JP2008304027A

JP2008304027A - 空気ばね装置

Info

Publication number: JP2008304027A
Application number: JP2007153954A
Authority: JP
Inventors: Rei Higashiya; 玲東谷
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】水平方向において一方向のばね定数と他方向のばね定数とを大きく異ならせるとともに、耐久性の低下を抑制する。
【解決手段】上下一対の面板１１、１２、およびこれらの面板１１、１２に両端開口部がそれぞれ気密に連結された筒状のゴム膜１３を備えるダイヤフラム１４と、下面板１１の下面に上端開口部が取り付けられた筒状の積層ゴム部材１５と、が備えられ、車体と台車との間に配設される空気ばね装置１０であって、積層ゴム部材１５の内側には、下面板１１の下面と、積層ゴム部材１５の下端１９とを連結する連結バー２０が設けられ、この連結バー２０は、その長さ方向における一端部２０ａが、積層ゴム部材１５の下端１９に、水平方向に延びる第１軸線回りに回転自在に取り付けられるとともに、他端部２０ｂが下面板１１の下面に取り付けられ、前記第１軸線に沿った方向の移動が拘束されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体と台車との間に配設される空気ばね装置に関するものである。

この種の空気ばね装置として、上下一対の面板、およびこれらの面板に両端開口部がそれぞれ気密に連結された筒状のゴム膜を備えるダイヤフラムと、前記上下一対の面板のうち下側に位置する下面板の下面に上端開口部が取り付けられた筒状の積層ゴム部材と、が備えられた構成が知られている。
ところで近年では、水平方向において一方向のばね定数と他方向のばね定数とを異ならせた異方性の空気ばね装置が提供されている。
このような空気ばね装置として、例えば下記特許文献１には、下面板若しくは積層ゴム部材の上端に、車両前後方向に延在した長穴を形成するとともに、積層ゴム部材の下端に先端が前記長穴に挿入されたストッパーを立設した構成が提案されている。
この空気ばね装置においては、ダイヤフラムと積層ゴム部材とが相対的に車両左右方向に移動させられたときに、ストッパー部材が長穴の内周面に当接してこの移動が抑制されることにより、ばね定数が高くなる一方、ダイヤフラムと積層ゴム部材とが相対的に車両前後方向に移動させられたときに、ストッパー部材が長穴内をその延在した方向に沿って移動させられることにより、ばね定数を低くすることが可能になり、直進走行時に発生する水平方向の振動を抑えて良好な乗り心地性を確保するとともに、旋回走行時における走行可能速度が高められる。
特許第３４００５５１号公報

しかしながら、前記従来の空気ばね装置では、ダイヤフラムと積層ゴム部材とが相対的に車両前後方向に移動したときに、ストッパー部材を、長穴内をその延在した方向に沿って移動させるためには、このストッパー部材の外径を長穴の幅よりも小さくして、これらの間に車両左右方向の隙間を設ける必要があったので、車両左右方向のばね定数を高めて旋回走行時における走行可能速度を高めるのに限界があった。
また、このようにストッパー部材が、長穴内をその延在した方向に沿って移動するときに、これらが互いに摺接することがあるため、摩耗により耐久性が低下するのみならず、車両前後方向のばね定数を低くして良好な乗り心地性を確保するのにも限界があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、水平方向において一方向のばね定数と他方向のばね定数とを大きく異ならせることが可能になるとともに、耐久性の低下を抑制することもできる空気ばね装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の空気ばね装置は、上下一対の面板、およびこれらの面板に両端開口部がそれぞれ気密に連結された筒状のゴム膜を備えるダイヤフラムと、前記上下一対の面板のうち下側に位置する下面板の下面に上端開口部が取り付けられた筒状の積層ゴム部材と、が備えられ、車体と台車との間に配設される空気ばね装置であって、前記積層ゴム部材の内側には、前記下面板の下面と、前記積層ゴム部材の下端とを連結する連結バーが設けられ、この連結バーは、その長さ方向における一端部が、前記積層ゴム部材の下端に、水平方向に延びる第１軸線回りに回転自在に取り付けられるとともに、他端部が前記下面板の下面に取り付けられ、前記第１軸線に沿った方向の移動が拘束されていることを特徴とする。
この発明では、下面板の下面と積層ゴム部材の下端とを連結する前記連結バーが設けられているので、ダイヤフラムと積層ゴム部材とを相対的に水平方向において第１軸線に直交する方向に移動させる力が作用したときに、当該力に追従させて連結バーを第１軸線回りに揺動させることにより積層ゴム部材をせん断変形させ易くなり、この空気ばね装置のばね定数を小さくすることが可能になる一方、ダイヤフラムと積層ゴム部材とを相対的に水平方向において第１軸線に沿った方向に移動させる力が作用したときに、連結バーの第１軸線に沿った方向の移動が拘束されていることにより、積層ゴム部材のせん断変形を抑えて、この空気ばね装置のばね定数を大きくすることが可能になる。したがって、水平方向において前記第１軸線に直交する方向と第１軸線に沿う方向とでこの空気ばね装置のばね定数を大きく異ならせることができる。
以上より、例えば、前記第１軸線が車両左右方向に延在するようにして、この空気ばね装置を車体と台車との間に配設した場合には、空気ばね装置のばね定数が、車両前後方向では低くなり、車両左右方向では高くなるので、直進走行時に良好な乗り心地性を具備させることが可能になるとともに、旋回走行時における走行可能速度を向上させることができる。
さらに、前記従来の空気ばね装置のように、ストッパー部材を、長穴内をその延在した方向に沿って移動させる構成、つまり摺接部分がないので、耐久性を低下させることなくこの空気ばね装置に良好な異方性を具備させることができる。

