JP5095251B2

JP5095251B2 - 鉄道車両の軸箱支持装置

Info

Publication number: JP5095251B2
Application number: JP2007091608A
Authority: JP
Inventors: 正隆干鯛; 一寿松田; 克行岩崎; 憲次郎合田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008247229A

Description

本発明は、鉄道車両の車軸と台車枠とを接続する軸箱支持装置に関する。
軸箱支持装置は、台車枠と車軸との間の上下方向の荷重をコイルばねで、水平方向荷重を該コイルばね内の円筒空間内に設置した円筒積層ゴムで、分担して受持つ。

従来の鉄道車両の軸箱支持装置として、特許文献１〜特許文献３のように、ウイング式軸箱支持装置がある。
特開平０２−１０６４６３号公報特開２００２−３３１９３０号公報特開２００２−３６２３６２号公報

従来のウイング式軸箱支持装置は、コイルばねにより上下荷重を支持し、円筒積層ゴムにより、台車枠に対して、軸箱体を、前後・左右方向へ支持する構成となっている。
また、円筒積層ゴムは、コイルばねの内側、かつ、車軸中心高さの水平方向の延長線上に配置されている。
このため、円筒積層ゴムの外径を、コイルばねの内径よりも大きくすることができない。

これにより、円筒積層ゴムの前後方向のばね定数を小さくするのには限りがあり、曲線通過時の横圧の低減効果にも限界があるという問題点があった。
これに対して、コイルばねの径を大きくして、円筒積層ゴムの外径を大きくすることが可能である。

しかし、この場合、軸箱体が大きくなる問題点がある。
本発明の目的は、曲線通過時の横圧を低減でき、小さな軸箱体を有する台車を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、鉄道車両の車軸を支持した軸箱体からコイルばねを介して台車枠を弾性支持しており、コイルばねの下端部または上端部に、該コイルばねと同心にゴムを配置している鉄道車両の軸箱支持装置において、前記ゴムは内筒と外筒との間にゴムを配置しており、該ゴムは、車軸の中心の水平方向線よりも上方または下方にあること、を特徴とする鉄道車両の軸箱支持装置によって達成できる。

かかる構成により、円筒積層ゴムの外径をコイルばねの内径にとらわれることなく大きくできる。
このため、円筒積層ゴムの前後方向にばね定数を小さくでき、曲線通過時の横圧を低減できる。
また、円筒積層ゴムは、車軸の中心の延長線上よりも下方または上方にあるので、小さな軸箱体を有する台車にできる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

以下に、本発明の第１の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１において、鉄道車両用台車２は、車軸４を回転可能な状態で保持している軸箱体６、車体１を空気ばね５を介して弾性支持する台車枠３によりに構成される。軸箱支持装置はウイング式であり、車軸４の両端と台車枠３とをコイルばね１２を介して支持している。

図２において、軸箱体６は、２つのコイルばね１２により台車枠３を上下方向に支持している。また、コイルばね１２の下部と軸箱体６との間に円筒積層ゴム２２を配置している。

以下、円筒積層ゴム２２を図３によって説明する。
図３において、軸箱支持装置は、台車枠３、軸箱体６、台車枠３と軸箱体６とを鉛直方向に接続するピン１１、コイルばね１２、コイルばね１２の下端と軸箱体６との間に配置したコイルばね座１５、コイルばね１２の上端と台車枠３との間に配置したばね座１６、円筒積層ゴム２２の半径方向端部と軸箱体６との間に配置したゴム座２１により主に構成される。
ピン１１は台車枠３と軸箱体６との間に垂直方向に挿入されている。ピン１１の上部が台車枠３の穴に挿入されており、ピン１１の上部から水平方向に突出したフランジがコイルばね１２を受けるばね座１６になっている。

円筒積層ゴム２２は、ゴム２２ｂ、金属板２２ｃとが交互に半径方向に積層されている。ゴム２２ｂ、金属板２２ｃは半円状である。積層された中心の金属板２２ｄは円筒状である。中心の金属板２２ｄはピン１１の下端部に下方から上方に向けて挿入されている。これにより、円筒積層ゴム２２の中心とコイルばね１２の中心が一致する。半径方向に積層したゴム２２ｂ、金属板２２ｃはその円周方向において、欠けている。この欠けた部分２２ｅを間隙部という。間隙部２２ｅ，２２ｅはピン１１を中心にして車体１の前後方向において、対向している。

