JP6932097B2 - 軌条車両用台車 - Google Patents

Description

本発明は、軌条車両用台車に関する。

高速で走行する軌条車両、例えば鉄道車両の走行抵抗は、車輪が軌道を転動することに起因して生じる機械抵抗と、鉄道車両の表面と空気との間の摩擦抵抗と、車両間の連結部の空隙や台車および集電装置を通過する空気の乱れに起因して生じる圧力抵抗とに大別できる。摩擦抵抗と圧力抵抗とを合わせて空気抵抗という。

列車の速度の高い領域では、特に圧力抵抗が支配的となるが、省エネを実現するために鉄道車両の空気抵抗を極力抑えたいという要請がある。特許文献１に、台車周辺の空気抵抗を低減するために、台車に装荷される大型のカバーと、このカバーを備える台車が開示されている。

国際公開第２０１２／０６９２６９号

ところで、鉄道車両に供される台車においては、軸受を有する軸箱に封入される潤滑油の量や、車輪を制動するブレーキパッドの摩耗具合、あるいは、車輪とレールとの間に散布される滑り止め用の砂の残量を確認するなど、その保守点検が定期的に必要となる。

このため、空気抵抗を低減するために台車の側方をカバー等で覆う場合、これら保守点検の作業性を極力損なわないようにすることが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載される大型のカバーを備える台車に関する技術によれば、空気抵抗を低減することは期待できるが、台車の保守点検の作業性改善という観点からは、更に解決すべき課題がある。

本発明の課題は、台車の各部の保守点検に関わる作業性を損なうことなく、空気抵抗を低減できる軌条車両用台車を提供することである。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の軌条車両の一つは、軌条車両用台車のヨーイングを抑制する一対のヨーダンパを備える軌条車両用台車において、
前記ヨーダンパは、軌条車両の幅方向の端側に、前記軌条車両用台車の近傍を流れる空気に接する風防カバーを備え、
前記ヨーダンパは、大径部と、前記大径部に対して同軸にテレスコピック状に接続する小径部と、を有しており、
前記風防カバーは、前記大径部に接続されるとともに、前記ヨーダンパの長手方向の一方の端部に備えられる車体側固定部と、前記ヨーダンパの長手方向の他方の端部に備えられる台車側固定部と、を覆うことにより達成される。

本発明は、以上の構成を備えるため、台車の各部の保守点検に関わる作業性を損なうことなく、空気抵抗を低減できる軌条車両用台車を提供することができる。
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、鉄道車両１の側面図である。 図２は、鉄道車両１に供される台車の斜視図である。 図３は、鉄道車両１に供される台車の平面図である。 図４は、台車に供されるヨーダンパの斜視図である。 図５は、台車に供されるヨーダンパの平面図である。 図６は、台車に供されるヨーダンパの側面図である。 図７は、台車に供されるヨーダンパの端面図（Ａ−Ａ矢視端面）である。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態を説明する。まず、説明に供する各方向を定義する。軌条車両の長手方向またはレール方向をＸ方向、軌条車両の幅方向または枕木方向をＹ方向、軌条車両の高さ方向をＺ方向とし、以下、単にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す。

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。

図１は、鉄道車両の側面図である。鉄道車両１は、床面をなす台枠と、台枠のＹ方向の両端部に立設される側構体１０と、台枠のＸ方向の両端部に立設される妻構体（図示なし）と、側構体１０および妻構体の上端部に載置される屋根構体１１と、からなる鉄道車両構体と、この鉄道車両構体を軌道５に沿って移動可能に支持する台車２０と、から構成される。

台車２０は、軌道５の水平面内の曲率や、勾配の起終点の縦曲線に追随するために、水平面内および垂直面内で旋回するよう構成されている。このため、台車２０の周囲には、台車２０が旋回できるように空間が備えてある。台車２０のＸ方向の前後の台枠の下方には、台車２０と該空間を挟んで、台枠の下方に備えられる各種機器を覆う側カバー１２が備えられる。

