JP6383282B2 - 鉄道車両用台車 - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道車両の車体を支持する台車に関する。
鉄道車両では、車体が台車により支持されている。近年、LRV(Light Rail Vehicle)等の車両も普及しつつあり、車両の低床化を実現する台車も要望されている。特許文献1の台車は、側はりと横はりとから構成される台車枠を正面視で凹状とすることにより、低床化を実現している。
一方で、台車には、乗り心地及び走行安全性を確保することも望まれる。これに対して特許文献2の台車では、一対の側梁と横梁との間に軸受が介設され、側梁が車幅方向(枕木方向)の回転軸回りに回転自在な状態で横梁に支持されている。これによれば、軌道高さの不整等があっても、左右の側梁が軸受部の回転軸回りに相対回転することで、車輪の軌道に対する追従性が向上し、車輪から軌道に付与される鉛直方向の力(輪重)が安定し、脱線が防止できるとされている。
特開2010−274685号公報 特開2011−148367号公報
ところで、特許文献2の場合、側梁が左右非対称に上下に揺動し得ることで輪重抜けが防止されるが、軌道から車輪に付与される車幅方向の力(横圧)を低減することは考慮されていない。横圧(Q)の輪重(P)に対する比Q/P(脱線係数)が所定値以上に大きくなると、車輪のフランジが軌道を乗り上げて脱線する可能性が高まる。よって、脱線を効果的に防止するためには、輪重抜けを防止するだけでなく、横圧も十分に低減できる構成が望まれる。
そして、このような走行安全性を確保しつつ、軽量化かつ低床化した台車も求められる。これに対して、特許文献1の台車は、低床化は実現されているものの、台車枠は複雑な構成になるとともに、軽量化には至っていない。
そこで本発明は、低床化かつ軽量化を図りつつ、走行安全性が確保された台車を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る鉄道車両用台車は、第1及び第2車軸をそれぞれ回転自在に支持する第1及び第2軸受をそれぞれ収容する第1及び第2軸箱と、車幅方向に沿って延び、下方に押圧部材が設けられた横梁と、一端部が前記第1軸箱に支持され且つ他端部が前記第2軸箱に支持された状態で車両長手方向に延び、前記押圧部材に対して相対変位可能に下方から支持する板バネと、前記横梁と前記第1軸箱とを接続した状態で車両長手方向に延び、それぞれの一端部が前記第1軸箱に弾性的に連結される第1上リンク及び第1下リンクと、前記横梁と前記第2軸箱とを接続した状態で車両長手方向に延び、それぞれの一端部が前記第2軸箱に弾性的に連結される第2上リンク及び第2下リンクとを備え、前記第1上リンク及び前記第1下リンクの前記一端部と前記第1軸箱との連結点は、側面視にて前記第1車軸の中心を通る第1仮想直線上に配置され、前記第2上リンク及び前記第2下リンクの前記一端部と前記第2軸箱との連結点は、側面視にて前記第2車軸の中心を通る第2仮想直線上に配置される。
前記構成によれば、横梁と軸箱とを接続する連結部材としての各リンクと、横梁の押圧部材を下方から支持する板バネとが、車両長手方向に延びる簡素な構成とされているので、横梁の位置を下げて車両を低床化しやすくなるとともに、軽量化を図ることができる。更に、第1上リンク及び第1下リンクの各々と第1軸箱とが弾性的に連結され、かつ、第2上リンク及び第2下リンクの各々と第2軸箱とが弾性的に連結されるので、第1及び第2車軸が横梁に対して操舵方向に相対角変位することが可能になる。そして、第1上リンク及び第1下リンクの一端部と第1軸箱との連結点は、側面視にて第1車軸の中心を通る第1仮想直線上に配置され、第2上リンク及び第2下リンクの一端部と第2軸箱との連結点は、側面視にて第2車軸の中心を通る第2仮想直線上に配置されるので、車両長手方向のどちらの向きに走行するときも(前進時も後進時も)、それら仮想直線を基準とし、車軸が軌道の左右方向の曲がりに沿って円滑に自然操舵(回頭)されることとなる。それゆえ、軌道からの横圧の低減に寄与することができる。また、横梁に設けられた押圧部材を板バネが相対変位可能に下方から支持し、かつ、第1及び第2軸箱の各々と横梁とが上下一対のリンクにより個別に接続される構成であるので、横梁と板バネとの間で捩り力が伝達され難く、台車の各軸箱が独立して円滑に上下変位できる。よって、各車輪が軌道の起伏等に追従し易くなり、輪重抜けも効果的に防止できる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、低床化かつ軽量化を図りつつ、走行安全性が確保できる。
第1実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。 図1に示す台車の平面図であって、上半分が下から見た図であり、下半分が上から見た図である。 図1に示す台車の横梁を車両長手方向から見た図である。 第2実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。 図4に示す台車の平面図であって、上半分が下から見た図であり、下半分が上から見た図である。 図5のVI−VI線断面図である。 図6のVII−VII線断面図である。 図7のVIII−VIII線断面図である。 第3実施形態に係る鉄道車両用台車の軸箱とリンクとの連結態様を拡大して模式的に示す側面図である。 第4実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。 第5実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。
