JP6991661B2

JP6991661B2 - 鉄道車両の車体支持装置

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Publication number: JP6991661B2
Application number: JP2017240700A
Authority: JP
Inventors: 浩新村; 丈和三原
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2022-01-12
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP2019107934A

Description

本発明は、鉄道車両の車体支持装置に関し、詳しくは、鉄道車両の車体と台車との間に介設され、ストッパ作用により車体の左右動を規制する左右動ストッパを備えた鉄道車両の車体支持装置に関する。

鉄道車両は、一般に、台車上に備えた空気ばねの変形による車体の最大左右変位を規制するため、車体と台車との間に左右動ストッパを設けており、曲線区間の走行や空気ばねのパンクなどによって車体が台車に対して大きく変位した場合であっても、車両限界を超えて建造物などに干渉することを防止している。このような左右動ストッパは、台車枠に設けた左右一対の補強梁に取り付けられるストッパを車体側下面に突出する中心ピンを挟むように一定間隔あけて配置したもので、車体が左右方向に移動すると、中心ピンがストッパに当接することになり、車体の左右方向への変位が一定の範囲に規制されている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、列車の高速化に伴い、曲線区間における乗り心地を悪化させずにより高速に走行させる技術として車体傾斜が知られている。この車体傾斜の方式の一つとしては、曲線区間走行時に外側の空気ばねに供給される空気量を増やして空気ばねを膨張させ、車体を意図的に内側に傾斜させる空気ばね傾斜式がある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１６－２２２２３７号公報（図２）特開２００８－１００６１４号公報

上述のような空気ばね傾斜式の鉄道車両は、車体傾斜に伴って中心ピンの下部が外側に振られるため、中心ピンとストッパとの隙間（ストッパ隙間）が一時的に小さくなり、中心ピンが不必要にストッパに当接して乗り心地を悪化させるおそれがあった。一方、あらかじめストッパ隙間を大きく設定しておくことも考えられるが、車体の最大許容変位が制限されているため、適正なストッパ隙間を確保するには限界があった。

そこで本発明は、曲線区間走行時の乗り心地に悪影響を及ぼすことなく、車体の最大左右変位を規制可能な鉄道車両の車体支持装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両の第１の車体支持装置は、車輪を有する台車と、該台車に設けられる空気ばねと、該空気ばねを介して前記台車に支持される車体と、該車体に設けられ下方に突出する中心ピンと、前記台車に設けられ前記中心ピンの車体左右方向の両側にそれぞれ配置される一対の左右動ストッパとを備え、前記中心ピンと前記左右動ストッパとが当接することにより、前記車体の左右方向の移動を一定の範囲に規制し、前記左右動ストッパは、前記台車に設けられ上方に突出するブラケットと、該ブラケットに取り付けられ、前記中心ピンに当接可能なストッパゴムとを有し、該ストッパゴムが前記空気ばね上面より高い位置あるいは前記空気ばね上面と同一高さの位置にある鉄道車両の車体支持装置において、前記ストッパゴムは、前記中心ピンに当接可能な当接面を有し、該当接面は、前記空気ばねを給気又は排気して前記空気ばねの高さを変えることにより前記車体を左右方向に傾斜した状態で想定される傾斜角度における前記中心ピンと前記当接面との隙間の変化量を最小限にできる位置であって、前記車体の傾斜中心より高い位置にあることを特徴としている。

また、本発明の鉄道車両の第２の車体支持装置は、車輪を有する台車と、該台車に設けられる空気ばねと、該空気ばねを介して前記台車に支持される車体と、該車体に設けられ下方に突出する中心ピンと、前記台車に設けられ前記中心ピンの車体左右方向の両側にそれぞれ配置される一対の左右動ストッパとを備え、前記中心ピンと前記左右動ストッパとが当接することにより、前記車体の左右方向の移動を一定の範囲に規制し、前記左右動ストッパは、前記台車に設けられ上方に突出するブラケットと、該ブラケットに取り付けられ、前記中心ピンに当接可能なストッパゴムとを有し、該ストッパゴムが前記空気ばね上面より高い位置あるいは前記空気ばね上面と同一高さの位置にある鉄道車両の車体支持装置において、前記ストッパゴムは、前記中心ピンに当接可能な当接面を有し、該当接面は、傾斜走行時の前記車体に加わる定常的な外力と前記空気ばねの左右剛性の釣合における前記中心ピンと前記当接面との隙間の変化量を最小限にできる位置であって、前記車体の傾斜中心より高い位置にあることを特徴としている。さらに、前記ブラケットは、上部を開口した断面コ字状に形成され、前記ストッパゴムを取り付ける取付板を有し、前記ストッパゴムと前記取付板との間にスペーサが挿入されていることを特徴としている。

