JPH07121689B2

JPH07121689B2 - 台車の懸架装置

Info

Publication number: JPH07121689B2
Application number: JP61219817A
Authority: JP
Inventors: 幸雄魚住
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPS6374765A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は鉄道車両の台車の懸架装置に関する。

（従来技術と問題点）従来、一般的な台車の懸架装置は、第10図に示すよう
に、車軸30の両端に軸箱31を有し、該軸箱31の上に設け
た軸ばね32（１次懸架のばね）に台車枠33が支持され
る。

また、上記台車枠33の上に２次懸架装置34が設けられる
と共に、上記軸箱31は台車枠33に対し軸箱守35等の軸箱
支持装置により前後左右方向の移動を拘束するように支
持されている。

以上のように、台車は多くの部品から構成されているの
で、製作及び保守の面から構成部品を減じて台車全体を
簡素化することが望まれる。

かかる目的から、例えば特開昭60−45259号公報に示さ
れるような台車が提案されている。

即ち、第11図に示すように、モータ42の外装体に結合さ
れた歯車箱40が車軸41に弾性体44,中空軸45,軸受46を介
して支持され、２次懸架装置43からの負荷もすべて支持
するようにされている。

而して、モータ42からの駆動力は、ギヤーカップリング
47,ピニオン48,大歯車49を介して中空軸45に伝達され、
さらに弾性体44を介して車軸41に伝達されるものであ
る。

よって、歯車箱40を車軸41に支持したこと及びモータ42
の外装体に２次懸架装置43を配置したことで、第10図の
軸箱31及び台車枠33が省略され、全体が簡素化されてい
る。

しかし、歯車箱40と車軸41との間に設けたゴム等の弾性
体44が第10図の１次懸架ばねとなる軸ばね32の作用をす
るが、この弾性体44は車軸41と一緒に回転する構造であ
るため、走行中は、弾性体44が車軸41へ伝達される回転
トルクを受けて弾性的に捩れ変形し、更に、荷重により
弾性体44の各部分に生じる応力が車軸41の回転により繰
り返して変化するので、極めて疲労し易い条件下にあ
る。

よって、限られたスペース内で十分な疲労耐力をもった
弾性体とするためには、撓みを少なく、繰返しの応力値
を下げる必要があり、１次懸架としての弾性が不十分で
緩衝効果の少ないものとなるという問題がある。

（目的）本発明は１次懸架として十分な緩衝能力を有しながら
も、台車全体の構成を簡単化した台車の懸架装置を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の問題点を解決し、目的を達成するため
に、左右に車輪を有する２本の車軸をそれぞれ１次懸架
部材に内装した主軸受に支持し、２本の車軸間に配設さ
れ車体を支持する中間部材の下部側に対し１次懸架部材
を上下方向に変位可能に枢着し、１次懸架部材と中間部
材の上部側との間にばねを設けて１次懸架として十分な
緩衝能力をもたせ、中間部材は２次懸架である車体支持
ばねを介する等で車体荷重を支持して台車全体の構成部
品を減少し、また１次懸架部と中間部材の枢着点を少く
とも１箇所を車軸のローリング方向の変位を許容する継
手構造として軌道の平面不整に対応させたものである。

（作用）中間部材に対する車軸の上下方向の変位は、１次懸架部
材と中間部材の上部側との間に設けたばねによって吸収
する。

１次懸架部材が中間部材とのローリング変位可能な枢着
点を支点として変位すると、１次懸架部材と中間部材と
の間に設けたばねは圧縮されるが、その圧縮状態は、ば
ねの両端面が不平行となっていることに対応して一つの
円弧半径で弯曲し、ばねの両端面のなす角度をとる弯曲
として曲率半径が大きく、最も無理のない自然な弯曲状
態となる。

（実施例）本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の基本的な実施例を示し、図において、
左右に車輪１を有する車軸２は、該車軸２にかかる荷重
を支持する主軸受３を有する１次懸架部材４に内装され
ている。

