JPH05330426A - 車両の台車枠 - Google Patents
車両の台車枠Info
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- JPH05330426A JPH05330426A JP4141531A JP14153192A JPH05330426A JP H05330426 A JPH05330426 A JP H05330426A JP 4141531 A JP4141531 A JP 4141531A JP 14153192 A JP14153192 A JP 14153192A JP H05330426 A JPH05330426 A JP H05330426A
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- lower frame
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 軌道や軌条の上下不整に追随できる柔軟性を
有し、しかも構造的に比較的簡単で、大幅な軽量化を図
ることができるようにする。 【構成】 一対の平行な側ばり20,20の前端部間及
び後端部間に、一方向に繊維を配向した繊維強化プラス
チックの単板を繊維配向を変えて積層して構成した板ば
ねを横ばり21,22として夫々掛け渡して下枠23を
形成し、この下枠上23に該下枠の四隅に設けた弾性体
24を介して車体支持枠25を保持したことを特徴とす
る。
有し、しかも構造的に比較的簡単で、大幅な軽量化を図
ることができるようにする。 【構成】 一対の平行な側ばり20,20の前端部間及
び後端部間に、一方向に繊維を配向した繊維強化プラス
チックの単板を繊維配向を変えて積層して構成した板ば
ねを横ばり21,22として夫々掛け渡して下枠23を
形成し、この下枠上23に該下枠の四隅に設けた弾性体
24を介して車体支持枠25を保持したことを特徴とす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軌道を走行する磁気浮
上車両や、軌条を走行する鉄道車両に使用されて車体を
支える車両の台車枠に関する。
上車両や、軌条を走行する鉄道車両に使用されて車体を
支える車両の台車枠に関する。
【0002】
【従来の技術】軌条を走行する鉄道車両の台車枠は、一
般に図12及び図13に示すように、一対の側ばり1,
1のほぼ中央部間に横ばり2を、前端部間及び後端部間
に前後輪軸3,4を夫々掛け渡し、この各輪軸3,4の
両端部の側ばり2との連結部に緩衝装置としての軸ばね
5を介装することによって構成されていた。そして、レ
ールの上下不整に伴う捩れは、軸ばね5と台車枠自体の
撓みで吸収するようなされていた(例えば、特開昭61
−143257号公報参照)。
般に図12及び図13に示すように、一対の側ばり1,
1のほぼ中央部間に横ばり2を、前端部間及び後端部間
に前後輪軸3,4を夫々掛け渡し、この各輪軸3,4の
両端部の側ばり2との連結部に緩衝装置としての軸ばね
5を介装することによって構成されていた。そして、レ
ールの上下不整に伴う捩れは、軸ばね5と台車枠自体の
撓みで吸収するようなされていた(例えば、特開昭61
−143257号公報参照)。
【0003】一方、軌道を走行する超電導式の磁気浮上
車両の場合には、車体を支える台車枠の左右両側に各々
一組の浮上走行超電導磁石(電磁石)が取り付けられる
のであるが、この取付け方式として、図14に示すよう
に、台車枠6の側面に連結体7を介して電磁石8を剛結
合したり(例えば、特開昭55−132360号公報参
照)、図15に示すように、台車枠6の側方に電磁石8
をリンク9及び磁石支持ばね(1次ばね)10を介して
弾性的に支持するようにしたもの(例えば、特開平3−
176266号公報参照)が一般に知られている。そし
て、台車枠6の上面に車体11を枕ばね(2次ばね)1
2を介して弾性的に支持するようなされていた。
車両の場合には、車体を支える台車枠の左右両側に各々
