JP7065618B2 - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両において中心ピンと台車とを接続する牽引装置に用いられる弾性ブッシュ装置を備えた鉄道車両用台車に関する。

鉄道車両には、車体と台車との間で駆動力等の前後方向の力を伝達するための牽引装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。当該牽引装置では、車体の床下に設けられる中心ピンが、台車枠の筒状の中心ピン受に内嵌されたゴムブッシュ装置に嵌入され、車体と台車とが結合される。

特許第５９４５１３７号公報

ゴムブッシュ装置では、内筒と外筒との間に積層ゴム体が介設される。このようなゴムブッシュ装置では、中心ピンが中心ピン受に対して水平方向の一方側に偏倚して積層ゴム体が当該一方側に圧縮されたとき、積層ゴム体の他方側においても圧縮が残っていることが望まれる。即ち、積層ゴム体は、予圧縮された状態で内筒と外筒との間に収容されていることが望まれる。しかし、積層ゴム体が予圧縮された状態で内筒と外筒との間に収容されたゴムブッシュ装置は、その製作上の理由から装置コストが高くなる傾向にある。

そこで本発明は、鉄道車両の牽引装置の弾性ブッシュ装置のコストダウンを図ることを目的とする。

本発明の一態様に係る牽引装置の弾性ブッシュ装置は、鉄道車両において中心ピンと台車とを接続する牽引装置に用いられる弾性ブッシュ装置であって、前記台車に支持される外筒と、前記中心ピンが嵌入され、前記外筒の径方向内側に距離をとって配置され、前記外筒に対して上側にずれて配置された内筒と、前記内筒と前記外筒との間に挟まれた弾性体と、を備え、前記内筒の前記弾性体に対向する外周面は下方に向けて傾斜し、かつ、前記外筒の前記弾性体に対向する内周面は上方に向けて傾斜し、前記弾性体は、前記内筒側の面が前記外筒側の面に対して上側にずれた形状を有する。

前記構成によれば、弾性ブッシュの内筒に中心ピンを上方から嵌入する車両組立作業を行うと、中心ピンの下降に伴って内筒が下降して外筒と同じ高さになろうとするにつれて、内筒の外周面と外筒の内周面との間で弾性体が圧縮される。即ち、組立作業を行うだけで弾性ブッシュの弾性体を予圧縮することができ、車両組立前から既に予圧縮された構造の高価な弾性ブッシュを使用する必要が無くなり、コストダウンを図ることができる。

本発明によれば、鉄道車両の牽引装置の弾性ブッシュ装置のコストダウンを図ることができる。

実施形態に係る鉄道車両用台車の車幅方向から見た側面図である。 図１に示す台車の上方から見た平面図である。 図１に示す中心ピンの斜視図である。 図２に示す弾性ブッシュ装置の斜視図である。 図４に示す弾性ブッシュ装置の平面図である。 車両組立前の弾性ブッシュ装置及びその近傍の断面図である。 車両組立後の弾性ブッシュ装置及びその近傍の断面図である。

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、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。

図１は、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２は、図１に示す台車１の上方から見た平面図である。図１に示すように、台車１は、鉄道車両の車体２を下方から支持する。台車１は、空気バネ（図示せず）を介して車体２を支持する台車枠４を備える。図２に示すように、台車枠４は、車幅方向に延びる横梁４ａと、横梁４ａ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４ｂとを有する。台車枠４の車両長手方向両側には、一対の輪軸５が互いに車両長手方向に離れて配置されている。輪軸５は、車幅方向に沿って延びる車軸５ａと、車軸５ａに設けられた一対の車輪５ｂとを有する。

図１に示すように、車軸５ａを回転自在に支持する軸受６は、軸箱７に収容されている。軸箱７と側梁４ｂとの間には、一次サスペンションとなるバネ８（例えば、コイルバネ）が介設されている。軸箱７は、連結機構９により台車枠４に弾性的に連結されている。連結機構９は、軸梁１０と、受け座１１と、弾性筒１２と、心棒１３と、蓋１４とを有する。連結機構９は、いわゆる軸梁方式の軸箱支持装置を構成する。軸梁１０は、軸箱７に一体に形成され、軸箱７から台車中央側に向けて車両長手方向に突出している。

