(57)【要約】      （修正有）【課題】ゴム製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムの上部ビード部や下部ビード部の結合力を向上させ、大なるせん断力が作用した場合でも空気漏れが生ぜず、安定した性能を発揮し得る車両用空気ばねを提供する。【解決手段】上面板１と、下面板２と、これらの間に介装される略横倒しタイヤ状のゴム製ダイヤフラム３とから成る車両用空気ばねＡにおいて、ダイヤフラム３の上ビード部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、上ビード部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、上水平環状面部１０ｂから外径側下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが上面板１に形成され、内周面１０ａと上水平環状面部１０ｂとが交わるダイヤフラム３の環状角部１０ｋの角Ｒの値ｒ１０よりも、外周面１２と環状面部１３とが交わる上面板１の環状隅部１ｓの隅Ｒの値ｒ１を大きくする。【選択図】図２
2007120550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記上支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する上嵌合部においては、前記ダイヤフラムの上側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記上側内周端部の上水平環状面部に載せ付けられる環状面部と、前記上水平環状面部から外径側の下方に延びる環状傾斜面部に載せ付けられる傾斜面部とが前記上支持部に形成されており、
前記内周面と前記上水平環状面部とが交わる前記ダイヤフラムの環状角部の角Ｒの値よりも、前記外周面と前記環状面部とが交わる前記上支持部の環状隅部の隅Ｒの値を大きくしてある車両用空気ばね。
【請求項２】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記上支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する上嵌合部においては、前記ダイヤフラムの上側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記上側内周端部の上水平環状面部に載せ付けられる環状面部と、前記上水平環状面部から外径側の下方に延びる環状傾斜面部に載せ付けられる傾斜面部とが前記上支持部に形成されており、
前記環状面部に、前記上水平環状面部に食い込むように下方突出する凸部又は前記環状面部と同軸心を有する環状凸部が形成されている車両用空気ばね。
【請求項３】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記上支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する上嵌合部においては、前記ダイヤフラムの上側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記上側内周端部の上水平環状面部に載せ付けられる環状面部と、前記上水平環状面部から外径側の下方に延びる環状傾斜面部に載せ付けられる傾斜面部とが前記上支持部に形成されており、
前記外周面が、その径が前記内周面の径よりも大で、かつ、前記外周面の上端側に行くに従ってより大となる状態に傾斜するテーパ面に形成されている車両用空気ばね。
【請求項４】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記上支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する上嵌合部においては、前記ダイヤフラムの上側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記上側内周端部の上水平環状面部に載せ付けられる環状面部と、前記上水平環状面部から外径側の下方に延びる環状傾斜面部に載せ付けられる傾斜面部とが前記上支持部に形成されており、
前記傾斜面部における前記環状面部の近傍位置に、前記環状傾斜面部に食い込むように下方突出する膨出部又は前記環状面部と同軸心を有する環状膨出部が形成されている車両用空気ばね。
【請求項５】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記上支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する上嵌合部においては、前記ダイヤフラムの上側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記上側内周端部の上水平環状面部に載せ付けられる環状面部と、前記上水平環状面部から外径側の下方に延びる環状傾斜面部に載せ付けられる傾斜面部とが前記上支持部に形成されており、
前記環状面部の外径側端又は前記傾斜面部の内径側端に、前記ダイヤフラムに食い込むように下方突出する突起又は前記環状面部と同軸心を有する環状突起を形成して、前記上水平環状面部の外径側への変位が規制される状態に構成されている車両用空気ばね。
