(57)【要約】【課題】  耐久性及び機械的特性を保持しつつ、難燃性を向上させることが可能な空気ばねを提供することを目的とする。【解決手段】  上側部材１と、上側部材１の下方に配置される下側部材２と、上側部材１と、下側部材２とにわたって配備されるダイヤフラム３とを有する空気ばねと、空気ばねに対し、少なくともダイヤフラム３を気密に囲むように取付けられた筒状の防火カバー１４とを備え、防火カバー１４は難燃性を有し、防火カバー１４内が不活性ガスで充填された構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側部材と、前記上側部材の下方に配置される下側部材と、前記上側部材と、前記下側部材とにわたって配備されるダイヤフラムとを有する空気ばねと、前記空気ばねに対し、少なくとも前記ダイヤフラムを気密に囲むように取付けられた筒状の防火カバーとを備え、前記防火カバーは難燃性を有し、前記防火カバー内が不活性ガスで充填されたことを特徴とする防火カバー付き空気ばね。
【請求項２】
前記不活性ガスは、前記ダイヤフラムと、前記防火カバーとの間の空間に充填されたことを特徴とする請求項１に記載の防火カバー付き空気ばね。
【請求項３】
前記下側部材は、積層ゴム構造のストッパー部を備え、前記防火カバーは、少なくとも前記ダイヤフラムに加えて、前記ストッパー部を気密に囲むように取付けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の防火カバー付き空気ばね。
【請求項４】
前記防火カバーの上端部及び下端部は、締付バンドによって前記空気ばねに止着されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防火カバー付き空気ばね。
【請求項５】
前記防火カバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、前記ガス供給装置からの不活性ガスの供給を制御する制御部とが設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の防火カバー付き空気ばね。
【請求項６】
前記制御部は、所定時間経過ごとに前記防火カバー内に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の防火カバー付き空気ばね。
【請求項７】
前記防火カバー内のガスを排気する排気路が設けられ、前記排気路は、前記制御部によって開閉制御され、前記制御部は、前記防火カバー内に不活性ガスを供給するときに前記排気路を開放し、不活性ガスの供給を停止するときに前記排気路を閉鎖することを特徴とする請求項６に記載の防火カバー付き空気ばね。
【請求項８】
前記防火カバー内の異常を検知する異常検知センサが設けられ、前記制御部は、前記異常検知センサが異常を検知したときに、前記ガス供給装置から前記防火カバー内に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の防火カバー付き空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用、特に鉄道車両に好適に用いられる、難燃性に優れた空気ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、欧州においては、様々な分野において防炎要件が厳しくなっており、鉄道車両についても、新基準であるＥＮ４５５４５−２が制定されるに至っている。空気ばねは、ダイヤフラムや、ストッパー等のゴム状弾性体として有機材料が使用されていることから、これらの部材について上記基準をクリアすることが要求される。上記基準では、ハロゲン含有ガスの発生量も厳しく制限される。ハロゲンを含まずに、上記基準を満たす樹脂として、たとえば、特許文献１に示すように、シリコーン系材料を使用することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５０２４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ダイヤフラムやストッパーのように荷重がかかる過酷な環境下で使用されるゴム状弾性体において、現行品の耐久性及び機械的特性を保持しつつ、上記基準をも満足するレベルのものは得られていないのが現状である。
【０００５】
