(57)【要約】【課題】  最大荷重と最小荷重との間に大きな荷重差がある場合でも十分適応可能な空気バネを得る。【解決手段】  下面板１２の上部に円筒状に形成された積層ゴム１８が配置される。積層ゴム１８は、それぞれリング状に金属で形成された複数のリング板２０と、それぞれリング状にゴム材で形成された複数の弾性体２２とを、交互に積み重ねて積層した構造とされる。上面板３２と中間材２６との間に、ゴム材で形成されるダイヤフラム４６が配設される。中間材２６の中央部分に十字状に形成された貫通穴２６Ａが設けられる。上面板３２に固定された第２ポート金具３４に、複数本のチェーン５４の上端がそれぞれ溶接により連結され、それぞれ中間材２６の貫通穴２６Ａを通過して、チェーン５４の下端が球体５２に溶接により連結される。【選択図】  図１
2006194333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生部及び振動受け部の一方に連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受け部の他方に連結される第２の取付部材と、
一対の取付部材間に配置され且つ貫通部分を有した中間材と、
第２の取付部材と中間材との間に配設されてこれら第２の取付部材と中間材との間の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムと、
中間材と第１の取付部材との間に配設され且つ、複数のゴム材を積み重ねた構造とされる積層ゴムと、
連結部を有し且つ、第２の取付部材側にこの連結部の一端で連結されると共に中間材の貫通部分をこの連結部が通過する形で配置された抜止部材と、
を有したことを特徴とする空気バネ。
【請求項２】
抜止部材の本体部分が中間材の貫通部分の幅寸法より直径の大きい球体とされると共に、連結部がチェーンにより構成されることを特徴とする請求項１記載の空気バネ。
【請求項３】
中間材の貫通部分が、十字状に形成された貫通穴とされることを特徴とする請求項１記載の空気バネ。
【請求項４】
抜止部材の連結部がチェーンにより構成され、このチェーンの一端が溶接により第２の取付部材側に連結されると共に、このチェーンの他の一端が溶接により抜止部材の本体部分に連結されることを特徴とする請求項１記載の空気バネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大荷重と最小荷重との間に大きな荷重差がある場合でも十分適応可能な空気バネに関し、例えば、鉄道車両の台車、特にボルスタレスタイプ台車に使用されるボルスタレス空気バネに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気バネの一種として、下側の取付部材の上部に積層ゴムを介してゴム等で筒状に形成されたダイヤフラムを配置すると共に、この上に上側の取付部材が取り付けられ、振動発生部或いは振動受け部にこれら取付部材の何れか一方がそれぞれ連結されるような構造を有し、鉄道車両の台車に用いられているボルスタレス空気バネが、知られている。
【０００３】
そして、このようなボルスタレス空気バネでは、鉄道車両が軌道上を走行するのに伴う振動の入力により、軸方向に沿った相対変位が一対の取付部材間に生じるようになる他に、鉄道車両の前後方向や左右方向に沿った相対変位が生じるようになる。
【０００４】
また、鉄道車両の内でも特に貨物列車の車両においては、コンテナが積まれていない状態で走行したり、或いはコンテナが積まれた状態で走行したりすることがあるが、コンテナが積まれていない状態で台車に加わる荷重に対して、コンテナが積まれた状態で台車に加わる荷重は、最大５倍以上となることがある。
【特許文献１】特開２００３−２９４０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、上記のように大きな荷重差が生じる台車に用いられるボルスタレス空気バネのダイヤフラムは、大きく変形することになる。しかしこの際、大きな荷重差にダイヤフラムの変形が十分に追従できず、以下のような欠点が生じることが考えられる。
