特開 2024-137209 鉄道車両用の台車枠の側ばり

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137209

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】鉄道車両用の台車枠の側ばり

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/52 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

B61F5/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048640

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】下川 嘉之

(57)【要約】

【課題】曲げ応力に対する剛性を確保しつつ、軽量化を図ることのできる鉄道車両用の台車枠の側ばりを提供する。
【解決手段】鉄道車両用の台車枠の側ばり（３０）は、本体（３１）と、ばね帽（３２，３３）と、を備える。本体（３１）は、鉄道車両の前後方向に延び、閉断面を有する。本体（３１）は、天板部と、天板部に対向する底板部と、天板部と底板部とをつなぐ第１側板部及び第２側板部と、を含む。ばね帽（３２，３３）は、本体（３１）の前端（３１１）及び後端（３１２）にそれぞれ接続される。第１側板部は、天板部につながる上側第１側板部、及び底板部につながる下側第１側板部に区分される。下側第１側板部の厚みは、上側第１側板部の厚みより大きい。第２側板部は、天板部につながる上側第２側板部、及び底板部につながる下側第２側板部に区分される。下側第２側板部の厚みは、上側第２側板部の厚みより大きい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両用の台車枠の側ばりであって、
前記鉄道車両の前後方向に延び、閉断面を有する本体であって、天板部と、前記天板部に対向する底板部と、前記天板部と前記底板部とをつなぐ第１側板部及び第２側板部と、を含む前記本体と、
前記本体の前端及び後端にそれぞれ接続されたばね帽と、を備え、
前記第１側板部は、前記天板部につながる上側第１側板部、及び前記底板部につながる下側第１側板部に区分され、前記上側第１側板部と前記下側第１側板部とが相互に溶接によって接合され、
前記下側第１側板部の厚みは、前記上側第１側板部の厚みより大きく、
前記第２側板部は、前記天板部につながる上側第２側板部、及び前記底板部につながる下側第２側板部に区分され、前記上側第２側板部と前記下側第２側板部とが相互に溶接によって接合され、
前記下側第２側板部の厚みは、前記上側第２側板部の厚みより大きい、側ばり。

【請求項2】

請求項１に記載の側ばりであって、
前記本体は、側方から見て弓型の形状を有し、
前記本体は、前記前端に配置された前記ばね帽側で湾曲する第１湾曲領域と、前記後端に配置された前記ばね帽側で湾曲する第２湾曲領域と、を有し、
前記第１湾曲領域における前記下側第１側板部の高さ及び前記下側第２側板部の高さは、それぞれ前記本体の前記前端における前記下側第１側板部の高さ及び前記下側第２側板部の高さよりも高く、
前記第２湾曲領域における前記下側第１側板部の高さ及び前記下側第２側板部の高さは、それぞれ前記本体の前記後端における前記下側第１側板部の高さ及び前記下側第２側板部の高さよりも高い、側ばり。

【請求項3】

請求項１に記載の側ばりであって、
前記上側第１側板部は、前記下側第１側板部と内面が面一になるように接合され、
前記上側第２側板部は、前記下側第２側板部と内面が面一になるように接合される、側ばり。

【請求項4】

請求項１に記載の側ばりであって、
前記上側第１側板部は、前記下側第１側板部と外面が面一になるように接合され、
前記上側第２側板部は、前記下側第２側板部と外面が面一になるように接合される、側ばり。

【請求項5】

請求項１に記載の側ばりであって、
前記下側第１側板部は、前記上側第１側板部と接合される第１テーパ部を含み、
前記第１テーパ部の上端の厚みは、前記上側第１側板部の厚みと同じであり、
前記下側第２側板部は、前記上側第２側板部と接合される第２テーパ部を含み、
前記第２テーパ部の上端の厚みは、前記上側第２側板部の厚みと同じである、側ばり。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の側ばりであって、
前記第１側板部及び前記第２側板部には、それぞれ前記台車枠の横ばりが貫通するための孔が設けられ、
前記上側第１側板部と前記下側第１側板部との接合面及び前記上側第２側板部と前記下側第２側板部との接合面は、それぞれ前記孔と交わる位置に設けられる、側ばり。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鉄道車両用の台車枠の側ばりに関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両は、レール上を走行する台車と、台車上に支持された車体と、を備える。台車は、台車枠と、台車枠の左右に配置された空気ばねと、台車枠の前後に配置された輪軸とを含む。空気ばねは、車体と台車枠との間に配置されて車体を支持する。台車枠は、左右に一対の側ばりと、横ばりとで構成される。左右の側ばりの前端及び後端にはばね帽が設けられている。ばね帽には、軸ばねが収容されている。左右の側ばりは、それぞればね帽及び軸ばねを介して輪軸に支持されている。

