(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気ばねの圧縮変位量の上限を規制するための空気ばね用ストッパであって、ゴム製筒体と、該ゴム製筒体の上下端に設けられた上金具及び下金具と、ゴム製筒体、上金具及び下金具で囲まれる内部空間に流体を注入及び排出して前記ゴム製筒体の内圧を変化させる注入排出手段とを備え、
前記ゴム製筒体は、バイアス方向に傾斜する補強コードが埋設され、前記バイアス方向は、互いに交差する２方向に設定され、前記ゴム製筒体の内圧の変化により、ゴム製筒体の中心軸に対するコード角が、ゴム製筒体の最小長さとなる自由状態における設定コード角と、ゴム製筒体の最大長さとなる安定コード角との間で変更自在とされ、
前記内部空間に流体を注入及び排出して前記コード角を変更することにより、前記ゴム製筒体の中心軸方向長さが調節されてストッパ高さが調節されることを特徴とする空気ばね用ストッパ。
【請求項２】
前記ゴム製筒体の自由状態における設定コード角は、５４．５°を超過し９０°未満である範囲内において、ゴム製筒体の中心軸方向長さの調節可能量を大きくするほど大きく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の空気ばね用ストッパ。
【請求項３】
二層の補強コード層が設けられ、上金具及び下金具の外側に補強コードを一定の傾斜角度にて掛け回しつつ上金具及び下金具の外周を所定のピッチで周回させることにより、上金具及び下金具を通る中心軸に対して傾斜する補強コードが周方向に配列されると共に、各層の補強コードの傾斜方向が互いに交差するよう設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気ばね用ストッパ。
【請求項４】
前記補強コード層は、単数の補強コードを上金具及び下金具に掛け回しすることにより形成されたことを特徴とする請求項３に記載の空気ばね用ストッパ。
【請求項５】
前記補強コード層は、複数の補強コードを互いに所定のコードピッチを維持させながら上金具及び下金具に掛け回しすることにより形成されたことを特徴とする請求項３に記載の空気ばね用ストッパ。
【請求項６】
前記補強コードは、予め定められた設定傾斜角で上金具及び下金具に掛け渡され、上金具及び下金具のうちの掛け渡された一方の金具の外周面からその表面を跨いで反対側の外周面まで張設され、次に、該一方の金具から他方の金具の外周面まで前記設定傾斜角で掛け渡され、他方の金具の掛け渡し部分から所定のコードピッチをずらして反対側の外周面まで張設されたことを特徴とする請求項３、４又は５に記載の空気ばね用ストッパ。
【請求項７】
ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの上下端に設けられた上面板及び下面板とを備え、ダイヤフラム、上面板及び下面板で囲まれる空気室への空気の注入及び排出によって作用高さを調整可能とされ、前記下面板に、前記上面板に対向して請求項１〜６のいずれかに記載の空気ばね用ストッパが装着されたことを特徴とする空気ばね。
【請求項８】
前記空気ばね用ストッパは、空気ばねによって支持される荷重を空気ばねの代わりに支持可能なように設定される内部空間の圧力に耐える耐圧性を有することを特徴とする請求項７に記載の空気ばね。
【請求項９】
前記空気ばね用ストッパは、その内部空間の圧力が前記空気室の内圧よりも大きく設定され、流体の注入及び排出によって内部空間と空気室との圧力差を変更することにより、ストッパ高さを調節して上面板との間隔を所望の大きさに設定可能とされたことを特徴とする請求項７又は８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、例えば鉄道車両に装備される空気ばねの圧縮変位量の上限を規制するための空気ばね用ストッパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両などに装備される空気ばねは、上下方向の伸縮により振動を吸収する防振装置として使用される。さらに、空気ばねは、その空気室に空気を注入及び排出して作用高さを変更することにより車高を調整する車高調整装置としても使用されることがある。空気ばねを車高調整装置として使用することにより、例えばプラットホームでの乗降を容易にしたり、摩耗した車輪の踏み面の削り直しによって下がった車高を元の高さに戻したり、パンタグラフから給電する地上走行時と車両側面から給電する地下走行時とで車高を変更したりすることが試みられている。