【０００６】
例えばダイヤフラム内の空気の体積を最小荷重に適合させた場合、最大荷重時においてダイヤフラム内の空気の体積が小さくなり過ぎ、上側の取付部材が積層ゴムに当たって十分に空気バネとしての機能が発揮できない虞が生じる。
【０００７】
この一方、例えばダイヤフラム内の空気の体積を最大荷重に適合させた場合、最小荷重時においてダイヤフラム内の空気の体積が大きくなり過ぎて、ダイヤフラムが無理に引き延ばされる虞が生じる。
本発明は上記事実を考慮し、最大荷重と最小荷重との間に大きな荷重差がある場合でも十分適応可能な空気バネを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る空気バネは、振動発生部及び振動受け部の一方に連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受け部の他方に連結される第２の取付部材と、
一対の取付部材間に配置され且つ貫通部分を有した中間材と、
第２の取付部材と中間材との間に配設されてこれら第２の取付部材と中間材との間の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムと、
中間材と第１の取付部材との間に配設され且つ、複数のゴム材を積み重ねた構造とされる積層ゴムと、
連結部を有し且つ、第２の取付部材側にこの連結部の一端で連結されると共に中間材の貫通部分をこの連結部が通過する形で配置された抜止部材と、
を有したことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る空気バネの作用を以下に説明する。
振動発生部及び振動受け部の一方に連結される第１の取付部材と、振動発生部及び振動受け部の他方に連結される第２の取付部材との間に、中間材が配置されている。そして、第２の取付部材と中間材との間に筒状のダイヤフラムが配設されて、これら第２の取付部材と中間材との間の相対変位に伴ってこのダイヤフラムが弾性変形する。
【００１０】
従って、振動発生部が振動を発生させた場合、第１の取付部材及び中間材或いは、第２の取付部材の何れか一方を介して、振動がダイヤフラムに伝達され、これら第１の取付部材と第２の取付部材の間の相対的な移動に伴うダイヤフラムの変形により振動が吸収されて、第１の取付部材或いは第２の取付部材の他方に連結された振動受け部側に振動が伝達され難くなる。
【００１１】
また、中間材と第１の取付部材との間には、複数のゴム材を積み重ねて積層した構造とされる積層ゴムが、配設されている。この為、積層ゴムを有することにより、ダイヤフラムが十分に機能しない場合であっても、積層ゴムにより荷重を支持できると共に振動を吸収できるので、空気バネ全体としてクッション性が得られる。
【００１２】
さらに、本請求項では、中間材が貫通部分を有しているだけでなく、この貫通部分を通過して第２の取付部材側に一端で連結される連結部を備えた抜止部材をも有している。この為、ダイヤフラム内の空気の体積を最大荷重に適合させた場合でも、最小荷重時において、抜止部材が中間材に引っ掛かかって必要以上にダイヤフラムが変形しないようになり、この結果として、最小荷重時であってもダイヤフラムが無理に引き延ばされることがなくなる。
【００１３】
以上より、本請求項に係る空気バネによれば、この空気バネに加わる最大荷重と最小荷重との間に大きな荷重差がある場合でも、中間材の貫通部分及び抜止部材の存在によって荷重差に十分適応可能となる。
【００１４】
請求項２に係る空気バネの作用を以下に説明する。
本請求項は請求項１と同様の構成を有して同様な作用を奏する。但し本請求項では、抜止部材の本体部分が中間材の貫通部分の幅寸法より直径の大きい球体とされると共に、連結部がチェーンにより構成されるという形になっている。
【００１５】
つまり、本請求項では、抜止部材の本体部分が、中間材の貫通部分の幅寸法より直径の大きい球体とされて、中間材の貫通部分を確実に通過不可能な構造にできるだけでなく、連結部を細くて柔軟に変形できると共に強度の高いチェーンとしたことで、チェーンのみが中間材の貫通部分を貫通できるようになる。この為、必要時において確実に抜止部材が中間材に引っ掛かり、請求項１の作用を確実に奏するようになる。
