(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、車体を作りやすく、また低騒音の車体を提供することを目的とする。【解決手段】  車体の床よりも下方に、空間を介してサブフレーム４０があり、該サブフレーム４０の下方に空間を介して台車３０があり、車体１０とサブフレーム４０とは、車体１０から下方に突出した第１の中心ピン６０またはサブフレーム４０から上方の前記車体に突出した第１の中心ピン６０で接触しており、サブフレーム４０と台車３０とは、サブフレーム４０から下方に突出した第２の中心ピン７０で接触している。第１の中心ピン６０と前記接触すべき相手の部材との間に、２段バンパー６１があり、２段バンパー６１は、車体１０の幅方向において中心ピン６０の両側にあり、転轍機を台車が通過するさい、車体１０は幅方向に触れる。転轍機を通過すると、２段バンパー６１の力によって元の状態に復帰できる。【選択図】        図１
2005132127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の床よりも下方に、空間を介してサブフレームがあり、
該サブフレームの下方に空間を介して台車があり、
前記サブフレームは前記車体と共に同期して前記車体の移動方向に移動可能であり、
前記車体と前記サブフレームとは、前記車体から下方に突出した第１の中心ピンまたは前記サブフレームから上方の前記車体に突出した第１の中心ピンで接触しており、
前記サブフレームと前記台車とは、前記サブフレームから下方に突出した第２の中心ピンまたは前記台車から上方の前記車体に突出した第２の中心ピンで接触しており、
前記車体は該車体の長手方向を回転中心として幅方向に回転自在であり、
該車体の幅方向の両端部の下面または、前記サブフレーム前記幅方向の両端部の上面は前記回転中心を中心とした円弧状であり、
前記サブフレームの上面または前記車体の下面は前記円弧状の面にころを介して接触していること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１の鉄道車両において、
前記第１の中心ピンとこれに接触する相手の部材との間に、バンパーがあること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項２記載の鉄道車両において、
前記バンパーは、前記車体の幅方向において前記中心ピン先端の両側にあり、該バンパーは、前記中心ピンと前記サブフレームとの間の緩衝力が大きな第１のバンパーと第１のバンパーよりも小さい第２のバンパーとからなり、第１のバンパーと第２のバンバーとは直列に配置されていること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項２の鉄道車両において、
前記バンパーの前記第１のバンパーは中軸であり、前記第２のバンパー中空であり、両者は一体であること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
空間を介して車体を支えるサブフレームを空間を介して台車で支えた鉄道車両用台車において、
車体を支えるサブフレームが前記車体の下面に空間を介してあり、
該サブフレームの下方に空間を介して台車があり、
前記サブフレームは前記車体と共に同期して前記車体の移動方向に移動可能であり、
前記車体と前記サブフレームとは、前記車体から下方に突出した第１の中心ピンまたは前記サブフレームから上方の前記車体に突出した第１の中心ピンで接触しており、
前記サブフレームと前記台車とは、前記サブフレームから下方に突出した第２の中心ピンまたは前記台車から上方の前記車体に突出した第２の中心ピンで接触しており、
前記車体は該車体の長手方向を回転中心として幅方向に回転自在であり、
該車体の幅方向の両端部の下面または前記サブフレーム前記幅方向の両端部の上面は前記回転中心を中心とした円弧状であり、
前記サブフレームの上面または前記車体の下面は前記円弧状の面にころを介して接触していること、
を特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項６】
請求項５の鉄道車両用台車において、
前記第１の中心ピンとこれに接触する相手の部材との間に、バンパーがあること、
を特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項７】
請求項６記載の鉄道車両用台車において、
前記バンパーは、前記車体の幅方向において前記中心ピン先端の両側にあり、該バンパーは、前記中心ピンと前記サブフレームとの間の緩衝力が大きな第１のバンパーと第１のバンパーよりも小さい第２のバンパーとからなり、第１のバンパーと第２のバンバーとは直列に配置されていること、
を特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項８】
請求項６記載の鉄道車両用台車において、
