JPS6343265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はとくに鉄道車両の台車の構成のう
ち、車軸を支持する機構に関する。

（従来技術） 従来、鉄道車両に代表される多軸台車では、車
軸を支持する構造として最長軸距間以上の長さの
側梁を設け、この側梁を中央部で連結して、台車
枠を構成する一方、車軸端部に設けた軸箱と側梁
との間にばね等の弾性体を介して結合し、台車に
作用する負荷は、側梁から主として鉛直方向に軸
箱に対して作用させる方式がほとんどであつた。

このため、側梁はどうしても最長軸距離間以上
の長さを要し、その分台車が大きくなる上、重量
も大きく、小型軽量化を図つて性能を向上するこ
とに限界が生じる。

これを解決する手段として側梁の中央部と軸箱
を連結する軸はりを設けて前後方向の力を分担
し、弾性体を斜に傾けて配置して上下方向の荷重
を分担させ、これによつて側梁の長さを小さくす
る試みがなされている。この方式の例として特公
昭31−6662号や特開昭54−113117号がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、これらの先行技術にはつぎのような問
題点がある。

まず特公昭31−6662号では、弾性体が側梁の中
にあり軸はりに設けた分岐腕で弾性体であるバネ
を押している。しかも分岐腕は軸はりから分岐し
ているため、台車に荷重がかかると軸はりに上下
方向の曲げの力がかかり、同時に分岐腕も曲げ応
力を受ける。このため軸はりと分岐腕は強度向上
を要し重量が大きくなる。

一般に車両はバネ下重量を軽くすると車両の振
動特性が改善されるが、この方式では逆に重くな
る。また車輪の負荷荷重はバネ押し力に変換され
るが、その大きさは軸はりを側梁に結合するピン
回りのモーメントとして与えられるから、特殊な
設計をしない限り一般に負荷荷重に対しバネ押し
力は極めて大きくなる。このためバネ定数を大き
くせざるを得なくなつてバネは硬くなり、乗り心
地を良くすることができなくなるなどの問題点を
もつている。

一方、特開昭54−113117号では、その構成上の
制約から軸はりが下ぞりとなり、また車軸中心は
軸はりと側梁との結合ピンの中心より必ず下側に
なければならない。そのため軸はりに前後方向の
力が作用すると軸はりは座屈をおこし、これに耐
えるためには軸はりの強度を向上する必要がある
ためその重量は大きくなる。

しかも上下する車軸に対して摩擦によるダンピ
ング力が車軸中心と結合ピン中心との間で作用す
るため、一そう軸はりの座屈を助長する。また軸
バネとして用いているゴムは軸はりの円弧状運動
に従つて前後方向に転動すると明細書にあるとお
り、上下方向荷重の軸はりの負荷点が常に変化す
る。これは軸はりに上下方向の曲げの力を生ずる
ので、結局前者の方式と変わりのないものとなつ
て、所期の目的である小型軽量化に寄与しないこ
とになる。

（問題点を解決するための手段） この発明は、以上のような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、第１の発明は、
側梁と、該側梁の一端に第１の軸で結合した第１
の部材と、該第１の部材の他端に剛結合した軸箱
と、前記側梁の他端に第２の軸で結合し、前記軸
箱に第３の軸で結合した第２の部材とで成り、該
第２の部材は弾性体を含み、台車の定常的な載荷
状態で、前記軸箱の車軸中心と前記第１の軸の中
心とを結ぶ線が前記載荷状態で変動し得る範囲で
水平となり、前記第２の軸の中心を頂点とし、前
記第３の軸の中心を車軸中心と前記第２の軸の中
心とを結ぶ線上に設け、前記第２の軸の中心と車
軸中心とを結ぶ線が斜め、すなわちその結ぶ線
と、前記車軸中心と第１の軸の中心とを結ぶ線と
のなす角が鋭角を形成するように配設された軸箱
支持装置である。

また、第２の発明は、側梁と、該側梁の一端に
軸で結合した第１の部材と、該第１の部材の他端
に剛結合した軸箱と、該軸箱と前記側梁の他端と
の間に設けた第２の部材とで成り、該第２の部材
は弾性体を含み、台車の定常的な載荷状態で、前
記軸箱の車軸中心と前記軸の中心とを結ぶ線が前
記載荷状態で変動し得る範囲で水平となり、前記
側梁の他端を頂点とし前記第２の部材の中心線は
車軸中心を通り、該中心線と前記軸の中心を通る
垂線との交点が前記弾性体のほゞ中央となり、前
記第２の部材の中心線が斜め、すなわち該中心線
と、前記車軸中心と前記軸の中心とを結ぶ線との
なす角が鋭角を形成するように配設された軸箱支
持装置である。

（作用） 次にこの発明の作用を説明する。第１および第
２の発明において、第１の部材と第２の部材なら
びに側梁は車軸中心と第１および第２の軸を中心
とした三角状に構成する。これによつて側梁の長
さは最長軸距未満となつて小型軽量化が図れる。

