(57)【要約】【課題】可変オリフィスが積層ゴムと干渉することを抑制可能な空気ばねを提供する。【解決手段】空気ばねは、外筒と、下面板と、ダイアフラムと、連結軸と、積層ゴムと、可変オリフィスとを有している。下面板は、外筒に対面する。ダイアフラムは、外筒と下面板とを連結し、外筒と下面板との間に第１空間を形成する。連結軸は、第１空間と連通する第２空間を内部に有する。積層ゴムは、下面板に対して外筒の反対側にあり、かつ連結軸を取り囲む。可変オリフィスは、第２空間内に少なくとも一部が配置され、かつ第２空間を通過する空気の流量を変化可能に構成されている。【選択図】図１
2019032058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、
前記外筒に対面する下面板と、
前記外筒と前記下面板とを連結し、前記外筒と前記下面板との間に第１空間を形成するダイアフラムと、
前記第１空間と連通する第２空間を内部に有する連結軸と、
前記下面板に対して前記外筒の反対側にあり、かつ前記連結軸を取り囲む積層ゴムと、
前記第２空間内に少なくとも一部が配置され、かつ前記第２空間を通過する空気の流量を変化可能に構成された可変オリフィスとを備えた、空気ばね。
【請求項２】
前記可変オリフィスは、前記連結軸の軸方向に対して交差する方向に設けられている、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記可変オリフィスを駆動可能に構成された駆動部をさらに備え、
前記連結軸には、前記第２空間に達し、かつ前記軸方向に対して垂直な方向に延在する貫通孔が設けられており、
前記貫通孔に、前記駆動部が設けられている、請求項２に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記外筒は、第１外周端部と、前記第１外周端部よりも前記軸方向の前記積層ゴム側にある第２外周端部とを含み、
前記軸方向に対して垂直であって、かつ前記第２外周端部を通る方向を左右方向とした場合、
前記貫通孔は、前記左右方向に延在している、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記軸方向に対して垂直であって、前記第１外周端部を通り、かつ前記左右方向に対して垂直な方向を前後方向とした場合、
前記前後方向における前記連結軸を構成する壁の厚みは、前記左右方向における前記壁の厚みよりも小さい、請求項４に記載の空気ばね。
【請求項６】
前記可変オリフィスは、前記積層ゴムに対して前記下面板の反対側に配置されている、請求項１または請求項２に記載の空気ばね。
【請求項７】
前記積層ゴムに対して前記下面板の反対側にある底板部と、
前記可変オリフィスを駆動可能に構成された駆動部とをさらに備え、
前記底板部には、第１凹部が設けられており、
前記駆動部は、前記第１凹部に設けられている、請求項６に記載の空気ばね。
【請求項８】
前記連結軸は、軸方向に対して垂直な方向に延在し、かつ前記底板部と前記積層ゴムとに挟まれたフランジ部を含み、
前記フランジ部には、前記第１凹部とともに第３空間を形成する第２凹部が設けられており、
前記駆動部は、前記第３空間に設けられている、請求項７に記載の空気ばね。
【請求項９】
前記連結軸には、前記第２空間と前記第３空間とを繋ぐ隙間が設けられている、請求項８に記載の空気ばね。
【請求項１０】
前記第３空間に対して前記可変オリフィスと反対側にあるシール部材をさらに備えた、請求項８または請求項９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。
【背景技術】
【０００２】
たとえば鉄道車両用のサスペンションとして空気ばねが利用されている。特開２０１１−１６２１５６号公報（特許文献１）には、走行速度に応じてオリフィス径を制御可能な空気ばねが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１１−１６２１５６号公報に記載の空気ばねは、固定オリフィスと、可変オリフィスとを有している。可変オリフィスは、連結軸の外側であって、かつ積層ゴムの内側に配置されている。そのため、空気ばねが取り付けられた車両の走行中に、可変オリフィスが積層ゴムと干渉する場合があった。
【０００５】
本発明の一態様の目的は、可変オリフィスが積層ゴムと干渉することを抑制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】
本発明の一態様に係る空気ばねは、外筒と、下面板と、ダイアフラムと、連結軸と、積層ゴムと、可変オリフィスとを備えている。下面板は、外筒に対面する。ダイアフラムは、外筒と下面板とを連結し、外筒と下面板との間に第１空間を形成する。連結軸は、第１空間と連通する第２空間を内部に有する。積層ゴムは、下面板に対して外筒の反対側にあり、かつ連結軸を取り囲む。可変オリフィスは、第２空間内に少なくとも一部が配置され、かつ第２空間を通過する空気の流量を変化可能に構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、可変オリフィスが積層ゴムと干渉することを抑制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】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る空気ばねの構成を示し、かつ図２のＩ−Ｉ線に沿った一部断面模式図である。
