WO2013128784A1 - 板バネユニット及びそれを用いた鉄道車両用台車 - Google Patents

板バネユニット及びそれを用いた鉄道車両用台車 Download PDF

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WO2013128784A1
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leaf spring
leaf
vehicle
spring unit
leaf springs
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PCT/JP2013/000092
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武宏 西村
俊一 中尾
榎本　雅幸
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/18—Leaf springs

Definitions

  • the present invention relates to a leaf spring unit and a railcar bogie using the leaf spring unit without a side beam.
  • the bogie frame includes a lateral beam extending in the lateral direction and a pair of left and right side beams extending in the front-rear direction from both ends of the lateral beam.
  • a shaft spring comprising a coil spring interposed between the upper side beams is provided.
  • Patent Document 2 proposes a cart that omits the side beam portion of the cart frame.
  • the primary suspension is a leaf spring
  • the center portion in the front-rear direction of the leaf spring is fixed to both end portions in the vehicle width direction of the horizontal beam, and both end portions in the front-rear direction of the leaf spring are mounted on the axle box. It is set as the structure inserted in the spring receptacle provided in. According to this, since the side beam portion of the bogie frame is omitted, the bogie frame is reduced in weight and the assembly work is simplified.
  • an object of the present invention is to ensure the function of the leaf spring even if the leaf spring should be damaged, while reducing the occupied space in the thickness direction of the leaf spring.
  • a leaf spring unit includes a lateral beam for supporting a vehicle body of a railway vehicle, and a pair of front and rear axles arranged along the vehicle width direction at the front and rear in the longitudinal direction of the vehicle across the lateral beam.
  • a leaf spring unit applicable to a railway vehicle carriage provided on both sides of the axle in the vehicle width direction and provided with a bearing rotatably supporting the axle and an axle box housing the bearing;
  • a plurality of leaf springs extending in the longitudinal direction of the vehicle in a state in which both ends in the vehicle width direction of the lateral support are supported, the longitudinal both ends being supported by the axle box, and elastically deforming in the thickness direction which is the vertical direction.
  • the plurality of leaf springs are arranged side by side in the width direction perpendicular to the longitudinal direction and the thickness direction thereof.
  • the railcar bogie of the present invention is a pair of front and rear beams arranged along the vehicle width direction at the front and rear in the longitudinal direction of the vehicle across the horizontal beam for supporting the vehicle body of the railcar.
  • a vehicle that is provided on both sides in the vehicle width direction of the axle, supports the axle rotatably, a shaft box that accommodates the bearing, and both ends of the side wall in the vehicle width direction.
  • a leaf spring unit extending in the longitudinal direction and having both ends in the longitudinal direction supported by the axle box, and the leaf spring unit includes a plurality of leaf springs that are elastically deformed in a thickness direction that is the vertical direction. The plurality of leaf springs are arranged side by side in the width direction perpendicular to the longitudinal direction and the thickness direction thereof.
  • the plurality of leaf springs constituting the leaf spring unit are arranged in the width direction, not in the thickness direction that is the up and down direction of the leaf spring unit. An increase in the occupied space can be suppressed. And since the leaf
  • the function of the leaf spring can be ensured even if the leaf spring is damaged, while reducing the vertical space occupied by the leaf spring unit. .
  • FIG. 1 is a perspective view showing a railway vehicle carriage according to a first embodiment. It is a top view of the trolley
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a railway vehicle carriage 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the carriage 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the carriage 1 shown in FIG.
  • the railcar bogie 1 includes a bogie frame 3 for supporting a vehicle body 11 via an air spring 2 serving as a secondary suspension.
  • the carriage frame 3 includes lateral beams 4 that extend in the vehicle width direction (also simply referred to as the width direction), which is the left-right direction.
  • the vehicle frame 3 extends from both ends in the vehicle width direction of the lateral beams 4 (hereinafter also referred to as the front-rear direction).
  • a pair of front and rear axles 5 are arranged along the vehicle width direction at the front and rear of the side beam 4, and wheels 6 are fixed to both sides of the axle 5 in the vehicle width direction.
  • bearings 7 that rotatably support the axle 5 are provided outside the wheels 6 in the vehicle width direction, and the bearings 7 are accommodated in the axle box 8.
  • An electric motor 9 is attached to the side beam 4, and a gear box 10 in which a reduction gear for transmitting power to the axle 5 is accommodated is connected to the output shaft of the electric motor 9.
  • the side beam 4 includes a pair of square pipes 12 extending in the vehicle width direction and connection plates 13 and 14 for connecting the square pipes 12.
  • the connection plates 13 and 14 are bolted to the square pipe 12 or the like. It is fixed by.
  • a pair of cylindrical connecting plates 14 are provided at both ends 4a in the vehicle width direction of the side beam 4 with a space therebetween, and an air spring base 15 is installed on the upper surface thereof.
  • Both end portions 4 a in the vehicle width direction of the lateral beam 4 are connected to the axle box 8 by a connecting mechanism 16.
  • the coupling mechanism 16 includes a shaft beam 17 that extends integrally from the axle box 8 along the front-rear direction.