【0003】

台車枠の側ばりの詳細な構成は、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１に記載された側ばりは、上部部材及び下部部材から構成される。上部部材の断面形状は、開口部を有する略コの字状である。下部部材は、板状であり、上部部材の開口部を塞いで溶接接合されている。下部部材の前端及び後端には、軸ばね座（ばね帽）が形成される。上部部材の軸ばね座に対応する位置には、幅方向外側に突出した補強突出部が形成される。要するに、軸ばねと当接して荷重を受ける部分が拡大されている。そのため、レールから振動が伝わり、軸ばね座が強い振動力を受けるとき、応力集中を防止し、応力を分散させることができる、と特許文献１には記載されている。

【0004】

特許文献２に記載された側ばりは、上枠及び下枠の上下二分割構造となっている。上枠及び下枠は、それぞれプレス成形によって構成された略コの字状（凹型）の断面を有しており、相互に溶接されて側ばりを構成する。側ばりは、長手方向中央部にフランジを有する。フランジは、台車枠の枕木方向（幅方向）中央に向かって突出形成され、横ばり及び側板と溶接接合される。側板は、角パイプ若しくはプレス成形された板である。側ばりと横ばりの接合部は、曲率半径が小さい部位であり、当該接合部において、別部材の側板が側ばり及び横ばりと接合される。そのため、減肉や割れ、或いは皺が発生せず、製作性が向上する、と特許文献２には記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－２１５８８１号公報

【特許文献2】特開２０１１－１４８４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

側ばりの軽量化を図るには、側ばり自体の厚みを小さくすればよい。しかしながら、側ばりの厚みを単に小さくすると、曲げ応力に対する剛性が低下してしまう。

【0007】

本開示の目的は、曲げ応力に対する剛性を確保しつつ、軽量化を図ることのできる鉄道車両用の台車枠の側ばりを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る鉄道車両用の台車枠の側ばりは、本体と、ばね帽と、を備える。本体は、鉄道車両の前後方向に延び、閉断面を有する。本体は、天板部と、天板部に対向する底板部と、天板部と底板部とをつなぐ第１側板部及び第２側板部と、を含む。ばね帽は、本体の前端及び後端にそれぞれ接続される。第１側板部は、天板部につながる上側第１側板部、及び底板部につながる下側第１側板部に区分され、上側第１側板部と下側第１側板部とが相互に溶接によって接合される。下側第１側板部の厚みは、上側第１側板部の厚みより大きい。第２側板部は、天板部につながる上側第２側板部、及び底板部につながる下側第２側板部に区分され、上側第２側板部と下側第２側板部とが相互に溶接によって接合される。下側第２側板部の厚みは、上側第２側板部の厚みより大きい。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係る鉄道車両用の台車枠の側ばりによれば、曲げ応力に対する剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る側ばりを備える鉄道車両の全体構成を示す模式図である。

【図2】図２は、台車枠の上面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る側ばりの側面図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図５は、図３のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る側ばりの横断面図である。

【図7】図７は、従来の側ばりの横断面図である。

【図8】図８は、第３実施形態に係る側ばりの側面図である。

【図9】図９は、第３実施形態に係る側ばりの変形例を示す側面図である。

【図10】図１０は、第４実施形態に係る側ばりの横断面図である。

【図11】図１１は、第５実施形態に係る側ばりの横断面図である。

【図12】図１２は、第５実施形態に係る側ばりの変形例を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施形態に係る鉄道車両用の台車枠の側ばりは、本体と、ばね帽と、を備える。本体は、鉄道車両の前後方向に延び、閉断面を有する。本体は、天板部と、天板部に対向する底板部と、天板部と底板部とをつなぐ第１側板部及び第２側板部と、を含む。ばね帽は、本体の前端及び後端にそれぞれ接続される。第１側板部は、天板部につながる上側第１側板部、及び底板部につながる下側第１側板部に区分され、上側第１側板部と下側第１側板部とが相互に溶接によって接合される。下側第１側板部の厚みは、上側第１側板部の厚みより大きい。第２側板部は、天板部につながる上側第２側板部、及び底板部につながる下側第２側板部に区分され、上側第２側板部と下側第２側板部とが相互に溶接によって接合される。下側第２側板部の厚みは、上側第２側板部の厚みより大きい（第１の構成）。

