(57)【要約】【課題】耐久性向上に貢献する摺動シートを設ける構成を採用しながら、割れによるダイヤフラムの損傷のおそれや、接着工程による不経済や非生産効率である問題を解消できて、生産コストや生産効率が向上するとともに、ダイヤフラムの損傷のおそれもなく良好に機能する様に改善された空気ばねを提供する。【解決手段】車体側の上支持部１と、その下方に配置される台車側の下支持部２と、可撓性を有する材料からなるダイヤフラム３と、を有する空気ばねにおいて、上支持部１にダイヤフラム３を受止めて支持する弾性材製の受止め部６が設けられ、ダイヤフラム３と受止め部６との上下間に配置される摺動シート７が装備され、摺動シート７の外周部には、受止め部６の外周部上側に回り込む返し部Ｋが形成される。受止め部６の厚さは、車体の進行方向に沿う前後方向の部位６Ａと左右方向の部位６Ｂとにおいて互いに異なる異方向性構造のものに設定されている。【選択図】図１
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【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台車側の下支持部と、可撓性を有する材料からなり前記上支持部と前記下支持部とに亘って配備されるダイヤフラムと、を有する空気ばねであって、
前記上支持部に前記ダイヤフラムを受止めて支持する弾性材製の受止め部が設けられ、前記ダイヤフラムと前記受止め部との上下間に配置される摺動シートが装備されるとともに、前記摺動シートの外周部には、前記受止め部又は前記上支持部の外周部の上側に回り込む返し部が形成されている空気ばね。
【請求項２】
前記受止め部の厚さが、前記車体の進行方向に沿う前後方向の部位と左右方向の部位とにおいて互いに異なるものに設定されている請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記返し部が、前記前後方向の部位と前記左右方向の部位とのいずれか厚さの厚い方に設けられる状態に構成されている請求項２に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記返し部が、前記前後方向の部位と前記左右方向の部位とのいずれか厚さの薄い方に設けられる状態に構成されている請求項２に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記上支持部は軸心を有する円形のものであり、前記返し部の前記軸心に関する角度範囲は、前記前後方向の部位又は前記左右方向の部位の前記軸心に関する角度範囲に合致されている請求項３又は４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、鉄道車両などに採用される空気ばねに係り、詳しくは、車体側の上支持部と、その下方に配置される台車側の下支持部と、可撓性を有する材料からなり前記上支持部と前記下支持部とに亘って配備されるダイヤフラムと、を有する空気ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空気ばねにおいては、上支持部は金属板によって形成されているが、このままの状態ではダイヤフラムにおける上支持部に接触する部分が傷付くおそれがある。そのため、金属製の上支持部を覆うようにゴムなどの弾性材料でなる受止め部が上支持部に一体的に設けられている。このような空気ばねは、例えば、特許文献１において開示されるものが知られている。
【０００３】
空気ばねにおいては、車両走行時の蛇行や旋回に伴って、ダイヤフラムには左右及び前後方向の力が作用して水平変位することがよくある。このようなダイヤフラムの水平変位時には、ダイヤフラムと受止め部とが相対摺動することになり、その状態のままであると、両者間の滑り摩擦抵抗が大きいことから、ダイヤフラムの摩耗が大きくなり、空気ばねとしての耐久性に悪影響を与えることが予測される。
【０００４】