  • the end portion of the shaft beam 17 is provided with a cylindrical portion 18 whose inner peripheral surface is cylindrical and whose both sides in the vehicle width direction are open.
  • a mandrel 20 is inserted into the internal space of the cylindrical portion 18 via a rubber bush (not shown).
  • a pair of receiving seats 21, 22 constituting the coupling mechanism 16 are provided in the vehicle width direction both ends 4 a of the lateral beam 4 so as to protrude in the front-rear direction.
  • the receiving seats 21 and 22 are formed with insertion grooves 25 that open downward.
  • the both ends of the mandrel 20 in the horizontal direction are fitted into the fitting groove 25 from below.
  • the lid member 26 is fixed to the receiving seats 21 and 22 by bolts (not shown) so as to close the lower opening of the fitting groove 25, and the mandrel 20 is supported from below by the lid member 26. Yes.
  • a leaf spring unit 30 extending in the front-rear direction is bridged between the side beam 4 and the axle box 8, and the longitudinal center portion 30 a of the plate spring unit 30 is opposite to both ends 4 a in the vehicle width direction of the beam 4.
  • the longitudinal end portions 30c of the leaf spring unit 30 are supported by the axle box 8. That is, the leaf spring unit 30 has both the function of the primary suspension and the function of the conventional side beam.
  • the central part 30 a in the longitudinal direction of the leaf spring unit 30 is arranged so as to sink under the side beam 4.
  • An abutting member 33 having an arcuate lower surface 33a is provided at the lower part of both end portions 4a in the vehicle width direction of the lateral beam 4, and the abutting member 33 is placed on the longitudinal center portion 30a of the leaf spring unit 30 from above. Being in free contact. That is, the contact member 33 is in contact with the upper surface of the leaf spring 30 by a downward load due to gravity from the lateral beam 4 without fixing the leaf spring unit 30 in the vertical direction.
  • a support member 31 is attached to the upper end portion of the axle box 8, and both longitudinal end portions 30 c of the leaf spring unit 30 are supported by the support member 31 from below. Both end portions 30 c in the longitudinal direction of the leaf spring unit 30 are also placed on the support member 31 from above and are in free contact with the upper surface of the support member 31 by the downward load from the leaf spring 30.
  • An extension 30b between the longitudinal center 30a and both longitudinal ends 30c of the leaf spring unit 30 is inclined downward toward the longitudinal center 30a in a side view.
  • the longitudinal center portion 30 a is located below the longitudinal end portions 30 c of the leaf spring unit 30. That is, the leaf spring unit 30 is formed in a bow shape that protrudes downward as a whole in a side view.
  • a part of the extending portion 30 b of the leaf spring 30 passes through the space 27 sandwiched between the pair of receiving seats 21 and 22, passes below the connecting plate 23, and reaches the lower position of the lateral beam 4. That is, a part of the extending portion 30b of the leaf spring unit 30 is disposed at a position overlapping the connecting mechanism 16 in a side view.
  • FIG. 4 is a side view of the leaf spring unit 30 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of the leaf spring unit 30 shown in FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the leaf spring unit 30 shown in FIG. 4 to 6, an outer skin 44 (see FIG. 1) described later is not shown.
  • the leaf spring unit 30 includes a pair of leaf springs 41 and 42 that are elastically deformed in the thickness direction (vertical direction). And the width direction (left-right direction) orthogonal to the thickness direction.
  • the pair of leaf springs 41 and 42 are the same as each other and have the same material, configuration, outer shape, and dimensions. In the present embodiment, the number of leaf springs is two, but is not limited to this.
  • the spring constant of the leaf spring unit can be adjusted. For example, when the spring constant of one leaf spring is 50 kg / mm, the spring constant of a leaf spring unit using two leaf springs is 100 kg / mm, and the spring constant of a leaf spring unit using three leaf springs is 150 kg. / Mm.
  • an intervening material 43 having a hardness lower than that of the leaf springs 41, 42 is interposed.
  • the interposed material 43 is a rubber sheet, and the width W3 (sheet thickness) of the interposed material 43 in the vehicle width direction is considerably smaller than the width W1 of the leaf springs 41 and 42.
  • the both sides of the interposition material 43 are sandwiched between the opposing side surfaces of the pair of leaf springs 41 and 42.
  • the intervening material 43 is formed in a shape that follows the contours of the side surfaces (opposing surfaces) of the leaf springs 41 and 42.
  • the shape of the intervention material 43 is substantially the same as the shape of the side surfaces (opposing surfaces) of the leaf springs 41 and 42.
  • the interposition 43 should just be a material lower than the hardness of the leaf
  • the leaf springs 41 and 42 and the interposing material 43 are collectively wrapped by an outer skin 44 (see FIG. 1) as a holding member. That is, the outer skin 44 entirely covers the surface of the assembly composed of the leaf springs 41 and 42 sandwiching the interposing material 43.
  • the intervening material 43 wrapped together with the leaf springs 41 and 42 by the outer skin 44 is in contact with the leaf springs 41 and 42 without being bonded.
  • the outer skin 44 only needs to be flexible and can hold the leaf springs 41 and 42 and the interposition material 43. For example, a nonflammable cloth or a heat-shrinkable tube may be used.
