JP2018109434A

JP2018109434A - 空気ばね

Info

Publication number: JP2018109434A
Application number: JP2017000388A
Authority: JP
Inventors: 裕喜安永; Hiroyoshi Yasunaga
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-01-05
Publication date: 2018-07-12
Also published as: EP3346156A1; CN108278312A

Abstract

【課題】ガイド面との接触面圧によるダイヤフラムの損傷を防止することのできる空気ばねの提供。【解決手段】コニカルストッパー３に環状のビードシート６を設ける。ビードシート６で、ダイヤフラム４の下側ビード部５を受ける。ビードシート６の径方向外側にガイド面７を設ける。ガイド面７で、ダイヤフラム４の中央側を径方向外側かつ斜め下方に案内する。ガイド面７の内縁部１６と外縁部１７との間に緩和部１８を設ける。内縁部１６及び外縁部１７を円弧状とする。緩和部１８を直線状とする。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、鉄道車両や自動車、各種産業機械などに装備される空気ばねに関するものである。

一般に、鉄道車両などに装備される空気ばねは、上側部材と下側部材との間に筒状のゴム膜からなるダイヤフラムを介装した構造とされる（例えば特許文献１）。

図３に示す特許文献１の空気ばねは、下側部材１０１に設けられたビードシート１０２でダイヤフラム１０３の下側ビード部１０４を受けて、ダイヤフラム１０３の下端側を内側かつ上向きに押し込んだ構造とされている。ビードシート１０２の外側には、ゴム製のガイド面１０５が設けられ、ダイヤフラム１０３の中央側を外側かつ斜め下方に案内している。

特開２００２−１８７５４８号公報（段落番号００１４、図１）

ところで、特許文献１の空気ばねにおいて、上側部材に作用する下向きの力は、その一部が内部の空気圧を介してダイヤフラムに張力として伝えられる。さらに、ダイヤフラムの張力は、ダイヤフラムとガイド面との接触面圧を介して下側部材に伝えられ、その接触面圧が上側部材の繰り返し変位に伴って繰り返し変動する。

ガイド面とダイヤフラムとの接触面圧は、ガイド面の曲率が大きいほど大きい面圧となり、ダイヤフラムのうちの下側ビード部の近傍の狭い範囲を厚さ方向に強く圧縮して、ダイヤフラムに埋設された補強コード層を局所的に撓ませる。この補強コード層の局所的な撓みは、上側部材の繰り返し変位に伴って変動し、特に、補強コード層のうちの下側ビード部のビードコアに強固に係止された部位を損傷させるおそれがある。

本発明は、ガイド面との接触面圧によるダイヤフラムの損傷を防止することのできる空気ばねの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る空気ばねは、上側部材と下側部材との間に筒状のダイヤフラムを介装し、このダイヤフラムの下端側を内側かつ上向きに押し込んだものであり、そのダイヤフラムは、筒状のゴム膜に補強コード層を埋設すると共に、この補強コード層を下側ビード部に埋設したリング状のビードコアに係止したものである。さらに、下側部材に、ダイヤフラムの下側ビード部を受ける環状のビードシートを設けると共に、このビードシートの径方向外側に、ダイヤフラムの母線における中央側を径方向外側かつ斜め下方に案内するガイド面を設け、そのガイド面を内縁部と外縁部との間に緩和部を設けた構成として、下側部材の縦断面において、内縁部及び外縁部をダイヤフラムの内方に凸の円弧状とし、緩和部はその曲率を内縁部及び外縁部よりも小さく設定している。

上記構成によれば、ガイド面の内縁部と外縁部との間に曲率の小さい緩和部を設けて、この緩和部におけるダイヤフラムとの接触面圧を小さくしているので、ダイヤフラムに大きい接触面圧を加える内縁部と外縁部とを分離することができる。これにより、ダイヤフラムのうちの下側ビード部の近傍の狭い範囲が厚さ方向に強く圧縮されるのを防止して、補強コード層の局所的な撓みを抑えることができ、上側部材の繰り返し変位によって補強コード層のうちのビードコアに係止された部位が損傷するのを防止することができる。