【０００３】
ただ、多くの空気ばねは、その上面板と下面板とが当接することにより圧縮変位量の上限が規制される構造であるため、車高調整の際に単に作用高さを変更しただけでは、その作用高さごとに圧縮変位量の上限が異なることになり、空気ばねの防振装置としての機能を低下させるおそれがある。
【０００４】
これに対して、特許文献１は、突出高さを切換可能な空気ばね用ストッパを設けることにより、空気ばねの作用高さを変更した場合であっても圧縮変位量の上限を所定の大きさに保つことができるようにした空気ばねを開示している。
【０００５】
図６に特許文献１が開示する空気ばねを示す。この空気ばねは、ダイヤフラム（可撓膜体）１０１の上下端に上面板１０２及び下面板１０３を設けてなり、その上面板１０２に、平坦面１０４ａ及び隆起面１０４ｂを有する上ストッパ部材１０４が取り付けられ、下面板１０３に、平坦面１０５ａ及び隆起面１０５ｂを有する下ストッパ部材１０５が取り付けられている。
【０００６】
上ストッパ部材１０４は、鉛直軸周りに回動可能とされ、空気ばねの作用高さを低く設定するとき、その平坦面１０４ａ及び隆起面１０４ｂを下ストッパ部材１０５の隆起面１０５ｂ及び平坦面１０５ａにそれぞれ対向させ、空気ばねの作用高さを高く設定するとき、その隆起面１０４ｂを下ストッパ部材１０５の隆起面１０５ｂに対向させるようになっている。これにより、空気ばねの作用高さを低く設定した状態であっても高く設定した状態であっても、その圧縮変位量の上限が同じ大きさに設定される。
【特許文献１】特開平９−８９０２９（段落番号０００９、００１４、００１５、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１の空気ばねに設けられた空気ばね用ストッパは、上下のストッパ部材の平坦面と隆起面とを対向させるか、あるいは隆起面同士を対向させることしかできないため、二通りのストッパ高さのいずれかを選択することができるだけで、その中間のストッパ高さに調整することができない。
【０００８】
また、ストッパ部材を平坦面と隆起面に区分けしているため、その分、空気ばねの圧縮変位量が上限に達した際にストッパ受け面に当接する当接面の面積が小さくなりやすく、空気ばね用ストッパとしての安定性や強靱性を低下させるおそれがある。
【０００９】
本発明は、ストッパ高さを無段階に調節することができ、かつ、空気ばねの圧縮変位量が上限に達した際にストッパ受け面に当接する当接面の面積を十分な大きさに設定することができる空気ばね用ストッパの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る空気ばね用ストッパは、空気ばねの圧縮変位量の上限を規制するためのものであり、ゴム製筒体と、ゴム製筒体の上下端に設けられた上金具及び下金具と、ゴム製筒体、上金具及び下金具で囲まれる内部空間に流体を注入及び排出する注入排出手段とを備え、内部空間に流体を注入及び排出してゴム製筒体の中心軸方向長さを調節することにより、ストッパ高さを調節するようにしたものである。
【００１１】
この構成によれば、内部空間に流体を注入してゴム製筒体を中心軸方向に伸ばしたり、内部空間から流体を排出してゴム製筒体を中心軸方向に縮めたりすることにより、ストッパ高さを無段階に調節することができる。さらに、空気ばねの圧縮変位量が上限に達した際、上金具又は下金具の全体をストッパ受け部に当接させることができるので、当接面の面積を十分な大きさに設定して、空気ばね用ストッパとしての安定性や強靱性を高めることができる。
【００１２】
内部空間に注入する流体として水などの液体を使用することもできるが、流体として空気を使用することにより、空気ばね用ストッパの軽量化を図ると共に、空気の圧縮性により、空気ばね用ストッパの衝撃吸収性能を高めることができる。なお、上金具及び下金具は、金属製に限定されるものではなく、樹脂製のものをも含む概念である。
【００１３】
ゴム製筒体にバイアス方向に傾斜する補強コードを埋設し、そのバイアス方向を互いに交差する２方向に設定する。さらに、ゴム製筒体の内圧の変化により、ゴム製筒体の中心軸に対するコード角を、ゴム製筒体の最小長さとなる自由状態における設定コード角と、ゴム製筒体の最大長さとなる安定コード角との間で変更自在にする。
