JP2008215455A - Air spring for railroad vehicle and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、横揺れを所定範囲内に規制するストッパー構造を有して乗車感を向上できるようにした鉄道車両用空気バネに関するものである。 The present invention relates to an air spring for a railway vehicle that has a stopper structure that restricts rolling within a predetermined range so that the ride feeling can be improved.
この種の鉄道車両用空気バネは、特許文献1において開示されたもののように、車体側の外筒と、その下方に配置される内筒と、これら両者に亘って配備される弾性材製のダイヤフラムとを有し、前記内筒と台車側の支持部材との上下間にクッション用の弾性手段が介装されて成るものが知られている。
This type of air spring for railway vehicles is made of an elastic material provided across the outer cylinder on the vehicle body side, the inner cylinder arranged below the outer cylinder, as disclosed in
鉄道車両用空気バネにおいては、車両進行方向には比較的大きく揺れ動いても良いが、左右方向にはあまり大きく揺れ動くと乗車感が損なわれ易いとともに車両の安定性からも芳しくない。そのために、従来では前記特許文献1において示されるように、クッション用の弾性手段を、弾性ゴム層と金属板とを交互に複数重ねて成る積層ゴムとして、上下の弾性は得ながら横方向への動きは規制されるものとしていた。
A railcar air spring may swing relatively large in the vehicle traveling direction, but if it swings too much in the left-right direction, the feeling of boarding is easily lost and the stability of the vehicle is not good. Therefore, conventionally, as shown in the above-mentioned
しかしながら、前記特許文献1において採用されている積層ゴム構造の弾性手段とする場合は、左右の揺れ動き規制に的を絞る設計では車両進行方向の許容揺れ動き量が不足気味になり、車両進行方向の許容揺れ動き量に的を絞る設計では左右の揺れ動き規制が十分ではなくなる傾向にあった。
本発明の目的は、弾性手段を介して空気バネを支える構造の鉄道車両用空気バネにおいて、更なる構造工夫により、空気バネと弾性手段とによって乗車感よく懸架できる構造を採りながらも、車両の左右の揺れ動きは小さく抑えることができるように改善された鉄道車両用空気バネを実現して提供する点にある。 An object of the present invention is to provide a railcar air spring having a structure that supports an air spring through elastic means, and further adopts a structure that allows the air spring and elastic means to be suspended with a good ride feeling while adopting a structure of the vehicle. It is the point which implement | achieves and provides the air spring for rail vehicles improved so that the swinging motion of right and left can be restrained small.
請求項1に係る発明は、車体側の外筒1と、その下方に配置される内筒2と、これら両者1,2に亘って配備される弾性材製のダイヤフラム3とを有し、前記内筒2と台車側の支持部材4との上下間にクッション用の弾性手段5が介装されて成る鉄道車両用空気バネにおいて、
前記支持部材4と前記内筒2との当接によりこれら両者4,2の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構6を設けるとともに、前記支持部材4と前記内筒2との当接部tが面接触状態となるように構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
A
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の鉄道車両用空気バネにおいて、前記弾性手段5は、円環状の前記内筒2と前記支持部材4に形成される円形フランジ9との上下間に円筒状の弾性体5Aを介装して構成され、前記支持部材4から前記弾性体5Aの内側において起立形成される柱状部8Aの外周面と前記内筒2の内周面とで前記ストッパー機構6が構成されるとともに、前記柱状部8Aの外周面に形成された二面幅部16A,16Aと、これら二面幅部16A,16Aに対応するように前記内周面において対向形成される一対の直線面部15aとが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。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の鉄道車両用空気バネにおいて、前記直線面部16Aは、前記内筒2の内周面よりも内側に突出する状態に前記内筒2にボルト止めされる別部材15によって構成されていることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the railcar air spring according to the second aspect, the
請求項4に係る発明は、請求項2又は3に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、前記当接部tが面接触状態となるように前記支持部材4と前記内筒2との水平方向における相対位置決めを行う位置決め工程を含んでいることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an air spring for a railway vehicle according to the second or third aspect, the
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、前記位置決め工程は、前記円形フランジ9の外周部に形成された切欠き25と、前記支持部材4用の治具31に形成されている突片33とを係合させることによって行われることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an air spring for a railway vehicle according to the fourth aspect, the positioning step includes a
請求項6に係る発明は、請求項4に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、前記位置決め工程は、前記円形フランジ9に突設された起立ピン27と、前記支持部材4用の治具31に形成されている挿入孔34とを係合させることによって行われることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a railcar air spring according to the fourth aspect, the positioning step includes a standing
