JP2011245937A - Air spring - Google Patents
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Description
本発明は空気ばねに係り、詳しくは、車体側の上支持部と、その下方に配置される台車側の下支持部と、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て成る空気ばねに関するものである。 The present invention relates to an air spring, and more specifically, includes an upper support portion on a vehicle body side, a lower support portion on a cart side disposed below the upper support portion, and a diaphragm made of an elastic material provided over both of them. It is related with the air spring which consists of.
一般に空気ばねは懸架装置、防振装置として使用されるが、ダイヤフラムへの空気の出し入れにより車高調整装置として使用される場合もある。例えば、鉄道車両の台車に用いられる空気ばねにおいては、プラットホームでの乗降を容易にするために車両の高さ位置を増減調節するとか、パンタグラフから給電する地上軌道走行状態と車両側面の下方から給電する地下軌道走行状態とで車高を変更したりするといった具合である。また、摩耗した車輪の踏面を削り直して直径が小さくなると車高が下がるので、その下がった分をダイヤフラムを加圧することで車両の高さ位置を元に戻すことも行われる。 In general, the air spring is used as a suspension device and a vibration isolator, but may be used as a vehicle height adjusting device by taking air into and out of the diaphragm. For example, in an air spring used for a railway vehicle carriage, the height position of the vehicle is adjusted in order to facilitate getting on and off the platform, or power is supplied from the ground track running state where power is supplied from the pantograph and from below the side of the vehicle. For example, the vehicle height may be changed depending on the underground track running state. Further, when the tread surface of the worn wheel is shaved again and the diameter is reduced, the vehicle height is lowered. Therefore, the height of the vehicle is returned to the original position by pressurizing the diaphragm.
通常の空気ばねにおける圧縮限界(ストローク限界)は、上支持部と下支持部との当接によって決定される構造となっている。そのため、車高調整の際に単にダイヤフラムの作用高さを変更しただけでは、その作用高さごとに圧縮変位量が異なることになり、空気ばねの防振装置としての機能を低下させるおそれがある。 The compression limit (stroke limit) in a normal air spring has a structure determined by the contact between the upper support portion and the lower support portion. Therefore, simply changing the working height of the diaphragm when adjusting the vehicle height results in a different amount of compression displacement for each working height, which may reduce the function of the air spring as a vibration isolator. .
このような車高調整に対して、従来では、車高調整後も空気ばねの圧縮ストロークを一定させる(ストローク変動による特性変化を無くす)ために、空気ばねと台車との間に取付面の位置を嵩上げするシムを介在して車高を元に戻す方法が一般的に採られている。しかしながら、シムを用いて空気ばねの全体を持ち上げる方法は、シム装着のために空気ばねを一旦台車から外す必要があり、作業が煩わしい。 For such vehicle height adjustment, conventionally, in order to keep the compression stroke of the air spring constant after vehicle height adjustment (to eliminate characteristic changes due to stroke fluctuation), the position of the mounting surface between the air spring and the carriage In general, a method of returning the vehicle height through a shim that raises the vehicle height is employed. However, the method of lifting the entire air spring using the shim requires the air spring to be temporarily removed from the carriage for mounting the shim, which is cumbersome.
また、特許文献1において開示される空気ばねは、圧縮のストロークを、上支持部側とした支持部側との2つのストッパ部材の相対回転によって増減調節設定させる構造のものであり、シムを予めダイヤフラム内に収容配備させてあるものと考えることができる。しかしながら、この特許文献1に示される空気ばねにおいても、その構造上、車体から一旦空気ばねを取外してストッパ部材の回転操作を行う必要があり、従って高さ調整が煩雑なものであった。
The air spring disclosed in
本発明の目的は、ダイヤフラムへの空気給排による高さ調節に伴うストッパの高さ調節が、従来に比べて簡便に行えるように改善された空気ばねを提供する点にある。 An object of the present invention is to provide an air spring that is improved so that the height adjustment of the stopper accompanying the height adjustment by supplying and discharging air to the diaphragm can be easily performed as compared with the conventional one.
