JP7402989B2 - ゴムタイヤ付き一軸ボギー台車 - Google Patents

Description

本発明は、ライトレールトランジット用のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車に関し、軌道交通用のボギー台車の全体構造の技術分野に属する。

軌道交通の技術分野において、ゴムタイヤ式軌道システムは従来の軌道交通分野の鋼輪レールではなく道路交通用のタイヤ技術を採用することにより、ノイズが低く、振動が小さく、乗り心地性が高い等の利点を有するとともに、比較的高い粘着力を有し、車両の登坂能力が強く、最大勾配が１０％に達し、車両は小曲線半径を通過する能力が高く、複雑な地形に適応することができる。中国の広州、北京や天津などの都市では、程度が異なるが、全て採用されている。従来のゴムタイヤ式車両ボギー台車は板ばね載置方式を採用し、重量が重く、剛性が大きいので、乗り心地性を持続的に向上させることができず、従来のゴムタイヤ式車両の牽引ロッドは車軸に取付座を溶接する必要があり、溶接は車軸内部の歯車伝動装置の性能に影響を与え、且つ車軸自体のサイズが大きいため、構造のコンパクト化に不利である。また、転覆防止機能を備えていないため、車両の走行速度をそれ以上上げることができない。

上記説明から分かるように、ゴムタイヤ式車両の更なる快適性及び軽量化を図ると共に、車軸とスラストロッドとの間の接続が溶接方式を採用することを回避し、車両の転覆を防止することは、当業者が早急に解決しなければならない技術的課題である。

一軸ゴムタイヤ式車両の更なる快適性及び軽量化を図るために、本発明の具体的な技術的解決手段は、以下のとおりである。
案内フレーム及びサスペンションを備え、前記サスペンションは少なくとも４つの弾性部材を介して前記案内フレームの上方に設けられ、前記案内フレームに案内輪が固設されるフレームワークと、
両端にゴムタイヤが設けられ、前記サスペンションと前記案内フレームとの間に位置する車軸装置と、
前記車軸装置を前記案内フレームに固定するための車軸固定装置と、を備え、
前記車軸固定装置と前記サスペンションとの間に牽引ロッドが接続され、前記サスペンションには前記車軸装置に動力を供給するための駆動装置がさらに設けられることを特徴とするゴムタイヤ付き一軸ボギー台車を提供する。

上記技術的解決手段を採用することで、板ばねの構造が複雑で、剛性が大きいなどの問題を解決し、軽量化設計を実現し、且つ車両の快適性を向上させることに有利である。従来の車軸装置において牽引ロッドを取り付けるために採用される溶接方式の代わりに、車軸固定装置によって車軸装置と案内フレームが接続され、且つ牽引ロッドの両端はそれぞれサスペンションと車軸固定装置に接続されることによって、車軸装置内部の歯車伝動装置に影響を与えることを回避し、構造を簡略化し、メンテナンス性を向上させるという効果を得ることができる。また、案内輪を設けることにより、車両の耐転覆能力を向上させる。

さらに、前記弾性部材は空気ばねであり、前記案内フレームは口字状に形成された２本の案内フレーム側梁と２本の案内フレーム端梁を備え、前記案内フレームの４つの角部のいずれにも空気ばね取付座が設けられ、前記案内フレーム側梁の中央部の上面に車軸取付座を有し、前記サスペンションは２本のサスペンション側梁と２本のサスペンション端梁を備え、前記サスペンションの４つの角部のいずれにも空気ばね取付座が設けられ、前記案内フレームと前記サスペンションは前記空気ばねを介して接続される。

さらに、一方のサスペンション端梁には前記駆動装置を取り付けるためのモータ取付座が設けられ、他方のサスペンション端梁には前記牽引ロッドを接続するための牽引ロッドベースが設けられる。

