JP6557595B2 - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用台車に関し、特に排障器を備える鉄道車両用台車に関する。

鉄道車両用台車には、輪軸を回転自在に支持する軸受を収容する軸箱が設けられている。ここで、軸箱は、上下に分割され、ボルト締結された上部軸箱及び下部軸箱から構成される場合がある（例えば、特許文献１参照）。

また、鉄道車両用台車には、レール上の障害物を排除するための排障器が取り付けられる場合がある（例えば、特許文献２参照）。例えば、特許文献２の鉄道車両用台車では、軸箱のうち下部軸箱に車両長手方向に延びる棒材が固定されており、当該棒材の先端部に排障器が取り付けられている。

特開平１０−２７８７９１号公報 特開２０１４−１２５３０号公報

しかし、従来の鉄道車両用台車では、下部軸箱に排障器を取り付けていたため、走行により軸箱が振動を受けると排障器の自重による力が下部軸箱やボルトに負荷される。そのため、使用するボルトの数を増加させたり、下部軸箱及びボルト自体の強度を高める必要があった。

そこで本発明は、排障器が取り付けられる鉄道車両用台車において、排障器の取付部分における振動の影響を低減しつつ、当該取付部分の強度要求を緩和することを目的としている。

本発明の一形態に係る鉄道車両用台車は、車幅方向に延びる車軸と、前記車軸の車幅方向両側に設けられる一対の車輪とを有する輪軸と、前記輪軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を上側から覆う上側軸箱要素と、前記上側軸箱要素に締結部材により固定されて前記軸受を下側から覆う下側軸箱要素とを有する軸箱と、前記車輪に対して車両長手方向一方側に配置され、かつ、前記車両長手方向一方側から見て前記車輪と重なる排障部と、前記排障部を前記軸箱に連結する連結部とを有する排障器と、を備え、前記排障器の前記連結部は、前記上側軸箱要素に設けられた受け座に固定される。

前記構成によれば、鉄道車両用台車において、軸箱が振動を受けた際に発生する排障器の自重による力は、下側軸箱要素やその締結部材に伝わらない。これにより、排障器の取付部分には下側軸箱要素に生じる振動の影響を考慮する必要がなくなる。そのため、排障器を台車に取り付けるにあたって、使用する締結部材の本数を増加させる等の対策も不要となる。よって、排障器の振動の影響の低減と取付強度の要求緩和とを両立することができる。

本発明によれば、排障器が取り付けられる鉄道車両用台車において、排障器の取付部分における振動の影響を低減しつつ、当該取付部分の強度要求を緩和することができる。

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に示す排障器が取り付けられた軸箱の分解側面図である。 図２のIII矢視図である。 第２実施形態に係る鉄道車両用台車の側面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付して重複する詳細説明を省略する。

（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１に示すように、鉄道車両用台車（以下、台車と呼ぶ。）１は、空気バネ２を介して車体３０を支持するための台車枠３を備えている。台車枠３は、台車１の車両長手方向中央において車幅方向に延びる横ばり４と、横ばり４の車幅方向両端部から車両長手方向に延びる側ばり５と、を有している。

台車枠３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６が配置されている。車軸６の車幅方向両側には車輪７が圧入されている。車軸６及び車輪７は輪軸１５を構成する。そして、台車１に設けられた一対の輪軸１５は、台車枠３の車両長手方向両側に離間して配置されている。車軸６の車幅方向両側の端部には、車輪７よりも車幅方向外側にて車輪７を回転自在に支持する軸受８が設けられ、その軸受８は軸箱１０に収容されている。

軸箱１０は、軸箱支持装置１６により台車枠３に対して弾性的に連結されている。軸箱支持装置１６は、軸箱１０と側ばり５の車両長手方向端部５ａとを上下方向に連結する軸バネ２０と、軸箱１０と側ばり５の受け座５ｂとを車両長手方向に連結する軸ばり２１と、を有している。軸ばり２１は、軸箱１０と一体に形成されて当該軸箱１０から車両長手方向のうち横ばり４側に向かって延びている。そして、軸ばり２１の先端部は、側ばり５の受け座５ｂに対して、ゴムブッシュ及び心棒（図示せず）を介して弾性的に連結されている。受け座５ｂは、側ばり５の下面５ｃのうち車両長手方向における軸箱１０と横ばり４との間の部分から下方に突出して設けられている。ここで、軸箱１０には、レール上の障害物を排除するための排障器４０が取り付けられる。本実施形態では、排障器４０は紙面左側の軸箱１０に取り付けられているが、紙面右側の軸箱１０に取り付けられていてもよい。

図２は、図１に示す排障器４０が取り付けられた軸箱１０の分解側面図である。図２に示すように、軸箱１０は、車軸中心Ｏよりも下側の部分において、上下に分割された構造となっている。軸箱１０は、軸受８を上側から覆う上側軸箱要素１１と、当該上側軸箱要素１１に対して下方から重ね合わせられることで軸受８を下側から覆う下側軸箱要素１２とを有している。下側軸箱要素１２は、例えばボルト等の締結部材１３によって上側軸箱要素１１に固定される。ここで、上側軸箱要素１１は軸ばり２１と一体に形成されている。また、上側軸箱要素１１は、レールに支持される輪軸１５の車軸６に軸受８を介して上側から被さっている。

