(57)【要約】【課題】空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得られるようにする。【解決手段】空気ばね装置が、空気ばね本体と、前記空気ばね本体に接続されて空気ばねの容量を増加させる補助空間部と、前記空気ばね本体と前記補助空間部との接続状態を切り替える複数の開閉弁とを備える。【選択図】図１
2018105404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気ばね本体と、
前記空気ばね本体に接続されて空気ばねの容量を増加させる補助空間部と、
前記空気ばね本体と前記補助空間部との接続状態を切り替える複数の開閉弁と
を備える空気ばね装置。
【請求項２】
前記補助空間部は、経路長の違いにより容量が異なる複数の管路を含み、
前記複数の管路の各々に１つ以上の前記開閉弁が設けられている、
請求項１に記載の空気ばね装置。
【請求項３】
前記補助空間部は、容量の異なる複数の部分管路を含み、
前記部分管路の各々は、各端部に前記開閉弁を備え、これら開閉弁が閉じることで前記空気ばね本体から隔離される、
請求項１または請求項２に記載の空気ばね装置。
【請求項４】
前記補助空間部は、複数の補助空気室を含み、
前記複数の補助空気室の各々は、前記開閉弁を介して前記空気ばね本体と接続される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の空気ばね装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の空気ばね装置と、
前記開閉弁を制御する制御装置と
を含む空気ばねシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばね装置及び空気ばねシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気ばねの減衰力を変化させるための幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のエアスプリング装置では、第一室を形成するエアベローズと、第二室を形成するタンクとがバルブを介して接続されている。バルブは、第一室の内圧の変化によりエア経路の絞り面積を変化させる。具体的には、第一室の内圧が低い場合にはバルブが絞り面積を増大して減衰力を低減させる。一方、第一室の内圧が高い場合にはバルブが絞り面積を低減して減衰力を増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９４０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気ばねの特性に関して、減衰力に限らず固有振動数も重要な場合がある。例えば、車両の台車と車体との間に空気ばねを配置して台車から車体への振動の伝達を低減させようとする場合、台車における振動の周波数と空気ばねの固有振動数とが一致していると、振動の伝達を十分に低減されない場合がある。
台車における振動の周波数と空気ばねの固有振動数とが一致している場合、空気ばねの固有振動数を変更できれば、台車における振動の周波数と異なる固有振動数に調整できる可能性がある。さらに、さらに、空気ばねの固有振動数の選択肢が３通り以上あれば、台車における振動の周波数と異なる固有振動数に調整できる可能性がより高まる。
この点に関し、特許文献１には、空気ばねの固有振動数を調整する方法は示されていない。
【０００５】
本発明は、空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得られる空気ばね装置及び空気ばねシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、空気ばね装置は、空気ばね本体と、前記空気ばね本体に接続されて空気ばねの容量を増加させる補助空間部と、前記空気ばね本体と前記補助空間部との接続状態を切り替える複数の開閉弁とを備える。
【０００７】
前記補助空間部は、経路長の違いにより容量が異なる複数の管路を含み、前記複数の管路の各々に１つ以上の前記開閉弁が設けられているようにしてもよい。
【０００８】
前記補助空間部は、容量の異なる複数の部分管路を含み、前記部分管路の各々は、各端部に前記開閉弁を備え、これら開閉弁が閉じることで前記空気ばね本体から隔離されるようにしてもよい。
【０００９】
前記補助空間部は、複数の補助空気室を含み、前記複数の補助空気室の各々は、前記開閉弁を介して前記空気ばね本体と接続されるようにしてもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、空気ばねシステムは、前記したいずれかの空気ばね装置と、前記開閉弁を制御する制御装置とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
上記した空気ばね装置及び空気ばねシステムによれば、空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る空気ばねシステムの装置構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態に係る空気ばね装置の第一構成例を示す概略構成図である。