そこで、特許文献２にも示されるように、上支持部の受止め部とダイヤフラムの上部との上下間に、フッ素樹脂などの低摩擦係数を有する摺動シートを設けて、前述した摩擦による不都合を回避できるようにされたものが知られている。この摺動シートは、接着により、受止め部又はダイヤフラム上部に取り付けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０１７８４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２３３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上支持部の受止め部やダイヤフラム上部に摺動シートを接着させる手段は、大きな面積に接着剤を均一に塗布する工程にコスト及び時間が掛かり、不経済であるとともに生産効率上も芳しくないことが分かってきた。加えて、特許文献１に記載されているように、受止め部と摺動シートとの材質の相違により、摺動シートに割れが生じてその割れた摺動板シートによってダイヤフラムが傷つくおそれもある。
【０００７】
本発明の目的は、耐久性向上に貢献する摺動シートを設ける構成を採用しながらも、前述した割れによるダイヤフラムの損傷のおそれや、接着工程による不経済や非生産効率である問題を解消又は抑制できて、生産コストや生産効率が向上するとともに、ダイヤフラムの損傷のおそれもなく良好に機能する様に改善された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】
【０００８】
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台車側の下支持部２と、可撓性を有する材料からなり前記上支持部１と前記下支持部２とに亘って配備されるダイヤフラム３と、を有する空気ばねにおいて、
前記上支持部１に前記ダイヤフラム３を受止めて支持する弾性材製の受止め部６が設けられ、前記ダイヤフラム３と前記受止め部６との上下間に配置される摺動シート７が装備されるとともに、前記摺動シート７の外周部には、前記受止め部６又は前記上支持部１の外周部の上側に回り込む返し部Ｋが形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気ばねにおいて、
前記受止め部６の厚さが、前記車体の進行方向に沿う前後方向の部位６Ａと左右方向の部位６Ｂとにおいて互いに異なるものに設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の空気ばねにおいて、
前記返し部Ｋが、前記前後方向の部位６Ａと前記左右方向の部位６Ｂとのいずれか厚さの厚い方に設けられる状態に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の空気ばねにおいて、
前記返し部Ｋが、前記前後方向の部位６Ａと前記左右方向の部位６Ｂとのいずれか厚さの薄い方に設けられる状態に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載の空気ばねにおいて、
前記上支持部１は軸心Ｐを有する円形のものであり、前記返し部Ｋの前記軸心Ｐに関する角度範囲は、前記前後方向の部位６Ａ又は前記左右方向の部位６Ｂの前記軸心Ｐに関する角度範囲に合致されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項において述べるが、摺動シートに返し部を設けた構成の空気ばねとしたものであり、単に受止め部とダイヤフラムとの上下間に配置する構造において、デフレート状態になっても、受止め部又は上支持部の上側にある返し部により、摺動シートは垂れ下がらず、受止め部の下面に沿う状態が維持されるようになる（図４を参照）。
【００１４】
つまり、接着材など使わなくても良いから、大きな面積に接着剤を均一に塗布する工程にコスト及び時間が掛かり、不経済であるとともに生産効率上も芳しくない、という従来の問題が解決される。そして、摺動シートに割れが生じてその割れた摺動板シートによってダイヤフラムが傷つくおそれも解消される。
【００１５】
その結果、耐久性向上に貢献する摺動シートを設ける構成を採用しながらも、割れによるダイヤフラムの損傷のおそれや、接着工程による不経済や非生産効率である問題を解消又は抑制できて、生産コストや生産効率が向上するとともに、ダイヤフラムの損傷のおそれもなく良好に機能する様に改善された空気ばねを提供することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、受止め部の厚さが、車体の進行方向に沿う前後方向の部位と左右方向の部位とで互いに異なるものであるので、前述し不測の回動移動の不都合が生じると、割れや損傷などの不具合がさらに顕著化し易いので、請求項１の作用効果がより有効に発揮されるものとなる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、摺動シート外周部における厚みの厚い部分に返し部を設ける手段であるから、返し部を備える摺動シートを受止め部に圧入し易いとか、その作業を行う際に受止め部が掴み易いという利点がある。
