(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用の台車（１００）であって、
それぞれが軸箱（２Ａ、２Ｂ）によって支持された少なくとも２つの車輪（１Ａ、１Ｂ）と、
前記軸箱（２Ａ、２Ｂ）を機械的に連結するサイドフレーム（５）と、
前記軸箱（２Ａ、２Ｂ）間に延び、鉄道線路のレール（Ｒ２）に電流を送る装置（８）を支持するビーム（７）と、
を含む台車（１００）において、
前記ビーム（７）は、曲線（Ｌ７）に沿って延び、前記曲線（Ｌ７）は、前記曲線（Ｌ７）に沿って連続的に変化する曲率を有することと、
前記ビーム（７）は、金属合金でできており、前記曲線（Ｌ７）に垂直な溶接部を有さないことと、
前記曲線（Ｌ７）に沿って、前記曲線（Ｌ７）に接する曲線円（Ｃ）の中心は、前記曲線（Ｌ７）を通るとともに前記車輪（１Ａ、１Ｂ）の回転軸（Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂ）に平行な曲面（Ｓ）の中心側に位置することと、
を特徴とする台車（１００）。
【請求項２】
前記曲線円（Ｃ）の前記中心が前記曲面（Ｓ）の下に位置することを特徴とする、請求項１に記載の台車（１００）。
【請求項３】
前記曲線（Ｌ７）は、前記車輪（１Ａ、１Ｂ）の前記回転軸（Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂ）に垂直な平面（Ｐ）に包含される方向（Ｄ）に湾曲することを特徴とする、請求項１または２に記載の台車（１００）。
【請求項４】
前記ビーム（７）は、中空であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の台車（１００）。
【請求項５】
前記曲線（Ｌ７）の曲率は、前記曲線（Ｌ７）に沿って一定であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の台車（１００）。
【請求項６】
前記ビーム（７）は、電気絶縁コーティングで被覆されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の台車（１００）。
【請求項７】
前記レール（Ｒ２）に接触するように設けられた集電シュー（８４）の、前記装置（８）の本体（８２）に対する位置を調整するために、ラック（８８）が前記装置（８）に組み込まれることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の台車（１００）。
【請求項８】
前記装置（８）は、電気絶縁材料でできたハウジングに収容されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の台車（１００）。
【請求項９】
請求項１に記載の鉄道車両の台車（１００）用のビーム（７）を製造する方法において、前記ビーム（７）は、直線状金属バーを半融することで製造されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記直線状金属バーは、金属プレートを曲げて溶接することで、またはダイを使用して押出成形することで製造されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用の台車およびそのような台車のビームを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道台車は、車両の下に置かれたワゴンであり、軸箱および車輪がこのワゴンに固定される。台車は、車両の車台に対して移動可能であり、適切な順でそれ自体の位置を合わせるように設けられる。
【０００３】
一般的に、鉄道車両が地下鉄の場合に、鉄道線路は、鉄道車両の車輪を支持する２つの第１のレールと、第１のレールに沿って配置された２つの第２のレールとを含む。一方の第１のレールと他方の第２のレールとの間に電位差が確立される。
【０００４】
通常、第１のレールは「転動レール」と呼ばれ、「第３のレール」という表現は、第２のレールを示すのに使用される。
