(57)【要約】【課題】空気ばねがパンクしたときの上支持部と下支持部とを当接させて相対横摺動可能に支える構成の工夫により、必要な機能は維持しながらコストダウンさせ、実質的に機能向上が図られる車両用懸架装置を提供する。【解決手段】鉄道車両用懸架装置Ａにおいて、車体側の上支持部１と下方の下支持部２、とゴム製ダイヤフラム３とで成る成る空気ばねａ、及び、下支持部２と台車側の受部４との間に、複数の弾性層５Ａ〜５Ｃと複数の硬質隔壁５ａ，５ｂとを交互に積層する積層ゴム構造の弾性部５が介装されて成る軸ばねｂを有し、ダイヤフラム３から空気が抜けたエアレス状態になったときに、上支持部１の下面側に形成される摺動面１０に当接するフッ素樹脂製滑り板７が下支持部２に配備され、摺動面１０が、燐酸亜鉛処理されてからフッ素又は二硫化モリブデン塗装されて成る塗膜に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側の上支持部、その下方に配置される下支持部、及びそれら両者に亘って配備される弾性材製のダイヤフラムを設けて成る空気ばねと、
前記下支持部と台車側の受部との間に、複数の弾性層と複数の硬質隔壁とを交互に積層する積層ゴム構造の弾性部が介装されて成る弾性ばねとを有し、
前記ダイヤフラムから空気が抜けたエアレス状態になったときに、前記上支持部の下面側に形成される摺動面に当接するフッ素樹脂製の滑り板が前記下支持部に配備されるとともに、
前記摺動面が、燐酸亜鉛処理されてからフッ素又は二硫化モリブデン塗装されて成る塗膜に形成されている車両用懸架装置。
【請求項２】
前記塗膜の厚さが１０μｍ以上で１５μｍ以下となる範囲に設定されている請求項１に記載の車両用懸架装置。
【請求項３】
前記弾性ばねが、前記下支持部を為す外筒と前記受部を為す主軸との間に、複数の弾性層と硬質隔壁とが互いに同心状態で径内外方向で交互に積層されて断面視形状がハ字状を呈する前記弾性部が介装されて成る軸ばねに構成されている請求項１又は２に記載の車両用懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両、バス、トラック自動車等に用いられる車両用懸架装置に係り、詳しくは、空気ばねと弾性ばねとを有して成る車両用懸架装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用懸架装置、即ち、車体側の上支持部、その下方に配置される下支持部、及びそれら両者に亘って配備される弾性材製のダイヤフラムを設けて成る空気ばねと、下支持部と台車側の受部との間に、複数の弾性層と複数の硬質隔壁とを交互に積層する積層ゴム構造の弾性部が介装されて成る弾性ばねとを有する車両用懸架装置としては、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１にて開示される車両用懸架装置は、その図１を参照して、車体側で平円板状の外筒（１）とその下方の平円板状の内筒（２）とに跨るダイヤフラム（３）を備えて成る空気ばねと、内筒（２）と台車側の支持部材（４）との上下間に複数のゴム層（１５ｂ）と複数の金属板（１６）とが上下交に積層されて成る積層ゴム構造の弾性ばね（５）と、を有する鉄道車両用のものに構成されている。
【０００４】
特許文献２にて開示される車両用懸架装置は、その図１を参照して、車体側の平円板状外筒（１）とその下方の縦軸心（Ｐ）を有する内筒（２）とに跨るダイヤフラム（３）を備えて成る空気ばねと、内筒（２）と台車側で円錐台状の支持部材（４）との間に、複数のゴム層（５Ａ〜５Ｃ）と複数の硬質隔壁（５ａ，５ｂ）とが互いに同心状態で径内外方向で交互に積層されて断面視形状がハ字状を呈する軸ばね構造（積層ゴム構造）の弾性ばね（５）と、を有する鉄道車両用のものに構成されている。
【０００５】
これらいずれの構造による車両用懸架装置でも、パンク等によってダイヤフラムから空気が抜けたエアレス状態になると、車体がある程度以上は下がらないように維持すべく外筒と内筒とを相対横移動可能に当接させる工夫が施されている。特許文献１のものでは、外筒（１）の下面に装備したステンレス鋼板製の上滑り板〔摺動板〕（１４）と、内筒（２）の上面に搭載したフッ素樹脂製の下滑り板〔滑りシート〕（１３）とがエアレス時に相対横摺動移動可能に当接する構造である。特許文献２のものでは、外筒（１）の下面に薄板らしきもの（符記無）と、内筒（２）の上面に載置固定される円環状の弾性ストッパ（７）とがエアレス時に当接する構造に描かれている。
