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技術 鉄道車両用の台車

出願人 東日本旅客鉄道株式会社川崎重工業株式会社
発明者 水島文夫若林雄介栗田健秋山悟高橋恵介磯谷和秀上野陽亮
出願日 2016年9月13日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-178517
公開日 2018年3月22日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-043573
状態 未査定
技術分野 鉄道車両の細部 鉄道車両懸架装置、車輪装置
主要キーワード 横ばり せん断流れ 側ばり 横はり 円柱面状 厚み方向両側 逸脱防止用 中心ピン
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

台車で発生する空力音を低減することができる鉄道車両用の台車を提供する。

解決手段

鉄道車両用の台車は、車幅方向両側車輪を夫々有する一対の輪軸軸受によって回転自在に夫々支持する複数の軸箱と、前記複数の軸箱の各々に垂下され、車輪が軌道から脱線した際に軌道に当たって車輪の車幅方向に移動を規制する逸脱防止具と、逸脱防止具を被覆すると共に、前記逸脱防止具に向かって流れる空気を車両長手方向外側から内側へと受け流し、且つ車輪が軌道から脱線した際に軌道に当たると逸脱防止具を表出させる逸脱防止具用フェアリングと、を備えている。

概要

背景

走行する車両において、外部で発生する騒音を低減させることが望まれている。騒音源としては、走行時の車輪転動音及び流体が種々の構成に当たって生じる空力音等がある。このような課題を解決する台車として、例えば特許文献1のような鉄道車両用台車が知られている。特許文献1の鉄道車両用台車は、車輪に対してレールに接する近傍の部分に吸音材を配置し、車輪の転動音を吸音して外部騒音を低減している。

概要

台車で発生する空力音を低減することができる鉄道車両用の台車を提供する。 鉄道車両用の台車は、車幅方向両側に車輪を夫々有する一対の輪軸軸受によって回転自在に夫々支持する複数の軸箱と、前記複数の軸箱の各々に垂下され、車輪が軌道から脱線した際に軌道に当たって車輪の車幅方向に移動を規制する逸脱防止具と、逸脱防止具を被覆すると共に、前記逸脱防止具に向かって流れる空気を車両長手方向外側から内側へと受け流し、且つ車輪が軌道から脱線した際に軌道に当たると逸脱防止具を表出させる逸脱防止具用フェアリングと、を備えている。

目的

走行する車両において、外部で発生する騒音を低減させることが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車幅方向両側車輪を夫々有する一対の輪軸軸受によって回転自在に夫々支持する複数の軸箱と、前記複数の軸箱の各々に垂下され、前記車輪が軌道から脱線した際に前記軌道に当たって前記車輪の車幅方向に移動を規制する逸脱防止具と、前記逸脱防止具を被覆すると共に、前記逸脱防止具に向かって流れる空気を車両長手方向外側から内側へと受け流し、且つ前記車輪が前記軌道から脱線した際に前記軌道に当たると前記逸脱防止具を表出させる逸脱防止具用フェアリングと、を備えている鉄道車両用台車

請求項2

前記逸脱防止具用フェアリングは、車両長手方向外側及び内側の各々の面に外側部分及び内側部分を夫々有し、前記外側部分は、底面視において車両長手方向内側に進むにつれて車幅方向外側に拡がり、前記内側部分は、底面視において車両長手方向内側に進むにつれて車幅方向内側に狭まっている、請求項1に記載の鉄道車両用の台車。

請求項3

前記逸脱防止具用フェアリングは、車両長手方向外側及び内側の各々の面に外側部分及び内側部分を夫々有し、前記外側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて下がり、前記内側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて上がっている、請求項1又は2に記載の鉄道車両用の台車。

請求項4

前記逸脱防止具用フェアリングは、前記逸脱防止具に比べて剛性又は脆性が小さくなるように形成されている、請求項1乃至3の何れか1つに記載の鉄道車両用の台車。

請求項5

前記逸脱防止具用フェアリングは、固定部材によって前記軸箱に固定され、前記固定部材は、前記車輪が前記軌道から脱線した際に前記逸脱防止具用フェアリングが前記軌道に当たると前記軸箱から前記逸脱防止具用フェアリングが外れるように構成されている、請求項1乃至4の何れか1つに記載の鉄道車両用の台車。

請求項6

前記複数の軸箱は、その表面の車両長手方向両側に外側部分及び内側部分を夫々有し、前記外側部分は、底面視において車両長手方向内側に進むにつれて車幅方向外側に拡がり、前記内側部分は、底面視において車両長手方向内側に進むにつれて車幅方向内側に狭まっている、請求項1乃至5の何れか1つに記載の鉄道車両用の台車。