そこで、本発明においては、現行品の耐久性及び機械的特性を保持しつつ、難燃性を向上させることが可能な空気ばねを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様として、上側部材と、前記上側部材の下方に配置される下側部材と、前記上側部材と、前記下側部材とにわたって配備されるダイヤフラムとを有する空気ばねと、前記空気ばねに対し、少なくとも前記ダイヤフラムを気密に囲むように取付けられた筒状の防火カバーとを備え、前記防火カバーは難燃性を有し、前記防火カバー内が不活性ガスで充填されたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、難燃性を有する防火カバーによって少なくともダイヤフラムを囲むため、空気ばね全体としての難燃性を高めることができる。さらに、ダイヤフラムとして従来の材料を使用することができるため、耐久性及び機械的特性を保持することが可能となる。
【０００８】
さらに、上記態様では、防火カバー内を不活性ガスで充填したため、炎によって防火カバーの一部が破損した場合であっても、防火カバー内部に充填された不活性ガスにより、ダイヤフラムの着火を遅らせることができる。不活性ガスは、ダイヤフラムと、防火カバーとの間の空間に充填することができる。
【０００９】
下側部材は、積層ゴム構造のストッパー部を備え、防火カバーは、少なくともダイヤフラムに加えて、ストッパー部を気密に囲むように取付けられた構成とすることもできる。これにより、ダイヤフラムのみならず、ゴム状弾性体で構成されたストッパー部まで防火カバーで囲むことで、より空気ばね全体の難燃性を高めることができる。
【００１０】
また、防火カバーの上端部及び下端部は、締付バンドによって空気ばねに止着することもできる。これにより、気密性をより向上させることができ、長期間にわたって防火カバー内を不活性ガスで充填することができる。
【００１１】
また、防火カバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、ガス供給装置からの不活性ガスの供給を制御する制御部とが設けられた構成を採用することも可能である。時間経過とともに、防火カバー内の不活性ガスが徐々に空気と置換されるため、制御部は、所定時間経過ごとに防火カバー内に不活性ガスを供給することで、常時、防火カバー内の不活性ガス濃度を一定以上に保つことができる。
【００１２】
さらに、防火カバー内のガスを排気する排気路を設け、排気路は、制御部によって開閉制御され、制御部は、防火カバー内に不活性ガスを供給するときに、排気路を開放し、不活性ガスの供給を停止するときに前記排気路を閉鎖する構成とすることができる。これにより、防火カバー内に侵入した空気を速やかに排気して、不活性ガスに再置換することが可能となる。
【００１３】
また、防火カバー内の異常を検知する異常検知センサを設け、制御部は、異常検知センサが異常を検知したときに、ガス供給装置から防火カバー内に不活性ガスを供給することも可能である。具体的には、防火カバーが炎によって一部破損したときに、ガス供給装置から連続して不活性ガスを供給することで、消火若しくは空気ばねの燃焼を遅延化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、空気ばねのダイヤフラムを気密に囲むように難燃性を有する防火カバーを取付けて、防火カバー内を不活性ガスで充填したため、耐久性及び機械的特性を保持しつつ、空気ばね全体としての難燃性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の防火カバー付き空気ばねの縦断面図
【図２】図１の防火カバー下端部部分の一部拡大図
【図３】図１の防火カバー上端部部分の一部拡大図
【図４】締付バンドの別の例を示す図
【図５】第２実施形態の防火カバー付き空気ばねの一部を示す拡大断面図
【図６】第３実施形態の防火カバー付き空気ばねの縦断面概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す鉄道車両用の防火カバー付き空気ばねの縦断面図である。図示のように、本実施形態の防火カバー付き空気ばねは、コニカルストッパー型空気ばねに防火カバーが取り付けられた構成とされる。
【００１７】
空気ばねは、円板状の上側部材１と、上側部材１の下方に配置される下側部材２と、上側部材１と、下側部材２とにわたって配備されるダイヤフラム３とを有する。上側部材１の上面中央には、車両側に嵌め込まれるボス部４が形成され、上側部材１の底面外縁部にはダイヤフラム３の上端部を止着する装着リング５がビス止めされる。
【００１８】
