(57)【要約】【課題】車体の傾斜がより大きくなり、正位復帰も容易になる車体傾斜装置を提供する。【解決手段】空気ばねの上下変位に対する有効面積（有効径）の変化の少ない空気ばねまたは有効面積（有効径）の変化が実質的にゼロの空気ばねを用い、車体傾斜、正位復帰を阻害するモーメントの発生を抑える。例えば、空気ばねの上面板２５の外周部に下方に開口する外筒２ｂ、下面板２４の外周部に下方に開口する内筒２７を設け、この外筒と内筒の間に空気バネのベローズ２３を配置する、または、上面板の外周部を下方に行くに従って、徐々に径が大きくなる傾斜板を設け、下面板の外周部に下方に行くに従って徐々に径が小さくなる傾斜板を設ける。これによれば、トーションバー等によって車体が傾斜したとき、空気ばねの高さが変化しても空気ばねの有効面積（有効径Ｘ）が変化しないので、車体が大きく傾斜し、また、正位復帰もできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車の上に車体を前記台車の幅方向の両端部に設置した空気ばねを介して支えており、前記台車または前記車体は、該台車の幅方向に沿ってトーションバーを供え、該トーションバーを前記台車に備えた場合は、該トーションバーの両端部と前記車体とを該車体の幅方向の中心側に傾斜したリンクで連結しており、前記トーションバーを前記車体に備えた場合は、該トーションバーの両端部と前記台車とを該台車の幅方向の中心側に傾斜したリンクで連結してなる鉄道車両において、
前記空気ばねは、前記台車が走行する軌道の傾斜に伴う前記車体の傾斜による前記空気ばねの垂直高さの変異に伴う該空気ばねの有効面積変化が実質的に零であること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１記載の鉄道車両において、前記空気ばねは、べローズの上面板の外周端に下方に開口する外筒があり、前記ベローズの下面板の外周端に前記外筒よりも小径の下方に開口する内筒があり、前記外筒と前記内筒とは実質的に平行であリ、空気ばねのベローズが前記外筒、前記内筒に接触していること、を特徴とする車体傾斜装置。
【請求項３】
請求項１記載の鉄道車両において、前記空気ばねは、べローズの上面板の外周は下方に除除に径が大きくなるように傾斜しており、前記ベローズの下面板の外周端に、下端に行くに従って径を徐々に小さくした内筒があること、を特徴とする車体傾斜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両において、曲線走行時の乗り心地の向上のために、車体を傾斜させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体傾斜装置として、特許文献１のように、トーションバーを用いたものがある。これは、台車の幅方向に沿ってトーションバーを該台車（または車体）に回転自在に設置し、該トーションバーの両端部にそれぞれレバーを有し、それぞれの前記レバーと前記車体とをリンクを介して連結したものである。前記レバーの一端と前記リンクとの連結点から前記レバーの他端と他端の前記リンクとの連結点までの距離は、前記一端のリンクと前記車体との連結点から前記他端のリンクと前記車体との連結点までの距離よりも大きい。
【０００３】
これによれば、曲線路を通過時の遠心力によって車体に遠心力が作用し、曲線路の内側（内軌側）のリンクの傾斜が小さくなり、外側（外軌側）の傾斜が大きくなり、車体を傾斜させる。このため、曲線路の内側に車体の重心が移動するので、外側（外軌側）の車輪にかかる力の増加を防止でき、安全にできる。
【０００４】
また、前記車体は台車に空気ばねによって支持されている。空気ばねは台車の幅方向の両端にそれぞれある。前記トーションバーによる車体の傾斜によって、内軌側の空気ばねが圧縮され、外軌側の空気ばねが伸張する。このために、この左右の空気ばねはパイプで連通している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０４１８３号公報（ＥＰ１１９０９２５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記技術によれば、曲線路の外側の車輪にかかる力の増加を防止でき、安全にできる。
しかし、トーションバーによる傾斜では、車体の傾斜が小さいことが判明した。
種々検討の結果、この傾斜角度は、空気ばねによって制限されることを発見した。
【０００７】
前記例でいうと、車体の傾斜角度を大きくするには、内軌側の空気ばねがより縮み、外記側の空気ばねがより伸張することが必要であるが、この空気ばねの伸縮は、空気ばねの有効面積（有効径）によって決まることを発見した。
【０００８】
例えば、圧縮時に有効面積が増大し、伸長時に有効面積が減少するような空気ばねの場合、たとえ内外軌の空気ばねを連通させて内圧を等しくしたとしても、車体傾斜時、内軌側の空気ばね反力は外軌側の空気ばね反力よりも大きくなり、このモーメントにより車体傾斜が困難になる。
【０００９】
またこの反対に圧縮時に有効面積が減少し伸長時に有効面積が増大するような空気ばねの場合、車体傾斜を阻害するようなモーメントは発生しないが、車体が正位に復帰する際にこれを阻害するモーメントが発生してしまう問題がある。
【００１０】
上記説明から理解できるように、車体をより大きく傾斜させるには、前記リンクをより大きく傾斜させることが必要になり、このためには、前記リンクを傾斜させるアクチュエータに大きな出力が要求され、空気アクチュエータの場合、より大きな空気が要求される。しかし台車内のアクチュエータ装架スペースや、車体床下のコンプレッサ装架スペースには制約がある。
【００１１】
