(57)【要約】【課題】弾性手段を介して空気バネを支える構造の鉄道車両用空気バネにおいて、更なる構造工夫により、空気バネと弾性手段とによって乗車感よく懸架できる構造を採りながらも、車両の左右の揺れ動きは小さく抑えることができるように改善された鉄道車両用空気バネを実現して提供する。【解決手段】車体側の外筒１と、その下方に配置される内筒２と、これら両者１，２に亘って配備される弾性材製のダイヤフラム３とを有し、内筒２と台車側の支持部材４との上下間にクッション用の弾性手段５が介装されて成る鉄道車両用空気バネにおいて、支持部材４と内筒２との当接によりこれら両者４，２の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構６を設けるとともに、支持部材４と内筒２との当接部ｔが面接触状態となるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側の外筒と、その下方に配置される内筒と、これら両者に亘って配備される弾性材製のダイヤフラムとを有し、前記内筒と台車側の支持部材との上下間にクッション用の弾性手段が介装されて成る鉄道車両用空気バネであって、
前記支持部材と前記内筒との当接によりこれら両者の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構を設けるとともに、前記支持部材と前記内筒との当接部が面接触状態となるように構成されている鉄道車両用空気バネ。
【請求項２】
前記弾性手段は、円環状の前記内筒と前記支持部材に形成される円形フランジとの上下間に円筒状の弾性体を介装して構成され、前記支持部材から前記弾性体の内側において起立形成される柱状部の外周面と前記内筒の内周面とで前記ストッパー機構が構成されるとともに、前記柱状部の外周面に形成された二面幅部と、これら二面幅部に対応するように前記内周面において対向形成される一対の直線面部とが当接する構成とされている請求項１に記載の鉄道車両用空気バネ。
【請求項３】
前記直線面部は、前記内筒の内周面よりも内側に突出する状態に前記内筒にボルト止めされる別部材によって構成されている請求項２に記載の鉄道車両用空気バネ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法であって、前記当接部が面接触状態となるように前記支持部材と前記内筒との水平方向における相対位置決めを行う位置決め工程を含んでいる鉄道車両用空気バネの製造方法。
【請求項５】
前記位置決め工程は、前記円形フランジの外周部に形成された切欠きと、前記支持部材用の治具に形成されている突片とを係合させることによって行われる請求項４に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法。
【請求項６】
前記位置決め工程は、前記円形フランジに突設された起立ピンと、前記支持部材用の治具に形成されている挿入孔とをの係合させることによって行われる請求項４に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横揺れを所定範囲内に規制するストッパー構造を有して乗車感を向上できるようにした鉄道車両用空気バネに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の鉄道車両用空気バネは、特許文献１において開示されたもののように、車体側の外筒と、その下方に配置される内筒と、これら両者に亘って配備される弾性材製のダイヤフラムとを有し、前記内筒と台車側の支持部材との上下間にクッション用の弾性手段が介装されて成るものが知られている。
【０００３】
鉄道車両用空気バネにおいては、車両進行方向には比較的大きく揺れ動いても良いが、左右方向にはあまり大きく揺れ動くと乗車感が損なわれ易いとともに車両の安定性からも芳しくない。そのために、従来では前記特許文献１において示されるように、クッション用の弾性手段を、弾性ゴム層と金属板とを交互に複数重ねて成る積層ゴムとして、上下の弾性は得ながら横方向への動きは規制されるものとしていた。
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１において採用されている積層ゴム構造の弾性手段とする場合は、左右の揺れ動き規制に的を絞る設計では車両進行方向の許容揺れ動き量が不足気味になり、車両進行方向の許容揺れ動き量に的を絞る設計では左右の揺れ動き規制が十分ではなくなる傾向にあった。