請求項1に係る発明は、車体側の上支持部1と、その下方に配置される台車側の下支持部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とを有して成る空気ばねにおいて、
前記ダイヤフラム3の上下方向での圧縮量が所定値Kになるに伴って、共に前記ダイヤフラム3内に配置される前記上支持部がわの上ストップ部材5と前記下支持部がわの下ストップ部材15とが当接して前記上支持部1の過剰な下降移動を規制するストッパー手段Sが装備され、前記上ストップ部材5と前記下ストップ部材15との何れか一方のストップ部材15の高さ位置を変えることで前記圧縮量の調節設定を行う高さ調節装置12が設けられるとともに、前記一方のストップ部材15の高さ位置を変更調節する操作を前記ダイヤフラム3の外側において可能とする操作機構13が装備されていることを特徴とするものである。
The invention according to
As the amount of compression of the
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の空気ばねにおいて、前記下支持部2が、台車に支持される台座4を底として構成される弾性部bの頂部であり、前記高さ調節装置12が、前記下ストップ部材15の高さ位置を変更設定可能とすることで構成されており、前記操作機構13が、前記下ストップ部材15の上面高さ位置を変更させるべく前記ダイヤフラム3の内側に配備される操作部16と、前記操作部16を駆動すべく前記ダイヤフラム3の外側において前記下支持部2に支持される被操作部19とを有して構成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に記載の空気ばねにおいて、前記高さ調節装置12が、前記下ストップ部材15の回動移動によってその上面高さ位置が変更されるように前記下ストップ部材15を前記下支持部2に対して回動移動可能に軸支することで構成されており、前記下ストップ部材15を回動移動させる前記操作部16としての操作軸16が前記下支持部2を貫通支承されてその先端部に前記被操作部19としての操作レバー19が取付けら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 air spring according to the second aspect, the
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の空気ばねにおいて、前記下ストップ部材15がこれの回動軸心Xに関する周面どうしの嵌合摺動構造でもって前記下支持部2に対して回動移動可能に軸支されて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 air spring according to the third aspect, the
請求項1の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて述べるが、ストッパー手段及び高さ調節装置がダイヤフラム内部にコンパクトに装備されるものでありながら、ストッパー手段の高さ調節装置を変更調節する被操作部がダイヤフラムの外に配備されているから、空気ばねを車両や台車から取り外すことなく装備状態のままで、かつ、空気ばねとしての機能に支障なくストッパー手段の高さ切換が行える便利で扱い易いものとなっている。その結果、ダイヤフラムへの空気給排による高さ調節に伴うストッパの高さ調節が、従来に比べて簡便に行えるように改善された空気ばねを提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the stopper means and the height adjusting device are compactly installed inside the diaphragm, but the height adjusting device of the stopper means is changed. Since the operated part to be adjusted is arranged outside the diaphragm, the height of the stopper means can be switched without hindering the function as an air spring without removing the air spring from the vehicle or the carriage. It is convenient and easy to handle. As a result, it is possible to provide an improved air spring so that the height adjustment of the stopper accompanying the height adjustment by supplying / discharging air to / from the diaphragm can be easily performed as compared with the related art.
請求項2の発明によれば、高さ調節装置として、台座の上側に構成される積層ゴム部の頂部である下支持部に支持される下ストップ部材の上面高さ位置を変更設定する構造としてあるので、上ストップ部材の高さ位置を変更調節する場合に比べて配置スペースが確保し易く、周囲の構造変更を伴うことがない等、無理なく高さ調節装置を設けることができる利点がある。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、下ストップ部材の上面高さ位置変更が回動移動によって行われるので、比較的構造簡単に高さ調節装置が構成可能であり、下ストップ部材の操作軸における下支持部からの貫通突出部分、即ち、空気ばねとして手指の届き易い位置に操作レバーを設けることが可能になる。従って、高さ調節操作のし易い空気ばねを提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the change in the height position of the upper surface of the lower stop member is performed by rotational movement, the height adjusting device can be configured with a relatively simple structure, and the lower stop member on the operating shaft of the lower stop member The operating lever can be provided at a penetrating protruding portion from the support portion, that is, at a position where the finger can easily reach as an air spring. Therefore, it is possible to provide an air spring that can be easily adjusted in height.
請求項4の発明によれば、下ストップ部材と下支持部とが周面どうしが嵌合する摺動構造とされているので、下ストップ部材に作用する荷重は周面どうしの嵌合部を介して下支持部が受け持つこととなり、操作軸は単に下ストップ部材を回すに足る強度さえあれば良く、寸法が小さくて軽量なもので済む利点がある。 According to the fourth aspect of the present invention, since the lower stop member and the lower support portion have a sliding structure in which the peripheral surfaces are fitted to each other, the load acting on the lower stop member is applied to the fitting portion between the peripheral surfaces. Thus, the lower support portion takes charge of the operation shaft, and the operation shaft only needs to have a strength sufficient to turn the lower stop member, and there is an advantage that the size can be small and light.
以下に、本発明による空気ばねの実施の形態を、鉄道車両用のものに適用した場合について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an air spring according to the present invention will be described with reference to the drawings when applied to a railway vehicle.
