JPS6195720A - 鉄道車両用台車枠およびその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鉄道車両用台車枠およびその製作方法に係り
、特に、製作費用の低減、車体の軽量化および強度上の
信頼性向上を実現するのに好適な鉄道車両用台車枠およ
びその製作方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の鉄道車両用台車枠（以下台車枠という）を第１１
図ないし第１３図を参照して説明する。

第１１図は、側梁、横梁等がプレス加工で形成された従
来の台車枠の斜視図、第１２図は、側梁。

横梁等にパイプ材を用いた従来の台車枠の一部断面を含
む部分平面図、第１３図は、第１２図の側面図である。

まず、第１１図は、従来から一般に広く採用されている
コイルばね式台車枠（側梁が直線梁）で、１は、相対向
する側梁、２は、これら側梁１間を結合する横梁、３は
ばね帽で、それぞれ単独に鋼板をプレス加工して形成さ
れ、側梁１の側面と横梁２の両端部並びに側梁１の下端
面とばね帽３の上端部はそれぞれ溶接されている。一般
に、溶接部４の疲労強度は、例えば、側梁１の母材の疲
労強度よりも低く、したがって、溶接部４が最も弱くこ
の部分で疲労破壊する。

そこで、溶接部を減らすとともに、溶接部の疲労強度を
向上するため、一本のパイプの表面に突出し形状部を形
成し、この部分で側梁と横梁を接合した台車枠が開発さ
れた（実開昭５８−６６５９号公報）。

第１２図、第１３図は、その開発された台車枠構造を示
すものである。

図において、ＬＡは、一本のパイプ材からなる側梁で、
パイプ材の表面に突出し部５ａ、５ｂを形成している。

２Ａは、パイプ材からなる横梁。

３Ａはばね帽で、これら横梁２Ａおよびばね帽３Ａは、
側梁ＩＡの突出し部５ａ、５ｂの突出し部表面上で溶接
されている。

これによれば、溶接部４′は、応力集中が最大となる部
分から逃がすことができ１台車枠構造物の疲労強度が向
上する。

しかし、台車枠は大形構造物であるため、一本の長いパ
イプの表面に複数の突出し形状を形成するには、大形の
成形加工装置が必要である上に、側梁が曲り梁状のもの
では成形加工ができない場合もあるという問題があった
。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、側梁と横梁を結合して形成する鉄道車両
用台車枠において、特に側梁の各部断面形状を塑性加工
で容易に成形できるようにするとともに、接合部の寸法
精度がよく、しかも接合部の局部応力が構造物の強度を
左右しない構造となるようにした鉄道車両用台車枠およ
びその製作方法の提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る鉄道車両用台車枠の構成は、相対向する側
梁と、これらの側梁間を結合する横梁とで構成される鉄
道車両用台車枠において、前記側梁は、複数のパイプ部
材を接合して曲り梁状に形成したものとし、前記側梁の
相対向すべき側面に形成した突出し部を介して、パイプ
部材からなる横梁を接合して構成したものである。

また１本発明に係る鉄道車両用台車枠の製作方法は、相
対向する側梁と側梁との間を横梁で結合する鉄道車両用
台車枠の製作方法において、前記側梁を形成すべき素材
パイプを複数部分に切断し、これらの切断した各パイプ
部材をそれぞれ所定の梁形状に成形するとともに、前記
側梁の相対向すべき側面に突出し部を成形したのち、こ
れらの成形した各パイプ部材を元の切断面で接合して曲
り梁状の側梁を形成し、前記相対向する側梁の突出し部
に、パイプ部材からなる横梁を接合して台車枠を形成す
るようにした方法である。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

本発明は、一本の素材パイプを長手方向に複数部分に切
断したのち、個々のパイプ部材を所定の形状に塑性加工
あるいは曲げ加工し、再度これらのパイプ部材同士を当
初のパイプ断面形状において接合することにより、パイ
プ断面の塑性加工あるいは曲げ加工を容易にするととも
に、パイプ部材同士の接合部の信頼性および接合作業性
を向上する鉄道台車枠とその製作方法を考えたものであ
る。

側梁用のパイプ部材を、パイプに内圧と、軸圧縮応力を
加えてバルジ成形加工する場合、パイプ部材の両端は、
バルジ成形加工中、内圧力を保持しなければならないか
ら高い寸法精度が必要である。そこで、バルジ成形後、
この寸法精度の良い部分同士で接合するならば、接合作
業が容易な上に接合部の信頼性が向上する。