本発明は、車体の傾斜がより大きくなり、正位復帰も容易になる車体傾斜装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、空気ばねの上下変位に伴う有効面積（有効径）の変化が実質的にゼロ（実用上小さい）であるような空気ばねを使用することで実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１〜図３により説明する。図３（ｂ）は曲線を走行時車体がトーションバーにより傾斜した状態を示す。図３では、トーションバー、リンク、アクチュエータは公知のとおりに設置されているが、図示していない。これらによって車体が傾斜したとして以下説明する。図３（ｂ）において、軌道（レール）は水平面に対して角度θで、軌道面が傾斜し、左側が内軌側である。
【００１４】
車体１１は、内軌側空気ばね１３、外軌側空気ばね１４により台車枠１２に支持されている。内軌側空気ばね１３と外軌側空気ばね１４は連通管１５により連結されている。正位時における内外軌空気ばね１３，１４の有効面積（有効径）はＡになっている。曲線走行時に、トーションバー、リンク、アクチュエータ（なくてもよい）（図示せず）によって車体が内軌側に傾斜すると、内軌側空気ばね１３は収縮し、１３’の状態となり有効面積（有効径）はＢとなる。一方外軌側空気ばね１４は伸長し、１４’の状態となって有効面積（有効径）はＣとなる。
【００１５】
図３ではＣ＜Ａ＜Ｂの状態を図示している。図３の場合、内外軌の空気ばねは連通管１５で連結されているため、内軌側空気ばねの内圧上昇、外軌側空気ばねの内圧低下が車体傾斜に対して反対方向のモーメントを発生することはなく、内圧は共にＰとなっている。ただし、車体傾斜時の内外軌の空気ばねの有効面積はＢ＞Ｃとなっているので、車体傾斜に対して反対側にＰ×（Ｂ−Ｃ）のモーメントが発生し、十分な車体傾斜を阻害してしまう。
【００１６】
逆に、Ｃ＞Ａ＞Ｂの場合には車体は容易に傾斜するが、今度は車体が正位状態に復帰する際にこれを妨げる方向のモーメントが発生し、車両の正位復帰性能を阻害することになる。
【００１７】
このような現象が発生すると、必要な車体傾斜角を得るために、または車体が正位に復帰させるために余分な外力を必要とするようになり、例えばアクチュエータの出力を大きくせざるを得なくなったり、空気消費量が増大してコンプレッサの搭載台数を多くせざるを得なくなったりする。
【００１８】
この問題を解決するためにはＡ＝Ｂ＝Ｃ、あるいは実用上問題ない範囲でＡ≒Ｂ≒Ｃであるような空気ばねを使用すれば良い。空気ばねの圧縮あるいは伸長による有効面積の変化が微小であれば、内外軌の空気ばね反力から車体が受けるモーメントは微小であり、十分な車体傾斜性能あるいは正位復帰性能を得ることができる。
【００１９】
Ａ＝Ｂ＝Ｃとなるような特性をもつ空気ばねの一例を図１に示す。図１の空気ばねは、架台２６にストッパゴム２５が設置され、これに空気ばねが設置されている。ストッパゴム２５に固定された下面板２４にべローズ２３の下側が固定され、上面板２５にべローズ２３の上端が固定されている。上面板２５、下面板２４の外周端にはそれぞれ外筒２６、内筒２７が設置されている。ベローズ２３はこの内外筒２６，２７に接触している。内外筒２６，２７の上端から下端まで実質的に同一径である。
【００２０】
これによれば、ベローズ２３は内外筒２６，２７により水平方向の動きを拘束されているため、空気ばねが上下に変位しても有効面積（有効径Ｘ）が変化することはなく、Ａ＝Ｂ＝Ｃを保つことができる。
【００２１】
なお、この空気ばねにおいては、左右の乗心地を確保するための左右剛性をベローズ部で形成することができないため、ストッパゴム２２を多層にする等、ストッパゴム２２で適当な左右剛性を確保する。
【００２２】
Ａ≒Ｂ≒Ｃとなるような特性をもつ空気ばねの一例を図２に示す。図２の空気ばねは、上面板３１の外周部は下方に行くにしたがって徐々に径が拡大するようように傾斜している。下面板２４の外周部に固定した内筒３２は，下方に行くに従って径が徐々に拡大するように傾斜している。
【００２３】
これによれば，空気ばねの高さが収縮すると、ベローズ３３が空気ばねの中心側に入り込もうとするため、有効面積は小さくなる方向に動く。一方、上面板の傾斜部ではベローズ３３が空気ばねの外側に広がっていくため、有効面積は大きくなる方向となる。したがって、内筒３２の傾斜および上面板の傾斜部の傾斜を調整することで、有効面積（有効径Ｘ）の変化を所定の値に調整することが可能である。
【００２４】
またこの場合は、ベローズ３３の動きにより空気ばねの左右剛性を形成することができ、適当な左右剛性を確保することができる。
【００２５】
このような図１、または図２の空気ばねを用いれば、空気ばねの有効面積（有効径）の変化に起因する問題を解決することができ、良好な車体傾斜、正位復帰を確保し、またアクチュエータやコンプレッサ等の能力を小さくした車体傾斜装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において使用する空気ばねの一実施例の縦断面図。
【図２】本発明において使用する空気ばねの他の実施例の縦断面図。
【図３】従来の車体傾斜装置の説明図。
【符号の説明】
１１…車体、１２…台車枠、１３、１３’…内軌側空気ばね、１４、１４’…外軌側空気ばね、１５…連通管、２２…ストッパゴム、２３…ベローズ、２４…下面板、２５…上面板、３１…上面板、３２…内筒、３３…ベローズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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