【請求項６】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記下支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する下嵌合部においては、前記ダイヤフラムの下側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記下側内周端部の下水平環状面部が載せ付けられる環状面部と、前記下水平環状面部の外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部に嵌合して載せ付けられる環状凸面部とが前記下支持部に形成されており、
前記内周面と前記下水平環状面部とが交わる前記ダイヤフラムの環状角部の角Ｒの値よりも、前記外周面と前記環状面部とが交わる前記下支持部の環状隅部の隅Ｒの値を大きくしてある車両用空気ばね。
【請求項７】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記下支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する下嵌合部においては、前記ダイヤフラムの下側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記下側内周端部の下水平環状面部が載せ付けられる環状面部と、前記下水平環状面部の外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部が嵌合して載せ付けられる環状凸面部とが前記下支持部に形成されており、
前記環状面部に、前記下水平環状面部に食い込むように上方突出する凸部又は前記環状面部と同軸心を有する環状凸部が形成されている車両用空気ばね。
【請求項８】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記下支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する下嵌合部においては、前記ダイヤフラムの下側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記下側内周端部の下水平環状面部が載せ付けられる環状面部と、前記下水平環状面部の外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部に嵌合して載せ付けられる環状凸面部とが前記下支持部に形成されており、
前記環状凸面部に、前記環状凹面部に食い込むように上方突出する凸部又は前記環状面部と同軸心を有する環状凸部が形成されている車両用空気ばね。
【請求項９】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記下支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する下嵌合部においては、前記ダイヤフラムの下側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記下側内周端部の下水平環状面部が載せ付けられる環状面部と、前記下水平環状面部の外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部に嵌合して載せ付けられる環状凸面部とが前記下支持部に形成されており、
前記下水平環状面部と前記環状凹面部とが交わる前記ダイヤフラムの環状角部の角Ｒの値よりも、前記環状面部と前記環状凸面部とが交わる前記下支持部の環状隅部の隅Ｒの値を大きくしてある車両用空気ばね。
【請求項１０】
車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成る車両用空気ばねであって、
前記下支持部と前記ダイヤフラムとが嵌合する下嵌合部においては、前記ダイヤフラムの下側内周端部の内周面に内嵌合する外周面と、前記下側内周端部の下水平環状面部が載せ付けられる環状面部と、前記下水平環状面部の外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部に嵌合して載せ付けられる環状凸面部とが前記下支持部に形成されており、
前記外周面の径が、前記内周面の径よりも大で、かつ、前記外周面の下端側に行くに従ってより大となる状態に傾斜させたテーパ面に形成されている車両用空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両、バス、トラック自動車等に用いられる車両用空気ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用空気ばねは、車体側の上支持部と、その下方に配置される車輪側の下支持部と、これら両者のそれぞれに嵌合することによって上及び下の各支持部に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムと、を有して成るものであり、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。
【０００３】
空気ばねは、基本的には上下方向の荷重や振動に対して緩衝機能するように構成されているものであるが、中には構造上捩れ方向の力が作用する場合がある。それは、前述した特許文献１に示されるボルスタレス台車に空気ばねが適用される場合である。ボルスタレス台車Ｂの構造を簡単に説明すると、図５に示すように、レール１０１上を転がる左右一対の車輪１０２対を有する前後一対の車軸１０７を回転自在に支持する支持フレーム１０３と、支持フレーム１０３を鉄道車体１０４に上下軸心Ｐ周りに回動自在に支承するための回転軸１０５と、鉄道車体１０４の底面と支持フレーム１０３との間に介装される左右一対でゴム製のダイヤフラムから成る空気ばね１０６とから構成されている。