前記バンパーの前記第１のバンパーは中軸であり、前記第２のバンパー中空であり、両者は一体であること、
を特徴とする鉄道車両用台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は客電車に関する。
【背景技術】
【０００２】
客電車では特許文献１のように、台車に車体が載っており、車体と台車とは台車のいわゆる中心ピンと連結リンクを介して連結している。また、車体は空気ばねを介して台車に載っている。また、車体と隣接する車体とは連結装置を介して連結している。走行する先頭側の車体から連結装置を介して後側の車体に連結し、また該車体から連結装置を介してさらに後側の車体に力が伝達される。連結装置は、連結器と連結棒等とからなる。連結装置の走行方の中間には弾性体があり、走行方向のショックを吸収するようになっている。また、該部分は車体に対して摺動して、上下動するようになっている。
【特許文献１】特開平０４−１７３４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の客電車は騒音、乗り心地において難点があった。難点は、台車から発生した振動は中心ピンを介して車体に伝導され、騒音が発生する。
また、車体と隣接する車体とを連結する連結装置の弾性体の部分で、該連結装置は車体に対して摺動するようになっておリ、この部分で、軌道の不整脈による車体の上下動、左右動によって、連結装置が車体に衝突し、騒音、振動を発生する。
【０００４】
また、車体１０に中心ピン、連結器を固定しているので、車体の端部は強固に製作しなければならず、板圧の厚い板を床板に溶接するようになり、歪が発生しやすく、容易な作業ではない。
本発明は、低損音で、安価な車体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】
【０００５】
上記目的は、台車の上に、車体を支持するサブフレームを設け、サブフレームと車体との間に空間を設け、また、車体は該車体の長手方向を回転中心として該車体の幅方向に回転自在であり、該車体の幅方向の両端部の下面または、前記サブフレーム前記幅方向の両端部の上面は前記回転中心を中心とした円弧状であり、前記サブフレームの上面または前記車体の下面は前記円弧状の面にころを介して接触している、鉄道車両を構成することによって達成できる。
【０００６】
これによれば、車体がサブフレームに対して回転し、その後、軌動が直線状態になると、車体はサブフレームに対して回転し、両者の位置関係は初期に戻る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の一実施例を図１から図９により説明する。図１は車体１０の床１１を除いた平面図である。
【０００８】
１つの車体１０は車体の長手方向の端部において、サブフレーム４０を介して台車３０に載っている。すなわち、車体１０と台車３０との間にはサブフレーム４０がある。車体１０の床１１は車体１０の長手方向に長いアルミニウム合金押し出し中空形材を車体の幅方向に並べ、溶接や摩擦攪拌接合で接合したものである。サブフレーム４０はアルミニウム合金製である。
【０００９】
サブフレーム４０は厚い板で強固に構成され、内部は中空になっている。この内部は空気ばね９０の空気溜めとなっている。
【００１０】
図７から図９は、バンパーの構造及び特性を示したものである。図６に示したサブフレーム４０の移動力は、車体１０から下方に突出させた中心ピン６０によって車体１０に伝達される。車体の幅方向において、中心ピン６０の両側に可撓性のゴム製のバンパー６１がある。図７に示すバンパー６１はサブフレーム４０の上面に突出させたストッパー６８に固定している。バンパー６１は、中軸の緩衝力の大きな第１のバンパー６１ａとその先端（中心ピン５０側）に中空の緩衝力が小さい第２バンパー６１ｂとからなる。
【００１１】
図８に示すバンパーは、中軸の緩衝力の大きな第１のバンパー６１ａとその先端（中心ピン６０側）に中空の緩衝力が小さい第２バンパー６４ｂとからなる。第２バンパー６４ｂは、前記バンパー６１ｂの代りに中空部６５ｂを有した第２バンパー６４ｂである。
【００１２】
図９は、上記バンパーを用いた場合の特性を示したものであり、横軸に車体と台車間の左右の変位量をとり、縦軸に押し付け量となる荷重をとって整理したものである。
第２のバンパー６１ｂあるいは６４ｂにおいて、変位量に対する荷重の関係は、図９に示したように、ある変位ｘ１までは傾きが小さいため荷重が小さく、ｘ１以上となるバンパー６１ｂあるいは６４ｂが作用して傾きが増加して荷重が大きくなる。
【００１３】
以上により、軌道あるいは台車枠からの振動が車体側に伝達する時、第２のバンパー６１ｂあるいは６４ｂが中心ピン５０に隙間なく押し付けられているため、第２のバンパー６１ｂあるいは６４ｂのばね作用により、前記軌道あるいは台車枠からの振動が抑制される。さらに、左右変位量が大きくなる場合には、第１のバンパーにより左右の変位量が抑制できることになる。