請求項7

前記複数の軸箱は、その表面の車両長手方向両側に外側部分及び内側部分を夫々有し、前記外側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて下がり、前記内側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて上っている請求項1乃至6の何れか1つに記載の鉄道車両用の台車。

請求項8

前記複数の軸箱は、前記輪軸を支持する前記軸受と、前記軸受を収容する軸箱体と、前記軸箱体を被覆する軸箱用フェアリングとを夫々有し、前記軸箱用フェアリングは、その表面の車両長手方向両側に外側部分及び内側部分を夫々有している、請求項6又は7に記載の鉄道車両用の台車。

請求項9

前記軸箱用フェアリングと前記逸脱防止具用フェアリングとは一体的に設けられている、請求項8に記載の鉄道車両用の台車。

請求項10

台車枠と、前記台車枠と前記複数の軸箱の各々とを連結する連結部材とを更に備え、前記軸箱用フェアリングの前記内側部分は、連結部材まで覆っている、請求項8に記載の鉄道車両用の台車。

請求項11

車幅方向両側に車輪を夫々有する一対の輪軸を軸受によって回転自在に支持する複数の軸箱を備え、前記複数の軸箱は、その表面の車両長手方向両側に外側部分及び内側部分を夫々有し、前記外側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて下がり、前記内側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて上っている、鉄道車両用の台車。

技術分野

0001

本発明は、軌道上を走行する鉄道車両台車に関する。

背景技術

0002

走行する車両において、外部で発生する騒音を低減させることが望まれている。騒音源としては、走行時の車輪転動音及び流体が種々の構成に当たって生じる空力音等がある。このような課題を解決する台車として、例えば特許文献1のような鉄道車両用台車が知られている。特許文献1の鉄道車両用台車は、車輪に対してレールに接する近傍の部分に吸音材を配置し、車輪の転動音を吸音して外部騒音を低減している。

先行技術

0003

特開2006−272994号公報

発明が解決しようとする課題

0004

前述の通り、低速鉄道車両では、転動音が騒音における大きな割合を占めており、騒音において空力音が占める割合は小さい。即ち、低速鉄道車両では、空力音が転動音ほど大きな騒音とはなり得ない。しかし、空力音の大きさは、車両速度の略6乗に比例し、また転動音は、車両速度の略3乗に比例しているので、高速鉄道車両において更なる高速化を図る際には車内及び沿線に伝わる騒音としては転動音よりも空力音の方が遥かに大きくなる。つまり、高速鉄道車両では、騒音における空力音が占める割合が大きくなることが考えられ、高速鉄道車両では、空力音の発生を低減する対策が必要となる。

0005

高速鉄道車両で発生する空力音としては、主に鉄道車両の先頭部分に空気が直接当たって発生するものが考えられるが、先頭部分を除いた部分でも発生していると考えられる。そこで、発明者は、先頭部分を除いた部分における空力音の発生源を特定すべくシミュレーションを行った。そうすると、車両下部に大きな騒音源があり、その中でも台車が主要な騒音源となっていることが分かった。特に、特許文献1に記載されるようなストッパ装置、即ち逸脱防止具が取り付けられている場合には、逸脱防止具が台車における主要な騒音源となる。

0006

そこで本発明は、台車で発生する空力音を低減することができる鉄道車両用の台車を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0007

本発明の鉄道車両用の台車は、車幅方向両側に車輪を夫々有する一対の輪軸軸受によって回転自在に夫々支持する複数の軸箱と、前記複数の軸箱の各々に垂下され、前記車輪が軌道から脱線した際に前記軌道に当たって前記車輪の車幅方向に移動を規制する逸脱防止具と、前記逸脱防止具を被覆すると共に、前記逸脱防止具に向かって流れてくる空気を車両長手方向外側から内側へと受け流し、且つ前記車輪が軌道から脱線した際に前記軌道に当たると前記逸脱防止具を表出させる逸脱防止具用フェアリングと、を備えている。

0008

本発明に従えば、軸箱に垂下されている逸脱防止具に向かって流れてくる空気を逸脱防止用フェアリングによって車両長手方向外側から内側に受け流すことができる。これにより、空気が逸脱防止具に当たって乱れることを抑制することができ、乱れによって発生する騒音を低減することができる。即ち、台車で発生する空力音を低減することができる。

0009

また、本発明では、車輪が軌道から脱線した際に逸脱防止具用フェアリングが軌道に当たると逸脱防止具用フェアリングから逸脱防止具が表出する。それ故、車輪が軌道から脱線した際には、逸脱防止具が軌道に直接当たって前記車輪の車幅方向に移動を規制する。それ故、フェアリングが被せられても、逸脱防止具の機能を阻害することを防ぐことができる。

