JP6953086B2

JP6953086B2 - 鉄道車両用空気ばね及び鉄道車両並びに鉄道車両の車体高さ調整方法

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Publication number: JP6953086B2
Application number: JP2017198363A
Authority: JP
Inventors: 利樹國井
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019073054A

Description

本発明は、鉄道車両用空気ばね及び鉄道車両並びに鉄道車両の車体高さ調整方法に関し、詳しくは、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて、走行時に台車から車体に伝わる振動を吸収する空気ばねの構造及び該空気ばねを備えた鉄道車両並びに該鉄道車両の車体高さ調整方法に関する。

鉄道車両は、一般に、車体と台車との間に空気ばねを介装して走行時に台車から車体に伝わる振動を吸収している。このような空気ばねを備えた鉄道車両は、踏面の削正によって車輪の直径が小さくなると車体高が下がるので、台車と空気ばねとの間に隙間を設け、該隙間にスペーサを挿入して車体の高さを調整している。このため、台車と空気ばねとの間に設置したシリンダ装置で車体と共に空気ばねを押し上げ、台車と空気ばねとの間にスペーサ挿入用隙間を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１８７５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された高さ調整方法では、空気ばね下面と台車上面との間の狭隘部にシリンダ装置を配置するので、専用の特殊な機器や治具を用意する必要があるだけでなく、スペーサの挿入作業にかなりの手間と時間を要していた。

そこで本発明は、空気ばねやスペーサの構造を大幅に変更することなく、踏面削正後の車体の高さ調整作業を容易に行うことができる鉄道車両用空気ばね及び該空気ばねを備えた鉄道車両並びに該鉄道車両の車体高さ調整方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両用空気ばねは、筒状のダイヤフラムと、該ダイヤフラムの上部開口に取り付けられた上側部材と、前記ダイヤフラムの下部開口に取り付けられた下側部材とを備え、前記上側部材が車体側に取り付けられ、前記下側部材が台車側に取り付けられた鉄道車両用空気ばねにおいて、前記上側部材から上方に突設した上支持突起を、前記車体の下面に設けた車体側支持孔に内嵌するとともに、あらかじめ設定された高さに前記車体を支持した空気ばねの伸長状態と、ダイヤフラム内の空気を排出して前記上側部材と前記下側部材とが互いに当接した状態である空気ばねの短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、前記上支持突起の前記車体側支持孔への内嵌深さを大きくしたことを特徴としている。

また、本発明の鉄道車両用空気ばねを備えた鉄道車両は、前記上側部材から上方に突設した上支持突起を、前記車体の下面に設けた車体側支持孔に内嵌するとともに、あらかじめ設定された高さに前記車体を支持した空気ばねの伸長状態と、ダイヤフラム内の空気を排出して前記上側部材と前記下側部材とが互いに当接した状態である空気ばねの短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、前記上支持突起の前記車体側支持孔への内嵌深さを大きくした鉄道車両用空気ばねを前記車体と前記台車との間に介装したことを特徴としている。

さらに、本発明の鉄道車両用空気ばねを備えた鉄道車両の車体高さ調整方法は、前記ダイヤフラム内に空気が供給されて伸長状態となった前記空気ばねによって、あらかじめ設定された高さに支持された前記車体を、車体保持手段により前記あらかじめ設定された高さに保持する車体保持工程と、該車体保持工程の終了後に前記ダイヤフラム内の空気を排出するエア抜き工程と、該エア抜き工程によって短縮状態になった空気ばねの前記上側部材の上面と前記車体の下面との間に形成される隙間にスペーサを挿入するスペーサ装着工程と、該スペーサ装着工程の終了後に前記ダイヤフラム内に空気を供給して伸長状態にした前記空気ばねによって前記車体を支持することにより前記車体保持手段による車体の保持を解除する車体保持解除工程とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、あらかじめ設定された高さに車体を支持した空気ばねの伸長状態と、ダイヤフラム内の空気を排出した空気ばねの短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、上支持突起の車体側支持孔への内嵌深さを大きくしたので、車体の高さ調整を行う際に、車体が下がらないように保持した状態でダイヤフラム内の空気を排出させるだけで、車体下面と空気ばね上面との間に高さ調整用のスペーサを挿入するための隙間を確保しつつ、上支持突起の先端部が車体側支持孔から抜け出ることを防止でき、車体高さの調整作業を簡単かつ安定して行うことができる。

