(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記押圧部材の前記下面の曲率と前記板バネの前記上面の曲率との相違により生じる前記下面と前記上面との間の隙間を覆う可撓性カバーを更に備えている、請求項1に記載の鉄道車両用台車。
前記可撓性カバーは、前記押圧部材の前記下面と前記板バネの前記上面との間に挟まれる緩衝部と、前記隙間の水平方向外側から前記隙間を覆うカバー部とを一体に有している、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の鉄道車両用台車。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のような台車では、横ばり及び側ばりからなる台車枠が大重量の鋼材を互いに溶接して製作されているため、台車枠の重量が大きくなると共に、鋼材コストや組立コストが高くなるという問題がある。
【0005】
これに対して、特許文献2の台車では、台車枠の横ばりと軸箱とが互いに一定距離を保つように支持機構部材により接続されると共に、横ばりの横方向両端部に板バネの前後方向中央部が保持固定され、その板バネの前後方向両端部が軸箱の下部に設けたバネ受け内に挿入されている。これにより、特許文献2の台車では、台車枠のうち側ばりの部分を省くことが実現されている。
【0006】
しかしながら、特許文献2の台車の場合、横ばりの横方向両端部に四角筒状の取付部を設け、その取付部の空洞部に板バネの前後方向中央部を挿通し、取付部と板バネとの隙間にスペーサを配置して板バネを位置決め固定しているので、構造が複雑となり、組立作業性が良くないという問題がある。また、車両の乗車率が低いときを考えると、板バネのバネ定数を小さくした方が乗り心地が良好であるが、車両の乗車率が高いときを考えると、台車枠に掛かる下方荷重が大きくなるので、それを支えるために板バネのバネ定数を大きくすることが望まれ、乗車率の変化にかかわらず良好な乗り心地を維持することが難しいという問題もある。
【0007】
そこで本発明は、構成を簡素にして組立作業性を向上させながら、乗車率が変化しても乗り心地が良い台車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る鉄道車両用台車は、鉄道車両の車体を支持するための横ばりと、前記横ばりを車両長手方向に挟んだ両側において車幅方向に沿って配置される一対の車軸と、前記車軸の車幅方向両側に設けられて、前記車軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸箱と、前記横ばりの車幅方向の両端部を支持した状態で車両長手方向に延びて、車両長手方向の両端部が前記軸箱に支持される板バネと、前記横ばりの車幅方向の両端部に設けられて、前記板バネの車両長手方向の略中央部に上方から載せられる押圧部材と、を備え、前記押圧部材の前記板バネを押圧する部分の下面と、前記板バネの前記押圧部材に押圧される部分の上面とは、側面視で下方に向けて凸である円弧形状であり、前記押圧部材の前記下面の曲率は、前記板バネの前記上面の曲率よりも大きい。
【0009】
前記構成によれば、横ばりの車幅方向両端部に設けた押圧部材は、板バネの車両長手方向の中央部に上方から載せられた構成であるので、板バネと横ばりとの間の支持構造が簡素になるとともに、台車の組立作業性も大幅に向上する。さらに、押圧部材の板バネを押圧する部分の下面の曲率は、板バネの押圧部材に押圧される部分の上面の曲率よりも大きいため、車両に乗車する人数が増えて横ばりに対する下方荷重が増加していくと、板バネの弾性変形によって、板バネの押圧部材に押圧される部分の曲率が増加していき、板バネの押圧部材から押圧される面積が増加していく。そうすると、板バネのうち押圧部材に押圧される押圧領域から板バネのうち軸箱に支持される支持領域までの距離が短くなり、板バネのバネ定数が増加することとなる。よって、乗車率の変化に応じてバネ定数が変化し、乗車率が低いときも高いときも乗り心地の良い車両が実現される。
【0010】
また、前記構成によれば、押圧部材の下面の曲率が板バネの上面の曲率よりも大きいので、押圧部材の下面と板バネの中央部の上面との間には、押圧部材の最下端の長手方向両側において隙間が形成される。これにより、軌道不整等により前後の車輪に高低差が生じた場合であっても、押圧部材の下面の板バネの上面を押圧する部分を板バネの長手方向に移動させ、軌道に対する追従性を向上させることができる。これにより、軌道不整等に伴う輪重変動を抑制することができ、走行安全性能の向上を図ることができる。また、横ばりの揺動を抑制することができ、乗り心地悪化を防止することができる。
【発明の効果】
