TWI526351B - Plate spring cover and its associated railway vehicle trolley - Google Patents

Description

板彈簧蓋及具備其之鐵道車輛用台車

本發明係關於一種於鐵道車輛用台車中覆蓋纖維強化樹脂製之板彈簧之一部分之板彈簧蓋及具備其之鐵道車輛用台車。

業界開發有以纖維強化樹脂製之板彈簧取代利用鋼材製造之習知之側樑而支持車體之鐵道車輛之台車(參照專利文獻1)。該台車簡單且輕量，組裝之作業性亦良好。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]WO 2013/008468 A1

且說，於自架空線供給驅動搭載於鐵道車輛之電氣機器之電力之情形時，電流通過電氣機器內而流動至軌道。關於此種鐵道車輛，若因某些原因而於車體與台車產生較大之電位差，則會產生電流自車體通過空氣中而流動至台車之被稱為「車體電湧」之現象。於產生車體電湧之情形時，若板彈簧具有導電性，或鐵粉等異物附著於表面，則電流容易流動至板彈簧。若電流因車體電湧而反覆流動至板彈簧，則有如下之虞，亦即， 因熱應力而於板彈簧之樹脂(基質)產生龜裂，又，基質因微小放電而引起熱分解，產生碳化路徑(track)。

又，纖維強化樹脂於成型時之溫度附近容易受到由熱導致之變形，而且於刹車之作動時，車輪、煞車塊之溫度達到約100℃~300℃。因此，位於車輪、煞車塊附近之板彈簧有因熱而導致強度或剛性降低之可能性。進而，由於板彈簧係配置於接近地面之位置，故而亦存在因飛石等而破損之虞。

本發明係鑒於如上所述之情況而完成者，目的在於提供一種防止纖維強化樹脂製之板彈簧之破損之板彈簧蓋及具備其之鐵道車輛用台車。

本發明之一形態之鐵道車輛用之台車具備：橫樑，其用以支持鐵道車輛之車體；車輪，其於車寬方向兩側沿車輛長度方向排列配置；前後一對車軸，其等連結車寬方向左右之車輪，且隔著上述橫樑於車輛長度方向之前方及後方沿車寬方向配置；軸承，其設置於上述車軸之車寬方向兩側，支持上述車軸使之旋轉自如；軸箱，其收容上述軸承；板彈簧，其於支持上述橫樑之車寬方向兩端部之狀態下沿車輛長度方向延伸，其車輛長度方向兩端部由上述軸箱所支持，且其由纖維強化樹脂所形成；非導電性之緩衝構件，其介於上述板彈簧與上述軸箱之間；非導電性之抵接構件，其介於上述板彈簧與上述橫樑之間；及導電性之板彈簧蓋，其覆蓋上述板彈簧之至少一部分，且與上述車輪電性連接。

根據該構成，由於板彈簧蓋覆蓋板彈簧，故而鐵粉等異物不易附著於板彈簧之表面，可抑制電流因車體電湧而流動至板彈簧。又，可減少板彈簧因於刹車之作動時產生之熱而受到之熱應力。進而，可防止石子等與板彈簧之碰撞。

