(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外筒間に配置するダイヤフラムの内部にばね性をもつ積層ゴムで形成された内部ストッパを設け、その内部ストッパでデフレート時に外筒を受け支える空気ばねにおいて、ばね性をもった積層ゴムで形成された円筒状の外部ストッパを設けてこの外部ストッパの上端に前記内筒を取付け、その内筒の中央部に設けた凹み部を前記外部ストッパの内部空間に中空支持の状態にして入り込ませ、前記内部ストッパを外部ストッパよりもばね定数の小さいものにし、この内部ストッパを前記内筒の凹み部上に取付けて内部ストッパと外部ストッパをオーバラップさせ、この内部ストッパを最小支持荷重相当の荷重もしくはそれ以下の荷重を加えて高さ方向に予備圧縮し、この内部ストッパを高さ方向への圧縮と横揺れが許容されるように前記内筒で支持したことを特徴とする空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両等に採用する空気ばね、特に、デフレート（パンク）時の車両の走行安全性を高めた空気ばねに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気ばねは、車両走行時の乗り心地を向上させ、さらに、乗車人員数にかかわらず、車体とプラットホーム間の段差を一定に保てるなどの特長があり、出荷製品のほぼ全量が鉄道車両の枕ばねとして使用されている。
【０００３】
図２に、その空気ばねの従来品の一例を示す。図中１は内筒、２は外筒、３は内外筒間を密封するダイヤフラムであり、例示の空気ばねは、ダイヤフラム３の内部にストッパゴム４を備えている。
【０００４】
そのストッパゴム４は、デフレート時の車両の乗り心地の悪化を少なくするために設けられたものであって、ダイヤフラム３内の空気圧が失われると、内筒１上に乗って外筒２を受け支える。
【０００５】
図２の空気ばねは、ボルスター付き台車用、図３、図４は、ボルスタレス台車用の一般的な空気ばねである。
【０００６】
この図３、図４の空気ばねは、ゴムと補強板を上下に重ねるか又は同心的に組合わせて一体化した積層ゴムのストッパゴム４’をダイヤフラム３の外部に設け、そのストッパゴム４’で内筒１を下から支えている。この場合のストッパゴム４’は、インフレート時もばねとして有効に働き、空気ばねの特性に大きな影響を及ぼす。また、デフレート時の車両の乗り心地の悪化を抑える働きもする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の図２の空気ばねは、ダイヤフラム３の内部に設けているストッパゴム４が非常に硬く（そのばね特性は８００〜１５００ｋｇｆ／ｍｍ）、そのため、デフレートして、ストッパゴム４が内筒１上に乗った場合、走行中の輪重抜けが増大し、車両の左右車輪の脱線係数＝Ｑ／Ｐ（図５参照）のＰ値（輪重）が小さくなり、線路条件が悪い場合、脱線係数が限度である０．８〜１．０を超えてしまい、容易に脱線に至る場合がある。これでは、デフレート時の鉄道車両の走行安全性を確保することができない。
【０００８】
そこで、ストッパゴムとして柔軟なものを用い、デフレート時の空気ばねの剛性を下げることが考えられる。
【０００９】
ところが、ストッパゴムの上下合成ばね定数を例えば３００ｋｇｆ／ｍｍ程度に下げることは現状でも可能であるが、そのような柔軟なゴムを用いると、デフレート時のストッパゴムの圧縮量が大きくなり、丈の高いストッパゴムが必要になり、かつインフレート時に比較してデフレート時の車体の沈下量が車輌限界を超えて大きくなり、車体の下面に装備された機器が地面に接触するなどの問題が生じる。
【００１０】
従って、デフレート時の車両の走行安全性を確保するためには、限られた高さの空気ばねにデフレート時に要求される機能をもたせる工夫が必要になる。
【００１１】
この発明は、その要求に応えた空気ばねを提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、内外筒間に配置するダイヤフラムの内部にばね性をもつ積層ゴムで形成された内部ストッパを設け、その内部ストッパでデフレート時に外筒を受け支える空気ばねにおいて、ばね性をもった積層ゴムで形成された円筒状の外部ストッパを設けてこの外部ストッパの上端に前記内筒を取付け、その内筒の中央部に設けた凹み部を前記外部ストッパの内部空間に中空支持の状態にして入り込ませ、前記内部ストッパを外部ストッパよりもばね定数の小さいものにし、この内部ストッパを前記内筒の凹み部上に取付けて内部ストッパと外部ストッパをオーバラップさせ、この内部ストッパを最小支持荷重相当の荷重もしくはそれ以下の荷重を加えて高さ方向に予備圧縮し、この内部ストッパを高さ方向への圧縮と横揺れが許容されるように前記内筒で支持したのである。
【００１４】
【作用】
