(57)【要約】【課題】空気バネ本体に亀裂が入っても、その亀裂の進展を抑えて、空気バネの長寿命化を図ることができる車体支持構造を提供する。【解決手段】この構造は、車体２１を車輪２３を備えた台車２２で支持する構造であって、この車体２１と台車２２との間に前記支持方向に伸縮自在な空気バネ２４を介装するとともに、この空気バネ２４の内部空間を仕切り板２６，２６，・・・で複数の区画２７，２７，・・・に仕切って、各区画に弾性力を有する小球体２５，２５，・・・を充填するように構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体を車輪で支持する構造において、
前記車体と前記車輪との間に前記支持方向に伸縮自在な空気バネを介装するとともに、前記空気バネの内部空間に弾性力を有する球体を充填するように構成したことを特徴とする車体支持構造。
【請求項２】
前記空気バネの内部空間を複数の区画に仕切って、各区画に前記球体を少なくとも１個ずつ充填するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車体支持構造。
【請求項３】
前記区画の仕切りは、前記空気バネの伸縮方向と直角方向に設けたことを特徴とする請求項２記載の車体支持構造。
【請求項４】
前記空気バネは、ベローズであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体支持構造。
【請求項５】
前記球体は、複数サイズの球体群からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車体支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電車、作業台車等の車両の車体支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電車、作業台車等の車両の車体支持構造では、車体を車輪で支持するものであるが、それぞれ乗り心地を確保するために、例えば電車や作業台車では、車輪で支持される台車と車体との間に空気バネを介装している。
【０００３】
しかし、空気バネは、本体内部に圧縮空気を充填しておいても、そのうちに内部の空気が抜けて圧力が低下し、車両の乗り心地が低下してしまうといった問題があった。そこで、例えば特許文献１では、空気バネ本体の内部に圧縮空気を充填し、この空気圧を車体の上下運動を検知して、空気バネの内圧を制御することが提案された。この空気バネでは、簡素な構成で、乗り心地のよい高速走行をすることができるというものであった。
【特許文献１】特開平１０−７６９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の空気バネでは、繰り返し使用や経年劣化により空気バネ本体に亀裂が入ると、その亀裂から空気が抜けて抵抗がなくなるので、その亀裂が短時間に進展して空気バネ本体の破壊に至る。このため、空気バネ本体に亀裂が入る前に交換することとしており、安全サイドから、空気バネ寿命が非常に短いものとされていた。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、空気バネ本体に亀裂が入っても、その亀裂の進展を抑えて、空気バネの長寿命化を図ることができる車体支持構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車体を車輪で支持する構造において、前記車体と前記車輪との間に前記支持方向に伸縮自在な空気バネを介装するとともに、前記空気バネの内部空間に弾性力を有する球体を充填するように構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の発明のように、前記空気バネの内部空間を複数の区画に仕切って、各区画に前記球体を少なくとも１個ずつ充填するように構成することが好ましい。
【０００８】
請求項３記載の発明のように、前記区画の仕切りは、前記空気バネの伸縮方向と直角方向に設けることが好ましい。
【０００９】
請求項４記載の発明のように、前記空気バネは、ベローズであることが好ましい。
【００１０】
請求項５記載の発明のように、前記球体は、複数サイズの球体群からなるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記車体と前記車輪との間に前記支持方向に伸縮自在な空気バネが介装されるとともに、前記空気バネの内部空間に弾性力を有する球体が充填されたので、車体に車輪からの振動を伝達しにくくすることができる。もし当該空気バネが破損した場合でも、空気バネ内の球体によってある程度の弾性が保持されるので、とたんに乗り心地が悪くなり、使用に耐えないものとなることはない。
【００１２】
すなわち、空気バネの伸縮動作の繰り返しや経年劣化により、その空気バネ壁に亀裂が入ったとしても、空気バネを変形させようとする力に対して、充填された球体が抵抗する。このため、空気バネ本体は大きく変形することがなくなり、亀裂の進展が遅くなり、空気バネの長寿命化を図ることができる。また、安全サイドから、空気バネに亀裂が入ること自体をおそれて早めに空気バネを交換する必要がなくなり、たとえ空気バネに多少の亀裂が入ったとしてもその状態のまま空気バネ本来の寿命が尽きるまで（すなわち、空気バネの伸縮力が低下して使用に耐えないものとなるまで）その空気バネを使用することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、前記空気バネの内部空間を複数の区画に仕切って、各区画に前記球体を少なくとも１個ずつ充填したので、空気バネ内部の球体の偏在がなくなり、その球体の充填がしやすくなる。