【図２】第１実施形態に係る空気ばねの構成を示す平面模式図である。
【図３】第１実施形態に係る空気ばねの構成を示し、かつ図２のＩＩＩ−ＩＩＩＩ線に沿った一部断面模式図である。
【図４】第１実施形態に係る空気ばねが有する可変オリフィスおよび駆動部の構成を示す斜視模式図である。
【図５】第１回転角における可変オリフィスと内壁面との関係を示す平面模式図である。
【図６】第２回転角における可変オリフィスと内壁面との関係を示す平面模式図である。
【図７】第２実施形態に係る空気ばねの構成を示し、かつ図９のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った一部断面模式図である。
【図８】図７の領域ＶＩＩＩの拡大図である。
【図９】第２実施形態に係る空気ばねの構成を示す平面模式図である。
【図１０】第１位置における可変オリフィスと内壁面との関係を示す平面模式図である。
【図１１】第２位置における可変オリフィスと内壁面との関係を示す平面模式図である。
【図１２】第２実施形態の第１変形例に係る空気ばねの構成を示す一部断面模式図である。
【図１３】第２実施形態の第２変形例に係る空気ばねにおいて、第１位置における可変オリフィスと内壁面との関係を示す平面模式図である。
【図１４】第２実施形態の第２変形例に係る空気ばねにおいて、第２位置における可変オリフィスと内壁面との関係を示す平面模式図である。
【図１５】スライド方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、動バネ定数と周波数との関係を示す図である。
【図１６】スライド方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、減衰係数と周波数との関係を示す図である。
【図１７】ロータリー方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、動バネ定数と周波数との関係を示す図である。
【図１８】ロータリー方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、減衰係数と周波数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態の説明］
以下、本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
（１）本発明の一態様に係る空気ばね１は、外筒３０と、下面板２０と、ダイアフラム４と、連結軸８と、積層ゴム５と、可変オリフィス７とを備えている。下面板２０は、外筒３０に対面する。ダイアフラム４は、外筒３０と下面板２０とを連結し、外筒３０と下面板２０との間に第１空間１１を形成する。連結軸８は、第１空間１１と連通する第２空間１２を内部に有する。積層ゴム５は、下面板２０に対して外筒３０の反対側にあり、かつ連結軸８を取り囲む。可変オリフィス７は、第２空間１２内に少なくとも一部が配置され、かつ第２空間１２を通過する空気の流量を変化可能に構成されている。
【００１１】
上記（１）に係る空気ばね１によれば、可変オリフィス７は、連結軸８の第２空間１２内に少なくとも一部が配置されている。これにより、可変オリフィス７と積層ゴム５との間隔を広く維持することができる。そのため、可変オリフィス７が連結軸８の外側に配置されている場合と比較して、可変オリフィス７が積層ゴム５と干渉することを抑制することができる。
【００１２】
（２）上記（１）に係る空気ばね１において、可変オリフィス７は、連結軸８の軸方向Ｚに対して交差する方向に設けられていてもよい。これにより、可変オリフィス７が積層ゴム５と干渉することをさらに抑制することができる。
【００１３】
（３）上記（２）に係る空気ばね１において、可変オリフィス７を駆動可能に構成された駆動部２をさらに備えていてもよい。連結軸８には、第２空間１２に達し、かつ軸方向Ｚに対して垂直な方向に延在する貫通孔８ｂが設けられていてもよい。貫通孔８ｂに、駆動部２が設けられていてもよい。これにより、駆動部２と積層ゴム５との間隔を広く維持することができる。そのため、駆動部２が連結軸８の外側に配置されている場合と比較して、駆動部２が積層ゴム５と干渉することを抑制することができる。
【００１４】
（４）上記（３）に係る空気ばね１において、外筒３０は、第１外周端部３２ｂと、第１外周端部３２ｂよりも軸方向Ｚの積層ゴム５側にある第２外周端部３２ａとを含んでいてもよい。軸方向Ｚに対して垂直であって、かつ第２外周端部３２ａを通る方向を左右方向Ｘとした場合、貫通孔８ｂは、左右方向Ｘに延在していてもよい。車両の進行方向の左右方向における積層ゴムの変位量は、車両の進行方向の前後方向における積層ゴムの変位量よりも小さい。そのため、貫通孔８ｂを左右方向Ｘに延在して設け、貫通孔８ｂに駆動部２を設けることにより、駆動部２が積層ゴム５に干渉することをさらに抑制することができる。
【００１５】
