(57)【要約】  【課題】  摺動板に摺接して摩擦抵抗、バネ定数の減少に寄与する合成繊維網状体の巻き込み現象を極力抑制して該網状体の介在による所期の性能を長期に亘り確実かつ安定よく発揮させることができるようにする。  【解決手段】  空気バネの上面板で可撓部材と接触する上面ゴム部に付設されている摺動板と可撓部材との間に挟在されて水平変位時の摩擦抵抗を小さくする機能を有するドーナツ形状の合成繊維網状体５の外周辺部でその周方向に間隔を隔てた複数箇所に、外周縁５ｅから径内方へ向けてスリット６を形成している。  【選択図】      図３
2005199761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気バネの上面板で可撓部材と接触する上面ゴム部に金属または合成樹脂からなる摺動板が付設されているとともに、この摺動板と前記可撓部材との間にドーナツ形状の合成繊維網状体が挟在されている車両用空気バネにおいて、
前記合成繊維網状体の外周辺部でその周方向に間隔を隔てた複数箇所に、外周縁から径内方へ向けてスリットが形成されていることを特徴とする車両用空気バネ。
【請求項２】
前記スリットが、合成繊維網状体の外周辺部にその周方向に等間隔を隔てて４〜８個形成されている請求項１に記載の車両用空気バネ。
【請求項３】
前記スリットが、合成繊維網状体の半径方向の幅に対して０．１５〜０．３の長さに形成されている請求項１または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、主として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ものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空気バネにおいては、車両走行時の蛇行や旋回に伴い、その主要部である可撓部材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い。かかる水平変位時に、前記可撓部材の外周ゴム層部分と金属製の上面板に加硫接着してなるゴム部とが接触状態のままにあると、両者間の滑り摩擦抵抗が非常に大きく、その分、バネ定数が大きくなり水平変位挙動が悪いために、空気バネ本来の緩衝性能が低い。また、滑り摩擦抵抗が大きいために、可撓部材のゴム層部分が摩耗して早期に破損したり、パンクしたりして早期のうちに使用不能となる難点がある。
【０００３】
このような難点を解消するものとして、従来、可撓部材に接触する上面板のゴム部に金属または合成樹脂からなる摺動板を付設するとともに、この摺動板と可撓部材との間に、図４に示すようなドーナツ形状の合成繊維網状体５０を介在させて、水平変位時に摺動板と合成繊維網状体５０との間で滑らせることにより、摩擦抵抗及びバネ定数を小さくして緩衝性能を良好に確保するとともに、可撓部材の摩耗による破損等を防止し耐久性の向上を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−８６０７３号公報
【特許文献２】特開昭５５−７６２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の空気バネにおいては、左右方向及び前後方向の水平変位力を受けた場合、通常、図５（ｂ）に示すような真円ドーナツ形状にある合成繊維網状体５０が図５（ａ）あるいは（ｃ）に示すように、変位方向が長径となる長円形状に変形し、この変形時に長径方向に引張り力が働くために、図５（ａ）及び（ｃ）中に斜線を挿入した網状体部分が径内方側に折れ込んで摺動板と可撓部材の間に巻き込まれやすく、その巻き込み状態のままで水平変位を繰り返すと、摩擦抵抗の減少による所定の効果、つまり、緩衝性能及び可撓部材の破損防止性能が損なわれ、さらに、合成繊維網状体５０自身が破損されたり、その巻き込み量が増加したりして空気バネ全体としての耐久性を十分に確保することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、合成繊維網状体の巻き込み現象を極力抑制して該網状体の介在による所期の性能を長期に亘り確実かつ安定よく発揮させ、耐久性の著しい向上を達成す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、空気バネの上面板で可撓部材と接触する上面ゴム部に金属または合成樹脂からなる摺動板が