【図３】同実施形態に係る空気ばね装置の第二構成例を示す概略構成図である。
【図４】同実施形態に係る空気ばね装置の第三構成例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の実施形態に係る空気ばねシステムの装置構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、空気ばねシステム１は、空気ばね装置１１と、制御装置１２とを備える。空気ばね装置１１は、空気ばね本体２１と、補助空間部２２と、開閉弁２３とを備える。空気ばね装置１１が備える開閉弁の数は複数であればよい。
【００１４】
空気ばね本体２１は、振動を減衰させる。例えば、空気ばね本体２１は、車両の台車と車体との間に設置されて台車から車体へ伝わる振動を減衰させる。
補助空間部２２は、空気ばね本体２１に接続されて空気ばねの容量を増加させる。ここでいう空気ばねは、空気ばね装置１１のことである。空気ばねの容量を変化させることで空気ばねの固有振動数を変化させることができる。具体的には、空気ばねの容量が大きくなるほど固有振動数が低くなる。
補助空間部２２として、圧縮空気を保持可能な空間を有するいろいろな物を用いることができる。例えば、補助空間部２２は、圧縮空気を蓄えるタンク等の補助空気室であってもよいし、補助空間部２２は管路であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
【００１５】
開閉弁２３は、制御装置１２の制御に従って開閉弁２３自らが開閉することで、空気ばね本体２１と補助空間部２２との接続状態を切り替える。この切替により空気ばねの容量が変化し、空気ばねの固有振動数が変化する。空気ばね装置１１が複数の開閉弁２３を備え、これら複数の開閉弁２３が制御装置１２の制御に従って開閉することで、空気ばね本体２１と補助空間部２２との接続関係を複数通りに切り替えることができ、空気ばねの固有振動数を複数通りに変化させることができる。
開閉弁２３の駆動方式は特定のものに限定されない。例えば、開閉弁２３は、電気式の開閉弁であってもよいし、空圧式の開閉弁であってもよいし、油圧式の開閉弁であってもよい。また、複数の開閉弁２３の一部又は全部が、三方弁又は四方弁など、二方弁以外の開閉弁であってもよい。
【００１６】
制御装置１２は、空気ばね装置１１の各部を制御する。特に、制御装置１２は、複数の開閉弁２３の各々の開閉を制御する。制御装置１２は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）またはワークステーション（Workstation；ＷＳ）などのコンピュータを用いて構成されていてもよい。あるいは、制御装置１２が、制御装置１２専用に設計されたハードウェアを用いて構成されていてもよい。
【００１７】
制御装置１２が複数の開閉弁２３の各々の開閉を制御する方法は、特定の方法に限定されない。例えば、空気ばねシステム１が車両に搭載されている場合、制御装置１２が、走行速度、車両の位置、乗客等の重量を含めた車体の重量など、車両の運行に関する数値に設定された閾値を予め記憶しておくようにしてもよい。そして、制御装置１２が、これらの測定値と閾値との比較により開閉弁２３の制御を行うようにしてもよい。
また、空気ばねシステム１が、新交通システムの車両に搭載されているなど、一定の走行パターンでの走行が予定されている車両に搭載されている場合、制御装置１２がキロ程又は走行時間毎に開閉弁２３の開閉パターンを記憶しておくようにしてもよい。そして、制御装置１２が記憶している開閉パターンに従って開閉弁２３を開閉させるようにしてもよい。
【００１８】
以上のように、補助空間部２２は、空気ばね本体２１に接続されて空気ばねの容量を増加させる。複数の開閉弁２３の各々は、空気ばね本体２１と補助空間部２２との接続状態を切り替える。
開閉弁２３が開閉して空気ばね本体２１と補助空間部２２との接続関係を切り替えることで、空気ばねの容量を変化させることができ、これによって空気ばねの固有振動数を変化させることができる。特に、空気ばね装置１１が複数の開閉弁２３を備えていることで、空気ばね本体２１と補助空間部２２との接続関係を複数通りに切り替えることができる。これによって、空気ばね装置１１では、空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得ることができる。
【００１９】
また、空気ばね装置１１では、開閉弁２３の開閉によって、空気が移動する際の摩擦抵抗及び空気ばねの容量のうち何れか一方又は両方を切り替えることで、空気ばねの剛性を切り替えることもできる。具体的には、空気が移動する際の摩擦抵抗が大きいほど、空気ばねの剛性が大きくなる。また、空気ばねの容量が小さいほど、空気ばねの剛性が大きくなる。
【００２０】
また、空気ばね装置１１が開閉弁２３を備えることで、弁の開度を制御する必要がない。これにより空気ばね装置１１は、弁の開度制御用の機器、及び、開度制御のためのモニタリング用の機器を備える必要がない。この点で、空気ばね装置１１の構成を簡単にすることができる。