さらに、前記車軸固定装置は、上固定フレーム、下固定フレーム及び締結ボルトを備え、前記上固定フレームは前記車軸装置の上方に位置し、前記下固定フレームは前記案内フレームの下方に位置し、前記締結ボルトは前記上固定フレームと下固定フレームを締結して接続し、前記上固定フレームに牽引ロッドベースが設けられる。

さらに、前記案内フレーム側梁の下面には前記下固定フレームに対応する凹凸位置決め構造が設けられ、前記案内フレーム側梁の上面には前記車軸装置に対応する凹凸位置決め構造が設けられ、前記上固定フレームの下面には前記車軸装置に対応する凹凸位置決め構造が設けられる。

さらに、前記牽引ロッドは縦方向牽引ロッド及びＶ字形牽引ロッドを備え、前記縦方向牽引ロッドは前記サスペンションのサスペンション側梁と平行であり、その一端は前記上固定フレームの牽引ロッドベースに接続され、他端は前記サスペンションの牽引ロッドベースに接続され、前記Ｖ字形牽引ロッドは前記ボギー台車の縦方向中心線に対して対称な一対の斜め牽引ロッドを備え、前記斜め牽引ロッドと前記縦方向牽引ロッドは一定の夾角をなし、前記斜め牽引ロッドの一端は前記上固定フレームの牽引ロッドベースに接続され、他端は前記サスペンションの牽引ロッドベースに接続される。

さらに、前記案内フレームの４つの角部は、前記空気ばね取付座が設けられるオーバーハング梁であり、前記サスペンションの４つの角部は、下端に前記空気ばね取付座が設けられる下方に延びるサスペンションオーバーハング梁である。

さらに、垂直方向ダンパーをさらに備え、前記垂直方向ダンパーの下端は前記案内フレームに接続され、上端は前記サスペンションに接続され、好ましくは、前記垂直方向ダンパーは鉛直方向と一定の夾角をなす。

さらに、前記サスペンション側梁の中央部に回転支持機構が固設される。

さらに、前記案内輪は一対であり、且つ前記ボギー台車の縦方向中心線に対して対称であり、前記案内輪の回転軸線は鉛直方向である。

さらに、前記駆動装置はモータであり、前記モータは取付板を介して前記モータ取付座に取り付けられ、前記取付板は第１締結具を介して前記モータに固着され、前記取付板は第２締結具を介して前記モータ取付座に固定され、前記第２締結具に弾性ゴムパッドが套設される。

本発明のライトレールトランジットのゴムタイヤ付き一軸ボギー台車は以下の有益な効果を有する。
回転支持機構を採用することで、小曲線箇所にある車体とサスペンションとの間の大回転角の技術的難題を解決することができる。
車両に設計される中央案内システムは、車両が案内レールに沿って運行することを保証し、アンチロールの作用を兼ね備え、案内輪は案内レールの下部で作動することで、車両の転覆を防止する。
モータは弾性サスペンションの形態を採用しており、モータと車軸の接続は自在継手を用いて縦方向において行われることで、案内フレームとサスペンションとの間の大きな動的変位に適合することができる。
車軸固定装置によって車軸装置と案内フレームが接続され、牽引ロッドは車軸固定装置に接続されることにより、車軸のサイズが牽引ロッドの取り付け空間を制限するという問題を解決し、構造を簡略化し、メンテナンス性を向上させる。
二重サスペンション方式は、４つの空気ばねと鉛直方向ダンパーとを組み合わせる方式であり、空気ばねに高さ調整装置が設けられ、車両のフロアの高さが調整しやすくなる。
縦方向牽引ロッドとＶ字形牽引ロッドは車軸装置とサスペンションとの間に配置され、牽引力と制動力を伝達することができ、また、車両の牽引や制動によるうなずき運動を克服し、Ｖ字形牽引ロッドと縦方向牽引ロッドは一定の夾角をなすことで、横方向荷重を伝達することもできる。
単一輪軸の技術を採用することで、構造がシンプルで確実であり、コストが低く、メンテナンス性に優れ、ゴムタイヤを採用することで、運行騒音を低減することができ、且つ車両の登坂能力が強く、起動や制動の時の加速度が速く、制動距離が短く、且つ車輪交換効率が高く、プロセスがシンプルである。