  • the plate springs 41 and 42 are formed in a bow shape that protrudes downward as a whole in a side view. Therefore, the upper surfaces 41a and 42a and the lower surfaces 41b and 42b of the leaf springs 41 and 42 have different shapes.
  • the leaf springs 41 and 42 have an upper layer 51, an intermediate layer 52, and a lower layer 53, and are formed by combining different types of fiber reinforced resins.
  • the volume of the intermediate layer 52 is larger than the entire volume of the upper layer 51 and the lower layer 53.
  • the upper layer 51 and the lower layer 53 are formed of CFRP, and the intermediate layer 52 is formed of GFRP. CFRP has higher strength against tension or compression than GFRP, and GFRP is less expensive than CFRP.
  • the thickness T4 of the leaf springs 41 and 42 is formed such that the central portion in the longitudinal direction is the thickest and gradually decreases toward both ends in the longitudinal direction.
  • the wall thickness T2 of the intermediate layer 52 is formed so as to gradually decrease from the longitudinal center to both longitudinal ends, and the wall thicknesses T1 and T3 of the upper layer 51 and the lower layer 53 are constant. It is.
  • a compression load is applied to the upper layer 51 and a tensile load is applied to the lower layer 53.
  • the thickness T3 of the lower layer 53 is made thinner than the thickness T1 of the upper layer 51 from the knowledge that the strength against tension is higher than the strength against compression.
  • the width W1 of the leaf springs 41, 42 is larger than the value of the thickness T4 of the thinnest portion (both ends in the longitudinal direction) of the leaf springs 41, 42.
  • the thickness T5 of the interposition material 43 is 2% or more and 20% or less of the width W1 of the leaf springs 41 and 42. This prevents the overall width W2 of the plate spring unit 30 from becoming excessive while preventing the thickness T4 of the entire plate spring unit 30 from becoming excessive.
  • the surfaces of the leaf springs 41 and 42 are painted (not shown) to protect them from ultraviolet rays or the like.
  • the leaf springs 41 and 42 divided along the longitudinal direction constituting the leaf spring unit 30 are arranged in the width direction rather than in the thickness direction of the leaf spring unit 30. Therefore, it is possible to suppress an increase in the occupied space in the thickness direction of the leaf spring unit 30 (that is, the height direction of the carriage 1). Therefore, it is possible to contribute to lowering the floor of the vehicle body 11 and the like. And since the leaf
  • the leaf springs 41 and 42 cannot be stacked one above the other.
  • the plate springs 41 and 42 are arranged in the width direction rather than in the vertical direction (thickness direction), the plate springs 41 and 42 can be made the same. Therefore, it is not necessary to design and produce a plurality of types of leaf springs that match each position and behavior, and the efficiency of design and production can be improved.
  • the leaf springs 41 and 42 are prevented from rubbing against each other.
  • the leaf springs 41 and 42 can be protected.
  • the interposition material 43 is in a sheet shape and is disposed so that the thickness T5 direction thereof coincides with the width W1 direction of the leaf springs 41 and 42, the thickness T4 and the width W2 of the leaf spring unit 30 as a whole are excessive. Can be prevented.
  • plate springs 41 and 42 and the interposition material 43 are hold
  • the interposition material 43 is held in position without adhering to the leaf springs 41 and 42, so that the adhering work and the use of the adhesive can be reduced.
  • the outer skin 44 may be eliminated, and the interposition material 43 may be bonded to the adjacent leaf springs 41 and 42 so that the position of the interposition material 43 with respect to the leaf springs 41 and 42 can be maintained.
  • FIG. 7 is a plan view of a main part of a leaf spring unit 130 according to the second embodiment.
  • 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • the leaf springs 141 and 142 aligned in the width direction have through holes 141b and 142b that penetrate in the width direction at both longitudinal ends 141a and 142a. have.
  • plate springs 141 and 142 are mutually connectedly hold
  • the leaf springs 141 and 142 have an upper layer 151, an intermediate layer 152, and a lower layer 153, and further have edge portions 154 that connect the upper layer 151 and the lower layer 153 to each other at both longitudinal ends 141a and 142a. is doing.
  • the end edge portion 154 has an arc shape that is curved so as to bulge outward in the longitudinal direction of the leaf springs 141 and 142.
  • insertion holes 141 b and 142 b having a circular cross section are formed by the inner peripheral surface of the arc-shaped end edge 154 and the longitudinal edge of the intermediate layer 152.
  • the upper layer 151, the lower layer 153, and the edge portion 154 are formed of CFRP, and the intermediate layer 152 is formed of GFRP.
  • Metal cylindrical collars 61 and 62 are inserted through the insertion holes 141b and 142b, respectively.
  • the collars 61 and 62 are integrated with the leaf springs 141 and 142 by insert molding.
  • the collars 61 and 62 protrude from the insertion holes 141b and 142b of the leaf springs 141 and 142 on both sides in the width direction.
  • the collar 61 of one leaf spring 141 and the collar 62 of the other leaf spring 142 abut against each other, so that a gap is formed between the leaf spring 141 and the leaf spring 142, and the gap is made of a rubber sheet or the like.