以下、空気ばねシステム１について更に詳細に説明する。
【００２１】
図２は、空気ばね装置１１の第一構成例を示す概略構成図である。図２に示す第一空気ばね装置１１ａは、空気ばね装置１１の例に該当する。図２に示すように、第一空気ばね装置１１ａは、コンプレッサ１１１と、空気溜め１２１と、空気ばね本体１３１と、補助空気室１４１と、レベリングバルブ１５１と、第一開閉弁１６１と、第二開閉弁１６２と、コンプレッサ出口側管路Ｗ１１１と、空気溜め出口側管路Ｗ１１２と、本体入口側管路Ｗ１１３と、容量調整第一管路Ｗ１２１と、容量調整第二管路Ｗ１２２とを備える。
【００２２】
コンプレッサ１１１と空気溜め１２１とはコンプレッサ出口側管路Ｗ１１１を介して接続されている。空気溜め１２１とレベリングバルブ１５１とは空気溜め出口側管路Ｗ１１２を介して接続されている。レベリングバルブ１５１と空気ばね本体１３１とは本体入口側管路Ｗ１１３を介して接続されている。空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とは容量調整第一管路Ｗ１２１、容量調整第二管路Ｗ１２２の各々を介して接続されている。容量調整第一管路Ｗ１２１には第一開閉弁１６１が設けられ、容量調整第二管路Ｗ１２２には第二開閉弁１６２が設けられている。
【００２３】
コンプレッサ１１１は、空気を圧縮して圧縮空気を空気溜め１２１へ供給する。コンプレッサ出口側管路Ｗ１１１は、コンプレッサ１１１から空気溜め１２１へ供給される空気の流路である。
空気溜め１２１は、コンプレッサ１１１から供給される圧縮空気を蓄え、空気ばね本体１３１へ圧縮空気を供給する。制御装置１２がコンプレッサ１１１から空気溜め１２１へ供給される空気量を制御して空気溜め１２１の内部の圧力を一定に保つことで、空気溜め１２１は、空気ばね本体１３１に一定圧力の圧縮空気を供給することができる。
空気ばね本体１３１は、空気溜め１２１から供給される圧縮空気の弾力性によって空気ばね本体１３１に伝わった振動を減衰させる。空気ばね本体１３１は、空気ばね本体２１の例に該当する。
【００２４】
レベリングバルブ１５１は、空気溜め１２１から空気ばね本体１３１への管路の開閉、及び、空気ばね本体１３１から大気中への管路の開閉を行う。レベリングバルブ１５１は例えば三方弁を用いて構成される。
レベリングバルブ１５１が、空気溜め１２１から空気ばね本体１３１への管路を開くことで、空気溜め１２１から空気ばね本体１３１へ圧縮空気が供給される。例えば、空気ばねシステム１が設置されている車両の車高を上昇させる場合、レベリングバルブ１５１が、空気溜め１２１から空気ばね本体１３１への管路を開くことで空気ばね本体１３１内の圧縮空気の量を増加させる。
【００２５】
一方、レベリングバルブ１５１が空気ばね本体１３１から大気中への管路を開くことで、空気溜め１２１から圧縮空気が放出される。例えば、空気ばねシステム１が設置されている車両の車高を低下させる場合、レベリングバルブ１５１が、空気ばね本体１３１から大気中への管路を開くことで空気ばね本体１３１内の圧縮空気の量を減少させる。
空気溜め出口側管路Ｗ１１２と本体入口側管路Ｗ１１３との組み合わせで、空気溜め１２１から空気ばね本体１３１への管路が構成される。また、本体入口側管路Ｗ１１３は、空気ばね本体１３１から大気中への管路として用いられる。
【００２６】
補助空気室１４１は、容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２のうち何れか一方又は両方を介して空気ばね本体１３１に接続されることで空気ばねの一部として機能し、圧縮空気を蓄える。図１の例における空気ばねが空気ばね装置１１のことであるのと同様、図２の例における空気ばねは、第一空気ばね装置１１ａのことである。
また、容量調整第一管路Ｗ１２１、容量調整第二管路Ｗ１２２の各々も管路内に圧縮空気を蓄える。補助空気室１４１、容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２の組み合わせは、補助空間部２２の例に該当する。
補助空気室１４１が、空気ばね本体１３１から離れた位置に設置されていてもよい。補助空気室１４１が容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２を介して空気ばね本体１３１に接続されるので、このように補助空気室１４１が空気ばね本体１３１から離れた配置が可能である。
【００２７】
容量調整第一管路Ｗ１２１には第一開閉弁１６１が設けられており、第一開閉弁１６１の開閉によって容量調整第一管路Ｗ１２１による空気ばね本体１３１から補助空気室１４１への管路の開通又は遮断が切り替えられる。同様に、容量調整第二管路Ｗ１２２には第二開閉弁１６２が設けられており、第二開閉弁１６２の開閉によって容量調整第二管路Ｗ１２２による空気ばね本体１３１から補助空気室１４１への管路の開通又は遮断が切り替えられる。
【００２８】