【０００４】
このように支持フレーム１０３と鉄道車体１０４とが直接に空気ばね１０６を介して接続されている構造では、鉄道車両が直線走行している状況では、図６（ａ）に示すように、台車Ｂと鉄道車体１０４とは平行であり、空気ばね１０６には上下方向の荷重のみが作用しており、自由状態のときの平面視形状である円筒形が維持されている。しかしながら、曲線走行する状況においては、図６（ｂ）に示すように、台車Ｂと鉄道車体１０４とは軸心Ｐを中心として回動移動するので、進行方向（矢印イ方向）で前側の台車Ｂについては、曲線外側の空気ばね１０６はその支持フレーム１０３側部分が略前側に引張られ、曲線内側の空気ばね１０６はその支持フレーム１０３側部分が略後側に引張られることになり、それぞれ水平方向に捩れてせん断力が作用することになる。
【０００５】
従って、レールの曲線半径が短ければ短い程、空気ばねの上記捩れ量、即ちせん断力が大きくなって行くので、場合によっては、空気ばねの上部ビード部（ダイヤフラムと鉄道車両との連結部）や下部ビード部（ダイヤフラムと支持フレームとの連結部）におけるゴム製ダイヤフラムが変形する等して接触圧が不足し、空気が漏れ出るおそれがあった。
【特許文献１】特開平９−８９０２９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８７５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラムの上部ビード部や下部ビード部の結合力を向上させ、大なるせん断力が作用した場合でも空気漏れが生ぜず、安定した性能を発揮し得る車両用空気ばねを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記上支持部１と前記ダイヤフラム３とが嵌合する上嵌合部ＵＫにおいては、前記ダイヤフラム３の上側内周端部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、前記上側内周端部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、前記上水平環状面部１０ｂから外径側の下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが前記上支持部１に形成されており、
前記内周面１０ａと前記上水平環状面部１０ｂとが交わる前記ダイヤフラム３の環状角部１０ｋの角Ｒの値ｒ１０よりも、前記外周面１２と前記環状面部１３とが交わる前記上支持部１の環状隅部１ｓの隅Ｒの値ｒ１を大きくしてあることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記上支持部１と前記ダイヤフラム３とが嵌合する上嵌合部ＵＫにおいては、前記ダイヤフラム３の上側内周端部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、前記上側内周端部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、前記上水平環状面部１０ｂから外径側の下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが前記上支持部１に形成されており、
前記環状面部１３に、前記上水平環状面部１０ｂに食い込むように下方突出する凸部又は前記環状面部１３と同軸心Ｐを有する環状凸部１５が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記上支持部１と前記ダイヤフラム３とが嵌合する上嵌合部ＵＫにおいては、前記ダイヤフラム３の上側内周端部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、前記上側内周端部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、前記上水平環状面部１０ｂから外径側の下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが前記上支持部１に形成されており、
前記外周面１２が、その径が前記内周面１０ａの径よりも大で、かつ、前記外周面１２の上端側に行くに従ってより大となる状態に傾斜するテーパ面に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記上支持部１と前記ダイヤフラム３とが嵌合する上嵌合部ＵＫにおいては、前記ダイヤフラム３の上側内周端部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、前記上側内周端部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、前記上水平環状面部１０ｂから外径側の下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが前記上支持部１に形成されており、
前記傾斜面部１４における前記環状面部１３の近傍位置に、前記環状傾斜面部３ａに食い込むように下方突出する膨出部又は前記環状面部１３と同軸心Ｐを有する環状膨出部１６が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記上支持部１と前記ダイヤフラム３とが嵌合する上嵌合部ＵＫにおいては、前記ダイヤフラム３の上側内周端部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、前記上側内周端部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、前記上水平環状面部１０ｂから外径側の下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが前記上支持部１に形成されており、