ここで、前記連結バーの長さ方向における他端部は、前記下面板の下面に、前記第１軸線に沿って平行に延びる第２軸線回りに回転自在に取り付けられてもよい。
この場合、連結バーの他端部が下面板の下面に前記第２軸線回りに回転自在に取り付けられているので、ダイヤフラムと積層ゴム部材とを相対的に水平方向において第１軸線に直交する方向に移動させる力が作用したとき、および積層ゴム部材を上下方向に変形させる力が作用したときの双方において、この力に追従するように、連結バーを、前記第１軸線回りに揺動させつつ、第２軸線回りにも揺動させることが可能になる。したがって、連結バー、下面板および積層ゴム部材に過度の負荷をかけることなくスムーズにこれらの各部材を動作させて、前述の作用効果を奏功させることができる。これにより、特に、連結バーを設けたことによってこの空気ばね装置の上下方向のばね定数が高くなるのを防ぐことが可能になり、乗り心地性をより一層向上させることができる。

また、前記連結バーは、その長さ方向に分割された複数の分割体により構成され、各分割体は、前記第１軸線に沿って平行に延びる第３軸線回りに回転自在に連結されてもよい。
この場合、連結バーが、第３軸線回りに回転自在に連結された複数の分割体により構成されているので、ダイヤフラムと積層ゴム部材とを相対的に水平方向において第１軸線に直交する方向に移動させる力が作用したとき、および積層ゴム部材を上下方向に変形させる力が作用したときの双方において、連結バー、下面板および積層ゴム部材に過度の負荷がかかるのを確実に防ぐことができる。

この発明によれば、水平方向において一方向のばね定数と他方向のばね定数とを大きく異ならせることが可能になるとともに、耐久性の低下を抑制することもできる。

以下、本発明に係る空気ばね装置の一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
この空気ばね装置１０は、上下一対の面板１１、１２、およびこれらの面板１１、１２に両端開口部がそれぞれ気密に連結された筒状のゴム膜１３を備えるダイヤフラム１４と、上下一対の面板１１、１２のうち下側に位置する下面板１１の下面に上端開口部が取り付けられた筒状の積層ゴム部材１５と、を備え、例えば鉄道車両等の図示されない車体と台車との間に配設されて用いられる。

上下一対の面板１１、１２のうち上側に位置する上面板１２には、その厚さ方向に貫いて空気供給筒１６が設けられており、上面板１２における上方と下方とが空気供給筒１６の内部を通して連通している。また、上面板１２には、ゴム膜１３の上端開口部が気密に連結されており、このゴム膜１３の内部に向けて空気供給筒１６が開口している。なお、空気供給筒１６において上面板１２の上面から上方に突出した上端部には、図示されないコンプレッサ等の空気供給手段に連通した配管が連結される。
下面板１１には、ゴム膜１３の下端開口部が気密に連結されるとともに、積層ゴム部材１５の内側とゴム膜１３内とを連通する連通孔１８が形成されている。この連通孔１８は、空気供給筒１６と対向している。

