(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１支持部材と、
前記第１支持部材から見て主荷重方向に間隔をおいて配置される第２支持部材と、
前記第１支持部材と前記第２支持部材とを接続することにより閉鎖空間を形成し、弾性変形可能なダイアフラムと、
前記第２支持部材から見て前記第１支持部材側とは反対側に配置され、弾性変形可能な第１ストッパと、
前記第１ストッパから見て前記第２支持部材側とは反対側に配置される第３支持部材と、
前記第１支持部材の前記第２支持部材に対向する面である第１対向面、前記第２支持部材の前記第１支持部材に対向する面である第２対向面、または前記第３支持部材の前記第１支持部材に対向する面である第３対向面のいずれかの面である第２ストッパ支持面上に配置され、弾性変形可能な第２ストッパと、
前記第２ストッパから見て前記第２ストッパ支持面側とは反対側に配置される第４支持部材とを備え、
前記第４支持部材には、前記第２ストッパ支持面側に接近するように突出した第１変位制限部が形成されており、
前記第１対向面または前記第２対向面上には、前記主荷重方向に沿った方向に突出し、デフレート時に前記主荷重方向に垂直な方向において前記第１変位制限部に対向する第２変位制限部が形成されており、
前記第１変位制限部および前記第２変位制限部は、デフレート時に前記第１変位制限部の前記第２変位制限部に対向する面と前記第２変位制限部の前記第１変位制限部に対向する面とが、前記主荷重方向において互いに沿うように形成されており、
前記第１変位制限部の下端部が、前記第２支持部材の上端部に当接可能に構成されている、空気ばね。
【請求項２】
前記第１変位制限部および前記第２変位制限部は、デフレート時に前記第１変位制限部の前記第２変位制限部に対向する面と前記第２変位制限部の前記第１変位制限部に対向する面とが互いに接触するように形成されている、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記第１変位制限部および前記第２変位制限部は、デフレート時に前記主荷重方向に垂直な方向に互いに間隔をおいて形成されている、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記第１変位制限部と前記第２変位制限部との間の前記間隔をｄ、前記第２ストッパのバネ定数をＫ、前記第４支持部材の前記第２ストッパに配置される側とは反対側の面上に配置された滑り部材における滑り面の静止摩擦係数をμｓ、前記滑り部材と、前記第１対向面または前記第２対向面上に配置された滑り部材との接触面における垂直抗力をＦｚとした場合、Ｋｄ≧μｓＦｚの関係が満たされる、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記滑り面の静止摩擦係数μｓは、０．４以下である、請求項４に記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばねに関するものであり、より特定的には、デフレート時における良好なクッション性を維持しつつ、車体の沈下量およびストッパの耐久性低下を抑制することが可能な空気ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両などにおいては、車両走行時に車体に負荷される衝撃や振動を軽減するため、車両本体と台車との間に空気ばねが配置される。図１９および図２０を参照して、空気ばねとしては、外筒１１０と、その下方に配置される下面板１２０と、外筒１１０と下面板１２０とを接続するように配置されるゴム製のダイヤフラム１３０と、下面板１２０の下方に位置する積層ゴム１４０と、積層ゴム１４０の下方に位置する積層ゴム下板１５０とを主に備えたボルスタレス空気ばね１００がよく知られている。