0010

本発明の鉄道車両用の台車は、車幅方向両側に車輪を夫々有する一対の輪軸を軸受によって回転自在に支持する軸箱と、前記軸箱は、その表面の車両長手方向両側に外側部分及び内側部分を夫々有し、前記外側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて下がり、前記内側部分は、側面視において車両長手方向内側に進むにつれて上っているものである。

0011

本発明によれば、軸箱に向かって流れてくる空気を軸箱によって車両長手方向内側に受け流すことができる。これにより、空気が軸箱に当たって乱れることを抑制することができ、乱れによって発生する騒音を低減することができる。即ち、台車で発生する空力音を低減することができる。

発明の効果

0012

本発明によれば、台車で発生する空力音を低減することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施形態に係る鉄道車両用台車を側方から見た側面図である。
図1の鉄道車両用台車を上方から見た平面図である。
図1の鉄道車両用台車を後ろ斜め上方から見た斜視図である。
図1の鉄道車両用台車のフェアリングを外して示す拡大側面図である。
図1の鉄道車両用台車のフェアリングだけを示す斜視図である。
図1の鉄道車両用台車のフェアリング付近を前方から見た正面図である。
図1の鉄道車両用台車のフェアリング付近の風の流れを示す底面図である。
図1の鉄道車両用台車のフェアリング付近の風の流れを示す側面図である。
その他の実施形態に係る鉄道車両用台車を側方から見た側面図である。
その他の実施形態に係る鉄道車両用台車を側方から見た側面図である。
その他の実施形態に係る鉄道車両用台車を側方から見た側面図である。

実施例

0014

以下、本発明に係る実施形態の鉄道車両用の台車1(以下、単に「台車」という)について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する台車1は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

0015

<鉄道車両>
図1に示す鉄道車両2は、例えば地面等に敷設されているレール3を高速で走行する高速鉄道車両であり、車体4と台車1を備えている。なお、鉄道車両2は、必ずしも高速鉄道車両である必要はなく、中速及び低速で走行する鉄道車両であってもよい。車体4は、レール方向(即ち、走行方向)に長い大略箱状に形成されており、その中に乗客又は荷役等を収容するようになっている。車体4の下方には、台車1が配置されており、台車1は、一対の空気ばね5を介して車体4を下方から支持している(図2も参照)。

0016

<台車>
台車1は、レール3を走行するようになっており、本実施形態ではボルスタレス式の台車である。なお、台車1は必ずしもボルスタレス式の台車である必要はなく、ボルスタ式の台車であってもよい。このような構造を有する台車1は、図2に示すように台車枠11、及び前後一対の輪軸12を備えている。台車枠11は、一対の側ばり21と、横ばり22とを有している。一対の側ばり21は、車両長手方向に延在する部材であり、車幅方向に互いに離して且つ平行に配置されている。横はり22は、図2に示すように一対の側ばり21の中央部分に架け渡すように一体的に設けられている。これにより、台車枠11は、平面視でH字状に形成されている。

0017

また、台車枠11の横ばり22の車幅方向両端付近には、その上面に空気ばね5の各々が夫々配置され、台車枠11の横ばり22の車幅方向中央には、中心ピン18が設けられている。車体4は、一対の空気ばね5の上に載せられており、空気ばね5を介して台車枠11に支持されている。また、車体4には、中心ピン18が挿通されており、中心ピン18によって台車1の前後力が車体4に伝わるようになっている。更に、中心ピン18は、車体4に対して中心ピン18の軸線回り相対回転し、一対の空気ばね5は、せん断変形可能に構成されている。これにより、台車枠11が車体4に対して中心ピン18の軸線回りに相対回転することが許容されている。また、一対の側ばり21の車幅方向側面には、図3にも示すようにヨーダンパ19が夫々設けられており、ヨーダンパ19によって車体4と台車枠11とが連結されている。このように構成されている台車枠11には、図2に示すように一対の輪軸12が設けられている。

0018

一対の輪軸12は、車両長手方向に離れ且つ互いに略平行になるように台車枠11に設けられている。輪軸12は、車軸16と、一対の車輪17とを有している。車軸16は、車幅方向に延在する棒状の部材である。車軸16には、一対の車輪17が軸線方向(車幅方向)に互いに離した状態で一体的に設けられており、各車輪17は、レール3上で回転しながら走行するようになっている。また、台車1は、図4に示すように輪軸12毎に一対の軸受13と、一対の軸箱体14と、一対の軸箱支持装置15とを備えており、各輪軸12は、これらの構成によって台車枠11に取付けられている。

