JP6530806B1 - 鉄道車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】板バネと押圧部材との間に生じる隙間への異物侵入を低コストで防止する。【解決手段】鉄道車両用台車は、横梁及び前記横梁の車幅方向の両端部に設けられた押圧部材を有する台車枠と、一対の車軸を夫々支持する複数の軸受を夫々収容する複数の軸箱と、車両長手方向に延び、前記複数の軸箱のうち車両長手方向に離間して配置された一対の軸箱に支持され、前記押圧部材により上方から離隔自在に押圧された状態で前記横梁を支持する板バネと、前記押圧部材の車両長手方向両側に配置され、前記台車枠の下面と前記板バネの上面との間に圧縮状態で挟まれた弾性壁部材と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、板バネを備えた鉄道車両用台車に関する。

特許文献１には、鉄道車両用の台車として、台車枠のうち側梁の部分を省いて板バネを用い、板バネの中央上面に台車枠の押圧部材が離隔自在に載せられたものが開示されている。この台車では、板バネと押圧部材の間に接触点の車両長手方向両側に隙間がある。また、板バネが押圧部材に対して固定されていないために車両走行時に板バネと押圧部材との間の隙間が広がる可能性がある。そのため、これらの隙間に異物が侵入しないように、可撓性カバーが取り付けられている。

特許第５８７８９９２号公報

しかし、特許文献１の構成であると、可撓性カバーを台車枠に取り付けるための構造や取り付け作業等が複雑になり、高コスト化してしまう。

そこで本発明では、板バネと押圧部材との間の隙間への異物侵入を低コストで防止することを目的とする。

本発明の一態様に係る鉄道車両用台車は、横梁、及び、前記横梁の車幅方向の両端部に設けられた押圧部材を有する台車枠と、一対の車軸を夫々支持する複数の軸受を夫々収容する複数の軸箱と、車両長手方向に延び、前記複数の軸箱のうち車両長手方向に離間して配置された一対の軸箱に支持され、前記押圧部材により上方から離隔自在に押圧された状態で前記横梁を支持する板バネと、前記押圧部材の車両長手方向両側に配置され、前記台車枠の下面と前記板バネの上面との間に圧縮状態で挟まれた弾性壁部材と、を備える。

前記構成によれば、押圧部材と板バネとの接触領域の車両長手方向両側に配置された弾性壁部材が、車両長手方向外方から台車枠と板バネとの間の空間を閉鎖しているため、板バネと押圧部材との間に生じる隙間に車両長手方向からの異物が侵入することを防止できる。また、車両走行時に板バネと押圧部材との間の隙間が広がっても、当該隙間への異物侵入を防止することができる。しかも、台車枠の下面を利用して弾性壁部材を圧縮するため、簡素な構成で済み、台車組立作業も容易に行える。よって、板バネと押圧部材との間の隙間への異物侵入を低コストで防止できる。

本発明によれば、板バネと押圧部材との間に生じる隙間への異物侵入を低コストで防止できる。

実施形態に係る鉄道車両の台車を車幅方向から見た側面図である。 図１に示す台車の板バネ、押圧部材及び弾性壁部材等を車幅方向から見た側面図である。 図２に示す板バネ、受座部及び弾性壁部材等を車両長手方向から見た断面図である。 図２に示す弾性壁部材を車幅方向から見た側面図である。 図２に示す台車の横梁のピッチング動作時を説明する側面図である。 第１変形例の弾性壁部材を備えた台車の図２相当の図面である。 図６に示す弾性壁部材を車幅方向から見た側面図である。 第２変形例の弾性壁部材を車幅方向から見た側面図である。 第３変形例の弾性壁部材を車幅方向から見た側面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が走行する方向であって車体が延びる方向を車両長手方向とし、それに直交する横方向を車幅方向として定義する。車両長手方向は前後方向とも称し、車幅方向は左右方向とも称しえる。

