JP2012145131A - Air spring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両等に用いられる空気ばねに関するものである。 The present invention relates to an air spring used for a railway vehicle or the like.
従来、鉄道車両等に用いられる空気ばねとしては、車両の車体に取り付けられる上面板と、その下方で台車側に配置される下面板と、上面板及び下面板にわたって配備されるゴム製の可撓部材(ベローズ)と、下面板と台車との間に介装される弾性ストッパとを備えたものが知られている。弾性ストッパは、一般的に、ゴム層と鋼板とを交互に積層してなる積層ゴム構造のものが用いられる。 Conventionally, as an air spring used in a railway vehicle or the like, an upper plate attached to a vehicle body of a vehicle, a lower plate arranged below the carriage, and a flexible rubber made provided over the upper plate and the lower plate. A member provided with a member (bellows) and an elastic stopper interposed between a bottom plate and a carriage is known. As the elastic stopper, a laminated rubber structure in which rubber layers and steel plates are alternately laminated is generally used.
可撓部材の内部には空気が供給されて加圧状態に維持される。空気ばねは、加圧空気で膨らんだ可撓部材及び弾性ストッパによって、上下方向の荷重や振動あるいは横揺れに対して緩衝機能を発揮するように構成される。 Air is supplied to the inside of the flexible member and maintained in a pressurized state. The air spring is configured so as to exhibit a buffering function against a load, vibration or roll in the vertical direction by a flexible member and an elastic stopper which are inflated with pressurized air.
ところで、上記空気ばねは、構造的に水平方向のばね定数は線形に近くなるため、台車と車体との相対的な水平方向変位を抑える力が弱くなる。したがって、車両がカーブを高速で通過する場合には、左右方向に大きな遠心力が作用して横揺れが大きくなるため、走行安全性の確保が課題となっていた。 By the way, the above-mentioned air spring structurally has a horizontal spring constant that is close to linear, and therefore the force for suppressing the relative horizontal displacement between the carriage and the vehicle body becomes weak. Therefore, when the vehicle passes through the curve at a high speed, a large centrifugal force acts in the left-right direction and the roll increases, so that it is a problem to ensure traveling safety.
上記課題を解決するために、図6及び図7に示すように、弾性ストッパの左右方向の変位を所定範囲内に制限して左右方向のばね定数を非線形化し、車体の横揺れを抑制可能な空気ばねが知られている。 In order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIGS. 6 and 7, the lateral displacement of the elastic stopper can be limited within a predetermined range to make the spring constant in the lateral direction non-linear, thereby suppressing the rolling of the vehicle body. Air springs are known.
図6は、可撓部材33内に空気が充填された状態を示す空気ばねの縦断面図であり、左半分は前後方向の断面を、右半分は左右方向の断面をそれぞれ示している。空気ばね30は、上面板31と、下面板32と、上面板31と下面板32とに亘って配される可撓部材(ベローズ)33と、下面板32と台車との間に介装される弾性ストッパ34とを備えている。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the air spring showing a state in which the
空気ばね30の下面板32には車両前後方向に延びる長孔35が形成され、弾性ストッパ34の底板36に、先端が長孔35に挿入された規制部材37が立設されている。弾性ストッパ34は、ゴム層と鋼板とを交互に積層してなる積層ゴム構造のものが一般的に用いられる。
A
規制部材37は、図6及び図7に示すように、円筒形状に形成することができる。このような空気ばねとしては、たとえば、特許文献1に記載されたものが知られている。そのほかにも、規制部材37の形状として、図8に示すように、円筒の左右方向両端部の曲面部分を削り取り、平面状に形成することも可能である。これにより、規制部材37と長孔の内周面との接触面積を大きくすることができ、規制部材の変形を抑制することが可能となる。このような空気ばねとしては、例えば、特許文献2に記載されたものが知られている。
The regulating
空気ばね30においては、車両の左右方向に力が作用して台車と車体との相対的な水平方向変位が所定量を越えると、規制部材が長孔の内周面に接触して水平方向のばね定数が高くなる、すなわち、ばね定数が非線形化する。これにより、車両の高速での走行安定性(高速安定性)を確保することができる。
In the
上述のごとく、上記空気ばねにおいては、規制部材により高速安定性を確保することができる一方、さほど大きな遠心力が作用することがない程度の低速で車両がカーブを通過する場合でも、規制部材が長孔の内周面に接触してばね定数が高くなり、その結果、曲率半径の小さいカーブが存在する低速路線では乗り心地性が著しく低下するといった不都合が生じていた。 As described above, in the air spring, high-speed stability can be ensured by the restriction member, but even when the vehicle passes the curve at a low speed at which a large centrifugal force does not act, As a result, the spring constant increases in contact with the inner peripheral surface of the long hole, and as a result, there is a disadvantage that riding comfort is remarkably lowered on a low-speed route having a curve with a small radius of curvature.
