JP7037417B2 - 鉄道車両の軸箱支持装置及び弾性ブッシュ軸体 - Google Patents

鉄道車両の軸箱支持装置及び弾性ブッシュ軸体 Download PDF

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Description

本発明は、車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた鉄道車両の台車において軸箱を台車枠に連結する軸箱支持装置及び弾性ブッシュ軸体に関する。
鉄道車両台車の軸箱支持装置として軸梁式のものが知られている。軸梁式の軸箱支持装置では、軸箱から突出した軸梁の筒状部に、心棒が挿通されたゴムブッシュを挿入し、当該心棒のうちゴムブッシュから食み出した両端部が台車枠に連結される。走行性能の観点から、ゴムブッシュのバネ定数が小さい方が好ましい場合がある。しかし、踏面ブレーキの作動時には、車輪が車両長手方向外側に向けて強く押されることで軸梁が心棒に対して車両長手方向外側に大きく変位するので、ゴムブッシュのバネ定数が小さいとゴムが大きく歪むことになる。そのため、ゴムの耐久性を確保する観点から、ゴムブッシュに変位抑制機構を内蔵したものが提案されている(特許文献1参照)。
特開2017-43142号公報
しかし、特許文献1の構成では、変位抑制機構がゴムブッシュの内部に設けられており、ゴムブッシュの構造が複雑になるため、部品コストが増加することになる。
そこで本発明は、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止すると共に、コストの増加が抑制される軸梁式の軸箱支持装置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の軸箱支持装置は、車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両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た梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、前記弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部を有し、前記筒状部は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、前記凹部の底面との間に隙間をあけた状態で前記凹部に挿入された凸状のストッパ部を有し、前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である。
前記構成によれば、踏面ブレーキの作動により車輪が車両長手方向外側に押されることで軸梁が心棒に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁の筒状部のストッパ部の先端面が弾性ブッシュの凹部の底面を押圧し、心棒から車両長手方向内側に向けた抗力を受ける。これにより、踏面ブレーキの作動時に軸梁が心棒に対して過度に車両長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュの過度な歪みが防止される。そして、ストッパ部は軸梁の筒状部に設けられて弾性ブッシュより強度が高いため、互いに接触してもコストの低い弾性ブッシュを被ダメージ部とすることができる。また、弾性ブッシュの構造を複雑にせずに済むため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制できる。
本発明の他態様に係る鉄道車両の軸箱支持装置は、車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両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た梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、前記軸梁は、前記心棒又は前記台車枠の一部に対して隙間をあけた状態で車両長手方向内側から車両長手方向に対向するストッパ部を有し、前記隙間の車両長手方向寸法は、前記弾性ブッシュの肉厚よりも小さい。
前記構成によれば、踏面ブレーキの作動により車輪が車両長手方向外側に押されることで軸梁が心棒に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁のストッパ部が心棒又は台車枠に干渉する。これにより、踏面ブレーキの作動時に軸梁が心棒に対して過度に車体長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュの過度な歪みが防止される。そして、ストッパ部は軸梁に設けられており、台車を分解せずとも外部から視認可能であるため、点検が容易になる。また、弾性ブッシュを特別な構造にする必要がないため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制でき且つ点検を簡単に行うことができる。