積層ゴム部材１５は、互いに同軸上に配置された下部円環基板１５ａと上部円環基板１５ｂとの間に、円環状のゴム部材１５ｃと金属製の円環板１５ｄとが上下方向に交互に配置され、下部円環基板１５ａ、上部円環基板１５ｂおよび円環板１５ｄと、ゴム部材１５ｃとが加硫接着されて、筒状体に形成されている。
本実施形態では、積層ゴム部材１５の上部円環基板１５ｂの上面に、ダイヤフラム１４の下面板１１がボルト１７で固定されることにより、前述のように下面板１１の下面に積層ゴム部材１５の上端開口部が取り付けられた構成となっている。また、下部円環基板１５ａの下面には、積層ゴム部材１５の内側に向けて開口する連通筒２８が垂設されている。

なお、図示の例では、上部円環基板１５ｂ、ゴム部材１５ｃおよび円環板１５ｄの各内径は同等になっており、下部円環基板１５ａの内径が積層ゴム部材１５を構成する各部材の内径のうち最小となっている。これにより、積層ゴム部材１５の内側における下端は、下部円環基板１５ａの上面において、ゴム部材１５ｃおよび円環板１５ｄの各内周面から径方向内方に張出した張出し部分１９となっている。また、下部円環基板１５ａおよび円環板１５ｄの各外径は同等になっており、積層ゴム部材１５を構成する各部材の外径のうち、上部円環基板１５ｂの外径が最大とされ、ゴム部材１５ｃの外径が最小となっている。

そして、本実施形態では、積層ゴム部材１５の内側に、下面板１１の下面と、積層ゴム部材１５の前記張出し部分（下端）１９とを連結する連結バー２０が設けられている。
この連結バー２０の長さ方向における一端部２０ａは、積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９に、水平方向に延びる第１軸線Ｏ１回りに回転自在に取り付けられている。また、連結バー２０の長さ方向における他端部２０ｂは、下面板１１の下面に取り付けられている。さらに、この連結バー２０は、第１軸線Ｏ１に沿った方向の移動が拘束されている。また、本実施形態では、連結バー２０の他端部２０ｂも下面板１１の下面に第１軸線Ｏ１に沿って平行に延びる第２軸線Ｏ２回りに回転自在に取り付けられている。

図示の例では、連結バー２０の長さ方向における両端部２０ａ、２０ｂはそれぞれブッシュにより構成され、各ブッシュ内に、積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９に固定された第１軸部２１、および下面板１１の下面に固定された第２軸部２２が各別に挿入されている。なお、第１軸部２１は、その軸方向両端部がそれぞれ積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９に設けられた一対の台座３１上にボルト３２で固定されることにより、前記張出し部分１９に固定されている。また、第２軸部２２は、その軸方向両端部が下面板１１の下面に各別にボルト３０で固定されることにより、下面板１１に固定されている。

さらに、第１軸部２１および第２軸部２２の外周面にはそれぞれ、例えば各ブッシュの一方の端面が当接する図示されない段部が形成されるとともに、各ブッシュの他方の端面が当接する図示されない止め輪が装着されて、これらの段部と止め輪とによりブッシュがその軸方向に挟まれることによって、連結バー２０は第１軸線Ｏ１方向の移動が拘束されている。また、図示の例では、連結バー２０の一端部２０ａは、積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９の径方向中央部に配置されるとともに、連結バー２０の他端部２０ｂは、下面板１１の下面において積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９と対向する部分の外周部に配置されている。これにより、連結バー２０は、上下方向に対して傾斜する方向に延在し、かつこの空気ばね装置１０の上面視で第１軸線Ｏ１に直交する方向に延在している。

以上より、ダイヤフラム１４と積層ゴム部材１５とを相対的に水平方向において第１軸線Ｏ１に直交する方向に移動させる力が作用したとき、および積層ゴム部材１５が上下方向に変形したときに、この力に追従するように、連結バー２０が、第１軸部２１（第１軸線Ｏ１）回りに揺動させられるとともに第２軸部２２（第２軸線Ｏ２）回りにも揺動させられる。
一方、ダイヤフラム１４と積層ゴム部材１５とを相対的に水平方向において第１軸線Ｏ１に沿った方向に移動させる力が作用しても、連結バー２０は第１軸線Ｏ１に沿った方向に移動しない。