すなわち、規制部材を用いた空気ばねを搭載した車両は、高速路線にて好適に運用することができるものの、低速路線においては、逆に乗り心地性が著しく低下するため、そのまま運用することができない。従って、低速路線において車両を走行させるためには、上面板に載置されている車体を持ち上げた状態で車両に搭載している空気ばねを取り外し、規制部材を用いていないタイプのものに新たに搭載し直す必要があった。 In other words, a vehicle equipped with an air spring using a regulating member can be suitably operated on a high-speed route, but on the low-speed route, on the contrary, the ride comfort is remarkably reduced, so that it cannot be operated as it is. . Therefore, in order to drive the vehicle on a low-speed route, the air spring mounted on the vehicle is removed with the vehicle body mounted on the upper plate lifted, and a new type that does not use a regulating member is newly added. It was necessary to install again.
そこで、本発明においては、上記問題に鑑み、高速路線及び低速路線のいずれの路線を走行する場合であっても簡単な調整作業により適用可能な空気ばねを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an air spring that can be applied by a simple adjustment operation even when traveling on either a high-speed route or a low-speed route.
上記課題を解決するため、本発明に係る空気ばねは、上面板と、下面板と、前記上面板と下面板とに亘って配される筒状の可撓部材と、前記下面板に取り付けられる弾性ストッパと、前記弾性ストッパの底板に取り付けられ、前記下面板と底板とが相対的に水平方向に所定量変位したときに前記下面板に接触して、前記下面板と底板との相対的な水平方向変位を所定範囲内に規制する規制部材とを備え、前記規制部材は、前記下面板と底板との相対的な水平方向変位を所定範囲内に規制する規制姿勢と、前記水平方向変位の規制を解除する解除姿勢とに切換え可能とされたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an air spring according to the present invention is attached to an upper surface plate, a lower surface plate, a cylindrical flexible member disposed across the upper surface plate and the lower surface plate, and the lower surface plate. An elastic stopper, attached to the bottom plate of the elastic stopper, and when the lower surface plate and the bottom plate are relatively displaced by a predetermined amount in the horizontal direction, the lower surface plate contacts with the lower surface plate; A restricting member that restricts horizontal displacement within a predetermined range, the restricting member restricting relative horizontal displacement between the bottom plate and the bottom plate within a predetermined range, and the horizontal displacement. It is possible to switch to a release posture for releasing the regulation.
上記構成によれば、走行する路線によっていちいち空気ばねを積み換えることなく、同一の空気ばねで規制部材の姿勢を切換えるのみで高速路線及び低速路線のいずれの路線に対しても適用可能な空気ばねを提供することができる。 According to the above configuration, the air spring can be applied to both the high-speed route and the low-speed route by simply switching the posture of the restricting member with the same air spring without re-loading the air spring depending on the traveling route. Can be provided.
規制部材は、たとえば、前記底板に対して着脱可能に設けられ、前記底板に取り付けられた状態のときに前記規制姿勢とされ、前記底板から取り外された状態のときに前記解除姿勢とされるような構成とすることができる。 For example, the restricting member is detachably provided on the bottom plate, and is in the restricting posture when attached to the bottom plate, and in the released posture when removed from the bottom plate. It can be set as a simple structure.
この場合、空気ばねの構成としては、上面板に、可撓部材内部の空気圧を調節するための通気孔を設け、底板において、通気孔の中心軸上に規制部材を係止する係止部を形成すればよい。一方、下面板には貫通穴を形成する。貫通穴は、規制部材を係止部に係止した状態で規制部材が貫通穴に挿通されるように形成する。 In this case, the air spring is configured such that a ventilation hole for adjusting the air pressure inside the flexible member is provided on the top plate, and a locking portion for locking the regulating member on the central axis of the ventilation hole is provided on the bottom plate. What is necessary is just to form. On the other hand, a through hole is formed in the lower surface plate. The through hole is formed so that the regulating member is inserted into the through hole in a state where the regulating member is locked to the locking portion.
