JPWO2020075264A1 - 軌条車両の台枠構造及び軌条車両 - Google Patents

Abstract

組立性が良く、信頼性の高い軌条車両の台枠構造及び軌条車両を提供する。車両構体１と連結される側梁１１と、台車と連結される枕梁１３とを有する軌条車両の台枠構造において、前記側梁１１に取り付けられた、車両長手方向に沿って複数の凸部１６を並べたアダプター１５を備え、前記枕梁１３が、車両長手方向に沿って突出するキー１８を備えており、前記キー１８を前記アダプター１５の凸部１６の間に配置した状態で、前記キー１８と前記凸部１６とが、車両長手方向に延在するボルトＢＴを用いて締結されている。

Description

本発明は、軌条車両の台枠構造及び軌条車両に関するものである。

一般に、車両構体（以下、構体という）は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の両端部に配置される側構体と、台枠の長手方向の両端部に配置される妻構体と、側構体と妻構体の上部に配置される屋根構体とから構成される６面体の構造物である。

台枠（以下、台枠構造ともいう）は、台枠の幅方向の両端部にその長手方向に沿って備えられる側梁と、側梁の長手方向の両端部同士を接続する端梁と、構体の長手方向端部から所定距離の位置に端梁に沿って備えられる枕梁と、端梁と枕梁とを構体に接続するための構体長手方向に沿って配置される中梁とから構成される。

枕梁の下面に構体上下方向に沿って備えられる中心ピンは、台車を構成する台車枠に接続される。車両の加速および減速の際、中心ピンを介して台車から枕梁に車両前後方向の荷重が伝達される。

一方、鉄道車両の組立性向上の観点から、床下に取り付けられる配線やダクトの取付を容易化することが求められる。取付を容易化する上では、中梁を省略した構造とし、台車に枕梁を取り付けた状態で構体に組み付けることが有効である。このような中梁を省略した構体に対応する台車構造として、特許文献１、２では、側梁とのみボルト締結される枕梁を備えた台車が提案されている。

欧州特許出願公開第２ ５００ ２３１号明細書 欧州特許出願公開第２ ５４０ ５９２号明細書

鉄道車両の台枠構造において、中梁を省略した場合、台車から枕梁に伝達される荷重は側梁のみに伝達されるため、枕梁と側梁の接続部に負荷される荷重が増加する。また、連結時においても、荷重は端梁から側梁のみに伝達されるため、上記と同様に枕梁と側梁の接続部に負荷される荷重が増加する。

従って特許文献１、２に記載の台車構造では、車体が牽引時や連結時の荷重を受けた場合において、枕梁を構体に取り付けるためのボルトに対して負荷されるせん断荷重が増大するため、ボルト締結部における信頼性が低下する虞れがある。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、車体の組立性向上に寄与するとともに信頼性の高い軌条車両の台枠構造及び軌条車両を提供することである。

上記の課題を解決するために、代表的な本発明の台枠構造の一つでは、側梁と枕梁とを有し、前記枕梁を介して台車に連結される軌条車両の台枠構造において、前記側梁に取り付けられ、車両長手方向に沿って並んだ複数の凸部を備えたアダプターを有し、前記枕梁がキーを備えており、前記キーが前記アダプターの凸部の間に配置され、前記キーと前記凸部とが車両長手方向に延在するボルトを用いて締結されていることにより達成される。

本発明によれば、車体の組立性向上に寄与するとともに信頼性の高い軌条車両の台枠構造及び軌条車両を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、実施形態１に関する台枠構造を備えた鉄道車両の側面視図である。 図２は、実施形態１に関する台枠構造を備えた車両構体の下面斜視図である。 図３は、実施形態１に関する台枠構造における枕梁とアダプターの外観図である。 図４は、実施形態１に関するアダプターの外観図である。 図５は、実施形態１に関するアダプターの断面視図である。 図６は、実施形態２に関する台枠構造および台車の断面視図である。 図７は、実施形態３に関する台枠構造および台車の断面視図である。 図８は、実施形態４に関する端梁と側梁の接続部の外観図である。

本発明において開示する実施形態は、側梁に枕梁をボルト締結した構体に関するものである。以下の説明に用いる方向を、次のように定義する。図に示す構体１において、車両長手方向（前後方向、レール方向）をＸ方向、車両幅方向（枕木方向）をＹ方向、および高さ方向をＺ方向とする。なお単に、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向と記す場合がある。

軌条車両は、敷設される軌道に沿って運行される車両であり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車、新交通車両等を含む。軌条車両の代表例として、鉄道車両を取り上げて本発明の実施の形態を説明する。