【０００６】
前述のパンク等によるエアレス状態になると、その日ぐらいは営業運転し続けるか、又は修理すべく電車基地（車庫）まで走って帰るようになるが、近年殆どに採用されているボルスタレス台車を持つ構造では、いずれにしても曲線走行可能とすべく外筒と内筒との相対横移動を可能とする必要がある。そこで、前述のように上滑り板と下滑り板とを当接させることで相対横摺動移動可能とされている。
【０００７】
この場合、ステンレス材等による上滑り板の外筒下面への取付構造としては、通常、図７に示すように、薄板円板状の上滑り板１１を、その外周端をして上支持部１１の下面１１ｃに溶着させる手段が採られる。この溶接による溶着部１２を設ける溶着手段では、溶接歪の問題よりコストアップとなることから、全周溶接は難しく、一定間隔離して部分的に溶着させる間欠溶接が行われる。尚、図７及び図８（後述）においては、本発明品（図１〜図３参照）と同じ箇所には同じ符号を記すものとする。
【０００８】
加えて、高い防錆能力を発揮させる為には、下地に化成処理を施工することが一般的な手段であるが、間欠溶接された溶着部１２が存在することから化成処理が難しく、その代わりにブラスト処理（サンドブラスト等）が必要となる。そのためには上滑り板１１の摺動面１１ａを予めマスキング処理しなければならないとか、上滑り板１１が溶着された上支持部１が大きくて重く、処理工程が大掛かりとなって設備費やその処理費がコストアップを招くという不利もあった。
【０００９】
また、その他の手段としては、図８に示すように、上滑り板１１の外周端部に配備される複数の皿ビス１３を用いて上支持部１の下面１ｃに締付固定させる手段がある。しかしながらこのビス止め手段では、皿ビス１３が摺動面１１ａより下方に突出しないように、その頭部分１３ａを埋設させる必要があることから、上滑り板１１の厚みを必要以上に厚くせざるを得ず、材料費が大きくコストアップするとともに、複数の皿ビス１３を操作するため組付工数が多く掛ってそれによるコストアップも加算されるという不利があった。
【特許文献１】特開２００７−０４６７１８号公報
【特許文献２】特開２００６−３２９２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、空気ばねがエアレス状態になったときの外筒等の上支持部と内筒等の下支持部とを当接させて、上支持部の過剰な下降を回避しつつ相対横手動移動可能とさせる構成をさらに工夫することにより、必要な機能は維持しながらコストダウンさせ、実質的に機能向上が図られる車両用懸架装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、車両用懸架装置において、車体側の上支持部１、その下方に配置される下支持部２、及びそれら両者１，２に亘って配備される弾性材製のダイヤフラム３を設けて成る空気ばねａと、
前記下支持部２と台車側の受部４との間に、複数の弾性層５Ａ〜５Ｃと複数の硬質隔壁５ａ，５ｂとを交互に積層する積層ゴム構造の弾性部５が介装されて成る弾性ばねｂとを有し、
前記ダイヤフラム３から空気が抜けたエアレス状態になったときに、前記上支持部１の下面側に形成される摺動面１０に当接するフッ素樹脂製の滑り板７が前記下支持部２に配備されるとともに、