請求項1の発明によれば、ストッパー機構を設けたことにより、弾性手段の弾性変形による横揺れ(横移動)が所定範囲内で収まるように規制することが可能になる。加えて、ストッパー機構を構成する支持部材と内筒とが面接触でもって(広い面積どうしでもって)当接するので、例えば、何れか一方が尖るとか円弧面である等によって線接触状態となる場合に比べて、当接による圧痕や凹み等の局部的変形が生じたり、又その変形が経時進行するといったことが無く、所期した横揺れ規制作用が長期に亘って、かつ、安定して発揮されるようになる。 According to the first aspect of the present invention, by providing the stopper mechanism, it is possible to regulate the rolling (lateral movement) due to the elastic deformation of the elastic means so as to be within a predetermined range. In addition, since the support member constituting the stopper mechanism and the inner cylinder come into contact with each other in a surface contact (with a wide area), for example, when one of them is pointed or a circular arc surface, a line contact state occurs. Compared with, there is no local deformation such as indentation or dent due to contact, and the deformation does not progress with time, and the desired roll control action is demonstrated stably over a long period of time. Will come to be.
その結果、弾性手段を介して空気バネを支える構造の鉄道車両用空気バネの更なる構造工夫により、空気バネと弾性手段とによって乗車感よく懸架できる構造を採りながらも、車両の左右の揺れ動きは小さく安定して抑えることができるように、かつ、耐久性にも優れるように改善された安定鉄道車両用空気バネを提供することができる。 As a result, the left and right swaying movement of the vehicle is improved while adopting a structure that allows the air spring and the elastic means to be suspended with a good feeling of riding by further structural contrivance of the air spring for the railway vehicle that supports the air spring through the elastic means. It is possible to provide a stable air spring for a railway vehicle that can be stably suppressed in a small size and that is also improved in durability.
請求項2の発明によれば、弾性体を円筒状とすることでその内側に支持部材から立ち上がる円柱部を配置することが可能であり、その円柱部と内筒の内周面とを当接させる構成により、弾性手段の大きさ範囲内にストッパー機構を装備するという合理的な構造を採ることができている。つまり、空気バネ内部に収容されて、ゴミ等の異物噛み込みといった不都合が生ぜず安定的に機能し、かつ、コンパクトなストッパー機構が構築できる利点がある。この場合、請求項3にように、内筒にボルト止めされる別部材が二面幅部に当接する構成とすれば、内筒の材質をストッパー機構用の硬いものにしなくても良いようになり、内筒の材料選定自由度が増すとともに、部品(別部材)交換による耐久性向上も可能となる付随効果が発揮される。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項2や3による前記効果が得られる鉄道車両用空気バネを作成するに当り、その製造方法において採用されている位置決め工程によって、製品状態における支持部材と内筒とが面で当接する状態のストッパー機構が必ず機能する構成を得ることができる。つまり、ストッパー機構部位の作成時においては、その都度面当接状態が実現されるように位置合せを行う面倒がなく、単に位置決め工程を行う簡単な方法により、耐久性のあるストッパー機構を有する鉄道車両用空気バネを得ることができる。そして、位置決め工程としては、請求項5のように、円形フランジの外周部に形成された切欠きと、支持部材用の治具に形成されている突片とを係合させる方法や、請求項6のように、円形フランジに突設された起立ピンと、支持部材用の治具に形成されている挿入孔とを係合させる方法を採ることができる。
According to the fourth aspect of the invention, in producing the railcar air spring capable of obtaining the above-described effect according to the second and third aspects, the positioning member employed in the manufacturing method and the inner support member in the product state It is possible to obtain a configuration in which the stopper mechanism in a state where the cylinder comes into contact with the surface always functions. In other words, at the time of creating the stopper mechanism part, there is no hassle of positioning so that a surface contact state is realized each time, and a railway having a durable stopper mechanism by a simple method of performing a positioning process. A vehicle air spring can be obtained. And, as the positioning step, as in
以下に、本発明による鉄道車両用空気バネの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は空気バネの構造を示す断面図、図2,3はストッパー機構を示す要部の断面図及び平面図、図4,5はそれぞれ位置決め工程における位置合せ手段を示す図、図6はストッパー機構の別構造を示す要部の平面図である。 Hereinafter, embodiments of an air spring for a railway vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an air spring, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views and plan views of a main part showing a stopper mechanism, FIGS. 4 and 5 are views showing alignment means in a positioning step, and FIG. 6 is a stopper. It is a top view of the principal part which shows another structure of a mechanism.