【0011】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、構成を簡素にして組立作業性を向上させながら、乗車率が変化しても乗り心地が良い台車を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【0014】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両用台車1を表した斜視図である。
図2は、
図1に示す台車1の平面図である。
図3は、
図1に示す台車1の側面図である。
図1乃至3に示すように、鉄道車両用の台車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)を支持するための台車枠4を備えている。台車枠4は、左右方向である車幅方向に延びて車体を支持する横ばり5を備えているが、横ばり5の車幅方向の両端部から前後方向である車両長手方向に延びる側ばりを備えていない。
【0015】
横ばり5は、ボルスタ3に対して心皿(図示せず)及び中心ピン(図示せず)を介して旋回可能に接続されており、ボルスタ3は、空気バネ2及びボルスタアンカ12を介して車体(図示せず)に接続されている。横ばり5の前方及び後方には、車幅方向に沿って前後一対の車軸6が配置されており、車軸6の車幅方向両側には車輪7が固定されている。車軸6の車幅方向の両端部には、車輪7よりも車幅方向外側にて車軸6を回転自在に支持する軸受8が設けられ、軸受8は軸箱9に収容されている。横ばり5には、電動機10が取り付けられており、電動機10の出力軸には、車軸6に動力を伝達する減速ギヤが収容されたギヤボックス11が接続されている。
【0016】
横ばり5と軸箱9との間には、車両長手方向に延びた板バネ30が架け渡されており、板バネ30の長手方向の中央部30aが横ばり5の車幅方向の両端部5aを支持し、板バネ30の長手方向の両端部30bが軸箱9に支持されている。即ち、板バネ30が、一次サスペンションの機能と従来の側ばりの機能とを兼ねている。板バネ30は、例えば、繊維強化樹脂で形成されており、板バネ30の中央部30aは、横ばり5の下方に潜り込むように配置されている。横ばり5の車幅方向の両端部5aの下部には、一対の受け座17,18の間において円弧状の下面31b(
図4参照)を有する押圧部材31が設けられ、押圧部材31が板バネ30の中央部30aに上方から載せられている。即ち、押圧部材31は、板バネ30を上下方向に固定しない状態で、横ばり5からの重力による下方荷重によって板バネ30の上面を押圧している。
【0017】
軸箱9の上部にはバネ座33が取り付けられており、バネ座33に板バネ30の両端部30bが上方から載せられている。即ち、板バネ30の両端部30bは、バネ座33を介して軸箱9に支持されている。バネ座33は、軸箱9の上に位置決めされて長手方向中央側に向けて上面が傾斜した傾斜部材34と、傾斜部材34の上に位置決めされた弾性を有する間隙体35と、間隙体35の上に位置決めされて板バネ30の両端部30bが載せられた受け部材36とを備えている。板バネ30の両端部30bは、その上面が中央部30aに向く方向に傾斜しており、板バネの中央部30aは、押圧部材31の下面31b(
図4参照)に押圧されて円弧形状となっている。即ち、板バネ30は、その中央部30aが両端部30bよりも下方に位置し、側面視で全体として下方に凸となる弓形状に形成されている。
【0018】
軸箱9は、軸箱支持装置としての連結装置15によって横ばり5の車幅方向の両端部5aに連結されている。連結装置15は、軸箱9から一体に横ばり5側に向けて突出した軸ばり16と、横ばり5側から軸ばり16に向けて突出した一対の受け座17,18と、軸ばり16の先端部16aを受け座17,18に連結するための連結部19とを備えている。即ち、本実施形態の連結装置15は、軸ばり式である。
【0019】
軸ばり16の先端部16aには、内周面が円筒形状で横方向両側が開口する筒状部21が設けられ、筒状部21の内部空間にゴムブッシュ(図示せず)を介して心棒22が挿通されている。受け座17,18には、下方に向けて開口する嵌入溝17cが形成されている。嵌入溝17cには、心棒22の横方向両端部が下方から嵌入されている。その状態で、嵌入溝17cの下側開口を閉鎖するように、連結部19の一部を構成する蓋部材19aがボルト(図示せず)により下方から受け座17,18に固定され、心棒22が蓋部材19aによって下方から支持されている。板バネ30の一部は、側面視で受け座17,18と重なる位置に配置されている。板バネ30は、受け座17,18と隙間をあけて配置されている。板バネ30は、一対の受け座17,18で挟まれた空間を通過して、横ばり5の下方位置に至っている。
【0020】
図4は、
図2のIV−IV線断面において、空車状態における板バネ30と押圧部材31と可撓性カバーとを表した要部断面図である。
図5は、
図4のV−V線断面図である。