【特許文献１】特開平８−２８４９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、弾性手段を介して空気バネを支える構造の鉄道車両用空気バネにおいて、更なる構造工夫により、空気バネと弾性手段とによって乗車感よく懸架できる構造を採りながらも、車両の左右の揺れ動きは小さく抑えることができるように改善された鉄道車両用空気バネを実現して提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、車体側の外筒１と、その下方に配置される内筒２と、これら両者１，２に亘って配備される弾性材製のダイヤフラム３とを有し、前記内筒２と台車側の支持部材４との上下間にクッション用の弾性手段５が介装されて成る鉄道車両用空気バネにおいて、
前記支持部材４と前記内筒２との当接によりこれら両者４，２の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構６を設けるとともに、前記支持部材４と前記内筒２との当接部ｔが面接触状態となるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鉄道車両用空気バネにおいて、前記弾性手段５は、円環状の前記内筒２と前記支持部材４に形成される円形フランジ９との上下間に円筒状の弾性体５Ａを介装して構成され、前記支持部材４から前記弾性体５Ａの内側において起立形成される柱状部８Ａの外周面と前記内筒２の内周面とで前記ストッパー機構６が構成されるとともに、前記柱状部８Ａの外周面に形成された二面幅部１６Ａ，１６Ａと、これら二面幅部１６Ａ，１６Ａに対応するように前記内周面において対向形成される一対の直線面部１５ａとが当接する構成とされていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の鉄道車両用空気バネにおいて、前記直線面部１６Ａは、前記内筒２の内周面よりも内側に突出する状態に前記内筒２にボルト止めされる別部材１５によって構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、前記当接部ｔが面接触状態となるように前記支持部材４と前記内筒２との水平方向における相対位置決めを行う位置決め工程を含んでいることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、前記位置決め工程は、前記円形フランジ９の外周部に形成された切欠き２５と、前記支持部材４用の治具３１に形成されている突片３３とを係合させることによって行われることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、前記位置決め工程は、前記円形フランジ９に突設された起立ピン２７と、前記支持部材４用の治具３１に形成されている挿入孔３４とを係合させることによって行われることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、ストッパー機構を設けたことにより、弾性手段の弾性変形による横揺れ（横移動）が所定範囲内で収まるように規制することが可能になる。加えて、ストッパー機構を構成する支持部材と内筒とが面接触でもって（広い面積どうしでもって）当接するので、例えば、何れか一方が尖るとか円弧面である等によって線接触状態となる場合に比べて、当接による圧痕や凹み等の局部的変形が生じたり、又その変形が経時進行するといったことが無く、所期した横揺れ規制作用が長期に亘って、かつ、安定して発揮されるようになる。
【００１３】
その結果、弾性手段を介して空気バネを支える構造の鉄道車両用空気バネの更なる構造工夫により、空気バネと弾性手段とによって乗車感よく懸架できる構造を採りながらも、車両の左右の揺れ動きは小さく安定して抑えることができるように、かつ、耐久性にも優れるように改善された安定鉄道車両用空気バネを提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、弾性体を円筒状とすることでその内側に支持部材から立ち上がる円柱部を配置することが可能であり、その円柱部と内筒の内周面とを当接させる構成により、弾性手段の大きさ範囲内にストッパー機構を装備するという合理的な構造を採ることができている。つまり、空気バネ内部に収容されて、ゴミ等の異物噛み込みといった不都合が生ぜず安定的に機能し、かつ、コンパクトなストッパー機構が構築できる利点がある。この場合、請求項３にように、内筒にボルト止めされる別部材が二面幅部に当接する構成とすれば、内筒の材質をストッパー機構用の硬いものにしなくても良いようになり、内筒の材料選定自由度が増すとともに、部品（別部材）交換による耐久性向上も可能となる付随効果が発揮される。