JP5453144B2 - Air spring - Google Patents
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本発明は、トラック自動車や鉄道車両等に用いられる空気ばねに係り、詳しくは、筒状ゴム膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、筒状ゴム膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、筒状ゴム膜の弾性変形に伴って他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面がピストンに形成されている空気ばねに関するものである。 The present invention relates to an air spring used for truck automobiles, railway vehicles, and the like. More specifically, the present invention relates to a cylindrical rubber film, a large-diameter plate-like member hermetically joined to one end portion in the axial direction thereof, and a cylindrical rubber. A peripheral surface capable of rolling and guiding an inverted tube portion formed by folding the other end side with elastic deformation of the cylindrical rubber film. The present invention relates to an air spring formed on a piston.
この種の空気ばねとしては、特許文献1や特許文献2において開示されたものが知られている。即ち、空気ばねBは、図6に示すように、気体室である第1内部空間S1の壁部を構成する縦形円筒状のダイヤフラム(筒状ゴム膜の一例)1と、その縦向きの軸心Pを有するダイヤフラム1の上端に形成される大径ビード部(一端部の一例)1Aにかしめ固定される円板状のアッパープレート(大径板状部材の一例)2と、ダイヤフラム1の下端に形成される小径ビード部(他端部の一例)1Bに密嵌されるピストン3とを備えて構成されている。
As this type of air spring, those disclosed in
アッパープレート2は、これを車体フレームF(図3参照)に取付固定するための取付フランジ4と、ダイヤフラム1内への空気給排孔5とを備えている。空気給排孔5は、アッパープレート2に貫通溶接して気密に固着される金属製パイプ12等で構成されている。ピストン3は、ダイヤフラム1の小径ビード部1Bが落し込み外嵌するための上下長さの短い嵌合筒部8、及びダイヤフラム1の下側が内側に折り返された部分である裏返し筒部分1Cが被さる直胴状の主筒部7等から成り、ダイヤフラム1と共通の軸心Pを有して構成されている。主筒部7の下端には底板9が取り付けらており、底板9には車軸側部材に固定するための取付ボルト10が設けられている。
The
このように、ダイヤフラム1がピストン3に被さるように押し込まれており、主筒部7の外周面3Aがその裏返し筒部分1Cを転動案内可能に構成されている。嵌合筒部8の上面には円孔11が形成されており、この円孔11を介してピストン3の内部である第2内部空間S2と前述の第1空間S1とが連通されている。ピストン3の上面にはビード押え円板13を介してストッパーゴム6がボルト連結されている。尚、2Bは、これと主プレート2Aとで上ビード部1Aを挟持するための内プレートである。
Thus, the
さて、空気ばねを装備する車両の例であるバスにおいては、特許文献3の図4に示されるように、車軸側部材であるアクスル(24)と車体の下側に通されるフレーム(F)との上下間に空気ばね(A)を介装するのが一般的である。ところが、近年のバリアフリー化を図ったノンステップバス等の低床車では、車体底壁とアクスルとの上下間スペースが非常に狭くなって空気ばねを配置できない。そこで、そのような場合には、図3に示すように、車体20におけるタイヤハウス部分21の下面21aとアクスル22から立設される脚部材23との上下間に空気ばねA(B)を配置するような構成が採られることとなる。
Now, in a bus which is an example of a vehicle equipped with an air spring, as shown in FIG. 4 of
ところが、図3に示す構造では、アクスル22側に設けられるローリング中心Xと空気ばねAとの高低差が大きくなり、半径Rによるローリングに伴ってアクスル22側に取り付けられているピストン3が上下方向だけでなく水平方向にもかなり変位するようになる。それにより、図4に示すように、アッパープレート2がアクスル22に対して沈み込む方向に変位(図4に仮想線で示す状態)した場合や浮き上がる方向に変位(図4に一点破線で示す状態)した場合には、アッパープレート2に対してピストン3が横ずれしてダイヤフラム1の折り返し部1Dの曲率が明確に小さくなってしまう。図4に示す各部の寸法緒元では、アッパープレート2が上方にローリングした一点破線で示す場合における車体外側部分での折り返し部1Dの曲率が最も小さくなる。
However, in the structure shown in FIG. 3, the height difference between the rolling center X provided on the
このように、折り返し部1Dの曲率が極端に小さくなってしまうことがあり、しかもその現象が継続されるようになると、ダイヤフラム3に比較的早期に亀裂や破れといった破損によって空気漏れに至る不都合の生じるおそれがある。
As described above, the curvature of the folded
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、構造工夫により、上下だけでなく水平方向にも明確に変位するような箇所に用いられることがあっても、ダイヤフラムの折り返し部が早期に損傷し易い傾向が抑制又は解消されて、実用上の耐久性を持つように改善された空気ばねを提供する点にある。 In view of the above circumstances, the object of the present invention is that the folded portion of the diaphragm is easily damaged at an early stage even if it is used in a location that is clearly displaced not only in the vertical direction but also in the horizontal direction due to structural improvements. The object is to provide an improved air spring which has a tendency to be suppressed or eliminated and to have practical durability.