上記２本の車軸２の間に配設された中間部材５の前後の
下部には、１次懸架部材４に設けられたアーム10の先端
が枢着される枢着点6a及び6bを配し、該枢着点6a,6bの
少くとも一方を車体のローリング方向の変位をも許容す
るように第４図（Ａ）又は（Ｂ）に示す継手とし、アー
ム10を介して前記の各１次懸架部材４が上下方向に変位
可能に取付けられ、中間部材５の前後の上部と１次懸架
部材４に設けられたアーム９の先端との間にばね７が挿
入されている。

また、中間部材５には２次懸架である車体支持ばね８が
設けられている。

而して、上記ばね７は第２図に示すように、通常の状態
では水平であり（実線図示）、枢着点6aからの垂線Ｚ−
Ｚ上にばね長さh₁の中心があるように配置されている。

すなわち、ばね７の両端面がh₁/2で等しくなっている。

このような配置において、１次懸架部材４が実線状態か
ら中間部材５との枢着点6aを中心に半径ｒの円弧を画き
撓みδ_１だけ上昇し（破線図示）、ばね７が長さh₁より
h₂に撓みδ_２だけ圧縮されると、枢着点6aからばね７の
軸心Ｘ−Ｘに対する垂線Ｚ′−Ｚ′とばね７の両端はh₂
/2で示されるようにばね長さh₂の中心と一致している。

このことは、ばね７が圧縮されて両端面が不平行となっ
ていることに対応し一つの円弧半径Ｒで湾曲しているこ
とを意味し、ばね７の両端面のなす角度βをとる湾曲と
しては如何なる曲線よりも最も曲率半径が大きく、最も
無理の少ない自然な湾曲状況であるといった長所をもっ
ている。

そして、撓みδ_１とδ_２の大きさは図においては1:1に
近く、ばね７としては第10図に示す通常台車の軸箱31上
に配置されるコイルばねやゴムばねの軸ばね32とほぼ同
等の荷重とばね常数をもつものを配置することによっ
て、通常の台車と同様の１次懸架として十分な緩衝能力
をもったものとなし得ると共に、台車の構成上そのよう
なばね７を配置するのに十分なスペースを設けることが
できる。

なお、以上は１次懸架部材４が中間部材５に対して上昇
した状態として説明したが、これは相対的なことで、１
次懸架部材４はレールに車軸２を介して支持されている
ので、実際は中間部材５が撓みδ_１だけレールに対して
下降することを意味している。

また、現実の軌道には平面不整があり、その上を走行す
る台車はその不整にも拘らず各車輪１がレールから離れ
ないよう対応する構造とすることが必要となる。

第３図はその模式図で、実線は軌道に平面不整のない状
態を示し、車輪１を両端に有する車軸２は水平であり、
２本の車軸２の間でローリング方向の相対変位はなく、
車軸２を支持する各１次懸架部材４も水平である。

破線は軌道に平面不整があり、各車輪１がレールに接し
ている状態を示し、相対的に手前の１次懸架部材４が矢
印Ａ方向に回転し、左方の車輪１は矢印Ｂの上向きに、
右方の車輪１は矢印Ｃの下向きに夫々変位する。

よって、前記のように、少なくとも一方の１次懸架部材
４が枢着点6a,6bで上下方向に変位可能のほかローリン
グ方向の変位をも許容する構造が必要であることが明ら
かである。

第４図（Ａ）はその一実施例の分解斜視図にして、１次
懸架部材４のアーム10の先端に形成した棒体60を十字体
61の丸穴に挿入してローリング方向の変位を許容し、軸
方向の脱出を止めるナット62を螺合する。

十字体61の両側に突設した円筒ピン部61aを２個のブラ
ケット63の丸穴に嵌合し、１次懸架部材４の上下方向の
変位を可能としている。

このような構造を採ることにより、１次懸架部材４の上
下方向の変位とローリング方向の変位を可能とする継手
が得られる。

また、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）に代る一般的な球継
手の実施例にして、球面90を有する軸の両端をブラケッ
ト63の丸穴に嵌合固着し、１次懸架部材４のアーム10に
上記球面90の軸受91を設け、１次懸架部材４の上下方向
の変位とローリング方向の変位を球面90と軸受91の協動
作用で行うものである。