以下、実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が進行する方向であって車体が延びる長さ方向を車両長手方向とし、それに直交する横方向を車幅方向として定義する(なお、車両長手方向は前後方向とも称し、車幅方向は左右方向とも称す。)。また、図面中において同一の構成については同一符号を付している。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両用台車1の側面図である。図2は、図1に示す台車1の平面図であって、上半分が下から見た図であり、下半分が上から見た図である。図3は、図1に示す台車1の横梁5を車両長手方向から見た図である。図1乃至3に示すように、鉄道車両用の台車1は、二次サスペンションとなる左右一対の空気バネ2を介して車体3を支持する台車枠4を備える。台車枠4は、車幅方向に延びて車体を支持する横梁5を備える。横梁5の前方及び後方には、それぞれ第1輪軸6及び第2輪軸7が配置されている。第1輪軸6は、車幅方向に沿って延びる第1車軸8と、第1車軸8の両側にそれぞれ固定された第1車輪10とを有する。第2輪軸7は、車幅方向に沿って延びる第2車軸9と、第2車軸9の両側にそれぞれ固定された第2車輪11とを有する。
第1車軸8及び第2車軸9の車幅方向の両端部には、それら車軸8,9をそれぞれ回転自在に支持する第1軸受12及び第2軸受13が設けられている。第1軸受12及び第2軸受13は、それぞれ第1軸箱14及び第2軸箱15に収容されている。第1軸箱14と第2軸箱15との間には、車両長手方向に延びた板バネ16が架け渡されている。板バネ16は、例えば、繊維強化樹脂で形成されている。板バネ16の長手方向の中央部16aは、横梁5の車幅方向の両端部5aを離隔可能に下方から支持し、板バネ16の長手方向の一端部16b及び他端部16cは、それぞれ第1軸箱14及び第2軸箱15に下方から支持されている。即ち、板バネ16が、一次サスペンションの機能と従来の側梁の機能の一部とを兼ねている。
第1軸箱14は、第1軸受12を収容する第1本体部14aと、第1本体部14aから車両長手方向の中央側に突出して板バネ16の一端部16bを下方から支持する第1バネ支持部14bとを有する。第2軸箱15は、第2軸受13を収容する第2本体部15aと、第2本体部15aから車両長手方向の中央側に突出して板バネ16の他端部16cを下方から支持する第2バネ支持部15bとを有する。板バネ16の一端部16bは第1バネ支持部14bに下方から支持され、板バネ16の他端部16cは第2バネ支持部15bに下方から支持されている。具体的には、第1バネ支持部14b及び第2バネ支持部15bの上に、それぞれ第1積層ゴム17及び第2積層ゴム18が設けられ、第1積層ゴム17及び第2積層ゴム18の上には、それぞれ第1受け座19及び第2受け座20が設けられ、第1受け座19及び第2受け座20の上には、それぞれ板バネ16の一端部16b及び他端部16cが載せられている。
横梁5の車幅方向の両端部5aには、押圧面21aを下方に向けた押圧部材21が設けられている。押圧部材21は、別体物を横梁本体に固定したものであるが、横梁本体に一体に形成されたものでもよい。押圧部材21の押圧面21aは、側面視において下方に凸な円弧形状である。押圧部材21は、剛性部材(例えば、金属又は繊維強化樹脂等)で形成されている。押圧部材21は、板バネ16に対して相対変位可能な状態で板バネ16の中央部16aに上方から載せられている。即ち、押圧部材21は、板バネ16を押圧部材21に対して上下方向に固定させない状態で、横梁5の荷重によって板バネ16の上面を押圧面21aにて下方に押圧している。なお、板バネ16の上面は、ゴム等を介して押圧部材21に接していても良い。板バネ16は、無負荷状態において、上面が水平な平坦面であり、板バネ16の長手方向の中央部16aが、板バネ16の長手方向の一端部16b及び他端部16cよりも上下方向に厚い。一例として、板バネ16の下面が下方に凸な円弧面を有する。なお、図1は、空車状態の車体3を支持した台車1を示し、当該状態での板バネ16は、その中央部16aの上面が押圧部材21の下面に沿った円弧状となるように弾性変形する(満車状態の車体3を支持した台車1では、板バネ16は更に弾性変形する。)。
このように、板バネ16は押圧部材21及び受け座19,20に対してボルト等で固定されていないため、前後の車輪10,11に高低差が生じた場合であっても、車輪10,11の上下変位に追従するように板バネ16が押圧部材21の押圧面21aに対して回転し、板バネ16から前後の軸箱14,15に対して均等な荷重バランスで荷重を入力しようとするため、輪重抜けを防止することができる。
横梁5と第1軸箱14とは、車両長手方向に延びる上下一対の第1上リンク22及び第1下リンク23で回動可能に連結されている。横梁5と第2軸箱15とは、車両長手方向に延びる上下一対の第2上リンク24及び第2下リンク25で回動可能に連結されている。第1上リンク22と第1下リンク23との組、及び、第2上リンク24と第2下リンク25との組は、それぞれ平行リンクを構成している。板バネ16は、第1上リンク22及び第2上リンク24よりも下方に位置し、かつ、第1下リンク23及び第2下リンク25よりも上方に位置する。空車状態の車体3を支持した台車1において、各リンク22〜25は、水平に延びている。
第1軸箱14は、第1上リンク22に接続される第1上支持部14cと、第1下リンク23に接続される第1下支持部14dとを更に有する。第2軸箱15は、第2上リンク24に接続される第2上支持部15cと、第2下リンク25に接続される第2下支持部15dとを更に有する。第1上支持部14c及び第2上支持部15cは、それぞれ第1本体部14a及び第2本体部15aの上側に設けられ、かつ、第1下支持部14d及び第2下支持部15dは、それぞれ第1本体部14a及び第2本体部15aの下側に設けられる。第1上リンク22と第1上支持部14cとの間には、第1上弾性部材26が介在し、第1下リンク23と第1下支持部14dとの間には、第1下弾性部材27が介在する。第2上リンク24と第2上支持部15cとの間には、第2上弾性部材28が介在し、第2下リンク25と第2下支持部15dとの間には、第2下弾性部材29が介在する。
