JP4924255B2 - 鉄道車両用空気ばね、および空気ばねの高さ調整方法、ならびに鉄道車両用台車 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両に搭載される鉄道車両用空気ばね、およびこの鉄道車両用空気ばねの高さを調整する方法、ならびに、これらを用いた鉄道車両用台車に関する。

近年の鉄道車両のほとんどは、台車と車体との間に、まくらばねとしての空気ばねを備える。この空気ばねは、台車枠の上面に配置された状態で車体を柔軟に支持しており、主に台車から車体に伝わる振動を減衰し、乗り心地を良好にするためのものである。

ここで、車輪の交換や車輪踏面の削正などにより車輪径に変化があった場合、または車体ねじれのバランス調整が必要な場合には、その措置として、空気ばねの高さ調整が行われる。従来の空気ばね高さ調整は、ジャッキアップ装置を有する調整専用の設備まで車両を移送し、そこで車体を持ち上げて空気ばねを台車枠から浮上させ、これにより空気ばねと台車枠との間に生じた隙間に、所定厚みのライナを挿入したり、既に挿入されていたライナを引き抜いたりすることにより行う。

しかし、このような従来の空気ばね高さ調整では、都度、車両を調整専用の設備まで移送しなければならないことから、多大な手間がかかる。さらに、従来の空気ばね高さ調整では、空気ばねを台車枠から浮上させる際、車体重量をジャッキアップ装置が負担して空気ばねが伸びきることから、より高く車体を持ち上げなければならず、大型のジャッキアップ装置が不可欠である。

このような問題を解消するために、特許文献１には、形状を改善した台車枠が提案されている。具体的には、この台車枠は、空気ばねが配置される上面において、空気ばねの中心軸を間に挟む両側に、切欠き部が設けられ、または台車枠の下面まで貫通する孔が設けられている。空気ばね高さ調整に際しては、切欠き部または孔にシリンダ装置を設置し、このシリンダ装置の作動によって車体ごと空気ばねの下面を押し上げる。これにより、空気ばねが台車枠から浮上し、ライナの挿入または引き抜きのための隙間が確保される。

前記特許文献１に提案された台車枠によれば、車両を調整専用の設備に移送することはいっさい不要であり、場所を選ばず容易に空気ばね高さ調整を行うことができる。ここで用いられるシリンダ装置は、空気ばねを直接押し上げるため、押し上げ量が少なくても空気ばねを台車枠から十分に浮上させることができ、小型のシリンダ装置で足りる。

特開２００２−３４７６１９号公報

ところで、台車枠は鋼で構成されたものであるため、使用年限が極めて長く、台車枠を定期交換することは通常は無い。そうすると、一般的な台車枠を備える既存の車両では、前記特許文献１で提案されたようなシリンダ装置設置用の切欠き部または孔を持つ台車枠に交換する機会は先ずは無く、依然、調整専用の設備を用いないことには、空気ばねの高さ調整を行うことができない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、既存の車両に対しても空気ばねの高さ調整を容易に行える鉄道車両用空気ばね、および空気ばねの高さ調整方法、ならびに鉄道車両用台車を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために、ゴム部品を含むが故に使用年限が台車枠と比較してはるかに短く、定期交換の機会が多い空気ばねに着目し、鋭意検討を重ねて本発明を完成させた。

すなわち、本発明による鉄道車両用空気ばねは、上面板と下面板との間に挟持されたダイアフラムと、下面板の下面に取り付けられた積層ゴムと、を含んで成り、台車枠の上面に積層ゴムが配置されるとともに、上面板の上面に車体が配置される鉄道車両用空気ばねであって、積層ゴムは、中心軸を間に挟む両側に、上下方向に沿った凹部が設けられている。

また、本発明による空気ばねの高さ調整方法は、上記の鉄道車両用空気ばねの前記凹部にシリンダ装置を設置した後、このシリンダ装置の作動によって前記車体ごと前記下面板の下面を押し上げて、前記積層ゴムの下面と前記台車枠の上面との間に隙間を確保し、所定厚みのライナの挿入または引き抜きを行うこととしている。

また、本発明による鉄道車両用台車は、上記の鉄道車両用空気ばねを備えたり、上記の空気ばねの高さ調整方法を用いたりする。

本発明の鉄道車両用空気ばね、およびこの空気ばねの高さ調整方法、ならびに、これらを用いた鉄道車両用台車によれば、積層ゴムの凹部にシリンダ装置を設置して作動させるだけで、ライナの挿入または引き抜きのための隙間を確保することができ、場所を選ばず容易に空気ばね高さ調整を行うことができる。さらに、既存の車両に対しては、使用年限が到来した空気ばねを本発明の空気ばねに定期交換すれば、その後の空気ばね高さ調整は、場所を選ばず容易に行うことができる。