本発明によれば、ストッパゴムが空気ばね上面より高い位置あるいは同一高さの位置にあるので、車体傾斜時に車体の傾斜中心とストッパゴムの取付け位置とを高さ方向に一致させ、想定される傾斜角度におけるストッパ隙間の変化を最小限に抑えることが可能となり、中心ピンが不必要にストッパに当接して乗り心地を悪化させるおそれがなくなる。

本発明の鉄道車両の車体支持装置の一形態例を示す平面図である。同じく正面図である。同じく車体を傾斜させた状態を示す説明図である。

まず、図１乃至図３は、本発明の鉄道車両の車体支持装置の一形態例を示すもので、本形態例に示す車体支持装置１１は、図１及び図２に示すように、台車枠１２に取り付けられた空気ばね１３を介して車体１４を支持する、いわゆるボルスタレス台車を備えた鉄道車両における車体１４と台車枠１２との間に設けられた左右動ストッパ１５のストッパ作用により、車体１４の最大左右変位を規制するためのものである。

台車枠１２は、レール方向に沿った一対の平行な側梁１２ａ，１２ａと、側梁１２ａ，１２ａを結ぶ枕木方向に沿った一対の横梁１２ｂ，１２ｂと、横梁１２ｂ，１２ｂを繋ぐ一対の補強梁１２ｃ，１２ｃとを備えている。また、台車枠１２の前後内側には、輪軸（図示せず）の両端部に直結された一対の車輪１６，１６が収容されている。さらに、横梁１２ｂ，１２ｂの間で側梁１２ａ，１２ａの外側に一対の空気ばね１３，１３が設けられ、台車枠１２の中央に牽引装置１７が設けられている。

空気ばね１３は、車体１４下面に設けられる上側部材１８と、台車枠１２上面に設けられる下側部材１９と、上側部材１８及び下側部材１９に上下端をそれぞれ止着された筒状のダイヤフラム２０とを備えている。

上側部材１８は、円板状に形成されるとともに、上面側中央部に、車体１４の下面に設けた支持孔１４ａに内嵌される空気孔を有した支持突起１８ａが設けられている。また、上側部材１８の下面側中央部には、ダイヤフラム２０内の空気を排出した際に下側部材１９の上部に設けられた下側当接部１９ａに当接して車体を支える上側当接部１８ｂが設けられている。

ダイヤフラム２０は、ゴム製筒体を繊維で補強した可撓性を有する筒状体であり、その上下端を上側部材１８及び下側部材１９にそれぞれ止着され、車体の上下動に対して所定のばね特性を発揮しつつ、上側部材１８が取り付けられた車体を弾性的に支持している。

下側部材１９は、台車枠１２上面に載置される積層ゴム（図示せず）と、積層ゴムの上端に接着されたリング状の支持板（図示せず）と、支持板の上面に設けられた下側当接部１９ａとからなり、下側当接部１９ａの外周面にダイヤフラム２０の下端が止着されている。

このように構成された空気ばね１３は、直線区間の走行時には、左右の空気ばね１３における上側当接部１８ｂと下側当接部１９ａとの間に設けられた離間部２１の高さ寸法を均等に保ち、車両が曲線区間に進入するときには、外側の空気ばね１３（図３左側）に供給される空気量を増やしてダイヤフラム２０を膨張させ、つまり離間部２１の高さ寸法を大きくさせて車体を意図的に内側に傾斜させることが可能となっている。

牽引装置１７は、いわゆる一本リンク式であり、牽引リンク２２と中心ピン２３とを備えており、台車枠１２の補強梁１２ｃ，１２ｃの内側で横梁１２ｂ，１２ｂの間に配置され、台車枠１２と車体１４とを牽引リンク２２を介して連結することにより、台車枠１２と車体１４との前後方向位置を保ちつつ、牽引力及びブレーキ力を伝達するものである。