台車２０は、鉄道車両１の台枠のＹ方向の両端部に備えられるヨーダンパ受け１４の下端部と、台車２０をなす台車枠を構成する側梁と、に架け渡される態様で備えられヨーダンパ４０を介して接続される。ヨーダンパ４０は、台車２０が水平面内で軌道５の曲率に沿って旋回するヨーイング動作を妨げることはないが、台車２０が蛇行動などに起因して水平面内で高い周波数でヨーイング振動する場合には、この振動を抑制する機能を有する。さらに、台車２０は、鉄道車両１がＸ軸に沿う軸回りに振動するローリング振動を抑制することにより、乗り心地が悪化することを抑制するアンチローリング装置２９を備える。

図２は、鉄道車両１に供される台車の斜視図である。台車２０は、Ｘ方向に延在し略平行に隔置される一対の側梁２２と、この側梁２２のＸ方向の中央部同士を接続するとともにＹ方向に沿って備えられる中梁２４と、から構成される台車枠を有する。台車枠は、Ｚ方向に俯瞰した形状が略Ｈ字状の形態である。

台車枠のＸ方向の両端部に、車輪と車軸とかなら輪軸２６を備える。輪軸２６は、そのＹ方向の両端部に備えられるとともに軸受を内蔵する軸箱２７に、回転可能に保持される。軸箱２７は、台車枠をなす側梁２２の下方に接続する軸梁２８によって、台車枠にＸ方向およびＺ方向に変位可能に支持される。

鉄道車両構体は、台車枠をなす中梁２４のＹ方向の両端部に載置された一対の空気ばね２３により支持される。台車２０と鉄道車両構体とは、アンチローリング装置２９を介して接続される。アンチローリング装置２９は、台車２０に対して鉄道車両構体がＸ軸に沿う軸回りのローリング振動を抑制する機能を有する。

具体的に、アンチローリング装置２９は、台枠の幅方向両側端の下面から垂下する一対の垂直部材２９Ｖと、これら垂直部材２９Ｖの下端部同士を接続するとともにＹ方向に沿って台車２０の下方に配設される水平部材２９Ｈとからなる。アンチローリング装置２９は、鉄道車両構体にローリング振動が生じると、垂直部材２９Ｖに接続される水平部材２９Ｈに捩じりが作用し、水平部材２９Ｈがこの捩じりに抗することによって、ローリング振動を抑制するアンチローリング機能を発揮する。

図３は、鉄道車両１に供される台車の平面図である。台車２０は、ヨーダンパ４０およびアンチローリング装置２９とを介して、鉄道車両１をなす鉄道車両構体に接続される。この時、各側において、ヨーダンパ４０のＹ方向の端側面と、ヨーダンパ受け１４と、垂直部材２９Ｖ（アンチローリング装置２９の一部）および側カバー１２は、Ｘ−Ｚ平面に沿う仮想垂直面Ｂの略同一面内に位置する。

この構成によって、鉄道車両１の下方に備えられる側カバー１２に沿って流れる空気が、側カバー１２から剥離した後、ヨーダンパ４０の側面と、ヨーダンパ受け１４と、アンチローリング装置２９をなす垂直部材２９Ｖと、に沿って流れるので、これら部材による空気の流れの乱れを小さくするとともに、台車２０のＹ方向に設けられる空間に空気が流れ込むことを抑制して、鉄道車両１の空気抵抗が増大することを抑制できる。

図４は台車に供されるヨーダンパの斜視図であり、図５は台車に供されるヨーダンパの平面図である。また、図６は台車に供されるヨーダンパの側面図であり、図７は台車に供されるヨーダンパの端面図（図６のＡ−Ａ矢視端面）である。

台車２０の過剰な旋回揺動を抑制するヨーダンパ４０は、各図に示すように、大径筒(大径部)４２と、この大径筒４２に同軸にテレスコピック状に接続する小径筒(小径部)４４と、ヨーダンパ４０の大径筒４２におけるＸ方向（長手方向）の端部に接続する台車側固定部４８と、ヨーダンパ４０の小径筒４４におけるＸ方向（長手方向）の端部に接続する車体側固定部４７と、大径筒４２に支持されるとともに、大径筒４２および小径筒４４の側方の大部分を覆う風防カバー４６と、から主に構成される。ヨーダンパ４０としては、例えば単純オリフィスを備えたピストン及びシリンダ構造を有し、ピストンの作動によりオイルがオリフィスを通過する際に、ピストンに抵抗を与えて減衰力を発生するものを用いることができるが、それに限られない。