【００１８】
請求項４の発明によれば、摺動シート外周部における厚みの薄い部分に返し部を設ける手段であるから、受止め部と摺動シートとが軸心周りに相対回動されようとしても、返し部が摺動シートにおける厚みの厚い部分、或いは薄い部分から厚い部分への変化部分に当接し、回動による位置ずれが物理的に防止される利点がある。
【００１９】
請求項５の発明によれば、返し部の軸心に関する角度範囲は、これが配置される箇所である前後方向の部位又は左右方向の部位と同じ角度範囲であるから、そのことが摺動シートの受止め部への組付け時の目印になり、組付作業がやり易いとか、見た目にスッキリして誤組付けの有無の確認が行える、といった利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】空気ばねの構造を示す縦断面図
【図２】摺動シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
【図３】摺動シートの外端部形状を示し、（ａ）は肉厚部分、（ｂ）は扁平部分
【図４】デフレート時の空気ばねを示す縦断面図
【図５】従来の摺動シートの形状を示す立体斜視図
【図６】従来におけるデフレート時の空気ばねを示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明による空気ばねの実施の形態を、鉄道車両に適用された場合について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
〔実施形態１〕
鉄道車両用の空気ばねＡは、図１に示すように、空気ばね部ａと、その下に配置される積層ゴム部ｂとからなり、縦向きの軸心Ｐを有する上下二段構造の懸架機構として構成されている。
空気ばね部ａは、鉄道車両（車体の一例であって、図示は省略）側となる上支持部１と、その下方に配置される下支持部（台車側の下支持部）２と、ゴムなどの可撓性を有する材料からなり上支持部１と下支持部２とに亘って配備されるダイヤフラム３とを備えて構成されている。
積層ゴム部ｂは、台車（図示省略）に支持される台座部４と前述の下支持部２との上下間に形成される積層ゴム構造の弾性部５を有して構成されている。
【００２３】
上支持部１は、軸心Ｐ方向視で円形を呈して重ねて一体化されている上部鋼板１ａ及び下部鋼板１ｂと、これの下面に固着される有底筒状の補強部１ｃと、支軸１ｄ等から構成されており、補強部１ｃの径外側で、かつ、下部鋼板１ｂの径外側及び下面側には、ゴム（弾性材の一例）製でリング状の受止め部６が一体に装備されている。
軸心Ｐを有する支軸１ｄは、補強部１ｃから上下の鋼板１ａ，１ｂを貫通して上方突出する状態で取付けられており、客車等の車体（図示省略）に支持される。
【００２４】
受止め部６は、ダイヤフラム３の上部３ａを広い面積でもって弾性的に受け止める機能を発揮するものに構成されている。この受止め部６とダイヤフラム３との上下間には、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などの低摩擦特性を有する材料からなる摺動シート７が設けられている。また、補強部１ｃの下側には、ステンレス鋼板等の滑り性の良い材料製の上摺動板８が取付けられている。
【００２５】
下支持部２は、リング状の基板２ａと、これの上面側にボルト止めされる規制板２ｂとから構成されており、基板２ａの外周部に固定される下受座９に、ダイヤフラム３の下部である下ビード部３ｂを載せ付けて受け止め支持される構成とされている。規制板２ｂの上側には、ステンレス鋼板等の滑り性の良い材料製の下摺動板１０が取付けられている。下受座９は、鋼板製の補強部１１と、これの上に積層されるゴム製の受部材１２とから構成されている。
【００２６】
台座部４は、支軸１ｄと互いに同じ軸心Ｐを有する筒軸１３と、筒軸１３の上部に嵌合一体化されるフランジ板１４とで形成されており、筒軸１３が台車枠（図示省略）に支持される。積層ゴム部ｂは、台座部４のフランジ板１４と下支持部２の基板２ａとの上下間に、円筒状のゴムでなる弾性層１５と金属板でなる硬質板１６とを交互に複数ずつ重ねて一体化して成る中空で公知構造のものに構成されている。