図4及び5に示すように、横ばり5の車幅方向の両端部5aの下部には、剛性部材(例えば、金属や繊維強化樹脂等で構成された非弾性部材)からなる押圧部材31が設けられている。押圧部材31は、板バネ30の下面を支持せずに開放した状態で板バネ30の中央部30aに上方から載せられている。言い換えれば、押圧部材31は、板バネ30に対して上下方向に固定されない状態で板バネ30の上面を離隔可能に下方に押圧している。即ち、押圧部材31は、固定具により板バネ30に固定されることなく、横ばり5からの重力による下方荷重とそれに対する板バネ30の反力とによって板バネ30の上面への押圧が保たれた状態となっている。よって、押圧部材31は、板バネ30が押圧部材31の下面31b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。
【0021】
横ばり5の両端部5aの下面には、凸部からなる嵌合部5bが形成され、押圧部材31の上面には、嵌合部5bに嵌合される被嵌合部31aが形成されている。押圧部材31の板バネ30を押圧する下面31bは、板バネ30の長手方向に直交する方向(車幅方向)である側方から見て、下方に向けて凸な円弧形状を呈している。板バネ30の押圧部材31に押圧される中央部30aの上面も、板バネ30の長手方向に直交する方向(車幅方向)である側方から見て、下方に向けて凸な円弧形状を呈している。
【0022】
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31の下面31bの曲率は、板バネ30の中央部30a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ばり5が下方に沈むように板バネ30が弾性変形し、板バネ30の中央部30aの曲率は増加するが、車体(図示せず)に乗客が乗っていない空車時には、押圧部材31の下面31bの曲率が板バネ30の中央部30aの曲率よりも大きい状態が保たれる。よって、押圧部材31の下面31bと板バネ30の中央部30aの上面との間には、押圧部材31の最下端の長手方向両側において隙間Sが形成される。
【0023】
また、隙間Sが形成されているので、軌道不整等により前後の車輪に高低差が生じた場合であっても、押圧部材31の下面31bと板バネ30の上面の接触点を板バネ30の長手方向に移動させ、軌道に対する追従性を向上させることができる。これにより、軌道不整等に伴う輪重変動を抑制することができ、走行安全性能の向上を図ることができる。また、横ばり5の揺動を抑制することができ、乗り心地悪化を防止することができる。
【0024】
台車1には、この隙間Sを覆う可撓性カバー40が設けられている。可撓性カバー40は、例えば、ゴムシートで形成されている。可撓性カバー40は、押圧部材31の下面31bと板バネ30の中央部30aの上面との間に挟まれる緩衝部40aと、隙間Sの水平方向外側から隙間Sを覆うカバー部40bと、横ばり5と押圧部材31との間に挟持される取付部40cとを一体で有している。緩衝部40aは、押圧部材31から板バネ30の上面を保護する緩衝材の役目を果たしている。カバー部40bは、押圧部材31と板バネ30との間の隙間Sの車幅方向両側及び車両長手方向両側を覆って外方に膨らむように湾曲し、隙間Sへの異物侵入を防止している。カバー部40bのうち隙間Sの車幅方向両側を覆う部分と、カバー部40bのうち隙間Sの車両長手方向両側を覆う部分とは、水平方向に連続して形成されているが分割されてもよい。取付部40cは、横ばり5と押圧部材31とに挟持されることで圧縮保持されている。
【0025】
図6は、満車状態における板バネ30と押圧部材31と可撓性カバー40とを表した
図4相当の図面である。
図6に示すように、車体(図示せず)に乗車する人数が増えて横ばり5に対する下方荷重が増加していくと、押圧部材31により下方に押された板バネ30の中央部30aの曲率が増加していく。即ち、横ばり5に対する下方荷重が増加していくと、板バネ30が弾性変形して押圧部材31から押圧される面積が増加していき、板バネ30の押圧部材31による押圧領域から板バネ30のバネ座33による支持領域までの最短距離は、L1(
図4)からL2(
図6)へと短くなる。そうすると、車体(図示せず)への乗車率が増加して横ばり5に掛かる下方荷重が増加するにつれて、板バネ30のバネ定数が増加することとなる。そして、横ばり5に対する下方荷重が増加して板バネ30の中央部30aの曲率が増加したときは、可撓性カバー40のカバー部40bは、フレキシブルに変形して隙間Sを外側から覆った状態を維持する。
【0026】
