(57)【要約】  第１支持部材（１０）と、第１支持部材（１０）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（２０）と、第１支持部材（１０）と第２支持部材（２０）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（５０）と、ダイアフラム（５０）の変形に応じて変形可能に設けられている部屋（３，４）とを備え、部屋（３，４）の内部には流体（５）が配置されている。これにより、減衰作用が大きくかつ構造が簡易な空気ばね（１，２）を得ることができる。
2015125365.tif 000002
【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、
前記ダイアフラムの変形に応じて変形可能に設けられている部屋とを備え、
前記部屋の内部には流体が配置されている、空気ばね。
【請求項２】
前記第１支持部材は車体を搭載可能に設けられており、
前記部屋は、前記第１支持部材と隣接するように設けられている、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記部屋は、前記ダイアフラムの変形に応じて変化可能な第１の部屋と、前記第１の部屋と連通した第２の部屋とを含み、
前記第１の部屋と前記第２の部屋とは、前記流体が前記第１の部屋と前記第２の部屋との間を相互に移動可能に接続されている、請求項１または請求項２に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記第１の部屋と前記第２の部屋とは、前記主荷重方向から見たときに、前記ダイアフラムの中心から見て異なる方向に配置されており、
前記第１の部屋と前記第２の部屋とを繋ぐ流通路をさらに備える、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記第１の部屋と前記第２の部屋とは、前記主荷重方向から見たときに重なるように配置されており、
前記第１の部屋は前記第１支持部材に対して前記ダイアフラム側に設けられているとともに、前記第２の部屋は前記第１支持部材を挟んで前記第１の部屋と対向するように設けられており、
前記第１支持部材には前記第１の部屋と前記第２の部屋とを繋ぐ流通孔が設けられている、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項６】
前記主荷重方向から見たときに、前記ダイアフラムの全周に渡って前記部屋が設けられている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の空気ばね。
【請求項７】
前記主荷重方向から見たときに、前記ダイアフラムの中心から見て異なる方向にそれぞれ前記部屋が配置されている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばねに関し、特に、鉄道車両において車体の変動を十分に減衰することができる空気ばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両においては、車両の走行時に車体に負荷される衝撃や振動を軽減・減衰するため、車両本体と台車との間に空気ばねが配置される。空気ばねは、車両本体側に接続される上面板と、その下方に配置される下面板と、上面板と下面板とを接続するように配置されるゴム製のダイアフラムなどを主に備え、ダイアフラムの弾性変形によって走行時における衝撃や振動を軽減することができる。【０００３】
従来の空気ばねは空気絞りを介して補助タンクと連通されている。空気ばねおよび補助タンクの内部に封入されている気体が空気絞りを通じて両者の間を移動するときの抵抗によって、空気ばねは走行時における衝撃や振動を減衰し、抑制することができる。【０００４】