また、バルジ成形加工したパイプ部材の両端部は、バル
ジ成形加工中の大きな軸圧縮応力と金型による内側と外
側の拘束効果によってパイプ肉厚が厚くなっており、張
出し部分のような肉厚減少はない。

一般的に、接合部の強度は、接合欠陥や接合に伴なう変
形や材質変化などのために母材よりも低下する。しかし
、本発明のようにバルジ成形加工したパイプ部材を用い
れば、接合部の肉厚が素材パイプの肉厚よりも厚くなる
から接合部の強度向上が期待できる６ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の各実施例を、第１４図を合わせて第１図
ないし第１０図を参照して説明する。

第１４図は、客電車や客車等に従来一般に採用されてい
る空気ばね式台率の側面図であり、台車は、相対向する
側梁１０Ａ、これら側梁１０Ａ間を結合する横梁（図示
せず）、空気バネ６、コイルバネ７、車軸８などから構
成されている。

空気バネ式台車は、車軸８から車体９へ伝達される振動
を小さくするために車体９と側梁１０Ａの間に大きな空
気バネ６を介在させなければならないため、側梁１０Ａ
には図示したような曲り梁形状のものを採用している。

台車枠のような大形構造物において第１２図および第１
３図に示したような突出し部５ａ、５ｂを成形すること
は難しいが、さらに第１４図のように断面中心線が曲っ
ている曲り梁状のものでは、突出し部の張出し加工はさ
らに困難なものとなる。

そこで、次に示すような台車枠およびその製作方法が開
発された。

第１図は、本発明の一実施例に係る台車枠の、横梁で切
断して示した側面図で、先の第１４図で示した空気ばね
式台車の台車枠に相当するものであり、第２図は、第１
図の側梁の中間部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は
側面図、第３図は、第１図の側梁の両端部材を示し、（
ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

第１図において、１０は相対向する側梁で、複数の成形
されたバイブ部材に係る中間部材１２、両端部材１１ａ
、ｌｌｂを溶接接合して形成されている。１４は、その
溶着部を示している。

中間部材１２は、この例では２個設けられており、各中
間部材１２ごとに相対向する側面に第２図に示すような
突出し部１３が形成されている。

両端部材１１ａ、ｌｌｂは、第３図に示すように断面中
心線が曲線部を有する曲り梁状に形成されており、中間
部材と接合すべき一端は円形断面形状、他端は半円形断
面形状になっている。

２０は、パイプ部材からなる横梁で、中間部材１２に形
成された突出し部１３を介して相対向する側梁１０を結
合しているものである。

このような構成の台車枠の製作方法を次に説明する。

まず最初に一本の円形断面形状の素材バイブを、長手方
向に複数部分、すなわち、中間部材用と両端部材用の各
部分に切断する。

中間部材１２は、第２図に示すように、張出し成形が容
易な長さに切断された円形断面形状の素材パイプの中央
部側面に、液圧バルジ加工、ゴム圧バルジ加工などに代
表されるバルジ加工を施すが、プレス加工を施して突出
し部１３を形成する。

一方、両端部材用の素材パイプは、所定の曲り梁形状に
張出し成形あるいは曲げ加工を施し、第３図に示すよう
°に、中間部材と接合すべき一端は円形断面形状、他端
は半円形断面形状をなす曲り梁状に成形して、一対の両
端部材１１ａ、ｌｌｂを製作する。

これら中間部材１２と両端部材１１ａ、ｌｌｂとを元の
切断面の円形断面形状の部分で溶接接合して側梁１０が
製作される。

このようにして製作された側梁１０の相対向する突出し
部１３を介して１円形断面形状のパイプ部材からなる横
梁２ｏを接合することによって、側梁１０と横梁２０が
結合され台車枠が完成する。

本実施例による台車枠およびその製作方法の効果は次の
とおりである。

１）同一の素材パイプを複数部分に切断して設計に基づ
く各部の断面形状を成形したのち、元の切断面で再度接
合するため、接合部の寸法精度が良くて目違いもほとん
どないから、溶接などによる接合作業が容易な上に接合
部の信頼性が高い。

