鐵道車輛用轉向架的制作方法
鐵道車輛用轉向架的制作方法
【專利摘要】鐵道車輛用轉向架（1）具備：用于支持車身（11）的橫梁（4）；夾著橫梁（4）在車輛長度方向的前方及后方沿著車寬方向配置的前后一對的車軸（5）；設置于車軸（5）的車寬方向兩側，旋轉自如地支持車軸（5）的軸承（7）；容納軸承（7）的軸箱（8）；在支持橫梁（4）的車寬方向兩端部（4a）的狀態下在車輛長度方向上延伸，車輛長度方向兩端部（30c）支持于軸箱（8）的側構件（30）；設置于橫梁（4）的車寬方向兩端部（4a）上，相對于側構件（30）以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在側構件（30）的車輛長度方向中央部（30a）上的抵接構件（33）；和設置于軸箱（8），支持側構件（30）的車輛長度方向兩端部（30c）的支持構件（31）。
【專利說明】鐵道車輛用轉向架
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵道車輛用的轉向架。
【背景技術】
[0002]在鐵道車輛的車身的地板下方設置有用于支持車身并在軌道上行駛的轉向架，在該轉向架上，容納支持輪軸的軸承的軸箱相對于轉向架構架在上下方向上可產生位移地由軸箱支持裝置支持。例如，專利文獻I中提出了軸箱支持裝置，轉向架構架具備在橫方向上延伸的橫梁、和從該橫梁的兩端部起在前后方向上延伸的左右一對的側梁，軸箱支持裝置具備由介設在軸箱和位于其上方的側梁之間的螺旋彈簧構成的軸彈簧。
[0003]又，在專利文獻2中提出了在轉向架構架中省略了側梁的部分的轉向架。
[0004]現有技術文獻:
專利文獻:
專利文獻1:日本特許第2799078號公報；
專利文獻2:日本特開昭55-47950號公報。
【發明內容】
[0005]發明要解決的問題:
然而，在像專利文獻I那樣的轉向架中，由橫梁及側梁構成的轉向架構架是將大重量的鋼材相互焊接而制成的，因此存在轉向架的重量增大且鋼材成本和組裝成本增加的問題。
[0006]相對于此，在專利文獻2的轉向架中，轉向架的橫梁和軸箱相互保持一定距離地通過支持機構構件連接，并且板簧的前后方向中央部保持固定在橫梁的橫方向兩端部上，該板簧的前后方向兩端部插入于設置在軸箱的下部的彈簧支座內。
[0007]然而，在專利文獻2的轉向架的情況下，在橫梁的橫方向兩端部上設置方形筒狀的安裝部，在該安裝部的空洞部內插通板簧的前后方向中央部，在安裝部和板簧之間的間隙配置墊片而定位固定板簧，因此結構變得復雜，組裝作業性不好。又，該板簧的前后方向中央部，通過橫梁的安裝部保持固定全周，并且在橫梁和板簧之間傳遞扭力，但是作為其扭轉措施而使各構件具有高強度或者增強轉向架時，與此相應地重量也增加。
[0008]因此，本發明的目的在于使轉向架簡潔且輕量的同時改善組裝作業性。
[0009]解決問題的手段:
根據本發明的鐵道車輛用轉向架具備:用于支持鐵道車輛的車身的橫梁；夾著所述橫梁在車輛長度方向的前方及后方沿著車寬方向配置的前后一對的車軸；設置于所述車軸的車寬方向兩側，旋轉自如地支持所述車軸的軸承；容納所述軸承的軸箱；在支持所述橫梁的車寬方向兩端部的狀態下在車輛長度方向上延伸，其車輛長度方向兩端部支持于所述軸箱的側構件；設置于所述橫梁的車寬方向兩端部上，相對于所述側構件以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在所述側構件的車輛長度方向中央部上的抵接構件；和設置于所述軸箱，支持所述側構件的車輛長度方向兩端部的支持構件。
[0010]根據上述結構，設置于橫梁的車寬方向兩端部的抵接構件形成為相對于側構件在上下方向上以未被固定的狀態從上方放置在側構件的車輛長度方向中央部的結構，因此側構件和橫梁之間的支持結構變得簡潔，并且也大幅度改善轉向架的組裝作業性。此外，橫梁的抵接構件相對于側構件在上下方向未被固定，因此扭力難以在橫梁和側構件之間傳遞，不需要作為扭轉措施地使各構件具有高強度或者增強轉向架，可以促進轉向架的輕量化。
[0011]發明效果:
由以上說明可知，根據本發明可以使轉向架簡潔且輕量，并且可以改善組裝作業性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是示出根據本發明的第一實施形態的鐵道車輛用轉向架的立體圖；
圖2是圖1所示的轉向架的俯視圖；
圖3是圖1所示的轉向架的側視圖；
圖4是示出圖2的IV-1V線截面上的橫梁的抵接構件和板簧的要部剖視圖；
圖5是圖2的V-V線剖視圖；
圖6是示出圖3所示的轉向架的板簧和軸箱的支持構件的要部側視圖；
圖7是根據本發明的第二實施形態的轉向架的相當于圖4的圖；
圖8是根據本發明的第三實施形態的轉向架的相當于圖4的圖；
圖9是根據本發明的第四實施形態的轉向架的相當于圖6的圖；
圖10是根據本發明的第五實施形態的轉向架的相當于圖6的圖；
圖11是根據本發明的第六實施形態的轉向架的相當于圖3的圖；
圖12是根據本發明的第七實施形態的轉向架的橫梁的從側方觀察的剖視圖；
圖13是根據本發明的第八實施形態的轉向架的側視圖；
圖14是圖13所示的轉向架的板簧的側視圖。
【具體實施方式】
[0013]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】根據本發明的實施形態，
(第一實施形態)
圖1是示出根據本發明的第一實施形態的鐵道車輛用轉向架I的立體圖。圖2是圖1所示的板簧轉向架I的俯視圖。圖3是圖1所示的板簧轉向架I的側視圖。如圖1至圖3所示，鐵道車輛用轉向架I具備在車寬方向(以下也稱為橫方向)上延伸的橫梁4以作為通過成為二次懸架的空氣彈簧2支持車身11用的轉向架構架3，但是不具備從橫梁4的橫方向兩端部起在車輛長度方向(以下也稱為前后方向)上延伸的側梁。在橫梁4的前方及后方沿著橫方向配置有前后一對的車軸5，在車軸5的橫方向兩側上固定有車輪6。在車軸5的橫方向兩端部上設置有在比車輪6靠近橫方向外側的位置上旋轉自如地支持車軸5的軸承7，其軸承7容納于軸箱8內。在橫梁4上安裝有電動機9，其電動機9的輸出軸與容納向車軸5傳遞動力的減速齒輪的齒輪箱10連接。另外，在橫梁4上還設置有用于制動車輪6的旋轉的制動器裝置(未圖示)。
[0014]橫梁4具有在橫方向上延伸的由金屬形成的一對方管12、和連接這些方管12的由金屬形成的連接板13、14，連接板13、14通過焊接和螺栓結合等固定于方管12上。在橫梁4的橫方向兩端部4a上隔著間隔設置有一對筒狀的連接板14，在這些上表面上設置有空氣彈簧臺座15。另外，橫梁4的橫方向長度大于左側的軸箱8和右側的軸箱8之間的距離(即，橫梁4比軸箱8向車寬方向外側突出)。
[0015]橫梁4的橫方向兩端部4a通過連接機構16連接于軸箱8。連接機構16具備從軸箱8起一體地沿著前后方向延伸的軸梁17。在軸梁17的端部設置有內周面為圓筒形狀且橫方向兩側開口的筒狀部18。在筒狀部18的內部空間內通過橡膠襯套(未圖示)插通有心軸20。構成連接機構16的一對支座21、22在前后方向上突出地設置在橫梁4的橫方向兩端部4a上。一對支座21、22的上端部通過連接板23連接，該連接板23通過螺栓24固定于方管12上。在支座21、22上形成有向下方開口的嵌入槽25。在嵌入槽25內，從下方嵌入心軸20的橫方向兩端部。在該狀態下，蓋構件26通過螺栓(未圖示)從下方固定于支座21、22上以封閉嵌入槽25的下側開口，通過蓋構件26從下方支持心軸20。
[0016]在橫梁4和軸箱8之間架設有在前后方向上延伸的板簧30 (側構件)，板簧30的前后方向中央部30a支持橫梁4的橫方向兩端部4a，板簧30的前后方向兩端部30c支持于軸箱8。即，板簧30同時具備一次懸架的功能和現有的側梁的功能。在軸箱8的上端部安裝有支持構件31，通過支持構件31從下方支持板簧30的前后方向兩端部30c。板簧30的前后方向中央部30a以藏入于橫梁4的下方的方式配置，并且從上方放置有設置于橫梁4的橫方向兩端部4a的抵接構件33 (參照圖4)。
[0017]在板簧30中前后方向中央部30a和前后方向兩端部30c之間的延伸部30b在側視下朝前后方向中央部30a地向下方傾斜，板簧30的前后方向中央部30a位于比板簧30的前后方向兩端部30c靠近下方的位置上。即，板簧30在側視下整體形成為向下方凸出的弓形狀。板簧30的延伸部30b的一部分在側視下配置在與連接機構16重疊的位置上。然而，板簧30與連接機構16隔著間隙配置。具體而言，板簧30的延伸部30b的一部分通過由一對支座21、22夾持的空間27，并通過連接板23的下方而到達橫梁4的下方位置。