本発明のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車の模式的な斜視図である。 本発明のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車の模式的な斜視図（一部の断面を有する）である。 車軸装置の断面模式図である。 案内フレームの模式図である サスペンションの模式図である。 フレームワークの模式図である。 車軸固定装置の模式図である。 フレームワークの平面図（牽引ロッドが示されている）である。 牽引ロッドの分解模式図である。 ダンパーの分解模式図である。 取付板の模式図である。

以下は図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

図１～１１に示すように、ゴムタイヤ付き一軸ボギー台車は、
案内フレーム１及びサスペンション２を備え、前記サスペンション２は少なくとも４つの空気ばね（弾性部材の一例）を介して案内フレーム１の上方に設けられ、案内フレーム１に案内輪１１が固設されるフレームワークと、
両端にゴムタイヤ１３が設けられ、サスペンション２と案内フレーム１との間に位置する車軸装置１２と、
車軸装置１２を案内フレーム１に固定するための車軸固定装置１３と、を備え、
車軸固定装置１３とサスペンション２との間に牽引ロッド１０が接続され、サスペンション２には車軸装置１２に動力を供給するためのモータ１４（駆動装置の一例）がさらに設けられ、モータは縦方向に配置され、自在継手（図示せず）を介してモータのトルクを伝達する。

車軸装置１２の各端に２つのゴムタイヤ２５を有し、２つのゴムタイヤ２５の中間に剛性構造の非常輪２６が設けられ、ゴムタイヤ２５にパンク等の非常事態が発生する場合、非常輪２６は車両のボギー台車を支持する役割を果たす。

図４～６に示すように、案内フレーム１は、口字状に形成された２本の案内フレーム側梁１．１と２本の案内フレーム端梁１．２を備え、案内フレームの４つの角部は、空気ばね取付座４が設けられる略水平のオーバーハング梁１．３であり、案内フレーム側梁１．１と案内フレーム端梁１．２はいずれも箱型梁構造であり、オーバーハング梁１．３は、独立した箱型梁構造であってもよく、案内フレーム側梁１．１又は案内フレーム端梁１．２の一部であってもよく、案内フレーム側梁１．１と案内フレーム端梁１．２は溶接により相互に接続され、案内フレーム側梁１．１の中央部は上向きに突起し、突起した中央部の上面は車軸取付座１．４を有し、車軸取付座１．４は車軸装置１２を取り付けて固定するために用いられ、案内フレーム端梁１．２には案内輪１１を取り付けるための案内輪取付座６がさらに設けられ、案内輪１１の設置は車両を案内して車両の転覆を防止することに有利である。案内輪取付座６は案内フレーム端梁１．２の上下カバーを基礎としてバットシーム溶接によって上下カバーに接続され、これにより、案内輪取付座６の構造強度を保証する。

図５に示すように、サスペンション２は、２本のサスペンション側梁２．１、２本の中間横梁２．３及び２本のサスペンション側梁２．２を備え、サスペンション２全体は「目」字型を呈し、サスペンションの４つの角部には下方に延びるサスペンションオーバーハング梁２．４があり、サスペンションオーバーハング梁２．４の下端に空気ばね取付座４が設けられ、２本の中間横梁２．３はサスペンション端梁２．２に平行であり、サスペンション側梁２．１の中央部に回転支持取付座７が設けられ、サスペンションの中間横梁２．３は軽量化に有利な工字状梁構造とされる。

サスペンション２の１本のサスペンション端梁２．２のうち下方にぶら下がっている部分に牽引ロッドベース８が設けられ、牽引ロッド１０の一端はサスペンションの牽引ロッドベース８に接続され、他端は車軸固定装置１３に接続される。サスペンション２の他方のサスペンション端梁２．２には、モータ１４を吊り下げて取り付けるためのモータ取付座９が設けられている。