一組の浮上走行超電導磁石(電磁石)が取り付けられる
のであるが、この取付け方式として、図14に示すよう
に、台車枠6の側面に連結体7を介して電磁石8を剛結
合したり(例えば、特開昭55−132360号公報参
照)、図15に示すように、台車枠6の側方に電磁石8
をリンク9及び磁石支持ばね(1次ばね)10を介して
弾性的に支持するようにしたもの(例えば、特開平3−
176266号公報参照)が一般に知られている。そし
て、台車枠6の上面に車体11を枕ばね(2次ばね)1
2を介して弾性的に支持するようなされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例における鉄道車両の台車枠にあっては、レールの上
下不整に伴う捩れを軸ばねと台車枠自体の撓みといった
2つの動作(変形)で吸収するようなされていたため、
構造的に複雑で大幅な軽量化を図ることが困難であっ
た。
来例における鉄道車両の台車枠にあっては、レールの上
下不整に伴う捩れを軸ばねと台車枠自体の撓みといった
2つの動作(変形)で吸収するようなされていたため、
構造的に複雑で大幅な軽量化を図ることが困難であっ
た。
【0005】一方、磁気浮上車両の前者にあっては、台
車枠が電磁石に剛結合されているため、電磁石の振動が
そのまま精密各種機器の取付けスペースである浮上走行
用の台車枠に伝わって、この振動がかなり激しくなるば
かりでなく、走行軌道の上下不整から発生する捩り荷重
が台車枠にそのまま入るので、剛性が高く強度の大きい
台車枠が必要となって、台車枠自体の重量が大きくなっ
てしまう。
車枠が電磁石に剛結合されているため、電磁石の振動が
そのまま精密各種機器の取付けスペースである浮上走行
用の台車枠に伝わって、この振動がかなり激しくなるば
かりでなく、走行軌道の上下不整から発生する捩り荷重
が台車枠にそのまま入るので、剛性が高く強度の大きい
台車枠が必要となって、台車枠自体の重量が大きくなっ
てしまう。
【0006】また、後者にあっては、左右の電磁石が台
車枠にリンクを介して結合されているため、左右方向の
引張、圧縮力が台車枠に直接作用して、台車枠にはそれ
に応じた強度が必要となり、しかも電磁石連結用に多く
のリンクとその受けを設けなくてはならず、構造を簡略
化して大幅な軽量化を図ることが困難であるといった問
題点があった。
車枠にリンクを介して結合されているため、左右方向の
引張、圧縮力が台車枠に直接作用して、台車枠にはそれ
に応じた強度が必要となり、しかも電磁石連結用に多く
のリンクとその受けを設けなくてはならず、構造を簡略
化して大幅な軽量化を図ることが困難であるといった問
題点があった。
【0007】本発明は上記に鑑み、軌道や軌条の上下不
整に追随できる柔軟性を有し、しかも構造的に比較的簡
単で、大幅な軽量化を図ることができるようにしたもの
を提供することを目的とする。
整に追随できる柔軟性を有し、しかも構造的に比較的簡
単で、大幅な軽量化を図ることができるようにしたもの
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る鉄道車両の台車枠は、一対の平行な側
ばりの前端部間及び後端部間に、一方向に繊維を配向し
た繊維強化プラスチックの単板を繊維配向を変えて積層
して構成した板ばねを横ばりとして夫々掛け渡して下枠
を形成し、この下枠上に該下枠の四隅に設けた弾性体を
介して車体支持枠を保持したことを特徴とするものであ
る。
め、本発明に係る鉄道車両の台車枠は、一対の平行な側
ばりの前端部間及び後端部間に、一方向に繊維を配向し
た繊維強化プラスチックの単板を繊維配向を変えて積層
して構成した板ばねを横ばりとして夫々掛け渡して下枠
を形成し、この下枠上に該下枠の四隅に設けた弾性体を
介して車体支持枠を保持したことを特徴とするものであ
る。
【0009】また、磁気浮上車両の台車枠は、両側に電
磁石を備え軌道を走行する車体を支持する磁気浮上車両
の台車枠において、前記軌道の両壁に平行な一対の側ば
