JP6506676B2 - 鉄道車両用台車の軸箱支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する鉄道車両用台車の軸箱支持装置に関する。

鉄道車両用台車において一般的な軸梁式の軸箱支持装置では、軸梁の先端部を台車枠に弾性結合するためのゴムブッシュが、その軸線を車幅方向に向けて配置される（例えば、特許文献１参照）。ところで、鉄道車両の曲線通過性能を向上させるものとして、曲線軌道の曲率に合わせて輪軸がヨーイング方向に傾動する操舵台車が提案されており、輪軸が台車枠に対して円滑に傾動するためには、ゴムブッシュの支持剛性を低下させる必要がある。

例えば、特許文献２には、ゴムブッシュの軸線を車両長手方向に向けて軸箱から車両長手方向に延びる支持軸にゴムブッシュを嵌合した構成が開示されている。この構成によれば、ゴムブッシュが車両長手方向に伸縮しやすく、軸箱が台車枠に対して車両長手方向に大きく変位できるとされている。また、特許文献３には、軸箱の上側に配置した軸バネの近傍にストッパを設け、最大操舵時の変位量を超えて軸箱が変位しないように規制する構成が開示されている。

特開２０１０−１８４６８４号公報 特開平１０−２６４８１２号公報 特開２０１３−２３０９４号公報

特許文献２の構成のように、軸箱が台車枠に対して車両長手方向に変位しやすくなると、当該変位が過大にならないようにすることが望まれる。しかし、特許文献３の構成では、ストッパが作用した状態で、軸箱と台車枠との間に摩擦抵抗が生じるため、軸バネの伸縮が阻害されることになる。そうすると、ストッパ作用時において軸バネの振動吸収機能が低下し、車輪の輪重変動が大きくなる可能性がある。

そこで本発明は、弾性ブッシュの軸線を車両長手方向に向けた軸箱支持装置において、ストッパが作用した状態での輪重変動を抑制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の軸箱支持装置は、車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する鉄道車両用台車の軸箱支持装置であって、前記軸箱から車両長手方向に延びる軸梁本体部と、前記軸梁本体部の先端から車両長手方向に突出するピン部とを有する軸梁と、内筒部と、外筒部と、前記内筒部と前記外筒部との間に介設された弾性部とを有し、前記内筒部が前記ピン部に嵌合する筒状の弾性ブッシュと、前記外筒部に取り付けられ、前記軸梁と台車枠とを連結するアダプタと、前記ピン部に取り付けられ、前記軸箱が前記台車枠に対して車両長手方向一方側に所定距離変位したときに前記アダプタに接触して変位を規制する第１ストッパと、を備える。

前記構成によれば、弾性ブッシュの軸線を車両長手方向に向けて軸箱が台車枠に対して車両長手方向に変位しやすくした軸箱支持装置において、軸梁の揺動支点となる弾性ブッシュの近傍に第１ストッパが配置されるので、第１ストッパがアダプタに接触した状態でも当該接触状態が軸梁の揺動の抵抗になりにくい。よって、軸箱と台車枠との鉛直方向の相対変位が円滑に行われ、第１ストッパが作用した状態での輪重変動を抑制できる。また、例えば、第１ストッパをアダプタに対して軸箱本体部側に配置すれば、軸箱（輪軸）が台車中心に向かうような所定以上の変位を規制できる。

本発明によれば、弾性ブッシュの軸線を車両長手方向に向けた軸箱支持装置において、ストッパが作用した状態での輪重変動を抑制することができる。

実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。 図１に示す台車の軸箱支持装置の側面図である。 図２に示す軸箱支持装置の一部断面化した平面図である。 図２のIV矢視図である。 図３に示す軸箱支持装置のゴムブッシュの取外しを説明する図面である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が走行する方向であって車体が延びる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。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しえる。即ち、鉄道車両は、車両長手方向の両方向に走行可能であるが、一方の向きに走行する場合を仮定したとき、進行方向の前側を前方と称し、進行方向の後側を後方と称しえる。