【0012】

一般に、台車枠の側ばりの上部には圧縮の曲げ応力がはたらき、下部には引張の曲げ応力がはたらく。したがって、側ばりの下部は、上部と比較して許容応力が小さい。そのため、軽量化を目指して側ばりの厚みを単に小さくし、曲げ応力に対する剛性が低下すると、側ばりの下部における強度が不足する。

【0013】

一方、第１の構成の側ばりでは、閉断面を有する本体は、天板部、底板部、第１側板部、及び第２側板部を含む。第１側板部は、上側第１側板部及び下側第１側板部で構成され、第２側板部は、上側第２側板部及び下側第２側板部で構成される。本体において、下側第１側板部の厚みは、上側第１側板部の厚みより大きく、下側第２側板部の厚みは、上側第２側板部の厚みよりも大きい。要するに、本体の下部の厚みは上部の厚みよりも大きい。この場合、本体の下部の厚みが上部の厚みと同じ場合と比較して本体の断面係数が大きくなるため、曲げ応力に対する剛性が高まる。したがって、第１の構成の側ばりによれば、曲げ応力に対する剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。

【0014】

第１の構成の側ばりは、以下の構成を有してもよい。本体は、側方から見て弓型の形状を有する。本体は、前端に配置されたばね帽側で湾曲する第１湾曲領域と、後端に配置されたばね帽側で湾曲する第２湾曲領域と、を有する。第１湾曲領域における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さは、それぞれ本体の前端における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さよりも高い。第２湾曲領域における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さは、それぞれ本体の後端における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さよりも高い（第２の構成）。

【0015】

第２の構成の側ばりでは、本体の形状は、弓型である。この場合、本体の第１湾曲領域及び第２湾曲領域において、主に上下荷重によるモーメントがばね帽近傍よりも大きくなるため、特に大きい応力が発生する。第２の構成の側ばりでは、第１湾曲領域における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さは、それぞれ本体の前端における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さよりも高い。要するに、第１湾曲領域において、厚みが比較的大きい下側第１側板部及び下側第２側板部の高さを高くすることにより、断面係数が大きくなり、曲げ応力に対する剛性が高まる。第２湾曲領域でも同様に、下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さは、それぞれ本体の後端における下側第１側板部の高さ及び下側第２側板部の高さよりも高いため、曲げ応力に対する剛性が高まる。つまり、第２の構成の側ばりでは、側ばりに作用する応力分布に応じて、板厚の大きい下側第１側板部及び下側第２側板部の領域（高さ）を大きくしており、各板部の高さの最適化を図っている。これにより、発生応力の大きい第１湾曲領域及び第２湾曲領域における剛性を高めることができる。

【0016】

第１又は第２の構成の側ばりにおいて、好ましくは、上側第１側板部は、下側第１側板部と内面が面一になるように接合され、上側第２側板部は、下側第２側板部と内面が面一になるように接合される（第３の構成）。第３の構成の側ばりでは、上側第１側板部は、厚みが異なる下側第１側板部と内面が面一になるように接合される。同様に、上側第２側板部は、厚みの異なる下側第２側板部と内面が面一になるように接合される。このような側ばりは、これらの部材同士を溶接によって接合する場合に裏板を用いることができる。この場合、部材同士の溶接を効率的に行うことができ、溶接部の品質も高まる。

【0017】

第１又は第２の構成の側ばりにおいて、好ましくは、上側第１側板部は、下側第１側板部と外面が面一になるように接合され、上側第２側板部は、下側第２側板部と外面が面一になるように接合される（第４の構成）。これにより、側ばりの外観品質が向上する。

【0018】

第１の構成から第４の構成のいずれか１つの側ばりは、下記の構成を備えてもよい。
下側第１側板部は、上側第１側板部と接合される第１テーパ部を含む。第１テーパ部の上端の厚みは、上側第１側板部の厚みと同じである。下側第２側板部は、上側第２側板部と接合される第２テーパ部を含む。第２テーパ部の上端の厚みは、上側第２側板部の厚みと同じである（第５の構成）。第５の構成の側ばりでは、下側第１側板部のうち、上端の厚みが上側第１側板部の厚みと同じ第１テーパ部が上側第１側板部と接合される。同様に、下側第２側板部のうち、上端の厚みが上側第２側板部の厚みと同じ第２テーパ部が上側第２側板部と接合される。要するに、第５の構成の側ばりでは、接合される２つの部材の端部の厚みが同じである。したがって、部材同士の溶接を簡易に行うことができる。