如上所述，根據本發明，可防止纖維強化樹脂製之板彈簧之破損。

10‧‧‧橫樑

20‧‧‧車輪

30‧‧‧車軸

40‧‧‧軸承

50‧‧‧軸箱

60‧‧‧板彈簧

61‧‧‧抵接構件

70‧‧‧板彈簧承塊

71‧‧‧緩衝構件

80‧‧‧板彈簧蓋

81‧‧‧旋轉軸構件

85‧‧‧端面部

100‧‧‧台車

101‧‧‧車體

102‧‧‧軌道

103‧‧‧伸縮集電器

104‧‧‧變流器

105‧‧‧接地端子台

圖1係實施形態之台車之側視圖。

圖2係圖1所示之台車之俯視圖。

圖3係圖1所示之板彈簧蓋附近之放大圖。

圖4係圖1所示之台車之電氣系統之概略圖。

以下，一面參照圖式一面對鐵道車輛用之台車進行說明。以下，於所有圖式中，對同一或相當之要素標註相同符號，並省略重複之說明。

圖1係台車100之側視圖，圖2係台車100之俯視圖。圖1中之紙面左右方向為車輛長度方向，垂直於紙面之方向為車寬方向。如圖1及圖2所示，台車100具備橫樑10、車輪20、車軸30、軸承40、軸箱50、板彈簧60、板彈簧承塊70、及板彈簧蓋80。

橫樑10係支持鐵道車輛之車體101之構件。如圖2所示，橫樑10係沿車寬方向延伸，且於其上表面安裝有成為次級懸架之空氣彈簧11。橫樑10係經由該空氣彈簧11而支持車體101。於橫樑10之車寬方向兩端部分，分別以相對向之方式設置有板狀之支承座12。下述板彈簧60係以通過相對向之支承座12之間之方式配置。

車輪20係於台車100之車寬方向兩側沿車輛長度方向排列 配置。本實施形態之車輪20為鐵製，且流動至車輪20之電流(迴路電流)進而流動至軌道102。

車軸30沿車寬方向延伸，並連結車寬方向左右之車輪20。車軸30係隔著橫樑10配置於車輛長度方向之前方及後方。又，於車軸30經由齒輪箱31而連接有馬達32，且當馬達32進行驅動時，車軸30旋轉，台車100行駛。此外，若台車100並非所謂之電動台車而是拖曳台車，則未設置馬達32及齒輪箱31。

軸承40係支持車軸30使之旋轉自如之構件。軸承40係設置於車軸30之車寬方向兩側，且被收容於軸箱50。

軸箱50係收容軸承40之構件。軸箱50具有朝向台車100之車輛長度方向中央延伸之軸樑51。軸樑51之前端位於相對向之支承座12之間，且經由沿車寬方向延伸之芯棒52而安裝於支承座12。又，於軸箱50之上表面設置有板彈簧座53。此處，圖3係板彈簧蓋80附近之放大圖。如圖3所示，板彈簧座53具有支持板彈簧60之支持面54，且該支持面54與板彈簧60之形狀吻合，並以接近台車100之車輛長度方向中央之部分變低之方式傾斜。

板彈簧60係經由橫樑10支持車體101之構件，兼具習知之螺旋彈簧(初級懸架)及側樑之功能。板彈簧60沿車輛長度方向延伸，且經由下表面形成為圓弧狀之抵接構件61支持橫樑10之車寬方向兩端部。抵接構件61係積層CFRP(碳纖維強化樹脂)及天然橡膠而形成者，具有非導電性。又，板彈簧60之車輛長度方向兩端部係經由板彈簧承塊70及緩衝構件71而由軸箱50所支持。

又，板彈簧60於側視下為朝下方凸出之弓狀，且形成為車輛長度方向中央部分較車輛長度方向兩端部分厚。板彈簧60可僅由FRP(纖維強化樹脂)形成，亦可藉由FRP及金屬而形成。本實施形態之板彈簧60 具有由上層及下層、與核心層構成之三層構造，該上層及下層係由CFRP構成，該核心層係由CFRP及GFRP(玻璃纖維強化樹脂)構成。於本實施形態中，板彈簧60包含碳纖維，因此板彈簧60具有導電性。

板彈簧承塊70係於板彈簧60之車輛長度方向兩端部分支承板彈簧60之構件。板彈簧承塊70於俯視下具有大致矩形之形狀，且於車寬方向內側、車寬方向外側、及車輛長度方向外側之邊該三邊形成有保護壁72。又，板彈簧承塊70係由金屬所形成，但於其表面敷設有橡膠片(未圖示)。進而，於板彈簧承塊70與板彈簧座53之間設置有緩衝構件71。緩衝構件71係積層由金屬板構成之層及由天然橡膠構成之層而形成，且具有非導電性。板彈簧60係一面彈性變形一面支持車體101，該彈性變形引起之板彈簧60之移位被該緩衝構件71所吸收。