前記環状面部１３の外径側端又は前記傾斜面部１４の内径側端に、前記ダイヤフラム３に食い込むように下方突出する突起又は前記環状面部１３と同軸心Ｐを有する環状突起１７を形成して、前記上水平環状面部１０ｂの外径側への変位が規制される状態に構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記下支持部２と前記ダイヤフラム３とが嵌合する下嵌合部ＳＫにおいては、前記ダイヤフラム３の下側内周端部１１の内周面１１ａに内嵌合する外周面１９と、前記下側内周端部１１の下水平環状面部１１ｂが載せ付けられる環状面部２０と、前記下水平環状面部１１ｂの外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部３ｂに嵌合して載せ付けられる環状凸面部２１とが前記下支持部２に形成されており、
前記内周面１１ａと前記下水平環状面部１１ｂとが交わる前記ダイヤフラム３の環状角部１１ｋの角Ｒの値ｒ１１よりも、前記外周面１９と前記環状面部２０とが交わる前記下支持部２の環状隅部２ｓの隅Ｒの値ｒ２を大きくしてあることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記下支持部２と前記ダイヤフラム３とが嵌合する下嵌合部ＳＫにおいては、前記ダイヤフラム３の下側内周端部１１の内周面１１ａに内嵌合する外周面１９と、前記下側内周端部１１の下水平環状面部１１ｂが載せ付けられる環状面部２０と、前記下水平環状面部１１ｂの外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部３ｂに嵌合して載せ付けられる環状凸面部２１とが前記下支持部２に形成されており、
前記環状面部２０に、前記下水平環状面部１１ｂに食い込むように上方突出する凸部又は前記環状面部と同軸心Ｐを有する環状凸部２２が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記下支持部２と前記ダイヤフラム３とが嵌合する下嵌合部ＳＫにおいては、前記ダイヤフラム３の下側内周端部１１の内周面１１ａに内嵌合する外周面１９と、前記下側内周端部１１の下水平環状面部１１ｂが載せ付けられる環状面部２０と、前記下水平環状面部１１ｂの外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部３ｂに嵌合して載せ付けられる環状凸面部２１とが前記下支持部２に形成されており、
前記環状凸面部２１に、前記環状凹面部３ｂに食い込むように上方突出する凸部又は前記環状面部と同軸心Ｐを有する環状凸部２３が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記下支持部２と前記ダイヤフラム３とが嵌合する下嵌合部ＳＫにおいては、前記ダイヤフラム３の下側内周端部１１の内周面１１ａに内嵌合する外周面１９と、前記下側内周端部１１の下水平環状面部１１ｂが載せ付けられる環状面部２０と、前記下水平環状面部１１ｂの外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部３ｂに嵌合して載せ付けられる環状凸面部２１とが前記下支持部２に形成されており、
前記下水平環状面部１１ｂと前記環状凹面部３ｂとが交わる前記ダイヤフラム３の環状角部１１ｓの角Ｒの値ｒ２１よりも、前記環状面部２０と前記環状凸面部２１とが交わる前記下支持部２の環状隅部２ｋの隅Ｒの値ｒ３を大きくしてあることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、車体側の上支持部１と、その下方に配置される車輪側の下支持部２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって前記上及び下の各支持部１，２に亘って配備される弾性材製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム３と、を有して成る車両用空気ばねにおいて、
前記下支持部２と前記ダイヤフラム３とが嵌合する下嵌合部ＳＫにおいては、前記ダイヤフラム３の下側内周端部１１の内周面１１ａに内嵌合する外周面１９と、前記下側内周端部１１の下水平環状面部１１ｂが載せ付けられる環状面部２０と、前記下水平環状面部１１ｂの外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部３ｂに嵌合して載せ付けられる環状凸面部２１とが前記下支持部２に形成されており、
前記外周面１９の径が、前記内周面１１ａの径よりも大で、かつ、前記外周面１９の下端側に行くに従ってより大となる状態に傾斜させたテーパ面に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜５のいずれの発明によっても、詳しくは各実施例において説明するが、ダイヤフラムの上側内周端部と上支持部との圧接状態が従来に比べて強固に維持されるようになり、空気ばねに大なるせん断力が作用して、上側内周端部が上支持部から離れようとする力が大きくなる箇所が生じても十分対抗して、所定の特性を発揮しながら空気漏れを回避させることが可能となり、ひいては高寿命化にも貢献し得る車両用空気ばねを提供することができる。