[0018]圖4是示出圖2的IV-1V線截面上的橫梁4的抵接構件33和板簧30的要部剖視圖。圖5是圖2的V-V線剖視圖。如圖4所示，在橫梁4的橫方向兩端部4a上設置有固定于一對方管12的下表面的由金屬(例如普通鋼材)形成的固定板32、和固定于該固定板32的下表面的由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的抵接構件33，該抵接構件33不支持板簧30的下表面地在開放的狀態下從上方放置在板簧30的前后方向中央部30a上而自由接觸。換言之，抵接構件33相對于板簧30在上下方向上未被固定的狀態下可分離地接觸板簧30的上表面。即，抵接構件33并未通過固定件固定于板簧30，而是通過由來自于橫梁4的重力產生的下方載荷和相對于此的板簧30的反作用力的接觸壓力而達到保持與板簧30的上表面的接觸的狀態。又，如圖5所示，在橫梁4上，向下方突出的一對引導側壁39相互隔著距離地設置在抵接構件33的橫方向兩側上，在這些引導側壁39之間隔著間隙配置有板簧30。
[0019]如圖4所示，板簧30的前后方向兩端部30c位于比作為橫梁4的抵接構件33的下表面的接觸面33a高的位置上。與抵接構件33的板簧30的接觸面33a在側視下呈向下方凸出的大致圓弧形狀。在側視下，抵接構件33的接觸面33a的曲率在轉向架I未支持車身11的狀態下，設定為大于板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率。又，在轉向架I支持車身I的狀態下，板簧30因來自于車身11的下方載荷而使橫梁4向下方下沉地彈性變形，盡管板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率增加，但是在空車時仍可保持抵接構件33的接觸面33a的曲率大于板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率的狀態(圖4的實線)。
[0020]而且，在車身11內乘車的人數增加而相對于橫梁4的下方載荷逐漸增加時，板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率逐漸增加。即，在相對于橫梁4的下方載荷逐漸增加時，板簧30發生彈性變形從而與抵接構件33的接觸面積逐漸增加，從板簧30的與抵接構件33的接觸位置至板簧30的與支持構件31的接觸位置的最短距離由LI縮短為L2 (圖4的虛線)。于是，隨著對車身11的乘車率增加而施加于橫梁4的下方載荷增加，板簧30的彈簧常數增加。因此，彈簧常數隨著乘車率的變化而變化，不論在乘車率低時還是高時都能夠實現乘車感優異的車輛。
[0021]板簧30 是具備由纖維強化樹脂(例如 CFRP(carbon fiber reinforced polymer ；碳纖維增強復合材料)和GFRP (glassfiber reinforced plastic ;玻璃纖維增強塑料)等)形成的下層部35、和由比下層部35薄的金屬(例如，普通鋼材)形成的上層部36的二層結構。換言之，板簧30是將由纖維強化樹脂形成的板簧主體部分(下層部35)的上表面側用金屬(上層部36)—體地覆蓋而成的。板簧30的延伸部30b形成為壁厚T從前后方向的端部側向中央部側逐漸增大。具體而言，在板簧30的延伸部30b上，下層部35的壁厚從前后方向的端部側向中央部側逐漸增大，而上層部36的壁厚保持一定。例如，下層部35的最薄的部分的厚度為上層部36的最薄的部分的厚度的3?10倍，下層部35的最厚的部分的厚度為上層部36的最厚的部分的厚度的5?15倍。在抵接構件33的接觸面33a和板簧30的上表面的接觸位置上設置有作為帶著間隙地在上下方向上嵌合的嵌合部的凹凸嵌合結構。具體而言，在抵接構件33的接觸面33a的中央部分形成有向上方凹入的凹部33b，在板簧30的上層部36的上表面形成有與凹部33b帶著間隙地嵌合的凸部36a。
[0022]圖6是示出圖3所示的板簧轉向架I上的板簧30和軸箱8的支持構件31的要部側視圖。如圖6所示，在軸箱8的上端部放置有支持構件31。在支持構件31的中央形成有孔部31a，在該孔部31a內嵌合設置于軸箱8上的凸部8a。支持構件31是橡膠板41、金屬板42及橡膠板43在相互粘接的狀態下從下方依次層疊而成。即，相對于板簧30的由纖維強化樹脂形成的下層部35的支持構件31的接觸面33a由橡膠形成。
[0023]板簧30的前后方向兩端部30c從上方放置在支持構件31上而自由接觸。換言之，板簧30的前后方向兩端部30c相對于支持構件31以在上下方向上未被固定的狀態與支持構件31的上表面接觸。S卩，板簧30的前后方向兩端部30c并未通過固定件固定于支持構件31上，而是僅通過來自于板簧30的下方載荷和相對于此的支持構件31的反作用力的接觸壓力達到保持與支持構件31的上表面的接觸的狀態。在支持構件31的接觸面43a(上表面)和板簧30的下表面之間的接觸位置上設置有作為帶著間隙地在上下方向上嵌合的嵌合部的凹凸嵌合結構。具體而言，在板簧30的前后方向兩端部30c上形成有從下層部35向下方一體地突出的凸部35a，其凸部35a帶著間隙與支持構件31的孔部31a嵌合。
[0024]根據以上說明的結構，橫梁4的抵接構件33從上方放置在板簧30的前后方向中央部30a上,并且相對于板簧30以在上下方向上未被固定的狀態與板簧30的上表面自由接觸。此外，板簧30的前后方向兩端部30c也從上方放置在軸箱8的支持構件31上并相對于支持構件31以在上下方向上未被固定的狀態與支持構件31的上表面自由接觸。因此，板簧30和橫梁4之間的支持結構及板簧30和軸箱8之間的支持結構變得簡單，且轉向架I的組裝作業性也大幅度改善。
[0025]此外，橫梁4的抵接構件33相對于板簧30在上下方向上未被固定地接觸，且軸箱8的支持構件31也相對于板簧30在上下方向上未被固定地接觸，因此扭力難以在橫梁4和板簧30之間及板簧30和軸箱8之間傳遞。因此不需要作為扭轉措施地使各構件具有高強度或者增強轉向架1，可以促進轉向架的輕量化。又，扭力難以在橫梁4和板簧30及軸箱8之間傳遞，因此也可以抑制在多個車輪6中的一部分的車輪6上發生輪重減少。
[0026]此外，纖維強化樹脂與金屬不同而難以再利用，但是在與其他部件能夠簡單地分離的板簧30上使用纖維強化樹脂，因此可以良好地保持其他部位的由金屬形成的構件的再利用性。又，板簧30通過作為由金屬形成的覆蓋件的上層部36與抵接構件33接觸，且板簧30的由纖維強化樹脂形成的下層部35與支持構件31的橡膠板43接觸，因此可以保護板簧30的纖維強化樹脂。
[0027]又，在對橫梁4的下方載荷增加而板簧30彈性變形時，在板簧30的上表面側上產生壓縮應力，但是通常纖維強化樹脂的壓縮強度低于其拉伸強度。在本實施形態中，上層部36由其壓縮強度高于下層部35的纖維強化樹脂的壓縮強度的金屬形成。因此，粘合在下層部35的上層部36可以發揮在板簧30彈性變形時增強由纖維強化樹脂形成的下層部35的作用。此外，板簧30以其一部分在側視下與連接機構16的支座21、22重疊的方式配置，因此可以抑制板簧30及連接機構16的上下占有空間。而且，板簧30的前后方向中央部30a位于比板簧30的前后方向兩端部30c靠近下方的位置上，因此可以較低地配置橫梁4，有利于車輛的低地板化。
[0028]又，在抵接構件33和板簧30的接觸位置及板簧30和支持構件31的接觸位置上設置有帶著間隙地在上下方向上嵌合的凹凸嵌合結構，因此組裝時的作業性良好，且可以防止在水平方向上的位置偏移。另外，也可以形成為不設置抵接構件33和板簧30之間的凹凸嵌合結構，并且相對于板簧30在水平方向上也未被固定的狀態下將抵接構件33放置在板簧30上的結構。
[0029](第二實施形態)
圖7是根據本發明的第二實施形態的板簧轉向架的相當于圖4的圖。如圖7所示，第二實施形態的板簧轉向架在橫梁104的抵接構件133的前后方向兩端部分上設置有彈性構件52 (例如橡膠)。具體而言，抵接構件133具備在固定于方管12的固定板32的下表面上被固定的由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的主體部51、和在該主體部51的前后方向兩側上鄰接配置的彈性構件52。主體部51及彈性構件52的下表面在側視下平滑地連續而形成向下方凸出的大致圓弧形狀的接觸面133a。借助于此，即使因相對于橫梁104的下方載荷的增加而使板簧30彈性變形并與抵接構件133的前后方向兩端部分接觸，由于該部分由彈性構件52構成，因此可以良好地緩沖對板簧30的局部負荷。另外，其他結構與上述第一實施形態相同，因此省略說明。
[0030](第三實施形態)
圖8是根據本發明的第三實施形態的板簧轉向架的相當于圖4的圖。如圖8所示，第三實施形態的板簧轉向架在橫梁204的抵接構件233的下表面設置有與板簧30的上表面面接觸的彈性構件152 (例如橡膠)。具體而言，抵接構件233具備在固定于方管12的固定板32的下表面上被固定的由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的主體部51、和覆蓋該主體部51的下表面及前后方向兩端的彈性構件152。主體部51的下表面在側視下呈向下方凸出的大致圓弧形狀，彈性構件152的下表面形成側視下向下方凸出的大致圓弧形狀的接觸面233a。