容量調整第一管路Ｗ１２１と容量調整第二管路Ｗ１２２とは経路長が異なっており、これらの管路内を空気が移動する場合、管路における摩擦損失が異なる。また、容量調整第一管路Ｗ１２１と容量調整第二管路Ｗ１２２との経路長に加えて内径も異なっていてもよい。これによっても容量調整第一管路Ｗ１２１と容量調整第二管路Ｗ１２２とで摩擦損失が異なる。さらに、図２に示されるように容量調整第一管路Ｗ１２１と容量調整第二管路Ｗ１２２とで管路の曲がり（管路の形状）が異なる場合、曲がり部分での局所損失も異なる。
このように、容量調整第一管路Ｗ１２１と容量調整第二管路Ｗ１２２とで摩擦損失及び局所損失のうちいずれか一方又は両方が異なる。これにより、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２が制御装置１２の制御に従って開閉して管路を切り替えることで、空気ばねの減衰特性を変化させることができる。
【００２９】
また、補助空気室１４１、容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２、あるいはこれらのうち一部が空気ばね本体１３１に接続されて圧縮空気を蓄えることで空気ばねの容量が増加し、空気ばねの固有振動数が低くなる。
特に、レベリングバルブ１５１が閉じている場合、空気ばねの容量は、空気ばね本体１３１、補助空気室１４１、本体入口側管路Ｗ１１３、容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２を組み合わせた容量、またはその一部である。
【００３０】
レベリングバルブ１５１が閉じている場合、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２の両方が開いているときは、空気ばねの容量は、空気ばね本体１３１、補助空気室１４１、本体入口側管路Ｗ１１３、容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２を組み合わせた容量となる。一方、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２の両方が閉じているときは、空気ばねの容量は、空気ばね本体１３１、本体入口側管路Ｗ１１３、容量調整第一管路Ｗ１２１のうち第一開閉弁１６１よりも空気ばね本体１３１側、及び、容量調整第二管路Ｗ１２２のうち第二開閉弁１６２よりも空気ばね本体１３１側を組み合わせた容量となる。この容量の切替により、空気ばねの固有振動数が切り替わる。
【００３１】
また、第一開閉弁１６１が閉じて第二開閉弁１６２が開いている場合、容量調整第一管路Ｗ１２１の容量が空気ばねの固有振動数に与える影響は、第一開閉弁１６１が開いている場合よりも小さくなる。これによっても空気ばねの固有振動数が切り替わる。
同様に、第二開閉弁１６２が閉じて第一開閉弁１６１が開いている場合、容量調整第二管路Ｗ１２２の容量が空気ばねの固有振動数に与える影響は、第二開閉弁１６２が開いている場合よりも小さくなる。ここで、第一開閉弁１６１と第二開閉弁１６２とは経路長の違いにより容量が異なる。これにより、第二開閉弁１６２が閉じて第一開閉弁１６１が開いている場合、空気ばねの固有振動数は、第一開閉弁１６１が閉じて第二開閉弁１６２が開いている場合とは異なる固有振動数になる。
このように、第一空気ばね装置１１ａでは、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２のいずれも開いている状態、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２のいずれも閉じている状態、第一開閉弁１６１が閉じて第二開閉弁１６２が開いている状態、第二開閉弁１６２が開いている状態のいずれも空気ばねの固有振動数が異なる。従って、第一空気ばね装置１１ａによれば、空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得られる。
【００３２】
以上のように、補助空間部２２は、経路長の違いにより容量が異なる容量調整第一管路Ｗ１２１及び容量調整第二管路Ｗ１２２を含む。そして、容量調整第一管路Ｗ１２１には第一開閉弁１６１が設けられ、容量調整第二管路Ｗ１２２には第二開閉弁１６２が設けられている。
上述したように、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２が自ら開閉を切り替えることで、空気ばねの容量を３通り以上に切り替えることができる。これにより、第一空気ばね装置１１ａでは、空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得られる。
【００３３】
また、第一空気ばね装置１１ａでは、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２が自らの開閉を切り替えることで、空気ばね装置１１について上述したのと同様、空気ばねの減衰特性及び剛性を切り替えることができる。
【００３４】
また、第一空気ばね装置１１ａが第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２のように開閉弁を備えることで、弁の開度制御を行う必要がない。これにより第一空気ばね装置１１ａは、弁の開度制御用の機器、及び、開度制御のためのモニタリング用の機器を備える必要がない。この点で、第一空気ばね装置１１ａの構成を簡単にすることができる。