（実施形態１）
図１から図５に実施形態１として示す台枠１０を備えた鉄道車両の構体１は、図１に示すように、床面をなす台枠１０と、台枠１０の幅方向の両端部に配置される側構体３０と、台枠１０の長手方向の両端部に配置される妻構体４０と、側構体３０と妻構体４０の上部に配置される屋根構体５０とから構成される。
さらに台枠１０は、図１又は図２に示すように、台枠１０の幅方向両端部において長手方向に沿って延在する一対の側梁１１と、側梁１１の車両長手方向の両端部同士を接続する端梁１２と、台枠１０下面の台車枠３と対向する位置に設けた枕梁１３とを有している。また台枠１０は、図３に示すように、枕梁１３の車両幅方向両端からＹ方向に突出する部分を設けている。本明細書においては、この突出する部分を「キー」と称する。以下の実施形態では、キー１８は、Ｘ−Ｚ面の断面が矩形状であり、Ｘ−Ｙ面の断面が矩形状であり、Ｙ−Ｚ面の断面が矩形状である。ただし、いずれかの断面の少なくとも一つを矩形以外の形状としてもよい。キー１８のＸ方向側面にはねじ穴１９を設けている。

さらに、側梁１１（図３では不図示）の下部において、キー１８と対向する位置に、アダプター１５をそれぞれ配置している。アダプター１５は、図５に示すように、車両長手方向に沿って延在する梁状本体１５ａの下面に、３つの凸部１６を車両長手方向に沿って並べて設けている。図５に示すように、車両長手方向両端側の凸部１６は台形断面を有し、中央の凸部１６は矩形断面を有する。図４と図５に示すように、Ｘ方向両端の凸部１６には、ボルトＢＴの頭部を保持するような段付き形状を有する穴部１７が、Ｘ方向に貫通して設けられている。

アダプター１５は、梁状本体１５ａの両端近傍でＺ方向に貫通した複数の穴部２０（図３）に挿通したボルト（不図示）を用いて、側梁１１の下面に予め締結される。台車組み付け時に、台車２に連結された枕梁１３と、側梁１１に取り付けられたアダプター１５とが、凸部１６間にキー１８を配置しつつ互いに交差するように組み合わされ、２本のボルトＢＴ（図５）が、両側の穴部１７から挿通されてねじ穴１９にそれぞれ螺合する。ボルトＢＴを締め上げることにより、凸部１６とキー１８の対向面が密着し、アダプター１５を介して枕梁１３と側梁１１とを連結できる。

これにより、牽引時や連結時に枕梁１３と側梁１１の接続部に伝達される荷重の一部は、進行方向前方側の枕梁１３のキー１８とアダプター１５を締結するボルトＢＴには引張荷重として負荷され、また残りの荷重は、進行方向後方側の凸部１６とキー１８との密着面で負荷される。したがって、ボルトＢＴの負担する引張荷重が過大になることはない。一方、アダプター１５と側梁１１を締結するボルト（不図示）には、密着面の摩擦により負担される荷重を除いて、せん断荷重が負荷されるが、多数（例えば１つのアダプター１５に対し計１２本）のボルトを用いることで、個々のボルトの受ける荷重を分散させることが可能である。以上のことから，本実施形態により、枕梁１３と側梁１１の接続部を締結するボルトに対して、せん断荷重の集中を回避することが可能となる。
なお、全ての凸部１６とキー１８にＸ方向に貫通する同軸の孔を設け、これらの孔を貫通する長さの単一ボルトを差し込んで、その貫通端にナットを螺合させることで、枕梁１３とアダプター１５とを締結することもできる。

（実施形態２）
実施形態２として示す台枠１０は、実施形態１の台枠構造において、台車２と台枠１０の断面視である図６に示すように、枕梁１３の車両幅方向中央部の高さ位置を両端部に対して高くした実施形態である。枕梁１３の車両幅方向中央部は、空気ばね４を介して台車２に対して支持されており、枕梁１３の車両幅方向中央部の下面に備えられた中心ピン１４は台車２に連結されている。

本実施形態によれば、アダプター１５と、枕梁１３の車両幅方向両端部との接合位置をより低くできるので、側梁１１と枕梁１３との間にアダプター１５を設けた場合でも、構体１の高さ位置の変化を最小限に抑えるか、もしくは無くすことが可能となる。また、枕梁１３のＸ方向における曲げ剛性を向上できるため、車両上下方向の振動に対する枕梁１３の曲げ変形を低減することが可能となる。

（実施形態３）
実施形態３として示す台枠１０は、実施形態２の台枠構造において、台車２と台枠１０の断面視である図７に示すように、床構体５の車両幅方向中央部の高さ位置を両端に対して高くした実施形態である。床構体５の下面に取り付けられた側梁１１（図２）が、アダプター１５に連結されている。