[0031]在轉向架不支持車身的狀態下，彈性構件152的接觸面233a (下表面)的整體與板簧30的上表面接觸。而且，在轉向架支持車身的狀態下，當在車身內乘車的人數增加而相對于橫梁204的下方載荷增加時，板簧30的前后方向中央部30a的曲率增加(彎曲量增加)，彈性構件152的接觸面233a被按壓在板簧30的上表面而彈性構件152的主要前后方向兩側部分收縮。相反地，當相對于橫梁204的下方載荷減少而板簧30的前后方向中央部30a的曲率減少(彎曲量減少)時，彈性構件152的主要前后方向兩側部分因壓縮力的減少而膨脹，以此保持抵接構件233的接觸面233a整體與板簧30的上表面面接觸的狀態。因此，在抵接構件233的接觸面233a和板簧30之間不產生間隙，從而防止廢棄物等進入該間隙內。
[0032]又，當相對于橫梁204的下方載荷增加而板簧30的曲率逐漸增加時，彈性構件152的前后方向兩側部分和板簧30之間的接觸壓力增加，因此可得到與板簧30的延伸部30b的非約束部分的前后方向長度實質上縮短同樣的作用，板簧30的彈簧常數增加。因此，彈簧常數隨著乘車率的變化而變化，從而不論乘車率低時還是高時都能夠實現乘車感優異的車輛。另外，其他結構與上述第一實施形態相同，因此省略說明。
[0033](第四實施形態)
圖9是根據本發明的第四實施形態的板簧轉向架的相當于圖6的圖。如圖9所示，第三實施形態的板簧轉向架在板簧130 (側構件)的前后方向兩端部130c上，在由纖維強化樹脂形成的下層部35的下表面固定橡膠板61。在軸箱8的上端部上設置的支持構件131是從下方依次層疊橡膠板41及金屬板42而成。即，支持構件131的上表面由金屬形成，但是板簧130的前后方向兩端部130c的下表面由橡膠形成，因此可以良好地保護板簧130的由纖維強化樹脂形成的下層部35。另外，其他結構與上述的第一實施形態相同，因此省略說明。
[0034](第五實施形態)
圖10是根據本發明的第五實施形態的板簧轉向架的相當于圖6的圖。如圖10所示，第五實施形態的板簧轉向架，其設置在軸箱8的上端部的支持構件231的上表面在側視下形成為向上方凸出的大致圓弧狀。具體而言，支持構件231是從下方依次層疊橡膠板41、金屬板42及橡膠板143而形成，其最上層的橡膠板143的上表面143a在側視下形成為大致圓弧形狀。即，在側視下，支持構件231的上表面143a的曲率大于板簧30的與支持構件231接觸的部分(前后方向兩端部30c)的下表面的曲率。借助于此，從板簧30的與抵接構件33 (圖4)的接觸位置至板簧30的與支持構件231的接觸位置的最短距離，隨著相對于橫梁4 (圖4)的下方載荷增加且板簧30彈性變形而縮短。于是，隨著對車身11的乘車率增加而板簧30的彈性常數增加。因此，彈性常數隨著乘車率的變化而變化，不論乘車率低時還是高時都可以實現乘車感優異的車輛。另外，其他結構與前述的第一實施形態相同，因此省略說明。[0035](第六實施形態)
圖11是根據本發明的第六實施形態的轉向架301的相當于圖3的圖。如圖11所示，第六實施形態的板簧轉向架301使用由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的在前后方向上延伸的長尺寸構件330 (側構件)取代板簧30。長尺寸構件330例如具有筒形狀。長尺寸構件330具有支持橫梁304的橫方向兩端部304的前后方向中央部330a、支持于軸箱8并位于比中央部330a高的位置上的前后方向兩端部330c、和連接中央部330a與兩端部330c的傾斜部330b。即，長尺寸構件330通過中央部330a和位于其前后的一對傾斜部330b構成凹部。在長尺寸構件330的兩端部330c和軸箱8之間介設有作為一次懸架的螺旋彈簧331。長尺寸構件330的傾斜部330b的一部分在側視下配置在與連接機構16重疊的位置上。具體而言，長尺寸構件330的傾斜部330b的一部分插通由一對支座21、22夾持的空間27 (參照圖1)。
[0036]在橫梁304的橫方向兩端部304a上設置有作為底壁的抵接構件333。橫梁304的橫方向兩端部304a的抵接構件333不支持長尺寸構件330的下表面地以開放的狀態通過橡膠板350從上方放置在長尺寸構件330的中央部330a上。即，抵接構件333并未通過固定件固定于長尺寸構件330上而是可分離地放置在長尺寸構件330上，并且通過由來自于橫梁4的重力產生的下方載荷和相對于此的長尺寸構件330的反作用力的接觸壓力維持與長尺寸構件330 —體的狀態。
[0037]像這樣，橫梁304的抵接構件333從上方放置在長尺寸構件330上且未在上下方向上固定于長尺寸構件330，因此長尺寸構件330和橫梁304之間的支持結構變得簡潔，轉向架的組裝作業性大幅度改善。此外，橫梁304的抵接構件333并沒有在上下方向上固定于長尺寸構件330，因此扭力難以在橫梁304和長尺寸構件330之間傳遞。因此，不需要作為扭轉措施地使各構件具有高強度或者增強轉向架，可以促進轉向架的輕量化。又，扭力難以在橫梁304和長尺寸構件330之間傳遞，因此也可以抑制在多個車輪6中一部分的車輪6上發生輪重減少。
[0038]另外，抵接構件333和長尺寸構件330既可以具有相互在上下方向上嵌合的嵌合部，也可以使抵接構件333和長尺寸構件330在上下方向上未被固定的狀態下限制相互的水平方向的相對移動。
[0039](第七實施形態)
圖12是根據本發明的第七實施形態的轉向架的橫梁404的從側方(左右方向)觀察的剖視圖。如圖12所示，第七實施形態的橫梁404具備切削加工金屬而制成的橫梁主體460、和堵住形成在該橫梁主體460的加工面上的開口部460g的板狀的蓋461。橫梁主體460，將由金屬形成的橫方向上長的六面體從一面側(本示例中為下表面側)切削加工而形成凹空間S。借助于此，橫梁主體460具備上壁部460a、前壁部460b、后壁部460c、右壁部460d及左壁部460e的五個面的外壁部，并且具備區隔凹空間S的內壁部460f。而且，在橫梁主體460的下表面，堵住凹空間S的開口部460g地安裝有蓋461。該蓋461是比橫梁主體460薄壁的板，通過固定件(例如螺栓和螺絲等)固定于橫梁主體460上。即，橫梁404可以不用焊接而制作。另外，橫梁主體460的外表面及內表面的角部被實施倒角加工而倒成圓角。
[0040]這樣構成，可以通過切削加工機自動地制造橫梁404，不需要像焊接那樣的熟練作業，因此可改善制造效率及制作精度。而且，該結構與不將橫梁40焊接在側構件(板簧30和長尺寸構件330)上的結構相加，可以大幅度減少消除因焊接而產生的積累應力的作業，可以顯著地改善制造效率。
[0041](第八實施形態)
圖13是根據本發明的第八實施形態的轉向架501的側視圖。圖14是圖13所示的轉向架501的板簧530的側視圖。如圖13及圖14所示，在第八實施形態的轉向架501中，使用在側視下整體形成為向下方凸出的弓形狀的板簧530。板簧530在側視下為其長度方向中央部530a向下方突出的圓弧形狀，其長度方向兩端部530c向上方彎曲。因此，板簧530的長度方向兩端部530c的下表面為平坦面，但是相對于水平面傾斜。即，長度方向兩端部530c的下表面隨著向車輛長度方向的外側靠近而增高地傾斜。
[0042]在軸箱8的上端部上安裝有支持構件531，板簧530的長度方向兩端部530c從上方放置在支持構件531的上表面。而且,該支持構件530的上表面沿著板簧530的長度方向兩端部530c地相對于水平面傾斜。又，在橫梁4的車寬方向兩端部4a的下部設置有具有圓弧狀的下表面533a的抵接構件533，該抵接構件533從上方放置在板簧530的長度方向中央部530a上而自由接觸。然而，在抵接構件533及板簧530上并未設置有在上下方向上嵌合的嵌合部。另外，在板簧530的長度方向中央部530a的上表面設置有與抵接構件533接觸的介設片570 (例如橡膠片等)。
[0043]如圖14所不,板簧530具有上層561、中間層562及下層563,中間層562的體積大于上層561及下層563的整個的體積。上層561及下層563由CFRP形成，中間層562由GFRP形成。CFRP的相對于拉伸或壓縮的強度比GFRP高。板簧530的壁厚形成為從其長度方向中央部530a向長度方向兩端部530c逐漸變薄。中間層562的壁厚形成為從其長度方向中央部530a向長度方向兩端部530c逐漸變薄，上層561及下層563的壁厚保持一定，上層561的壁厚比下層563的壁厚薄。
