JP4925699B2 - 軸箱支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両等の軸箱支持装置に関する。

鉄道車両等の軸箱支持装置は、台車枠に対して車軸を適切な位置に保持し、さらに上下方向の荷重を支持するものである。また、前後の車軸を平行に保ち、かつ輪軸の直進安定性と曲線転向性という相反する性能をバランス良く満たすために、輪軸を台車枠に対して前後左右方向に適切な剛性で弾性支持しなければならない。更に、経年劣化も最小限で保守に手数がかからないことが求められている。

図９は、従来の軸箱支持装置の一例を示す概略側面図である。ここで、軸箱支持装置１は、軸受３を介して輪軸２を回転自在に支持する軸箱４と、この軸箱４の直上に配置された軸バネ５と、軸バネ５と軸箱４の間に配置された円盤状の防振体７を備え、前記軸箱４を台車の進行方向で台車の中心寄りに突き出した、軸箱４と一体、あるいは締結部材によって一体に形成される支持腕６の反軸箱側と台車枠１４とを、回動（または揺動）可能に支持することによって車体の質量を負担すると共に軸箱と台車枠との間を緩衝する。軸受３は、内輪３ａ、転動体３ｂ、保持器３ｃ、外輪３ｄとから構成され、内輪に車軸２が圧入されており、外輪３ｄは軸箱４に納められている。このような軸はり方式の軸箱支持装置では、軸箱４上にある軸バネ５，軸箱体を経由して軸受３に荷重Ｒが作用する。軸受内部では、荷重は外輪３ｄ、転動体３ｂ、内輪３ａに伝えられ、内輪３ａに圧入された車軸２に伝えられる。外輪３ｄは、軸箱に接しており、回転しないため荷重を受ける部分（負荷圏）が固定であるが、転動体３ｂや内輪３ａは車軸２とともに回転するために、転動体３ｂの転動面、内輪軌道面の全面で荷重を受ける。ここで、転動面とは、転動体３ｂが転がる面を意味し、外輪軌道面は内側の面を、内輪軌道面は外側の面をいう。このような方式の軸受における荷重測定の技術として、下記の特許文献１に記載されたものがある。
特開２００４−２１９１６１号公報

しかしながら、上記従来の軸箱支持装置では、以下の問題が残されている。すなわち、従来の軸箱支持装置では、円盤状の防振体７を介して軸受に荷重がかかっていた。このため、外輪、内輪、転動体にはく離や摩耗を起こさせる可能性があった。
はく離や摩耗が発生すると、軸受のグリースに金属粉が混じり、金属粉の混入したグリースが循環すると、さらに摩耗が進行する。この摩耗の進行により異常発熱や回転不能を引き起こし、軸受の寿命を短くするという問題が存在した。また、これらの問題発生を防止し、安全性を確保するために、グリースの交換を頻繁に行ったり、軸受の交換を頻繁に行う必要があった。
そこで、軸受３における荷重分布を調べた結果、図８に示すようなものであることが判った。今、１つの転動体に注目すると、車軸が回転し転動体が負荷圏を通過する時だけ、その転動体に荷重がかかる。この例の場合、転動体が真上の位置になった時に外輪、内輪、転動体のそれぞれで最大の負荷を受ける。この最大値を最大転動体荷重といい、その最大値を低減することが新たな課題として明確になった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、軸受の負荷圏を広くすることにより、荷重を分散させ最大転動体荷重を低減させることで耐用寿命を延長して、安全性を確保するとともに、保守点検に手数がかからない軸箱支持装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の軸箱支持装置は、軸受を介して輪軸を回転自在に支持する軸箱と、この軸箱の直上で台車枠との間に配置された軸バネと、この軸バネと軸箱との間に配置された防振体とを備え、前記軸箱を台車の進行方向で台車中心寄りに突き出した、軸箱と一体、あるいは締結部品によって一体に形成される支持腕の反軸箱側と台車枠とを、回動可能に支持することによって、車体の質量を負担するとともに軸箱と台車枠との間を緩衝する軸箱支持装置において、前記防振体と軸箱との間に、スペーサが配置され、前記スペーサは前記軸箱と一体に形成されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる軸箱支持装置は、前記スペーサが、前記軸箱の直上で前後方向に離隔して２分割して配置されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる軸箱支持装置において、前記スペーサは車両の進行方向の前後に２分割された直線状ブロックであることが好ましい。さらにブロックより中央部を薄くするか、前後に位置するブロックに板を重ねて、中央部を薄くしても良い。

前記スペーサは、防振体と一体的に形成されたものであってもよい。また、前記スペーサは軸箱と一体的に形成されたものでもよく、さらに板材より中央部を薄くするか、前後に位置する部分に板を重ねて、中央部を薄くしても良い。