また、デフレート時の上下方向における良好なクッション性の確保や水平方向における変位への対応を可能とするため、積層ゴム１４０とは別に、弾性変形可能な内蔵ストッパをさらに備えた空気ばねが提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５６３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２の空気ばねでは、デフレート時における水平方向の変位を内蔵ストッパの剪断変形により緩和するため、その変位量が大きい場合には内蔵ストッパの耐久性が低下するという問題がある。また、内蔵ストッパとしては、良好なクッション性を確保するために比較的バネ定数が小さいものが用いられる。そのため、デフレート時の上下方向における良好なクッション性が確保される一方で、車体の沈下量が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、デフレート時における車体の沈下量およびストッパの耐久性低下を抑制することが可能な空気ばねを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の空気ばねは、第１支持部材と、第１支持部材から見て主荷重方向に間隔をおいて配置される第２支持部材と、第１支持部材と第２支持部材とを接続することにより閉鎖空間を形成し、弾性変形可能なダイアフラムと、第２支持部材から見て第１支持部材側とは反対側に配置され、弾性変形可能な第１ストッパと、第１ストッパから見て第２支持部材側とは反対側に配置される第３支持部材と、第１支持部材の第２支持部材に対向する面である第１対向面、第２支持部材の第１支持部材に対向する面である第２対向面、または第３支持部材の第１支持部材に対向する面である第３対向面のいずれかの面である第２ストッパ支持面上に配置され、弾性変形可能な第２ストッパと、第２ストッパから見て第２ストッパ支持面側とは反対側に配置される第４支持部材とを備えている。第４支持部材には、第２ストッパ支持面側に接近するように突出した第１変位制限部が形成されている。第１対向面または第２対向面上には、主荷重方向に沿った方向に突出し、デフレート時に主荷重方向に垂直な方向において第１変位制限部に対向する第２変位制限部が形成されている。第１変位制限部および第２変位制限部は、デフレート時に第１変位制限部の第２変位制限部に対向する面と第２変位制限部の第１変位制限部に対向する面とが、主荷重方向において互いに沿うように形成されている。
【０００７】
本発明の空気ばねにおいて、第４支持部材には、第２ストッパ支持面側に接近するように突出した第１変位制限部が形成されている。そのため、第１変位制限部が形成されない空気ばねに比べて、第４支持部材と第２ストッパ支持面との間の距離がより小さくなる。これにより、デフレート時に第２ストッパ支持面上に配置される第２ストッパが圧縮される場合に、第４支持部材と第２ストッパ支持面側に配置される構成部材とが当接し易くなる。その結果、デフレート時における第２ストッパの圧縮量が低減される。また、本発明の空気ばねでは、第１対向面または第２対向面上に、デフレート時に主荷重方向に垂直な方向において第１変位制限部に対向する第２変位制限部が形成されている。そのため、デフレート時において、第４支持部材の主荷重方向に垂直な方向への変位が制限される。これにより、第４支持部材が配置される第２ストッパの主荷重方向に垂直な方向における変位が制限され、その結果第２ストッパの耐久性の低下を抑制することができる。このように、本発明の空気ばねによれば、デフレート時における車体の沈下量およびストッパの耐久性低下を抑制することが可能な空気ばねを提供することができる。
【０００８】
上記空気ばねにおいて、第１変位制限部および第２変位制限部は、デフレート時に第１変位制限部の第２変位制限部に対向する面と第２変位制限部の第１変位制限部に対向する面とが互いに接触するように形成されていてもよい。これにより、第２ストッパの主荷重方向に垂直な方向における変位をより効果的に制限することができる。その結果、ストッパの耐久性の低下をより効果的に制限することができる。
【０００９】