特開２０１１−１６２１５６号公報には、台車と車体との間に配置する空気ばねとその空気ばねの制御装置を組み合わせた車両の空気ばね装置が記載されている。空気ばねにはその内室と外部の補助空気室との間の空気通路に駆動源を含む可変の空気絞りが設けられており、制御装置は車両の走行地点と走行速度に応じて当該可変の空気絞りを制御することができる。この空気ばねにおいて、空気絞りを介して連通されたダイアフラム内の空間と積層ゴムの内部空間は、給気管を通じて補助空気室の内部空間に繋がっており、空気絞りを通じた空気の流通抵抗により車体の揺れ等に対する減衰作用を生じさせることができることが記載されている。また、減衰作用を高めるためにダンパーが付設された空気ばねが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、空気絞りを用いて減衰作用を生じさせる従来の空気ばねよりも、大きな減衰作用を生じさせ得る空気ばねが求められている。また、ダンパー等が付設されている従来の空気ばねは、ダンパー等を内部に付設する必要があり、全体構造が複雑でかつ大型化するという問題があった。【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、従来の空気ばねと比べて、構造が簡易でありながら減衰作用が大きい空気ばねを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空気ばねは、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、ダイアフラムの変形に応じて変形可能に設けられている部屋とを備え、部屋の内部には流体が配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の空気ばねと比べて、構造が簡易でありながら減衰作用が大きい空気ばねを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る空気ばねの断面図である。
【図２】図１に示す空気ばねの上面図である。
【図３】実施の形態１に係る空気ばねの動作を説明するための断面図である。
【図４】図３に示す空気ばねの上面図である。
【図５】実施の形態１に係る空気ばねの変形例である。
【図６】実施の形態２に係る空気ばねの断面図である。
【図７】図６に示す空気ばねの上面図である。
【図８】実施の形態２に係る空気ばねの動作を説明するための断面図である。
【図９】実施の形態２に係る空気ばねの変形例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
[本願発明の実施形態の説明]
はじめに、本発明の実施の形態の概要を列挙する。
【００１３】
（１）本実施の形態に係る空気ばね１，２は、第１支持部材（１０）と、第１支持部材（１０）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（２０）と、第１支持部材（１０）と第２支持部材（２０）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５０と、ダイアフラム５０の変形に応じて変形可能に設けられている部屋（３，４）とを備え、部屋（３，４）の内部には流体５が配置されている。
【００１４】
ここで、ダイアフラム５０の変形とは、任意の方向において第１支持部材（１０）と第２支持部材（２０）との相対的な位置関係が変化する際にこれに伴って生じるものであり、たとえば上記主荷重方向に沿った方向や、主荷重方向に垂直な方向等において生じるものが挙げられる。
【００１５】
このようにすれば、ダイアフラム５０の変形に応じて部屋が変形する際に、部屋の内部に入れられている流体５は部屋の内部を移動する。この際、流体５は部屋の壁部に押圧されて抵抗力を与えるため、当該抵抗力により部屋の変形を抑制する力が働く。その結果部屋３，４を変形させていたダイアフラム５０においてもその変形は抑制されることになり、空気ばね１、２の減衰作用を高めることができる。また、空気ばね１，２は、内部に流体５が配置されている部屋３，４を備えていればよいため、構造が簡易である。
【００１６】
さらにこのとき、ダイアフラム５０と部屋との相対的な位置関係を適宜選択すれば、ダイアフラム５０の変形の方向に依らず減衰作用を生じさせることや、ダイアフラム５０の特定の方向における変形に対して、特に減衰作用を高めることができる。
【００１７】
（２）本実施の形態に係る空気ばねにおいて、第１支持部材（１０）は車体を搭載可能に設けられており、部屋（３，４）は第１支持部材（１０）と隣接するように設けられているのが好ましい。
【００１８】
この場合、台車は第２支持部材（２０）と接続されることになる。台車に対して車体が相対的に移動すると、第１支持部材（１０）は車体に従って台車（言い換えると第２支持部材（２０））に対して相対的に移動する。この結果、ダイアフラム５０は第１支持部材（１０）の移動によって変形する。そのため、上記のように第１支持部材（１０）と隣接するように部屋を構成すれば、部屋が第２支持部材（２０）と隣接するように構成されている場合と比べて、台車に対する車体の相対的な移動に伴うダイアフラム５０の変形量をそのまま部屋の壁部への押圧の強さに直接的に変換させることができる。そのため、台車に対する車体の相対的な移動をより効果的に抑制することができる。