案内フレーム１とサスペンション２は４つの空気ばね３を介して接続され、サスペンション２は空気ばね３を介して案内フレーム１の直上に取り付けられ、空気ばね３を介して鉛直方向の力を伝達する。

図１、図７に示すように、車軸固定装置１３は、上固定フレーム１３．１、下固定フレーム１３．２及び締結ボルト１３．３を備え、上固定フレーム１３．１は車軸装置１２の上方に位置し、下固定フレーム１３．２は案内フレーム１の下方に位置し、締結ボルト１５は上固定フレーム１３．１と下固定フレーム１３．２を締結して接続し、上固定フレーム１３．１に牽引ロッドベース８が設けられる。

図２、図３、図７に示すように、好ましくは、案内フレーム側梁の下面には前記下固定フレームに対応する凹凸位置決め構造（図示せず）が設けられ、案内フレーム側梁１．１の上面には前記車軸装置に対応する凹凸位置決め構造１６が設けられ、上固定フレーム１３．１の下面には車軸装置１２に対応する凹凸位置決め構造１６が設けられる。このように、車軸装置１２が車軸固定装置１３を介して案内フレーム側梁１．１に固定される場合、車軸装置１２と案内フレーム側梁１．１との締結程度を向上させ、隙間を減少させ、不要な振動や騒音を回避することに有利である。

図８～９に示すように、牽引ロッド１０は縦方向牽引ロッド１０．１及びＶ字形牽引ロッド１０．２を備え、縦方向牽引ロッド１０．１はサスペンション２のサスペンション側梁２．１に平行であり、その一端は上固定フレーム１３．１の牽引ロッドベース８に接続され、他端はサスペンション２の牽引ロッドベース８に接続され、Ｖ字形牽引ロッド１０．２はボギー台車の縦方向中心線（ボギー台車縦方向中心線はサスペンション側梁の延在方向と略平行である）に対して対称な一対の斜め牽引ロッドを備え、斜め牽引ロッドと縦方向牽引ロッド１０．１は一定の夾角をなし、斜め牽引ロッドの一端は前記上固定フレームの牽引ロッドベースに接続され、他端は前記サスペンションの牽引ロッドベースに接続される。縦方向牽引ロッドとＶ字形牽引ロッドは、車軸固定装置とサスペンションの間に配置され、牽引力と制動力を伝達することができ、また、車両の牽引や制動によるうなずき運動を克服し、Ｖ字形牽引ロッドは牽引方向と一定の夾角をなすことで、横方向荷重を伝達することもできる。

図１０に示すように、ゴムタイヤ付き一軸ボギー台車は垂直方向ダンパー１７をさらに備え、垂直方向ダンパー１７の下端は案内フレーム１に接続され、上端はサスペンション２に接続され、好ましくは、垂直方向ダンパー１７は鉛直方向と一定の夾角をなし、傾斜するように配置されることによって、垂直方向ダンパーが一定の横方向制振作用を発揮することに有利である。空気ばね３と垂直方向ダンパー１７は共同で二重サスペンション装置を構成する。サスペンション２の上方に２つの縦方向ダンパー１８が配置され、縦方向ダンパー１８の一端はサスペンションに接続され、他端は車体に接続され、縦方向ダンパー１８は車体とサスペンション２の相対回転角による衝撃を吸収することができ、車両の曲線通過時の快適性を向上させる。空気ばね３には高さ調整装置（図示せず）が配置されている。高さ調整装置は、空気ばね３の高さを制御することで、車両（車体）のフロアを水平に保つように調整するためのものである。

図１に示すように、サスペンション側梁２．１の中央部に回転支持機構１９が固設される。回転支持機構１９は、サスペンション２と車体（図示せず）との間に位置しており、車両が小曲線半径経路を円滑に通過することを可能とする。回転支持機構１９はスラスト軸受と類似し、中間のボールユニット及びボールユニットを被覆する上カバーリング、下カバーリングを備える。