円筒積層ゴム２２の高さは、外周側が低く（小さく）、ピン１１側が高い（大きい）。
円筒積層ゴム２２の外径はコイルばね１２の内径よりも大きい。このため、円筒積層ゴム２２はコイルばね１２の下端よりも下方にある。
車軸４の中心の水平方向位置よりもＬ寸法下方に円筒積層ゴム２２の高さ方向の中心位置がある。

ゴム座２１は軸箱体６の上面６ｂに載ったフランジ２１ｂに垂直な円筒２１ｃを設けている。円筒２１ｃは軸箱体６の穴に挿入されている。ゴム座２１の円筒２１ｃの下端部は小径になっており、これに円筒積層ゴム２２の外周部の下端が掛かり、円筒積層ゴム２２の落下を防止できる。

円筒積層ゴム２２はゴム座２１の円筒２１ｃに上方から圧入され、円筒積層ゴム２２の外周部の上端を押え金２２ｈで円筒積層ゴム２２が上方に抜けるのを防止している。押え金２２ｈは円筒２１ｃに螺合されて固定されている。
円筒積層ゴム２２はピン１１に下方からボルト２５で締結されている。２３は座金、２４はばね座である。
円筒積層ゴム２２の内径部は金属内筒２２ｄ、間座２２ｇを介してピン１１に固定される。
また、ゴム座２１のフランジ２１ｂの上面にはコイルばね座１５があり、コイルばね１２を受けている。

また、図６において、コイルばね座１５に、鉛直方向に突出片１５ｃがあり、図７に示すように、突出片１５ｃは円筒積層ゴム２２の間隙部２２ｅに配置されている。
このため、台車枠３に対して、軸箱体６が大きく変位（台車枠３に対して軸箱体６が前後方向（Ｘ方向）に変位すること。）した時に、円筒積層ゴム２２の金属内筒２２ｄに突出片１５ｃがあたるため、加減速時における円筒積層ゴム２２の大変位を防止できる。突出片１５ｃと円筒積層ゴム２２の金属内筒２２ｄとの間には空間がある。

図４において、Ｘ方向が前後方向、Ｙ方向が左右方向である。
かかる構成により、円筒積層ゴム２２に、図４のＸ方向（前後方向）に力がかかる場合は、ゴム２２ｂをせん断する方向に、図４のＹ方向（左右方向）に力がかかる場合は、ゴム２２ｂを圧縮する方向に変形する。
これにより、図４のＸ方向のばね定数は、Ｙ方向のばね定数よりも小さくなる。

円筒積層ゴム２２はコイルばねの内方ではなく、外方に配置されているので、外径はコイルばね１２の内径に制約されないで、円筒積層ゴム２２の径を大きくできる。
これにより、円筒積層ゴム２２の前後方向のばね定数を小さくすることが、可能となる。
その結果、車軸の前後変位が大きくなることで容易にヨーイング方向へ操舵できるようになるため、車軸の曲線に対する操舵性が良くなり、曲線通過時における横圧低減が可能となる。

また、本発明では、円筒積層ゴム２２の前後方向のばね定数が小さいが、例えば、車輪を踏面ブレーキで減速をした場合、台車枠３と軸箱体６の間の変位が大きくなる。
なお、上記実施例では、突出片１５ｃをコイルばね座１５の上面から下方に突出させていたが、ゴム座２１もしくは軸箱体６の下端から突出片１５ｃを、上方に突出させてもよい。また、ピン１１から間隙部２２ｅに突出する突出片１５ｃを設けてもよい。
円筒積層ゴム２２は、車軸４の中心の延長線上よりも下方にあるので、円筒積層ゴム２２，２２間の距離を小さくでき、小さな軸箱体を有する台車にできる。

台車枠３に対する、軸箱体６の前後方向の大変位を抑制するために、図８に示す円筒積層ゴム２２を用いてもよい。
図８において、円筒積層ゴム２２の金属内筒２２ｄには、突起部２２ｉがある。突起部２２ｉは、ピン１１を中心にして車体１の前後方向に対向している間隙部２２ｅ、２２ｅの位置にある。
突起部２２ｉはその半径方向先端と積層ゴム２２の金属外筒２２ｆとの間には空間がある。

かかる構成により、台車枠３に対して、軸箱体６が大きく変位（台車枠３に対して軸箱体６が前後方向（Ｘ方向）に変位すること。）した時に、円筒積層ゴム２２の金属外筒２２ｆに突起部２２ｉがあたるため、加減速時における円筒積層ゴム２２の大変位を防止できる。
このため、円筒積層ゴム２２の前後方向のばね定数が小さくなることによってゴム２２ｂの変位量が大きくなることで発生する台車枠３、軸箱体６の間の大変位を抑制できる。