  • a dressing 143 is disposed. Note that insertion holes 143a through which the collars 61 and 62 and the pins 63 are inserted are formed at both ends in the longitudinal direction of the interposing material 143.
  • the pin 63 includes a shaft portion 63a that is passed through the insertion holes 141b and 142b through the collars 61 and 62, a head portion 63b that is provided at one end of the shaft portion 63a and has a larger diameter than the shaft portion 63a, and a shaft portion. And an annular groove 63c formed on the outer peripheral surface of the other end of 63a.
  • a stopper member 65 (for example, a C ring) is fitted into the groove 63c, and the stopper 63 and the head 63b prevent the pin 63 from coming off.
  • the leaf springs 141 and 142 and the interposing material 143 can be easily held, and the thickness of the leaf spring unit 130 can be reduced by the amount not using the outer skin.
  • the leaf springs 141 and 142 can rotate relative to each other around the axis of the pin 63, mutual load transmission between the leaf springs 141 and 142 is reduced, and the independence of the leaf springs 141 and 142 is increased. be able to.
  • the collars 61 and 62 that secure a predetermined gap between the adjacent leaf springs 141 and 142 are provided, it is possible to prevent a load in the width direction from being applied to the interposition material 143 more than a predetermined amount. it can. Since other configurations are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configuration can be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present invention.
  • the above embodiments may be arbitrarily combined with each other. For example, some configurations or methods in one embodiment may be applied to other embodiments.
  • the interposition material may be adhered to one of the adjacent leaf springs.
  • the holding member that holds the adjacent leaf springs so as not to be separated from each other by more than a predetermined value is not limited to the outer skin, the pin, the adhesive, or the like.
  • a holding clamp member may be used. Moreover, you may adhere
  • the leaf spring unit according to the present invention and the railcar bogie using the leaf spring reduce the occupied space in the thickness direction of the leaf spring, and even if the leaf spring is damaged, It is beneficial to apply it widely to a railway vehicle bogie that has the excellent effect of ensuring the function of the above and can demonstrate the significance of this effect.