図１は、実施形態に係る鉄道車両用台車２の側面図である。図１に示すように、本実施形態の台車２は、操舵台車である。台車２は、鉄道車両１の車体３を下方から支持する。台車２は、空気バネ４を介して車体３を支持するための車幅方向に延びるボルスタ５を備える。ボルスタ５は、車体３のブラケット３ａにボルスタアンカ６により接続される。ボルスタ５は、台車中心に配置された旋回案内機構（例えば、中心ピン及び心皿）を介して台車枠７に接続される。即ち、台車枠７は、ボルスタ５に対してヨーイング方向に回動可能なようにボルスタ５を下方から支持する。

台車枠７は、ボルスタ５の下方において車幅方向に延びる横梁７ａと、横梁７ａの車幅方向の両端部に接続されて車両長手方向に延びる一対の側梁７ｂとを有する。横梁７ａの車両長手方向両側には、それぞれ車幅方向に沿って延びる一対の車軸８が配置される。車軸８の車幅方向両側の部分には車輪９が設けられる。車軸８の車幅方向両側の端部には、車輪９よりも車幅方向外側にて車軸８を回転自在に支持する軸受１０が設けられ、その軸受１０は軸箱１１に収容される。軸箱１１は、軸箱支持装置１２（サスペンション）によって側梁７ｂに弾性的に連結される。軸箱支持装置１２は、軸箱１１の上側において側梁７ｂと軸箱１１との間に介設された軸バネ１３（コイルバネ）と、軸箱１１から側面視で台車中央側に向けて車両長手方向に突出して側梁７ｂに連結される軸梁１４とを有する。軸箱支持装置１２では、軸バネ１３の伸縮により、後述する弾性ブッシュ２４の位置を揺動支点として軸梁１４が台車枠７に対して上下に揺動し得る。

台車２は、台車枠７に対して一対の車軸８をヨーイング方向に傾動させて操舵するリンク機構１５を有する。リンク機構１５は、台車枠７の車幅方向外側に配置された操舵テコ１６を備える。操舵テコ１６は、支点１７、力点１８、第１作用点１９及び第２作用点２０を有する。第１作用点１９は支点１７の一方側に配置され、第２作用点２０は支点１７の他方側に配置される。操舵テコ１６は、支点１７において車幅方向に延びる軸線周りに回動自在に台車枠７に支持される。操舵テコ１６は、力点１８において連結リンク２１を介してボルスタ５に連結される。操舵テコ１６は、第１作用点１９において第１操舵リンク２２（及び軸梁１４）を介して車両長手方向一方側の軸箱１１に連結される。操舵テコ１６は、第２作用点２０において第２操舵リンク２３（及び軸梁１４）を介して車両長手方向他方側の軸箱１１に連結される。このような構成によれば、台車２が曲線を通過する際には、ボルスタ５に対する台車枠７の鉛直軸回りの相対回動に連動してリンク機構１５が動作することで、操舵テコ１６が支点１７を中心として鉛直平面内で回動して軸梁１４が台車枠７に対して車両長手方向に相対変位し、一対の車軸８が操舵される。

図２は、図１に示す台車２の軸箱支持装置１２の側面図である。図３は、図２に示す軸箱支持装置１２の一部断面化した平面図である。図４は、図２のIV矢視図である。図２乃至４に示すように、軸箱支持装置１２は、軸梁１４、弾性ブッシュ２４、アダプタ２５、第１ストッパ２６、第２ストッパ２７及びボルト２８を備える。軸梁１４は、側面視で軸箱１１から台車中央側に向けて車両長手方向に延びる軸梁本体部２９と、軸梁本体部２９の先端から台車中央側に向けて車両長手方向に突出するピン部３０と、軸梁本体部２９から延びるリンク連結部３９とを有する。軸梁本体部２９は、ピン部３０よりも鉛直方向寸法及び車幅方向寸法が大きい。ピン部３０は、円柱形状を有する。リンク連結部３９は、ピン部３０に対して車幅方向にずれた位置まで延び、当該位置においてリンク機構１５の第１操舵リンク２２の端部に連結される。