【０００５】
台車は、鉄道車両に電気を供給するように、第２のレールと接触し、第１および第２のレール間に電流が流れるのを可能にする「電流センサ」と呼ばれる２つの部材を装備している。
【０００６】
電流センサを台車のビームに固定することは既知であり、このビームの両端部は、台車の車輪も支持する軸箱によってそれぞれ支持される。従来から、これらのビームは直線状であり、木材またはプラスチックでできている。ビームは、電流センサ用に設けられた領域を横断するので、場合によっては、この幾何形状により、台車を構成する要素の大部分に関係する制約を考慮すると、電流センサに割り当てられた空間に電流センサを収容することができなくなる。特に、電流センサは、鉄道線路に沿って存在する障害物を回避するために、越えてはならない外形の範囲を定めたケージを越えて突出してはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に、
−  それぞれが軸箱によって支持された少なくとも２つの車輪と、
−  軸箱に機械的に連結されたサイドフレームと、
−  軸箱間に延び、鉄道線路のレールに電流を送る装置を支持するビームと、
を含む鉄道車両台車を提案することで、これらの欠点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ビームは、曲線に沿って延び、この曲線は、曲線に沿って連続的に変化する曲率を有する。ビームは、金属合金でできており、曲線に垂直な溶接部を有さない。曲線に沿って、曲線に接する曲線円の中心は、該曲線を通るとともに車輪の回転軸に平行な曲面の中心側に位置する。
【０００９】
本発明によれば、ビームは単品構成であり、任意の横溶接部を含まない。ビームの機械強度がこうして改善される。ビームの形状を湾曲させることにより、電流センサを利用可能な自由空間に設置することが可能になる。
【００１０】
本発明の台車のビームは、直線状の形状を有するいくつかのセグメントを溶接して作製された金属ビームよりも強度が高い。実際に、溶接部が存在することで、機械的脆弱性が生じ、この機械的脆弱性は、台車が受ける振動の衝撃によってさらに悪化する。さらに、鉄道分野では、溶接部は、規定された標準規格を遵守しなければならず、これは、ビームの製造を複雑かつ高価にする。それとは反対に、本発明による単品構成のビームは、製造が容易かつ安価である。
【００１１】
本発明の有益であるが、任意選択的な態様によれば、そのような鉄道車両台車は、技術的に許容可能な任意の組み合わせが考えられる以下の技術的特徴、すなわち、
−  曲線円の中心が曲面の下に位置すること、
−  曲線は、車輪の回転軸に垂直な平面に包含される方向に湾曲すること、
−  ビームは、特に、正方形、Ｕ字形状、または円形の断面を有する中空であること、
−  曲線の曲率は、曲線に沿って一定であること、
−  ビームは、電気絶縁コーティングで被覆されること、
−  電流の送電部材の本体に対する、レールと接触するように設けられた集電シューの位置を調整するために、ラックが電流の送電部材に組み込まれること、
−  電流の送電部材は、電気絶縁材料でできたハウジングに収容されること、
の１つまたは複数を盛り込むことができる。
【００１２】
本発明はまた、そのような台車を製造する方法に関し、その方法では、ビームは、特に、ローラ曲げ機械を使用して、直線状金属バーを半融することで製造される。
【００１３】
有利にも、金属バーは、金属プレートを曲げて溶接することで、またはダイを使用して押出成形することで製造される。
【００１４】
単に非限定的な例として提示され、添付図面を参照してなされる、鉄道車両の台車および前記台車を製造する方法についての以下の説明から、本発明がより深く理解され、本発明の他の利点がより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による鉄道車両台車の部分斜視図である。
【図２】図１の細部ＩＩの側面図である。
【図３】図１の台車の一部であるビーム、電流センサ、およびヒューズ箱の平面図である。