例えば、曲線通過時には、第２のバンパーでまず柔らかく作用させ、曲線部での過大な左右力に対して第１のバンパーで変位量を抑制できることになる。このため、衝撃力が発生しても、緩衝作用が得られることになる。
【００１４】
車体１０の床の底面は円弧状であり、円弧状の底面をころ６２で車体１０を支えている。これによって、車体１０はサブフレーム４０に対して幅方向に回転できる。円弧面はころ６２の通過部分のみにある。円弧面はレール６３を曲げて円弧状にしている、ころ６２の軸方向の両端部にはレール６３の端部に接触するつばがり、レール６３がころ６２から外れることがない。
【００１５】
サブフレーム４０は比較的厚い板を接合して強固に構成している。サブフレーム４０には、その下面から下方に向けて突出したいわゆる中心ピン７０があり、リンク（図示せず）を介して台車３０に連結している。このリンクは回転中心に沿ってある。また、中心ピンの先端部の幅方向両側にはバンパー７４，７４がある。これは公知のとおりである。中心ピン４０、７０はサブフレーム４０または台車３０の中心にあるという意味ではなく、一般に中心ピンと呼称しているのでこれに従うものである。
【００１６】
また、台車３０上側面サブフレーム４０の下面との間には空気ばね１００がある。空気ばね１００、１００は中心ピン６０の両側にある。空気ばね１００の構成、固定構造等は周知のとおりである。
【００１７】
また、サブフレーム４０には公知の連結棒（連結装置）８０が水平方向に向けて連結されている。連結装置８０の端部はピン８１でサブフレーム４０に連結されている。また、連結装置８０の長さ方向の中央部には緩衝器８３が伸縮自在にあり、緩衝器８３は上下方向に移動できるようにサブフレーム４０にガイド５５がある。ガイド５５と緩衝器８３の幅との間には比較的大きな隙間がある。緩衝器８３、ガイド５５等の構成は公知のとおりである。緩衝器８３はコイル状ばね、または可撓性ゴムばねである。緩衝器８３とガイド５５との関係は公知のとおりである。
【００１８】
また、緩衝器８３と連結装置８０の先端側とは水平方向のピン８５、垂直方向のピン８６で連結され、連結装置８０の先端側は水平方向、垂直方向に回動できる。この構成は公知のとおりである。
【００１９】
また、連結装置８０の先端側はサブフレーム４０に設けた受け座９１にゴム座９２を介して支持されている。ゴム座９２は接触を緩和するものである。また、飛び上がった連結装置８０に接触するゴム座９３をサブフレーム４０に設けている。受け座９１は弾性体９３を介して吊下げられている。
【００２０】
また、連結装置８０の中間は受け座９５、ゴム座９６を介して支持されている。
【００２１】
また、サブフレーム４０を上方からみると、略Ｔ状である。Ｔの上辺の両端部（すなわち、空気ばね１００のある付近）は車体１０の側梁１２の近傍に位置している。前記Ｔの両端部の走行方向の前後には前記Ｔの両端部に接触可能なストッパー１３，１３がある。ストッパー１３は強固に側梁１２の側面に固定している。また、ストッパー１３のサブフレーム４０に当接する面にはゴム座１４を設けている。
【００２２】
これによって、連結装置８０からの前後力はサブフレーム４０から車体１０の側梁１２に伝達される。
【００２３】
また、前記Ｔの両端部の下面と台車の上側との間には周知の空気ばね１００，１００がある。空気ばね１００の上方のサブフレーム４０と車体１０の床１１との間にはレール６３およびころ６２がある。
【００２４】
これによって、分岐装置等の箇所において、車体の幅方向に台車３０が回動した場合（車体の幅方向に衝撃を受けた場合）に、サブフレーム４０は幅方向に押され、バンパー６２、中心ピン６０を介して、車体１０が押され、車体１０は回転する。
【００２５】
このため、台車３０が押された衝撃は車体には直接伝達されない。
【００２６】
そして台車３０が転轍機を通過すると、幅方向に車体を押す力はなくなるので、車体１０は初期の状態に戻る。レール６３がころ６２を転動して戻る。
【００２７】
さらに、圧縮されていたバンパー６１を押し力も解除されるので、この押していたちからによって本の押され、元に戻る。
【００２８】
すべり装置は、丸棒を用いたものだけではなく、すべり装置は、幅方向と長手方向の衝撃力に対して異なる変形をするものであればよい。たとえば、径の異なるリング状の筒を同心状に設け、筒と筒の間に、方向によって弾性の異なるゴムを配置する。該ゴム円周上にある部分とない部分が有る。該ゴム体は、ゴムの位置または弾性率によって、車体の幅方向と車体の長手方向の弾性率を変える。該ゴム体の中心の軸は床１１とサブフレーム４０に固定されている。また、面振板を用いてもよい。車体長手方向に対する弾性率は、車体とサブフレームから突出させたストッパーを互いに接触させて、硬くする。
【００２９】