【0019】

第１の構成から第５の構成のいずれか１つの側ばりは、下記の構成を備えてもよい。第１側板部及び第２側板部には、それぞれ台車枠の横ばりが貫通するための孔が設けられる。上側第１側板部と下側第１側板部との接合面及び上側第２側板部と下側第２側板部との接合面は、それぞれ孔と交わる位置に設けられる（第６の構成）。

【0020】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

【0021】

［第１実施形態］
［台車の構成］
図１は、本実施形態に係る側ばり３０を備える鉄道車両１０の全体構成を示す模式図である。図１には、鉄道車両１０を進行方向に沿って見たときの様子が示される。本明細書において、鉄道車両１０の進行方向を前後方向と称し、鉄道車両１０の幅方向を左右方向と称し、鉄道車両１０の高さ方向を上下方向と称する場合がある。

【0022】

図１を参照して、鉄道車両１０は、車体１１と、台車２０とを備える。台車２０は、車体１１の前側と後側にそれぞれ配置され、車体１１を支持する。図１に示す例では、台車２０はボルスタレス台車であるが、ボルスタ付き台車であってもよい。

【0023】

台車２０は、台車枠２１と、台車枠２１の左右に配置される空気ばね２２ａ，２２ｂと、輪軸２３とを含む。空気ばね２２ａ，２２ｂは、車体１１と台車枠２１との間に配置されて車体１１を支持し、車体１１の振動を緩和する。輪軸２３は、台車枠２１の前側と後側にそれぞれ配置される。輪軸２３は、左右に一対の車輪２３１と、左右方向に延びる車軸２３２とを有する。左右の車輪２３１は、それぞれ車軸２３２の両端部に固定される。輪軸２３の左右にそれぞれ軸箱２４が配置されている。車軸２３２は、軸箱２４内に設けられた軸受（図示略）によって回転可能に支持される。

【0024】

図２は、台車枠２１の上面図である。図１及び図２を参照して、台車枠２１は、左右に一対の側ばり３０と、２つの横ばり４０とを含む。左右の側ばり３０は、それぞれ前後方向に延びる。２つの横ばり４０は、前後方向に並んで設けられる。２つの横ばり４０の各々は、左右方向に延び、左右の側ばり３０それぞれに接合される。左右の側ばり３０は、それぞれ、前後方向に延びる本体３１と、本体３１の前端及び後端にそれぞれ接続されたばね帽３２，３３と、を含む。ばね帽３２，３３の各々には、軸ばね３４が収容されている。左右の側ばり３０は、それぞれ、軸ばね３４を介して軸箱２４に支持されている。つまり、台車枠２１は、前後の輪軸２３によって支持されている。

【0025】

［側ばり］
以下、本実施形態に係る側ばり３０についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る側ばり３０の側面図である。図３を参照して、本体３１は、側方から見て、全体として下に凸な弓型の形状を有する。本体３１は、第１湾曲領域３５と、第２湾曲領域３６と、接続領域３７とを含む。第１湾曲領域３５は、本体３１の前端３１１に配置されたばね帽３２側で湾曲する領域である。第２湾曲領域３６は、本体３１の後端３１２に配置されたばね帽３３側で湾曲する領域である。接続領域３７は、第１湾曲領域３５と第２湾曲領域３６を接続する領域である。第１湾曲領域３５及び第２湾曲領域３６はそれぞれ上に凸な形状を有する。接続領域３７は、本実施形態の例では若干下に凸な形状を有しているが、略直線形状を有していてもよい。第１湾曲領域３５、接続領域３７及び第２湾曲領域３６が、この順に前後方向に配置される。側ばり３０の本体３１において、横ばり４０（図２）は、典型的には接続領域３７に接合される。

【0026】

本体３１は、上述した通り、下方向に湾曲しながら前後方向に延びる。本明細書では、本体３１が延在する方向（本体３１に沿った方向）を、前後方向と区別して長手方向と言う。

【0027】

本実施形態の例では、第１湾曲領域３５の前端は、本体３１の前端３１１と一致する。同様に、第２湾曲領域３６の後端は、本体３１の後端３１２と一致する。しかしながら、第１湾曲領域３５の前端の位置及び第２湾曲領域３６の後端の位置は、これに限定されない。本体３１は、本体３１の前端３１１と第１湾曲領域３５の前端との間や、本体３１の後端３１２と第２湾曲領域３６の後端との間に、湾曲していない直線部を含んでいてもよい。この場合、第１湾曲領域３５の前端は本体３１の前端３１１よりも後方（ばね帽３３側）に位置し、第２湾曲領域３６の後端は、本体３１の後端３１２よりも前方（ばね帽３２側）に位置する。