規制部材を規制姿勢とするには、可撓部材内の空気を排出させ、上面板を下面板に着座させる。そして、車体が空気ばねに載置された状態のまま、車体の内部から上面板の通気孔に接続された配管を外し、通気孔を露出させる。その後、通気孔から規制部材を可撓部材内に挿入し、通気孔の真下に位置する係止部に規制部材を係止すればよい。規制部材を解除姿勢とするには、規制部材を係止部から取り外した後、通気孔から外部に取り出せばよい。実際に規制部材を係止部に装着するには、適当な治具を使用し、上面板の通気孔から係止部に対して規制部材を着脱操作すればよい。 In order to set the restricting member to the restricting posture, the air in the flexible member is discharged and the upper surface plate is seated on the lower surface plate. Then, with the vehicle body placed on the air spring, the pipe connected to the vent hole of the top plate is removed from the inside of the vehicle body to expose the vent hole. Thereafter, the restricting member may be inserted into the flexible member from the vent hole, and the restricting member may be locked to the locking portion located directly below the vent hole. In order to set the restricting member to the release posture, it is only necessary to remove the restricting member from the locking portion and then to take it out from the vent hole. In order to actually attach the restricting member to the engaging portion, an appropriate jig may be used and the restricting member may be attached to and detached from the engaging portion through the vent hole of the upper surface plate.
また、規制部材として、底板に係合した状態で移動可能に設けられ、底板に対する規制部材の係合位置により、規制姿勢と解除姿勢とに切換え可能な構成とすることも可能である。この場合、空気ばねの構成としては、上面板に、可撓部材内部の空気圧を調節するための通気孔を設け、底板において、通気孔の中心軸上を規制部材が移動可能な係合部を設ければよい。 Further, the restriction member may be provided so as to be movable while being engaged with the bottom plate, and can be switched between a restriction posture and a release posture depending on the engagement position of the restriction member with respect to the bottom plate. In this case, as a configuration of the air spring, a vent hole for adjusting the air pressure inside the flexible member is provided on the top plate, and an engaging portion on the bottom plate on which the regulating member can move on the central axis of the vent hole is provided. What is necessary is just to provide.
一方、下面板には貫通穴を形成する。貫通穴は、規制部材を規制姿勢とした状態で規制部材が貫通穴に挿通されるように形成する。規制部材を規制姿勢とするには、規制部材を係合部に係合させた状態のまま上面板に向かって上昇させ、規制部材を解除姿勢とするには、規制部材を係合部に係合させた状態のまま底板に向かって下降させればよい。 On the other hand, a through hole is formed in the lower surface plate. The through hole is formed so that the regulating member is inserted into the through hole in a state where the regulating member is in the regulating posture. In order to set the restricting member in the restricting posture, the restricting member is raised toward the upper surface plate while being engaged with the engaging portion, and in order to place the restricting member in the releasing posture, the restricting member is engaged with the engaging portion. What is necessary is just to descend | fall toward a baseplate with the state put together.
本発明に係る空気ばねは、弾性ストッパの底板に取り付けられ、下面板と底板とが相対的に水平方向に所定量変位したときに下面板に接触して、下面板と底板との相対的な水平方向変位を所定範囲内に規制する規制部材を備え、規制部材は、下面板と底板との相対的な水平方向変位を所定範囲内に規制する規制姿勢と、前記水平方向変位の規制を解除する解除姿勢とに切換え可能としたため、高速路線及び低速路線のいずれの路線を走行する場合であっても簡単な調整作業により適用可能となる。 The air spring according to the present invention is attached to the bottom plate of the elastic stopper, and comes into contact with the lower surface plate when the lower surface plate and the bottom plate are displaced by a predetermined amount in the horizontal direction. A regulating member that regulates the horizontal displacement within a predetermined range is provided, and the regulating member releases the regulation posture that regulates the relative horizontal displacement between the bottom plate and the bottom plate within the predetermined range and the regulation of the horizontal displacement. Since it can be switched to the release posture, it can be applied by simple adjustment work even when traveling on either the high-speed route or the low-speed route.
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図1〜図3は、本発明に係る鉄道車両用空気ばねの実施形態を示す図である。図1は規制部材が規制姿勢をとった状態の空気ばねの縦断面図であり、図2は図1において上面板及び可撓部材を取り去った状態の平面図であり、図3は規制部材が解除姿勢をとった状態の空気ばねの縦断面図である。なお、図1及び図3〜図5では、図2におけるA−A断面を、すなわち、空気ばねの左半分は前後方向の断面を、右半分は左右方向の断面をそれぞれ示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1-3 is a figure which shows embodiment of the air spring for railway vehicles which concerns on this invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the air spring in a state in which the restricting member assumes a restricting posture, FIG. 2 is a plan view of the state in which the top plate and the flexible member are removed in FIG. 1, and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the air spring of the state which took the cancellation | release posture. 1 and 3 to 5, the AA cross section in FIG. 2, that is, the left half of the air spring shows a cross section in the front-rear direction, and the right half shows a cross section in the left-right direction.
