(57)【要約】【課題】簡単な構成でダイヤフラムの内圧が０になった場合でも、良好なクッション性を有するとともに、パンク時の水平方向の変位を十分に吸収することのできる空気バネを提供する。【解決手段】積層ゴム１５とダイヤフラム１７とを備えたボルスタレスタイプの空気バネ１０に、上面部が上面板１１に固定された、上記積層ゴム１５のバネ定数よりも小さなバネ定数を有する円筒状のゴム部材１８ａとこの円筒状のゴム部材１８ａの底面部に取付けられたリング状の摺動板１８ｂとを備えたゴムストッパー１８を取付けて、ダイヤフラム１７のパンク時には、上記積層ゴム１５と上記ゴムストッパー１８とで、車体を支持するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に取付けられる上面板と、台車に取付けられる下面板と、一端が上記下面板に取付けられた積層ゴムと、上記上面板と下面板の間に配置され、上記積層ゴムの上端側を支持する中間材と、この中間材と上記上面板との間に配置された、ゴム製の袋体に空気を封入してなるダイヤフラムとを備えた空気バネであって、上記積層ゴムと同軸上に配置され、かつ、上面部が上記上面板に固定され、底面部がリング状の摺動板に取付けられた、上記積層ゴムのバネ定数よりも小さなバネ定数を有する円筒状のゴム部材を設けたことを特徴とする空気バネ。
【請求項２】
車体側に取付けられる上面板と、台車に取付けられる下面板と、一端が上記下面板に取付けられた積層ゴムと、上記上面板と下面板の間に配置され、上記積層ゴムの上端側を支持する中間材と、この中間材と上記上面板との間に配置された、ゴム製の袋体に空気を封入してなるダイヤフラムとを備えた空気バネであって、上記積層ゴムと同軸上に配置され、かつ、底面部が上記中間財に固定され、上面部がリング状の摺動板に取付けられた、上記積層ゴムのバネ定数よりも小さな円筒状のゴム部材を設けたことを特徴とする空気バネ。
【請求項３】
上記円筒状のゴム部材を上面部または底面部に加硫接着により固定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気バネ。
【請求項４】
上記摺動板の上記ゴム部材とは反対側の面にすべり材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の空気バネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、鉄道車両の車体と台車間などに架装される空気バネに関するもので、特に、その内部に空気が封入されたダイヤフラムと非常走行用の積層ゴムとを備えたボルスタレスタイプの空気バネに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車体と台車間などに架装される空気バネとしては、ゴム製の袋体に空気を封入し成るダイヤフラムを備えたものが用いられているが、中でも、図３に示すような、台車側の取付部材（下面板）５１の上部にリング状の鉄板５２ａと円筒状のゴム部材５２ｂとを交互に積層して成る積層ゴム５２を配置し、この積層ゴム５２の上端側を支持する中間材５３と車体側の取付部材（上面板）５４との間にダイヤフラム５５を配置した構成の空気バネ（ボルスタレス空気バネ）５０が多く用いられている。
上記積層ゴム５２は、空気バネであるダイヤフラム５５と直列に配置されて車体を弾性支持するとともに、図示しない台車に入力する水平方向の変位を吸収するために設けられたもので、上下方向のバネ定数が約１０００Ｎ／ｍｍと比較的硬いバネである。このため、上記ダイヤフラム５５の内圧がパンクなどにより０になった場合には、積層ゴム５２のバネ定数が高いためクッション性に乏しく、台車の振動が車体側へ直接伝わってしまうだけでなく、高速走行時には脱線の恐れもあった。
これに対して、積層ゴム５２のゴム部材５２ｂのバネ定数を下げてバネを柔らかくすることも考えられるが、バネを柔らかくすると積層ゴム５２の撓み量が大きくなり、車両への前後左右方向の入力が大きくなってしまい走行安定性が低下するだけでなく、積層ゴム５２の耐久性が低下してしまうといった問題点があった。
【０００３】
これに対して、図４に示すような、積層ゴム５２の上端側を支持する中間材５３に、弾性ストッパー材６０を設けて、ダイヤフラム５５のパンク時に車両の重量をこの弾性ストッパー材６０と上記積層ゴム５２とで支持する構成のボルスタレス空気バネ５０Ｚが提案されている。上記弾性ストッパー材６０は、詳細には、内筒６１と外筒６２と、これら内筒６１と外筒６２にそれぞれ接着されるリング状のストッパゴム６３と、上記内筒６１の上部に設けられ、上記中間材５３よりも上面板５４に突出するフランジ材６４と、このフランジ材６４の上面に配置された摺動板６５とから成り、上記外筒６２が上記中間材５３にネジ留めされている。なお、上記ストッパゴム６３のバネ定数を上記積層ゴム５２のバネ定数よりも小さめに設定されているものとする。これにより、ダイヤフラム５５がパンクして上面板５４が下降した場合には、上記弾性ストッパー材６０が上記積層ゴム５２よりも先に上面板５４に当接して車両の荷重を受け持つので、上記積層ゴム５２のバネ定数がそのままであっても良好なクッション性を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９４０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の弾性ストッパー材６０は、構造が複雑なだけでなく、ストッパゴム６３の上面側と下面側とは内筒６１あるいは外筒６２には拘束されていないので、上記積層ゴムと上記ストッパゴム６３とは、ゴムの圧縮または伸長方向に対しては直列結合されていない。