図１は、実施形態に係る鉄道車両の台車１を車幅方向から見た側面図である。図１に示すように、鉄道車両の台車１は、二次サスペンションとなる空気バネ２及びボルスタ３を介して車体（図示せず）を支持する台車枠４を備える。台車枠４は、台車１の車両長手方向の中央において車幅方向に延びる横梁５を備えるが、いわゆる側梁を備えていない。なお、本実施形態の台車１は、ボルスタ付き台車であるがボルスタレス台車としてもよい。

横梁５は、ボルスタ３に対して旋回可能に接続され、ボルスタ３は、空気バネ２及びボルスタアンカ（図示せず）を介して車体に接続される。横梁５の車両長手方向の両側には、一対の輪軸６が配置されている。輪軸６は、車幅方向に延びる車軸６ａと、車軸６ａの車幅方向両側に設けられた車輪６ｂとを有する。車軸６ａの車幅方向両側の部分は、それぞれ軸受７に回転自在に支持され、軸受７は、軸箱８に収容されている。

軸箱８は、車両長手方向に延びた板バネ９の端部９ｂを支持している。板バネ９の長手方向の中央部９ａは、横梁５の車幅方向の端部５ａを支持している。即ち、板バネ９は、台車１の車幅方向両側の各々において車両長手方向に離間して配置された一対の軸箱８に支持されるとともに台車枠４を支持する。そのため、板バネ９は、一次サスペンションの機能と従来の側梁の機能とを兼ねる。板バネ９は、例えば、繊維強化樹脂で形成される。板バネ９は、台車の側面視で全体として下方に凸な弓形状に形成されている。即ち、板バネ９の中央部９ａは端部９ｂよりも下方に位置する。

軸箱８は、軸箱支持装置としての連結機構１０によって横梁５の車幅方向の端部５ａに連結されている。連結機構１０は、軸箱８から一体に横梁５側（台車中央側）に向けて突出した軸梁１１と、横梁５側から軸梁１１に向けて突出した受け梁１２と、軸梁１１の先端部を受け梁１２に連結するための連結部１３とを備える。即ち、連結機構１０は、一例として軸梁式であるが、これに限られるものではない。板バネ９は、車両長手方向から見て逆凹形状の受け梁１２により形成された空間を通過して、横梁５の下方位置に至っている。即ち、板バネ９の中央部９ａは、側面視で受け梁１２と重なる位置に配置されている。

連結部１３は、例えば、軸梁１１の先端部に設けられた筒状部１４と、筒状部１４に挿入される心棒１５と、筒状部１４と心棒１５との間に介設される弾性ブッシュ１６（例えば、ゴムブッシュ）と、受け梁１２に形成された嵌入溝１２ａと、蓋部材１７と、締結部材１８とを備える。筒状部１４は、内周面が円筒形状で横方向両側が開口し、筒状部１４の内部空間に弾性ブッシュ１６及び心棒１５が挿通されている。受け梁１２の嵌入溝１２ａは下方に向けて開口しており、心棒１５の横方向両端部が嵌入溝１２ａに下方から嵌入されている。その状態で、嵌入溝１２ａの下側開口を閉鎖するように、蓋部材１７が締結部材１８により下方から受け梁１２に固定され、心棒１５が蓋部材１７によって下方から支持されている。

軸箱８の上部にはバネ座１９が取り付けられ、車両長手方向に延びた板バネ９の端部９ｂがバネ座１９に上方から離隔可能に載せられている。即ち、板バネ９の長手方向両側の端部９ｂは、バネ座１９を介して軸箱８に支持されている。バネ座１９は、軸箱８の上面に位置決めされた弾性体２０（例えば、積層ゴム）と、弾性体２０の上に位置決めされて板バネ９の端部９ｂが載せられた受け部材２１とを備える。板バネ９は、受け部材２１に対して非固定である。

図２は、図１に示す台車１の板バネ９、押圧部材２２及び弾性壁部材２４等を車幅方向から見た側面図である。図１及び２に示すように、台車枠４は、横梁５の端部５ａの下部に設けられた押圧部材２２を有する。例えば、押圧部材２２は、金属や繊維強化樹脂等の非弾性部材で構成され、その下面に緩衝シート２３（例えば、ゴムシート）が設けられている。押圧部材２２は、例えば、横梁５の端部５ａの下面に対して凹凸嵌合されることで横梁５に取り付けられるが、押圧部材２２を横梁５の端部５ａに溶接等により固定してもよい。板バネ９の中央部９ａは、押圧部材２２の真下に位置している。中央部９ａの上面は、台車の側面視において下方に凸な円弧形状を有し、押圧部材２２の下面は、台車の側面視において下方に凸な円弧形状を有し、押圧部材２２が板バネ９の中央部９ａに上方から載せられている。