弾性ブッシュ２４は、金属からなる内筒部３１と、金属からなる外筒部３２と、内筒部３１と外筒部３２との間に挟まれて弾性部材（例えば、ゴム）からなる筒状の弾性部３３とを有する。弾性ブッシュ２４は、その軸線が車両長手方向に向いた姿勢で配置され、内筒部３１がピン部３０に圧入されて嵌合する。外筒部３２の車両長手方向の長さは、内筒部３１の車両長手方向の長さよりも短い。弾性部３３は、その径方向外方に向かうにつれて車両長手方向寸法が小さくなる形状を有する。

アダプタ２５は、外筒部３２に外側から取り付けられた状態で台車枠７に接続されることで、軸梁１４と台車枠７とを連結する。アダプタ２５は、弾性ブッシュ２４を収容するケーシング部２５ａと、ケーシング部２５ａから車幅方向両側に向けて突出する一対の突起部２５ｂとを有する。ケーシング部２５ａは、外筒部３２を車両長手方向に相対変位不能に保持する。ケーシング部２５ａは、外筒部３２に外側から嵌合される筒部２５ａａと、筒部２５ａａの車両長手方向一方側（軸梁本体部２９側）から径方向内方に突出する第１鍔部２５ａｂと、筒部２５ａａの車両長手方向他方側から径方向内方に突出する第２鍔部２５ａｃとを有する。

本実施形態では、アダプタ２５は、本体部材３４と、鍔部材３５と、本体部材３４に鍔部材３５を着脱可能に固定するボルト３６とを有する。本体部材３４は、筒部２５ａａと第１鍔部２５ａｂと突起部２５ｂとを有し、鍔部材３５は、第２鍔部２５ａｃを有する。即ち、本体部材３４に鍔部材３５を固定することでケーシング部２５ａが形成される。台車枠７の側梁７ｂには、下方に開口する嵌入溝３７ａが形成された受け座３７が設けられている。嵌入溝３７ａの鉛直方向長さは、突起部２５ｂの鉛直方向長さよりも長い。アダプタ２５の突起部２５ｂは、嵌入溝３７ａに下方から嵌入される。その状態で、嵌入溝３７ａの下側開口を閉鎖するように蓋部材３８がボルト４０により受け座３７に固定されることで、蓋部材３８が突起部２５ｂに下方から当接し、突起部２５ｂが蓋部材３８により支持される。

第１ストッパ２６、弾性ブッシュ２４及び第２ストッパ２７は、この順で軸梁本体部２９側から台車中央側に向けて車両長手方向に沿って並んでいる。第１ストッパ２６は、弾性ブッシュ２４の軸梁本体部２９側においてピン部３０に取り付けられる。第１ストッパ２６は、リング部２６ａとストッパ部２６ｂとを有する。リング部２６ａは、ピン部３０に圧入されて嵌合する。リング部２６ａは、内筒部３１に軸梁本体部２９側から対向接触し、かつ、軸梁本体部２９の端面にピン部３０側から対向接触する。ストッパ部２６ｂは、リング部２６ａから径方向外方にフランジ状に突出する。

ストッパ部２６ｂは、台車２が直線を走行する時には、アダプタ２５に対して隙間をあけた状態で車両長手方向に対向している。他方、台車２の曲線通過時等において、軸箱１１が台車枠７に対して台車中央側に向けて車両長手方向に所定距離変位したときには、ストッパ部２６ｂが、アダプタ２５に接触し、それ以上の軸箱１１の台車中央側への変位を規制する。ストッパ部２６ｂは、弾性ブッシュ２４をピン部３０から引き抜くための引き抜き治具５０（図５参照）を設置可能な段差部２６ｃを有する。段差部２６ｃは、径方向外方に開放された空間Ｓに対向して軸梁本体部２９側に向いた背面２６ｃａと、背面２６ｃａの径方向内端に連続して径方向外方に向き且つ空間Ｓに対向する周面２６ｃｂとを有する。