【００１８】
請求項６〜１０のいずれの発明によっても、詳しくは各実施例において説明するが、ダイヤフラムの下側内周端部と下支持部との圧接状態が従来に比べて強固に維持されるようになり、空気ばねに大なるせん断力が作用して、下側内周端部が下支持部から離れようとする力が大きくなる箇所が生じても十分対抗して、所定の特性を発揮しながら空気漏れを回避させることが可能となり、ひいては高寿命化にも貢献し得る車両用空気ばねを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明による車両用空気ばねの実施の形態を、鉄道車両のボルスタレス台車に適用される場合について、図面を参照しながら説明する。図１は車両用空気ばねの概略構造を示す全体の断面図、図２は上側内周端部を、図３は下側内周端部をそれぞれ示す要部の断面図、図４は別構造による上側内周端部示す要部の断面図である。
【００２０】
本発明による鉄道車両用の空気ばねＡは、図１に示すように、鉄道車両の車体に取付られることとなる上面板（上支持部の一例）１と、その下方に配置される車輪側の下面板（下支持部の一例）２と、これら両者１，２のそれぞれに嵌合することによって上及び下の各面板１，２に亘って配備されるゴム（弾性材の一例）製で略横倒しタイヤ状の形状を呈するダイヤフラム（ベローズ）３と、下面板２と車輪側の支持フレームとの上下間に介装される弾性機構４とを有して構成されており、平面視の形状は、軸心Ｐを中心とする円形を呈している。
【００２１】
上面板１は、エア供給用の孔５を有する軸部１Ａと、厚肉の本体面部１Ｂと、外周部が下方に屈曲された薄肉のフランジ部１Ｃとから成り、フランジ部１Ｃには、ダイヤフラム３のダイヤフラム上部３Ａを広い面積でもって弾性的に受け止めるためのゴム製の上受座６が設けられている。環状の下面板２は、先端にダイヤフラム３を載せ付け支持するための環状上突起部２ａを有する基板２Ａと、これに載置されてボルト等によって固定される支持板２Ｂとから構成されている。
【００２２】
弾性機構４は、前記支持フレームに支持される台座７と下面板２との間に、環状の弾性ゴム層８の３層と、鋼板等による環状の剛性板９の２層とを交互に積層して成る積層ゴム構造のものに構成されている。ダイヤフラム３は外径側ほど下方に下がる状態に傾斜するテーパ面に形成される前述のダイヤフラム上部３Ａと、下面板２に載せ付けられるダイヤフラム下部３Ｂを有して成るものであり、これらダイヤフラム上部及び下部３Ａ，３Ｂの内径側端には上下側の内周端部（ビード部）１０，１１が形成されている。尚、弾性機構４は、積層ゴム構造に限られるものではなく、コニカル型ゴム等、種々の構造を採ることが可能である。
【００２３】
上側内周端部（上ビード部）１０は、ダイヤフラム上部３Ａの上面板１への嵌め込み装着状態をダイヤフラム３の内圧によって維持させる部分であり、下側内周端部（下ビード部）１１は、ダイヤフラム下部３Ｂの下面板２への嵌め込み装着状態をダイヤフラム３の内圧によって維持させる部分である。これら各内周端部１０，１１には、上面板１や下面板２との嵌合一体化を強化させて位置ずれしたり外れたりし難くする種々の手段、即ち、シール強化手段が施されている。次に、その第１〜第１０シール強化手段Ｍ１〜Ｍ１０について説明する。尚、第１〜第５シール強化手段Ｍ１〜Ｍ５は上嵌合部ＵＫに関するものであり、第６〜第１０シール強化手段Ｍ６〜Ｍ１０は下嵌合部ＳＫに関するものである。
【００２４】
〔実施例１〕
図２に示すように、上面板１とダイヤフラム３とが嵌合する上嵌合部ＵＫにおいては、ダイヤフラム３の上側内周端部１０の内周面１０ａに内嵌合する外周面１２と、上側内周端部１０の上水平環状面部１０ｂに載せ付けられる環状面部１３と、上水平環状面部１０ｂから外径側の下方に延びる環状傾斜面部３ａに載せ付けられる傾斜面部１４とが上面板１に形成されている。第１シール強化手段Ｍ１は、内周面１０ａと上水平環状面部１０ｂとが交わるダイヤフラム３の上環状角部１０ｋの角Ｒ（角半径）の値ｒ１０よりも、外周面１２と環状面部１３とが交わる上面板１の環状隅部１ｓの隅Ｒ（隅半径）の値ｒ１を大きく（ｒ１＞ｒ１０）することで構成されている。上環状角部１０ｋの角Ｒの値が０、所謂ピン角の場合も含まれる。
【００２５】
このように上面板１の環状隅部１ｓの隅Ｒ値ｒ１を、上側内周端部１０の上環状角部１０ｋの角Ｒ値ｒ１０よりも大とすれば、ダイヤフラム３が上面板１に嵌合装備された際には、上環状角部１０ｋが圧縮された状態で環状隅部１ｓに収容されるので、これら両者１０ｋ，１ｓの半径は同じ又はほぼ同じ値に設定されている場合に比べて、上環状角部１０ｋでの（環状隅部１ｓでの）シール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、上側内周端部１０が上面板１から（外周面１２から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第１シール強化手段Ｍ１の前記機能により、上側内周端部１０と上面板１との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００２６】
〔実施例２〕
第２シール強化手段Ｍ２は、図２に示すように、環状面部１３に、上水平環状面部１０ｂに食い込むように下方突出する環状凸部〔環状面部１３と同軸心Ｐ（図１参照）を有する環状凸部〕１５が形成されることで構成されている。環状凸部１５ではなく、周方向の複数箇所において下方突出する凸部が形成されることによって第２シール強化手段Ｍ２とする構成でも良い。