押圧部材２２は、板バネ９に固定されない状態で横梁５からの重力による下方荷重によって板バネ９の上面を離隔可能に押圧している。即ち、押圧部材２２は、固定具（例えば、ボルト等）によって板バネ９に接続されることなく、板バネ９の上面を押圧する。言い換えれば、横梁５からの重力による下方荷重とそれに対する板バネ９の反力とによって、板バネ９の上面に対する押圧部材２２の押圧が保たれた状態となる。これにより、板バネ９は、押圧部材２２の下面に対して押圧領域を変化させながら揺動することを可能にする。押圧部材２２は、板バネ９の中央部９ａの上面に直接的に載せられてもよいし、間接的に載せられてもよい。

台車１が車体（図示せず）を支持していない状態において、押圧部材２２の下面の曲率は、板バネ９の中央部９ａの上面の曲率よりも大きい。台車１が車体（図示せず）を支持した状態では、車体（図示せず）からの下方荷重によって横梁５が下方に沈むように板バネ９が弾性変形し、板バネ９の中央部９ａの曲率は増加する。板バネ９と押圧部材２２の曲率の差により、板バネ９と押圧部材２２の間には隙間が生じる。また、車両走行時の加減速や輪軸６の上下振動等により横梁５と板バネ９とがピッチング方向に相対的に回動すると、押圧部材２２は、板バネ９の中央部９ａの上面に対して押圧領域を変化させながら回動するため、押圧部材２２の長手方向端部の下面と板バネ９の上面との間に生じた隙間が広がり得る。

本実施形態では、当該隙間に異物が入り込まないように、押圧部材２２の車両長手方向両側に弾性壁部材２４が設けられている。本実施形態では、弾性壁部材２４の全体が、押圧部材２２の車両長手方向外側に配置されており、弾性壁部材２４と押圧部材２２とは互いに離間している。弾性壁部材２４は、台車枠４の下面と板バネ９の上面との間に圧縮状態で挟まれている。具体的には、押圧部材２２の車両長手方向の長さが横梁５の端部５ａの下面の車両長手方向の長さよりも小さく、車両長手方向において押圧部材２２の両端が横梁５の端部５ａの下面の両端よりも内側に配置されており、弾性壁部材２４は、押圧部材２２の車両長手方向両側において横梁５の端部５ａの下面と板バネ９の上面との間で挟まれている。

本実施形態では、弾性壁部材２４は、板バネ９の上面に接着されており、横梁５の端部５ａの下面に非接着で接触している。なお、弾性壁部材２４は、その上下両面が横梁５及び板バネ９に夫々接着されてもよいし、弾性壁部材２４は、横梁５の下面に接着されて板バネ９の上面に非接触で接触していてもよい。

横梁５の端部５ａには、弾性壁部材２４の車両長手方向外側において下方に突出した突起部２５が設けられている。突起部２５の下端は、車両長手方向から見て弾性壁部材２４の上面と横梁５の端部５ａの下面との間の境界よりも下方に位置し、かつ、板バネ９の上面に対して隙間をあけている。突起部２５の車幅方向長さは、押圧部材２２の車幅方向長さと同じ又はそれよりも長い。突起部２５は、弾性壁部材２４から車両長手方向に離間している。

図３は、図２に示す板バネ９、受け梁１２及び弾性壁部材２４等を車両長手方向から見た断面図である。図１及び３に示すように、受け梁１２は、上壁部１２ｂと、上壁部１２ｂの車幅方向両端から下方に突出した一対の受座部１２ｃとを有し、車両長手方向から見て逆凹形状を呈している。一対の受座部１２ｃは、上壁部１２ｂよりも車両長手方向に突出しており、その突出した一対の受座部１２ｃの先端部に下方から上方に向けて凹設された嵌入溝１２ａが形成されている（図１参照）。一対の受座部１２ｃは、押圧部材２２の車幅方向両側に配置されている。受座部１２ｃは、車幅方向から見て弾性壁部材２４と押圧部材２２との間の隙間も側方から覆っている（図２参照）。