また、空気バネ壁に亀裂が入ったとしても、球体がその亀裂から飛び出さない限り、空気バネを変形しようとする力に対して、その球体が抵抗する。さらに、車体の走行時において、各区画の仕切りにより球体の移動が規制されるようになるので、球体同士の擦れ合いによる発熱を防止して、破裂するおそれをなくすことができる。その結果、空気バネは大きく変形することがなくなり、事故を防止できるとともに、空気バネの交換時期を遅くして、その空気バネの長寿命化を図ることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、前記区画の仕切りは、前記空気バネの伸縮方向と直角方向に設けたので、空気バネ本体の内部空間での球体の移動をより効果的に防止できる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、前記空気バネは、ベローズであるので、伸縮動作時の弾性係数を大きくとることができ、車輪からの振動の伝達をより少なくして乗り心地が改善される。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、前記球体は、複数サイズの球体群からなるものであるので、タイヤ又は空気バネ本体の内部空間での隙間を極力少なくすることができて、その球体の充填率をより高めることができる。
【００１７】
なお、本発明では、前記特許文献１の空気バネと異なり、基本的には、圧縮空気を空気バネ本体の内部に充填することがないため、空気圧力の管理まで必要とするような複雑な構造とならず、その製品コストを低く抑えて、実用的なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る電車の車体支持構造を示す説明図であって、（ａ）は一部断面を含む正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、車両の一例としての電車の車体支持構造２では、車体２１と、その前後に配置された台車２２と、これらの台車２２を左右前後で支持する車輪２３と、車体２１と台車２２との間に介装される空気バネ２４とからなっている。
【００２０】
空気バネ２４としては、例えば図１（ａ）（ｂ）に示すように、通常のゴムベローズを使用するものとする。これにより、変形自在な円筒内に圧縮空気を封入する、いわゆる空気タンクに比べて伸縮動作時の弾性係数を大きくとることができるので、車輪２３からの振動の伝達をより少なくして乗り心地を確実に改善することができる。
【００２１】
また、空気バネ２４内は、その伸縮方向と直角方向を等間隔に分割する、例えば３枚の仕切り板（仕切り）２６，２６，・・・が設けられている。その理由は、空気バネ２４の伸縮運動につれて、その内部の小球体（球体）２５，２５，・・・が自由移動して偏在してしまうのを防止するためである。これにより、空気バネ２４の伸縮動作時の空気バネ２４本体の内部空間の小球体２５，２５，・・・の移動を効果的に防止できる。
【００２２】
すなわち仕切り板２６，２６，・・・で区画される各空間部分（区画）２７，２７，・・・には、それぞれ複数の小球体２５，２５，・・・がほぼ均一に充填されるようになっている。
【００２３】
この小球体２５，２５，・・・としては、弾性を有する中空又は中実の球体である、例えばテニスボール、ゴルフボール等の廃材を使用可能であり、かかる廃材の有効利用を図ることができる。また、空気バネ２４内部での小球体２５，２５，・・・間の隙間が少ないほど、高い充填率が得られることから、同一サイズのみならず、互いにサイズの異なる２種類以上の小球体２５，２５，・・・を混合して使用することもできる。これにより、空気バネ２４の内部空間での隙間を極力少なくすることができて、その小球体２５，２５，・・・の充填率を高めることができる。小球体２５，２５，・・・の内圧は通常の空気バネの空気圧程度とされているものを使用するのが好ましい。
【００２４】
仕切り板２６，２６，・・・は、例えば合成樹脂製の環状円板からなっており、その半径はベローズが最大限度まで縮小したときでも、当該ベローズ壁に接触しない程度であり、これらの仕切り板２６，２６，・・・は、空気バネ２４の中心軸に沿って設けられた伸縮ロッド２６ａにゆるく挿通された状態で伸縮方向にのみ移動可能となっている。また、仕切り板２６，２６，・・・は、気密構造とする必要がないので、例えばメッシュ構造であってもよい。また、仕切り板２６，２６，・・・は、ある程度は変形してもよいので、例えば弾力性のあるシート状のものであってもよい。
【００２５】
なお、台車２２には、車輪２３，２３をそれぞれ支持する車軸２８，２８との間に、別途、バネ体２９，２９や図示しないダンパが設けられており、これらのバネ体２９，２９等との協業により、空気バネ２４は、地面に敷設されたレールＧ上を走行するときの、振動を吸収するようになっている。
【００２６】
図２は、電車の車体支持構造の組み立て手順を示す工程図である。すなわち、本実施形態に係る電車の車体支持構造２は以下のように組み立てられる。
【００２７】
図２に示すように、台車２２上に、空気バネ２４であるベローズを伸縮方向を上下にした状態で設定し、その下端部を台車２２の上面側の所定位置に図示しないボルト等で固定する（工程＃２１）。
【００２８】
ついで、前記ベローズ内の最下層の区画２７内に小球体２５，２５，・・・を並べる（工程＃２２）。すると、小球体２５，２５，・・・は、いずれも偏在することなく所定位置に設定される。これらの設定された小球体２５，２５，・・・の上に、一枚目の仕切り板２６を載せる（工程＃２３）。なお、仕切り板２６は、その中心に開けられた穴部が前記伸縮ロッド２６ａにゆるく挿通されることで、センタリングされているので、この仕切り板２６が空気バネ２４壁に干渉することはない（以下の仕切り板２６，２６についても同様である）。