0019

詳細に説明すると、輪軸12の車軸16には、その軸線方向両側の部分に一対の軸受13が夫々設けられている。軸受13は、例えばジャーナル軸受であり、車軸16の軸線方向両側の部分を相対回転可能に支持している。また、車軸16の軸線方向両側の部分には、軸箱体14が1つずつ配置されている。各軸箱体14は、側面視で大略矩形状に形成されており、その中に軸受13が相対回転不能に収容されている。なお、軸箱体14は、必ずしも側面視で大略矩形状である必要はなく、大略円形状多角形状であってもよい。軸箱体14は、その中に収納されている軸受13と共に軸箱20を構成しており、左右一対の軸箱20の各々には軸箱支持装置15が夫々設けられている。即ち、各軸箱20は、軸箱支持装置15によって台車枠11に取り付けられている。

0020

軸箱支持装置15は、例えば軸はり式の軸箱支持装置であり、軸はり23と、軸ばね24とを有している。なお、軸箱支持装置15は、必ずしも軸はり式に限定されず、他の方式(例えば、モノリンク式の軸箱支持装置、並列ばね式等が挙げられる)の軸箱支持装置であってもよい。連結部材である軸はり23は、車両長手方向に延在する部材であり、その一端部23aが軸箱体14に連結されている。また、軸はり23の基端部23bは、台車枠11に上下方向及び車幅方向に揺動可能に連結されている。更に詳細に説明すると、台車枠11は、側ばり21の下面に受け座21aを有しており、受け座21aにはゴムブッシュ外装された心棒25が締結されている。軸はり23の基端部23bは、ゴムブッシュが外装された心棒25を介して受け座21aに連結されており、ゴムブッシュによって、前後方向、上下方向及び車幅方向の6つの方向に揺動できるようになっている。これにより、軸箱体14の上下方向及び車幅方向の動きが許容されている。また、軸箱体14には、その上端部に軸ばね24が設けられている。軸ばね24は、台車枠11の側ばり21における軸箱体14の直上部分と軸箱体14との間に介在している。これにより、軸はり23によって支持された軸箱体14が軸ばね24を介して側ばり21を支持するようになっている。また、軸箱体14には、ダンパ26を取付けるための取付座27が一体的に設けられている。

0021

取付座27は、軸箱体14の車両長手方向外側にある面に設けられており、車両長手方向に関して軸はり23と反対側に配置されている。ここで、車両長手方向外側とは、台車1の中心から遠ざかる方に向かう方向であり、逆に台車1の中心へと向かう方向は車両長手方向内側である。また、一対の側ばり21の各々にも、車両長手方向両端部に取付座28が設けられており、各々の取付座27,28が上下方向に対向するように配置されている。更に、対向する取付座27,28の間には、ダンパ26が配置され、ダンパ26の両端部が取付座27,28にダンパ26の長手方向に揺動可能に取り付けられている。更に、軸箱体14の下面には、逸脱防止具30が垂下されている。

0022

逸脱防止具30は、対応する車輪17に対して予め定められた距離の間隔をあけて車幅方向外側に位置するように配置されている。逸脱防止具30は、対応する車輪17がレール3から車幅方向内側に外れた際にレール3に当たり、車輪17がレールから前記距離以上離れないように規制するようになっている。このような機能を有する逸脱防止具30は、板状の部材であり、その厚み方向が車軸16の延在方向と平行になるように軸箱体14の下面に垂下されている。これにより、脱線した際、逸脱防止具30の厚み方向の一表面がレール3に接触するようになり、逸脱防止具30がレール3に乗り上げることなくレール3に沿って案内される。他方、逸脱防止具30の走行方向前後の面は、側面視で、地面に垂直な基準線に対して若干傾斜して上方に切り立っており、脱線した際にカーブなどにおいてそれらの面がレール3に当たった場合にその面によってレール3に乗り上げることを防げるようになっている。

0023

このような形状を有する逸脱防止具30の下端面は、水平且つ平坦に形成されている。また、逸脱防止具30の下端面は、脱線した際に逸脱防止具30がレール3に確実に当たるようにその他の構成の下端面より低く位置しており、例えばレールレベル(即ち、レール3の上面からの高さである。略称:RL)がH1(本実施形態ではH1=170mm)のところに位置している。なお、H1=170mmは一例にすぎず、脱線した際に逸脱防止具30がレール3に確実に当たるようになっていれば、それより上側又は下側に位置していてもよい。