【００１９】
（３）本実施の形態に係る空気ばねにおいて、部屋は、ダイアフラム５０の変形に応じて変化可能な第１の部屋３と、第１の部屋３と連通した第２の部屋４とを含み、第１の部屋３と第２の部屋４とは、流体５が第１の部屋３と第２の部屋４との間を相互に移動可能に接続されているのが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、ダイアフラム５０に生じた変形に応じて少なくとも第１の部屋３が変形する際、たとえば第１の部屋３の体積が減少すると、第１の部屋３内の流体５の一部は第１の部屋３の壁部によって押圧され第２の部屋４に押し出される。このとき、流体５の移動は抵抗を伴うため、当該抵抗はダイアフラム５０の変形に対する減衰力として作用する。その後、第１の部屋３の変形が解消され、第１の部屋３の体積が回復（増大）すると第２の部屋４に押し込まれた流体５は第１の部屋３に再び流入する。逆に、ダイアフラム５０の変形に応じて第１の部屋３内の体積が増大すると、第１の部屋３内の圧力が弱まって第２の部屋４内の流体５が第１の部屋３内に流入する。このとき、流体５の移動は抵抗を伴うため、当該抵抗はダイアフラム５０の変形に対する減衰力として作用する。その後、第１の部屋３の変形が解消され、第１の部屋３の体積が減少すると第１の部屋３に流入した流体５は第２の部屋４に押し出される。この結果、第１の部屋３および第２の部屋４によって空気ばねの減衰作用を高めることができる。
【００２１】
さらに、ダイアフラム５０の変形が解消された後、少なくとも第１の部屋３の変形が遅延無く解消されるため、第１の部屋３および第２の部屋４の間の流体５の出入りを通じて、第１の部屋３および第２の部屋４の内部に配置されている流体５の状態をダイアフラム５０が変形する前の状態に遅延無く戻ることができる。
【００２２】
（４）本実施の形態に係る空気ばねにおいて、第１の部屋３と第２の部屋４とは、主荷重方向から見たときに、ダイアフラム５０の中心から見て異なる方向に配置されており、第１の部屋３と第２の部屋４とを繋ぐ流通路６をさらに備えていてもよい。
【００２３】
このようにすれば、ダイアフラム５０の変形に伴って第１の部屋３および第２の部屋４はいずれも変形し、さらにこれに伴い第１の部屋３および第２の部屋４内を流体５が移動することができる。これにより、流体５の移動に伴い第１の部屋３および第２の部屋４には上記変形を抑制するように抵抗力が付与され、当該抵抗力はダイアフラム５０の変形の減衰力として作用する。
【００２４】
さらに、第１の部屋３と第２の部屋４との間を移動する流体５は、第１の部屋３と第２の部屋４とを繋ぐ流通路６中を移動するときに、当該流通路６を十分細くしておくことで、強い抵抗を受けることになる。その結果、ダイアフラム５０の変形に対してより強い減衰作用を発揮することができる。
【００２５】
（５）本実施の形態に係る空気ばねにおいて、第１の部屋３と第２の部屋４とは、主荷重方向から見たときに重なるように配置されており、第１の部屋３は第１支持部材（１０）に対してダイアフラム５０側に設けられているとともに、第２の部屋４は第１支持部材（１０）を挟んで第１の部屋３と対向するように設けられており、第１支持部材（１０）には第１の部屋３と第２の部屋４とを繋ぐ流通孔７が設けられていてもよい。
【００２６】
このようにしても、ダイアフラム５０の変形に伴って少なくとも第１の部屋３が変形し、さらにこれに伴い第１の部屋３および第２の部屋４内を流体５が移動することができる。これにより、流体５の移動に伴い少なくとも第１の部屋３には上記変形を抑制するように抵抗力が付与され、当該抵抗力はダイアフラム５０の変形の減衰力として作用する。
【００２７】
さらに、第１の部屋３と第２の部屋４との間を移動する流体５は、第１の部屋３と第２の部屋４とを繋ぐ流通孔７によって移動が制限されることにより強い抵抗を受けることになる。その結果、ダイアフラム５０の変形に対してより強い減衰作用を発揮することができる。
【００２８】
（６）本実施の形態に係る空気ばねは、主荷重方向から見たときに、ダイアフラム５０の全周に渡って部屋が設けられていてもよい。
【００２９】
このようにすれば、空気ばねにおいて所定の方向に限られることなくダイアフラム５０が任意の方向に変形したときにも、部屋によって当該方向への変形を制限するように減衰作用を発揮させることができる。