図３に示すように、一対の受座部１２ｃは、板バネ９から車幅方向に離間している。弾性壁部材２４は、車幅方向に延びた形状を有する。弾性壁部材２４は、一対の受座部１２ｃに向けて板バネ９よりも車幅方向に突出している。弾性壁部材２４の車幅方向の端面は、受座部１２ｃに接触してもよいし、受座部１２ｃから少し離れていてもよい。なお、弾性壁部材２４のうち板バネ９よりも車幅方向に突出した部分は、板バネ９と受座部１２ｃとの間の隙間に向けて下方に突出していてもよい。また、弾性壁部材２４は、板バネ９よりも車幅方向に突出していなくてもよい。

図４は、図２に示す弾性壁部材２４を車幅方向から見た側面図である。図４に示すように、弾性壁部材２４は、車幅方向から見た側面視において下面より上面が小さい形状を有する。具体的には、弾性壁部材２４は、車幅方向から見て略台形形状を有する。一例として、弾性壁部材２４は、クローズドセル式の多孔質材である。車幅方向から見て、板バネ９のうち弾性壁部材２４の下面２４ａを支持する第１面領域Ａは、横梁５のうち弾性壁部材２４の上面２４ｂを押圧する第２面領域Ｂに対して傾斜している。弾性壁部材２４の下面２４ａは、板バネ９の上面の第１面領域Ａと平行であり、かつ、弾性壁部材２４の上面２４ｂは、横梁５の下面の第２面領域Ｂと平行である。このため、弾性壁部材２４が台車１に搭載された状態において、弾性壁部材２４は、横梁５の下面により極力均等に押圧されることとなる。即ち、弾性壁部材２４は、車幅方向から見た側面視において上面より下面が小さい略台形形状であっても、第１面領域Ａと弾性壁部材２４の下面２４ａ、第２面領域Ｂと弾性壁部材２４の上面２４ｂが、夫々平行であれば、弾性壁部材２４が台車１に搭載された状態において、弾性壁部材２４は、横梁５の下面により極力均等に押圧されることとなる。

以上に説明した構成によれば、押圧部材２２と板バネ９との接触領域の車両長手方向両側に配置された弾性壁部材２４が、車両長手方向外方から横梁５と板バネ９との間の空間を閉鎖しているため、板バネ９と押圧部材２２との間に生じる隙間に車両長手方向からの異物が侵入することを防止できる。しかも、横梁５の下面を利用して弾性壁部材２４を圧縮するため、簡素な構成で済み、台車組立作業も容易に行える。よって、板バネ９と押圧部材２２との間の隙間への異物侵入を低コストで防止できる。更に、弾性壁部材２４は、クローズドセル式の弾性多孔質材（例えば、スポンジ）を有するので、異物を良好に遮断する性能と横梁５及び板バネ９の動きに柔軟に追従する性能とを好適に両立できる。

また、弾性壁部材２４は、一対の受座部１２ｃに向けて板バネ９よりも車幅方向に突出しており、弾性壁部材２４が板バネ９よりも車幅方向に食み出ているため、車両長手方向外方からの異物浸入をより好適に防止できる。また、連結機構１０の一対の受座部１２ｃが弾性壁部材２４と押圧部材２２との間の隙間を側方から覆っているので、弾性壁部材２４と一対の受座部１２ｃとにより、車両長手方向及び車幅方向の両方から板バネ９と押圧部材２２との間に生じ得る隙間への異物侵入を防止できる。