第５図は電動台車の場合の実施例で、同図（Ａ）は平面
図、同図（Ｂ）は側面図を示す。

即ち、１次懸架部材４には駆動歯車装置及び主軸受を内
蔵し、車軸２は車輪１の間で１次懸架部材４の内部にあ
り、図示されていない。

駆動用電動機を主体として構成した中間部材５に対し、
１次懸架部材４を枢着点6a,6bの球継手70a,70bで結合し
車軸２が相対的にローリング可能にされている。

２個のばね71は左右に間隔を有し、かつ「ハ」字状に傾
斜して配置し、１次懸架としての緩衝機能のほかローリ
ング方向にも変位させる剛性をもち、さらに１次懸架部
材４を中間部材５に対し平面的に直角を保持する剛性を
もつ効果をもたせている。

駆動用電動機の出力軸と駆動歯車装置の入力軸とを歯車
形軸継手に代表される可撓軸継手14で結合し動力伝達を
行っている。

この例では、可撓軸継手14の中心は車軸２の中心に対し
間隔Ｆだけ低い位置にある（第５図（Ｂ）参照）。これ
は駆動歯車装置にハイポイドギヤを用いた場合で、ピニ
オンのオフセットが上記間隔Ｆの偏心として現われてい
る。

駆動用電動機を主体として構成した中間部材５には一対
のアーム11が設けられ、該アーム11上に２次懸架の車体
支持ばね８が取付けられている。

車輪１にはともに回転するブレーキディスク72があり、
該ブレーキディスク72を挟むように作用してブレーキを
かけるブレーキキャリパ73が１次懸架部材４に取付けら
れている。

第６図は一車軸のみを駆動用電動機で駆動する実施例を
示し、同図（Ａ）の平面図において、一方の１次懸架部
材74は駆動歯車装置を備え、駆動用電動機を主体として
構成した中間部材５と二箇所の枢着点75で結合してお
り、中間部材５と１次懸架部材74とは平面的に直角を保
ち、かつローリング方向の変位を許さないようにされて
いる。

また、駆動用電動機の出力軸と駆動歯車装置の入力軸と
を上記二箇所の枢着点75を結ぶ線上に配置した可撓軸継
手14で結合し、駆動用電動機から一方の車軸２、すなわ
ち車輪１を駆動する。

他方の１次懸架部材４は中間部材５と枢着点６で球継手
により結合し、さらに球継手による枢着点77と１次懸架
部材４上の大型の球軸受等の軸受78との間をアーム79で
結合している。

なお、上記アーム79の形状を第６図（Ｂ）に示す。

以上のように、１次懸架部材４は中間部材５に対しロー
リング方向の変位が許容され、かつ枢着点６から車軸２
の中心までの距離とアーム79の長さとが等しいので、車
軸２は平面的に直角を保持するものである。

第７図は１次懸架部材、すなわち車軸が中間部材に対し
剛性高く直角を保持する実施例の平面図を示し、二つの
１次懸架部材４は中間部材５と枢着点6a,6bで球継手に
より結合し、さらに球継手による枢着点77a,77bと１次
懸架部材４上の大型の球軸受等の軸受78との間をアーム
79で結合している。

よって、二つの１次懸架部材４は中間部材５に対しロー
リング方向の変位を許容され、かつ枢着点6a,6bから車
軸２の中心までの距離とアーム79の長さとが等しいの
で、車軸２は平面的に直角を保持し、結果的に二つの車
軸２は平行を保つことになる。