[0044]在轉向架I支持的車身11為空車狀態時，板簧530的長度方向兩端部530c相對于水平面的傾斜角9設定為10°以上25°以下的值(例如15° )。車輛行駛時，上下、前后及左右的振動從車輪6傳遞至轉向架構架，在振動成分中為支配性的加速度的上下振動成分被板簧530傳遞及吸收。此時，由于板簧530的長度方向兩端部530c的下表面傾斜，因此通過振動從支持構件531傳遞至板簧530的向上的力F分成相對于板簧530的長度方向兩端部530c垂直的分力Fa和水平的分力Fb。因此，從支持構件531傳遞至板簧530的載荷由力F減少為分力Fa (Fa=F-Cos 0 )0又，板簧530未固定于抵接構件533，而是能夠沿著抵接構件533的圓弧狀的下表面533a像蹺蹺板一樣轉動。因此，在上下振動傳遞至板簧530的長度方向一側的端部530c時，通過以板簧530的長度方向中央部530a為支點的轉動也可以吸收上下振動的加速度。又，因振動而板簧530的長度方向一側的端部530c的傾斜角9大于長度方向另一側的端部530c的傾斜角0時，傾斜角0大的側的端部530c的分力Fa則小于傾斜角0小的側的端部530c的分力Fa。因此，以使板簧530的長度方向兩側的傾斜角9相同的方式(即恢復到原來的姿勢)作用著力，板簧530具有保持平衡的自我修正功能。
[0045]此外,在相對于板簧530的長度方向兩端部530c的每個從支持構件531施加向上的載荷而板簧530彎曲時,板簧53的曲率增大，因此板簧530的長度方向中央部530a相對地向下方凹陷。這一點，由于板簧530的長度方向中央部530a所支持的抵接構件533朝著向下方凹陷的方向作用著力，因此也具有抵消從支持構件531通過板簧530傳遞至抵接構件533的向上的加速度成分的作用。當然，板簧530自身具有彈簧效果，因此通過其長度方向兩端部530c的周圍的彎曲，吸收從支持構件531傳遞的向上的加速度，從而也具有減少向抵接構件533的振動傳遞的功能。
[0046]另外，本發明并不限于上述實施形態，在不脫離本發明的主旨的范圍內可以變更、增加、或刪除其結構。在上述的各實施形態中，支持構件31、131、231為放置在軸箱8上的獨立體，但是也可以是軸箱8的一部分。又，也可以將抵接構件33、133的與板簧30、130的接觸面由橡膠形成，且與該橡膠接觸的板簧30、130的表面由纖維強化樹脂形成。又，既可以使整個板簧由纖維強化樹脂形成，又，也可以使除了板簧以外的構件由纖維強化樹脂形成。又，如果通過側構件限制橫梁及軸箱以防止橫梁和軸箱之間的水平方向的相對位移達到規定以上，也可以去除連接機構16。上述的各實施形態也可以相互任意組合，也可以例如將一個實施形態中的一部分結構或方法應用于其他實施形態。
[0047]工業應用性:
如上所述，根據本發明的鐵道車輛用轉向架具有能夠使轉向架簡潔且輕量的同時改善組裝作業性的優異的效果，廣泛應用于能夠發揮該效果的意義的鐵道車輛時大有益處。
[0048]符號說明:
1、301、501鐵道車輛用轉向架；
4、104、204、304、404 橫梁；
5車軸；
7軸承；
8軸箱；
11車身；
16 連接機構；
30、530板簧(側構件)；
30a、530a前后方向中央部；
30c、530c前后方向兩端部；
31、131、231、531支持構件；
33、133、233、333、533 抵接構件；
33a 接觸面；
33b 凹部；
35下層部；
35a 凸部；
36上層部；
36a 凸部；
330 長尺寸構件(側構件)。
【權利要求】
1.一種鐵道車輛用轉向架，具備: 用于支持鐵道車輛的車身的橫梁； 夾著所述橫梁在車輛長度方向的前方及后方沿著車寬方向配置的前后一對的車軸； 設置于所述車軸的車寬方向兩側，旋轉自如地支持所述車軸的軸承； 容納所述軸承的軸箱； 在支持所述橫梁的車寬方向兩端部的狀態下在車輛長度方向上延伸，其車輛長度方向兩端部支持于所述軸箱的側構件； 設置于所述橫梁的車寬方向兩端部上，相對于所述側構件以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在所述側構件的車輛長度方向中央部上的抵接構件；和設置于所述軸箱，支持所述側構件的車輛長度方向兩端部的支持構件。
2.根據權利要求1所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述側構件為板簧。
3.根據權利要求2所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述支持構件設置于所述軸箱的上端部； 所述板簧的車輛長度方向兩端部相對于所述支持構件以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在所述支持構件上。
4.根據權利要求2或3中任意一個所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，在相對于所述橫梁的下方載荷增加時，所述板簧彈性變形從而與所述抵接構件的接觸面積增加。
5.根據權利要求2至4中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧具有纖維強化樹脂。
6.根據權利要求5所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧的與所述抵接構件的接觸面、以及所述板簧的與所述支持構件的接觸面中的至少一個由覆蓋了所述纖維強化樹脂的覆蓋材料形成。
7.根據權利要求5所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述抵接構件的與所述板簧的接觸面、以及所述支持構件的與所述板簧的接觸面中的至少一個由橡膠形成； 所述板簧的與所述橡膠的接觸面由所述纖維強化樹脂形成。
8.根據權利要求2至7中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧形成為具有多個層，并且其上層部的壓縮強度高于其下層部的壓縮強度的結構。
9.根據權利要求8所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述下層部比所述上層部厚且由纖維強化樹脂形成。
10.根據權利要求2至9中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧的前后方向中央部位于比所述板簧的車輛長度方向兩端部靠近下方的位置上。
11.根據權利要求2至10中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，從所述板簧的與所述抵接構件的接觸位置至所述板簧的與所述支持構件的位置的最短距離形成為隨著相對于所述橫梁的下方載荷增加且所述板簧彈性變形而縮短的結構。
12.根據權利要求2至11中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述抵接構件的與所述板簧的接觸面具有在側視下向下方凸出的大致圓弧形狀； 在側視下，所述抵接構件的所述接觸面的曲率大于所述板簧的與所述抵接構件接觸的部分的曲率。
13.根據權利要求2至12中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述抵接構件具有形成有在側視下向下方凸出的大致圓弧形狀的下表面的由剛性構件構成的主體部、和覆蓋所述主體部的下表面并在下表面與所述板簧接觸的彈性構件；所述彈性構件的下表面在所述板簧彈性變形時追隨所述板簧的上表面，保持與所述板簧的上表面面接觸的狀態。
14.根據權利要求1至13中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 還具備連接所述橫梁和所述軸箱的連接機構； 所述側構件以其一部分在側視下與所述連接機構重疊的方式配置。
15.根據權利要求1至14中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述抵接構件和所述側構件具有相互在上下方向上嵌合的嵌合部。
16.根據權利要求1至15中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述橫梁通過切削加工金屬而形成。
17.根據權利要求1至16中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述側構件的車輛長度方向兩端部的下表面相對于水平面傾斜。
18.根據權利要求1至17中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述側構件在側視下整體形成為向下方凸出的弓`形狀。
【文檔編號】B61F5/30GK103635373SQ201280033375
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年7月12日 優先權日:2011年7月14日