【図４】図１の矢印Ｆ１の方向の、図１の台車の正面図である。
【図５】図１の台車の軸箱、ビーム、および電流センサの斜視図である。
【図６】電流センサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、鉄道車両台車１００の一部である第１のサブアセンブリＥを部分的に示している。本発明が他のタイプの鉄道車両、特に、列車または路面電車にも適用されることを前提として、図示した例では、その鉄道車両台車は地下鉄台車１００である。
【００１７】
鉄道車両は、２つの平行な第１のレールＲ１と、それぞれが第１のレールＲ１の１つに沿って配置された２つの第２のレールＲ２とを含む鉄道線路上を走行することができる。単一の第１のレールＲ１または「転動レール」と、単一の第２のレールまたは「第３のレール」とが、それぞれ一点鎖線で図１に示されている。
【００１８】
台車１００は４つの車輪を含み、２つの車輪１Ａ、１Ｂは、図１の第１のサブアセンブリＥの一部である。車輪１Ａ、１Ｂは、第１のレールＲ１によって支持されるように設けられている。台車１００の他の２つの車輪は、第１のサブアセンブリＥと同様な第２のサブアセンブリの一部であり、図示しない他の第１のレールＲ１によって支持されるように設けられる。
【００１９】
以降の説明は、台車１００の第１のサブアセンブリＥに関し、第２のサブアセンブリにも同様に当てはまることを前提としている。
【００２０】
各車輪１Ａ、１Ｂは案内されて、台車１００の軸箱２Ａ、２Ｂ内の軸Ｘ１ＡまたはＸ１Ｂのまわりに回転する。サイドフレーム５は、軸箱２Ａ、２Ｂを機械的に連結する連結要素を形成している。サイドフレーム５は、各軸箱２Ａ、２Ｂと共に、軸Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂに平行な軸Ｘ２Ａまたは軸Ｘ２Ｂのまわりに回転可能に関節連結されている。サイドフレーム５は、軸箱２Ａ、２Ｂに伝達される鉄道車両の重量を支持するような大きさとされる金属部品である。
【００２１】
以降の説明では、「水平」、「鉛直」、「上部」、および「底部」という用語は、鉛直方向で、上から下に向かう地球の重力場Ｇを基準として規定される。これらの用語は、図と、車輪１Ａ、１Ｂが、水平である第１のレールＲ１に載った台車１００の使用構成とにおける台車１００の向きに対応している。
【００２２】
軸箱２Ａ、２Ｂはまた、鉄道車両の鉛直方向の衝撃および振動を減衰させるダンパ３Ａ、３Ｂによって、サイドフレーム５に連結されている。
【００２３】
軸箱２Ａ、２Ｂはさらに、第１のレールＲ１と第２のレールＲ２との間を流れる電流を送電するための部材８を支持するビーム７によって、互いに機械的に連結されている。ビーム７は、サイドフレーム５から独立した要素であり、鉄道車両の重量を支持しない。
【００２４】
「電流センサ」とも呼ばれる部材８は、サイドフレーム５に固定されたヒューズ箱６に電気的に接続されている。
【００２５】
電流の流れを確立するように、一方の第１のレールＲ１と、他方の第２のレールＲ２との間に電位差が生じる。例えば、第１のレールＲ１の電位はゼロであり、第２のレールＲ２の電位は７５０Ｖであり、１５００Ｖのこともある。
【００２６】
電流センサ８は、ビーム７の中間領域で、４つのボルト８０を使用して固定されている。ビーム７は、図示しない穴によって形成された、ビームに電流センサ８を組み付けるための手段を含み、この穴は、ボルト８０のシャフトを受け入れる。
【００２７】
図６を参照すると、電流センサ８は、本体８２と、さらには、ワゴン８３を用いて、軸Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂに垂直な軸Ｙ８のまわりに回転可能に関節連結されたアーム８４２で構成された集電シュー８４とを含む。第２のレールＲ２と擦れ合うように設けられたプレート８４４は、アーム８４２に連結されている。図示した例では、集電シュー８４は単品構成である。あるいは、アーム８４２およびプレート８４４は、互いに組み付けられる２つの別部品である。
