(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心を有する外筒との間に、複数の弾性層と硬質隔壁とを前記軸心と同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造で、かつ、前記軸心に沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部が介装されて成る軸ばねを有する車両用懸架装置であって、
前記弾性層における径方向で最も端に位置する最端弾性層の前記軸心に沿う方向での断面視形状がハ字状に形成され、かつ、それ以外の弾性層よりも低いバネ定数とするバネ定数低減手段が設けられており、
前記最端弾性層は、前記主軸の台座部の外周面の延長線と前記主軸側支持部材の面とが交わる箇所に向かう直線底面部と、前記台座部の丸みを帯びた形状の外周部とフランジ部の面との間に入り込む充填部とを有し、
前記主軸と前記外筒とが前記軸心方向で互いに接近する方向の荷重が前記軸ばねに作用するに従って、前記最端弾性層の押出され側が孕み出し変形して前記主軸側支持部材に当接して踏ん張る弾性突っ張り状態が得られるように前記弾性部が構成されている車両用懸架装置。
【請求項２】
前記最端弾性層の径方向厚みはそれ以外の弾性層の径方向厚みよりも厚く、かつ、弾性度は互いに同じに設定することにより、前記バネ定数低減手段が構成されている請求項１に記載の車両用懸架装置。
【請求項３】
前記最端弾性層が最も径内側の最内側弾性層であり、その最内側弾性層の内周端から前記主軸に一体化されるフランジ部の上面に当接する構成とされている請求項１又は２に記載の車両用懸架装置。
【請求項４】
車体側となる板状支持部と、車輪側となる被支持部と、これら両者に亘って気密接合されるダイヤフラムとを有して成る空気ばねが装備されており、前記ダイヤフラムの破損によって下方移動する前記板状支持部が前記軸ばねで受止められるように、前記軸ばねが前記被支持部に支持される鉄道車両用のものに構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用懸架装置。
【請求項５】
前記弾性層がゴム材料から成るゴム層である請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両、トラック、産業用車両等の車両用懸架装置に係り、詳しくは、主軸とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心を有する外筒との間に、複数の弾性層と硬質隔壁とを軸心と同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造で、かつ、軸心に沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部が介装されて成る軸ばねを有する車両用懸架装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用懸架装置の例として、鉄道車両用の空気ばね装置がある。鉄道車両用空気ばね装置は、特許文献１において開示されたもののように、車体側となる板状支持部（上面板２）と、車輪側（台車側）となる被支持部（下面板３）と、これら両者に亘って気密接合されるダイヤフラム（空気ベローズ１）とを有して成る空気ばねを持つ構成とされている。
【０００３】
上記のような鉄道車両用空気ばね装置においては、何らかの原因によってダイヤフラムが破損した場合でも、その日の営業運転や整備車庫への自力走行による帰還を可能にすべく最低限度の緩衝作用が得られるような工夫がされている。即ち、ゴム層と硬質板とを交互に上下に積層して成る積層ゴム構造の弾性体（ストッパー８）を被支持部（下面板３）の下側に配置しており、ダイヤフラム（空気ベローズ１）の破損時にはそれによって下降する板状支持部（上面板２）を弾性体（ストッパー８）で受止めることにより、車体を懸架可能となる。
【０００４】