【0028】

本実施形態に係る側ばり３０では、本体３１は、第１部材３１ａ及び第２部材３１ｂを接合することによって構成される。第１部材３１ａは、本体３１の上部に相当する。第２部材３１ｂは、本体３１の下部に相当する。第１部材３１ａと第２部材３１ｂとは、接合面Ａで上下方向に接合される。

【0029】

図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。図４は、本体３１の前端３１１（本体３１とばね帽３２との境界）における横断面図とも言える。本明細書において、横断面とは、側ばり３０の長手方向に垂直に切断したときの断面を意味する。

【0030】

図４を参照して、本体３１は、第１部材３１ａ及び第２部材３１ｂによって形成される閉断面を有する。本実施形態の例では、第１部材３１ａは、前後方向から見てＵ字型の形状を有する一体の部材である。第２部材３１ｂは、第１部材３１ａと同様に、前後方向から見てＵ字型の形状を有する一体の部材である。

【0031】

本体３１は、天板部３１３と、天板部３１３に対向する底板部３１４と、天板部３１３と底板部３１４とをつなぐ第１側板部３１５及び第２側板部３１６と、を含む。第１側板部３１５は、第２側板部３１６と対向する。

【0032】

第１側板部３１５及び第２側板部３１６は、それぞれ上下に２つに区分される。具体的には、第１側板部３１５は、天板部３１３につながる上側第１側板部３１５ａ、及び底板部３１４につながる下側第１側板部３１５ｂに区分される。同様に、第２側板部３１６は、天板部３１３につながる上側第２側板部３１６ａ、及び底板部３１４につながる下側第２側板部３１６ｂに区分される。

【0033】

第１部材３１ａは、天板部３１３、上側第１側板部３１５ａ、及び上側第２側板部３１６ａからなる。第２部材３１ｂは、底板部３１４、下側第１側板部３１５ｂ、及び下側第２側板部３１６ｂからなる。

【0034】

上側第１側板部３１５ａは、下側第１側板部３１５ｂと相互に溶接によって接合される。上側第１側板部３１５ａ及び下側第１側板部３１５ｂを接合する方法は、特に限定されるものではないが、例えば突合せ溶接である。上側第１側板部３１５ａ及び下側第１側板部３１５ｂを突合せ溶接によって接合する場合、典型的には、上側第１側板部３１５ａの下端及び下側第１側板部３１５ｂの上端に開先が設けられる。上側第１側板部３１５ａと下側第１側板部３１５ｂとを接合する溶接部Ｗ１は、この開先内に設けられる。上側第２側板部３１６ａ及び下側第２側板部３１６ｂは、上側第１側板部３１５ａ及び下側第１側板部３１５ｂと同様の方法で接合される。

【0035】

また、上側第１側板部３１５ａの下端及び下側第１側板部３１５ｂの上端を突合せ溶接によって接合する際、好ましくは、上側第１側板部３１５ａは、下側第１側板部３１５ｂと内面が面一になるように接合される。同様に、上側第２側板部３１６ａは、下側第２側板部３１６ｂと内面が面一になるように接合される。この場合、溶接の際に裏板３８を用いることができる。要するに、第１部材３１ａ及び第２部材３１ｂを接合する際、第１部材３１ａ及び第２部材３１ｂの両方に閉断面の内側から裏板３８を接触させた状態で溶接を行うことができる。これにより、部材同士の溶接を効率的に行うことができ、溶接部の品質も高まる。

【0036】

第１部材３１ａは、第２部材３１ｂと異なる厚みを有する。特に、下側第１側板部３１５ｂの厚みｔｂ１は、上側第１側板部３１５ａの厚みｔａ１より大きい。また、下側第２側板部３１６ｂの厚みｔｂ２は、上側第２側板部３１６ａの厚みｔａ２より大きい。特に限定されるものではないが、上側第１側板部３１５ａの厚みｔａ１は上側第２側板部３１６ａの厚みｔａ２と同じであってもよいし、下側第１側板部３１５ｂの厚みｔｂ１は下側第２側板部３１６ｂの厚みｔｂ２と同じであってもよい。なお、天板部３１３の厚みや、底板部３１４の厚みは、特に限定されない。