したがって、車両の荷重負荷と同時に前後左右方向への入力があった場合には、上記ストッパゴム６３は剪断変形ないしは捩れ変形するので、上下振動に対するクッション性が十分でないだけでなく、パンク時の水平方向の変位を十分に吸収することが困難であった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成でダイヤフラムの内圧が０になった場合でも、良好なクッション性を有するとともに、パンク時の水平方向の変位を十分に吸収することのできる空気バネ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】
本願の請求項１に記載の発明は、車体側に取付けられる上面板と、台車に取付けられる下面板と、一端が上記下面板に取付けられた積層ゴムと、上記上面板と下面板の間に配置され、上記積層ゴムの上端側を支持する中間材と、この中間材と上記上面板との間に配置された、ゴム製の袋体に空気を封入してなるダイヤフラムとを備えた空気バネであって、上記積層ゴムと同軸上に配置され、かつ、上面部が上記上面板に固定され、底面部がリング状の摺動板に取付けられた、上記積層ゴムのバネ定数よりも小さなバネ定数を有する円筒状のゴム部材を設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記円筒状のゴム部材の上面部をリング状または円板状の摺動板に取付け、底面部を上記上面板に固定したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気バネにおいて、上記円筒状のゴム部材を上面部または底面部に加硫接着により固定したことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の空気バネにおいて、上記摺動板の上記ゴム部材とは反対側の面にすべり材を設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、積層ゴムとダイヤフラムとを備えたボルスタレスタイプの空気バネにおいて、上記積層ゴムと同軸上に配置された、上面部が上記上面板に固定され、底面部がリング状の摺動板に取付けられた円筒状のゴム部材、もしくは、上面部をリング状の摺動板に取付け、底面部を上記上面板に固定した上記円筒状のゴム部材を設けるとともに、上記円筒状のゴム部材のバネ定数を上記積層ゴムのバネ定数よりも小さくしたので、簡単な構成で、ダイヤフラムの内圧が０になった場合でも、良好なクッション性を有するとともに、パンク時の水平方向の変位を十分に吸収することができる。
このとき、上記円筒状のゴム部材を上面部または底面部に加硫接着により固定するようにすれば、上記円筒状のゴム部材を上面部または底面部に確実に固定できる。
また、上記摺動板の上記ゴム部材とは反対側の面にすべり材を設けるようにすれば、水平方向の入力に対して、上記ゴム部材をスムースに変形させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係る鉄道車両用のボルスタレス空気バネ１０を示す図で、同図において、１１は車体側に取付けられる上面板で、その中央部には、その外周側に封止用のＯリング１２ｒが取付けられた上部通気管１２が設けられている。１３は台車に取付けられる下面板で、この下面板１３の中央部には、外周側に封止用のＯリング１４ｒが取付けられた下部通気管１４が設けられており、この下部通気管１４は上記上部通気管１２と後述するダイヤフラム１７に封入される圧縮空気を収納する補助タンクを介して繋がっている。
１５はリング状の鉄板１５ａと円筒状のゴム部材１５ｂとを交互に積層して成る積層ゴムで、その上端側は上記上面板１１と下面板１３との間に配置されたリング状の中間材１６に取付けられており、下端側は上記下面板１３に取付けられている。
また、１７は上記中間材１６と上記上面板１１との間に配置された、ゴム製の袋体に空気を封入して成るダイヤフラムで、本例では、このダイヤフラム１７の内部にゴムストッパー１８を設置し、パンクなどにより上記ダイヤフラムの内圧が０になった場合でも、このゴムストッパー１８と上記積層ゴム１５とにより、良好なクッション性を実現するようにしている。なお、同図の符号１９は、上記中間材１６の上面に上記ゴムストッパー１８と対向するように配置されたテフロン製の対向摺動板である。
【０００９】
上記ゴムストッパー１８は、詳細には、上記積層ゴム１５のバネ定数よりも小さなバネ定数を有する、上面側の内径が底面側の内径よりも小さな円筒状のゴム部材１８ａの上面側を上記上面板１１に加硫接着により固定し、底面部にリング状の摺動板１８ｂを取付けたもので、上記円筒状のゴム部材１８ａは上記積層ゴム１５と同軸上に配置される。また、上記摺動板１８ｂは上記積層ゴム１５の上面側を支持する中間材１６と所定の距離離隔して配置される。したがって、ダイヤフラム１７に封入された空気が所定の圧力に保持されている状態では、上記ゴムストッパー１８には車体の荷重は負荷されない。