〔実施例1〕
実施例1による鉄道車両用空気バネAは、図1,図2に示すように、車体側の外筒1と、その下方に配置される内筒2と、これら両者1,2に亘って配備されるゴム等の弾性材製ダイヤフラム(ベローズ)3とを有するとともに、内筒2と台車側の台座(支持部材の一例)4との上下間にクッション用の弾性手段5が介装されて構成されている。そして、台座4と内筒2との当接によりこれら両者4,2の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構6を設けるとともに、台座4と内筒2との当接部が面接触状態となるように構成されている。
[Example 1]
As shown in FIGS. 1 and 2, the air spring A for a railway vehicle according to the first embodiment is disposed across the
外筒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の下端部に固着される下端プレート1c、支軸1d等から構成されており、筒部1bの外径側で、かつ、支持座1aの下面側にはゴム製でリング状の上受座1eが装備されている。軸心Pを有する支軸1dは、下端プレート1cから支持座1aを貫通して上方突出する状態で取付けられている。上受座1e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。下端プレート1cの下側には、ステンレス鋼板製の摺動板14が取付けられている。また、支持座1aの外周端から弾性手段5に亘ることでダイヤフラム3を外囲するゴム等の弾性材製のアウターカバー10が装備されている。
The
内筒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11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11は、鋼板製の補強部11Aと、これの上に積層されるゴム製の受部材7とから構成されている。そして、詳しくは後述するが、基板2aの内周部(内周面2A)における左右それぞれには、断面L字状のストッパープレート15がボルト止めされている。
The
台座4は、支軸1dと互いに同じ軸心Pを有する筒軸部8と、筒軸部8の上下中間部分に一体形成されるフランジ板部(円形フランジの一例)9とを有するものに形成されており、筒軸下部8Bと筒軸上部(柱状部の一例)8Aとを有して成る筒軸部8における略円錐台形状の前記筒軸上部8Aの上端部8aが、規制板2bの内周部の高さレベルに位置されている。複数の車輪を有する台車(図示省略)が下筒軸8に対して軸心P回りで揺動可能に取付けられる。尚、筒軸上部8A(上端部8a)には、クッション材や規制材等の他物の取付が可能となるように、上方に開放される雌ねじ28が形成されている。
The
弾性手段5は、台座4のフランジ板部9と内筒2の基板2aとの上下間に、円筒状の弾性ゴム層12と金属板(硬質板の一例)13とを交互に複数ずつ重ねた積層ゴム構造の弾性体5Aを有して構成されている。前述のアウターカバー10は、弾性体5Aにおける上下四段の弾性ゴム層12の下から二段目部分に外嵌されている。
In the
図1〜図3に示すように、支持部材4である上端部8aと内筒2である規制板2bとのストッパープレート(別部材の一例)15を介しての当接により、これら台座4と内筒2との相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するようにストッパー機構6が構成されている。そして、内筒2側の部材であるストッパープレート15と上端部8aとの当接部tが面接触状態となるように構成されている。即ち、台座4から弾性体5Aの内側において起立形成される円柱部である上端部8aの外周面16と内筒2の内周面2Aとでストッパー機構6が構成されるとともに、上端部8aを平面視で略小判形状とすることで、その外周面16に形成された二面幅部16Aと、各ストッパープレート15,15の内面部(直線面部の一例)15a,15aとが当接する構成とされている。二面幅部16Aは、弾性体5Aの下方への弾性変形による規制板2bの沈み込みを考慮して、ストッパープレート15の下面よりも幾分下方に延長するように形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
具体的に説明すると、図3に示すように、規制板2bの中心部には、車両進行方向である前後方向(矢印ロ方向)には長く、左右方向(矢印イ方向)には短い略矩形の大貫通孔17が形成されており、その周縁部における左右二箇所は下方に大きく抉られて陥没したような取付座18が形成されている。その左右それぞれに形成されている取付座18には、横壁である座面部15Bを貫通する上下向きのボルト・ナット19及びワッシャ20でストッパープレート15が取付けられており、その取付状態では縦壁である当接面部15Aの外面が、一対の前後向き面21と一対の左右向き面22とで成る内周面2Aの前後向き面21に面当接している。各ストッパープレート15は前後に長く、その前後中心が丁度前後方向で軸心Pに一致するように配置されている。