本実施形態によれば、車両連結に用いる連結器受２１と床構体５との高さ位置のオフセット量を低減し、中梁を省略した場合においても連結時の荷重を床構体５に効率的に伝達することが可能となる。また、床板７と床構体５の間の空間に配線・ダクト６を配置することや、騒音対策用の防振材などを配置することが可能となる。さらに、床構体５のＸ方向の曲げ剛性を向上できるため、気密荷重や乗客の重量による車体の変形を低減することが可能となる。なお、実施形態３の構成を、実施形態１の構成と組み合わせてもよい。

（実施形態４）
実施形態４として示す台枠構造を備えた構体１は、端梁と側梁の接続部の概略図である図８に示すように、端梁１２と側梁１１の接続部に、連結荷重を側梁１１と床構体５に伝達する際の強度を高める補強部材として板部材２２Ａ、２２Ｂを設けた実施形態であり、実施形態１から実施形態３のいずれかの台枠構造に適用できる。

板材２２Ａは、縦板２２ａと横板２２ｂとを有する。中央で折れ曲がった縦板２２ａは、遠端部側で端梁１２から離間するに従って幅狭となる台形状を有しており、近端部が端梁１２に溶接され、底縁が床構体５に溶接されている。また床構体５から離間して配置された横板２２ｂは、遠端部側で端梁１２から離間するに従って幅狭となる台形状を有しており、近端部が端梁１２に溶接され、一方の側縁が縦板２２ａに溶接され、他方の側縁が側梁１１の側面に溶接されている。つまり、遠端部側の板部材２２Ａは、端梁１２から離間するに従って断面形状が小さくなっている。

板部材２２Ｂは、縦板２２ｃと横板２２ｄとを有する。縦板２２ｃは、遠端部側で端梁１２から離間するに従って幅狭となる台形状を有しており、近端部が端梁１２に溶接され、底縁が側梁１１の上面に溶接され、上縁が横板２２ｄの下面中央に溶接されている。また、矩形状の横板２２ｄは中央で折れ曲がり、近端部が端梁１２に溶接されている。つまり、遠端部側の板部材２２Ｂは、端梁１２から離間するに従って高さが低くなっている。

板部材２２Ａ、２２Ｂにより、端梁１２と側梁１１の接続部の強度を高め、中梁を省略した場合においても、応力緩和を図りつつ連結時の荷重を側梁１１と床構体５に伝達することが可能となる。なお、板部材２２Ａ、２２Ｂの少なくとも一方を設ければ足りる。

以上に示した実施例においては、アダプター１５はボルト締結によって構体１に取り付けられるものとしたが、溶接によって構体に取り付けて構成することも可能である。また、枕梁１３に、台車２に取り付けられるヨーダンパからの荷重を受ける部材を取り付ける構成とすることも可能である。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１・・・構体、２・・・台車、３・・・台車枠、４・・・空気ばね、５・・・床構体、６・・・配線・ダクト、７・・・床板、１０・・・台枠、１１・・・側梁、１２・・・端梁、１３・・・枕梁、１４・・・中心ピン、１５・・・アダプター、１６・・・凸部、１７・・・穴部、１８・・・キー、１９・・・ねじ穴、２０・・・穴部、２１・・・連結器受、２２Ａ，２２Ｂ・・・板部材、３０・・・側構体、４０・・・妻構体、５０・・・屋根構体

Claims (6)

1. 側梁と枕梁とを有し、前記枕梁を介して台車に連結される軌条車両の台枠構造において、
   前記側梁に取り付けられ、車両長手方向に沿って並んだ複数の凸部を備えたアダプターを有し、
   前記枕梁がキーを備えており、
   前記キーが前記アダプターの凸部の間に配置され、前記キーと前記凸部とが車両長手方向に延在するボルトを用いて締結されている、
   ことを特徴とする台枠構造。
2. 請求項１に記載の台枠構造において、
   前記アダプターの凸部の少なくとも一つが、車両長手方向に沿って延在する貫通穴を有し、
   前記キーがねじ穴を有し、
   前記ボルトが前記貫通穴に挿通されて、前記ねじ穴に螺合されている、
   ことを特徴とする台枠構造。
3. 請求項１又は２に記載の台枠構造において、
   前記枕梁の車両幅方向における枕梁中央部が、前記台車に対して支持されており、前記枕梁の車両幅方向における枕梁両端部に、前記アダプターが取り付けられており、
   前記枕梁中央部が、前記枕梁両端部に対して高い位置にある、
   ことを特徴とする台枠構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の台枠構造において、
   前記台枠構造は、前記側梁上に設けられた床構体を含み、
   前記床構体の車両幅方向における中央部が，前記床構体の車両幅方向における両端部に対して高い位置にある、
   ことを特徴とする台枠構造。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の台枠構造において、
   前記側梁と端梁の接続部を補強する補強部材が設けられている、
   ことを特徴とする台枠構造。
6. 請求項５に記載の台枠構造を備える、
   ことを特徴とする軌条車両。

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