横梁5の両端部5aは、第1上リンク22及び第2上リンク24にそれぞれ接続される第1上支持部5b及び第2上支持部5cと、第1下リンク23及び第2下リンク25にそれぞれ接続される第1下支持部5d及び第2下支持部5eとを有する。第1上リンク22と第1上支持部5bとの間には、第1上弾性部材30が介在し、第1下リンク23と第1下支持部5dとの間には、第1下弾性部材31が介在する。第2上リンク24と第2上支持部5cとの間には、第2上弾性部材32が介在し、第2下リンク25と第2下支持部5eとの間には、第2下弾性部材33が介在する。本実施形態では、弾性部材26〜33は、車幅方向に軸線を向けて配置された円筒状のゴムブッシュである。
第1軸箱14の第1上支持部14cは、車幅方向に軸線を有する筒部14caを有する。第1上リンク22の車両長手方向の外端部22a(一端部)は、車幅方向に延びて筒部14caに隙間をあけて挿通される軸部22aaを有する。筒部14caと軸部22aaとの間には、ゴムブッシュである第1上弾性部材26が介装されている。第1軸箱14及び第2軸箱15の各支持部14c,14d,15c,15dの各リンク22〜25に対する連結態様は互いに同様であるので、残りの説明は省略する。
第1上リンク22の車両長手方向の内端部22b(他端部)は、車幅方向に軸線を有する筒部22baを有する。横梁5の第1上支持部5bは、車幅方向に延びて筒部22baに隙間をあけて挿通される軸部5baを有する。筒部22baと軸部5baとの間には、ゴムブッシュである弾性部材30が介装されている。横梁5の各支持部5b,5c,5d,5eの各リンク22〜25に対する連結態様は互いに同様であるので、残りの説明は省略する。
第1軸箱14の第1上支持部14c及び第1下支持部14dは、側面視で第1車軸8の中心を通る第1仮想直線L1上に配置され、かつ、第2上支持部15c及び第2下支持部15dは、側面視で第2車軸9の中心を通る第2仮想直線L2上に配置される。具体的には、第1上支持部14cの筒部14caと第1下支持部14dの筒部とが、側面視で第1仮想直線L1上に配置されている(第2仮想直線L2についても同様。)。結果として、第1上リンク22及び第1下リンク23の一端部と第1軸箱14との連結点P1,P2が、側面視にて第1仮想直線L1上に位置し、かつ、第2上リンク24及び第2下リンク25の一端部と第2軸箱15との連結点P3,P4が、側面視にて第2仮想直線L2上に位置している。ここで、連結点P1〜P4は、リンク22〜25が軸箱14,15に対して回動する回動支点と一致するものである。
更に、第1上支持部14c及び第1下支持部14dは、側面視で第1車軸8の中心を通る鉛直線V1からずらして配置され、かつ、第2上支持部15c及び第2下支持部15dは、側面視で第2車軸9の中心を通る鉛直線V2からずらして配置される。即ち、連結点P1,P2は、側面視で鉛直線V1からずらして配置され、かつ、連結点P3,P4は、側面視で鉛直線V2からずらして配置される。これにより,仮想直線L1,L2は、車軸8,9の中心回りに鉛直線V1,V2に対して傾斜している。具体的には、第1上支持部14c及び第2上支持部15cが、鉛直線V1,V2よりも車両長手方向の外方に位置し、第1下支持部14d及び第2下支持部15dが、鉛直線V1,V2よりも車両長手方向の内方に位置している。
また、横梁5の第1上支持部5b及び第1下支持部5dは、側面視で第1仮想直線L1と平行な第3仮想直線L3上に配置され、かつ、第2上支持部5c及び第2下支持部5eは、側面視で第2仮想直線L2と平行な第4仮想直線L4上に配置される。即ち、第1上リンク22及び第1下リンク23の他端部と横梁5との連結点P5,P6を結んだ第3仮想直線L3が、第1仮想直線L1と平行であり、かつ、第2上リンク24及び第2下リンク25の他端部と横梁5との連結点P7,P8を結んだ第4仮想直線L4が、第2仮想直線L2と平行である。
第1上弾性部材30と第1下弾性部材31とは、側面視で第1車軸8を挟むように配置され、第2上弾性部材32と第2下弾性部材33とは、側面視で第2車軸9を挟むように配置されている。具体的には、第1上弾性部材30と第1下弾性部材31とは、側面視で第1車軸8の中心を基準として点対称に配置され、第2上弾性部材32と第2下弾性部材33とは、側面視で第2車軸9の中心を基準として点対称に配置されている。
図2及び図3に示すように、横梁5の両端部5aの各々は、下方に延びる側壁部5fと、側壁部5fの上部から車幅方向外側に突出する上壁部5gと、側壁部5fの下部から車幅方向外側に突出する下壁部5hとを有する。下壁部5hの側壁部5fから車幅方向外側への突出量は、上壁部5gの側壁部5fから車幅方向外側への突出量よりも小さい。上壁部5gの上面には空気バネ2が搭載され、上壁部5gの下面には押圧部材21が固定されている。下壁部5hは、その車幅方向外側の先端にいくにつれて上壁部5gとの離間距離が大きくなる先細りのテーパー部5haを有する。押圧部材21と下壁部5hとの間に、板バネ16が挿通され且つ車幅方向外側に向けて開口した板バネ挿通空間Sが形成されている。板バネ挿通空間Sに配置された板バネ16は、押圧部材21の押圧面21aと接触し、下壁部5hからは上方に離間している。