（５）上記（４）に係る空気ばね１において、軸方向Ｚに対して垂直であって、第１外周端部３２ｂを通り、かつ左右方向Ｘに対して垂直な方向を前後方向Ｙとした場合、前後方向Ｙにおける連結軸８を構成する壁の厚みＴ１は、左右方向Ｘにおける壁の厚みＴ２よりも小さくてもよい。これにより、連結軸８を構成する壁に貫通孔８ｂを設けた場合であっても、連結軸８の剛性が劣化することを抑制することができる。また左右方向Ｘにおいて積極的に連結軸８と干渉させることにより、左右方向Ｘにおいてバネ定数を非線形に変化させることができる。
【００１６】
（６）上記（１）または（２）に係る空気ばね１において、可変オリフィス１７は、積層ゴム５に対して下面板２０の反対側に配置されていてもよい。これにより、可変オリフィス１７を、積層ゴム５と連結軸８との間に配置する必要がなくなる。そのため、可変オリフィス７と積層ゴム５との間隔を広く維持することができる。結果として、可変オリフィス７が連結軸８と積層ゴム５との間に配置されている場合と比較して、可変オリフィス７が積層ゴム５と干渉することを抑制することができる。
【００１７】
（７）上記（６）に係る空気ばね１において、積層ゴム５に対して下面板２０の反対側にある底板部２４と、可変オリフィス１７を駆動可能に構成された駆動部２３とをさらに備えていてもよい。底板部２４には、第１凹部４１が設けられていてもよい。駆動部２３は、第１凹部４１に設けられていてもよい。これにより、空気ばね１の全体の体積を過度に大きくすることなく、可変オリフィス１７を駆動可能な駆動部２３を配置することができる。
【００１８】
（８）上記（７）に係る空気ばね１において、連結軸８は、軸方向Ｚに対して垂直な方向に延在し、かつ底板部２４と積層ゴム５とに挟まれたフランジ部２５を含んでいてもよい。フランジ部２５には、第１凹部４１とともに第３空間１３を形成する第２凹部４２が設けられていてもよい。駆動部２３は、第３空間１３に設けられていてもよい。これにより、空気ばね１の全体の体積を過度に大きくすることなく、可変オリフィス１７を駆動可能な駆動部２３を配置することができる。
【００１９】
（９）上記（８）に係る空気ばね１において、連結軸８には、第２空間１２と第３空間１３とを繋ぐ隙間４３が設けられていてもよい。これにより、可変オリフィス１７が、隙間４３内を移動することで、第２空間１２を通過する空気の流量を調整することができる。
【００２０】
（１０）上記（８）または（９）に係る空気ばね１において、第３空間１３に対して可変オリフィス１７と反対側にあるシール部材２１をさらに備えていてもよい。これにより、簡易な機構により、第３空間１３から空気が漏れることを抑制することができる。
［実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態の詳細について説明する。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。
【００２１】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る空気ばねの構成について説明する。
【００２２】
図１に示されるように、第１実施形態に係る空気ばね１は、外筒３０と、下面板２０と、ダイアフラム４と、積層ゴム５と、摺動板９と、連結軸８と、可変オリフィス７と、駆動部２と、ゴム座１０とを主に有している。外筒３０は、上面板３１と、外周部３２と、外筒ゴム３３とを主に有している。下面板２０は、外筒３０の上面板３１に対面している。外周部３２は、上面板３１に連なり、かつ上面板３１よりも外周側に位置している。外周部３２の内側面には外筒ゴム３３が取り付けられている。外筒ゴム３３の一部は、ダイアフラム４の一部と接している。
【００２３】
ダイアフラム４は、筒状であり、外筒３０と下面板２０とを連結する。ダイアフラム４は、外筒３０の上面板３１と、下面板２０との間に第１空間１１を形成する。下面板２０は、筒状であり、内壁面２０ｂと外壁面２０ａとを有する。ダイアフラム４は、上面板３１の側面３４と、下面板２０の外壁面２０ａとに接している。第１空間１１には、圧縮空気が充填される。摺動板９は、上面板３１の下面において、上面板３１に取り付けられている。
【００２４】
連結軸８は、筒状であり、第２空間１２を内部に有する。言い換えれば、連結軸８は、第２空間１２を取り囲むように設けられている。第２空間１２は、第１空間１１と連通する。連結軸８は、車両に配置される補助空気室（図示せず）と連結可能に構成されている。連結軸８の内部空間である第２空間１２は、第１空間１１と補助空気室とを連通可能に構成されている。連結軸８の上端部は、下面板２０の内壁面２０ｂに取り囲まれていてもよい。
【００２５】
積層ゴム５は、下面板２０の下側に配置されている。言い換えれば、積層ゴム５は、下面板２０に対して、上面板３１とは反対側に位置している。積層ゴム５は、連結軸８を取り囲む。積層ゴム５は、ゴムと金属板とが軸方向Ｚに交互に積層されて構成されている。積層ゴム５は、軸方向Ｚの衝撃を緩衝可能に構成された緩衝材である。ゴム座１０は、下面板２０の外周側に配置されている。ゴム座１０は、下面板２０の外壁面２０ａに接していてもよい。ゴム座１０は、第１空間１１の外側においてダイアフラム４と接している。
【００２６】