尚、筒軸１３は、台車枠（図示省略）に形成される軸穴（図示省略）に嵌合されることで台車枠（図示省略）に載置支持されている。
【００２７】
次に、受止め部６及び摺動シート７について詳述する。
まず、ゴム製の受止め部６は、図１に示されるように、鉄道車両に組み込まれた状態での車両進行方向である前後方向の部位は厚さが薄く、左右方向の部位は前後方向の部位よりも厚さが厚いもの、即ち、異方向性構造を採っている。
これは、電車などにおいては、カーブ走行などで横揺れし易いことを規制するために、受止め部６の左右方向の肉厚、より詳しくは下方に厚くして、ダイヤフラム３の左右部位が変形し難いようにするためである。
前後にはあまり揺れることはない（制動時程度）ので、受止め部６の前後方向の部位は薄くして、空気ばね本来の良好な乗り心地を優先してある。
【００２８】
従って、異方向性構造を採る受止め部６は、軸心Ｐに関する前後の約９０度の角度範囲は厚さの薄い（図１の右側部分を参照）扁平部分６Ａに形成され、左右の約９０度の角度範囲は厚さが厚い（図１の左側部分を参照）肉厚部分６Ｂに形成されている。受止め部６における扁平部分６Ａと肉厚部分６Ｂとの境目は、形状及び厚さが扁平部分６Ａから肉厚部分６Ｂに（又は肉厚部分６Ｂから扁平部分６Ａに）徐変する厚み変化部（図示省略）に形成されている。厚み変化部の形状イメージは、図５の７ｈ（変化面部）を参考のこと。
例えば、前後２箇所の扁平部分６Ａの角度範囲がそれぞれ８０度に、左右２箇所の肉厚部分６Ｂの角度範囲がそれぞれ８０度に、そして、４箇所の厚み変化部の角度範囲がそれぞれ１０度に設定されているが、それら以外の角度でも良い。
つまり、受止め部６の厚さが、車体の進行方向に沿う前後方向の部位である扁平部分６Ａと、左右方向の部位である肉厚部分６Ｂとにおいて互いに異なるものに設定されている。
【００２９】
図１、図４に示されるように、扁平部分６Ａも肉厚部分６Ｂも、それらの断面形状は、下部鋼板１ｂの外周部における下方への折れ曲がりに伴って下方に折れ曲がる形状を呈している。扁平部分６Ａは、径内側の扁平内周部１８と、径外側の扁平外周部１９とを有する。肉厚部分６Ｂは、径内側の肉厚内周部２０と、径外側の肉厚外周部２１とを有する。扁平内周部１８と肉厚内周部２０とはほぼ同じ形状・厚さに形成されているが、扁平外周部１９に比べて肉厚外周部２１は明確に厚さの厚いものに設定されている。肉厚部分６Ｂは、扁平部分６Ａに比べて、ダイヤフラム３の上方外方への変形をより強く規制できるように形状設定されている。
【００３０】
摺動シート７は、図１，２に示すように、前述した受止め部６の底面と同じ形状に形成された環状（ドーナツ状）の波打ちシートに形成されており、受止め部６とダイヤフラム３との上下間に単に配置、即ち、挟み込んでいるだけの状態で装備されている。摺動シート７は、円孔１７を有するとともに扁平内周部１８及び肉厚内周部２０に対応する内周シート部７Ａと、扁平外周部１９及び肉厚外周部２１に対応する外周シート部７Ｂとを有している。摺動シート７の外周部には、受止め部６の外周部の上側に回り込む返し部Ｋが形成されている。
【００３１】
返し部Ｋは、図２、図３（ａ）に示すように、前後方向の部位と左右方向の部位とのいずれか厚さの厚い方である肉厚部分６Ｂに設けられる状態に構成されている。具体的には、肉厚部分６Ｂの角度範囲に亘って、受止め部６の傾斜した上面外周部６ａ（図１，３を参照）に載置される状態の返し部Ｋが、摺動シート７の湾曲面部７ｗに続いて形成されている。摺動シート７の中央には円孔１７が形成されている。組付け状態（図１参照）における摺動シート７は、ダイヤフラム３の上ビード部３ｃに遊外嵌する状態で、かつ、受止め部６の下面形状に沿う状態で、受止め部６とダイヤフラム３との上下間に介装される状態で設けられている。従って、正規の組付け状態では、摺動シート７は、軸心Ｐに関して上支持部１や受止め部６と同心状態で装備されている。
【００３２】
なお、返し部Ｋは、図１や図２（ｂ）に仮想線で示すように、前後方向の部位と左右方向の部位とのいずれか厚さの薄い方、即ち、扁平部分６Ａの下側に位置する緩斜面部７ｙに設けられる状態に構成されものでも良い。また、厚み変化部に返し部Ｋを設けても良く、これら扁平部分６Ａ、肉厚部分６Ｂ、厚み変化部のうちのいずれか一つ以上に設けられる構成でも良い。