以上に説明した構成によれば、横ばり5の車幅方向の両端部5aに設けた押圧部材31は、板バネ30の車両長手方向の中央部30aに上方から載せられた構成であるので、板バネ30と横ばり5との間の支持構造が簡素になるとともに、台車1の組立作業性も大幅に向上する。さらに、押圧部材31の板バネ30を押圧する下面31bの曲率は、板バネ30の押圧部材31に押圧される部分である中央部30aの上面の曲率よりも大きいため、車両に乗車する人数が増えて横ばり5に対する下方荷重が増加していくと、板バネ30の弾性変形によって、板バネ30のうち押圧部材31に押圧される押圧領域から板バネ30のバネ座33に支持される支持領域までの距離L1,L2が短くなり、板バネ30のバネ定数が増加することとなる。よって、乗車率の変化に応じてバネ定数が変化し、乗車率が低いときも高いときも乗り心地の良い車両を実現できる。
【0027】
さらに、上記の構成によれば、押圧部材31の下面31bと板バネ30の中央部30aの上面との間には、押圧部材の最下端の長手方向両側において隙間Sが形成されるので、軌道不整等により前後の車輪に高低差が生じた場合であっても、押圧部材31の下面31bと板バネ30の上面の接触点を板バネ30の長手方向に移動させ、軌道に対する追従性を向上させることができる。これにより、軌道不整等に伴う輪重変動を抑制することができ、走行安全性能の向上を図ることができる。また、横ばり5の揺動を抑制することができ、乗り心地悪化を防止することができる。
【0028】
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る鉄道車両用台車の
図4相当の図面である。
図8は、
図7のVIII−VIII線断面図である。
図7及び8に示すように、押圧部材31の下面31bと板バネ30の中央部30aとの間には、緩衝シート50が挟まれている。緩衝シート50は、例えば、ゴムシートである。可撓性カバー60は、緩衝シート50とは別体のゴムシートである。可撓性カバー60は、横ばり5と押圧部材31との間で挟持された取付部60aと、押圧部材31と板バネ30の中央部30aとの隙間Sを水平方向外側から覆うカバー部60bとを一体で有している。カバー部60bのうち隙間Sの車両長手方向両側を覆う部分は、その下端部が緩衝シート50又は板バネ30の上面に載せられている。カバー部60bのうち隙間Sの車幅方向両側を覆う部分は、板バネ30と受け座17,18との間の空間において自重で垂れ下がっている。カバー部60bのうち隙間Sの車幅方向両側を覆う部分と、カバー部60bのうち隙間Sの車両長手方向両側を覆う部分とは、水平方向に互いに分割されているが、互いに連続して形成されてもよい。なお、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。
【0029】
(第3実施形態)
図9は、第3実施形態に係る鉄道車両用台車の要部断面図である。
図10は、
図9の要部を上方から見た平面図である。
図9及び10に示すように、本実施形態の台車では、横ばり5の車幅方向の両端部の下部に、側面視で下方に凸な円弧状の下面131aを有する押圧部材131が設けられ、押圧部材131が板バネ30の長手方向の中央部30aに上方から載せられている。押圧部材131は、側面視で下方に凸な円弧状の下面を有する剛体(例えば、金属等)からなる本体部70と、本体部70の下面に取り付けられた弾性シート71(例えば、ゴムシート)とを有している。即ち、押圧部材131の下面131aは、弾性シート71の下面である。側面視において、押圧部材131の下面131aの曲率は、板バネ30の中央部30aの曲率よりも大きく、押圧部材131の下面131aと板バネ30の中央部30aの上面との間には、押圧部材131の最下端から見て長手方向両側に隙間Sが形成される。
【0030】
横ばり5には、隙間Sを車両長手方向外方から覆う可撓性カバー80が設けられている。可撓性カバー80は、弾性板(例えば、ゴム板)で形成されており、無負荷状態(台車に取り付ける前の状態)では平坦状である。可撓性カバー80は、横ばり5に固定具90(例えば、ボルト)により取り付けられる取付部80aと、取付部80aに下方に連続して且つ曲げ荷重により車両長手方向外方に向けて湾曲させた湾曲部80bと、湾曲部80bに車両長手方向外方に連続して且つ板バネ30の上面のうち隙間Sより車両長手方向外方の部分に密着する端部80cとを有している。即ち、可撓性カバー80が無負荷状態よりも湾曲した状態で端部80cが板バネ30の上面に押し付けられるため、湾曲部80bが元の形状に戻ろうとする弾性反発力により端部80cが板バネ30の上面に密着している。
【0031】
可撓性カバー80は、車幅方向に対称な形状である。可撓性カバー80の車幅方向の幅W1は、板バネ30の車幅方向の幅W2以上である。可撓性カバー80の端部80cは、平面視で、車両長手方向外方に向けて先細りした形状を有している。可撓性カバー80の端縁は、平面視で、直線状に尖った形状であるが、曲線状に先細る形状としてもよい。可撓性カバー80の端部80cの車両長手方向外側の端面80caは、側面視で、板バネ30の上面のうち端部80cの端縁に位置する部分の法線Nに対して車両長手方向内側に向けて傾斜している。即ち、可撓性カバー80の端面80caは、板バネ30の上面と可撓性カバー80の上面とを繋ぐスロープとなるように形成されている。端面80caの法線Nに対する傾斜角は、可撓性カバー80の幅方向外側から幅方向中央にいくにつれて大きくなるように設定されている。