バンパー７１はバンパー７１ａと幅方向への衝撃力に対応して複数団あることになり、確実に初期状態に復帰させることができる。つまり、車体１０が回動すると、中心ピン６０がバンパー７１に接触する。回動する力（衝撃力）が小さいと、バンパー７１の第２バンパー７１ｂが縮む。大きな回転力（衝撃力）の場合は、第１バンパー７１ａも縮む。回動力がなくなることによって、車体２０は本の状態に復帰しなければならない。バンパー７１の圧縮された力が解除されるので、車体１０は元の状態に復帰する力が加えられる。バンパーは衝撃力に対応するので、車体１０の復帰力を略一定にできる。
【００３０】
連結装置８０を車体１０に固定しているが車体に固定したものにも利用できる。
【００３１】
また、ちゅうしんピン５０，６０は上方から吊り下げていたが、サブフレーム４０、台車３０から上方に突出させてもよい。
【００３２】
また、ガイド５５と前記Ｔの上辺との間のサブフレーム４０の幅（車体の短手方向）は小さくなっている。このサブフレームの幅から外側には、台車３０の車輪３３の上方に突出した円弧部が位置している。サブフレームの外側に車輪が位置するのは、車輪３３が上昇した場合であろう。つまり、サブフレームの幅の外側の下方に車輪３３が位置していればよい。車輪３３の上方にはサブフレーム４０がない。
【００３３】
これによって、レール（図示せず）から車体１０の床面１１までの距離を小さくできるようにしている。このため、レールから床１１までの高さをサブフレームがない従来の場合の床高さとほぼ同一にできる。図１において、多数の車輪３３の移動の許容範囲を示すものである。
【００３４】
連結装置８０はサブフレーム４０に連結されており、車体１０には防振装置４０を介して間接的に連結されているので、分岐を通過する際に、連結装置８０がガイド５５に当たって騒音が生じても客室内への騒音の伝達が少なくなる。
【００３５】
また、台車３０から中心ピン７０を介して車内に伝導する騒音も、サブフレーム４０は空間を介しているので、少なくできる。また、サブフレーム４０は強固に製作することが必要であるが、これは車体１０の床とは別部材であり、車体１０に溶接しないので、車体１０の床１１を簡単に製作できるものである。
【００３６】
サブフレーム４０の幅方向の中央部の後端にはストッパー９５がある。ストッパー９５は床１１に溶接されている。ストッパー９５は連結装置８０から、サブフレーム４０を経由した荷重を支える。また、ストッパー９５は縦断面がＬ状であり、サブフレーム４０に接触し、下向きの荷重を支える。ストッパー９５のある床は強固に設けている。
【００３７】
なお、ストッパー９５で荷重を伝達できれば、ストッパー１３，１３は不要である。また、ストッパー１３，１３で荷重を伝達できれば、ストッパー９５はなくてもよい。
【００３８】
また、サブフレーム４０は側梁１２に接触しているので、連結装置８０、台車３０から伝導された力は直接強固な側梁１２に伝達できるので、車体１０の床１１の構成を簡単にできるものである。
【００３９】
また、振動を発生する機器（空気圧縮機、空気調和装置、変圧器等）をサブフレーム４０に設置（たとえば吊り下げ）すれば、その振動の車内への伝達を軽減できる。
【００４０】
また、サブフレーム４０の内部の空間を砂撒き用の砂溜め、トイレや飲用の水タンクとして、利用できる。
【００４１】
サブフレーム４０の内部の空間を騒音防止のための制振材の貼り付け空間、球状体の充填空間として利用できる。
【００４２】
また、サブフレーム４０は小さいので、車体の床の材料とは異なった高強度材料で容易に製作できる。このため、ここからの振動の伝達を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例の平面図。
【図２】図１のII−II断面図。
【図３】図１のIII−III断面図。
【図４】図１のIV−IV断面図。
【図５】図１のＶ−Ｖ断面図。
【図６】図１のVI−VI断面図。
【図７】図６の詳細図。
【図８】図６の別の詳細図。
【図９】図７、図８のばね撓み線図。
【符号の説明】
【００４４】
１０：車体、１１：床、１２：側梁、１３：トッパー、３０：台車、４０：サブフレーム、５０，７０：中心ピン、６２：ころ、６３：レール、１００、空気ばね
【図１】
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【図２】
2005132127.tif 000004
【図３】
2005132127.tif 000005
【図４】
2005132127.tif 000006
【図５】
2005132127.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005132127.tif 000009
【図８】
2005132127.tif 000010
【図９】
2005132127.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月25日(2003.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項２の鉄道車両において、