本発明の鉄道車両用空気ばねの一形態例を示す断面図である。本発明の鉄道車両用空気ばねを備えた鉄道車両の車体高さ調整方法における車体保持工程を示す説明図である。同じく車体保持工程を示す要部説明図である。同じくエア抜き工程を示す説明図である。同じくエア抜き工程を示す要部説明図である。同じくスペーサ装着工程を示す説明図である。同じくスペーサ装着工程を示す要部説明図である。同じくエア充填工程を示す説明図である。同じくエア充填工程を示す要部説明図である。

まず、図１乃至図９は、本発明の鉄道車両用空気ばね及び鉄道車両並びに鉄道車両の車体高さ調整方法の一形態例を示すもので、本形態例に示す空気ばね１１は、いわゆるボルスタレス台車を備えた鉄道車両の車体側と台車側との間に介装されて、走行時に車体側及び台車側間に伝わる振動を吸収するためのものであり、鉄道車両の車体側に取り付けられる上側部材１２と、鉄道車両の台車側に取り付けられる下側部材１３と、上側部材１２及び下側部材１３に上下両端部をそれぞれ止着された筒状のダイヤフラム１４とを備えている。

上側部材１２は、金属製の円板状に形成され、下面側中央部にダイヤフラム１４内の空気を排出した際に下側部材１３に当接して車体側を支える金属製の上側当接部１５が設けられるとともに、外周部の下側面をゴム製の弾性部材１６で覆われ、上側当接部１５と弾性部材１６との間にダイヤフラム１４の上端が止着されている。

ダイヤフラム１４は、ゴム製筒体を繊維で補強した可撓性を有する筒状体であり、その上下端を上側部材１２及び下側部材１３にそれぞれ止着されて内側に空気室１４ａを有し、車体側の上下動に対して所定のばね特性を発揮しつつ、上側部材１２が取り付けられた車体側を弾性的に支持している。

上側部材１２の中央上面側には、車体１７の下面に設けた車体側支持孔１７ａに内嵌される金属製で円筒形状の上支持突起１８が突設されている。

上支持突起１８は、先端部が基端部と同径に形成された直管パイプであり、先端が上側部材１２から上向きに突出して車体側支持孔１７ａに内嵌するとともに、基端が上側当接部１５の下面と面一となる長さに形成されている。また、上支持突起１８は、空気ばね１１を介して台車１９で支持されている車体１７を下方移動不能に保持した状態でダイヤフラム１４内の空気を排出させたときに、上側部材１２と一体で下方に移動したうえで先端部が車体側支持孔１７ａから抜け出ることを防止する長さにも形成されており、先端部の外周面に装着されたＯリング２０で内嵌部をシールすることによって給排気口１８ａから空気漏れを阻止するようになっている。

下側部材１３は、台車側に載置される支持体２１と、支持体２１の上端に接着されたばね座２２と、ばね座２２の外周部の上面側に設けられた下面板２３と、ばね座２２の上面側に設けられた下側当接部２４とからなり、下側当接部２４の外周面にダイヤフラム１４の下端が止着されている。

支持体２１の下端に接着されたフランジ２５の中央下面側には、台車１９の枠体に設けた台車側支持孔１９ａに内嵌される金属製で円筒形状の下支持突起２６が突設されている。

下支持突起２６は、先端部が基端部と同径に形成された直管パイプであり、先端が下側部材１３から下向きに突出するように形成されて台車側支持孔１９ａに内嵌している。また、下支持突起２６の外周面に装着されたＯリング２７で内嵌部をシールすることによって通気口２６ａから空気漏れを阻止するようになっている。

下側当接部２４は、金属製の円板状に形成され、ダイヤフラム１４内の空気を排出したときに上側当接部１５の下面が当接するようになっている。また、下側当接部２４の中央に絞り部２４ａが設けられ、空気室１４ａと支持体２１内部の空間２１ａとの間を往復する空気を通過させつつ抵抗を付与するようになっている。

なお、上支持突起１８及び車体側支持孔１７ａは、ダイヤフラム１４内に空気を供給する空気供給路を介して車体１７の高さを調整するための車体高さ調整弁（図示せず）に繋がっている。また、下支持突起２６及び台車側支持孔１９ａは、通気路を介して補助空気タンク（図示せず）に繋がっている。場合によっては、前記車体高さ調整弁（図示せず）に繋がる経路の間に補助空気タンク（図示せず）が設置され、下支持突起２６に通気口２６ａが設けられない場合もある。このとき、絞り部２４ａは給排気口１８ａと補助空気タンク（図示せず）との間に配置される。