上側軸箱要素１１の内面Ｓ１０と下側軸箱要素１２の内面Ｓ２０とによって軸受８を収容する空間が画定される。上側軸箱要素１１の内面Ｓ１０及び下側軸箱要素１２の内面Ｓ２０はそれぞれ、側面視において、車軸中心Ｏを中心とする真円の一部をなす形状を有している。上側軸箱要素１１には、その上部に軸バネ２０（図１参照）を下方から支持する軸バネ座２２が設けられている。本実施形態では、軸バネ座２２は上側軸箱要素１１と一体に形成されており、軸バネ座２２の上面が上側軸箱要素１１の上面を構成している。なお、軸バネ座２２は、上側軸箱要素１１と別体に形成されてもよい。

また、上側軸箱要素１１の外周壁部１１ａのうち車両長手方向外側の側壁部１１ｂには、排障器４０が固定される一対の受け座２３，２４が設けられている。側壁部１１ｂにおいて、受け座２３は車軸中心Ｏを通って車両長手方向に延びる水平線Ｈと交差する領域に設けられており、受け座２４は受け座２３のやや上方に設けられている。そして、受け座２３，２４は、車幅方向から見て、水平線Ｈに対して上向きに傾斜している。また、受け座２３，２４は、上側軸箱要素１１と一体に形成されて当該上側軸箱要素１１の側壁部１１ｂから車両長手方向外側に向けて斜め上方に突出している。排障器４０は、例えばボルト等の締結部材５１によって受け座２３，２４に固定されている。

図３は、図２のIII矢視図である。図２及び３に示すように、排障器４０は、排障部４１と、連結部４２とを有している。排障部４１はレール上の障害物に当接することで、当該障害物をレールの外方へと排除する機能を有する。そのため、排障部４１は、車輪７に対して車両長手方向外側に配置され、かつ、車両長手方向外側から見て車輪７と部分的に重なっている。また、排障部４１は、側面視において、上側軸箱要素１１よりも下方に配置されている。本実施形態では、排障部４１は、金属製の板材（例えば、鋼板）を曲げ加工することによって形成されているが、ゴムや樹脂材料によって形成されてもよい。

連結部４２は、排障部４１と上側軸箱要素１１とを車両長手方向に連結している。連結部４２は、側面視において、排障部４１との固定部分から受け座２３，２４に向けて斜め上方に傾斜しながら延びている。本実施形態では、連結部４２は、排障部４１と同様に金属材料によって形成されている。なお、連結部４２は、樹脂材料によって形成されてもよい。連結部４２は、締結部材５２（例えば、ボルト及びナット）によって排障部４１と固定されている。また、連結部４２は、上側軸箱要素１１に固定される板状の取付金４２ａを有している。取付金４２ａは、上側軸箱要素１１の受け座２３，２４に複数のボルト５１によって固定されている。

受け座２３，２４は、車両長手方向から見て、車幅方向に長い略矩形の形状を有している。受け座２３，２４は、側面視において、締結面Ｆの法線Ｎが車軸中心Ｏを通る鉛直線Ｖと交差するように上側軸箱要素１１の側壁部１１ｂに設けられている（図２参照）。受け座２３，２４の締結面Ｆは、車両長手方向外側に向けて斜め下方に傾斜している。なお、受け座２３，２４の締結面Ｆは傾斜面としているが、これに限られない。

また、受け座２３，２４の締結面Ｆにはそれぞれ、ボルト５１が挿通されるタップ加工が施された３つの挿通孔ｈ１〜ｈ３が設けられている。ここで、連結部４２の取付金４２ａには、ボルト５１が貫通する４つの貫通孔が形成されている。受け座２３，２４に排障器４０の連結部４２を固定する場合、取付金４２ａの４つの貫通孔を、受け座２３，２４の各挿通孔ｈ１，ｈ２と車両長手方向に重なるように配置した上で、ボルト５１によって取付金４２ａを固定している。これにより、受け座２３，２４に対して、排障器４０を車輪７に寄せて取り付けることができる。

以上のように構成された台車１は、以下の効果を奏する。

台車１において、上側軸箱要素１１に排障器４０が固定されることによって下側軸箱要素１２を介在させる必要がない。そのため、走行により軸箱１０に振動が加わっても排障器４０の自重によって生じる力が下側軸箱要素１２に作用しない。これにより、従来のように下側軸箱要素１２の強度を大きくしたり、上側軸箱要素１１との締結ボルト１３の強度を大きくしたり数を増やす必要がない。よって、台車１において、排障器４０の影響の低減と取付強度の要求緩和とを両立することができる。

また、受け座２３，２４は、水平面に対して上向きに傾斜しているため、障害物が排障器４０に衝突し、排障部４１に車両長手方向の荷重が作用しても、受け座２３，２４には締結面Ｆの法線Ｎ方向の力の成分が大きく、締結面Ｆに平行な力の成分は小さくなる。そのため、ボルト５１に対する強度要求を緩和することができる。