下壁部5hは、上壁部5gよりも車両長手方向に短い。第1上リンク22及び第2上リンク24は、上壁部5gの車両長手方向端部に連結され、かつ、第1下リンク23及び第2下リンク25は、下壁部5hの車両長手方向端部に連結されている。横梁5の下面には、横梁5を持ち上げるためのジャッキ装置(図示せず)が下方から押し当てられるジャッキパッド34が設けられている。詳細には、側壁部5fの車幅方向内側の側面及び横梁5の下面に補強部材5jが接続され、その補強部材5jの下面にジャッキパッド34が取り付けられている。ジャッキパッド34は、車輪10,11の踏面と車幅方向位置が同一となるように台車1に取り付けられる。よって、レール上の横梁5をジャッキアップする際には、レールの上面にジャッキ装置を載せ、そのジャッキ装置により真上のジャッキパッド34を上方に押し上げることで、安定して横梁5を持ち上げることが可能となる。
また、空気バネ2は、その上面2aが第1車輪10及び第2車輪11の上端よりも低くなるように配置されている。即ち、車輪10,11の上端は、車体3の台枠3aの下面よりも高く配置されている(図3)。台枠3aには、車輪10,11に対応する位置に空隙が形成されており、車輪10,11の上端は当該空隙に位置している。
また、第1軸箱14及び第2軸箱15には、軌道から一定の高さに位置することが求められる付属機器35が接続されている。付属機器35は、例えば、排障器または雪掻き等である(図2では、作図の都合上、第2軸箱15に接続された付属機器35のみを図示したが、第1軸箱14にも付属機器35が接続される。)。
以上に説明した構成によれば、横梁5と軸箱14,15とを接続する連結部材としての各リンク22〜25と、横梁5の押圧部材21を下方から支持する板バネ16とが、車両長手方向に延びる簡素な構成とされているので、横梁5の位置を下げて車両を低床化しやすくなるとともに、軽量化を図ることができる。第1上リンク22及び第1下リンク23の各々と第1軸箱14との間に第1上弾性部材26及び第1下弾性部材27がそれぞれ介在し、かつ、第2上リンク24及び第2下リンク25の各々と第2軸箱15との間に第2上弾性部材28及び第2下弾性部材29がそれぞれ介在するので、各弾性部材26〜29の弾性変形により第1輪軸6及び第2輪軸7が横梁5に対して操舵方向に相対角変位することが可能になる。そして、第1上支持部14c及び第1下支持部14dは、側面視で第1車軸8の中心を通る第1仮想直線L1上に配置され、かつ、第2上支持部15c及び第2下支持部15dは、側面視で第2車軸9の中心を通る第2仮想直線L2上に配置されるので、台車1が車両長手方向のどちらの向きに走行するときも、それら仮想直線L1,L2を基準とし、輪軸6,7が軌道の左右方向の曲がりに沿って円滑に自然操舵(回頭)されることとなる。それゆえ、軌道からの横圧を効果的に低減することができ、曲線通過性能を向上させることができる。
また、横梁5に設けられた押圧部材21を板バネ16が相対変位可能に下方から支持し、かつ、第1軸箱14及び第2軸箱15の各々と横梁5とが上下一対のリンク22〜25により個別に接続される構成であるので、横梁5と板バネ16との間で捩り力が伝達され難く、台車1の各軸箱14,15が独立して円滑に上下変位でき、かつ、前述した板バネ16の回転による荷重バランスの効果により、各車輪10,11が軌道の起伏等に追従し易くなり、輪重抜けも効果的に防止できる。
また、押圧部材21の円弧状の押圧面21aが板バネ16に相対変位可能な状態で板バネ16に上方から載せられているので、前後の車輪10,11に高低差が生じた場合であっても、板バネ16が押圧部材21の押圧面21aに対して回転するため、輪重抜けを防止することができる。この場合、横梁5は第1軸箱14と第2軸箱15とにリンク22〜25により連結されるため、車両が加速又は減速をしたときにも、横梁5の車幅方向の軸線周りの回動を防止し、横梁5の姿勢を一定に保ち、加減速時の車体の振動を抑制することができる。
また、第1上リンク22と第1下リンク23との組、及び、第2上リンク24と第2下リンク25との組がそれぞれ平行リンクを構成しているため、板バネ16の弾性変形時において横梁5に対して第1軸箱14及び第2軸箱15が姿勢を一定に保ったまま鉛直方向に相対変位する。よって、第1軸箱14及び第2軸箱15に付属機器35を取り付けても、付属機器35を軌道から一定の高さに保持することができる。
また、第1バネ支持部14b及び第2バネ支持部15bは、第1本体部14a及び第2本体部15aから車両長手方向の中央側に突出して板バネ16の両端部16b,16cを支持しているので、板バネ16の長さを短くすることができ、板バネ16のコストを低減できる。また、板バネ16は、無負荷状態において、上面が水平な平坦面であり、下面が下方に凸な円弧面を有する形状であるため、板バネ16の製作時において水平な平坦面である上面を基準として製作することにより、容易かつ精度良く板バネ16を形成することができる。
また、板バネ16は、側面視で上リンク22,24と下リンク23,25との間に配置されているため、横梁5を低く配置することができる。更に、第1上支持部14c及び第1下支持部14dは、側面視で第1車軸8の中心を通る鉛直線V1からずらして配置され、かつ、第2上支持部15c及び第2下支持部15dは、側面視で第2車軸9の中心を通る鉛直線V2からずらして配置されるので、上リンク22,24と下リンク23,25とを互いに近づけて配置することができる。それにより、横梁5を低く配置することができる。また、空気バネ2の上面2aは、第1車輪10及び第2車輪11の上端よりも低いので、車体3の床面を低く配置することができる。
また、上リンク22,24を車軸8,9の中心よりも車両長手方向外方に延ばすことで、空気バネ2を設置可能な車両長手方向寸法を要する横梁5の真横の部分に上リンク22,24を連結して横梁5を低くしても、上リンク22,24を長くすることができる。そうすると、板バネ16の弾性変形に伴ってリンク22〜25が鉛直方向に変位したときもホイールベースの変動が抑制される。よって、直線走行時において車体3の左右動により左右の空気バネ2に負荷される荷重に変動があっても、左右のホイールベースに差が生じることを抑制することができる。