【0037】

上側第１側板部３１５ａの高さ、すなわち上下方向における寸法は、典型的には、上側第２側板部３１６ａの高さと同じである。また、下側第１側板部３１５ｂの高さは、典型的には、下側第２側板部３１６ｂの高さと同じである。側ばり３０のうち発生応力が大きい領域において、下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さは、側ばり３０全体の高さＨを一定とした上で極力大きいことが好ましい。要するに、第１部材３１ａと第２部材３１ｂとの接合面Ａを極力高い位置に設けることが好ましい。比較的厚みの大きい下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さを高くすることにより、断面係数が大きくなるからである。

【0038】

図５は、図３のＶ－Ｖ断面図である。図５は、本体３１の第１湾曲領域３５の湾曲中心における横断面図とも言える。図示は省略するが、本体３１の第２湾曲領域３６の湾曲中心における横断面の形状は、図５に示される本体３１の横断面形状と実質的に同じである。

【0039】

側ばり３０のうち第１湾曲領域３５及び第２湾曲領域３６では、主に上下荷重によるモーメントがばね帽３２，３３近傍よりも大きくなるため、発生応力が比較的大きい。特に、各湾曲領域の湾曲中心に近いほど、発生応力は大きくなる。そのため、第１湾曲領域３５における下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さｈ２は、好ましくは、それぞれ本体３１の前端３１１における下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さｈ１よりも大きい。本実施形態の例では、図５に示す第１湾曲領域３５の湾曲中心における下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さｈ２は、図４に示す高さｈ１よりも高い。同様に、第２湾曲領域３６における下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さは、本体３１の後端３１２における下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さよりも高い。つまり、本実施形態に係る側ばり３０では、側ばり３０に作用する応力分布に応じて、板厚の大きい下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの領域（高さ）を大きくしており、各板部の高さの最適化を図っている。これにより、発生応力の大きい第１湾曲領域３５及び第２湾曲領域３６における剛性を高めることができる。

【0040】

図３にも示す通り、本実施形態の例では、下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さは、長手方向において変化する。しかしながら、下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂの高さは、長手方向全域にわたって一定であってもよい。

【0041】

［効果］
本実施形態に係る側ばり３０では、閉断面を有する本体３１は、天板部３１３、底板部３１４、第１側板部３１５、及び第２側板部３１６を含む。第１側板部３１５は、上側第１側板部３１５ａ及び下側第１側板部３１５ｂで構成され、第２側板部３１６は、上側第２側板部３１６ａ及び下側第２側板部３１６ｂで構成される。本体３１において、下側第１側板部３１５ｂの厚みｔｂ１は、上側第１側板部３１５ａの厚みｔａ１より大きく、下側第２側板部３１６ｂの厚みｔｂ２は、上側第２側板部３１６ａの厚みｔａ２よりも大きい。要するに、本体３１の下部の厚みは上部の厚みよりも大きい。この場合、本体３１の下部の厚みが上部の厚みと同じ場合と比較して、本体３１の断面係数が大きくなるため、曲げ応力に対する剛性が高まる。したがって、本実施形態に係る側ばり３０によれば、曲げ応力に対する剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。

【0042】

［第２実施形態］
図６を参照して、第２実施形態の側ばり３０を説明する。図６は、第２実施形態に係る側ばり３０の横断面図である。図６には、本体３１の前端３１１における横断面図が示される。

【0043】

本実施形態の側ばり３０は、第１実施形態の側ばり３０と比較して第２部材３１ｂの構成が異なる。第１実施形態の第２部材３１ｂは前後方向から見てＵ字型の形状を有する単一の部材であったのに対し、第２実施形態の第２部材３１ｂは、３つの板状部材を溶接によって接合することによって構成される。具体的には、第２部材３１ｂは板状の底板部３１４、下側第１側板部３１５ｂ、及び下側第２側板部３１６ｂを含む。下側第１側板部３１５ｂの下端と底板部３１４の上面とが相互に溶接によって接合され、下側第２側板部３１６ｂの下端と底板部３１４の上面とが相互に溶接によって接合される。下側第１側板部３１５ｂの下端及び下側第２側板部３１６ｂの下端には、開先が設けられてもよい。

【0044】

本実施形態の例では、第１部材３１ａは第１実施形態と同様にＵ字型の横断面形状を有する部材である。しかしながら、第１部材３１ａも３つの板状部材（天板部３１３、上側第１側板部３１５ａ、及び上側第２側板部３１６ａ）から構成されてもよい。