0024

このように構成されている台車1は、走行方向前後に離して1つずつ配置されており、前後一対の台車1の上に1つの車体4が載せられて支持されている。このように支持される車体4の床下(より詳細には車体4の下面)には、図1に示すように一対の台車1の各々に対応する位置に台車キャビティ6が形成されており、大よそ台車1の上半分が台車キャビティ6の中に隠れている。また、車体4の下面であって台車キャビティ6を除いた箇所には、底フサギ板7が取り付けられている。底フサギ板7は、略平坦に形成される板状の部材であり、大きな凸凹等によって空気の流れを乱さないようにしている。この底フサギ板7は、例えばRLがH2(本実施形態では、H2=200mm)のところに位置しており、逸脱防止具30の下端面より高いところに位置している。それ故、空気が逸脱防止具30に当たって、その流れが更に乱されて空力音を発生させる原因となるおそれがある。また、車体4では、走行時に車体4と地面との間に流れる空気の一部が台車キャビティ6に入り込み(底フサギ板7のRLより上方に大よそ100mm(本実施形態では、RL=300mm)の範囲まで入り込む)、台車キャビティ6内に収容された構成に当たって空力音を発生させる原因となるおそれがある。そこで、これらの構成が空力音の発生源となることを低減すべく、図5に示すようなフェアリング31が被せられている。

0025

[フェアリング]
フェアリング31は、軸箱体14毎に1つずつ設けられている。車両2は、車両長手方向一方及び他方の両方に走行可能に構成されており、何れの方向に走行できるように前後及び左右のフェアリング31は互いに鏡面対称に配置されている。それ故、以下では、車両長手方向一方を走行方向とし、走行方向において左前側に位置するフェアリング31について主に説明する。また、それ以外のフェアリング31については左前側のフェアリング31の説明を参照し、それらの説明を省略する。フェアリング31は、主に軸箱体14、取付座27、軸はり23、及び逸脱防止具30を覆っている。より詳細に説明すると、フェアリング31は、金属から成る逸脱防止具30に比べて剛性又は脆性の小さい材料、例えば合成ゴム及び合成樹脂等によって構成されている。また、フェアリング31は、フェアリング上部32と、フェアリング下部33とを有しており、本実施形態では、フェアリング上部32とフェアリング下部33とが一体的に形成されている。

0026

軸箱用フェアリングの一例であるフェアリング上部32は、軸箱20の一部を構成し、図6乃至8に示すように軸はり23から取付座27までを長手方向外側(即ち、前側)、車幅方向外側(即ち、左側)、及び下側から覆っている。より詳細には、フェアリング上部32は、図8に示すように側面視で軸はり23、軸箱体14、及び取付座27の全てを車幅方向外側(左側)から覆っている。また、フェアリング上部32は、図6に示すように取付座27の全体及び軸箱体14の全体を長手方向外側から覆い、また図7に示すように軸はり23から取付座27までを下側から覆っている。なお、フェアリング上部32の上側部分は、軸はり23の上面の一部分(即ち、基端部23bを除く)を覆うようになっており、軸箱体14の上面に軸ばね24を配置し及び取付座27の上面にダンパ26が配置できるように各上面が切欠かれている。

0027

このように軸はり23から取付座27までを覆うフェアリング上部32は、その下面が空気を長手方向内側(即ち、後方)へと受け流すべく、以下のように傾斜させて形成されている。即ち、フェアリング上部32は、その下面において長手方向外側及び内側に外側部分32a及び内側部分32bを有している。下面の外側部分32aは、図6に示されるように左側面視において、長手方向内側に進むにつれて下がっている、即ち長手方向内側に向かって斜め下方に傾斜している。また、下面の内側部分32bは、軸箱体14より長手方向内側にある軸はり23の基端部23bに進むにつれて上がっている、即ち長手方向内側に向かって斜め上方に傾斜している。更に、下面は、外側部分32aと内側部分32bとを繋ぐ中間部分32cを有しており、中間部分32cは長手方向に沿って略平坦に形成されている。なお、中間部分32cは、軸箱体14の下端面の略全体を覆っている。また、中間部分32cは、軸箱体14の下端面の前端付近で外側部分32aと繋がり、また軸箱体14の下端面の後端付近で内側部分32bと繋がっている。各々が接続されている箇所ではR面取りが施されており、各々の接続箇所に関して滑らかな曲面となっている。

0028

また、フェアリング上部32の外側部分32aは、中間部分32cから取付座27付近まで延在しており、取付座27の付近にてフェアリング上部32の前面32dと繋がっている。フェアリング上部32の前面32dは、外側部分32aから上方に切り立つように延在している。他方、フェアリング上部32の前面32dは、RL300mmより高いところに位置しており、せん断流れが当たらないように外側部分32aが高い位置まで延在している。

0029

更に、フェアリング上部32では、図7及び8に示すように車幅方向外側の面、即ち左外側面32eが車幅方向外側に突出する大略円錐台形状になっている。即ち、フェアリング上部32の左外側面32eは、軸箱体14の左側面における中央付近の更に車幅方向外側周辺を頂部32fとし、その頂部32fから上下及び前後の面に向かって拡がり且つ上下及び前後に拡がるにつれて車幅方向内側に傾斜するように形成されている。即ち、左外側面32eの外側部分32gは、底面視で長手方向内側に進むにつれて車幅方向外側に拡がり、外側部分32gは、底面視で長手方向内側に進むにつれて車幅方向内側に狭まるようになっている。