りを電磁石の機能を備えた部材で構成し、この両側ばり
の前端部間及び後端部間に、一方向に繊維を配向した繊
維強化プラスチックの単板を繊維配向を変えて積層して
構成した板ばねを横ばりとして夫々掛け渡して下枠を形
成し、この下枠上に該下枠の四隅に設けた弾性体を介し
て車体支持枠を保持したことを特徴とするものである。
磁石を備え軌道を走行する車体を支持する磁気浮上車両
の台車枠において、前記軌道の両壁に平行な一対の側ば
りを電磁石の機能を備えた部材で構成し、この両側ばり
の前端部間及び後端部間に、一方向に繊維を配向した繊
維強化プラスチックの単板を繊維配向を変えて積層して
構成した板ばねを横ばりとして夫々掛け渡して下枠を形
成し、この下枠上に該下枠の四隅に設けた弾性体を介し
て車体支持枠を保持したことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、一対の
平行な側ばり間に掛け渡される板ばねを、一方向に繊維
を配向した繊維強化プラスチックの単板を繊維配向を変
えて積層して構成することで、断面形状及び複合材特有
の異方性により、上下方向には撓み易く、前後方向には
硬く設定することができる。そして、このように設定し
た板ばねを横ばりとして使用して下枠を形成することに
より、走行軌道または軌条に対する水平面内での剪断変
形には強く、垂直方向の捩れ変形には柔軟に対応させる
とともに、左右方向に作用する引張圧縮力に対する強度
を、板ばね(横ばり)により確保することができ、こと
によって、台車枠の構造の簡略化、軽量化を図ることが
できる。
平行な側ばり間に掛け渡される板ばねを、一方向に繊維
を配向した繊維強化プラスチックの単板を繊維配向を変
えて積層して構成することで、断面形状及び複合材特有
の異方性により、上下方向には撓み易く、前後方向には
硬く設定することができる。そして、このように設定し
た板ばねを横ばりとして使用して下枠を形成することに
より、走行軌道または軌条に対する水平面内での剪断変
形には強く、垂直方向の捩れ変形には柔軟に対応させる
とともに、左右方向に作用する引張圧縮力に対する強度
を、板ばね(横ばり)により確保することができ、こと
によって、台車枠の構造の簡略化、軽量化を図ることが
できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【0012】図1乃至図5は、軌道を走行する磁気浮上
車両に適用した第1の実施例を示すもので、この実施例
において、超電導磁石(電磁石)によって構成された一
対の側ばり20,20が備えられ、この側ばり20,2
0の前端部間には上下2枚の前部横ばり21,21が、
後端部間にも上下2枚の後部横ばり22,22が夫々掛
け渡されて下枠23が形成されている。
車両に適用した第1の実施例を示すもので、この実施例
において、超電導磁石(電磁石)によって構成された一
対の側ばり20,20が備えられ、この側ばり20,2
0の前端部間には上下2枚の前部横ばり21,21が、
後端部間にも上下2枚の後部横ばり22,22が夫々掛
け渡されて下枠23が形成されている。
【0013】前記各横ばり21,22は、一方向に繊維
を配向したカーボン繊維強化プラスチック(以下、CF
RPという)の単板(一方向材)を繊維配向を変えて積
層して形成したCFRP製板ばねによって構成されてい
る。即ち、この実施例において、前記各横ばり(CFR
P製板ばね)21,22は、繊維方向が±0度のものを
40%、繊維方向が0度及び90度のものを20%、繊
維方向が±45度のものを40%積層して構成されてい
る。
を配向したカーボン繊維強化プラスチック(以下、CF
RPという)の単板(一方向材)を繊維配向を変えて積
層して形成したCFRP製板ばねによって構成されてい
る。即ち、この実施例において、前記各横ばり(CFR
P製板ばね)21,22は、繊維方向が±0度のものを
40%、繊維方向が0度及び90度のものを20%、繊
維方向が±45度のものを40%積層して構成されてい
る。
【0014】このように構成したCFRP製板ばねは、