【００２８】
電流センサ８の本体８２は、電気絶縁材料でできた保護ハウジング８２２に収容されている。
【００２９】
ねじりばね８６などの弾性復帰手段は、図４に示す、第２のレールＲ２のサイドウィングＲ２２の下面Ｆ２にプレート８４４を押し付けるために、集電シュー８４を上方に旋回させようとする。
【００３０】
あるいは、プレート８４４は、第２のレールＲ２の上面と接触する。この場合に、弾性手段８６は、集電シュー８４を下方に旋回させようとする。
【００３１】
図示しない歯がワゴン８３に取り付けられて、電流センサ８の本体８２に固定されたラック８８と協働する。したがって、ガイドウェイ８３は、電流センサ８の本体８２に対して鉛直方向に並進可能である。
【００３２】
電流センサ８に組み込まれた歯およびラック機構８８は、車輪１Ａ、１Ｂの摩耗を補償するために、台車１００の保守中に、集電シュー８４の高さ調整を可能にする。このようにして、プレート８４４と第２のレールＲ２との間の十分な接触が保証される。ねじなどの外れ止め手段は、ワゴン８３の高さが調整された後、ガイドウェイ８３を本体８２に固定することを可能にする。
【００３３】
ビーム７は１つの単一体である、すなわち、単品構成でできている。ビーム７は、構造用鋼、例えば、グレードＳ３５５  Ｊ２Ｈの鋼などの金属合金でできている。
【００３４】
ビーム７は中空であり、金属プレートを曲げて溶接することで作製される。したがって、ビーム７は、金属プレートから製造され、この金属プレートの２つの縁部を結合する、図示しない長手方向の溶接部を含む。
【００３５】
ビーム７は、下から上に向かう方向に湾曲した線Ｌ７に沿って延びている。線Ｌ７は、ビーム７の中立ファイバに対応している。
【００３６】
線Ｌ７は、車輪１Ａ、１Ｂの回転軸Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂに垂直な平面Ｐに包含される方向Ｄに湾曲している。方向Ｄは、車輪１Ａ、１Ｂの回転軸Ｘ１、Ｘ１Ｂを通る平面に垂直である。
【００３７】
ビーム７は、線Ｌ７に垂直とみなされ、コーナに丸みの付いた正方形である断面を有する。
【００３８】
ビーム７は、いくつかの要素、例えば、プロファイルセグメントを組み立てることで得られず、したがって、線Ｌ７に垂直な任意の横溶接部を含まない。
【００３９】
ビーム７は、線Ｌ７に重なる円部分Ｃの円弧の形態を取る。したがって、線Ｌ７の曲率半径は線Ｌ７に沿って一定であり、円部分Ｃの円弧の半径に等しい。
【００４０】
参照符号Ｓは、線Ｌ７を通り、かつ車輪１Ａ、１Ｂの回転軸Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂに平行な曲面を示している。曲面Ｓは、円形断面を有する円筒部分の幾何形状を有し、円形断面の半径は、円Ｃの半径である。
【００４１】
線Ｌ７に沿って、曲線円Ｃの中心は、曲面Ｓの中心側、すなわち、曲面Ｓの下に位置する。
【００４２】
したがって、線Ｌ７に沿って、ビーム７は、やはり同じ方向に湾曲する。線Ｌ７は変曲点を含まない、すなわち、凹部に変化はない。
【００４３】
ビーム７の曲線円Ｃの半径は、軸箱２Ａ、２Ｂと電流センサ８のための望ましい上側位置との間の鉛直距離に適応している。曲線円Ｃの半径は、１０００ｍｍ〜５０００ｍｍ、好ましくは２０００ｍｍ〜４０００ｍｍである。図に示す例では、曲率は約３０６０ｍｍである。
【００４４】
ビーム７は、クリーピングによる寄生電流の流れを防止する電気絶縁コーティングで被覆される。例えば、電気絶縁コーティングには、塗料、ワニス、表面処理、またはリルサナイゼーションオペレーション（rilsanization operation）が含まれ得る。
【００４５】
参照符号Ｅ１、Ｅ２は、ビーム７の長手方向端部を示している。端部Ｅ１、Ｅ２において、ビーム７は、ビーム７を軸箱２Ａ、２Ｂに固定するために設けられた取付タブ７２を固定することを可能にする貫通ノッチを含む。固定タブ７２は、ボルト７０を使用して、ビーム７に固定され、軸箱２Ａ、２Ｂの下側部に取り付けられている。軸箱２Ａ、２Ｂの下側部へのビーム７の固定は、台車１００の全体的な幾何形状によって決まる。
