JP2009156330A - Air spring - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an air spring mounted, for example, between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle, and in particular, a bolsterless type including a diaphragm in which air is enclosed and an emergency running laminated rubber. It relates to an air spring.
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。
As an air spring mounted between the body of a railway vehicle and a bogie, etc., one having a diaphragm formed by enclosing air in a rubber bag is used, but among them, as shown in FIG. A laminated
The laminated
On the other hand, it is conceivable to lower the spring constant of the
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)。
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。
However, the conventional
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。 The present invention has been made in view of the conventional problems. Even when the internal pressure of the diaphragm becomes 0 with a simple configuration, the present invention has good cushioning properties and sufficiently absorbs horizontal displacement during puncture. An object of the present invention is to provide an air spring that can be used.
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。
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, the upper surface portion of the cylindrical rubber member is attached to a ring-shaped or disk-shaped sliding plate, and the bottom surface portion is fixed to the upper surface plate.
According to a third aspect of the present invention, in the air spring according to the first or second aspect, the cylindrical rubber member is fixed to the upper surface portion or the bottom surface portion by vulcanization adhesion. .
According to a fourth aspect of the present invention, in the air spring according to any one of the first to third aspects, a sliding member is provided on the surface of the sliding plate opposite to the rubber member.
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。
According to the present invention, in a bolsterless type air spring provided with a laminated rubber and a diaphragm, the upper surface portion arranged coaxially with the laminated rubber is fixed to the upper surface plate, and the bottom surface portion is a ring-shaped slide. A cylindrical rubber member attached to a plate, or the cylindrical rubber member provided with the cylindrical rubber member having an upper surface portion attached to a ring-shaped sliding plate and a bottom surface portion fixed to the upper surface plate. The spring constant of the laminated rubber is smaller than the spring constant of the laminated rubber, so that it has a simple configuration and has a good cushioning property even when the internal pressure of the diaphragm becomes 0, and it can sufficiently prevent horizontal displacement during puncture. Can be absorbed.
At this time, if the cylindrical rubber member is fixed to the upper surface portion or the bottom surface portion by vulcanization adhesion, the cylindrical rubber member can be reliably fixed to the upper surface portion or the bottom surface portion.
Further, if a sliding material is provided on the surface of the sliding plate opposite to the rubber member, the rubber member can be smoothly deformed in response to horizontal input.
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。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a
15 is a laminated rubber formed by alternately laminating ring-
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。
Specifically, the
In this example, the sliding plate 18b is made of metal, and a sliding member 18c made of resin such as Teflon (registered trademark) is attached to the
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。
Next, the operation of the
In a state where the air sealed in the
On the other hand, when the
Further, even when excessive horizontal vibration is input at the time of puncturing, the sliding member 18c and the opposed sliding
Moreover, in this example, since the upper surface side which is the surface opposite to the sliding side of the cylindrical rubber member 18a is fixed to the upper surface plate 11 by vulcanization adhesion, other fixing methods such as screwing are used. In comparison, the cylindrical rubber member 18a can be reliably sheared and deformed.
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。
As described above, according to the best mode, the
Further, since the upper surface side of the cylindrical rubber member 18a is fixed to the upper surface plate 11 by vulcanization adhesion, and the sliding member 18c is attached to the sliding plate 18b, the cylindrical rubber member 18a is easily sheared and deformed. Therefore, the horizontal vibration can be reliably absorbed.
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。
In the best mode, the upper surface side of the cylindrical rubber member 18a is fixed to the upper surface plate 11 by vulcanization adhesion, and the ring-shaped sliding plate 18b is attached to the bottom surface portion. As shown, the lower surface side of the cylindrical rubber member 18a may be fixed to the
The rubber member 18a may have a straight cylindrical shape, but it is preferable that the inner diameter on the upper surface side is smaller than the inner diameter on the bottom surface side as in this example because horizontal displacement can be absorbed more.
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。 As described above, according to the present invention, air that has a simple configuration and has a good cushioning property and can sufficiently absorb horizontal displacement during puncture even when the internal pressure of the diaphragm becomes zero. Since the spring can be provided, the running stability and durability of the railway vehicle can be improved.
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。
10 Bolsterless Air Spring, 11 Upper Plate, 12 Upper Vent Pipe, 12r O-ring, 13 Lower Plate, 14 Lower Vent Pipe, 14r O-ring, 15 Laminated Rubber, 15a Iron Plate, 15b Rubber Member, 16 Intermediate Material, 17 Diaphragm, 18 Rubber stopper,
18a Cylindrical rubber member, 18b sliding plate, 18c sliding material, 19 counter sliding plate.
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