【００３０】
（７）本実施の形態に係る空気ばねは、主荷重方向から見たときに、ダイアフラム５０の中心からみて異なる方向にそれぞれ部屋が配置されていてもよい。
【００３１】
このようにすれば、空気ばねにおいて特定の方向において減衰作用を発揮させることができる。たとえば、特定の方向にのみダイアフラム５０の変形が生じるような場合において有効である。
【００３２】
[本願発明の実施形態の詳細]
（実施の形態１）
次に、実施の形態１に係る空気ばねについて説明する。
【００３３】
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る空気ばね１について説明する。実施の形態１に係る空気ばね１は、第１支持部材としての上面板１０と、第２支持部材としての下面板２０と、ゴム下板３０と、積層ゴム４０と、ダイアフラム５０とを主に備えている。上面板１０、下面板２０、およびダイアフラム５０は、閉鎖空間Ｓを形成している。
【００３４】
上面板１０は、支持板１１と、摺動部材１２とを主に有している。支持板１１の形状は、上面１１ａの上方から見て軸線（中心軸）Ｐを中心とした、たとえば円形状である。支持板１１は、軸線Ｐを含む中央部において下面板２０と対向するように設けられており、外周部においてダイアフラム５０の少なくとも一部を覆うように設けられている。具体的には、支持板１１の外周部は、支持板１１から見て主荷重方向の下向きにダイアフラム５０の外形に沿って屈曲した部分である屈曲部１５を有している。これにより、ダイアフラム５０が変形する際にも、ダイアフラム５０が支持板１１と接触して損傷することを防止することができる。
【００３５】
摺動部材１２の下面板２０に対向する主面１２ａは、摩擦係数が低減された面となっている。摺動部材１２は、後述する下面板２０の上面２０ａ上に設けられている摺動部材２１と対向する位置に設けられている。摺動部材１２を構成する材料は、たとえばＳＵＳ（ステンレス鋼）である。上面板１０の軸線Ｐを含む領域には、軸線Ｐに沿って下面板２０側とは反対側に突出する車体側スピゴット１３が取り付けられている。車体側スピゴット１３の外周部には、Ｏリング１４が取り付けられている。上面板１０は、車体側スピゴット１３を介して車体側（図示しない）に接続される。
【００３６】
支持板１１の上面１１ａの上方から見た形状は円形状に限定されるものではなく、たとえば矩形状、花びら状あるいは外周部の一部が径方向Ｄ（図１参照）に突出した形状を有していてもよい。
【００３７】
下面板２０は、上面板１０と共に軸線Ｐを共有するように、上面板１０から見て主荷重方向の下側に間隔をおいて配置されている。下面板２０の上面板１０に対向する上面２０ａには、たとえばフッ素樹脂（ＰＴＦＥ含有樹脂）からなる摺動部材２１が配置されている。
【００３８】
ダイアフラム５０は、上面板１０と下面板２０とを接続することにより閉鎖空間を形成する。つまり、ダイアフラム５０は、主荷重方向において上面板１０より下側であって、下面板２０より上側に設けられている。ダイアフラム５０は、たとえばゴムからなり、弾性変形が可能となっている。ダイアフラム５０は、内周側に開口部が形成され、軸線Ｐを中心とする円環状の筒形状を有している。ダイアフラム５０は、一方の開口部を規定する上面板接触部５１において上面板１０に接続されている。ダイアフラム５０は、他方の開口部を規定する下面板接触部５２において下面板２０に接続されている。これにより、上面板１０、下面板２０およびダイアフラム５０は、空間Ｓ１を形成している。
【００３９】
積層ゴム４０は、下面板２０から見て上面板１０とは反対側に配置されている。積層ゴム４０は、金属などからなる硬質層４１およびゴムなどからなる弾性層４２を複数有し、たとえば硬質層４１と弾性層４２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。積層ゴム４０は、複数の弾性層４２を有することにより、弾性変形可能となっている。
【００４０】
ゴム下板３０は、上面板１０および下面板２０と共に軸線Ｐを共有するように、積層ゴム４０の下方に配置されている。つまり、ゴム下板３０は、積層ゴム４０を介して下面板２０に接続されている。ゴム下板３０の軸線Ｐの付近には、軸線Ｐに沿って積層ゴム４０とは反対側に突出する台車側スピゴット３１が形成されている。すなわち、ゴム下板３０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３１が取り付けられている。ゴム下板３０は、台車側スピゴット３１を介して、台車（図示しない）側に接続される。これにより、下面板２０、ゴム下板３０および積層ゴム４０は空間Ｓ２を形成している。上述した空間Ｓ１と空間Ｓ２とは、下面板２０に設けられている下面板貫通部２２で接続されており、空気ばねの内部に１つの閉鎖空間Ｓを形成している。また、空気ばね１には、閉鎖空間Ｓに加圧空気を供給可能に設けられている給気部材（図示しない）が設けられている。
