(57)【要約】【課題】大がかりな設備を必要とせず、車体高さ調整を容易に行なうことが可能な空気ばね装置を提供することを目的とする。【解決手段】鉄道車両１９の車体２１と台車枠２４の間に設置される第一空気ばね２と、第一空気ばね２を昇降させる昇降装置３とを備え、昇降装置３は、第一空気ばね２とは別に独立して設けられた第二空気ばね１７を備え、第二空気ばね１７を膨張させることによって第一空気ばね２を上昇させ、第一空気ばね２と台車２４との間に車体高さ調整用のシム３０を挿入可能な隙間を生じさせるとともに、第二空気ばね１７を収縮させることによって第一空気ばね２を下降させるようにする。【選択図】図３
2018118706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車体と台車枠の間に設置される第一空気ばねと、前記第一空気ばねを昇降させる昇降装置とを備え、前記昇降装置は、前記第一空気ばねとは別に独立して設けられた第二空気ばねを備え、第二空気ばねを膨張させることによって第一空気ばねを上昇させ、第一空気ばねと台車との間に車体高さ調整用のシムを挿入可能な隙間を生じさせるとともに、第二空気ばねを収縮させることによって第一空気ばねを下降させることを特徴とする空気ばね装置。
【請求項２】
前記第一空気ばねは、筒状の可撓部材と、前記可撓部材の下側に配置され、可撓部材の下端部と相互に気密に接合される下側部材とを備え、前記昇降装置は、前記下側部材の下方に設置され、前記昇降装置によって前記下側部材と台車との間に隙間を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の空気ばね装置。
【請求項３】
前記台車枠の上面に前記第一空気ばねが設置され、台車枠の下面に前記昇降装置が設置され、前記下側部材は、下側部材の底面から下方突出する筒軸部を備え、前記昇降装置は、前記筒軸部に嵌合可能な筒状の支持部材を備え、前記支持部材は、前記第二空気ばねの膨張収縮に合わせて前記下側部材を上下動可能に支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気ばね装置。
【請求項４】
前記第一空気ばねに加圧空気を供給する加圧空気供給源と、前記第二空気ばねとが配管接続され、第一空気ばねと第二空気ばねとで同じ加圧空気供給源を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気ばね装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気ばね装置を搭載した鉄道車両の第一空気ばね内の空気を抜いた後、前記第二空気ばねに加圧空気を供給して膨張させることで第一空気ばねを上昇させ、第一空気ばねと台車との間に生じた隙間に車体高さ調整用のシムを挿入した後、第二空気ばね内の空気を抜いて第一空気ばねを下降させることを特徴とする鉄道車両の高さ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に用いられる空気ばね装置及び鉄道車両の高さ調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両等に用いられる空気ばねとしては、特許文献１に示すように、車両の車体に取り付けられる上面板と、その下方に配置される下面板と、上面板及び下面板の間に介装される補強コードで補強されたゴム製可撓部材（ダイヤフラムやベローズなど）と、台車枠と下面板との間に介装される弾性機構を備えたものが知られている。この弾性機構は、一般的にストッパーと呼ばれており、ゴム層と鋼板とを交互に積層したものが多用される。そして、上面板には、上方突出する筒軸部が設けられ、弾性機構の底面に下方突出する筒軸部が設けられる。
【０００３】
上記構成の空気ばねの代表的な装着例としては、弾性機構の筒軸部を台車枠に形成される穴に内嵌して台車枠上面に載置し、上面板の筒軸部を車体底面に設けられた穴に内嵌して、上面板の上に車体を載置する。
【０００４】
ところで、鉄道車両は使用とともに車輪が摩耗するため、車体の高さが低くなる。車輪の摩耗度が使用の許容範囲内である場合、車体が低くなった分に応じた車体高さ調整用の板状のシム（スペーサ）を空気ばねと台車枠との間に挿入する対策が実施される。具体的には、先ず、車体をジャッキアップし、車体を空気ばねから取り外した後、空気ばねを台車枠から少し吊り上げた状態で空気ばねと台車枠との間にシムを挿入する。その後は、空気ばねを台車枠上に降ろし、空気ばね上に車体を載置する。
【０００５】