以上説明したように、本実施形態による空気ばね装置１０によれば、下面板１１の下面と積層ゴム部材１５の下端とを連結する連結バー２０が設けられているので、ダイヤフラム１４と積層ゴム部材１５とを相対的に水平方向において第１軸線Ｏ１に直交する方向に移動させる力が作用したときに、当該力に追従させて連結バー２０を第１軸部２１回りに揺動させることにより積層ゴム部材１５をせん断変形させ易くなり、この空気ばね装置１０のばね定数を小さくすることが可能になる一方、ダイヤフラム１４と積層ゴム部材１５とを相対的に水平方向において第１軸線Ｏ１に沿った方向に移動させる力が作用したときに、連結バー２０の第１軸線Ｏ１に沿った方向の移動が拘束されていることにより、積層ゴム部材１５のせん断変形を抑えて、この空気ばね装置１０のばね定数を大きくすることが可能になる。
したがって、水平方向において第１軸線Ｏ１に直交する方向と第１軸線Ｏ１に沿う方向とでこの空気ばね装置１０のばね定数を大きく異ならせることができる。

以上より、例えば、第１軸線Ｏ１が車両左右方向に延在するようにして、この空気ばね装置１０を車体と台車との間に配設した場合には、空気ばね装置１０のばね定数が、車両前後方向では低くなり、車両左右方向では高くなるので、直進走行時に良好な乗り心地性を具備させることが可能になるとともに、旋回走行時における走行可能速度を向上させることができる。
さらに、この空気ばね装置１０に以上のような良好な異方性を具備させるための手段として、例えば、長穴内に筒状のストッパー部材を挿入した状態で、このストッパー部材を、長穴内をその延在した方向に沿って移動させるといった摺接部分がないので、この空気ばね装置１０の耐久性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、連結バー２０の他端部２０ｂが下面板１１の下面に第２軸線Ｏ２回りに回転自在に取り付けられているので、ダイヤフラム１４と積層ゴム部材１５とを相対的に水平方向において第１軸線Ｏ１に直交する方向に移動させる力が作用したとき、および積層ゴム部材１５を上下方向に変形させる力が作用したときの双方において、この力に追従するように、連結バー２０を、第１軸部２１回りに揺動させつつ、第２軸部２２回りにも揺動させることが可能になる。

したがって、連結バー２０、下面板１１および積層ゴム部材１５に過度の負荷をかけることなくスムーズにこれらの各部材を動作させて、前述の作用効果を奏功させることができる。これにより、特に、連結バー２０を設けたことによってこの空気ばね装置１０の上下方向のばね定数が高くなるのを防ぐことが可能になり、乗り心地性をより一層向上させることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、連結バー２０の他端部２０ｂを下面板１１の下面に第２軸線Ｏ２回りに回転自在に取り付けたが、固定させて取り付けてもよい。
また、連結バー２０の第１軸線Ｏ１方向に沿った移動を拘束する手段として、前記実施形態では前記段部および止め輪を示したが、これに限られるものではない。
さらに、連結バー２０の長さ方向における両端部２０ａ、２０ｂをそれぞれ、積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９および下面板１１の下面に取り付ける手段は、前記実施形態に限られるものではない。さらにまた、連結バー２０の両端部２０ａ、２０ｂはそれぞれ、積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９および下面板１１の下面に直接取り付けてもよいし、あるいは他の部材を介して取り付けてもよい。

また、ブッシュにより構成された連結バー２０の両端部２０ａ、２０ｂの各内周面と、第１軸部２１、および第２軸部２２の各外周面との間に隙間を設け、水平方向において第１軸線Ｏ１および第２軸線Ｏ２に直交する方向に沿って、これらの両端部２０ａ、２０ｂと第１軸部２１および第２軸部２２とを相対的にがたつかせるようにしてもよい。
さらに、連結バー２０において両端部２０ａ、２０ｂ同士の間に位置する中間部分を、その長さ方向に伸縮可能なテレスコピック構造としてもよい。
また、連結バー２０の他端部２０ｂ側の部分を変形可能な軟材質で形成し、かつこの他端部２０ｂ側の部分を、水平方向において第２軸線Ｏ２に沿った方向の両側から挟み込んで、この他端部２０ｂ側の部分の、水平方向において第２軸線Ｏ２に沿った方向の変形を拘束する拘束部を設けてもよい。