第２ストッパ２７は、弾性ブッシュ２４から見て第１ストッパ２６とは反対側においてボルト２８によりピン部３０に取り付けられる。第２ストッパ２７は、リング部２７ａとストッパ部２７ｂとを有する。ボルト２８は、リング部２７ａの中心孔２７ｃに挿通されて、ピン部３０の先端面に形成された雌ネジ孔３０ａに螺着される。リング部２７ａは、内筒部３１に第１ストッパ２６とは反対側から対向接触する。ストッパ部２７ｂは、リング部２７ａから径方向外方にフランジ状に突出する。ストッパ部２７ｂは、台車２が直線を走行する時には、アダプタ２５に対して隙間をあけた状態で車両長手方向に対向している。他方、台車２の曲線通過時などに軸箱１１が台車枠７に対して車両長手方向外方に所定距離変位したときには、ストッパ部２７ｂが、アダプタ２５に接触し、それ以上の軸箱１１の車両長手方向外方への変位を規制する。

次に、メンテナンス時における弾性ブッシュ２４の取外し手順を説明する。図５は、図３に示す軸箱支持装置１２の弾性ブッシュ２４の取外しを説明する図面である。図３及び５に示すように、メンテナンス時には、ボルト２８を外すことで第２ストッパ２７を取り外してから、ボルト３６を外すことで鍔部材３５を取り外す。その状態から、弾性ブッシュ２４をピン部３０から引き抜くための引き抜き治具５０を第１ストッパ２６の段差部２６ｃに設置する。一例として、引き抜き治具５０は、ベース部５１と、ベース部５１に設けられた油圧シリンダ５２と、ベース部５１に設けられた引抜アーム５３とを備える。油圧シリンダ５２は、ベース部５１に固定されたシリンダ部５２ａと、シリンダ部５２ａに対して進退し且つ雄ネジが形成されたピストンロッド部５２ｂとを有する。引抜アーム５３は、ベース部５１に固定されて軸梁本体部２９側に延びるアーム部５３ａと、アーム部５３ａの先端で径方向内方に屈曲する引掛部５３ｂとを有する。

引き抜き治具５０は、ピストンロッド部５２ｂをピン部３０の雌ネジ孔３０ａに螺着した状態で引掛部５３ｂが段差部２６ｃの背面２６ｃａに当接する状態にセットされる。その状態で、油圧シリンダ５２を伸張させることにより、第１ストッパ２６が弾性ブッシュ２４とともにピン部３０の先端側に引き抜かれる。即ち、第１ストッパ２６のリング部２６ａが弾性ブッシュ２４の内筒部３１を車両長手方向に押すことで、ピン部３０に圧入された弾性ブッシュ２４が抜き出される。

以上に説明した構成によれば、弾性ブッシュ２４の軸線を車両長手方向に向けることで軸箱１１が台車枠７に対して車両長手方向に変位しやすくした軸箱支持装置１２において、軸梁１４の揺動支点となる弾性ブッシュ２４の近傍に第１ストッパ２６及び第２ストッパ２７が配置されるので、第１ストッパ２６又は第２ストッパ２７がアダプタ２５に接触した状態でも当該接触状態が軸梁１４の揺動の抵抗になりにくい。よって、軸箱１１と台車枠７との鉛直方向の相対変位が円滑に行われ、第１ストッパ２６又は第２ストッパ２７が作用した状態での輪重変動を抑制できる。

そして、操舵台車２においてリンク機構１５の損傷や、その他何らかの原因により、最大操舵時の変位量を超えて軸箱１１が台車中心に向かうように変位した場合、第１ストッパ２６により所定以上の変位を規制することができる。或いは、軸箱１１が車両長手方向外方に変位した場合、第２ストッパ２７により所定以上の変位を規制することができる。即ち、弾性ブッシュ２４が第１ストッパ２６及び第２ストッパ２７により挟まれることで、台車枠７に対する軸箱１１の車両長手方向両側の過大変位が防止できる。更に、第２ストッパ２７は、弾性ブッシュ２４の抜け止めの役目も果たすことができる。

また、メンテナンス時に弾性ブッシュ２４を取り外す際には、第１ストッパ２６の段差部２６ｃの背面２６ｃａを引き抜き治具５０によりピン部３０の先端側に向けて強く押せば、第１ストッパ２６のリング部２６ａが弾性ブッシュ２４の内筒部３１を押すことで、弾性ブッシュ２４をピン部３０から円滑に抜き出すことができる。よって、振動防止のためにピン部３０に圧入された弾性ブッシュ２４を簡易に取り外すことが可能となる。