【００４６】
ビーム７の端部Ｅ１、Ｅ２は、ボルト７０用の通過穴を含み、これらの穴は、ビーム７を軸箱２Ａ、２Ｂに固定するための手段を構成している。あるいは、力反作用ピン（force-reacting pin）が、ボルト７０に付加される。
【００４７】
図３および図４を参照すると、混合線で示す範囲２００は、台車１００を構成する要素が、鉄道線路に沿って存在する障害物と接触しないようにするために、これらの要素が通過してはならない輪郭線を規定している。ビーム７の形状を湾曲させることで、範囲２００の境界を越えることなく、電流センサ８を台車１００に組み入れることが可能になる。
【００４８】
台車１００の第１の製造ステップａ）では、車輪１Ａ、１Ｂ、軸箱２Ａ、２Ｂ、ビーム７、および電流センサ８を別々に製造する。
【００４９】
第１のステップａ）の第１のサブステップａ１）では、直線状の金属バーを、例えば、金属プレートを曲げて溶接することで、またはダイを使用した押出成形によって製造する。
【００５０】
第１のステップａ）の第２のサブステップａ２）では、第１のサブステップａ１）の後、金属バーを湾曲形状にするために、金属バーを半融する。例えば、半融は、ローラ曲げ機械を使用して行われる。
【００５１】
第１のステップａ）後の第２のステップｂ）では、車輪１Ａ、１Ｂ、軸箱２Ａ、２Ｂ、ビーム７、および電流センサ８を互いに組み付ける。特に、ビーム７の端部Ｅ１、Ｅ２は、固定タブ７２を使用して、軸箱２Ａ、２Ｂに組み付けられ、電流センサ８は、ボルト８０を用いてビーム７に固定される。
【００５２】
動作中に、ビーム７および電流センサ８は、激しい衝撃および振動を受ける。ビーム７の形状を湾曲させることにより、これらの機械的バイアスに耐える十分な機械強度がビーム７に付与される。ビーム７を上方に湾曲させることで、ビーム７が、電流センサ８の重量に関係する力を受けたときの、ビーム７の変形の大きさを制限することが可能になる。
【００５３】
先行技術の直線状のビームと比較して、本発明のビーム７は、周波数がより高い固有振動モードを有し、これは、電流センサ８が受ける振動を弱めることを可能にする。したがって、ビーム７および電流センサ８が受ける機械的応力が低くなる。
【００５４】
本発明はまた、他の台車幾何形状にも適用され、この場合に、ビーム７は、台車１００の他の領域、例えば、台車１００のシャーシ、特に、サイドフレーム５に固定することができる。ビーム７の曲率の方向は、図示した例の方向と異なってよい。例えば、ビーム７は、下方に湾曲することができる。
【００５５】
あるいは、ビーム７は、任意の断面、例えば、Ｉ字またはＵ字形状と共に、円形断面を有する。
【００５６】
１つの代替案では、ビーム７は中実である。
【００５７】
図示しない代替案では、線Ｌ７の曲率半径は、線Ｌ７に沿って連続的に変わる。この場合に、線Ｌ７に沿って、曲線円Ｃは、連続して変わる半径を有する。円Ｃは、線Ｌ７の曲線円に対応し、線Ｌ７に接する。曲線円は接触円とも呼ばれる。曲線円は、線Ｌ７の各点に対して、線Ｌ７に適切に合わせた円であり、可能でもある。
【００５８】
すべての場合において、線Ｌ７の曲率は連続的に変わる、すなわち、曲線円の半径の変化は無いか、または連続的である。したがって、線Ｌ７の形状に不連続点は全くない。曲線円の半径の変化がゼロの場合、サイドレール７は、図に示すように円弧の形態を取る。
【００５９】
全体として見た台車１００は、４つの車輪、４つの軸箱、２つの車軸、２つのサイドフレーム、および２つの電流センサを含む。
【００６０】
本発明において、説明した代替案は、少なくとも部分的に互いに組み合わせることができる。
【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】
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【図６】
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