ヨーダンパ４０の中空筒状である車体側固定部４７は、内包する弾性体４７ａを介して車体側締結部４７ｂを嵌合的に取り付けており、車体側締結部４７ｂは両端近傍にボルト穴を有する。同様に、中空筒状である台車側固定部４８は、内包する弾性体４８ａを介して台車側締結部４８ｂを嵌合的に取り付けており、台車側締結部４８ｂは両端近傍にボルト穴を有する。図２を参照して、車体側締結部４７ｂはヨーダンパ受け１４のＺ方向の下端部に、そのボルト穴に挿通したボルト（不図示）で締結され、台車側締結部４８ｂは、台車２０の側梁２２の側面の軸梁２８が接続する部位の近傍に、そのボルト穴に挿通したボルト（不図示）で締結される。これにより、ヨーダンパ４０は台車２０とヨーダンパ受け１４とを連結するように取り付けられる。

風防カバー４６は、図４において、大径筒４２の外周に備えられるフランジ状の支持部４６Ｓを介して、大径筒４２と一体に備えられる。この風防カバー４６は、ヨーダンパ４０のＹ方向の一方の側面（外側面）を半周にわたって覆う態様で備えられている。

また、風防カバー４６は、図７において、Ｚ方向の両端部に水平面を有する一対の水平部４６Ｈと、この水平部４６Ｈに接続するとともにヨーダンパ４０のＺ方向の中央部に向けて延伸する曲率を有する一対の曲面部４６Ｃと、一対の曲面部４６ＣにＺ方向の両端部を接続するとともにＸ−Ｚ平面に沿う垂直部４６Ｖと、を有する。曲面部４６Ｃは、ヨーダンパ４０の高さ方向（Ｚ方向）の両端部を覆う態様で、水平部４６Ｈと垂直部４６Ｖとを接続する。このように大径筒４２の外表面に倣う形とすることで、風防カバー４６の小型化を図れる。また、水平部４６Ｈを設けることで、風防カバー４６の高さ方向の寸法を抑えることができる。水平部４６Ｈ、曲面部４６Ｃおよび垂直部４６Ｖの外表面は、平滑な面とすることが空気乱れを極力生じさせないために望ましい。

風防カバー４６は、Ｚ方向の中心を挟んで対称の形状を有するので、共通の部品を左右で反転して使用することができ、コスト低減を図れる。

図６から明らかなように、風防カバー４６（水平部４６Ｈ、曲面部４６Ｃおよび垂直部４６Ｖ）のＸ方向の一方の端部は、車体側固定部４７を覆い、そのＸ方向の他方の端部は、台車側固定部４８を覆う。これにより空気のスムーズな流れを確保し、空気抵抗を極力軽減できる。風防カバー４６は、車体側固定部４７及び台車側固定部４８の少なくとも一部を覆えば足りる。なお、風防カバー４６の形態は、上述した形態以外に、垂直部４６ＶのＺ方向の両端部に接続する曲面部４６Ｃのみから構成される形態であってもよい。あるいは、風防カバー４６を延長して、ヨーダンパ受け１４の下端まで覆うようにしてもよい。

図３において、鉄道車両１が高速で走行する時、側カバー１２の表面に沿う流れは、側カバー１２のＸ方向の端部で剥離する。一対のヨーダンパ４０は、それぞれＹ方向の端側（外側）に風防カバー４６を備えるため、側カバー１２から剥離した流れを風防カバー４６の表面に沿って後方へとスムーズに流す（整流する）ことで、台車２０の側方へ衝突することを抑制するとともに、台車２０のＹ方向の中央部へ向かう流れの出現を抑制することができる。このため、台車２０のＸ方向の一方の側カバー１２から剥離した流れが、他方の側カバー１２に衝突することを抑制できるので、空気抵抗の増大を抑えることができる。