上記車体高さ調整方法を改善するものとして、特許文献２に示すように、弾性機構と台車枠との間に、空気ばね重量（弾性機構及び可撓部材を含む重量）に抗して空気ばねを所定量浮上可能とする弾性手段が介装されている鉄道車両用空気ばねが開示されている。上記構成の空気ばねを搭載した鉄道車両の高さ調整を行なうには、使用状態の車体が下方に移動しないように支持した状態で空気ばね内の空気を抜く。弾性機構は、空気ばねの空気圧による上から押え付ける力が弱くなるにしたがって、弾性機構は弾性手段により台車枠から浮上する。その状態で、弾性機構と台車枠の隙間にシムを挿入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８８２３６号公報
【特許文献２】特開２０１０−７６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記方法においては、確かに、車体をジャッキアップする工程及び車体と空気ばねとを分離し、再度、取り付ける工程が必要なくなり、作業性が大幅にアップする。しかしながら、上記方法では、車体を下方移動不能に支える車体支持工程が必要であり、そのため、未だ大がかりな設備が必要とされていた。
【０００８】
そこで、本発明においては、上記問題に鑑み、大がかりな設備を必要とせず、車体高さ調整を容易に行なうことが可能な空気ばね装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様としての空気ばね装置は、鉄道車両の車体と台車枠の間に設置される第一空気ばねと、前記第一空気ばねを昇降させる昇降装置とを備え、前記昇降装置は、前記第一空気ばねとは別に独立して設けられた第二空気ばねを備え、第二空気ばねを膨張させることによって第一空気ばねを上昇させ、第一空気ばねと台車との間に車体高さ調整用のシムを挿入可能な隙間を生じさせるとともに、第二空気ばねを収縮させることによって第一空気ばねを下降させることを特徴とする。
【００１０】
第一空気ばねは、筒状の可撓部材と、前記可撓部材の下側に配置され、可撓部材の下端部と相互に気密に接合される下側部材とを備え、前記昇降装置は、前記下側部材の下方に設置され、前記昇降装置によって前記下側部材と台車との間に隙間を生じさせるようにしてもよい。
【００１１】
また、台車枠の上面に前記第一空気ばねが設置され、台車枠の下面に前記昇降装置が設置され、前記下側部材は、下側部材の底面から下方突出する筒軸部を備え、前記昇降装置は、前記筒軸部に嵌合可能な筒状の支持部材を備え、前記支持部材は、前記第二空気ばねの膨張収縮に合わせて前記下側部材を上下動可能に支持するようにしてもよい。
【００１２】
第一空気ばねに加圧空気を供給する加圧空気供給源と、前記第二空気ばねとが配管接続され、第一空気ばねと第二空気ばねとで同じ加圧空気供給源を用いるようにしてもよい。
【００１３】
上記態様の空気ばね装置を搭載した鉄道車両は、第一空気ばね内の空気を抜いた後、前記第二空気ばねに加圧空気を供給して膨張させることで第一空気ばねを上昇させ、第一空気ばねと台車との間に車体高さ調整用のシムを挿入した後、第二空気ばね内の空気を抜いて第一空気ばねを下降させる方法で鉄道車両の高さを調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、第一空気ばねとは別に独立した第二空気ばねを用い、第一空気ばねと同様に、空気圧によって車体ごと第一空気ばねを台車枠から持ち上げるため、車体のジャッキアップ工程や、車体支持工程が不要となり、大がかりな設備を必要とせず、車体高さ調整を容易に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の空気ばね装置で使用される第一空気ばねを示す縦断面図
【図２】本実施形態の空気ばね装置を搭載した鉄道車両を示す概略図
【図３】図３は図２の要部拡大断面図であり、空気ばね装置の概略を示す。
【図４】図１の第一空気ばねの空気が抜けた状態を示す縦断面図
【図５】図３において、第一空気ばねの空気が抜け、第二空気ばねに加圧空気が封入された状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図１〜５は、本発明に係る鉄道車両用空気ばね装置の実施形態を示す図である。図１は空気ばね装置の第一空気ばねを示す縦断面図であり、図２は本実施形態の空気ばね装置を搭載した鉄道車両を示す概略図であり、図３は図２の要部拡大断面図であり、空気ばね装置の概略を示している。
【００１７】
図１〜図３に示すように、空気ばね装置１は、第一空気ばね２と、第一空気ばね２の下方に設置される昇降装置３とを備える。第一空気ばね２は、上面板４と、その下側に配置されて可撓部材の下端部と相互に気密に接合される下側部材５と、上面板４及び下側部材５の間に介装される筒状の可撓部材６を備える。可撓部材６としては、ダイアフラムやベローズが用いられる。
【００１８】
上面板４は円板状に形成される。なお、上面板４は車体の一部を利用して形成することも可能である。この場合、可撓部材６の上端部は直接車体に取り付けられる。下側部材５は、弾性機構７と、弾性機構７の頂板８の上面外周縁部から外周部にかけて装着される環状で帯状の下面板９と、頂板８にボルト止めされるフランジ部を有する円盤状の上面板受部１１とを備える。上面板受部１１の中央には通気用の貫通孔が形成される。