請求項1に係る発明は、筒状ゴム膜1と、これの軸心P方向の一端部に気密接合される大径板状部材2と、前記筒状ゴム膜1の軸心P方向の他端部に気密接合されるピストン3とを有し、前記筒状ゴム膜1の弾性変形に伴って前記他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分1Cを転動案内可能な周面3Aが前記ピストン3に形成されている空気ばねにおいて、
前記ピストン3が、これにおける前記軸心P方向で前記筒状ゴム膜1が気密接合される側である接合側端部3aと、前記接合側端部3aの下方に続く下拡がり状のテーパ筒部3bと、前記テーパ筒部3bの下方に続く大径筒部7とを備えて、前記接合側端部3aが小径化される段付筒状部材で形成され、
前記接合側端部3aの前記軸心P方向の長さLは、前記筒状ゴム膜1の折り返し部1Dの曲率が最も小さくなる状態のときの前記筒状ゴム膜1の前記ピストン3への被さり深さ以上となるように定められ、
前記接合側端部3aにおける前記大径板状部材2側の端部の前記大径筒部7における前記大径板状部材2側の端部に対する径の比が92〜97%に設定されていることを特徴とするものである。
The invention according to
The
The length L in the direction of the axis P of the joining
The ratio of the diameter of the end portion on the large-diameter plate-
請求項1の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、ピストンがその接合側端部を小径化した段付筒状部材で形成されているので、大径板状部材からピストンが軸心方向に離れながら相対横ずれする場合において、筒状ゴム膜の折り返し部の曲率を効率よく大きくすることができる。それにより、折り返し部の曲率が小さいことによる早期の亀裂や破れといった破損並びにそれによる空気漏れの不都合を回避させることが可能になる。その結果、構造工夫により、上下のみならず横方向にも明確に変位するような箇所に用いられることがあっても、筒状ゴム膜の折り返し部が早期に損傷し易い傾向が抑制又は解消されて、実用上の耐久性を持つ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 invention of
請求項1の発明によれば、大径板状部材とピストンとが互いに軸心方向で近づくクッションに伴うバネ定数を所期の状態に極力維持しながら、筒状ゴム膜における折り返し部の曲率を大径化することができるので、良好な懸架特性を維持しながら耐久性を改善することができる空気ばねを提供することができる。
According to the invention of
以下に、本発明による空気ばねの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の空気ばねAにおいては、先に説明した図6に示す従来例の空気ばねBと同じ機能を持つ箇所には同じ符号を付し、その説明が為されたものとする部分を含んでいる。 Embodiments of an air spring according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the air spring A of the embodiment, portions having the same functions as those of the air spring B of the conventional example shown in FIG. Contains.
