(57)【要約】  【課題】  有効径の小さい空気バネを用い設置所要スペースを小さくしながらも、大きな水平変位に許容し本来の緩衝性能を十分に確保でき、また、耐久性の向上を図ることができる車両用空気バネを提供する。【解決手段】  上面板１Ａ，１Ｂ、中間部材２Ａ，２Ｂ及び下面板３Ａ，３Ｂを有し、中間部材２Ａ，２Ｂと下面材３Ａ，３Ｂとの間には、硬質材料製の複数のリング板６ａとゴム材製の複数の弾性リング板６ｂとを交互に積み重ねた積層ゴム４Ａ，４Ｂが配置されているとともに、上面板１Ａ，１Ｂと中間部材２Ａ，２Ｂとの間には、ゴム材製のダイヤフラム１０Ａ，１０Ｂが配設されている空気バネ１５Ａ，１５Ｂを上下直列状に配置して、上部の空気バネ１５Ａの下面板３Ａと下部の空気バネ１５Ｂの上面板１Ｂとを固定接続している。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面板、中間部材及び下面板を有し、中間部材と下面材との間には、硬質材料製の複数のリング板とゴム材製の複数の弾性リング板とを交互に積み重ねた積層ゴムが配置されているとともに、前記上面板と中間部材との間には、ゴム材製のダイヤフラムが配設されてなる空気バネの複数個を上下直列状に配置して、上部の空気バネの下面板と下部の空気バネの上面板とを固定接続していることを特徴とする車両用空気バネ。
【請求項２】
前記空気バネが上下に２個配置されている請求項１に記載の車両用空気バネ。
【請求項３】
前記各空気バネがそれぞれ同一の有効径に形成されている請求項１又は２に記載の車両用空気バネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボルタレス台車が採用されている鉄道車両の緩衝装置として設置使用される車両用空気バネに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用空気バネには、車両の走行安定性及び最大載荷時と最小載荷時との間で大きく変動する荷重（主として垂直荷重）に対応する支持性能並びに非常時の走行性能を備えていることが要求される。かかる要求性能に応えるものとして、従来、図３に示すように、上面板２１、中間部材２２及び下面板２３を有し、中間部材２２と下面材２３との間には、金属など硬質材料製の複数のリング板２４ａとゴム材製の複数の弾性リング板２４ｂとを交互に積み重ねた積層ゴム２４が配置されているとともに、前記上面板２１と中間部材２２との間には、トロイダル形状を呈するゴム材製のダイヤフラム２５が配設されてなる空気バネ２６が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９４０７３号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、空気バネにおいては、車両走行時の蛇行や旋回、あるいは、急停車や急発進に伴って、その主要部であるゴム材製ダイヤフラム２５に左右及び前後方向の水平変位が作用する。特に、鉄道車両のボルタレス台車の場合は、その水平変位が非常に大きく、上記特許文献１，２に示されているような単一の空気バネ２６を用いて大きな水平変位を許容し本来の緩衝性能を確保できるようにするためには、その有効径Ｄを非常に大きくするか、もしくは、空気バネとそれ以外の緩衝装置を併用しなければならない。
【０００５】
しかしながら、有効径Ｄの大きい空気バネ２６を用いる場合は、その分だけ大きな設置スペースを要し、車両の小型化に対応することができない。また、空気バネと空気バネ以外の緩衝装置を併用する場合も、上記と同様に大きな設置スペースを要するだけでなく、大きな水平変位が繰り返し作用したとき、空気バネの主要部であるゴム材製ダイヤフラム自体に過剰な引張り力が働いて該ダイヤフラムが破損しやすく、空気バネ全体としての耐久性に欠けるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、有効径の小さい空気バネを用いて設置所要スペースを小さくしながらも、大きな水平変位に許容し本来の緩衝性能を十分に確保でき、また、耐久性の向上を図ることができる車両用空気バネを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用空気バネは、上面板、中間部材及び下面板を有し、中間部材と下面材との間には、硬質材料製の複数のリング板とゴム材製の複数の弾性リング板とを交互に積み重