【００３３】
参考に、異方向性構造を採る受止め部６とダイヤフラム３との間に設けられる従来の摺動シート７、即ち返し部Ｋのない摺動シート７を斜視図として図５に示す。この摺動シート７は、扁平部分６Ａの下面形状に相当する形状を有する緩斜面部７ｙ、肉厚部分６Ｂの下面形状に相当する形状を有する湾曲面部７ｗ、そして厚み変化部の下面形状に相当する形状を有する変化面部７ｈを備えている。
【００３４】
ここで、図５に示す従来の摺動シートを、受止め部６とダイヤフラム３との間に挟んで設けた場合の不具合について説明する。空気ばねＡにおいては、不測のパンク時や、車庫入れ時など、図６に示すように、ダイヤフラム３の空気が抜かれた状態、即ちデフレート状態になることがある。デフレート状態では、ダイヤフラム３が垂れ下がることで受止め部６との上下間に隙間空間ｓｋが形成され、その隙間空間ｓｋにおいて、摺動シート７が、その依然として挟持されている内周側部分を除いて、図６に示されるように垂れ下がってしまうのである。
【００３５】
外周部が大きく垂れ下がる摺動シート７は、上下の挟持力が殆どない状態となることから、振動などによって軸心Ｐ周りに比較的容易に回動移動して位置ずれする不都合がある。位置がずれて、例えば、緩斜面部７ｙが肉厚部分６Ｂの下方に位置していると、その後のエアー充填によってダイヤフラム３と受止め部６とで挟まれる緩斜面部７ｙに無理な力が掛かり、摺動シート７に亀裂が入ったり割れたりする不具合も生じる。
【００３６】
前記不都合や不具合を防止するには、上支持部の受止め部やダイヤフラム上部に摺動シートを接着させる手段がある。しかしながら、大きな面積に接着剤を均一に塗布する工程にコスト及び時間が掛かり、不経済であるとともに生産効率上も芳しくない。また、受止め部と摺動シートとの材質の相違により、摺動シートに割れが生じてその割れた摺動板シートによってダイヤフラムが傷つくおそれもあるため、さらなる改善の余地がある。
【００３７】
そこで、鋭意研究により、本発明においては、摺動シート７に返し部Ｋを設けた構成の空気ばねＡとしたものである。図４に示すように、デフレート状態になっても、受止め部６の上側にある返し部Ｋにより、摺動シート７は垂れ下がらず、受止め部６の下面に沿う状態が維持されるようになる。図４では、返し部Ｋは湾曲面部７ｗに形成されているが、仮想線で示すように、緩斜面部７ｙに設けておくとさらに良い。
【００３８】
返し部Ｋが、肉厚部分６Ｂに対応する湾曲面部７ｗに形成される空気ばねＡでは、受止め部６における厚みの厚い部分であることから、返し部Ｋを備える湾曲面部７ｗを肉厚部分６Ｂに圧入し易いとか、掴み易いという利点がある。
返し部Ｋが、扁平部分６Ａに対応する緩斜面部７ｙに形成される空気ばねＡでは、もし、受止め部６と摺動シート７とが軸心Ｐ周りに相対回動されようとすると、回動移動によって返し部Ｋが厚み変化部に当接し、回動による位置ずれが牽制阻止される利点がある。
【００３９】
〔別実施形態〕
返し部Ｋを、接着剤などを用いて受止め部６又は上支持部１に貼着させる摺動シート７を有する空気ばねＡでも良い。また、図示は省略するが、返し部Ｋを有して摺動シート７の外周部（肉厚部分６Ｂ、扁平部分６Ａ、厚み変化部）を挟み込む軸心Ｐ方向視で扇型の専用の（別部材の）掴み部材を構成し、摺動シート７の外周部に接着、リベット、焼付け、ボルト・ナット、その他の手段にて一体化させた摺動シート７を持つ空気ばねＡも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１          上支持部
２          下支持部
３          ダイヤフラム
６          受止め部
６Ａ        前後方向の部位（扁平部分）
６Ｂ        左右方向の部位（肉厚部分）
７          摺動シート
Ｋ          返し部
Ｐ          軸心
【図１】
2017015235.tif 000003
【図２】
2017015235.tif 000004
【図３】
2017015235.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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