２）成形したパイプ部材は、母材強度を保障できる上に
、曲率をもった形状であるから、形状による応力集中が
緩和される。

３）バルジ成形したパイプ部材の端部は、バルジ成形時
の軸圧縮応力のために、元の素材パイプの肉厚よりも増
肉される場合が多い。

一般に、溶接部の疲労強度は母材の疲労強度よりも低い
、しかし、接合部分は元の肉厚より増肉されているため
溶接部の強度低下を増肉効果で補償することができる。

４）一般に、バルジ加工した部材はほぼ均一な塑性変形
を受けるために残留応力はほとんどない。

したがって、残留応力が原因の強度低下がない。

５）側梁１０と横梁２０の結合部は、突出し部１３を介
して接合するので、応力集中部から接合部分を逃がすこ
とができ、接合部の強度信頼性が向上する。

次に、第１図に示す側梁１０の両端部材１１ａ。

１１ｂの形成方法を、第４図、第５図を参照してさらに
詳しく説明する。

第４図は、第１図の側梁の端部材の製作方法の一実施例
を示す正面図、第５図は、同じく両端部材の製作方法の
他の実施骨を示す正面図である。

第４図に示す両端部材の製作方法は、所定の長さに切断
した円形断面形状の素材パイプを、両端が円形、中間部
が長円形状の金型内に取付け、素材パイプの両端を密封
して素材パイプに内圧をかけるとともに、両端から軸圧
縮応力を加えると、素材パイプは塑性変形して第４図に
示すような両端部は円形断面形状、中央部は長円形断面
形状に拡管されたパイプ部材１１に成形される。そこで
、このパイプ部材１１を、図の矢印および一点鎖線で示
すように、もとの素材バイブ軸心と２個所の斜めの面と
を含む対称面で切断することによって、一端は円形断面
形状、他端は半円形断面形状をなす曲り梁状の一対の両
端部材１１ａ、ｌｌｂを製作することができる。

この方法により製作された両端部材１１ａ。

１１ｂには次の利点がある。

１）１本の素材パイプから１対（２個）の両端部材を成
形できるので加工能率がよい。

２）素材パイプの無駄がほとんどない。

３）バルジ加工したパイプ部材の両端は、金型で完全に
拘束されているため寸法精度がよい。

４）両端部材１１ａ、ｌｌｂの端部は、バルジ成形時の
軸圧縮応力のために１元の素材パイプの肉厚より増肉さ
れており、増肉量は元の肉厚の５〜１５％程度である。

したがって、先に述べたと同様、第１図に示す中間部材
１２、両端部材１１ａ、ｌｌｂの溶接接合部の強度低下
を増肉効果で補償することができる。

次に、第５図は１両端部材の他の製作方法を示すもので
ある。

すなわち、円形断面形状の素材パイプを所定の長さに切
断したのち、プレス曲げ、冷間ロール曲げ、熱間ロール
曲げなどの適当な方法で曲り梁状のパイプ部材１１′を
形成するとともに、パイプ部材１１′の下端部１１ｃを
必要に応じて図示の矢印および一点鎖線のように切断し
て両端部材１１ａを製作する。

このようにして製作した両端部材を中間部材に接合する
場合も第１〜３図に示す実施例の場合と同等の効果が期
待できる。

次に１本発明の他の実施例を第６図ないし第８図を参照
して説明する。

第６図は１本発明の他の実施例に係る台車枠の側梁にお
ける中間部材の斜視図、第７図は、第６図のＡ−Ａ’断
面図、第８図は、その側梁の補強材を示す斜視図である
。

この実施例の台車枠の側梁は、矩形断面形状の素材パイ
プから製作するもので、まず最初に一本の矩形断面形状
の素材パイプを、長手方向に複数部分、すなわち、中間
部材用と両端部材用の各部分に切断する。

中間部材１５は、第６，７図に示すように、矩形断面形
状の素材パイプの側面に開口部１６を設け、この開口部
１６をパーリング加工によって穴を拡げるとともに側壁
面より外側に張出させて突出し部１６ａを形成する。

矩形断面形状のパイプ部材は、円形断面形状のパイプ部
材に比べてねじり剛性が低いから、必要に応じて、第８
図のように補強材で補強する。すなわち、矩形パイプで
ある中間部材１５の内寸法よりも若干小さくなるように
長方形平板１７の四辺を折曲げて折曲げ部１７ａを設け
るとともに四隅を切欠く。次に、矩形パイプ内に長方形
平板１７を挿入し、折曲げ部１７ａと中間部材１５のパ
イプ壁面をスポット溶接またはアーク溶接で接合する。