以下に、本発明の鉄道車両用空気ばね、および空気ばねの高さ調整方法、ならびに鉄道車両用台車について、図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の鉄道車両用空気ばねの構成を示す図であって、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視での平面図である。同図に示す空気ばね１は、ボルスタレス台車に搭載される低横剛性空気ばねであって、上面板２と下面板３との間に挟持されたダイアフラム４と、下面板３の下面に取り付けられた積層ゴム５とを備える。この空気ばね１は、図示しない台車枠の上面に積層ゴム５が配置されるとともに、上面板２の上面に図示しない車体が配置され、これにより、図示しない台車上で車体を柔軟に支持するものである。

上面板２の中心部からは、ダイアフラム４内の空間に連通する第１給気管２０が上方へ突出している。この第１給気管２０は、車体の高さを調整するための図示しない車体高さ調整弁に繋がる。上面板２の下面側には、その周縁部にゴム製の弾性部材２１が固定され、この弾性部材２１の内側に、上面板２と同心状の上側連結部材２２が固定されている。この上側連結部材２２の下面には、上側摺動板２３が積層されている。

下面板３は、上面板２と同心状で剛性の高い環状品であって、ステンレス鋼などの鋼板で構成される。下面板３の上面側には、下面板３と同心状で上側連結部材２２と対向する下側連結部材３０が、ボルト３１によって固定されている。この下側連結部材３０の中央部には、ダイアフラム４内の空間に連通する空気絞り３２が形成されている。また、下側連結部材３０の上面には、下側摺動板３３が積層されている。

ダイアフラム４は、タイヤ状に形成されたゴム製の弾性膜であって、上側のリブ４ａが上面板２および上側連結部材２２によって押さえられ、下側のリブ４ｂが下面板３および下側連結部材３０によって押さえられている。これにより、ダイアフラム４は、上面板２と下面板３との間で挟持された状態で内部空間の空気が漏出しないようになっている。

積層ゴム５は、リング状に金属板で形成された複数の補強板５０と、リング状にゴム材で形成された複数の弾性体５１と、を交互に積み重ねた構造であり、全体としては、下面板３と同心状の円筒形のものである。この積層ゴム５は、最上部である弾性体５１の上面が下面板３の下面に接着され、これにより下面板３に固定されている。また、積層ゴム５の最下部である補強板５０の中央部からは、積層ゴム５の内部空間に連通する第２給気管５２が下方へ突出している。積層ゴム５の内部空間は、空気絞り３２を通じて、ダイアフラム４内の空間に連通している。第２給気管５２は、ダイアフラム４内の空間との間で空気絞り３２を通じてダンピング作用を与えるための補助空気室、例えば図示しない台車枠の横はりの内部空間に繋がる。

特に、本発明の空気ばね１では、空気ばね高さ調整のために、積層ゴム５を以下に示す構成としている。積層ゴム５は、中心軸を間に挟む両側に、それぞれ上下方向に沿った凹部５３が設けられている。各凹部５３は、積層ゴム５の外周面において、最上部の弾性体５１から最下部の補強板５０に至るまで形成されている。各凹部５３の大きさは、少なくとも車体および空気ばねを押し上げる能力を有し、車体荷重による積層ゴムたわみ量より大きなシリンダストロークを有する、後述の図２および図３に示すシリンダ装置６１を収容できる大きさとする。

このような本発明の空気ばね１を備えた車両における空気ばねの高さ調整は、以下のようにして行う。

図２は、本発明の空気ばねの高さ調整における工程を示す図であり、図３は、本発明の空気ばねの高さ調整におけるライナを挿入した状態を示す図である。空気ばねの高さ調整に際しては、先ず、図２（ａ）に示すように、空気ばね１の各凹部５３にそれぞれシリンダ装置６１を設置する。シリンダ装置６１として、油圧シリンダを用いるのが好適である。このとき、シリンダ装置６１は、台車枠の上面、厳密に言えば、横はりまたは側はり上に設けられている空気ばね取付部６０の上面に載置した状態におかれる。

次に、図２（ｂ）に示すように、シリンダ装置６１を作動させ、これにより、シリンダ装置６１のピストンロッド６２が、上方に伸出して空気ばね１の下面板３の下面に当接し、そのまま下面板３を車体ごと押し上げる。その結果、空気ばね１が台車枠の空気ばね取付部６０から浮上し、空気ばね１の積層ゴム５と台車枠の空気ばね取付部６０との間に隙間Ｃが確保される。