外部ストッパを設けた空気ばねは、デフレート時の剛性が外部ストッパの無い空気ばねに比べて小さくなるが、それだけでは、車両の走行安全性を確保し難い。このため、内部ストッパの一部を外部ストッパ内に入り込ませた。こうすると、両ストッパのオーバラップ量相当分、空気ばねの全高が小さくなり、その分、内部ストッパの自由時高さを高くすることが可能になり、内部ストッパのばね定数を下げてデフレート時の空気ばねの剛性を更に低下させることが可能になる。
【００１５】
また、内部ストッパを空車時荷重相当分予備圧縮したので、内部ストッパの高さが自由時よりも小さくなる。その分、内部ストッパの実質高さ（自由時高さ）を高くして、外筒の受け支えを確実化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の空気ばねの実施形態を示す。
【００１７】
図中１は内筒、２は車体側に取付ける外筒、３は内外筒間を密閉するダイヤフラム、６は内部ストッパ５の上端に取付けたコーティング板、７はコーティング板６を受け止める押え具、８は台車側に取付ける外部ストッパであり、外部ストッパ８上に内筒１を取付けている。
【００１８】
内部ストッパ５は、天然ゴムの層５ａと補強板５ｂを交互に多段に重ねて複合化した積層ゴムで形成されている。外部ストッパ８も同様に、ゴム層８ａと補強板８ｂとを重ねた積層ゴムを用いている。この外部ストッパ８は円筒状であり、その内部空間に内筒１の中央部に設けた凹み部１ａを入り込ませ、その凹み部１ａ上に内部ストッパ５を取付けている。従って、内部ストッパ５と外部ストッパ８は、Ｌの長さでオーバラップし、その分、空気ばねの全高が低くなっている。
【００１９】
また、内部ストッパ５は外部ストッパ８よりもばね定数の小さなものを用い、この内部ストッパ５を、最小支持荷重（空車デフレート時に加わる車体重量による荷重）に相当する荷重をかけて予備圧縮し、その予備圧縮状態を、内筒１にボルト止めした押え具７でコーティング板６を受け止めて維持している。コーティング板６は所定ストロークでの降下が許容されるようにしてあり、その許容ストローク内でデフレート時に内部ストッパ５が圧縮される。コーティング板６は、横への振れも許容されるようにしてある。
【００２０】
また、ボルスタレス台車は、空気ばねに横滑りの機能をもたせるので、コーティング板６の上面にフッソ系樹脂膜９を設けており、その膜により、デフレート時に接触する外筒２との摩擦抵抗が低減される。
【００２１】
ばね性を有する内部ストッパ５、外部ストッパ８は、図示の積層ゴムを用いると空気ばねの全高低下量を大きく確保でき、構造の簡素化も図れる。
【００２２】
なお、例示の空気ばねは、インフレート時、ばねとして有効に働く外部ストッパ８のばね定数が約７８０ｋｇｆ／ｍｍ、内部ストッパ５と外部ストッパ８の上下合成ばね定数が約３００ｋｇｆ／ｍｍ、内部ストッパ５の予備圧縮量が約１８ｍｍとなっているが、これ等は適用する鉄道車両の仕様に応じて定められるものであって、例示の数値に限定されるものではない。
【００２３】
このように構成した図示の空気ばねは、内部ストッパ５と外部ストッパ８のオーバラップ量Ｌに、内部ストッパ５の予備圧縮量を加算した分、従来品に比べてその全高が低くなる。また、内部ストッパ５の圧縮が、予備圧縮時の圧縮荷重を越える荷重が加わったときに起こり、さらに、デフレート時には、外筒２がコーティング板６に乗って横滑りし易くなる。
【００２４】
なお、この空気ばねは、デフレート時の車体沈下量（インフレート時とデフレート時の高さ変化）が、内部ストッパ５の圧縮量に外部ストッパ８の圧縮量を加算した値になるので、その点を考慮し、内部ストッパ５と外部ストッパ８の高さやばね特性をデフレート時の車体沈下量が限界を越えないように設計する必要がある。先に述べた全高低下により、その設計が可能になる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の空気ばねは、内部ストッパと外部ストッパをオーバラップさせて配置したので全高を低くすることができる。
【００２６】
内部ストッパを予備圧縮したことによって、全高を更に低くすることができ、これにより、内部ストッパのばね定数を従来よりも小さくしてデフレート時の空気ばねの剛性増を抑え、車両の走行安全性を確保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気ばねの実施形態を示す断面図
【図２】従来の空気ばねの断面図
【図３】従来の空気ばねの断面図
【図４】従来の空気ばねの断面図
【図５】車両の脱線係数に関する解説図
【符号の説明】
１  内筒
２  外筒
３  ダイヤフラム
４、４’  ストッパゴム
５  内部ストッパ
６  コーティング板
７  押え具
８  外部ストッパ
９  フッソ系樹脂膜
【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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