ねた積層ゴムが配置されているとともに、前記上面板と中間部材との間には、ゴム材製のダイヤフラムが配設されている空気バネの複数個を上下直列状に配置して、上部の空気バネの下面板と下部の空気バネの上面板とを固定接続していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように本発明に係る車両用空気バネは、積層ゴムとゴム材製のダイヤフラムとを備えた空気バネの複数個が上下に直列状に配置し固定接続されたものであるから、空気バネ自体は有効径の小さいものを用いて設置所要スペースを小さくし、これによって、車両の小型化に容易に対応させることができるものでありながら、複数個の空気バネが有する水平変位量の総和により左右及び前後方向で非常に大きな水平変位を許容して本来の緩衝性能を十分に確保することができる。しかも、大きな水平変位が繰り返し作用する場合でも、各空気バネの主要部であるゴム材製ダイヤフラムには過剰な引張り力を働かせることがないために、ダイヤフラムの性能劣化や破損を極力抑制して全体の耐久性も単一空気バネの場合に比べてほぼ倍加程度にまで向上することができるという効果を奏する。
【０００９】
本発明に係る車両用空気バネにおいて、前記空気バネは上下に３個以上配置してもよいが、車両の上下方向スペース（車高）も考慮した場合、上下に２個直列状に配置接続する（請求項２）構成とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る車両用空気バネにおいて、前記複数個の空気バネとしては、上部に位置するものほど有効径の大きいものを用いてもよいが、複数個の空気バネがそれぞれ同一の有効径に形成されているものを用いることが一層好ましい。この場合は、単一の空気バネを用いるものと同一の設置所要スペースのもとで、許容水平変位量をほぼ倍増することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る車両用空気バネの縦断面図であり、この車両用空気バネ２０は、有効径Ｄが同一に形成された２個の空気バネ１５Ａ，１５Ｂを上下に直列状に配置し、上部の空気バネ１５Ａの下面板３Ａ（後述する）と下部の空気バネ１５Ｂの上面板１Ｂ（後述する）とを固定接続して構成されている。
【００１２】
上記上，下２個の空気バネ１５Ａ，１５Ｂはそれぞれ、円板状の上面板１Ａ，１Ｂとリング状の中間部材２Ａ，２Ｂと前記上面板１Ａ，１Ｂよりも小径の円板状の下面板３Ａ，３Ｂとを有しており、下面板３Ａ，３Ｂの上部には円筒状に形成され、かつ、上下方向のばね定数が８０００Ｎ／ｍｍ〜１４０００Ｎ／ｍｍ程度に設定された積層ゴム４Ａ，４Ｂがその下面を下面板３Ａ，３Ｂの上面に加硫接着されて配置されている。
【００１３】
前記積層ゴム４Ａ，４Ｂは、金属など硬質材料製の複数のリング板５ａ，５ｂとゴム材製の複数の弾性リング板６ａ，６ｂとを交互に積み重ねて積層構造とされている。この積層ゴム４Ａ，４Ｂの上部には、金属製の連結用リング７Ａ，７Ｂが積層ゴム４Ａ，４Ｂの上面と加硫接着して配置されており、この連結用リング７Ａ，７Ｂの上面に前記中間部材２Ａ，２Ｂがボルト８Ａ，８Ｂによりねじ止め固定されている。なお、この中間部材２Ａ，２Ｂの上面には、テフロン（登録商標名）製の摺動板９Ａ，９Ｂが貼着されている。
【００１４】
一方、上，下部の両空気バネ１５Ａ，１５Ｂにおける中間部材２Ａ，２Ｂと上面板１Ａ，１Ｂとの間には、ゴム材により円筒状に形成された弾性膜であるダイヤフラム１０Ａ，１０Ｂが配設されており、車両の車体側に連結されて車体荷重を支持する取り付け部材となる上部の空気バネ１５Ａにおける上面板１Ａの中央部には、ダイヤフラム１０Ａの内部空間１０ａに対して圧縮気体（空気）を給排気する給排気用ポート金具１１が嵌合固定されていると共に、上部の空気バネ１５Ａにおける下面板３Ａの中央部には、下部の空気バネ１５Ｂにおけるダイヤフラム１０Ｂの内部空間１０ｂに対して圧縮気体（空気）を給排気する給排気用貫通孔１２が形成されている。
【００１５】
また、上，下部の空気バネ１５Ａ，１５Ｂにおける上面板１Ａ，１Ｂの下面中央部には、円盤状の連結金具１３Ａ，１３Ｂが取り付けられ、これら連結金具１３Ａ，１３Ｂの下面には、例えばステンレス製等の摺動板１４Ａ，１４Ｂが貼付け固定されている。なお、下部の空気バネ１５Ｂにおける下面板３Ａの中央部には、図示省略するが、車両の車輪側に連結支持されるサポート金具が取り付けられている。