【００１９】
可撓部材６は、補強コードが埋設された補強ゴム層を中間層とする筒状積層ゴムから構成されており、可撓部材６の上端部及び下端部にはビードコアに補強ゴム層を巻き付けた肉厚のビード部６ａ，６ｂが形成されている。可撓部材６の上端側ビード部６ａは、上面板４に設けられた円盤状のビード受部４ａに外嵌され、下端側ビード部６ｂは、弾性機構の頂板８に設けられたビード受部８ａに外嵌される。
【００２０】
弾性機構７は、最上層の環状の頂板８と、最下層の環状の底板１２との間にゴム製で環状の弾性材層１３と環状の硬質板１４とが交互に積層された積層ゴムを備えた構造とされる。本実施形態では、頂板８、底板１２及び硬質板１４として金属板が用いられている。弾性機構７としては、積層ゴム構造を備え、ストッパーとしての機能を有するものであればよく、コニカルストッパー等であってもよい。
【００２１】
上面板４には上方突出する上向き筒軸部１５が設けられ、弾性機構７の底板１２には下方突出する下向き筒軸部１６が設けられる。筒軸部１５及び１６は筒状に形成され、その中心軸が第一空気ばね２の中心軸と同心になるように配置されており、可撓部材６内に加圧空気を供給する通気路として利用可能とされている。下側部材５としては、下方突出する筒軸部１６を備えたものであればよく、弾性機構７を除いた構成とすることも可能である。
【００２２】
昇降装置３は、第二空気ばね１７と、第二空気ばね１７から上方突出する筒状の支持部材１８とを備える。第二空気ばね１７は、上面板１７ａと、下面板１７ｂと、上面板１７ａ及び下面板１７ｂとの間に介装される筒状の可撓部材１７ｃとを備える。可撓部材１７ｃの材質及び可撓部材１７ｃを上面板１７ａ及び下面板１７ｂに対して気密に嵌合する基本的構成は第一空気ばね２と同様とされる。上面板１７ａには、可撓部材１７ｃ内に加圧空気を供給するための図示しない通気孔が形成されている。
【００２３】
第二空気ばね１７としては、上記構成の空気ばねに限定されるものではなく、例えば、エアバッグのように袋状のものを使用することも可能である。ただ、鉄道車両の車体のような重量物を昇降させるだけの耐荷重性及び耐久性等を考慮すれば、上記のように筒状の可撓部材を用いる構成とするのが好ましい。
【００２４】
上記構成の空気ばね装置１を鉄道車両１９に搭載する場合について説明すると、第一空気ばね２は、鉄道車両１９の車体２１と台車２２との間に設置される。より詳しくは、台車２２は、車輪２３と、車輪２３を回転自在に支持する台車枠２４とを備えている。台車枠２４は、断面形状がコ字形、Ｈ字形、矩形など、上面と下面を有する構造材から形成される。第一空気ばね２は、台車枠上面２４ａに設置される。一方、昇降装置３は、第一空気ばね２の下方で台車枠下面２４ｂに設置される。第一空気ばね１、第二空気ばね１７及び支持部材１８は、それぞれの中心軸が同心になるように配置される。
【００２５】
台車枠上面２４ａには、支持部材１８が挿通可能な貫通孔２５が形成されており、昇降装置３は、第二空気ばね１７内の空気が抜けた状態で支持部材１８が貫通孔２５に内挿され、その上端が台車枠上面２４ａと面一になるように設置される。第一空気ばね２の下向き筒軸部１６は支持部材１８に挿入した状態で台車枠上面２４ａに載置される。これにより、支持部材１８は、その上端が、下側部材５の底面、すなわち、弾性機構の底板１２に当接するように設置される。
【００２６】
支持部材１８は、上筒部１８ａと下筒部１８ｂに分離可能とされており、下筒部１８ｂは上面板１７ａに一体的に取り付けられている。上筒部１８ａは下筒部１８ｂに対し、着脱自在に取り付けられており、台車枠の上面２４ａと下面２４ｂの距離や、下向き筒軸部１６の径などにより、上筒部１８ａを適宜取り換え可能とされる。
【００２７】
第一空気ばね２及び第二空気ばね１７には、コンプレッサなどの加圧空気供給源２６から加圧空気が供給される。本実施形態では、車体２１に加圧空気供給源２６及び補助空気タンク２７が設置されており、一つの加圧空気供給源２６により、第一空気ばね２及び第二空気ばね１７に加圧空気を供給するようにしている。
【００２８】
具体的には、第一空気ばね２の筒軸部１５と加圧空気供給源２６との間は、耐圧性を有するガス管によって配管接続され、これにより加圧空気供給源２６から第一空気ばね２に加圧空気を供給する流路２８（第一流路）が形成される。流路２８の途中には補助空気タンク２７が介装され、補助空気タンク２７と加圧空気供給源２６との間には開閉弁３１介装される。
【００２９】
また、第二空気ばね２と加圧空気供給源２６との間は、フレキシブルで耐圧性を有するガス管によって配管接続され、これにより加圧空気供給源２６から第二空気ばね１７に加圧空気を供給する流路２９（第二流路）が形成される。流路２９の途中には開閉弁３２が介装される。