More specifically, as shown in FIG. 3, the central portion of the
つまり、弾性体5Aが前後方向(矢印ロ方向)に弾性変形する場合は、前後に長い大貫通孔17によってほぼ自由な変形が許容されるとともに、左右方向(矢印イ方向)に弾性変形する場合には、二面幅部16Aと当接面部15Aとの狭い左右方向間隙によるストッパー機構6により、横揺れ(横移動)が所定範囲内で収まるように規制されている。つまり、弾性体5Aが前後に揺れ動いている状況でもストッパー機構6が所期通りに機能する優れたものとなっている。そして、ストッパー機構6における当接部tは、二面幅部16Aと当接面部15Aとによる広い面で当接する構造とされているので、鉄道車両の横揺れによって当接が繰返し行われても、二面幅部16Aや当接面部15Aが部分的に座屈したり変形したりすることが無く(又は殆ど無く)長期に亘って機能する耐久性に優れるストッパー機構6が構築されている。
That is, when the
例えば、筒軸上部8Aの上端部8aが単なる円筒形状であると、ストッパープレート15との当りが線接触(線当接)となって上端部8aの潰れや凹みといった変形が早期に生じ、横揺れ量が次第に増えるとか、それによって耐久性が芳しくないといった問題が出易い。これに対して本発明のように、上端部8aにも二面幅部16Aを形成してストッパープレート15と面接触(面当接)させる簡単な改造を施すことにより、前述の問題が一挙に解決されて、横揺れ範囲が経時変化せず、かつ、長期寿命のストッパー機構6(鉄道車両用空気バネA)が実現できるのである。
For example, if the
ところで、本発明による鉄道車両用空気バネAを作成する場合、内筒2、弾性手段5、及びストッパー機構6の存在により、規制板2bと弾性手段5(台座4)との前後左右の向きを予め設定しておく(合せておく)必要がある。具体的には、台座4に弾性体5Aを加硫接着によって一体化する場合に、基板2aにおける規制板2bを装着するための雌ネジ部24と、二面幅部16Aとを所定位置関係に設定しておくことが必要になる。通常、雌ネジ部24は、例えば軸心P回りで90度均等角度ごとに4箇所設ける、といった具合に複数箇所形成される。より具体的には、加硫接着を行う工程において、台座4をそれ用の治具31(図4参照)に装着する際の台座4の前記治具31に対する位置決めを行うことが必要になる。
By the way, when producing the railcar air spring A according to the present invention, the presence of the
そのため、図4に示すように、台座4のフランジ板部9の外周端における所定角度位置に予め切欠き25を設けておき、筒軸下部8Bを治具31の中心孔32に挿入し、かつ、切欠き25が治具31の凸部(突片の一例)33に係合されるように角度位置を合せて台座4を治具31に装着する位置決め工程を行う。それから、図示は省略するが、その位置決め状態で治具31にセットされている台座4に弾性体5Aを載せ付けてから加硫接着工程を行えば、それによって基板2aにボルト止めされた後の規制板2bにおけるストッパープレート15,15と、台座4の二面幅部16A,16Aとが対向配置される正規の組付け状態(図3に示す状態)がもたらされるのである。
Therefore, as shown in FIG. 4, a
つまり、位置決め工程(位置決め手段)は、円形フランジであるフランジ板部9の外周部に形成された切欠き25と、台座4用の治具31に形成されている凸部33とを係合させることによって行われるものである。これにより、鉄道車両用空気バネAの製造方法は、加硫接着工程と、これに先立って行われる位置決め工程とを含んだものとなっている。尚、図4等に示し治具31は、位置決め方法を示すためのイメージ図であり、実際の治具と形状や大きさ等が異なっていても良い。
That is, in the positioning step (positioning means), the
尚、位置決め工程(位置決め手段)は、図5に示すような方法としても良い。即ち、規制板2bの外周端にほど近い箇所に、そこから軸心P方向に突出する起立ピン27を設けるとともに、その起立ピン27と嵌合する挿入孔34を治具31に形成しておき、筒軸下部8Bを治具31の中心孔31Aに挿入し、かつ、起立ピン27が挿入孔34に挿入されるように角度位置を合せて台座4を治具31に装着する位置決め工程を行うのである。
The positioning step (positioning means) may be a method as shown in FIG. That is, an
〔実施例2〕
実施例2による鉄道車両用空気バネAは、実施例1によるものとストッパー機構6のみが異なる。そのストッパー機構6は、図6に示すように、筒軸上部8Aの上端部8aが、雌ねじ28を有する四角筒(柱状部の一例)に形成されている点に特徴があり、それ以外は図3に示す実施例1のストッパー機構6と同じである。即ち、上端部8aは前後左右に平面部26,23を有する平面視で矩形(正方形)を呈する四角筒(四角柱でも可)に形成されている。左右の平面部23,23が実施例1の二面幅部16Aに相当しており、それより前後に幅が広くストッパープレート15との当接面積がより大きく取れる有利なものとなっている。尚、前後の平面部26,26は、緩い曲線や鋳肌そのまま等の所謂平面でなくても良い。