可変オリフィス７は、第２空間１２内に少なくとも一部が配置されている。可変オリフィス７は、たとえば連結軸８の軸方向Ｚに対して交差する方向に設けられている。可変オリフィス７は、連結軸８の軸線Ａと交差する。可変オリフィス７は、第２空間１２を通過する空気の流量を変化可能に構成されている。駆動部２は、可変オリフィス７を駆動可能に構成されている。これにより、可変オリフィス７は、連結軸８の内部に形成された第２空間１２の断面積を変化させることができる。駆動部２は、可変オリフィス７よりも外側に設けられている。駆動部２は、可変オリフィス７と結合している。
【００２７】
図２に示されるように、外筒３０は、平面視において、略円形を有している。図２の上下方向は、車両の前後方向Ｙである。前後方向とは、車両が進行する方向である。図２の左右方向は、車両の左右方向Ｘである。車両の左右方向とは、車両の進行方向に対して垂直な方向である。図１、図２および図３に示されるように、外筒３０は、第１外周端部３２ｂと、第２外周端部３２ａとを含んでいる。第２外周端部３２ａは、第１外周端部３２ｂよりも軸方向Ｚの下側にある。言い換えれば、第２外周端部３２ａは、第１外周端部３２ｂよりも軸方向Ｚの積層ゴム５側にある。
【００２８】
図１および図２に示されるように、第２外周端部３２ａは、左右方向における外筒３０の端部である。言い換えれば、左右方向Ｘは、軸方向Ｚに対して垂直であって、かつ第２外周端部３２ａを通る方向である。図２および図３に示されるように、第１外周端部３２ｂは、前後方向における外筒３０の端部である。言い換えれば、前後方向Ｙは、軸方向Ｚに対して垂直であって、第１外周端部３２ｂを通り、かつ左右方向Ｘに対して垂直な方向である。
【００２９】
図１に示されるように、連結軸８には、第２空間１２に達し、かつ軸方向Ｚに対して垂直な方向に延在する貫通孔８ｂが設けられていてもよい。連結軸８は、第２空間１２を形成する内壁面８ａと、内壁面８ａの反対側の外壁面８ｃとを有する。貫通孔８ｂは、内壁面８ａおよび外壁面８ｃの双方に開口する。貫通孔８ｂは、左右方向Ｘに延在していてもよい。貫通孔８ｂは、軸方向Ｚに対して交差する方向に延在している。貫通孔８ｂに、駆動部２が設けられる。
【００３０】
図１および図３に示されるように、前後方向Ｙにおける連結軸８を構成する壁部の厚みＴ１は、左右方向Ｘにおける壁部の厚みＴ２よりも小さくてもよい。連結軸８を構成する壁部は、前後方向Ｙよりも左右方向Ｘに張り出している。軸方向Ｚに対して垂直な平面において、左右方向Ｘの連結軸８を構成する壁部の厚みは、前後方向Ｙの連結軸８を構成する壁部の厚みよりも大きい。左右方向Ｘにおける連結軸８を構成する壁面と積層ゴム５と間の隙間は、前後方向Ｙにおける連結軸８を構成する壁面と積層ゴム５と間の隙間よりも小さくてもよい。連結軸８の下端部は、積層ゴム５よりも軸方向Ｚの下側にあってもよい。図１に示されるように、連結軸８の下端部を構成する壁面の厚みＴ３は、積層ゴム５に囲まれた領域において連結軸８を構成する壁の厚みＴ１よりも小さくてもよい。
【００３１】
積層ゴム５の下側には底板部２４が設けられている。底板部２４の中央付近には貫通孔２４ａが設けられている。連結軸８の下端部は、貫通孔２４ａに挿入されている。連結軸８は、底板部２４に装着されている。底板部２４は、締結部２２によって連結軸８に固定されている。締結部２２は、貫通孔２４ａの外周側に設けられている。連結軸８と底板部２４との間には、シール部材２１が配置されている。シール部材２１は、締結部２２よりも外周側に設けられている。
【００３２】
図４に示されるように、可変オリフィス７には、一対の第１溝７ａと、一対の第２溝７ｂとが設けられていてもよい。第１溝７ａと、第２溝７ｂとは、周方向に交互に配置されている。具体的には、第１溝７ａは、０°および１８０°の位置に形成されており、第２溝７ｂは、９０°および２７０°の位置に形成されている。第１溝７ａおよび第２溝７ｂの各々は、たとえば円弧を有する曲面により形成されている。第１溝７ａを形成する曲面の曲率半径は、第２溝７ｂを形成する曲面の曲率半径よりも大きい。
【００３３】
図４に示されるように、駆動部２は、たとえば支持部２ａと、カップリング部２ｂとを有する。カップリング部２ｂは、可変オリフィス７に固定されている。駆動部２は、たとえば回転アクチュエータである。カップリング部２ｂは、回転可能に構成されている。カップリング部２ｂが回転することで、可変オリフィス７がカップリング部２ｂとともに回転する。可変オリフィス７は、軸方向Ｚに対して垂直な直線の周りに回転可能である。同様に、カップリング部２ｂは、軸方向Ｚに対して垂直な直線の周りに回転可能である。可変オリフィス７およびカップリング部２ｂの各々は、軸方向Ｚに対して交差する直線の周りに回転可能である。
【００３４】
図５に示されるように、可変オリフィス７の回転角が０°の場合（第１回転角）、第１溝７ａの長手方向が軸方向Ｚと平行であり、かつ第２溝７ｂの長手方向が軸方向Ｚに対して垂直となるように可変オリフィス７が配置される。第２溝７ｂの長手方向は、たとえば前後方向Ｙである。この場合、第１溝７ａと内壁面８ａとによって形成される空間を通って空気が流れる。第１溝７ａを形成する曲面の曲率半径Ｒ１は、たとえば８ｍｍである。
【００３５】