受け座１１は、軸梁１０に向けて突出するように台車枠４に設けられている。弾性筒１２は、軸梁１０の先端部である車幅方向両側に開放された筒部（図示せず）に収容されている。弾性筒１２は、円筒状であり、その軸線が車幅方向に向くように配置されている。弾性筒１２の径方向内側には、心棒１３が収容されている。心棒１３は、弾性筒１２よりも車幅方向両側に突出している。心棒１３の両端部は、受け座１１の溝部１１ａに嵌合し、溝部１１ａを閉鎖するように受け座１１に締結される蓋１４で支持されている。

図２に示すように、横梁４ａには、主電動機１５が取り付けられている。車軸５ａには、減速機１６が接続されている。主電動機１５の回転動力が減速機１６を介して車軸５ａに伝達されて車輪５ｂが回転駆動される。横梁４ａの中央には、円筒状の内周面を有する中心ピン受１７が設けられている。中心ピン受１７には、略円筒状の弾性ブッシュ装置１８が挿入されている。弾性ブッシュ装置１８には、車体２の台枠に固定されて床下から下方に突出した中心ピン１９が挿入される。即ち、中心ピン受１７、弾性ブッシュ装置１８及び中心ピン１９は、台車１の牽引力を車体２に伝達する牽引装置２０の役目を果たす。

図３は、図１に示す中心ピン１９の斜視図である。図３に示すように、中心ピン１９は、軸部２１と、軸部２１の上端から軸直角方向に突出したフランジ部２２とを有する。軸部２１の下端面にはボルト穴２１ａが形成されている。軸部２１の外周面には、その軸線方向に沿って延びるキーが被係合部２１ｂとして突設されている。フランジ部２２には、車体２の台枠に固定するためのボルト穴２２ａが形成されている。例えば、軸部２１は、パイプ材を用いて形成される一方、フランジ部２２は、鋼板を曲げて形成したものでもよいし、鋳物又は鍛造品でもよい。中心ピン１９は、軸部２１とフランジ部２２とを別々に製作した後にそれらを互いに溶接することで形成される。そのため、軸部２１のみ車種毎に異なる長さのものを用意すればよいので、フランジ部２２を異車種間で共用することができ、また、部品点数も低減が図られる。

図４は、図２に示す弾性ブッシュ装置１８の斜視図である。図５は、図４に示す弾性ブッシュ装置１８の平面図である。図４及び５に示すように、弾性ブッシュ装置１８は、台車１の中心ピン受１７（図２参照）に支持される外筒３１と、外筒３１の径方向内側に距離をとって配置されて中心ピン１９（図３参照）が嵌入される内筒３２と、外筒３１と内筒３２との間に挟まれた弾性体３３と、を備える。内筒３２は、外筒３１に対して上側にずれて配置されている（図６参照）。弾性体３３は、その内筒３２側の面が外筒３１側の面に対して上側にずれた形状を有する。弾性体３３は、外筒３１から内筒３２に近づくにつれて上方に向かう形状を有する。

具体的には、弾性体３３は、一対の積層ゴム体４０を含む。なお、弾性材料としてゴム以外の材料が用いられてもよい。積層ゴム体４０は、同心円状に積層された３層の円弧ゴム４１～４３と、それら円弧ゴム４１～４３の間に介在する２つの円弧板４４，４５とを有する。なお、円弧ゴム及び円弧板の数はこれに限られず、スペースに応じて変更し得る。３層の円弧ゴム４１～４３は、外筒３１側から内筒３２側に向かうにつれて上側にずれるように階段状に配置されている。外筒３１及び内筒３２が互いに同心円状に配置された無負荷状態では、円弧ゴム４１～４３には予圧縮が掛かっていない。