〔実施例1〕
実施例1による鉄道車両用の空気ばねAは、図1,図2に示すように、外筒(車体側の上支持部の一例)1と、その下方に配置される内筒(台車側の下支持部の一例)2と、これら両者1,2に亘って配備されるゴム(弾性材の一例)製ダイヤフラム(ベローズ)3とで成る空気ばね部aを有するとともに、内筒2と台車側の台座4との上下間に弾性部としての積層ゴム部bが介装されて構成されている。
[Example 1]
As shown in FIGS. 1 and 2, an air spring A for a railway vehicle according to the first embodiment includes an outer cylinder (an example of an upper support portion on the vehicle body side) 1 and an inner cylinder (on the cart side) disposed below the outer cylinder. An example of the lower support part) 2 and an air spring part a composed of a rubber (an example of an elastic material) diaphragm (bellows) 3 provided over both 1 and 2 and the
外筒1は、側周壁1aを一体に有する略深皿形の円形鋼板から成る主体1Aと、これの下面に固着される筒状のビード押えリング1bと、主体1Aの中心に固定される支軸1c等から構成されている。側周壁1aの内面下部にはゴム製のリングガイド1dが装備されている。縦軸心(上下向きの軸心)Pを有する支軸1cは、客車等の車体(図示省略)に支持されるものであり、主体1Aの中心孔に嵌入する状態で固定されてその下側には、主体1Aの中心部の下面に亘る状態でゴム等の弾性材による扁平円柱状の上ストップ部材5が設けられている。主体1Aの内面外周部から側周壁1aの内面に架けてダイヤフラム3を案内外囲するとともに、ダイヤフラム3の上ビード部3aが、ビード押えリング1bで内周規制される状態で主体1Aの外周部に嵌合支持されている。
The
内筒2は、内フランジ2a、厚肉の外周部2b、薄肉のリング内板2cを有する金属製の上円盤2Aと、上円盤2Aを載せ付けてボルト止め一体化する上フランジ板2Bとから成り、外周部2bの上面外周部にはゴム製の抜け止めリング6が取付けられている。外周部2bには、抜け止めリング6に覆い被さり、かつ、内フランジ2aで内周規制される状態でダイヤフラム3の下ビード部3bが嵌合支持されている。
The
台座4は、支軸1cと互いに同じ縦軸心Pを有する筒軸7と、筒軸7の上部に嵌合一体化されるフランジ板8とで形成されており、筒軸7が台車枠(図示省略)に支持される。積層ゴム部bは、台座4のフランジ板8と内筒2の上フランジ板2Bとの上下間に、円筒状の弾性ゴム層9と金属板10とを交互に複数ずつ重ねて一体化して成る中空で公知構造のものに構成されている。
The
ダイヤフラム3の上下方向での圧縮量が所定値Kになるに伴って、共にダイヤフラム内に配置される上支持部がわの上ストップ部材5と下支持部がわの下ストップ部材11とが当接して外筒1の過剰な下降移動を規制するストッパー手段Sが装備されている。そして、上ストップ部材5と下ストップ部材11との何れか一方である下ストップ部材11の高さ位置を変えることで圧縮量の調節設定を行う高さ調節装置12が設けられるとともに、下ストップ部材(一方の一例)11の高さ位置を変更調節する操作をダイヤフラム3の外側において可能とする操作機構13が装備されている。
As the amount of compression of the
高さ調節装置12は、図1,図2に示すように、上フランジ板2Bに載置支持される基台14と、基台14に横軸心(回動軸心の一例)X回りの回動移動が可能に載置される下ストップ部材15とを設けて構成されている。基台14は、例えば、リング内板2cの上面と面一の上面を有して上フランジ板2Bの内周端に嵌合載置支持されており、横軸心Xを中心とする半径rの凹面状の円弧内周曲面14aが形成されるとともに、積層ゴム部bによる懸架作用を受けられるべく下方及び周囲に移動用の隙間空間が形成されている。下ストップ部材15は、円弧内周曲面14aに内嵌する凸面状の円弧外周曲面15aと、横軸心Xからの間隔がαの第1当接面15Fと、横軸心Xからの間隔がβの第2当接面15Sと、を備えるブロック体に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
下ストップ部材15には、これと一体回転する状態の支軸16が貫通されており、その支軸16は回動可能に上円盤2Aに支承されている。そして、支軸16にギヤ機構17によって連動回動する被操作軸18が外周部2bの薄肉部分、即ち、切欠き部11を内外に貫通され、その突出軸端に操作レバー19が一体回動状態に保持されている。下ストップ部材15と支軸16とは、キーやスプライン、セレーションといった咬合手段によって互いに緩く1体回動状態に嵌合されており、それによって下ストップ部材15に作用する下向きの荷重は曲面どうしの嵌合部をして基台14に、即ち、内筒2が受け持つように構成されている。
The