【００１６】
請求項３に係る空気バネの作用を以下に説明する。
本請求項は請求項１と同様の構成を有して同様な作用を奏する。但し本請求項では、中間材の貫通部分が十字状に形成された貫通穴とされるという構成になっている。
【００１７】
つまり、本請求項では、十字状に形成された貫通穴にこの貫通部分がなっていることにより、第１の取付部材と第２の取付部材の間で鉄道車両の前後方向や左右方向に相対的な移動が生じても、十字状に形成された貫通穴内を抜止部材の連結部が自由に移動して、上記の相対的な移動に抜止部材が対応可能となる。この結果として、抜止部材が空気バネの機能を損ねる虞を生じさせることがない。
【００１８】
請求項４に係る空気バネの作用を以下に説明する。
本請求項は請求項１と同様の構成を有して同様な作用を奏する。但し本請求項では、抜止部材の連結部がチェーンにより構成され、このチェーンの一端が溶接により第２の取付部材側に連結されると共に、このチェーンの他の一端が溶接により抜止部材の本体部分に連結されるという構成になっている。
【００１９】
つまり、本請求項では、抜止部材の連結部を構成するチェーンの両端がそれぞれ第２の取付部材側及び抜止部材の本体部分に溶接されて確実に連結されることで、必要な強度が確保される結果として、最小荷重時において抜止部材が中間材に引っ掛かかった場合に、この連結部に加わる力に抗することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、最大荷重と最小荷重との間に大きな荷重差がある場合でも十分適応可能な空気バネを提供できるという優れた効果を有し、例えば、鉄道車両の台車、特にボルスタレスタイプ台車に使用されるボルスタレス空気バネで特に優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の形態に係る空気バネを図を参照しつつ説明する。まず、本発明の最良の形態に係る空気バネの一実施例を図１から図５に示し、これらの図に基づき本実施例を説明する。
図１及び図２に示すように、本実施例に係る空気バネであるボルスタレス空気バネ１０は、図示しない例えばサポート金具側へ連結される円板状に形成された第１の取付部材である下面板１２を備えている。また、この図示しないサポート金具が車両の車輪等と連結されることになる。
【００２２】
この下面板１２の中央には、気体を吸排気する為の円筒状の第１ポート金具１４が溶接等により固定されており、この第１ポート金具１４の外周に、封止の為のＯリング１６が取り付けられている。また、下面板１２の上部には、円筒状に形成され且つ上下方向ばね定数が８０００Ｎ／ｍｍ〜１４０００Ｎ／ｍｍ、通常約１００００Ｎ／ｍｍ程度とされた積層ゴム１８が、下面板１２の上面と加硫接着されて配置されている。
【００２３】
そして、この積層ゴム１８は、それぞれリング状に金属で形成された複数のリング板２０と、それぞれリング状にゴム材で形成された複数の弾性体２２とを、交互に積み重ねて積層した構造とされている。この積層ゴム１８の上部には、リング状に金属で形成された連結用リング２４が、積層ゴム１８の上面と加硫接着されて配置されており、この連結用リング２４の上面には、リング状に形成された中間材２６が、ボルト２８によりねじ止められて固定されている。尚、この中間材２６の上面には、図１及び図３に示すポリテトラフルオロエチレン製の第１摺動板３０が配置されている。
【００２４】
一方、この中間材２６の直上の位置には、図１及び図２に示すように、車両の図示しない車体側に連結されて車体の荷重を支持する第２の取付部材である上面板３２が位置している。この上面板３２の中央には、気体を吸排気する為の円筒状の第２ポート金具３４が嵌合等により固定されており、この第２ポート金具３４の外周に、封止の為のＯリング３６が取り付けられている。
【００２５】
