(57)【要約】【課題】強度と薄さを兼ね備えたコンパクトな軸ばね座を備えた軸箱支持装置を得る。【解決手段】軸受１を介して輪軸２を回転自在に支持する軸箱３と、この軸箱３と台車枠４とを相対変位が可能なように支持する緩衝ゴム８と、前記軸箱３と前記台車枠４との間に、コイルばね５及び防振ゴム６と、これら両者間に介在する軸ばね座７を備えた鉄道車両用軸箱支持装置である。前記軸ばね座７が、円盤部７ａの一方の面に、前記コイルばね５の内面に挿入する円筒部７ｂを突出させたもので、前記円筒部７ｂの一部に切り欠き７ｂｂを設けている。円筒部７ｂの一部に設けた切り欠き７ｂｂは、コイルばね５の立ち上がり部５ｃを含む近傍に設けることが望ましい。【効果】より薄くてコンパクトな軸ばね座を備えた軸箱支持装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受を介して輪軸を回転自在に支持する軸箱と、
この軸箱と台車枠とを相対変位が可能なように支持する支持部と、
前記軸箱と前記台車枠との間に、コイルばね及び防振ゴムと、これら両者間に介在する軸ばね座を備えた鉄道車両用軸箱支持装置であって、
前記軸ばね座が、板状部の一方の面に、前記コイルばねの内面に挿入する円筒状部を突出させたもので、前記円筒状部の一部に切り欠きを設けていることを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置。
【請求項２】
前記円筒状部の一部に設けた切り欠きが、前記コイルばねの立ち上がり部を含む近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用軸箱支持装置。
【請求項３】
前記円筒状部の一部に設けた切り欠きは、前記板状部側にのみ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用軸箱支持装置。
【請求項４】
前記板状部の、前記円筒状部が形成された面と反対側の面に、前記防振ゴムを支持するための環状部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鉄道車両用軸箱支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用台車の軸箱支持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉄道車両用台車の軸箱支持装置は、軸箱と台車枠の間に、コイルばねと防振ゴムからなる軸ばねを備えている。特に、近年の旅客車両用台車では、コイルばねと防振ゴムを直列に設置することが多いので、両者を適切に保持するため、軸ばね座が設けられている。
【０００３】
この軸ばね座には、車体を保持する大きな荷重が上下方向に作用するため、十分な強度を求められる一方、特に上下方向の設置スペースの制約から、厚みを薄くコンパクトにすることが求められる。
【０００４】
このような軸ばね座について、特許文献１には、軸ばね座と防振ゴムに形成した液室を、オリフィスを有する通路で連通した技術が開示されている。この技術の場合、防振ゴムが変形したときに、液室内の液体がオリフィスを通って軸ばね座の液室に移動することで振動を減衰し、制振性を向上させる。
【特許文献１】特開２００４−１６１４号公報
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示された技術は、防振ゴムの中に液室を形成して液体を満たすので、防振ゴムの厚みが厚くなり、軸箱支持装置の上下方向を薄くコンパクトにすることはできない。また、軸ばね座の薄肉化についての記載や示唆はない。
【０００６】
また、特許文献２には、軸はり式軸箱支持装置において、軸ばねと軸箱の間に前後方向に離隔してスペーサを設け、軸ばねから作用する上下荷重を軸箱の前後に作用させて、軸箱に保持されるベアリングに、前記上下荷重を均等に作用させる技術が開示されている。
【特許文献２】特開２００７−２６１２９２号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献２で開示された技術は、軸ばねと軸箱の間にスペーサを介在させるので、軸箱支持装置の上下方向を薄くコンパクトにすることができない。また、軸ばね座の薄肉化についての記載や示唆はない。
【０００８】
また、特許文献３には、ウイング式軸箱支持装置において、省スペース化を実現するため、コイルばねの上方の台車枠に凹部を形成し、台車枠の内部にコイルばねの一部を収容する技術が開示されている。
【特許文献３】特開２００２−２１１３９４号公報
【０００９】
この特許文献３で開示された技術は、軸箱支持装置の上下方向の省スペース化が図れるが、台車枠の内部にコイルばねの一部を収容する凹部を形成するので、台車枠の構造が複雑になって、製作工数が増加する。また、軸ばね座の薄肉化についての記載や示唆はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の軸箱支持装置では、強度と薄さを兼ね備えたコンパクトな軸ばね座を有する軸箱支持装置はないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の鉄道車両用軸箱支持装置は、