【００３５】
また、第一空気ばね装置１１ａでは、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とを離れた位置に設置できる。これにより、例えば小型の鉄道車両に空気ばねシステム１を設置する場合など、空気ばね本体の直下に補助空気室を設ける空間を確保できない場合でも、空気ばねの減衰特性、固有振動数及び剛性を切り替えることができる。
【００３６】
なお、空気ばねシステム１を車両に搭載する場合、設計時の想定範囲を超える振幅が空気ばねシステム１に伝わると、車体がストッパに当たるなど乗り心地が悪化する可能性がある。そこで、予め設定されている許容範囲よりも大きい振幅が空気ばねシステム１に伝わる場合、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２を閉じて空気ばねの剛性を確保するようにしてもよい。
【００３７】
また、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２を駆動する力がない場合、これら第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２が閉じるようにしてもよい。これにより、故障等によって第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２を駆動することができない場合に空気ばねの剛性を確保することができ、この点で安全性を確保することができる。
【００３８】
なお、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２等の管路の材質は特定のものに限定されない。例えば、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２が鋼鉄のパイプを用いて構成されていてもよいし、樹脂製のホースを用いて構成されていてもよい。
また、図２に示す管路の形状、管路の数、管路における弁の数及び位置は例であり、図２に示すものに限定されない。空気ばね本体１３１に接続されている管路の数、及び、空気溜め１２１に接続されている管路の数も特定のものに限定されない。
【００３９】
また、１つの管路について管路内の位置に応じて内径が変化するようにしてもよいし、１つの管路内で複数の管路径が組み合わさっていてもよい。
また、図１の開閉弁２３について説明したのと同じく、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２等の開閉弁の駆動方式は特定のものに限定されない。また、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２等の開閉弁の一部又は全部が、三方弁又は四方弁など、二方弁以外の開閉弁であってもよい。
【００４０】
図３は、空気ばね装置１１の第二構成例を示す概略構成図である。図３に示す第二空気ばね装置１１ｂは、空気ばね装置１１の例に該当する。図３に示すように、第二空気ばね装置１１ｂは、コンプレッサ１１１と、空気溜め１２１と、空気ばね本体１３１と、補助空気室１４１と、レベリングバルブ１５１と、第三開閉弁１６３と、第四開閉弁１６４と、第五開閉弁１６５と、第六開閉弁１６６と、コンプレッサ出口側管路Ｗ１１１と、空気溜め出口側管路Ｗ１１２と、本体入口側管路Ｗ１１３と、本体側部分管路Ｗ２３１と、第一部分管路Ｗ２４１と、第二部分管路Ｗ２４２と、補助空気室側部分管路Ｗ２５１とを備える。本体側部分管路Ｗ２３１と、第一部分管路Ｗ２４１と、補助空気室側部分管路Ｗ２５１との組み合わせにて容量調整第三管路Ｗ２２１を構成する。本体側部分管路Ｗ２３１と、第二部分管路Ｗ２４２と、補助空気室側部分管路Ｗ２５１との組み合わせにて容量調整第四管路Ｗ２２２を構成する。
図３に示す各部のうち、図２の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、Ｗ１１１、Ｗ１１２、Ｗ１１３）を付して説明を省略する。
【００４１】
図３の例で、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とが複数の管路の各々で接続されている点は図２の例の場合と同様であるが、管路の各々に２つずつ開閉弁が設けられている点が異なる。具体的には、容量調整第三管路Ｗ２２１のうち第一部分管路Ｗ２４１の空気ばね本体１３１側の端部に第三開閉弁１６３が設けられており、補助空気室１４１側の端部に第四開閉弁１６４が設けられている。また、容量調整第四管路Ｗ２２２のうち第二部分管路Ｗ２４２の空気ばね本体１３１側の端部に第五開閉弁１６５が設けられており、補助空気室１４１側の端部に第六開閉弁１６６が設けられている。
補助空気室１４１、容量調整第三管路Ｗ２２１及び容量調整第四管路Ｗ２２２の組み合わせの全部または一部が補助空間部２２の例に該当する。また、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６が開閉弁２３の例に該当する。
【００４２】