下側部材２は、空気ばねの中心軸ＣＡ上に配置される中心材６と、中心材６と同心上に配置される外筒７と、中心材６と外筒７との間に介装されるストッパー部８と、中心材６の底面に固定される円板状の座板９と、座板から下方に突設された芯軸１１とを備えている。芯軸１１は、台車側に嵌め込んで固定される。
【００１９】
ダイヤフラム３は筒状に形成され、上端部及び以下端部にビード部が形成される。ダイヤフラム３の上端部は装着リング５と上側部材１の底面との間に挟み込むようにして固定される。また、ダイヤフラム３の下端部は外筒７に形成されたビード受部７ａに嵌め込んで固定される。外筒７の上側には、円錐台形状の当接部材１０が配される。当接部材は、ダイヤフラム３の内部の空気が抜けた場合（デフレートした場合）に、上側部材１が当接部材１０に着座し、車両の安全走行を確保する機能を備えている。当接部材の上面には、摺動シートが固着されている。
【００２０】
ストッパー部８は、弾性層１２と、中間筒１３とが交互に積層された積層ゴム構造とされ、中心材６及び外筒７とともに一体的に加硫成形される。具体的に、中心材６は円錐台形に形成され、その外周の全周にわたって弾性層１２が環状に設けられ、断面ハ字状に形成される。弾性層１２の外周側に外形が円錐台形状の金属等の硬質材料からなる中間筒１３が配される。このように、弾性層１２と中間筒１３とが交互に配された積層ゴム構造をとることでコニカルストッパーが形成される。
【００２１】
上記構成の空気ばねに取り付けられる防火カバー１４は、ＥＮ４５５４５−２をクリアする難燃性を備えたゴム状弾性体から構成される。なお、防火カバー自体には、外部から荷重がかからず、空気ばねの変位に追随可能な程度の可撓性を有していればよいため、ゴム状弾性体組成物として使用可能な材料の選択範囲は、ダイヤフラムやストッパー部を構成するゴム状弾性体の材料に比べて広く、適宜調製することが可能である。
【００２２】
具体的には、ゴム状弾性体組成物に、水酸化アルミニウム等の無機フィラーを配合することが可能である。また、リン酸化合物やアミン化合物等の難燃剤を併用することもできる。また、ポリマーとして、天然ゴムや合成ゴムのほかに、特許文献１に示すようなシリコーン系材料を使用することができる。また、難燃性基材（織布、不織布）を用い、これにゴム状弾性体組成物を含浸又は塗布したものを使用することも可能である。
【００２３】
防火カバー１４は、上下開口を備えた円筒状に形成され、防火カバーの下側は下に行くほど、径が小さくなる漏斗状のテーパ部１４ｂが形成される。テーパ部１４ｂは、半径方向の一部が蛇腹状に形成されており、空気ばねの変位に追従可能とされている。このような形状とすることで、防火カバー１４を一体的に成形することができる。
【００２４】
図２及び図３に示すように、防火カバー１４は、下端部１４ｃが座板９の外周面に締付バンド１５によって止着され、上端部１４ａが装着リング５の外周面に締付バンド１５によって止着される。図２に示すように、防火カバー下端部１４ｃの内周面には、環状凸部１６が形成され、座板９の外周面には環状凸部１６が嵌合可能な環状溝部１７が形成される。
【００２５】
さらに、図３に示すように、防火カバーの上端部１４ａは、上端部１４ａの下側に位置する部分に比べて若干小径になるように形成されており、装着リング５の外周面は上側が下側よりも小径になるように小径部１８が形成される。
【００２６】
締付バンド１５としては、防火カバー１４の上端部及び下端部を全周にわたって均一に締付け可能であれば、特に制限なく使用することができる。一例として、ジュビリー（登録商標）バンドを用いることができる。ジュビリーバンドは、一端に筒状のハウジングが固定された金属製又は合成樹脂製のバンドから構成される。
【００２７】
ハウジングの内部には、表面にウォームネジ山が形成されたスクリューが回転自在に配置されている。スクリューは回転軸の方向がバンドの長さ方向に一致するように設けられる。一方、バンドの他端には、スクリューのウォームネジ山に噛合可能な複数の溝部が形成されている。そして、バンドの他端をハウジング内に導入してスクリューと溝部を噛合させつつ、スクリューを回転させることにより締付バンドを締め込むことが可能となる。
【００２８】
締付バンド１５の別の例としては、例えば、図４に示すように、金属製又は合成樹脂製の帯状材を円状に湾曲させ、両端部を半径方向外方に折曲して互いに相対する折曲部１９，１９を形成し、両方の折曲部１９に貫通穴を形成してボルト及びナット等の締結部材２１を用いて締め込むようにすることも可能である。
【００２９】