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項２や３による前記効果が得られる鉄道車両用空気バネを作成するに当り、その製造方法において採用されている位置決め工程によって、製品状態における支持部材と内筒とが面で当接する状態のストッパー機構が必ず機能する構成を得ることができる。つまり、ストッパー機構部位の作成時においては、その都度面当接状態が実現されるように位置合せを行う面倒がなく、単に位置決め工程を行う簡単な方法により、耐久性のあるストッパー機構を有する鉄道車両用空気バネを得ることができる。そして、位置決め工程としては、請求項５のように、円形フランジの外周部に形成された切欠きと、支持部材用の治具に形成されている突片とを係合させる方法や、請求項６のように、円形フランジに突設された起立ピンと、支持部材用の治具に形成されている挿入孔とを係合させる方法を採ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による鉄道車両用空気バネの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は空気バネの構造を示す断面図、図２，３はストッパー機構を示す要部の断面図及び平面図、図４，５はそれぞれ位置決め工程における位置合せ手段を示す図、図６はストッパー機構の別構造を示す要部の平面図である。
【００１７】
〔実施例１〕
実施例１による鉄道車両用空気バネＡは、図１，図２に示すように、車体側の外筒１と、その下方に配置される内筒２と、これら両者１，２に亘って配備されるゴム等の弾性材製ダイヤフラム（ベローズ）３とを有するとともに、内筒２と台車側の台座（支持部材の一例）４との上下間にクッション用の弾性手段５が介装されて構成されている。そして、台座４と内筒２との当接によりこれら両者４，２の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構６を設けるとともに、台座４と内筒２との当接部が面接触状態となるように構成されている。
【００１８】
外筒１は、上下二枚の鋼板から成る円形等の平面視形状を有する支持座１ａと、これの下面に固着される筒部１ｂと、筒部１ｂの下端部に固着される下端プレート１ｃ、支軸１ｄ等から構成されており、筒部１ｂの外径側で、かつ、支持座１ａの下面側にはゴム製でリング状の上受座１ｅが装備されている。軸心Ｐを有する支軸１ｄは、下端プレート１ｃから支持座１ａを貫通して上方突出する状態で取付けられている。上受座１ｅは、ダイヤフラム３の上部３ａを広い面積でもって受け止める機能を発揮するものに構成されている。下端プレート１ｃの下側には、ステンレス鋼板製の摺動板１４が取付けられている。また、支持座１ａの外周端から弾性手段５に亘ることでダイヤフラム３を外囲するゴム等の弾性材製のアウターカバー１０が装備されている。
【００１９】
内筒２は、リング状の基板２ａと、これの上面側にボルト止めされる規制板２ｂとから構成されており、基板２ａの外周部に固定される下受座１１に、ダイヤフラム３の下端部３ｂを載せ付けて受け止め支持されるように構成されている。下受座１１は、鋼板製の補強部１１Ａと、これの上に積層されるゴム製の受部材７とから構成されている。そして、詳しくは後述するが、基板２ａの内周部（内周面２Ａ）における左右それぞれには、断面Ｌ字状のストッパープレート１５がボルト止めされている。
【００２０】
台座４は、支軸１ｄと互いに同じ軸心Ｐを有する筒軸部８と、筒軸部８の上下中間部分に一体形成されるフランジ板部（円形フランジの一例）９とを有するものに形成されており、筒軸下部８Ｂと筒軸上部（柱状部の一例）８Ａとを有して成る筒軸部８における略円錐台形状の前記筒軸上部８Ａの上端部８ａが、規制板２ｂの内周部の高さレベルに位置されている。複数の車輪を有する台車（図示省略）が下筒軸８に対して軸心Ｐ回りで揺動可能に取付けられる。尚、筒軸上部８Ａ（上端部８ａ）には、クッション材や規制材等の他物の取付が可能となるように、上方に開放される雌ねじ２８が形成されている。
【００２１】
弾性手段５は、台座４のフランジ板部９と内筒２の基板２ａとの上下間に、円筒状の弾性ゴム層１２と金属板（硬質板の一例）１３とを交互に複数ずつ重ねた積層ゴム構造の弾性体５Ａを有して構成されている。前述のアウターカバー１０は、弾性体５Ａにおける上下四段の弾性ゴム層１２の下から二段目部分に外嵌されている。
【００２２】