制御装置１２の制御に従って第三開閉弁１６３と第四開閉弁１６４とが閉じることで、第一部分管路Ｗ２４１が空気ばね本体１３１から遮断される。これにより、図２の例で第一開閉弁１６１が閉じる場合よりも容量の減少の影響が顕著に現れて空気ばねの固有振動数の変化が大きいことが期待される。同様に、制御装置１２の制御に従って第五開閉弁１６５と第六開閉弁１６６とが閉じることで、第二部分管路Ｗ２４２が空気ばね本体１３１から遮断される。これにより、図２の例で第二開閉弁１６２が閉じる場合よりも容量の減少の影響が顕著に現れて空気ばねの固有振動数の変化が大きいことが期待される。図１の例における空気ばねが空気ばね装置１１のことであるのと同様、図３の例における空気ばねは、第二空気ばね装置１１ｂのことである。
また、第一部分管路Ｗ２４１と第二部分管路Ｗ２４２との経路長が異なることで、第三開閉弁１６３と第四開閉弁１６４とが閉じた場合と、第五開閉弁１６５と第六開閉弁１６６とが閉じた場合とでは空気ばねの固有振動数が異なる。
【００４３】
また、第三開閉弁１６３が開いて第四開閉弁１６４が閉じた状態では、第一部分管路Ｗ２４１が補助空間部２２の一部として機能する。これによって、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４共に開いている状態、及び、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４共に閉じている状態のいずれとも異なる固有振動数及び減衰特性を得られる。
同様に、第五開閉弁１６５が開いて第六開閉弁１６６が閉じた状態では、第二部分管路Ｗ２４２が補助空間部２２の一部として機能する。これによって、第五開閉弁１６５、第六開閉弁１６６共に開いている状態、及び、第五開閉弁１６５、第六開閉弁１６６共に閉じている状態のいずれとも異なる固有振動数及び減衰特性を得られる。
このように、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とを結ぶ管路の１つに複数の開閉弁を設けることで、１つの開閉弁を設ける場合よりも固有振動数及び減衰特性の選択肢が増え、これらをより詳細に調整することができる。
【００４４】
以上のように、補助空間部２２は、容量の異なる第一部分管路Ｗ２４１及び第二部分管路Ｗ２４２を含む。第一部分管路Ｗ２４１は、空気ばね本体１３１側の端部に第三開閉弁１６３を備え、補助空気室１４１側の端部に第四開閉弁１６４を備える。第二部分管路Ｗ２４２は、空気ばね本体１３１側の端部に第五開閉弁１６５を備え、補助空気室１４１側の端部に第六開閉弁１６６を備える。第三開閉弁１６３及び第四開閉弁１６４が閉じることで第一部分管路Ｗ２４１が空気ばね本体１３１から隔離される。第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６が閉じることで第二部分管路Ｗ２４２が空気ばね本体１３１から隔離される。
このように管路の一部が空気ばね本体１３１から隔離されることで、空気ばねの容量がより確実に減少する。第二空気ばね装置１１ｂではこの点で、固有振動数の変化が大きいことが期待される。
【００４５】
また、第二空気ばね装置１１ｂでは、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とを接続する管路の１つに複数の開閉弁が設けられていることで、管路の１つに１つの開閉弁が設けられているよりも、固有振動数の選択肢が多くなる。
【００４６】
また、第二空気ばね装置１１ｂでは、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６が自らの開閉を切り替えることで、空気ばね装置１１について上述したのと同様、空気ばねの減衰特性及び剛性を切り替えることができる。
【００４７】
また、第二空気ばね装置１１ｂが第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６のように開閉弁を備えることで、弁の開度制御を行う必要がない。これにより第二空気ばね装置１１ｂは、弁の開度制御用の機器、及び、開度制御のためのモニタリング用の機器を備える必要がない。この点で、第二空気ばね装置１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【００４８】
また、第二空気ばね装置１１ｂでは、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とを離れた位置に設置できる。これにより、例えば小型の鉄道車両に空気ばねシステム１を設置する場合など、空気ばね本体の直下に補助空気室を設ける空間を確保できない場合でも、空気ばねの減衰特性、固有振動数及び剛性を切り替えることができる。
【００４９】
なお、図２の場合と同様に図３の例でも、予め設定されている許容範囲よりも大きい振幅が空気ばねシステム１に伝わる場合、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２を閉じて空気ばねの剛性を確保するようにしてもよい。