【００３０】
上記構成の空気ばね装置１において、通常の鉄道車両１９の使用状態では、開閉弁３１を開放し、開閉弁３２を閉鎖して加圧空気供給源２６から第一流路２８に加圧空気を供給することで、第一空気ばね２が膨張し、図１〜図３に示すように、上面板４が上面板受部１１から浮上した状態となる。
【００３１】
一方、車体の高さ調整を行なう場合には、開閉弁３１を閉鎖し、第一空気ばね２内の空気を抜いて、図４に示すように、上面板４を上面板受部１１に着座させた状態とした後、開閉弁３２を開放して第２流路２９に加圧空気を供給することで、第二空気ばね１７を膨張させる。これにより、図５に示すように、支持部材１８が上昇し、下側部材５を押し上げ、第一空気ばね２と台車枠２４との間に隙間が生じる。
【００３２】
この隙間にシム３０を挿入して車体高さ調整を行なう。シム３０は、一定厚みを有する円板状の鋼板からなり、中心に至る切欠部３０ａが形成される。この切欠部の幅は、支持部材１８の上筒部１８ａの径よりもやや大きくなるように設定される。シム３０挿入時には、切欠部３０ａ内に台車枠２４から露出した支持部材１８の上筒部１８ａを挿入するようにして下側部材５の下にセットする。
【００３３】
シム３０を挿入した後は、開閉弁３２を閉鎖し、第二空気ばね１７内の空気を抜くことにより、下側部材５を下降させて、シム３０を介した状態で台車枠２４に載置させる。これにより、車体２１の高さ調整作業が終了する。
【００３４】
上述のように、本発明によれば、空気圧によって車体２１ごと第一空気ばね２を台車枠２４から持ち上げるため、車体２１のジャッキアップ工程や、車体２１の支持工程が不要となり、大がかりな設備を必要とせず、車体高さ調整を容易に行なうことが可能となる。特に、本実施形態のように、第一空気ばね２と第二空気ばね１７とで同じ加圧空気供給源２６を用いるようにすれば、鉄道車両１９に搭載されている設備のみで車体高さを調整することが可能となる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、本実施形態においては、支持部材１８は、下向き筒軸部１６を挿入可能な筒状体１基のみとされているが、これに加えて、または、これに代えて上面板上に複数の支持部材を設けることも可能である。
【００３６】
また、本実施形態では、上面板側の筒軸部１５から加圧空気を供給する形態について説明したが、これに限らず、下向き筒軸部１６から加圧空気を供給することも可能である。この場合、下向き筒軸部１６に第１流路２８の配管を接続すればよい。また、加圧空気供給源は一つのみ使用しているが、これに限らず、第一空気ばねと第二空気ばねをそれぞれ別の加圧空気供給源にて加圧することも可能である。さらに、加圧空気供給源は台車に設置することも可能である。
【００３７】
実施形態および上記変形例に開示されている構成要件は互いに組合せ可能であり、組合せることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１              空気ばね装置
２              第一空気ばね
３              昇降装置
４              上面板
４ａ            ビード受部
５              下側部材
６              可撓部材
６ａ，６ｂ      ビード部
７              弾性機構
８              頂板
８ａ            ビード受部
９              下面板
１１            上面板受部
１２            弾性機構の底板
１３            弾性材層
１４            硬質板
１５            上向き筒軸部
１６            下向き筒軸部
１７            第二空気ばね
１８            支持部材
１９            鉄道車両
２１            車体
２２            台車
２３            車輪
２４            台車枠
２５            貫通孔
２６            加圧空気供給源
２７            補助空気タンク
２８            第一流路
２９            第二流路
３０            シム
３１，３２      開閉弁
【図１】
2018118706.tif 000003
【図２】
2018118706.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018118706.tif 000006
【図５】
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