上記空気ばねにおいて、第１変位制限部および第２変位制限部は、デフレート時に主荷重方向に垂直な方向に互いに間隔をおいて形成されていてもよい。これにより、第２ストッパの主荷重方向に垂直な方向における変位を制限しつつ、さらに当該方向から加えられる外力を容易に緩和することができる。すなわち、当該方向から加えられる微小な外力を第２ストッパの変位により緩和することが可能となり、その結果車両の乗り心地を改善することができる。
【００１０】
上記空気ばねでは、第１変位制限部と第２変位制限部との間の上記間隔をｄ、第２ストッパのバネ定数をＫ、第４支持部材の第２ストッパに配置される側とは反対側の面上に配置された滑り部材における滑り面の静止摩擦係数をμｓ、上記滑り部材と、第１対向面または第２対向面上に配置された滑り部材との接触面における垂直抗力をＦｚとした場合、Ｋｄ≧μｓＦｚの関係が満たされてもよい。これにより、主荷重方向に垂直な方向から外力が加えられる場合に、第１変位制限部と第２変位制限部とが当接する前に、第１支持部材と第４支持部材または第２支持部材と第４支持部材との間に滑りを生じさせることができる。その結果、車両の乗り心地をさらに改善することができる。
【００１１】
上記空気ばねにおいて、滑り面の静止摩擦係数であるμｓは、０．４以下であってもよい。これにより、第１変位制限部と第２変位制限部との当接を抑制しつつ、第１支持部材と第４支持部材または第２支持部材と第４支持部材との間に滑りを生じさせることがより容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明の空気ばねによれば、デフレート時における良好なクッション性を維持しつつ車体の沈下量を低減し、かつストッパの耐久性低下を抑制することが可能な空気ばねを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】空気ばねの構造を示す概略断面図である。
【図２】空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図３】空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図４】空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図５】外部ストッパの構造を示す概略断面図である。
【図６】外部ストッパの構造を部分的に示す概略断面図である。
【図７】空気ばねの構造を拡大して示す概略断面図である。
【図８】実施の形態２の空気ばねの構造を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１０】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１１】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１２】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１３】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１４】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１５】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１６】実施の形態２の空気ばねの動作を説明するための概略断面図である。
【図１７】空気ばねの構造を示す概略断面図である。
【図１８】空気ばねの構造を示す概略断面図である。
【図１９】従来の空気ばねの構造を示す概略断面図である。
【図２０】従来の空気ばねの構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１５】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。まず、本実施の形態の空気ばねの構造について説明する。図１を参照して、本実施の形態の空気ばね１は、第１支持部材としての外筒１１と、第２支持部材としての下面板１２と、ダイアフラム１３と、第１ストッパとしての外部ストッパ１４と、第３支持部材としてのゴム下板１５と、第２ストッパとしての内蔵ストッパ１６と、第４支持部材としての制限金具１７とを主に備えている。