【００１４】
これにより、ゴム製筒体を補強コードで補強して耐圧性を高めつつ、内圧を変化させて補強コードのコード角を変更しながらゴム製筒体を中心軸方向に伸縮させることができる。なお、ゴム製筒体は、内圧を大きくしてコード角を安定コード角に近づけるほど、径方向の縮径を伴うものの中心軸方向に伸びて容積が大きくなり、内圧を小さくしてコード角を設定コード角に近づけるほど、径方向の拡径を伴うものの中心軸方向に縮んで容積が小さくなる。
【００１５】
ここで、ゴム製筒体の自由状態とは、ゴム製筒体の内外の圧力差がなく、中心軸方向の伸びがゼロの状態であり、この状態におけるコード角を設定コード角という。また、安定コード角とは、ゴム製筒体の中心軸方向の伸びが止まるまでその内圧を十分に大きくした状態におけるコード角のことであり、自由状態からゴム製筒体の内圧を大きくするほど、補強コードのコード角が設定コード角から安定コード角に近づくようになっている。
【００１６】
ゴム製筒体の自由状態における設定コード角は、５４．５°を超過し９０°未満である範囲内において、ゴム製筒体の中心軸方向長さの調節可能量を大きくするほど大きく設定するのがよい。
【００１７】
つまり、補強コードの伸び及び上金具及び下金具による径方向の拘束の影響を無視すると、安定コード角は、円筒形のゴム製筒体の容積が最大になるコード角である５４．５°となる。設定コード角が５４．５°を超過し９０°未満である範囲であれば、内部空間の流体量を一定のまま中心軸方向に圧縮したとき、コード角が大きくなって５４．５°から離れるのに伴い、容積が小さくなって内圧が大きくなるので、ストッパとして機能させることができる。なお、設定コード角が５４．５°未満であれば、流体量を一定のまま中心軸方向に圧縮することによって内圧が小さくなるので、ストッパとして機能させることができない。
【００１８】
さらに、上記の範囲内において設定コード角を大きくするほど、コード角が設定コード角から安定コード角に至るまでのゴム製筒体の伸び量が大きくなるので、ゴム製筒体の中心軸方向長さの調節可能量を大きくすることができる。
【００１９】
２方向に傾斜する補強コードのうちの同一方向に傾斜する補強コード同士を配列して二層の補強コード層を設けるのがよい。二層の補強コード層は、バイアス裁断した二枚の幅広プライを巻き付けて形成することもできるが、上金具及び下金具の外側に補強コードを一定の傾斜角度にて掛け回しつつ上金具及び下金具の外周を所定のピッチで周回させることにより、上金具及び下金具を通る中心軸に対して傾斜する補強コードを周方向に配列すると共に、各層の補強コードの傾斜方向を互いに交差するよう設定するのがよい。
【００２０】
これにより、幅広プライの端部を係止するビードワイヤや幅広プライ端部の折り返しをなくして空気ばね用ストッパをコンパクトに形成することができるので、空気ばね用ストッパを極めて低く狭い空間に設置することができる。さらに、高価な設備を必要とする幅広のプライを製造する工程、ビードワイヤを巻き付ける工程、及びプライ端部を折り返す工程を不要にすることができ、さらに、長さや径の異なる他品種の空気ばね用ストッパを少数ずつ製造する場合であっても補強コードのロスをなくすことができる。
【００２１】
また、幅広プライのような横糸が存在しないので、加硫成形する際の拡径を阻害されることがなく、ゴム製筒体の性能を安定させることができる。補強コード層の成形用治具と兼用する金具に補強コードを掛け回すので、ゴム製筒体を金具と強固に一体化することができる。ゴム製筒体の完成後にゴム製筒体の端部に金具を止着する工程を省略すると共に、金具を挿入する際の変形などによるゴム製筒体の損傷をなくすことができる。
【００２２】
上金具及び下金具に掛け回しする補強コードは、単数であっても複数であってもよく、補強コードの太さなどを勘案して適宜選択することができる。単数の補強コードを上金具及び下金具に掛け回しすることによって補強コード層を形成すれば、補強コードの配列を乱すことなく、かつ正確な傾斜角度で掛け回ししやすくすることができる。一方、複数の補強コードを互いに所定のコードピッチを維持させながら上金具及び下金具に掛け回しすることによって補強コード層を形成すれば、少ない掛け回し回数で補強コードを配列することができ、掛け回しに要する時間を短くすることができる。