本発明によれば、軸梁と心棒との間に介装された弾性ブッシュの車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制でき且つ点検を簡単に行うことができる。
第1実施形態に係る鉄道車両の台車の車幅方向から見た側面図である。 図1に示す台車の軸箱支持装置の側面図である。 図2のIII-III線断面図である。 図3のIV-IV線断面図である。 図4に示す第2半筒部の内周面側から見た斜視図である。 変形例の図5相当の図面である。 第2実施形態に係る軸梁の筒状部及びその近傍の水平断面図である。 図7に示す筒状部及びその近傍の斜視図である。
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、車両が走行する方向を車両長手方向(前後方向)とし、それに直交する横方向を車幅方向(左右方向)として定義する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両の台車1の車幅方向から見た側面図である。図1に示すように、台車1は、二次サスペンション3(例えば、空気バネ)を介して車体2を支持する台車枠4を備える。台車枠4の車両長手方向の両側には、一対の輪軸5が配置されている。輪軸5は、車幅方向に延びた車軸5aと、車軸5aの両側の部分に設けられた車輪5bとを有する。
車軸5aの車幅方向の両端部は、軸受6を介して軸箱7に収容されている。軸箱7は、軸梁式の軸箱支持装置8を介して台車枠4に連結されている。台車枠4と軸箱7との間には、一次サスペンション9(例えば、コイルバネ)が介設されている。車輪5bの踏面に対向する位置には、車輪5bの踏面を車両長手方向の内側から外側に向けて押圧する踏面ブレーキ10が配置されている。
図2は、図1に示す台車1の軸箱支持装置8の側面図である。図2に示すように、軸箱支持装置8は、軸箱7を台車枠4に連結する軸梁11を備える。軸梁11は、軸箱7から一体的に車両長手方向において台車中央側に向けて延びた梁部12と、梁部12の先端に設けられた筒状部13とを有する。筒状部13は、軸線が車幅方向に向いた円筒形状の内周面を有し、車幅方向両側に向けて開口している。
筒状部13は、車両長手方向に二分割されている。具体的には、筒状部13は、梁部12の先端に一体に設けられた第1半筒部14と、第1半筒部14とは別体であり第1半筒部14に車両長手方向内側から重ねられる第2半筒部15とに分割されており、第2半筒部15は、第1半筒部14に締結部材B1(例えば、ボルト及びナット)により固定されている。
図3は、図2のIII-III線断面図である。図2及び3に示すように、筒状部13の内部空間には、心棒16が挿通されている。心棒16は、円柱部16aと、円柱部16aの車幅方向の両側に設けられた一対の円錐状のフランジ部16bと、一対のフランジ部16bの両側面から車幅方向外側に向けて突出した突起部16cとを有する。突起部16cは、筒状部13から車幅方向両側に突出する。
筒状部13と心棒16との間には、弾性ブッシュ17が介装されている。弾性ブッシュ17は、例えば、ゴムブッシュである。弾性ブッシュ17は、円筒部17aと、円筒部17aの車幅方向の両側に設けられた一対の円錐状のフランジ部17bとを有し、心棒16に外嵌されて加硫接着されている。即ち、互いに一体化された心棒16と弾性ブッシュ17とが、弾性ブッシュ軸体22を構成している。弾性ブッシュ17の円筒部17aは、心棒16の円柱部16aに接着されている。弾性ブッシュ17のフランジ部17bは、心棒16のフランジ部16bに接着されている。第1半筒部14及び第2半筒部15は、締結部材B1により互いに固定された状態で弾性ブッシュ17を介して心棒16を挟持する。筒状部13は、弾性ブッシュ17の弾性により、心棒16に対して前後、左右、上下及び車幅方向を軸線とする回転方向への相対的な変位が許容される。
台車枠4には、一対の受け座18が下方に突出して設けられている。一対の受け座18の各々には、下方及び車幅方向両側に開放された溝部18aが形成されている。溝部18aには、心棒16の突起部16cが下方から嵌入される。その状態で、心棒16の突起部16cの下面を蓋部材19が支持した状態で、蓋部材19が締結部材B2(例えば、ボルト)により下方から受け座18に固定される。
図4は、図3のIV-IV線断面図である。図5は、図4に示す第2半筒部15の内周面側から見た斜視図である。図4及び5に示すように、弾性ブッシュ17は、例えば、筒状のゴム筒本体20と、ゴム筒本体20の外周面を覆う筒状の外殻21とを有する。弾性ブッシュ17は、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部17cを有する。弾性ブッシュ17の凹部17cにおける径方向の肉厚T1は、弾性ブッシュ17のうち凹部17cに隣接する他の部分における径方向の肉厚T2の半分以下、好ましくは40%以下、更に好ましくは30%以下である。