0030

また、フェアリング上部32の下面の中間部分32cには、図示しないが走行方向に延在する溝が形成されており、そこから逸脱防止具30が下方に突出している。フェアリング上部32の下面には、図8に示すようにフェアリング下部33が一体的に設けられており、フェアリング下部33がフェアリング上部32から突出した逸脱防止具30を覆っている。

0031

逸脱防止用フェアリングの一例であるフェアリング下部33は、側面視で大略三角形の板状に形成されており、厚み方向両側の面が車幅方向に略直交するように配置されている。このように配置されているフェアリング下部33は、フェアリング上部32の下面全体に取付けられ、その下面から下側に突出している。更に詳細に説明すると、フェアリング下部33は、フェアリング上部32の頂部32fの真下付近で最も下側に突出しており、フェアリング下部33の下面は、突部33aと、外側部分33bと、内側部分33cとを有している。突部33aは、フェアリング下部33において最も下側に突出している部分である。外側部分33bは、突部33aより前側に位置する部分であり、内側部分33cは、突部33aより後側に位置する部分である。

0032

フェアリング下部33の外側部分33bは、突部33aからフェアリング上部32の外側部分32aの前端(即ち、フェアリング上部32の前面)まで延びており、フェアリング上部32の長手方向外側から長手方向内側に進むにつれて下がっている。本実施形態では、フェアリング下部33の外側部分33bは、長手方向内側に進むにつれて下方に略真直ぐ傾斜している。また、フェアリング下部33の外側部分33bは、側面視においてフェアリング上部32の外側部分32aと略同じ角度にて傾斜しており、フェアリング上部32の外側部分32aに沿って前方に延びている。なお、フェアリング下部33の外側部分33b及びフェアリング下部33の外側部分33bの角度、即ち上下方向に延びる基準線に対する角度αは、例えば30度である。 また、フェアリング下部33の内側部分33cは、突部33aからフェアリング上部32の内側部分32bの前端(即ち、軸はり23の基端部)まで延びており、突部33aから長手方向内側に進むにつれて上がっている。本実施形態では、フェアリング下部33の内側部分33cは、長手方向内側に進むにつれて上方に真直ぐ傾斜している。また、フェアリング下部33の内側部分33cは、側面視においてフェアリング上部32の内側部分32bより若干角度が大きくなっており、左側面視で軸はり23の基端部にフェアリング上部32の内側部分32bと交わるようになっている。なお、フェアリング下部33の内側部分33cの角度、即ち上下方向に延びる基準線に対する角度βは、例えば15度である。但し、前記角度α及び角度βは、(例えば20°≦α+β≦100°)であればよい。

0033

また、フェアリング上部32の場合と同様に、突部33aと外側部分33bとが接続されている箇所、及び突部33aと内側部分33cとが接続されている箇所には、R面取りが施されている。即ち、各々の接続箇所に関して滑らかな曲面となっている。更に、フェアリング下部33の突部33a、外側部分33b、及び内側部分33cの下面は、大略円柱面状に形成され、滑らかな曲面となっている。

0034

<フェアリングの機能>
このような形状を有するフェアリング31は、以下のような機能を有する。即ち、鉄道車両2がレール3上を走行すると、地面に対して車体4が相対移動するため車体4の底フサギ板7と地面との間に空気の流れが発生する。車体4の底面には台車キャビティ6が形成されているので、底フサギ板7と地面との間で発生する空気の流れは、台車キャビティ6にて拡大する。拡大に伴って空気の流れに乱れが生じ、乱れた状態で台車キャビティ6に入り込む。他方、台車キャビティ6に入り込んだ空気の流れもまた大きく拡大することなく、台車キャビティ6では、底フサギ板7から100mm程度の高さ位置までしか空気の流れが拡大しない。

0035

フェアリング31は、軸箱体14、軸はり23、及び取付座27の略全体を覆っており、フェアリング上部32の外側部分32a及びフェアリング下部33の外側部分33bはともに、底フサギ板7から100mm以上の高さ位置まで延在しており、台車キャビティ6に入り込んだ空気は、フェアリング上部32の外側部分32a及びフェアリング下部33の外側部分33bに夫々当たることになる。以下では、フェアリング上部32の外側部分32a及びフェアリング下部33の外側部分33bに当たった後の流れを説明する。当たった後の流れは、実際には3次元の流れとなるが、以下では説明の便宜上、フェアリング31の下面に沿う流れと、フェアリング31の側面に沿う流れとに分けて説明する。