防火カバー１４を空気ばねに取り付ける場合、先ず、防火カバー１４の下端部１４ｃ又は上端部１４ａを所定位置に装着して、締付バンド１５で締め付けて止着する。次いで、防火カバー１４の他方端部を所定位置に装着する。このとき、他方端部の一部をずらして不活性ガスの供給ノズルを防火カバー１４内に挿し入れ、ノズルから不活性ガスを供給する。防火カバー１４内が不活性ガスで充填された後、ノズルを外してずらした防火カバーを元に戻して締付バンド１５で締め付けて止着する。
【００３０】
これにより、ダイヤフラム３及びストッパー部８は防火カバー１４によって気密に囲まれ、防火カバー１４内に不活性ガスが充填された状態を長期間保持することができる。なお、不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム等を使用することができる。
【００３１】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態の防火カバー付き空気ばねの一部を示す拡大断面図である。本実施形態では、防火カバーの上端部の止着位置が変更された点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同様とされる。
【００３２】
具体的に、本実施形態では、図示のごとく、防火カバー１４の上端部にフランジ部２２が設けられる。上側部材１が取り付けられる車両Ｔの底面にはねじ孔２３が設けられ、フランジ部２２には、ねじ孔２３に対応する位置に複数の図示しない貫通孔が設けられている。防火カバー１４の上端部を固定する際には、フランジ部２２を車両Ｔの底面に接触させて、フランジ部２２を下から環状の押え板２４で押さえる。これにより、防火カバー１４の上端部を全周にわたって均一に車両Ｔの底面に圧接し、防火カバー上端部における気密性を維持することが可能となる。
【００３３】
押え板２４にはフランジ部２２と同様に図示しない貫通孔が形成されており、押え板２４とともに、フランジ部２２を車両Ｔの底面にねじ２０によって止着する。上記構成により、ダイヤフラム３と防火カバー１４とが接触しないように、防火カバー１４の径をダイヤフラム３の径よりも余裕を持って大きく設定することが可能となる。なお、防火カバー１４の下端部を、芯軸１１が取り付けられる台車の表面に止着することも可能であり、防火カバー１４の上端部及び下端部の止着位置を変更してもよい。
【００３４】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態の防火カバー付き空気ばねを示す鉄道車両用の防火カバー付き空気ばねの縦断面概略図である。本実施形態では、防火カバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、防火カバー内のガスを排気する排気路と、防火カバー内の異常を検知する異常検知センサと、ガス供給装置からの不活性ガスの供給及び排気路の開閉を制御する制御部が設けられた点が特徴とされており、その他の構成は第１実施形態と同様とされる。
【００３５】
図示のごとく、本実施形態では、ガス供給装置２５と、排気路２６と、ガス供給装置２５からの不活性ガスの供給および排気路２６の開閉を制御する制御部２７が設けられている。制御部２７は、車両Ｔ内に収容されている。ガス供給装置２５としては不活性ガスボンベが用いられ、制御部２７はマイコンから構成される。また、異常検知センサ２８として温度センサが用いられている。
【００３６】
第１実施形態では、防火カバー１４を空気ばねに装着する前に、防火カバー１４内の空気を不活性ガスに置換していたが、本実施形態では、防火カバー１４を空気ばねに装着した後に、ガス供給装置２５からガスを供給する。その際に、制御部２７は、排気路２６を開放する。これにより、防火カバー１４内の空気を速やかに不活性ガスに置換することが可能となる。
【００３７】
防火カバー１４におけるガス供給装置２５の接続位置と、排気路２６の形成位置とは、中心軸ＣＡを挟んで対称位置に配するのが好ましい。このような配置とすることで、防火カバー１４内の空気を効率よく不活性ガスに置換することができる。
【００３８】
防火カバー１４内の不活性ガスは、時間経過と共に徐々に空気と置換される。そこで、本実施形態では、制御部２７は、所定時間経過ごとに防火カバー１４内に不活性ガスを供給するようにした。これにより、常時、防火カバー１４内の不活性ガス濃度を一定以上に保つことができる。なお、制御部２７は、所定時間ごとに不活性ガスを供給するときは、排気路２６も開放する。これにより、効率よく不活性ガスを再充填することができる。