Landscapes

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Abstract

　鉄道車両用台車（１）は、鉄道車両の車体（１１）を支持するための横ばり（４）と、横ばり（４）を挟んで車両長手方向の前方及び後方において車幅方向に沿って配置された前後一対の車軸（５）と、車軸（５）の車幅方向両側に設けられて、車軸（５）を回転自在に支持する軸受（７）と、軸受（７）を収容する軸箱（８）と、横ばり（４）の車幅方向両端部（４ａ）を支持した状態で車両長手方向に延びて、その長手方向両端部（３０ｃ）が軸箱（８）に支持されている板バネユニット（３０）と、を備え、板バネユニット（３０）は、上下方向となる厚さ方向に弾性変形する複数の板バネ（４１，４２）を備え、複数の板バネ（４１，４２）は、互いにその長手方向及び厚さ方向に直交する幅方向に並んで配置されている。

Description

板バネユニット及びそれを用いた鉄道車両用台車
　本発明は、板バネユニット及びそれを用いて側ばりを省いた鉄道車両用台車に関する。
　鉄道車両の車体の床下には、車体を支持してレール上を走行するための台車が設けられており、この台車では、輪軸を支持する軸受が収容された軸箱が台車枠に対して上下方向に変位可能となるように軸箱支持装置により支持されている。例えば、特許文献１では、台車枠が、横方向に延びる横ばりと、その横ばりの両端部から前後方向に延びた左右一対の側ばりとを備え、軸箱支持装置が、軸箱とその上方にある側ばりとの間に介装されたコイルバネからなる軸バネを備えている。また、特許文献２には、台車枠のうち側ばりの部分を省いた台車が提案されている。
特許第２７９９０７８号公報 特開昭５５－４７９５０号公報
　ところで、特許文献１のような台車では、横ばり及び側ばりからなる台車枠が大重量の鋼材を互いに溶接するなどして製作されているため、台車枠の重量が大きくなると共に、鋼材コストや組立コストが高くなるという問題がある。これに対して、特許文献２の台車では、一次サスペンションを板バネとし、その板バネの前後方向中央部を横ばりの車幅方向両端部に固定し、板バネの前後方向両端部を軸箱に設けたバネ受け内に挿入した構成としている。これによれば、台車枠のうち側ばりの部分が省かれるので、台車枠が軽量化されるとともに組立作業も簡素化される。
　しかし、特許文献２の台車の場合、万が一にも左右いずれか一方の板バネが折れるなどして損傷すると、その板バネが設計通りの支持機能を発揮せず、横ばりの横方向の一端部が想定以上に下方に移動してしまうこととなる。板バネを上下に多数積層して、一部の板バネが損傷しても残りの板バネで十分な支持機能を担保するようにしてもよいが、その場合には、板バネが占有する上下方向（板バネ厚さ方向）のスペースが大きくなり、車体の低床化等の要求に対応しにくくなる。
　そこで本発明は、板バネの厚さ方向の占有スペースを低減しつつ、板バネに万が一の損傷等が生じても板バネの機能を担保できるようにすることを目的とする。
　本発明に係る板バネユニットは、鉄道車両の車体を支持するための横ばりと、前記横ばりを挟んで車両長手方向の前方及び後方において車幅方向に沿って配置された前後一対の車軸と、前記車軸の車幅方向両側に設けられて、前記車軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸箱とを備えた鉄道車両用台車に適用可能な板バネユニットであって、
　前記横ばりの車幅方向両端部を支持した状態で車両長手方向に延びて、その長手方向両端部が前記軸箱に支持され、上下方向となる厚さ方向に弾性変形する複数の板バネを備え、前記複数の板バネは、互いにその長手方向及び厚さ方向に直交する幅方向に並んで配置されている。
　また、本発明の鉄道車両用台車は、鉄道車両の車体を支持するための横ばりと、前記横ばりを挟んで車両長手方向の前方及び後方において車幅方向に沿って配置された前後一対の車軸と、前記車軸の車幅方向両側に設けられて、前記車軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸箱と、前記横ばりの車幅方向両端部を支持した状態で車両長手方向に延びて、その長手方向両端部が前記軸箱に支持されている板バネユニットと、を備え、前記板バネユニットは、上下方向となる厚さ方向に弾性変形する複数の板バネを備え、前記複数の板バネは、互いにその長手方向及び厚さ方向に直交する幅方向に並んで配置されている。
　前記の各構成によれば、板バネユニットを構成する複数の板バネは、板バネユニットの上下方向となる厚さ方向に並ぶのではなく幅方向に並んでいるため、板バネユニットの上下方向の占有スペースが増加するのを抑制することができる。そして、板バネユニットは長手方向に沿って複数の板バネに分割されているため、１つの板バネに万が一の損傷等が生じても残りの板バネによってその機能を担保することができる。
　以上の説明から明らかなように、本発明によれば、板バネユニットの上下方向の占有スペースを低減しながら、板バネに万が一の損傷等が生じても板バネの機能を担保することができる。
第１実施形態に係る鉄道車両用台車を示す斜視図である。 図１に示す台車の平面図である。 図１に示す台車の側面図である。 図１に示す板バネユニットの側面図である。 図４に示す板バネユニットの平面図である。 図４に示す板バネユニットの分解斜視図である。 第２実施形態に係る板バネユニットの要部平面図である。 図７のVIII－VIII線断面図である。