【００１６】
外筒１１の軸線（中心軸）Ｐを含む領域には、軸線Ｐに沿って下面板１２側とは反対側に突出する車体側スピゴット１１ａが形成されている。車体側スピゴット１１ａの外周部には、Ｏリング１１ｂが取り付けられている。外筒１１は、車体側スピゴット１１ａを介して車体側（図示しない）に接続される。
【００１７】
下面板１２は、外筒１１と共に軸線Ｐを共有するように、外筒１１から見て主荷重方向に間隔をおいて配置されている。下面板１２の外筒１１に対向する面である第２対向面１２ａ上の制限金具１７より外側には、主荷重方向に沿った方向に突出する第２変位制限部としてのシール部１２ｂが形成されている。
【００１８】
ダイアフラム１３は、外筒１１と下面板１２とを接続することにより閉鎖空間を形成する。具体的には、ダイアフラム１３の両端は、外筒１１および下面板１２によりそれぞれ支持される。これにより、ダイアフラム１３、外筒１１および下面板１２は、閉鎖空間Ｓを形成する。また、ダイアフラム１３は、たとえばゴムなどからなり、弾性変形可能となっている。
【００１９】
外部ストッパ１４は、下面板１２から見て外筒１１側とは反対側に配置されている。外部ストッパ１４は、金属などからなる硬質層１４ａおよびゴムなどからなる弾性層１４ｂを複数有し、硬質層１４ａと弾性層１４ｂとが主荷重方向において交互に積層された構造を有している。外部ストッパ１４は、複数の弾性層１４ｂを有することにより、弾性変形が可能となっている。また、外部ストッパ１４の軸線Ｐを含む領域には中空部が形成されている。
【００２０】
ゴム下板１５は、外筒１１および下面板１２と共に軸線Ｐを共有するように、外部ストッパ１４から見て下面板１２とは反対側に配置されている。ゴム下板１５の軸線Ｐの付近には、軸線Ｐに沿って外部ストッパ１４側とは反対側に突出する台車側スピゴット１５ａが形成されている。すなわち、ゴム下板１５には、軸線Ｐを中心軸として突出する小径部としての台車側スピゴット１５ａが取り付けられている。台車側スピゴット１５ａの外周部には、Ｏリング１５ｂが取り付けられている。ゴム下板１５は、台車側スピゴット１５ａを介して、台車（図示しない）側に接続される。そして、空気ばね１は、ゴム下板１５の支持面１５ｃにおいて、車体（図示しない）を台車（図示しない）に対して支持する。
【００２１】
内蔵ストッパ１６は、下面板１２の外筒１１に対向する第２対向面１２ａ上に配置されている。内蔵ストッパ１６は、たとえば軸線Ｐを中心とした円筒形状を有し、軸線Ｐを含む領域に中空部を有している。内蔵ストッパ１６は、たとえば塊状のゴムなどからなり、弾性変形が可能となっている。内蔵ストッパ１６のバネ定数は特に限定されるものではなく、外部ストッパ１４のバネ定数より大きくてもよく、また小さくてもよい。
【００２２】
制限金具１７は、内蔵ストッパ１６から見て第２対向面１２ａとは反対側に配置されている。制限金具１７の端部を含む領域には、第２対向面１２ａ側に接近するように突出した第１変位制限部としての屈曲部１７ａが形成されている。屈曲部１７ａは、デフレート時に下面板１２に形成されたシール部１２ｂに対して、主荷重方向に垂直な方向において対向するように形成されている。
【００２３】
屈曲部１７ａおよびシール部１２ｂは、デフレート時に屈曲部１７ａのシール部１２ｂに対向する面である屈曲面１７ｂとシール部１２ｂの屈曲部１７ａに対向する面であるシール内壁面１２ｃとが、主荷重方向において互いに沿うように形成されている。より具体的には、屈曲部１７ａおよびシール部１２ｂは、デフレート時に屈曲面１７ｂとシール内壁面１２ｃとが互いに平行になるように形成されている。また、本実施の形態の空気ばね１では、デフレート時において屈曲部１７ａとシール部１２ｂとは、屈曲面１７ｂとシール内壁面１２ｃとが互いに接触するように形成されている。
