変位が可能であり、前記支軸に嵌め合わされた円筒部材が前記円筒積層ゴムを上下から支えるものであることを特徴とする鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
3. 請求項１または請求項２に記載する鉄道車両用台車の軸箱支持装置において、
   前記軸箱体側に設けられた軸箱体側バネ受部は、その軸箱体からレール方向に沿って張り出した張り出し部であり、前記台車枠側に設けられた台車枠側バネ受部は、その台車枠を構成する側梁に取り付けられた前記支軸のフランジ部であり、前記軸箱体側バネ受部には、取付孔が形成され、下方から挿入された前記軸バネ座のフランジ部がボルトによって着脱可能に固定されたものであることを特徴とする鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
4. 請求項１または請求項２に記載する鉄道車両用台車の軸箱支持装置において、
   前記台車枠を構成する側梁端部にバネ帽が形成され、
   前記バネ帽は、上下方向に貫通した筒体と、前記バネ帽の上方開口部を塞ぐバネ受盤とを有し、
   前記台車枠側に設けられた台車枠側バネ受部は、前記バネ帽の前記上方開口部を塞ぐバネ受盤であり、前記軸箱体側に設けられた軸箱体側バネ受部は、前記バネ帽の下に位置する軸箱体上に取り付けられた前記支軸のフランジ部であり、前記バネ受盤には、取付孔が形成され、上方から挿入された前記軸バネ座のフランジ部がボルトによって着脱可能に固定されたものであることを特徴とする鉄道車両用台車の軸箱支持装置。

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