【００２３】
補強コードの上金具及び下金具への掛け回しを具体的に説明すると、補強コードを予め定められた設定傾斜角で上金具及び下金具に掛け渡し、上金具及び下金具のうちの掛け渡された一方の金具の外周面からその表面を跨いで反対側の外周面まで補強コードを張設する。さらに、一方の金具から他方の金具の外周面まで設定傾斜角で補強コードを掛け渡し、他方の金具の掛け渡し部分から所定のコードピッチをずらして反対側の外周面まで補強コードを張設することにより、上金具及び下金具に補強コードを掛け回す。この掛け回し操作を繰り返すことにより、補強コードを金具の外周を周回させる。
【００２４】
この構成によると、上金具及び下金具への補強コードの一回の掛け回しにより、金具間において、補強コードが中心軸を挟んで反対側に一列ずつ互いにほぼ並行に掛け渡される。この掛け回しを行いながら所定のコードピッチ分だけずらすので、中心軸に対する掛け渡しの傾斜角度を維持しつつ中心軸周りに傾斜方向を変化させることができ、掛け回し操作を繰り返すことにより、金具間に補強コードが周方向に配列される。
【００２５】
一回の掛け回しによって掛け渡された一対の補強コードは、それぞれを外周側から見たとき、中心軸に対して同じ大きさの傾斜角度で反対側に傾斜しており、それぞれの補強コードの配列が一周した時点で、補強コードの傾斜方向が互いに交差する二層の補強コード層が形成される。反対側に傾斜する一対の補強コードが一回の掛け回しによって中心軸を挟んで反対側に配列されるので、傾斜方向が交差する補強コードが互いに編み込まれるように配列されることはなく、補強コードのパンタグラフ作用を阻害することはない。
【００２６】
また、本発明は、上記の空気ばね用ストッパを備えた空気ばねを提供する。すなわち、本発明は、ダイヤフラムと、このダイヤフラムの上下端に設けられた上面板及び下面板とを備え、ダイヤフラム、上面板及び下面板で囲まれる空気室への空気の注入及び排出によって作用高さを調整可能とされ、その下面板に、上面板に対向して空気ばね用ストッパが装着された空気ばねを提供する。
【００２７】
この構成によれば、ストッパ高さを無段階で調整できる空気ばね用ストッパを装着するので、空気ばねの防振装置としての機能を低下させることなく、その作用高さを無段階で調整することができ、空気ばねを装備する車両の車高をも無段階で調節することができる。さらに、流体を注入及び排出するだけでストッパ高さを自由に調節することができるので、ストッパ高さの変更に際して車両を長期間休業させて台車から空気ばねを取り外す必要がなく、車両高さを簡単かつ確実に調整することができる。これにより、レール状態などに応じてストッパ高さを上げたり下げたりすることもできる。
【００２８】
空気ばね用ストッパは、空気ばねによって支持される荷重を空気ばねの代わりに支持可能なように設定される内部空間の圧力に耐える耐圧性を有するものとするのがよい。そうすれば、例えば空気ばねがバーストした場合など、空気ばね用ストッパの内圧を十分に大きくし、その空気ばね用ストッパで車両を支持して走行することができる。
【００２９】
空気ばね用ストッパの内部空間の圧力を空気室の内圧よりも大きく設定し、流体の注入及び排出によって内部空間と空気室との圧力差を変更することにより、ストッパ高さを調節して上面板との間隔を所望の大きさに設定可能とする。
【００３０】
空気ばね用ストッパの内圧を空気室の内圧よりも大きく設定することにより、空気ばねの空気室の内圧によって空気ばね用ストッパが押し潰されることを防止することができる。空気ばね用ストッパの内圧が空気室の内圧に等しいとき、空気ばね用ストッパが自由状態になるので、内部空間と空気室との圧力差を変更することにより、ストッパ高さを調節することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のとおり、本発明によると、流体を注入及び排出することによって空気ばね用ストッパのストッパ高さを無段階に調節することができるので、空気ばね用ストッパを備えた空気ばねも、防振装置としての機能を損なうことなく、その作用高さを無段階に調節することができる。これにより、車両の車高をも無段階に調節することができるので、摩耗した車輪の削り直しによって低下した車高を正確に元に戻したり、レール状態などに応じてストッパ高さを微妙に上げ下げしたりすることができる。