空気ばねは、車両の車体に取り付けられる上面板1と、その下方で台車側に配置される下面板2と、上面板1と下面板2とに亘って配される筒状の可撓部材3と、下面板2と台車との間に介装される弾性ストッパ4とを備えている。なお、図1及び図3〜図5では、可撓部材3内の空気が抜けた状態を示している。
The air spring includes an
本実施形態においては、可撓部材3として、ゴム製ベローズを使用している。可撓部材3は、補強コードが埋設された補強ゴム層を中間層とする積層ゴムから構成されており、可撓部材3の上端部及び下端部にはビードコアに補強ゴム層を巻き付けた肉厚のビード部3a,3bが形成されている。すなわち、可撓部材3は、上下両端部に形成されるビード部3a,3bと、ビード部3a,3b間に形成される積層ゴムからなる肉薄で筒状の可撓部3cとを備えている。
In the present embodiment, a rubber bellows is used as the
図1に示すように、上面板1は、金属製で円盤状の支持プレート5と、支持プレート5の中央部において下面板に向かって突出する円筒形状のビード受部6と、支持プレート5の下面においてビード受部6よりも半径方向外側の部分に設けられた保護ゴム層7とを備えており、ビード受部6にビード部3aが嵌め込まれる。上面板1の中央には可撓部材3の内部の空気圧を調節するための通気孔10が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
図1及び図2に示すように、弾性ストッパ4は、加硫ゴムからなるゴム層11と、鋼板からなる補強層12とが交互に積層された積層ゴム部15を備えており、その上端及び下端には金属製の頂板13及び底板14が積層ゴム部15に接着されている。積層ゴム部5は、肉厚の円筒状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the elastic stopper 4 includes a
下面板2は、金属材料によって円盤状に形成されており、弾性ストッパ4の頂板13にボルト、ナット等の締結部材によって固定される。頂板13は円環状に形成されている。下面板2はビード受部としての機能も備えており、下面板2にビード部3bが嵌め込まれる。
The
ビード部3bの下側には、ビード部3bの形状に沿ってゴム座8が装着される。ゴム座8は、ゴムと補強金具とによって環状に形成されている。これにより、可撓部材3の耐久性を良好に維持することができる。
A
ビード受部6及び下面板2は、可撓部材3の内部の空気が抜けた場合(デフレートした場合)に、ビード受部6が下面板2に着座し、車両の安全走行を確保する機能を兼ね備えている。デフレート時にビード受部6及び下面板2が接触する接触面には、それぞれ摺動シート9が固着されている。
The
摺動シート9は薄く強靭なシートに成形可能な熱可塑性あるいは熱硬化性合成樹脂からなり、摩擦係数が小さいものが使用される。具体的には、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。本実施形態においてはフッ素樹脂シートを使用している。 The sliding sheet 9 is made of a thermoplastic or thermosetting synthetic resin that can be formed into a thin and tough sheet, and has a small friction coefficient. Specific examples include fluororesin, polyethylene, and polypropylene. In this embodiment, a fluororesin sheet is used.