【0045】

参考のため、従来の側ばりの一例を図７に示す。図７は、従来の側ばり９０の横断面図である。側ばり９０の本体９１は、第１部材９１ａ及び第２部材９１ｂから構成される。第１部材９１ａは、前後方向から見てＵ字型の形状を有する。第１部材９１ａは、天板部９１１ａ、第１側板部９１２ａ、及び第２側板部９１３ａを有する。第１側板部９１２ａ及び第２側板部９１３ａの高さは、本体９１の高さＨと一致する。第２部材９１ｂは板状であり、その上面に第１側板部９１２ａ及び第２側板部９１３ａが溶接によって接合される。これにより、閉断面が形成される。

【0046】

ここで、第１部材９１ａと第２部材９１ｂとを接合する溶接部Ｗ´は、本体９１の閉断面の外側にのみ設けられる。閉断面の内部に溶接を行うことができないからである。そのため、本体９１の閉断面の外側にのみ溶接を行った側ばり９０は、閉断面の外側と内側の両方に溶接を行った場合と比較して溶接部Ｗ´での強度が低い。さらに、側ばり９０の溶接部Ｗ´は、本体９１の中立面から離れた位置に設けられている。そのため、溶接部Ｗ´に発生する応力は大きい。

【0047】

一方、本実施形態に係る側ばり３０の場合、第１側板部３１５及び第２側板部３１６は上下に区分されている。下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂと底板部３１４との溶接は、上側第１側板部３１５ａと下側第１側板部３１５ｂとの溶接や上側第２側板部３１６ａと下側第２側板部３１６ｂとの溶接よりも先に行うことができる。この場合、下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂと底板部３１４との溶接部Ｗ２を、本体３１の閉断面の外側と内側の両方に設けることができる。

【0048】

ただし、本実施形態に係る側ばり３０でも、第１部材３１ａと第２部材３１ｂとを接合する溶接部Ｗ１は、閉断面の外側にのみ設けられる。しかしながら、溶接部Ｗ１は、図７に示す溶接部Ｗ´と比較して、本体３１の中立面の近くに位置する。要するに、本実施形態の側ばり３０では、強度の低い溶接部Ｗ１は、発生応力が比較的小さい位置に設けられる。以上より、本実施形態の側ばり３０によれば、溶接部Ｗ１，Ｗ２における信頼性を向上させることができる。

【0049】

また、本実施形態に係る側ばり３０の第２部材３１ｂは、単一の部材ではなく、３つの板状部材（底板部３１４、下側第１側板部３１５ｂ、及び下側第２側板部３１６ｂ）から構成される。そのため、Ｕ字型の横断面形状を有する部材を製造する場合と比較して、簡易に第２部材３１ｂを製造することができる。

【0050】

［第３実施形態］
図８を参照して、第３実施形態の側ばり３０を説明する。図８は、第３実施形態に係る側ばり３０の側面図である。

【0051】

本実施形態に係る側ばり３０の第１側板部３１５及び第２側板部３１６には、それぞれ横ばり４０（図２）が貫通するための２つの孔３９が設けられている。具体的には、２つの孔３９は、第２部材３１ｂの側板部（下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂ）の接続領域３７において、前後方向に間隔を空けて配置される。側ばり３０を側方から見て、２つの孔３９は例えば円形である。側ばり３０のうち２つの孔３９の近傍では、応力集中によって発生応力が大きくなる。

【0052】

本実施形態に係る側ばり３０では、接続領域３７における第１部材３１ａと第２部材３１ｂとの接合面Ａは２つの孔３９よりも高い位置に設けられる。つまり、２つの孔３９の近傍における第２部材３１ｂの高さは、図３に示す第２部材３１ｂの同じ位置における高さよりも大きい。上述した通り、第２部材３１ｂの側板部（下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂ）の厚みは、第１部材３１ａの側板部（上側第１側板部３１５ａ及び上側第２側板部３１６ａ）の厚みより大きい。したがって、本実施形態に係る側ばり３０によれば、発生応力の大きい２つの孔３９の近傍における剛性を高めることができる。

【0053】

第３実施形態の側ばり３０では、接続領域３７における第１部材３１ａと第２部材３１ｂとの接合面Ａは２つの孔３９よりも高い位置に設けられる。しかしながら、接合面Ａの位置は、これに限定されない。図９は、第３実施形態に係る側ばり３０の変形例を示す側面図である。図９に示すように、接合面Ａは、２つの孔３９と交わる位置に設けられてもよい。具体的には、上側第１側板部３１５ａと下側第１側板部３１５ｂとの接合面及び上側第２側板部３１６ａと下側第２側板部３１６ｂとの接合面は、それぞれ２つの孔３９と交わる位置に設けられてもよい。この場合、第１部材３１ａ及び第２部材３１ｂそれぞれの側板部に半円形の開口が形成される。この場合、横ばり４０は、第１部材３１ａと第２部材３１ｂの両方を貫通する。横ばり４０が貫通する部分については、第１部材３１ａと第２部材３１ｂを溶接する必要はない。そのため、第１部材３１ａと第２部材３１ｂの溶接線の長さが短くなり、溶接時間が短縮される。