〔実施例1〕
図1,図2,図3に示すように、実施例1による空気ばねAは、縦向きの軸心Pを有するダイヤフラム(筒状ゴム膜の一例)1と、これの上端(軸心P方向の一端部の一例)に気密接合されるアッパープレート(大径板状部材の一例)2と、ダイヤフラム1の下端(軸心P方向の他端部の一例)に気密接合されるピストン3とを有し、ダイヤフラム1の弾性変形に伴って下端部側が折り返されて成る裏返し筒部分1Cを転動案内可能な周面3Aがピストン3に形成されている。
[Example 1]
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the air spring A according to the first embodiment includes a diaphragm (an example of a cylindrical rubber film) 1 having a longitudinal axis P and an upper end (direction of the axis P). An upper plate (an example of a large-diameter plate-like member) 2 that is air-tightly joined to one end of the
車体20におけるタイヤハウス部分21の下面21aにフレームFを介して取付けられるアッパープレート2は、ダイヤフラム1の上ビード部1Aに上から被さる略下向き皿状の主プレート2Aと、上ビード部1Aに内側から嵌る内プレート2Bとを有しており、複数のボルト・ナット14によって一体化されている。ダイヤフラム1内への空気給排を行うためのボス5がプレート2A,2Bに貫通する状態で固着されるとともに、主プレート2Aの外周2箇所には取付フランジ4が固定されている。
The
アクスル22上の脚部材23に取付けられるピストン3は、図1に示すように、ダイヤフラム1の下ビード部1Bが外嵌される上端の嵌合筒部8と、嵌合筒部8の下方に続く小径筒部(接合側端部の一例)3aと、小径筒部3aの下方に続く下拡がり状のテーパ筒部3bと、テーパ筒部3bの下方に続く大径筒部(その他の部分の一例)7とを備える段付筒状部材で形成されている。つまり、ピストン3は、軸心P方向でダイヤフラム1が気密接合される側である上端部(接合側端部)が小径化される段付筒状部材で形成されている。ピストン3の下側には、カシメ(加締)固定される取付ボルト10を備える底板9が固着されており、上面にはビード押え円板13を介してストッパーゴム6が取付けられている。
As shown in FIG. 1, the
ストッパーゴム6は、空気抜き時やパンクといったダイヤフラム1がエアレス状態になったときにアッパープレート2を弾性支持するためのものである。図1に示す空気ばねAは、折り返し部1Dが大径筒部7に差し掛かろうとする状態を示しており、アッパープレート2の軸心Yと雄ピストン3の軸心Pとが一直線上にあって一致している。尚、大径筒部7は、底板9から立ち上がる径一定(又はほぼ一定)の下側筒部分7Aと、テーパ筒部3bに若干下拡がりする状態でテーパ筒部3bに続く上側筒部分7Bとを有している。
The
さて、図3に示す低床バスへの装着例において、床壁20Aの直下にあるローリング軸心Xを中心に車体20がローリングした場合についての変化挙動の要部のみを図4に示してある。図4は、従来の空気ばねBを用いて検討されたものであり、車体20のローリング軸心Xに関するローリングに伴う空気ばねBの変化を、位置固定されたアッパープレート2に対するピストン3の動きとして描いてある。ダイヤフラムア1及びピストン3として実線が標準状態(自由状態)であり、一点破線がクッション状態(車体が沈み込む状態)、そして仮想線がリバウンド状態(車体が浮き上がる状態)をそれぞれ示している。
Now, in the example of mounting on the low floor bus shown in FIG. 3, only the main part of the changing behavior when the
空気ばねBは、標準状態においてもアッパープレート2の軸心Pとピストン3の軸心Pとが同一線上になく、かつ、互いに角度が付く状態に捩れた位置関係にある。ピストン3がアッパープレート2に対して下がるクッション状態では、互いの軸心どうしP,Yがさらに左右に離れ、かつ、より捩れた関係になる。ピストン3がアッパープレート2に対して上がるリバウンド状態では、各軸心P,Yが左右方向で互いに近づくが、通り越してピストン軸心Pがアッパープレート軸心Yの車体内側に若干位置ずれし、かつ、前述の捩れとは逆方向に若干捩れた位置関係になる。
Even in the standard state, the air spring B is in a positional relationship in which the shaft center P of the
図4に実線で示すように空気ばねAが基準姿勢にある状態から車体20がローリング軸心Xでローリングした場合、仮想線で示すようにアッパープレート2がピストン3に対して沈み込んだときの車体内側部分の折り返し部1Dや、一点破線で示すようにアッパープレート2がピストン3に対して浮上がったときの車体外側部分の折り返し部1Dでは曲率が明確に小さくなる。つまり、ダイヤフラム1の軸心Pとアッパープレート2の軸心Yとが横方向に位置ズレし、かつ、互いに捩られた関係になる。この場合、折り返し部1Dの曲率が最も小さくなるのは、図4の一点破線や図5に示すように、アッパープレート2がピストン3に対して浮上がったときの車体外側部分の折り返し部1Dである。
When the
図5は本発明による空気ばねAを用いた場合の折り返し部の曲率改善を示すクッション状態での要部拡大図であり、折り返し部1Dの従来の非常に小さな曲率(一点破線で示す部分)が明確に大きく改善されている様子が見て取れる。この実施例1の空気ばねAにおける小径筒部3aの径Dの大径筒部7の径Rに対する径寸法比(D/R)は92〜97%(3〜8%減)に設定されている。一例として、小径筒部3aの径を大径筒部7の5%減とした構成のピストンを用いて、ローリングテスト装置(図示省略)での耐久試験を行ったところ、従来の空気ばねB(図6参照)を用いた場合の耐久試験に比べて2〜3倍の耐久性改善が確認された。その結果、折り返し部1Dに比較的早期に亀裂や破れといった破損が発生して空気漏れに至る不都合が生じない(又は生じ難い)ように改善されているのである。