第１の部材はほぼ水平に、また第２の部材は斜
に配置されているため、定常状態では第１の部材
には引張力、第２の部材には圧縮力、側梁には下
そり方向に曲げモーメントが作用する。台車の駆
動力や制動力によつて第１の部材には水平方向に
引張力あるいは圧縮力も作用するが、通常の場
合、力は定常状態で作用する引張力に対して1/5
〜1/10程度と小さいので、第１の部材は引張応力
が作用し続けることになり、上下方向の座屈や曲
げに対する考慮が不用となる。

一方、第２の部材はいかなる場合にも圧縮力が
作用するので座屈に対する考慮は必要であるが、
弾性体を含む構成であるため、この部材によつて
車両の上下振動に対して追随機能することができ
る。第２の部材は全体が座屈しないように構成す
ればその両端部は軸結合でよく、もし座屈する心
配があれば、その両端部は軸の他に面による結合
とすることで所期の目的が達成できる。

（実施例） 第１ないし第３図は第１の発明に関し、第４、
第５図は第２の発明に関する図である。

第１および第２図で、台車の側梁１はその中央
部で車体８をまくらばね７で支持している。その
一端Ａに第１の軸１９で結合した第１の部材３が
あり、この第１の部材３は軸箱５と剛結合してい
る。

側梁１の他端Ｂには第２の軸２４があり、軸箱
５にも第３の軸２５があつて、この２つの軸２
４，２５で第２の部材と結合している。軸箱の車
軸４の中心２６と第１および第２の軸１９，２４
の各中心とは、おのおの三角形の頂点をなし、車
軸中心２６と第１の軸１９の中心とを結ぶ線３ａ
は台車の定常的な載荷状態でほぼ水平になるよう
にする。このとき、第３の軸２５の中心は第２の
軸２４の中心と車軸中心２６とを結ぶ線２ａ上に
構成する。

このような構成では、車輪６と側梁１とが相対
的に上下動すると軸箱５と一体となつた第１の部
材３は第１の軸１９を中心として回転運動する。
このとき、第２の部材２は必然的に伸び縮みしな
ければならないが、この部材は弾性体を含む構成
であるため、このような動きを吸収することがで
きる。

第３図は第２の部材２の実施例で、内軸１４と
外筒１５の間に弾性体１６を設けてあり、内軸は
若干の先細りのテーパ状となつており、外筒もこ
れに対応して奥細りの筒になつている。

この第２の部材２に圧縮力が作用すると弾性体
１６は図の左右方向のせん断力を受け、内部応力
としてこれを吸収する。圧縮力が大きくなると外
筒１５と内軸１４との間隔が小さくなるので、弾
性体１６は半径方向にも圧縮力をうけて、変形や
座屈に対して次第にばね定数すなわち抵抗力が大
きくなるよう作用する。

内軸１４には端金１８、外筒１５には同じく端
金１７が設けられており、おのおの軸２５と２４
によつて軸箱５と側梁１の他端に結合される。軸
結合のため第２の部材２は座屈を考慮する必要が
あるが、内軸１４と外筒１５の関係は十分深く重
なり合つており、その間に設けた弾性体１６が十
分な抵抗力を発生するので座屈の防止が図れる。
また、軸箱の上下動に伴い、第３の軸２５の中心
が線２ａから外れることもあるが、この量は通常
の台車では極めて小さく無視し得る。

一方、台車に駆動力や制動力が作用すると第１
の部材３に水平方向の圧縮力が作用することもあ
るが、この力は通常の設計では定常状態で作用し
ている引張力に対して十分小さく、たとえ作用し
ても内部応力は引張応力となるので、第１の部材
は圧縮による座屈や上下方向の曲げ力を無視した
設計ができる。この結果、部材が小さくかつ軽量
化が行え、とくにバネ下重量の軽減で車両性能が
向上する。さらに第２の部材に弾性体を組込むこ
とができるので、台車全体の構造が簡素化して、
保守も容易となる。

第４および第５図で、第１の部材の構成は第１
の発明と同じであるが第２の部材の構成が異な
る。第２の部材２は弾性体１６を含んで構成して
いるが、この実施例では弾性体１６ａを幾層にも
重ねてあるため、圧縮力の作用で座屈する場合が
ある。このため、第２の部材２はその両端の側梁
の他端Ｂおよび軸箱５との結合に軸を用いていな
い。

第４図では線Ｘ−Ｘに直角な面で当接させて固
定しており、その寸法を適正に設計することで座
屈を防止するとともに若干の曲げ変形を許容する
ものである。

ここでいう曲げ変形とは軸箱の上下動の量δ₁お
よびδ₂によつて第２の部材の弾性体の全長が変化
してその圧縮方向の中心線ａ−ａがａ−ｂあるい
はａ−ｃのように変化することに起因するもので
ある。このａ−ｂ、あるいはａ−ｃの部分は弾性
体１６ａで構成されているため、その形状はほぼ
円弧に近く、よつて弾性体１６ａはその全長にわ
たつてほぼ一定の曲げモーメントが発生する。