図１〜図３に示すように、支持部材４である上端部８ａと内筒２である規制板２ｂとのストッパープレート（別部材の一例）１５を介しての当接により、これら台座４と内筒２との相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するようにストッパー機構６が構成されている。そして、内筒２側の部材であるストッパープレート１５と上端部８ａとの当接部ｔが面接触状態となるように構成されている。即ち、台座４から弾性体５Ａの内側において起立形成される円柱部である上端部８ａの外周面１６と内筒２の内周面２Ａとでストッパー機構６が構成されるとともに、上端部８ａを平面視で略小判形状とすることで、その外周面１６に形成された二面幅部１６Ａと、各ストッパープレート１５，１５の内面部（直線面部の一例）１５ａ，１５ａとが当接する構成とされている。二面幅部１６Ａは、弾性体５Ａの下方への弾性変形による規制板２ｂの沈み込みを考慮して、ストッパープレート１５の下面よりも幾分下方に延長するように形成されている。
【００２３】
具体的に説明すると、図３に示すように、規制板２ｂの中心部には、車両進行方向である前後方向（矢印ロ方向）には長く、左右方向（矢印イ方向）には短い略矩形の大貫通孔１７が形成されており、その周縁部における左右二箇所は下方に大きく抉られて陥没したような取付座１８が形成されている。その左右それぞれに形成されている取付座１８には、横壁である座面部１５Ｂを貫通する上下向きのボルト・ナット１９及びワッシャ２０でストッパープレート１５が取付けられており、その取付状態では縦壁である当接面部１５Ａの外面が、一対の前後向き面２１と一対の左右向き面２２とで成る内周面２Ａの前後向き面２１に面当接している。各ストッパープレート１５は前後に長く、その前後中心が丁度前後方向で軸心Ｐに一致するように配置されている。
【００２４】
つまり、弾性体５Ａが前後方向（矢印ロ方向）に弾性変形する場合は、前後に長い大貫通孔１７によってほぼ自由な変形が許容されるとともに、左右方向（矢印イ方向）に弾性変形する場合には、二面幅部１６Ａと当接面部１５Ａとの狭い左右方向間隙によるストッパー機構６により、横揺れ（横移動）が所定範囲内で収まるように規制されている。つまり、弾性体５Ａが前後に揺れ動いている状況でもストッパー機構６が所期通りに機能する優れたものとなっている。そして、ストッパー機構６における当接部ｔは、二面幅部１６Ａと当接面部１５Ａとによる広い面で当接する構造とされているので、鉄道車両の横揺れによって当接が繰返し行われても、二面幅部１６Ａや当接面部１５Ａが部分的に座屈したり変形したりすることが無く（又は殆ど無く）長期に亘って機能する耐久性に優れるストッパー機構６が構築されている。
【００２５】
例えば、筒軸上部８Ａの上端部８ａが単なる円筒形状であると、ストッパープレート１５との当りが線接触（線当接）となって上端部８ａの潰れや凹みといった変形が早期に生じ、横揺れ量が次第に増えるとか、それによって耐久性が芳しくないといった問題が出易い。これに対して本発明のように、上端部８ａにも二面幅部１６Ａを形成してストッパープレート１５と面接触（面当接）させる簡単な改造を施すことにより、前述の問題が一挙に解決されて、横揺れ範囲が経時変化せず、かつ、長期寿命のストッパー機構６（鉄道車両用空気バネＡ）が実現できるのである。
【００２６】
ところで、本発明による鉄道車両用空気バネＡを作成する場合、内筒２、弾性手段５、及びストッパー機構６の存在により、規制板２ｂと弾性手段５（台座４）との前後左右の向きを予め設定しておく（合せておく）必要がある。具体的には、台座４に弾性体５Ａを加硫接着によって一体化する場合に、基板２ａにおける規制板２ｂを装着するための雌ネジ部２４と、二面幅部１６Ａとを所定位置関係に設定しておくことが必要になる。通常、雌ネジ部２４は、例えば軸心Ｐ回りで９０度均等角度ごとに４箇所設ける、といった具合に複数箇所形成される。より具体的には、加硫接着を行う工程において、台座４をそれ用の治具３１（図４参照）に装着する際の台座４の前記治具３１に対する位置決めを行うことが必要になる。
【００２７】
そのため、図４に示すように、台座４のフランジ板部９の外周端における所定角度位置に予め切欠き２５を設けておき、筒軸下部８Ｂを治具３１の中心孔３２に挿入し、かつ、切欠き２５が治具３１の凸部（突片の一例）３３に係合されるように角度位置を合せて台座４を治具３１に装着する位置決め工程を行う。それから、図示は省略するが、その位置決め状態で治具３１にセットされている台座４に弾性体５Ａを載せ付けてから加硫接着工程を行えば、それによって基板２ａにボルト止めされた後の規制板２ｂにおけるストッパープレート１５，１５と、台座４の二面幅部１６Ａ，１６Ａとが対向配置される正規の組付け状態（図３に示す状態）がもたらされるのである。