また、横梁5の両端部5aには、上壁部5g、側壁部5f及び下壁部5hが設けられ、上壁部5gの下面に押圧部材21が設けられ、押圧部材21と下壁部5hとの間には車幅方向外側に開口した板バネ挿通空間Sが形成されるので、台車1を分解することなく板バネ挿通空間Sから車幅方向外方に板バネ16を取り出すことができる。即ち、ジャッキ装置(図示せず)をジャッキパッド34に下方から押し当てて横梁5を持ち上げ、押圧部材21から板バネ16に付与される押圧力を解放することで、板バネ16を板バネ挿通空間Sから車幅方向外方に容易に取り出すことができる。例えば、繁盛期と閑散期とが存在して乗客数の変動が既知の場合等に、車体から台車に付与される荷重の変動に応じて異なるバネ定数の板バネ16に簡単に交換でき、簡単に乗り心地を調整することができる。よって、板バネ16のメンテナンス性が向上する。
第1上リンク22及び第2上リンク24が上壁部5gに連結され、かつ、第1下リンク23及び第2下リンク25が下壁部5hに連結され、各リンク22〜25からの水平方向の力が横梁5によって受け止めやすいので、台車1の強度要求を緩和して軽量化を図ることもできる。また、側壁部5fの車幅方向内側の側面及び横梁5の下面に補強部材5jが接続されているので、補強部材5jがリンク22〜25からの荷重を受け止めることができる。
また、車種に応じて台車1のホイールベースを変更する場合、リンク22〜25の長さを変更したり、又は、前側のリンク22,23と後側のリンク24,25との間の間隔を変更することで容易に対応できる。その際、板バネ16の両端部16b,16cの長さを変更し、かつ、板バネ16の幅を変更することで、そのバネ定数を所望の値に容易に調整することができる。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係る鉄道車両用台車101の側面図である。図5は、図4に示す台車101の平面図であって、上半分が下から見た図であり、下半分が上から見た図である。図4及び5に示すように、第2実施形態の台車101では、各リンク122〜125と各軸箱114,115との連結態様が第1実施形態の台車1のものと相違している。
横梁5と第1軸箱114とは、車両長手方向に延びる上下一対の第1上リンク122及び第1下リンク123で回動可能に連結されている。横梁5と第2軸箱115とは、車両長手方向に延びる上下一対の第2上リンク124及び第2下リンク125で回動可能に連結されている。
第1軸箱114は、第1軸受12を収容する第1本体部114aと、第1本体部114aから車両長手方向の中央側に突出して板バネ16の一端部を下方から支持する第1バネ支持部114bと、第1上リンク122に接続される第1上支持部114cと、第1下リンク123に接続される第1下支持部114dとを有する。第2軸箱115は、第1軸受13を収容する第2本体部115aと、第2本体部115aから車両長手方向の中央側に突出して板バネ16の他端部を下方から支持する第2バネ支持部115bと、第2上リンク124に接続される第2上支持部115cと、第2下リンク125に接続される第2下支持部115dとを有する。
第1上リンク122の車両長手方向の外端部122aは、車両長手方向に向いた垂直壁部122aaを有する。第1軸箱114の第1上支持部114cは、第1上リンク122の垂直壁部122aaに車両長手方向外側から対向する垂直壁部114caを有する。第1上リンク122の垂直壁部122aaと第1上支持部114cの垂直壁部114caとの間には、ゴム板である第1上弾性部材126が挟まれている。そして、垂直壁部114caと第1弾性部材126と垂直壁部122aaとを貫通するボルトB2により、一対の垂直壁部114ca,122aaが第1上弾性部材126を車両長手方向に挟持した状態が保たれている。即ち、第1上リンク122と第1上支持部114cとの間には、第1上弾性部材126が介在する。なお、第2軸箱115の第2上支持部115cの第2上リンク124に対する連結態様は、これと同様であるので詳細な説明は省略する。
図6は、図5のVI−VI線断面図である。図7は、図6のVII−VII線断面図である。図8は、図7のVIII−VIII線断面図である。図5〜8に示すように、第1下支持部114dは、車両長手方向に法線を向けた垂直壁部114daを有する。第1下リンク123の車両長手方向の外端部123aは、第1下支持部114dの垂直壁部114daを車両長手方向の両側から挟む平面視C形状を呈している。具体的には、外端部123aは、第1下支持部114dの垂直壁部114daに車両長手方向内側から対向する内垂直壁部123aaと、第1下支持部114dの垂直壁部114daに車両長手方向外側から対向する外垂直壁部123acと、第1下支持部114dの垂直壁部114daを車幅方向外側に迂回するようにして内垂直壁部123aaと外垂直壁部123acとを一体に接続する迂回部123abとを有する。
内垂直壁部123aaと垂直壁部114daとの間、及び、外垂直壁部123acと垂直壁部114daとの間には、それぞれゴム板である第1下弾性部材127A,127Bが挟まれている。そして、内垂直壁部123aa、第1下弾性部材127A、垂直壁部114da、第1下弾性部材127B、及び外垂直壁部123acを貫通するボルトB1により、各垂直壁部123aa、114da,123acが第1弾性部材127A,127Bを車両長手方向に挟持した状態が保たれている。即ち、第1下リンク123と第1下支持部114dとの間には、第1下弾性部材127A,127Bが介在する。
第1下弾性部材127A,127Bは、その鉛直方向の中央部127Ac,127Bcが上端部127Aa,127Ba及び下端部127Ab,127Bbよりも車両長手方向に薄肉な形状である。具体的には、第1下弾性部材127A,127Bの中央部127Ac,127Bcは、垂直壁部114daに対向する面が車両長手方向に断面V形状に窪んでいる。なお、当該面は、断面V形状の代わりに断面円弧状に窪んでもよい。第1軸箱114の第1下支持部114dの垂直壁部114daは、その鉛直方向の中央部114da1が、第1弾性部材127A,127Bの中央部127Ac,127Bcにフィットするように車両長手方向両側に突出した形状となっている。本実施形態では、垂直壁部114daの中央部114da1は、断面V形状に突出している。