さて、通常は図1に示すように、操作レバー19が第1位置Eにあって第1当接面15Fが上面となる状態に下ストップ部材15の回動位置が設定されている。この通常状態であるときの主体1Aとリング内板2cとの上下間隔はHであり、そして、第1当接面15Fと上ストップ部材5との上下間隔はKである。この状態で過大な荷重が掛かる等によって空気ばね部aが、即ちダイヤフラム3が強烈に圧縮されると、上ストップ部材5と下ストップ部材15とが第1当接面15Fを介して当接することにより、ダイヤフラム3の過剰な圧縮が規制されるのであり、これがストッパー手段Sによるストッパー作用である。
Normally, as shown in FIG. 1, the rotation position of the
そして、車輪踏面の研削によって下がる車高を元に戻すべくダイヤフラム3に空気を供給して加圧し、図3に示すように、主体1Aとリング内板2cとの上下間隔が通常状態の間隔Hよりγだけ大きいHh(=H+γ)となるように高さ調節を行った場合には、操作レバー19を通常位置Eから約90度回動操作して上昇位置Uに移動させる。すると、ギヤ機構17によって操作軸16が、即ち下ストップ部材15が横軸心X回りに矢印イ方向に90度回動移動し、今度は第2当接面15Sが下ストップ部材15としての上面となる上昇状態に切換わる。
Then, air is supplied and pressurized to the
すると、横軸心Xとの上下間隔βは、β=α+γに予め設定されているので、この上昇状態における第2当接面15Sと上ストップ部材5との上下間隔はKとなり、結果的に通常状態のときと同じ上下間隔に設定されることになっている。つまり、車高調整を行っても、操作レバー19を上昇位置Uに切換操作することにより、空気ばね部aとしての有効最大ストローク(懸架ストローク)は、通常状態のときと同じ値(=K)に維持されるのである。しかも、ストッパーとして機能する下ストップ部材15に作用する荷重は、支軸16には作用せず、円弧周面で嵌合する基台14が受持つ構造となっている。従って、支軸16は下ストップ部材15を回す機能のみで良い、という合理的な設計になっている。
Then, since the vertical distance β with respect to the horizontal axis X is preset to β = α + γ, the vertical distance between the
つまり、ダイヤフラム3の上下方向での圧縮量が所定値Kになるに伴って、共にダイヤフラム3内に配置される上支持部1がわの上ストップ部材5と下支持部2がわの下ストップ部材15とが当接して上支持部1の過剰な下降移動を規制するストッパー手段Sが装備され、上ストップ部材5と下ストップ部材15との何れか一方である下ストップ部材15の高さ位置を変えることで前記圧縮量の調節設定を行う高さ調節装置12が設けられるとともに、下ストップ部材15の高さ位置を変更調節する操作をダイヤフラム3の外側において可能とする操作機構13が装備されている。
That is, as the amount of compression of the
高さ調節装置12が、下ストップ部材15の高さ位置を変更設定可能とすることで構成されており、操作機構13が、下ストップ部材15の上面高さ位置を変更させるべくダイヤフラム3の内側に配備される操作部16と、操作部16を駆動すべくダイヤフラム3の外側において下支持部2に支持される被操作部19とを有して構成されている。下支持部2が、台車(図示省略)に支持される台座4を底として構成される積層ゴム部(弾性部の一例)bの頂部であり、高さ調節装置12が、下ストップ部材15の回動移動によってその上面高さ位置が変更されるように下ストップ部材15を基台14即ち下支持部2に対して回動移動可能に軸支することで構成されており、下ストップ部材15を回動移動させる操作部16としての操作軸16が下支持部2を横方向に貫通支承されてその先端部に被操作部19としての操作レバー19が取付けられている。下ストップ部材15がこれの回動軸心Xに関する周面どうし15a,14aの嵌合摺動構造でもって基台14に対して回動移動可能に軸支されている。
The
このように、ストッパー手段S及び高さ調節装置12がダイヤフラム3の内部にコンパクトに装備されながら、その操作レバー19はダイヤフラム3の外で積層ゴム部bの横傍に配備されているから、空気ばねを車両や台車から取り外すことなく装備状態のままで、かつ、空気ばねAとしての機能に支障なくストッパー手段Sの高さ切換が行える便利で扱い易いものとなっている。そして、下ストップ部材15の上面高さ位置をかえるべく第1当接面15Fと第2当接面15Sとのいずれに切換えても、上下向きの軸心Pを含む面で上ストップ部材5と面当接する構造になっており、バランス良く機能するストッパー手段Sが実現されている。
Thus, while the stopper means S and the
高さ調節装置12として、台座4の上側に構成される積層ゴム部bの頂部である下支持部2に支持される下ストップ部材15の上面高さ位置を変更設定する構造としてあるので、上ストップ部材5の高さ位置を変更調節する場合に比べて配置スペースが確保し易く、周囲の構造変更を伴うことがない等、無理なく高さ調節装置12を設けることができる。そして、下ストップ部材の上面高さ位置変更が回動移動によって行われるので、比較的構造簡単に高さ調節装置12が構成可能であり、下ストップ部材15の操作軸16における下支持部2からの貫通突出部分、即ち、鉄道車両用空気ばねAとして手指の届き易い位置に操作レバー19を設けることが可能になる。