そして、１次懸架部材４及びアーム79は何れも剛性の高
い部材であるため、二つの車軸２の平行は剛性高く保持
される。

第１図，第５図に示した実施例は１次懸架部材４と中間
部材５との間に設ける１次懸架としてのばね７を水平に
配置したが、設計に当って傾斜状態にも配置可能であ
り、その実施例を第８図に示す。

即ち、可撓軸継手14との関係で、その上方にばね７を配
置することが困難な場合に、中間部材５にアーム5aを設
け、該アーム5aの先端と１次懸架部材４との間にばね７
を傾めに配置したものであり、この実施例においても第
５図に示す実施例と同様に駆動歯車装置にハイポイドギ
ヤを用い、そのピニオンオフセットＦがつけられてい
る。

第９図は車軸がかじとり可能な他の実施例の斜視図にし
て、１次懸架部材４を中間部材５に対し上下方向の回動
のほか左右方向にも回動可能なよう例えば枢着点6a,6b
の枢着に球継手を用いることで車軸２のかじとりを行わ
せることができ、曲線上で二つの車軸２が不平行で角度
Φをとったときを図示している。

２次懸架である車体支持ばね８は上面が車体に直結さ
れ、下面がボルスター81上に載せられる構造で、駆動用
電動機を主体として構成した中間部材５の直上に設けら
れた心皿80によってボルスター81に対し、中間部材５よ
り車輪１に至る部分が水平回転できるようになってい
る。

（効果）本発明は、従来例にあるように１次懸架のばねが不十分
な働きとなることなく、１次懸架として十分な緩衝能力
をもちながら、車軸、１次懸架部材、中間部材及びばね
を主構成物とし、１次懸架部材を中間部材に対し少なく
とも上下方向に回動可能とし、１次懸架部材と中間部材
の間にばねを配する構造で、中間部材が車体の荷重を支
持するようにした台車全体の構成が極めて簡単なものと
なる効果を有する。

また、１次懸架部材に駆動歯車装置を備え、中間部材を
駆動用電動機とし、さらに駆動用電動機と駆動歯車装置
とを動力伝達用の可撓軸継手で結合することで、容易に
電動台車に適応させることができ、１次懸架部材を中間
部材に対し上下方向の回動枢着点において左右方向にも
回動可能な枢着構造とすることでかじとりが可能な構造
になしうる特長を併せ有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な実施例の斜視図、第２図は１
次懸架部材の作用説明図、第３図は１次懸架部材のロー
リング模式図、第４図（Ａ）はローリング継手の一実施
例の分解斜視図、第４図（Ｂ）はローリング継手の他の
実施例の斜視図、第５図は電動台車の実施例で、同図
（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は側面図、第６図（Ａ）は
一車軸のみを駆動用電動機で駆動する実施例の平面図、
第６図（Ｂ）はアームの断面図、第７図は１次懸架部材
が剛性高く直角を保持する実施例の平面図、第８図は１
次懸架のばねを傾斜して配置した実施例の側面図、第９
図は車軸がかりとり可能な実施例の斜視図、第10図は従
来例の斜視図、第11図は同じく従来例の一部断面平面図
である。１……車輪、２……車軸、３……主軸受、４……１次懸
架部材、５……中間部材、７……１次懸架のばね、８…
…車体支持ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右に車輪を有する２本の車軸をそれぞれ
１次懸架部材に内装した主軸受に支持し、２本の車軸間
に配設され車体を支持する中間部材の下部側に対し１次
懸架部材を上下方向に変位可能に枢着し、１次懸架部材
と中間部材の上部側との間にばねを設け、上記１次懸架
部材と中間部材の枢着点のうち少なくとも１箇所を車軸
のローリング変位を許容する構造としたことを特徴とす
る台車の懸架装置。
【請求項２】１次懸架部材と中間部材との枢着を球継手
としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
台車の懸架装置。
【請求項３】中間部材を駆動用電動機で構成し、１次懸
架部材に備えられ上記車軸を駆動する駆動歯車装置の入
力軸と上記駆動用電動機の出力軸を可撓軸継手により連
結したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項に記載の台車の懸架装置。