前記摺動面１０が、燐酸亜鉛処理されてからフッ素又は二硫化モリブデン塗装されて成る塗膜に形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用懸架装置において、前記塗膜１０の厚さが１０μｍ以上で１５μｍ以下となる範囲に設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の車両用懸架装置において、前記弾性ばねｂが、前記下支持部１を為す外筒と前記受部４を為す主軸との間に、複数の弾性層５Ａ〜５Ｃと硬質隔壁５ａ，５ｂとが互いに同心状態で径内外方向で交互に積層されて断面視形状がハ字状を呈する前記弾性部５が介装されて成る軸ばねに構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項で述べるが、燐酸亜鉛処理されてからフッ素又は二硫化モリブデン塗装されて成る塗膜による摺動膜と滑り板との組合せ構造の方が、従来の金属製摺動板と滑り板との組合せ構造よりも同等以上の摺動に関する性能が出せることが知見された。そして、摺動膜は金属製摺動板を装備させるに比べて廉価でもある。その結果、空気ばねがエアレス状態になったときの外筒等の上支持部と内筒等の下支持部とを当接させて、上支持部の過剰な下降を回避しつつ相対横手動移動可能とさせる構成をさらに工夫することにより、必要な機能は維持しながらコストダウンさせ、実質的に機能向上が図られる車両用懸架装置を提供することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、塗膜の厚さが１０μｍ以上で１５μｍ以下となる範囲に設定されており、必要となる機能を極力廉価に実現可能となり、請求項１の発明による前記効果が強化可能となる利点がある。また、請求項３のように、近年多用されつつある軸ばね構造の弾性ばねを持つ車両用懸架装置にも好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による車両用懸架装置の実施の形態を、鉄道車両用のものについて図面を参照しながら説明する。図１は鉄道車両懸架装置の断面図、図２は摺動面を示す要部の断面図、図３は鉄道車両懸架装置のエアレス状態を示す断面図、図４，５は摺動部の特性グラフを示す図、図６はデータ比較用の従来構造の車両用懸架装置を示す断面図である。
【００１７】
〔実施例１〕
実施例１による鉄道車両用懸架装置Ａは、上支持部１と下支持部２とダイヤフラム３とで成る空気ばねａと、その下方に直列配備される積層ゴム構造の軸ばねｂと、を有して構成されており、鉄道車両（図示省略）と台車（図示省略）との上下間に介装されている。この空気ばねａと弾性ばねｂとが上下直列に配備されて成るものは、通常、「コニカルストッパー型空気ばね」と呼ばれる。
【００１８】
空気ばねａは、客車等の被支持体（図示省略）に固定される縦軸心Ｐを中心とする略円板状の上支持部１と、円盤状の上蓋部２Ａと外筒２Ｂとから成る下支持部２と、これら両者１，２に亘って配備されるゴム（弾性材の一例）製で略横倒しドーナツ状を呈するダイヤフラム（ベローズ）３と、を有して構成されている。の上支持部、その下方に配置される下支持部、及びそれら両者に亘って配備される弾性材製のダイヤフラムを設けて成る空気ばね
【００１９】
弾性ばねｂは、台車（図示省略）に支持される主軸（受部の一例）４と、これと互いに同一（又はほぼ同一）の縦軸心Ｐを有する外筒２Ｂとの間に、複数の弾性層５Ａ〜５Ｃと硬質隔壁５ａ，５ｂとを縦軸心Ｐと同心（又はほぼ同心）状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部５が介装されることで構成されている。即ち、下支持部２を為す外筒２Ｂと受部を為す主軸４との間に、三層の弾性層５Ａ〜５Ｃと二層の金属筒製の硬質隔壁５ａ，５ｂとが互いに同心状態で径内外方向で交互に積層されて断面視形状がハ字状を呈する弾性部５が介装されて成る軸ばねｂに構成されている。
【００２０】
上蓋部２Ａは、皿を伏せたような形状の金属材等で形成されており、その上面側には厚みの薄い円板状で扁平な滑り板７が接着その他の手段によって載置固定されている。この滑り板７は、ダイヤフラムがパンク等によってエアレス状態になった場合に、上支持部１の下面１ｃに形成される摺動面１０との当接に備えたものとして配備されており、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で形成されている。
【００２１】
外筒２Ｂは、下方ほど径が若干大きくなるように傾斜が付けられたテーパ内周面８ａを有するリング部８と、ダイヤフラム３を抜け止め状に嵌装すべくリング部８に外嵌装備される環状突起９とで構成されている。上蓋部２Ａと外筒２Ｂとは、互いに嵌合するインロー段差構造によって互いに共有の縦軸心Ｐを有する状態でのボルト止めで一体的に連結され、それによって下支持部２にとして構成されている。