また、アダプタ２５を台車枠７に接続する作業を行う際には、突起部２５ｂと嵌入溝３７ａとの鉛直方向の相対位置が多少ずれても、突起部２５ｂの少なくとも一部が嵌入溝３７ａに嵌入された状態にできるため、台車２に車体３を載せていないことで軸箱１１と台車枠７との間の鉛直方向距離が比較的離れていても、接続作業を容易に行うことができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。台車２をボルスタレス台車とする場合には、連結リンク２１は車体に連結されるとよい。第１ストッパ２６は、軸梁１４と一体であってもよい。台車２は、操舵台車でなくてもよい。また、リンク機構は、実施形態の構成に限定されず、台車枠の鉛直軸回りの相対回動に応じて動作して、車軸を操舵できればよい。例えば、上記実施形態では、操舵テコ１６が側面視で台車中央に配置されているが、操舵テコは側面視で台車中央から車両長手方向にずれた位置に配置されてもよい。

１ 鉄道車両
２ 台車
３ 車体
５ ボルスタ
７ 台車枠
８ 車軸
１０ 軸受
１１ 軸箱
１２ 軸箱支持装置
１４ 軸梁
１５ リンク機構
２４ 弾性ブッシュ
２５ アダプタ
２５ａ ケーシング部
２５ｂ 突起部
２６ 第１ストッパ
２６ａ リング部
２６ｂ ストッパ部
２６ｃ 段差部
２７ 第２ストッパ
２９ 軸梁本体部
３０ ピン部
３１ 内筒部
３２ 外筒部
３３ 弾性部
３７ 受け座
３７ａ 嵌入溝
３９ リンク連結部
５０ 引き抜き治具

Claims (5)

1. 車軸を支持する軸受が収容された軸箱を台車枠に連結する鉄道車両用台車の軸箱支持装置であって、
   前記軸箱から車両長手方向に延びる軸梁本体部と、前記軸梁本体部の先端から車両長手方向に突出するピン部とを有する軸梁と、
   内筒部と、外筒部と、前記内筒部と前記外筒部との間に介設された弾性部とを有し、前記内筒部が前記ピン部に嵌合する筒状の弾性ブッシュと、
   前記外筒部に取り付けられ、前記軸梁と前記台車枠とを連結するアダプタと、
   前記ピン部に取り付けられ、前記軸箱が前記台車枠に対して車両長手方向一方側に所定距離変位したときに前記アダプタに接触して変位を規制する第１ストッパと、を備える、鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
2. 前記第１ストッパと前記弾性ブッシュとが、この順で前記軸梁本体部側から車両長手方向に沿って配置された状態で前記ピン部に圧入され、
   前記第１ストッパは、前記内筒部に前記軸梁本体部側から対向するリング部と、前記リング部から径方向外方に突出し、前記アダプタに前記軸梁本体部側から対向するストッパ部とを有し、
   前記ストッパ部は、前記弾性ブッシュを引き抜くための引き抜き治具を設置可能な段差部を有する、請求項１に記載の鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
3. 前記弾性ブッシュに対して前記第１ストッパとは反対側に配置された状態で前記ピン部に取り付けられ、前記軸箱が前記台車枠に対して車両長手方向他方側に所定距離変位したときに前記アダプタに接触して変位を規制する第２ストッパを更に備える、請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
4. 前記台車枠は、下方に向けて開口する嵌入溝が形成された受け座を有し、
   前記アダプタは、前記弾性ブッシュを収容するケーシング部と、前記ケーシング部から車幅方向に向けて突出して前記嵌入溝に下方から嵌入され、前記弾性ブッシュを介して前記軸梁と前記台車枠とを連結する突起部とを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車の軸箱支持装置。
5. 車体又はボルスタに対する前記台車枠の鉛直軸回りの相対回動に応じてリンク機構を動作させて前記車軸を操舵する操舵台車に適用される軸箱支持装置であって、
   前記軸梁は、前記軸梁本体部から延び、前記ピン部に対して車幅方向にずれた位置において前記リンク機構の端部が連結されるリンク連結部を更に有し、
   前記相対回動に応じて前記リンク機構が動作することにより、前記軸梁が前記台車枠に対して車両長手方向に変位する、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の軸箱支持装置。

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