第2半筒部15は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出した凸状のストッパ部15aを有する。ストッパ部15aは、車両長手方向外側に向いた先端面15bを有する。先端面15bの形状は特に限定されず、本実施形態ではストッパ部15aの先端面15bは、心棒16の長手方向(車幅方向)に沿った向きに長い形状である。先端面15bは、例えば、長円形、楕円形、四角形等の形状とし得る。例えば、ストッパ部15aの先端面15bは、心棒16の外周面に対応する曲面形状にすることで心棒16に対向する先端面15bの受圧面積を増やしてもよい。また、ストッパ部15aは、半筒部15に嵌合又は締結で固定された別体構造であってもよい。ストッパ部15aは、心棒16の軸心と同一高さに配置され、心棒16の鉛直方向中心に対して車両長手方向内側(台車中央側)から水平対向している。
ストッパ部15aは、第2半筒部15が第1半筒部14に固定された状態において、弾性ブッシュ17の凹部17cの底面17dと先端面15bとの間に隙間Cをあけた状態で凹部17cに挿入される。弾性ブッシュ17の肉厚の先端面15bの面方向の最大長さは、心棒16の円柱部16aの外径の25%以上、好ましくは30%以上、更に好ましくは40%以上である。本実施形態では、先端面15bは長円形であるため、先端面15bの面方向の幅W(即ち、車幅方向の幅)が、円柱部16aの外径の25%以上、好ましくは30%以上、更に好ましくは40%以上である。本実施形態のように、ストッパ部15aの先端面15bの形状を心棒16の長手方向(車幅方向)に延びた形状とすれば、ストッパ部15aが心棒16から圧力を受ける受圧面積を好適に増やすことができる。
以上に説明した構成によれば、踏面ブレーキ10の作動により車輪5bが車両長手方向外側に押されることで軸梁11が心棒16に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁11の筒状部13のストッパ部15aの先端面15bが、弾性ブッシュ17の凹部17cの底面17dを押圧し、心棒16から車両長手方向内側に向けた抗力を受ける。これにより、踏面ブレーキ10の作動時に軸梁11が心棒16に対して過度に車体長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュ17のゴム筒本体20の過度な歪みが防止される。よって、弾性ブッシュ17のバネ定数を小さくすることもでき、走行性能を高めることができる。また、ストッパ部15aと凹部17cの底面17dとの間に隙間Cがあるため、踏面ブレーキ10の作動時以外のときにはストッパ部15aが弾性ブッシュ17の車両長手方向の弾性変形を阻害することもない。
そして、先端面15bを有するストッパ部15aは軸梁11の筒状部13に設けられており、弾性ブッシュ17より強度が高いため、互いに接触してもコストの低い弾性ブッシュ17を被ダメージ部とすることができる。また、弾性ブッシュ17の構造を複雑にせずに済むため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁11と心棒16との間に介装された弾性ブッシュ17の車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制できる。
また、先端面15bの面方向の最大長さは、心棒16の円柱部16aの外径の25%以上であるので、踏面ブレーキ10が作動してストッパ部15aの先端面15bが心棒16から抗力を受けたときに、先端面15bが受ける単位面積当たりの力が過大になることが防止され、ストッパ部15a及び弾性ブッシュ17の耐久性を高めることができる。また、ストッパ部15a及び凹部17cは、弾性ブッシュ17が筒状部13に対して回動することを防ぐ位置決めピンの役目も果たすことができ、別途位置決めピンを設ける必要性を無くすことができる。
図6は、変形例の図4相当の図面である。図6に示すように、変形例として、軸梁111の筒状部113は、上下に分割されたものとしてもよい。筒状部113は、梁部112の先端に一体に設けられた第1半筒部114と、第1半筒部114とは別体であり第1半筒部114に下方から重ねられる第2半筒部115とに分割されている。第2半筒部115は、第1半筒部114に締結部材(図示せず)により固定されている。なお、第1半筒部114と第2半筒部115とは互いに上下逆転した配置としてもよい。
第1半筒部114は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、車両長手方向外側に向いた先端面114bを有するストッパ部114aを備える。ストッパ部114aは、心棒16の軸心Oと同一高さに配置されているため、第1半筒部114のうちストッパ部114aが設けられた部分は、心棒16の軸心Oよりも下方に突出している。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。また、第1半筒部と第2半筒部とを心棒の軸心を通る水平線上で上下分割し、ストッパ部を第1半筒部に設ける第1半ストッパ部と第2半筒部に設ける第2半ストッパ部とに分割して設けてもよい。その場合、ストッパ部は、弾性ブッシュと干渉せずに第1半筒部及び第2半筒部が互いに上下方向に着脱できる形状にするとよい。