強度と薄さを兼ね備えたコンパクトな軸ばね座を備えた軸箱支持装置を得るために、
軸受を介して輪軸を回転自在に支持する軸箱と、
この軸箱と台車枠とを相対変位が可能なように支持する支持部と、
前記軸箱と前記台車枠との間に、コイルばね及び防振ゴムと、これら両者間に介在する軸ばね座を備えた鉄道車両用軸箱支持装置であって、
前記軸ばね座が、板状部の一方の面に、前記コイルばねの内面に挿入する円筒状部を突出させたもので、前記円筒状部の一部に切り欠きを設けていることを最も主要な特徴としている。
【００１２】
本発明の鉄道車両用軸箱支持装置は、コイルばねから作用する荷重によって局所的な高応力が生じる、コイルばねを支持する円筒状部の一部を切り欠くので、応力集中を低減することができる。従って、全体の機能を維持したまま、薄くてコンパクトな軸ばね座を得ることができる。
【００１３】
前記円筒状部の一部に設ける切り欠きは、コイルばねの立ち上がり部を含む近傍に設けることが効果的であり、より望ましい。
【００１４】
本発明の鉄道車両用軸箱支持装置において、板状部の、円筒状部が形成された面と反対側の面に、防振ゴムを支持するための環状部を形成した場合には、防振ゴムの固定が容易に行えるので、望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軸ばね座の局所的な高荷重が作用する位置の応力を低減することができるので、より薄くてコンパクトな軸ばね座を備えた軸箱支持装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の新しい着想と、この新しい着想から課題の解決に至るまでの経過と共に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて説明する。
【００１７】
軸箱支持装置では、例えば図５に示すように、軸受１を介して輪軸２を回転自在に支持する軸箱３は、緩衝ゴム８を介して台車枠４に相対変位が可能なように支持されている。そして、前記軸箱３と台車枠４との間に、コイルばね５と防振ゴム６が設けられ、これらの間に軸ばね座７を介在させて両者５，６を適切に保持している。
【００１８】
現状、この軸ばね座７は、図６に示すように、円盤部７ａの両面に円筒部７ｂ，７ｃを突出させた形状をしている。そして、前記円筒部７ｂ，７ｃのうちの一方の円筒部７ｂがコイルばね５の内面５ａを案内し、他方の円筒部７ｃが防振ゴム６の内面６ａを案内することで、コイルばね５と防振ゴム６を保持している。
【００１９】
これら円筒部７ｂ，７ｃにより、コイルばね５と防振ゴム６を適切に保持するためには、コイルばね５の内面５ａと円筒部７ｂの外面７ｂａの間、および防振ゴム６の内面６ａと円筒部７ｃの外面７ｃａの間の隙間を小さくする必要がある。
【００２０】
この場合、材質がゴムの防振ゴム６は、任意の形状に形成することが容易であるため、防振ゴム６の内面６ａと円筒部７ｃの外面７ｃａの間の隙間を小さくしても、前記の円盤部７ａと円筒部７ｃを接合する部分の曲率を大きくすることができる。
【００２１】
しかしながら、コイルばね５は、棒状の素材をコイル状に巻いて、その両端を平坦に加工しているので、ばねの端部では両端の平坦部５ｂと内面５ａとの曲率が小さくなり、直角に近い状況になる（図６（ｂ）参照）。
【００２２】
この場合、コイルばね５の内面５ａと円筒部７ｂの外面７ｂａの間の隙間を小さくすると、コイルばね５との干渉を避けるため、前記の円盤部７ａと円筒部７ｂの接合部の曲率をコイルばね５の端部の曲率よりもさらに小さくする必要がある。従って、円盤部７ａと円筒部７ｂを滑らかに接合することができない。
【００２３】
このような軸箱支持装置では、コイルばね５を介し、軸ばね座７に上下方向の荷重が作用した場合、防振ゴム６と直列に位置する円筒部７ｂの、コイルばね５の端部、特に円盤部７ａから立ち上がる付近で局所的に高荷重が作用することになる。
【００２４】
これは、前記円盤部７ａが薄い場合、防振ゴム６が存在すると、大きな上下偏荷重が作用するコイルばね立ち上がり部近傍が、部分的に沈みこんで曲げひずみが発生し、円盤部７ａと円筒部７ｂ間の曲率の小さな接合部に高応力が発生するためである。なお、防振ゴム６はコイルばね４の上部、下部の何れかに配置されるが、何れの場合でも前記と同様の現象が発生する。
【００２５】
一方、軸ばね座７の円盤部７ａと円筒部７ｂは、同材質で強度は等しいため、前記局所的な高荷重が作用する部位に高応力が発生する。従って、従来は、局所的な高応力に耐えることができるよう、軸ばね座７の全体を大きく厚くし、強度を向上させていたので、軸ばね座７の厚さが厚くならざるを得なかった。
【００２６】
そこで、本発明では、例えば図１に示すように、軸ばね座７を形成する円盤部７ａの一方の面に突出させた、コイルばね５の内面５ａに挿入する円筒部７ｂの一部分に、コイルばね５の設置機能を損なわない程度の切り欠き７ｂｂを設けている。
【００２７】