また、弾性壁部材２４は、板バネ９の上面に接着されており、横梁５の下面に非接着で接触しているだけであるので、台車の組み立て作業が容易に行える。また、弾性壁部材２４の下面は、板バネ９の上面の第１面領域Ａと平行であり、かつ、弾性壁部材２４の上面は、横梁５の端部５ａの下面の第２面領域Ｂと平行であるので、弾性壁部材２４を挟む面同士が平行でなくても、横梁５及び板バネ９から弾性壁部材２４に偏った力が作用することが抑制される。よって、弾性壁部材２４と板バネ９との間の接着層に剪断力が作用することが抑制され、弾性壁部材２４の位置ズレや剥がれを防止できる。

また、図５に示すように、横梁５がピッチング動作した場合には、横梁５の前端又は後端のいずれか一方が、そのいずれか他方に対して上方に変位して板バネ９の上面との距離が変わる。そうすると、弾性壁部材２４が横梁５に対して非接着で接触しているだけの場合には、弾性壁部材２４の上面と横梁５の端部５ａの下面との間にギャップＧが発生する可能性がある。しかし、横梁５には、弾性壁部材２４の車両長手方向外側において下方に突出した突起部２５が設けられており、車両長手方向からみてギャップＧが突起部２５により覆われるため、ラビリンス効果によりギャップＧを介した異物浸入を防止できる。

図６は、第１変形例の弾性壁部材１２４を備えた台車の図２相当の図面である。図７は、図６に示す弾性壁部材１２４を車幅方向から見た側面図である。図６及び７に示すように、弾性壁部材１２４も、車幅方向から見て上面１２４ｂよりも下面１２４ａが大きい形状を有する。

弾性壁部材１２４の下面１２４ａの車両長手方向外側の端縁は、横梁５の下面の車両長手方向外側の端縁よりも距離Ｌだけ車両長手方向外側に位置するため、弾性壁部材１２４の下面１２４ａと板バネ９との接着面積が広くなる。よって、弾性壁部材１２４と板バネ９との間の接着力が向上し、弾性壁部材１２４の位置ズレや剥がれ等を防止できる。

また、弾性壁部材１２４は上方に向けて先細りの形状を有するが、弾性壁部材１２４の上面１２４ｂは、弾性壁部材１２４の下面１２４ａに対して車両長手方向内方に偏在している。即ち、弾性壁部材１２４の車両長手方向外側の側面１２４ｃは、弾性壁部材１２４の車両長手方向内側の側面１２４ｄよりも鉛直方向に対して大きく傾斜している。そのため、弾性壁部材１２４は、車両搭載状態の空車時及び満車時のいずれでも、横梁５の下面の車両長手方向外側のエッジが弾性壁部材１２４に当たらず、弾性壁部材１２４の損傷が防止される。

また、車幅方向から見て、弾性壁部材１２４の下面１２４ａは、板バネ９の上面と平行であり、かつ、弾性壁部材１２４の上面１２４ｂは、横梁５の下面の第２面領域Ｂと平行である。即ち、弾性壁部材１２４の上面１２４ｂは、弾性壁部材１２４の下面１２４ａに対して傾斜している。弾性壁部材１２４の上面１２４ｂは、横梁５の下面の第２面領域Ｂと平行かつ、弾性壁部材１２４の車両長手方向外側の側面１２４ｃが大きく傾斜していることで、弾性壁部材１２４が、車両搭載時に圧縮された状態において横梁５の下面との接触面積が大きくなる。よって、弾性壁部材１２４の下面１２４ａと板バネ９との接着面積の拡大と、車両長手方向外側のエッジによる弾性壁部材１２４の損傷を防止しながら、弾性壁部材１２４の上面１２４ｂと横梁５の下面との間から押圧部材２２側に塵等が入り込むことが防止される。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。

図８は、第２変形例の弾性壁部材２２４を車幅方向から見た側面図である。図８に示すように、弾性壁部材２２４も、車幅方向から見て下面２２４ａより上面２２４ｂが小さい形状を有する。具体的には、弾性壁部材２２４には、その上部にテーパー状の切欠部２２４ｃが形成されている。即ち、弾性壁部材２２４のうち横梁５の下面により押し潰される上部のボリュームが小さくなるように、弾性壁部材２２４の上部が、弾性壁部材２２４の下部よりも鉛直方向に先細り状に形成されている。これによれば、弾性壁部材２２４を挟む面同士が平行でなくても、弾性壁部材２２４に生じる応力が抑制され、弾性壁部材２２４の位置ズレや剥がれ等を防止できる。