中心ピン２３は、車体１４下面に設けられ鉛直下方に突出する柱状部材であり、上部左右両側に左右動ストッパ１５が当接可能なストッパ板２３ａ，２３ａと、下端部に牽引リンク２２を跨ぐ二股部２３ｂ，２３ｂとを有している。牽引リンク２２は、前後方向に延びるリンク２２ａの両端部にゴム製のブッシュ２４を介して心棒２５がそれぞれ挿通されるとともに、中心ピン２３側の心棒２５が二股部２３ｂにボルト２６で固着され、台車枠１２側の心棒２５が横梁１２ｂに設けられた二股部（図示せず）に同様にして固着されることにより、中心ピン２３が牽引リンク２２を介して台車枠１２に連結されている。

左右動ストッパ１５は、補強梁１２ｃ，１２ｃに立設され、中心ピン２３を左右両側から挟むように一定間隔あけて配置した一対のブラケット２７，２７と、ブラケット２７の上部に取り付けられ、ストッパ板２３ａに当接可能なストッパゴム２８とを備えている。

ブラケット２７は、上部を断面コ字状に開口するとともに、ストッパゴム２８が螺着される取付板２７ａを有する柱状部材であり、取付板２７ａを空気ばね１３の上側部材１８と略同一高さに位置するように補強梁１２ｃ上面から上方に突出するとともに、上側当接部１８ｂと下側当接部１９ａとが当接しても、ブラケット２７と車体１４とが干渉しない高さに形成されている。

ストッパゴム２８は、緩衝性を有するゴムなどの弾性材料からなり、取付板２７ａの外形に対応させた上下方向に縦長の矩形ブロック状に形成されている。また、取付板２７ａに取り付けられる面と反対側の面には、上下両端部及び左右両端部に面取りを施すことにより中間部に略矩形状の当接面２８ａが形成されている。このように、ストッパゴム２８をブラケット２７に取り付けた状態で、当接面２８ａがストッパ板２３ａの板面に対して略平行に配置されるとともに、当接面２８ａ下端が空気ばね１３の下側当接部１９ａ上面よりやや高い位置、言い換えると離間部２１の中心２１ａの高さ位置に配置されている。

このように構成された左右動ストッパ１５は、車体１４が台車枠１２に対して左右方向に変位していない中立状態において、ストッパ板２３ａと当接面２８ａとの間に所定のストッパ隙間２９が設けられ、取付板２７ａとストッパゴム２８との間にスペーサ３０を挿入することにより、左右のストッパ隙間２９が均等（例えば、２８．５ｍｍ）になるように調整されている。また、曲線区間走行時に、車体に大きな遠心力が作用して中心ピン２３の位置が車体外方に移動すると、中心ピン２３がストッパゴム２８に当接することになり、ストッパゴム２８のたわみを考慮しても、車体１４の左右方向への変位が一定量（例えば、４５ｍｍ）を超えないように規制されている。

このような車体支持装置を備えた空気ばね傾斜式の鉄道車両は、車両が曲線区間に進入するときには、曲線の外側の空気ばね１３に供給される空気量を増やしてダイヤフラム２０を膨張させ、車体１４を意図的に内側に傾斜させる車体傾斜を実行する。

車体傾斜が実行されると、図３に示すように、外側（左側）の空気ばね１３のダイヤフラム２０が支持突起１８ａの空気孔を通じて供給された圧縮空気により膨張し、車体１４が、内側（右側）の空気ばね１３における離間部２１の中心２１ａを傾斜中心として所定角度（例えば２度）上向きに傾斜する。このとき、中心ピン２３の下部が外側（左側）に振られてもストッパ隙間２９が大きく減少することはなく、中立状態と同程度の隙間（例えば、２９ｍｍ）をあけて車体１４を支持している。

このように、ストッパゴム２８が空気ばね１３上面より高い位置あるいは同一高さの位置にあるので、車体傾斜時に車体１４の傾斜中心とストッパゴム２８の取付け位置とを高さ方向に一致させ、想定される傾斜角度におけるストッパ隙間２９の変化を最小限に抑えることが可能となり、中心ピン２３が不必要にストッパゴム２８に当接して乗り心地を悪化させるおそれがなくなる。