一方、両端部材は、ここに図示しないが、切断した矩形
断面形状の素材パイプを所定の形状に張出し成形あるい
は曲げ加工を施し曲り梁状に形成して、一対の両端部材
を製作する。

これら中間部材１５と両端部材とを元の切断面の矩形断
面形状の部分で溶接接合して側梁が製作される。

このようにして製作された側梁の相対向する突出し部１
６ａに、第７図に２点鎖線で示すように円形断面形状の
パイプ部材からなる横梁２０を接合して台車枠を完成す
る。

本実施例により製作された台車枠も、先の第１〜３図に
示した実施例の場合と同様の効果が期待できる。

次に１本発明のさらに他の実施例を第９図および第１０
図を参照して説明する。

第９図は、本発明のさらに他の実施例に係る台車枠の側
梁における両端部材の製作方法を示す正面図、第１０図
は、その両端部材を中間部材に接合する方法を示す正面
図である。

一本の円形断面形状の素材パイプを、長手方向に複数部
分、すなわち、中間部材用と両端部材用の各部分に切断
する。

中間部材１９は１円形断面形状の素材パイプの側面にバ
ルジ加工などで第１０図に示す突出し部１９ａを形成す
る。

両端部材は、第９図に示すように、素材パイプを、その
両端は中間部材１９の円形外周に重ね合わせうる円形断
面形状、その中央部は長円形断面形状にバルジ加工で拡
管したのち、このパイプ部材１８を、第９図に矢印およ
び一点鎖線で示す切断線、すなわち素材パイプ軸心を含
む対称面で切断して一対の両端部材１８ａ、１８ｂを製
作する。

その後、中間部材１９の両端の円形外周部に、第１０図
に一点鎖線で示すように、両端部材１８ａ。

１８ｂの半円形断面形状をなす一端を重ね合わせ、その
重ね合わせ部をスポット溶接またはアーク溶接によって
接合して側梁が製作される。

そして、中間部材１９の側面に形成した突出し部１９ａ
において横梁（図示せず）を接合して台車枠が完成する
。

端部材１８ａ、１８ｂと中間部材１９を接合して製作し
た側梁は、先の第１図に示す側梁と類似した曲り梁形状
で、中央部に空気ばねを取付ける凹み部を備えた形状の
ものに形成される。