繊維方向0度の繊維層を50%、±45度の繊維層を4
0%、90度の繊維層を10%積層したものに相当す
る。
繊維方向0度の繊維層を50%、±45度の繊維層を4
0%、90度の繊維層を10%積層したものに相当す
る。
【0015】ここに、CFRPの単材(一方向材)にお
ける引張方向に対する炭素繊維の角度(繊維角度)と該
方向の縦弾性係数E1 及びこれに直交する方向の縦弾性
係数E2 の関係を図6に、また前記単材を積層した積層
材における45度の繊維層の割合(横軸)と0度の繊維
層の割合(図中の10%間隔で曲線で示す)に対する前
記縦弾性係数E1 の関係を図7に夫々示す。
ける引張方向に対する炭素繊維の角度(繊維角度)と該
方向の縦弾性係数E1 及びこれに直交する方向の縦弾性
係数E2 の関係を図6に、また前記単材を積層した積層
材における45度の繊維層の割合(横軸)と0度の繊維
層の割合(図中の10%間隔で曲線で示す)に対する前
記縦弾性係数E1 の関係を図7に夫々示す。
【0016】これらの図より、前記構成のCFRP製板
ばねにおける前記縦弾性係数E1 ,E2 は、夫々805
9.54(kg/mm2 ),4996.95(kg/mm2 )
(E1=8059.54(kg/mm2 ),E2 =499
6.95(kg/mm2 ))であることが判り、また横弾性
係数Gは、2437.15(kg/mm2 )(G=243
7.15(kg/mm2 ))である。
ばねにおける前記縦弾性係数E1 ,E2 は、夫々805
9.54(kg/mm2 ),4996.95(kg/mm2 )
(E1=8059.54(kg/mm2 ),E2 =499
6.95(kg/mm2 ))であることが判り、また横弾性
係数Gは、2437.15(kg/mm2 )(G=243
7.15(kg/mm2 ))である。
【0017】このように、側ばり21,21間に掛け渡
される横ばり22,23を、断面形状及び複合材特有の
異方性により、上下方向には撓み易く、前後方向には硬
く設定することができるCFRP製板ばねで構成して下
枠24を形成することにより、走行軌道または軌条に対
する水平面内での剪断変形には強く、しかも図3に示す
ように、上下方向の偏荷重Pによって、この荷重Pが作
用するの横ばり(板ばね)21,21を上下方向に容易
に変位δさせて、垂直方向の捩れ変形に柔軟に対応させ
るとともに、左右方向に作用する引張圧縮力に対する強
度を、横ばり(板ばね)21,22により確保すること
ができ、ことによって、台車枠の構造の簡略化、軽量化
を図ることができる。
される横ばり22,23を、断面形状及び複合材特有の
異方性により、上下方向には撓み易く、前後方向には硬
く設定することができるCFRP製板ばねで構成して下
枠24を形成することにより、走行軌道または軌条に対
する水平面内での剪断変形には強く、しかも図3に示す
ように、上下方向の偏荷重Pによって、この荷重Pが作
用するの横ばり(板ばね)21,21を上下方向に容易
に変位δさせて、垂直方向の捩れ変形に柔軟に対応させ
るとともに、左右方向に作用する引張圧縮力に対する強
度を、横ばり(板ばね)21,22により確保すること
ができ、ことによって、台車枠の構造の簡略化、軽量化
を図ることができる。
【0018】即ち、前記図12及び図13に示す従来例
においては、レールの上下不整に伴う捩れを軸ばねと台
車枠自体の撓みといった2つの動作(変形)で吸収して
いるのであるが、本実施例は、かかる捩れを横ばり(板
ばね)21,22の変形のみによって吸収するようなさ
れている。
においては、レールの上下不整に伴う捩れを軸ばねと台
車枠自体の撓みといった2つの動作(変形)で吸収して
いるのであるが、本実施例は、かかる捩れを横ばり(板
ばね)21,22の変形のみによって吸収するようなさ
れている。
【0019】ここに、前記CFRP製板ばねは、例えば
厚さb=13mm、板幅h=400mmの寸法に設定されて
いるのであるが、これと同じ板幅で同じ捩り剛性を有す
るばね鋼板で横ばり21,22を構成した時の座屈荷重