一対の積層ゴム体４０は、内筒３２の車両長手方向両側に配置されている。外筒３１と内筒３２との間の空間における内筒３２の車幅方向両側には空隙Ｓが形成されている。これにより、弾性ブッシュ装置１８は、車両長手方向に弾性係数が高く、車幅方向に弾性係数が低くなる。ここで、車幅方向への変位が大きくなると、円弧板４４，４５と内筒３２及び外筒３１との間隔が狭くなり、円弧ゴム４１～４３が圧縮され車幅方向の弾性係数が高くなる。さらに変位が大きくなった場合、内筒３２と外筒３１とが接触することによりストッパの役割を果たす。このように、弾性ブッシュ装置１８は、車両長手方向だけでなく車幅方向の力を伝達することができるので、従来の台車に設けられていた左右動ストッパの機能も果たすことができる。なお、積層ゴム体４０の配置態様はこれに限られず、内筒３２の車両長手方向両側の部位に比べて内筒３２の車幅方向両側の部位のゴムの配置密度が疎になれば他の態様（例えば、円筒状のゴムに肉抜きを設けた構成）でもよい。

内筒３２は、中心ピン１９に対して相対回転不能となるように中心ピン１９と係合する係合部３２ａを有する。具体的には、内筒３２の内周面に、上下方向に延びるキー溝が係合部３２ａとして形成されており、中心ピン１９の軸部２１の被係合部２１ｂであるキーが係合される。このように中心ピン１９は内筒３２に対して相対回転しないので摺動部分がなくメンテナンス性にも優れている。なお、本実施の形態ではキー溝は一つとしているが複数設けてもよく、またキー溝に限られずスプライン等、相対回転不能とする機構であれば、これらに限られない。

図６は、車両組立前の弾性ブッシュ装置１８及びその近傍の断面図である。図６に示すように、中心ピン受１７には、その内周面から中心に向けて突出した突出部１７ａが形成されている。突出部１７ａは、中心ピン受１７の内周面を機械加工することで当該内周面と連続的に形成されている。弾性ブッシュ装置１８は、中心ピン受１７に上方から嵌入される。中心ピン受１７の内周面のうち突出部１７ａの上方に位置する支持周面１７ｂは、外筒３１の外周面を水平方向に支持する。

中心ピン受１７の突出部１７ａの上面である支持底面１７ｃは、外筒３１の下端を下方から支持する。弾性ブッシュ装置１８の外筒３１は、中心ピン受１７に直接嵌入されて中心ピン受１７の内周面に接触している。このように、弾性ブッシュ装置１８の外筒３１が中心ピン受１７に直接嵌入されるため、外筒３１を支持する支持スリーブを中心ピン受１７の内周面に溶接固定する構造を設ける必要がなくなり、台車の製作工程を低減できる。

外筒３１の積層ゴム体４０に対向する内周面３１ａは上方に向けて傾斜していると共に、内筒３２の積層ゴム体４０に対向する外周面３２ａは下方に向けて傾斜している。即ち、互いに対向する内周面３１ａ及び外周面３２ａは、上方にいくにつれて拡径する錐状に形成されている。内周面３１ａと外周面３２ａとは、鉛直断面視において互いに略平行である。これらの傾斜した内周面３１ａ及び外周面３２ａにより、階段状の円弧ゴム４１～４３が水平方向に対して斜めの方向に挟まれている。

図７は、車両組立後の弾性ブッシュ装置１８及びその近傍の断面図である。図７に示すように、車両組立時には、中心ピン１９の軸部２１が、弾性ブッシュ装置１８の内筒３２の内側空間に上方から嵌入される。そうすると、弾性ブッシュ装置１８の内筒３２の上端面が中心ピン１９により下方に押されて降下し、外筒３１の内周面３１ａ及び内筒３２の外周面３２ａにより円弧ゴム４１～４３が圧縮され、内筒３２が外筒３１と略同じ高さになる。車両組立後には、円弧ゴム４１～４３は、外筒３１と内筒３２との間で予圧縮された状態となる。