【００４１】
図１および図２を参照して、支持板１１の屈曲部１５とダイアフラム５０との間に挟まれている領域には、第１の部屋３および第２の部屋４が設けられている。第１の部屋３と第２の部屋４とは、空気ばねの軸線Ｐを挟んで対向するように配置されている。第１の部屋３および第２の部屋４は、支持板１１の屈曲部１５の外周円孤に沿って所定の長さだけ伸びるように配置されている。
【００４２】
第１の部屋３および第２の部屋４を規定する壁部５３は、弾性変形可能な材料で構成されていればよく、たとえばゴムである。壁部５３は、支持板１１の屈曲部１５において、支持板１１に対して主荷重方向の下側に接続されているとともに、そこから間隔を空けて支持板１１の外周端部に接続されている。支持板１１の屈曲部１５と壁部５３との接続方法は、任意の方法を選択することができ、たとえばねじ止めにより両者を固定してもよいし、接着により両者を接合してもよい。壁部５３は、ダイアフラム５０の上面板１０側と接続されており、ダイアフラム５０の変形に伴って変形可能に設けられている。
【００４３】
このように、屈曲部１５とダイアフラム５０との間に挟まれている領域に、支持板１１と壁部５３とに囲まれてなる第１の部屋３および第２の部屋４が形成されている。第１の部屋３および第２の部屋４は、それぞれ支持板１１の径方向Ｄにおける幅が屈曲部１５の外周円孤に沿った長さ（周方向Ｒの長さ）よりも短く設けられている。第１の部屋３および第２の部屋４は、たとえば互いに同等の寸法で設けられている。
【００４４】
第１の部屋３と第２の部屋４とは、流通管８によって接続されている。具体的には、流通路６は、第１の部屋３および第２の部屋４を規定する支持板１１の屈曲部１５において主荷重方向の上下に貫通した流通孔７と、支持板１１上において、第１の部屋３に設けられている流通孔７と第２の部屋４に設けられている流通孔７とを連通するように設けられている流通管８とで構成されている。
【００４５】
流通孔７の径方向Ｄにおける幅は、第１の部屋３および第２の部屋４の径方向Ｄにおける幅よりも狭く設けられている。つまり、流通孔７は、後述する流体５に対して抵抗を付与する絞りとして作用する。流通孔７は、周方向Ｒにおいて第１の部屋３および第２の部屋４に沿って設けられている。流通孔７は、周方向Ｒにおいて任意の孔径を有しているように設けられており、たとえば第１の部屋３および第２の部屋４の周方向Ｒにおける中央部に設けられている。流通孔７は、たとえば第１の部屋３および第２の部屋４の周方向の長さと同等の長さを有する１つの孔として設けられていてもよい。
【００４６】
流通管８は、任意の材料で構成されていればよく、たとえば合金鋼等で構成され、第１の部屋３と第２の部屋４とを連通するように設けられている。
【００４７】
流通孔７はたとえば周方向Ｒに沿って間隔を空けて複数形成されていてもよい。この場合、流通管８は各流通孔７のそれぞれと連通されていればよい。また、流通孔７はたとえば径方向Ｄに沿って間隔を空けて複数形成されていてもよい。この場合、流通管８は、各流通孔７とそれぞれ連通するように、軸線Ｐを中心とした同心円状に複数形成されていてもよい。
【００４８】
第１の部屋３、第２の部屋４および流通管８はそれらの内部に閉じられた空間を形成しており、これに流体５が充填され、封入されている。流体５は、当該空間を移動可能である限りにおいて、任意の気体、液体等により構成されることができる。好ましくは、流体５は粘性を有する液体である。また、好ましくは、流体５は支持板１１や壁部５３を構成する材料を腐食させない液体である。また、好ましくは、流体５は空気ばね１の使用される温度域において蒸発や凍結しない液体である。流体５は、たとえばグリコール等の不凍剤と水とを含む液体でもよいし、フロロシリコン等のシリコンオイルであってもよい。
【００４９】
次に、図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る空気ばね１の動作について説明する。空気ばね１は、車両と台車との相対的な位置の変動を抑制することができる。車両と台車との相対的な位置の変動は、空気ばね１内において、車両を搭載する上面板１０と台車上に固定される下面板２０との相対的な位置変動を引き起こす。