【發明者】西村武宏, 中尾俊一, 楠武宜, 奧村泰史 申請人:川崎重工業株式會社
【專利摘要】鐵道車輛用轉向架（1）具備：用于支持車身（11）的橫梁（4）；夾著橫梁（4）在車輛長度方向的前方及后方沿著車寬方向配置的前后一對的車軸（5）；設置于車軸（5）的車寬方向兩側，旋轉自如地支持車軸（5）的軸承（7）；容納軸承（7）的軸箱（8）；在支持橫梁（4）的車寬方向兩端部（4a）的狀態下在車輛長度方向上延伸，車輛長度方向兩端部（30c）支持于軸箱（8）的側構件（30）；設置于橫梁（4）的車寬方向兩端部（4a）上，相對于側構件（30）以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在側構件（30）的車輛長度方向中央部（30a）上的抵接構件（33）；和設置于軸箱（8），支持側構件（30）的車輛長度方向兩端部（30c）的支持構件（31）。
【專利說明】鐵道車輛用轉向架
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵道車輛用的轉向架。
【背景技術】
[0002]在鐵道車輛的車身的地板下方設置有用于支持車身并在軌道上行駛的轉向架，在該轉向架上，容納支持輪軸的軸承的軸箱相對于轉向架構架在上下方向上可產生位移地由軸箱支持裝置支持。例如，專利文獻I中提出了軸箱支持裝置，轉向架構架具備在橫方向上延伸的橫梁、和從該橫梁的兩端部起在前后方向上延伸的左右一對的側梁，軸箱支持裝置具備由介設在軸箱和位于其上方的側梁之間的螺旋彈簧構成的軸彈簧。
[0003]又，在專利文獻2中提出了在轉向架構架中省略了側梁的部分的轉向架。
[0004]現有技術文獻:
專利文獻:
專利文獻1:日本特許第2799078號公報；
專利文獻2:日本特開昭55-47950號公報。
【發明內容】
[0005]發明要解決的問題:
然而，在像專利文獻I那樣的轉向架中，由橫梁及側梁構成的轉向架構架是將大重量的鋼材相互焊接而制成的，因此存在轉向架的重量增大且鋼材成本和組裝成本增加的問題。
[0006]相對于此，在專利文獻2的轉向架中，轉向架的橫梁和軸箱相互保持一定距離地通過支持機構構件連接，并且板簧的前后方向中央部保持固定在橫梁的橫方向兩端部上，該板簧的前后方向兩端部插入于設置在軸箱的下部的彈簧支座內。
[0007]然而，在專利文獻2的轉向架的情況下，在橫梁的橫方向兩端部上設置方形筒狀的安裝部，在該安裝部的空洞部內插通板簧的前后方向中央部，在安裝部和板簧之間的間隙配置墊片而定位固定板簧，因此結構變得復雜，組裝作業性不好。又，該板簧的前后方向中央部，通過橫梁的安裝部保持固定全周，并且在橫梁和板簧之間傳遞扭力，但是作為其扭轉措施而使各構件具有高強度或者增強轉向架時，與此相應地重量也增加。
[0008]因此，本發明的目的在于使轉向架簡潔且輕量的同時改善組裝作業性。
[0009]解決問題的手段:
根據本發明的鐵道車輛用轉向架具備:用于支持鐵道車輛的車身的橫梁；夾著所述橫梁在車輛長度方向的前方及后方沿著車寬方向配置的前后一對的車軸；設置于所述車軸的車寬方向兩側，旋轉自如地支持所述車軸的軸承；容納所述軸承的軸箱；在支持所述橫梁的車寬方向兩端部的狀態下在車輛長度方向上延伸，其車輛長度方向兩端部支持于所述軸箱的側構件；設置于所述橫梁的車寬方向兩端部上，相對于所述側構件以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在所述側構件的車輛長度方向中央部上的抵接構件；和設置于所述軸箱，支持所述側構件的車輛長度方向兩端部的支持構件。
[0010]根據上述結構，設置于橫梁的車寬方向兩端部的抵接構件形成為相對于側構件在上下方向上以未被固定的狀態從上方放置在側構件的車輛長度方向中央部的結構，因此側構件和橫梁之間的支持結構變得簡潔，并且也大幅度改善轉向架的組裝作業性。此外，橫梁的抵接構件相對于側構件在上下方向未被固定，因此扭力難以在橫梁和側構件之間傳遞，不需要作為扭轉措施地使各構件具有高強度或者增強轉向架，可以促進轉向架的輕量化。
[0011]發明效果:
由以上說明可知，根據本發明可以使轉向架簡潔且輕量，并且可以改善組裝作業性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是示出根據本發明的第一實施形態的鐵道車輛用轉向架的立體圖；
圖2是圖1所示的轉向架的俯視圖；
圖3是圖1所示的轉向架的側視圖；
圖4是示出圖2的IV-1V線截面上的橫梁的抵接構件和板簧的要部剖視圖；
圖5是圖2的V-V線剖視圖；
圖6是示出圖3所示的轉向架的板簧和軸箱的支持構件的要部側視圖；
圖7是根據本發明的第二實施形態的轉向架的相當于圖4的圖；
圖8是根據本發明的第三實施形態的轉向架的相當于圖4的圖；
圖9是根據本發明的第四實施形態的轉向架的相當于圖6的圖；
圖10是根據本發明的第五實施形態的轉向架的相當于圖6的圖；
圖11是根據本發明的第六實施形態的轉向架的相當于圖3的圖；
圖12是根據本發明的第七實施形態的轉向架的橫梁的從側方觀察的剖視圖；
圖13是根據本發明的第八實施形態的轉向架的側視圖；
圖14是圖13所示的轉向架的板簧的側視圖。
【具體實施方式】
[0013]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】根據本發明的實施形態，
(第一實施形態)
圖1是示出根據本發明的第一實施形態的鐵道車輛用轉向架I的立體圖。圖2是圖1所示的板簧轉向架I的俯視圖。圖3是圖1所示的板簧轉向架I的側視圖。如圖1至圖3所示，鐵道車輛用轉向架I具備在車寬方向(以下也稱為橫方向)上延伸的橫梁4以作為通過成為二次懸架的空氣彈簧2支持車身11用的轉向架構架3，但是不具備從橫梁4的橫方向兩端部起在車輛長度方向(以下也稱為前后方向)上延伸的側梁。在橫梁4的前方及后方沿著橫方向配置有前后一對的車軸5，在車軸5的橫方向兩側上固定有車輪6。在車軸5的橫方向兩端部上設置有在比車輪6靠近橫方向外側的位置上旋轉自如地支持車軸5的軸承7，其軸承7容納于軸箱8內。在橫梁4上安裝有電動機9，其電動機9的輸出軸與容納向車軸5傳遞動力的減速齒輪的齒輪箱10連接。另外，在橫梁4上還設置有用于制動車輪6的旋轉的制動器裝置(未圖示)。
[0014]橫梁4具有在橫方向上延伸的由金屬形成的一對方管12、和連接這些方管12的由金屬形成的連接板13、14，連接板13、14通過焊接和螺栓結合等固定于方管12上。在橫梁4的橫方向兩端部4a上隔著間隔設置有一對筒狀的連接板14，在這些上表面上設置有空氣彈簧臺座15。另外，橫梁4的橫方向長度大于左側的軸箱8和右側的軸箱8之間的距離(即，橫梁4比軸箱8向車寬方向外側突出)。
[0015]橫梁4的橫方向兩端部4a通過連接機構16連接于軸箱8。連接機構16具備從軸箱8起一體地沿著前后方向延伸的軸梁17。在軸梁17的端部設置有內周面為圓筒形狀且橫方向兩側開口的筒狀部18。在筒狀部18的內部空間內通過橡膠襯套(未圖示)插通有心軸20。構成連接機構16的一對支座21、22在前后方向上突出地設置在橫梁4的橫方向兩端部4a上。一對支座21、22的上端部通過連接板23連接，該連接板23通過螺栓24固定于方管12上。在支座21、22上形成有向下方開口的嵌入槽25。在嵌入槽25內，從下方嵌入心軸20的橫方向兩端部。在該狀態下，蓋構件26通過螺栓(未圖示)從下方固定于支座21、22上以封閉嵌入槽25的下側開口，通過蓋構件26從下方支持心軸20。
[0016]在橫梁4和軸箱8之間架設有在前后方向上延伸的板簧30 (側構件)，板簧30的前后方向中央部30a支持橫梁4的橫方向兩端部4a，板簧30的前后方向兩端部30c支持于軸箱8。即，板簧30同時具備一次懸架的功能和現有的側梁的功能。在軸箱8的上端部安裝有支持構件31，通過支持構件31從下方支持板簧30的前后方向兩端部30c。板簧30的前后方向中央部30a以藏入于橫梁4的下方的方式配置，并且從上方放置有設置于橫梁4的橫方向兩端部4a的抵接構件33 (參照圖4)。
[0017]在板簧30中前后方向中央部30a和前后方向兩端部30c之間的延伸部30b在側視下朝前后方向中央部30a地向下方傾斜，板簧30的前后方向中央部30a位于比板簧30的前后方向兩端部30c靠近下方的位置上。即，板簧30在側視下整體形成為向下方凸出的弓形狀。板簧30的延伸部30b的一部分在側視下配置在與連接機構16重疊的位置上。然而，板簧30與連接機構16隔著間隙配置。具體而言，板簧30的延伸部30b的一部分通過由一對支座21、22夾持的空間27，并通過連接板23的下方而到達橫梁4的下方位置。