弾性ストッパ4の底板14は、円板状に形成されており、その中央部には規制部材16を係止する係止部17が上方に突出するように形成されている。係止部17は、円錐形の先端を切り取った円錐台形状に形成され、積層ゴム部15内に挿入された状態で固定される。規制部材16は、六角穴付きボルトからなり、一方の係止部17の頂部には規制部材16を螺合可能なねじ孔が形成される。そして、規制部材16が係止部17に係止されたときに規制姿勢とされ、規制部材16が係止部17から取り外されたときに解除姿勢とされる。
The
図2に示すように、下面板2の中央部には、貫通穴18が形成されており、規制部材16が規制姿勢をとるときに、規制部材16が貫通穴18に挿通した状態に保持される。このとき、空気ばねに水平方向の力が作用していない状態では、規制部材16は図示のように、貫通穴18の内周面に接触することなく、貫通穴18の中心に位置する。
As shown in FIG. 2, a through
上記構成の空気ばねにおいて、規制部材16を係止部17に係止する場合は、可撓部材3内の空気を排出させ、図3に示すように、上面板1を下面板2に着座させた状態で、通気孔10に接続された配管を外し、通気孔10を露出させる。そして、適当な治具を使用し、上面板1の通気孔10から係止部17に対して規制部材16を着脱操作すればよい。
In the air spring configured as described above, when the regulating
治具の具体例としては、図3に示すように、マグネット式の六角レンチ19を用い、この先端に規制部材16を磁力により吸着させた状態で、通気孔10から六角レンチ19を挿入して規制部材16を係止部17に螺合することができる。規制部材16は、係止部17から上方に突出し、貫通穴18に挿通した状態で係止される。反対に、規制部材16を解除姿勢とするには、六角レンチ19を用いて規制部材16を係止部17から取り外した後、規制部材16を六角レンチ19に吸着させたまま通気孔10から外部に取り出せばよい。
As a specific example of the jig, as shown in FIG. 3, a magnet
貫通穴18は、車両の左右方向Bに比べて車両の前後方向Cに長い矩形状の長孔とされる。従って、規制部材16が規制姿勢をとる場合、車両の発進時や停止時のように空気ばねの前後方向に力が作用しても、規制部材16は貫通穴18に接触せず、下面板2と底板14との相対的な前後方向変位は規制されることはない。これにより、車両の前後方向の揺れに対しては良好な乗り心地性を維持することができる。
The through-
一方、車両が高速でカーブを通過するときのように、空気ばねの左右方向に強い力が作用する場合には、下面板2と底板14との相対的な左右方向の変位量が所定量(図2中、長さX)に達したときに、規制部材16は貫通穴18の内周面に接触し、それ以上の変位が規制され、ばね定数を非線形化することができる。これにより、高速路線において高速安定性を確保することが可能となる。
On the other hand, when a strong force acts in the left-right direction of the air spring, such as when the vehicle passes a curve at a high speed, the relative lateral displacement between the
車両を低速路線において運用する場合には、規制部材16を解除姿勢とする。これにより、空気ばねの前後方向に力が作用する場合のみならず、空気ばねの左右方向に力が作用する場合であっても下面板2と底板14との相対的な水平方向変位は規制されることはない。よって、車両が低速でカーブを通過するときの揺れを効果的に緩和することが可能となり、前後左右方向の揺れに対して良好な乗り心地性を維持することができる。
When the vehicle is operated on a low-speed route, the regulating
以上説明したように、本発明に係る空気ばねを車両に用いることにより、走行する路線によっていちいち空気ばねを積み換えることなく、規制部材の姿勢を切換えるのみで高速路線及び低速路線のいずれの路線に対しても車両を適用することができる。 As described above, by using the air spring according to the present invention for a vehicle, it is possible to switch to either a high-speed route or a low-speed route by simply switching the posture of the regulating member without re-loading the air spring for each traveling route. The vehicle can also be applied to this.
本実施形態においては、規制部材16が係止部17に対して着脱自在に設けられた態様について説明したが、これに限らず、例えば、規制部材が通気孔10の中心軸CA上を移動可能な係合部を設け、係合部21に対する規制部材の位置で規制姿勢と解除姿勢に切換えることも可能である。
In the present embodiment, the aspect in which the regulating
具体的には、図4及び図5に示すように、規制部材20としては上記と同様、六角穴付きボルトを用いつつ、底板14において通気孔10の中心軸CA上を規制部材20が移動可能なねじ孔を備えた係合部21を設ければよい。本態様における規制部材20及び係合部21の組み合せと、前述の規制部材16及び係止部17の組み合せとを比較すると、前者の方が規制部材20のボルト長さが長く、かつ係合部21のねじ孔の深さが深く形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the
これにより、規制部材20を六角レンチ19で回転させることで、係合部21に対して規制部材20を昇降させることが可能となる。具体的に、規制部材20を規制姿勢とするには、規制部材20が貫通穴18に挿通されるまで、規制部材20を上面板1に向かって上昇させればよく、規制部材20を解除姿勢とするには、規制部材20を底板14に向かって下降させればよい。本態様では、規制部材20を通気孔10から外部に取り出す必要がなく、より簡単に規制姿勢と解除姿勢の切換えを行うことができる。
Thereby, the regulating
1 上面板
2 下面板
3 可撓部材
4 弾性ストッパ
5 支持プレート
6 ビード受部
7 保護ゴム層
8 ゴム座
9 摺動シート
10 通気孔
11 ゴム層
12 補強層
13 頂板
14 底板
15 積層ゴム部
16,20 規制部材
17 係止部
18 貫通穴
19 六角レンチ
21 係合部
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2011
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