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る軸梁211の筒状部213及びその近傍の水平断面図である。図8は、図7に示す筒状部213及びその近傍の斜視図である。なお、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図7及び8に示すように、第2実施形態では、軸梁211は、梁部212及び筒状部213を有し、筒状部213は、踏面ブレーキ10(図1参照)の作動時における心棒16に対する軸梁211の過変位を防止するストッパ部213aを有する。ストッパ部213aは、心棒16のうち弾性ブッシュ17よりも車幅方向外側に食み出した部分であるフランジ部16bに対して車両長手方向に隙間Cをあけた状態で車両長手方向内側から対向している。具体的には、ストッパ部213aは、筒状部213のうち車両長手方向内側(台車中央側)の先端部から車幅方向両側に突出している。本実施形態では、ストッパ部213aは、筒状部213のうちストッパ部213aに隣接する他の部分よりも厚肉に形成されている。ストッパ部213aと心棒16のフランジ部16bとの間の隙間Cの車両長手方向寸法は、弾性ブッシュ17の肉厚よりも小さい。
このような構成によれば、踏面ブレーキ10(図1参照)の作動により車輪5b(図1参照)が車両長手方向外側に押されることで軸梁211が心棒16に対して車両長手方向外側に大きく変位しようとしたとき、軸梁211の筒状部213のストッパ部213aが心棒16のフランジ部16bに干渉する。これにより、踏面ブレーキ10の作動時に軸梁211が心棒16に対して過度に車体長手方向外側に変位することが制限され、弾性ブッシュ17の過度な歪みが防止される。よって、弾性ブッシュ17のバネ定数を小さくすることもでき、走行性能を高めることができる。
そして、ストッパ部213aは軸梁211に設けられており、台車を分解せずとも外部から視認可能であるため、点検が容易になる。また、弾性ブッシュ17を特別な構造にする必要がないため、コストの増加も抑制される。従って、軸梁211と心棒16との間に介装された弾性ブッシュ17の車両長手方向の過度な歪みを防止できると共に、コストの増加を抑制でき且つ点検を簡単に行うことができる。
なお、筒状部213は、左右分割又は上下分割された構成でもよいし、分割されていない構成でもよい。また、ストッパ部213aは、必ずしも筒状部213に設けなくてもよい。例えば、軸梁211の梁部212にストッパ部を設け、心棒16(及び台車枠4)に対して軸梁211が車両長手方向外方に過変位しようとしたときに、当該ストッパ部が台車枠4(例えば、受け座18)に干渉する構成としてもよい。また、台車1は、一次サスペンション9にコイルバネを用いる代わりに板バネを用いて台車枠から側梁を省き、前後一対の軸箱7が当該板バネの長手方向両側の端部を下方から夫々支持し、当該板バネの長手方向の中央部が台車枠の横梁を下方から支持する構成としてもよい。
1 台車
4 台車枠
5b 車輪
7 軸箱
8 軸箱支持装置
10 踏面ブレーキ
11,111,211 軸梁
12,112,212 梁部
13,113,213 筒状部
15a,114a,213a ストッパ部
15b,114b 先端面
16 心棒
16a 円柱部
16b フランジ部
16c 突起部
17 弾性ブッシュ
17c 凹部
17d 底面
22 弾性ブッシュ軸体
C 隙間

Claims (5)

  1. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両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た梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、
    前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
    前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
    前記弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分のみにおいて車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部を有し、
    前記筒状部は、車幅方向から見た鉛直断面において、その内周面の車両長手方向内側の部分のみから車両長手方向外側に向けて突出し、前記凹部の底面との間に隙間をあけた状態で前記凹部に挿入された凸状のストッパ部を有し、