[0018]圖4是示出圖2的IV-1V線截面上的橫梁4的抵接構件33和板簧30的要部剖視圖。圖5是圖2的V-V線剖視圖。如圖4所示，在橫梁4的橫方向兩端部4a上設置有固定于一對方管12的下表面的由金屬(例如普通鋼材)形成的固定板32、和固定于該固定板32的下表面的由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的抵接構件33，該抵接構件33不支持板簧30的下表面地在開放的狀態下從上方放置在板簧30的前后方向中央部30a上而自由接觸。換言之，抵接構件33相對于板簧30在上下方向上未被固定的狀態下可分離地接觸板簧30的上表面。即，抵接構件33并未通過固定件固定于板簧30，而是通過由來自于橫梁4的重力產生的下方載荷和相對于此的板簧30的反作用力的接觸壓力而達到保持與板簧30的上表面的接觸的狀態。又，如圖5所示，在橫梁4上，向下方突出的一對引導側壁39相互隔著距離地設置在抵接構件33的橫方向兩側上，在這些引導側壁39之間隔著間隙配置有板簧30。
[0019]如圖4所示，板簧30的前后方向兩端部30c位于比作為橫梁4的抵接構件33的下表面的接觸面33a高的位置上。與抵接構件33的板簧30的接觸面33a在側視下呈向下方凸出的大致圓弧形狀。在側視下，抵接構件33的接觸面33a的曲率在轉向架I未支持車身11的狀態下，設定為大于板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率。又，在轉向架I支持車身I的狀態下，板簧30因來自于車身11的下方載荷而使橫梁4向下方下沉地彈性變形，盡管板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率增加，但是在空車時仍可保持抵接構件33的接觸面33a的曲率大于板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率的狀態(圖4的實線)。
[0020]而且，在車身11內乘車的人數增加而相對于橫梁4的下方載荷逐漸增加時，板簧30的與抵接構件33接觸的部分的曲率逐漸增加。即，在相對于橫梁4的下方載荷逐漸增加時，板簧30發生彈性變形從而與抵接構件33的接觸面積逐漸增加，從板簧30的與抵接構件33的接觸位置至板簧30的與支持構件31的接觸位置的最短距離由LI縮短為L2 (圖4的虛線)。于是，隨著對車身11的乘車率增加而施加于橫梁4的下方載荷增加，板簧30的彈簧常數增加。因此，彈簧常數隨著乘車率的變化而變化，不論在乘車率低時還是高時都能夠實現乘車感優異的車輛。
[0021]板簧30 是具備由纖維強化樹脂(例如 CFRP(carbon fiber reinforced polymer ；碳纖維增強復合材料)和GFRP (glassfiber reinforced plastic ;玻璃纖維增強塑料)等)形成的下層部35、和由比下層部35薄的金屬(例如，普通鋼材)形成的上層部36的二層結構。換言之，板簧30是將由纖維強化樹脂形成的板簧主體部分(下層部35)的上表面側用金屬(上層部36)—體地覆蓋而成的。板簧30的延伸部30b形成為壁厚T從前后方向的端部側向中央部側逐漸增大。具體而言，在板簧30的延伸部30b上，下層部35的壁厚從前后方向的端部側向中央部側逐漸增大，而上層部36的壁厚保持一定。例如，下層部35的最薄的部分的厚度為上層部36的最薄的部分的厚度的3?10倍，下層部35的最厚的部分的厚度為上層部36的最厚的部分的厚度的5?15倍。在抵接構件33的接觸面33a和板簧30的上表面的接觸位置上設置有作為帶著間隙地在上下方向上嵌合的嵌合部的凹凸嵌合結構。具體而言，在抵接構件33的接觸面33a的中央部分形成有向上方凹入的凹部33b，在板簧30的上層部36的上表面形成有與凹部33b帶著間隙地嵌合的凸部36a。
[0022]圖6是示出圖3所示的板簧轉向架I上的板簧30和軸箱8的支持構件31的要部側視圖。如圖6所示，在軸箱8的上端部放置有支持構件31。在支持構件31的中央形成有孔部31a，在該孔部31a內嵌合設置于軸箱8上的凸部8a。支持構件31是橡膠板41、金屬板42及橡膠板43在相互粘接的狀態下從下方依次層疊而成。即，相對于板簧30的由纖維強化樹脂形成的下層部35的支持構件31的接觸面33a由橡膠形成。
[0023]板簧30的前后方向兩端部30c從上方放置在支持構件31上而自由接觸。換言之，板簧30的前后方向兩端部30c相對于支持構件31以在上下方向上未被固定的狀態與支持構件31的上表面接觸。S卩，板簧30的前后方向兩端部30c并未通過固定件固定于支持構件31上，而是僅通過來自于板簧30的下方載荷和相對于此的支持構件31的反作用力的接觸壓力達到保持與支持構件31的上表面的接觸的狀態。在支持構件31的接觸面43a(上表面)和板簧30的下表面之間的接觸位置上設置有作為帶著間隙地在上下方向上嵌合的嵌合部的凹凸嵌合結構。具體而言，在板簧30的前后方向兩端部30c上形成有從下層部35向下方一體地突出的凸部35a，其凸部35a帶著間隙與支持構件31的孔部31a嵌合。
[0024]根據以上說明的結構，橫梁4的抵接構件33從上方放置在板簧30的前后方向中央部30a上,并且相對于板簧30以在上下方向上未被固定的狀態與板簧30的上表面自由接觸。此外，板簧30的前后方向兩端部30c也從上方放置在軸箱8的支持構件31上并相對于支持構件31以在上下方向上未被固定的狀態與支持構件31的上表面自由接觸。因此，板簧30和橫梁4之間的支持結構及板簧30和軸箱8之間的支持結構變得簡單，且轉向架I的組裝作業性也大幅度改善。
[0025]此外，橫梁4的抵接構件33相對于板簧30在上下方向上未被固定地接觸，且軸箱8的支持構件31也相對于板簧30在上下方向上未被固定地接觸，因此扭力難以在橫梁4和板簧30之間及板簧30和軸箱8之間傳遞。因此不需要作為扭轉措施地使各構件具有高強度或者增強轉向架1，可以促進轉向架的輕量化。又，扭力難以在橫梁4和板簧30及軸箱8之間傳遞，因此也可以抑制在多個車輪6中的一部分的車輪6上發生輪重減少。
[0026]此外，纖維強化樹脂與金屬不同而難以再利用，但是在與其他部件能夠簡單地分離的板簧30上使用纖維強化樹脂，因此可以良好地保持其他部位的由金屬形成的構件的再利用性。又，板簧30通過作為由金屬形成的覆蓋件的上層部36與抵接構件33接觸，且板簧30的由纖維強化樹脂形成的下層部35與支持構件31的橡膠板43接觸，因此可以保護板簧30的纖維強化樹脂。
[0027]又，在對橫梁4的下方載荷增加而板簧30彈性變形時，在板簧30的上表面側上產生壓縮應力，但是通常纖維強化樹脂的壓縮強度低于其拉伸強度。在本實施形態中，上層部36由其壓縮強度高于下層部35的纖維強化樹脂的壓縮強度的金屬形成。因此，粘合在下層部35的上層部36可以發揮在板簧30彈性變形時增強由纖維強化樹脂形成的下層部35的作用。此外，板簧30以其一部分在側視下與連接機構16的支座21、22重疊的方式配置，因此可以抑制板簧30及連接機構16的上下占有空間。而且，板簧30的前后方向中央部30a位于比板簧30的前后方向兩端部30c靠近下方的位置上，因此可以較低地配置橫梁4，有利于車輛的低地板化。
[0028]又，在抵接構件33和板簧30的接觸位置及板簧30和支持構件31的接觸位置上設置有帶著間隙地在上下方向上嵌合的凹凸嵌合結構，因此組裝時的作業性良好，且可以防止在水平方向上的位置偏移。另外，也可以形成為不設置抵接構件33和板簧30之間的凹凸嵌合結構，并且相對于板簧30在水平方向上也未被固定的狀態下將抵接構件33放置在板簧30上的結構。
[0029](第二實施形態)
圖7是根據本發明的第二實施形態的板簧轉向架的相當于圖4的圖。如圖7所示，第二實施形態的板簧轉向架在橫梁104的抵接構件133的前后方向兩端部分上設置有彈性構件52 (例如橡膠)。具體而言，抵接構件133具備在固定于方管12的固定板32的下表面上被固定的由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的主體部51、和在該主體部51的前后方向兩側上鄰接配置的彈性構件52。主體部51及彈性構件52的下表面在側視下平滑地連續而形成向下方凸出的大致圓弧形狀的接觸面133a。借助于此，即使因相對于橫梁104的下方載荷的增加而使板簧30彈性變形并與抵接構件133的前后方向兩端部分接觸，由于該部分由彈性構件52構成，因此可以良好地緩沖對板簧30的局部負荷。另外，其他結構與上述第一實施形態相同，因此省略說明。
[0030](第三實施形態)
圖8是根據本發明的第三實施形態的板簧轉向架的相當于圖4的圖。如圖8所示，第三實施形態的板簧轉向架在橫梁204的抵接構件233的下表面設置有與板簧30的上表面面接觸的彈性構件152 (例如橡膠)。具體而言，抵接構件233具備在固定于方管12的固定板32的下表面上被固定的由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的主體部51、和覆蓋該主體部51的下表面及前后方向兩端的彈性構件152。主體部51的下表面在側視下呈向下方凸出的大致圓弧形狀，彈性構件152的下表面形成側視下向下方凸出的大致圓弧形狀的接觸面233a。