このように緊急時における懸架手段であるエマージェンシーストッパーは、走行安定性や乗り心地の面からはバネ定数がある程度低い方が望ましいが、そうすると空気ばねが正常に作用している通常時では、空気ばねと弾性体とが直列的に装備されている構造上、バネ定数が低くなり過ぎてしまうため芳しくない。そこで、特許文献２において開示されるように、空気ばねが通常に作用しているときには弾性体が無関係となり、ダイヤフラムの破損時にのみ弾性体が機能するように構造工夫することにより、ダイヤフラム破損時のエマージェンシーストッパーとしての低目のバネ定数設定が可能となる鉄道車両用空気ばね装置も知られている。
【０００５】
前記弾性体は上下に積層される積層ゴム構造のもの、即ち圧縮型積層ゴムに構成されており、これを予圧縮させて用いることによって鉄道車両という大荷重に耐えうる懸架手段とされているが、その構造上乗り心地を改善する程の低いバネ定数を出すのは難しいものである。かといって、最大荷重時に的を絞った大なるバネ定数を出すことも困難であり、そのため、満員時等の大なる荷重が作用する場合には弾性体が撓み過ぎ、周辺部品と干渉するおそれがあるという問題も払拭されないため、エマージェンシーストッパーとしての弾性体にはさらなる改善の余地が残されているものであった。
【特許文献１】特開平５−０２６２９０号公報
【特許文献２】特開平８−２４０２３８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、良好な乗り心地と大荷重出の踏ん張りとが両立できて鉄道車両用空気ばね装置におけるエマージェンシーストッパーとして好適に用いることが可能となるように、撓み前期においては低いバネ定数による懸架状態が、そして撓み後期においては高いバネ定数による懸架状態が得られる改善された車両用懸架装置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、主軸８とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心Ｐを有する外筒９との間に、複数の弾性層１１と硬質隔壁１２とを前記軸心Ｐと同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造で、かつ、前記軸心Ｐに沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部１０が介装されて成る軸ばねＢを有する車両用懸架装置において、
前記弾性層１１における径方向で最も端に位置する最端弾性層１１Ａの前記軸心Ｐに沿う方向での断面視形状がハ字状に形成され、かつ、それ以外の弾性層１１Ｂ，１１Ｃよりも低いバネ定数とするバネ定数低減手段ｔが設けられており、
前記最端弾性層１１Ａは、前記主軸８の台座部１３の外周面１３ａの延長線ｗと前記主軸側支持部材１４の面１４ａとが交わる箇所ｘに向かう直線底面部１８と、前記台座部１３の丸みを帯びた形状の外周部とフランジ部１４の面１４ａとの間に入り込む充填部１９とを有し、
前記主軸８と前記外筒９とが前記軸心Ｐ方向で互いに接近する方向の荷重が前記軸ばねＢに作用するに従って、前記最端弾性層１１Ａの押出され側が孕み出し変形して前記主軸側支持部材１４に当接して踏ん張る弾性突っ張り状態が得られるように前記弾性部１０が構成されてい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、請求項１に記載の車両用懸架装置において、前記最端弾性層１１Ａの径方向厚みはそれ以外の弾性層の径方向厚みよりも厚く、かつ、弾性度は互いに同じに設定することにより、前記バネ定数低減手段ｔが構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、請求項１又は２に記載の車両用懸架装置において、前記最端弾性層１１Ａが最も径内側の最内側弾性層であり、その最内側弾性層１１Ａの内周端から前記主軸８に一体化されるフランジ部１４の上面１４ａに当接する構成と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、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