板彈簧蓋80係覆蓋板彈簧60而保護板彈簧60之構件。板彈簧蓋80係以分別覆蓋各板彈簧60之車輛長度方向兩端之方式設置於台車100之四個部位。所有板彈簧蓋80均沿車輛長度方向延伸。又，板彈簧蓋80之基端部分(板彈簧蓋80中之接近台車100之車輛長度方向中央之部分)位於橫樑10附近。因此，橫樑10與板彈簧蓋80之間實質上無間隙。進而，板彈簧蓋80之前端部分(板彈簧蓋80之車輛長度方向端部)位於板彈簧60之車輛長度方向端部附近。藉由如上所述般配置板彈簧蓋80，板彈簧60中之車輛長度方向中央部分被橫樑10所覆蓋，除此以外之部分被板彈簧蓋80所覆蓋。

又，板彈簧蓋80之基端部分係安裝於設置於支承座12之旋轉軸構件81。旋轉軸構件81位於橫樑10附近，且為沿車寬方向延伸之圓柱狀之構件。板彈簧蓋80能夠以該旋轉軸構件81之中心軸為旋動軸而旋動。根據該構成，若板彈簧60變形，則板彈簧蓋80亦追隨板彈簧60之變形而旋動。因此，板彈簧蓋80可始終覆蓋板彈簧60。此外，旋轉軸構件81 亦可不設置於支承座12，而直接設置於橫樑10。又，於本實施形態中，具備旋動軸構件81，但板彈簧蓋80亦可設為不旋動之構成。於該情形時，板彈簧蓋80亦可考慮板彈簧60之變形量而確保特定間隙地安裝於板彈簧60。

又，板彈簧蓋80為金屬製，具有導電性。然而，若使鋁箔等具有導電性之物質附著於板彈簧蓋80之表面，則板彈簧蓋80亦可為樹脂製。亦即，板彈簧蓋80只要整體上具有導電性，則其材料並無特別限定。

又，板彈簧蓋80具有：上表面部82，其覆蓋板彈簧60之上表面；內側面部83，其覆蓋板彈簧60之車寬方向內側面；外側面部84，其覆蓋板彈簧60之車寬方向外側面；及端面部85，其覆蓋板彈簧60之車輛長度方向端面。其中，內側面部83與外側面部84處於相面對之關係。為了不與板彈簧承塊70或緩衝構件71干涉，內側面部83及外側面部84係形成為板彈簧蓋80之前端附近之上下方向之尺寸較基端附近之上下方向之尺寸小。又，端面部85係以自上表面部82之前端向台車100之車輛長度方向中央返回之方式沿斜下方延伸。亦即，端面部85並非沿垂直於上表面部82之方向延伸，而是以較該方向更向板彈簧蓋80之基端側傾斜之方式延伸。雖未圖示，但若端面部85係構成為卡止於板彈簧60、板彈簧承塊70、或緩衝構件71，則板彈簧蓋80之旋動受到限制，可防止板彈簧蓋80遠離板彈簧60而過度地旋動。

其次，參照圖4對台車100之電氣系統進行說明。圖4係本實施形態之台車100及車體101之電氣系統之概略圖。如圖4所示，台車100於車軸30附近具備接地裝置90。接地裝置90係使自車體101流動來之電流經由車軸30及車輪20而流向軌道102之裝置。接地裝置90之構成並無特別限定，可為使接地電刷與車軸30之表面接觸之方式之構成，亦可為使接地電刷與車軸30之端面接觸之方式之構成。自伸縮集電器103流動之電流係經由變流器104及接地端子台105而流動至接地裝置90。又，電流 自變流器104流動至搭載於台車100之馬達32，且該電流流動至接地裝置90。