本実施例によれば、先の第１〜３図に示した実施例と同
様の効果が期待されるほか、端部材１８ａ。

１８ｂと中間部材１９の接合部分は重ね合わせ継手にす
ることができるため、継手部の加工が容易である上に寸
法精度が不要になり製作コストを低減することができる
。

また、端部材１８ａ、１８ｂと中間部材１９との接合方
法は１重ね合わせ継手形状であるため、溶接以外にも接
着、ろう接、ボルト締結などの方法でも良く、溶接にと
もなう強度低下や溶接欠陥などの問題を解消することが
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、側梁と横梁を結合
して形成する鉄道車両用台車枠において、特に側梁の各
部所面形状を塑性加工で容易に成形できるようにすると
ともに、接合部の寸法精度がよく、しかも接合部の局部
応力が構造物の強度を左右しない構造となるようにした
鉄道車両用台車枠およびその製作方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る台車枠の、横梁で切
断して示した側面図、第２図は、第１図の側梁の中間部
材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、第３図は
、第１図の側梁の両端部材を示し、（ａ）は正面図、（
ｂ）は側面図、第４図は、第１図の側梁の両端部材の製
作方法の一実施例を示す正面図、第５図は、同じく両端
部材の製作方法の他の実施例を示す正面図、第６図は、
本発明の他の実施例に係る台車枠の側梁における中間部
材の斜視図、第７図は、第６図のＡ−Ａ’断面図、第８
図は、その側梁の補強材を示す斜視図、第９図は、本発
明のさらに他の実施例に係る台車枠の側梁における両端
部材の製作方法を示す正面図、第１０図は、その両端部
材を中間部材に接合する方法を示す正面図、第１１図は
、側梁、横梁等がプレス加工で形成された従来の台車枠
の斜視図、第１２図は、側梁、横梁等にパイプ材を用い
た従来の台車枠の一部断面を含む部分平面図、第１３図
は、第１２図の側面図、第１４図は、一般的に採用され
ている空気ばね式台車の側面図である。 １０・・・側梁、１１．１１’　、１８・・・パイプ部
材、１１　ａ　、　１　ｌ　ｂ　、　１８　ａ　、　１
８　ｂ　−両端部材。 １２．１５，１９・・・中間部材、１３，１６ａ。 １９ａ・・・突出し部、２０・・・横梁。 第　１　　図 及 第　２　図 Ｙ　３　図 （Ｌ）（ｂ） 第４図 第　５　図 Ｉ ′ｆＪ　　に　　回 第　９　　図 ■１１図 ′ｆＪ／Ｚ　　囲 ／Ａ ｔ　ノ３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相対向する側梁と、これらの側梁間を結合する横梁
   とで構成される鉄道車両用台車枠において、前記側梁は
   、複数のパイプ部材を接合して曲り梁状に形成したもの
   とし、前記側梁の相対向すべき側面に形成した突出し部
   を介して、パイプ部材からなる横梁を接合して構成した
   ことを特徴とする鉄道車両用台車枠。 ２、相対向する側梁と側梁との間を横梁で結合する鉄道
   車両用台車枠の製作方法において、前記側梁を形成すべ
   き素材パイプを複数部分に切断し、これらの切断した各
   パイプ部材をそれぞれ所定の梁形状に成形するとともに
   、前記側梁の相対向すべき側面に突出し部を成形したの
   ち、これらの成形した各パイプ部材を元の切断面で接合
   して曲り梁状の側梁を形成し、前記相対向する側梁の突
   出し部に、パイプ部材からなる横梁を接合して台車枠を
   形成することを特徴とする鉄道車両用台車枠の製作方法
   。 ３、特許請求の範囲第２項記載の方法において、側梁を
   形成すべき素材パイプを円形断面形状のものとし、その
   素材パイプを中間部材用と両端部材用との複数部分に切
   断し、中間部材用の素材パイプの側面に突出し部を成形
   するとともに、両端部材用の素材パイプを、中間部材と
   接合すべき一端は円形断面形状、他端は半円形断面形状
   をなす曲り梁状に成形したのち、前記中間部材と前記両
   端部材とを、元の切断面の円形断面形状の部分で接合し
   て側梁を形成するようにした鉄道車両用台車枠の製作方
   法。 ４、特許請求の範囲第３項記載の方法において、両端部
   材用の素材パイプを、その両端は円形断面形状、その中
   央部は長円形断面形状に拡管したのち、もとの素材パイ
   プ軸心と２個所の斜めの面とを含む対称面で切断するこ
   とによって、一端は円形断面形状、他端は半円形断面形
   状をなす曲り梁状の一対の両端部材を形成するようにし
   た鉄道車両用台車枠の製作方法。 ５、特許請求の範囲第２項記載の方法において、側梁を
   形成すべき素材パイプを円形断面形状のものとし、その
   素材パイプを中間部材用と両端部材用との複数部分に切
   断し、中間部材用の素材パイプの側面に突出し部を成形
   するとともに、両端部材用の素材パイプは、少なくとも
   端部が中間部材の両端の円形外周部に重ね合わせうる半
   円形断面形状に成形し、これら両端部材を前記中間部材
   の両端部に重ね合わせた状態で接合して側梁を形成する
   ようにした鉄道車両用台車、枠の製作方法。 ６、特許請求の範囲第５項記載の方法において、両端部
   材用の素材パイプを、その両端は円形断面形状、その中
   央部は長円形断面形状に拡管したのち、もとの素材パイ
   プ軸心を含む対称面で切断することによって一対の両端
   部材を形成するようにした鉄道車両用台車枠の製作方法
   。 ７、特許請求の範囲第２項記載の方法において、側梁を
   形成すべき素材パイプを矩形断面形状のものとし、その
   素材パイプを中間部材用と両端部材用との複数部分に切
   断し、中間部材用の素材パイプの側面に突出し部を形成
   するとともに、両端部材用の素材パイプを、中間部材と
   接合すべき一端は矩形断面形状をなす曲り梁状に成形し
   たのち、前記中間部材と前記両端部材とを、元の切断面
   の矩形断面形状の部分で接合して側梁を形成するように
   した鉄道車両用台車枠の製作方法。