用懸架装置において、車体側となる板状支持部１と、車輪側となる被支持部２と、これら両者１，２に亘って気密接合されるダイヤフラム３とを有して成る空気ばねＡが装備されており、前記ダイヤフラム３の破損によって下方移動する前記板状支持部１が前記軸ばねＢで受止められるように、前記軸ばねＢが前記被支持部２に支持される鉄道車両用のものに構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、請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用懸架装置において、前記弾性層がゴム材料から成るゴム層であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、断面形状が「ハ」字形状を呈する軸ばねを採用するとともに、主軸と外筒とが軸心方向で互いに接近する方向の荷重が軸ばねに作用するに従って、最端弾性層の押出され側が孕み出し変形して主軸側支持部材に当接して踏ん張る弾性突っ張り状態（図５，６を参照）が得られるように弾性部を構成してある。これによって、最端弾性層が主軸側支持部材に当ること（所謂メタルタッチ）なく最端弾性層によって明確な非線形特性を出すことが可能になり、良好な乗り心地に寄与するストローク初期のソフトな懸架状態と、大荷重に耐える踏ん張りの効くストローク後期のハードな懸架状態とを得ることが可能な車両用懸架装置を提供することができる。この場合、請求項３のように、最内側弾性層の内周端から主軸に一体化されるフランジの上面に当接する構成を採用することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、最端弾性層の厚みを厚くすることによるバネ定数低減手段としてあるので、複数ある弾性層の弾性度は全て同じで良く、単一の弾性材でもって弾性部を構成することができる。従って、弾性部の製造時には複数の弾性層を同時成形によって効率的に作成できるものとなり、生産効率に優れた軸ばねを有する車両用懸架装置とすることができる利点がある。
【００１４】
請求項４のように、空気ばねのダイヤフラム破損によって下方移動する板状支持部が軸ばねで受止められるように構成されている鉄道車両用の車両用懸架装置に本発明を適用すれば、良好な乗り心地と大荷重作用時での踏ん張りとが両立できて鉄道車両用空気ばね装置におけるエマージェンシーストッパーとして好適に用いることが可能となるように、撓み前期においては低いバネ定数による懸架状態が、そして撓み後期においては高いバネ定数による懸架状態が得られる改善された車両用懸架装置を提供することができる。
【００１５】
請求項５のように、弾性層をゴム材料で成るゴム層とすれば、必要な機能を確保しながら廉価で大量生産に向く好適な軸ばねを有する実用的な車両用懸架装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による車両用懸架装置の実施の形態を、鉄道車両用空気ばねに適用した場合について図面を参照しながら説明する。図１は鉄道車両用空気ばね装置の構造を示す断面図、図２は軸ばね部分の断面図、図３〜図６は空気ばね破損時における軸ばねの懸架状態を示す作用図、図７〜図９は軸ばね懸架における内側ゴム層による非線形特性を示す各種の関係グラフである。
【００１７】
〔実施例１〕
図１に鉄道車両用空気ばね装置（以下、単に「空気ばね装置」と略称する）Ｓが示されている。この車両用懸架装置の一例である空気ばね装置Ｓは、鉄道車両側である上側に位置する空気ばねＡと、その下方に位置する軸ばねＢとを有して構成されている。この空気ばね装置Ｓにおいては、通常は空気ばねＡのみが作用するのが正常な懸架状態であり、空気ばねＡが機能しない非常時になると軸ばねＢが作用する臨時の懸架状態になるように設定されている。
【００１８】
空気ばねＡは、車体側となる円形の板状支持部１と、車輪側となる内筒（被支持部の一例）２と、これら両者１，２に亘って気密接合されるゴム等の弾性材製ダイヤフラム（ベローズ）３とを有して構成されている。