Since the
また、下ストップ部材15と基台14とが回動軸心Xに関する周面どうしの嵌合摺動構造によって下支持部2に対して回動移動させる構造としてあるので、下ストップ部材15に作用する荷重は周面どうしの嵌合部を介して基台14が、即ち下支持部2が受け持つこととなるから、操作軸16は単に下ストップ部材15を回すに足る強度さえあれば良く、寸法が小さくて軽量なもので済む利点がある。
Further, since the
〔実施例2〕
高さ調節装置12としては、図4に示すように、三段階式のものでも良い。即ち、下ストップ部材15に、横軸心Xとの間隔がαである第11当接面15Fと、横軸心Xとの間隔がδ(α<δ<β)の第2当接面15Sと、横軸心Xとの間隔がθ(θ>β)の第3当接面15Tとが形成されている。第2当接面15Sは第1当接面15Fから横軸心Xに関して左方向に角度c離れて形成されており、第3当接面15Tは第11当接面15Fから横軸心Xに関して右方向に角度d離れて形成されている。なお、下ストップ部材15を回動操作する構造は、操作レバー19の操作角度域が異なるが、構造としては実施例1による操作機構13と同等である。
[Example 2]
The
この実施例2の空気ばね(鉄道車両用空気ばね)Aの高さ調節装置12においては、図4に示す通常状態から、下ストップ部材15を右方向(矢印ロ方向)に角度cで回動移動すれば、図4の紙面左下に噴出し図として描かれるように、第2当接面15Fが上面となって上ストップ部材5との上下間隔がe(e=K−δ+α)となる第1上昇状態に切換る。そして、図4に示す通常状態から、下ストップ部材15を左方向(矢印ハ方向)に角度dで回動移動すれば、図4の紙面右下に噴出し図として描かれるように、第3当接面15Tが上面となって上ストップ部材5との上下間隔がf(f=K−θ+α)となる第2上昇状態に切換る。
In the
1 上支持部
2 下支持部
3 ダイヤフラム
4 台座
5 上ストップ部材
12 高さ調節装置
13 操作機構
15 下ストップ部材
16 操作部、操作軸
19 被操作部、操作レバー
K 所定値
S ストッパー手段
X 回動軸心
b 弾性部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ダイヤフラムの上下方向での圧縮量が所定値になるに伴って、共に前記ダイヤフラム内に配置される前記上支持部がわの上ストップ部材と前記下支持部がわの下ストップ部材とが当接して前記上支持部の過剰な下降移動を規制するストッパー手段が装備され、前記上ストップ部材と前記下ストップ部材との何れか一方のストップ部材の高さ位置を変えることで前記圧縮量の調節設定を行う高さ調節装置が設けられるとともに、前記一方のストップ部材の高さ位置を変更調節する操作を前記ダイヤフラムの外側において可能とする操作機構が装備されている空気ばね。 An air spring comprising an upper support portion on the vehicle body side, a lower support portion on the cart side disposed below the vehicle body, and a diaphragm made of an elastic material provided over both of them,
As the amount of compression in the vertical direction of the diaphragm reaches a predetermined value, the upper support member and the lower support member, both of which are disposed in the diaphragm, are in contact with each other. Stopper means for contacting and restricting excessive downward movement of the upper support part is provided, and the compression amount is adjusted by changing the height position of one of the upper stop member and the lower stop member An air spring provided with a height adjusting device for setting, and equipped with an operation mechanism that enables an operation of changing and adjusting the height position of the one stop member on the outside of the diaphragm.
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