本発明の軸箱支持装置によれば、軸受を介して輪軸を回動可能に支持する軸箱と、この軸箱の直上で台車枠との間に配置された軸バネと、台車枠に回動可能に支持され前記軸箱を側方から支持する支持腕と、前記軸バネと軸箱の間に配置された防振体とを備え、前記防振体と軸箱と間にスペーサを配置して負荷圏を広くしたので、最大転動体荷重を低減させることができる。したがって、軸受の耐用寿命を延長して、安全性を確保するとともに、保守点検の手数を削減することができる。

以下、本発明にかかる軸箱支持装置の第１の実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
本実施形態による軸はり方式の軸箱支持装置１０は、軸受１２を介して輪軸１１を回動可能に支持する軸箱１３と、この軸箱１３の直上で台車枠１４との間に配置された軸バネ１５と、軸バネ１５と軸箱１３との間に配置された防振体１７とを備え、前記軸箱１３を台車枠１４の進行方向で台車枠１４の中心寄りに突き出した、軸箱１３と一体、あるいは締結部品によって一体に形成される支持腕１６の反軸箱側と台車枠１４とを、回動（または揺動）可能に支持するように配置されている。
この実施形態における前記防振体１７は、ドーナツ状の円盤で、鋼板にゴムを接着させたものであり、約２０ｍｍの厚さである。

この実施形態におけるスペーサ１８は、車両の進行方向の前後に２分割されて配置されている。また、スペーサ１８の形状は、直線状ブロックである。

以上のように構成した本実施の形態の軸箱支持装置１０によれば、図２に示すように軸バネ１５に荷重Ｒがかかると、スペーサ１８で車両の進行方向の前後に２分割されて、軸箱１３に伝達する。このため、軸受の転動体荷重の分布が図４に示すようになり、負荷圏は円周方向に広がり、最大転動体荷重を低減することができる。したがって、外輪、内輪、転動体のはく離や摩耗を抑え、軸受の寿命を延長することができる。このため、軸受の交換頻度を著しく少なくすることができ、保守点検の手数を削減できる。

図５、６は本発明の第２実施形態を示すものである。
この実施形態は、防振体とスペーサが一体的に形成された構造の例である。防振体１７’は鋼板１７’ａと、ゴム１７’ｂから構成され、ゴム１７’ｂの軸箱に接する部分が車両の進行方向の前後に分離した構造となっている。
この場合、図６に示すように鋼板１７’ａにゴムの変形を防止する構造を設けることが好ましい。

図７は本発明の第３実施形態を示すものである。
この実施形態は、軸箱１３’がスペーサと一体的に形成された構造の例である。軸箱上面にスペーサに相当するブロック状の突起が車両の進行方向の前後に隔離して設置されている。

なお、本発明は上記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において種々の変更を加えることが可能である。
また、対象とする軸受は、深溝玉軸受や円筒ころ軸受、円錐ころ軸受等である。また、対象とする軸箱は、軸はり方式の軸箱を含め荷重が軸受の直上から作用する形式の軸箱である。

本発明にかかる軸箱支持装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 同軸箱支持装置を示す概略側面図である。 同軸箱支持装置を示す概略平面図である。 同軸箱支持装置における軸受の転動体荷重分布を示す説明図である。 本発明にかかる軸箱支持装置の第２実施形態を示す概略側面図である。 同防振体の概略側面図である。 本発明にかかる軸箱支持装置の第３実施形態を示す概略側面図である。 軸受の転動体荷重分布を示す説明図である。 従来の軸箱支持装置の一例を示す概略側面図である。

符号の説明

１０ 軸箱支持装置１１ 輪軸
１２ 軸受 １３ 軸箱
１４ 台車枠 １５ 軸バネ
１６ 支持腕 １７ １７’ 防振体
１８ スペーサ

Claims (4)

1. 鉄道車両用台車の軸箱支持装置に関し、軸受を介して輪軸を回転自在に支持する軸箱と、
   この軸箱の直上で台車枠との間に配置された軸バネと、
   この軸バネと軸箱との間に配置された防振体とを備え、
   前記軸箱を台車の進行方向で台車中心寄りに突き出した、軸箱と一体、あるいは締結部品によって一体に形成される支持腕の反軸箱側と台車枠とを、回動可能に支持することによって、車体の質量を負担するとともに軸箱と台車枠との間を緩衝する軸箱支持装置において、
   前記防振体と軸箱との間に、スペーサが配置され、
   前記スペーサは前記軸箱と一体に形成されたことを特徴とする軸箱支持装置。
2. 前記スペーサは、車両の進行方向の前後に離隔して２分割して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の軸箱支持装置。
3. 前記２分割された各スペーサはそれぞれ前記防振体を支持し、それぞれ、一枚の板状で、片面の中央部が凹面に構成され、軸箱と接する面が凹面で軸箱の車両進行方向中央に凹面を配置したことを特徴とする請求項２に記載の軸箱支持装置。
4. 前記スペーサは防振体と一体に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の軸箱支持装置。

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