【００１９】
板状支持部１は、上下二枚の鋼板から成る円形等の平面視形状を有する支持座１ａと、これの下面に固着される筒部１ｂと、筒部１ｂの径内側において支持座１ａの下面に添着されるクッションゴム部１ｃと、筒部１ｂの径外側において支持座１ａの下面に添着されるリング状でゴム製の上受座１ｄと、支持座１ａの中心部に固着される支軸１ｅとを有して構成されている。上下向きの縦軸心Ｐを有する支軸１ｅとクッションゴム部１ｃとには、軸心Ｐを中心とするエア給排用の貫通孔４が形成されている。上受座１ｄは、ダイヤフラム３の上部３ａを広い面積でもって受け止める機能を発揮するものに構成されている。クッションゴム部１ｃと上受座１ｄとは、筒部１ｂを下方から覆って連続する一続きのゴム材から形成されている。
【００２０】
内筒２は、リング状の基板部２ａと、これの内径側から立設される環状の規制壁部２ｂと、筒状の立脚部２ｃとが一体に形成されて成る単一部品に構成されている。基板部２ａの外周部に固定される下受座５に、ダイヤフラム３の下端部３ｂを載せ付けて受け止め支持されるように構成されている。下受座５は、鋼板製の補強部７と、これを覆う状態のゴム製の受部材６とから構成されている。
【００２１】
軸ばねＢは、主軸８これと互いに同一の縦軸心Ｐを有する外筒９との間に、複数のゴム層（弾性層の一例）１１と硬質隔壁１２とを縦軸心Ｐと同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造で、かつ、縦軸心Ｐに沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部１０を介装することで構成されている。つまり、円錐積層ゴム構造の軸ばねＢである。
【００２２】
主軸８は、円錐面を為す外周面１３ａを有する台座部１３と、これの下面に続き前記内筒２を受止め支持するフランジ部１４と、筒軸部１５とから成り、縦軸心Ｐを有する円形を呈するものに構成されている。フランジ部１４の上面における外周端部には一段低くなる段付部１４ａが形成されており、内筒２の立脚部２ｃがその段付部１４ａを跨ぐ嵌合状態で載せ付け支持されている。主軸８の中心には、縦軸心Ｐを含む上下の貫通孔１６が形成されている。
【００２３】
外筒９は、円錐面を為す内周面９ａと、下端において径外側に膨出する規制フランジ部９ｂとを有する筒状部材に形成されており、その上面には、中心孔１７ａを有する円形の当接板１７が載置されている。この外筒９は、その主軸８に対する高さ位置が若干高くなる状態に相対配置されている。
【００２４】
弾性部１０は、縦軸心Ｐを中心とする内外三層のゴム層１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと、同様に内外二層の硬質隔壁１２Ａ，１２Ｂとから成り、外周面１３ａと内周面９ａとの間に介装されている。各硬質隔壁１２は鋼板等の金属板や強化プラスチック等から形成される。各ゴム層１１及び各硬質隔壁１２は、いずれも縦軸心Ｐに沿う方向での断面視形状がハ字状を呈するテーパー円筒状に形成されている。最内側ゴム層である内側ゴム層１１Ａの径方向厚みは、他のゴム層、即ち中間ゴム層１１Ｂ及び外側ゴム層１１Ｃの厚みよりも厚く、かつ、ゴム硬度（「弾性度」の一例）は全て同じに設定されており、これにより内側ゴム層１１Ａのバネ定数をそれ以外のゴム層１１Ｂ，１１Ｃよりも低いバネ定数とするバネ定数低減手段ｔが構成されている。
【００２５】
図１や図２に示すように、各ゴム層１１の上面１１ａ，１１ｂ，１１ｃは厚み方向で中央部が低位となる凹面状に形成され、各下面１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは、外径側端に高位となる小凹入部を有し、そこから内径側である硬質隔壁１２又は台座部１３に向かっては直線的に繋がれる形状に設定されている。内側ゴム層１１Ａの下面１１ｆは、台座部１３の外周面１３ａの下方延長線ｗとフランジ部１４の上面１４ａとが交わる箇所ｘに向かう直線底面部１８と、台座部１３の丸みを帯びた形状の下端外周部とフランジ部１４の上面１４ａとの間に入り込む充填部１９とを有している。