【００２２】
上支持部１は、その外径側端で成る取付外周部１ａと、その下面側にボルト止めされる断面形状が略鉤状の装着リング１ｂとにより、ダイヤフラム３の大径側周端部（上ビード部）３ａを気密状に挟持保持するように構成されている。また、ダイヤフラム３の小径側周端部（下ビード部）３ｂは、環状突起９の外周に沿う状態でその上部において気密状に外嵌装着されている。また、後述する主軸４に装備される栓６の存在により、ダイヤフラム３の内部空間Ｓは外部と気密状に遮断されており、空気の圧縮による緩衝作用（エアクッション）が生じるように構成されている。
【００２３】
主軸４は、上下に貫通する経路孔ｒを設けて軽量化された円錐台軸部４Ａと、これを載せ付ける支持板４Ｂと、経路孔ｒを蓋すべく円錐台軸部４Ａの下端部に装備される栓６とを有して構成されている。円錐台軸部４Ａの外周は、最内側の弾性層５Ａ（後述）を支持する円錐外周面４ａに形成されている。支持板４Ｂの外周端部には回り止めや位置決め等に利用可能なピン４Ｃが下方突出状態で取り付けられている。
【００２４】
弾性部５は、ゴム材による内外三重の第１〜第３弾性層５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、これらの間に介在される金属板製で内外二重の第１及び第２硬質隔壁５ａ，５ｂとから成る積層ゴム構造のものに構成されている。これら各弾性層５Ａ，５Ｂ，５Ｃ及び各硬質隔壁５ａ，５ｂはいずれも環状のものであり、第１弾性層５Ａの内周面が支持部材４の外周面４ａに加硫接着等の手段によって固着されるとともに、第３弾性層５Ｃの外周面がリング部８のテーパ内周面８に加硫接着等の手段によって固着されている。つまり、主軸４と下支持２とが弾性部５を介して連結一体化されており、それによって軸ばねｂが構成されている。
【００２５】
この鉄道車両用懸架装置Ａは、図１に示すように、通常はダイヤフラム３の内部空間Ｓに所定圧の空気が充填されており、空気ばねａと軸ばねｂとの双方によって懸架されているが、ダイヤフラム３から空気が抜かれたエアレス状態となることがある。即ち、営業終了に伴う養生、点検整備、或いはパンク等によってエアレス状態になると、図３に示すように、ダイヤフラム３が萎んで上支持部１が下がり、摺動面１０と滑り板７とが当接して支える状態になる。
【００２６】
例えば、一般的なボルスタレス台車を有する鉄道車両がそのエアレス状態で車庫に戻るまでは走行させる状況において曲線走行すると、図３に示すように、摺動面１０と滑り板７とが相対摺動移動して上支持部１と下支持部２とが大きく車両進行方向にずれ動く挙動を示す。つまり、図１に示す通常時は同一であった縦軸心Ｐと上支持部１の中心Ｘとが、図３に示すように互いに横にずれるのである。そこで、上下の支持部１，２の相対摺動移動をし易くするための工夫がなされている。
【００２７】
それは図２に示すように、摺動面１０が、燐酸亜鉛処理されてからフッ素又は二硫化モリブデン塗装されて成る塗膜に形成されていることである。塗膜１０の厚さｔは１０μｍ以上で１５μｍ以下となる範囲（１０μｍ≦ｔ≦１５μｍ）に設定されている。この厚み範囲は、一例としては、摺動面としての強度や摩耗の点等から下限値（１０μｍ）が求められ、コストの点等から上限値（１５μｍ）が求められている。
【００２８】
従来の車両用懸架装置における上側の滑り板が省略できるので、溶着させる場合には必要であったブラスト処理を実施しなくても塗装の下地処理に燐酸亜鉛の皮膜を設ける処理（燐酸亜鉛処理）が行えるものとなり、塗装の密着性を向上させることができる。上塗りの塗装には、フッ素樹脂又は二硫化モリブデン樹脂系の焼付け塗装を行うことにより、フッ素樹脂製の滑り板７との接触時の摩擦係数が低減され、滑り板７との摺動による摺動面１０の摩耗が少なくて済む。故に、従来の上滑り板を用いる場合と同等の摩擦係数、並びに耐磨耗性を得ながら、上滑り板が省略できる利点がある。
【００２９】