FIG. 5 is an enlarged view of the main part in the cushion state showing the improvement of the curvature of the folded portion when the air spring A according to the present invention is used, and the conventional very small curvature of the folded
ところで、小径筒部3aの軸心P方向の長さLは、折り返し部1Dの曲率が最も小さくなる状態のときのダイヤフラム1のピストン3への被さり深さによって適宜に定めることとなる。この場合、バネ定数を所定の範囲に維持すべく、小径筒部3aの軸心P方向長さLは必要最小限に設定することが望ましい。
By the way, the length L in the direction of the axis P of the small-diameter
〔別実施例〕
小径筒部3aの形状としては、実施例1に示すように直胴筒状又は略直胴筒状のほか、径が漸変するテーパ筒状や括れ状や樽状を呈するように湾曲筒状でも良い。
[Another Example]
As the shape of the small-diameter
1 筒状ゴム膜
1C 裏返し筒部分
1D 折り返し部
2 大径板状部材
3 ピストン
3a 接合側端部
3b テーパ筒部
7 大径筒部
L 接合側端部の軸心方向の長さ
P 軸心
1
1D Folded
3b Taper tube
7 Large diameter tube
L Length of joint side end in axial direction P
Claims (1)
前記ピストンが、これにおける前記軸心方向で前記筒状ゴム膜が気密接合される側である接合側端部と、前記接合側端部の下方に続く下拡がり状のテーパ筒部と、前記テーパ筒部の下方に続く大径筒部とを備えて、前記接合側端部が小径化される段付筒状部材で形成され、
前記接合側端部の前記軸心方向の長さは、前記筒状ゴム膜の折り返し部の曲率が最も小さくなる状態のときの前記筒状ゴム膜の前記ピストンへの被さり深さ以上となるように定められ、
前記接合側端部における前記大径板状部材側の端部の前記大径筒部における前記大径板状部材側の端部に対する径の比が92〜97%に設定されている空気ばね。 A cylindrical rubber film, a large-diameter plate-like member that is airtightly joined to one end portion in the axial direction of the cylindrical rubber film, and a piston that is airtightly joined to the other end portion in the axial direction of the cylindrical rubber film, An air spring formed on the piston with a circumferential surface capable of rolling and guiding an inverted tube portion formed by folding the other end side with elastic deformation of the cylindrical rubber film,
The piston has a joint-side end that is the side on which the cylindrical rubber film is hermetically joined in the axial direction of the piston, a downwardly-expanding tapered tubular portion that continues below the joint-side end, and the taper A large-diameter cylindrical portion that continues below the cylindrical portion, and is formed of a stepped cylindrical member in which the joint-side end portion is reduced in diameter ,
The length in the axial direction of the joining side end portion is equal to or greater than the depth of covering of the cylindrical rubber film to the piston when the curvature of the folded portion of the cylindrical rubber film is the smallest. Stipulated in
An air spring in which a ratio of a diameter of an end portion on the large-diameter plate-like member side in the joining-side end portion to an end portion on the large-diameter plate-like member side in the large-diameter cylindrical portion is set to 92 to 97% .
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