また、図２の場合と同様に図３の例でも、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６を駆動する力がない場合、これら第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６が閉じるようにしてもよい。これにより、故障等によって第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６を駆動することができない場合に空気ばねの剛性を確保することができ、この点で安全性を確保することができる。
【００５０】
なお、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６等の管路の材質は特定のものに限定されない。例えば、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６が鋼鉄のパイプを用いて構成されていてもよいし、樹脂製のホースを用いて構成されていてもよい。
また、図３に示す管路の形状、管路の数、管路における弁の数及び位置は例であり、図３に示すものに限定されない。空気ばね本体１３１に接続されている管路の数、及び、空気溜め１２１に接続されている管路の数も特定のものに限定されない。
【００５１】
また、１つの管路について管路内の位置に応じて内径が変化するようにしてもよいし、１つの管路内で複数の管路径が組み合わさっていてもよい。
また、図１の開閉弁２３について説明したのと同じく、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６等の開閉弁の駆動方式は特定のものに限定されない。また、第三開閉弁１６３、第四開閉弁１６４、第五開閉弁１６５及び第六開閉弁１６６等の開閉弁の一部又は全部が、三方弁又は四方弁など、二方弁以外の開閉弁であってもよい。
【００５２】
また、図２に例示される構成と図３に例示される構成とを組み合わせて実施するようにしてもよい。具体的には、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とを結ぶ複数の管路のうち一部の管路には複数の開閉弁が設けられ、他の一部又は残り全部の管路には１つの開閉弁が設けられていてもよい。
【００５３】
図４は、空気ばね装置１１の第三構成例を示す概略構成図である。図４に示す第三空気ばね装置１１ｃは、空気ばね装置１１の例に該当する。図４に示すように、第三空気ばね装置１１ｃは、コンプレッサ１１１と、空気溜め１２１と、空気ばね本体１３１と、第一補助空気室１４２と、第二補助空気室１４３と、レベリングバルブ１５１と、第七開閉弁１６７と、第八開閉弁１６８と、コンプレッサ出口側管路Ｗ１１１と、空気溜め出口側管路Ｗ１１２と、本体入口側管路Ｗ１１３と、容量調整第五管路Ｗ３２１と、容量調整第六管路Ｗ３２２とを備える。
容量調整第五管路Ｗ３２１には第七開閉弁１６７が設けられ、容量調整第六管路Ｗ３２２には第八開閉弁１６８が設けられている。
図４に示す各部のうち、図２の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１１、１２１、１３１、１５１、Ｗ１１１、Ｗ１１２、Ｗ１１３）を付して説明を省略する。
【００５４】
図４の例で、空気ばね本体１３１が複数の管路の各々を介して補助空気室に接続されている点は図２の例の場合と同様であるが、第三空気ばね装置１１ｃが第一補助空気室１４２及び第二補助空気室１４３の複数の補助空気室を備える点が異なる。空気ばね本体１３１は、容量調整第五管路Ｗ３２１を介して第一補助空気室１４２に接続され、容量調整第六管路Ｗ３２２を介して第二補助空気室１４３に接続される。
第一補助空気室１４２、第二補助空気室１４３、容量調整第五管路Ｗ３２１及び容量調整第六管路Ｗ３２２の組み合わせの全部または一部が補助空間部２２の例に該当する。また、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８が開閉弁２３の例に該当する。
【００５５】
制御装置１２の制御に従って第七開閉弁１６７が閉じることで、第一補助空気室１４２が空気ばね本体１３１から遮断される。これにより、空気ばねの容量が減少し、固有振動数が高くなる。同様に、制御装置１２の制御に従って第八開閉弁１６８が閉じることで、第二補助空気室１４３が空気ばね本体１３１から遮断される。これにより、空気ばねの容量が減少し、固有振動数が高くなる。図１の例における空気ばねが空気ばね装置１１のことであるのと同様、図４の例における空気ばねは、第三空気ばね装置１１ｃのことである。
また、第一補助空気室１４２の容量と第二補助空気室１４３の容量とが異なることで、第七開閉弁１６７が閉じた場合と第八開閉弁１６８が閉じた場合とでは空気ばねの固有振動数が異なる。
【００５６】
以上のように、補助空間部２２は、第一補助空気室１４２及び第二補助空気室１４３を含む。そして、第一補助空気室１４２は第七開閉弁１６７を介して空気ばね本体１３１と接続される。第二補助空気室１４３は、第八開閉弁１６８を介して空気ばね本体１３１と接続される。
このように複数の補助空気室がそれぞれ開閉弁を介して空気ばね本体１３１に接続されていることで、開閉弁の開閉によって空気ばねの固有振動数が変化する。第三空気ばね装置１１ｃによれば、空気ばねの固有振動数の選択肢を３通り以上得られる。
【００５７】