最後に、中心ピン受１７よりも下方に突出した中心ピン１９の軸部２１の下端面に、異常上昇止め板４６がボルトＢで固定される。異常上昇止め板４６は、中心ピン受１７の最小内径（突出部１７ａの内径）よりも大径である。なお、本実施の形態では異常上昇止め板４６は円形であるが、形状はこれに限られない。異常上昇止め板４５が中心ピン受１７の穴の円周上のどこかで半径方向に突出してればよく、矩形など他の形状であってもよい。

以上に説明した構成によれば、弾性ブッシュ装置１８の内筒３２に中心ピン１９を上方から嵌入する車両組立作業を行うと、中心ピン１９の下降に伴って内筒３２が下降して外筒３１と同じ高さになろうとするにつれて、内筒３２の外周面３２ａと外筒３１の内周面３１ａとの間で弾性体３３が圧縮される。即ち、組立作業を行うだけで弾性ブッシュ装置１８の弾性体３３を予圧縮することができ、車両組立前から既に予圧縮された構造の高価な弾性ブッシュを使用する必要が無くなり、コストダウンを図ることができる。また、弾性ブッシュ装置１８は、車両長手方向及び車幅方向の力を伝達することができ、従来の台車の牽引リンク及び左右動ストッパの機能を有するので、これらの部品を省略することができコストダウンを図ることができる。

また、弾性ブッシュ装置１８の内筒３２は、中心ピン１９に対して相対回転不能となるように中心ピン１９と係合するので、車両旋回時等において中心ピン１９が内筒３２と一体的に回動し、内筒３２と外筒３１との間の相対回転を弾性体３３の剪断方向の弾性により吸収する。よって、中心ピン１９と内筒３２との間に摺動部品等を介在させる必要がなく、牽引装置２０の構成を簡素化でき、低コスト化を図ることができる。

なお、前記実施形態では、ボルスタレス台車を例示したが、牽引装置２０は、ボルスタレス台車ではなくボルスタ付き台車に適用されてもよい。その場合、中心ピンはボルスタから下方に突出するように構成することができる。

１ 台車
４ 台車枠
１７ 中心ピン受
１７ｂ 支持周面
１７ｃ 支持底面
１８ 弾性ブッシュ装置
１９ 中心ピン
２０ 牽引装置
３１ 外筒
３１ａ 内周面
３２ 内筒
３２ａ 外周面
３３ 弾性体

Claims (2)

1. 空気バネを介して車体を支持する鉄道車両用台車において、
   前記鉄道車両において中心ピンと前記台車とを接続する牽引装置に用いられる弾性ブッシュ装置と、
   前記弾性ブッシュ装置を支持する内周面が形成された中心ピン受を有する台車枠と、を備え、
   前記弾性ブッシュ装置は、
   前記台車に支持される外筒と、
   前記中心ピンが直接的に接触するように嵌入され、前記外筒の径方向内側に距離をとって配置され、前記外筒に対して上側にずれて配置された内筒と、
   前記内筒と前記外筒との間に挟まれた弾性体と、を含み、
   前記内筒の前記弾性体に対向する外周面は下方に向けて傾斜し、かつ、前記外筒の前記弾性体に対向する内周面は上方に向けて傾斜し、
   前記弾性体は、前記内筒側の面が前記外筒側の面に対して上側にずれた形状を有し、
   前記弾性ブッシュ装置の前記外筒は、前記中心ピン受に直接嵌入されており、
   前記中心ピン受には、前記内周面の下端から中心に向けて突出した突出部が前記中心ピン受の内周面と連続的に形成されており、
   前記中心ピン受の前記内周面のうち前記突出部の上方に位置する支持周面が、前記外筒の外周面を水平方向に支持し、前記突出部の上面である支持底面が、前記外筒の下端を下方から支持しており、
   前記突出部の下面は、前記中心ピン受よりも下方に突出した前記中心ピンの下端面に設けられた異常上昇止め板が前記空気バネの異常上昇時に干渉するように構成されている、鉄道車両用台車。
2. 前記内筒は、前記中心ピンに対して相対回転不能となるように前記中心ピンと係合する係合部を有する、請求項１に記載の鉄道車両用台車。

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