【0054】

［第４実施形態］
図１０を参照して、第４実施形態の側ばり３０を説明する。図１０は、第４実施形態に係る側ばり３０の横断面図である。図１０は、第１実施形態における図４と同様に、本体３１の前端３１１における横断面図である。

【0055】

第４実施形態の側ばり３０では、下側第１側板部３１５ｂは、第１テーパ部３１５１ｂを含む。第１テーパ部３１５１ｂは、下側第１側板部３１５ｂの上端部に設けられ、上側第１側板部３１５ａと接合される。第１テーパ部３１５１ｂにおいて、上端に向かうにつれて厚みが薄くなるように、表面は傾斜している。第１テーパ部３１５１ｂの上端の厚みは、上側第１側板部３１５ａの厚みｔａ１と同じである。

【0056】

同様に、下側第２側板部３１６ｂは、第２テーパ部３１６１ｂを含む。第２テーパ部３１６１ｂは、下側第２側板部３１６ｂの上端部に設けられ、上側第２側板部３１６ａと接合される。第２テーパ部３１６１ｂにおいて、上端に向かうにつれて厚みが薄くなるように、表面は傾斜している。第２テーパ部３１６１ｂの上端の厚みは、上側第２側板部３１６ａの厚みｔａ２と同じである。

【0057】

第４実施形態の側ばり３０では、接合される２つの部材の端部の厚みが同じである。したがって、部材同士の溶接を簡易に行うことができる。

【0058】

なお、第４実施形態の側ばり３０では、下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂはそれぞれテーパ部を含むため、厚みが均一ではない。この場合には、下側第１側板部３１５ｂの厚みｔｂ１とは、下側第１側板部３１５ｂの最も大きい厚みを意味し、下側第２側板部３１６ｂの厚みｔｂ２とは、下側第２側板部３１６ｂの最も大きい厚みを意味する。

【0059】

［第５実施形態］
図１１を参照して、第５実施形態の側ばり３０を説明する。図１１は、第５実施形態に係る側ばりの横断面図である。本実施形態の例では、上側第１側板部３１５ａの下端及び下側第１側板部３１５ｂの上端を突合せ溶接によって接合する際、上側第１側板部３１５ａは、下側第１側板部３１５ｂと外面が面一になるように接合される。下側第１側板部３１５ｂの厚みｔｂ１は上側第１側板部３１５ａの厚みｔａ１よりも大きいため、この場合、上側第１側板部３１５ａ及び下側第１側板部３１５ｂの内面は面一にならない。同様に、上側第２側板部３１６ａは、下側第２側板部３１６ｂと外面が面一になるように接合される。これにより、側ばり３０の外観品質が向上する。

【0060】

各側板部の外面が面一となるように溶接する際には、上述した各実施形態で用いられた裏板とは異なる形状の裏板３８が用いられてもよい。図１２は、第５実施形態に係る側ばり３０の変形例を示す横断面図である。図１２に示される例では、裏板３８は段差面を有し、第１部材３１ａ及び第２部材３１ｂの両方に閉断面の内側から接触する。裏板３８のうち第１部材３１ａ（上側第１側板部３１５ａ及び上側第２側板部３１６ａ）と接触する部分の左右方向における寸法は、第２部材３１ｂ（下側第１側板部３１５ｂ及び下側第２側板部３１６ｂ）と接触する部分の左右方向における寸法よりも大きい。これにより、裏板３８を接触させた状態で溶接を行うことができるため、部材同士の溶接を効率的に行うことができ、溶接部の品質も高まる。

【0061】

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0062】

１０：鉄道車両
２０：台車
２１：台車枠
３０：側ばり
３１：本体
３１１：前端
３１２：後端
３１３：天板部
３１４：底板部
３１５：第１側板部
３１５ａ：上側第１側板部
３１５ｂ：下側第１側板部
３１６：第２側板部
３１６ａ：上側第２側板部
３１６ｂ：下側第２側板部
３２，３３：ばね帽
３５：第１湾曲領域
３６：第２湾曲領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】