【００３２】
また、空気ばね用ストッパを全体的に伸縮させてストッパ高さを調節するので、空気ばねの圧縮変位量が上限に達した際、上金具又は下金具の全体をストッパ受け面に当接させることができ、その当接面の面積を十分な大きさに設定して、空気ばね用ストッパとしての安定性や強靱性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る空気ばね用ストッパを実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る空気ばね用ストッパを備えた空気ばねの断面図であり、左半分が作用高さを最も低く設定した状態を示し、右半分が作用高さを最も高く設定した状態を示す。図２は空気ばね用ストッパの断面図である。
【００３４】
空気ばね１は、車体側と車輪側との間に介装されて車体及び車輪間を伝達される上下振動を吸収すると共に、その作用高さの変更によって車高を調節するためのものであり、筒状のゴム膜からなるダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の上端に設けられて車体側に取り付けられる上面板３と、ダイヤフラム２の下端に設けられて車輪側に取り付けられる下面板４とを備え、その下面板４の中央上面に、空気ばね１の圧縮変位量の上限を圧縮ストローク量（Ｓｔ）に規制する空気ばね用ストッパ５が装着されている。
【００３５】
ダイヤフラム２、上面板３及び下面板４で囲まれる空間は、空気が密封される空気室６とされ、この空気室６の空気の圧縮及び復元を繰り返しながら空気ばね１が上下方向に伸縮することにより上下振動が吸収される。また、空気室６への空気の注入及び排出により、空気ばね１の作用高さを調整するようになっている。ここで、空気ばね１の作用高さとは、静止状態における上面板３の下面から下面板４の上面までの距離（Ｈ）のことをいう。
【００３６】
上面板３は、例えば鋼製の円板とされ、その中央穴に空気ばね用ストッパ５に対向するストッパ受け７が装着されている。ストッパ受け７は、上面板３の下面側に位置するストッパ受け面７ａと、ストッパ受け面７ａから上向きに突出する軸部７ｂとからなり、その軸部７ｂが上面板３の中央穴を貫通することにより、ストッパ受け７が上面板３に装着されている。
【００３７】
ストッパ受け７は、その中央に空気室６の内外を連通する連通孔８が形成されると共に、軸部７ｂの突出部分を取り囲むように設けられた連結部９に、配管、バルブ、コンプレッサ及び圧力計を含む加圧空気供給手段（図示せず）を連結される。加圧空気供給手段は、連通孔８を介して空気室６に所望の圧力で空気を注入又は排出する。
【００３８】
下面板４は、例えば鋼製の円板とされ、その中央上面に形成された凹部４ａに空気ばね用ストッパ５が載置されている。下面板４の下面側には、複数枚の鋼製プレート１０ａ及びゴムプレート１０ｂを積層してなる積層ゴム１０が一体的に設けられ、この積層ゴム１０が水平方向の振動を吸収するようになっている。積層ゴム１０の中央には中央穴１０ｃが形成され、この中央穴１０ｃが、積層ゴム１０の下端のエンドプレート１０ｄに取り付けられた通路１１によって外部と連通されている。
【００３９】
空気ばね用ストッパ５は、円筒状のゴム製筒体１２と、ゴム製筒体１２の上下端に設けられた例えば鋼製の上金具１３及び下金具１４と、ゴム製筒体１２、上金具１３及び下金具１４で囲まれる内部空間１５に空気を注入及び排出する注入排出手段としての細管からなるノズル１６とを備え、そのノズル１６が下金具１４及び空気ばね１の下面板４を貫通して内部空間１５と積層ゴム１０の中央穴１０ｃとを連通している。
【００４０】
加圧空気供給手段（図示せず）から通路１１、中央穴１０ｃ及びノズル１６を介して、内部空間１５に空気を注入及び排出し、ゴム製筒体１２を中心軸方向に伸縮させることにより、空気ばね用ストッパ５のストッパ高さ（ｈ）が調節される。加圧空気供給手段は、配管、バルブ、コンプレッサ及び圧力計を含み、内部空間１５に所望の圧力で空気を注入及び排出する。
【００４１】
ストッパ高さ（ｈ）を調節して上金具１３とストッパ受け７のストッパ受け面７ａとの間隔を所望の圧縮ストローク量（Ｓｔ）に設定することにより、空気ばね１の圧縮変位量の上限が圧縮ストローク量（Ｓｔ）に規制される。なお、空気ばね用ストッパ５の内部空間１５には、空気の代わりに他の気体や水などの液体を注入することもできる。