[Example 2]
The railcar air spring A according to the second embodiment is different from that according to the first embodiment only in the
また、図示は省略するが、請求項4に記載の鉄道車両用空気バネの製造方法において、位置決め工程が、二面幅部16A,16Aと、これに嵌合すべく支持部材用の治具に形成されている断面略小判形の係合孔(要するに上端部8aに外嵌する形状及び大きさの孔)とを嵌合させることによって行われることを特徴とする製造方法も可能である。
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, in the manufacturing method of the air spring for railcars of
〔別実施例〕
下記(a)〜(c)のような構成、即ち「支持部材4と内筒2との当接部tが、少し摩耗が進めば面接触状態となるような構成」は、本発明の技術的範疇に入るものとする。
(a)筒軸上部8Aとストッパープレート15との相対角度が若干ずれる等により、二面幅部16Aと内面部15aとが厳密には平行ではなく、平面視にて極僅かな相対角度(例:0.5度)が付いている構成。
(b)二面幅部16Aと内面部15aとのいずれか一方又は双方に、1〜2回(又は数回)衝突すれば直ちに圧潰するような極小さな突起を設ける構成。
(c)図3において、内面部15aが曲率の大なる曲線内周面(又は曲線外周面)に形成され、かつ、二面幅部16Aが前記曲線内周面よりも僅かに曲率の小さい曲線外周面(又は前記曲線外周面よりも僅かに曲率の大きい曲線内周面)に形成されている構成。
[Another Example]
The following configurations (a) to (c), that is, “a configuration in which the contact portion t between the
(A) Because the relative angle between the cylinder shaft
(B) A configuration in which one or both of the two-
(C) In FIG. 3, the
1 外筒
2 内筒
3 ダイヤフラム
4 支持部材
5 弾性手段
5A 弾性体
6 ストッパー機構
8A 柱状部
9 円形フランジ
15 別部材
15a 直線面部
16A 二面幅部
25 切欠き
27 起立ピン
31 治具
33 突片
34 挿入孔
A 鉄道車両用空気バネ
t 当接部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記支持部材と前記内筒との当接によりこれら両者の相対的な左右方向の動きを所定範囲内に規制するストッパー機構を設けるとともに、前記支持部材と前記内筒との当接部が面接触状態となるように構成されている鉄道車両用空気バネ。 An outer cylinder on the vehicle body side, an inner cylinder disposed below the outer cylinder, and a diaphragm made of an elastic material provided over both, and a cushion between the upper and lower sides of the inner cylinder and the support member on the carriage side An air spring for a railway vehicle in which an elastic means is interposed,
A stopper mechanism is provided for restricting the relative lateral movement of the support member and the inner cylinder within a predetermined range by contact between the support member and the inner cylinder, and the contact portion between the support member and the inner cylinder is in surface contact. An air spring for a railway vehicle configured to be in a state.
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