【0032】
可撓性カバー80の湾曲部80bは、部分的に薄肉化されている。具体的には、湾曲部80bの下面側に凹部80baが形成されている。凹部80baは、可撓性カバー80のうち板バネ30に接触する部分にまで至っている。凹部80baにおける湾曲部80bの肉厚は、取付部80a及び端部80cの肉厚よりも小さい。凹部80baは、車幅方向に対称な形状である。凹部80baは、平面視で閉じた形状である。凹部80baは、先細り形状の端部80cの先端80cbと車幅方向位置が同じになるように配置されている。
【0033】
以上の構成によれば、押圧部材131と板バネ30との間の隙間Sの車両長手方向外方が可撓性カバー80で覆われ、かつ、可撓性カバー80の端部80cが板バネ30の上面に弾性的に密着しているため、隙間Sへの異物侵入を効果的に防止できる。また、可撓性カバー80の端部80cは、平面視で、車両長手方向外方に向けて先細りした形状を有しているので、下方に凸な弓形状の板バネ30の上面にある異物が車両長手方向外側から可撓性カバー80に向けて移動してきたとき、その異物を板バネ30の車幅方向外方へと円滑に逃がすことができる。
【0034】
また、可撓性カバー80の端部80cは、側面視で、板バネ30の上面の法線Nに対して車両長手方向内側に向けて傾斜した端面80caを有するので、板バネ30の上面にある異物が車両長手方向外側から可撓性カバー80に向けて移動してきたとき、その異物を板バネ30の上面から外部へと端面80caに沿って円滑に排出させることができる。また、可撓性カバー80の湾曲部80bは凹部80baにより部分的に薄肉化されているので、可撓性カバー80の先端80cbが板バネ30の上面から浮き上がるのを抑制することができる。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。
【0035】
(第4実施形態)
図11は、第4実施形態に係る鉄道車両用台車の要部断面図である。
図12は、
図11の要部を上方から見た平面図である。なお、第3実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。
図11及び12に示すように、横ばり5には、隙間Sを車両長手方向外方から覆う可撓性カバー180が設けられている。可撓性カバー180は、弾性板(例えば、ゴム板)で形成されており、無負荷状態(台車に取り付ける前の状態)では平坦状である。可撓性カバー180は、横ばり5に固定具90(例えば、ボルト)により取り付けられる取付部180aと、取付部180aに下方に連続して且つ曲げ荷重により車両長手方向外方に向けて湾曲させた湾曲部180bと、湾曲部180bに車両長手方向外方に連続して且つ板バネ30の上面のうち隙間Sより車両長手方向外方の部分に密着する端部180cとを有している。
【0036】
可撓性カバー180の端部180cは、平面視で、車両長手方向外方に向けて先細りした形状を有している。具体的には、可撓性カバー180の車両長手方向の端縁は、平面視で、車幅方向に対して傾斜したテーパー形状であり、車幅方向一端から他端まで直線状に傾斜している。即ち、可撓性カバー180の車両長手方向の先端180cbは、車幅方向の一端に位置している。本例では、可撓性カバー180の先端180cbは、板バネ30の車幅方向外方に位置している。可撓性カバー180の端部180cの車両長手方向外側の端面180caは、側面視で、板バネ30の上面のうち端部180cの端縁に位置する部分の法線Nに対して車両長手方向内側に向けて傾斜している。なお、可撓性カバー180の湾曲部180bには、第3実施形態の凹部80bのような部分は形成されておらず、湾曲部180bは均一な肉厚である。
【0037】
以上の構成によれば、第3実施形態と同様に、可撓性カバー180によって隙間Sへの異物侵入を効果的に防止できる。
【0038】
本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、可撓性カバー40,60,80,180は、フレキシブルであればよく、例えば、弾性を有しない布等でもよい。また、可撓性カバー40,60,80,180は、押圧部材31,131に取り付けられてもよいし、横ばり5に取り付けられてもよい。可撓性カバー40,60,80,180の取付部40c,60a,80a,180aは、押圧部材31,131が取り付けられる横ばり5に接着等で固定される構成としてもよいし、押圧部材31,131又は横ばり5に係止される構成としてもよい。押圧部材31,131は、横ばり5とは別体で形成されているが、横ばり5に溶接で一体に形成されてもよい。