於本實施形態中，接地裝置90與板彈簧蓋80係經由電線91而電性連接。亦即，板彈簧蓋80與車軸30及車輪20電性連接。根據該構成，即便電流因車體電湧而欲自車體101朝向板彈簧60流動，電流亦不會到達板彈簧60，而是流動至板彈簧蓋80。而且，流動至板彈簧蓋80之電流經由接地裝置90而流向車輪20。此外，板彈簧60經由非導電性之抵接構件61而與橫樑10接觸，並且經由非導電性之緩衝構件71而與軸箱50接觸，因此板彈簧60於台車100內處於與其他構件電性絕緣之狀態。因此，即便電流流動至台車100之其他部分，亦不會流動至板彈簧60。又，板彈簧蓋80覆蓋板彈簧60，因此鐵粉等異物不易附著於板彈簧60之表面，可進一步防止電流流動至板彈簧60。如此，根據本實施形態，因車體電湧而流動至台車100之電流繞過板彈簧60而依序流動至車軸30、車輪20、及軌道102。由此，可防止板彈簧60因車體電湧而破損。

又，於本實施形態中，板彈簧蓋80覆蓋板彈簧60，因此可防止於制動時產生於車輪或煞車塊之熱導致之影響，進而亦可使板彈簧60免受石子之碰撞等物理衝擊之影響。

如上所述，本實施形態之台車100具備：橫樑10，其用以支持鐵道車輛之車體101；車輪20，其於車寬方向兩側沿車輛長度方向排列配置；前後一對車軸30，其等連結車寬方向左右之車輪20，且隔著橫樑10於車輛長度方向之前方及後方沿車寬方向配置；軸承40，其設置於車軸30之車寬方向兩側，支持車軸30使之旋轉自如；軸箱50，其收容軸承40；板彈簧60，其於支持橫樑10之車寬方向兩端部之狀態下沿車輛長度方向延伸，其車輛長度方向兩端部由軸箱50所支持，且其由纖維強化樹脂所形成；非導電性之緩衝構件71，其介於板彈簧60與軸箱50之間；非導電性之抵 接構件61，其介於板彈簧60與橫樑10之間；及板彈簧蓋80，其覆蓋板彈簧60之至少一部分，並與車輪20電性連接。

如此，由於本實施形態之台車100具備覆蓋板彈簧60之板彈簧蓋80，故而異物不易附著於板彈簧60之表面，可抑制電流因車體電湧而流動至板彈簧60。進而，由於板彈簧60與台車100之其他構件電性絕緣，故而電流不易流動。而且，即便電流欲流動至板彈簧60，電流亦自覆蓋板彈簧60之板彈簧蓋80流動至車輪20，因此可防止電流流動至板彈簧60。又，可減少板彈簧60因於制動之作動時產生之熱而受到之影響。進而，可防止石子等與板彈簧60之碰撞。由此，根據本實施形態，可防止板彈簧60之破損。

又，本實施形態之板彈簧蓋80係安裝於橫樑10或位於橫樑10附近之構件(支承座12)，且自橫樑10延伸至板彈簧60之車輛長度方向端部。因此，板彈簧60之車輛長度方向中央可利用橫樑10覆蓋，除此以外之部分可利用板彈簧蓋80覆蓋。亦即，可利用橫樑10及板彈簧蓋80覆蓋整個板彈簧60。

又，本實施形態之板彈簧蓋80係經由沿車寬方向延伸之旋轉軸構件81而可旋動地安裝於橫樑10或位於橫樑10附近之構件(支承座12)。因此，即便板彈簧60變形，板彈簧蓋80亦可追隨該變形而旋動，可始終覆蓋板彈簧60。