また、ガイド面を硬質の素材によって形成することもできる。これにより、本発明の好適な態様を提供することができる。つまり、ガイド面がゴムなどの弾性を有する場合、ガイド面とダイヤフラムとの接触面圧によって、ダイヤフラムだけでなくガイド面も変形するので、緩和部を設けなくとも、接触面圧によるダイヤフラムの圧縮変形を緩和して補強コード層の局所的な撓みをある程度は抑えることができる。これに対して、ガイド面を硬質の素材によって形成する場合、ガイド面の変形による緩和効果が得られないが、ガイド面に緩和部を設けることにより、補強コード層の損傷を防止することができる。

また、下側部材の縦断面における緩和部の形状を直線状に設定するようにしてもよい。この構成によると、ダイヤフラムの縦方向の張力に起因する緩和部の接触面圧をゼロにすることができ、緩和部とダイヤフラムとの接触面圧を最小限に抑えて、補強コード層の局所的な撓みを極力小さくすることができる。

また、下側部材の縦断面における緩和部の長さを内縁部及び外縁部の合計長さよりも長く設定するようにしてもよい。この構成によると、内縁部と外縁部とを十分に離すことができ、下側ビード部の近傍の狭い範囲が厚さ方向に強く圧縮されるのを防止することができる。

以上のとおり、本発明によると、下側部材のビードシートの径方向外側に、ダイヤフラムを径方向外側かつ斜め下方に案内するガイド面を設けて、そのガイド面の内縁部と外縁部との間に曲率の小さい緩和部を設けている。これにより、ダイヤフラムに大きい接触面圧を加える内縁部と外縁部とを分離して、下側ビード部の近傍の狭い範囲が厚さ方向に強く圧縮されるのを防止することができ、補強コード層の局所的な撓みを抑えて、上側部材の繰り返し変位によるダイヤフラムの損傷を防止することができる。

本発明に係る空気ばねの縦断面図空気ばねの要部断面図従来の空気ばねの断面図

以下、本発明に係る空気ばねの実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、空気ばね１は、例えば鉄道車両に装備されるものであり、例えば車体側に取り付けられる上側部材としての上面板２と、例えば台車側に取り付けられる下側部材としてのコニカルストッパー３との間に、筒状のダイヤフラム４を介装して、そのダイヤフラム４の下端側を内側かつ上向きに押し込んだ構造とされる。さらに、コニカルストッパー３には、ダイヤフラム４の下側ビード部５を受ける環状のビードシート６が設けられると共に、ビードシート６の径方向外側に、ダイヤフラム４の母線における中央側を径方向外側かつ斜め下方に案内するガイド面７が設けられている。

上面板２は、例えば鋼製の円板状とされ、その中央の円穴に嵌合された筒状のボス部８が、例えば車体側に係合すると共に、ダイヤフラム４の内部に空気を供給するための給気口とされる。上面板２の周縁部には、装着リング９がボルト締結され、ダイヤフラム４の上側ビード部１０をシールしつつ装着するようになっている。

コニカルストッパー３は、ダイヤフラム４の下端を止着される外筒１１と、台車側に取り付けられる中心材１２と、の間に、それぞれ複数の筒状弾性層１３及び中間筒１４が介在する構造とされる。外筒１１は、例えば鋼製の筒状とされ、その上端に、上面板２の変位を規制する当接部材１５が取り付けられている。

ビードシート６は、外筒１１の外周面から径方向外向きに環状に広がるように形成され、外筒１１の上端部に外嵌した下側ビード部５を受けることによって、コニカルストッパー３にダイヤフラム４の下端が止着される。