図６に示されるように、可変オリフィス７の回転角が９０°の場合（第２回転角）、第２溝７ｂの長手方向が軸方向Ｚと平行であり、かつ第１溝７ａの長手方向が軸方向Ｚに対して垂直となるように可変オリフィス７が配置される。第１溝７ａの長手方向は、たとえば前後方向Ｙである。この場合、第２溝７ｂと内壁面８ａとによって形成される空間を通って空気が流れる。第２溝７ｂを形成する曲面の曲率半径Ｒ２は、たとえば６．５ｍｍである。第１回転角の場合における第２空間１２の流量は、第２回転角の場合における第２空間１２の流量よりも大きい。以上のように、可変オリフィス７の回転角を変更することで、第２空間１２を通過する空気の流量を変えることができる。
【００３６】
次に、第１実施形態に係る空気ばねの作用効果について説明する。
第１実施形態に係る空気ばね１によれば、可変オリフィス７は、連結軸８の第２空間１２内に少なくとも一部が配置されている。これにより、可変オリフィス７と積層ゴム５との間隔を広く維持することができる。そのため、可変オリフィス７が連結軸８の外側に配置されている場合と比較して、可変オリフィス７が積層ゴム５と干渉することを抑制することができる。
【００３７】
また第１実施形態に係る空気ばね１によれば、可変オリフィス７は、連結軸８の軸方向Ｚに対して交差する方向に設けられている。これにより、可変オリフィス７が積層ゴム５と干渉することをさらに抑制することができる。
【００３８】
さらに第１実施形態に係る空気ばね１によれば、可変オリフィス７を駆動可能に構成された駆動部２をさらに有している。連結軸８には、第２空間１２に達し、かつ軸方向Ｚに対して垂直な方向に延在する貫通孔８ｂが設けられている。貫通孔８ｂに、駆動部２が設けられている。これにより、駆動部２と積層ゴム５との間隔を広く維持することができる。そのため、駆動部２が連結軸８の外側に配置されている場合と比較して、駆動部２が積層ゴム５と干渉することを抑制することができる。
【００３９】
さらに第１実施形態に係る空気ばね１によれば、外筒３０は、第１外周端部３２ｂと、第１外周端部３２ｂよりも軸方向Ｚの積層ゴム５側にある第２外周端部３２ａとを含んでいる。軸方向Ｚに対して垂直であって、かつ第２外周端部３２ａを通る方向を左右方向Ｘとした場合、貫通孔８ｂは、左右方向Ｘに延在していてもよい。車両の進行方向の左右方向における積層ゴムの変位量は、車両の進行方向の前後方向における積層ゴムの変位量よりも小さい。そのため、貫通孔８ｂを左右方向Ｘに延在して設け、貫通孔８ｂに駆動部２を設けることにより、駆動部２が積層ゴム５に干渉することをさらに抑制することができる。
【００４０】
さらに第１実施形態に係る空気ばね１によれば、軸方向Ｚに対して垂直であって、第１外周端部３２ｂを通り、かつ左右方向Ｘに対して垂直な方向を前後方向Ｙとした場合、前後方向Ｙにおける連結軸８を構成する壁の厚みＴ１は、左右方向Ｘにおける壁の厚みＴ２よりも小さい。これにより、連結軸８を構成する壁に貫通孔８ｂを設けた場合であっても、連結軸８の剛性が劣化することを抑制することができる。また左右方向Ｘにおいて積極的に連結軸８と干渉させることにより、左右方向Ｘにおいてバネ定数を非線形に変化させることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る空気ばねの構成について説明する。第２実施形態に係る空気ばねの構成は、スライド駆動機構を用いて第２空間の流量を変化させている点において、第１実施形態に係る空気ばねの構成と異なっており、それ構成以外については、第１実施形態に係る空気ばねの構成と概ね同様である。以下においては、第１実施形態に係る空気ばねの構成と異なる点を中心に説明する。
【００４２】
図７に示されるように、可変オリフィス１７と、可変オリフィス１７を駆動可能に構成された駆動部２３とは、軸方向Ｚにおいて、積層ゴム５の下側に配置されていてもよい。言い換えれば、可変オリフィス１７および駆動部２３は、積層ゴム５に対して下面板２０の反対側に配置されていてもよい。駆動部２３は、たとえば直動ソレノイドである。駆動部２３は、たとえば直動部２３ａと、支持部２３ｂと、接続部２３ｃとを有している。直動部２３ａは、軸方向Ｚに対して垂直な平面内を移動可能に構成されている。接続部２３ｃは、可変オリフィス１７と直動部２３ａとの間に取り付けられている。可変オリフィス１７は、直動部２３ａおよび接続部２３ｃとともに移動可能である。可変オリフィス１７と、直動部２３ａと、接続部２３ｃとは、空気ばねが取り付けられる車両の進行方向に対して垂直な左右方向Ｘに移動可能であってもよい。
【００４３】
第２実施形態に係る空気ばね１は、積層ゴム５の下側に、底板部２４を有している。底板部２４は、積層ゴム５に対して下面板２０の反対側にある。底板部２４は、第２空間１２を取り囲むように配置されている。底板部２４は、連結軸８の一部であってもよいし、連結軸８とは別の部材であってもよい。底板部２４には、第１凹部４１が設けられている。第１凹部４１は、底板部２４の上面に開口している。
【００４４】
連結軸８は、本体部２６と、フランジ部２５とを有している。本体部２６は、内壁面８ａを構成する。フランジ部２５は、本体部２６の外側に位置する。フランジ部２５は、本体部２６と一体となっていてもよいし、本体部２６とは別の部材であってもよい。フランジ部２５は、軸方向Ｚに対して垂直な方向に延在している。フランジ部２５は、底板部２４と積層ゴム５とに挟まれている。フランジ部２５には、第２凹部４２が設けられている。第２凹部４２は、フランジ部２５の下面に開口する。第２凹部４２は、第１凹部４１とともに第３空間１３を形成する。第２凹部４２は、フランジ部２５から本体部２６にかけて設けられていてもよい。底板部２４は、締結部２２によって、連結軸８のフランジ部２５に取り付けられている。