【００５０】
図３および図４を参照して、たとえば上面板１０と下面板２０とが主荷重方向に垂直な方向であって第１の部屋３から第２の部屋４に向かう方向において、相対的に距離Ｘだけ移動した場合、上面板１０と下面板２０との相対的な位置の変動に伴い第１の部屋３の壁部５３がダイアフラム５０に押しあてられて第１の部屋３の容積が小さくなる。この結果、第１の部屋３の内部に充填されている流体５は流通孔７を通って流通管８に押し出される。このとき、流通孔７の径方向Ｄにおける幅は第１の部屋３の径方向Ｄにおける幅よりも狭いため、流体５は矢印Ａの向きに流通する際に大きな抵抗を受ける。つまり、第１の部屋３の変形は流体５からの抵抗力を受けて減衰される。なお、第２の部屋４は、支持板１１の屈曲部１５とダイアフラム５０との間隔が拡がってその容積が大きくなる。そのため、第１の部屋３から流通管８に押し出された流体５は、矢印Ｃ１，Ｃ２（図２参照）の方向に流通管８を伝って移動し、第２の部屋４に流入する（矢印Ｂ）。
【００５１】
その後、上面板１０が下面板２０に対して第２の部屋４から第１の部屋３に向かう方向に相対的に移動するときには、第２の部屋４の壁部５３がダイアフラム５０に押し当てられて第２の部屋４の容積が小さくなる。これにより、第２の部屋４の内部に充填されている流体５は流通孔７を通って流通管８に押し出される。上述のように、流通孔７の径方向Ｄにおける幅は第２の部屋４の径方向Ｄにおける幅よりも狭いため、流体５は流通孔７を流れる際に絞り効果による大きな抵抗を受ける。つまり、第２の部屋４の変形は流体５からの抵抗力を受けて減衰される。なお、第１の部屋３は、支持板１１の屈曲部１５とダイアフラム５０との間隔が拡がってその容積が大きくなる。そのため、第２の部屋４から流通管８に押し出された流体５は、流通管８を伝って第１の部屋３に流入する。
【００５２】
このように、上面板１０および下面板２０の相対的な位置の変動に伴って、第１の部屋３または第２の部屋４には、両者の間での流体５の出入りに起因して壁部５３の変形に対する抵抗力が生じる。この抵抗力は、支持板１１およびダイアフラム５０に伝えられて、ダイアフラム５０の変形に対する減衰力として作用する。この結果、実施の形態１に係る空気ばね１は、径方向Ｄにおける上面板１０と下面板２０との相対的な位置の変動に対して高い減衰作用を奏することができる。
【００５３】
つまり、実施の形態１に係る空気ばねの作用効果としては、以下のような点が挙げられる。
【００５４】
空気ばね１は、ダイアフラム５０の変形に応じて変形可能に設けられており、軸線Ｐを挟んで対向するように配置されている第１の部屋３および第２の部屋４、並びに第１の部屋３と第２の部屋４とを連通している流通路６を備え、これらの内部には流体５が封入されている。第１の部屋３と第２の部屋４とは軸線Ｐを挟んで対向するように配置されている。このとき、軸線Ｐを通って第１の部屋３と第２の部屋４とを結ぶ径方向Ｄに沿って上面板１０と下面板２０との相対的な位置の変動が生じると、ダイアフラム５０の変形に伴って第１の部屋３および第２の部屋４が変形する。このとき、第１の部屋３と第２の部屋４との間で流通路６を介した流体５の出し入れが行われることにより、第１の部屋３および第２の部屋４にダイアフラム５０の変形を抑制する減衰力を生じさせることができる。
【００５５】
また、上述のように、流通孔７の径方向Ｄにおける幅は、第１の部屋３および第２の部屋４の径方向Ｄにおける幅よりも狭く設けられているため、流体５は流通孔７を流れる際に絞り効果による大きな抵抗を受ける。このため、第１の部屋３および第２の部屋４において生じる上記減衰力を強めることができる。
【００５６】
また、上述のように、流体５は粘性を有しているため、流体５が流通孔７を流れる際に受ける抵抗をより強めることができる。この結果、上記減衰力をさらに強めることができる。
【００５７】
なお、図５を参照して、第１の部屋３と第２の部屋４とは、互いに複数設けられていてもよい。たとえば、軸線Ｐを挟んで対向する一対の第１の部屋３および第２の部屋４が２組設けられていてもよい。２組の第１の部屋３および第２の部屋４は、たとえば互いに平面視において直交するように設けられている。このようにすれば、空気ばね１により上面板１０と下面板２０との相対的な位置の変動を抑制することができる方向をより広く設けることができる。
【００５８】