[0031]在轉向架不支持車身的狀態下，彈性構件152的接觸面233a (下表面)的整體與板簧30的上表面接觸。而且，在轉向架支持車身的狀態下，當在車身內乘車的人數增加而相對于橫梁204的下方載荷增加時，板簧30的前后方向中央部30a的曲率增加(彎曲量增加)，彈性構件152的接觸面233a被按壓在板簧30的上表面而彈性構件152的主要前后方向兩側部分收縮。相反地，當相對于橫梁204的下方載荷減少而板簧30的前后方向中央部30a的曲率減少(彎曲量減少)時，彈性構件152的主要前后方向兩側部分因壓縮力的減少而膨脹，以此保持抵接構件233的接觸面233a整體與板簧30的上表面面接觸的狀態。因此，在抵接構件233的接觸面233a和板簧30之間不產生間隙，從而防止廢棄物等進入該間隙內。
[0032]又，當相對于橫梁204的下方載荷增加而板簧30的曲率逐漸增加時，彈性構件152的前后方向兩側部分和板簧30之間的接觸壓力增加，因此可得到與板簧30的延伸部30b的非約束部分的前后方向長度實質上縮短同樣的作用，板簧30的彈簧常數增加。因此，彈簧常數隨著乘車率的變化而變化，從而不論乘車率低時還是高時都能夠實現乘車感優異的車輛。另外，其他結構與上述第一實施形態相同，因此省略說明。
[0033](第四實施形態)
圖9是根據本發明的第四實施形態的板簧轉向架的相當于圖6的圖。如圖9所示，第三實施形態的板簧轉向架在板簧130 (側構件)的前后方向兩端部130c上，在由纖維強化樹脂形成的下層部35的下表面固定橡膠板61。在軸箱8的上端部上設置的支持構件131是從下方依次層疊橡膠板41及金屬板42而成。即，支持構件131的上表面由金屬形成，但是板簧130的前后方向兩端部130c的下表面由橡膠形成，因此可以良好地保護板簧130的由纖維強化樹脂形成的下層部35。另外，其他結構與上述的第一實施形態相同，因此省略說明。
[0034](第五實施形態)
圖10是根據本發明的第五實施形態的板簧轉向架的相當于圖6的圖。如圖10所示，第五實施形態的板簧轉向架，其設置在軸箱8的上端部的支持構件231的上表面在側視下形成為向上方凸出的大致圓弧狀。具體而言，支持構件231是從下方依次層疊橡膠板41、金屬板42及橡膠板143而形成，其最上層的橡膠板143的上表面143a在側視下形成為大致圓弧形狀。即，在側視下，支持構件231的上表面143a的曲率大于板簧30的與支持構件231接觸的部分(前后方向兩端部30c)的下表面的曲率。借助于此，從板簧30的與抵接構件33 (圖4)的接觸位置至板簧30的與支持構件231的接觸位置的最短距離，隨著相對于橫梁4 (圖4)的下方載荷增加且板簧30彈性變形而縮短。于是，隨著對車身11的乘車率增加而板簧30的彈性常數增加。因此，彈性常數隨著乘車率的變化而變化，不論乘車率低時還是高時都可以實現乘車感優異的車輛。另外，其他結構與前述的第一實施形態相同，因此省略說明。[0035](第六實施形態)
圖11是根據本發明的第六實施形態的轉向架301的相當于圖3的圖。如圖11所示，第六實施形態的板簧轉向架301使用由剛性構件(例如由金屬和纖維強化樹脂等構成的非彈性構件)構成的在前后方向上延伸的長尺寸構件330 (側構件)取代板簧30。長尺寸構件330例如具有筒形狀。長尺寸構件330具有支持橫梁304的橫方向兩端部304的前后方向中央部330a、支持于軸箱8并位于比中央部330a高的位置上的前后方向兩端部330c、和連接中央部330a與兩端部330c的傾斜部330b。即，長尺寸構件330通過中央部330a和位于其前后的一對傾斜部330b構成凹部。在長尺寸構件330的兩端部330c和軸箱8之間介設有作為一次懸架的螺旋彈簧331。長尺寸構件330的傾斜部330b的一部分在側視下配置在與連接機構16重疊的位置上。具體而言，長尺寸構件330的傾斜部330b的一部分插通由一對支座21、22夾持的空間27 (參照圖1)。
[0036]在橫梁304的橫方向兩端部304a上設置有作為底壁的抵接構件333。橫梁304的橫方向兩端部304a的抵接構件333不支持長尺寸構件330的下表面地以開放的狀態通過橡膠板350從上方放置在長尺寸構件330的中央部330a上。即，抵接構件333并未通過固定件固定于長尺寸構件330上而是可分離地放置在長尺寸構件330上，并且通過由來自于橫梁4的重力產生的下方載荷和相對于此的長尺寸構件330的反作用力的接觸壓力維持與長尺寸構件330 —體的狀態。
[0037]像這樣，橫梁304的抵接構件333從上方放置在長尺寸構件330上且未在上下方向上固定于長尺寸構件330，因此長尺寸構件330和橫梁304之間的支持結構變得簡潔，轉向架的組裝作業性大幅度改善。此外，橫梁304的抵接構件333并沒有在上下方向上固定于長尺寸構件330，因此扭力難以在橫梁304和長尺寸構件330之間傳遞。因此，不需要作為扭轉措施地使各構件具有高強度或者增強轉向架，可以促進轉向架的輕量化。又，扭力難以在橫梁304和長尺寸構件330之間傳遞，因此也可以抑制在多個車輪6中一部分的車輪6上發生輪重減少。
[0038]另外，抵接構件333和長尺寸構件330既可以具有相互在上下方向上嵌合的嵌合部，也可以使抵接構件333和長尺寸構件330在上下方向上未被固定的狀態下限制相互的水平方向的相對移動。
[0039](第七實施形態)
圖12是根據本發明的第七實施形態的轉向架的橫梁404的從側方(左右方向)觀察的剖視圖。如圖12所示，第七實施形態的橫梁404具備切削加工金屬而制成的橫梁主體460、和堵住形成在該橫梁主體460的加工面上的開口部460g的板狀的蓋461。橫梁主體460，將由金屬形成的橫方向上長的六面體從一面側(本示例中為下表面側)切削加工而形成凹空間S。借助于此，橫梁主體460具備上壁部460a、前壁部460b、后壁部460c、右壁部460d及左壁部460e的五個面的外壁部，并且具備區隔凹空間S的內壁部460f。而且，在橫梁主體460的下表面，堵住凹空間S的開口部460g地安裝有蓋461。該蓋461是比橫梁主體460薄壁的板，通過固定件(例如螺栓和螺絲等)固定于橫梁主體460上。即，橫梁404可以不用焊接而制作。另外，橫梁主體460的外表面及內表面的角部被實施倒角加工而倒成圓角。
[0040]這樣構成，可以通過切削加工機自動地制造橫梁404，不需要像焊接那樣的熟練作業，因此可改善制造效率及制作精度。而且，該結構與不將橫梁40焊接在側構件(板簧30和長尺寸構件330)上的結構相加，可以大幅度減少消除因焊接而產生的積累應力的作業，可以顯著地改善制造效率。
[0041](第八實施形態)
圖13是根據本發明的第八實施形態的轉向架501的側視圖。圖14是圖13所示的轉向架501的板簧530的側視圖。如圖13及圖14所示，在第八實施形態的轉向架501中，使用在側視下整體形成為向下方凸出的弓形狀的板簧530。板簧530在側視下為其長度方向中央部530a向下方突出的圓弧形狀，其長度方向兩端部530c向上方彎曲。因此，板簧530的長度方向兩端部530c的下表面為平坦面，但是相對于水平面傾斜。即，長度方向兩端部530c的下表面隨著向車輛長度方向的外側靠近而增高地傾斜。
[0042]在軸箱8的上端部上安裝有支持構件531，板簧530的長度方向兩端部530c從上方放置在支持構件531的上表面。而且,該支持構件530的上表面沿著板簧530的長度方向兩端部530c地相對于水平面傾斜。又，在橫梁4的車寬方向兩端部4a的下部設置有具有圓弧狀的下表面533a的抵接構件533，該抵接構件533從上方放置在板簧530的長度方向中央部530a上而自由接觸。然而，在抵接構件533及板簧530上并未設置有在上下方向上嵌合的嵌合部。另外，在板簧530的長度方向中央部530a的上表面設置有與抵接構件533接觸的介設片570 (例如橡膠片等)。
[0043]如圖14所不,板簧530具有上層561、中間層562及下層563,中間層562的體積大于上層561及下層563的整個的體積。上層561及下層563由CFRP形成，中間層562由GFRP形成。CFRP的相對于拉伸或壓縮的強度比GFRP高。板簧530的壁厚形成為從其長度方向中央部530a向長度方向兩端部530c逐漸變薄。中間層562的壁厚形成為從其長度方向中央部530a向長度方向兩端部530c逐漸變薄，上層561及下層563的壁厚保持一定，上層561的壁厚比下層563的壁厚薄。