また、第三空気ばね装置１１ｃでは、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８が自らの開閉を切り替えることで、空気ばね装置１１について上述したのと同様、空気ばねの減衰特性及び剛性を切り替えることができる。
【００５８】
また、第三空気ばね装置１１ｃが第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８のように開閉弁を備えることで、弁の開度制御を行う必要がない。これにより第三空気ばね装置１１ｃは、弁の開度制御用の機器、及び、開度制御のためのモニタリング用の機器を備える必要がない。この点で、第三空気ばね装置１１ｃの構成を簡単にすることができる。
【００５９】
また、第三空気ばね装置１１ｃでは、空気ばね本体１３１と補助空気室１４１とを離れた位置に設置できる。これにより、例えば小型の鉄道車両に空気ばねシステム１を設置する場合など、空気ばね本体の直下に補助空気室を設ける空間を確保できない場合でも、空気ばねの減衰特性、固有振動数及び剛性を切り替えることができる。
【００６０】
なお、図２の場合と同様に図４の例でも、予め設定されている許容範囲よりも大きい振幅が空気ばねシステム１に伝わる場合、第一開閉弁１６１及び第二開閉弁１６２を閉じて空気ばねの剛性を確保するようにしてもよい。
また、図２の場合と同様に図４の例でも、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８を駆動する力がない場合、これら第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８が閉じるようにしてもよい。これにより、故障等によって第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８を駆動することができない場合に空気ばねの剛性を確保することができ、この点で安全性を確保することができる。
【００６１】
なお、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８等の管路の材質は特定のものに限定されない。例えば、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８が鋼鉄のパイプを用いて構成されていてもよいし、樹脂製のホースを用いて構成されていてもよい。
また、図４に示す管路の形状、管路の数、管路における弁の数及び位置は例であり、図４に示すものに限定されない。空気ばね本体１３１に接続されている管路の数、及び、空気溜め１２１に接続されている管路の数も特定のものに限定されない。
【００６２】
また、１つの管路について管路内の位置に応じて内径が変化するようにしてもよいし、１つの管路内で複数の管路径が組み合わさっていてもよい。
また、図１の開閉弁２３について説明したのと同じく、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８等の開閉弁の駆動方式は特定のものに限定されない。また、第七開閉弁１６７及び第八開閉弁１６８等の開閉弁の一部又は全部が、三方弁又は四方弁など、二方弁以外の開閉弁であってもよい。
【００６３】
また、図２に例示される構成及び図３に例示される構成のうち何れか一方又は両方と、図４に例示される構成とを組み合わせて実施するようにしてもよい。具体的には、第三空気ばね装置１１ｃのように空気ばね装置が複数の補助空気室を備える構成で、空気ばね本体１３１が同一の補助空気室と複数の管路を介して接続されていてもよい。また、空気ばね本体１３１と補助空気室とを接続する管路のいずれについても、１つの開閉弁が設けられていてもよいし、複数の開閉弁が設けられていてもよい。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１  空気ばねシステム
１１  空気ばね装置
１１ａ  第一空気ばね装置
１１ｂ  第二空気ばね装置
１１ｃ  第三空気ばね装置
１２  制御装置
１１１  コンプレッサ
１２１  空気溜め
１３１  空気ばね本体
１４１  補助空気室
１４２  第一補助空気室
１４３  第二補助空気室
１５１  レベリングバルブ
１６１  第一開閉弁
１６２  第二開閉弁
１６３  第三開閉弁
１６４  第四開閉弁
１６５  第五開閉弁
１６６  第六開閉弁
１６７  第七開閉弁
１６８  第八開閉弁
Ｗ１１１  コンプレッサ出口側管路
Ｗ１１２  空気溜め出口側管路
Ｗ１１３  本体入口側管路
Ｗ１２１  容量調整第一管路
Ｗ１２２  容量調整第二管路
Ｗ２２１  容量調整第三管路
Ｗ２２２  容量調整第四管路
Ｗ２３１  本体側部分管路
Ｗ２４１  第一部分管路
Ｗ２４２  第二部分管路
Ｗ２５１  補助空気室側部分管路
Ｗ３２１  容量調整第五管路
Ｗ３２２  容量調整第六管路
【図１】
2018105404.tif 000003
【図２】
2018105404.tif 000004
【図３】
2018105404.tif 000005
【図４】
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