【００２９】
ついで、前記ベローズ内の第二層の区画２７内に小球体２５，２５，・・・を並べる（工程＃２４）。すると、小球体２５，２５，・・・は、いずれも偏在することなく所定位置に設定される。これらの設定された小球体２５，２５，・・・の上に、二枚目の仕切り板２６を載せる（工程＃２５）。
【００３０】
ついで、前記ベローズ内の第三層の区画２７内に小球体２５，２５，・・・を並べる（工程＃２６）。すると、小球体２５，２５，・・・は、いずれも偏在することなく所定位置に設定される。これらの設定された小球体２５，２５，・・・の上に、三枚目の仕切り板２６を載せる（工程＃２７）。
【００３１】
ついで、前記ベローズ内の第四層の区画２７内に小球体２５，２５，・・・を並べる（工程＃２８）。すると、小球体２５，２５，・・・は、いずれも偏在することなく所定位置に設定される。
【００３２】
そして、これらの設定された小球体２５，２５，・・・の上に、車体２１の下面側の所定位置を固定する（工程＃２９）。この際、ベローズの上端部を押圧して縮小させた状態で車体２１の下面側に押し込み、その所定位置にて図示しないボルト・ナット等を使用して固定するので、空気バネ２４内に圧縮空気を充填することなく、電車の高速走行時等に必要とされる適当な弾性が得られるようになる。
【００３３】
このようにして組み立てられた電車の車体支持構造では、車体２１と車輪２３で支持される車台２２との間に前記支持方向に伸縮自在な空気バネ２４が介装されるとともに、空気バネ２４の内部空間に弾性力を有する小球体２５，２５，・・・が充填されているので、電車の走行時に、その車体２１に車輪２３からの振動を伝達しにくくすることができる。もし当該空気バネ２４が破損した場合でも、空気バネ２４内の小球体２５，２５，・・・によって適度な弾性が保持されるので、とたんに乗り心地が悪くなり、使用に耐えないものとなることはない。
【００３４】
すなわち、空気バネ２４の伸縮動作の繰り返しや経年劣化により、その空気バネ２４壁に亀裂が入ったとしても、空気バネ２４を変形させようとする力に対して、充填された小球体２５，２５，・・・が抵抗する。このため、空気バネ２４本体は大きく変形することがなくなり、亀裂の進展が遅くなり、空気バネ２４の長寿命化を図ることができる。また、安全サイドから、空気バネ２４に亀裂が入ること自体をおそれて早めに空気バネ２４を交換する必要がなくなり、たとえ空気バネ２４に多少の亀裂が入ったとしてもその状態のまま空気バネ２４本来の寿命が尽きるまで（すなわち、空気バネ２４の伸縮力が低下して使用に耐えないものとなるまで）その空気バネ２４を使用することができる。
【００３５】
なお、この実施形態では、前記特許文献１の空気バネと異なり、基本的には、圧縮空気を空気バネ本体の内部に充填することがないため、空気圧力の管理まで必要とするような複雑な構造とならず、その製品コストを低く抑えて、実用的なものとなる。ただし、場合によっては、空気バネ本体の内部に圧縮空気を充填することとして、その空気圧と小球体との弾性とで所定の伸縮力を確保してもよい。その場合には、空気バネに亀裂が入るとその後の伸縮力は小球体の弾性のみでまかなうこととなるが、少なくとも亀裂の進展を抑えて空気バネの大きな変形を遅くすることで、その空気バネの寿命を長びかせることができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、空気バネ２４として、ゴムベローズを例示したが、少なくとも上下方向に変形自在な空気タンク構造であってもよい。また、その材料についても、ゴム以外の伸縮性を有する金属薄板や合成樹脂等であってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、仕切り板２６，２６，・・・は３枚であるとしたが、１枚、２枚あるいは４枚以上であってもよい。さらには、空気バネ２４の伸縮動作の程度によっては、仕切り板をまったく設けないこととしてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、台車２２には、車輪２３，２３をそれぞれ支持する車軸２８，２８との間に、別途、バネ体２９，２９を設けているが、これらのバネ体２９，２９を空気バネ２４，２４としてもよい。さらに、台車２２を設けることなく、車体２１を車輪２３で直接支持する構造では、その支持部分に空気バネ２４を設けることとすればよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、通常の電車の車体支持車構造２を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば作業台車などの他の車両の車体支持構造等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電車の車体支持構造を示す説明図であって、（ａ）は一部断面を含む正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図２】電車の車体支持構造の組み立て手順を示す工程図である。
【符号の説明】
【００４１】
２  電車の車体支持構造
２１  車体
２２  台車
２３  車輪
２４  空気バネ（ベローズ）
２５  小球体（球体）
２６  仕切り板（仕切り）
２６ａ  伸縮ロッド
２７  区画
２８  車軸
２９  バネ体
【図１】
2008030735.tif 000003
【図２】
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