なお、本例では、上記摺動板１８ｂを金属製とし、この摺動板１８ｂの中間材１６側にテフロン（登録商標）など樹脂から成るすべり材１８ｃを取付けているが、摺動板１８ｂ自身をすべり材から構成してもよい。
【００１０】
次に、本最良の形態に係るボルスタレス空気バネ１０の作用について説明する。
ダイヤフラム１７に封入された空気が所定の圧力に保持されている状態では、台車側から入力した上下方向及び水平方向の振動は、下面板１３及び積層ゴム１５を介して上記ダイヤフラム１７に伝達される。この振動は、空気バネであるダイヤフラム１７の弾性変形により吸収されるので、上面板１１に連結された車体側に伝達する振動を大幅に低減することができる。
一方、上記ダイヤフラム１７がパンクすると上面板１１が下降してくる。本例では、上記上面板１１にゴムストッパー１８が取付けられているので、上面板１１の下降時には、上記ゴムストッパー１８の摺動板１８ｂが中間材１６に当接する。詳しくは、摺動板１８ｂの中間材１６側に設けられたすべり材１８ｃが中間材１６の表面に設けられた対向摺動板１９に当接する。本例では、上記積層ゴム１５と上記ゴムストッパー１８とは、ゴムの圧縮または伸長方向に対して直列結合しており、かつ、上記積層ゴム１５とともに車両の荷重を受け持つ円筒状のゴム部材１８ａのバネ定数は上記積層ゴム１５のバネ定数よりも小さいので、上記積層ゴム１５と上記ゴムストッパー１８とから成る支持バネのバネ定数は、積層ゴム１５のみの場合に比較して小さくなる。したがって、ダイヤフラム１７のパンク時におけるクッション性を大幅に向上させることができる。
また、パンク時において過大な水平方向の振動が入力した場合でも、上記すべり材１８ｃと対向摺動板１９とが摺動するとともに、上記円筒状のゴム部材１８ａを容易に剪断変形させることができるので、上記水平方向の振動を確実に吸収することができる。
また、本例では、上記円筒状のゴム部材１８ａの滑り側とは反対側の面である上面側を上面板１１に加硫接着により固定しているので、ネジ留めなどの他の固定方法に比較して、上記円筒状のゴム部材１８ａを確実に剪断変形させることができる。
【００１１】
このように、本最良の形態によれば、積層ゴム１５とダイヤフラム１７とを備えたボルスタレス空気バネ１０に、上面部が上面板１１に固定された、上記積層ゴム１５のバネ定数よりも小さなバネ定数を有する円筒状のゴム部材１８ａとこの円筒状のゴム部材１８ａの底面部に取付けられたリング状の摺動板１８ｂとを備えたゴムストッパー１８を取付けて、ダイヤフラム１７のパンク時には、上記積層ゴム１５と上記ゴムストッパー１８とで、車体を支持するようにしたので、簡単な構成で、良好なクッション性を得ることができるとともに、水平方向の変位についても十分に吸収することができる。
また、上記円筒状のゴム部材１８ａの上面側を上面板１１に加硫接着により固定するとともに、摺動板１８ｂにすべり材１８ｃを取付けたので、上記円筒状のゴム部材１８ａを容易に剪断変形させることができ、上記水平方向の振動を確実に吸収することができる。
【００１２】
なお、上記最良の形態では、円筒状のゴム部材１８ａの上面側を上面板１１に加硫接着により固定し、底面部にリング状の摺動板１８ｂを取付けた構成としたが、図２に示すように、円筒状のゴム部材１８ａの低面側を中間材１６に加硫接着により固定し、上面部にリング状の摺動板１８ｂを取付けた構成としてもよい。このような構成の空気バネ１０Ｚでは、摺動板１８ｂの上面側にすべり材１８ｃを取付けるとともに、上面板１１の下側に対向摺動板１９ｚを取付けるようにすれば、上記ボルスタレス空気バネ１０と同様の効果を得ることができる。
また、上記ゴム部材１８ａをストレートな円筒状としてもよいが、本例のように、上面側の内径が底面側の内径よりも小さな円筒状としたほうが、水平変位をより吸収できるので好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
このように、本発明によれば、簡単な構成で、ダイヤフラムの内圧が０になった場合でも、良好なクッション性を有するとともに、パンク時の水平方向の変位を十分に吸収することができる空気バネを提供することができるので、鉄道車両走行安定性と耐久性とを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の最良の形態に係るボルスタレス空気バネの構成を示す図である。
【図２】本発明によるボルスタレス空気バネの他の構成を示す図である。
【図３】従来のボルスタレス空気バネの構成を示す図である。
【図４】弾性ストッパー材を備えたボルスタレス空気バネの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０  ボルスタレス空気バネ、１１  上面板、１２  上部通気管、１２ｒ  Ｏリング、１３  下面板、１４  下部通気管、１４ｒ  Ｏリング、１５  積層ゴム、１５ａ  鉄板、１５ｂ  ゴム部材、１６  中間材、１７  ダイヤフラム、１８  ゴムストッパー、
１８ａ  円筒状のゴム部材、１８ｂ  摺動板、１８ｃ  すべり材、１９  対向摺動板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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