また、図９に示すように、突起部２２ｉを金属外筒２２ｆに設けた構成としても、同じ効果が得られる。

上記実施例では、台車枠３に対して、軸箱体６を、前後・左右方向へ弾性支持するのに、円筒積層ゴム２２を使用した例であるが、円筒積層ゴム２２の代わりに、図１０に示す円筒ゴム２６を用いてもよい。
図１０の円筒ゴム２６は、金属内筒２６ｃと金属外筒２６ｄとの間にゴム２６ｂが加硫されており、ゴム２６ｂはその円周方向において、欠けて、間隙部２６ｅを構成している。
間隙部２６ｅで、金属内筒２６ｃの中心軸に対して軸直方向であるＸ方向、Ｙ方向のばね定数を調整できる。

また、図１１に示すように、円筒ゴム２７を用いてもよい。
円筒ゴム２７は、金属内筒２７ｃと金属外筒２７ｄとの間にゴム２７ｂが加硫されている。
ゴム２７ｂの配合を調整することで、円筒ゴム２７の中心軸に対して軸直方向のＸ方向、Ｙ方向のばね定数を調整できる。

以下に、本発明の第６の実施形態を図１２に基づいて説明する。
この実施例は、円筒積層ゴム２２を車軸４の中心の水平方向に対して上方に設置したものであり、コイルばねの１２の上部、すなわち、台車枠３とピン１１の間に円筒積層ゴム２２を設置している。簡単に言えば、図３に対して、図１２は上下が逆になっている。
図１２において、ピン１１は軸箱体６の穴に挿入している。１８は、コイルばね１２の上端と台車枠３とを接続するコイルばね座である。コイルばね座１８は、図３のコイルばね座１５に対応する。
圧入された円筒積層ゴム２２の落下防止は、ゴム座２１に設置した押え金２２ｈで行なっている。
ゴム座２１は、台車枠３の上部の面３ａに載っている。

本実施形態においても、台車枠３に対する、軸箱体６の前後方向の大変位を抑制するために、図１０、図１１に示す円筒ゴム２６，２７を用いてもよい。
また、図１２の上方ゴム座２１の上端から、円筒積層ゴム２２のピン１１を中心にして車体１の前後方向に対向している間隙部２２ｅに図６に示す突出片１５ｃを下方に突出させてもよい。
ピン１１、もしくは、コイルばね座１８から、円筒積層ゴム２２の間隙部２２ｅに突出する突出片１５ｃを設けてもよい。

本発明の第１実施例の鉄道車両用台車の側面図である。本発明の第１の実施例の軸箱支持装置の縦断面図である。図２の軸箱支持装置の縦断面拡大図である。図３の円筒積層ゴムのIV−IV断面図である。図４のＶ−Ｖ断面図である。本発明のストッパー構造をもたせた円筒積層ゴムの縦断面図である。図６のVII−VII断面図である。本発明の第２実施例の図７相当図である。本発明の第３実施例の図７相当図である。本発明の第４実施例の図４相当図である。本発明の第５実施例の図４相当図である。本発明の第６実施例の軸箱支持装置の縦断面図である。

符号の説明

１：車体、２：台車、３…台車枠、４：車軸、５：空気バネ、６：軸箱体、１１：ピン、１２：コイルばね、１５：コイルばね座、１５ｃ：突出片、２２：円筒積層ゴム、２２ｂ：ゴム、２２ｃ：金属板、２２ｄ：金属内筒、２２ｅ：間隙部、２２ｆ：金属外筒

Claims

鉄道車両の車軸を支持した軸箱体に備えられるコイルばね座に支持されたコイルばねを介して台車枠を弾性支持しており、
コイルばねの下端部に、該コイルばねと同心に円筒ゴムを配置している鉄道車両の軸箱支持装置において、
前記円筒ゴムの外径は前記コイルばねの内径よりも大きく、
前記円筒ゴムは内筒と外筒との間に多数の金属板の間にそれぞれゴムを配置した積層ゴムであり、
該円筒ゴムは、車軸の中心の水平方向線よりも下方にあり、
前記円筒ゴムはその半径方向において、該ゴムの空隙部があり、
前記コイルばね座から、水平方向に伸びて前記空隙部に伸びたストッパーとして機能する部材があり、
該部材と前記円筒ゴムの内筒との間に空間があること、
を特徴とする鉄道車両の軸箱支持装置。