付設されているとともに、この摺動板と前記可撓部材との間にドーナツ形状の合成繊維網状体が挟在されている車両用空気バネにおいて、前記合成繊維網状体の外周辺部でその周方向に間隔を隔てた複数箇所に、外周縁から径内方へ向けてスリットが形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記のような特徴を有する本発明によれば、車両走行時の蛇行や旋回に伴い空気バネに左右方向及び前後方向の水平変位してドーナツ形状の合成繊維網状体がその変位方向に変形したとき、その変形によって長径方向に働く引張り力をスリットにより吸収緩和して小さくすることができるので、合成繊維網状体の外周部分が径内方側に折れ込んで摺動板と可撓部材の間に巻き込まれることを抑制することができる。したがって、合成繊維網状体の外周辺部に複数のスリットを形成するだけの極く簡単な改良を施すのみで、合成繊維網状体の巻き込み現象を極力抑制するとともに、合成繊維網状体自身の破損や偏りも抑制して摺動板及び合成繊維網状体の介在による所期性能、すなわち、水平変位時の摩擦抵抗減少による緩衝性能並びに可撓部材の破損防止性能を長期間に亘って確実かつ安定よく発揮させ得て、空気バネ全体としての耐久性を十分に向上することができるという効果を奏する。
【０００９】
上記した本発明に係る車両用空気バネにおいて、前記合成繊維網状体の外周辺部に形成されるスリットの数を余り多くすると、この合成繊維網状体の剛性が低下して水平変位時に摺動板に摺接する合成繊維網状体が変形したり、変位方向に偏りやすくなって、滑り摩擦抵抗の減少という本来性能が大きく損なわれる可能性があり、それを考慮すると、合成繊維網状体の外周辺部に形成されるスリットの数としては、周方向に等間隔を隔てて４〜８個程度が望ましい。
【００１０】
また、各スリットの長さを合成繊維網状体の半径方向の幅に対して長くすればするほど引張り力が小さくなり上述した巻き込み抑制効果は高くなるが、余り長いスリットにすると、摺動板との摺接時に合成繊維網状体がそのスリット形成部分で破断されてしまい、本来性能が果たせなくなる可能性があり、それを考慮すると、スリットの長さは、合成繊維網状体の半径方向幅に対して０．１５〜０．３の範囲の長さに形成されていることが好ましい。
【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全体の縦断面図であり、同図において、１は金属板よりなる上面板で、この上面板１の下面には円環形状で外方へ向かってテーパー状の斜面３ａを呈する上面ゴム部３が加硫接着されている。２は可撓部材で、トロイダル形状を呈し、補強材としてスチールコードまたはテキスタルコード２ｂが埋設された補強層２ｃを有し（図２参照）、その補強層２ｃの端部がビート部２ａ，２ａに巻き付けられた構造になっており、かつ、それらビード部２ａ，２ａはそれぞれセルフシール方式もしくは締結方式により上面板１とストッパー受台８及び下面板７とストッパー９に固定されている。  
【００１２】
前記上面ゴム部３のテーパー状斜面３ａには、図２に明示するように、金属またはポリエチレンやポリプロピレン等の合成樹脂からなる摺動板４が接着剤で接着するか、もしくは加硫接着するか、の手段により付設されているとともに、この摺動板４と前記可撓部材２との間には、図３に拡大して示すように、その中心部がくり抜き切除されたドーナツ形状の合成繊維網状体５が挟在されている。
【００１３】
前記合成繊維網状体５としては、熱処理を施したポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維等の毛羽の少ない繊維が使用され、また、前記摺動板４との摩擦により偏りが出ないような剛性を持たせるために、剛性のある太い繊維糸を使用するか、もしくは樹脂をコーテング加工して剛性を付与する手段が講じられている。
【００１４】
上記のような基本構成を有する車両用空気バネ１０において、前記合成繊維網状体５の外周辺部でその周方向に等間隔を隔てた複数箇所に、図３に示すように、その外周縁５ｅから径内方へ向けてスリット６が形成されている。このスリット６の数は、４〜８個（図面上では８個で示す）が適当であり、また、スリット６は、合成繊維網状体５の半径方向の幅Ｒに対する長さＬ、すなわち、Ｌ／Ｒにおいて、０．１５〜０．３の範囲に設定されていることが適当である。
【００１５】