【００２６】
軸ばねＡは、その弾性部１０が予め縦軸心Ｐ方向に所定量圧縮された予圧縮状態で組み込まれている。即ち、内筒２の立脚部２ｃの上面にボルト止めされる蓋リング２０で規制フランジ部９ｂの上方移動を阻止する構造により、弾性部１０が自由状態から若干下方に押え付けられた状態に予圧縮されている。この予圧縮により、比較的ソフトなバネ定数としながらも大なる荷重で圧縮され始める状態を得ている。
【００２７】
さて、通常は、図１に示すように、車両側である板状支持部１に掛る荷重は空気ばねＡのみを介して台車側である主軸８に作用する懸架状態になっており、空気ばねＡのエアサスペンションにより、ストローク初期の低いバネ定数によるソフトな乗り心地、及びストローク後期における高いバネ定数による踏ん張りの効くクッション特性が得られている。そして、何らかの原因によってダイヤフラム３が破損〔破裂（パンク）、エア漏れによる収縮（デフレート）等〕して空気ばねＡが作用しなくなると、それによって板状支持部１が下降してクッションゴム部１ｃを介して当接板１７に当接し、空気ばねＡが機能しないリジッド状態になり、従って軸ばねＢのみによる懸架状態に切換わることとなる。
【００２８】
軸ばねＢのみによる懸架状態では、荷重増による外筒９の下降移動に伴い、外筒９の内周面９ａと台座部１３の外周面１３ａとの間隔（径方向長さ）が、それら内外周面の傾斜角度によって徐々に短くなる。つまり、各ゴム層１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの厚みが次第に減少するようになるので、体積を維持すべく径方向に圧縮される分上下に膨らみ変形する挙動を示すようになり、これが孕み出し（膨出とも言う）という現象である。
【００２９】
軸ばねＢによる懸架状態では、板状支持部１に掛る荷重は弾性部１０を介して主軸８に作用し、外筒９の下降移動量がｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４ｍｍのときの弾性部１０の状態を図３，４，５，６にそれぞれ示す。先ず、図３に示すｄ１（例：１０ｍｍ）下降時には、内側ゴム層１１Ａの下面１１ａが若干下方に膨らみ変形し、充填部１９から始まる直線底面部１８が少なくなっている。下降量が図４に示すｄ２（例：１５ｍｍ）になると、内側ゴム層１１Ａの下面１１ａの下方への膨出量が増して直線底面部１８がほぼ消失しており、フランジ部１４の上面１４ａに接近している。また、各ゴム層１１Ａ，１１Ｂ，１Ｃの径方向厚みが次第に減少することによる孕み出しにより、各上面１１ａ，１１ｂ，１１ｃが上方に盛り上がってきている。
【００３０】
さらに下降量が増して図５に示すｄ３（例：２０ｍｍ）になると、各上面１１ａ〜１１ｃ及び下面１１ｄ〜１１ｆの孕み出しが顕著になり、特に内側ゴム層１１Ａの下面１１はその殆どがフランジ上面１４ａに当接するとともに、内側硬質隔壁１２Ａの下方に回りこむが如くに孕み出し変形しており、もはや変形前の凹入した状態（図２に示す状態）の底面１１ｄとは全く異なった表面形状になっている。この内側ゴム層１１Ａ下端の孕み出し変形により、内側硬質隔壁１２Ａの下降移動が大きく規制される状況になっており、ほぼ中間ゴム層１１Ｂと外側ゴム層１１Ｃとの２層による懸架状態になりつつある。
【００３１】
そして、下降量が図６に示すｄ４（例：２６ｍｍ）では、各上下面１１ａ〜１１ｆが大きく孕み出しているとともに、外筒９に載置されている当接板１７の下面が弾性部１０の上面部分にも当接して踏ん張るゴム突っ張り状態（弾性突っ張り状態の一例）になっている。内側ゴム層１１Ａの下面１１ｄは内側硬質隔壁１２Ａの下方に回りこむほどに大きく孕み出し変形しており、内側硬質隔壁１２Ａのそれ以上の下降移動が実質的に不能な状態になっている。
【００３２】