【００２４】
次に、本実施の形態の空気ばね１の作用について説明する。図２を参照して、ダイアフラム１３の内側に形成される閉鎖空間Ｓ内において所定の圧力が保持されたインフレート状態では、車両走行時に台車（図示しない）側より加えられる衝撃や振動は、ダイアフラム１３の弾性変形により緩和される。一方、図３を参照して、閉鎖空間Ｓ内の圧力が低下した状態、たとえばパンク状態であるデフレート状態においては、外筒１１が下面板１２側へ下降し、外筒１１と制限金具１７とが当接した状態となる。そして、外筒１１がさらに下降することに伴い、図４に示すように制限金具１７に接触して配置される内蔵ストッパ１６が主荷重方向に圧縮される。そして、制限金具１７の屈曲部１７ａが下面板１２に当接することにより、外筒１１の下降が止まる。また、当該デフレート時において、主荷重方向に垂直な方向から振動や衝撃が加えられ、制限金具１７が当該方向に変位しようとする場合、屈曲面１７ｂとシール内壁面１２ｃとが当接するためその変位は制限される。
【００２５】
以上のように、本実施の形態の空気ばね１では、外部ストッパ１４とは別に弾性変形可能な内蔵ストッパ１６が、下面板１２の第２対向面１２ａ上に配置されている。そのため、デフレート時に外筒１１が下面板１２側へ下降する際に当該内蔵ストッパ１６が圧縮され、その結果デフレート時の上下方向における良好なクッション性が確保される。また、空気ばね１では、制限金具１７の端部を含む領域に第２対向面１２ａ側に接近するように突出した屈曲部１７ａが形成されている。そのため、屈曲部１７ａが形成されない空気ばねに比べて、制限金具１７と第２対向面１２ａとの間の距離がより小さくなる。これにより、デフレート時に第２対向面１２ａ上に配置される内蔵ストッパ１６が圧縮される場合に、制限金具１７と第２対向面１２ａとがより当接し易くなる。その結果、デフレート時における内蔵ストッパ１６の圧縮量が低減され、車体の沈下量が抑制される。また、空気ばね１では、制限金具１７より外側の第２対向面１２ａ上に、デフレート時に主荷重方向に垂直な方向において屈曲部１７ａに対向するシール部１２ｂが形成されている。そのため、制限金具１７が主荷重方向に垂直な方向に変位しようとする場合、屈曲部１７ａとシール部１２ｂとが当接することによりその変位が制限される。これにより、内蔵ストッパ１６の当該方向における変位が制限され、その結果内蔵ストッパ１６の耐久性の低下を抑制することができる。このように、本実施の形態の空気ばね１は、デフレート時における良好なクッション性を維持しつつ、車体の沈下量およびストッパの耐久性低下を抑制することが可能な空気ばねとなっている。
【００２６】
また、空気ばね１では、屈曲部１７ａおよびシール部１２ｂは、屈曲面１７ｂと、シール内壁面１２ｃとが互いに接触するように形成されている。これにより、内蔵ストッパ１６の主荷重方向に垂直な方向における変位をより効果的に制限することができる。より具体的には、内蔵ストッパ１６の当該方向における変形を制限することができる。その結果、内蔵ストッパ１６の耐久性の低下をより効果的に制限することができる。
【００２７】
このように、屈曲面１７ｂとシール内壁面１２ｃとを接触させた場合には、内蔵ストッパ１６の主荷重方向に垂直な方向への変位を効果的に制限することができる一方、外筒１１と制限金具１７との間の摺動性が悪い（摩擦抵抗が大きい）場合には当該方向から加えられる衝撃や振動が十分に緩和されず、車両の脱線係数が大きくなる場合がある。この場合、図１に示すように外筒１１の下面板１２に対向する第１対向面１１ｃ、および制限金具１７の外筒１１に対向する面１７ｃ上に、低摩擦材からなる滑り部材１１ｄ，１７ｄをそれぞれ配置してもよい。これにより、主荷重方向に垂直な方向から加えられる衝撃や振動を、外筒１１と制限金具１７との間に生じる滑りによって効果的に緩和することができる。
【００２８】