    前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である、鉄道車両の軸箱支持装置。
  2. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両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た梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、
    前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
    前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
    前記弾性ブッシュは、その外周面の車両長手方向内側の部分において車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部を有し、
    前記筒状部は、その内周面の車両長手方向内側の部分から車両長手方向外側に向けて突出し、前記凹部の底面との間に隙間をあけた状態で前記凹部に挿入された凸状のストッパ部を有し、
    前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下であり、
    前記ストッパ部の先端面の面方向の最大長さは、前記心棒のうち前記凹部と車幅方向位置が同じ位置にある部分における外径の25%以上である、鉄道車両の軸箱支持装置。
  3. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において、台車枠と軸箱を連結し、前記軸箱から車両長手方向に延びた梁部を有する軸梁の前記梁部の先端に設けられた車幅方向両側に開口された筒状部に挿通される弾性ブッシュ軸体であって、
    車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
    前記心棒に外嵌された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
    前記弾性ブッシュは、車幅方向から見た鉛直断面において、その外周面の車両長手方向内側の部分のみにおいて車両長手方向外側に向けて窪んだ凹部であって、前記筒状部の内周面の車両長手方向内側の部分のみから車両長手方向外側に向けて突出する凸状のストッパ部が当該凹部の底面に対して隙間をあけた状態で挿入される凹部を有し、
    前記弾性ブッシュの前記凹部における径方向の肉厚は、前記弾性ブッシュのうち前記凹部に隣接する部分における径方向の肉厚の半分以下である、弾性ブッシュ軸体。
  4. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両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た梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、
    前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
    前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
    前記軸梁は、前記心棒又は前記台車枠の一部に対して、前記弾性ブッシュを介さずに隙間をあけた状態で車両長手方向内側から車両長手方向に対向するストッパ部を有し、
    前記隙間の車両長手方向寸法は、前記弾性ブッシュの肉厚よりも小さい、鉄道車両の軸箱支持装置。
  5. 車輪の踏面を車両長手方向内側から押圧する踏面ブレーキを備えた台車において軸箱を台車枠に連結する鉄道車両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た梁部、及び、前記梁部の先端に設けられて車幅方向両側に開口されてなる筒状部を有し、前記軸箱を前記台車枠に連結する軸梁と、
    前記筒状部の内部空間に挿通され、車幅方向両側に突出して前記台車枠に支持される一対の突起部が設けられた心棒と、
    前記筒状部と前記心棒との間に介装された筒状の弾性ブッシュと、を備え、
    前記軸梁は、前記心棒又は前記台車枠の一部に対して隙間をあけた状態で車両長手方向内側から車両長手方向に対向するストッパ部を有し、
    前記隙間の車両長手方向寸法は、前記弾性ブッシュの肉厚よりも小さく、
    前記ストッパ部は、前記筒状部の車両長手方向内側の部分から車幅方向に突出し、前記心棒のうち前記弾性ブッシュよりも車幅方向外側に食み出した部分に対して前記隙間をあけて車両長手方向に対向している、鉄道車両の軸箱支持装置。
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