また、前記実施形態の連結バー２０に代えて、図３および図４に示されるような、長さ方向に分割された複数の分割体２３、２４が、第１軸線Ｏ１に沿って平行に延びる第３軸線Ｏ３回りに回転自在に連結されてなる連結バー２５を採用してもよい。
図示の例では、連結バー２５は２つの分割体２３、２４を備えており、このうち下面板１１側に配置された上側分割体２３の長さ方向における両端部２３ａ、２３ｂがそれぞれブッシュにより構成され、積層ゴム部材１５の前記張出し部分１９側に配置された下側分割体２４において前記張出し部分１９に取り付けられた一端部２４ｂがブッシュにより構成されている。

この下側分割体２４の一端部２４ｂに第１軸部２１が挿入され、上側分割体２３の他端部２３ａに第２軸部２２が挿入され、さらに上側分割体２３の一端部２３ｂに第１軸線Ｏ１に沿って平行に延びる第３軸部２６が挿入されている。この第３軸部２６において上側分割体２３の一端部２３ｂから突出した両端部と、下側分割体２４の他端部２４ａにおける両側部とが一対の連結板２７により回転自在に連結されている。なお、下側分割体２４の他端部２４ａと、上側分割体２３の一端部２３ｂとの間には隙間が設けられている。

以上の構成では、連結バー２５が、第３軸線Ｏ３回りに回転自在に連結された複数の分割体２３、２４により構成されているので、ダイヤフラム１４と積層ゴム部材１５とを相対的に水平方向において第１軸線Ｏ１に直交する方向に移動させる力が作用したとき、および積層ゴム部材１５を上下方向に変形させる力が作用したときの双方において、連結バー２５、下面板１１および積層ゴム部材１５に過度の負荷がかかるのを確実に防ぐことができる。

水平方向において一方向のばね定数と他方向のばね定数とを大きく異ならせることが可能になるとともに、耐久性の低下を抑制することもできる。

本発明に係る一実施形態として示した空気ばね装置の縦断面図である。図１に示す連結バーの概略斜視図である。本発明に係る他の実施形態として示した空気ばね装置の縦断面図である。図３に示す連結バーの概略斜視図である。

符号の説明

１０空気ばね装置
１１下面板
１２上面板
１３ゴム膜
１４ダイヤフラム
１５積層ゴム部材
１６空気供給筒
１８連通孔
１９張出し部分（下端）
２０、２５連結バー
２０ａ一端部
２０ｂ他端部
２３、２４分割体
Ｏ１第１軸線
Ｏ２第２軸線
Ｏ３第３軸線

Claims

上下一対の面板、およびこれらの面板に両端開口部がそれぞれ気密に連結された筒状のゴム膜を備えるダイヤフラムと、
前記上下一対の面板のうち下側に位置する下面板の下面に上端開口部が取り付けられた筒状の積層ゴム部材と、が備えられ、
車体と台車との間に配設される空気ばね装置であって、
前記積層ゴム部材の内側には、前記下面板の下面と、前記積層ゴム部材の下端とを連結する連結バーが設けられ、
この連結バーは、その長さ方向における一端部が、前記積層ゴム部材の下端に、水平方向に延びる第１軸線回りに回転自在に取り付けられるとともに、他端部が前記下面板の下面に取り付けられ、前記第１軸線に沿った方向の移動が拘束されていることを特徴とする空気ばね装置。
請求項１記載の空気ばね装置であって、
前記連結バーの長さ方向における他端部は、前記下面板の下面に、前記第１軸線に沿って平行に延びる第２軸線回りに回転自在に取り付けられていることを特徴とする空気ばね装置。
請求項１または２に記載の空気ばね装置であって、
前記連結バーは、その長さ方向に分割された複数の分割体により構成され、各分割体は、前記第１軸線に沿って平行に延びる第３軸線回りに回転自在に連結されていることを特徴とする空気ばね装置。