ここで弾性体１６ａの中心を通る線Ｘ−Ｘに対
して、軸１９の中心を通る垂線Ｙ−Ｙの交点ｄを
弾性体１６ａのほぼ中央となるように設定するの
がよい。その理由は軸１９を中心に軸箱が上下動
すると線X₁−X₁あるいはX₂−X₂がＸ−Ｘと交わ
る点が交点ｄの付近となつて、弾性体１６ａの変
形を無理なく達成できるからである。第５図はこ
の関係を示しており、弾性体１６ａの全長ｈ＋h¹
においてｈ≒h¹とするのがよい。このように、第
１、第２の発明によつてどのような弾性体でも自
由にその構成を選択することができる。

第６図は第１、第２の両発明に適用できるもの
で、軸１９の部分の結合状態の実施例の一つであ
る。ここで側梁１と第１の部材３とはボルト２３
で結合されるが、第１の部材３に圧入されたブシ
ユ２１とその内側に設けた筒形防振ゴム２０、な
らびに左右方向の横圧を受けるためのフランジ付
ブシユ２２とこれに係合する側梁１は、それぞれ
互いに摺動回転せず、軸箱５の上下運動は筒形防
振ゴム２０のねじれ変形で吸収する。

これは軸が摺動すると摩耗が発生するため、こ
れを防止するもので、第１の部材の回転量はさほ
ど大きくないのでこうした構成が可能となる。し
かも車輪６の左右の上下変位に差が生じても、防
振ゴム２０を介在させてあるので十分この動きを
吸収できる。

（発明の効果） この発明によれば、側梁と第１の部材および第
２の部材で三角状に軸箱支持装置を構成したの
で、 (1) 側梁を最長軸距長未満にして小型軽量化が図
れる。

(2) 第１の部材に上下方向の曲げ力が作用せず、
座屈を考慮する必要がないので、その分小型軽
量化が図られ、車両性能も向上する。

(3) 第２の部材に弾性体を組込むことができるの
で、台車の全体構造が簡素化して、保守もこの
部分のみを外せばよいので容易となる。

(4) 第１の発明では第２の部材を軸結合で実施で
き、第２の発明では第２の部材を面当接による
結合で実施できる。

など、弾性体の構成を自由に変化させることがで
き、適用性が広くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の発明の一実施例
を示す側面図、第２図は第１図のものの平面図、
第３図は第２の部材の実施例を示す断面図、第４
図は本発明における第２の発明の一実施例を示す
側面図、第５図は第４図においてその動きを示す
図、第６図は第１の部材と側梁との結合の実施例
を示す断面図である。 １……側梁、２……第２の部材、２ａ，３ａ，
Ｘ−Ｘ，X₁−X₁，X₂−X₂，Ｙ−Ｙ……線、３…
…第１の部材、４……車軸、５……軸箱、６……
車輪、７……まくらばね、８……車体、１４……
内軸、１５……外筒、１６，１６ａ……弾性体、
１７，１８……端金、１９……第１の軸、２０…
…筒形防振ゴム、２１……ブシユ、２２……フラ
ンジ付ブシユ、２３……ボルト、２４……第２の
軸、２５……第３の軸、２６……車軸中心、Ａ…
…一端、Ｂ……他端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側梁と、該側梁の一端に第１の軸で結合した
   第１の部材と、該第１の部材の他端に剛結合した
   軸箱と、前記側梁の他端に第２の軸で結合し、前
   記軸箱に第３の軸で結合した第２の部材とで成
   り、該第２の部材は弾性体を含み、台車の定常的
   な載荷状態で、前記軸箱の車軸中心と前記第１の
   軸の中心とを結ぶ線が前記載荷状態で変動し得る
   範囲で水平となり、前記第２の軸の中心を頂点と
   し、前記第３の軸の中心を車軸中心と前記第２の
   軸の中心とを結ぶ線上に設け、前記第２の軸の中
   心と車軸中心とを結ぶ線が斜め、すなわちその結
   ぶ線と、前記車軸中心と第１の軸の中心とを結ぶ
   線とのなす角が鋭角を形成するように配設された
   ことを特徴とする軸箱支持装置。 ２ 第１の部材と側梁との結合を、ブシユと筒形
   防振ゴムとフランジ付ブシユを介して回転摺動不
   能にボルト結合したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の軸箱支持装置。 ３ 側梁と、該側梁の一端に軸で結合した第１の
   部材と、該第１の部材の他端に剛結合した軸箱
   と、該軸箱と前記側梁の他端との間に設けた第２
   の部材とで成り、該第２の部材は弾性体を含み、
   台車の定常的な載荷状態で、前記軸箱の車軸中心
   と前記軸の中心とを結ぶ線が前記載荷状態で変動
   し得る範囲で水平となり、前記側梁の他端を頂点
   とし前記第２の部材の中心線は車軸中心を通り、
   該中心線と前記軸の中心を通る垂線との交点が前
   記弾性体のほゞ中央となり、前記第２の部材の中
   心線が斜め、すなわち該中心線と、前記車軸中心
   と前記軸の中心とを結ぶ線とのなす角が鋭角を形
   成するように配設されたことを特徴とする軸箱支
   持装置。 ４ 第１の部材と側梁との結合を、プシユと筒形
   防振ゴムとフランジ付ブシユを介して回転摺動不
   能にボルト結合したことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の軸箱支持装置。