つまり、三層のゴム層１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおける径方向で最も内端に位置する内側ゴム層（最端弾性層の一例）１１Ａの縦軸心Ｐに沿う方向での断面視形状がハ字状に形成され、かつ、それ以外のゴム層である中間ゴム層１１Ｂのバネ定数Ｋ２及び外側ゴム層１１Ｃのバネ定数Ｋ３よりも低いバネ定数Ｋ１とするバネ定数低減手段ｔが設けられており、主軸８と外筒９とが縦軸心Ｐ方向で互いに接近する方向の荷重が軸ばねＢに作用するに従って、内側ゴム層１１Ａの押出され側（下側）が孕み出し変形してフランジ部（「主軸側支持部材又は外筒側支持部材」の一例１４に当接して踏ん張るゴム突っ張り状態が得られるように弾性部１０が構成されている。
【００３３】
軸ばねＢの作動に伴う内側ゴム層１１Ａのバネ定数Ｋ１の変化を実験値に基づいて検討する。空気ばねＡの破損時における車両重量増等による軸ばねＢの作動、即ち、外筒９の図２に示す基準状態からの下降移動量を１０ｍｍ（図３のｄ１）、１５ｍｍ（図４のｄ２）、２０ｍｍ（図５のｄ３）、２６ｍｍ(図６のｄ４）とした場合、内側硬質隔壁１２Ａ基準状態（図２に示す状態）からの下降移動量ｅ１〜ｅ４は、６ｍｍ（図３のｅ１）、８．５ｍｍ（図４のｅ２）、１０．５ｍｍ（図５のｅ３）、１２ｍｍ（図６のｅ４）となっている。図７に、外筒９の下降移動量に対する内側硬質隔壁１２Ａの下降移動量の関係グラフを示す。
【００３４】
つまり、外筒９が基準状態（図２の状態）から１０ｍｍ下がるに伴い、内側硬質隔壁１２Ａは６ｍｍ下がる。この外筒９が基準状態から１０ｍｍ下がる間を第１区間Ｒ１と定義する。そして、外筒９が１０ｍｍ下降状態（図３の状態）から５ｍｍ下がる第２区間Ｒ２では、内側硬質隔壁１２Ａは２．５ｍｍ下がる。同様に、外筒９が１５ｍｍ下降状態（図４の状態）から５ｍｍ下がる第３区間Ｒ３では内側硬質隔壁１２Ａは２ｍｍ下がり、外筒９が２０ｍｍ下降状態（図５の状態）から６ｍｍ下がる第４区間Ｒ４では内側硬質隔壁１２Ａは１．５ｍｍ下がる。第１〜第４区間における内側硬質隔壁１２Ａの下降移動量の比（平均値の比）を対比した関係グラフを図８に示す。
【００３５】
これら図７，８から分るのは、外筒９の下降移動量を線形に増す状態を基準とした場合、内側硬質隔壁１２Ａの下降移動量は非線形に増す状態に、詳しくは、内側硬質隔壁１２Ａの下降移動量の増加率が減少する状態になっていることである。要するに、図７においては、内側硬質隔壁１２Ａの下降移動量の上昇勾配が次第に緩くなっており、図８においては、区間が後部に移行する毎に下降移動量の比（比率）が下がっているのであり、これは外筒９が下降するに伴って内側ゴム層１１Ａのバネ定数が次第に高くなることを意味している。
【００３６】
第１区間Ｒ１における内側ゴム層１１Ａのバネ定数を１とした場合の、その他の区間における内側ゴム層１１Ａのバネ定数の比は、１．２（第２区間Ｒ２）、１．５（第３区間Ｒ３）、及び２．４（第４区間Ｒ４）となり、その関係グラフを図９に示す。外筒９の下降に伴って内側ゴム層１１Ａのバネ定数が次第に高くなり、かつ、ストローク後部になるほバネ定数の増加率も大きくなる理想的な非線形特性が得られていることが理解できる。即ち、第２区間Ｒ２のバネ定数の第１区間Ｒ１のバネ定数に対する増加率は１．２÷１＝１．２、第３区間Ｒ３のバネ定数の第２区間Ｒ２のバネ定数に対する増加率は１．５÷１．２＝１．２５、第４区間Ｒ４のバネ定数の第３区間Ｒ３のバネ定数に対する増加率は２．４÷１．５＝１．６となる。
【００３７】
従って、例えば中間ゴム層１１Ｂと外側ゴム層１１Ｃのバネ定数Ｋ２，Ｋ３を内側ゴム層１１Ａのバネ定数Ｋ１の二倍に設定すれば、図８と図９とから、外筒９の下降移動量が２０ｍｍを越えたあたりから内側ゴム層１１Ａのバネ定数Ｋ１はその他のゴム層１１Ｂ，１１Ｃのバネ定数Ｋ２，Ｋ３と同等のバネ定数になり、それよりさらに外筒９が下降移動する場合の弾性部１０としてのバネ定数は２Ｋ１（＝Ｋ２，Ｋ３）に維持される。つまり、図９に仮想線を用いて示すラインαのように、外筒９の下降移動量が２０ｍｍを少し越えて内側ゴム層１１Ａのバネ定数Ｋ１が第１区間Ｒ１のときに二倍となる移動量Ｙまではバネ定数の比が増加し、移動量Ｙを越えると内側ゴム層１１Ａのバネ定数Ｋ１はさらに増加するが中間及び外側のゴム層１１Ｂ，１１Ｃのバネ定数Ｋ２，Ｋ３は移動量Ｙのときの第１バネ定数Ｋ１と等しいので、以後（外筒９の下降移動量がＹｍｍよりも大きい範囲）は高いバネ定数２Ｋ１の状態が維持されるようになる。