を比較してみる。
厚さb=13mm、板幅h=400mmの寸法に設定されて
いるのであるが、これと同じ板幅で同じ捩り剛性を有す
るばね鋼板で横ばり21,22を構成した時の座屈荷重
を比較してみる。
【0020】先ず、前記構成のCFRP製板ばねにおけ
る板幅400mmで板厚を変えた時の該板厚と捩り剛性と
の関係を図8に、同じくばね鋼板における板幅400mm
で板厚を変えた時の該板厚と捩り剛性との関係を図9に
それぞれ示す。これらの図より、この時のばね鋼板の板
厚b′は、3.6mmとなる。
る板幅400mmで板厚を変えた時の該板厚と捩り剛性と
の関係を図8に、同じくばね鋼板における板幅400mm
で板厚を変えた時の該板厚と捩り剛性との関係を図9に
それぞれ示す。これらの図より、この時のばね鋼板の板
厚b′は、3.6mmとなる。
【0021】また、両端固定の時のオイラー座屈荷重W
crは、図10に示すように、長さをl、断面二次モーメ
ントをIとした時、 Wcr=4π2 EI/l2 で現すことができることが知られている。
crは、図10に示すように、長さをl、断面二次モーメ
ントをIとした時、 Wcr=4π2 EI/l2 で現すことができることが知られている。
【0022】従って、前記構成のCFRP製ばね板の断
面二次モーメントICRは、 ICR=bh3 /12=400×133 /12 =7.323×104 (mm4 ) となるので、長さlを2460mmとした時の座屈荷重W
cr(CF)は、 Wcr(CF)=4π2 ×8059.54×7.323×104 /24602 =3850(Kg) となる。
面二次モーメントICRは、 ICR=bh3 /12=400×133 /12 =7.323×104 (mm4 ) となるので、長さlを2460mmとした時の座屈荷重W
cr(CF)は、 Wcr(CF)=4π2 ×8059.54×7.323×104 /24602 =3850(Kg) となる。
【0023】一方、前記ばね鋼板の場合の断面二次モー
メントISUP は、 ISUP =bh′3 /12=400×3.63 /12 =1.555×103 (mm4 ) となるので、長さlを2460mmとした時の座屈荷重W
cr(SUP) は、 Wcr(SUP) =4π2 ×21000×1.555×103 /24602 =213(Kg) となる。
メントISUP は、 ISUP =bh′3 /12=400×3.63 /12 =1.555×103 (mm4 ) となるので、長さlを2460mmとした時の座屈荷重W
cr(SUP) は、 Wcr(SUP) =4π2 ×21000×1.555×103 /24602 =213(Kg) となる。
【0024】従って、両者の比は、 Wcr(CF)/Wcr(SUP) =3850/213=18.1 となり、これによって、約18倍の座屈強度を有するこ
とが判るそして、前記のように構成した下枠23の四
隅、即ち前後横ばり21,22の両端部に空気ばね(1
次ばね)24を配置し、この上に磁気浮上機器の取付け
スペースとなる車体支持枠25を載置してこれを保持し
ている。
とが判るそして、前記のように構成した下枠23の四
隅、即ち前後横ばり21,22の両端部に空気ばね(1
次ばね)24を配置し、この上に磁気浮上機器の取付け
スペースとなる車体支持枠25を載置してこれを保持し
ている。
【0025】更に、前記車体支持枠25の四隅には、枕
ばね(2次ばね)26が取付けられ、この上に車体27
を保持するようなされている。
ばね(2次ばね)26が取付けられ、この上に車体27
を保持するようなされている。
【0026】なお、上記実施例は、下側に位置する前後
横ばり21,22上に空気ばね24を取付けた例を示し
ているが、図11に示すように、車体支持枠25の周囲
にフランジ部25aを設け、このフランジ25aと下枠
23の上面との間に空気ばね24を介装するようにした
り、前記各側ばり20を鋼板製となし、この鋼板製側ば
りで車輪を保持することにより、軌条を走行する鉄道車
両用の台車枠となすこともできる。