【００２７】
第２シール強化手段Ｍ２により、ダイヤフラム３が上面板１に嵌合装備された際には、環状凸部１５が存在する分、上側内周端部１０が（上水平環状面部１０ｂが）圧縮された状態で環状面部１３に収容されるので、環状凸部１５が存在しない場合に比べて、上側内周端部１０での（上水平環状面部１０ｂでの）シール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、上側内周端部１０が上面板１から（外周面１２から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第２シール強化手段Ｍ２の前記機能により、上側内周端部１０と上面板１との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００２８】
〔実施例３〕
第３シール強化手段Ｍ３は、図２に示すように、外周面１２が、その径が内周面１０ａの径よりも大で、かつ、外周面１２の上端側に行くに従ってより大となる状態に傾斜するテーパ面に形成されることで構成されている。即ち、一例として、図２に示すように、上側内周端部１０の内周面１０ａが、これと上水平環状面部１０ｂとの為す挟角が９０度となるように軸心Ｐ（図１参照）に沿う垂面であり、かつ、上面板１の外周面１２が上側ほど大径となるテーパ面となる構成が挙げられる。要は、内周面１０ａと外周面１２との間に、前述のような角度差が付くように構成されることが第３シール強化手段Ｍ３の要旨である。
【００２９】
第３シール強化手段Ｍ３により、ダイヤフラム３が上面板１に嵌合装備された際には、外周面１２がテーパ面となっている分、上側内周端部１０が（内周面１０ａが）圧縮された状態で外周面１２に収容されるので、外周面１２と内周面１０ａとが互いに平行又はほぼ平行となる場合に比べて、上側内周端部１０での（内周面１０ａでの）シール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、上側内周端部１０が上面板１から（外周面１２から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第３シール強化手段Ｍ３の前記機能により、上側内周端部１０と上面板１との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００３０】
〔実施例４〕
第４シール強化手段Ｍ４は、図２に示すように、傾斜面部１４における環状面部１３の近傍位置に、環状傾斜面部３ａに食い込むように下方突出する環状膨出部〔環状面部１３と同軸心Ｐ（図１参照）を有する環状膨出部〕１６が形成されることで構成されている。即ち、一例として、図２に示すように、環状膨出部１６は、その断面が斜め下方に突出する扁平な三角形（ダイヤフラム３と上面板１とが丁度嵌合する本来の形状の仮想線ラインａを底辺とする三角形）を呈する形状のものとして、上受座６に一体形成されている。
【００３１】
第４シール強化手段Ｍ４により、ダイヤフラム３が上面板１に嵌合装備された際には、本来なら直線となる部分（仮想線ラインａ）から斜め下方に突出する環状膨出部１６が存在する分、上側内周端部１０及びダイヤフラム上部３Ａが圧縮された状態（又は上受座６における環状膨出部１６も圧縮される状態）となるので、その部分におけるシール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、上側内周端部１０が上面板１から（外周面１２から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第４シール強化手段Ｍ４の前記機能により、上側内周端部１０及びダイヤフラム上部３Ａと上面板１との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００３２】
〔実施例５〕
第５シール強化手段Ｍ５は、図４に示すように、環状面部１３の外径側端又は傾斜面部１４の内径側端に、ダイヤフラム３に食い込むように下方突出する環状突起〔環状面部と同軸心Ｐ（図１参照）を有する環状突起〕１７を形成して、上水平環状面部１０ｂの外径側への変位が規制される状態に構成されている。具体例としては、図４に示すように、環状突起１７は、ダイヤフラム３と上面板１とが丁度嵌合する本来の形状の仮想線ラインａを基本として斜め下方に突出する略楕円弧を呈し、かつ、上端に環状面部１３から下方に向く段差１８が付く形状のものとして、上受座６に一体形成されている。即ち、この場合は、段差１８によって第５シール強化手段Ｍ５が構成されており、同時に環状突起１７によって別構造の第４シール強化手段Ｍ４が構成されているのである。
【００３３】
別構造による第４シール強化手段Ｍ４により、ダイヤフラム３が上面板１に嵌合装備された際には、本来なら直線となる部分（仮想線ラインａ）から斜め下方に突出する環状突起１７が存在する分、上側内周端部１０及びダイヤフラム上部３Ａが圧縮された状態（又は上受座６における環状膨出部１６も圧縮される状態）となるので、その部分におけるシール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、上側内周端部１０が上面板１から（外周面１２から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、別構造の第４シール強化手段Ｍ４の前記機能により、上側内周端部１０及びダイヤフラム上部３Ａと上面板１との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００３４】