[0044]在轉向架I支持的車身11為空車狀態時，板簧530的長度方向兩端部530c相對于水平面的傾斜角9設定為10°以上25°以下的值(例如15° )。車輛行駛時，上下、前后及左右的振動從車輪6傳遞至轉向架構架，在振動成分中為支配性的加速度的上下振動成分被板簧530傳遞及吸收。此時，由于板簧530的長度方向兩端部530c的下表面傾斜，因此通過振動從支持構件531傳遞至板簧530的向上的力F分成相對于板簧530的長度方向兩端部530c垂直的分力Fa和水平的分力Fb。因此，從支持構件531傳遞至板簧530的載荷由力F減少為分力Fa (Fa=F-Cos 0 )0又，板簧530未固定于抵接構件533，而是能夠沿著抵接構件533的圓弧狀的下表面533a像蹺蹺板一樣轉動。因此，在上下振動傳遞至板簧530的長度方向一側的端部530c時，通過以板簧530的長度方向中央部530a為支點的轉動也可以吸收上下振動的加速度。又，因振動而板簧530的長度方向一側的端部530c的傾斜角9大于長度方向另一側的端部530c的傾斜角0時，傾斜角0大的側的端部530c的分力Fa則小于傾斜角0小的側的端部530c的分力Fa。因此，以使板簧530的長度方向兩側的傾斜角9相同的方式(即恢復到原來的姿勢)作用著力，板簧530具有保持平衡的自我修正功能。
[0045]此外,在相對于板簧530的長度方向兩端部530c的每個從支持構件531施加向上的載荷而板簧530彎曲時,板簧53的曲率增大，因此板簧530的長度方向中央部530a相對地向下方凹陷。這一點，由于板簧530的長度方向中央部530a所支持的抵接構件533朝著向下方凹陷的方向作用著力，因此也具有抵消從支持構件531通過板簧530傳遞至抵接構件533的向上的加速度成分的作用。當然，板簧530自身具有彈簧效果，因此通過其長度方向兩端部530c的周圍的彎曲，吸收從支持構件531傳遞的向上的加速度，從而也具有減少向抵接構件533的振動傳遞的功能。
[0046]另外，本發明并不限于上述實施形態，在不脫離本發明的主旨的范圍內可以變更、增加、或刪除其結構。在上述的各實施形態中，支持構件31、131、231為放置在軸箱8上的獨立體，但是也可以是軸箱8的一部分。又，也可以將抵接構件33、133的與板簧30、130的接觸面由橡膠形成，且與該橡膠接觸的板簧30、130的表面由纖維強化樹脂形成。又，既可以使整個板簧由纖維強化樹脂形成，又，也可以使除了板簧以外的構件由纖維強化樹脂形成。又，如果通過側構件限制橫梁及軸箱以防止橫梁和軸箱之間的水平方向的相對位移達到規定以上，也可以去除連接機構16。上述的各實施形態也可以相互任意組合，也可以例如將一個實施形態中的一部分結構或方法應用于其他實施形態。
[0047]工業應用性:
如上所述，根據本發明的鐵道車輛用轉向架具有能夠使轉向架簡潔且輕量的同時改善組裝作業性的優異的效果，廣泛應用于能夠發揮該效果的意義的鐵道車輛時大有益處。
[0048]符號說明:
1、301、501鐵道車輛用轉向架；
4、104、204、304、404 橫梁；
5車軸；
7軸承；
8軸箱；
11車身；
16 連接機構；
30、530板簧(側構件)；
30a、530a前后方向中央部；
30c、530c前后方向兩端部；
31、131、231、531支持構件；
33、133、233、333、533 抵接構件；
33a 接觸面；
33b 凹部；
35下層部；
35a 凸部；
36上層部；
36a 凸部；
330 長尺寸構件(側構件)。
【權利要求】
1.一種鐵道車輛用轉向架，具備: 用于支持鐵道車輛的車身的橫梁； 夾著所述橫梁在車輛長度方向的前方及后方沿著車寬方向配置的前后一對的車軸； 設置于所述車軸的車寬方向兩側，旋轉自如地支持所述車軸的軸承； 容納所述軸承的軸箱； 在支持所述橫梁的車寬方向兩端部的狀態下在車輛長度方向上延伸，其車輛長度方向兩端部支持于所述軸箱的側構件； 設置于所述橫梁的車寬方向兩端部上，相對于所述側構件以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在所述側構件的車輛長度方向中央部上的抵接構件；和設置于所述軸箱，支持所述側構件的車輛長度方向兩端部的支持構件。
2.根據權利要求1所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述側構件為板簧。
3.根據權利要求2所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述支持構件設置于所述軸箱的上端部； 所述板簧的車輛長度方向兩端部相對于所述支持構件以在上下方向上未被固定的狀態從上方放置在所述支持構件上。
4.根據權利要求2或3中任意一個所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，在相對于所述橫梁的下方載荷增加時，所述板簧彈性變形從而與所述抵接構件的接觸面積增加。
5.根據權利要求2至4中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧具有纖維強化樹脂。
6.根據權利要求5所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧的與所述抵接構件的接觸面、以及所述板簧的與所述支持構件的接觸面中的至少一個由覆蓋了所述纖維強化樹脂的覆蓋材料形成。
7.根據權利要求5所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述抵接構件的與所述板簧的接觸面、以及所述支持構件的與所述板簧的接觸面中的至少一個由橡膠形成； 所述板簧的與所述橡膠的接觸面由所述纖維強化樹脂形成。
8.根據權利要求2至7中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧形成為具有多個層，并且其上層部的壓縮強度高于其下層部的壓縮強度的結構。
9.根據權利要求8所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述下層部比所述上層部厚且由纖維強化樹脂形成。
10.根據權利要求2至9中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述板簧的前后方向中央部位于比所述板簧的車輛長度方向兩端部靠近下方的位置上。
11.根據權利要求2至10中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，從所述板簧的與所述抵接構件的接觸位置至所述板簧的與所述支持構件的位置的最短距離形成為隨著相對于所述橫梁的下方載荷增加且所述板簧彈性變形而縮短的結構。
12.根據權利要求2至11中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述抵接構件的與所述板簧的接觸面具有在側視下向下方凸出的大致圓弧形狀； 在側視下，所述抵接構件的所述接觸面的曲率大于所述板簧的與所述抵接構件接觸的部分的曲率。
13.根據權利要求2至12中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 所述抵接構件具有形成有在側視下向下方凸出的大致圓弧形狀的下表面的由剛性構件構成的主體部、和覆蓋所述主體部的下表面并在下表面與所述板簧接觸的彈性構件；所述彈性構件的下表面在所述板簧彈性變形時追隨所述板簧的上表面，保持與所述板簧的上表面面接觸的狀態。
14.根據權利要求1至13中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于， 還具備連接所述橫梁和所述軸箱的連接機構； 所述側構件以其一部分在側視下與所述連接機構重疊的方式配置。
15.根據權利要求1至14中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述抵接構件和所述側構件具有相互在上下方向上嵌合的嵌合部。
16.根據權利要求1至15中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述橫梁通過切削加工金屬而形成。
17.根據權利要求1至16中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述側構件的車輛長度方向兩端部的下表面相對于水平面傾斜。
18.根據權利要求1至17中任意一項所述的鐵道車輛用轉向架，其特征在于，所述側構件在側視下整體形成為向下方凸出的弓`形狀。
【文檔編號】B61F5/30GK103635373SQ201280033375
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年7月12日 優先權日:2011年7月14日
【發明者】西村武宏, 中尾俊一, 楠武宜, 奧村泰史 申請人:川崎重工業株式會社
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