0036

<フェアリング下面に沿う流れ>
図8に示すように、フェアリング上部32の外側部分32a及びフェアリング下部33の外側部分33bは、共に長手方向内側に進むにつれて下方に傾斜しているので、各部分32a,33bに当たった空気は、各部分32a,33bに沿うようにして長手方向内側に受け流される。これにより、乱れた状態のせん断流れを乱すということを抑制しながら車両長手方向内側にせん空気を受け流すことができ、流れを乱すことに生じる空力音の発生を低減することができ、騒音を低減することができる。

0037

また、各部分32a,33bに沿った空気は、その後、中間部分32c及び突部33aに達する。外側部分32aと中間部分32cとが滑らかに曲面を描くように接続され、また外側部分33bと突部33aとも曲面を描くように接続されているので、各々の空気は、中間部分32c及び突部33aから剥離することなく、中間部分32c及び突部33aに沿う。また、中間部分32cと内側部分32bとも滑らかに曲面を描くように接続され、且つ突部33aと内側部分33cとも曲面を描くように接続されている。それ故、中間部分32cから長手方向内側に至る流れは内側部分32bでも剥離せずに沿っていき、また突部33aから長手方向内側に至る流れもまた内側部分33cでも剥離せずに沿っていく。従って、フェアリング31より長手方向内側における空気の流れ(即ち、後流)が乱れを生じることを抑制できる。それ故、フェアリング31の下面を沿う空気の流れがフェアリング31より車両長手方向内側にて空力音を発生することを低減することができる。

0038

このように、空気をフェアリング上部32に沿って流すことができるので、空気が軸箱に当たって乱れることを抑制することができ、乱れによって発生する騒音を低減することができる。同様に、走行風をフェアリング下部33に沿って流すことができるので、空気が逸脱防止具30に当たって乱れることを抑制することができ、乱れによって発生する騒音を低減することができる。このように、フェアリング上部32及びフェアリング下部33によって、台車で発生する空力音を低減することができる。

0039

また、フェアリング上部32及びフェアリング下部33は、共に軸箱支持装置15の軸はり23まで覆うように延びており、フェアリング上部32の内側部分32b及びフェアリング下部33の内側部分33cが各々の外側部分32a,33bより長く形成されており、内側部分32b,33cが共に外側部分32a,33bよりなだらかに形成されている。これにより、後流における乱れの発生を更に抑えることができる。

0040

<フェアリング側面に沿う流れ>
図8に示すように、フェアリング上部32の左外側面32eは、車幅方向外側に突出する円錐台形状になっているので、空気はフェアリング上部32の左外側面32eの外側部分32gに当たり、頂部32fを避けるように左外側面32eの外側部分32gに沿って上側又は下側の流れ(図示せず)、及び頂部32fを避けることなく外側部分32gに沿う流れが生じさせる。即ち、左外側面32eの外側部分32gに沿うようにして車両長手方向内側に空気を受け流すことができ、乱れた状態の空気の流れを更に乱すということを抑制しながら後側へと流すことができる。即ち、流れを乱すことに生じる空力音の発生を低減することができ、騒音を低減することができる。

0041

また、左外側面32eの外側部分32gに沿う流れは、その後、左外側面32eの内側部分32hに達する。左外側面32e全体が大略円錐台状に形成されているので、左外側面32eの外側部分32gに沿う空気の流れは、左外側面32eの内側部分32hから剥離することなく、左外側面32eの内側部分32hに沿い、そのままフェアリング31から更にその車両長手方向内側まで達する。従って、左外側面32eに沿う空気の流れもまた、フェアリング31より車両長手方向内側において流れに乱れを生じさることがなく、フェアリング31の左外側面32eを沿う流れがフェアリング31の後方にて空力音を発生することを低減することができる。

0042

このように、空気をフェアリング上部32に沿って流すことができるので、空気が軸箱に当たって乱れることを抑制することができ、乱れによって発生する騒音を低減することができる。

0043

また、フェアリング下部33では、突部33a、外側部分33b、及び内側部分33cの下面が大略円柱面状に形成され、滑らかな曲面となっている。即ち、外側部分33bの下面であって車幅方向外側の部分が、底面視において車両長手方向内側に進むにつれて車幅方向外側に拡がっている。それ故、空気が外側部分33bに当たると外側部分33bによって車幅方向外側に空気を受け流すことができる。このように受け流すことによって、フェアリング下部33に当たった空気が乱れることを抑制することができる。

0044

また、受け流された空気は、その後フェアリング下部33の側面に沿って流れて内側部分33cに達する。内側部分33cの下面であって車幅方向外側の部分は、底面視において車両長手方向内側に進むにつれて車幅方向内側に狭まっている。それ故、内側部分33cまで達した空気を内側部分33cから剥離させることなく長手方向内側に流すことができるので、フェアリング31の後方にて空力音を発生することを低減することができる。