加えて、環状突起１７の内径側端に垂面となるような段差（環状段差）１８が形成されることで成る第５シール強化手段Ｍ５により、この段差１８によるストッパー機能が生じて、上側内周端部１０の外径方向への移動がより一層強固に規制される作用を期待することができるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、上側内周端部１０が上面板１から（外周面１２から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第５シール強化手段Ｍ５の前記機能により、上側内周端部１０及びダイヤフラム上部３Ａと上面板１との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００３５】
尚、図４は、図２における第４シール強化手段Ｍ４が、第５シール強化手段Ｍ５を伴う別構造の第４シール強化手段Ｍ４に置き換えられる以外は同じものであるため、別構造の第４シール強化手段Ｍ４及び第５シール強化手段Ｍ５を説明するための符号以外については、簡単のため基本的には割愛するものとする。
【００３６】
〔実施例６〕
ここからは、下嵌合部ＳＫに関する第６〜第１０シール強化手段Ｍ６〜Ｍ１０について記載する。下面板２とダイヤフラム３とが嵌合する下嵌合部ＳＫにおいては、ダイヤフラム３の下側内周端部１１の内周面１１ａに内嵌合する外周面１９と、下側内周端部１１の下水平環状面部１１ｂが載せ付けられる環状面部２０と、下水平環状面部１１ｂの外径側端に続いて上方に凹入する環状凹面部３ｂが嵌合して載せ付けられる環状凸面部２１とが下面板２に形成されている。第６シール強化手段Ｍ６は、図３に示すように、内周面１１ａと下水平環状面部１１ｂとが交わるダイヤフラム３の下環状角部１１ｋの角Ｒの値ｒ１１よりも、外周面１９と環状面部２０とが交わる下支持部２の環状隅部２ｓの隅Ｒの値ｒ２を大きく（ｒ２＞ｒ１１）することで構成されている。下環状角部１１ｋの角Ｒの値が０、所謂ピン角の場合も含まれる。
【００３７】
このように下面板２の環状隅部２ｓの隅Ｒ値ｒ２を、下側内周端部１１の下環状角部１１ｋの角Ｒ値ｒ１１よりも大とすれば、ダイヤフラム３が下面板２に嵌合装備された際には、下環状角部１１ｋが圧縮された状態で環状隅部２ｓに収容されるので、これら両者１１ｋ，２ｓの半径は同じ又はほぼ同じ値に設定されている場合に比べて、下環状角部１１ｋでの（環状隅部２ｓでの）シール作用が強化されるようになる。従って、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、下側内周端部１１が下面板２から（外周面１９から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第６シール強化手段Ｍ６の前記機能により、下側内周端部１１と下面板２との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００３８】
〔実施例７〕
第７シール強化手段Ｍ７は、図３に示すように、環状面部２０に、下水平環状面部１１ｂに食い込むように上方突出する環状凸部（環状面部２０と同軸心Ｐを有する環状凸部）２２が形成されることで構成されている。環状凸部２２ではなく、周方向の複数箇所において上方突出する凸部を形成して第７シール強化手段Ｍ７とする構成でも良い。
【００３９】
第７シール強化手段Ｍ７により、ダイヤフラム３が下面板２に嵌合装備された際には、環状凸部２２が存在する分、下側内周端部１１が（下水平環状面部１１ｂが）圧縮された状態で環状面部２０に収容されるので、環状凸部２２が存在しない場合に比べて、下側内周端部１１での（下水平環状面部１１ｂでの）シール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、下側内周端部１１が下面板２から（外周面１９から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第７シール強化手段Ｍ７の前記機能により、下側内周端部１１と下面板２との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００４０】
〔実施例８〕
第８シール強化手段Ｍ８は、図３に示すように、環状凸面部２１に、環状凹面部３ｂに食い込むように上方突出する環状凸部（環状面部２０と同軸心Ｐを有する環状凸部）２３が形成されることで構成されている。即ち、一例として、図３に示すように、環状凸面部２１における内径側の斜面部分を、ダイヤフラム３と下面板２とが丁度嵌合する本来の形状の仮想線ラインｂから斜め上方に隆起させたような断面形状を有する環状凸部２３を、環状凸面部２１に一体形成して第８シール強化手段Ｍ８とされている。
【００４１】
第８シール強化手段Ｍ８により、ダイヤフラム３が下面板２に嵌合装備された際には、本来なら環状凹面部３ｂと同一の曲線となる部分（仮想線ラインｂ）から斜め上方に突出する環状凸部２３が存在する分、主として下側内周端部１１が圧縮された状態となるので、その部分におけるシール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、下側内周端部１１が下面板２から（外周面１９から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第８シール強化手段Ｍ８の前記機能により、下側内周端部１１と下面板２との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００４２】