このように構成された車両用空気バネ１０においては、車両走行時の蛇行や旋回に伴い空気バネ１０に左右方向及び前後方向の水平変位してドーナツ形状の合成繊維網状体５がその変位方向に変形したとき、その変形によって長径方向に働く引張り力をスリット６により吸収緩和して小さくすることができるので、図５（ａ）や（ｃ）で示すように、合成繊維網状体５の外周部分が径内方側に折れ込んで摺動板４と可撓部材２との間に巻き込まれることを抑制することができる。また、スリット６の数及び長さＬを上述のような範囲の値に設定することにより、合成繊維網状体５自身の変形破損や偏り、さらには、スリット６形成部分での破断も抑制することが可能で、摺動板４と合成繊維網状体５との間での滑らかなすべり作用により水平変位時の摩擦抵抗を減少して所期の緩衝性能並びに可撓部材２の破損防止性能を長期間に亘り確実かつ安定よく発揮させ、空気バネ１０全体としての耐久性を向上することができる。
【００１６】
因みに、本発明者は、半径方向幅Ｒが１５０ｍｍの合成繊維網状体を用い、これにスリットが全く形成されていない従来品と、合成繊維網状体５の外周辺部に長さＬ＝４０ｍｍ（Ｌ／Ｒ≒０．２６７）のスリット６を周方向に等間隔で８個形成した本発明の実施例品１と、長さＬ＝３０ｍｍ（Ｌ／Ｒ＝０．２）のスリット６を周方向に等間隔で６個形成した本発明の実施例品２と、長さＬ＝４０ｍｍ（Ｌ／Ｒ≒０．２６７）のスリットを周方向に等間隔で１０個形成した比較例品１と、長さＬ＝５０ｍｍ（Ｌ／Ｒ≒０．３３３）のスリットを周方向に等間隔で８個形成した比較例品２とをそれぞれ作成準備し、これら従来品、実施例品及び比較例品それぞれに同一の水平変位を繰り返して負荷する耐久試験を行い、巻き込み、あるいは、偏り変形や破断が生じるまでの水平変位繰り返し回数を計測するとともに、その計測結果から空気バネ全体としての性能及び耐久性について表１に示すように総合的に判定した。
【００１７】
【表１】
2005199761.tif 000003
【００１８】
表１からも明らかなように、従来品では、目標耐久回数の２．４×１０5 に達しないまでの１．２×１０4に巻き込みが発生したのに対して、本発明の実施例品１，２は目標耐久回数の２．４×１０5 でも巻き込みが発生しなかった。また、比較例品１では、目標耐久回数の２．４×１０5 に達しないまでの２．０×１０4位に合成繊維網状体に偏り変形が発生し、また、比較例品２では、目標耐久回数の２．４×１０5 に達しないまでの５．５×１０4位にスリット形成部位で破断が発生したのに対して、本発明の実施例品１，２は目標耐久回数の２．４×１０5 でも偏り変形や破断が一切発生しなかった。これらから総合判断して、本発明の実施例品１，２は水平変位時の摩擦抵抗の減少による緩衝性能並びに可撓部材の破損防止性能を空気バネの目標耐久回数、すなわち、耐久寿命に達するまで安定よく維持できることが確認できた。
【００１９】
なお、表１中の総合判定において、○は巻き込みも偏り変形も破断もないため、所期性能を空気バネ全体の耐久寿命まで保持できたことを意味し、△は巻き込みによる性能低下はないけれども耐久寿命に至るまでに偏り変形あるいは破断が発生したことを意味し、×は巻き込みによって所期性能が早期に失われたことを意味するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る車両用空気バネ全体の縦断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大縦断面図である。
【図３】要部である合成繊維網状体の半分を示す拡大平面図である。
【図４】従来の車両用空気バネにおける合成繊維網状体の半分を示す拡大平面図である。
【図５】（ａ）は車両用空気バネが左右方向及び前後方向の水平変位力を受けていない通常時の合成繊維網状体の状態を示し、（ｂ），（ｃ）は左右方向及び前後方向の水平変位力を受けた時の合成繊維網状体の変形状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  上面板
２  可撓部材
３  上面ゴム部
４  摺動板
５  合成繊維網状体
６  スリット
１０  空気バネ
Ｌ  スリットの長さ
Ｒ  合成繊維網状体の半径方向幅
【図１】
2005199761.tif 000004
【図２】
2005199761.tif 000005
【図３】
2005199761.tif 000006
【図４】
2005199761.tif 000007
【図５】
2005199761.tif 000008