図１～２に示すように、案内輪１１は一対であり、１つの案内フレーム端梁１．２の案内輪取付座６に取り付けられ、ボギー台車の縦方向中心線に対して対称であり、案内輪１１の回転軸線は鉛直方向である。案内レール２０の横断面はＴ字形を呈し、一対の案内輪１１は案内レール２０の鉛直部分に挟持され、案内レール２０の水平部分は転覆防止の役割を果たすことができる。

図１、図１１に示すように、駆動装置はモータ１４であり、モータ１４は取付板２１を介してモータ取付座９に取り付けられ、取付板２１は第１ボルト２２（第１締結具の一例）を介してモータ１４に固着され、取付板２１は第２ボルト２３（第２締結具の一例）を介してモータ取付座９に固定され、第２ボルト２３に弾性ゴムパッド２４が套設される。このような取付方式を採用することによって、モータの弾性サスペンションを実現することができ、メンテナンスの利便性を向上させる。

以上、図面を参照して本発明の実施例を説明したが、矛盾しない限り、本発明の実施例及び実施例の特徴は互いに組み合わせることができる。本発明は上記具体的な実施形態に限定されるものではなく、上記具体的な実施形態は限定的ではなく単に例示的なものであり、当業者は本発明の示唆の下で本発明の趣旨及び特許請求の範囲から逸脱せずにさらに多くの形態を実現することができ、これらはいずれも本発明の特許範囲に属する。

１ 案内フレーム
１．１ 案内フレーム側梁
１．２ 案内フレーム端梁
１．３ オーバーハング梁
１．４ 車軸取付座
２ サスペンション
２．１ サスペンション側梁
２．２ サスペンション端梁
２．３ 中間横梁
２．４ サスペンションオーバーハング梁
３ 空気ばね
４ 空気ばね取付座
６ 案内輪取付座
７ 回転支持取付座
８ 牽引ロッドベース
９ モータ取付座
１０ 牽引ロッド
１０．１ 縦方向牽引ロッド
１０．２ Ｖ字形牽引ロッド
１１ 案内輪
１２ 車軸装置
１３ 車軸固定装置
１３．１ 上固定フレーム
１３．２ 下固定フレーム
１３．３ 締結ボルト
１４ モータ
１６ 凹凸位置決め構造
１７ 垂直方向ダンパー
１８ 縦方向ダンパー
１９ 回転支持機構
２０ 案内レール
２１ 取付板
２２ 第１ボルト
２３ 第２ボルト
２４ 弾性ゴムパッド
２５ ゴムタイヤ
２６ 非常輪

Claims (12)