また、本実施の形態において、流通管８は支持板１１上に形成されているが、これに限られるものではない。流通管８は、たとえば支持板１１とダイアフラム５０との間に設置されている壁部５３の内部に設けられていてもよい。また、流通管８は、たとえば壁部５３を介して屈曲部１５の端部１５ｅに対向する位置に設けられていてもよい。流通管８は、ダイアフラム５０や壁部５３の変形を妨げない限りにおいて、任意の領域に形成されていてもよい。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る空気ばね２について説明する。実施の形態２に係る空気ばね２は、基本的には実施の形態１に係る空気ばね１と同様の構成を備えるが、第１の部屋３と第２の部屋４とが主荷重方向に連なるように配置されている点で異なる。具体的には、第１の部屋３と第２の部屋４とは、支持板１１の屈曲部１５を挟んで対向するように配置されている。なお、屈曲部１５を挟んで対向配置されている一対の第１の部屋３および第２の部屋４は、図７に示すように軸線Ｐを挟んで互いに対向するように複数設けられている。
【００６０】
第１の部屋３は、支持板１１の屈曲部１５とダイアフラム５０との間の領域に屈曲部１５の主荷重方向下側の面と壁部５３とによって規定される空間として設けられている。第２の部屋４は、支持板１１の屈曲部１５を挟んで第１の部屋３と対向する領域に屈曲部１５の主荷重方向上側の面と壁部５３とによって規定される空間として設けられている。つまり、壁部５３は、屈曲部１５の主荷重方向上側と下側とを覆うように設けられている。壁部５３は、屈曲部１５の主荷重方向の下側において支持板１１とダイアフラム５０とに挟まれる領域（支持板１１の主荷重方向下側であってダイアフラム５０の主荷重方向上側に位置する領域）から屈曲部１５の端部１５ｅまで伸びるように設けられている。壁部５３は、屈曲部１５の主荷重方向の上側において端部１５ｅから軸線Ｐ側に所定の距離だけ伸びるように設けられている。
【００６１】
支持板１１の屈曲部１５において第１の部屋３と第２の部屋４とが対向する領域には、第１の部屋３と第２の部屋４とを連通する流通路６としての流通孔７が設けられている。
【００６２】
次に、実施の形態２に係る空気ばね２の動作について説明する。図６〜図８を参照して、たとえば上面板１０と下面板２０とが近接するように主荷重方向において相対的に距離Ｙだけ移動した場合、上面板１０と下面板２０との相対的な位置の変動に伴い第１の部屋３の壁部５３がダイアフラム５０に押しあてられて第１の部屋３の容積が小さくなる。この結果、第１の部屋３の内部に充填されている流体５は流通路６（流通孔７）を通って第２の部屋４に押し出される。このとき、流通孔７の径方向Ｄにおける幅は第１の部屋３の径方向Ｄにおける幅よりも狭いため、流体５は矢印Ｅに沿って流通する際に大きな抵抗を受ける。つまり、第１の部屋３の変形は流体５からの抵抗力を受けて減衰される。
【００６３】
また、第２の部屋４は変形可能に設けられているため、壁部５３により第１の部屋３から押し出された流体５は、流通孔７を通って第２の部屋４に流入する。このとき、第２の部屋４は上述のように弾性変形可能な材料で設けられているため、第２の部屋４を構成する壁部５３は流体５の流入を受けて変形するが、これに伴い壁部５３内に応力が生じる。そのため、第１の部屋３から第２の部屋４への流体５の移動は、流通孔７の絞り効果による抵抗に加えて第２の部屋４の壁部５３からも抵抗を受けて抑制される。
【００６４】
また、図９を参照して、実施の形態２に係る空気ばね２において、第１の部屋３および第２の部屋４は、上面板１０の全周に渡って形成されていてもよい。この場合、流通孔７は、所定の間隔を空けて上面板１０の全周に渡って複数設けられていてもよいし、上面板１０の全周に渡って一体として設けられていてもよい。このようにすれば、上面板１０と下面板２０との相対的な位置の変動が生じる方向に限定されず、任意の方向にその変動が生じた場合にも第１の部屋３および第２の部屋４にダイアフラム５０の変形を抑制する減衰力を生じさせることができる。
【００６５】
実施の形態１および実施の形態に係る空気ばね１，２において、部屋は第１の部屋３と第２の部屋４とにより構成されているが、これに限られるものではない。本実施の形態における部屋は、ダイアフラム５０の変形に応じて変形可能に設けられており、かつ内部に流体５が配置されている限りにおいて任意の構成を備えていればよい。当該部屋は、たとえば３以上の部屋を含んでいて、それらの部屋の間を流体５が相互に移動可能として接続されていてもよい。
【００６６】