【００４２】
ゴム製筒体１２は、筒状のゴム膜にバイアス方向に傾斜する補強コード１７を埋設してなり、そのバイアス方向が互いに交差する２方向に設定されている（図４参照）。ゴム製筒体１２の中心軸に対する補強コード１７のコード角は、５４．５°を超過し９０°未満である範囲内に設定される。
【００４３】
補強コード１７は、例えばスチールコードからなり、上金具１３及び下金具１４の端面側周縁の切欠部１３ａ、１４ａに掛けるようにして配置すると共に、各補強コード１７を切欠部１３ａ、１４ａにおいて連続させることにより、上金具１３及び下金具１４とゴム製筒体１２とが強固に一体化されている。補強コード１７材質及び本数密度は、空気ばね１が支持する荷重をその空気ばね１に代わって、空気ばね用ストッパ５で支持するのに必要な耐圧性をゴム製筒体１２に付与するよう設定される。
【００４４】
次に、空気ばねの作用高さを変更する手順について説明する。まず、図１の左半分に示すように、空気ばね１の作用高さを最も低く設定するとき、加圧空気供給手段から空気室６への空気の注入及び排出により、空気ばね１を作用高さ（Ｈｍｉｎ）に調節する。さらに、加圧空気供給手段からノズル１６を介して空気ばね用ストッパ５の内部空間１５に空気を注入又は排出することにより、その内圧を空気ばね１の空気室６の内圧とほぼ等しくして、空気ばね用ストッパ５の高さをストッパ高さ（ｈｍｉｎ）に設定し、上金具１３とストッパ受け面７ａとの間隔を所定の圧縮ストローク量（Ｓｔ）に等しくする。
【００４５】
空気ばね１の作用高さをＨｍｉｎよりも高くするとき、空気室６に空気を注入して空気ばね１を所望の作用高さ（Ｈ）に調節する。さらに、空気ばね用ストッパ５の内部空間１５の内圧を空気ばね１の空気室６の内圧よりも大きくすると共に、その圧力差を調節することにより、空気ばね用ストッパ５の高さをストッパ高さ（ｈ）に設定する。このストッパ高さ（ｈ）は、上金具１３とストッパ受け面７ａとの間隔を所定の圧縮ストローク量（Ｓｔ）に等しくする高さであり、ストッパ高さの変更量（Δｈ＝ｈ−ｈｍｉｎ）は、空気ばね１の作用高さの変更量（ΔＨ＝Ｈ−Ｈｍｉｎ）に等しくなる（Δｈ＝ΔＨ）。
【００４６】
ここで、圧力差とストッパ高さ（ｈ）との関係は、あらかじめ実験などによって求めておけばよい。なお、図３に示すように、両者の関係は正確には曲線によって示されるが、その関係を近似的に１次式で表すこともできる。
【００４７】
図１の右半分は、空気ばね１の作用高さを最も高く設定した状態を示し、空気ばね１が作用高さ（Ｈｍａｘ）に設定され、空気ばね用ストッパ５がストッパ高さ（ｈｍａｘ）に設定されている。
【００４８】
ここで、ストッパ高さを変更する際の補強コードのコード角の変化とゴム製筒体の中心軸方向の伸びとの関係を説明する。図４はストッパ高さの変更に伴う補強コードのコード角の変化を示す図であり、（ａ）はストッパ高さを最も低く設定した状態を示し、（ｂ）はストッパ高さを最も高く設定した状態を示す。
【００４９】
図４（ａ）のようにストッパ高さを最も低く（ｈｍｉｎ）するとき、空気ばね用ストッパ５の内部空間１５の内圧を空気ばね１の空気室６の内圧とほぼ等しく設定する。これにより、内部空間１５と空気室６との圧力差がほぼゼロになってゴム製筒体１２が自由状態になり、補強コード１７のコード角が設定コード角をなすと共に、ゴム製筒体１２が最小長さになる。なお、設定コード角は、５４．５°を超過し９０°未満である範囲内（例えば７０°）に設定されている。
【００５０】
ストッパ高さをｈｍｉｎよりも高くするとき、空気ばね用ストッパ５の内部空間１５の内圧を空気ばね１の空気室６の内圧よりも大きくする。これにより、補強コード１７のコード角が設定コード角よりも小さくなり、ゴム製筒体１２が径方向の縮径を伴って中心軸方向に伸びる。
【００５１】
図４（ｂ）のようにストッパ高さを最も高く（ｈｍａｘ）するとき、内部空間１５と空気室６との圧力差を十分に大きくする。これにより、補強コード１７のコード角が安定コード角（５４．５°）をなし、ゴム製筒体１２の中心軸方向の伸びが止まって最大長さとなる。
【００５２】