第1下支持部114dの垂直壁部114daのボルト挿通孔114da2は、鉛直方向及び車幅方向の両方向において、第1下リンク123の垂直壁部123aa,123acのボルト挿通孔123aa1,123ac1及び第1弾性部材127A,127Bのボルト挿通孔127Aa,127Baよりも大きい。第1下支持部114dの垂直壁部114daのボルト挿通孔114da2は、車幅方向寸法よりも鉛直方向寸法の方が大きい縦長形状を有する。板バネ16が弾性変形することにより第1下リンク123が上下揺動する際には、第1下支持部114dの垂直壁部114daの中央部114da1を支点として運動する。なお、第2軸箱115の第2下支持部115dの第2下リンク125に対する連結態様は、これと同様であるので詳細な説明は省略する。
第1軸箱114の第1上支持部114c及び第1下支持部114dは、側面視で第1輪軸6の第1車軸8の中心を通る第1仮想直線L1上に配置され、かつ、第2上支持部115c及び第2下支持部115dは、側面視で第2輪軸7の第2車軸9の中心を通る第2仮想直線L2上に配置される。具体的には、第1上支持部114cの垂直壁部114caと第1下支持部114dの垂直壁部114daとが、側面視で第1仮想直線L1上に配置されている(第2仮想直線L2についても同様。)。結果として、第1上リンク122及び第1下リンク123の一端部と第1軸箱114との連結点P1,P2が、側面視にて第1仮想直線L1上に位置し、かつ、第2上リンク124及び第2下リンク125の一端部と第2軸箱115との連結点P3,P4が、側面視にて第2仮想直線L2上に位置している。
更に、第1上支持部114c及び第1下支持部114dは、側面視で第1車軸8の中心を通る鉛直線V1からずらして配置され、かつ、第2上支持部115c及び第2下支持部115dは、側面視で第2車軸9の中心を通る鉛直線V2からずらして配置される。具体的には、第1上支持部114c及び第2上支持部115cが、鉛直線V1,V2よりも車両長手方向の外方に位置し、第1下支持部114d及び第2下支持部115dが、鉛直線V1,V2よりも車両長手方向の内方に位置している。
以上に説明した構成によれば、弾性部材126〜129の弾性変形により第1輪軸6及び第2輪軸7が横梁5に対して操舵方向に相対角変位することが可能であり、第1上支持部114c及び第1下支持部114dは、側面視で第1車軸8の中心を通る第1仮想直線L1上に配置され、かつ、第2上支持部115c及び第2下支持部115dは、側面視で第2車軸9の中心を通る第2仮想直線L2上に配置される。よって、台車1が車両長手方向のどちらの向きに走行するときも、それら仮想直線L1,L2を基準とし、輪軸6,7が軌道の左右方向の曲がりに沿って円滑に自然操舵され、軌道からの横圧を効果的に低減できる。
更に、第1下リンク123及び第2下リンク125は、第1下支持部114d及び第2下支持部115dを車両長手方向の両側から挟む平面視C形状の外端部を有するため、仮にボルトB1が外れても、第1下リンク123及び第2下リンク125が第1軸箱114及び第2軸箱115から車両長手方向に外れてしまうことが防止できる。
また、第1下弾性部材127A,127B(及び第2下弾性部材129A,129B)は、その鉛直方向の中央部127Ac,127Bcが上端部127Aa,127Ba及び下端部127Ab,127Bbよりも車両長手方向に薄肉な形状であるので、第1下弾性部材127A,127Bが、中央部127Ac,127Bcを支点として弾性変形しやすい。よって、板バネ16が弾性変形することにより第1下リンク123が上下揺動する際に、第1下リンク123が安定した支点をもって揺動することができる。なお、他の構成は前述した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
(第3実施形態)
図9は、第3実施形態に係る鉄道車両用台車の軸箱214と各リンク222,223との連結態様を拡大して模式的に示す側面図である。図9に示すように、第3実施形態の第1軸箱214は、第1本体部214aと、第1バネ支持部214bと、第1上リンク222に接続される第1上支持部214cと、第1下リンク223に接続される第1下支持部214dとを有する。
第1上支持部214cは、第1本体部214aの上面に突出した基部214caと、基部214caから上方に突出し且つ基部214caよりも小径な軸部214cbとを有する。第1下支持部214dは、第1本体部214aの下面に突出した基部214daと、基部214daから下方に突出し且つ基部214daよりも小径な軸部214dbとを有する。第1上リンク222及び第1下リンク223の車両長手方向の外端部222a,223aは、鉛直方向に軸線を有する筒部を有する。筒状の外端部222a,223aと軸部214cb,214dbとの間には、筒状のゴムブッシュである第1上弾性部材226及び第1下弾性部材227がそれぞれ介装されている。
第1上弾性部材226の上面には、軸部214cbに螺着したナット部材240が当接し、第1下弾性部材227の下面には、軸部214dbに螺着したナット部材241が当接している。即ち、第1上弾性部材226及び第1下弾性部材227は、基部214ca,214daとナット部材240,241とでそれぞれ挟持されている。基部214ca,214da及びナット部材240,241の外径は、第1上弾性部材226及び第1下弾性部材227の外径よりも小さい。第1上支持部214cの軸部214cb及び第1下支持部214dの軸部214dbは、側面視で車軸中心を通る鉛直線V1上に配置されている。