前記バンパーの前記第１のバンパーは中実であり、前記第２のバンパーは中空であり、両者は一体であること、
を特徴とする鉄道車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
請求項６記載の鉄道車両用台車において、
前記バンパーの前記第１のバンパーは中実であり、前記第２のバンパーは中空であり、両者は一体であること、
を特徴とする鉄道車両用台車。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
サブフレーム４０は厚い板で強固に構成され、内部は中空になっている。この内部は空気ばね１００の空気溜めとなっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図７から図９は、バンパーの構造及び特性を示したものである。図６に示したサブフレーム４０の移動力は、車体１０から下方に突出させた中心ピン５０によって車体１０に伝達される。車体の幅方向において、中心ピン５０の両側に可撓性のゴム製のバンパー６１がある。図７に示すバンパー６１はサブフレーム４０の上面に突出させたストッパー６８に固定している。バンパー６１は、中実の緩衝力の大きな第１のバンパー６１ａとその先端（中心ピン５０側）に配設された緩衝力が小さい第２バンパー６１ｂとからなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図８に示すバンパーは、中実の緩衝力の大きな第１のバンパー６１ａとその先端（中心ピン５０側）に配設された中空の緩衝力が小さい第２バンパー６４ｂとからなる。第２バンパー６４ｂは、前記バンパー６１ｂの代りに中空部６５ｂを有した第２バンパー６４ｂである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
車体１０の床の底面は円弧状であり、円弧状の底面をころ６２で車体１０を支えている。これによって、車体１０はサブフレーム４０に対して幅方向に回転できる。円弧面はころ６２の通過部分のみにある。円弧面はレール６３を曲げて円弧状にしている、ころ６２の軸方向の両端部にはレール６３の端部に接触するつばがあり、レール６３がころ６２から外れることがない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、台車３０上側面サブフレーム４０の下面との間には空気ばね１００がある。空気ばね１００、１００は中心ピン５０の両側にある。空気ばね１００の構成、固定構造等は周知のとおりである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
これによって、分岐装置等の箇所において、車体の幅方向に台車３０が回動した場合（車体の幅方向に衝撃を受けた場合）に、サブフレーム４０は幅方向に押され、バンパー６１、中心ピン５０を介して、車体１０が押され、車体１０は回転する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
さらに、圧縮されていたバンパー６１の押し力も解除されるので、この押していたちからによって元に押され、元に戻る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
バンパー６１はバンパー６１ａと幅方向への衝撃力に対応して複数段あることになり、確実に初期状態に復帰させることができる。つまり、車体１０が回動すると、中心ピン５０がバンパー６１に接触する。回動する力（衝撃力）が小さいと、バンパー６１の第２バンパー６１ｂが縮む。大きな回転力（衝撃力）の場合は、第１バンパー６１ａも縮む。回動力がなくなることによって、車体１０は元の状態に復帰しなければならない。バンパー６１の圧縮された力が解除されるので、車体１０は元の状態に復帰する力が加えられる。バンパーは衝撃力に対応するので、車体１０の復帰力を略一定にできる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
連結装置８０をサブフレーム４０に固定しているが車体に固定したものにも利用できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、中心ピン５０，７０は上方から吊り下げていたが、サブフレーム４０、台車３０から上方に突出させてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
１０:車体、１１:床、１２:側梁、１３：ストッパー、３０:台車、４０：サブフレーム、５０，７０：中心ピン、６２:ころ、６３:レール、１００、空気ばね
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2005132127.tif 000012
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2005132127.tif 000013