【００４５】
駆動部２３は、第１凹部４１に設けられていてもよいし、第２凹部４２に設けられていてもよい。駆動部２３は、第１凹部４１および第２凹部４２により形成される第３空間１３に設けられていてもよい。具体的には、駆動部２３を構成する直動部２３ａと、支持部２３ｂと、接続部２３ｃとが、第３空間１３に設けられている。第１凹部４１および第２凹部４２により形成される第３空間１３は、左右方向Ｘに延在している。
【００４６】
図８は、図７の領域ＶＩＩＩの拡大図である。図８に示されるように、連結軸８には、第２空間１２と第３空間１３とを繋ぐ隙間４３が設けられていてもよい。可変オリフィス１７は、隙間４３を貫通するように隙間４３の内部に配置されている。可変オリフィス１７は、軸方向Ｚに対して交差する方向に沿って、隙間４３内を移動可能に構成されている。可変オリフィス１７は、連結軸８の一部を構成する本体部２６から離間していてもよい。可変オリフィス１７は、連結軸８の一部を構成する底板部２４から離間していてもよい。第２空間１２と第３空間１３とを繋ぐ隙間４３は、たとえば左右方向Ｘに貫通している。
【００４７】
図７および図９に示されるように、第２実施形態に係る空気ばね１は、シール部材２１をさらに有している。シール部材２１は、第３空間１３に対して可変オリフィス１７と反対側にある。図９に示されるように、シール部材２１は、略リング状であってもよい。図９に示されるように、軸方向Ｚに平行な方向から見て、シール部材２１は、連結軸８の内壁面８ａを取り囲む。シール部材２１は、可変オリフィス１７および駆動部２３を取り囲んでいてもよい。駆動部２３は、内壁面８ａとシール部材２１との間にある。
【００４８】
図９に示されるように、軸方向Ｚに平行な方向から見て、可変オリフィス１７は、たとえば略正方形状の板である。可変オリフィス１７の形状は、たとえば正方形であるが、正方形に限定されない。可変オリフィス１７の形状は、たとえば長方形であってもよし、多角形であってもよいし、円形であってもよい。可変オリフィス１７の面積は、連結軸８の内壁面８ａに囲まれた領域の面積（言い換えれば、第２空間１２の断面積）よりも大きくてもよい。可変オリフィス１７は、軸線Ａと交差するように配置されていてもよい。連結軸８の内壁面８ａに囲まれた領域のうち、可変オリフィス１７から露出している部分において空気が流れる。言い換えれば、空気が流れる領域は、連結軸８の内壁面８ａに囲まれた領域のうち、可変オリフィス１７によって遮られていない部分である。
【００４９】
図１０に示されるように、軸方向Ｚに対して垂直な方向において、可変オリフィス１７が第１位置にある場合、可変オリフィス１７は、内壁面８ａに囲まれて形成される円の直径の約３／４の部分を覆っている。言い換えれば、当該円の直径の残りの１／４の部分（図１０において、ドットパターンで示される部分）は、可変オリフィス１７から露出している。可変オリフィス１７が第１位置にある場合において、連結軸８の内壁面８ａに囲まれた領域のうち、可変オリフィス１７から露出している部分の面積は、たとえば直径１６ｍｍの円の面積と同程度である。
【００５０】
図１１に示されるように、軸方向Ｚに対して垂直な方向において、可変オリフィス１７が第２位置にある場合、可変オリフィス１７は、内壁面８ａに囲まれて形成される円の直径の約７／８の部分を覆っている。言い換えれば、当該円の直径の残りの１／８の部分（図１１において、ドットパターンで示される部分）は、可変オリフィス１７から露出している。可変オリフィス１７から露出している部分の面積は、たとえば直径１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下の円の面積と同程度である。
【００５１】
以上のように、駆動部２３の直動部２３ａを、軸線Ａに対して垂直な平面内において移動させることにより、可変オリフィス１７を当該平面内において移動させる。これにより、可変オリフィス１７によって、内壁面８ａに囲まれた領域を遮る部分の面積を変えることができる。結果として、第２空間１２を通過する空気の流量を変えることができる。なお、駆動部２３への配線が断線した場合に、図１０に示す状態に戻るように、駆動部２３が設定されていてもよい。
【００５２】
次に、第２実施形態に係る空気ばねの第１変形例について説明する。
図１２に示されるように、可変オリフィス１７が、空気ばねが取り付けられる車両の進行方向に対して平行な前後方向Ｙに移動可能であってもよい。この場合、可変オリフィス１７と駆動部２３とは、外筒３０の第１外周端部３２ｂと軸線Ａとを通る直線と平行な直線上に配置されている。外筒３０の第１外周端部３２ｂと軸線Ａとを通る直線は、前後方向Ｙに平行な直線である。第１凹部４１および第２凹部４２により形成される第３空間１３は、前後方向Ｙに延在している。第２空間１２と第３空間１３とを繋ぐ隙間４３（図８参照）は、前後方向Ｙに貫通している。
【００５３】