〔実施例９〕
第９シール強化手段Ｍ９は、図３に示すように、下水平環状面部１１ｂと環状凹面部３ｂとが交わるダイヤフラム３の外環状角部１１ｓの角Ｒの値ｒ２１よりも、環状面部２０と環状凸面部２１とが交わる下面板２の外環状隅部２ｋの隅Ｒの値ｒ３を大きく（ｒ３＞ｒ２１）することで構成されている。外環状角部１１ｓの角Ｒの値が０、所謂ピン角の場合も含まれる。
【００４３】
このように下面板２の外環状隅部２ｋの隅Ｒ値ｒ３を、下側内周端部１１の外環状角部１１ｓの角Ｒ値ｒ２１よりも大とすれば、ダイヤフラム３が下面板２に嵌合装備された際には、外環状角部１１ｓが圧縮された状態で外環状隅部２ｋに収容されるので、これら両者１１ｓ，２ｋの半径が同じ又はほぼ同じ値に設定されている場合に比べて、外環状角部１１ｓでの（外環状隅部２ｋでの）シール作用が強化されるようになる。従って、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、下側内周端部１１が下面板２から（外周面１９から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第９シール強化手段Ｍ９の前記機能により、下側内周端部１１と下面板２との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００４４】
〔実施例１０〕
第１０シール強化手段Ｍ１０は、図３に示すように、外周面１９の径が、内周面１１aの径よりも大で、かつ、外周面１９の下端側に行くに従ってより大となる状態に傾斜させたテーパ面に形成されることで構成されている。即ち、一例として、図３に示すように、下上側内周端部１０の内周面１１ａが、これと下水平環状面部１１ｂとの為す挟角が９０度となるように軸心Ｐ（図１参照）に沿う垂面であり、かつ、下面板２の外周面１９が下側ほど大径となるテーパ面となる構成が挙げられる。要は、内周面１１ａと外周面１９との間に、前述のような角度差が付くように構成されることが第１０シール強化手段Ｍ１０の要旨である。
【００４５】
第１０シール強化手段Ｍ１０により、ダイヤフラム３が下面板２に嵌合装備された際には、外周面１９がテーパ面となっている分、下側内周端部１１が（内周面１１ａが）圧縮された状態で外周面１９に収容されるので、外周面１９と内周面１１ａとが互いに平行又はほぼ平行となる場合に比べて、下側内周端部１１での（内周面１１ａでの）シール作用が強化されるようになる。従って、前述したように、空気ばねＡに大なるせん断力が作用して、下側内周端部１１が下面板２から（外周面１９から）離れようとする力が大きくなる箇所が生じても、第１０シール強化手段Ｍ１０の前記機能により、下側内周端部１１と下面板２との圧接状態が維持され、空気漏れを回避させることが可能になる。
【００４６】
〔別実施例〕
本発明による車両用空気ばねＡにおいては、前記第１〜第１０シール強化手段Ｍ１〜Ｍ１０の全てを備える構成でも、何れか一つ又は一つ以上備える構成でも良く、その組み合わせ方は問わない。従って、車両用空気ばねＡの構造、搭載機種、仕様、諸条件等により、第１〜第１０シール強化手段Ｍ１〜Ｍ１０から適宜に選択（例：第２及び第７シール強化手段Ｍ２，Ｍ７）して採用すれば良いものである。尚、外周部が蛇腹状に形成されているダイヤフラムでも、その断面形状は「略横倒しタイヤ形状」の範疇に入る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】車両用空気ばねの概略構造を示す全体断面図
【図２】ダイヤフラムと上面板との嵌合構造を示す要部の断面図
【図３】ダイヤフラムと下面板との嵌合構造を示す要部の断面図
【図４】ダイヤフラムと上面板との別嵌合構造を示す要部の断面図
【図５】ボルスタレス台車の概略構造を示す正面図
【図６】ボルスタレス台車の平面図で、（ａ）は直線走行時、（ｂ）は曲線走行時
【符号の説明】
【００４８】
１          上支持部
１ｓ        環状隅部
２          下支持部
２ｋ        環状隅部
２ｓ        環状隅部
３          ダイヤフラム
３ａ        環状傾斜面部
３ｂ        環状凹面部
１０        上側内周端部
１０ａ      内周面
１０ｂ      上水平環状面部
１０ｋ      環状角部
１１        下側内周端部
１１ａ      内周面
１１ｂ      下水平環状面部
１１ｋ      環状角部
１１ｓ      環状角部
１２        外周面
１３        環状面部
１４        傾斜面部
１５        環状凸部
１６        環状膨出部
１７        環状突起
１９        外周面
２０        環状面部
２１        環状凸面部
２２        環状凸部
２３        環状凸部
Ａ          車両用空気ばね
Ｐ          軸心
ＵＫ        上嵌合部
ＳＫ        下嵌合部
【図１】
2007120550.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007120550.tif 000005
【図４】
2007120550.tif 000006
【図５】
2007120550.tif 000007
【図６】
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