【００２８】
つまり、位置決め工程（位置決め手段）は、円形フランジであるフランジ板部９の外周部に形成された切欠き２５と、台座４用の治具３１に形成されている凸部３３とを係合させることによって行われるものである。これにより、鉄道車両用空気バネＡの製造方法は、加硫接着工程と、これに先立って行われる位置決め工程とを含んだものとなっている。尚、図４等に示し治具３１は、位置決め方法を示すためのイメージ図であり、実際の治具と形状や大きさ等が異なっていても良い。
【００２９】
尚、位置決め工程（位置決め手段）は、図５に示すような方法としても良い。即ち、規制板２ｂの外周端にほど近い箇所に、そこから軸心Ｐ方向に突出する起立ピン２７を設けるとともに、その起立ピン２７と嵌合する挿入孔３４を治具３１に形成しておき、筒軸下部８Ｂを治具３１の中心孔３１Ａに挿入し、かつ、起立ピン２７が挿入孔３４に挿入されるように角度位置を合せて台座４を治具３１に装着する位置決め工程を行うのである。
【００３０】
〔実施例２〕
実施例２による鉄道車両用空気バネＡは、実施例１によるものとストッパー機構６のみが異なる。そのストッパー機構６は、図６に示すように、筒軸上部８Ａの上端部８ａが、雌ねじ２８を有する四角筒（柱状部の一例）に形成されている点に特徴があり、それ以外は図３に示す実施例１のストッパー機構６と同じである。即ち、上端部８ａは前後左右に平面部２６，２３を有する平面視で矩形（正方形）を呈する四角筒（四角柱でも可）に形成されている。左右の平面部２３，２３が実施例１の二面幅部１６Ａに相当しており、それより前後に幅が広くストッパープレート１５との当接面積がより大きく取れる有利なものとなっている。尚、前後の平面部２６，２６は、緩い曲線や鋳肌そのまま等の所謂平面でなくても良い。
【００３１】
また、図示は省略するが、請求項４に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、位置決め工程が、二面幅部１６Ａ，１６Ａと、これに嵌合すべく支持部材用の治具に形成されている断面略小判形の係合孔（要するに上端部８ａに外嵌する形状及び大きさの孔）とを嵌合させることによって行われることを特徴とする製造方法も可能である。
【００３２】
〔別実施例〕
下記（ａ）〜（ｃ）のような構成、即ち「支持部材４と内筒２との当接部ｔが、少し摩耗が進めば面接触状態となるような構成」は、本発明の技術的範疇に入るものとする。
（ａ）筒軸上部８Ａとストッパープレート１５との相対角度が若干ずれる等により、二面幅部１６Ａと内面部１５ａとが厳密には平行ではなく、平面視にて極僅かな相対角度（例：０．５度）が付いている構成。
（ｂ）二面幅部１６Ａと内面部１５ａとのいずれか一方又は双方に、１〜２回（又は数回）衝突すれば直ちに圧潰するような極小さな突起を設ける構成。
（ｃ）図３において、内面部１５ａが曲率の大なる曲線内周面（又は曲線外周面）に形成され、かつ、二面幅部１６Ａが前記曲線内周面よりも僅かに曲率の小さい曲線外周面（又は前記曲線外周面よりも僅かに曲率の大きい曲線内周面）に形成されている構成。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】鉄道車両用空気バネの構造を示す前後方向の断面図（実施例１）
【図２】図１におけるストッパー機構の構造を示す左右方向の断面図
【図３】図１におけるストッパー機構部分を示す平面図
【図４】位置決め方法その１を示すイメージ図
【図５】位置決め方法その２を示すイメージ図
【図６】ストッパー機構の別構造を示す要部の平面図（実施例２）
【符号の説明】
【００３４】
１          外筒
２          内筒
３          ダイヤフラム
４          支持部材
５          弾性手段
５Ａ        弾性体
６          ストッパー機構
８Ａ        柱状部
９          円形フランジ
１５        別部材
１５ａ      直線面部
１６Ａ      二面幅部
２５        切欠き
２７        起立ピン
３１        治具
３３        突片
３４        挿入孔
Ａ          鉄道車両用空気バネ
ｔ          当接部
【図１】
2008215455.tif 000003
【図２】
2008215455.tif 000004
【図３】
2008215455.tif 000005
【図４】
2008215455.tif 000006
【図５】
2008215455.tif 000007
【図６】
2008215455.tif 000008