実施の形態１および実施の形態２に係る空気ばね１，２において、第１の部屋３および第２の部屋４は第１の支持部材としての上面板１０と隣接するように設けられているが、第１の部屋３および第２の部屋４は第２支持部材としての下面板２０と隣接するように設けられていてもよい。この場合、第１の部屋３および第２の部屋４は、下面板２０と隣接する領域であってダイアフラム５０の変形に応じて変形可能な領域、たとえば下面板接触部５２に隣接する領域に設けられていればよい。このようにしても従来の空気ばねと比べて、構造が簡易でありながら減衰作用が大きい空気ばねとすることができる。
【００６７】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、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を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１，２  空気ばね、３  第１の部屋、４  第２の部屋、５  流体、６  流通路、７  流通孔、８  流通管、１０  上面板、１１  支持板、１１ａ，２０ａ  上面、１２，２１  摺動部材、１２ａ  主面、１３  車体側スピゴット、１４  Ｏリング、１５  屈曲部、１５ｅ  端部、２０  下面板、２２  下面板貫通部、３０  ゴム下板、３１  台車側スピゴット、４０  積層ゴム、４１  硬質層、４２  弾性層、５０  ダイアフラム、５１  上面板接触部、５２  下面板接触部、５３  壁部。
【図１】
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【図２】
2015125365.tif 000004
【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】
2015125365.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月2日(2015.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記ダイアフラムの変形に応じて、前記ダイアフラムに押しあてられることにより変形可能に設けられている部屋とを備え、
前記部屋の内部には流体が配置されている、空気ばね。
【請求項２】
前記第１支持部材は車体を搭載可能に設けられており、
前記部屋は、前記第１支持部材と隣接するように設けられている、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記部屋は、前記ダイアフラムの変形に応じて変化可能な第１の部屋と、前記第１の部屋と連通した第２の部屋とを含み、
前記第１の部屋と前記第２の部屋とは、前記流体が前記第１の部屋と前記第２の部屋との間を相互に移動可能に接続されている、請求項１または請求項２に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記第１の部屋と前記第２の部屋とは、前記主荷重方向から見たときに、前記ダイアフラムの中心から見て異なる方向に配置されており、
前記第１の部屋と前記第２の部屋とを繋ぐ流通路をさらに備える、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記第１の部屋と前記第２の部屋とは、前記主荷重方向から見たときに重なるように配置されており、
前記第１の部屋は前記第１支持部材に対して前記ダイアフラム側に設けられているとともに、前記第２の部屋は前記第１支持部材を挟んで前記第１の部屋と対向するように設けられており、
前記第１支持部材には前記第１の部屋と前記第２の部屋とを繋ぐ流通孔が設けられている、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項６】
前記主荷重方向から見たときに、前記ダイアフラムの全周に渡って前記部屋が設けられている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の空気ばね。
【請求項７】
前記主荷重方向から見たときに、前記ダイアフラムの中心から見て異なる方向にそれぞれ前記部屋が配置されている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の空気ばね。
【国際調査報告】
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