その後、図２（ｃ）および図３に示すように、確保した隙間Ｃに、馬蹄形の所定厚みのライナ６３を挿入する。また、既にライナ６３が挿入されていた場合は、さらにライナ６３を追加挿入したり、ライナ６３を引き抜いたりする。このとき、ライナ６３の挿入または引き抜きは、空気ばね１の第２給気管５２およびシリンダ装置６１と干渉しないように、第２給気管５２とシリンダ装置６１とを結ぶ直線と直交する方向に沿って行う。図２および図３に示す空気ばね１の場合、凹部５３の位置すなわちシリンダ装置６１の位置は、車両の進行方向に沿った前後方向に配置されており、ライナ６３の挿入または引き抜きは、前後方向に直角な左右方向から行う。

そして、図２（ｄ）に示すように、シリンダ装置６１のピストンロッド６２を下方に戻して空気ばね１および車体を降ろし、その後、シリンダ装置６１を取り外す。これで、空気ばねの高さ調整が完了する。

このように、本発明の空気ばね、およびこの空気ばねの高さ調整方法、ならびに、その空気ばねとその高さ調整方法を用いた鉄道車両用台車によれば、積層ゴムの凹部にシリンダ装置を設置して作動させるだけで、ライナの挿入または引き抜きのための隙間を確保することができるため、場所を選ばず容易に空気ばね高さ調整を行うことができる。ここで用いられるシリンダ装置は、空気ばねを下面板から直接押し上げるため、その押し上げ量に従って空気ばねを台車枠から浮上させることができ、ストロークの短い小型のシリンダ装置で十分対応できる。さらに、既存の車両に対しては、使用年限が到来した空気ばねを本発明の空気ばねに定期交換すれば、その後の空気ばね高さ調整は、場所を選ばず容易に行うことができる。

また、前記図２および図３に示す空気ばねを用いた車両では、空気ばね高さ調整にあたり、凹部の位置すなわちシリンダ装置の位置が前後方向に配置され、ライナの挿入または引き抜きは左右方向から行うようにしているため、空気ばねの前後で上方に大きく湾曲した側はりを持つ台車枠の場合であっても、シリンダ装置を凹部内に支障なく設置することができ、ライナの挿入または引き抜きも容易に行うことができる。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、凹部内へのシリンダ装置の設置、およびライナの挿入または引き抜きに支障が無い限り、凹部の位置すなわちシリンダ装置の位置に限定は無く、その位置が左右方向に配置され、ライナの挿入または引き抜きは前後方向から行うようにすることもできる。さらに、凹部すなわちシリンダ装置の数は、シリンダ装置による空気ばねの押し上げが不安定にならず、且つ、凹部内へのシリンダ装置の設置、およびライナの挿入または引き抜きに支障が無い限り、増やすことも可能である。

また、本実施形態では、シリンダ装置のピストンロッドが、剛性の高い下面板の下面と直に当接して空気ばねを押し上げるようになっているが、下面板と積層ゴムとの間に金属板を介在させ、この金属板にピストンロッドが当接するように変形しても構わない。

本発明の鉄道車両用空気ばね、およびこの空気ばねの高さ調整方法、ならびに、これらを用いた鉄道車両用台車によれば、既存の車両に対しても空気ばねの高さ調整を容易に行うことができる。よって、本発明は、鉄道車両における空気ばねの高さ調整の際に極めて有用である。

本発明の鉄道車両用空気ばねの構成を示す図であって、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視での平面図である。 本発明の空気ばねの高さ調整における工程を示す図である。 本発明の空気ばねの高さ調整におけるライナを挿入した状態を示す図である。

符号の説明

１ 空気ばね
２ 上面板
３ 下面板
４ ダイアフラム
５ 積層ゴム
５０ 補強板
５１ 弾性体
５３ 凹部
６０ 空気ばね取付部
６１ シリンダ装置
６２ ピストンロッド
６３ ライナ

Claims (4)

1. 上面板と下面板との間に挟持されたダイアフラムと、下面板の下面に取り付けられた積層ゴムと、を含んで成り、台車枠の上面に積層ゴムが配置されるとともに、上面板の上面に車体が配置される鉄道車両用空気ばねであって、
   積層ゴムは、中心軸を間に挟む両側に、上下方向に沿った凹部が設けられていることを特徴とする鉄道車両用空気ばね。
2. 請求項１に記載の鉄道車両用空気ばねの前記凹部にシリンダ装置を設置した後、このシリンダ装置の作動によって前記車体ごと前記下面板の下面を押し上げて、前記積層ゴムの下面と前記台車枠の上面との間に隙間を確保し、所定厚みのライナの挿入または引き抜きを行うことを特徴とする空気ばねの高さ調整方法。
3. 請求項１に記載の鉄道車両用空気ばねを備えたことを特徴とする鉄道車両用台車。
4. 請求項２に記載の空気ばねの高さ調整方法を用いることを特徴とする鉄道車両用台車。

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