1. ゴムタイヤ付き一軸ボギー台車であって、
   案内フレーム（１）及びサスペンション（２）を備え、前記サスペンション（２）は少なくとも４つの弾性部材を介して前記案内フレーム（１）の上方に設けられ、前記案内フレーム（１）に案内輪（１１）が固設されるフレームワークと、
   両端にゴムタイヤ（２５）が設けられ、前記サスペンション（２）と前記案内フレーム（１）との間に位置する車軸装置（１２）と、
   前記車軸装置（１２）を前記案内フレーム（１）に固定するための車軸固定装置（１３）と、を備え、
   前記車軸固定装置（１３）と前記サスペンション（２）との間に牽引ロッド（１０）が接続され、前記サスペンション（２）には駆動装置がさらに設けられ、前記駆動装置は前記車軸装置（１２）に動力を供給することを特徴とするゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
2. 前記弾性部材は空気ばね（３）であり、前記案内フレーム（１）は、口字状に形成された２本の案内フレーム側梁（１．１）と２本の案内フレーム端梁（１．２）を備え、前記案内フレーム（１）の４つの角部のいずれにも空気ばね取付座（４）が設けられ、前記案内フレーム側梁（１．１）の中央部の上面に車軸取付座（１．４）を有し、前記サスペンション（２）は、２本のサスペンション側梁（２．１）と２本のサスペンション端梁（２．２）を備え、前記サスペンション（２）の４つの角部のいずれにも空気ばね取付座（４）が設けられ、前記案内フレーム（１）と前記サスペンション（２）は前記空気ばね（３）を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
3. 一方のサスペンション端梁（２．２）には前記駆動装置を取り付けるためのモータ取付座（９）が設けられ、他方のサスペンション端梁（２．２）には前記牽引ロッド（１０）を接続するための牽引ロッドベース（８）が設けられることを特徴とする請求項２に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
4. 前記サスペンション側梁（２．１）の中央部に回転支持機構（１９）が固設されることを特徴とする請求項３に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
5. 前記車軸固定装置（１３）は、上固定フレーム（１３．１）、下固定フレーム（１３．２）及び締結ボルト（１３．３）を備え、前記上固定フレーム（１３．１）は前記車軸装置（１２）の上方に位置し、前記下固定フレーム（１３．２）は前記案内フレーム（１）の下方に位置し、前記締結ボルト（１３．３）は前記上固定フレーム（１３．１）と下固定フレーム（１３．２）を締結して接続し、前記上固定フレーム（１３．１）に牽引ロッドベース（８）が設けられることを特徴とする請求項３又は４に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
6. 前記案内フレーム側梁（１．１）の下面には前記下固定フレーム（１３．２）に対応する凹凸位置決め構造（１６）が設けられ、前記案内フレーム側梁（１．１）の上面には前記車軸装置（１２）に対応する凹凸位置決め構造（１６）が設けられ、前記上固定フレーム（１３．１）の下面には前記車軸装置（１２）に対応する凹凸位置決め構造（１６）が設けられることを特徴とする請求項５に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
7. 前記牽引ロッド（１０）は縦方向牽引ロッド（１０．１）及びＶ字形牽引ロッド（１０．２）を備え、前記縦方向牽引ロッド（１０．１）は前記サスペンション（２）のサスペンション側梁（２．１）と平行であり、その一端は前記上固定フレームの牽引ロッドベース（８）に接続され、他端は前記サスペンション（２）の牽引ロッドベース（８）に接続され、前記Ｖ字形牽引ロッド（１０．２）は前記ボギー台車の縦方向中心線に対して対称な一対の斜め牽引ロッドを備え、前記斜め牽引ロッドと前記縦方向牽引ロッド（１０．１）は一定の夾角をなし、前記斜め牽引ロッドの一端は前記上固定フレームの牽引ロッドベース（８）に接続され、他端は前記サスペンション（２）の牽引ロッドベース（８）に接続されることを特徴とする請求項５又は６に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
8. 前記案内フレーム（１）の４つの角部は、前記空気ばね取付座（４）が設けられるオーバーハング梁（１．３）であり、前記サスペンション（２）の４つの角部は、下端に前記空気ばね取付座（４）が設けられる下方に延びるサスペンションオーバーハング梁（２．４）であることを特徴とする請求項２に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
9. 垂直方向ダンパー（１７）をさらに備え、垂直方向ダンパー（１７）の下端は前記案内フレーム（１）に接続され、上端は前記サスペンション（２）に接続されることを特徴とする請求項１に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
10. 前記垂直方向ダンパー（１７）は鉛直方向と一定の夾角をなすことを特徴とする請求項９に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
11. 前記案内輪（１１）は一対であり、且つ前記ボギー台車の縦方向中心線に対して対称であり、前記案内輪（１１）の回転軸線は鉛直方向であることを特徴とする請求項１に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。
12. 前記駆動装置はモータ（１４）であり、前記モータ（１４）は取付板（２１）を介して前記モータ取付座（９）に取り付けられ、前記取付板（２１）は第１締結具を介して前記モータ（１４）に固着され、前記取付板（２１）は第２締結具を介して前記モータ取付座（９）に固定され、前記第２締結具に弾性ゴムパッド（２４）が套設されることを特徴とする請求項３又は４に記載のゴムタイヤ付き一軸ボギー台車。

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