【００３８】
一般に軸ばねにおいて非線形特性を出す手段として、例えば、外筒９の下降範囲内において内側硬質隔壁１２Ａをフランジ部１４に当接させることにより、それまでの三つのゴム層１１Ａ〜１１Ｃによる比較的小なるバネ定数による軸ばねＢの懸架状態から、それ以降は中間及び外側の二つのゴム層１１Ｂ，１１Ｃによる比較的大なるバネ定数による懸架状態に切換えさせて非線形特性を得る手段（いわゆるメタルタッチ手段）を採ることが考えられる。しかしながら、金属部品どうしが当接することによるショックが生じるとともに、その当接箇所が傷み易く耐久性に問題が出易い等の不利があるため、安易に採用し難い状況がある。
【００３９】
そこで、本発明のように、断面形状が「ハ」字形状を呈する軸ばねＢを採用するとともに、主軸８と外筒９とが縦軸心Ｐ方向で互いに接近する方向の荷重が軸ばねＢに作用するに従って、内側ゴム層１１Ａの下側が孕み出し変形してフランジ部１４に当接して踏ん張るゴム突っ張り状態（図５や図６の状態）が得られるように弾性部１０を構成すれば、内側硬質隔壁１２Ａがフランジ部１４に当ること（メタルタッチ）なく内側ゴム層１１Ａによって明確な非線形特性を出すことが可能になり、良好な乗り心地に寄与するストローク初期のソフトな懸架状態と、大荷重に耐える踏ん張りの効くストローク後期のハードな懸架状態とを実現できている。
【００４０】
〔別実施例〕
外筒９の下降移動に伴い、外側ゴム層１１Ｃの上側（上端部）が上方に大きく孕み出し変形して外側硬質隔壁１２Ｂの上方移動を規制し、その外側硬質隔壁１２Ｂが当接板（外筒側支持部材の一例）１７に当接することなく非線形な特性を出すことが可能となる車両用懸架装置（鉄道車両用空気ばね装置）Ａでも良い。バネ定数低減手段ｔは、最端弾性層（１１Ａ）の弾性度をそれ以外の弾性層（１１Ｂ，１１Ｃ）の弾性度よりも低くして、径方向厚みは同じとした構成のものでも良い。また、弾性度（ゴム硬度等）及び厚みの双方を変更させてバネ定数低減手段ｔとすることも可能である。
【００４１】
例えば、円錐積層ゴム構造の軸ばねＢのみで車軸を懸架するようにした構成の車両用懸架装置（トラックや産業車両等）に本発明を適用させることも可能であり、メタルタッチなく非線形特性を出せる有用なものとすることができる。また、弾性層１１は弾性を有する弾性材であれば、ゴム以外の材料（ＥＰＤＭ、弾性アクリル樹脂等）でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】鉄道車両用空気ばね装置の構造を示す断面図（実施例１）
【図２】軸ばねを示す要部の拡大断面図
【図３】軸ばねの変形状態その１を示す要部の断面図
【図４】軸ばねの変形状態その２を示す要部の断面図
【図５】軸ばねの変形状態その３を示す要部の断面図
【図６】軸ばねの変形状態その４を示す要部の断面図
【図７】外筒の下降移動量と内側硬質隔壁の下降移動量との関係グラフを示す図
【図８】第１〜第４区間と内側硬質隔壁の下降移動量比との関係グラフを示す図
【図９】第１〜第４区間と内側ゴム層のバネ定数の比との関係グラフを示す図
【符号の説明】
【００４３】
１          板状支持部
２          被支持部
３          ダイヤフラム
８          主軸
９          外筒
１０        弾性部
１１        ゴム層
１１Ａ      最端弾性層、最内側弾性層
１１Ｂ      中間弾性層（それ以外の弾性層）
１１Ｃ      外側弾性層（それ以外の弾性層）
１２        硬質隔壁
１４        主軸側支持部材、フランジ部
１４ａ      上面
１７        外筒側支持部材
Ａ          空気ばね
Ｂ          軸ばね
Ｐ          軸心
ｔ          バネ定数低減手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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