また、空気ばね１において、屈曲面１７ｂおよびシール内壁面１２ｃの少なくともいずれか一の上には、低摩擦材からなる滑り部材（図示しない）が配置されていてもよい。これにより、デフレート時に内蔵ストッパ１６が圧縮されるとともに制限金具１７が下面板１２側に下降する際に、制限金具１７の屈曲部１７ａとシール部１２ｂとの間の摩擦抵抗が小さくなる。その結果、デフレート時における制限金具１７の下降動作が滑らかになり、内蔵ストッパ１６をより容易に圧縮することができる。
【００２９】
また、空気ばね１において、シール部１２ｂは、制限金具１７より外側の第２対向面１２ａ上に形成することが簡便であるが、これに限られるものではない。すなわち、シール部１２ｂは、主荷重方向に垂直な方向において制限金具１７の屈曲部１７ａに対向し、また制限金具１７の上方から平面的に見て露出するように形成されていればよい。たとえば、シール部１２ｂは下面板１２の中心部であって制限金具１７より内側の第２対向面１２ａ上に形成されてもよい。
【００３０】
また、空気ばね１において、外部ストッパ１４は、複数の硬質層１４ａおよび弾性層１４ｂが主荷重方向において交互に積層された構造を有していてもよいが、これに限られるものではない。すなわち、外部ストッパ１４は弾性変形が可能であればよく、図５に示すように、たとえば軸線Ｐを含む領域に中空部を有するストッパ支持部材１４ｃの外周部に軸線Ｐを中心とした円錐面を有する塊状のゴムからなる弾性層１４ｂが配置された構造を有していてもよい。また、図６に示すように、ストッパ支持部材１４ｃの外周部に複数の硬質層１４ａおよび弾性層１４ｂが軸線Ｐを中心とした円錐面を形成するように交互に積層された構造を有していてもよい。また、外部ストッパ１４は、上述のような積層構造を有さず、塊状のゴムであってもよい。
【００３１】
また、空気ばね１において、内蔵ストッパ１６は塊状のゴムであってもよいが、これに限られるものではない。すなわち、内蔵ストッパ１６は弾性変形が可能であればよく、外部ストッパ１４と同様に、複数の硬質層および弾性層が主荷重方向において交互に積層された構造を有していてもよい。また、軸線Ｐを含む領域に中空部を有するストッパ支持部材の外周部に複数の硬質層および弾性層が軸線Ｐを中心とした円錐面を形成するように交互に積層された構造を有していてもよい。
【００３２】
また、空気ばね１では、図７に示すように制限金具１７は、内蔵ストッパ１６が予圧縮された状態が維持されるように配置されていてもよい。これにより、デフレート時における内蔵ストッパ１６の圧縮量がより低減され、その結果車体の沈下量をより効果的に抑制することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。まず、本実施の形態の空気ばね２の構造について説明する。本実施の形態の空気ばね２は、基本的には実施の形態１の空気ばね１と同様の構成を備え、かつ同様の効果を奏する。しかし、本実施の形態の空気ばね２は、制限金具とシール部との位置関係において、実施の形態１の空気ばね１とは異なっている。
【００３４】
図８を参照して、空気ばね２では、制限金具２７の屈曲部２７ａとシール部２２ｂとは、主荷重方向に垂直な方向において互いに間隔ｄをおいて形成されている。また、空気ばね２では、内蔵ストッパ２６のバネ定数をＫ、制限金具２７の内蔵ストッパ２６に配置される側とは反対側の面２７ｃ上に配置された滑り部材２７ｄにおける滑り面の静止摩擦係数をμｓ、滑り部材２７ｄと第１対向面２１ｃ上に配置された滑り部材２１ｄとの接触面における垂直抗力をＦｚとした場合、Ｋｄ≧μｓＦｚの関係が満たされてもよいし、またＫｄ＜μｓＦｚの関係が満たされてもよい。なお、垂直抗力Ｆｚは、車両全体の設計により適宜選択される。
【００３５】