前記した構成の場合も、弾性部材226,227の弾性変形により、リンク222,223が上下揺動可能となるとともに、輪軸が横梁に対して操舵方向に相対角変位することが可能となる。なお、他の構成は前述した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
(第4実施形態)
図10は、第4実施形態に係る鉄道車両用台車301の側面図である。図10に示すように、第4実施形態の台車301は、インダイレクトマウント方式の台車である。即ち、台車301では、横梁5の上に空気バネ2が設けられ、空気バネ2の上にボルスタ350が設けられている。そして、ボルスタ350と車体303とは、心皿350a及びそれに回動可能に上方から挿入されるピン303aを介して相対旋回可能に接続されている。
ボルスタ350には、ブラケット351を介して主電動機352が連結されている。電動機352は、横梁5には連結されていない。主電動機352は、図示しない減速機を介して車軸8,9に連結されている。なお、他の構成は前述した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
以上の構成の場合、ボルスタ350は、空気バネ2の上に配置されているため、車輪8,9からの振動が横梁5よりも伝達され難い。そして、横梁5よりも振動の少ないボルスタ350に主電動機352が連結されるため、主電動機を横梁5に連結する場合の強度要求(5G)に比べて、主電動機352の強度要求(0.3G)が緩和される。よって、主電動機352を軽量かつコンパクトなものとすることが可能となる。
(第5実施形態)
図11は、第5実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。図11に示すように、第5実施形態の台車401では、板バネ16が全リンク22〜25よりも下方に配置されている。横梁405は、車幅方向に延びて空気バネ2が載置される横梁本体部405aと、横梁本体部405aから下方に突出して横梁本体部405aよりも車両長手方向に短い突出部405bとを有している。横梁405の突出部405bの下端部には、押圧面21aを下方に向けた押圧部材421が設けられている。押圧部材421の押圧面421aは、側面視において下方に凸な円弧形状である。
第1軸箱414と第2軸箱415との間には、車両長手方向に延びた板バネ16が架け渡されている。第1軸箱414は、第1軸受12を収容する第1本体部414aと、第1本体部414aの下側に設けられて板バネ16の一端部を下方から支持する箱状の第1バネ支持部414bとを有する。第2軸箱415は、第2軸受13を収容する第2本体部415aと、第2本体部415aの下側に設けられて板バネ16の他端部を下方から支持する箱状の第2バネ支持部415bとを有する。板バネ16は、第1下リンク23及び第2下リンク25の下方において車両長手方向に延び、押圧部材421は、板バネ16に対して相対変位可能な状態で板バネ16の中央部に上方から載せられている。第1上リンク22及び第2上リンク24は、側面視において本体部414a,415aに重なるように配置され、本体部414a,415aに干渉しない形状に構成されている。なお、他の構成は前述した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、例えば1つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよい。
以上のように、本発明に係る鉄道車両用台車は、上述した優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる鉄道車両の台車に広く適用すると有益である。
1,101,301,401 台車
2 空気バネ
5 横梁
5g 上壁部
5h 下壁部
6 第1輪軸
7 第2輪軸
8 第1車軸
9 第2車軸
10 第1車輪
11 第2車輪
12 第1軸受
13 第2軸受
14,114,414 第1軸箱
14a,114a,414a 第1本体部
14b,114b,414b 第1バネ支持部
14c,114c 第1上支持部
14d,114d 第1下支持部
15,115,415 第2軸箱
15a,115a,415a 第2本体部
15b,115b,415b 第2バネ支持部
15c,115c 第2上支持部
15d,115d 第2下支持部
16 板バネ
21 押圧部材
22,122 第1上リンク
23,123 第1下リンク
24,124 第2上リンク
25,125 第2下リンク
26,126 第1上弾性部材
27,127A,127B 第1下弾性部材
127Aa,127Ba 上端部
127Ab,127Bb 下端部
127Ac,127Bc 中央部
28 第2上弾性部材
29 第2下弾性部材
34 ジャッキパッド
L1 第1仮想直線
L2 第2仮想直線
L3 第3仮想直線
L4 第4仮想直線
S 板バネ挿通空間
V1,V2 鉛直線

Claims (15)

  1. 第1及び第2車軸をそれぞれ回転自在に支持する第1及び第2軸受をそれぞれ収容する第1及び第2軸箱と、
    車幅方向に沿って延び、下方に押圧部材が設けられた横梁と、
    一端部が前記第1軸箱に支持され且つ他端部が前記第2軸箱に支持された状態で車両長手方向に延び、前記押圧部材に対して相対変位可能に下方から支持する板バネと、
    前記横梁と前記第1軸箱とを接続した状態で車両長手方向に延び、それぞれの一端部が前記第1軸箱に弾性的に連結される第1上リンク及び第1下リンクと、
    前記横梁と前記第2軸箱とを接続した状態で車両長手方向に延び、それぞれの一端部が前記第2軸箱に弾性的に連結される第2上リンク及び第2下リンクとを備え、