【００１６】
上記のように構成された車両用空気バネ２０は、振動発生源となる車両の車輪側に下部の空気バネ１５Ｂにおける下面板３Ｂを連結する一方、振動受け部となる車両の車体側に上部の空気バネ１５Ａにおける上面板１Ａを連結することで、車両の車体側と車輪側との間に、上下２個のダイヤフラム１０Ａ，１０Ｂ及び上下二段の積層ゴム４Ａ，４Ｂを配設された状態で用いられる。
【００１７】
そして、車両走行時には、ポート金具１１及び貫通孔１２を介して上下２個のダイヤフラム１０Ａ，１０Ｂの内部空間１０ａ，１０ｂに圧縮気体（空気）を給排気しつつ、車体側と車輪側との間の水平方向相対変位に伴って前記上下２個のダイヤフラム１０Ａ，１０Ｂが弾性変形することになる。したがって、車輪側で振動が発生した場合、その振動が下部の空気バネ１５Ｂにおける下面板３Ｂ及び積層ゴム４Ｂを介してダイヤフラム１０Ｂに伝達されて、下部の空気バネ１５Ｂにおける下面板３Ｂと上面板１Ｂの間の相対的な移動に伴うダイヤフラム１０Ｂの弾性変形により振動が吸収される。
【００１８】
また、下部の空気バネ１５Ｂだけでは振動を吸収しきれないで該下部の空気バネ１５Ｂにおける上面板１Ｂ及びこれに固定された上部の空気バネ１５Ａにおける下面板３Ａにも振動が伝達されるような大きな振動が発生した場合、その振動が積層ゴム４Ａを介して上部の空気バネ１５Ａにおけるダイヤフラム１０Ａにも伝達されて、該上部の空気バネ１５Ａにおける下面板３Ａと上面板１Ａの間の相対的な移動に伴うダイヤフラム１０Ａの弾性変形により振動が吸収される。
【００１９】
上記のように２個の空気バネ１５Ａ，１５Ｂを上下に直列状に配置し固定接続することにより、各空気バネ１５Ａ，１５Ｂとしてはその有効径の小さいものを用いて設置所要スペースを小さくし、車両の小型化にも容易に対応させることができるものでありながら、２個の空気バネ１５Ａ，１５Ｂが有する水平変位量の総和により車両走行時の蛇行や旋回、あるいは、急停車や急発進に伴う水平変位を左右及び前後方向で非常に大きく許容することが可能となり、本来の緩衝性能を十分に確保することができる。
【００２０】
また、大きな水平変位が繰り返し作用しても、各空気バネ１５Ａ，１５Ｂの主要部であるゴム材製ダイヤフラム１０Ａ，１０Ｂに過剰な引張り力を働かせることがないために、ダイヤフラムの性能劣化や破損を極力抑制して車両用空気バネ２０全体の耐久性を単一空気バネの場合に比べてほぼ倍加することができる。
【００２１】
さらに、各空気バネ１５Ａ，１５Ｂのいずれか一方あるいは両方が万一パンクして内圧がゼロになり、それらの上面板１Ａ，１Ｂのいずれか一方あるいは両方が下降したとしても、積層ゴム４Ａ，４Ｂが車両の重い車体を支持することになり、車両の非常走行を可能とし、その非常走行時にも積層ゴム４Ａ，４Ｂによりクッション性を発揮させることができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、上下に直列状に配置し固定接続される２個の空気バネ１５Ａ，１５Ｂを同一の有効径に形成したもので説明したが、図２に示すように、下部の空気バネ１５Ｂの有効径Ｄ１を上部の空気バネ１５Ａの有効径Ｄよりも小さく形成したものであってもよい。
【００２３】
また、上記実施の形態では、車両の上下方向スペース（車高）も考慮して上下２個の空気バネ１５Ａ，１５Ｂを直列状に固定接続したもので示したが、３個以上の空気バネを上下に直列状に固定接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る車両用空気バネの一実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る車両用空気バネの他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】従来の車両用空気バネの縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ，１Ｂ  上面板
２Ａ，２Ｂ  中間部材
３Ａ，３Ｂ  下面板
４Ａ，４Ｂ  積層ゴム
５ａ，５ｂ  硬質材料製リング板
６ａ，６ｂ  弾性リング板
１０Ａ，１０Ｂ  ダイヤフラム
１５Ａ，１５Ｂ  空気バネ
２０  車両用空気バネ
【図１】
2008298124.tif 000003
【図２】
2008298124.tif 000004
【図３】
2008298124.tif 000005