このように、内部空間１５と空気室６との圧力差を変化させることにより、補強コード１７のコード角が設定コード角と安定コード角との間で変更され、ゴム製筒体１２の中心軸方向長さが調節される。すなわち、補強コード１７のコード角を設定コード角と安定コード角との間の任意の角度に変更することにより、所望のストッパ高さ（ｈ）に設定される。
【００５３】
さらに、設定コード角の大きさを５４．５°を超過し９０°未満である範囲内において変更することにより、ゴム製筒体１２の中心軸方向長さの調節可能量が変更される。具体的には、設定コード角を大きく設定するほど、ゴム製筒体１２の中心軸方向長さの調節可能量が大きくなる。
【００５４】
例えば、ゴム製筒体１２の中心軸方向長さを７０ｍｍ（上金具１３及び下金具１４の厚さ２０ｍｍ×２を含むストッパ高さは１１０ｍｍ）から１２０ｍｍ（上金具１３及び下金具１４の厚さ２０ｍｍ×２を含むストッパ高さは１６０ｍｍ）の範囲で変化させるには、ｃｏｓα＝７０ｍｍ／（１２０ｍｍ／ｃｏｓ５４．５°）の関係より、設定コード角をα＝７０°に設定する。
【００５５】
すなわち、設定コード角を７０°に設定することにより、内部空間１５の内圧を十分に大きくしてコード角を安定コード角である５４．５°に変化させたとき、そのゴム製筒体１２の中心軸方向長さが５０ｍｍ伸びる。なお、以上の関係に加えて、上金具１３及び下金具１４による径方向の拘束の影響と、内圧による補強コード１７の伸びの影響とを正確に求めて設定コード角度を決定するのがより好ましい。
【００５６】
次に、空気ばね用ストッパの製造方法を説明する。まず、上金具１３とノズル１６の付いた下金具１４との間にドーナツ状の未加硫ゴムを配置すると共に、上金具１３の下面及び下金具１４の上面を覆うように未加硫ゴムを配置する。
【００５７】
次いで、図５に示すように、未加硫ゴムで被覆した一本の補強コード１７を中心軸方向に対して設定コード角だけ傾斜させながら上金具１３及び下金具１４に架け渡すように巻き付けて、ドーナツ状の未加硫ゴムの外周側全周に、バイアス方向が互いに交差する二層の補強コード１７を配置する。
【００５８】
ここで、補強コード１７を巻き付ける手順を具体的に説明する。まず、一本の補強コード１７を設定コード角（外周側から見て例えば７０°）だけ傾斜させて、上金具１３の周縁部から下金具１４の周縁部に架け渡す。この架け渡し部分と平行かつ中心軸を通る面に対して対称に、下金具１４の下面側を通すように補強コード１７を折返し、設定コード角（外周側から見て例えば−７０°）だけ傾斜させて、下金具１４の周縁部から上金具１３の周縁部に架け渡す。さらに、上金具１３の上面側を通すように補強コード１７を折返すことにより、補強コード１７が上金具１３及び下金具１４間を一周する。これにより、中心軸に対して対称な位置に、バイアス方向が互いに交差する補強コード１７の架け渡し部分が形成される。
【００５９】
一周させたときにコードピッチ分だけずれるように上金具１３及び下金具１４間に補強コード１７を巻き付け、この巻き付けを上金具１３から下金具１４への架け渡し部分が全周に行き渡るまで繰り返す。これにより、バイアス方向が互いに交差する二層の補強コード１７が配置される。二層の補強コード１７は、互いに内外に交差することなく配置されるので、そのパンタグラフ作用を阻害することがない。
【００６０】
その後、補強コード１７の外側に未加硫ゴムシートを巻き付け、その外側に外型を配置すると共に、ノズル１６より内部空間１５に空気を注入して加圧しながら加熱して加硫成形することにより、空気ばね用ストッパ５が完成する。
【００６１】
上記構成によれば、内部空間１５への空気の注入及び排出により、空気ばね用ストッパ５のストッパ高さを無段階で調整することができるので、空気ばね１の作用高さに関わらずその圧縮ストローク量（Ｓｔ）を一定の大きさに保つことができる。空気ばね１の空気室６及び空気ばね用ストッパ５の内部空間１５には、簡単な配管とバルブおよびコンプレッサによって空気を供給することができるので、車両から空気ばね１を外すことなくその作用高さ及びストッパ高さを調節することができる。
【００６２】
ゴム製筒体１２の十分な耐圧性により内部空間１５の内圧推力が十分な大きさに設定可能とされると共に、上金具１３及び下金具１４が十分な強度及び当接面積に設定されるので、空気ばね用ストッパ５の支持可能な荷重を大きく設定することができる。さらに、内部空間１５に封入された空気のクッション効果により、ストッパとして機能する際の衝撃を十分に緩和することもできる。
【００６３】