以上より、上記の第１ポート金具１４及び第２ポート金具３４に配管が繋がれて、このボルスタレス空気バネ１０の外部の空間とボルスタレス空気バネ１０内の空間Ｓとが、これらポート金具１４、３４により連通可能とされており、空気等の気体がこれらポート金具１４、３４により吸排できるようになっている。そして、少なくともボルスタレス空気バネ１０内の空間Ｓと、ボルスタレス空気バネ１０の上又は下側に配置されて圧縮空気を溜める為の図示しない補助タンクとの間が、第１ポート金具１４を介して繋がっている。
【００２６】
他方、この上面板３２の下部側中央部には、円盤状でステンレス鋼製の第２摺動板４０が配置されており、上面板３２の下部側外周部には、ゴム製の弾性材４２が固定されている。また、これら上面板３２と中間材２６との間には、円筒状にゴム材で形成された弾性膜であるダイヤフラム４６が配設されており、このベローズの役割をするダイヤフラム４６の両端部には、それぞれ膨らんだ形状の補強部４６Ａ、４６Ｂがリング状に設けられている。
【００２７】
さらに、この内の下側の補強部４６Ａが中間材２６及び連結用リング２４側に固定されて、このダイヤフラム４６の下端側が封止されており、上側の補強部４６Ｂが上面板３２の部分に固定されて、このダイヤフラム４６の上端側が封止されている。つまり、ダイヤフラム４６内の空間となるボルスタレス空気バネ１０内の空間Ｓが上面板３２及び中間材２６等により封止されている。
【００２８】
以上の構造より、このボルスタレス空気バネ１０に加わる荷重が大きくなって、ダイヤフラム４６の変形で対応できずに上面板３２が下降した場合には、中間材２６上のポリテトラフルオロエチレン製の第１摺動板３０に第２摺動板４０が当接して、積層ゴム１８でこの力を支持するようになる。
【００２９】
また、この中間材２６の中央部分には、図３及び図４に示すように十字状に形成された貫通部分である貫通穴２６Ａが設けられている。この一方、図１、図２及び図５に示すように、上面板３２に固定された第２ポート金具３４には、複数本のチェーン５４のそれぞれの一端である上端がそれぞれ溶接により連結されており、これらのチェーン５４がそれぞれ中間材２６の貫通穴２６Ａを通過して、これらのチェーン５４の他の一端である下端が、球体５２に溶接により連結されている。
【００３０】
つまり、本実施例では、球体５２が抜止部材５０の本体部分を構成すると共に、チェーン５４が連結部を構成することになり、これに伴って、図３に示す中間材２６の十字状に形成された貫通穴２６Ａの幅寸法Ｈより、図２に示す球体５２の直径Ｄが大きく形成されている。尚、図３、図４及び図５に示すように、この中間材２６の下面には、貫通穴２６Ａの両側に沿って穴を一段広げるような段部２６Ｂが形成されており、この段部２６Ｂ内に球体５２の一部が入るようになっている。
【００３１】
次に、本実施例に係るボルスタレス空気バネ１０の作用を説明する。
振動発生部となる車輪側に連結される下面板１２と、振動受け部である車体側に連結される上面板３２との間に、中間材２６が配置されており、中間材２６と上面板３２との間に円筒状のダイヤフラム４６が配設されている。また、下面板１２及び上面板３２にそれぞれ取り付けられたポート金具１４、３４によって、ダイヤフラム４６内の空間となる空間Ｓに空気が吸排されつつ、これら下面板１２と上面板３２との間の相対変位に伴って、このダイヤフラム４６が弾性変形することになる。
【００３２】
従って、車輪側で振動が発生した場合、下面板１２及び積層ゴム１８を介して振動がダイヤフラム４６に伝達され、上面板３２と下面板１２の間の相対的な移動に伴うダイヤフラム４６の変形により振動が吸収されて、上面板３２に連結された車体に振動が伝達され難くなる。
【００３３】
また、これら中間材２６と下面板１２との間には、複数のゴム材を積み重ねて積層した構造とされる積層ゴム１８が、配設されている。この為、積層ゴム１８を有することにより、ダイヤフラム４６が十分に機能しない場合であっても、積層ゴム１８により荷重を支持できると共に振動を吸収できるので、ボルスタレス空気バネ１０全体としてクッション性が得られる。
【００３４】
さらに、本実施例では、中間材２６が貫通部分とされる十字状に形成された貫通穴２６Ａを有しているだけでなく、この貫通穴２６Ａを通過して上面板３２側の第２ポート金具３４に一端で連結される連結部であるチェーン５４を備えた抜止部材５０をも有している。そして、この抜止部材５０の本体部分が、中間材２６の貫通穴２６Ａの幅寸法Ｈより直径Ｄの大きい球体５２とされている。