さて、摺動面１０としては、上支持部１のマスキング処理の関係上から、上支持部１の下面１ｃ、取付面１ｄ、及び傾斜面１ｅ、即ち下側面にのみ形成させる局部手段（図２参照）と、マスキングを省略して上支持部１の全面に形成させる全面手段（図示省略）とがある。局部手段の場合は、上支持部１の上面１ｆにはウレタン系やフタル酸エポキシ系の塗料を塗ることによって耐食性に優れる仕様とすることができる。
【００３０】
図４，５に、本発明による摺動部（摺動面１０と滑り板７とで為される構成）と比較例による摩擦係数と摺動回数との係グラフ（図４）、及び摺動部との摩擦係数と荷重との関係グラフ（図５）をそれぞれ示す。比較例として用いる従来構造の車両用懸架装置Ｂは、図６に示すように、上支持部１の下面側に鏡面仕上げされたステンレス製の上滑り板１１が装着されているものであり、それ以外は図１に示す実施例１の車両要懸架装置Ａと同じである。故に、図６においては、主要な符号のみ記載するものとする。尚、上滑り板１１の上支持部１への取付構造は、図７に示す溶着手段を参照のこと。
【００３１】
まず、図４に示す「摩擦係数−摺動回数の関係グラフ」から、摩擦係数は、上滑り板１１を用いる従来品も塗膜による摺動面１０を用いる発明品も、摺動移動回数（振動数）が増すに連れて摩擦係数が漸増すること、即ち使用に伴って摩擦係数が漸増することが見て取れる。その増加率は発明品の方がやや大ではあるが、その絶対値は耐久テストの開始時点でも終了時点でも、即ち全域において発明品の方が明確に小さい。従って、滑り板７との組み合わせによる摺動部の性能は、本発明品の方が優れていることが分る。
【００３２】
次に、図５に示す「摩擦係数−荷重の関係グラフ」から、耐久テスト前では、荷重の如何に拘らずに発明品の方が従来品よりも圧倒的に摩擦係数が低いものとなっている。そして、耐久テスト後では両者共に摩擦係数が増加しており、その増加率は発明品の方が大である。しかしながら、発明品の大きく増加している耐久テスト後の摩擦係数でも、耐久テスト前の従来品の値よりはどの荷重域においても若干小さいことが分る。従って、荷重特性においても、塗膜による摺動面１０を用いる摺動部の方が、ステンレス等の摺動板を用いる従来の摺動部より、むしろ高性能であることが検証されている。
【００３３】
〔別実施例〕
図４等の実験データは、二硫化モリブデン塗装によるものであるが、フッ素樹脂系の塗料が用いられた摺動面１０でも良い。尚、滑り板７が上支持部１の下面側に装備され、かつ、燐酸亜鉛処理されてからフッ素又は二硫化モリブデン塗装されて成る塗膜に形成される摺動面１０が下支持部２の上面側に装備される構造のものも可である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】鉄道車両用懸架装置の構造を示す断面図（実施例１）
【図２】空気ばねにおける要部を示す断面図
【図３】エアレス状態の空気ばねが横摺動移動した状況を示す断面図
【図４】摺動部の摺動回数と摩擦係数との関係グラフを示すデータ図表
【図５】摺動部の荷重と摩擦係数との関係グラフを示すデータ図表
【図６】比較例データのための従来構造の車両用懸架装置を示す断面図
【図７】従来の摺動板取付構造その１を示す要部の底面図
【図８】従来の摺動板取付構造その２を示す要部の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１          上支持部
２          下支持部
３          ダイヤフラム
４          受部（主軸）
５          弾性部（軸ばね）
５Ａ〜５Ｃ  弾性層
５ａ，５ｂ  硬質隔壁
１０        摺動面
ａ          空気ばね
ｂ          弾性ばね
【図１】
2010127350.tif 000003
【図２】
2010127350.tif 000004
【図３】
2010127350.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010127350.tif 000007
【図６】
2010127350.tif 000008
【図７】
2010127350.tif 000009
【図８】
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