また、空気ばね用ストッパ５は、その内部空間１５の内圧を十分に大きくして補強コード１７のコード角が安定コード角に達した後、さらに内部空間１５に空気を注入して内圧を大きくすることにより、空気ばね１が支持する荷重を空気ばね１代わって支持することができる。
【００６４】
空気ばね１代わって荷重（Ｗ）を支持するには、その荷重（Ｗ）を支えるだけの内圧推力を生む程度の内圧（ｐ）が必要である。例えば空気ばね１の内圧（ｐ１）が０．６ＭＰａで、有効径がφ４５０ｍｍのとき、支持すべき荷重（Ｗ）は、
Ｗ＝ｐ１・ａ１（ａ１：空気ばねの有効断面積）より、
Ｗ＝π×（４５ｃｍ／２）×（４５ｃｍ／２）×０．６ＭＰａである。
ゴム製筒体１２の有効径がφ２００ｍｍのとき、必要な内圧（ｐ）は、
Ｗ＝ｐ・ａ（ａ：ゴム製筒体の有効断面積）より、
Ｗ＝π×（４５ｃｍ／２）×（４５ｃｍ／２）×０．６ＭＰａ＝ｐ×π×（２０ｃｍ／２）×（２０ｃｍ／２）であり、
ｐ＝３ＭＰａが必要な内圧である。
【００６５】
ゴム製筒体１２の破壊圧力を内圧３ＭＰａの２倍以上に設定する場合、補強コード１７として以下の３種類のコードを使用することができる。すなわち、１．ポリエステルコード（単位幅当たりの破断強度：２．２ｋＮ／ｃｍ）を６層配置したもの（破壊圧力：６ＭＰａ）、２．アラミドコード（単位幅当たりの破断強度：４．３ｋＮ／ｃｍ）を４層配置したもの（破壊圧力：８ＭＰａ）、３．スチールコード（単位幅当たりの破断強度：９．２ｋＮ／ｃｍ）を２層配置したもの（破壊圧力：８ＭＰａ）である。なお、設定コード角は全て７０°である。
【００６６】
空気ばね用ストッパ５は、繰り返し荷重や繰り返し変形を常に受ける部材ではなく、補強コード１７自体の疲労性は必ずしも高いものを要しない。さらに、実使用時には、空気室６に内圧が作用することにより、内部空間１５に作用する内圧差を小さくして、補強コード１７に生じる張力も小さくするので、ポリエステルコード、アラミドコード、スチールコードのいずれを使用しても問題はない。なお、空気ばね１がバーストした状態での走行を考慮して、層数を少なくできるスチールコード又はアラミドコードを採用するのがより好ましい。
【００６７】
また、一本の補強コード１７を上金具１３及び下金具１４に架け渡すように巻き付けて補強コード層を構成するので、補強コード１７を係止するビードが不要であると共に、ゴム製筒体１２と上金具１３及び下金具１４とを強固に一体化することができる。さらに、加硫成形の完了時点でゴム製筒体１２と上金具１３及び下金具１４とが一体化されているので、加硫成形後にゴム製筒体１２に上金具１３及び下金具１４を取り付ける工程を不要にすることができる。
【００６８】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、一本の補強コード１７を上金具１３及び下金具１４間に架け渡すように巻き付ける代わりに、あらかじめ、平行に並べた複数本の補強コード１７を薄いゴムシートで包んでなるプライを形成しておき、このプライを複数枚重ねて配置するようにしてもよい。この場合、上金具及び下金具とは別体に、プライ端部を係止するビードを両端部に埋設してなるゴム製筒体を形成し、このゴム製筒体に上金具及び下金具を取り付けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る空気ばね用ストッパを備えた空気ばねの断面図
【図２】空気ばね用ストッパの断面図
【図３】圧力差とストッパ高さとの関係を示す図
【図４】ストッパ高さの変更に伴う補強コードのコード角の変化を示す図であり、（ａ）はストッパ高さを最も低く設定した状態を示し、（ｂ）はストッパ高さを最も高く設定した状態を示す
【図５】上金具及び下金具に補強コードを巻き付ける様子を示す図
【図６】従来の空気ばね用ストッパを備えた空気ばねの断面図
【符号の説明】
【００７０】
１    空気ばね
２    ダイヤフラム
３    上面板
４    下面板
５    空気ばね用ストッパ
６    空気室
１２  ゴム製筒体
１３  上金具
１４  下金具
１５  内部空間
１６  ノズル
１７  補強コード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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