なお上記においては、可変オリフィス１７が、空気ばねが取り付けられる車両の進行方向に対して垂直な左右方向Ｘまたは前後方向Ｙに移動可能な場合について説明したが、可変オリフィス１７の移動方向は、左右方向Ｘまたは前後方向Ｙに限定されない。可変オリフィス１７は、軸線Ａに対して交差する方向に移動可能であればよい。たとえば可変オリフィス１７は、左右方向Ｘおよび前後方向Ｙの各々に対して傾斜する方向であってもよい。また上記においては、可変オリフィス１７をスライドさせるための駆動部２３は直動ソレノイドである場合について説明したが、駆動部２３は直動ソレノイドに限定されない。駆動部２３は、たとえばエアシリンダ等であってもよい。
【００５４】
次に、第２実施形態に係る空気ばねの第２変形例について説明する。
図１３に示されるように、可変オリフィス１７は、第１貫通孔１７ａと、第２貫通孔１７ｂとを有していてもよい。軸方向Ｚから見て、第１貫通孔１７ａは、たとえば略円形である。第１貫通孔１７ａの直径は、たとえば１２ｍｍである。軸方向Ｚから見て、第２貫通孔１７ｂは、たとえば細長い形状を有しており、特定的には、たとえば円を一方向に引き伸ばした形状（略長方形）を有している。直動部２３ａの可動方向（図１３の左右方向）において、第２貫通孔１７ｂの幅は、たとえば３ｍｍである。第１貫通孔１７ａは、たとえば駆動部２３と第２貫通孔１７ｂとの間に設けられている。
【００５５】
図１３に示されるように、可変オリフィス１７が第１位置にある場合、第１貫通孔１７ａおよび第２貫通孔１７ｂ（図１３のドットパターンで示される部分）は、空気流路となる。第２変形例の空気ばねには、たとえばガイド１８が設けられている。ガイド１８は、たとえば可変オリフィス１７の両側に設けられており、可変オリフィス１７の移動方向を規定する。ガイド１８は、たとえば含油プラスチック製である。これにより、可変オリフィス１７とガイド１８との間の摺動性を向上することができる。結果として、可変オリフィス１７とガイド１８との摺動によって摩耗粉が発生することを抑制することができる。
【００５６】
図１４に示されるように、可変オリフィス１７が第２位置にある場合において、可変オリフィス１７は、ストッパ４４に接触しないように構成されている。これにより、可変オリフィス１７とストッパ４４との接触によって摩耗粉が発生することを抑制することができる。たとえばソレノイドのストロークエンドが第２位置となるように駆動部を配置することにより、ストッパ４４を使用することなく、可変オリフィス１７の移動範囲を制御することができる。可変オリフィス１７が第２位置にある場合において、第１貫通孔１７ａ（図１４のドットパターンで示される部分）は、空気流路となる。第２貫通孔１７ｂは、連結軸８の内壁面８ａに囲まれた領域と重ならないため空気流路とならない。つまり、可変オリフィス１７が第２位置にある場合、第１貫通孔１７ａのみが空気流路となる。以上のようにして、空気流路の断面積を変化させてもよい。
【００５７】
次に、第２実施形態に係る空気ばねの作用効果について説明する。
第２実施形態に係る空気ばね１によれば、可変オリフィス１７は、積層ゴム５に対して下面板２０の反対側に配置されている。これにより、可変オリフィス１７を、積層ゴム５と連結軸８との間に配置する必要がなくなる。そのため、可変オリフィス７と積層ゴム５との間隔を広く維持することができる。結果として、可変オリフィス７が連結軸８と積層ゴム５との間に配置されている場合と比較して、可変オリフィス７が積層ゴム５と干渉することを抑制することができる。
【００５８】
また第２実施形態に係る空気ばね１によれば、積層ゴム５に対して下面板２０の反対側にある底板部２４と、可変オリフィス１７を駆動可能に構成された駆動部２３とをさらに有している。底板部２４には、第１凹部４１が設けられている。駆動部２３は、第１凹部４１に設けられている。これにより、空気ばね１の全体の体積を過度に大きくすることなく、可変オリフィス１７を駆動可能な駆動部２３を配置することができる。
【００５９】
さらに第２実施形態に係る空気ばね１によれば、連結軸８は、軸方向Ｚに対して垂直な方向に延在し、かつ底板部２４と積層ゴム５とに挟まれたフランジ部２５を含んでいる。フランジ部２５には、第１凹部４１とともに第３空間１３を形成する第２凹部４２が設けられている。駆動部２３は、第３空間１３に設けられている。これにより、空気ばね１の全体の体積を過度に大きくすることなく、可変オリフィス１７を駆動可能な駆動部２３を配置することができる。
【００６０】
さらに第２実施形態に係る空気ばね１によれば、連結軸８には、第２空間１２と第３空間１３とを繋ぐ隙間４３が設けられている。これにより、可変オリフィス１７が、隙間４３内を移動することで、第２空間１２を通過する空気の流量を調整することができる。
【００６１】
さらに第２実施形態に係る空気ばね１によれば、第３空間１３に対して可変オリフィス１７と反対側にあるシール部材２１をさらに有している。これにより、簡易な機構により、第３空間１３から空気が漏れることを抑制することができる。また隙間４３を通じて第２空間１２から第３空間１３に空気が流れてくる場合に、第３空間１３から空気が漏れることをさらに抑制することができる。
【実施例】
【００６２】