　以下、実施形態を図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る鉄道車両用台車１を表した斜視図である。図２は、図１に示す台車１の平面図である。図３は、図１に示す台車１の側面図である。図１乃至３に示すように、鉄道車両用台車１は、二次サスペンションとなる空気バネ２を介して車体１１を支持するための台車枠３を備えている。台車枠３は、左右方向である車幅方向（単に、幅方向ともいう）に延びる横ばり４を備えているが、横ばり４の車幅方向両端部から車両長手方向（以下、前後方向ともいう）に延びる側ばりを備えていない。横ばり４の前方及び後方には、車幅方向に沿って前後一対の車軸５が配置されており、車軸５の車幅方向両側には車輪６が固定されている。車軸５の車幅方向両端部には、車輪６よりも車幅方向外側にて車軸５を回転自在に支持する軸受７が設けられ、その軸受７は軸箱８に収容されている。横ばり４には、電動機９が取り付けられており、その電動機９の出力軸には、車軸５に動力を伝達する減速ギヤが収容されたギヤボックス１０が接続されている。
　横ばり４は、車幅方向に延びる一対の角パイプ１２と、それら角パイプ１２を接続する接続板１３，１４とを有し、接続板１３，１４は、角パイプ１２に対してボルト結合等により固定されている。横ばり４の車幅方向両端部４ａには、筒状の接続板１４が間隔をあけて一対設けられており、それらの上面に空気バネ台座１５が設置されている。横ばり４の車幅方向両端部４ａは、連結機構１６によって軸箱８に連結されている。連結機構１６は、軸箱８から一体的に前後方向に沿って延びた軸ばり１７を備えている。軸ばり１７の端部には、内周面が円筒形状で車幅方向両側が開口する筒状部１８が設けられている。
　筒状部１８の内部空間には、ゴムブッシュ（図示せず）を介して心棒２０が挿通されている。横ばり４の車幅方向両端部４ａには、連結機構１６を構成する一対の受け座２１，２２が前後方向に突出して設けられている。受け座２１，２２には、下方に向けて開口する嵌入溝２５が形成されている。嵌入溝２５には、心棒２０の横方向両端部が下方から嵌入されている。その状態で、嵌入溝２５の下側開口を閉鎖するように蓋部材２６がボルト（図示せず）により下方から受け座２１，２２に固定され、心棒２０が蓋部材２６によって下方から支持されている。
　横ばり４と軸箱８との間には、前後方向に延びた板バネユニット３０が架け渡されており、板バネユニット３０の長手方向中央部３０ａが横ばり４の車幅方向両端部４ａを支持し、板バネユニット３０の長手方向両端部３０ｃが軸箱８に支持されている。即ち、板バネユニット３０が、一次サスペンションの機能と従来の側ばりの機能とを兼ねている。　板バネユニット３０の長手方向中央部３０ａは、横ばり４の下方に潜り込むように配置されている。横ばり４の車幅方向両端部４ａの下部には、円弧状の下面３３ａを有する当接部材３３が設けられ、その当接部材３３が板バネユニット３０の長手方向中央部３０ａに上方から載せられて自由接触している。即ち、当接部材３３は、板バネユニット３０を上下方向に固定しない状態で、横ばり４からの重力による下方荷重によって板バネ３０の上面に接触している。
　また、軸箱８の上端部には支持部材３１が取り付けられており、板バネユニット３０の長手方向両端部３０ｃは支持部材３１によって下方から支持されている。板バネユニット３０の長手方向両端部３０ｃも、支持部材３１に上方から載せられて、板バネ３０からの下方荷重によって支持部材３１の上面に自由接触している。
　板バネユニット３０のうち長手方向中央部３０ａと長手方向両端部３０ｃとの間の延在部３０ｂは、側面視で長手方向中央部３０ａに向けて下方に傾斜しており、板バネユニット３０の長手方向中央部３０ａは、板バネユニット３０の長手方向両端部３０ｃよりも下方に位置している。即ち、板バネユニット３０は、側面視で全体として下方に凸となる弓形状に形成されている。板バネ３０の延在部３０ｂの一部は、一対の受け座２１，２２で挟まれた空間２７を通過し、連結板２３の下方を通過して横ばり４の下方位置に至っている。即ち、板バネユニット３０の延在部３０ｂの一部は、側面視で連結機構１６と重なる位置に配置されている。
　図４は、図１に示す板バネユニット３０の側面図である。図５は、図４に示す板バネユニット３０の平面図である。図６は、図４に示す板バネユニット３０の分解斜視図である。なお、図４乃至６では後述する外皮４４（図１参照）の図示を省略している。図４乃至６に示すように、板バネユニット３０は、その厚さ方向（上下方向）に弾性変形する一対の板バネ４１，４２を備え、これら板バネ４１，４２は、互いにその長手方向（前後方向）及び厚さ方向に直交する幅方向（左右方向）に並んで配置されている。一対の板バネ４１，４２は、互いに同一のものであり、材料、構成、外形及び寸法が同じである。なお、本実施の形態において、板バネの数は２つとしたが、これに限られない。幅方向に並べる板バネの数を変化させることにより、板バネユニットのバネ定数を調整することができる。例えば、１つの板バネのバネ定数が５０ｋｇ／ｍｍの場合、板バネを２つ用いた板バネユニットのバネ定数は１００ｋｇ／ｍｍとなり、板バネを３つ用いた板バネユニットのバネ定数は１５０ｋｇ／ｍｍとなる。
　一対の板バネ４１，４２の間には、板バネ４１，４２よりも硬度の低い介装材４３が介装されている。介装材４３は、ゴムシートであり、介装材４３の車幅方向の幅Ｗ３（シート厚さ）は、板バネ４１，４２の幅Ｗ１よりもかなり小さい。この介装材４３は、その両面が一対の板バネ４１，４２の対向する側面によって挟持されている。介装材４３は、板バネ４１，４２の側面（対向面）の輪郭に沿うような形状に形成されている。本実施形態では、介装材４３の形状は、板バネ４１，４２の側面（対向面）の形状と略同一である。なお、介装在４３は、板バネ４１，４２の硬度よりも低い材料であればよく、ゴムシートに限られるものではない。