次に、本実施の空気ばね２の作用について説明する。まず、Ｋｄ≧μｓＦｚの関係を満たされる場合の空気ばね２の作用について説明する。図９を参照して、まず、ダイアフラム２３内の圧力が低下したデフレート状態となり、外筒２１に配置された滑り部材２１ｄと制限金具２７に配置された滑り部材２７ｄとが当接した状態となる。次に、図１０を参照して、車両走行において主荷重方向に垂直な方向から荷重（衝撃や振動を含む）が加えられ、内蔵ストッパ２６が当該方向に変位する。ここで、内蔵ストッパ２６が間隔ｄだけ変位したときの内蔵ストッパ２６の弾性力Ｋｄは、外筒２１に加わる最大静止摩擦力μｓＦｚ以上である。そのため、内蔵ストッパ２６が間隔ｄだけ変位する前、すなわち制限金具２７の屈曲部２７ａがシール部２２ｂに当接する前に、内蔵ストッパ２６の弾性力Ｋｄの反力として外筒２１に加わる力が最大静止摩擦力μｓＦｚ以上となり、その結果外筒２１と制限金具２７との間に滑りが生じる。そして、図１１および図１２を参照して、外筒２１は動摩擦力μｄＦｚを受けつつ制限金具２７上を滑る（μｄ：滑り部材２７ｄの滑り面における動摩擦係数）。このように、空気ばね２がＫｄ≧μｓＦｚの関係を満たす場合には、空気ばね２に対して主荷重方向に垂直な方向から荷重が加えられても制限金具２７とシール部２２ｂとが当接しないため、制限金具２７とシール部２２ｂとの衝突による衝撃の発生が抑制される。
【００３６】
次に、Ｋｄ＜μｓＦｚの関係が満たされる場合の空気ばね２の作用について説明する。図１３を参照して、まず、上述の場合と同様にダイアフラム２３内の圧力が低下したデフレート状態となり、滑り部材２１ｄと滑り部材２７ｄとが当接した状態となる。次に、図１４を参照して、空気ばね２に対して主荷重方向に垂直な方向から荷重が加えられることにより、内蔵ストッパ２６が当該方向に変位する。ここで、内蔵ストッパ２６が間隔ｄだけ変位したときの内蔵ストッパ２６の弾性力Ｋｄは、外筒２１に加わる最大静止摩擦力μｓＦｚより小さい。そのため、内蔵ストッパ２６が間隔ｄだけ変位する前、すなわち制限金具２７の屈曲部２７ａがシール部２２ｂに当接する前において、内蔵ストッパ２６の弾性力Ｋｄの反力として外筒２１に加わる力が最大静止摩擦力μｓＦｚより小さくなる。その結果、図１５に示すように、外筒２１と制限金具２７との間の滑りが生じる前に制限金具２７の屈曲部２７ａがシール部２２ｂに当接する。そして、図１６に示すように、主荷重方向に垂直な方向からの荷重がさらに加えられることにより、内蔵ストッパ２６の当該方向への変位が制限されつつ、外筒２１が制限金具２７上を滑る。
【００３７】
以上のように、本実施の形態の空気ばね２では、制限金具２７の屈曲部２７ａおよびシール部２２ｂは、主荷重方向に垂直な方向に互いに間隔をおいて形成されている。これにより、内蔵ストッパ２６の当該方向における変位を制限しつつ、当該方向から加えられる荷重を容易に緩和することができる。すなわち、当該方向から加えられる微小な荷重を内蔵ストッパ２６の変位により緩和することが可能となり、その結果車両の乗り心地を改善することができる。たとえば、車両が直線走行する場合など、当該方向に加わる荷重が微小である場合には、内蔵ストッパ２６が変位することにより当該荷重が緩和される。そして、車両がカーブ走行する場合など、当該方向に過大な荷重が加わる場合には、内蔵ストッパ２６の変位は一定量に制限され、外筒２１と制限金具２７との間に生じる滑りにより当該荷重が緩和される。
【００３８】
また、空気ばね２がＫｄ≧μｓＦｚの関係を満たす場合には、制限金具２７とシール部２２ｂとが当接することなく外筒２１と制限金具２７との間の滑りが生じ、これにより荷重が緩和される。これにより、主荷重方向に垂直な方向から荷重が加えられる場合に、屈曲部２７ａとシール部１２ｂとが当接する前に外筒１１と制限金具１７との間に滑りを生じさせることができる。その結果、車両の乗り心地をさらに改善することができる。
【００３９】
また、空気ばね２において、静止摩擦係数μｓは、０．４以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。これにより、空気ばね２がＫｄ≧μｓＦｚの関係を満たすことがより容易になる。その結果、制限金具２７とシール部２２ｂとの当接を抑制しつつ、外筒２１と制限金具２７との間に滑りを生じさせることがより容易になる。
【００４０】