このような空気ばね１１を備えた鉄道車両は、踏面の削正によって車輪の直径が小さくなり、車体１７の高さが所定量（例えば１０〜２０ｍｍ）低下すると、車両メンテナンスの際に車体高さの調整が行われる。この高さ調整方法は、車体保持工程、エア抜き工程、スペーサ装着工程、エア充填工程及び車体保持解除工程の順に行われる。

ここで、図２乃至図９を参照しながら、前記空気ばねを備えた車体の高さ調整を行う手順を説明する。まず、車両をピットなどの保守位置に移動させて、図２に示すように、空気ばね１１を介して台車１９であらかじめ設定された高さに支持された使用状態の車体１７をリフターなどの昇降機能を備えた車体保持装置２８で下方移動不能に保持する。この車体保持工程では、図３に示すように、圧縮空気が充填された空気ばね１１の押圧力によって上側部材１２の上面が車体１７の下面に押し付けられた状態、すなわち上支持突起１８の先端部が車体側支持孔１７ａに奥深く内嵌された状態になっている。

車体保持工程の終了後に、図４に示すように、車体１７又は台車１９に備えた吸排気弁（図示せず）を操作してダイヤフラム１４内の空気を排出することにより、空気ばね１１の容積が縮小する。このエア抜き工程を実行することにより、図５に示すように、上側部材１２が自重で下方に移動して車体１７の下面と上側部材１２の上面との間に高さ調整用のスペーサ２９を挿入するための隙間３０が形成される。このとき、エア抜き工程の終了後に、上側当接部１５と下側当接部２４とが互いに当接した状態になっても、あらかじめ設定された高さに車体１７を支持した空気ばね１１の伸長状態と、ダイヤフラム１４内の空気を排出した空気ばね１１の短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、上支持突起１８の車体側支持孔１７ａへの内嵌深さを大きくしているので、上支持突起１８の先端部が車体側支持孔１７ａに所定量内嵌されて抜け出ることはなく、内嵌部の気密状態も良好に確保されている。

続いて、図６に示すように、スペーサ２９を隙間３０に挿入するスペーサ装着工程を実行する。スペーサ２９は、図７に示すように、所定の厚さの円形鋼板であり、上側部材１２と同じ外径に形成されるとともに、中心から周縁方向に延びた切欠き部２９ａに上支持突起１８を通過させて上側部材１２の上面に載置される。また、必要に応じて、複数のスペーサ２９を積み重ねて厚さを調節することもできる。

スペーサ装着工程の終了後に、図８に示すように、空気ばね１１は、吸排気弁を操作することによってダイヤフラム１４内に空気が供給されるとともに容積が膨張し、所定のばね特性を発揮できる状態に復元される。このエア充填工程を実行することにより、図９に示すように、圧縮空気が充填された空気ばね１１の押圧力によってスペーサ２９の上面が車体１７の下面に押し付けられ、車体１７が空気ばね１１を介して台車１９によって所定高さで弾性的に支持された状態になる。

エア充填工程の終了後に、車体保持工程と逆の手順で車体保持解除工程を実行することにより、車体保持装置２８が車両の移動を妨げないように取り除かれ、高さ調整の作業が完了する。

このように、車体１７が下がらないように保持した状態でダイヤフラム１４内の空気を排出させるだけで、車体１７下面と空気ばね１１上面との間に高さ調整用のスペーサ２９を挿入可能な隙間３０を形成することができる。また、従来の高さ調整方法では必要であった、空気ばね１１下面と台車１９上面との間の狭隘部にシリンダ装置を配置する面倒な作業を省略できるだけでなく、スペーサ２９の挿入がし易いといった利点もあり、踏面削正時における車体高さの調整作業をより容易に行うことができる。

また、上側当接部１５と下側当接部２４とが互いに当接した状態においても、上支持突起１８が車体側支持孔１７ａに所定量内嵌されているので、上支持突起１８の先端部が車体側支持孔１７ａから抜け出ることはなく、スペーサ装着工程の終了後に空気の再充填を確実に行うことができる。また、空気ばね１１やスペーサ２９の構造を大幅に変更する必要がないので、車体支持機能の低下や製造コストの上昇を抑制することができる。さらに、空気ばね１１下面と台車１９上面との間にスペーサ２９を挿入しないので、下支持突起２６及び台車側支持孔１９ａの長さをそれぞれ短縮することが可能となり、さらに製造コストの低減を図ることができる。