【００３９】
不活性ガスの供給方法については、上記方法のほかに、微量のガスを供給し続けることも可能である。この場合、排気路２６を閉鎖したままとすることができる。防火カバー１４内が一定圧以上になると、防火カバー１４の上端部又は可端部の隙間から排気される。防火カバー１４内の不活性ガスを排気するベント弁のような圧力調整装置を設けることもできる。これにより、防火カバー１４内が過剰圧力となることを防止することができる。
【００４０】
本実施形態では、ダイヤフラム３と、防火カバー１４との間の空間に、異常検知センサ２８として温度センサが配置されており、制御部２７は、異常検知センサ２８で検知された温度が異常に高いと判断した場合、火災発生により防火カバー１４が破損して高温ガスが防火カバー内に流入したと判断して不活性ガスを供給する。なお、この場合には、排気路２６は開放せず閉鎖した状態のままとする。
【００４１】
これにより、炎により破損した防火カバー１４部分から、不活性ガスが炎の方向に供給され、消火若しくは空気ばねの燃焼を遅延化することが可能となる。本実施形態では、異常検知センサ２８として温度センサを用いたが、この温度センサのほか、圧力センサ、不活性ガスや空気などの濃度を検出するガス濃度センサの中から１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、第１〜第３実施形態においては、コニカル型ストッパーを用いた空気ばねについて説明したが、これに限らず、水平方向（上下方向）にゴム状弾性体と金属板とを積層した積層ゴムストッパーや、その他の構造のゴム状弾性体を用いたストッパーであってもよい。また、ストッパーが用いられていない空気ばねであってもよい。
【００４３】
また、第３実施形態において、排気路および異常検知センサが設置されているが、これらのうちの一方若しくは両方とも設置しなくてもよい。異常検知センサが設置されていない場合でも、所定時間経過ごと又は一定量ずつ不活性ガスを防火カバー内に供給することは可能である。
【００４４】
また、排気路を設置しない場合は、ガス供給装置から不活性ガスを少量ずつ供給すればよい。不活性ガスが供給されて防火カバー内が加圧されると、防火カバーの上端部又は下端部から徐々にガスが排気されることになる。なお、防火カバーに圧力調整装置を設けておくことにより、防火カバー内が不活性ガスで過剰圧力になったときに不活性ガスを外部に排気することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１              上側部材
２              下側部材
３              ダイヤフラム
４              ボス部
５              装着リング
６              中心材
７              外筒
８              ストッパー部
９              座板
１０              当接部材
１１              芯軸
１２              弾性層
１３              中間筒
１４              防火カバー
１４ａ            上端部
１４ｂ            テーパ部
１４ｃ            下端部
１５              締付バンド
１６              環状凸部
１７              環状溝部
１８              小径部
１９              折曲部
２０              ねじ
２１              締結部材
２２              フランジ部
２３              ねじ孔
２４              押え板
２５              ガス供給装置
２６              排気路
２７              制御部
２８              異常検知センサ
ＣＡ              中心軸
Ｔ              車両
【図１】
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【図２】
2016173129.tif 000004
【図３】
2016173129.tif 000005
【図４】
2016173129.tif 000006
【図５】
2016173129.tif 000007
【図６】
2016173129.tif 000008