　板バネ４１，４２で介装材４３を挟んだ状態において、板バネ４１，４２及び介装材４３は、保持部材としての外皮４４（図１参照）によりまとめて包まれている。即ち、外皮４４は、介装材４３を挟んだ板バネ４１，４２からなるアッセンブリの表面を全体的に覆っている。外皮４４によって板バネ４１，４２とともに包まれた介装材４３は、板バネ４１，４２に対して接着されずに当接しているだけである。外皮４４は、可撓性を有し、板バネ４１，４２及び介装材４３を保持できるものであればよく、例えば、不燃性の布や熱収縮チューブ等を用いるとよい。
　板バネ４１，４２は、側面視で全体として下方に凸となる弓形状に形成されている。そのため、板バネ４１，４２の上面４１ａ，４２ａと下面４１ｂ，４２ｂとは互いに異なる形状である。板バネ４１，４２は、上層５１、中間層５２及び下層５３を有し、異なる種類の繊維強化樹脂を複合して形成されている。中間層５２の体積は、上層５１及び下層５３の全体の体積よりも大きい。上層５１及び下層５３はＣＦＲＰによって形成され、中間層５２はＧＦＲＰによって形成されている。ＣＦＲＰは、ＧＦＲＰよりも引張又は圧縮に対する強度が高く、ＧＦＲＰは、ＣＦＲＰよりも安価である。
　板バネ４１，４２の肉厚Ｔ４は、その長手方向中央部が最も厚く、その長手方向両端部に向けて徐々に薄くなるよう形成されている。具体的には、中間層５２の肉厚Ｔ２は、その長手方向中央部から長手方向両端部に向けて徐々に薄くなるよう形成されており、上層５１及び下層５３の肉厚Ｔ１，Ｔ３は一定である。板バネ４１，４２が横ばり４からの下方荷重により弾性変形する際には、板バネ４１，４２の長手方向において、上層５１に圧縮荷重が掛かるとともに下層５３に引張荷重が掛かるが、ＦＲＰは圧縮に対する強度よりも引張に対する強度の方が高いとの知見から、下層５３の肉厚Ｔ３を上層５１の肉厚Ｔ１よりも薄くしている。
　板バネ４１，４２の幅Ｗ１は、板バネ４１，４２の最薄部（長手方向両端部）の肉厚Ｔ４の値よりも大きい。介装材４３の肉厚Ｔ５は、板バネ４１，４２の幅Ｗ１の２％以上２０％以下である。これにより、板バネユニット３０全体の肉厚Ｔ４が過大になるのを防ぎながら、板バネユニット３０全体の幅Ｗ２が過大になることも防がれている。なお、板バネ４１，４２の表面には、紫外線等から守るための塗装（図示せず）が施されている。
　以上に説明した構成によれば、板バネユニット３０を構成する長手方向に沿って分割された板バネ４１，４２は、板バネユニット３０の厚さ方向に並ぶのではなく幅方向に並んでいるため、板バネユニット３０の厚さ方向（即ち、台車１の高さ方向）の占有スペースが増加するのを抑制することができる。よって、車体１１の低床化等に貢献することができる。そして、板バネユニット３０は一対の板バネ４１，４２に分割されているため、１つの板バネ４１に万が一の損傷等が生じても残りの板バネ４２によってその機能を担保することができる。
　また、板バネ４１，４２の上面４１ａ，４２ａと下面４１ｂ，４２ｂとが互いに異なる形状（例えば、湾曲状やテーパ状）の場合には、板バネ４１，４２同士を上下に積層することはできないが、各板バネ４１，４２は上下方向（厚さ方向）に並ぶのではなく幅方向に並んでいるため、各板バネ４１，４２を同一のものとすることが可能となる。よって、個々の位置や挙動に合うような複数種類の板バネを設計及び生産する必要がなくなり、設計及び生産の効率を向上させることができる。
　さらに、一対の板バネ４１，４２の間には、板バネ４１，４２よりも硬度の低い介装材４３としてゴムシートを介装しているので、板バネ４１，４２同士が擦れ合うのを防止して、板バネ４１，４２を保護することができる。また、介装材４３はシート状であり、その厚さＴ５方向が板バネ４１，４２の幅Ｗ１方向に一致するように配置したため、板バネユニット３０全体の肉厚Ｔ４も幅Ｗ２も過大になることを防止することができる。
　そして、板バネ４１，４２及び介装材４３は、外皮４４によってまとめて包むことで保持されているため、板バネユニット３０を容易にハンドリングすることができる。しかも、外皮４４を設けることで、介装材４３が板バネ４１，４２に接着しなくても位置保持されるので、接着作業及び接着剤の使用を削減することができる。なお、外皮４４を廃止して、介装材４３を隣接する板バネ４１，４２に接着し、介装材４３の板バネ４１，４２に対する位置保持を可能とするようにしてもよい。
　（第２実施形態）
　図７は、第２実施形態に係る板バネユニット１３０の要部平面図である。図８は、図７のVIII－VIII線断面図である。図７及び８に示すように、本実施形態の板バネユニット１３０では、幅方向に並んだ板バネ１４１，１４２が、その長手方向両端部１４１ａ，１４２ａにおいて幅方向に貫通する挿通穴１４１ｂ，１４２ｂを有している。そして、それら挿通穴１４１ｂ，１４２ｂに保持部材としてのピン６３が挿通されることで、板バネ１４１，１４２が互いに連結保持されている。
　具体的には、板バネ１４１，１４２は、上層１５１、中間層１５２及び下層１５３を有し、さらに、上層１５１と下層１５３とを長手方向両端部１４１ａ，１４２ａで互いに繋げる端縁部１５４を有している。端縁部１５４は、板バネ１４１，１４２の長手方向外方に向けて膨らむように湾曲した円弧形状を呈している。そして、この円弧形状の端縁部１５４の内周面と中間層１５２の長手方向端縁とにより、断面円形状の挿通穴１４１ｂ、１４２ｂが形成されている。上層１５１、下層１５３及び端縁部１５４はＣＦＲＰによって形成され、中間層１５２はＧＦＲＰによって形成されている。
　挿通穴１４１ｂ、１４２ｂには、金属製の円筒状のカラー６１，６２がそれぞれ挿通されている。本例では、カラー６１，６２は、インサート成形により板バネ１４１，１４２と一体化されている。カラー６１，６２は、板バネ１４１，１４２の挿通穴１４１ｂ，１４２ｂから幅方向の両側に突出している。そして、一方の板バネ１４１のカラー６１と他方の板バネ１４２のカラー６２とが突き当たることで、板バネ１４１と板バネ１４２との間に隙間が形成され、その隙間にゴムシート等からなる介装材１４３が配置されている。なお、介装材１４３の長手方向両端部には、カラー６１，６２及びピン６３が挿通される挿通穴１４３ａが形成されている。