なお、本形態例では、ボルスタレス台車を示したが、ボルスタ付き台車であってもよい。この場合、車体とボルスタとの間に空気ばねが介装される。また、車体保持装置は、車体が下がらないように支持できればリフターを使用した下支え方式に限定されず、クレーンなどを使用した吊り上げ方式によって車体を保持してもよい。

１１…空気ばね、１２…上側部材、１３…下側部材、１４…ダイヤフラム、１４ａ…空気室、１５…上側当接部、１６…弾性部材、１７…車体、１７ａ…車体側支持孔、１８…上支持突起、１８ａ…給排気口、１９…台車、１９ａ…台車側支持孔、２０…Ｏリング、２１…支持体、２１ａ…空間、２２…ばね座、２３…下面板、２４…下側当接部、２４ａ…絞り部、２５…フランジ、２６…下支持突起、２６ａ…通気口、２７…Ｏリング、２８…車体保持装置、２９…スペーサ、２９ａ…切欠き部、３０…隙間

Claims

筒状のダイヤフラムと、該ダイヤフラムの上部開口に取り付けられた上側部材と、前記ダイヤフラムの下部開口に取り付けられた下側部材とを備え、前記上側部材が車体側に取り付けられ、前記下側部材が台車側に取り付けられた鉄道車両用空気ばねにおいて、前記上側部材から上方に突設した上支持突起を、前記車体の下面に設けた車体側支持孔に内嵌するとともに、あらかじめ設定された高さに前記車体を支持した空気ばねの伸長状態と、ダイヤフラム内の空気を排出して前記上側部材と前記下側部材とが互いに当接した状態である空気ばねの短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、前記上支持突起の前記車体側支持孔への内嵌深さを大きくしたことを特徴とする鉄道車両用空気ばね。
筒状のダイヤフラムと、該ダイヤフラムの上部開口に取り付けられた上側部材と、前記ダイヤフラムの下部開口に取り付けられた下側部材とを備え、前記上側部材が車体側に取り付けられ、前記下側部材が台車側に取り付けられた鉄道車両用空気ばねを備えた鉄道車両において、前記上側部材から上方に突設した上支持突起を、前記車体の下面に設けた車体側支持孔に内嵌するとともに、あらかじめ設定された高さに前記車体を支持した空気ばねの伸長状態と、ダイヤフラム内の空気を排出して前記上側部材と前記下側部材とが互いに当接した状態である空気ばねの短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、前記上支持突起の前記車体側支持孔への内嵌深さを大きくした鉄道車両用空気ばねを前記車体と前記台車との間に介装したことを特徴とする鉄道車両。
筒状のダイヤフラムと、該ダイヤフラムの上部開口に取り付けられた上側部材と、前記ダイヤフラムの下部開口に取り付けられた下側部材とを備え、前記上側部材が車体側に取り付けられ、前記下側部材が台車側に取り付けられた鉄道車両用空気ばねを備え、前記上側部材から上方に突設した上支持突起を、前記車体の下面に設けた車体側支持孔に内嵌するとともに、あらかじめ設定された高さに前記車体を支持した空気ばねの伸長状態と、ダイヤフラム内の空気を排出して前記上側部材と前記下側部材とが互いに当接した状態である空気ばねの短縮状態との空気ばね伸縮ストロークより、前記上支持突起の前記車体側支持孔への内嵌深さを大きくした鉄道車両用空気ばねを前記車体と前記台車との間に介装した鉄道車両の車体高さ調整方法において、前記ダイヤフラム内に空気が供給されて伸長状態となった前記空気ばねによって、あらかじめ設定された高さに支持された前記車体を、車体保持手段により前記あらかじめ設定された高さに保持する車体保持工程と、該車体保持工程の終了後に前記ダイヤフラム内の空気を排出するエア抜き工程と、該エア抜き工程によって短縮状態になった空気ばねの前記上側部材の上面と前記車体の下面との間に形成される隙間にスペーサを挿入するスペーサ装着工程と、該スペーサ装着工程の終了後に前記ダイヤフラム内に空気を供給して伸長状態にした前記空気ばねによって前記車体を支持することにより前記車体保持手段による車体の保持を解除する車体保持解除工程とを含むことを特徴とする鉄道車両の車体高さ調整方法。