また、空気ばね２において、屈曲部２７ａとシール部２２ｂとの間の間隔ｄは、内蔵ストッパ２６の高さの１／２以下であることが好ましい。このように、屈曲部２７ａとシール部２２ｂとの間の間隔ｄ、すなわち内蔵ストッパ２６が主荷重方向に垂直な方向において変位可能な距離は、内蔵ストッパ２６の耐久性の低下を抑制することが可能な範囲内とすることができる。
【００４１】
また、空気ばね２において、屈曲面２７ｂおよびシール内壁面２２ｃの少なくともいずれか一の上には、たとえばゴムなどの弾性部材が配置されていてもよい。これにより、空気ばね２がＫｄ＜μｓＦｚの関係を満たす場合において、主荷重方向に垂直な方向から荷重が加えられて屈曲部２７ａとシール部２２ｂとが衝突する際、その衝突による衝撃を当該弾性部材により緩和することができる。
【００４２】
また、空気ばね２においては、屈曲部２７ａと下面板２２の第２対向面２２ａとの間の摩擦抵抗が滑り部材２１ｄ，２７ｄの間の摩擦抵抗よりも十分に大きい場合には、当該摩擦抵抗により内蔵ストッパ２６の主荷重方向に垂直な方向における変位を制限することも可能である。
【００４３】
また、上記実施の形態１および２の空気ばね１，２では、内蔵ストッパ１６，２６が、下面板１２，２２の外筒１１，２１に対向する面である第２対向面１２ａ，２２ａ上に配置される場合についてのみ説明したが、本発明の空気ばねはこれに限られるものではない。すなわち、図１７を参照して、本発明の空気ばねは、内蔵ストッパ３６が外筒３１の下面板３２に対向する面である第１対向面３１ｃ上に配置され、かつ制限金具３７より外側の第１対向面３１ｃ上に主荷重方向に沿った方向に突出するシール部３１ｅが形成された空気ばね３であってもよい。図１７に示すように、空気ばね３においてシール部３１ｅは、デフレート時に主荷重方向に垂直な方向において屈曲部３７ａに対向する。また、図１８を参照して、本発明の空気ばねは、ゴム下面板４５の外筒４１に対向する面である第３対向面４５ｃ上に内蔵ストッパ４６が配置された空気ばね４であってもよい。図１８に示すように、内蔵ストッパ４６は、主荷重方向において下面板４２によりも上側に位置するように配置されている。これにより、空気ばね１，２，３の内蔵ストッパ１６，２６，３６と同様に、空気ばね４の内蔵ストッパ４６は、デフレート時の上下方向におけるクッション性の良化のために機能することができる。このように空気ばね３，４は、上記実施の形態１および２の空気ばね１，２とは内蔵ストッパの配置という点においてその構造が異なるものの、空気ばね１，２と同様の効果を奏する。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の空気ばねは、デフレート時における良好なクッション性を維持しつつ、車体の沈下量およびストッパの耐久性低下を抑制することが要求される空気ばねにおいて、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００４６】
１，２，３，４  空気ばね、１１，２１，３１，４１  外筒、１１ａ  車体側スピゴット、１１ｂ，１５ｂ  Ｏリング、１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ  第１対向面、１１ｄ，１７ｄ，２１ｄ，２７ｄ  滑り部材、１２，２２，３２，４２  下面板、１２ａ，２２ａ  第２対向面、１２ｂ，２２ｂ，３１ｅ  シール部、１２ｃ，２２ｃ  シール内壁面、１３，２３  ダイアフラム、１４  外部ストッパ、１４ａ  硬質層、１４ｂ  弾性層、１４ｃ  ストッパ支持部材、１５，４５  ゴム下板、１５ａ  台車側スピゴット、１５ｃ  支持面、１６，２６，３６，４６  内蔵ストッパ、１７，２７，３７  制限金具、１７ａ，２７ａ，３７ａ  屈曲部、１７ｂ，２７ｂ  屈曲面、１７ｃ，２７ｃ  面、４５ｃ  第３対向面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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