ガイド面７は、ビードシート６から径方向外側かつ斜め下方に延設され、ダイヤフラム４をビードシート６から斜め下方に沿わせて案内する。このガイド面７は、縦断面において、内縁部１６及び外縁部１７が径方向外向き、すなわち、ダイヤフラム４の内方に凸の円弧状とされ、内縁部１６と外縁部１７との間に、縦断面において直線状の緩和部１８が設けられている。緩和部１８は、縦断面における長さを内縁部１６及び外縁部１７の合計長さよりも長く設定されている。

ダイヤフラム４は、筒状のゴム膜に補強コード層１９を埋設すると共に、補強コード層１９を下側ビード部５に埋設されたリング状のビードコア２０に係止した構造とされ、上側ビード部１０及び下側ビード部５を上面板２及び外筒１１に保持されて密封されている。

このダイヤフラム４は、内側に空気を封入されて、内側の空気圧によって、例えば車体側から上面板２が受ける荷重を弾性的に直接に支持する。さらに、ダイヤフラム４の下端を上向きに押し込まれることにより、空気圧を介して上面板２からダイヤフラム４に張力として伝わった力が、下側部材としてのコニカルストッパー３に伝えられる。

ダイヤフラム４に作用する張力は、その一部をビードコア２０の埋設された下側ビード部５を介してビードシート６に伝えられると共に、ダイヤフラム４がビードシート６からガイド面７によって斜め下方に導かれる際、ガイド面７の円弧形状に起因する接触面圧を介してガイド面７に伝えられる。

上記構成によれば、円弧状に起因してダイヤフラム４との接触面圧が大きくなる内縁部１６と外縁部１７との間に緩和部１８を設けているので、接触面圧の大きい範囲を分離することができ、ダイヤフラム４のうちの下側ビード部５の近傍の狭い範囲が強く圧縮されるのを防止することができる。これにより、補強コード層１９が剛性の高いビードコア２０の近傍で撓むのを抑えることができ、上面板２の繰り返し変位によるダイヤフラム４の損傷を防止することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、縦断面における緩和部１８の長さは、内縁部１６及び外縁部１７の合計長さよりも長くするのがよいが、それ以下の長さであっても、ある程度の効果を得ることができる。また、緩和部１８は、縦断面において直線状に限らず、内縁部１６及び外縁部１７よりも曲率を小さくすることにより、所望の効果を得ることができる。また、ガイド面７は、硬質の素材のままでなく、ゴムなどの素材であってもよい。

１空気ばね
２上面板（上側部材）
３コニカルストッパー（下側部材）
４ダイヤフラム
５下側ビード部
６ビードシート
７ガイド面
８ボス部
９装着リング
１０上側ビード部
１１外筒
１２中心材
１３筒状弾性層
１４中間筒
１５当接部材
１６内縁部
１７外縁部
１８緩和部
１９補強コード層
２０ビードコア

Claims

上側部材と下側部材との間に筒状のダイヤフラムが介装され、該ダイヤフラムの下端側が内側かつ上向きに押し込まれた空気ばねであって、
前記ダイヤフラムは、筒状のゴム膜に補強コード層を埋設すると共に、該補強コード層を下側ビード部に埋設されたリング状のビードコアに係止してなり、
前記下側部材に、ダイヤフラムの下側ビード部を受ける環状のビードシートが設けられると共に、該ビードシートの径方向外側に、前記ダイヤフラムの母線における中央側を径方向外側かつ斜め下方に案内するガイド面が設けられ、
前記ガイド面は、内縁部と外縁部との間に緩和部を設けてなり、下側部材の縦断面において、前記内縁部及び外縁部が、ダイヤフラムの内方に凸の円弧状とされ、前記緩和部が、その曲率を内縁部及び外縁部よりも小さく設定されたことを特徴とする空気ばね。
前記ガイド面は、硬質の素材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気ばね。
前記緩和部は、前記縦断面における形状を直線状に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気ばね。
前記緩和部は、前記縦断面における長さを内縁部及び外縁部の合計長さよりも長く設定されたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の空気ばね。