　ピン６３は、カラー６１，６２を介して挿通穴１４１ｂ，１４２ｂに通される軸部６３ａと、軸部６３ａの一端に設けられて軸部６３ａよりも大径である頭部６３ｂと、軸部６３ａの他端部の外周面に形成された環状の溝部６３ｃとを備えている。そして、溝部６３ｃにはストッパ部材６５（例えば、Ｃリング）が嵌め込まれており、そのストッパ部材６５と頭部６３ｂとによりピン６３の抜け止めが図られている。
　前記構成によれば、板バネ１４１，１４２及び介装材１４３を簡単に保持することができ、外皮を用いない分だけ板バネユニット１３０の肉厚を薄くすることもできる。しかも、板バネ１４１，１４２は、ピン６３の軸線周りに互いに相対回動可能であるため、板バネ１４１，１４２間における相互の荷重伝達が低減され、各板バネ１４１，１４２の独立性を高めることができる。また、隣接する板バネ１４１，１４２間に所定の隙間を確保するカラー６１，６２が設けられているため、介装材１４３に対して所定以上に幅方向の負荷が掛かることを防止することができる。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。
　本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、例えば１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよい。介装材は、隣接する板バネのうち一方に接着するようにしてもよい。また、隣接する板バネ同士が所定以上に離れないように保持する保持部材は、外皮やピンや接着材等に限られず、例えば、板バネ及び介装材をその長手方向の一部においてまとめて保持するクランプ部材を用いてもよい。また、外皮を用いた状態で介装材を隣接する板バネに接着してもよい。
　以上のように、本発明に係る板バネユニット及びそれを用いた鉄道車両用台車は、板バネの厚さ方向の占有スペースを低減しながら、板バネに万が一の損傷等が生じても板バネの機能を担保することができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる鉄道車両用台車に広く適用すると有益である。
１　鉄道車両用台車
４　横ばり
４ａ　車幅方向両端部
５　車軸
７　軸受
８　軸箱
１１　車体
３０，１３０　板バネ
３０ａ　長手方向中央部
３０ｃ　長手方向両端部
４１，４２，１４１，１４２　板バネ
４３，１４３　介装材
４４　外皮（保持部材）
５１，１５１　上層
５２，１５２　中間層
５３，１５３　下層

Claims (9)

  1. 　鉄道車両の車体を支持するための横ばりと、前記横ばりを挟んで車両長手方向の前方及び後方において車幅方向に沿って配置された前後一対の車軸と、前記車軸の車幅方向両側に設けられて、前記車軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸箱とを備えた鉄道車両用台車に適用可能な板バネユニットであって、
    　前記横ばりの車幅方向両端部を支持した状態で車両長手方向に延びて、その長手方向両端部が前記軸箱に支持され、上下方向となる厚さ方向に弾性変形する複数の板バネを備え、
    　前記複数の板バネは、互いにその長手方向及び厚さ方向に直交する幅方向に並んで配置されている、板バネユニット。
  2. 　前記板バネの上面と下面とは、互いに異なる形状であり、
    　前記複数の板バネは、互いの外形及び寸法が略同一である、請求項１に記載の板バネユニット。
  3. 　前記複数の板バネの間に介装され、前記板バネよりも硬度の低い介装材をさらに備えている、請求項１又は２に記載の板バネユニット。
  4. 　前記介装材は、シート状であり、その両面が前記複数の板バネの対向する側面により挟まれている、請求項３に記載の板バネユニット。
  5. 　前記介装材はゴム製である、請求項３又は４に記載の板バネユニット。
  6. 　前記複数の板バネをまとめて保持する保持部材をさらに備え、
    　前記保持部材によって前記板バネとともに保持された前記介装材は、前記板バネに対して接着されずに当接している、請求項３乃至５のいずれかに記載の板バネユニット。
  7. 　前記介装材は、前記複数の板バネのうち前記介装材に隣接する少なくとも一方の板バネに接着されている、請求項３乃至５のいずれかに記載の板バネユニット。
  8. 　前記板バネは、少なくとも上層、中間層及び下層を有し、
    　前記上層及び前記下層は第１のＦＲＰによって形成され、前記中間層は第２のＦＲＰによって形成され、前記第１のＦＲＰは前記第２のＦＲＰよりも前記長手方向の荷重に対する強度が高い、請求項１乃至７のいずれかに記載の板バネユニット。
  9. 　鉄道車両の車体を支持するための横ばりと、
    　前記横ばりを挟んで車両長手方向の前方及び後方において車幅方向に沿って配置された前後一対の車軸と、
    　前記車軸の車幅方向両側に設けられて、前記車軸を回転自在に支持する軸受と、
    　前記軸受を収容する軸箱と、
    　前記横ばりの車幅方向両端部を支持した状態で車両長手方向に延びて、その長手方向両端部が前記軸箱に支持されている板バネユニットと、を備え、
    　前記板バネユニットは、上下方向となる厚さ方向に弾性変形する複数の板バネを有し、前記複数の板バネは、互いにその長手方向及び厚さ方向に直交する幅方向に並んで配置されている、鉄道車両用台車。
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