0045

<フェアリング下部の更なる機能>
逸脱防止具30は、金属から成り、対応する車輪17がレール3に対して半径方向内側に外れた際に、レール3に当たって車輪17がレール3から所定移距離以上離れないように台車1の動きを規制する。このような機能を有する逸脱防止具30は、脱線時に大きな衝撃を受けても破損しないように強固な材料から構成されている。他方、フェアリング31は、前述の通り逸脱防止具30に比べて剛性又は脆性の小さい材料によって構成されており、脱線時においてレール3と衝撃すると破損又は変形するようになっている。これにより、脱線時に逸脱防止具30を覆うフェアリング下部33の外側部分33b又は内側部分33cがレール3に乗り上げて、逸脱防止具30の機能を阻害することを防ぐことができる。即ち、脱線時において、車輪が所定距離以上にレール3から離れることを抑制することができる。

0046

<その他の作用効果について>
台車1では、フェアリング上部32が軸箱体14と別体で構成されているので、後述するように一体で形成する場合に比べてフェアリング上部32の設計の自由度が向上する。また、別体で構成することによってフェアリング上部32の製造を容易にすることができる。

0047

[その他の実施形態について]
本実施形態の台車1では、軸箱体14をフェアリング上部32で覆うことで、軸箱20に向かってくる空気を受け流すようになっているが、必ずしもこのような構成である必要はない。即ち、軸箱体14自体が空気を車両長手方向外側から内側に受け流すように構成してもよい。例えば、図10の台車1Aのように、軸箱体14にフェアリング上部32を一体成型して、フェアリング上部32の各面のように軸箱体14の下面及び左側面を傾斜させてもよい。このように軸箱体14に外側部分32a,33b及び内側部分32b,33cに対応する部分を形成することによって、フェアリング上部32と同様の機能を軸箱体14に持たせることができ、且つ部品点数を低減することができる。

0048

なお、軸箱体14をフェアリング上部32と一体的に形成する場合であっても、フェアリング下部33は、軸箱体14とは別に構成され、逸脱防止具30と同様に軸箱体14に垂下させるように設けられてもよい。フェアリング下部33は、本実施形態と同様に剛性又は脆性の小さい材料によって構成し、脱線時にレール3に当接すると変形したり破損したりするような構造であってもよいが、剛性及び脆性が高い材料で構成してもよい。この場合、フェアリング下部33と軸箱体14とをボルト又は溶接等によって接合し、脱線してレール3に衝突すると軸箱体14から外れるようにそれらの接合力を調整される。これにより、脱線してレール3に衝突した際に逸脱防止具30にその機能を発揮させることができる。

0049

また、本実施形態の台車1では、フェアリング上部32とフェアリング下部33とが一体的に形成されているが、図9に示すようにフェアリング上部32とフェアリング下部33とが別体に形成されていてもよい。この場合、軸箱体14にフェアリング下部33を取付ける場合と同様に、フェアリング上部32をフェアリング下部33にボルト又は溶接等によって接合し、脱線してレール3に衝突すると軸箱体14から外れるようにそれらの接合力を調整される。なお、図9では、フェアリング上部32からフェアリング下部33を切り離した状態を示している。図11に示すように、フェアリング下部33のみが軸箱体14に取り付けられていてもよい。

0050

また、本実施形態のフェアリング31は、空気を長手方向外側から内側に3次元で受け流すように構成されているが、2次元で受け流すようにしてもよい。即ち、フェアリング上部32の左外側面32eを車幅方向に直交する平坦な面で形成してもよい。また、正面視で平坦に形成されているフェアリング上部32の前面32d及び下面(外側部分32a〜内側部分32b)を先鋭に形成してフェアリング上部32全体を車幅方向外側に突出する円錐台形状にして空気を受け流すような形状であってもよい。また、円錐台形状に限定されず、フェアリング上部32が平面視で台形形状に形成されてもよい。即ち、フェアリング上部32が車幅方向外側後方及び後下側へと空気を受け流すようにするような形状でフェアリング31が形成されていればよい。

0051

また、フェアリング下部33についても同様である。例えば、フェアリング下部33の左側面の長手方向外側の部分を長手方向内側に進むにつれて拡げるようにし、また左側面の長手方向内側の部分を長手方向内側に進むにつれて狭めるように形成してもよい。その際、左側面の長手方向外側の部分及び内側部分を直線的に傾斜させてもよく、また曲線的に形成してもよい。

0052

1台車
2鉄道車両
3レール(起動
4 車体
11台車枠
12輪軸
17車輪
20軸箱
21側ばり
30 逸脱防止具
31フェアリング
32 フェアリング上部(軸箱用フェアリング)
32a 前側部分
32b後側部分
32c 中間部分
33 フェアリング下部(逸脱防止用フェアリング)
33a 突部
33b 前側部分
33c 後側部分

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