横ばり21,22上に空気ばね24を取付けた例を示し
ているが、図11に示すように、車体支持枠25の周囲
にフランジ部25aを設け、このフランジ25aと下枠
23の上面との間に空気ばね24を介装するようにした
り、前記各側ばり20を鋼板製となし、この鋼板製側ば
りで車輪を保持することにより、軌条を走行する鉄道車
両用の台車枠となすこともできる。
【0027】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
軌道や軌条の上下不備に追随できる柔軟な構造で、かつ
横ばね(板ばね)のみで期待しない方向への動きを抑制
することができる。しかも、左右方向に作用する力を板
ばねでキャンセルすることができ、これによって台車枠
自体の構造を簡略化して、この大幅な軽量化を図ること
ができる。
軌道や軌条の上下不備に追随できる柔軟な構造で、かつ
横ばね(板ばね)のみで期待しない方向への動きを抑制
することができる。しかも、左右方向に作用する力を板
ばねでキャンセルすることができ、これによって台車枠
自体の構造を簡略化して、この大幅な軽量化を図ること
ができる。
【図1】本発明の一実施例を示す概略斜視図。
【図2】同じく、車体を保持した状態の縦断正面図。
【図3】同じく、下枠の斜視図。
【図4】同じく、下枠の平面図。
【図5】同じく、下枠の正面図。
【図6】CFRP単板の弾性特性を示すグラフ。
【図7】CFRP複合材の弾性特性を示すグラフ。
【図8】本実施例のCFRP製ばね板における捩り剛性
と板厚との関係を示すグラフ。
と板厚との関係を示すグラフ。
【図9】ばね鋼板における板厚と捩り剛性との関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図10】オイラーの座屈荷重の説明に付する図。
【図11】他の実施例を示す図2相当図。
【図12】従来例を示す平面図。
【図13】同じく、捩りに対する変位の説明に付する原
理図。
理図。
【図14】他の従来例を示す図2相当図。
【図15】更に他の従来例を示す図2相当図。
20 側ばり 21,22 横ばり(CFRP製ばね板) 23 下枠 24 空気ばね(1次ばね) 25 車体支持枠 26 枕ばね(2次ばね) 27 車体
Claims (2)
- 【請求項1】一対の平行な側ばりの前端部間及び後端部
間に、一方向に繊維を配向した繊維強化プラスチックの
単板を繊維配向を変えて積層して構成した板ばねを横ば
りとして夫々掛け渡して下枠を形成し、この下枠上に該
下枠の四隅に設けた弾性体を介して車体支持枠を保持し
たことを特徴とする鉄道車両の台車枠。 - 【請求項2】両側に電磁石を備え軌道を走行する車体を
支持する磁気浮上車両の台車枠において、前記軌道の両
壁に平行な一対の側ばりを電磁石の機能を備えた部材で
構成し、この両側ばりの前端部間及び後端部間に、一方
向に繊維を配向した繊維強化プラスチックの単板を繊維
配向を変えて積層して構成した板ばねを横ばりとして夫
々掛け渡して下枠を形成し、この下枠上に該下枠の四隅
に設けた弾性体を介して車体支持枠を保持したことを特
徴とする磁気浮上車両の台車枠。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14153192A JP3264977B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 鉄道車両および磁気浮上車両の台車枠 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14153192A JP3264977B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 鉄道車両および磁気浮上車両の台車枠 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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