なお、本形態例では、ストッパゴムの中心を空気ばね上面、つまり上側部材上面と同一高さ位置に構成しているが、上側部材より高い位置に構成してもよい。また、適用する台車はボルスタレス台車に限定されず、ボルスタ付き台車であってもよい。この場合、車体とボルスタとの間に空気ばね及び左右動ストッパが介設される。さらに、ストッパゴムの形状も任意であり、牽引装置も一本リンク式に限定されず、Ｚリンク式などの各種方式を適用することができる。また、車体傾斜は、片側の空気ばねの空気量を増減させて行うだけでなく、左右の空気ばねを同時に増減させて行ってもよい。

１１…車体支持装置、１２…台車枠、１２ａ…側梁、１２ｂ…横梁、１２ｃ…補強梁、１３…空気ばね、１４…車体、１４ａ…支持孔、１５…左右動ストッパ、１６…車輪、１７…牽引装置、１８…上側部材、１８ａ…支持突起、１８ｂ…上側当接部、１９…下側部材、１９ａ…下側当接部、２０…ダイヤフラム、２１…離間部、２１ａ…中心、２２…牽引リンク、２２ａ…リンク、２３…中心ピン、２３ａ…ストッパ板、２３ｂ…二股部、２４…ブッシュ、２５…心棒、２６…ボルト、２７…ブラケット、２７ａ…取付板、２８…ストッパゴム、２８ａ…当接面、２９…ストッパ隙間、３０…スペーサ

Claims

車輪を有する台車と、該台車に設けられる空気ばねと、該空気ばねを介して前記台車に支持される車体と、該車体に設けられ下方に突出する中心ピンと、前記台車に設けられ前記中心ピンの車体左右方向の両側にそれぞれ配置される一対の左右動ストッパとを備え、前記中心ピンと前記左右動ストッパとが当接することにより、前記車体の左右方向の移動を一定の範囲に規制し、前記左右動ストッパは、前記台車に設けられ上方に突出するブラケットと、該ブラケットに取り付けられ、前記中心ピンに当接可能なストッパゴムとを有し、該ストッパゴムが前記空気ばね上面より高い位置あるいは前記空気ばね上面と同一高さの位置にある鉄道車両の車体支持装置において、前記ストッパゴムは、前記中心ピンに当接可能な当接面を有し、該当接面は、前記空気ばねを給気又は排気して前記空気ばねの高さを変えることにより前記車体を左右方向に傾斜した状態で想定される傾斜角度における前記中心ピンと前記当接面との隙間の変化量を最小限にできる位置であって、前記車体の傾斜中心より高い位置にあることを特徴とする鉄道車両の車体支持装置。
車輪を有する台車と、該台車に設けられる空気ばねと、該空気ばねを介して前記台車に支持される車体と、該車体に設けられ下方に突出する中心ピンと、前記台車に設けられ前記中心ピンの車体左右方向の両側にそれぞれ配置される一対の左右動ストッパとを備え、前記中心ピンと前記左右動ストッパとが当接することにより、前記車体の左右方向の移動を一定の範囲に規制し、前記左右動ストッパは、前記台車に設けられ上方に突出するブラケットと、該ブラケットに取り付けられ、前記中心ピンに当接可能なストッパゴムとを有し、該ストッパゴムが前記空気ばね上面より高い位置あるいは前記空気ばね上面と同一高さの位置にある鉄道車両の車体支持装置において、前記ストッパゴムは、前記中心ピンに当接可能な当接面を有し、該当接面は、傾斜走行時の前記車体に加わる定常的な外力と前記空気ばねの左右剛性の釣合における前記中心ピンと前記当接面との隙間の変化量を最小限にできる位置であって、前記車体の傾斜中心より高い位置にあることを特徴とする鉄道車両の車体支持装置。
前記ブラケットは、上部を開口した断面コ字状に形成され、前記ストッパゴムを取り付ける取付板を有し、
前記ストッパゴムと前記取付板との間にスペーサが挿入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両の車体支持装置。