又，本實施形態之板彈簧蓋80亦可構成為，至少具有覆蓋板彈簧60之車輛長度方向端面之端面部85，且端面部85卡止於板彈簧60或支持板彈簧60之構件(板彈簧承塊70及緩衝構件71)。根據該構成，可防止板彈簧蓋80之過度之旋動。

以上，參照圖對本發明之實施形態進行了說明，但具體構成並不限於該等實施形態，即便存在不脫離本發明之主旨之範圍之設計之變 更等，亦包含於本發明。

[產業上之可利用性]

本發明之台車可防止纖維強化樹脂製之板彈簧之破損，因此於鐵道車輛之技術領域中有益。

10‧‧‧橫樑

11‧‧‧空氣彈簧

12‧‧‧支承座

20‧‧‧車輪

40‧‧‧軸承

50‧‧‧軸箱

51‧‧‧軸樑

52‧‧‧芯棒

53‧‧‧板彈簧座

60‧‧‧板彈簧

61‧‧‧抵接構件

70‧‧‧板彈簧承塊

71‧‧‧緩衝構件

80‧‧‧板彈簧蓋

81‧‧‧旋轉軸構件

100‧‧‧台車

101‧‧‧車體

Claims (5)

1. 一種鐵道車輛用台車，其具備：橫樑，其用以支持鐵道車輛之車體；車輪，其於車寬方向兩側沿車輛長度方向排列配置；前後一對車軸，其等連結車寬方向左右之車輪，且隔著上述橫樑於車輛長度方向之前方及後方沿車寬方向配置；軸承，其設置於上述車軸之車寬方向兩側，支持上述車軸使之旋轉自如；軸箱，其收容上述軸承；板彈簧，其於支持上述橫樑之車寬方向兩端部之狀態下沿車輛長度方向延伸，其車輛長度方向兩端部由上述軸箱所支持，且其由纖維強化樹脂所形成；非導電性之緩衝構件，其介於上述板彈簧與上述軸箱之間；非導電性之抵接構件，其介於上述板彈簧與上述橫樑之間；及導電性之板彈簧蓋，其覆蓋上述板彈簧之至少一部分，且與上述車輪電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛用台車，其中上述板彈簧蓋係安裝於上述橫樑或位於上述橫樑附近之構件，且自上述橫樑延伸至上述板彈簧之車輛長度方向端部。
3. 如申請專利範圍第2項之鐵道車輛用台車，其中上述板彈簧蓋係經由沿車寬方向延伸之旋轉軸構件而可旋動地安裝於上述橫樑或位於上述橫樑附近之構件。
4. 如申請專利範圍第3項之鐵道車輛用台車，其中上述板彈簧蓋係構成為，至少具有覆蓋上述板彈簧之車輛長度方向端面之端面部，且上述端面部卡止於上述板彈簧或支持上述板彈簧之構件。
5. 一種板彈簧蓋，其係可應用於鐵道車輛用台車之導電性之板彈簧蓋， 該鐵道車輛用台車具備：橫樑，其用以支持鐵道車輛之車體；車輪，其於車寬方向兩側沿車輛長度方向排列配置；前後一對車軸，其等連結車寬方向左右之車輪，且隔著上述橫樑於車輛長度方向之前方及後方沿車寬方向配置；軸承，其設置於上述車軸之車寬方向兩側，支持上述車軸使之旋轉自如；軸箱，其收容上述軸承；板彈簧，其於支持上述橫樑之車寬方向兩端部之狀態下沿車輛長度方向延伸，其車輛長度方向兩端部由上述軸箱所支持，且其由纖維強化樹脂所形成；非導電性之緩衝構件，其介於上述板彈簧與上述軸箱之間；及非導電性之抵接構件，其介於上述板彈簧與上述橫樑之間；且該板彈簧蓋之一端係安裝於上述橫樑或經由支承座而安裝於上述橫樑，另一端被卡止於上述板彈簧或支持上述板彈簧之構件，且該板彈簧蓋與上述車輪電性連接。