【００３５】
この為、ダイヤフラム４６内の空気の体積を最大荷重に適合させた場合でも、最小荷重時において、ダイヤフラム４６内の空間Ｓの空気が膨張するのに伴って上面板３２が上昇するものの、抜止部材５０の球体５２が中間材２６に引っ掛かかって必要以上にダイヤフラム４６が変形しないようになる。この結果として、最小荷重時とされる図２に示す無荷重状態であっても、ダイヤフラム４６が無理に引き延ばされることがなくなる。
【００３６】
以上より、本実施例に係るボルスタレス空気バネ１０によれば、このボルスタレス空気バネ１０に加わる最大荷重と最小荷重との間に大きな荷重差がある場合でも、中間材２６の貫通穴２６Ａ及び抜止部材５０の存在によって荷重差に十分適応可能となる。
【００３７】
他方、本実施例では、抜止部材５０の本体部分が、中間材２６の貫通穴２６Ａの幅寸法Ｈより直径Ｄの大きい球体５２とされて、中間材２６の貫通穴２６Ａを確実に通過不可能な構造にできるだけでなく、連結部を細くて柔軟に変形できると共に強度の高いチェーン５４としたことで、チェーン５４のみが中間材２６の貫通穴２６Ａを貫通できるようになる。この為、必要時において確実に抜止部材５０の球体５２が、図２に示すように中間材２６に引っ掛かるようになる。
【００３８】
また、本実施例では、十字状に形成された貫通穴２６Ａに貫通部分がなっていることにより、下面板１２と上面板３２の間で鉄道車両の前後方向や左右方向に相対的な移動が生じても、十字状に形成された貫通穴２６Ａ内を抜止部材５０のチェーン５４が自由に移動して、上記の相対的な移動に抜止部材５０が対応可能となる。この結果として、抜止部材５０がボルスタレス空気バネ１０の機能を損ねる虞を生じさせることもない。
【００３９】
さらに、本実施例では、抜止部材５０の連結部を構成するチェーン５４の両端がそれぞれ第２ポート金具３４及び球体５２に溶接されて確実に連結されることで、必要な強度が確保される結果として、最小荷重時において抜止部材５０の球体５２が中間材２６に引っ掛かかった場合に、このチェーン５４に加わる力に確実に抗することができる。
【００４０】
尚、上記実施例において、振動発生部側に下面板１２を連結し、振動受け部側に上面板３２を連結するような構成としたが、この逆の構成としても良い。また、上記実施例の説明において、振動を減衰して低減するようにしたが、振動の中でも突発的に存在する大きな振幅である衝撃を本発明は緩衝することもできる。
【００４１】
他方、上記実施例において、車両等の車体に入力される外部振動の防振を目的としたが、本発明は、例えば車両以外の他の建設機械、農業機械、建物、構造物等の防振にも用いられることはいうまでもなく、また、ボルスタレス空気バネ以外の空気バネにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係るボルスタレス空気バネの通常状態における断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るボルスタレス空気バネの無荷重状態における断面図である。
【図３】図２の３−３矢視線図である。
【図４】図２の４−４矢視線図である。
【図５】本発明の一実施例に係るボルスタレス空気バネの要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    ボルスタレス空気バネ
１２    下面板（第１の取付部材）
１８    積層ゴム
２６    中間材
２６Ａ  貫通穴（貫通部分）
３２    上面板（第２の取付部材）
４６    ダイヤフラム
５０    抜止部材
５２    球体
５４    チェーン（連結部）
【図１】
2006194333.tif 000003
【図２】
2006194333.tif 000004
【図３】
2006194333.tif 000005
【図４】
2006194333.tif 000006
【図５】
2006194333.tif 000007