なお、受け座２３，２４は、水平面に対して上向きに傾斜させずに、鉛直に設置してもよく、かかる場合でも排障器の取付部分における振動の影響を低減しつつ、当該取付部分の強度要求を緩和することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る台車２０１は、第１実施形態に係る台車１から台車枠３の構成等を一部変更したものである。以下では、第２実施形態に係る台車２０１について、第１実施形態に係る台車１と異なる点を中心に説明する。

図４は、第２実施形態に係る台車２０１の側面図である。図４に示すように、台車枠２０３は、台車２０１の車幅方向中央において車幅方向に延びる横ばり２０４を備えるが、第１実施形態の台車枠３の構成とは異なり、側ばり５を備えていない。

また、軸箱２１０と横ばり２０４との間には、車両長手方向に延びる板バネ２０９が架け渡されている。板バネ２０９は、その車両長手方向中央部２０９ａにおいて、横ばり２０４の車幅方向両端部２０４ａを下方から支持しており、板バネ２０９の車両長手方向両端部２０９ｂは、軸箱２１０に支持されている。即ち、板バネ２０９は、第１実施形態の軸バネ２０（一次サスペンション）の機能と第１実施形態の側ばり５の機能とを有している。

板バネ２０９の車両長手方向端部２０９ｂは、支持部材２３１を介して軸箱２１０に下方から支持されている。支持部材２３１は軸箱２１０の上部に設けられている。支持部材２３１の上面は、車両長手方向の中央側に向けて斜め下方に傾斜している。なお、支持部材２３１の上面は、板バネ２０９のうち車両長手方向端部２０９ｂの下面と略平行であれば、傾斜していなくてもよい。そして、支持部材２３１は、受け部材２３２と、防振ゴム２３３とを有している。受け部材２３２は平面視で略矩形の形状を有しており、板バネ２０９の下面を支持する底壁部と、当該底壁部の車両長手方向両端から上方に突出する外壁部とを有している。

防振ゴム２３３は略円柱状であり、軸箱２１０と受け部材２３２との間に挿入されている。軸箱２１０の上側軸箱要素２１１には、その上部に防振ゴム２３３の下面と面接触する上面を含むバネ座２２２が設けられている。バネ座２２２の上面も、板バネ２０９の下面と略平行であり、車両長手方向の中央側に向けて斜め下方に傾斜している。そして、バネ座２２２が一体に形成された上側軸箱要素２１１の車両長手方向外側の側壁部２１１ｂに受け座２３，２４が設けられている。これ以外の構成は、第１実施形態と同様である。

このような第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。即ち、受け座２３，２４が設けられた上側軸箱要素２１１を有する軸箱２１０は、一般的な台車枠３を備える台車１に限らず、板バネ２０９を用いた台車２０１においても適用可能である。これにより、板バネ式の台車２０１に排障器４０を取り付けた場合においても、排障器４０の振動抑制と取付強度の要求緩和とを両立することができる。

なお、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。また、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。前述の実施形態では、排障器４０の連結部４２と受け座２３，２４とを４つのボルト５１で固定していたが、この構成に限らず、排障器４０の連結部４２と受け座２３，２４との固定構造は任意に変更してもよい。この場合、受け座２３，２４の構成及び形状も排障器４０との固定構造に対応させて変更してもよい。

１，２０１ 鉄道車両用台車
６ 車軸
７ 車輪
８ 軸受
１０，２１０ 軸箱
１１，２１１ 上側軸箱要素
１１ａ 外周壁部
１２ 下側軸箱要素
１３ 締結部材
１５ 輪軸
２３，２４ 受け座
４０ 排障器
４１ 排障部
４２ 連結部
ｈ１〜ｈ３ 挿通孔
Ｆ 締結面
Ｈ 水平線
Ｐ 軸線

Claims (3)

1. 車幅方向に延びる車軸と、前記車軸の車幅方向両側に設けられる一対の車輪とを有する輪軸と、
   前記輪軸を回転自在に支持する軸受と、
   前記軸受を上側から覆う上側軸箱要素と、前記上側軸箱要素に締結部材により固定されて前記軸受を下側から覆う下側軸箱要素とを有する軸箱と、
   前記車輪に対して車両長手方向一方側に配置され、かつ、前記車両長手方向一方側から見て前記車輪と重なる排障部と、前記排障部を前記軸箱に連結する連結部とを有する排障器と、を備え、
   前記排障器の前記連結部は、前記上側軸箱要素に設けられた受け座に固定される、鉄道車両用台車。
2. 前記受け座は、車幅方向から見て、前記上側軸箱要素のうち車軸中心よりも前記車両長手方向一方側で、かつ、前記車軸中心を通って車両長手方向に延びる水平線と交差する領域に設けられている、請求項１に記載の鉄道車両用台車。
3. 前記受け座と前記連結部とを固定する締結部材を更に備え、
   前記受け座には、前記締結部材が挿通される挿通孔を有する締結面が設けられ、
   前記受け座は、側面視において、前記締結面の法線が前記車軸中心を通る鉛直線と交差するように前記上側軸箱要素の外周壁部に設けられている、請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車。
   

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