より具体的には、前記円筒部７ｂにおけるコイルばね５の立ち上がり部５ｃを含む近傍に、円筒部７ｂの長手方向全域に亘る切り欠き７ｂｂを設け、円盤部７ａと円筒部７ｂの間の応力集中の原因となっている円筒自体を局所的に無くしている。
【００２８】
また、図１では、円盤部７ａの他方の面にも円筒部７ｃを突出させ、この円筒部７ｃで防振ゴム６を支持するものを示している。
【００２９】
この図１に示した軸ばね座７を採用した場合は、コイルばね５から作用する荷重によって円筒部７ｂにおけるコイルばね５の立ち上がり部５ｃを含む近傍に局所的な高荷重が作用しても、当該部分に局所的な応力集中が生じることを抑制できる。
【００３０】
従って、軸ばね座７の機能を維持したまま、軸ばね座７に作用する応力の均等化が図れることになって、円盤部７ａの厚みを薄くできて、コンパクトにすることができる。
【００３１】
ちなみに、本発明の効果を確認するために、図２に示した方法で、応力集中の発生が予想されるコイルばね５の立ち上がり部５ｃを含む近傍に作用する荷重を測定した（図３参照）。荷重は、油圧ジャッキ１１によってコイルばね５から軸ばね座７に２０kNの静荷重を付与した場合の結果を、歪みゲージで測定することにより行った。
【００３２】
なお、図２中の１２は台車枠に相当する治具、１３は定盤、１４は前記治具１２と油圧ジャッキ１１の先端に取り付けたシリンダ１５の間に介在させたロードセルである。
【００３３】
下記表１に、各測定箇所における最大応力を示すが、本発明の軸ばね座を使用した場合、従来の軸ばね座を使用した場合に対し、最大応力は３０７MPaから１７６MPaと、４０％程度低減した。この応力低減効果により、軸ばね座７の円盤部７ａの厚みを薄くでき、軸ばね座７をコンパクトにすることができる。
【００３４】
【表１】
2010111327.tif 000003
【００３５】
本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００３６】
例えば図１の例の場合、円筒部７ｂの切り欠き７ｂｂは、コイルばね５の立ち上がり部５ｃを含む近傍を長手方向全域に亘って設けているので、コイルばね５と軸ばね座７の円筒部７ｂとの遊びが増し、コイルばね５の案内機能が低下することが懸念される。
【００３７】
従って、図４に示すように、円筒部７ｂの円盤部７ａ側のみに切り欠き７ｂｂを設け、長手方向における反対の側を残すことにより、コイルばね５の案内機能を維持しつつ、応力集中を防ぐようにしても良い。
【００３８】
また、図１や図４の例では、軸ばね座７は、円盤部７ａの両面に円筒部７ｂ，７ｃを突出させた形状のものについて説明しているが、円筒部７ｂ，７ｃを突出させる円盤部７ａは板状部としても良い。必ずしも円盤状でなくても、板状であればその形状は問わない。
【００３９】
さらに、コイルばね５を支持する円筒部７ｂも、例えば先端付近にかけて部分的にテーパが形成されているような形状や、円筒を２段重ねた形状で先端側の直径を小さくしたものでも良い。すなわち、上述の板状部（円盤部７ａ）側に適正な直径を有する円筒状部を形成できるものであれば良い。防振ゴム６を支持する円筒部７ｃも、防振ゴム６を支持できる環状を有する環状部であれば円筒でなくても、どのような形状でも良い。
【００４０】
またさらに、前記防振ゴム６を支持する円筒部７ｃは必須の構成要件ではなく、防振ゴム６を別の板状部材等で挟んで固定するものでも良い。また、軸ばね座７の一部に突起を設けて支持するものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の鉄道車両用軸箱支持装置の構成要素である軸ばね座の第１の例を説明する図で、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は底面から見た図である。
【図２】静荷重試験を説明する図である。
【図３】静荷重試験における測定点を示した図で、（ａ）は本発明の軸ばね座の第１の例、（ｂ）は従来の軸ばね座の例を示した図である。
【図４】本発明の鉄道車両用軸箱支持装置の構成要素である軸ばね座の第２の例を説明する図で、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図、（ｃ）は底面から見た図である。
【図５】鉄道車両用軸箱支持装置を説明する図で、（ａ）は車両の側面から見た図、（ｂ）は軸箱部分の拡大図である。
【図６】従来の鉄道車両用軸箱支持装置の構成要素である軸ばね座を説明する図で、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    軸受
２    輪軸
３    軸箱
４    台車枠
５    コイルばね
５ａ    内面
５ｃ    立ち上がり部
６    防振ゴム
７    軸ばね座
７ａ    円盤部
７ｂ    円筒部
７ｂｂ    切り欠き
７ｃ    円筒部
８    緩衝ゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010111327.tif 000008
【図６】
2010111327.tif 000009