図９は、第３変形例の弾性壁部材３２４を車幅方向から見た側面図である。図９に示すように、弾性壁部材３２４も、車幅方向から見て下面３２４ａより上面３２４ｂが小さい形状を有する。具体的には、弾性壁部材３２４には、その上面３２４ｂに凹状の切欠部３２４ｃが形成されている。これによれば、弾性壁部材３２４のうち横梁５の下面により押し潰される上部のボリュームが小さくなるため、弾性壁部材３２４を挟む面同士が平行でなくても、弾性壁部材３２４に生じる応力が抑制され、弾性壁部材３２４の位置ズレを防止できる。

なお、本発明は前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、弾性壁部材は、台車枠のうち板バネと鉛直方向に対向する下面であれば、横梁以外の部分の下面により押圧されてもよい。弾性壁部材は、弾性多孔質材に限られず、他の弾性材料（例えば、ゴムやシリコーン等）で形成されてもよい。横梁５の端部５ａには、下方に突出する突起部２５を設けてもよいし、設けなくてもよい。

１ 台車
４ 台車枠
５ 横梁
５ａ 端部
６ａ 車軸
７ 軸受
８ 軸箱
９ 板バネ
１０ 連結装置
１２ｃ 受座部
２２ 押圧部材
２４，１２４，２２４，３２４ 弾性壁部材
２５ 突起部
１２４ｃ，２２４ｃ，３２４ｃ 切欠部
Ａ 第１面領域
Ｂ 第２面領域

Claims (9)

1. 横梁、及び、前記横梁の車幅方向の両端部に設けられた押圧部材を有する台車枠と、
   一対の車軸を夫々支持する複数の軸受を夫々収容する複数の軸箱と、
   車両長手方向に延び、前記複数の軸箱のうち車両長手方向に離間して配置された一対の軸箱に支持され、前記押圧部材により上方から離隔自在に押圧された状態で前記横梁を支持する板バネと、
   前記押圧部材の車両長手方向両側に配置され、前記台車枠の下面と前記板バネの上面との間に圧縮状態で挟まれた弾性壁部材と、を備える、鉄道車両用台車。
2. 車両長手方向において、前記押圧部材の両端が、前記横梁の下面の両端よりも内側に配置され、
   前記弾性壁部材は、前記押圧部材の車両長手方向両側において前記横梁の前記下面と前記板バネの上面との間で挟まれている、請求項１に記載の鉄道車両用台車。
3. 前記複数の軸箱を前記台車枠に連結する複数の連結機構を更に備え、
   前記連結機構は、前記押圧部材の車幅方向両側に配置された一対の受座部を有し、
   前記一対の受座部は、前記弾性壁部材と前記押圧部材との間の隙間を側方から覆っている、請求項１又は２に記載の鉄道車両用台車。
4. 前記一対の受座部は、前記板バネから車幅方向に離間しており、
   前記弾性壁部材は、前記一対の受座部に向けて前記板バネよりも車幅方向に突出している、請求項３に記載の鉄道車両用台車。
5. 側面視において、前記板バネのうち前記弾性壁部材の下面を支持する第１面領域は、前記台車枠のうち前記弾性壁部材の上面を押圧する第２面領域に対して傾斜しており、
   前記弾性壁部材の下面は、前記第１面領域と平行であり、かつ、前記弾性壁部材の上面は、前記第２面領域と平行である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車。
6. 側面視において、前記板バネのうち前記弾性壁部材の下面を支持する面は、前記台車枠のうち前記弾性壁部材の上面を押圧する面に対して傾斜しており、
   前記弾性壁部材は、その上部又は下部に切欠部が形成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車。
7. 前記弾性壁部材は、前記板バネの上面に接着されており、前記台車枠の下面に非接着で接触している、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車。
8. 前記台車枠は、前記弾性壁部材の車両長手方向外側において下方に突出した突起部を更に有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車。
9. 前記弾性壁部材は、クローズドセル式の多孔質材を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の鉄道車両用台車。

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