次に、減衰力切り替え効果の確認実験について説明する。まず、減衰力切り替え機構を接続した空気バネを、３００ｋＮ疲労試験機に補助空気室８５リットルを接続した状態で設置した。空気バネを高さ２１０ｍｍとなるよう設定した。バネ上荷重８トン相当の内圧を空気バネに封入した。空気バネを以下の加振条件で上下に加振し、上下荷重および変位を測定した。動荷重と変位のリサージュより、動バネ定数及び減衰係数を算出した。加振条件の波形は、正弦波とした。加振条件の周波数は、０．５Ｈｚから４．０Ｈｚとした。加振条件の振幅は、±２．５ｍｍ、±５．０ｍｍおよび±７．５ｍｍとした。なお、φ１２ｍｍおよびφ１６ｍｍのオリフィス径を有する円形の固定絞り機構を接続した空気バネについても同じ条件にて試験を実施した。
【００６３】
図１５は、スライド方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、動バネ定数と周波数との関係を示す図である。図１６は、スライド方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、減衰係数と周波数との関係を示す図である。
【００６４】
図１５に示されるように、同じ絞り形式で比較すると、絞り径が大きい方が、動バネ定数が小さくなっている。また同じ絞り径で比較すると、固定絞りの方が、スライド型よりも動バネ定数が小さくなっている。図１６に示されるように、同じ絞り形式で比較すると、低い周波数では、絞り径が大きい方が、減衰係数が小さくなっている。また同じ絞り径で比較すると、低い周波数では、固定絞りの方が、スライド型よりも減衰係数が小さくなっている。以上の結果より、スライド型の長円に類似したオリフィス形状は、固定型の円形のオリフィス形状に比べて有効径が小さくなっていることが分かる。よって、空気流路の断面積を更に大きくすることで、スライド型絞りを固定絞り相当の減衰力に近づけることが出来ると考えられる。
【００６５】
図１７は、ロータリー方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、動バネ定数と周波数との関係を示す図である。図１８は、ロータリー方式の絞り機構を有する空気ばねにおいて、減衰係数と周波数との関係を示す図である。
【００６６】
図１７に示されるように、同じ絞り形式で比較すると、絞り径が大きい方が、動バネ定数が小さくなっている。また同じ絞り径で比較すると、固定絞りの方が、ロータリー型よりも動バネ定数が小さくなっている。図１８に示されるように、同じ絞り形式で比較すると、低い周波数では、絞り径が大きい方が、減衰係数が小さくなっている。また同じ絞り径で比較すると、低い周波数では、固定絞りの方が、ロータリー型よりも減衰係数が小さくなっている。スライド方式と同様、各振幅において、ロータリー方式の減衰係数は、固定絞り（オリフィス絞り）と比較して大きな減衰係数を示している。そのため、空気流路の断面積を更に大きくすることで、スライド型絞りを固定絞り相当の減衰力に近づけることが出来ると考えられる。またロータリー方式は、スライド方式よりも大きな減衰係数の値を示している。ロータリー方式では、絞りとなる空気流路の長さがスライド方式よりも長く、絞り効果はより大きくなると予想される。そのため、ロータリー方式の方が、スライド方式よりも大きな減衰力（減数係数）が発生しているものと考えられる。
【００６７】
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て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。
【符号の説明】
【００６８】
１  空気ばね
２，２３  駆動部
２ａ，２３ｂ  支持部
２ｂ  カップリング部
４  ダイアフラム
５  積層ゴム
７，１７  可変オリフィス
７ａ  第１溝
７ｂ  第２溝
８  連結軸
８ａ，２０ｂ  内壁面
８ｂ，２４ａ  貫通孔
８ｃ，２０ａ  外壁面
９  摺動板
１０  ゴム座
１１  第１空間
１２  第２空間
１３  第３空間
１７ａ  第１貫通孔
１７ｂ  第２貫通孔
１８  ガイド
２０  下面板
２１  シール部材
２２  締結部
２３ａ  直動部
２３ｃ  接続部
２４  底板部
２５  フランジ部
２６  本体部
３０  外筒
３１  上面板
３２  外周部
３２ａ  第２外周端部
３２ｂ  第１外周端部
３３  外筒ゴム
３４  側面
４１  第１凹部
４２  第２凹部
４３  隙間
４４  ストッパ
Ａ  軸線
Ｒ１，Ｒ２  曲率半径
Ｔ１，Ｔ２  厚み
Ｘ  左右方向
Ｙ  前後方向
Ｚ  軸方向
【図１】
2019032058.tif 000003
【図２】
2019032058.tif 000004
【図３】
2019032058.tif 000005
【図４】
2019032058.tif 000006
【図５】
2019032058.tif 000007
【図６】
2019032058.tif 000008
【図７】
2019032058.tif 000009
【図８】
2019032058.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019032058.tif 000012
【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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