なお、図示はしないが、アンチローリング装置２９をなす一対の垂直部材２９ＶのＹ方向の端側（外側）に、ヨーダンパ４０に備える風防カバー４６と同様の構成を備える風防カバーを備えて、垂直部材２９Ｖを覆うようにすると、さらに、台車２０のＸ方向の一方の側カバー１２から剥離した流れが、他方の側カバー１２に衝突することを抑制できるので、空気抵抗の増大を抑えることができる。

上述した構成によれば、台車２０の側方全体を覆う大面積のカバーを備える代わりに、ヨーダンパ４０を覆う比較的小さな風防カバー４６を設けたので、台車２０の軸受を有する軸箱２７に作業者がアクセスしやすく、軸箱２７内に封入される潤滑油の量を容易に確認でき、また台車２０の輪軸２６に作業者がアクセスしやすく、車輪を制動するブレーキパッドの摩耗等を容易に確認できる。したがって、これら保守点検の作業性を改善できるとともに、合わせて、風防カバー４６を設けることで空気抵抗も低減することができる鉄道車両用台車を提供することができる。

１…鉄道車両、 ５…軌道、
１０…側構体、 １１…屋根構体、
１２…側カバー、 １４…ヨーダンパ受け、
２０…台車、 ２２…側梁、
２３…空気ばね、 ２４…中梁、
２６…輪軸、 ２７…軸箱、
２８…軸梁、 ２９…アンチローリング装置、
２９Ｖ…垂直部材、 ２９Ｈ…水平部材、
４０…ヨーダンパ、 ４２…大径筒、
４４…小径筒、 ４６…風防カバー、
４６Ｖ…垂直部、 ４６Ｈ…水平部、
４６Ｃ…曲面部、 ４６Ｓ…支持部、
４７…車体側固定部、 ４７ａ…弾性体、
４７ｂ…車体側締結部、 ４８…台車側固定部、
４８ａ…弾性体、 ４８ｂ…台車側締結部、
Ｂ…仮想垂直面、
Ｘ…長手（レール）方向、 Ｙ…幅（枕木）方向、
Ｚ…高さ方向

Claims (4)

1. 軌条車両用台車のヨーイングを抑制する一対のヨーダンパを備える軌条車両用台車において、
   前記ヨーダンパは、軌条車両の幅方向の端側に、前記軌条車両用台車の近傍を流れる空気に接する風防カバーを備え、
   前記ヨーダンパは、大径部と、前記大径部に対して同軸にテレスコピック状に接続する小径部と、を有しており、
   前記風防カバーは、前記大径部に接続されるとともに、前記ヨーダンパの長手方向の一方の端部に備えられる車体側固定部と、前記ヨーダンパの長手方向の他方の端部に備えられる台車側固定部と、を覆うこと、
   を特徴とする軌条車両用台車。
2. 請求項１に記載される軌条車両用台車において、
   前記風防カバーは、
   前記大径部と接合される支持部に支持されるとともに、垂直面に沿って備えられる垂直部と、
   前記垂直部の高さ方向の両端部に接続するとともに、前記大径部および前記小径部を覆う態様で備えられる一対の曲面部と、
   を有すること、
   を特徴とする軌条車両用台車。
3. 請求項２に記載される軌条車両用台車において、
   前記風防カバーは、前記曲面部の高さ方向の端部から前記ヨーダンパを覆う態様で水平方向に延伸する水平部を有すること、
   を特徴とする軌条車両用台車。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載される軌条車両用台車において、
   前記軌条車両台車に支持される車体のローリング振動を抑制するアンチローリング装置を備え、前記アンチローリング装置は、
   前記車体の床面をなす台枠の幅方向の両端部から垂下する態様で備えられる一対の垂直部材と、
   一対の前記垂直部材の下端部を接続する水平部材と、
   から構成されており、
   前記垂直部材の前記車体の幅方向の端側に、前記垂直部材を覆う別の風防カバーを備えること、
   を特徴とする軌条車両用台車。

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