    前記第1上リンク及び前記第1下リンクの前記一端部と前記第1軸箱との連結点は、側面視にて前記第1車軸の中心を通る第1仮想直線上に配置され、前記第2上リンク及び前記第2下リンクの前記一端部と前記第2軸箱との連結点は、側面視にて前記第2車軸の中心を通る第2仮想直線上に配置される、鉄道車両用台車。
  2. 前記第1上リンク及び前記第1下リンクの他端部と前記横梁との連結点を結んだ第3仮想直線は、前記第1仮想直線と平行であり、
    前記第2上リンク及び前記第2下リンクの他端部と前記横梁との連結点を結んだ第4仮想直線は、前記第2仮想直線と平行である、請求項1に記載の鉄道車両用台車。
  3. 前記第1上リンク及び前記第1下リンクの各々と前記第1軸箱との間にそれぞれ介在する第1上弾性部材及び第1下弾性部材と、
    前記第2上リンク及び前記第2下リンクの各々と前記第2軸箱との間にそれぞれ介在する第2上弾性部材及び第2下弾性部材と、をさらに備え、
    前記第1軸箱は、前記第1軸受を収容する第1本体部と、前記第1上リンクに前記第1上弾性部材を介して接続される第1上支持部と、前記第1下リンクに前記第1下弾性部材を介して接続される第1下支持部とを有し、前記第1上支持部及び前記第1下支持部は、側面視で前記第1仮想直線上に配置され、
    前記第2軸箱は、前記第2軸受を収容する第2本体部と、前記第2上リンクに前記第2上弾性部材を介して接続される第2上支持部と、前記第2下リンクに前記第2下弾性部材を介して接続される第2下支持部とを有し、前記第2上支持部及び前記第2下支持部は、側面視で前記第2仮想直線上に配置される、請求項1または2に記載の鉄道車両用台車。
  4. 前記第1軸箱は、前記第1本体部から車両長手方向の中央側に突出して前記板バネの一端部を下方から支持する第1バネ支持部を有し、かつ、前記第2軸箱は、前記第2本体部から車両長手方向の中央側に突出して前記板バネの他端部を下方から支持する第2バネ支持部を有する、請求項3に記載の鉄道車両用台車。
  5. 前記第1上リンクと前記第1下リンクとの組、及び、前記第2上リンクと前記第2下リンクとの組は、それぞれ平行リンクを構成している、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  6. 前記板バネは、無負荷状態において、上面が水平な平坦面であり、かつ、前記板バネの長手方向の中央部が、前記板バネの長手方向の両端部よりも上下方向に厚い、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  7. 前記板バネは、前記第1上リンク及び前記第2上リンクよりも下方に位置し、
    前記第1上リンク及び前記第1下リンクの前記一端部と前記第1軸箱との前記連結点は、側面視で前記第1車軸の中心を通る鉛直線からずらして配置され、かつ、前記第2上リンク及び前記第2下リンクの前記一端部と前記第2軸箱との前記連結点は、側面視で前記第2車軸の中心を通る鉛直線からずらして配置される、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  8. 前記横梁に下方から支持される空気バネを更に備え、
    前記第1及び第2車軸の両側には、それぞれ第1及び第2車輪が設けられ、
    前記空気バネの上面は、前記第1車輪及び前記第2車輪の上端よりも低い、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  9. 前記横梁の両端部は、側壁部と、前記側壁部の上部から車幅方向外側に突出する上壁部と、前記側壁部の下部から車幅方向外側に突出する下壁部と、を有し、
    前記上壁部の下方に前記押圧部材が設けられ、
    前記押圧部材と前記下壁部との間に、前記板バネが挿通され且つ車幅方向外側に開口した板バネ挿通空間が形成される、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  10. 前記第1上リンク及び第2上リンクは、前記上壁部に連結され、かつ、前記第1下リンク及び第2下リンクは、前記下壁部に連結される、請求項9に記載の鉄道車両用台車。
  11. 前記横梁の下方には、ジャッキパッドが設けられている、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  12. 前記押圧部材の下方に、車幅方向外側に開口した板バネ挿通空間が形成され、
    前記ジャッキパッドがジャッキ装置により上方に押し上げられて前記横梁が持ち上げられた状態で、前記板バネが前記板バネ挿通空間から車幅方向外方に取り出し可能に構成されている、請求項11に記載の鉄道車両用台車。
  13. 前記第1上リンク及び前記第1下リンクの少なくとも1つは、ゴムブッシュを介して前記第1軸箱に弾性的に連結され、前記第2上リンク及び前記第2下リンクの少なくとも1つは、ゴムブッシュを介して前記第2軸箱に弾性的に連結されている、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
  14. 前記第1上リンク、前記第1下リンク、前記第2上リンク、及び前記第2下リンクの少なくとも1つのリンクは、前記第1上支持部、前記第1下支持部、前記第2上支持部、及び前記第2下支持部の少なくとも1つの支持部を車両長手方向の両側から挟む平面視C形状の端部を有する、請求項3または4に記載の鉄道車両用台車。
  15. 前記第1上弾性部材、前記第1下弾性部材、前記第2上弾性部材、及び前記第2下弾性部材のうち、前記少なくとも1つのリンクと前記少なくとも1つの支持部との間に介在する弾性部材は、その鉛直方向の中央部が上端部及び下端部よりも車両長手方向に薄肉な形状である、請求項14に記載の鉄道車両用台車。
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